專利名稱：用于估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及用于確定由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的廢氣組分的系統(tǒng)和方法，并且更具體 而言涉及用于估算(estimate)由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)在帶有過量氧氣的環(huán)境中發(fā)生燃燒時(shí)，峰值燃燒溫度將會(huì)增加，這導(dǎo)致形成不 必要的發(fā)動(dòng)機(jī)排放物，如氮氧化合物(例如，NOx)。期望確定由內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行所產(chǎn)生的NOx量 和/或NOx速率，以用于診斷和/或發(fā)動(dòng)機(jī)控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明可包括所附權(quán)利要求中所陳述的特征中的一個(gè)或多個(gè)，和/或下文特征中 的一個(gè)或多個(gè)以及這些特征的組合。一種估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的方法可包括監(jiān)測(cè)供 應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流率(flowrate)、監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、基于燃料流率與多個(gè)發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的乘積來估算NOx以及將NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中。監(jiān)測(cè)燃料流率、監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx以及將NOx 估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中可在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中進(jìn)行一次。將NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中 可包括將NOx估算量添加到存儲(chǔ)器中的已累積的(accumulated) NOx估算量值(estimate value)中。該方法還可包括確定多個(gè)模型常數(shù)。估算NOx可包括基于燃料流率和模型常數(shù)中 的至少一個(gè)的函數(shù)與多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和模型常數(shù)中的剩余模型常數(shù)的函數(shù)的乘積來 估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx。將NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中可包括將NOx估算量添加到存儲(chǔ)器中的已積累的 NOx估算量值中。監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可包括確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣(charge)的質(zhì)量 的充氣質(zhì)量值。確定充氣質(zhì)量值可包括確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的流率的充氣流量值 (charge flow value)、確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度(rotational speed)以及確定作為充氣流 量值和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的函數(shù)的充氣質(zhì)量值。監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可包括確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的至少一部分成 分(composition)的充氣成分值。確定充氣成分值可包括確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣中 的再循環(huán)廢氣的比率(fraction)的EGR比率值。確定EGR比率值可包括確定相應(yīng)于進(jìn)入 發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的流率的充氣流量值、確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的再循環(huán)廢氣的流率的EGR流 量值以及確定作為充氣流量值和EGR流量值的函數(shù)的EGR比率值。確定充氣成分值還可包 括確定作為EGR比率值的函數(shù)的二階EGR比率值。備選地或附加地，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可包括確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充 的溫度的充氣溫度值。備選地或附加地，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可包括確定相應(yīng)于相對(duì) 于參考定時(shí)值而供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的定時(shí)的燃料定時(shí)值。備選地或附加地，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。備選地或附加地，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù) 可包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行溫度。確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度可包括確定相應(yīng)于循環(huán)通過發(fā)動(dòng)機(jī)的 冷卻劑的溫度的冷卻劑溫度。備選地或附加地，確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度可包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi) 的油的溫度。 燃料系統(tǒng)可包括以流連通的方式(fluidly)聯(lián)接至多個(gè)燃料噴射器的燃料軌道。 多個(gè)燃料噴射器可構(gòu)造成選擇性地將燃料從燃料軌道供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)。監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行 參數(shù)可包括確定相應(yīng)于燃料軌道內(nèi)燃料的壓力的燃料軌道壓力。 多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)中的每一個(gè)可由發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)變量Tn表示，其中，N為大于 1的正整數(shù)。多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)可為(I\+T2+. . .+Tn)的形式。該方法還可包括確 定多個(gè)模型常數(shù)。估算NOx可包括根據(jù)等式NOxe= O^FF)*^+!^+...+^估算由發(fā)動(dòng)機(jī) 產(chǎn)生的NOx(NOXe),其中，F(xiàn)F為燃料的流率，K為多個(gè)模型常數(shù)中的一個(gè)。多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行 參數(shù)的函數(shù)可為[(C1^T1)+ (C2^T2)+. · .+(Cn^Tn)]的形式，其中，C1, C2, ...，Cn為多個(gè)模型常 數(shù)中的剩余的模型常數(shù)。估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的方法可包括確定相應(yīng)于供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流率 的燃料流率，確定相應(yīng)于相對(duì)于參考定時(shí)值而供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的定時(shí)的燃料定時(shí)，確 定相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)速度(engine speed)，確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣 的質(zhì)量的充氣質(zhì)量，確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的至少一部分成分的充氣成分，確定相 應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的溫度的充氣溫度，估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的作為燃料流率、燃料定時(shí)、 發(fā)動(dòng)機(jī)速度、充氣質(zhì)量、充氣成分以及充氣溫度的函數(shù)的NOx，以及將NOx估算量?jī)?chǔ)存在存 儲(chǔ)器中。確定燃料流率、確定燃料定時(shí)、確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度、確定充氣質(zhì)量、確定充氣成分、確 定充氣成分、估算、估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx以及將NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中可在每個(gè)發(fā) 動(dòng)機(jī)循環(huán)中進(jìn)行一次。該方法還可包括通過監(jiān)測(cè)相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)參考位置的發(fā)動(dòng)機(jī)位置監(jiān)測(cè) 發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)。將NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中可包括將NOx估算量添加到存儲(chǔ)器中已累積的 NOx估算量值中。該方法還可包括確定多個(gè)模型常數(shù)，其中，估算NOx包括估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的、還 作為多個(gè)模型常數(shù)的函數(shù)的NOx。估算NOx可包括根據(jù)函數(shù)NOxe= (K*FF) *[ (C1^Cm) + (C2 *Cc) + (C3^Ct) + (C4^FT) + (C5^ES) +C6]估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx (NOxe)，其中，F(xiàn)F為燃料流率， Cm為充氣質(zhì)量，Cc為充氣成分，Ct為充氣溫度，F(xiàn)T為燃料定時(shí)，ES為發(fā)動(dòng)機(jī)速度，以及K和 C1-C6為多個(gè)模型常數(shù)。確定充氣質(zhì)量可包括確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的流率的充氣 流量(charge flow)，以及確定作為充氣流量和發(fā)動(dòng)機(jī)速度的函數(shù)的充氣質(zhì)量。確定充氣 成分可包括確定相應(yīng)于供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣中的再循環(huán)廢氣的比率的EGR比率。確定EGR 比率可包括確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的再循環(huán)廢氣的流率的EGR流量，以及確定作為充氣流 量和EGR流量的函數(shù)的EGR比率。確定充氣成分值還可包括確定作為EGR比率值的函數(shù)的 二階EGR比率值，以及以EGR比率值和二階EGR比率值的和來計(jì)算充氣成分值，以使得估算 NOx 包括根據(jù)函數(shù) NOxe = (K*FF) * [ (C1^f (CF, ES)) + (C2* [EGRF+f (EGRf) ) + (C3*CT) + (C4*FT) + ( C5*ES)+C6]估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx，其中，CF為充氣流量，f (CF，ES)為充氣質(zhì)量，EGRf為 EGR比率值，以及f (EGRf)為二階EGR比率值。一種用于估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可包括聯(lián)接至燃料源和發(fā)動(dòng)機(jī)且構(gòu)造成將燃料從燃料源供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)，以及控制回路，該控制回路包括存儲(chǔ) 器，該存儲(chǔ)器在其中儲(chǔ)存了指令，這些指令可由控制回路執(zhí)行以確定相應(yīng)于由燃料系統(tǒng)供 應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流率的燃料流量值、確定多個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參 數(shù)、以燃料流量值與多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的乘積估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx。指令還可包括可由控制回路執(zhí)行以將估算的NOx值儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的指令。存儲(chǔ)器可包括累加器(accumulator)，該累加器在其中已儲(chǔ)存了累積的NOx估算 量值。該指令還可包括可由控制回路執(zhí)行以將估算的NOx添加到存儲(chǔ)器中已儲(chǔ)存的累積的 NOx估算量值中。該系統(tǒng)還可包括構(gòu)造成產(chǎn)生相應(yīng)于相對(duì)于參考位置的發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)位置的發(fā)動(dòng)機(jī) 位置信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)位置傳感器。指令還可包括處理發(fā)動(dòng)機(jī)位置信號(hào)以產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)位置值， 監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)位置值和確定燃料流量值、確定多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)以及在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中 估算一次由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx的指令。該系統(tǒng)還可包括用于確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的質(zhì)量的充氣質(zhì)量值的手段 (means)、用于確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的至少一部分成分的充氣成分值的手段、用于 確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的溫度的充氣溫度的手段、用于確定相應(yīng)于相對(duì)于參考定時(shí) 值而供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的定時(shí)燃料的燃料定時(shí)值的手段以及用于確定相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度 的發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的手段。與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)可包括充氣質(zhì)量值、 充氣成分值、充氣溫度值、燃料定時(shí)值以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度值。該系統(tǒng)還可包括多個(gè)儲(chǔ)存在存儲(chǔ) 器中的模型常數(shù)。指令還可包括根據(jù)等式NOxe = (K*FF) * [ (C1^Cm) + (C2^Cc) + (C3*CT) + (C4*F Τ)+ (C5^ES)+C6]估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx(NOXe)的指令，其中，F(xiàn)F為燃料流率，Cm為充氣質(zhì) 量，Cc為充氣成分，Ct為充氣溫度，F(xiàn)T為燃料定時(shí)，ES為發(fā)動(dòng)機(jī)速度，以及K和C1-C6為多 個(gè)模型常數(shù)。用于確定充氣成分值的手段可包括用于確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣中的再 循環(huán)廢氣的比率的EGR比率值的手段。用于確定充氣成分值的手段還可包括用于確定作為 EGR比率值的函數(shù)的二階EGR比率值和用于以EGR比率值和二階EGR比率值的和來確定充 氣成分值的手段。


圖1是用于估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的系統(tǒng)的一種說明性的實(shí)施例的框圖。圖2是圖1中所描繪的燃料系統(tǒng)的一種說明性的實(shí)施例的框圖。圖3是用于估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的過程(process)的一種說明性的實(shí)施例的 流程圖。圖4是圖3中所描繪的過程中用于執(zhí)行監(jiān)測(cè)一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的過程的 一種說明性的實(shí)施例的流程圖。圖5是圖4中所描繪的過程中用于執(zhí)行確定充氣的質(zhì)量的過程的一種說明性的實(shí) 施例的流程圖。圖6是圖4的過程中用于執(zhí)行至少部分地確定充氣的成分的過程的一種說明性的 實(shí)施例的流程圖。圖7是構(gòu)造成根據(jù)圖3-6的過程的一個(gè)特定的實(shí)現(xiàn)方案估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx 的圖1的控制回路的一種說明性的實(shí)施例的框圖。
圖8是圖7的EGR和充氣流量確定邏輯塊(logic block)的一種說明性的實(shí)施例 的框圖。
具體實(shí)施例方式為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明原理的理解，現(xiàn)將參照一些在附圖中所示的說明性的實(shí)施例并 且使用專用語言描述這些實(shí)施例。現(xiàn)參考圖1，顯示了用于估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的系統(tǒng)10的一種說 明性的實(shí)施 例的圖解說明。在該說明性的實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括具有進(jìn)氣歧管14的內(nèi)燃機(jī)12，該進(jìn)氣 歧管14通過進(jìn)氣導(dǎo)管20以流連通的方式聯(lián)接至渦輪增壓器18的壓縮機(jī)16的出口。壓縮 機(jī)16包括聯(lián)接至進(jìn)氣導(dǎo)管22的入口以用于接收新鮮空氣。在一些實(shí)施例中，如圖1中以 虛線顯示的那樣，系統(tǒng)10可包括已知結(jié)構(gòu)的、在渦輪增壓器的壓縮機(jī)16和進(jìn)氣歧管14之 間設(shè)置成與進(jìn)氣導(dǎo)管20共線的(in line with)的進(jìn)氣空氣冷卻器24。渦輪增壓器的壓縮 機(jī)16通過旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)軸28機(jī)械地聯(lián)接至渦輪增壓器的渦輪機(jī)26，并且渦輪機(jī)26包括通過 排氣導(dǎo)管32以流連通的方式聯(lián)接至發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣歧管30的渦輪機(jī)入口。渦輪機(jī)26包 括通過排氣導(dǎo)管34以流連通的方式聯(lián)接至外界環(huán)境的渦輪機(jī)出口。在圖1中以虛線框勾 畫出渦輪增壓器18，以表示一些實(shí)施例(如本說明性的實(shí)施例)可包括渦輪增壓器18，而 其它實(shí)施例可不包括渦輪增壓器18。因此，根據(jù)本公開，渦輪增壓器18不是用于估算由發(fā) 動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx的必要部件，雖然在包括渦輪增壓器18的實(shí)施例中，根據(jù)本公開在估算 NOx時(shí)可考慮一個(gè)或多個(gè)與渦輪增壓器18的運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的、影響由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx的 量和/或速率的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。圖1中所說明的實(shí)施例中，系統(tǒng)10還包括廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)35，該廢氣再循 環(huán)(EGR)系統(tǒng)35包括設(shè)置成與EGR導(dǎo)管36共線的EGR閥38，該EGR導(dǎo)管36在一端處以流 連通的方式聯(lián)接至進(jìn)氣導(dǎo)管20并且在相對(duì)端處以流連通的方式聯(lián)接至排氣導(dǎo)管32。如圖 1中以虛線顯示的那樣，已知結(jié)構(gòu)的EGR冷卻器40可可選地設(shè)置成在EGR閥38和進(jìn)氣導(dǎo) 管20之間與EGR導(dǎo)管36共線。在圖1中以虛線框勾畫出EGR系統(tǒng)35，以表示一些實(shí)施例 (如本說明性的實(shí)施例)可包括EGR系統(tǒng)35，而其它實(shí)施例可不包括EGR系統(tǒng)35。因此，根 據(jù)本公開，EGR系統(tǒng)35不是用于估算由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx的必要部件，雖然在包括EGR 系統(tǒng)35的實(shí)施例中，根據(jù)本公開在估算NOx時(shí)可考慮一個(gè)或多個(gè)與EGR系統(tǒng)35的運(yùn)行相 關(guān)聯(lián)的、影響由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx的量和/或速率的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。本公開還設(shè)想了 所謂的“缸內(nèi)”EGR系統(tǒng)，在其中利用配氣定時(shí)，以使得燃燒的充氣中的一部分量留在氣缸 內(nèi)，并且根據(jù)本公開在估算NOx時(shí)可同樣地考慮一個(gè)或多個(gè)與這樣的EGR系統(tǒng)的運(yùn)行相關(guān) 聯(lián)的、影響由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx的量和/或速率的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)。系統(tǒng)10包括通常可操作成控制和管理發(fā)動(dòng)機(jī)12的總體運(yùn)行的控制回路42?？刂?回路42包括存儲(chǔ)單元45以及多個(gè)用于與聯(lián)接至發(fā)動(dòng)機(jī)的各傳感器和系統(tǒng)進(jìn)行交互的輸入 端和輸出端?？刂苹芈?2說明性地為基于微處理器，雖然本公開設(shè)想了其它實(shí)施例，在其 中，控制回路42可備選地為或包括能夠進(jìn)行如下文所描述的操作的通用控制回路或?qū)Ｓ?控制回路。在任何情況下，控制回路42可為已知的控制單元，有時(shí)稱為電子或發(fā)動(dòng)機(jī)控制 模塊(ECM)、電子或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)或類似者。說明性地，控制回路42的存儲(chǔ)器45 在其中已儲(chǔ)存了一組或多組可由控制回路42執(zhí)行的指令(如下文將詳細(xì)描述的那樣)以估算由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx?？刂苹芈?2包括多個(gè)用于接收來自于與系統(tǒng)10相關(guān)聯(lián)的各傳感器或傳感系統(tǒng) 的信號(hào)的輸入端。例如，系統(tǒng)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度和位置傳感器44，其通過信號(hào)通道46以 電的方式連接至控制回路42的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和位置輸入端ES/P。該發(fā)動(dòng)機(jī)速度和位置傳感 器44為常規(guī)傳感器，并且可操作成產(chǎn)生信號(hào)，從該信號(hào)中可以常規(guī)的方式確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度 ES和相對(duì)于參考位置的發(fā)動(dòng)機(jī)位置EP。發(fā)動(dòng)機(jī)位置EP可例如為或包括發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸(未顯 示)的角度，即相對(duì)于參考曲柄角(例如某個(gè)特定活塞(未顯示)的上止點(diǎn)(TDC))的曲柄 角。在一種實(shí)施例中，傳感器44是霍爾效應(yīng)傳感器，其可操作成通過檢測(cè)形成在齒輪或音 輪(tone wheel)上的多個(gè)間隔的齒的經(jīng)過來確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度和位置。備選地，發(fā)動(dòng)機(jī)速度 和位置傳感器44可為任何其它已知的、可如方才描述那樣操作的傳感器，其包括(但不限 于)可變磁阻傳感器或類似者。再者備選地，發(fā)動(dòng)機(jī)速度和位置傳感器44可設(shè)成兩個(gè)獨(dú)立 傳感器的形式；一個(gè)僅檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度并且另一個(gè)僅檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)位置。系統(tǒng)10還包括進(jìn)氣歧管溫度傳感器48，其設(shè)置成與發(fā)動(dòng)機(jī)12的進(jìn)氣歧管14處 于流體連通，并且通過信號(hào)通道50以電的方式連接至控制回路42的進(jìn)氣歧管溫度輸入端 IMT。進(jìn)氣歧管溫度傳感器48可為已知結(jié)構(gòu)并且可操作成在信號(hào)通道50上產(chǎn)生溫度信號(hào)， 該溫度信號(hào)表示流入進(jìn)氣歧管14中的“充氣”的溫度。用于本公開的術(shù)語“充氣”通常限 定為將與燃料混合以在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)燃燒的氣體。在如上文簡(jiǎn)要描述的包括“缸內(nèi)"EGR系 統(tǒng)的實(shí)施例中，術(shù)語“充氣”限定為通過導(dǎo)管20流入進(jìn)氣歧管14中的新鮮空氣和來自發(fā)動(dòng) 機(jī)12的前一個(gè)燃燒循環(huán)的剩余的(即殘余的)已燃燒的氣體的組合。在不包括“缸內(nèi)"EGR 系統(tǒng)的實(shí)施例中，術(shù)語“充氣”限定為流入進(jìn)氣歧管14中的將與燃料混合以在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣 缸內(nèi)燃燒的氣體。例如，在包括EGR系統(tǒng)35的實(shí)施例中，流入進(jìn)氣歧管14中的充氣一般由 供應(yīng)到進(jìn)氣導(dǎo)管20的新鮮空氣(取決于系統(tǒng)10是否包括渦輪增壓器18，新鮮空氣可由或 不由渦輪增壓器的壓縮機(jī)16供應(yīng))和由EGR閥38供應(yīng)的再循環(huán)廢氣組成。例如，在不包 括EGR系統(tǒng)35或“缸內(nèi)”EGR系統(tǒng)的實(shí)施例中，流入進(jìn)氣歧管14中的充氣一般為供應(yīng)到進(jìn) 氣導(dǎo)管20的新鮮空氣，取決于系統(tǒng)10是否包括渦輪增壓器18，新鮮空氣可由或不由渦輪 增壓器的壓縮機(jī)16供應(yīng)。雖然在圖1中說明了進(jìn)氣歧管溫度傳感器48定位成與進(jìn)氣歧管 14處于流體連通，但傳感器48可備選地定位成與進(jìn)氣導(dǎo)管20處于流體連通。在包括EGR 系統(tǒng)35的這種實(shí)施例中，傳感器48將一般定位成與進(jìn)氣導(dǎo)管20處于流體連通但定位在進(jìn) 氣導(dǎo)管20和EGR導(dǎo)管36交叉點(diǎn)的下游。系統(tǒng)10還包括進(jìn)氣歧管壓力傳感器52，其設(shè)置成與進(jìn)氣歧管14處于流體連通，并 且通過信號(hào)通道54以電的方式連接至控制回路42的進(jìn)氣歧管壓力輸入端IMP。進(jìn)氣歧管 壓力傳感器52可為已知結(jié)構(gòu)，并且可操作成在信號(hào)通道54上產(chǎn)生壓力信號(hào)，該壓力信號(hào)表 示流入進(jìn)氣歧管14中的充氣的壓力。雖然在圖1中說明了進(jìn)氣歧管壓力傳感器52定位成 與進(jìn)氣歧管14處于流體連通，但傳感器52可備選地定位成與進(jìn)氣導(dǎo)管20處于流體連通。說明性地，如下文將更詳細(xì)地所描述的那樣，控制回路42可操作成估算例如作為 一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的進(jìn)入進(jìn)氣歧管的充氣的流率，即充氣流率。備選地或 附加地，如圖1中以虛線顯示的那樣，系統(tǒng)10可包括質(zhì)量流量傳感器76，其設(shè)置成與進(jìn)氣導(dǎo) 管20 (或備選地與進(jìn)氣歧管14)處于流體連通，并且通過信號(hào)通道78以電的方式連接至控 制回路42的充氣質(zhì)量流量輸入端CMF。在該實(shí)施例中，質(zhì)量流量傳感器76可為已知結(jié)構(gòu)并且可操作成在信號(hào)通道78上產(chǎn)生質(zhì)量流量信號(hào)，該質(zhì)量流量信號(hào)表示進(jìn)入進(jìn)氣歧管14的 充氣的質(zhì)量流率。在系統(tǒng)10包括傳感器76的實(shí)施例中，由傳感器76產(chǎn)生的質(zhì)量流量信號(hào) 可用于確定進(jìn)入進(jìn)氣歧管14的充氣的質(zhì)量流率(即充氣流率)來代替充氣流量估算算法， 或用于補(bǔ)充、比較和/或診斷由充氣流量估算算法產(chǎn)生的估算的充氣流率值。在之前的情 況中，充氣流量估算算法可附加地用于提供估算的充氣流率值，其可用于補(bǔ)充、比較和/或 診斷由傳感器76產(chǎn)生的質(zhì)量流率信號(hào)。
在包括EGR系統(tǒng)35的系統(tǒng)10的實(shí)施例中，系統(tǒng)10還包括壓差傳感器或Δ P傳感 器56，其在一端處通過導(dǎo)管60靠近EGR閥38的廢氣入口以流連通的方式聯(lián)接至EGR導(dǎo)管 36，并且在相對(duì)端處通過導(dǎo)管58靠近EGR閥38的廢氣出口以流連通的方式聯(lián)接至EGR導(dǎo) 管36。備選地，Δ P傳感器56可以流連通的方式被聯(lián)接越過其它設(shè)置成與EGR導(dǎo)管36共 線的節(jié)流器或節(jié)流機(jī)構(gòu)。在任何一種情況下，ΔP傳感器56可為已知結(jié)構(gòu)并且通過信號(hào)通 道62以電的方式連接至控制回路42的Δ P輸入端。Δ P傳感器62可操作成在信號(hào)通道 62上提供壓差信號(hào)，該壓差信號(hào)表示越過EGR閥38或設(shè)置成與EGR導(dǎo)管36共線的其它節(jié) 流器或節(jié)流機(jī)構(gòu)的壓差。在包括EGR系統(tǒng)35的系統(tǒng)10的實(shí)施例中，系統(tǒng)10還可包括EGR閥執(zhí)行器64禾口 可操作地聯(lián)接至EGR閥執(zhí)行器64的EGR閥位置傳感器68。EGR閥執(zhí)行器64可為常規(guī)的執(zhí) 行器并且通過信號(hào)通道66以電的方式連接至控制回路42的EGR閥控制輸出端EGRC。EGR 閥執(zhí)行器64對(duì)由控制回路42在EGRC輸出端產(chǎn)生以控制相對(duì)于參考位置的EGR閥38的位 置的EGR閥控制信號(hào)進(jìn)行響應(yīng)。在這點(diǎn)上，EGR閥位置傳感器68為常規(guī)傳感器，其通過信 號(hào)通道70以電的方式連接至控制回路42的EGR閥位置輸入端EGRP并且可操作成在信號(hào) 通道70上產(chǎn)生位置信號(hào)，該位置信號(hào)表示相對(duì)于參考位置的EGR閥38的位置。在使用已 知的反饋控制技術(shù)時(shí)，控制回路42可操作成通過基于在信號(hào)通道70上由EGR閥位置傳感 器68產(chǎn)生的EGR閥位置信號(hào)EGRP來在信號(hào)通道66上產(chǎn)生EGR閥控制信號(hào)EGRC以將EGR 閥38控制到期望的EGR閥位置。因此，通過控制EGR閥38的位置，控制回路42可操作成 控制從排氣歧管30到進(jìn)氣歧管14的再循環(huán)廢氣的流量。說明性地，如下文將更詳細(xì)地所描述的那樣，在包括EGR系統(tǒng)35的實(shí)施例中，控制 回路42可操作成估算例如作為一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的再循環(huán)廢氣的流率， 即從排氣歧管30通過EGR閥38和導(dǎo)管36進(jìn)入到進(jìn)氣歧管14的廢氣流率。備選地或附加 地，如圖1中以虛線所顯示的那樣，系統(tǒng)10可包括質(zhì)量流量傳感器84，其設(shè)置成與EGR導(dǎo) 管38處于流體連通，并且通過信號(hào)通道86以電的方式連接至控制回路42的EGR質(zhì)量流量 輸入端EGRMF。在該實(shí)施例中，質(zhì)量流量傳感器84可為已知結(jié)構(gòu)并且可操作成在信號(hào)通道 86上產(chǎn)生質(zhì)量流量信號(hào)，該質(zhì)量流量信號(hào)表示通過EGR導(dǎo)管38流到發(fā)動(dòng)機(jī)12的進(jìn)氣歧管 14的廢氣的質(zhì)量流率。在系統(tǒng)10包括傳感器84的實(shí)施例中，由傳感器84產(chǎn)生的質(zhì)量流量 信號(hào)可用于確定通過EGR導(dǎo)管38并進(jìn)入進(jìn)氣歧管14的再循環(huán)廢氣的質(zhì)量流率(即EGR流 率)來代替EGR流量估算算法，或用于補(bǔ)充、比較和/或診斷通過EGR流量估算算法產(chǎn)生的 估算的EGR流率值。在之前的情況中，EGR流量估算算法可附加地用于提供估算的EGR流 率值，其可用于補(bǔ)充、比較和/或診斷由傳感器84產(chǎn)生的質(zhì)量流率信號(hào)。說明性地，如下文將更詳細(xì)地所描述的那樣，在一些實(shí)施例中，控制回路42可操 作成估算例如作為一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的由發(fā)動(dòng)機(jī)12所產(chǎn)生的廢氣的溫度。備選地或附加地，如圖1中以虛線所顯示的那樣，系統(tǒng)10可包括廢氣溫度傳感器80，其 設(shè)置成與排氣導(dǎo)管32處于流體連通(或與排氣歧管30處于流體連通)，并且通過信號(hào)通道 82以電的方式連接至控制回路42的廢氣溫度輸入端ET。在該實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度 傳感器80可為已知結(jié)構(gòu)，并且可操作成在信號(hào)通道82上產(chǎn)生溫度信號(hào)，該溫度信號(hào)表示由 發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的廢氣的溫度。在系統(tǒng)10包括傳感器80的實(shí)施例中，由傳感器80產(chǎn)生的 廢氣溫度信號(hào)可用于確定由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的廢氣的溫度來代替廢氣溫度估算算法，或用 于補(bǔ)充、比較和/或診斷通過廢氣溫度估算算法產(chǎn)生的估算的廢氣溫度值。在之前的情況 中，廢氣溫度估算算法可附加地用于提供估算的廢氣溫度值，其可用于補(bǔ)充、比較和/或診 斷由傳感器80產(chǎn)生的廢氣溫度信號(hào)。在一種或多種實(shí)施例中，如圖1中虛線所顯示的那樣，系統(tǒng)10還可包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫 度傳感器88，其通過信號(hào)通道90以電的方式連接至控制回路42的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度輸入端ENT。 說明性地，在包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器88的實(shí)施例中，傳感器88可設(shè)成常規(guī)冷卻劑溫度傳感 器形式，該冷卻劑溫度傳感器構(gòu)造成產(chǎn)生表示發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)。備選 地或附加地，傳感器88可為或包括常規(guī)油溫傳感器，其構(gòu)造成產(chǎn)生表示發(fā)動(dòng)機(jī)油溫的發(fā)動(dòng) 機(jī)溫度信號(hào)。在任何一種情況中，由發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器88產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度信號(hào)表示發(fā)動(dòng)機(jī)12 的運(yùn)行溫度。系統(tǒng)10還包括通過多個(gè)信號(hào)通道74以電的方式連接至控制回路42的燃料命令 輸出端口的燃料系統(tǒng)72。在圖1和圖2所說明的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)12為常規(guī)六氣缸發(fā)動(dòng) 機(jī)(例如，氣缸C1-C6)，并且燃料系統(tǒng)72包括六個(gè)相應(yīng)的燃料噴嘴11-16，各燃料噴嘴設(shè) 置成與六個(gè)氣缸C1-C6中相應(yīng)的一個(gè)氣缸處于流體連通。在說明性的實(shí)施例中，六個(gè)燃料 噴嘴11-16通過共同的燃料管線98各自以流連通的方式聯(lián)接至燃料軌道96，其中，燃料軌 道容納由常規(guī)燃料泵(未顯示)提供的加壓燃料。六個(gè)燃料噴嘴11-16同樣通過信號(hào)通 道74以電的方式連接至控制回路42。六個(gè)燃料噴嘴11-16中的每一個(gè)都由控制回路42 單獨(dú)地控制，并且因此控制回路的燃料命令輸出端口在圖1中標(biāo)記為FC1-FC6，以表示控制 回路42在六個(gè)相應(yīng)的信號(hào)通道74上產(chǎn)生六個(gè)獨(dú)立的燃料控制信號(hào)。通常，燃料系統(tǒng)72 對(duì)由控制回路42在信號(hào)通道74上產(chǎn)生的加燃料命令FC1-FC6進(jìn)行響應(yīng)，以通過燃料噴嘴 11-16向發(fā)動(dòng)機(jī)12供應(yīng)燃料，并且控制回路42構(gòu)造成以本領(lǐng)域中眾所周知的方式產(chǎn)生加燃 料命令FC1-FC6。更具體而言，加燃料命令FC1-FC6各自具有燃料定時(shí)分量(fuel timing component) FT 禾口燃料流量分量(fuel flowcomponent) FF0燃料定時(shí)分量FT相應(yīng)于相對(duì)于參考定時(shí)的通過燃料噴嘴11-16中的每一個(gè)的燃料的噴射的定時(shí)。說明性地，燃料定時(shí)基于相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)參考位置(例如，各氣缸C1-C6中 的活塞(未顯示)的上止點(diǎn)TDC)的發(fā)動(dòng)機(jī)12的位置，例如曲柄角。然后，控制回路42通 過加燃料命令FC1-FC6的燃料定時(shí)分量FT來相應(yīng)于相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)參考位置的發(fā)動(dòng)機(jī)位置 (在該位置處，燃料噴嘴11-16開始將燃料噴射到氣缸C1-C6中的相應(yīng)一個(gè)氣缸中)控制用 于各燃料噴嘴11-16的噴射起始(SOI)。燃料流量分量FF相應(yīng)于由燃料噴嘴11-16中的每 一個(gè)供應(yīng)至氣缸C1-C6中的相應(yīng)的氣缸的燃料的流率。燃料流率FF可典型地以mm3/沖程 的單位進(jìn)行測(cè)量。將理解的是，雖然圖2中說明了六氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)12，但發(fā)動(dòng)機(jī)12可備選地 具有任意數(shù)量的氣缸，并且燃料流率FF相應(yīng)于通過任意這種數(shù)量的燃料噴嘴供應(yīng)到發(fā)動(dòng) 機(jī)12的燃料的流率。
在一種或多種實(shí)施例中，如圖1中以虛線所顯示的那樣，燃料系統(tǒng)72可包括壓力 傳感器92，其通過信號(hào)通道94以電的方式連接至控制回路42的軌道壓力輸入端RP。如圖 2中所顯示的那樣，壓力傳感器92以流連通的方式連接至燃料軌道94(或共同的流體管線 98)，并且因此由傳感器92產(chǎn)生的壓力信號(hào)表示燃料軌道96內(nèi)的燃料壓力，例如軌道壓力。本公開描述了這樣的實(shí)施例，S卩，在這些實(shí)施例中，從當(dāng)中計(jì)算和/或推導(dǎo)由發(fā)動(dòng) 機(jī)產(chǎn)生的NOx的信息中的一些可通過一個(gè)或多個(gè)常規(guī)估算算法(即所謂的“虛擬傳感器”) 進(jìn)行估算。將理解的是，對(duì)于本公開來說，從當(dāng)中計(jì)算和/或推導(dǎo)由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx的發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)中的任何一個(gè)或多個(gè)可通過一個(gè)或多個(gè)常規(guī)估算算法來確定，該一個(gè)或多個(gè) 常規(guī)估算算法由控制回路42執(zhí)行，以基于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)來估算一個(gè)或多個(gè) 這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)?，F(xiàn)參看圖3，顯示了用于估算由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx的過程100的一種說明性的 實(shí)施例的流程圖。說明性地，過程100以可由控制回路42執(zhí)行以估算由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的 NOx的指令的形式儲(chǔ)存在控制回路42的存儲(chǔ)器45內(nèi)。過程100開始于步驟102，并且之后 在步驟104處控制回路42可操作成監(jiān)測(cè)相應(yīng)于由多個(gè)燃料噴嘴供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)12的燃料的 流率的燃料流率FF。說明性地，控制回路42可操作成通過監(jiān)測(cè)由控制回路42產(chǎn)生的加燃 料命令并且從中確定燃料流率FF來執(zhí)行步驟104。在步驟104之后，控制回路42可在步 驟106操作成監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)Ε0Ρ。多個(gè)在步驟106處由控制回路42監(jiān)測(cè)的發(fā)動(dòng) 機(jī)運(yùn)行參數(shù)EOP將通常包括影響由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx的量和/或速率的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參 數(shù)，并且估算的NOx值的精度將通常至少部分地取決于在步驟106處監(jiān)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參 數(shù)EOP的質(zhì)和量。下文將提供可在步驟106處由控制回路42監(jiān)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)EOP 的實(shí)例。從步驟106起，過程100前進(jìn)到步驟108，在步驟108處，控制回路42可操作成從 存儲(chǔ)器45中檢索(retrieve)多個(gè)模型常數(shù)MC。通常，多個(gè)模型常數(shù)MC將由NOx估算器 模型(estimator model)的選擇來規(guī)定(dictate)，并且模型常數(shù)MC的值將使用實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù) 來確定。下文將在實(shí)例中描述一種用于確定用于一個(gè)NOx模型實(shí)例的模型常數(shù)MC的過程。 從步驟108起，過程100前進(jìn)到步驟110，在步驟110處，控制回路42可操作成計(jì)算相應(yīng)于 由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx的估算量的估算的NOx值Ν0χε。在說明性的過程中，控制回路42 可操作成通?；谌剂狭髀蔉F與多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)EOP的函數(shù)的乘積來計(jì)算Ν0χε。以 等式的形式并在包括模型常數(shù)MC的情況下，控制計(jì)算機(jī)42在步驟110處可操作成根據(jù)關(guān) 系式NOxe = f (MC, FF) *f (MC, Ε0Ρ)來計(jì)算NOxe,其中，f (MC, FF)代表燃料流率FF和模型常 數(shù)MC中的至少一個(gè)的函數(shù)，并且f(MC，Ε0Ρ)代表多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)EOP和模型常數(shù)MC 中的剩余模型常數(shù)的函數(shù)。通常，該NOx估算器模型主要基于燃料流率FF和影響NOx產(chǎn)生的多個(gè)其它發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)。在一種說明性的實(shí)施例中，多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)EOC的函數(shù)為普通形式 (Ι\+Τ2+. . . +ΤΝ)，其中，各TX值相應(yīng)于多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)中的一個(gè)不同的運(yùn)行狀態(tài)，并且 其中，N可為大于1的任意正整數(shù)。那么，NOx估算器模型將采用普通形式NOxe = (K*FF) * (Ι\+Τ2+· · ·+Tn)(1)其中，K代表模型常數(shù)MC中的一個(gè)。在剩余模型常數(shù)包括在等式(1)中的情況下， NOx估算器模型采用普通形式
NOXe = (K*FF) * [ (C1^T1) + (C2*T2) +· · · + (CN*TN) ](2)其中，C1;C2，. . . .，CN代表模型常數(shù)MC中的剩余模型常數(shù)。將理解的是，鑒于等式 (1)和(2)代表NOx估算器模型的一種實(shí)施例，本公開設(shè)想了多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)EOP的其 它函數(shù)。在步驟110之后，過程100前進(jìn)到步驟112，在步驟112處，控制回路42可操作成 將NOx估算量NOxe儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器45中。說明性地，存儲(chǔ)器45包括累加器，該累加器在其 中已儲(chǔ)存了相應(yīng)于從累加器前一次重置后由發(fā)動(dòng)機(jī)12產(chǎn)生的NOx量的累積的NOx估算量。 在該實(shí)施例中，控制回路42可操作成在步驟112處通過將當(dāng)前NOxe值添加到在存儲(chǔ)器45 的累加器中已儲(chǔ)存的累積的NOx估算量來將NOx估算量NOxe儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器45中。本領(lǐng)域 中的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本公開也設(shè)想了用于將NOx估算量NOxe儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器45中的其 它常規(guī)技術(shù)以及任何此類其它常規(guī)技術(shù)。從步驟112起，過程100前進(jìn)到步驟114，在步驟114處，控制回路42可操作成監(jiān) 測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)位置EP并且然后前進(jìn)到步驟116，在步驟116處，控制回路42可操作成基于EP確 定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)是否完成。說明性地，控制回路42可操作成通過監(jiān)測(cè)由發(fā)動(dòng)機(jī)速度和位 置傳感器44產(chǎn)生的信號(hào)并且當(dāng)EP到達(dá)特定發(fā)動(dòng)機(jī)位置時(shí)確定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)完成來執(zhí)行 步驟114和116。如果在步驟114處控制回路42確定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)未完成，則過程100 返回到步驟114。如果在步驟114處控制回路42確定當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)已完成，則過程100 返回到步驟104。因 此，在說明性的實(shí)施例中每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)計(jì)算一次NOx估算量NOxe，然 而將理解的是，備選地可以更高或更低的頻率計(jì)算NOx估算量Ν0χε?，F(xiàn)參看圖4，顯示了過程100的步驟106 (即監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù))的一種說 明性的實(shí)施例的流程圖。通常，已經(jīng)確定的是，足夠影響NOx的產(chǎn)生從而證明應(yīng)包含在NOx 估算器模型中的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括(但不應(yīng)限于)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12的充氣的質(zhì)量、成分 (至少部分成分)以及溫度、進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的定時(shí)(即由控制回路42產(chǎn)生的燃料命令 的燃料定時(shí)分量FT)以及影響NOx產(chǎn)生的可能的一個(gè)或多個(gè)附加參數(shù)AP。在圖4中所說明 的實(shí)施例中，例如，步驟106開始于步驟150，在步驟150處，控制回路42可操作成確定進(jìn) 入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的質(zhì)量CM。此后在步驟152處，控制回路42可操作成確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12 的充氣的至少部分成分CC。在步驟152之后，在步驟154處控制回路42可操作成確定進(jìn) 入發(fā)動(dòng)機(jī)12的充氣的溫度CT。此后在步驟156處，控制回路42可操作成確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī) 12的燃料的定時(shí)FT。在步驟156之后，控制回路42可操作成確定可足夠影響NOx的產(chǎn)生 從而證明應(yīng)包含在被監(jiān)測(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)EOP中的一個(gè)或多個(gè)附加參數(shù)AP。在過程100(在其中根據(jù)圖4中所示的過程執(zhí)行步驟106)的實(shí)施例中，NOx估算 器模型說明性地采用以下形式NOxe = (K*FF) * [ (C1^CM) + (C2*Cc) + (C3*CT) + (C4*FT) + (C5*AP) +C6] (3)其中，Cm為充氣質(zhì)量，Cc為充氣成分，Ct為充氣溫度，F(xiàn)T為燃料定時(shí)，AP包括一個(gè) 或多個(gè)附加參數(shù)(即附加的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài))，以及!(和^、代表模型常數(shù)MC。一個(gè)或多 個(gè)附加參數(shù)AP的實(shí)例可包括(但不應(yīng)限于)可由發(fā)動(dòng)機(jī)速度或位置傳感器44產(chǎn)生的發(fā)動(dòng) 機(jī)速度信號(hào)ES提供的一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度；可由發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器88產(chǎn)生的發(fā)動(dòng) 機(jī)溫度信號(hào)ET(其為發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度信號(hào)和發(fā)動(dòng)機(jī)油溫信號(hào)中的任意一種或兩者的形 式)提供的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行溫度；以及可由壓力傳感器92產(chǎn)生的燃料軌道壓力信號(hào)RP提供的燃料軌道壓力?，F(xiàn)參看圖5，顯示了圖4的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)過程的步驟150的一種說明性的實(shí) 施例的流程圖。在圖5中說明的實(shí)施例中，步驟150開始于步驟170，在步驟170處，控制回 路42可操作成確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的、相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12的充氣的流率的充氣流量CF。在 一種實(shí)施例中，控制回路42可操作成通過根據(jù)常規(guī)充氣流量估算算法確定CF來執(zhí)行步驟 170，下文將為發(fā)動(dòng)機(jī)12的一種說明性的構(gòu)造詳細(xì)描述其中一個(gè)實(shí)例。備選地，在包括質(zhì)量 流量傳感器76的系統(tǒng)10的實(shí)施例中，控制回路42可操作成通過監(jiān)測(cè)由質(zhì)量流量傳感器76 產(chǎn)生的信號(hào)并且以已知的方式處理該信號(hào)以確定充氣流率CF來執(zhí)行步驟170。此后在步驟 172處，控制回路42可操作成監(jiān)測(cè)相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)速度ES。說明性 地，控制回路42可操作成通過監(jiān)測(cè)由發(fā)動(dòng)機(jī)速度和位置傳感器44產(chǎn)生的信號(hào)并且以已知 的方式處理該信號(hào)以確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度值ES來執(zhí)行步驟172。此后在步驟174處，控制回路 可操作成通過計(jì)算作為充氣流率CF和發(fā)動(dòng)機(jī)速度ES的函數(shù)的CM或CM = f(CF, ES)來確 定充氣質(zhì)量CM。下文將在整個(gè)系統(tǒng)實(shí)例中提供用于計(jì)算用于一種說明性的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造的充 氣質(zhì)量CM的一種特定實(shí)例。通常，根據(jù)圖4中說明的步驟106的過程通過控制回路42確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù) EOP中的一個(gè)或多個(gè)將至少部分取決于發(fā)動(dòng)機(jī)12的構(gòu)造。例如，在一些實(shí)施例中(在其中， 使用常規(guī)估算模型確定充氣成分C。)，對(duì)于包括EGR系統(tǒng)35的發(fā)動(dòng)機(jī)來說，該模型的形式不 同于不包括EGR系統(tǒng)35的發(fā)動(dòng)機(jī)。例如，參看圖6，顯示了關(guān)于包括EGR系統(tǒng)35的發(fā)動(dòng)機(jī) 構(gòu)造實(shí)例的圖4的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)步驟106的步驟152的一種說明性的實(shí)施例的流程 圖。在說明性的實(shí)施例中，步驟152開始于步驟180，在步驟180處，控制回路42可操作成 確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣中的再循環(huán)廢氣的比率EGRf。說明性地，如將在下文系統(tǒng)實(shí)例中更 詳細(xì)地所描述的那樣，控制回路42可操作成通過首先確定再循環(huán)廢氣的流率EGRF和進(jìn)入 發(fā)動(dòng)機(jī)12的充氣的流率CF以及計(jì)算作為EGRF和CF的比例的EGRf以確定EGRF。然而，將 理解的是，本公開設(shè)想了用于確定進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)12的充氣中的再循環(huán)廢氣比率的其它常規(guī) 技術(shù)。將理解的是，多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)EOC中的任何一個(gè)可為或包括高階EOC項(xiàng)。例 如，在圖6中說明的過程中，充氣成分Cc還包括影響NOx產(chǎn)生的二階EGR比率分量。更具 體而言，步驟180前進(jìn)到步驟182，在步驟182處，控制回路42可操作成計(jì)算作為EGR比率 EGRf的函數(shù)的二階EGR比率項(xiàng)EGRF2。下文將在以下整個(gè)系統(tǒng)實(shí)例中提供關(guān)于一種說明性 的發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造的用于計(jì)算作為EGRf的函數(shù)的EGRf2的特定實(shí)例。實(shí)例現(xiàn)參看圖7，顯示了控制回路42的某些功能特征的說明性的實(shí)施例，以用于發(fā)動(dòng)機(jī)12的一種特定實(shí)現(xiàn)方案。將理解的是，僅通過實(shí)例提供圖7中的邏輯部件，并且NOx估算 器模型可備選地適用于如上文所描述的發(fā)動(dòng)機(jī)12的其它實(shí)現(xiàn)方案。對(duì)于圖7中說明的實(shí) 施例，發(fā)動(dòng)機(jī)12為六氣缸內(nèi)燃機(jī)，其包括渦輪增壓器18和EGR系統(tǒng)35。說明性地，控制回 路42包括常規(guī)EGR和充氣流量確定邏輯200，該確定邏輯200構(gòu)造成估算作為多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的充氣流率CF和再循環(huán)廢氣流率EGRF。控制回路42還包括運(yùn)算塊204， 該運(yùn)算塊204具有接收EGR流率值EGRF的乘法(multiplication)輸入端，和接收充氣流 率值CF的除法輸入端，并且在輸出端處產(chǎn)生作為EGRF與CF比例的EGR比率值EGRF。備選地，對(duì)于EGR和充氣流量確定邏輯塊200，在包括質(zhì)量流率傳感器的實(shí)施例中，可從相應(yīng)的 質(zhì)量流率傳感器76和84中分別接收的EGR質(zhì)量流率和充氣質(zhì)量流率信號(hào)來確定EGR流率 和充氣流率值。在任何一種情況中，控制回路42還包括常規(guī)加燃料確定邏輯202，其構(gòu)造成 接收發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)ES和其它輸入并且以傳統(tǒng)的方式計(jì)算作為發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)ES和其它 輸入的函數(shù)的加燃料命令FC1-FC6。相應(yīng)的燃料流率FF和燃料定時(shí)FT的值作為輸入提供 到EGR和充氣確定邏輯塊200。
現(xiàn)參看圖8，顯示了圖7的EGR和充氣流量確定邏輯200的一種說明性的實(shí)施例 的方框圖。圖8的邏輯塊200包括充氣流量確定邏輯塊210，其接收作為輸入的信號(hào)通道 62上的壓力差信號(hào)Δ P、信號(hào)通道50上的進(jìn)氣歧管溫度信號(hào)ΙΜΤ、信號(hào)通道54上的進(jìn)氣歧 管壓力信號(hào)IMP以及信號(hào)通道46上的發(fā)動(dòng)機(jī)速度信號(hào)ES。充氣流量確定邏輯塊210構(gòu)造 成處理這些輸入信號(hào)并且產(chǎn)生作為這些輸入信號(hào)的函數(shù)的充氣流量值CF。邏輯塊200還 包括廢氣溫度確定邏輯塊212，其接收作為輸入的充氣流量值CF、信號(hào)通道50上的進(jìn)氣歧 管溫度信號(hào)IMT、信號(hào)通道54上的進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)IMP、信號(hào)通道46上的發(fā)動(dòng)機(jī)速度信 號(hào)ES以及由加燃料確定邏輯塊202分別產(chǎn)生的燃料流量值FF和燃料定時(shí)值FT。廢氣溫 度確定邏輯塊212構(gòu)造成處理這些輸入信號(hào)并產(chǎn)生作為這些輸入信號(hào)的函數(shù)的估算的廢 氣溫度值TEX。在包括廢氣溫度傳感器80的系統(tǒng)10的實(shí)施例中，由溫度傳感器80產(chǎn)生的 廢氣溫度信號(hào)ET可直接提供到EGR流量確定邏輯塊214，并且可忽略廢氣溫度確定塊212。 邏輯塊200還包括EGR流量確定邏輯塊214，其接收作為輸入的信號(hào)通道62上的壓差信號(hào) Δ P、信號(hào)通道54上的進(jìn)氣歧管壓力信號(hào)IMP、由廢氣溫度確定邏輯塊212產(chǎn)生的廢氣溫度 值Tex以及由有效流通面積(effective flow area)確定邏輯塊216產(chǎn)生的有效流通面積 值EFA。EGR流量確定邏輯塊214構(gòu)造成處理這些輸入信號(hào)并且產(chǎn)生作為這些輸入信號(hào)的 函數(shù)的EGR流量值EGRF。有效流通面積確定邏輯塊216接收信號(hào)通道70上的EGR閥位置 信號(hào)EGRP并且構(gòu)造成處理該信號(hào)并產(chǎn)生相應(yīng)于通過EGR閥36的有效流通面積的有效流通 面積值EFA。充氣流量確定邏輯塊210可操作成通過首先估算充氣進(jìn)氣系統(tǒng)的容積效率(ην) 并且然后使用常規(guī)速度/密度等式計(jì)算作為η 函數(shù)的CF來計(jì)算充氣流量估算量CF?？?使用用于估算ην的任何已知技術(shù)，并且在邏輯塊210的一種說明性的實(shí)施例中，根據(jù)如下 給出的已知的基于泰勒馬赫數(shù)的容積效率等式計(jì)算nv:nv = A1* {(Bore/D)(stroke*ES) B/sqrt ( y *R*IMT) * [ (1+EP/IMP) +A2) ]} +A3 (4)其中，A1, A2, A3以及B都是基于繪制的(mapped)發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)的適合容積效率等式 的可標(biāo)定的參數(shù)，Bore為進(jìn)氣閥孔長(zhǎng)度，D為進(jìn)氣閥直徑，stroke為活塞行程長(zhǎng)度，其中， Bore,D以及stroke取決于發(fā)動(dòng)機(jī)幾何形狀，Y和R為已知常數(shù)(例如，YR= 387. 414J/ kg/deg K)，ES為發(fā)動(dòng)機(jī)速度，IMP為進(jìn)氣歧管壓力，EP為廢氣壓力，其中，EP = IMP+Δ P，并 且IMT為進(jìn)氣歧管溫度。在根據(jù)等式(5)估算的容積效率值ην的情況下，由塊210根據(jù)以下等式計(jì)算充 氣流量值CF CF = nv*VDIS*ES*IMP/(2*R*IMT)(5)其中，η v為估算的容積效率，Vdis為發(fā)動(dòng)機(jī)排量并且通常取決于發(fā)動(dòng)機(jī)幾何形狀，ES為發(fā)動(dòng)機(jī)速度，IMP為進(jìn)氣歧管壓力，R為已知?dú)怏w常數(shù)(如，R = 53. 3 ft-lbf/lbm deg R或R = 287J/Kg deg K)，以及IMT為進(jìn)氣歧管溫度。 廢氣溫度確定邏輯塊212可操作成根據(jù)以下模型計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度的估算量 T ·
<formula>formula see original document page 16</formula>(6)其中，A，B，C以及D為模型常數(shù)，以及LHV為燃料的低熱值，其為取決于發(fā)動(dòng)機(jī)12 所使用的燃料類型的已知常數(shù)。在美國(guó)專利文件6，508，242中(該專利已轉(zhuǎn)讓給本公開的 受讓人，并且該專利的公開通過參考結(jié)合到本文中)提供了關(guān)于該發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度模型和 其它發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣溫度模型的進(jìn)一步細(xì)節(jié)。EGR流量確定邏輯塊214可操作成根據(jù)以下模型計(jì)算EGR流率值EGRF的估算量EGRF = EFA*sqrt [ (2* Δ P*IMP) / (R*TEX)(7)其中，R為如上文確定的已知的氣體常數(shù)。有效流通面積確定塊216說明性地包 括使EGR位置EGRP與有效流通面積值EFA關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)等式、曲線和/或表格。應(yīng)理 解的是，基于假設(shè)通過EGR閥38的廢氣溫度為恒定的、通過EGR閥38的廢氣的流量為穩(wěn)態(tài) 的、以及忽略由通過EGR閥38的再循環(huán)廢氣和到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的相應(yīng)的EGR部分之間的 可變延時(shí)所產(chǎn)生的影響，如上所描述的等式(7)以及EGR比率值EGRF的計(jì)算代表了這兩個(gè) 參數(shù)的簡(jiǎn)化的近似值。在美國(guó)專利文件6，837，227中(該專利已轉(zhuǎn)讓給本公開的受讓人， 并且該專利的公開通過參考結(jié)合到本文中)描述了與用于處理這種假設(shè)的策略相關(guān)的進(jìn) 一步細(xì)節(jié)。在圖7中說明的實(shí)施例中，控制回路42還包括NOx確定邏輯206，其構(gòu)造成計(jì)算估 算的NOx值Ν0χε，并且將NOxe儲(chǔ)存在存儲(chǔ)單元(memory location) 208 (例如，如上文所描 述的NOx估算量累加器)中。NOx確定邏輯206包括以可由控制回路42執(zhí)行以用于確定由 發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx的指令的形式的圖3中說明的過程100，以及圖4-圖6中所說明的過程。 在該實(shí)例中，NOx確定邏輯206包括上文的等式(3)的NOx估算器模型的特定的實(shí)現(xiàn)方案， 在其中，附加參數(shù)AP僅包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度ES，在步驟174處根據(jù)等式Cm = [ (333. 3*CF) /ES] 計(jì)算充氣質(zhì)量項(xiàng)CM，在步驟180和182以EGRf* EGRf2的和計(jì)算充氣成分項(xiàng)C。，其中，在步 驟182處根據(jù)等式EGRf2 = (I-EGRf)2計(jì)算EGRF2，以及從由進(jìn)氣歧管溫度傳感器48產(chǎn)生的 溫度信號(hào)IMT中確定充氣溫度項(xiàng)CT。將這些關(guān)系代入等式(3)中得出以下NOx估算模型<formula>formula see original document page 16</formula>其中，CF為充氣流率(kg/min)，ES為發(fā)動(dòng)機(jī)12的轉(zhuǎn)動(dòng)速度(rpm)，EGRf為進(jìn)入發(fā) 動(dòng)機(jī)12的充氣中的再循環(huán)廢氣的比率，IMT為進(jìn)氣歧管溫度，F(xiàn)T為燃料定時(shí)值，以及K和 C1-C6為模型常數(shù)，并且將常數(shù)C2修正為兩個(gè)獨(dú)立的常數(shù)C21和c22。用于確定模型常數(shù)的一種說明性的技術(shù)為蒙特卡羅(Monte-Carlo)式隨機(jī)點(diǎn)采 樣。初始標(biāo)定工具運(yùn)行直至找到比第一閾值(threshold)(例如R2 > 0. 8)更合適的閾值。 之后在名義解上運(yùn)行常規(guī)全局優(yōu)化例行程序(routine)。這一途徑(approach)在標(biāo)定數(shù)據(jù) 組上典型地得出R2 > 0. 9，并且在二次數(shù)據(jù)組上接近或大于R2 > 0. 9。標(biāo)定數(shù)據(jù)組通常為 從其中生成模型常數(shù)的數(shù)據(jù)組，并且二次數(shù)據(jù)組為在模型常數(shù)生成后由相同或類似的發(fā)動(dòng) 機(jī)12生成的數(shù)據(jù)組。一種使用該途徑以用于標(biāo)定模型常數(shù)的說明性的步驟如下
1.使用用于NOxe的試驗(yàn)數(shù)據(jù)建立等式(8)，其中，常數(shù)K，C1, C3_C6，C21以及C22取 名義值，例如0. 1。2.比較試驗(yàn)NOxe數(shù)據(jù)與模型數(shù)據(jù)以確定誤差值(例如，R2等)。說明性地，使用 NOx百分比誤差，然而可備選地使用NOx絕對(duì)誤差。3.運(yùn)行初始優(yōu)化程序以確定“名義解”。初始優(yōu)化程序應(yīng)運(yùn)行直至R2 > 0. 85或運(yùn) 行至保證更好的最終解。4.運(yùn)行常規(guī)優(yōu)化程序以使誤差項(xiàng)的和最小化，使誤差平方項(xiàng)的和最小化，或使其
它誤差函數(shù)最小化。步驟3初始優(yōu)化程序可說明性地以如下方式運(yùn)行1.讀入蟲孔率(wormhole rate)(例如，每1000為20-200)。優(yōu)化程序在小范圍 內(nèi)隨機(jī)調(diào)整標(biāo)定項(xiàng)，但允許蟲孔偶然地顯著改變項(xiàng)。2.讀入當(dāng)前RSQ值。3.啟動(dòng)用于迭代編號(hào)的計(jì)數(shù)器a)改變每個(gè)參數(shù)以得到高值、低值以及原值i)如果沒有蟲孔+/"隨機(jī)0-1% ；即，新的值在舊值的0. 99和1. 01倍之間。如 果關(guān)系式的符號(hào)不確定，可允許參數(shù)跨越零點(diǎn)。ii)如果存在蟲孔+/_隨機(jī)0-100% ；即，新的值在舊值的0.01和2. 00倍之間。 如果關(guān)系式的符號(hào)不確定，可允許參數(shù)跨越零點(diǎn)，否則可禁止跨越零點(diǎn)(必須做出小的絕 對(duì)變化而不是做出百分比變化跨越零點(diǎn))。b)重復(fù)步驟a)直到所有參數(shù)均被檢驗(yàn)。每個(gè)循環(huán)，應(yīng)以隨機(jī)順序改變參數(shù)。4.增加迭代。5.如果迭代<閾值，返回3，否則結(jié)束迭代。通常，可要求在400至達(dá)到幾千次之間的迭代以收斂于R2 > 0. 85的解。蟲孔率可 為0-1000。高于200的蟲孔率可造成之后需要按比例決定(scale)的奇異解組(strange solution set)，并且高于400的蟲孔率可由于大量的無用檢驗(yàn)造成收斂時(shí)間顯著延長(zhǎng)?？衫萌魏纬Ｒ?guī)優(yōu)化程序執(zhí)行從名義解到使誤差項(xiàng)最小化的最終優(yōu)化。典型地， 這類優(yōu)化程序快速地找到局部最小值，然而如果在名義解之前已經(jīng)利用了常規(guī)優(yōu)化程序， R2可能收斂于0. 6-0. 7或更差，并且可能得不到好的最終解。如果如上文所描述的那樣首 先確定名義解，則常規(guī)優(yōu)化程序?qū)⒌湫偷禺a(chǎn)生大于0. 9的R2值。盡管在前述附圖和描述中詳細(xì)地說明和描述了本發(fā)明，但相同者應(yīng)視為說明性的 且在特征方面不是限制性的，可理解的是，僅僅顯示和描述了本發(fā)明的說明性的實(shí)施例，并 且在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)的所有變化和改型都期望得到保護(hù)。
權(quán)利要求
一種估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的方法，所述方法包括監(jiān)測(cè)供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流率，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)，確定多個(gè)模型常數(shù)，基于所述燃料流率和所述模型常數(shù)中的至少一個(gè)的函數(shù)與所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)和所述模型常數(shù)中的剩余模型常數(shù)的函數(shù)的乘積來估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx，以及將NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)燃料流率、監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參 數(shù)、確定多個(gè)模型常數(shù)、估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的nox以及將nox估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中在每個(gè) 發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中全部進(jìn)行一次。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將所述nox估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中包括將 所述nox估算量添加到存儲(chǔ)器中已累積的nox估算量值中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括確定相應(yīng) 于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的質(zhì)量的充氣質(zhì)量值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括確定相應(yīng) 于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的至少一部分成分的充氣成分值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括確定相應(yīng) 于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的溫度的充氣溫度值。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括確定相應(yīng) 于相對(duì)于參考定時(shí)值而供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的定時(shí)的燃料定時(shí)值。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括確定發(fā)動(dòng) 機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括確定發(fā)動(dòng) 機(jī)的運(yùn)行溫度，并且其中，確定發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行溫度包括確定相應(yīng)于循環(huán)通過發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻劑的溫度的 冷卻劑溫度和發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)油的溫度中的至少一種。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，燃料系統(tǒng)包括以流連通的方式聯(lián)接至多 個(gè)燃料噴嘴的燃料軌道，所述多個(gè)燃料噴嘴構(gòu)造成選擇性地將燃料從所述燃料軌道供應(yīng)至 發(fā)動(dòng)機(jī)，并且其中，監(jiān)測(cè)多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括確定相應(yīng)于所述燃料軌道內(nèi)燃料的壓力的燃 料軌道壓力。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)中的每一個(gè)由 發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)變量TN表示，其中，N為大于1的正整數(shù)，并且其中，估算nox包括根據(jù)以下等式估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的n0x(n0xe)n0xe = (k*ff) * [ (c^ti) + (c2*t2) + + (cn*tn)]，其中，ff為燃料流率，以及k和q，c2，. . . cn包括所述多個(gè)模型常數(shù)。
12.—種估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的nox的方法，所述方法包括確定相應(yīng)于供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流率的燃料流率，確定相應(yīng)于相對(duì)于參考定時(shí)值而供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的定時(shí)的燃料定時(shí)，確定相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)速度， 確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的質(zhì)量的充氣質(zhì)量， 確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的至少一部分成分的充氣成分， 確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的溫度的充氣溫度，估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的作為燃料流率、燃料定時(shí)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、充氣質(zhì)量、充氣成分以及 充氣溫度的函數(shù)的NOx，以及將NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，確定燃料流率、確定燃料定時(shí)、確定發(fā) 動(dòng)機(jī)速度、確定充氣質(zhì)量、確定充氣成分、確定充氣成分、估算、估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx以 及將所述NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中進(jìn)行一次。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，將所述NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中包括 將所述NOx估算量添加到存儲(chǔ)器中已累積的NOx估算量值。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，估算NOx包括根據(jù)以下函數(shù)估算由發(fā)動(dòng) 機(jī)產(chǎn)生的N0X(N0Xe)N0xe = (K*FF) * [ (C^Cm) + (C2*Cc) + (C3*CT) + (C4*FT) + (C5*ES) +C6]， 其中，F(xiàn)F為燃料流率，CM為充氣質(zhì)量，Ce為充氣成分，CT為充氣溫度，F(xiàn)T為燃料定時(shí)， ES為發(fā)動(dòng)機(jī)速度，以及K和Ci-C；為模型常數(shù)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，確定充氣質(zhì)量包括 確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣流率的充氣流量，以及確定作為充氣流量和發(fā)動(dòng)機(jī)速度的函數(shù)的充氣質(zhì)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，確定充氣成分包括確定相應(yīng)于供應(yīng)到 發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣中的再循環(huán)廢氣的比率的EGR比率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，確定EGR比率包括 確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的再循環(huán)廢氣流率的EGR流量，以及 確定作為充氣流量和EGR流量的函數(shù)的EGR比率。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，確定充氣成分值還包括 確定作為EGR比率值的函數(shù)的二階EGR比率值，以及以所述EGR比率值和所述二階EGR比率值的和來計(jì)算所述充氣成分值，以使得估算NOx 包括根據(jù)以下函數(shù)估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx N0xe = (K*FF) * [ (C^f (CF, ES)) + (C2* [EGRF+f (EGRF)) + (C3*CT) + (C4*FT) + (C5*ES) +C6]， 其中，CF為充氣流量，f (CF，ES)為充氣質(zhì)量，EGRf為EGR比率值，以及f (EGRF)為二階 EGR比率值。
20.一種用于估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括聯(lián)接至燃料源和發(fā)動(dòng)機(jī)且構(gòu)造成將燃料從所述燃料源供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)，以及 控制回路，所述控制回路包括存儲(chǔ)器，所述存儲(chǔ)器在其中已儲(chǔ)存了指令，所述指令可由 所述控制回路執(zhí)行以確定相應(yīng)于由所述燃料系統(tǒng)供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流率的燃料流量 值、確定多個(gè)與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)、以所述燃料流量值與所述多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的乘積估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx并且將估算的NOx儲(chǔ)存在所述存儲(chǔ)器中。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述存儲(chǔ)器包括累加器，所述累加器在其中已儲(chǔ)存了累積的nox估算量值，并且其中，所述指令還包括可由所述控制回路執(zhí)行以通過將估算的NOx添加到已儲(chǔ)存 在存儲(chǔ)器中的累積的nox估算量值來將估算的nox儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中的指令。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括 用于確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的質(zhì)量的充氣質(zhì)量值的手段，用于確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的至少一部分成分的充氣成分值的手段， 用于確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣的溫度的充氣溫度的手段， 用于確定相應(yīng)于相對(duì)于參考定時(shí)值而供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的定時(shí)燃料的燃料定時(shí)值的手段，以及用于確定相應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)速度的發(fā)動(dòng)機(jī)速度值的手段，其中，與發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行相關(guān)聯(lián)的多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)包括所述充氣質(zhì)量值、所述充氣成 分值、所述充氣溫度值、所述燃料定時(shí)值以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)速度值。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括多個(gè)儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中 的模型常數(shù)，其中，指令還包括根據(jù)以下等式估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的nox(n0xe)的指令 n0xe = (k*ff) * [ (c^cm) + (c2*cc) + (c3*ct) + (c4*ft) + (c5*es) +c6]， 其中，F(xiàn)F為燃料流率，CM為充氣質(zhì)量，Ce為充氣成分，CT為充氣溫度，F(xiàn)T為燃料定時(shí)， es為發(fā)動(dòng)機(jī)速度，以及k和(「(；包括所述多個(gè)模型常數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于確定充氣成分值的手段包括用于 確定相應(yīng)于進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的充氣中的再循環(huán)廢氣比率的egr比率值的手段。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的系統(tǒng)，其特征在于，用于確定充氣成分值的手段還包括用 于確定作為egr比率值的函數(shù)的二階egr比率值以及用于以所述egr比率值和所述二階 egr比率值的和來確定所述充氣成分值的手段。
全文摘要
提供了用于估算由內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)生的NOx的系統(tǒng)和方法。監(jiān)測(cè)供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的流率和多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)?；谌剂狭髀逝c多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行參數(shù)的函數(shù)的乘積來估算由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的NOx。NOx估算量?jī)?chǔ)存在存儲(chǔ)器中。
文檔編號(hào)F01N3/00GK101835960SQ200880113826
公開日2010年9月15日 申請(qǐng)日期2008年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者S·J·威爾斯 申請(qǐng)人:卡明斯公司