專利名稱：在渦輪增壓的壓縮點火發(fā)動機系統(tǒng)中控制排氣再循環(huán)的制作方法
在渦輪增壓的壓縮點火發(fā)動機系統(tǒng)中控制排氣再循環(huán) 相關申請的交叉引用
本申請要求于2005年12月20日提交的美國臨時申請?zhí)?60/752,415的權益。技術領域
本披露總體上涉及的領域包括在渦輪增壓的壓縮點火發(fā)動機系 統(tǒng)中控制排氣再循環(huán)。背景
渦輪增壓發(fā)動機系統(tǒng)包括具有燃燒室用于將空氣和燃料燃燒以 轉化為機械能的發(fā)動機、用于將進氣輸送到這些燃燒室的進氣子系統(tǒng)、以 及發(fā)動機排氣子系統(tǒng)。這些排氣子系統(tǒng)通常將排氣從這些發(fā)動機燃燒室中 運走，抑制發(fā)動機排氣噪音，并且減少排氣微粒和隨著發(fā)動機燃燒室的溫 度升高而增加的氮氧化物(NOx)。排氣通常被再循環(huán)到該排氣子系統(tǒng)之外 而進入該進氣子系統(tǒng)與新鮮的空氣混合，并且回到發(fā)動機中。排氣再循環(huán) 增加了惰性氣體量并同時減少進氣中的氧氣，從而降低發(fā)動機燃燒溫度并 且因此減少了 NOx的形成。本發(fā)明示例性實施方案的概述
—種方法的 一 個示例性實施方案包括在 一 個渦輪增壓的壓縮點 火發(fā)動機系統(tǒng)中控制排氣再循環(huán)(EGR),該發(fā)動機系統(tǒng)包括一個發(fā)動機、一 個在上游與該發(fā)動機連通的進氣子,系統(tǒng)、 一個在下游與該發(fā)動機連通的排 氣子系統(tǒng)、 一個渦輪增壓渦輪機上游以及一個渦輪增壓壓縮才幾下游的該排氣子系統(tǒng)與進氣子系統(tǒng)之間的一個高壓EGR通道、以及該渦輪增壓渦輪機下游以及該渦輪增壓壓縮機上游的該排氣子系統(tǒng)與該進氣子系統(tǒng)之間的一個低壓EGR通道。首先，遵照排氣排放標準確定一個目標總EGR分數(shù)。 然后，在所確定的該目標總EGR分數(shù)的約束下確定一個目標HP/LP EGR 比率以便優(yōu)化其他發(fā)動機系統(tǒng)標準。
根據(jù)該方法的示例性實施方案的多個目前優(yōu)選的方面，該總EGR 分數(shù)可以響應于作為一個或多個發(fā)動機系統(tǒng)模型的輸入的一個代理參數(shù)來 進行估算，而不是通過多個HP或LP EGR流量傳感器或者一個總EGR流 量傳感器來直接測定。而且，該目標總EGR分數(shù)可以通過多次閉環(huán)的調(diào)節(jié) 而閉環(huán)地控制到這些HP和/或LP EGR分數(shù)。
本發(fā)明的其他示例性實施方案將在以下詳細說明中變得明確。應 該理解，該詳細說明以及一些具體實例在說明本發(fā)明的示例性實施方案的 同時僅僅是為了說明性目的，而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。附圖簡要說明
本發(fā)明的多個示例性實施方案將通過詳細說明與附圖而得到完 全理解，在附圖中


圖1是包括一個示例性控制子系統(tǒng)一個發(fā)動機系統(tǒng)的示例性實 施方案的示意 圖2是圖1的發(fā)動機系統(tǒng)的示例性控制子系統(tǒng)的框 圖3是可以與圖1的發(fā)動機系統(tǒng)一起使用的一個示例性EGR控制方法的流程 圖4是說明圖3的方法一個優(yōu)選控制流程部分并且包括一個總EGR估算框以及多個高壓和低壓EGR開環(huán)控制框的一個框 圖5A-5C示出圖4的估算框的多個示例性實施方案；
圖6A-6B示出圖4的高壓和低壓EGR開環(huán)控制框的多個示例性實施方案；
圖7是表示閥門位置與目標總EGR分數(shù)之間的關系的示例性圖 標示一個曲線圖； 圖8AJi示圖3的方法的一個第二控制流程的框圖； 圖9M示圖3的方法的一個第三控制流程部分的框圖；和 圖IO是展示圖3的方法的一個第四控制流程部分的一個框圖。
示例性實施方案的詳細說明 以下說明的實施方案本質(zhì)上僅僅是示例性的而根本無意限制本 發(fā)明、其應用或者用途。 根據(jù)一種方法的一個示例性實施方案，在具有高壓(HP)和低壓 (LP)EGR通道的 一 個渦輪增壓的壓縮點火發(fā)動機系統(tǒng)中對排氣再循環(huán) (EGR)進行控制。優(yōu)選地，響應于作為一個或多個發(fā)動機系統(tǒng)模型的輸入的 一個代理參數(shù)對總EGR分數(shù)進行估算，而不是通過多個HP或LP EGR流 量傳感器或者一個總EGR流量傳感器來直接測定。確定符合排氣排放標準 的一個目標總EGR分數(shù)。然后，在所確定的目標總EGR分數(shù)的約束下確 定一個目標HP/LP EGR比率以便優(yōu)化其他標準，如燃料經(jīng)濟目標、發(fā)動機 系統(tǒng)性能目標、或者發(fā)動機系統(tǒng)保護或維護規(guī)范中的至少一個。同樣優(yōu)選 地，該目標總EGR分數(shù)可以i^過^'次閉環(huán)調(diào)節(jié)來閉環(huán)地控制到這些HP和 /或LP EGR分數(shù)。以下闡明說明了用于執(zhí)行該方法的一個示例性系統(tǒng)， 還i兌明了 一個示例性方法和多個示例性控制流程。
示例性系統(tǒng) 圖1示出可以用于實現(xiàn)在此4皮露的一種EGR控制方法的示例性 運行環(huán)境。該方法可以使用任何適當?shù)南到y(tǒng)來執(zhí)行并且，優(yōu)選地，是結合 例如系統(tǒng)10的一個發(fā)動機系統(tǒng)來執(zhí)行。以下的系統(tǒng)說明簡單地提供了一個 示例性發(fā)動機系統(tǒng)的筒要概述，但在此未示出的其他一些系統(tǒng)與部件也可 以支持在此纟皮露的方法。
總之，該系統(tǒng)10可以包括從燃料與進氣的混合物的內(nèi)部燃燒來 形成機械能的一個內(nèi)燃機發(fā)動機12、用于總體上為發(fā)動機12提供進氣的一 個進氣子系統(tǒng)14和用于將燃燒氣體總體地從發(fā)動機12運走的一個排氣子 系統(tǒng)16。在此使用時，"進氣"這個短語可以包括新鮮空氣和再循環(huán)的排氣。 該系統(tǒng)10 —般還可以包括與該排氣和進氣子系統(tǒng)14、 16跨接連通的一個 渦輪增壓器18，用于壓縮輸入的空氣以改善燃燒并由此提高發(fā)動機輸出。 該系統(tǒng)10總體上進一步可以包括與該排氣和進氣子系統(tǒng)14、 16跨接的一 個排氣再循環(huán)子系統(tǒng)20，用于將排氣再循環(huán)以便與新鮮空氣混合來改良該 發(fā)動機系統(tǒng)10的排放性能。該系、統(tǒng)10總體上進一步可以包括一個控制子 系統(tǒng)22來控制該發(fā)動機系統(tǒng)10的運行。本技術領域的普通技術人員會認 識到， 一個燃料子系統(tǒng)(未示出)被用來向該發(fā)動機12提供任何適當?shù)囊后w 和/或氣體燃料，以便與這些進氣在發(fā)動機中燃燒。
內(nèi)燃機發(fā)動機12可以是任何適合的發(fā)動機類型，如類似于柴油 機發(fā)動機的一個自動點火或者壓縮點火的發(fā)動機。該發(fā)動機12可以包括其 中具有多個汽缸和活塞(未單獨示出)的一個氣缸體24,它與一個汽缸蓋(也 沒有單獨示出)一起限定用于燃料與進氣的混合物的內(nèi)部燃燒的多個燃燒 室(未示出)。
除適當?shù)墓艿琅c接頭之外，該進氣子系統(tǒng)14可以包括一個進氣 端26，它可以具有用于過濾進入空氣的一個空氣過濾器(未示出)，和位于 該進氣口末端26的下游用于壓縮輸入空氣的一個渦輪增壓壓縮機28。進氣 子系統(tǒng)系統(tǒng)14還可以包括該渦輪增壓壓縮機28的下游的一個增壓空氣冷 卻器30,用于冷卻壓縮的空氣；以及在增壓空氣冷卻器30下游的一個進氣 節(jié)流閥32，用于到該發(fā)動機12的冷卻空氣流進行節(jié)流。該進氣子系統(tǒng)14 還可以包括位于節(jié)流閥32下游和發(fā)動機12的上游的一個進氣歧管34，用 于接收節(jié)流的空氣并將其分配到這些發(fā)動機燃燒室。
除適當?shù)墓艿琅c接頭之外，排氣子系統(tǒng)16可以包括一個排氣歧管36，用于從發(fā)動機12的這些燃燒室收集排氣并將它們往下游輸送到該排 氣子系統(tǒng)16的其余部分。該排氣子系統(tǒng)16還可包括在下游與該排氣歧管 36連通的一個渦輪增壓渦輪機38。渦輪增壓器18可以是一個可變渦輪幾 何形狀(VTG)類型的渦輪增壓器、 一個二級渦輪增壓器、或帶有廢氣門或旁 路裝置的一個渦輪增壓機、或者類似的裝置。在任何情況下，該渦輪增壓 器18和/或任何渦輪增壓器輔助裝置可以被調(diào)節(jié)以便影響以下參數(shù)中的一 個或多個渦輪增壓器增加的壓力、空氣流量、和/或EGR流量。該排氣 子系統(tǒng)16還可以包括任何適當?shù)呐欧叛b置40,如一個催化轉化器，像是一 個緊密連接的柴油氧化催化劑(DOC)裝置、 一個氮氧化物(NOx)吸收裝置、 一個微粒過濾器、或者類似裝置。該排氣子系統(tǒng)16還可以包括設置在一個 排氣出口 44的上游的一個排氣節(jié)流閥42。
該EGR子系統(tǒng)20優(yōu)選地是一個混合或雙通道的EGR子系統(tǒng)， 用于將部分排氣從該排氣子系統(tǒng)16再循環(huán)到該進氣子系統(tǒng)14用于在該發(fā) 動機12中燃燒。相應地，該EGR子系統(tǒng)20可以包括兩個通道 一個高壓 (HP) EGR通道46和一個低壓(LP) EGR通道48。優(yōu)選地，該高壓(HP) EGR 通道46在該渦輪增壓渦輪38的上游連接到該排氣子系統(tǒng)16而在該渦輪增, 壓壓縮機28的下游連接到該進氣子系統(tǒng)14。同樣優(yōu)選地，該LP EGR通 道48在該渦輪增壓渦輪38的下游連接到該排氣子系統(tǒng)16而在該渦輪增壓 壓縮機28的上游連接到該進氣子系統(tǒng)14。也考慮在排氣與進氣子系統(tǒng)14、 16之間任何其他適合的連接，包括HP EGR的一些其他形式如^f吏用內(nèi)部發(fā) 動機的可變閥門正時與升程來引入內(nèi)部HP EGR。
除適當?shù)墓艿琅c接頭之外，該HPEGR通道46可以包括一個HP EGR閥門50,它用于控制從該排氣子系統(tǒng)16到該進氣子系統(tǒng)14的排氣再 循環(huán)。該HP EGR閥門50可以是具有自己的致動器的一個獨立裝置或者可 以與該進氣節(jié)流閥32 —體化到具有共用致動器的一個組合裝置中。該HP用于冷卻HP EGR氣體的一個HP EGR冷卻器52。該HP EGR通道46優(yōu) 選地連接在該渦輪增壓渦輪機38的上游并在該節(jié)流閥32的下游，用于將 HP EGR氣體與被節(jié)流的空氣以及其他吸入氣體(該空氣可以具有LP EGR) 進行混合。 除適當?shù)墓艿琅c接頭之外，該LP EGR通道48可以包括一個LP EGR閥門54，它控制排氣從該排氣子系統(tǒng)16到該進氣子系統(tǒng)14的再循環(huán)。 該LP EGR閥門54可以是具有自己的致動器的一個獨立裝置或者可以與該 排氣節(jié)流閥42 —體化到具有共用致動器的一個組合裝置中。該LP EGR通 道48還可以包括在該LP EGR閥門的54的下游的(或者任選在上游的)用 于冷卻LP EGR氣體的一個LP EGR冷卻器56。該LP EGR通道48優(yōu)選 地連接在該渦輪增壓渦輪機38的下游并在該渦輪增壓壓縮機28的上游， 用于將LP EGR氣體與經(jīng)過濾的輸入空氣進行混合。 現(xiàn)在參見圖2，該控制子系統(tǒng)22可以包括任何適當?shù)挠布?、軟件? 和/或固件以執(zhí)行在此披露的這些方法中的至少某些部分。例如，該控制 子系統(tǒng)22可以包括以上討論的這些發(fā)動機系統(tǒng)致動器58以及不同的發(fā)動 機傳感器60中的某些或者全部。這些發(fā)動機系統(tǒng)傳感器60并未在附圖中 單獨示出，但是可以包括在任何適當?shù)难b置中來監(jiān)測發(fā)動機系統(tǒng)的參數(shù)。
例如， 一個發(fā)動才幾速度傳感器測量一個發(fā)動^L曲軸(未示出)的轉 速，與這些發(fā)動機燃燒室連通的多個壓力傳感器測量發(fā)動機汽缸壓力，多 個進氣與排氣歧管壓力傳感器測量流入與流出這些發(fā)動機汽缸的氣體的壓 力， 一個進氣質(zhì)量流量傳感器測量進氣子系統(tǒng)14中的輸入氣流，以及一個 歧管質(zhì)量流量傳感器測量到達該發(fā)^機12的進氣流量。在另一實例中，該 發(fā)動機系統(tǒng)IO可以包括用于測量流入這些發(fā)動機汽缸的進氣的溫度的一個 溫度傳感器，和在該空氣過濾器的下游與該渦輪增壓壓縮機28上游的一個 溫度傳感器。在另一個實例中，該發(fā)動機系統(tǒng)IO可以包括適當?shù)剡B接到該 渦輪增壓壓縮機28的一個速度傳感器，用于測量其轉速。 一個節(jié)流器位置傳感器，如一個一體化的角度位置傳感器，測量該節(jié)流閥32的位置。 一個位置傳感器設置在該渦輪增壓器18,的附近用于測量該可變幾何形狀渦輪機 38的位置。 一個尾管溫度傳感器可以安置為正好在一個尾管出口的上游， 用于測量該排氣子系統(tǒng)16排出的排氣的溫度。還有，在該一個或多個排放 裝置40的上游和下游放置多個溫度傳感器，用于測量其入口和出口的排氣 溫度。同樣地， 一個或多個壓力傳感器跨越該一個或多個排放裝置40進行 安置，用于測量跨越它們的壓降。 一個氧氣(02)傳感器被置于該排氣和/或 進氣子系統(tǒng)14、 16之中，用于測量排氣和/進氣中的氧氣含量。最后，多 個位置傳感器測量該HP和LP EGR閥門50、 54與排氣節(jié)流閥42的位置。
除了在此討論的這些傳感器60之外，在此披露的系統(tǒng)和方法可 以包括任何其他適當?shù)膫鞲衅骷捌溆嘘P參數(shù)。例如，這些傳感器60還可以 包括多個加速度傳感器、車速傳感器、傳動系速度傳感器、過濾傳感器、 其他流量傳感器、震動傳感器、i"i傳感器、進氣與排氣壓力傳感器、和/ 或類似的傳感器。換言之，可使用任何傳感器都來^^測任何適當?shù)奈锢韰?數(shù)，包括電氣的、機械的、以及化學的參數(shù)。在此使用時，術語"傳感器" 包括用于檢測任何發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)和/或這些參數(shù)的不同組合的任何適當 的硬件和/或軟件。
該控制子系統(tǒng)22可以進一步包括一個或多個與這些致動器58和 傳感器60連通的控制器(未示出)，用于接收和處理傳感器輸入信號并發(fā)送 致動器輸出信號。該一個或多個控制器可以包括一個或多個適當?shù)奶幚砥?和存儲器裝置(未示出)。該存儲器可以配置為用于提供數(shù)據(jù)和指令的存儲， 它們提供了發(fā)動機系統(tǒng)10的至少部分功能以及由該 一 個或多個處理器執(zhí)行 的指令。該方法的至少某些部分^以由 一個或多個計算機程序與在存儲器 中存儲為一些查詢表、映射圖、模型、或類似數(shù)據(jù)的不同的發(fā)動機系統(tǒng)數(shù) 據(jù)或指令來啟動。在任何情況下，該控制子系統(tǒng)22通過從這些傳感器60 接收輸入信號、根據(jù)器輸入信號執(zhí)行一些指令和算法、以及發(fā)送一些適當?shù)妮敵鲂盘柦o各個致動器58來控制多個發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)。 該控制子系統(tǒng)22在該一個或多個控制器中可以包括多個模塊。 例如， 一個頂級發(fā)動機控制模塊62接收并處理任何適當?shù)陌l(fā)動機系統(tǒng)輸入 信號并將輸出信號傳達給一個進《控制模塊64、 一個燃料控制模塊66、以 及任意其他的一些控制模塊68。正如以下將更詳細地說明，該頂級發(fā)動機 控制模塊62接收并處理來自 一個或多個發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)傳感器60的輸入 信號以任何適當?shù)姆绞絹砉浪憧侲GR分數(shù)。 估算EGR分數(shù)的不同方法對于本領域的普通技術人員而言是已 知的。在此使用時，術語"總EGR分數(shù)"包括其多個成員參數(shù)的一個或多 個，并且可以由以下等式來表示
<formula>formula see original document page 14</formula>
M￡M7 M￡WG 其中
MAF是進入一個進氣子系統(tǒng)的新鮮空氣的質(zhì)量流量， MEGR是進入該進氣子系沐的，EGR質(zhì)量流量， MENG是到達一個發(fā)動機的進氣的質(zhì)量流量，和
rEGR包括進入一個發(fā)動機的進氣中可分配給再循環(huán)排氣的那個部分。！
從以上等式，該總EGR分數(shù)可以用該新鮮空氣質(zhì)量流量傳感器 和來自一個傳感器或來自其估算值的進氣質(zhì)量流量來計算，或者用總EGR 分數(shù)自身的一個估算值以及該進氣質(zhì)量流量來計算。在任一情況下，該頂 級發(fā)動機控制模塊62可以包括多個適當?shù)臄?shù)據(jù)輸入來直接地從作為一個或 多個發(fā)動機系統(tǒng)模型的輸入的一個或多個質(zhì)量流量傳感器測量值或者估算 值估算出該總EGR分數(shù)。 在此使用時，術語"模型"包括用多個變量，如一個查詢表、映射 圖、算法和/或類似數(shù)據(jù)來表示某種方式事務的任何解釋。模型是對于任何 給定的發(fā)動機系統(tǒng)的精確設計和性能規(guī)范而言是特定的和具體的應用。在 一個實例中，這些發(fā)動機系統(tǒng)模型進而可以基于發(fā)動機速度和進氣歧管壓 力以及溫度。這些發(fā)動機系統(tǒng)模型在每次發(fā)動機參數(shù)變化時進行更新，并且可以是使用包括發(fā)動機速度和通過進氣壓力、溫度、以及通用氣體常數(shù) 來確定的發(fā)動機進氣密度的多個輸入的一些多維查詢表。
該總EGR分數(shù)可以通過其多個分量而直接或間接地與一個或多 個發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)進行互相關聯(lián)，如估算或檢測的氣體質(zhì)量流量、02、或 一個或多個發(fā)動機系統(tǒng)溫度。這些參數(shù)能夠以任何適合的方式進行分析以 便與該總EGR分數(shù)的互相關聯(lián)。例如，該總EGR分數(shù)可以根據(jù)公式與其 他那些發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)相關聯(lián)。在另一個實例中，從發(fā)動機的定標或模擬 中，該總EGR分數(shù)可以經(jīng)驗地或者統(tǒng)計地與其他發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)關聯(lián)。在 任何情況下，在發(fā)現(xiàn)該總EGR分數(shù)與任何其他發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)可靠地互相 關聯(lián)時，這一互相關聯(lián)可以根據(jù)公式、經(jīng)驗地、聲學地、和/或以類似的方 式來建立模型。例如，可以根據(jù)適當?shù)臏y試來形成一些經(jīng)驗模型并且可以 包括一些查詢表、映射圖、以及可以將總EGR分數(shù)與其他一些發(fā)動機系統(tǒng) 參數(shù)值進行交叉參照的類似形式。
相應地， 一個發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)可以用作總EGR分數(shù)和/或單獨的 HP和/或LP EGR流量的直接傳感器測量值的一個代理參數(shù)。相應地，可以 去掉總EGR、 HPEGR、和LPEGR流量傳感器，從而減小發(fā)動機系統(tǒng)成本 和重量。去掉這些傳感器還導致去掉其他與傳感器相關的硬件、軟件以及 成本，如連線、接插件、計算機處理能力以及存儲器，等等。 '
另外，該頂級發(fā)動機控制模塊62優(yōu)選地計算一個渦輪增壓增加 壓力的設置點和一個目標總EGR的設置點，并將這些設置點發(fā)送到該進氣 控制模塊64。類似地，該頂級發(fā)動機控制模塊62計算適用定時與燃料設置 點并將它們發(fā)送到燃料控制模塊66,并且計算其他的一些設置點并將他們 發(fā)送到其他控制模塊68。該燃料和其他控制模塊66、 68接收并處理這些輸 入，并生成適當?shù)拿钚盘柊l(fā)給任何適當?shù)囊恍┌l(fā)動機系統(tǒng)裝置，如燃料 噴射器、燃料泵、或者其他裝置。
可替代地，該頂級發(fā)'動機控制模塊62可以計算并發(fā)送該增加壓力的設置點和一個總輸入空氣質(zhì)量流量的設置點(如虛線所示)，而不是該目標總EGR的設置點。在這一替代情況下，隨后從空氣質(zhì)量流量的設置點確 定總EGR的設置點并很大程度上以同 一方式從這些實際質(zhì)量流量傳感器的 讀數(shù)來估算該實際總EGR分數(shù)。在一個第二替代方案中，在整個控制方法 中空氣質(zhì)量流量取代了總EGR分數(shù)。這改變了所使用的數(shù)據(jù)類型和設定 HP和LP EGR流量目標的方式，但是該控制器的基本結構與控制方法的流 程是相同的。
除從該頂級發(fā)動機控制模塊62接收的這些設置點之外，該進氣 控制模塊64接收任何適當?shù)陌l(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)值。例如，該進氣控制模塊64 接收進氣和/或排氣子系統(tǒng)參數(shù)值，如渦輪增壓器的增加壓力，以及質(zhì)量流 量。該進氣控制模塊64可以包括一個頂級進氣控制子模塊70,它處理所接 收的這些參數(shù)值并且向對應的LP EGR、 HPEGR、以及渦輪增壓器的控制 子模塊72 、 74 、 76發(fā)送任何適當?shù)妮敵鲂盘?，如LP和HP EGR設置點、'' 以及渦輪增壓器設置點。這些LPEGR、 HPEGR、以及渦輪增壓器的控制 子模塊72、 74、 76處理進氣控制子模塊的這些輸出信號并生成一些適當?shù)?命令信號給不同的發(fā)動機系統(tǒng)裝置如LP EGR閥54與排氣節(jié)流閥42、 HP EGR閥50與進氣節(jié)流閥32、以及一個或多個渦輪增壓致動器19。這些不 同的模塊和/或子模塊可以如圖所示是分離的，或者可以一體化到一個或多 個組合的模塊和/或子模塊之中。示例性方法
在此提供一種控制LP和HP EGR的方法，它可以在以上所述發(fā) 動機系統(tǒng)10的運行環(huán)境中作為一個或多個計算機程序來實施。本領域的斧 通技術人員還會認識到該方法可以在其他運行環(huán)境中使用其他發(fā)動機系統(tǒng) 來實施?，F(xiàn)在參見圖3，以流程圖的形式示出一種示例性方法300。
如步驟305所示，該方法300能夠以任何適當?shù)姆绞蕉鴨?。?如，該方法可以在圖1的發(fā)動機系沐10的發(fā)動機12發(fā)動時開始。
在步驟310,新鮮空氣被抽入發(fā)動機系統(tǒng)的一個進氣子系統(tǒng)，并 且進氣通過該進氣子系統(tǒng)吸入發(fā)動機系統(tǒng)的一個發(fā)動機之中。例如，新鮮 空氣可以被抽入該進氣系統(tǒng)14的入口 26,并且進氣可以通過該進氣歧管 34被吸入該發(fā)動一幾12。
在步驟315，排氣通過發(fā)動機系統(tǒng)的一個排氣子系統(tǒng)從發(fā)動機排 出。例如，排氣可以通過排氣歧管36從發(fā)動機12排出。
在步驟320,排氣從一個排氣子系統(tǒng)通過高壓和低壓EGR通道之 一或二者再循環(huán)到發(fā)動機系統(tǒng)的一個進氣子系統(tǒng)。例如，HP和LP排氣可 以通過該HP和LP EGR通道46、 48，從排氣子系統(tǒng)16再循環(huán)到進氣子系 統(tǒng)14。
在步驟325，可以檢測表示總EGR分數(shù)的一個或多個代理參數(shù)。 例如，該一個或多個代理參數(shù)可以包括空氣質(zhì)量流量、02、和/或發(fā)動機系 統(tǒng)溫度，并且可以通過該發(fā)動^L系統(tǒng)10的多個對應的傳感器60來測量。
在步驟330，遵照排氣排放標準來確定一個目標總EGR分數(shù)。 例如，該頂級發(fā)動機控制模塊62可以使用任何適當?shù)陌l(fā)動機系統(tǒng)模型將 當前的 一些發(fā)動機運行參數(shù)與所需的 一些總EGR分數(shù)進行交叉參照以便符 合預先確定的排放標準。在此使用時，術語"目標"包括一個一元值、多 元值、和/或任意的取值范圍。同樣，在此使用時，術語"標準"包括單一 的和多重的標準。用來確定一個或多個適當?shù)腅GR分數(shù)的標準的一些實例 包括根據(jù)速度和負載進行標定的多個表、基于模型的方案，它們確定多個 汽缸溫度目標并轉換為EGR分數(shù)以及運轉條件如瞬時運轉或穩(wěn)態(tài)運轉條 件。絕對排放標準由環(huán)境機構如美國環(huán)保署制定。
在步驟335,在步驟330中確定的總EGR分數(shù)的約束下確定一 個目標HP/LP EGR比率以侵一優(yōu)化一個或多個其他的發(fā)動才幾系統(tǒng)標準，如 燃料經(jīng)濟目標、發(fā)動機系統(tǒng)性能目標、或者發(fā)動機系統(tǒng)保護或維護規(guī)范。
在步驟340,可以根據(jù)步驟335中確定的目標HP/LP EGR比率來產(chǎn)生多個單獨的HP EGR和/或LPEGR設置點。
在步驟345,可以確定對應于這些HP和LPEGR設置點的目標 HP和LP EGR打開百分比。例如，多個開環(huán)控制器可以使用 一些模型來處 理這些HP和LP EGR設置點以生成這些打開百分比。
在步驟350，可以估算響應于該一個或多個代理參數(shù)的總EGR 分數(shù)，這些參數(shù)被用作以上所討論的任何適當?shù)陌l(fā)動機系統(tǒng)模型的輸入。 例如，該總EGR分數(shù)的估算可以包括一些發(fā)動機系統(tǒng)模型以便根據(jù)公式或 者經(jīng)驗來使該一個或多個代理參數(shù)與該總EGR分數(shù)互相關聯(lián)。這些模型可 以包括一些查詢表、映射圖、以及類似形式，它們可以將多個EGR分數(shù) 與代理參數(shù)值交叉對照，并且可以是基于發(fā)動機速度和進氣歧管壓力以及 溫度。在任何情況下，該總EGR分數(shù)并不是使用單獨的HP和/或LP EGR 流量傳感器或者一個組合的總EGR流量傳感器來實際直接地進行測量。
在步驟355,利用該估算總EGR分數(shù)使用閉環(huán)控制可以對該單 獨的HP和/或LPEGR分數(shù)之一或二者進行調(diào)節(jié)。這些HP和/或LP EGR 分數(shù)可以通過對應的HP和/或LPEGR設置點之一或二者的閉環(huán)控制或閥 門和/或節(jié)流閥打開百分比來進行調(diào)節(jié)。例如，并且將在以下更詳細地說: 明， 一個閉環(huán)控制器可以該估算的總EGR分數(shù)作為過程變量輸入值來進行 處理并將該總EGR分數(shù)設置點作為一個設置點輸入值來進行處理，以便產(chǎn) 生一個HP和/或LP EGR設置點輸出調(diào)節(jié)指令。因此，該目標總EGR分 數(shù)優(yōu)選地通過對該HP和/或LP &}R分數(shù)的一些閉環(huán)調(diào)節(jié)來進行閉環(huán)控 制。這些調(diào)節(jié)可以改變實際的HP/LP EGR比率。
在步驟360,來自步驟350的HP EGR和LP EGR打開百分tt: 可以應用到一個或多個對應的HPEGR、 LPEGR、進氣節(jié)流閥、或排氣節(jié) 流閥。該HP和/或LPEGR打開百分比可以在這些開環(huán)控制框的下游直接 進行調(diào)節(jié)，或者間接地通過這些開環(huán)控制框上游的設置點調(diào)節(jié)來進行調(diào)節(jié)。示例性控制流程
現(xiàn)在參見圖4的控制圖，圖3的控制方法300的一個部分被以框 圖的形式示出為一個EGR控制流程400。該控制流400可以在例如圖2的 示例性控制子系統(tǒng)之中和更具體地在其進氣控制模塊64中執(zhí)行。相應地， 圖4示出了該HP與LP EGR控制子模塊或方框72 、 74以及該渦輪增壓器 增壓控制子模塊或方框76。類似地， 一個優(yōu)化方框402、 一個EGR分數(shù)估 算方框404、和一個EGR分數(shù)的閉環(huán)控制方框406也可以在該進氣控制模 塊64和，更具體地，在圖2的頂級進氣控制子模塊70之中執(zhí)行。
首先，并且仍參見圖5A-5C，該實際總EGR分數(shù)估算方框404 優(yōu)選地使用除其他標準發(fā)動機系統(tǒng)參數(shù)如發(fā)動機載荷、發(fā)動機轉速、渦輪 增壓器提升壓力、以及發(fā)動機系統(tǒng)溫度之外的用于該實際總EGR分數(shù)的代 理參數(shù)來執(zhí)行。例如，圖5A示出逸優(yōu)選的代理參數(shù)是空氣質(zhì)量流量414a, 它可以從任何適當?shù)目諝赓|(zhì)量流量估算值或來自例如該入口空氣質(zhì)量流量 傳感器的讀數(shù)來獲得。在另一個實例中，圖5B示出該代理參數(shù)可以是氧含 量百分比414b,例如來自類似設置在該進氣子系統(tǒng)14中02傳感器的一個 02傳感器。例如，該02傳感器可以是一個通用的排氣氧含量傳感器 (UEGO)，它可以位于該進氣歧管34之中。在另一個實例中，圖5C示出該 代理參數(shù)可以是從多個溫度傳感器得到的進氣子系統(tǒng)和排氣子系統(tǒng)溫度 414c。例如，可以使用來自例如該進氣溫度傳感器的入口空氣溫度、來自 例如排氣溫度傳感器的排氣溫度、以及來自例如該進氣歧管溫度傳感器的 歧管溫度。在以上所有這些方案中，該實際總EGR分數(shù)416可以從一個或 多個代理參數(shù)類型來進行估算。.
其次，并且再次參見圖4，該優(yōu)化方框402接收并處理各個發(fā)動 機系統(tǒng)的輸入來確定一個最優(yōu)的HP/LP EGR比率并且根據(jù)該比率產(chǎn)生一個 HP EGR設置點。例如，該優(yōu)化方框402可以接收例如來自該發(fā)動機系統(tǒng) 10的相應傳感器的發(fā)動機載荷信號4Q7和發(fā)動機轉速信號408。該發(fā)動機 載荷信號407可以包括任何參數(shù)，如歧管壓力、燃料噴射流量等。該優(yōu)化方框402還可以接收例如來自該頂級發(fā)動機控制模塊62的一個總EGR分 數(shù)設置點418。
該優(yōu)化方框402可以區(qū)分燃料經(jīng)濟標準的優(yōu)先次序，用于確定最 優(yōu)的HP/LP EGR比率并產(chǎn)生相應的HP/LP EGR設置點。根據(jù)燃料經(jīng)濟的 優(yōu)化，該優(yōu)優(yōu)化方框402可以包括任何適當?shù)膬魷u輪增壓器效率模型，它 包括不同的參數(shù)如泵送損耗、以及渦輪機和壓縮機效率。該效率模型可以 包括基于一套原則的該進氣子系統(tǒng)14的數(shù)學表達式、 一套發(fā)動機系統(tǒng)校準 表、或類似形式。用于確定所希望的EGR比率以滿足燃料經(jīng)濟標準的示例 性標準可以包括設置一個比率，它允許實現(xiàn)總EGR部分而無需關閉進氣或 排氣節(jié)流閥，這種關閉傾向于負面地影響燃料經(jīng)濟；或者該比率可以調(diào)節(jié) 為實現(xiàn)最大燃料經(jīng)濟的一個最優(yōu)進氣溫度。
該優(yōu)化方框402還可以取代該燃料經(jīng)濟標準而為了任何適當?shù)哪?的而另外地優(yōu)化其他發(fā)動機系統(tǒng)標準。例如，可以取代該燃料經(jīng)濟標準來 提供一個HP/LP EGR比率，它提供改進的發(fā)動機系統(tǒng)性能，如為了車輛加 速而響應驅動器指令來提高的扭矩輸出。這一情況下，該控制器可以支持 一個更高LP EGR百分比，它允許更好的渦輪增壓器的提速以降低渦輪滯 后。在另 一個實例中，該取代可以提供一個不同的HP/LP EGR比率以保護 該發(fā)動機系統(tǒng)10,例如來避免一個渦輪增壓器超速的情形或過高的壓縮機 尖端的溫度，或者降低渦輪增壓器冷凝物的形成，或類似情況。在另一個 實例中，該取代可以提供另 一個HP/LP EGR比率以《更通過例如影響進氣或 排氣子系統(tǒng)溫度來維護該發(fā)動機系統(tǒng)10。例如，可以提高排氣子系統(tǒng)的溫 度來使一個柴油機微粒過濾器再生，以及降低進氣溫度來冷卻該發(fā)動機12。 作為另一個實例，可以控制進氣溫度來降低在該入口進氣通道中形成冷凝 水潛在可能性。
在任何情況下，該優(yōu)化方框402根據(jù)其一個或多個模型處理這些 輸入來確定該總HP/LP EGR比率并且隨后產(chǎn)生一個HP EGR設置點420,它在下游被饋入到該HP EGR控制方框74和一個算術節(jié)點422，它也接 收來自該頂級發(fā)動機控制模塊62的該總EGR分數(shù)設置點418以產(chǎn)生一個 LP EGR設置點424。 第三，并且仍參照圖4，該總EGR分數(shù)閉環(huán)控制方框406可以是 任何適當?shù)拈]環(huán)控制裝置，如一個PID控制器模塊或類似裝置，用于控制 該總EGR分數(shù)。該閉環(huán)控制方框406包括一個設置點輸入406a,用于從該 頂級發(fā)動機控制模塊62接收該目標總EGR分數(shù)設置點，并且進一步可以 包括一個過程變量輸入406b，用于從該估算器方框404接收該實際總EGR 分數(shù)估算值。該總EGR分數(shù)控制方框406處理這些輸入來產(chǎn)生一個反饋控 制信號或調(diào)節(jié)命令406c,用于在另一個算術節(jié)點上與LPEGR設置點424 求和，用于在該LP EGR控制方框72的下游輸入。這一微調(diào)調(diào)節(jié)也可以 或者替代地計算成對該LP EGR閥和/或排氣節(jié)流閥百分比打開命令的一 個調(diào)節(jié)并且添加在該LP EGR開，控制方框72之后。相應地，該控制方框 406和多個關聯(lián)節(jié)點可以在其下游側與該開環(huán)控制方框72通信以調(diào)節(jié)用于 該閥門與節(jié)流器打開百分比的適當?shù)脑O置點。 因為該HP EGR流量僅僅是開環(huán)控制，所以該LP EGR流量或部 分是通過該閉環(huán)控制方框406來調(diào)節(jié)以實現(xiàn)目標總EGR分數(shù)。更確切地說， 因為廢氣排放與發(fā)動機的燃料經(jīng)濟均與總EGR分數(shù)高度相關又在一個更小 的程度上與該HP/LPEGR比率有關，所以為了最大限度的控制，該總EGR 分數(shù)采用閉環(huán)控制，而為了最好的成本效益和效率，該HP與/或LPEGR 分數(shù)和/或該HP/LP EGR比率至少被部分地開環(huán)控制。這些開環(huán)控制方框 72、 74提供良好的響應時間，降低控制器的互相依賴，并且減小了傳感器 信號中的順態(tài)效應和擾動。然而這是一個示例性方案，以下參照圖8-10 說明其他的方案。 第四，除該渦輪增壓增加的壓力409和發(fā)動機載荷與速度輸入 407、 408之外，該LP和HP EGR控制方框72、 74接收它們對應的LP和HP EGR設置點。這些LP和HP EGR控制方框72、 74接收這些輸入用于 它們各自的LP和HP EGR致動器的開環(huán)或前饋控制。例如，這些LP和 HPEGR控制方框72、 74輸出LPEGR閥和/或排氣節(jié)流器命令430、 432, 和HPEGR閥和/或進氣節(jié)流器命令438、 440。這些LP和HP EGR控制方 框72、 74可以使用 一個或多個模型來使得HP和LP EGR流量與適當?shù)腍P 和LP EGR閥門和/或節(jié)流器位置互相關聯(lián)。
如圖6A和6B所示，這些LP和HP EGR控制方框72、 74可以 包括不同的開環(huán)控制模型。例如，該LP EGR控制方框72可以包括任何適 當?shù)囊粋€或多個模型426來使該LP EGR設置點424與該LP EGR閥門位 置互相關聯(lián)，以幫助實現(xiàn)目標HP/LP EGR比率。同樣，該LPEGR控制方 框72可以包括任何適當?shù)哪Ｐ?28來使該LP EGR設置點424與該排氣節(jié) 流器位置互相關聯(lián)，以幫助實現(xiàn)該目標HP/LP EGR比率。這些模型426、 428可以接收任何適當?shù)妮斎?，如該發(fā)動機載荷407、該發(fā)動機轉速408、 以及該渦輪增壓器增加的壓力409。這些模型426、 428被執(zhí)行以便對應地 產(chǎn)生該LP EGR閥門命令430和/或該排氣節(jié)流器命令432,供對應的致動 器使用。注意這些致動器可以在一個開環(huán)模式下工作，或者可以與任何適 當?shù)膫鞲衅鬟\行連接以測量致動器位置并調(diào)節(jié)這些命令來實現(xiàn)這些目標百 分比。
同樣，該HP EGR控制方框74可以包括任何適當?shù)囊粋€或多個 模型434來使得該HP EGR設置點420與該HP EGR閥門位置互相關聯(lián)以 幫助實現(xiàn)該目標HP/LP EGR比率。而且，該HP EGR控制方框74可以包 括任何適當?shù)囊粋€或多個模型436來使得該HP EGR設置點420與該進氣 節(jié)流器位置互相關聯(lián)以幫助實現(xiàn)該目標HP/LP EGR比率。再一次，這些模 型434、 436可以接收任何適當?shù)妮斎耄绨l(fā)動沖幾載荷407、發(fā)動才幾轉速 408、以及渦輪增壓器增加的壓力409。這些模型434、 436被執(zhí)行以便對應 地產(chǎn)生一個HP EGR閥門命令438和/或一個進氣節(jié)流器命令440,供對應的致動器使用。
圖7示出LP EGR閥門和排氣節(jié)流閥打開百分比與目標總EGR 分數(shù)之間關系的一個示例性曲線。如所示，該節(jié)流閥42可以在大約0%%的打開狀態(tài)，而該LP EGR閥門54從大約0 % EGR到20 % EGR基本上 保持關閉。其后，該排氣節(jié)流器42膝持100。/。的打開直到該總EGR達到大 約70 % ,并且該LP EGR閥門54在大約70 % EGR處逐漸地打開到基本上 100%的打開狀態(tài)。其后，該LPEGR閥門54保持基本上100%的打開，而 該排氣節(jié)流閥42逐漸地關閉直到它在100 % EGR處基本關閉?？梢允褂靡?個單個的、組合的LP EGR和排氣節(jié)流閥來代替兩個單獨的閥門，只要這 樣的一個單一的閥門裝置基本上能夠實現(xiàn)剛才所說明的打開功能。
再次參照圖4,該渦輪增壓器增壓控制方框76是任何適當?shù)拈]環(huán) 控制裝置，如適當?shù)腜ID控制模塊，用于調(diào)節(jié)多個渦輪增壓器致動器以便 在安全的增壓渦輪工作范圍內(nèi)實現(xiàn)一個目標增加的壓力。該控制方框76可 以包括一個設置點輸入76a來從該頂級發(fā)動機控制模塊62接收增壓設置 點，和來自該渦輪增壓器增壓傳感fl的一個實際增加的壓力輸入76b。該控變渦輪幾何形狀命令444來調(diào)節(jié)該渦輪增壓器18的可變?nèi)~片。
現(xiàn)在參見圖8， 一個替代控制流程800可以用來取代該優(yōu)選的控制流程400。本實施方案在許多方面與圖4的實施方案相似，并且這些實施方案之間同樣的數(shù)字總體上標明貫穿附圖的多個#見圖中相同或者相應的元件。此外，此前的實施方案的說明通過引用結合在此并且其共同的主題總體上不再這里重復。
該替代控制流程800涉及HP EGR的閉環(huán)調(diào)節(jié)而不是LP EGR。 換言之，可以調(diào)節(jié)一個HP EGR設置點420'(而非LP EGR設置點424')來控 制總EGR分數(shù)。相應地，該閉環(huán)控制方框406'可以產(chǎn)生一個控制信號來調(diào)節(jié)HP EGR分數(shù)(而非LP EGR分數(shù))。為了容許控制策略上的這一改變，可 以配備一個優(yōu)化方框402'來輸出 一個LP EGR設置點424'，而不是HP EGR 設置點420。這一微調(diào)調(diào)節(jié)也可以或者替代地計算成對HP EGR閥和/或 進氣節(jié)流閥百分比的一個或多個打開命令的一種調(diào)節(jié)并且添加在該HP EGR開環(huán)控制方框74之后。相應地，該控制方框406和多個關聯(lián)節(jié)點可以 在其下游側與該開環(huán)控制方框72通信以調(diào)節(jié)用于該閥門與節(jié)流器打開百分 比的適當?shù)脑O置點。其他方面,.該流程800基本上與流程400相似。
現(xiàn)在參見圖9, 一個第二控制流程900可以用來取代該優(yōu)選的控 制流程400。本實施方案在許多方面類似于圖4的實施方案，并且這些實施 方案之間同樣的數(shù)字總體上標明貫穿附圖的多個視圖中相同或者相應的元 件。此外，此前的實施方案的說明通過引用結合在此并且其共同的主題總 體上不再這里重復。 在該第二控制流程900中，能夠以作為該HP和LP EGR設置點 的相同比例給HP和LP EGR分數(shù)分配閉環(huán)控制。換言之，HP和LP EGR 分數(shù)均與它們各自的EGR設置點成比例地進行閉環(huán)控制。
為了實現(xiàn)控制策略上的這個變化，該閉環(huán)控制方框406并不象流 程400那樣通過該上游算術節(jié)點426將其微調(diào)命令406c僅僅輸出到該LP EGR控制方框72。而是，該微調(diào)命令被輸出到該LP和HPEGR控制模塊 72、 74的兩者。為了進一步協(xié)助這一變化，比例算術方框950、 952接收對 應的HP和LP EGR設置點與該總EGR設置點418。來自該算術方框950、 952的比例輸出在多個乘法算術方框954、 956處被接收，用于給其進行該 閉環(huán)微調(diào)命令406c的比例分配。這些多重的輸出在下游算術節(jié)點426、 926 處與該LP和HP EGR "&置點相加求和，用于在下游的LP和HP EGR控制 方框72、 74處輸入。這些算術方框之中能夠執(zhí)行一些適當?shù)男ｒ炓员苊猱?該總EGR分數(shù)設置點為0時除以0。在其他方面，該流程900基本上與流 程400和/或800相似。
現(xiàn)在參見圖10, —個第三示例性控制流程1000可以用來取代優(yōu) 選的控制流程400。本實施方案在許多方面與圖4的實施方案相似，并且這 些實施方案之間同樣的數(shù)字總體上標明貫穿附圖的多個視圖中相同或者相 應的元件。此外，此前的實施方案的說明通過引用結合在此并且其共同的 主題總體上不再這里重復。
在該第三控制流程1000中，取決于任何給定時刻發(fā)動機的運轉 狀態(tài)，閉環(huán)控制可以在LP和HP EGR開環(huán)控制方框72、 74之間來回切換。 換言之，HP或者是LPEGR設置點可以使用閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)。例如，可以 閉環(huán)控制HP EGR以避免當發(fā)動機系統(tǒng)溫度相對較高、或者當需要的總 EGR分數(shù)的一個迅速變化、或者當該渦輪增壓性能為次要的或不需要時發(fā) 生渦輪增壓器的冷凝。
為了實現(xiàn)控制策略的變化， 一個閉環(huán)控制方框1006并不象流程 400那樣通過該上游算術節(jié)點426僅僅給該LP EGR控制模塊72提供輸出。 而是，該控制方框1006給該LP和HP EGR控制模塊72、 74的兩者都提供 輸出。該閉環(huán)控制方框1006可以包括一個設置點輸入1006a來從頂級發(fā)動 機控制模塊62接收目標總EGR分數(shù)設置點418并且進一步可以包括一個 過程變量輸入1006b來從該估算器方框404接收該實際總EGR分數(shù)估算值。 該總EGR分數(shù)控制方框1006處理這些輸入來產(chǎn)生替代微調(diào)命令； 一個LP EGR微調(diào)命令1006c用于在算術節(jié):點426與LP EGR設置點424相加求和， 用于在LP EGR控制方框72的下游輸入；以及一個HP EGR微調(diào)命令1006d 用于在另 一個算術節(jié)點1026與HP EGR設置點420相加求和，用于在 EGR控制方框74的下游輸入。該控制方框1006可以在這兩個輸出lOOOc、方框1006來進行調(diào)節(jié)以實現(xiàn)該目標總EGR分數(shù)。在其他方面，該流程1000 基本上與流程400和/或800相似。
以上不同示意性實施方案中的一個或者多個可以包括以下優(yōu)點中的一個或多個。第 一， 一個總的目標EGR分數(shù)可以分配到HP和LP EGR 通道的方式為首先遵守排放法規(guī)，其次優(yōu)化發(fā)動機的燃料經(jīng)濟與性能并保 護和維護發(fā)動機系統(tǒng)。第二，不需要使用單獨的總EGR、 HP EGR、或者 LPEGR流量傳感器，這些傳感器成本昂貴、使發(fā)動^/L系統(tǒng)復雜化、并且引 入故障模式。第三，可以使用一個標準的閉環(huán)控制裝置來控制一個目標總 EGR分數(shù)以及這些單獨的HP和LP EGR流量，從而允許在當前的發(fā)動機 控制結構中實用的和具有成本效益的實施。第四，可以使用由一個單個的 共用致動器控制的一種組合的LP EGR閥與排氣節(jié)流閥，同樣地，也可以 使用由一個單個的共用致動器控制的一種組合的HP EGR閥與進氣節(jié)流 閥。 以上說明的本發(fā)明實施方案本質(zhì)上僅僅是示例性的并且，因此， 其變化并不被認為是背離了本發(fā)明的精神與范圍。
權利要求
1.在一個渦輪增壓的壓縮點火發(fā)動機系統(tǒng)中控制排氣再循環(huán)(EGR)的一種方法，該發(fā)動機系統(tǒng)包括一個發(fā)動機、一個在上游與該發(fā)動機連通的進氣子系統(tǒng)、一個在下游與該發(fā)動機連通的排氣子系統(tǒng)，并包括一個排氣節(jié)流閥、一個渦輪增壓渦輪機上游以及一個渦輪增壓壓縮機下游的該排氣與進氣子系統(tǒng)之間的一個高壓EGR通道，并包括一個HP EGR閥門、以及該渦輪增壓渦輪機下游以及該渦輪增壓壓縮機上游的該排氣子系統(tǒng)與進氣子系統(tǒng)之間的一個低壓EGR通道，并包括一個LP EGR閥門，該方法包括將新鮮空氣抽入該進氣子系統(tǒng)；通過該進氣子系統(tǒng)將進氣導入該發(fā)動機；通過該排氣子系統(tǒng)從該發(fā)動機排出排氣；通過該高壓或者低壓EGR通道的至少一個將排氣從該排氣子系統(tǒng)再循環(huán)到該進氣子系統(tǒng)；檢測表明總EGR分數(shù)的一個或多個代理參數(shù)；估算響應于該檢測的代理參數(shù)的總EGR分數(shù)作為至少一個發(fā)動機系統(tǒng)模型的輸入，并且不使用EGR流量傳感器；確定符合排氣排放標準的一個目標總EGR分數(shù)；在所確定的該目標總EGR分數(shù)的約束下確定一個目標HP/LP EGR比率來優(yōu)化燃料經(jīng)濟標準；根據(jù)所確定的該目標HP/LP EGR比率生成HP EGR和LP EGR的設置點；確定對應于該HP EGR和LP EGR設置點的目標HP和LP EGR閥門以及排氣節(jié)流閥打開百分比；通過將該估算的總EGR分數(shù)處理為過程變量輸入并將該目標總EGR分數(shù)處理為設置點輸入來調(diào)節(jié)該HP與LP EGR分數(shù)中的至少一個，其中這些設置點或者打開百分比中的至少一個被調(diào)節(jié)；并且將該HP EGR與LP EGR閥門以及排氣節(jié)流閥的打開百分比應用到該HP EGR與LP EGR閥門以及排氣節(jié)流閥。
2. 權利要求1的方法，其中該一個或多個代理參數(shù)包括空氣質(zhì)量流 量、02、或者發(fā)動機系統(tǒng)溫度中的至少一個。
3. 權利要求l的方法，其中該總EGR分數(shù)的估算步驟可以包括使用 該一個或多個發(fā)動機系統(tǒng)模型來A式地或者經(jīng)驗地使該一個或多個代理參 數(shù)與該總EGR分數(shù)互相關聯(lián)。
4. 權利要求3的方法，其中該一個或多個發(fā)動機系統(tǒng)模型包括使多 個EGR分數(shù)值與多個代理參數(shù)值交叉參照的多個查詢表或者映射圖中的至 少一個。
5. 權利要求4的方法，其中該一個或多個發(fā)動機系統(tǒng)模型是基于發(fā) 動機速度與進氣歧管的壓力和溫度。
6. 權利要求1的方法，其中該確定該目標HP/LP EGR比率的步驟包 括在所確定的目標總EGR分數(shù)的詢束內(nèi)，放棄該燃料經(jīng)濟標準而使用其他 發(fā)動機系統(tǒng)標準。
7. 權利要求6的方法，其中該其他發(fā)動機系統(tǒng)標準包括發(fā)動機系統(tǒng) 性能。
8. 權利要求7的方法，其中該其他發(fā)動機系統(tǒng)標準進一步包括發(fā)動 機系統(tǒng)保護或者維護規(guī)范中的至少一個。
9. 權利要求l的方法，進一步包括該渦輪增壓器的閉環(huán)控制。
10. 權利要求1的方法，其中該LP EGR閥門包括一個進氣節(jié)流閥，其 中這些閥門由一個共用的致動器來操作。
11. 權利要求1的方法，其中該HP EGR閥門包括一個排氣節(jié)流閥， 其中這些閥門由一個共用的致動器來操作。
12. 權利要求1的方法，其中該確定一個目標HP/LP EGR比率的步驟 包括使用 一個渦輪增壓器效率模型^
13. 權利要求1的方法，進一步包括使用閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)該LP EGR 設置點。
14. 權利要求1的方法，其中該確定目標HP與LPEGR打開百分比的 步驟包括使用以發(fā)動機載荷、發(fā)動機轉速、以及渦輪增壓器增加的壓力作 為輸入的多個開環(huán)模型。
15. 權利要求14的方法，其中這些打開百分比的應用方式是該排氣 節(jié)流閥在大約0% EGR處基本關閉并且在大約20%EGR處逐漸地打開到 一個基本上100%的打開位置,敘LP EGR閥門從大約0。/。EGR到20% EGR基本上保持關閉并且，此后，該排氣節(jié)流器閥保持基本上100%打開 直到總EGR達到大約70 % ,并且該LP EGR閥門在大約70 % EGR處逐洋/f 地打開到基本上100%的打開狀態(tài)，其后該LP EGR閥門保持基本上100% 的打開，而該排氣節(jié)流閥逐漸地關閉直到它在100。/。EGR處基本關閉。
16. 權利要求1的方法，進一步包括使用閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)該HP EGR 設置點。
17. 權利要求1的方法，進一步包括根據(jù)該HP與LP設置點的比例使 用閉環(huán)控制調(diào)節(jié)該HP與LP EGR設置點。
18. 權利要求1的方法，進一步包括取決于在任意給定時刻發(fā)動機的 運轉狀態(tài)使用閉環(huán)控制調(diào)節(jié)該HP與LP設置點中的一個或者另 一個。
19. 在 一 個渦輪增壓的壓縮點火發(fā)動機系統(tǒng)中控制排氣再循環(huán)(EGR) 的一種方法，該發(fā)動機系統(tǒng)包括一個發(fā)動機、 一個在上游與該發(fā)動機連通 的進氣子系統(tǒng)、 一個在下游與該泉動機連通的排氣子系統(tǒng)、 一個渦輪增壓 渦輪機上游與 一個渦輪增壓壓縮機下游的該排氣與進氣子系統(tǒng)之間的一個 高壓EGR通道，并包括一個HP EGR閥門、以及該渦輪增壓渦輪機下游與 該渦輪增壓壓縮機上游的該排氣子系統(tǒng)與進氣子系統(tǒng)之間的一個低壓EGR 通道，并包括一個LP EGR閥門，該方法包括檢測表明總EGR分數(shù)的一個代理參數(shù)；估算響應于該檢測的代理參數(shù)的總EGR分數(shù)作為對至少一個發(fā)動機 系統(tǒng)模型的輸入，并且不使用EGR流量傳感器；確定符合排氣排放標準的一個目標總EGR分數(shù)；在所確定的該目標總EGR分數(shù)的約束下確定一個目標HP/LP EGR比 率來優(yōu)化其他發(fā)動機系統(tǒng)標準；根據(jù)所確定的該目標HP/I^P力GR比率生成HP EGR和LP EGR設置點-'確定對應于該HP EGR和LP EGR設置點的目標HP和LP EGR閥門 打開百分比；使用閉環(huán)控制來調(diào)節(jié)該HP與LP EGR分數(shù)中的至少一個，其中該HP或LP設置點或者打開百分比中的至少一個得到調(diào)節(jié)；和將該HP EGR與LP EGR閥門的打開百分比應用到該HP EGR與LP EGR閥門上。
20.在一個渦輪增壓的壓縮點火發(fā)動機系統(tǒng)中控制排氣再循環(huán)(EGR) 的一種方法，該發(fā)動機系統(tǒng)包括一個發(fā)動機、 一個在上游與該發(fā)動機連通 的進氣子系統(tǒng)、 一個在下游與該發(fā)動機連通的排氣子系統(tǒng)、 一個渦輪增壓 渦輪機上游以及一個渦輪增壓壓縮機下游的該排氣與進氣子系統(tǒng)之間的一 個高壓EGR通道、以及該渦輪增壓渦輪機下游以及該渦輪增壓壓縮機上游 的該排氣子系統(tǒng)與進氣子系統(tǒng)之間的一個低壓EGR通道，該方法包括 確定符合排氣排放標準的一個目標總EGR分數(shù)；并且 在所確定的該目標總EGR分數(shù)的約束下確定一個目標HP/LP EGR比 率來優(yōu)化其他發(fā)動機系統(tǒng)標準。
全文摘要
在一個渦輪增壓的壓縮點火發(fā)動機系統(tǒng)(10)中控制排氣再循環(huán)(EGR)的一種方法，該發(fā)動機系統(tǒng)包括一個發(fā)動機(12)、一個在上游與該發(fā)動機連通的進氣子系統(tǒng)(14)、一個在下游與該發(fā)動機連通的排氣子系統(tǒng)(16)、一個渦輪增壓渦輪機(38)上游與一個渦輪增壓壓縮機(28)下游的該排氣與進氣子系統(tǒng)之間的一個高壓EGR通道(46)、以及該渦輪增壓渦輪機下游與該渦輪增壓壓縮機(28)上游的該排氣子系統(tǒng)與進氣子系統(tǒng)之間的一個低壓EGR通道(48)。確定符合排氣排放標準的一個目標總EGR分數(shù)，然后在所確定的該目標總EGR分數(shù)的約束下確定一個目標HP/LP EGR比率來優(yōu)化其他發(fā)動機系統(tǒng)標準。
文檔編號F02D41/00GK101331302SQ200680047710
公開日2008年12月24日 申請日期2006年12月20日 優(yōu)先權日2005年12月20日
發(fā)明者J·舒蒂, V·米勒, V·約爾格爾 申請人:博格華納公司