專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)操作期間對(duì)利用生物柴油的稀NOx捕集器再生的自適應(yīng)控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)利用生物柴油燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)中的稀NOx捕集器的再生的控制。
背景技術(shù)：
在該部分中的聲明僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息。因此，這樣的聲明并不意圖構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可以以100%的柴油燃料供應(yīng)來(lái)操作。另外，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可被構(gòu)造成部分地或完全地以生物柴油燃料供應(yīng)來(lái)操作。可識(shí)別生物柴油摻合比。BO被識(shí)別為100%柴油燃料供應(yīng)。BlOO燃料被識(shí)別為100%生物柴油燃料供應(yīng)。Bx燃料可被識(shí)別為具有x%的 生物柴油成分和(100%-x%)的柴油成分。例如，B40燃料是40%的生物柴油成分和60%的柴油的成分。柴油燃料與生物柴油燃料包括不同的特性。柴油燃料具有比生物柴油燃料高的能量密度。結(jié)果是，為了在燃燒中獲得大致完全相同的結(jié)果，在相同的情況下需要噴射比所需要的柴油質(zhì)量更多的生物柴油質(zhì)量?？苫谏锊裼蛽胶媳葋?lái)調(diào)節(jié)燃燒中的燃料的使用。此外，在燃料被用于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)除了燃燒之外的其他目的的情況下，必須基于生物柴油的比率來(lái)調(diào)節(jié)類似利用的燃料質(zhì)量。燃料的一種用途包括稀NOx捕集器(LNT)的再生。NOx是在燃燒期間由發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的排氣流的一種成分。已知后處理裝置將處理排氣流內(nèi)的NOx，以將NOx轉(zhuǎn)化成將要與排氣一起排出的其他物質(zhì)。LNT包括化學(xué)制品，所述化學(xué)制品在產(chǎn)生NOx的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間儲(chǔ)存NOx排放物，并在濃燃狀況期間允許所儲(chǔ)存的NOx的釋放。LNT具有有限的儲(chǔ)存能力，并且當(dāng)所述LNT接近最大容量時(shí)必須通過(guò)濃燃的還原“脈沖”再生。合乎需要的是，控制再生事件的效率，以在維持最低燃料消耗的同時(shí)提供最佳排放控制。

發(fā)明內(nèi)容
一種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，該內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料來(lái)提供燃料并配備有用于處理來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的稀NOx捕集器，該方法包括提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的前饋燃料控制項(xiàng)；和作為發(fā)動(dòng)機(jī)中空氣燃料比與空氣燃料比目標(biāo)的偏差的函數(shù)來(lái)提供反饋燃料控制項(xiàng)。在其中不使所述稀NOx捕集器再生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，作為前饋燃料控制項(xiàng)和反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供最終燃料控制項(xiàng)。在其中使所述稀NOx捕集器再生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，作為前饋燃料控制項(xiàng)和最終燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子，將前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子應(yīng)用于前饋燃料控制項(xiàng)以提供自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)，并且作為自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)和反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供最終燃料控制項(xiàng)。根據(jù)最終燃料控制項(xiàng)給發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。本發(fā)明還包括以下方案
I. 一種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料來(lái)提供燃料并且配備有用于處理來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的稀NOx捕集器，所述方法包括
提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的前饋燃料控制
項(xiàng)；
作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)中空氣燃料比與空氣燃料比目標(biāo)的偏差的函數(shù)來(lái)提供反饋燃料控制
項(xiàng)；
在其中不使所述稀NOx捕集器再生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，作為所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供最終燃料控制項(xiàng)；
在其中使所述稀NOx捕集器再生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，作為所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述 最終燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子，將所述前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子應(yīng)用于所述前饋燃料控制項(xiàng)以提供自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)，并且作為所述自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)和所述反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供所述最終燃料控制項(xiàng)；以及根據(jù)所述最終燃料控制項(xiàng)給所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。2. 一種控制稀NOx捕集器的再生事件的方法，所述稀NOx捕集器處理來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料來(lái)提供燃料，所述方法包括
用柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料來(lái)操作所述發(fā)動(dòng)機(jī)；
提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的前饋燃料控制
項(xiàng)；
監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示；
基于對(duì)所述混合燃料的指示來(lái)確定前饋控制自適應(yīng)因子；以及基于所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述前饋控制自適應(yīng)因子在所述再生事件期間控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)。3.根據(jù)方案2所述的方法，其中，確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括參考來(lái)自預(yù)定查找表的前饋控制自適應(yīng)因子，所述預(yù)定查找表使所述前饋控制自適應(yīng)因子的值與混合燃料相關(guān)聯(lián)。4.根據(jù)方案2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示包括
監(jiān)測(cè)用于燃燒循環(huán)的最終燃料命令；
基于所述最終燃料命令和所述前饋燃料控制項(xiàng)來(lái)確定反饋控制信號(hào)的大??；以及 基于所述反饋控制信號(hào)的大小來(lái)確定所述混合燃料。5.根據(jù)方案2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示包括
監(jiān)測(cè)用于燃燒循環(huán)的最終燃料命令；以及
其中確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括利用狀態(tài)空間模型和卡爾曼濾波器，以便基于所述最終燃料命令來(lái)確定所述前饋控制自適應(yīng)因子。6.根據(jù)方案5所述的方法，還包括確定所述最終燃料命令與所述前饋燃料控制項(xiàng)的比率；并且
其中利用狀態(tài)空間模型和卡爾曼濾波器以基于所述最終燃料命令確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括基于所述最終燃料命令與所述前饋燃料控制項(xiàng)的比率來(lái)確定所述前饋控制自適應(yīng)因子。
7.根據(jù)方案2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示包括
監(jiān)測(cè)所述混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比；并且
其中確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括將所述混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比進(jìn)行比較。8.根據(jù)方案2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示包括
監(jiān)測(cè)所述混合燃料的低熱值；以及
其中確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括將所述混合燃料的低熱值與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料的低熱值進(jìn)行比較。9.根據(jù)方案2所述的方法，還包括
提供100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比；
監(jiān)測(cè)所述混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比；
提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的節(jié)氣門命令；以
及
確定調(diào)節(jié)至所述混合燃料的節(jié)氣門命令。10.根據(jù)方案2所述的方法，其中，確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括應(yīng)用包括了一階濾波器的自適應(yīng)規(guī)則。11. 一種用于為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)確定燃料控制項(xiàng)的系統(tǒng)，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料提供燃料并配備有用于處理來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的稀NOx捕集器，所述系統(tǒng)包括
第一控制模塊，所述第一控制模塊提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的前饋燃料控制項(xiàng)；
第二控制模塊，所述第二控制模塊作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)中空氣燃料比與空氣燃料比目標(biāo)的偏差的函數(shù)來(lái)提供反饋燃料控制項(xiàng)；以及第三控制模塊，所述第三控制模塊
在不使所述稀NOx捕集器再生時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間作為所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供最終燃料控制項(xiàng)；以及
在使所述稀NOx捕集器再生時(shí)，作為所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述最終燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子，將所述前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子應(yīng)用于所述前饋燃料控制項(xiàng)以提供自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間作為所述自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)和所述反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供所述最終燃料控制項(xiàng)。


現(xiàn)在將參考附圖作為示例來(lái)描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，附圖中
圖I圖示了根據(jù)本發(fā)明的示例性內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)、控制模塊和排氣后處理系統(tǒng)；
圖2圖示了根據(jù)本發(fā)明的在兩個(gè)操作時(shí)間段中貫穿一系列再生事件的到發(fā)動(dòng)機(jī)的反饋命令；
圖3圖示了根據(jù)本發(fā)明的在兩個(gè)操作時(shí)間段中貫穿一系列再生事件的拉姆達(dá)值；圖4圖示了根據(jù)本發(fā)明的與將自適應(yīng)因子用于調(diào)節(jié)前饋控制從而來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的息流;
圖5圖示了根據(jù)本發(fā)明的基于自適應(yīng)因子控制再生事件的示例性過(guò)程；以及圖6圖示了根據(jù)本發(fā)明的在有自適應(yīng)性前饋控制方法和沒(méi)有自適應(yīng)性前饋控制方法的情況下通過(guò)控制實(shí)現(xiàn)的示例性模擬結(jié)果。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參考附圖，其中顯示內(nèi)容僅為了圖示某些示例性實(shí)施例，而不是為了限制所述示例性實(shí)施例，圖I圖示了示例性內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10、控制模塊5和排氣后處理系統(tǒng)65。示例性發(fā)動(dòng)機(jī)包括多缸直噴壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述多缸直噴壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有附接至曲軸24并且可在氣缸20中移動(dòng)的往復(fù)移動(dòng)活塞22，活塞22和氣缸20限定了可變?nèi)莘e的燃燒室34。曲軸24以可操作的方式附接至車輛的變速器和傳動(dòng)系，以響應(yīng)于操作者扭矩請(qǐng)求Tcj keq將牽弓I扭矩傳遞至車輛的變速器和傳動(dòng)系。發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地采用四沖程操作，其中每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒循環(huán)包括曲軸24的被分成四個(gè)180度階段(進(jìn)氣-壓縮-膨脹-排氣) 的720度的角旋轉(zhuǎn)，所述四個(gè)180度的階段是對(duì)活塞22在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸20中的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的描述。多齒靶輪26附接至曲軸并與所述曲軸一起旋轉(zhuǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)包括監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作的傳感器和控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作的致動(dòng)器。傳感器和致動(dòng)器信號(hào)地或操作地連接至控制模塊5。發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地是直噴四沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，所述直噴四沖程內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括由活塞和氣缸蓋限定的可變?nèi)莘e的燃燒室，所述活塞在氣缸內(nèi)在上止點(diǎn)與下止點(diǎn)之間往復(fù)移動(dòng)，所述氣缸蓋包括進(jìn)氣門和排氣門。活塞在重復(fù)的循環(huán)中往復(fù)移動(dòng)，其中每個(gè)循環(huán)包括進(jìn)氣、壓縮、膨脹和排氣沖程。發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選具有主要為化學(xué)計(jì)量比稀燃側(cè)的空氣/燃料操作狀況。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，本發(fā)明的各方面可適用于主要操作在化學(xué)計(jì)量比稀燃側(cè)的其他發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，例如稀燃火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。在壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作期間，燃燒事件在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間發(fā)生在燃料充量被噴射到燃燒室中與進(jìn)入空氣形成氣缸充量時(shí)。發(fā)動(dòng)機(jī)適合于在寬廣范圍的溫度、氣缸充量(空氣、燃料和EGR)和噴射事件上操作。在此描述的方法尤其適于利用了在化學(xué)計(jì)量比稀燃側(cè)進(jìn)行操作的直噴壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)的操作，以便在正在進(jìn)行的操作期間確定燃燒室的每個(gè)燃燒室中與放熱相關(guān)聯(lián)的參數(shù)。該方法還可適用于其他發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，包括火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)，包括那些適于使用均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火(HCCI)策略的發(fā)動(dòng)機(jī)。該方法可適用于在每發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)且在每氣缸中采用了多脈沖燃料噴射事件的系統(tǒng)，例如采用了下述噴射事件的系統(tǒng)用于燃料重整的引燃噴射，用于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的主噴射事件，以及在可應(yīng)用的情況下，用于后處理管理的燃燒后燃料噴射事件，其中每一個(gè)燃料噴射事件都會(huì)影響氣缸壓力。傳感器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上或其附近，以監(jiān)測(cè)物理特征并產(chǎn)生可與發(fā)動(dòng)機(jī)和環(huán)境參數(shù)相關(guān)聯(lián)的信號(hào)。傳感器包括曲軸旋轉(zhuǎn)傳感器，其包括用于通過(guò)感測(cè)多齒靶輪26的齒上的邊緣來(lái)監(jiān)測(cè)曲軸(即發(fā)動(dòng)機(jī))轉(zhuǎn)速(RPM)的曲柄傳感器44。曲柄傳感器是已知的，并且可包括例如霍爾效應(yīng)傳感器、感應(yīng)傳感器或磁阻傳感器。從曲柄傳感器44輸出的信號(hào)被輸入至控制模塊5。燃燒壓力傳感器30適于監(jiān)測(cè)缸內(nèi)壓力(C0MB_PR)。燃燒壓力傳感器優(yōu)選地為非侵入式的，并且包括具有環(huán)形截面的測(cè)力傳感器，所述測(cè)力傳感器適于安裝到氣缸蓋中且位于電熱塞所用的開(kāi)口中，所述電熱塞被提供以受控的電熱塞電流28。壓力傳感器的輸出信號(hào)30，即COMB_PR，與氣缸壓力成比例。壓力傳感器包括壓電陶瓷裝置，或者可如此適用的其他裝置。其他傳感器優(yōu)選地包括用于監(jiān)測(cè)歧管壓力(MAP)和環(huán)境大氣壓力(BARO)的歧管壓力傳感器、用于監(jiān)測(cè)新鮮空氣質(zhì)量流量(MAF)的空氣質(zhì)量流量傳感器、以及監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(COOLANT)的冷卻劑傳感器35。系統(tǒng)可包括用于監(jiān)測(cè)例如溫度、空氣/燃料比和成分之類的一個(gè)或多個(gè)排氣參數(shù)的狀態(tài)的排氣傳感器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解的是，對(duì)于控制和診斷來(lái)說(shuō)，可以存在其他的傳感器和方法。除了其他裝置之外，以操作者扭矩請(qǐng)求Tclkeq形式的操作者輸入通常通過(guò)節(jié)氣門踏板和制動(dòng)踏板獲得。發(fā)動(dòng)機(jī)優(yōu)選地配備有用于監(jiān)測(cè)操作和為了系統(tǒng)控制的其他傳感器。這些傳感器中的每個(gè)傳感器都信號(hào)地連接至控制模塊5，以提供由控制模塊變換成表示了相應(yīng)的被監(jiān)測(cè)參數(shù)的信息的信號(hào)信息。應(yīng)理解的是，該構(gòu)造是說(shuō)明性的，而不是限制性的，包括了可以用功能等同的裝置和算法替換的各種傳感器。
致動(dòng)器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上，并響應(yīng)于操作者輸入由控制模塊5控制，以達(dá)到各種性能目標(biāo)。致動(dòng)器包括電子受控的節(jié)氣門閥，其響應(yīng)于控制信號(hào)(ETC)來(lái)控制節(jié)氣門的開(kāi)度；以及多個(gè)燃料噴射器12，用于響應(yīng)于控制信號(hào)(INJ_PW)將燃料直接噴射到每個(gè)燃燒室中；所有這些都響應(yīng)于操作者扭矩請(qǐng)求Tcj keq被控制。排氣再循環(huán)(EGR)閥32和冷卻器響應(yīng)于來(lái)自控制模塊的控制信號(hào)來(lái)控制到發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的外部再循環(huán)排氣的流量。電熱塞安裝在每個(gè)燃燒室中，并且適于與燃燒壓力傳感器一起使用。另外，充氣系統(tǒng)可用于有些實(shí)施例，以根據(jù)期望的歧管空氣壓力供應(yīng)增壓空氣。燃料噴射器12是適合于響應(yīng)于來(lái)自控制模塊的指令信號(hào)INJ_PW將燃料充量直接噴射到燃燒室中的一個(gè)燃燒室內(nèi)的高壓燃料噴射器。燃料噴射器12中的每個(gè)燃料噴射器都被供應(yīng)以來(lái)自燃料分配系統(tǒng)的加壓燃料，并且具有這樣的操作特性，所述操作特性包括最小脈沖寬度和相關(guān)的最小可控燃料流率，以及最大燃料流率。發(fā)動(dòng)機(jī)可配備有可控閥系，所述可控閥系可操作，以調(diào)節(jié)氣缸中的每個(gè)氣缸的進(jìn)氣門及排氣門的打開(kāi)和關(guān)閉，包括氣門正時(shí)、定相(即，相對(duì)于曲柄角和活塞位置的正時(shí))、以及氣門開(kāi)度的升程大小中的任意一個(gè)或多個(gè)。一個(gè)示例性系統(tǒng)包括可變凸輪定相，所述可變凸輪定相可適用于壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)、火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)和均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)?？刂颇K5執(zhí)行存儲(chǔ)在其中的例程，以控制前述致動(dòng)器，從而控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作，包括節(jié)氣門位置、燃料噴射質(zhì)量和正時(shí)、控制再循環(huán)排氣的流量的EGR閥位置、電熱塞操作、以及對(duì)如此裝備的系統(tǒng)上的進(jìn)氣門和/或排氣門的正時(shí)、定相和升程的控制?？刂颇K被構(gòu)造成接收來(lái)自操作者的輸入信號(hào)(例如節(jié)氣門踏板位置和制動(dòng)踏板位置)以確定操作者扭矩請(qǐng)求Ttj KEQ ;以及接收來(lái)自指示了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)和進(jìn)入空氣溫度(Tin)、以及冷卻劑溫度和其他環(huán)境條件的傳感器的輸入信號(hào)?？刂颇K、模塊、控制、控制器、控制單元、處理器和類似的術(shù)語(yǔ)指的是以下各項(xiàng)中的一個(gè)或多個(gè)的任意合適的一種或各種組合，所述各項(xiàng)為專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序或例程的中央處理單元(優(yōu)選微處理器)和相關(guān)的存儲(chǔ)器和儲(chǔ)存器(只讀、可編程只讀、隨機(jī)存取、硬盤驅(qū)動(dòng)器，等等)、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、合適的信號(hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路、以及提供了所描述的功能性的其它合適部件。軟件、固件、程序、指令、例程、代碼、算法和類似的術(shù)語(yǔ)指的是包括了校準(zhǔn)和查找表的任何控制器可執(zhí)行的指令集?？刂颇K具有被執(zhí)行以提供所期望功能的一組控制例程。例程優(yōu)選地在預(yù)設(shè)的循環(huán)期間執(zhí)行。例程諸如由中央處理單元執(zhí)行，并且可操作以監(jiān)測(cè)來(lái)自傳感裝置和其他聯(lián)網(wǎng)控制模塊的輸入，以及執(zhí)行控制和診斷例程以控制致動(dòng)器的操作?？稍谶M(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛操作期間以有規(guī)律的間隔(例如，每隔3. 125,6. 25、12. 5、25和100毫秒)來(lái)執(zhí)行循環(huán)。替代性地，例程可響應(yīng)于事件的發(fā)生而執(zhí)行。圖I圖示了示例性柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，然而，本發(fā)明可類似地用于其他發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造，例如包括汽油作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)、乙醇或E85作為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)、或其他類似的已知設(shè)計(jì)。本發(fā)明并不旨在局限于在此所描述的特定的示例性實(shí)施例?？刂颇K監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作，并且基于估計(jì)的儲(chǔ)存在LNT裝置上的NOx和儲(chǔ)存NOx的LNT裝置的最大容量來(lái)確定使LNT再生的需求。在LNT的再生期間，發(fā)動(dòng)機(jī)的化學(xué)計(jì)量比操作或優(yōu)選稍微濃燃的操作的時(shí)間段被用于提供LNT中必需的化學(xué)作用，以將NOx還原成諸如N2和水之類的其他化合物。跟蹤發(fā)動(dòng)機(jī)以濃燃或稀燃操作的程度的一種度量包括 拉姆達(dá)U)，其中入等于當(dāng)前的空氣燃料比(AFR)除以化學(xué)計(jì)量比的操作時(shí)的AFR。在一種示例性發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造中，可優(yōu)選0.98的\值，以操作LNT的再生事件。以較高\(yùn)值的操作可能無(wú)法提供LNT中有效還原NOx的必需條件，而以較低\值的操作可能導(dǎo)致過(guò)量的燃料從LNT漏過(guò)。基于期望的再生事件，控制模塊改變發(fā)動(dòng)機(jī)的AFR，以確定合適的拉姆達(dá)命令，從而向發(fā)動(dòng)機(jī)輸送達(dá)到所期望的X值的更多的燃料。通過(guò)控制燃料噴射占空比或控制燃料噴射量來(lái)控制燃料噴射。在能準(zhǔn)確地輸送來(lái)自燃料系統(tǒng)的給定的液體質(zhì)量時(shí)，獲得的A值將取決于液體的成分，例如被噴射的液體的生物柴油摻合比。例如，如果以預(yù)期用于BO燃料的測(cè)量量將包括BlOO燃料的燃料噴射量噴射到氣缸中，以便以0. 98的期望的入值或拉姆達(dá)命令值來(lái)操作再生事件，則BlOO燃料的較低的能量密度將導(dǎo)致所獲得的\值高于0. 98。如果修正燃料噴射，以便包括基于BlOO燃料的特性的增加的噴射，則可達(dá)到期望的入值。公開(kāi)了一種基于對(duì)由發(fā)動(dòng)機(jī)利用的燃料的摻合比的指示來(lái)操作再生事件的方法。在共同待決并且共同轉(zhuǎn)讓的USSN No. 13/113，177(律師檔案號(hào)NO.P014873)中公開(kāi)了一種確定不同燃料(例如，柴油和生物柴油)的摻合比的方法，所述文獻(xiàn)在此以引用方式并入。通過(guò)直接估計(jì)摻合比，能從查找值估計(jì)或確定具有該摻合比的燃料的特性?？苫谄谕腁FR確定在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒循環(huán)中要噴射的燃料的期望量。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，前饋燃料控制項(xiàng)(FF)可用于噴射期望量的燃料。在一個(gè)示例中，在BO燃料的化學(xué)計(jì)量比的AFR時(shí)(AFRstsil)，以下的關(guān)系可用于命令燃料噴射
—MAF _ MAFSt肋 ~ AFRsmfi ~ 14.S9⑴
其中MAF是例如由MAF傳感器為新鮮空氣質(zhì)量流量測(cè)量的空氣質(zhì)量流量。然而，由于柴油燃料與生物柴油燃料之間能量密度的差別，所以當(dāng)存在生物柴油時(shí)，方程I無(wú)法提供準(zhǔn)確的FF值。反饋控制命令(FB)可用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)，例如與FF合作調(diào)節(jié)燃料噴射，其中FF基于用于發(fā)動(dòng)機(jī)的被監(jiān)測(cè)的控制參數(shù)來(lái)提供校準(zhǔn)的燃料噴射量，而FB基于將發(fā)動(dòng)機(jī)的期望操作與發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際操作比較來(lái)提供對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的反饋控制。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，用于燃燒循環(huán)的總的或最終的燃料控制項(xiàng)(final_fuel)可確定如下。
final—fuel = FF + FB[2]
基于發(fā)動(dòng)機(jī)的期望操作來(lái)校準(zhǔn)方程2中的FF，所述發(fā)動(dòng)機(jī)的期望操作例如包括指示了發(fā)動(dòng)機(jī)的期望扭矩輸出的Tq KEQ，以及由BO燃料的燃燒所產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)的操作。在FB調(diào)節(jié)期望操作與實(shí)際操作之間的任何差異的情況下，利用根據(jù)FF的BO燃料的噴射的發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際操作將精密地匹配車輛的期望操作。由于FF準(zhǔn)確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)，所以FB相對(duì)小。如果存在生物柴油，并且所噴射燃料的能量密度與BO燃料的預(yù)期能量密度不同，則由于燃料的生物柴油摻合比提高，所以作為FF的結(jié)果的發(fā)動(dòng)機(jī)的實(shí)際操作通過(guò)增加裕度從而不同于發(fā)動(dòng)機(jī)的期望操作。作為由FF產(chǎn)生的實(shí)際操作與具有提高的生物柴油摻合比值的期望操作之間增大的差別的結(jié)果，F(xiàn)B值必須增加，以便針對(duì)所述差別進(jìn)行調(diào)節(jié)。盡管FB可校正由不準(zhǔn)確的FF控制所引起的差異，但反饋控制可能包括誤差，從而包括對(duì)期望值的慢響應(yīng)和過(guò)沖誤差。隨著FB大小的增加，慢響應(yīng)和過(guò)沖誤差的風(fēng)險(xiǎn)也增大。在直接估計(jì)生物柴油摻合比的替代中，確定由發(fā)動(dòng)機(jī)利用的燃料的生物柴油摻合比的指示的方法包括監(jiān)測(cè)被命令的反饋的大小。FFstm是在化學(xué)計(jì)量比操作時(shí)用于BO燃料 的FF。由于FFstm被校準(zhǔn)至BO燃料，并且FB基于當(dāng)前操作與基于FFstm的期望操作之間的差別來(lái)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)操作，所以監(jiān)測(cè)FB的大小提供了發(fā)動(dòng)機(jī)的操作與預(yù)期值不同到什么程度的指示。發(fā)動(dòng)機(jī)操作的該差別可用于指示被用于再生事件控制的燃料的生物柴油摻合t匕，或者另外來(lái)基于燃料成分提供FF的自適應(yīng)控制。圖2圖示了在兩個(gè)操作時(shí)間段中貫穿一系列再生事件的到發(fā)動(dòng)機(jī)的反饋命令。水平的X軸圖示了以秒為單位的時(shí)間。豎直的y軸圖示了由本文所公開(kāi)的控制產(chǎn)生的FB值的大小，以校正發(fā)動(dòng)機(jī)的在FF下的操作與實(shí)際操作之間的差別，其中圖示的值描述了在再生事件期間被利用的FB值。曲線100包括圖示值。在長(zhǎng)大約700秒的第一部分時(shí)間上包括了與具有BO燃料的操作相對(duì)應(yīng)的FB值。值峰110圖示了僅需要小的FB值來(lái)校正根據(jù)FF的操作。在大約700秒時(shí)，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供應(yīng)變成了具有高的生物柴油摻合比的燃料。由值峰120圖示的對(duì)應(yīng)FB值明顯增加，從而反映了發(fā)動(dòng)機(jī)的期望操作與發(fā)動(dòng)機(jī)的由根據(jù)FF值的控制所產(chǎn)生的實(shí)際操作之間較大的差別。圖3圖示了在兩個(gè)操作時(shí)間段中貫穿一系列再生事件的拉姆達(dá)值。水平的X軸圖示了以秒為單位的時(shí)間。豎直的y軸圖示了拉姆達(dá)(X)值。經(jīng)過(guò)大約700秒的第一部分時(shí)間包括了與具有BO燃料的操作對(duì)應(yīng)的\值。經(jīng)過(guò)大約700秒的第二部分時(shí)間包括與具有高的生物柴油摻合比的操作對(duì)應(yīng)的入值。曲線200圖示了經(jīng)過(guò)這些時(shí)間段的入值，包括其中、被控制至近似I. 0的兩個(gè)再生事件210和其中\(zhòng)被控制至近似I. 0的兩個(gè)再生事件220。再生事件210發(fā)生在BO燃料被用于給發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料時(shí)，并且圖示了 \到期望的、值的準(zhǔn)確控制。再生事件220發(fā)生在具有高的生物柴油摻合比的燃料被用于給發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料時(shí)。在近似720秒時(shí)發(fā)生的第一再生事件220圖示了過(guò)沖，其中\(zhòng)在恢復(fù)至1.0之前低于I. O。在近似785秒時(shí)發(fā)生的第二再生事件220則圖示了慢響應(yīng)，其中入達(dá)到1.0比通常情況花費(fèi)了更長(zhǎng)的時(shí)間。作為具有高的生物柴油摻合比的燃料的結(jié)果，由于需要高度的反饋控制以校正與高的生物柴油摻合比相關(guān)的前饋燃料控制項(xiàng)，所以削弱了發(fā)動(dòng)機(jī)控制\的能力。測(cè)試已表明，高的生物柴油摻合比在燃燒時(shí)的效應(yīng)相對(duì)于燃料中生物柴油的百分比與燃料中柴油的百分比相比較的結(jié)果是基本上線性的。結(jié)果，在給定了被用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料的生物柴油摻合比的準(zhǔn)確指示的情況下，基于對(duì)FF的線性調(diào)整的前饋控制校正或前饋控制自適應(yīng)因子是可能的，從而產(chǎn)生了適合于該生物柴油摻合比的前饋控制。在直接確定或估計(jì)生物柴油摻合比的情況下，自適應(yīng)因子a可以是基于被確定的生物柴油摻合比的校準(zhǔn)值。替代地，當(dāng)可監(jiān)測(cè)或確定生物柴油摻合比的另一指示時(shí)，可類似地確定a。在方程2上展開(kāi)，其中在時(shí)間t以化學(xué)計(jì)量比操作或者利用大約等于一(例如，包括0.98的值)的\進(jìn)行操作，例如在再生事件期間被控制，則自適應(yīng)因子a (t)可用于作為FFstm的函數(shù)來(lái)限定final_fuel (t)。
權(quán)利要求
1.一種控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料來(lái)提供燃料并且配備有用于處理來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的稀NOx捕集器，所述方法包括 提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的前饋燃料控制項(xiàng)； 作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)中空氣燃料比與空氣燃料比目標(biāo)的偏差的函數(shù)來(lái)提供反饋燃料控制項(xiàng)； 在其中不使所述稀NOx捕集器再生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，作為所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供最終燃料控制項(xiàng)； 在其中使所述稀NOx捕集器再生的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，作為所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述最終燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子，將所述前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子應(yīng)用于所述前饋燃料控制項(xiàng)以提供自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)，并且作為所述自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)和所述反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供所述最終燃料控制項(xiàng)；以及根據(jù)所述最終燃料控制項(xiàng)給所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供燃料。
2.一種控制稀NOx捕集器的再生事件的方法，所述稀NOx捕集器處理來(lái)自內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料來(lái)提供燃料，所述方法包括 用柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料來(lái)操作所述發(fā)動(dòng)機(jī)； 提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的前饋燃料控制項(xiàng)； 監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示； 基于對(duì)所述混合燃料的指示來(lái)確定前饋控制自適應(yīng)因子；以及基于所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述前饋控制自適應(yīng)因子在所述再生事件期間控制所述發(fā)動(dòng)機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括參考來(lái)自預(yù)定查找表的前饋控制自適應(yīng)因子，所述預(yù)定查找表使所述前饋控制自適應(yīng)因子的值與混合燃料相關(guān)聯(lián)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示包括 監(jiān)測(cè)用于燃燒循環(huán)的最終燃料命令； 基于所述最終燃料命令和所述前饋燃料控制項(xiàng)來(lái)確定反饋控制信號(hào)的大小；以及 基于所述反饋控制信號(hào)的大小來(lái)確定所述混合燃料。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示包括 監(jiān)測(cè)用于燃燒循環(huán)的最終燃料命令；以及 其中確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括利用狀態(tài)空間模型和卡爾曼濾波器，以便基于所述最終燃料命令來(lái)確定所述前饋控制自適應(yīng)因子。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，還包括確定所述最終燃料命令與所述前饋燃料控制項(xiàng)的比率；并且 其中利用狀態(tài)空間模型和卡爾曼濾波器以基于所述最終燃料命令確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括基于所述最終燃料命令與所述前饋燃料控制項(xiàng)的比率來(lái)確定所述前饋控制自適應(yīng)因子。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示包括 監(jiān)測(cè)所述混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比；并且 其中確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括將所述混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比進(jìn)行比較。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，監(jiān)測(cè)對(duì)所述混合燃料的指示包括 監(jiān)測(cè)所述混合燃料的低熱值；以及 其中確定所述前饋控制自適應(yīng)因子包括將所述混合燃料的低熱值與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料的低熱值進(jìn)行比較。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，還包括 提供100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比； 監(jiān)測(cè)所述混合燃料在化學(xué)計(jì)量比時(shí)的空氣燃料比； 提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的節(jié)氣門命令；以及 確定調(diào)節(jié)至所述混合燃料的節(jié)氣門命令。
10.一種用于為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)確定燃料控制項(xiàng)的系統(tǒng)，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)由柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料提供燃料并配備有用于處理來(lái)自所述發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣流的稀NOx捕集器，所述系統(tǒng)包括 第一控制模塊，所述第一控制模塊提供與100%的柴油燃料和0%的生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料對(duì)應(yīng)的前饋燃料控制項(xiàng)； 第二控制模塊，所述第二控制模塊作為所述發(fā)動(dòng)機(jī)中空氣燃料比與空氣燃料比目標(biāo)的偏差的函數(shù)來(lái)提供反饋燃料控制項(xiàng)；以及 第三控制模塊，所述第三控制模塊 在不使所述稀NOx捕集器再生時(shí)，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間作為所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供最終燃料控制項(xiàng)；以及 在使所述稀NOx捕集器再生時(shí)，作為所述前饋燃料控制項(xiàng)和所述最終燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子，將所述前饋?zhàn)赃m應(yīng)因子應(yīng)用于所述前饋燃料控制項(xiàng)以提供自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間作為所述自適應(yīng)前饋燃料控制項(xiàng)和所述反饋燃料控制項(xiàng)的函數(shù)來(lái)提供所述最終燃料控制項(xiàng)。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)操作期間對(duì)利用生物柴油的稀NOx捕集器再生的自適應(yīng)控制。具體地，一種發(fā)動(dòng)機(jī)利用柴油燃料和生物柴油燃料構(gòu)成的混合燃料來(lái)提供燃料。提供與100%柴油的混合燃料對(duì)應(yīng)的前饋燃料控制項(xiàng)，并且反饋燃料控制項(xiàng)對(duì)導(dǎo)致最終燃料控制項(xiàng)的拉姆達(dá)偏差進(jìn)行校正。在稀NOx捕集器的再生期間，前饋燃料控制項(xiàng)利用作為前饋燃料控制項(xiàng)和最終燃料控制項(xiàng)的函數(shù)的因子來(lái)加以調(diào)整。
文檔編號(hào)F02D41/14GK102797569SQ20121016156
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年5月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月23日
發(fā)明者Y-Y.王, I.哈斯卡拉 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司