排氣再循環(egr)系統的制作方法

專利名稱：排氣再循環(egr)系統的制作方法
排氣再循環(EGR)系統技術領域：
本發明總體涉及機動車輛中連接至發動機的排氣再循環系統。
背景技木可能希望發動機包括渦輪增壓器和排氣再循環(EGR)系統以減少NOx、CO和其它氣體的排放并且改善燃料經濟性。EGR系統可包括例如低壓排氣再循環(LP-EGR)系統、高壓排氣再循環(HP-EGR)系統、或者LP-EGR和HP-EGR兩者。在發動機運行期間測量并調節通過EGR系統傳送的EGR量以維持發動機的期望的燃燒穩定性。測量在LP-EGR系統中的EGR量的ー個方案為LP-EGR系統包括在熱、濕排氣下游并且在渦輪增壓器壓縮器上游的空氣質量流量(MAF)傳感器。然而，MAF傳感器可能暴露于高排氣溫度、高濃度的煙粒和排氣中碳氫化合物、冷凝水以及排氣脈沖(pulsation)。這些狀況可減少MAF傳感器的壽命并降低其在測量EGR率時的精確度。另外地，雙排式(dual bank)發動機可包括兩個MAF傳感器，從而增加了發動機成本。

發明內容發明人在此已經認識到上述問題并已經發明出ー種方法以至少部分地解決它們。例如，通過測量發動機進氣道的多個其他、較冷并且較干燥的位置(例如，在EGR引入之前和之后)處的氣流可以解決在LP-EGR系統中的EGR量，其中該處氣體包括較低濃度的煙粒和排氣碳氫化合物，且該氣體較小受到排氣脈沖的影響。在ー個不例中，揭不了一種用于控制發動機的方法。將低壓EGR傳輸至進氣節氣門下游和渦輪增壓器壓縮器上游。進ー步地，基于從測量的進入進氣節氣門的空氣質量流量和從渦輪增壓器壓縮器下游測量的總質量流量之間的差異識別的EGR質量流量調節運行參數。這樣，可測量EGR率并維持在期望水平，同時MAF傳感器可暴露于較低溫度、較低濃度的煙粒和排氣碳氫化合物、較少冷凝水以及更少的排氣脈沖。因此MAF傳感器可潛在地具有更長的壽命和更高的精確度。根據本發明一個實施例，其中通過從清潔空氣質量流量和排氣質量流量的組合減除清潔空氣質量流量估算排氣質量流量。根據本發明另ー個方面，提供一種用于車輛中發動機的系統，包含包括壓縮器和渦輪的渦輪增壓器；壓縮器上游的第一節氣門；第一節氣門上游的第一質量流量傳感器；低壓排氣再循環(LP-EGR)系統，該LP-EGR系統將EGR從渦輪下游傳送至壓縮器上游和第ー節氣門下游；壓縮器下游的第二節氣門；以及壓縮器下游和第二節氣門上游的第二質量流量傳感器。根據本發明一個實施例，其中系統進一歩包含高壓排氣再循環(HP-EGR)系統，該HP-EGR系統將HP-EGR從渦輪上游傳送至第二節氣門下游。根據本發明一個實施例，其中系統進一歩包含壓縮器下游和第二節氣門上游的增壓空氣冷卻器，增壓空氣冷卻器位于第二質量流量傳感器下游。
根據本發明一個實施例，其中系統進一歩包含壓縮器下游和第二節氣門上游的增壓空氣冷卻器，增壓空氣冷卻器位于第二質量流量傳感器上游。根據本發明一個實施例，其中系統進一歩包含包括計算機可讀的存儲媒介的控制系統，其配置用于從第一質量流量傳感器測量第一質量流量；從第二質量流量傳感器測量第二質量流量；根據第一質量流量、第二質量流量以及校正項計算EGR質量流量；以及基于EGR質量流量調節發動機運行參數。根據本發明一個實施例，其中通過調節LP-EGR系統的閥調節發動機運行參數。根據本發明一個實施例，其中系統包含可變凸輪正時系統并且通過調節可變凸輪正時系統的正時參數而調節發動機運行參數。根據本發明一個實施例，其中通過調節第一節氣門和第二節氣門中的至少ー者而調節發動機運行參數。 根據本發明一個實施例，其中媒介進ー步包含指令用于當LP-EGR系統關閉時校
準第二質量流量傳感器。應該理解提供上述簡要說明用于以簡化的形式引入將在詳細描述中進ー步描述的一系列選擇的概念。不意味著確認所保護的本發明主題的關鍵的或基本的特征，本發明的范圍將由本申請的權利要求唯一地界定。此外，所保護的主題不限于克服上文或本公開的任何部分中所述的任何缺點的實施方式。

圖I顯示了具有渦輪增壓器和排氣再循環系統的發動機的實施例的示意圖。圖2顯示了具有兩個汽缸組的發動機的實施例的示意圖，該發動機包括排氣再循環系統。圖3顯示了示例排氣再循環控制方法的流程圖。圖4顯示了用于校準和診斷MAF傳感器的控制程序的實施例的流程圖。
具體實施方式本發明涉及機動車輛中連接至渦輪增壓發動機的EGR系統。在一個非限制性示例中，發動機可配置為圖I中所說明的系統的部分。其中發動機包括渦輪增壓器壓縮器、渦輪增壓器壓縮器上游的進氣節氣門、渦輪增壓器壓縮器下游的進氣歧管、以及傳輸EGR至進氣節氣門下游和壓縮器上游的EGR系統。如圖2所示發動機可配置有多個汽缸組。圖I和圖2的系統可以通過例如圖3所示的示例的方法運行。例如，該方法可包含測量進入進氣節氣門的清潔空氣質量流量以及測量渦輪增壓器壓縮器下游和進氣歧管上游的總質量流量。可以通過總質量流量和清潔空氣質量流量之間相減的差異并進行瞬時質量流量誤差校正而計算EGR質量流量。可以基于EGR質量流量調節發動機運行參數。這樣，可以測量EGR率并維持在期望水平，同時MAF傳感器可暴露于較低溫度、較低濃度的煙粒和排氣碳氫化合物、以及更少的排氣脈沖。此外，可以如圖4所示校準或診斷MAF傳感器。現在參考圖1，其顯示多缸發動機10的一個汽缸的示意圖，其可包括在車輛的驅動系統中。可至少部分由包括控制器12的控制系統和由車輛操作者132經過輸入裝置130的輸入控制發動機10。在這個例子中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于成比例地產生踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發動機10的燃燒室(即汽缸)30可包括帶有定位于其內的活塞36的燃燒室壁32。在一些實施例中，汽缸30內的活塞36的表面可具有碗狀物(bowl)。活塞36可連接至曲軸40以便使活塞的往復運動轉換成曲軸的旋轉運動。曲軸40可經由中間傳動系統連接至車輛的至少ー個驅動輪。此外，起動馬達可經由飛輪連接至曲軸40以能夠開始發動機10的起動運轉。燃燒室30可經由進氣道42從進氣歧管44接收進氣并且可經由排氣道48排出燃燒氣體。進氣歧管44和排氣道48可經由各自的進氣門52和排氣門54選擇性地與燃燒室30連通。在一些實施例中，燃燒室30可包括兩個或更多的進氣門和/或兩個或更多的排氣門。可經由電動氣門驅動器(EVA) 51通過控制器12控制進氣門52。類似地，可經由EVA 53通過控制器12控制排氣門54。可替代地，可變氣門驅動器可為電動液壓或能夠實現氣門驅動的任何其它可想到的機構。在ー些狀況期間，控制器12可改變提供至驅動器51和
53的信號以控制各自進氣門和排氣門的開啟和閉合。可分別由位置傳感器55和57確定進氣門52和排氣門54的位置。在可替代實施例中，可由ー個或多個凸輪驅動ー個或多個進氣門和排氣門，并且可利用凸輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(VCT)、可變氣門正時(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統中的一個或多個以改變氣門運轉。例如，汽缸30可替代地包括經由電動閥門驅動控制的進氣門和由包括CPS和/或VCT系統的凸輪驅動控制的排氣門。燃料噴射器66顯示為直接地連接至燃燒室30用于將燃料與經由電子驅動器68從控制器12接收的FPW信號的脈沖寬度成比例地噴射進燃燒室內。這樣，燃料噴射器66將燃料以稱為燃料直接噴射的方式提供至燃燒室30內。燃料噴射器可安裝在例如燃燒室內的側面或者在燃燒室頂部。可通過包括燃料箱、燃料泵和燃料軌的燃料系統(未顯示)將燃料傳送至燃料噴射器66。在選定運轉模式下，點火系統88可響應來自控制器12的火花提前信號SA經由火花塞92將點火火花提供至燃燒室30。盡管顯示了火花點火部件，在一些實施例中，無論有無點火火花，可以壓縮點火模式運轉燃燒室30或發動機10的ー個或多個其他燃燒室。進氣道42可包括分別具有節流板64和65的節氣門62和63。在這個具體例子中，控制器12經由提供至包括有節氣門62和63的電動馬達或電動驅動器(ー種通常稱為電子節氣門控制(ETC)的配置)的信號改變節流板64和65的位置。以這種方法，可運轉節氣門62和63以改變提供至(除了其它發動機汽缸之外的)燃燒室30內的進氣。通過節氣門位置信號TP可將節流板64和65的位置提供至控制器12。可在沿著進氣道42和進氣歧管44的多個點測量壓力、溫度以及質量空氣流量。例如，進氣道42可包括質量空氣流量傳感器120用于測量通過節氣門63進入的清潔空氣質量流量。清潔空氣質量流量可經由MAF信號通信至控制器12。發動機10可進ー步包括壓縮裝置，例如至少包括設置在進氣歧管44上游的壓縮器162的渦輪增壓器或機械增壓器。對于渦輪增壓器，壓縮器162可至少部分由沿著排氣道48設置的渦輪164 (例如經由軸)驅動。對于機械增壓器，壓縮器162可至少部分由發動機和/或電機驅動，并且可不包括渦輪。因此，可通過控制器12改變經由渦輪增壓器或機械增壓器提供至發動機的一個或多個汽缸的壓縮量。在壓縮器162的下游且進氣門52的上游可包括增壓空氣冷卻器154。增壓空氣冷卻器154可配置用于例如冷卻已經通過經由壓縮器162壓縮而加熱的氣體。在一個實施例中，增壓空氣冷卻器154可以在節氣門62的上游。可以在壓縮器162下游(例如通過傳感器145或147)測量壓力、溫度以及質量空氣流量。測量結果可從傳感器145和147各自經由信號148和149傳輸至控制器12。可以在壓縮器162上游(例如通過傳感器153)測量壓力和溫度，并經由信號155傳輸至控制器12。進ー步地，在掲示的實施例中，EGR系統可將需求的部分排氣從排氣道48傳送至進氣道44。圖I顯示了 HP-EGR系統和LP-EGR系統，但是可替代的實施例可僅包括LP-EGR系統。可經由HP-EGR通道140將HP-EGR從渦輪164的上游傳輸至壓縮器162下游。可以通過控制器12經由HP-EGR閥142改變提供至進氣歧管44的HP-EGR量。可經由LP-EGR通道150將LP-EGR從渦輪164的下游傳送至增壓器162上游。可以通過控制器12經由LP-EGR閥152改變提供至進氣歧管44的LP-EGR量。HP-EGR系統可包括HP-EGR冷卻器146且LP-EGR系統可包括LP-EGR冷卻器158以例如將熱量從EGR氣體排出至發動機冷卻齊 。
在一些狀況下，EGR系統可用于調整在燃燒室30內的空氣和燃料混合物的溫度。因此，可能希望測量或估算EGR質量流量。EGR傳感器可設置在EGR通道內并且可提供質量流量、壓カ、溫度、02濃度、以及排氣濃度中ー個或多個的指示。例如，HP-EGR傳感器144可設置在HP-EGR通道140中。可替代地并且如在此進ー步的展開描述，可從清潔空氣質量流量的測量值以及清潔空氣質量流量和排氣質量流量的組合的測量值估算EGR質量流量。例如,可以通過傳感器120測量清潔空氣質量流量且可以通過MAF傳感器(例如傳感器145或傳感器147)測量清潔空氣質量流量和低壓排氣質量流量的組合。在一個發動機エ況下，可以僅從清潔空氣質量流量以及清潔空氣質量流量和排氣質量流量的組合估算排氣質量流量，例如可通過從清潔空氣質量流量和排氣質量流量的組合減除清潔空氣質量流量。排氣傳感器126顯示為連接至排氣道48中排放控制系統(71、72)上游以及渦輪164下游。傳感器126可以為用于提供排氣空燃比指示的任何適合的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO (通用或寬域排氣氧傳感器)、兩態氧傳感器或EGO (排氣氧傳感器)、HEGO (カロ熱型EGO)、氮氧化物、碳氫化合物或一氧化碳傳感器。排放控制裝置71和72顯示為沿排氣道48設置于排氣傳感器126下游。裝置71和72可為選擇性催化還原(SCR)系統、三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、多種其他排放控制裝置或其組合。例如，裝置71可為TWC并且裝置72可為微粒過濾器(PF)。在一些實施例中，PF72可設置在TWC71的下游(如圖I所示)，而在其它實施例中，PF72可位于TWC71的上游(未在圖I中顯示)。此外，在一些實施例中，在發動機10運轉期間，可通過在特定的空燃比內運轉發動機的至少ー個汽缸而周期性地重置排放控制裝置71和72。圖I中控制器12顯示為微型計算機，包括微處理器単元102、輸入/輸出端ロ104、用于可執行的程序和校準值的電子存儲介質(在本特定示例中顯示為只讀存儲器芯片106)、隨機存取存儲器108、不失效(ke印alive)存儲器110和數據總線。控制器12可從連接至發動機10的傳感器接收多種信號，除了之前論述的那些信號，還包括來自質量空氣流量傳感器120的引入的質量空氣流量(MAF)測量值、來自連接至冷卻套筒114的溫度傳感器112的發動機冷卻劑溫度(ECT)、來自連接至曲軸40霍爾效應傳感器118(或其他類型)的脈沖點火感測信號(PIP)、來自節氣門位置傳感器的節氣門位置TP和來自傳感器122的絕對歧管壓カ信號MAP。發動機轉速信號RPM可由控制器12從脈沖點火感測PIP信號生成。來自歧管壓カ傳感器的歧管壓力信號MAP可用于提供進氣歧管內的真空或壓カ指示。注意的是可使用上述傳感器的多種組合，例如不具有MAP傳感器的MAF傳感器，反之亦然。在化學計量運轉期間，MAP傳感器可給出發動機扭矩的指示。此外，該傳感器與檢測到的發動機轉速一起可提供進入汽缸內的充氣(包括空氣)的估算。在一個示例中，還可用作為發動機轉速傳感器的傳感器118也可用于在曲軸每轉產生預定數目的等距脈沖。存儲介質只讀存儲器106能夠被編程有計算機可讀數據表示的指令，可由處理器102執行該指令用于執行上述方法以及可以預期的但沒有具體列出的其它變形。如上所述，圖I顯示了多汽缸發動機中的僅ー個汽缸，且每個汽缸可類似地包括其各自的一組進氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。在圖2中，示出了包括排氣再循環系統和多個汽缸組的發動機系統的不例。在一個實施例中，發動機10可包含包括壓縮器162和渦輪164的渦輪增壓器、壓縮器162上游的節氣門63、以及低壓排氣再循環(LP-EGR)系統。 LP-EGR系統可將EGR從渦輪164下游傳送至壓縮器162上游以及節氣門63下游。發動機系統可進一歩包含節氣門63上游的質量流量傳感器120、壓縮器162下游的節氣門62、以及壓縮器162下游和節氣門62上游的第二質量流量傳感器。現在轉到圖2，空氣可通過空氣濾清器210進入發動機10。空氣濾清器210可配置用于從空氣中去除固體顆粒從而清潔空氣質量流量可進入發動機10。隨著清潔空氣質量流量流經質量空氣流量傳感器120并且隨后通過進氣節氣門63可以測量清潔空氣質量流量。通過質量空氣流量傳感器120測量的清潔空氣質量流量可以傳輸至控制器12。在ー個實施例中，可在進氣節氣門63下游和渦輪增壓器壓縮器162的上游在發動機10的不同汽缸組之間分配清潔空氣質量流量。EGR系統可將排氣噴射至渦輪增壓器壓縮器162上游使得能夠通過渦輪增壓器壓縮器162壓縮清潔空氣和排氣的混合物。在一個實施例中，渦輪增壓器壓縮器162可包括用于第一汽缸組的第一壓縮器162a以及用于第二汽缸組的第二壓縮器162b。由于熱、濕排氣與較冷和較干燥的空氣混合，清潔空氣和排氣的混合物會比排氣更冷和更干燥。類似地，排氣中的煙粒和排氣碳氫化合物可以在清潔空氣和排氣的組合中得到稀釋。類似地，在排氣中的壓カ脈沖可在清潔和排氣的組合中得到減弱。可以通過第二節氣門62上游的增壓空氣冷卻器(CAC)154冷卻渦輪增壓器壓縮機162下游的壓縮的清潔空氣和排氣的混合物。在一個實施例中，可以通過CAC154上游的傳感器145測量渦輪增壓器壓縮器162下游的空氣質量流量。可以通過傳感器145測量壓力和溫度。在可替代的實施例中，可以通過CAC154下游的傳感器147測量渦輪增壓器壓縮器162下游的質量空氣流量。可以通過傳感器147測量壓力和溫度。來自傳感器145和147的測量值可以傳輸至控制器12。在CAC154上游的清潔空氣和排氣的混合物會更干燥，所以相比于傳感器147傳感器145可暴露于更少的冷凝水中。在一個實施例中，在節氣門62下游且在進氣歧管44上游高壓排氣可以與壓縮的清潔空氣和排氣的混合物混合。氣體混合物可以通過進氣歧管44傳送至一個或多個汽缸組。在汽缸中燃燒后，可以通過排氣通道48傳送排氣。在一個實施例中，排氣通道48包括每個汽缸組的排氣歧管，例如用于第一汽缸組的排氣歧管48a和用于第二汽缸組的排氣歧管 48b。
至少一部分排氣可驅動渦輪增壓器的渦輪164。在一個實施例中，渦輪164可包括用于第一汽缸組的第一汽缸164a以及用于第二汽缸組的第二渦輪164b。在一個實施例中，可以通過HP-EGR系統傳送至少一部分排氣。例如，HP-EGR系統可包括HP-EGR冷卻器146和閥142用于將冷卻的排氣傳送至進氣歧管44的上游。在一個實施例中，HP-EGR系統可包括用于第一汽缸組的第一 HP-EGR冷卻器146a以及閥142a以及用于第二汽缸組的第ニ HP-EGR冷卻器146a以及閥142a。渦輪164的下游，至少一部分排氣可 往下游流動經過排放控制裝置71和消聲器220。在一個實施例中，排放控制裝置71可包括用于第一汽缸組的第一起燃(Iight-off )催化劑71a以及用于第二汽缸組的第二起燃催化劑71a。消聲器220可配置用于減小來自發動機10的排氣噪音。因為當返回大氣時排氣流受到限制，消聲器220還可產生排氣背壓。至少一部分來自渦輪164下游的排氣可通過LP-EGR系統傳送至渦輪增壓器162上游。例如，LP-EGR系統可包括LP-EGR冷卻器158和閥152用于將冷卻的排氣傳送至壓縮器162上游。在一個實施例中，LP-EGR系統可包括用于第一汽缸組的第一 LP-EGR冷卻器158a和閥152a以及用于第二汽缸組的第二 LP-EGR冷卻器158b和閥152b。為了維持發動機10的穩定燃燒，可能希望知道通過LP-EGR系統傳送的排氣量，也稱為LP-EGR量，或者EGR量。測量LP-EGR系統的EGR量的ー個方案為LP-EGR系統包括在熱排氣下游和渦輪增壓器壓縮器上游的質量空氣流量(MAF)傳感器。例如，MAF傳感器可位于EGR閥152a和152b的下游。然而，甚至冷卻的排氣也足夠熱以潛在地減小MAF傳感器的壽命。進ー步的，LP-EGR冷卻器158下游的排氣可包括可降低MAF傳感器壽命和精確度的冷凝水。排氣道48下游的高濃度煙粒和排氣碳氫化合物可降低MAF傳感器壽命和精確度。排氣道48下游的壓カ波動可降低MAF傳感器的精確度。因此，可希望從在發動機較冷部分的測量值估算LP-EGR的量，其中氣體更冷并且包括較低濃度的水、煙粒以及排氣碳氫化合物，且該氣體較少受到排氣脈沖的影響。例如，如進ー步在圖3中展開描述的，方法300可通過發動機控制器例如12執行，用于控制發動機10。發動機10包括渦輪增壓器壓縮器162、渦輪增壓器壓縮器162上游的進氣節氣門63、渦輪增壓器壓縮器162下游的進氣歧管44、以及噴射EGR至進氣節氣門63下游和壓縮器162上游的EGR系統。可以測量進入進氣節氣門63的清潔空氣質量流量。可以測量渦輪增壓器壓縮器162下游和進氣歧管44上游的總質量流量。可以通過總質量流量和清潔空氣質量流量之間的差異識別EGR質量流量。該差異可以進行瞬時質量流量誤差的校正。可以基于EGR質量流量調節發動機10的運行參數。繼續圖3，在310處，可以確定EGR系統是否為開啟的。如果EGR系統為開啟的，方法300可用于估算EGR量且可以基于EGR量而調節發動機運行參數。如果EGR系統為關閉的，如圖4中進ー步展開描述的可校準MAF傳感器。如果EGR系統為開啟的，方法300可繼續至320處。否則，方法300繼續至400處。在320處，可以確定一組發動機エ況。例如，該組發動機エ況可包括涉及用于期望的燃燒的EGR量的狀況。例如，可以通過溫度傳感器112測量發動機冷卻劑溫度。可以通過傳感器例如傳感器147測量充氣溫度。可以通過傳感器118測量發動機速度。可以從由傳感器例如MAF傳感器120或MAP傳感器122的多個組合產生的發動機參數計算發動機負荷。如另ー示例，該組發動機エ況可包括用于確定發動機10是否以穩態運行或瞬變狀況運行的狀況。例如，踏板位置傳感器134可產生成比例的踏板位置信號，可監視該信號在預定時間間隔內的變化以潛在地指示發動機10的瞬變狀況。可以監視發動機速度和負荷在預定時間間隔內的變化以潛在地指示發動機10的瞬變狀況。如另ー示例，發動機10的瞬變狀況可包括渦輪增壓器的加速和減速。如另ー個示例，該組發動機エ況可包括沿著進入和來自發動機10的氣流的多個點處的壓力和溫度。取決于在相關點(point of interest)處的傳感器的存在或缺失,可以測量、估算或計算在每個點處的壓カ和溫度。例如，可以測量壓縮器162上游、壓縮器162下游和CAC154上游、CAC154下游和節氣門62上游、閥152下游的壓力和溫度。在330處，可測量節氣門63上游的質量空氣流量。在一個實施例中，可測量節氣 門63上游和空氣濾清器210下游的空氣質量流量。這樣，可以測量進入發動機10的清潔空氣質量流量(進氣MAF)。在340處，可以測量壓縮器162下游和進氣歧管44上游的質量空氣流量。在ー個實施例中，可以例如通過傳感器145測量壓縮器162下游和CAC154上游的質量空氣流量。在可替代的實施例中，可以例如通過傳感器147測量CAC154下游和節氣門62上游的質量空氣流量。在又一個可替代的實施例中，可以通過速度-密度法(speed-density method)(例如基于利用校準數據和歧管壓カ以及發動機速度的發動機進氣排氣映射圖)估算空氣質量流量。例如，可以從MAP、充氣溫度、節氣門位置、以及發動機速度估算進入發動機10的空氣質量流量。這樣，可以測量進入發動機10的清潔空氣和低壓排氣的組合的空氣質量流量(總MAF)。在350處，可以計算EGR質量流量。在一個實施例中，EGR質量流量可以估算為進行了瞬時質量流量誤差校正的總MAF與進氣MAF之間的差異。在發動機10的ー個或多個工作點，例如在發動機10的穩態狀況期間，通過LP-EGR系統噴射的EGR質量流量可以估算為總MAF和進氣MAF之間的差異。因此，僅使用清潔空氣質量流量的測量值(例如來自傳感器120)以及清潔空氣質量流量和排氣質量流量的組合的測量值(例如來自傳感器145)可以估算在預定發動機工作點處的排氣質量流量。然而，在發動機10的不同的工作點期間，例如在發動機10的瞬變狀況期間，可能期望補償瞬時質量流量誤差。例如，通過LP-EGR系統噴射的EGR質量流量可以被估算為在發動機10的瞬變狀況期間對瞬時質量流量誤差校正的總MAF和進氣MAF之間的差異。該瞬時質量流量誤差可包括傳輸延時項和壓カ改變項。傳輸延時項可解決(account for) EGR閥的位置和測量總MAF的傳感器的位置之間的傳輸延時。在一個實施例中，傳輸延時可解決閥152和傳感器145之間沿著空氣通道的距離。在可替代的實施例中，傳輸延時可解決閥152和傳感器147之間的沿著空氣通道的傳輸延吋。壓カ波以聲速傳播并且因而傳輸延時可以計算為聲速乘以EGR閥和測量總MAF的傳感器的位置之間的距離。壓カ改變項可解決由于EGR閥的位置和測量總MAF的傳感器的位置之間的壓カ變化的誤差。例如，在EGR閥的位置和測量總MAF的傳感器的位置之間的瞬時壓カ改變期間，質量可影響(contribute to)壓カ變化。例如，當在閥152處壓カ上升,傳感器145可測量比在閥152處的該壓カ下預期的更少的總MAF。因此，壓カ項可隨著閥152處的壓力增加而増加。類似地，當在閥152處壓カ下降，傳感器145可測量比在閥152處的該壓カ下預期的更多的總MAF。因此，壓カ改變項可隨著在閥152處的壓カ減小而減小。在一個實施例中，壓カ改變項可以從理想氣體定律獲得，PV=mRT，其可以重寫為m=PV/RT。在第一位置和第二位置之間的質量變化可以為(m2 - ml) =V/R* (P2/T2 - P1/T1)。因此，在EGR閥處以及在測量總MAF的傳感器的位置處的壓力和溫度的測量值可以用于計算壓カ改變項。在可替代的實施例中，可以從其它參數估算在EGR閥處的以及在測量總MAF的傳感器位置處的壓力和溫度，并且該壓カ和溫度隨后用于計算壓カ改變項。在360處，可以基于在350處估算的EGR質量流量調節發動機運行參數。例如，可以基于EGR質量流量例如通過調節閥152而調節EGR質量流量。如另ー個示例,可以基于EGR質量流量調節VCT系統的正時參數。在又另ー個示例中，可以基于EGR質量流量調節節氣門62或63的節氣門位置。 因此，可以根據估算的通過LP-EGR系統傳送的EGR量調節發動機運行參數。可以從清潔空氣質量流量以及清潔空氣和低壓排氣質量流量的組合的測量值估算EGR量。在一個或多個エ況期間可以關閉LP-EGR系統使得LP-EGR系統不噴射排氣至壓縮器162上游。因此，當LP-EGR系統關閉時，清潔空氣質量流量可等于清潔空氣和低壓排氣的組合的空氣質量流量。在一個實施例中，當LP-EGR系統關閉時，可以校準一個或多個質量流量傳感器。圖4顯示了用于校準和診斷MAF傳感器的方法400的實施例的流程圖。方法400可通過發動機控制器例如12執行用于控制發動機10。轉到圖4，在410處，可以確定EGR系統是否開啟。如果EGR系統沒有開啟，例如EGR系統處于關閉,方法400可用于校準質量流量傳感器。在一個實施例中，當閥152關閉時EGR系統可關閉。如果EGR系統開啟，方法400可終止。如果EGR系統關閉，方法400可繼續至420處。在420處，可以測量節氣門63上游的質量空氣流量。在一個實施例中，可以測量節氣門63上游和空氣濾清器210下游的質量空氣流量。這樣，可以測量進入發動機10的清潔空氣質量流量(進氣MAF)。在430處，可以測量壓縮器162下游和進氣歧管44上游的質量空氣流量。在ー個實施例中，可以例如通過傳感器145測量壓縮器162下游和CAC154上游的質量空氣流量。在可替代的實施例中，可以例如通過傳感器147測量CAC154下游和節氣門62上游的質量空氣流量。這樣，可以測量進入發動機10的清潔空氣和低壓排氣的組合的質量空氣流量(總 MAF )。在440處，確定發動機10是否正以穩態狀況運轉。例如如果在預定時間間隔內發動機速度和負荷變化小于閾值，發動機10可為穩態狀況運轉。如另ー個示例，如果在預定時間間隔內測量的清潔空氣質量流量變化小于閾值，發動機10可為穩態狀況運轉。在ー個實施例中，如果發動機不是正以穩態運轉，方法400可終止。如果發動機10正以穩態運轉，方法400可繼續至450處。當EGR系統關閉且發動機10以穩態運轉吋，總MAF與清潔空氣質量流量可大體相同。因此，來自傳感器120的進氣MAF的測量值以及來自傳感器(例如傳感器145)的總MAF的測量值可大體相同。然而，傳感器可能不能在不同發動機エ況下相互追蹤(track)或傳感器的特性可能會隨著傳感器的使用壽命變化。因此，可能希望校準一個或多個傳感器使得每個傳感器對于大體相同的空氣質量流量記錄大體相同的測量值。然而，有時候，傳感器可失效而來自傳感器的測量值可能是錯誤的。可能希望檢測傳感器何時失效。在450處，從在420處測量的進氣MAF減除在430處測量的總MAF以產生測量值的差異。如果測量值差異處于容限閾值內，則測量總MAF和進氣MAF的傳感器可為正常運行的，且方法400可繼續至460處。然而，如果測量值差異高于容限閾值，可能發生了失效且方法可繼續至470處。在460處，可以校準一個或多個傳感器。例如，可以校準一個或多個傳感器120、145和147。在一個實施例中，如果來自傳感器120和145的測量值的差異高于校準閾值則可以校準傳感器145。在可替代的實施例中，如果來自傳感器120和147的測量值的差異高于校準閾值則可以校準傳感器147。在完成校準之后方法400可終止。在470處，可能發生了失效。例如，傳感器120、145、147中的ー個或多個可能已經失效。進ー步地，EGR閥例如閥152可能已經劣化使得總MAF明顯不同于進氣MAF。例如，如 果閥152在關閉位置時不完全關閉，總MAF會大于進氣MAF，因為會噴射排氣至壓縮器162的上游。可能很難辨別EGR閥或者傳感器中的ー個是否已經失效，因而在ー個實施例中，診斷碼可以發送至控制器12，指示EGR閥或者傳感器已經失效。在另ー個示例中，傳感器可失效并發送范圍之外(例如超出閾值的電壓)的信號。在一個實施例中，當超出電壓閾值時診斷碼可發送至控制器指示傳感器已經失效。方法可在470后終止。這樣，可以通過測量比EGR閥的輸出處更冷的發動機部位(在其中氣體包括較低濃度的煙粒和排氣碳氫化合物，且其中氣體較少受到排氣脈沖影響的位置處)的質量空氣流量而計算在LP-EGR系統中的EGR量。注意本發明包括的示例控制和估值程序可與多種發動機和/或車輛系統配置一同使用。本發明描述的具體例程可代表任意數量處理策略(例如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等)中的ー個或多個。這樣，可以以所說明的順序執行、并行執行所說明的各種行為或功能，或在一些情況下有所省略。類似地，處理的順序也并非實現此處所描述的實施例的特征和優點所必需的，而只是為了說明和描述的方便。可根據使用的具體策略，可重復執行一個或多個說明的步驟或功能。此外，所述的步驟用圖形表示了將編程入發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的代碼。應該理解，此處公開的配置與例程實際上為示例性，且這些具體實施例不應認定為是限制，因為可能存在多種變形。例如，上述技術可應用于V-6、I-4、I-6、V-12、對置4缸、和其他發動機類型。本發明的主題包括在此掲示的多種系統與配置以及其它特征、功能和/或性質的所有新穎和非顯而易見的組合與子組合。本申請的權利要求特別指出某些被認為是新穎的和非顯而易見的組合和次組合。這些權利要求可引用“ー個”元素或“第一”元素或其等同物。這些權利要求應該理解為包括一個或多個這種元素的結合，既不要求也不排除兩個或多個這種元素。所公開的特征、功能、元件和/或特性的其他組合和次組合可通過修改現有權利要求或通過在該申請或關聯申請中提出新的權利要求而主張權利。這些權利要求，無論與原始權利要求范圍相比更寬、更窄、相同或不相同，都被認為包括在本發明主題內。
權利要求
1.一種發動機控制方法，包含 傳輸低壓排氣再循環(EGR)至進氣節氣門下游和渦輪增壓器壓縮器上游；以及 基于從測量的進入所述進氣節氣門的清潔空氣質量流量和測量的所述渦輪增壓器壓縮器下游總質量流量之間的差異識別的EGR質量流量調節運行參數。
2.如權利要求I所述的方法，其中基于瞬時壓カ變化校正所述差異。
3.如權利要求I所述的方法，其中基于所述渦輪增壓器壓縮器上游和下游的壓力和溫度變化率校正所述差異。
4.如權利要求I所述的方法，其中基于所述渦輪增壓器壓縮器加速或減速的壓カ和溫度變化率校正所述差異。
5.如權利要求I所述的方法，其中基于傳輸延時校正值而校正所述差異。
6.如權利要求I所述的方法，其中調節所述發動機運行參數包括調節EGR控制閥，所述方法進ー步包含在當EGR控制閥為關閉時質量流量傳感器運行期間更新校準值。
7.一種用于在發動機運行期間控制車輛中的發動機的方法，其中所述發動機包括渦輪增壓器壓縮器和排氣再循環(EGR)系統，所述方法包含 通過所述渦輪增壓器壓縮器上游的節氣門傳送清潔空氣； 通過所述EGR系統傳送排氣，所述排氣噴射至所述渦輪增壓器壓縮器上游和所述節氣門下游； 僅使用清潔空氣質量流量測量值以及清潔空氣質量流量和排氣質量流量的組合的測量值估算在預定發動機工作點處的排氣質量流量；以及 基于所述估算的排氣質量流量調節發動機運行參數。
8.如權利要求7所述的方法，其中在所述渦輪增壓器的下游測量所述清潔空氣質量流量和排氣質量流量的組合。
9.如權利要求8所述的方法，其中在增壓空氣冷卻器的上游測量所述清潔空氣質量流量和排氣質量流量的組合。
10.如權利要求7所述的方法，其中所述預定發動機工作點為穩態發動機轉速和負荷。
全文摘要
本發明涉及排氣再循環(EGR)系統。描述了用于在車輛中連接至發動機的排氣再循環(EGR)系統的多種系統和方法。一個示例方法包含，從清潔空氣質量流量和總質量流量的測量值之間的差異計算EGR質量流量，以及進行瞬時質量流量誤差校正。
文檔編號F02D21/08GK102865149SQ20121021458
公開日2013年1月9日 申請日期2012年6月26日 優先權日2011年7月5日
發明者G·蘇尼拉, D·J·斯泰爾斯, M·J·杰克維斯, J·H·巴克蘭, A·Y·卡尼克 申請人:福特環球技術公司