CN102510943B - 用于估计egr质量流率的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于对与通过排气再循环EGR导管的排气的流率对应的瞬时EGR质量流率进行估计的系统和方法，该EGR导管流体联接在内燃发动机的排气歧管和进气歧管之间，其中EGR冷却器与EGR导管串接地定位。监测发动机的操作位置，并且基于EGR冷却器出口温度、进气歧管压力、以及限流机构上的压差在发动机位置的多个固定增量的每个处对瞬时EGR质量流率进行估计，所述限流机构与排气导管串接地设置并且位于EGR冷却器和进气歧管之间。

Description

用于估计EGR质量流率的系统和方法
优先权声明
本申请在35 U.S.C. § 119(e)下要求于2009年9月25日提交的序列号为No. 12/567,284的美国专利申请的优先权，该申请明确地以引用的方式结合到本文。
技术领域
本发明总体上涉及包括排气再循环（EGR）系统的内燃发动机，并且更具体地涉及用于确定通过这种EGR系统的排气的质量流率（即，用于确定EGR质量流率）的系统和方法。
背景技术
当在具有过量氧气的环境中发生燃烧时，峰值燃烧温度增加，这导致形成不想要的发动机排放物，例如氮氧化物，例如NOx。减少这种不想要的排放物的一种常规方法是将由发动机产生的一些排气往回引导到空气充气中，该空气充气将经由所谓的排气再循环（EGR）系统由发动机燃烧。
在常规EGR系统中，EGR质量流率通常能够作为下述项的函数而被估计，所述项为：与连接在发动机的排气歧管和进气歧管之间的EGR导管串接（in line with）的限流机构的孔上的平均压差的平方根。在稳定状态（例如，恒定的EGR流量状况），常规EGR流率估计技术能够产生精确的结果。然而，在过渡的发动机操作状况下，由于在这种过渡的操作状况下的EGR流量的脉动性质，所以在刚刚描述的常规EGR质量流率估计过程中将出现不精确性。在这种过渡操作状况下，由于与平方根项相关联的固有非线性，所以EGR质量流率的平均值不能从平均压差值被精确地计算。因此，所期望的是能够估计通过这种EGR系统的排气的瞬时质量流率，以便用于更精确的诊断和/或发动机控制目的。
发明内容
 提供了一种用于对通过被流体联接在内燃发动机的排气歧管和进气歧管之间的排气再循环（EGR）导管的排气的瞬时流率进行估计的方法，其中所述EGR导管包括与其串接地设置的EGR冷却器，所述方法可包括：监测发动机的操作位置；以及在所述发动机位置的多个固定增量的每个处执行下述步骤：对与离开所述EGR冷却器的气体出口的气体温度对应的EGR冷却器出口温度进行采用；对限流机构上的压差进行采样，所述限流机构与所述排气导管串接地设置并且位于所述EGR冷却器和进气歧管之间；对与所述进气歧管内的流体压力对应的进气歧管压力进行采样；基于被采样的压差、所述EGR冷却器出口温度以及所述进气歧管压力来估计通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率；以及将排气的估计瞬时质量流率存储在存储器单元中。
固定增量能够被选择成使得对所述EGR冷却器出口温度、所述限流机构上的压差以及所述进气歧管压力的采样以所述发动机的着火循环的至少8至10倍快的情形发生。
该方法还可包括通过对经过所述EGR导管的排气的估计瞬时质量流率的多个值取平均来确定平均EGR质量流率。该方法还可包括将所述平均EGR质量流率存储在所述存储器单元中。
该方法还可包括基于包括了许多个模型常数的瞬时EGR质量流率模型来估计通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率。
在一个实施方式中，所述瞬时EGR质量流率模型可以是：EGRFR=[CD*AFR*sqrt[(2*ΔP*IMP/(R*COT)]/sqrt[1-(AFR/AU)2]，其中，EGRFR是通过EGR导管的排气的瞬时质量流率，COT是EGR冷却器出口温度，ΔP是限流机构上的压差，IMP是进气歧管压力，并且CD、AFR、R以及AU包括大量模型常数。CD可以是充气密度值，AFR可以是所述限流机构的截面通流面积，AU可以是所述EGR导管的截面面积，并且R可以是气体常数。在另选的实施方式中，所述瞬时EGR质量流率模型可以是：EGRFR=[CD*AT*(IMP-ΔP)/sqrt(R*COT)]*[ΔP1/γ]*sqrt{[2*γ/(γ-1)]*[1-ΔP](γ-1)}，其中，EGRFR是通过EGR导管的排气的瞬时质量流率，COT是EGR冷却器出口温度，ΔP是限流机构上的压差，IMP是进气歧管压力，并且CD、AT、R以及γ包括大量模型常数。在该实施方式中，CD可以是充气密度值，AT可以是限流机构的截面通流面积，R可以是气体常数，并且γ可以是在恒定压力下的特定热容量与在气缸充气的恒定体积下的特定热容量的比。
一种用于估计通过排气再循环（EGR）导管的排气的瞬时流率的系统，所述EGR导管被流体联接在内燃发动机的排气歧管和进气歧管之间，所述系统可包括：与所述EGR导管串接地设置的EGR冷却器；温度传感器，所述温度传感器构造成产生与离开所述EGR冷却器的排气的温度对应的温度信号；限流机构，所述限流机构与所述EGR导管串接地设置并且位于所述EGR冷却器的气体出口与所述发动机的所述进气歧管之间；压差传感器，所述压差传感器流体地构造成产生与所述限流机构上的压差对应的压差信号；压力传感器，所述压力传感器构造成产生与所述发动机的所述进气歧管内的压力对应的压力信号；发动机位置传感器，所述发动机位置传感器构造成产生发动机位置信号，所述发动机位置信号与相对于基准位置的发动机位置对应；以及控制电路，所述控制电路包括在其中存储有指令的存储器，所述指令能够由所述控制电路执行，以监测所述发动机位置信号，并且基于所述温度信号、所述压差信号以及所述压力信号在所述发动机位置的多个固定增量的每个处对通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率进行估计。
被存储在所述存储器中的所述指令可包括这样的指令，所述指令能够由所述控制电路执行，以将估计瞬时质量流率存储在所述存储器中。
被存储在所述存储器中的所述指令可包括这样的指令，所述指令能够由所述控制电路执行，以基于通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率的大量最近的估计值来计算平均EGR质量流率值。被存储在所述存储器中的所述指令还可包括这样的指令，所述指令能够由所述控制电路执行，以将所述平均EGR质量流率值存储在所述存储器中。
所述压差传感器能够构造成以这样的采样速率来对所述限流机构上的压差进行采样，所述采样速率在整个发动机旋转速度范围内是所述发动机的着火循环的至少8至10倍快。
在一个实施方式中，被存储在所述存储器中的所述指令可包括这样的指令，所述指令能够由所述控制电路执行，以根据下述方程来估计通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率，所述方程为：EGRFR=[CD*AFR*sqrt[(2*ΔP*IMP/(R*COT)]/sqrt[1-(AFR/AU)2]，其中，EGRFR是通过EGR导管的排气的瞬时质量流率，COT是EGR冷却器出口温度，ΔP是限流机构上的压差，IMP是进气歧管压力，并且CD、AFR、R以及AU是常数。CD可以是充气密度值，AFR可以是所述限流机构的截面通流面积，AU可以是所述EGR导管的截面面积，并且R可以是气体常数。另选地，被存储在所述存储器中的所述指令可包括这样的指令，所述指令能够由所述控制电路执行，以根据下述方程来估计通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率，所述方程为：EGRFR=[CD*AT*(IMP-ΔP)/sqrt(R*COT)]*[ΔP1/γ]*sqrt{[2*γ/(γ-1)]*[1-ΔP](γ-1)}，其中，EGRFR是通过EGR导管的排气的瞬时质量流率，COT是EGR冷却器出口温度，ΔP是限流机构上的压差，IMP是进气歧管压力，并且CD、AT、R以及γ是常数。CD可以是充气密度值，AT可以是限流机构的截面通流面积，R可以是气体常数，并且γ可以是在恒定压力下的特定热容量与在气缸充气的恒定体积下的特定热容量的比。在任一情况下，所述常数能够被存储在存储器单元中，并且被存储在所述存储器中的所述指令还可包括这样的指令，所述指令能够由所述控制电路执行，以在对通过所述EGR导管的排气的瞬时流率进行估计之前从所述存储器单元取回所述常数。
附图说明
图1是用于估计EGR质量流率的系统的一个描述性实施方式的框图；
图2是构造成确定EGR质量流率的图1中的控制电路的一个描述性实施方式的框图；
图3是用于估计EGR质量流率的过程的一个描述性实施方式的流程图。
具体实施方式
为了便于理解本发明的原理，现将参考在附图中示出的一个或多个描述性实施方式，并且将利用具体的语言来描述这些描述性实施方式。
现参考图1，其示出了用于估计EGR质量流率的系统10的一个描述性实施方式的示意图。在所图示的实施方式中，系统10包括内燃发动机12，内燃发动机12具有进气歧管14，进气歧管14经由进气导管22被流体联接到涡轮增压器20的压缩机18的出口16。压缩机16包括被联接到进气导管26用于接收新鲜空气的压缩机入口24。在一些实施方式中，虽然在图1中未示出，但是系统10可包括已知构造的进气空气冷却器，该进气空气冷却器与进气导管22串接地设置在涡轮增压器压缩机18和发动机12的进气歧管14之间。
涡轮增压器压缩机18经由可旋转的驱动轴28机械地联接到涡轮增压器涡轮机30，并且涡轮机30包括经由排气导管36流体联接到发动机12的排气歧管34的涡轮机入口32。涡轮机30还包括经由排气导管40流体联接到外界的涡轮机出口38。
在图1中所述的实施方式中，系统10还包括排气再循环（EGR）系统45，EGR系统45包括与EGR导管42串接地设置的EGR冷却器44，EGR导管42在一端流体联接到进气导管22并且在相反端流体联接到排气导管36。EGR系统45还描述性地包括常规EGR阀46，EGR阀46与EGR导管串接地设置并且位于EGR冷却器44和进气导管22之间。EGR阀46以常规的方式被描述性可控制，以选择性地控制经过EGR导管42的排气的流量。
在所述的实施方式中，EGR系统45还包括限流机构48（FR），在包括EGR阀46的实施方式中，所述FR与EGR导管42串接地设置并且位于EGR阀46与进气导管22之间；或者，在不包括EGR阀46的实施方式中，所述FR与EGR导管42串接地设置并且位于EGR冷却器44与进气导管22之间。另选地，在包括EGR阀46的实施方式中，限流机构48能够被定位在EGR冷却器44与EGR阀46之间。在所述的实施方式中，限流机构48以这样的形式被提供，即：EGR导管42的具有比限流机构48的上游和下游EGR导管42的截面面积更小的减小且固定的截面面积的部分。另选地，限流机构48能够以孔或其他常规的排气流量减小结构的形式被提供。仍另选地，限流机构48可以是EGR阀46。在该实施方式中，EGR阀46的截面通流面积小于EGR导管42的截面通流面积，由此限制排气经过EGR导管42的流量，因而在该另选的实施方式中，如图1所示的限流机构48能够被省除。
系统10还包括控制电路50，该控制电路一般可操作以控制并管理发动机12的总体操作。控制电路50包括存储器单元55以及用于与联接到发动机12的各种传感器和系统接口的各种输入和输出。描述性地，控制电路50是基于微处理器的，但是本发明也构想到其他实施方式，在这些其他实施方式中，控制电路50能够另选地是将在下文描述的能够实施操作的通用或专用控制电路，或者能够包括该通用或专用控制电路。在任何情况下，控制电路50可以是已知的控制单元，该控制单元有时被称为电子或发动机控制模块（ECM）、电子或发动机控制单元（ECU）等。描述性地，控制电路50的存储器55在其中存储有能够由控制电路50执行的一组或多组指令，如将在下文更详细描述的那样，以便估计移动经过EGR导管42的排气的质量流率。
控制电路50包括用于从与系统10相关联的各种传感器或感测系统接收信号的各种输入。控制电路50一般可以常规方式操作，以采样由各种传感器或感测系统产生的信号并且处理该被采样的信号以确定相关联的发动机操作状况。例如，系统10包括进气歧管压力传感器52，进气歧管压力传感器52被设置成与进气歧管14流体连通并且经由信号路径54被电连接到控制电路50的进气歧管压力输入IMP。进气歧管压力传感器52可以是已知构造的，并且可操作以在信号路径54上产生与流入到进气歧管14中的“充气”的压力对应的压力信号。为了本发明的目的，术语“充气”一般被限定为经由导管22流入到进气歧管14中的气体，其一般由例如经由涡轮增压器压缩机18供应到进气导管22的新鲜空气结合以由EGR导管42供应的再循环排气构成。虽然进气歧管压力传感器52在图1中被图示为定位成与进气歧管14流体连通，但是传感器52能够另选地定位成与EGR导管42和进气导管22的结合处下游的进气导管22流体连通。在任何情况下，控制电路50的存储器55包括一组或多组常规指令，这些指令能够由控制电路50执行，以处理由进气歧管压力传感器52产生的进气歧管压力信号并且从其确定瞬时进气歧管压力。
系统10还包括发动机速度和位置传感器56，发动机速度和位置传感器56经由信号路径58被电连接到控制电路50的发动机速度和位置输入ESP。发动机速度和位置传感器56是常规的，并且可操作以产生这样的信号，即：控制电路50从该信号能够常规地确定发动机的旋转速度ES以及发动机相对于基准位置的位置EP。发动机位置EP例如可以是发动机曲轴（未示出）相对于基准曲柄角（例如，活塞（未示出）中被指定的一个活塞的上止点（TDC））的角度（即，曲柄角度），或者可以包括该角度。在一个实施方式中，传感器56是霍尔效应传感器，该传感器可操作以通过感测从其经过的与发动机曲轴（未示出）同步旋转的齿轮或音轮上所形成的间隔开的齿的数量来感测发动机速度和位置。在绝不应当被认为是限制性的一个示例性实施方式中，齿轮或音轮具有足够数量的齿，其允许由传感器56进行每6度旋转一个齿的监测。另选地，发动机速度和位置传感器56可以是能够如刚刚所描述的那样进行操作的任何其他已知传感器，包括但不局限于可变磁阻传感器等。仍另选地，发动机速度和位置传感器56能够以两个独立传感器的形式被提供，一个传感器仅感测发动机的旋转速度，而另一传感器仅感测发动机位置。在任何情况下，控制电路50的存储器55都包括一组或多组常规指令，这些指令能够由控制电路50执行，以处理由发动机速度和位置传感器56产生的发动机速度和位置信号，并且从其确定瞬时的发动机速度和发动机位置。
系统10还包括EGR冷却器出口温度传感器60，所述EGR冷却器出口温度传感器60被设置成与在EGR冷却器44的气体出口和进气导管22之间的EGR导管42流体连通，并且经由信号路径62被电连接到控制电路50的EGR冷却器出口温度输入COT。进气歧管温度传感器48可以是已知构造的，并且可操作以在信号路径50上产生与离开EGR冷却器44的排气的温度相对应的温度信号。控制电路50的存储器55包括一组或多组常规指令，这些指令能够由控制电路50执行，以处理由EGR冷却器出口温度传感器60产生的EGR冷却器出口温度信号，并且从其确定瞬时EGR冷却器出口温度。
系统10还包括压差传感器或ΔP传感器64，ΔP传感器64的一端经由导管66流体联接到相邻于限流机构48的排气出口的EGR导管42，并且在其相反的另一端经由导管68流体联接到相邻于限流机构48的排气入口的EGR导管42。另选地，ΔP传感器64能够流体联接成跨过与EGR导管42串接地设置的另一限流机构的结构或者跨过EGR阀46，在跨过EGR阀46的情况下，可省除限流机构48。在任何情况下，ΔP传感器64经由信号路径70电连接到控制电路42的ΔP输入，并且可操作以在信号路径70上产生与限流机构48上的压差或设置成与EGR导管48串接的其他限流机构的结构上的压差对应的压差信号。
描述性地，ΔP传感器64是宽带宽传感器，其能够以高到足以捕获该压差的脉动性质的瞬时特征的速率来采样限流机构48上的压差。EGR流的脉动由发动机12的进气和排气过程来激励。由此，EGR质量流的主要特征是由发动机排气过程期间发生的气缸放气事件导致的峰值流率。与发动机的每个气缸相关联的排气事件导致了排气歧管压力的对应瞬时增加，该瞬时增加继而导致了高EGR流率的对应脉动。
高EGR流率的脉动相对于发动机曲轴的角位移而言是周期性的。对应曲柄角周期性压差信号ΔP具有频谱密度函数，该频谱密度函数随发动机旋转速度而变化，正如气缸着火频率是发动机旋转速度的函数那样。对ΔP信号的测量和分析表明，该信号由频谱密度函数良好地表示，该频谱密度函数以发动机12的着火频率的两倍截断。从实践的角度看，通过ΔP传感器64实现的对限流机构48上的压差的采样速率被选择成是发动机12的着火频率的至少8至10倍。因此，ΔP传感器64必须能够在可能的发动机旋转速度的整个范围上以发动机12的着火频率的至少8至10倍的采样速率来采样限流机构48上的压差。在一个实施方式中，例如发动机旋转速度能够从接近零到2500 RPM变化，但是能够设想到其他发动机旋转速度范围。
利用每6度发动机曲柄角就对发动机速度和位置信号进行采样的上述示例，已经确定的是，能够以相同速率对限流机构48上的压差进行采样的ΔP传感器64在高达大约2500 RPM的一个示例性发动机速度范围内提供了对该压差的充分采样。然而，这绝不应当被认为是限制性的，并且将理解的是，本发明构想了ΔP传感器64构造成以更快或更慢的采样速率来对限流机构48上的压差进行采样的实施方式。在任何情况下，控制电路50的存储器55包括一组或多组常规指令，这些指令能够由控制电路50执行，以处理由ΔP传感器64产生的压差信号，并且从其确定限流机构48上的瞬时压差。
现参考图2，其示出了与对通过EGR导管42的排气的质量流率进行估计相关的控制电路50的一些功能特征的一个示例性实施方式。应当理解的是，如图2所示的逻辑部件仅以示例的方式被提供，并且根据本文的需要，能够使用其他常规逻辑结构和/或技术来估计通过EGR导管42的排气的流率。描述性地，如图2所示的控制电路450包括EGR质量流率估计逻辑块80，EGR质量流率估计逻辑块80接收发动机速度和位置信号ESP、ΔP信号、进气歧管压力信号IMP、和EGR冷却器出口温度信号COT作为输入。控制电路50还包括在其中存储有大量模型常数的模型常数块82。描述性地，EGR质量流率估计逻辑包括存储在其中的指令，这些指令能够由控制电路50执行，以按照常规的方式处理ESP来确定发动机位置（例如，相对于基准曲柄角的曲柄角度）、按照由发动机位置（例如，曲柄角度）确定的速率来采样ΔP、IMP和COT、以及接着作为被采样的ΔP、IMP和COT值的函数来估计瞬时EGR质量流率EGRFRI。
控制电路50还包括瞬时EGR质量流率存储位置84，在瞬时EGR质量流率存储位置84中存储任何数量的瞬时EGR质量流率值EGRFRI。描述性地，还能使瞬时EGR质量流率值EGRFRI也可用于由控制电路50执行的一个或多个其他算法或指令组。控制电路50还包括取平均逻辑块86，取平均逻辑块86构造成接收瞬时EGR质量流率值EGRFRI并且计算最近M个瞬时EGR质量流率值的平均值EGRFRAV，其中，M可以是大于1的任何正整数。描述性地，取平均逻辑块86可构造成根据任何常规的线性、非线性、适应性、加权或非加权取平均技术（例如但不限于，代数平均、差分平均、运动或移动平均，等等）来计算EGRFRAV。在任何情况下，控制电路50还包括平均EGR质量流率存储位置88，在平均EGR质量流率存储位置88中，存储任何数量的平均EGR质量流率值EGRFRAV。描述性地，还使一个或多个平均EGR质量流率值EGRFRAV也可用于由控制电路50执行的一个或多个其他算法或指令组。
现参考图3，其示出了用于估计通过EGR导管42的排气的流率的过程80的一个示例性实施方式的流程图。描述性地，过程80表示EGR质量流率估计块80的逻辑，且因此以指令的形式被提供，这些指令被存储在存储器单元55中并且能够由控制电路50执行以估计EGR质量流率。过程80在步骤100开始，在步骤100中，控制电路50可操作以监测发动机位置EP。描述性地，通过监测在信号路径58上由发动机速度和位置传感器56产生的发动机速度和位置信号ESP并且以常规方式处理该信号以确定EP，控制电路50在步骤100可操作以监测EP。之后在步骤102中，控制电路50可操作以确定发动机位置EP是否等于预先限定的基准发动机位置REFP。描述性地，REFP对应于在发动机循环开始时的发动机曲轴（未示出）位置，但是本发明还构想了其他基准发动机位置。发动机循环的开始能够由ESP以常规的方式来确定，或者能够被存储在存储器55中。如果在步骤102中控制电路50确定EP不等于REFP，那么过程80的执行循环回到步骤100。在另一方面，如果控制电路50在步骤102中确定EP=REFP，那么过程80的执行前进到步骤104。描述性地，在发动机起动后一般将仅执行步骤100和102，直至找到基准位置REFP为止。之后，通过EGR导管42的排气的流率将在发动机位置的预定增量处被确定，如将在下文更详细地描述的那样。
在步骤104中，控制电路50可操作以采样信号路径70上的压差信号ΔP、信号路径54上的进气歧管压力信号IMP、以及信号路径62上的EGR冷却器出口温度信号COT。之后在步骤106中，控制电路50可操作以从存储器位置82（见图2）取回模型常数MC。之后在步骤108中，控制电路50可操作，以便作为ΔP、IMP、COT和MC的函数来估计瞬时EGR质量流率EGRFRI。在一个描述性实施方式中，被存储在控制电路50的存储器55中并且在算法80的步骤108中被执行的瞬时EGR质量流率模型由下述方程给出：
EGRFR = [CD*AFR*sqrt[(2*ΔP*EGD)]/sqrt[1 - (AFR/AU)2]                             (1)
其中，CD是排放系数，例如0.67；AFR是限流机构48的截面通流面积；AU是限流机构48上游的EGR导管42的截面通流面积；EGD是排气密度。描述性地，排气密度由下述方程给出：
EGD = IMP/(R * COT)                             (2)
其中，R是气体常数，例如，R = 287 J/Kg deg K。将方程（2）代入方程（1）中得到在算法80的步骤108处描述性执行的下述方程：
EGRFR = [CD*AFR*sqrt[(2*ΔP*IMP/(R*COT)]/sqrt[1-(AFR/AU)2]                             (3)
在该描述性实施方式中，在步骤106中从存储器55取回的模型常数MC是CD、AFR、R以及AU。
在另选实施方式中，被存储在控制电路50的存储器55中并且在算法80的步骤108处执行的瞬时EGR质量流率模型由下述方程给出：
EGRFR=[CD*AT*(IMP-ΔP)/sqrt(R*COT)]*[ΔP1/γ]*sqrt{[2*γ/(γ-1)]*[1-ΔP](γ-1)}         (4)
其中，CD是排放系数并且是存储常数，例如0.67；AT是限流机构48的截面通流面积并且是基于限流机构48的物理尺寸的存储常数；R是气体常数，例如，R = 287 J/Kg deg K；并且γ是在恒定压力下的特定热容量与在气缸充气的恒定体积下的特定热容量的比，并且是存储常数，例如1.35。在该另选实施方式中，在步骤106从存储器55取回的模型常数MC是CD、AT、R和γ。将理解的是，本发明构想了EGR流率估计模型包括更多、更少和/或不同的输入参数的其他实施方式。
在步骤108之后，控制电路50可操作以在步骤110中将估计的瞬时EGR质量流率值EGRFRI存储在存储器位置84中。同样在步骤108之后，控制电路50还可操作以在步骤112将基准发动机位置值REFP递增以增量值INC。利用上文提供的示例，INC描述性地为6度，使得基准发动机位置REFP被设定为从REFP的先前值增加6度。然而，将理解的是，INC另选地能够被设置成其他增量角度值。在任何情况下，算法80都从步骤112循环回到步骤100。
算法80还从步骤108行进到步骤114，在步骤114中，控制电路50可操作，以便基于M个最近的EGRFRI值来计算平均EGR质量流率值EGRFRAV，其中M可以是大于1的任何正整数。在步骤114由控制电路50使用的取平均技术能够描述性地是任何常规的数据取平均技术，其非限制性示例已经在上文被描述。在步骤114之后，控制电路50可操作以在步骤116将平均EGR质量流率值EGRFRAV存储在存储器位置88中。
虽然在前述附图和说明中详细描述并示出了本发明，但是这些在本质上都应被认为是描述性而非限制性的，要理解的是，仅本发明的描述性实施方式被示出和描述，并且要理解的是，在本发明精神内的全部修改和变型都期望受到保护。

Claims (16)

1.一种对通过排气再循环EGR导管的排气的瞬时流率进行估计的方法，所述EGR导管被流体联接在内燃发动机的排气歧管和进气歧管之间，所述EGR导管包括与其串接地设置的EGR冷却器，所述方法包括：
监测所述发动机的操作位置；以及
在所述发动机的操作位置的多个固定增量的每个处执行下述步骤：
      对与离开所述EGR冷却器的气体出口的气体的温度对应的EGR冷却器出口温度进行采样；
      以如下速率对限流机构上的压差进行采样：所述速率高到足以捕获所述压差的脉动性质的瞬时特征；所述限流机构与所述EGR导管串接地设置并且位于所述EGR冷却器和所述进气歧管之间；
      对与所述进气歧管内的流体压力对应的进气歧管压力进行采样；
      基于被采样的压差、所述EGR冷却器出口温度以及所述进气歧管压力来对通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率进行估计；以及
      将排气的估计瞬时质量流率存储在存储器单元中。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述固定增量被选择成使得对所述EGR冷却器出口温度、所述限流机构上的压差以及所述进气歧管压力的采样以所述发动机的着火循环的8至10倍快的情形发生。
3.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过对经过所述EGR导管的排气的估计瞬时质量流率的许多个值取平均，来确定平均EGR质量流率。
4.根据权利要求3所述的方法，还包括将所述平均EGR质量流率存储在所述存储器单元中。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于包括了许多个模型常数的瞬时EGR质量流率模型来估计通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述瞬时EGR质量流率模型是：
EGRFR = [CD*AFR*sqrt[(2*ΔP*IMP/(R*COT)]/sqrt[1-(AFR/AU)2]，
其中，EGRFR是通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率，COT是所述EGR冷却器出口温度，ΔP是所述限流机构上的压差，IMP是所述进气歧管压力，并且CD、AFR、R以及AU为模型常数；其中，CD是充气密度值，AFR是所述限流机构的截面通流面积，AU是所述EGR导管的截面面积，并且R是气体常数。
7.根据权利要求5所述的方法，其中，所述瞬时EGR质量流率模型是：
EGRFR = [CD*AT*(IMP-ΔP)/sqrt(R*COT)]*[ΔP1/γ]*sqrt{[2*γ/(γ-1)]*[1-ΔP](γ-1)}，
其中，EGRFR是通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率，COT是所述EGR冷却器出口温度，ΔP是所述限流机构上的压差，IMP是所述进气歧管压力，并且CD、AT、R以及γ为模型常数；其中，CD是充气密度值，AT是所述限流机构的截面通流面积，R是气体常数，并且γ是在恒定压力下的特定热容量与在气缸充气的恒定体积下的特定热容量的比。
8.一种用于对通过排气再循环EGR导管的排气的瞬时流率进行估计的系统，所述EGR导管被流体联接在内燃发动机的排气歧管和进气歧管之间，所述系统包括：
与所述EGR导管串接地设置的EGR冷却器；
温度传感器，所述温度传感器构造成产生与离开所述EGR冷却器的排气的温度对应的温度信号；
限流机构，所述限流机构与所述EGR导管串接地设置并且位于所述EGR冷却器的气体出口与所述发动机的所述进气歧管之间；
压差传感器，所述压差传感器流体地构造成以高到足以捕获所述限流机构上的压差的脉动性质的瞬时特征的速率产生与所述限流机构上的压差对应的压差信号；
压力传感器，所述压力传感器构造成产生与所述发动机的所述进气歧管内的压力对应的压力信号；
发动机位置传感器，所述发动机位置传感器构造成产生发动机位置信号，所述发动机位置信号与相对于基准位置的发动机位置对应；以及
控制电路，所述控制电路包括在其中存储有指令的存储器，所述指令能够由所述控制电路执行，以监测所述发动机位置信号，并且基于在所述发动机位置的多个固定增量的每个处的所述温度信号、所述压差信号以及所述压力信号，对该固定增量处的通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率进行估计。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，被存储在所述存储器中的所述指令包括这样的指令，该指令能够由所述控制电路执行，以将估计瞬时质量流率存储在所述存储器中。
10.根据权利要求8所述的系统，其中，被存储在所述存储器中的所述指令包括这样的指令，该指令能够由所述控制电路执行，以基于通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率的大量最近的估计值来计算平均EGR质量流率值。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，被存储在所述存储器中的所述指令包括这样的指令，该指令能够由所述控制电路执行，以将所述平均EGR质量流率值存储在所述存储器中。
12.根据权利要求8所述的系统，其中，所述压差传感器构造成以这样的采样速率来对所述限流机构上的压差进行采样，所述采样速率在整个发动机旋转速度范围内是所述发动机的着火循环的8至10倍快。
13.根据权利要求8所述的系统，其中，被存储在所述存储器中的所述指令包括这样的指令，该指令能够由所述控制电路执行，以根据下述方程对通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率进行估计，所述方程为：
EGRFR = [CD*AFR*sqrt[(2*ΔP*IMP/(R*COT)]/sqrt[1-(AFR/AU)2]，
其中，EGRFR是通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率，COT是所述EGR冷却器出口温度，ΔP是所述限流机构上的压差，IMP是所述进气歧管压力，并且CD、AFR、R以及AU是常数；其中，CD是充气密度值，AFR是所述限流机构的截面通流面积，AU是所述EGR导管的截面面积，并且R是气体常数。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述常数被存储在所述存储器单元中，并且其中，被存储在所述存储器中的所述指令还包括这样的指令，该指令能够由所述控制电路执行，以在对通过所述EGR导管的排气的瞬时流率进行估计之前从所述存储器单元取回所述常数。
15.根据权利要求8所述的系统，其中，被存储在所述存储器中的所述指令包括这样的指令，该指令能够由所述控制电路执行，以根据下述方程对通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率进行估计，所述方程为：
EGRFR = [CD*AT*(IMP-ΔP)/sqrt(R*COT)]*[ΔP1/γ]*sqrt{[2*γ/(γ-1)]*[1-ΔP](γ-1)}
其中，EGRFR是通过所述EGR导管的排气的瞬时质量流率，COT是所述EGR冷却器出口温度，ΔP是所述限流机构上的压差，IMP是所述进气歧管压力，并且CD、AT、R以及γ是常数；其中CD是充气密度值，AT是所述限流机构的截面通流面积，R是气体常数，并且γ是在恒定压力下的特定热容量与在气缸充气的恒定体积下的特定热容量的比。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述常数被存储在所述存储器单元中，并且其中，被存储在所述存储器中的所述指令还包括这样的指令，该指令能够由所述控制单元执行，以在对通过所述EGR导管的排气的瞬时流率进行估计之前从所述存储器单元取回所述常数。
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