排氣再循環控制的制作方法

排氣再循環控制的制作方法
【專利摘要】本申請涉及排氣再循環(EGR)控制。公開了用于通過確定排氣背壓估計的誤差并基于這些誤差適應于EGR流量估計來控制發動機中的排氣再循環閥以滿足發動機中的目標EGR稀釋的方法和系統。在一種示例方法中，一種方法包含基于期望的EGR流量和估計的EGR流量調整閥位置，其中估計的流量基于估計的排氣背壓，并且基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差更新估計的排氣背壓。
【專利說明】
排氣再循環控制

【背景技術】
[0001]發動機系統可以被配置有排氣再循環(EGR)系統，其中至少一部分排氣被再循環至發動機進氣裝置。這種EGR系統可以實現排氣排放的減少，同時還可以增加燃料經濟性。
[0002]各種傳感器可以被包括在發動機系統中，以估計EGR流量并控制輸送至發動機進氣裝置的EGR量。Tonetti等人在US 7，267，117中例舉了這種EGR系統的一個示例。其中，氧傳感器被包括在發動機空氣進氣裝置中，并且基于氧傳感器的輸出，控制器被配置為調整EGR閥的位置，由此提供期望的EGR量。
[0003]EGR系統必須精確地控制再循環的排氣的流量。例如，太多的EGR流量可能妨礙發動機性能，并導致加速的滯后。另一方面，例如，太少的EGR流量可能降低通過降低燃燒氣體的溫度來減少冷卻液的熱損失的能力，可能降低通過稀釋并冷卻廢氣來改善爆震容限的能力，以及可能降低通過降低排氣溫度來減少/消除加濃要求的能力。
[0004]EGR閥可以包括在EGR系統中以控制EGR質量流量，以便確保進氣歧管中期望的EGR分數。EGR閥的主要功能是控制返回到內燃發動機進氣歧管區域的燃燒排氣的量。在一些方法中，可以基于期望的EGR質量流率和發動機的空氣進氣系統(AIS)處的測量的總EGR質量調整EGR閥。


【發明內容】

[0005]發明人在此已經認識到這種EGR控制系統方法的潛在問題。例如，發明人在此已經認識到，電動EGR閥的準確控制需要準確的排氣背壓估計，但該值可以具有降低EGR流量估計的各種誤差源。例如，估計渦輪與EGR閥的輸出之間的排氣壓力差的誤差或估計EGR閥兩端的壓降的誤差可以導致由控制器命令的EGR閥位置的潛在誤差。這種估計誤差可以導致過多或過少的EGR閥升程，并且因此導致基于發動機工況的到發動機進氣裝置的不準確的EGR量的輸送。到發動機進氣裝置的不正確的EGR量的輸送可以潛在地引起燃料經濟性和尾氣管排放退化，例如，由于被輸送的過多EGR引起的發動機不點火。
[0006]因此，在一種示例方法中，可以通過一種使包括EGR通道和氧傳感器的發動機運轉的方法至少部分地解決上述問題，該方法包含:基于期望的EGR流量和估計的EGR流量調整閥位置，其中估計的流量基于估計的排氣背壓，并且基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差更新估計的排氣背壓。
[0007]以此方式，基于期望的EGR速率和經由進氣空氣氧傳感器確定的實際的速率的排氣背壓確定的誤差可以被用來適應于EGR閥兩端的壓力估計，以便可以準確地實現目標EGR流率。另外，實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差可以被用來適應性地更新排氣背壓估計，以便控制EGR閥，從而滿足發動機中的目標EGR稀釋。通過確定排氣背壓估計的誤差并基于這些誤差適應于EGR流量估計，可以實現EGR閥控制的增加的準確性，由此潛在地增加發動機性能，增加燃料經濟性，并減少發動機排放。
[0008]應當理解，提供以上概述是為了以簡化的形式引進一些概念，這些概念在【具體實施方式】中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，要求保護的主題的范圍被緊隨【具體實施方式】之后的權利要求唯一地限定。此外，要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0009]圖1示出了發動機和相關聯的排氣再循環系統的示意圖。
[0010]圖2示出了根據本公開的用于控制發動機中的排氣再循環閥的示例方法。
[0011]圖3圖示說明了根據本公開的用于控制發動機中的排氣再循環閥的示例方法。

【具體實施方式】
[0012]以下描述涉及用于通過確定排氣背壓估計的誤差并基于這些誤差適應于EGR流量估計來控制發動機(例如，圖1所示的發動機系統)中的排氣再循環閥以滿足發動機中的目標EGR稀釋的系統和方法。如圖2和圖3所示，基于期望的EGR速率和經由進氣空氣氧傳感器所確定的實際的速率的排氣背壓確定的誤差可以被用來適應于EGR閥兩端的壓力估計，以便可以準確地實現目標EGR流率。另外，實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差可以被用來適應性地更新排氣背壓估計，以便控制EGR閥，從而滿足發動機中的目標EGR稀釋。通過確定排氣背壓估計的誤差并基于這些誤差適應于EGR流量估計，可以實現EGR閥控制中的增加的準確性，由此潛在地增加發動機性能，增加燃料經濟性，并減少發動機排放。
[0013]轉向附圖，圖1示出了包括多缸內燃發動機10與雙渦輪增壓器120和130的示例渦輪增壓發動機系統100的示意圖。作為一個非限制性示例，發動機系統100可以被包括作為客車推進系統的一部分。發動機系統100可以經由進氣通道140接收進氣空氣。進氣通道140可以包括空氣過濾器156。至少進氣空氣的一部分可以經由在142處指出的進氣通道140的第一分支引導至渦輪增壓器120的壓縮機122，并且至少進氣空氣的一部分可以經由在144處指出的進氣通道140的第二分支引導至渦輪增壓器130的壓縮機132。
[0014]可以經由壓縮機122壓縮總進氣空氣的第一部分，其中所述第一部分可以經由進氣通道146被供應至進氣歧管160。因此，進氣通道142和146形成發動機的進氣系統的第一分支。類似地，可以經由壓縮機132壓縮總進氣空氣的第二部分，其中所述第二部分可以經由進氣通道148被供應至進氣歧管160。因此，進氣通道144和148形成發動機的進氣系統的第二分支。如圖1所示，來自進氣通道146和148的進氣空氣可以在達到進氣歧管160之前經由共用的進氣通道149而被重新混合，其中進氣空氣可以被提供給發動機。在一些示例中，進氣歧管160可以包括用于估計歧管壓力(MAP)的進氣歧管壓力傳感器182和/或用于估計歧管空氣溫度(MCT)的進氣歧管溫度傳感器183，每一個傳感器均與控制器12通信。進氣通道149可以包括空氣冷卻器154和/或節氣門158。可以經由被通信地耦接至控制器12的節氣門致動器157通過控制系統調整節氣門158的位置。在一些示例中，進氣通道149可以包括用于估計進氣節氣門158上游壓力的壓力傳感器172和/或用于估計空氣溫度(MCT)的溫度傳感器173，每一個傳感器均與控制器12通信。進氣通道149還可以包括氧傳感器93。氧傳感器93可以被布置在節氣門158的上游，并且可以被用來確定發動機進氣裝置中的EGR稀釋量，這將在下文中更詳細地描述。
[0015]在一些示例中，可以提供防喘振閥152，以便經由旁通通道150選擇性地繞過渦輪增壓器120和130的壓縮機段。作為一個示例，當壓縮機上游的進氣空氣壓力到達閾值值時，防喘振閥152可以打開以使進氣空氣能流過旁通通道150。
[0016]發動機10可以包括多個汽缸14。在所示出的示例中，發動機10包括以V形構造形式布置的六個汽缸。具體地，六個汽缸被布置在兩個(汽缸)組13和15上,其中每一個(汽缸)組包括三個汽缸。在替代的示例中，發動機10可以包括兩個或更多個汽缸，諸如4、5、8、10或更多個汽缸。這些不同的汽缸相同地分開，并且以替代的構造(諸如V形、直列式、箱形等)形式布置。每一個汽缸14可以被配置為具有燃料噴射器166。在所示出的示例中，燃料噴射器166是直接汽缸內噴射器。然而，在其他示例中，燃料噴射器166可以被配置為基于進氣道的燃料噴射器。
[0017]經由共用的進氣通道149向每一個汽缸14 (在本文中也被稱為燃燒室14)供應的進氣空氣可以用于燃料燃燒，然后可以經由(汽缸)特定組的排氣通道排出燃燒產物。在所示出的示例中，發動機10的第一汽缸組13可以經由共用的排氣通道17排出燃燒產物，而第二汽缸組15可以經由共用的排氣通道19排出燃燒產物。
[0018]發動機10經由排氣通道17排出的燃燒產物可以通過渦輪增壓器120的排氣渦輪124被引導，這進而可以經由軸126為壓縮機122提供機械功，以便為進氣空氣提供壓縮。可替代地，流過排氣通道17的一些或所有排氣可以經由渦輪旁通通道123繞過渦輪124，這由廢氣門128控制。可以通過致動器(未示出)控制廢氣門128的位置，這由控制器12操縱。作為一個非限制性示例，控制器12可以經由電磁閥調整廢氣門128的位置。在這個具體示例中，電磁閥可以接收壓力差，以便根據布置在壓縮機122上游的進氣通道142與布置在壓縮機122下游的進氣通道149之間的空氣壓力差促進經由致動器的廢氣門128的致動。在其他示例中，除了電磁閥外，其他合適的方法可以用于致動廢氣門128。
[0019]類似地，發動機10經由排氣通道19排出的燃燒產物可以通過渦輪增壓器130的排氣渦輪134被引導，這進而可以經由軸136為壓縮機132提供機械功，以便為流過發動機的進氣系統的第二分支示的進氣空氣提供壓縮。
[0020]可替代地，流過排氣通道19的一些或所有排氣可以經由渦輪旁通通道133繞過渦輪134，這由廢氣門138控制。可以通過致動器(未示出)控制廢氣門138的位置，這由控制器12操縱。作為一個非限制性示例，控制器12可以經由電磁閥調整廢氣門138的位置。在這個具體示例中，電磁閥可以接收壓力差，以便根據布置在壓縮機132上游的進氣通道144與布置在壓縮機132下游的進氣通道149之間的空氣壓力差經由致動器促進廢氣門138的致動。在其他示例中，除了電磁閥外，其他合適的方法可以用于致動廢氣門138。
[0021]在一些示例中，排氣渦輪124和134可以被配置為可變幾何形狀渦輪，其中控制器12可以調整渦輪葉輪槳葉(或葉片)的位置，以改變從排氣流獲得并傳遞給其各自壓縮機的能量的水平。可替代地，排氣渦輪124和134可以被配置為可變噴嘴渦輪，其中控制器12可以調整渦輪噴嘴的位置，以改變從排氣流獲得并傳遞給其各自壓縮機的能量的水平。例如，控制系統可以被配置為經由各自的致動器獨立地改變排氣渦輪124和134的葉片或噴嘴位置。
[0022]汽缸經由排氣通道19排出的燃燒產物可以經由排氣通道170被引導至大氣，而經由排氣通道19排出的燃燒產物可以經由排氣通道180被引導至大氣。排氣通道170和180可以包括一個或更多個排氣后處理裝置或排放控制裝置(諸如催化劑)和一個或更多個排氣傳感器。排放控制裝置的示例包括微粒過濾器、SCR催化劑、三元催化劑、稀NOx捕集器、氧化催化劑等。排放控制裝置可以在排氣通道中被設置在渦輪的上游和/或下游。
[0023]可以通過耦接至氣門推桿的液壓致動的挺柱或通過使用凸輪凸角的凸輪廓線變換機構來調節每一個汽缸14的進氣門和排氣門的位置。在這個示例中，至少每一個汽缸14的進氣門可以通過使用凸輪致動系統的凸輪致動來控制。具體地，進氣門凸輪致動系統25可以包括一個或更多個凸輪，并且可以利用可變凸輪正時或升程用于進氣門和/或排氣門。在可替代的實施例中，可以通過電氣門致動控制進氣門。類似地，可以通過凸輪致動系統或電氣門致動控制排氣門。
[0024]除了進氣節氣門158外，進氣系統(AIS) 143可以包括進氣系統節氣門82，其被配置為調整通過進氣通道142和144被接收的新鮮空氣量。AIS節氣門82可以被設置在進氣節氣門158的上游且在壓縮機132和122的下游。如在下文中更詳細地描述的，AIS節氣門82可以被用來在發動機運轉期間調整進氣管道144和142中的壓力。
[0025]發動機10還可以包括一個或更多個排氣再循環(EGR)通道，用于將排氣的至少一部分從排氣通道170和/或180再循環至進氣通道146和/或148。例如，發動機可以包括具有低壓EGR(LP-EGR)通道73的LP-EGR系統72，其中LP-EGR通道73將渦輪124下游的發動機排氣裝置耦接至壓縮機122上游的發動機進氣裝置。LP-EGR系統72可以在諸如渦輪增壓器升壓存在和/或當排氣溫度超過閾值時的條件期間運轉。此外，通過調整AIS節氣門82，LP-EGR系統72可以在渦輪增壓器升壓不存在或低升壓水平存在的條件期間運轉。設置在壓縮機上游的LP-EGR通道73中的EGR閥39可以被配置為調整通過EGR通道轉向的排氣量和/或排氣速率。EGR閥39可以是電動馬達驅動的排氣再循環閥，并且可以在打開與關閉位置之間的整個范圍內由電動馬達致動，以便實現幾乎連續的EGR閥升程。如下所述，可以基于發動機進氣裝置中的期望的EGR量和實際的或估計的EGR量調整EGR閥39，其中基于氧傳感器93的傳感器讀數確定估計的EGR量。LP-EGR通道73還可以包括設置在EGR閥39上游或下游(在本文中，示出設置在EGR閥39的下游)的LP-EGR冷卻器74，以降低被再循環到發動機進氣裝置內的排氣的溫度。在這種構造中，EGR通道可以被配置為提供低壓EGR，并且EGR閥39可以是LP-EGR閥。在替代的實施例中，也可以包括高壓EGR(HP-EGR)系統(未示出)，其中HP-EGR通道可以被配置為使至少一些排氣從渦輪上游的發動機排氣裝置轉向至壓縮機下游的發動機進氣裝置。
[0026]在一些示例中，發動機的兩個(汽缸)組都可以包括EGR系統。例如，除了耦接至發動機組13的排氣裝置的EGR系統72外，EGR系統84可以被耦接至發動機(汽缸)組15的排氣裝置。EGR系統84可以包括LP-EGR通道85，所述LP-EGR通道85將渦輪134下游的發動機排氣裝置耦接至壓縮機132上游的發動機進氣裝置。設置在壓縮機上游的LP-EGR通道85中的EGR閥87可以被配置為調整通過EGR通道轉向的排氣量和/或排氣速率。如下所述，基于發動機進氣裝置中的期望的EGR量和實際的或估計的EGR量還可以調整EGR閥87，其中基于氧傳感器93的傳感器讀數確定估計的EGR量。LP-EGR通道85還可以包括設置在EGR閥87上游或下游(在本文中，示出設置在EGR閥87的下游)的LP-EGR冷卻器86，以降低被再循環到發動機進氣裝置內的排氣的溫度。在這種構造中，EGR通道可以被配置為提供低壓EGR，并且EGR閥87可以是LP-EGR閥。在替代的實施例中，也可以包括高壓EGR(HP-EGR)系統(未示出)，其中HP-EGR通道可以被配置為使至少一些排氣從渦輪上游的發動機排氣裝置轉向至壓縮機下游的發動機進氣裝置。
[0027]在一些實施例中，一個或更多個傳感器可以被設置在LP-EGR通道73和LP-EGR通道85內，以提供通過LP-EGR通道再循環的排氣的壓力、溫度和空燃比中的一個或更多個的指示。在位于LP-EGR通道73與進氣通道142的匯合處的混合點處和在位于LP-EGR通道85與進氣通道144的匯合處的混合點處，可以利用新鮮進氣空氣稀釋通過LP-EGR通道73和LP-EGR通道85轉向的排氣。具體地，通過配合AIS節氣門82 (設置在壓縮機上游的發動機進氣裝置的空氣進氣通道中)調整EGR閥39和87，可以調整EGR流的稀釋。
[0028]可以根據發動機進氣流中的氧傳感器93的輸出推測EGR流的百分比稀釋。具體地，氧傳感器93可以設置在AIS節氣門82的下游、在EGR閥39和85的下游且在進氣節氣門158的上游，以便可以準確確定進氣節氣門158處或靠近進氣節氣門158的EGR稀釋。例如，氧傳感器93可以是UEGO傳感器。如在圖2中所詳述的，發動機控制器可以基于來自氧傳感器93的反饋來估計EGR流的百分比稀釋，并確定被用來控制EGR閥的排氣背壓計算的誤差。基于這些經確定的誤差，可以適應于EGR閥的控制，以便為發動機提供目標EGR稀釋。
[0029]發動機系統100可以包括各種其他傳感器。例如，進氣通道142和144中的每一個都可以包括質量空氣流量傳感器(未示出)。在一些示例中，進氣通道142和144中只有一個可以包括質量空氣流量(MAF)傳感器。在一些不例中，進氣歧管160可以包括進氣歧管壓力(MAP)傳感器182和/或進氣歧管溫度傳感器183，每一個傳感器均與控制器12通信。在一些示例中，共用的進氣通道149可以包括用于估計節氣門入口壓力(TIP)的節氣門入口壓力(TIP)傳感器(未示出)和/或用于估計節氣門空氣溫度(TCT)的節氣門入口溫度傳感器(未不出)，每一個傳感器均與控制器12通信。
[0030]可以至少部分地通過包括控制器12的控制系統14以及通過經由輸入裝置192來自車輛操作者的輸入控制發動機10。例如，輸入裝置192可以包括加速器踏板和用于產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器194。控制系統14被配置以接收來自多個傳感器16 (在本文中描述的傳感器的各種示例)的信息，并將控制信號發送至多個致動器81。作為一個示例，傳感器16可以包括LP-EGR通道73和85中的氧傳感器93和各種傳感器(未示出)。還包括在排放控制裝置下游的排氣通道中的各種排氣傳感器，諸如微粒物質(PM)傳感器、NOx傳感器、氧傳感器、氨傳感器、碳氫化合物傳感器等。其他傳感器(諸如另外的壓力、溫度、空燃比和成分傳感器)可以被耦接至發動機系統中的各種位置。作為另一示例，致動器81可以包括燃料噴射器166、EGR閥39和87、AIS節氣門82以及進氣節氣門158。其他致動器(諸如各種各樣的另外的氣門和節氣門)可以被耦接至發動機系統中的各種位置。控制器12可以接收來自各種傳感器的輸入數據，處理輸入數據，并且基于對應于一個或更多個程序被編程在其中的指令或代碼，響應于已處理的輸入數據而觸發致動器。在本文中關于圖2描述了示例控制程序。
[0031]應當理解，盡管圖1示出了包括雙渦輪增壓器構造的示例發動機系統，但在其他示例中，可以使用任何數量的渦輪增壓器和任何渦輪增壓器構造。例如，發動機系統可以包括具有單個壓縮機和渦輪的單個渦輪增壓器。
[0032]圖2示出了用于基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差控制排氣再循環閥的示例方法200。例如，方法200基于根據發動機進氣裝置中的氧傳感器93的測量確定的誤差可以被用來調整EGR閥39和/或EGR閥87。
[0033]在202處，方法200包括估計和/或測量發動機工況。例如，這些可以包括發動機轉速、駕駛員請求的扭矩、發動機冷卻液溫度、催化劑溫度、VCT、MAP、BP、MAT等。在204處，基于估計的工況和期望的扭矩，可以確定期望的EGR量。這可以包括基于轉速、負荷、發動機溫度和其他發動機工況確定期望的EGR百分比稀釋。另外，可以根據期望的EGR流量、發動機的空氣進氣系統中的質量空氣流率(例如，根據發動機進氣裝置中的MAF傳感器確定的)和EGR的溫度確定期望的進氣氧濃度。例如，期望的進氣氧濃度可以是由對應于期望的EGR流率的氧傳感器93測量的期望的氧濃度。
[0034]在206處，可以接收進氣氧傳感器的輸出。例如，位于進氣節氣門158上游與壓縮機下游的氧傳感器93的輸出可以由控制器12接收。在一個示例中，可以接收傳感器輸出作為傳感器電壓。傳感器電壓可以是進氣流的氧濃度的測量。因此，基于氧濃度，可以確定進氣流中的EGR的百分比稀釋，即進氣流中的新鮮空氣與再循環的排氣之比。
[0035]在208處，方法200包括估計EGR流量。如上所述，EGR流量可以根據氧傳感器讀數進行估計，并且可以進一步基于在發動機進氣裝置中的測量的空氣質量流率(例如，經由發動機進氣裝置中的MAF傳感器)和發動機進氣裝置中的溫度和/或壓力(例如，EGR的溫度和/或壓力)。在一些示例中，可以基于估計的排氣背壓確定EGR流量，其中排氣背壓是渦輪(例如，渦輪124或134)與EGR閥(例如，閥39或閥87)之間的位置處的EGR通道中的壓力量。
[0036]在210處，方法200包括估計排氣背壓中的誤差。例如，實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差可以被用來估計EGR系統中的排氣背壓的誤差。具體地，實際的與期望的進氣氧濃度之間的差可以被用來確定渦輪(例如，渦輪124或134)與EGR閥(例如，閥39或閥87)的輸出之間的排氣壓力差的誤差量。
[0037]在一個示例中，該方法可以使用期望的進氣氧濃度(EGR單元中的)減去實際的進氣氧濃度(EGR單元中的)來確定誤差項。該方法可以確定該誤差中的至少一些是由于EGR閥控制壓力是不正確的。小控制增益可以應用于誤差，并且隨著時間緩慢地對其進行積分。如果積分項處在最小值或最大值，則可以執行值的修剪。最終的經修剪的值然后可以被存儲到存儲器(諸如保活存儲器(KAM))內。積分值然后可以乘以總發動機空氣質量或空氣流量，并加到推測的排氣背壓。例如，該新的背壓項然后可以在EGR閥Λ壓力的確定中使用，其中EGR閥Λ壓力用于測量EGR流量，然后用于控制到期望的EGR流量的流動，以維持期望的進氣氧濃度。
[0038]在212處，方法200包括基于估計的排氣背壓的誤差和空氣質量適應于推測的排氣背壓。例如，可以通過將合適的修正應用于基于確定的誤差的排氣背壓估計來確定基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差的更新的排氣背壓和EGR空氣質量。
[0039]在214處，方法200包括基于適應的排氣壓力確定EGR閥兩端的壓力。例如，可以基于壓縮機(例如，壓縮機122或壓縮機132)上游或者壓縮機入口處或附近的壓力和更新的、經修正的排氣背壓確定EGR閥兩端的壓力。例如，EGR閥兩端的壓力可以基于壓縮機上游的壓力與排氣背壓之間的差，其中已經為在上述步驟210中確定的誤差適應于排氣背壓。
[0040]在一些示例中，在216處，方法200可以包括調整空氣進氣系統節氣門(例如，AIS節氣門82)以實現EGR閥兩端的目標壓力或期望的壓力差。EGR閥兩端的目標壓力差可以基于期望的EGR流量，以確保EGR閥兩端的壓力差對于閉環控制器是足夠大的，從而實現其設定值。例如，如果EGR閥兩端的壓力低于目標壓力差，那么可以調整AIS節氣門，以便將EGR閥兩端的壓力差增加至目標壓力差。
[0041]在218處，方法200包括基于EGR閥兩端的壓力調整EGR閥，其中基于如上所述的實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差調整EGR閥兩端的壓力。例如，可以基于壓縮機入口壓力和排氣背壓增加或減小EGR閥升程，其中基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差更新排氣背壓。在一些示例中，可以基于閥兩端的壓力差根據查詢表確定閥升程，以實現發動機進氣裝置中的目標EGR稀釋。例如，基于期望的EGR流量和經修正的、估計的EGR流量，可以通過響應于估計的EGR流量小于期望的EGR流量而增加EGR閥的打開量來調整EGR閥位置。作為另一示例，基于期望的EGR流量和經修正的、估計的EGR流量調整閥位置可以包括，響應于估計的EGR流量大于期望的EGR流量而減小EGR閥的打開量。
[0042]在220處，方法200包括基于EGR閥升程調整發動機工況。例如，可以基于EGR閥位置的調整來調整進氣節氣門(例如，節氣門158)。例如，可以通過增加EGR閥的打開量來調整EGR閥位置，并且作為響應，隨著EGR閥的打開量增加，進氣節氣門可以成比例地被關閉。作為另一示例，響應于EGR閥的打開量的減小，隨著EGR閥的打開量減小，進氣節氣門可以成比例地被打開。另外，在一些示例中，可以基于EGR閥升程調整發動機火花正時。例如，響應于由于EGR閥的打開量的增加而導致的EGR稀釋的增加，可以執行更積極的火花正時。
[0043]圖3圖示說明了用于基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差控制排氣再循環閥的示例方法(例如，如上所述的方法200)。圖3中的曲線圖302示出了 EGR流量隨時間的變化，其中曲線314示出了示例目標或期望的EGR流量，而曲線316示出了根據發動機的進氣裝置中的氧傳感器(例如，傳感器93)確定的實際的EGR流量。曲線圖304示出了排氣背壓誤差隨時間的變化，其中基于在曲線圖302中所示的期望的EGR流量與實際的EGR流量之間的差確定排氣背壓誤差。曲線圖306示出了 EGR閥兩端的壓力(例如，EGR閥39或EGR閥87上游與下游的壓力之間的壓力差)隨時間的變化。如上所述，排氣背壓誤差可以在EGR閥兩端的壓力的確定中使用。曲線圖308示出了 EGR閥升程隨時間的變化，其中基于經修正的EGR閥兩端的壓力調整EGR閥升程。曲線圖310示出了空氣進氣系統(AIS)節氣門(例如，節氣門82)隨時間的變化。如上所述，可以調整AIS節氣門82，以實現基于期望的EGR流量的EGR閥兩端的目標壓力。曲線圖312示出了進氣節氣門158位置隨時間的變化，其中進氣節氣門基于發動機工況被用來測量輸送至發動機的EGR和進氣空氣的量。曲線圖333示出了來自發動機進氣裝置中的氧傳感器93的測量隨時間的變化。如上所述，來自氧傳感器93的氧傳感器讀數可以與所估計的空氣質量流量一起被使用以確定發動機進氣裝置中的所估計的EGR流量。
[0044]在時間t0處，發動機以少于由曲線314所指示的期望的EGR量的由曲線圖302中的曲線316所指示的實際的EGR量運轉。經由來自發動機進氣裝置中的氧傳感器93的氧傳感器讀數、發動機進氣裝置中的空氣質量流量和發動機進氣裝置中的溫度和/或壓力來確定實際的EGR量。可以基于實際的EGR量與目標EGR量之間的差確定如曲線圖304所示的排氣背壓的誤差量。該背壓誤差通過計算更新的背壓與壓縮機上游的進氣系統中的壓力之間的差可以被用來確定EGR閥兩端的更新的或經修正的壓力。如曲線圖306所示，EGR閥兩端的壓力小于EGR閥兩端的期望的或目標壓力320。為了增加EGR閥兩端的壓力，調整AIS節氣門82，從而在時間tl處增加EGR閥兩端的背壓，以便達到EGR閥兩端的目標壓力。在時間tl處還增加EGR閥的打開量，以便在時間t2處將EGR的量增加至目標EGR值。另外，在時間tl與t2之間，基于EGR閥調整進氣節氣門158，以便基于發動機工況控制輸送至發動機的EGR和進氣空氣。
[0045]在時間t2處，響應于例如發動機轉速、發動機負荷、扭矩需求等的發動機工況，期望的EGR量增加。由于期望的EGR量的增加，曲線316所示的實際的EGR再次降至期望的EGR以下，從而導致排氣背壓估計的誤差。在時間t2與t3之間，基于該誤差再次確定EGR閥兩端的壓力。另外，在時間t2與t3之間，調整AIS節氣門，以便將EGR閥兩端的壓力增加至目標壓力322，其中由于期望的EGR流量的增加，相比于目標壓力320，目標壓力322增力口。在時間t3處，然后增加EGR閥升程，以便在時間t4處將通過氧傳感器確定的實際的EGR流量增加至期望的EGR值，同時調整進氣節氣門，以便控制到發動機的EGR輸送。
[0046]在時間t5處，例如，響應于發動機工況而請求降低期望的EGR流量。在時間t5之后，通過氧傳感器確定的實際的EGR流量大于期望的EGR流量，使得排氣背壓估計中的誤差存在。然后基于該誤差適應性改變EGR閥兩端估計的壓力，以便在時間t5與t6之間獲得EGR閥兩端的經修正的壓力。然而，由于EGR閥兩端的壓力大于EGR閥兩端的目標壓力324，因此調整AIS節氣門，以便在時間t6處將EGR閥兩端的壓力差降至目標值324。在時間t6處，減小EGR閥的打開量，以便在時間t7處將實際的EGR量降至期望的EGR量，同時對進氣節氣門做出調整，以便基于EGR閥調整控制到發動機的EGR輸送。
[0047]以此方式，通過確定排氣背壓估計的誤差并基于這些誤差適應于EGR流量估計，可以實現EGR閥控制中增加的準確性，由此潛在地增加發動機性能，增加燃料經濟性，并減少發動機排放。
[0048]注意，本文中包括的示例控制和估計程序能夠與各種發動機和/或車輛系統配置一起使用。在本文中所描述的具體程序可以表示任意數量的處理策略中的一個或更多個，諸如事件驅動、中斷驅動、多任務、多線程等。因此，所描述的各種動作、操作和/或功能可以所示順序執行、并行執行，或者在一些情況下被省略。同樣，實現在本文中所描述的示例實施例的特征和優點不一定需要所述處理順序，但是為了便于圖釋和說明而提供了所述處理順序。所示出的動作、操作和/或功能中的一個或更多個可以取決于所使用的特定策略而被重復執行。另外，所描述的動作、操作和/或功能可以圖形化地表示有待編入發動機控制系統中的計算機可讀存儲介質的非臨時性存儲器的代碼。
[0049]應認識到，在本文中所公開的構造和程序本質上是示范性的，并且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變體是可能的。例如，上述技術能夠應用于V-6、1-4、1-6、V-12、對置4缸和其它發動機類型。本公開的主題包括在本文中所公開的各種系統和構造和其它的特征、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0050]所附權利要求特別指出被認為是新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權利要求可以涉及“一個”要素或“第一”要素或其等同物。這樣的權利要求應當理解為包括一個或更多個這樣的要素合并，既不要求也不排除兩個或更多個這樣的要素。公開的特征、功能、要素和/或屬性的其它組合和子組合可以通過修改當前的權利要求或在本申請或相關申請里通過正式提交的新權利要求來要求保護。這樣的權利要求，無論是比原權利要求范圍更寬、更窄、相同或不同，均被認為包含在本公開的主題內。
【權利要求】
1.一種用于控制發動機中的排氣再循環閥的方法，其包含: 基于期望的EGR流量和估計的EGR流量調整閥位置，所述估計的流量基于估計的排氣背壓，基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差更新所述估計的排氣背壓。
2.根據權利要求1所述的方法，其中經由所述發動機的空氣進氣系統中的氧傳感器來確定所述實際的進氣氧濃度。
3.根據權利要求2所述的方法，其中所述氧傳感器被布置在所述發動機的進氣裝置中的進氣節氣門的上游且在壓縮機的下游，并且所述方法還包含，調整空氣進氣系統節氣門，以實現所述EGR閥兩端的期望的壓力差，其中所述空氣進氣系統節氣門被布置在所述壓縮機的上游。
4.根據權利要求1所述的方法，其中所述期望的進氣氧濃度基于所述期望的EGR流量、所述發動機的空氣進氣系統中的質量空氣流率和所述EGR的溫度。
5.根據權利要求1所述的方法，其中根據所述實際的進氣氧濃度、所述發動機的空氣進氣系統中的質量空氣流率和所述EGR的溫度確定所述估計的EGR流量。
6.根據權利要求1所述的方法，其中基于期望的EGR流量和估計的EGR流量調整閥位置包含基于壓縮機入口壓力和排氣背壓調整EGR閥升程，其中基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差更新所述排氣背壓。
7.根據權利要求6所述的方法，其中根據查詢表確定所述閥升程。
8.根據權利要求1所述的方法，其還包含，調整空氣進氣系統節氣門以實現所述EGR閥兩端的目標壓力差，所述目標壓力差基于所述期望的EGR流量。
9.根據權利要求1所述的方法，其中基于期望的EGR流量和估計的EGR流量調整閥位置包括，響應于所述估計的EGR流量小于所述期望的EGR流量而增加所述EGR閥的打開量。
10.根據權利要求9所述的方法，其還包含，隨著所述EGR閥的所述打開量增加成比例地關閉進氣節氣門。
11.根據權利要求1所述的方法，其中基于期望的EGR流量和估計的EGR流量調整閥位置包括，響應于所述估計的EGR流量大于所述期望的EGR流量而減小所述EGR閥的打開量。
12.根據權利要求11所述的方法，其還包含，隨著所述EGR閥的所述打開量減小成比例地打開進氣節氣門。
13.—種使包括氧傳感器和耦接在發動機進氣裝置與發動機排氣裝置之間的EGR通道的發動機運轉的方法，所述方法包含: 基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差確定更新的排氣背壓；以及 基于EGR閥兩端的壓力差調整所述EGR閥的位置，所述壓力差基于所述更新的排氣背壓。
14.根據權利要求13所述的方法，其中所述發動機包括渦輪增壓器，并且所述EGR通道將渦輪下游的發動機排氣裝置耦接至壓縮機上游的發動機進氣裝置，并且基于所述壓縮機的入口處的壓力和所述更新的排氣背壓之間的差確定所述閥兩端的所述壓力差。
15.根據權利要求13所述的方法，其中基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差和EGR空氣質量確定所述更新的排氣背壓。
16.根據權利要求13所述的方法，其中經由所述氧傳感器來確定所述實際的進氣氧濃度，其中所述氧傳感器被布置在進氣節氣門上游的所述發動機的空氣進氣系統中。
17.根據權利要求13所述的方法，其還包含，基于EGR閥位置的調整來調整進氣節氣門。
18.—種發動機系統,其包含: 發動機進氣裝置； 發動機排氣裝置； 渦輪增壓器，其包括壓縮機和渦輪，被耦接在所述發動機進氣裝置與發動機排氣裝置之間； 低壓EGR通道，其被配置為使至少一些排氣從所述渦輪下游的所述發動機排氣裝置轉向至所述壓縮機上游的所述發動機進氣裝置； EGR閥，其被設置在所述壓縮機上游的所述EGR通道中，并且被配置為調整通過所述EGR通道被轉向的排氣量； 進氣節氣門，其在所述發動機的進氣裝置中，被布置在所述壓縮機的下游； 空氣進氣系統節氣門，其被布置在所述壓縮機的上游； 氧傳感器，其被耦接至在所述進氣節氣門上游且在所述壓縮機下游的所述發動機的所述進氣裝置； 控制器，其被配置為: 基于實際的與期望的進氣氧濃度之間的誤差確定更新的排氣背壓，其中經由所述氧傳感器確定所述實際的進氣氧濃度；以及 基于所述閥兩端的壓力差調整所述EGR閥的位置，所述壓力差基于所述壓縮機的入口處的壓力和所述更新的排氣背壓。
19.根據權利要求18所述的系統，其中所述控制器被進一步配置為，調整所述空氣進氣系統節氣門以實現所述EGR閥兩端的目標壓力差，其中所述目標壓力差基于所述期望的EGR流量。
20.根據權利要求19所述的系統，其中所述控制器被進一步配置為，基于所述EGR閥的所述位置調整所述進氣節氣門。
【文檔編號】F02M25/07GK104343581SQ201410373353
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年7月31日 優先權日:2013年7月31日
【發明者】I·H·馬基, T·J·克拉克 申請人:福特環球技術公司