CN106979088A - 用于空气流控制的方法及系统 - Google Patents

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L.M.亨利
D.齐林斯基
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Abstract

本发明涉及用于空气流控制的方法及系统。提供了用于控制排放物的各种方法和系统。在一个示例中，控制器配置成通过控制供应至发动机的排放气体再循环(EGR)量来响应于感测或估计的进气氧分数，以将颗粒物质(PM)的水平维持在确定的PM范围且将NOx的水平维持在确定的NOx范围，且响应于NOx传感器反馈信号调节目标进气歧管氧分数或目标进气歧管EGR分数。

Description

用于空气流控制的方法及系统
技术领域
本文公开的主题的实施例涉及控制发动机排放气体再循环流。
背景技术
发动机系统可配置成将排放物维持在规定的极限内，同时提供最优的燃料经济性。环境条件可影响排放物，并且因而发动机系统可配置成在一系列的环境条件范围上维持排放物。例如，穿过涡轮增压器的空气流量和通过中间冷却器的排热可各自受环境温度和压力影响。空气流上的变化可影响空气-燃料比率和进气歧管氧浓度，这继而可影响颗粒物质和NOx产生。同样，来自中间冷却器的排热上的变化可影响歧管空气温度，这继而可影响NOx和颗粒物质产生。
发明内容
在一个实施例中，一种用于发动机的系统(例如，发动机控制系统)包括控制器，其配置成通过控制供应至发动机的排放气体再循环(EGR)量来响应于感测或估计进气氧分数，以将颗粒物质(PM)的水平维持在确定的PM范围且将NOx的水平维持在确定的NOx范围。控制器进一步配置成响应于NOx传感器反馈信号来调节目标进气歧管氧分数或目标进气歧管EGR分数。
本发明的第一技术方案提供了一种用于发动机的系统，包括：控制器，其配置成通过控制供应至所述发动机的排放气体再循环(EGR)量来响应于感测或估计的进气氧分数，以将颗粒物质(PM)的水平维持在确定的PM范围且将NOx水平维持在确定的NOx范围，其中所述控制器进一步配置成响应于NOx传感器反馈信号来调节目标进气歧管氧分数或目标进气歧管EGR分数。
本发明的第二技术方案是在第一技术方案中，所述控制器配置成在响应于所述NOx传感器反馈信号调节所述目标进气歧管氧分数之后，将所述目标进气歧管氧分数转换成目标新鲜空气分数，且基于所述目标新鲜空气分数与新鲜空气分数反馈值之间的差异改变所述EGR量。
本发明的第三技术方案是在第二技术方案中，所述控制器配置成基于测得的EGR阀位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的新鲜空气分数估计来确定所述新鲜空气分数反馈值。
本发明的第四技术方案是在第一技术方案中，所述控制器配置成在响应于所述NOx传感器反馈信号调节所述目标进气歧管EGR分数之后，基于目标EGR分数与EGR分数反馈值之间的差异控制所述EGR量。
本发明的第五技术方案是在第四技术方案中，所述控制器配置成基于测得的EGR阀位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的EGR分数估计来确定所述EGR分数反馈值。
本发明的第六技术方案是在第一技术方案中，所述控制器进一步配置成调节燃料喷射定时来将所述PM水平维持在所述确定的PM范围内，所述燃料喷射定时基于来自特性图的基准喷射定时输出确定，且基于进气歧管温度来调节，所述特性图基于环境温度和压力从多个特性图中选择。
本发明的第七技术方案提供了一种系统，包括：具有进气歧管和多个气缸的发动机；配置成使EGR从所述多个气缸的至少一个子集流至所述进气歧管的排放气体再循环(EGR)通路；以及配置成基于目标进气新鲜空气分数调节EGR阀的位置的控制器，所述目标进气新鲜空气分数基于基准进气氧浓度和校正的排气NOx浓度确定。
本发明的第八技术方案是在第七技术方案中，所述基准进气氧分数基于特性图确定，该特性图基于一个或更多个油门位置、环境温度和环境压力从多个特性图中选择。
本发明的第九技术方案是在第七技术方案中，所述校正的排气NOx浓度从排气NOx传感器感测到，且基于排气氧浓度、发动机速度、发动机负载和燃料喷射量来校正。
本发明的第十技术方案是在第九技术方案中，所述校正的排气NOx浓度基于湿度进一步校正。
本发明的第十一技术方案是在第七技术方案中，所述控制器进一步配置成基于当前EGR阀位置和校正的进气新鲜空气分数来调节所述目标进气新鲜空气分数。
本发明的第十二技术方案是在第十一技术方案中，所述校正的进气新鲜空气分数基于所述当前EGR阀位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的进气新鲜空气分数估计中的一个或更多个来确定。
本发明的第十三技术方案是在第七技术方案中，为了基于所述基准进气氧分数和所述校正的排气NOx浓度来确定所述目标进气新鲜空气分数，所述控制器配置成基于所述校正的排气NOx浓度来调节所述基准进气氧分数，且基于氧气-燃料比设置点和气缸空气流将调节的基准进气氧分数转换成所述目标进气新鲜空气分数。
本发明的第十四技术方案是在第七技术方案中，所述多个气缸包括供体气缸组和非供体气缸组，所述供体气缸组联接至EGR通路，且所述非供体气缸组联接至排气通路，其中所述EGR阀定位在所述EGR通路中。
本发明的第十五技术方案是在第十四技术方案中，所述EGR阀为第一EGR阀，且还包括定位在联接于所述EGR通路与所述排气通路之间的通路中的第二EGR阀，且其中所述控制器配置成基于所述目标进气新鲜空气分数调节所述第二EGR阀的位置。
本发明的第十六技术方案提供了一种用于发动机系统的方法，包括：将进气氧浓度基准转变成新鲜空气流分数基准或排放气体再循环(EGR)分数基准；基于所述新鲜空气流分数基准或所述EGR分数基准确定用于第一EGR阀的第一阀位置指令和用于第二EGR阀的第二阀位置指令；基于所述第一阀位置指令、所述第二阀位置指令和来自所述发动机系统的一个或更多个传感器的输出来设置新鲜空气分数指令或EGR分数指令；以及基于所述新鲜空气分数指令或所述EGR分数指令来调节所述第一EGR阀的位置和所述第二EGR阀的位置。
本发明的第十七技术方案是在第十六技术方案中，所述进气氧浓度基准基于油门位置和排气NOx浓度来确定。
本发明的第十八技术方案是在第十六技术方案中，基于所述第一阀位置指令、所述第二阀位置指令和来自所述发动机系统的一个或更多个传感器的输出来设置所述新鲜空气分数指令或EGR分数指令包括：基于所述第一阀位置指令调节所述第一EGR阀的位置，以及基于所述第二阀位置指令调节所述第二EGR阀的位置；测量所述第一EGR阀的实际位置和所述第二EGR阀的实际位置；基于所述第一EGR阀的实际位置、所述第二EGR阀的实际位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的新鲜空气分数估计来确定新鲜空气分数反馈值或EGR分数反馈值；以及基于所述新鲜空气分数反馈值或所述EGR分数反馈值和所述新鲜空气分数基准或所述EGR分数基准来设置所述新鲜空气分数指令或EGR分数指令。
本发明的第十九技术方案是在第十八技术方案中，第一EGR阀位置的位置的调节由所述第二EGR阀的实际位置限制。
附图说明
图1显示了根据本公开的实施例的车辆的示意图。
图2是示出基于环境条件的用于发动机操作参数的多个调节的高等级流程图。
图3是示出用于基于环境条件确定多个基准发动机操作参数值的方法的流程图。
图4是示出用于基于环境条件调节燃料喷射的方法的流程图。
图5是示出用于基于环境条件调节排气阀位置的方法的流程图。
图6A,6B和7是示出根据图2-5的方法的发动机操作控制的控制图。
具体实施方式
以下描述涉及用于将发动机系统排气排放物(诸如颗粒物质(PM)和NOx)维持在相应范围内的发动机控制的系统和方法的实施例。包括感测的或估计的进气氧分数、进气空气流率(且因此穿过涡轮增压器的空气流)、以及进气歧管温度的多种发动机操作参数可影响发动机输出排放物的产生。在一个实施例中，排放物可通过基于NOx排放物调节排放气体再循环(EGR)流来控制。然而，EGR流通常与NOx排放物没有一致的关系。而且，实际的EGR阀位置(其可控制成控制ERG流)可与EGR流没有一致的关系。这使得NOx排放控制复杂，特别是在使用基于供体气缸的EGR系统中。
为了响应于此变化的操作参数来将排放物保持在一定范围内，控制器可配置成改变排放气体再循环(EGR)量来将PM和NOx维持在一定范围内，且然后基于NOx传感器反馈来进一步调节目标进气歧管氧分数或目标进气歧管EGR分数。控制器可配置成将目标进气歧管氧分数转变为新鲜空气分数基准，例如，其可用于确定EGR阀位置。此外，EGR阀位置可连同各种空气流动模型输出测量和使用来提供反馈控制。通过使用基于新鲜空气或EGR分数的ERG阀位置控制，而非基于EGR流的控制，控制器复杂性可降低，可添加附加的前馈和反馈控制来改善响应性，且可启用阀位置的抗饱和(anti-windup)。
图1中示出了用于安装在车辆中的发动机(包括控制器)系统的示例。控制器可配置成基于环境条件(例如，环境压力和温度)来实施图2-5中示出的方法，以便调节诸如EGR量和燃料喷射的发动机操作参数。图6A,6B和7示出了用于基于环境条件分别调节EGR阀位置和燃料喷射的控制图。在一些实施例中，EGR阀位置可基于来自NOx传感器的反馈进一步调节。
本文描述的途径可在多种发动机类型以及多种发动机驱动的系统中采用。这些系统中的一些可以是静止的，而其他的可在半移动或移动平台上。半移动平台可在操作周期之间重新安置，诸如安装在平板拖车上。移动平台包括自推进的交通工具。此类交通工具可包括路上运输车辆以及矿山设备，船舶，轨道车辆以及其他的越野车辆(OHV)。为了示出清楚，提供机车作为支撑并入了本发明的实施例的系统的移动平台的示例。
在进一步讨论用于将排气排放物维持在范围内的途径之前，公开了平台的示例，其中发动机系统可安装在诸如轨道车辆的车辆中。例如，图1显示了车辆系统100(例如机车系统)的实施例的方块图，本文描绘为轨道车辆106，其配置成经由多个车轮110在轨道102上行进。如图所绘，轨道车辆包括发动机104。在其他非限制性实施例中，发动机可为静止的发动机，诸如在发电厂应用中，或者在如上指出的船舶或越野车辆推进系统中的发动机。
发动机从诸如进气歧管115的进气口接收用于燃烧的进气。进气口可以是气流穿过其流动以进入发动机的任何合适的导管或多个导管。例如，进气口可包括进气歧管，进气通道114等。进气通道从空气过滤器(未示出)接收环境空气，空气过滤器过滤来自车辆(发动机可定位在其中)外部的空气。由发动机中的燃烧导致的排放气体被供应给排气口，诸如排气通道116。排气口可以是来自发动机的气体流过其的任何合适的导管。例如，排气口可包括排气歧管，排气通道等。排气流过排气通道，并且流出轨道车辆的排气器。
在一个实施例中，发动机是通过压缩点火燃烧空气和柴油燃料的柴油发动机。因而，发动机可包括多个燃料喷射器来将燃料喷向发动机的每个气缸。例如，每个气缸可包括从高压燃料轨接收燃料的直喷器。在其他非限制性实施例中，发动机可通过压缩点火(和/或火花点火)燃烧包括汽油、煤油、生物柴油或具有类似密度的其他石油馏出物的燃料。在又其他的示例中，发动机可燃烧气态燃料，诸如天然气。气态燃料可经由所喷射的柴油燃料的压缩点火而点燃，本文称为多燃料操作，或者气态燃料可经由火花点火点燃。气态燃料可经由例如一个或更多个进气阀供应至气缸。在其他的示例中，燃料可经由端口喷射(portinjection)供应至气缸。液态燃料(例如柴油)可存储在轨道车辆车载的燃料罐中。气态燃料可存储在轨道车辆车载的储罐中，或者可操作地联接至轨道车辆的不同车辆车载的储罐中。
在一个实施例中，轨道车辆是柴油电力车辆(或者柴油/气态燃料电力混动)。如图1中所绘，发动机联接至电力功率发生系统，其包括交流发电机/发电机140以及电力牵引马达112。例如，发动机产生传输给机械地联接到发动机上的交流发电机/发电机的扭矩输出。交流发电机/发电机产生可存储并应用于后续传播至多个下游电气构件的电功率。作为示例，交流发电机/发电机可电气地联接至多个牵引马达并且交流发电机/发电机可向多个牵引马达提供电功率。如所描绘的，多个牵引马达各自连接到多个车轮中的一个上，以提供牵引功率来推动轨道车辆。一个示例构造包括每个车轮一个牵引马达。如本文中所描绘的，六对牵引电机对应于轨道车辆的六对车轮的每一对。在另一个示例中，交流发电机/发电机可联接到一个或更多个电阻网格142上。电阻网格可配置成经由由网格产生的热而从由交流发电机/发电机产生电力耗散多余发动机扭矩。
在图1中描绘的实施例中，发动机是具有十二个气缸的V-12发动机。在其他实施例中，发动机可为V-6，V-8，V-10，V-16，I-4，I-8，对置4缸或其他的发动机类型。如所描绘的，发动机可包括：非供体气缸(non-donor cylinder)105的子设备，其包括排他地将排放气体供应给非供体气缸排气歧管117的六个气缸；以及供体气缸(donor cylinder)107的子设备，其包括排他地将排放气体供应给供体气缸排气歧管119的六个气缸。在其他实施例中，发动机可包括至少一个供体气缸和至少一个非供体气缸。例如，发动机可具有四个供体气缸和八个非供体气缸，或者三个供体气缸和九个非供体气缸。应该理解的是，发动机可具有任何期望数量的供体气缸和非供体气缸，其中供体气缸的数量典型地少于非供体气缸的数量。
如图1中所绘，非供体气缸联接到排气通道上，以将来自发动机的排放气体发送至大气(在其经过排放气体处理系统130与第一和第二涡轮增压器120和124后)。提供发动机排放气体再循环(EGR)的供体气缸排他地联接到EGR系统160的EGR通道162上，其将来自供体气缸的排放气体发送至发动机的进气通道而不是大气。通过将冷却的排放气体引向发动机，用于燃烧的可用氧气的量减少，由此降低了燃烧火焰温度并且减少了氮氧化物(例如NOx)的形成。
从供体气缸流向进气通道的排放气体经过诸如EGR冷却器166的热交换器，以在排放气体返回至进气通道之前降低排放气体的温度(例如冷却)。EGR冷却器例如可为空气至液体热交换器。在这样的示例中，可调节设置在进气通道中(例如在再循环的排放气体进入处上游)的一个或更多个增压空气冷却器132和134，以进一步增加增压空气的冷却，使得增压空气和排放气体的混合温度维持在期望的温度。在其他实施例中，EGR系统可包括EGR冷却器旁路。备选地，EGR系统可包括EGR冷却器控制元件。可致动EGR冷却器控制元件，使得穿过EGR冷却器的排放气体的流减少；然而，在这样的构造中，不流动穿过EGR冷却器的排放气体被引向排气通道而不是进气通道。
此外，在一些实施例中，EGR系统可包括配置成使来自供体气缸的排气转回排气通道的EGR旁通通道161。可经由阀163控制EGR旁通通道。阀可配置成带有多个限制点，使得将可变量的排气发送至排气口，以便向进气口提供可变量的EGR。
在图1中所示的备选实施例中，供体气缸可联接至备选EGR通道165上(由虚线示出)，该备选EGR通道165配置成向进气口或者向排气通道选择性地发送排气。例如，当第二阀170打开时，排气在被发送至进气通道之前可从供体气缸发送至EGR冷却器和/或附加的元件。而且，备选EGR系统包括设置在排气通道和备选EGR通道之间的第一阀164。
例如，第一阀和第二阀可为由控制单元180控制的开/关阀(以用于打开或者关闭EGR的流)，或者它们可控制可变量的EGR。在一些实施例中，可致动第一阀使得减少EGR量(从EGR通道流向排气通道的排放气体)。在其他实施例中，可致动第一阀使得增加EGR量(例如，从排气通道流向EGR通道的排放气体)。在一些实施例中，备选EGR系统可包括多个EGR阀或者其他流控制元件来控制EGR的量。
在这样的构造中，第一阀可操作以将来自供体气缸的排气向发动机的排气通道发送，并且第二阀可操作以将来自供体气缸的排气向发动机的进气通道发送。因而，第一阀可称作EGR旁通阀，而第二阀可称作EGR计量阀。在图1中所示的实施例中，第一阀以及第二阀可例如为发动机油或液压致动阀，用换向阀(未示出)来调整发动机油。在一些实施例中，可致动阀使得第一和第二阀中的一个常开而另一个常闭。在其他实施例中，第一和第二门可为气动阀、电动阀或另一种合适的阀。
如图1中所示，该车辆系统还包括EGR混合器172，其将再循环的排放气体与增压空气混合，使得排放气体可以在增压气体和排放气体混合物内均匀地分布。在图1中所绘的实施例中，EGR系统是高压EGR系统，其将来自排气通道中涡轮增压器120和124上游位置的排放气体向进气通道中涡轮增压器下游位置发送。在其他实施例中，车辆系统可另外或备选地包括低压EGR系统，其将来自排气通道中涡轮增压器1下游的排放气体向进气通道中涡轮增压器上游的位置发送。
如图1中所绘，车辆系统还可包括带有顺序布置的第一涡轮增压器120和第二涡轮增压器124的两级涡轮增压器，每个涡轮增压器都布置在进气通道和排气通道之间。两级涡轮增压器增加了吸入进气通道的环境空气的空气增压，以便在燃烧期间提供更大的增压密度，以增加功率输出和/或发动机操作效率。第一涡轮增压器以相对较低的压力操作，并且包括驱动第一压缩机122的第一涡轮121。第一涡轮和第一压缩机经由第一轴123机械地联接。第一涡轮增压器可称为涡轮增压器的“低压级”。第二涡轮增压器以相对较高的压力操作，并且包括驱动第二压缩机126的第二涡轮125。第二涡轮增压器可称为涡轮增压器的“高压级”。第二涡轮和第二压缩机经由第二轴127机械地联接。
如上文所解释的，用词“高压”和“低压”是相对的，意味着“高”压是比“低”压更高的压力。相反地，“低”压是比“高”压低的压力。
如本文所使用的，“两级涡轮增压器”可大体是指包括两个或更多个涡轮增压器的多级涡轮增压器构造。例如，两级涡轮增压器可包括顺序布置的高压涡轮增压器和低压涡轮增压器，顺序布置的三个涡轮增压器，供给高压涡轮增压器的两个低压涡轮增压器，供给两个高压涡轮增压器的一个低压涡轮增压器等。在一个实施例中，三个涡轮增压器顺序使用。在另一个实施例中，仅两个涡轮增压器顺序使用。
在图1中所示的实施例中，第二涡轮增压器设有涡轮旁通阀128，其允许排放气体绕过第二涡轮增压器。涡轮旁通阀例如可开启以使排放气体流转向远离第二涡轮。以这种方式，在稳态状态期间可以调整压缩机的旋转速度以及因此由涡轮增压器向发动机提供的增压。此外，第一涡轮增压器也可设有涡轮旁通阀。在其他实施例中，可仅第一涡轮增压器设有涡轮旁通阀，或者可仅第二涡轮增压器设有涡轮旁通阀。此外，第二涡轮增压器可设有压缩机旁通阀129，其允许气体绕过第二压缩机以例如避免压缩机喘振。在一些实施例中，第一涡轮增压器也可设有压缩机旁通阀，而在其他实施例中，可仅第一涡轮增压器设有压缩机旁通阀。此外，在一些实施例中，第一涡轮增压器和第二涡轮增压器中的一者或两者可为可变几何形状的涡轮。
车辆系统还包括联接在排气通道中的排气处理系统130，以便减少规定的排放物。如图1中所绘，排放气体处理系统设置在第一(低压)涡轮增压器的涡轮的下游。在其他实施例中，排放气体处理系统可另外地或备选地设置在第一涡轮增压器上游。排放气体处理系统可包括一个或更多个构件。例如，排放气体处理系统可包括柴油颗粒过滤器(DPF)，柴油氧化催化剂(DOC)，选择性催化还原(SCR)催化剂，三元催化剂，NOx阱中的一个或更多个，和/或各种其他排放控制装置或它们的组合。在一些实施例中，可省略排气处理系统。
车辆系统还包括控制单元180(也称作控制器)，其提供并配置成控制与车辆系统相关的各种构件。在一个实施例中，控制单元包括计算机控制系统。控制单元还包括非瞬时性、计算机可读取存储介质(未示出)，其包括用于实现发动机操作的车载监视和控制的代码。如本文进一步详细说明的，控制单元在监视车辆系统的控制和管理的同时可配置成从各种各样的发动机传感器接收信号，以便确定操作参数和操作条件，并对应地调节各种发动机致动器以控制车辆系统的运行。例如，控制单元可从各种发动机传感器接收信号，传感器包括布置在高压涡轮的入口中的传感器181，布置在低压涡轮的入口中的传感器182，布置在低压压缩机的入口中的传感器183，以及布置在高压压缩机的入口中的传感器184。布置在涡轮增压器的入口中的传感器可以检测空气温度和/或压力。附加的传感器可包括但不限于发动机速度传感器、发动机负载传感器、增压压力传感器、环境压力传感器、排气温度传感器、排气压力传感器等。此外，控制单元可从进气传感器185、排气传感器186和环境传感器187接收信号，进气传感器185可包括用于测量进气歧管压力、进气歧管压力或其他参数的一个或更多个传感器，排气传感器186可包括用于测量排气氧气、排气NOx、排气颗粒物质或其他参数的一个或更多个传感器，环境传感器187可包括用于测量环境温度、环境压力、环境湿度(比湿度和/或相对湿度)或其他参数的一个或更多个传感器。如本文中所使用的，环境可指发动机系统外部的空气条件，其可包括车辆外的空气，车辆内的空气和/或引入发动机的空气。对应地，控制单元可通过向诸如牵引马达、交流发电机、气缸阀、节流阀、热交换器、废气门或其他阀或流控制元件等的各种构件发送命令来控制车辆系统。
车辆系统可配置成在广范围的环境条件下将发动机输出排放物维持低于规定的极限，同时提供最优的燃料效率。环境条件(即环境温度和压力)可影响最终影响排放物的许多发动机参数。作为第一示例，涡轮增压器空气流可受环境压力和温度影响，其可影响空气流的流率、密度或其他参数。涡轮增压器空气流影响空气-燃料比，其继而影响PM产生。例如，随着空气-燃料比增加，PM产生降低。涡轮增压器空气流也影响具有EGR的发动机中的进气歧管氧浓度，其继而影响PM和NOx产生两者。例如，随着氧浓度升高，NOx产生增加而PM产生降低。在第二示例中，中间冷却器排热会受到环境温度和压力的影响，其可影响中间冷却器和进气之间的温度差。排热影响进气歧管空气温度，其继而影响NOx和PM排放物两者。例如，随着歧管空气温度升高，NOx增加而PM减少。
如从以上示例可认识到的，跨越各种各样的环境条件平衡NOx和PM排放物会是困难的，因为环境条件的改变会促使一种排放物增加同时促使另一种排放物减少。此外，在一些示例中，如果对发动机操作参数(诸如EGR流)做出调节来维持期望的排放物，燃料经济性会受到影响。
因此，根据本文中公开的实施例，可做出基于环境条件的一系列调节，从首先的“粗”调开始到最终的“细”调，以将排放物维持在范围内，同时提供期望的燃料经济性。第一调节可包括基于环境条件从多个可能特性图选择一个或更多个基准值特性图，以便考虑环境条件对空气流和排热的影响。从特性图输出的值继而可输入到最终用来调节发动机操作的各种各样的相应的计算和/或控制器中。第二调节可包括基于进气歧管温度调节进气歧管氧浓度目标和喷射定时，以考虑环境条件对中间冷却器排热的影响。如本文中所使用的，“进气歧管氧浓度”可包括浓度值(例如基于进气空气的重量或体积)，或者可包括进气空气体积或重量的百分比。因而，进气歧管氧浓度也可称作进气氧气分数(intake oxygenfraction)。
第三调节可包括基于从目标进气歧管氧浓度确定的进气新鲜空气或EGR分数来控制诸如一个或更多个EGR阀的排气阀位置。对于以上三个调节，喷射定时和排气阀位置的控制可基于传感器数据，包括排气氧浓度，测量的EGR阀位置和其它数据。
在广泛的各种环境条件期间，上述调节可合理地控制排放物。如以上所提及的，可控制EGR阀位置来达到目标进气新鲜空气分数。然而，至少在一些示例中，EGR阀位置和进气氧浓度两者都基于模型确定，该模型会向调节引入误差。而且，NOx排放物和进气歧管氧浓度之间的关系会是可变的。减少误差和变化源对于满足期望的排放物目标会是重要的。
因此，为了减少上述误差和变化源，可执行第四调节。第四调节可包括基于来自NOx传感器的反馈调节进气氧浓度目标。通过直接输入感测到的NOx，可减小进气氧浓度和NOx之间的变化。然而，由于排气中的NOx水平可能受其他参数影响，因而可使用NOx比排放(BSNOx)，这里感测到的NOx对排气氧浓度和其他参数进行修正。如本文所用，BSNOx指对发动机输出(例如用马力代表的发动机功率)进行标准化的排气NOx浓度。以此方式，本公开内容控制了由法规实际限制的(例如，校正的比排放NOx)。在一些实施例中，感测的NOx此外或作为备选可基于湿度来校正。
现在转到图2，示出了用于控制排放物的高水平方法200。方法200可由诸如控制单元180的控制器根据储存在其上的指令执行。在202处，方法200包括基于发动机操作的特性图来执行喷射定时和进气氧浓度([O2])目标的第一调节。第一调节将在下文中参照图3来更详细阐释。简言之，调节包括将环境条件(诸如温度和压力)输入特性图选择器查找表中，其基于环境条件选择多个发动机操作特性图。特性图可包括用于进气氧浓度、燃料喷射定时、速度、负载等的基准或目标值。包括燃料喷射量、燃料喷射定时、排气阀位置等的发动机操作然后可被控制以满足目标值。
在204处，方法200包括基于进气歧管温度(MAT)执行喷射定时和进气[O2]目标的第二调节。第二调节包括用于进一步调节目标喷射定时和进气[O2]目标的从根据环境条件选择的相应特性图输出的相应MAT补偿因数。第二调节在下文中参照图4-5来更详细阐释。在206处，方法200包括基于NOx传感器反馈来执行进气[O2]目标的第三调节，这将在下文中参照图5来更详细阐释。简言之，来自NOx传感器的反馈可用于目标进气[O2]的微调，以减小变化和误差。在208处，如将在下文参照图5更详细所述，执行EGR阀位置的第四调节。该第四调节包括将目标进气[O2]转换成基准进气新鲜空气分数或基准EGR分数，其中为达到目标EGR或新鲜空气分数进行的排气阀位置调节至少部分地基于新鲜空气分数或EGR分数反馈。方法200然后结束。
因此，图2的方法200包括下文详细论述的一系列调节，其可执行为以便最终控制燃料喷射定时和EGR阀位置，以满足燃料喷射和进气氧浓度目标。这样做时，排放物(特别是PM和NOx)可维持在规定极限内。在一些实施例中，可执行所有四个调节，而在其它实施例中，可执行调节的仅一部分。例如，第三调节可基于发动机操作状态来执行。在一些条件下，诸如在冷启动、瞬变操作或来自NOx传感器的反馈可能不可靠期间，这可包括省去第三调节。
以此方式，从粗到细的一系列调节可应用于控制喷射定时和进气氧浓度。第一最粗的调节可具有对EGR阀位置且因此EGR流的最大量级的影响，而第四最细的调节可具有对EGR阀位置且因此流动的最小量级的影响。在一些实施例中，粗到细的调节可允许对操作条件的变化的快速响应速率，这在其它情况下将会太粗(但快)或太慢(但准确)。在一些实施例中，为了达到快速响应速率与准确率之间的平衡，较低增益且较大的滤波器可应用于进气氧浓度目标的第三调节而非第二调节。
图3为用于执行方法200的第一调节的方法300的流程图。在302处，方法300包括确定发动机操作参数。确定发动机操作参数可包括但不限于环境压力、温度和湿度(例如，由图1中的环境传感器187确定)、排气氧气和/或NOx浓度(例如，从排气传感器186确定)、进气歧管压力和/或温度(例如，从进气传感器185确定)、发动机速度、发动机负载、阀口或其它油门设置和/或其它参数。
在304处，方法300包括基于环境压力和环境温度来选择一个或更多个特性图。特性图可包括作为阀口的函数的发动机速度和负载基准、作为速度和负载的函数的燃料喷射定时目标和进气[O2]目标，和/或其它特性图。特性图输出提供基准，其导致最佳燃料效率，同时满足该特性图的环境范围内的排放目标。对于各个基准特性图，示例特性图可包括基础特性图、冷环境特性图、热环境特性图和高海拔特性图。
选择的特性图可包括基础[O2]目标特性图306、MAT[O2]补偿特性图308、基础特性图定时目标特性图310、MAT喷射定时补偿特性图312、速度基准特性图314、负载基准特性图316和BSNOx基准特性图318。然而，附加和/或备选的特性图是可能的。
在320处，负载基准和速度基准可基于当前阀口设置和选择的相应特性图(例如，速度基准特性图314和负载基准特性图316)来确定。以此方式，发动机可基于环境条件且进一步基于当前油门设置来控制成达到目标速度和负载。
在322处，基础[O2]目标、MAT[O2]补偿基准、基础喷射定时目标、MAT喷射定时补偿基准和BSNOx基准可基于当前发动机速度和负载和选择的相应特性图(例如，基础[O2]目标特性图306、MAT[O2]补偿特性图308、基础喷射定时目标特性图310、MAT喷射定时补偿特性图312和BSNOx基准特性图318)来确定。
在324处，如下文将参照图4-5所述，各个基准或目标值从选择的特性图输出，输入到相应的计算器和/或控制器来控制发动机操作，以满足排放目标。
图4为控制喷射定时的方法400。方法400包括方法200的第二调节。而且，方法400使用根据方法300选择的特性图。在402处，方法400包括基于发动机速度和从如上文所述的发动机速度基准特性图314输出的发动机速度基准来确定燃料量指令。在404处，确定燃料喷射定时指令。如406处指出那样，燃料喷射定时指令根据从喷射定时目标特性图310输出的基础定时目标来确定。如408处指出那样，定时目标基于MAT和基于MAT喷射定时补偿特性图312的输出来调节。在410处，燃料喷射器流控制成基于上文确定的燃料喷射定时和燃料量指令来调节(多个)燃料喷射器阀。方法400然后结束。
因此，如上文所述，燃料喷射参数可基于环境条件来调节。这可包括上文参照图3所述的第一调节，其中基础燃料喷射特性图和MAT补偿特性图基于环境条件(诸如温度和压力)来选择。选择的基础喷射定时特性图输出作为发动机速度和负载的函数的燃料喷射定时目标。燃料喷射定时目标然后经历基于MAT的第二调节，其中目标基于作为MAT的函数的由MAT补偿特性图输出的补偿因数来调节。(多个)燃料喷射器控制成满足目标燃料喷射定时，且控制成满足燃料量指令。
图5为用于控制一个或更多个排气阀的位置来满足目标进气[O2]的方法500。方法500包括方法200的第二、第三和第四调节。而且，方法500使用根据方法300选择的特性图。在502处，方法500包括基于NOx传感器反馈、湿度和/或其它参数来确定BSNOx。在一个实施例中，其它参数可包括排气氧气传感器输出、发动机功率和燃料流。可模拟或感测发动机功率和燃料流。在其它实施例中，其它参数可包括测得的新鲜空气流或测得的EGR流和替代燃料流和排气[O2]的气缸流动模型。选择哪个参数来用于确定BSNOx可取决于发动机的传感器构造。
在504处，确定进气[O2]目标。确定进气[O2]目标包括如506处指出那样，根据从进气[O2]目标特性图306输出的基础进气[O2]目标来确定进气[O2]目标，这如上文所述，可基于发动机速度和/或负载。在一个实施例中，发动机负载可基于油门位置(例如，阀口油门位置)来确定。如508处指出那样，基础进气[O2]目标可基于MAT和从特性图306输出的MAT补偿因数来调节。进气[O2]目标可在510处基于BSNOx和从特性图318输出的BSNOx基准进一步调节。
在512处，进气[O2]目标转换成进气新鲜空气分数(FAF)基准或EGR分数(EF)基准。新鲜空气分数代表总进气流至包括新鲜空气的进气歧管的分数，而EGR分数代表总进气流至包括EGR的进气歧管的分数。新鲜进气空气流可表示排除EGR的进入空气流，包括可或可不过滤的来自发动机外的环境空气。在一些实施例中，新鲜进气空气可包括除环境空气外的同时仍排除EGR的空气，诸如吹扫空气或其它气体源。总体或总进气流是指引入气缸中且包括新鲜空气和EGR的所有空气。如下文所述，FAF基准或EF基准然后用于控制排气阀位置。通过使用基于分数的排气阀位置控制，而非基于流的控制，例如，控制器输入-输出可线性化，增益规划可减少，且增压冲击可最小化，降低了控制器复杂性且提高了控制器的效率。
如514处指出那样，进气[O2]目标可基于氧气-燃料比(OFR)设置点、气缸流(供体和非供体气缸流)和/或其它参数转换成FAF基准或EF基准。
在516处，方法500包括分别将FAF基准或EF基准转换成FAF指令或EF指令。如518处指出那样，分数基准可基于FAF反馈值或EF反馈值来转换成相应的指令。关于如何确定FAF反馈或EF反馈值的附加细节将在下文中在方法500的526处呈现。简言之，分数反馈值基于测得的排气阀位置，其映射回新鲜空气分数或EGR分数，且然后使用用于进气歧管流的预测器/校正器模型来校正。在一个实施例中，FAF指令可基于FAF基准与FAF反馈值之间的误差来确定，且EF指令可基于EF基准与EF反馈值之间的误差来确定。
在520处，FAF指令或EF指令转化成一个或更多个排气阀指令。在一个实施例中，一个或更多个排气阀可包括一个或更多个EGR阀，诸如第一阀164(称为EGR旁通阀)和第二阀170(称为EGR计量阀)。在其它实施例中，一个或更多个排气阀可包括附加或备选的阀，诸如上文所述的涡轮旁通阀。
如522处指出那样，FAF指令或EF指令可根据幂定律函数来转换成排气阀指令。这可包括将FAF指令或EF指令输入相应的查找表中，其输出作为FAF或EF指令的函数的给定的排气阀指令。各个相应的查找表可根据发动机操作期间收集的数据来填充。例如，预测表可输出作为排气阀位置和歧管压力的函数的新鲜空气分数。使用相反的预测表允许预测作为期望的空气流分数的函数的阀位置。
如上文所述，排气系统可包括两个EGR阀(可串联控制的计量阀和旁通阀)。查找表(例如，上文所述的反预测表)可基于新鲜空气分数(且在一些实施例中，歧管压力和/或总气缸流)输出单个值，称为伪面积，其可表示待开启(例如，无限制)来输送EGR以达到期望新鲜空气分数的EGR通路的百分比。然而，由于穿过EGR通路的流由两个阀控制，故该伪面积可根据幂定律函数转换成各个EGR阀的相应有效面积。幂定律函数可基于伪面积输出一个EGR阀(例如，计量阀)的有效面积值，且然后基于计量阀的有效面积来输出旁通阀的有效面积。各个阀的有效面积然后可转换成阀百分比，然后转换成开启程度，且然后转换成产生该开启程度的流量。
在524处，方法500包括根据520处确定的(多个)排气阀指令调节(多个)排气阀(诸如EGR计量阀和EGR旁通阀)。
如上文所述，FAF或EF基准可基于FAF或EF反馈转换成相应的指令。因此，在526处，方法500包括确定FAF或EF反馈。这包括528处将排气阀位置映射回FAF或EF。如上文所述，预测表可用于基于测得的排气阀位置输出FAF值或EF值。如530处指出那样，来自预测表的FAF或EF值连同总流动模型输出和校正器输出(下文更详细阐释)使用来确定校正的FAF或EF。如532处指出那样，校正的FAF或EF与来自预测表的FAF或EF输出求和来达到FAF或EF反馈值。
在一个实施例中，用于确定校正的FAF或EF的总流动模型输出可包括体积效率模型，其中结合发动机速度的发动机的体积效率(基于进气歧管条件)描述了进入气缸中的总空气流。简言之，发动机的体积效率为进入气缸中的实际空气流与理论最大可能空气流之比(基于发动机的已知硬件配置，例如，发动机的排气量)。体积效率可基于发动机速度、排气压力、歧管空气压力和歧管空气温度来确定，且可在瞬变和稳态条件两者期间提供进气空气流的准确估计。在实施例中，校正器输出可包括来自用于基于空气-燃料比率(AFR)和燃料流估计新鲜进气空气流的空气-燃料比率模型的输出。AFR可基于来自排气氧传感器(且在一些实施例中，进一步基于感测或估计的湿度)的反馈确定，且燃料流可从燃料喷射器特性图和燃料密度的假定或模拟确定。
为了确定校正的FAF或EF，可确定来自预测表的FAF或EF输出与来自校正器的FAF或EF输出之间的误差。此外，在一些实施例中，总流动模型输出可用作除MAT和(多个)排气阀位置外的预测表的输入。
图6A,6B和7为图解示出图2-5的方法的一系列控制图。具体而言，图6A和6B示出了针对控制排气阀位置的第一控制图600，且图7示出了针对控制燃料喷射参数的第二控制图700。尽管控制序列分成了离散的图，但将理解的是，两个控制可同时执行，且相同控制块、输入和输出中的一些在两个控制图中呈现。在一个实施例中，单独的控制图仅为了图示清楚而呈现。
图6A和6B的第一控制图600包括特性图选择器查找表602，其基于环境温度和压力从多个可能的特性图选择一个或更多个特性图。在表600中，特性图选择器查找表基于环境温度和压力选择适合的基础进气[O2]目标特性图604、适合的MAT补偿特性图608，以及适合的BSNOx基准特性图610。基础进气[O2]目标特性图输出作为速度和负载的函数(其中速度和负载理解为模拟和/或感测的发动机速度和负载)的基础[O2]目标。同样，MAT补偿特性图基于速度和负载输出补偿因数。基础[O2]目标和MAT补偿因数连同测得的MAT输入[O2]基准计算块612中。
BSNOx基准特性图输出作为速度和负载的函数的基准BSNOx。基准BSNOx连同确定的BSNOx馈入BSNOx[O2]调节计算块614。BSNOx O2调节计算块将BSNOx调节输出至[O2]基准计算块，其将在下文中更详细描述。
回到实际BSNOx，其在BSNOx计算块622处确定。如图所示，BSNOx计算块基于速度、负载、NOx(例如，从NOx传感器感测的NOx ppm)、湿度(例如，从环境湿度传感器确定的比湿度)、排气[O2]和燃料量指令来计算BSNOx。燃料量指令确定将在下文中参照图7来阐释。在一些实施例中，BSNOx可在不使用湿度作为输入的情况下计算。
[O2]基准计算块对由基础进气[O2]目标特性图输出的基础[O2]目标执行一系列调节。一个调节包括基于MAT，根据测得的MAT和输出的MAT补偿因数的调节。另一个调节包括基于BSNOx，根据由BSNOx[O2]调节计算块输出的BSNOx调节因数的调节。O2基准计算块输出基准(也称为目标)进气[O2]。该基准然后基于从BSNOx O2调节计算块614输出的BSNOxO2调节来调节。例如，如图所示，来自块612的输出加至来自块614的输出，以达到O2基准。
控制图600在图6B上继续，其中O2基准输入到O2基准转换块630中。如上文所述，O2基准转换块基于氧气-燃料比(OFR)设置点、气缸流(供体和非供体气缸流)和/或其它参数将进气[O2]基准转换成新鲜空气分数(FAF)基准或EGR分数基准。图6A和6B的控制图示出了仅使用FAF基准的示例；然而，将理解的是，可使用EGR分数基准，或可使用两者，以便控制EGR阀位置。
FAF基准输入到FAF调整器块632中，其基于FAF反馈输出FAF指令，FAF反馈代表FAF表块638和空气处理模型块640的输出的和，这将在下文中更详细阐释。在一个实施例中，FAF调整器可确定FAF基准与FAF反馈之间的误差，且基于期望的增益和/或滤波器来调节误差，以生成FAF指令。FAF指令输出到EGR阀指令块634中。
EGR阀指令块634基于FAF指令输出计量阀指令(MV_Cmd)和旁通阀指令(BPV_Cmd)。如上文参照图5所述，FAF指令可用于使用反FAF表638和幂定律函数来确定EGR阀指令。此外，在一些实施例中，限位可施加至EGR阀。例如，限制可置于作为旁通阀实际位置的函数的计量阀位置指令，且反之亦然。这确保了最小总流动面积可用于两个EGR阀之间，且在一个EGR阀退化的情况下防止了EGR(或供体)歧管中的过大压力。
EGR阀指令进入EGR阀位置设备636中，其输出实际MV和BPV位置。例如，MV_Cmd和BPV_Cmd可为从控制器发送至计量阀和旁通阀的致动器的指令。计量阀和旁通阀的相应位置可被测量(例如，通过阀位置传感器)且输入到FAF表638中，FAF表638输出FAF值。在一些实施例中，MAT和/或气缸流也可作为输入来输入到FAF表中。
从FAF表输出的FAF输入到空气处理模型块640中。此外，来自总流动模型块642和校正器块644的输出也进入到空气处理模型块640中。如上文所述，总流动模型可使用体积效率模型来确定总进气歧管空气流，该体积效率模型基于传感器输出来计算总流动，传感器输出包括发动机速度、排气压力、歧管空气压力和歧管空气温度。校正器块基于包括空气-燃料比率(AFR)和燃料流的传感器输出来确定进气歧管新鲜空气流。来自空气处理模型块640的校正的FAF输出与来自FAF表638的FAF输出求和，且作为反馈提供至FAF调整器632。校正器FAF通过使校正器流除以总流来确定。误差项通过从校正器FAF减去预测器FAF(FAF表的输出)来确定。典型或慢校正通过对误差项应用低通滤波来确定。慢校正加至预测器FAF(FAF表的输出)来产生最终FAF反馈。
图7的第二控制图700包括特性图选择器查找表602，其基于环境温度和压力从多个可能的特性图选择一个或更多个特性图。在图700中，特性图选择器查找表选择基础喷射定时目标特性图702、MAT补偿特性图704(专用于调节燃料喷射定时，且因此与表600的MAT补偿特性图608分开且不同)、速度基准特性图706和负载基准特性图708。
基础喷射定时目标特性图输出作为速度和负载的函数的基础喷射定时(其中速度和负载理解为模拟和/或感测的发动机速度和负载)。同样，MAT补偿特性图704基于速度和负载输出补偿因数。基础喷射定时目标和MAT补偿因数两者连同测得的MAT输入定时指令计算块710。定时指令计算块将定时指令输出至燃料控制器716。
燃料控制器连同速度控制器712输出的燃料量指令一起来接收定时指令。燃料控制器控制燃料喷射器流来在命令的定时输送命令的燃料量。速度控制器基于测得的发动机速度与速度基准(连同任何指出的施加的增益和/或滤波器)之间的差异来确定燃料量指令。速度基准从速度基准特性图的输出确定，速度基准特性图输出作为阀口或其它油门设置的函数的速度基准。
此外，特性图选择器查找表输出负载基准特性图，其输出作为阀口或其它油门设置的函数的负载基准。负载基准连同测得的负载输入负载控制器714。负载控制器基于测得的负载与基准负载之间的差异输出交流发电机场电流，且调节交流发电机140上的负载来达到基准负载。
以此方式，多个基准值可基于各自选择为环境条件的函数的相应特性图确定。基准值可用于多种计算块中，且/或输入到控制器中，以最终控制各种发动机操作参数，包括排气阀位置(控制EGR流且因此进气氧浓度)、燃料喷射定时和量、发动机速度和发动机负载。如前文所述，进气氧浓度、燃料喷射定时和量、发动机速度和发动机负载各自不同地影响排放物和燃料效率。通过至少部分地基于环境条件调节各个发动机操作参数，排气排放物(包括PM和NOx)可维持在目标范围内，而不有损燃料效率。此外，通过包括来自NOx和/或氧传感器的排气传感器反馈，可提供闭环控制来减小误差和变化，以进一步改善排放控制。
在一些实施例中，闭环BSNOx控制可仅在加载条件下在稳态速度和负载下使用。BSNOx环的输出在环停用时可保持(例如，记忆)或重设至零。由于制动功率接近零时BSNOx接近无限，故BSNOx环在低负载条件下不可用。在一些实施例中，NOx ppm控制环可在低负载(诸如空转)下实施，或指出的比NOx控制环可在低负载下使用。此外，在瞬变状态期间，NOx控制可由于进气氧浓度与BSNOx之间的关系的变化而停用。
一个实施例涉及一种用于发动机的系统，包括控制器，其配置成通过控制供应至发动机的排放气体再循环(EGR)量来响应于感测或估计的进气氧分数，以将颗粒物质(PM)的水平维持在确定的PM范围且将NOx的水平维持在确定的NOx范围。控制器进一步配置成响应于NOx传感器反馈信号来调节目标进气歧管氧分数或目标进气歧管EGR分数。在一个实施例中，控制器配置成在响应于NOx传感器反馈信号的目标进气歧管氧分数之后，将目标进气歧管氧分数转换成目标新鲜空气分数，且基于目标新鲜空气分数与新鲜空气分数反馈值之间的差异改变EGR量。在一个实施例中，控制器配置成基于测得的EGR阀位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的新鲜空气分数估计来确定新鲜空气分数反馈值。在一个实施例中，控制器配置成在响应于NOx传感器反馈信号调节目标进气歧管EGR分数之后，基于目标EGR分数与EGR分数反馈值之间的差异控制EGR量。在一个实施例中，控制器配置成基于测得的EGR阀位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的EGR分数估计来确定EGR分数反馈值。在一个实施例中，控制器进一步配置成调节燃料喷射定时来将PM水平维持在确定的PM范围内，燃料喷射定时基于来自特性图的基准喷射定时输出确定，且基于进气歧管温度来调节，特性图基于环境温度和压力从多个特性图中选择。
系统的另一个实施例包括具有进气歧管和多个气缸的发动机；配置成使EGR从多个气缸的至少一个子集流至进气歧管的排放气体再循环(EGR)通路；以及配置成基于目标进气新鲜空气分数调节EGR阀的位置的控制器，目标进气新鲜空气分数基于基准进气氧浓度和校正的排气NOx浓度确定。在一个实施例中，基准进气氧分数基于特性图确定，该特性图基于一个或更多个油门位置、环境温度和环境压力从多个特性图中选择。在一个实施例中，校正的排气NOx浓度从排气NOx传感器感测到，且基于排气氧浓度、发动机速度、发动机负载和燃料喷射量来校正。在一个实施例中，校正的排气NOx浓度基于湿度进一步校正。在一个实施例中，控制器进一步配置成基于当前EGR阀位置和校正的进气新鲜空气分数来调节目标进气新鲜空气分数。在一个实施例中，校正的进气新鲜空气分数基于当前EGR阀位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的进气新鲜空气分数估计中的一个或更多个来确定。在一个实施例中，为了基于基准进气氧分数和校正的排气NOx浓度来确定目标进气新鲜空气分数，控制器配置成基于校正的排气NOx浓度来调节基准进气氧分数，且基于氧气-燃料比设置点和气缸空气流将调节的基准进气氧分数转换成目标进气新鲜空气分数。在一个实施例中，多个气缸包括供体气缸组和非供体气缸组，供体气缸组联接到EGR通路上，且非供体气缸组联接到排气通路上，其中EGR阀定位在EGR通路中。在一个实施例中，EGR阀为第一EGR阀，且还包括定位在联接于EGR通路与排气通路之间的通路中的第二EGR阀，且其中控制器配置成基于目标进气新鲜空气分数调节第二EGR阀的位置。
一种用于发动机系统的方法的实施例包括：将进气氧浓度基准转变成新鲜空气流分数基准或排放气体再循环(EGR)分数基准；基于新鲜空气流分数基准或EGR分数基准确定用于第一EGR阀的第一阀位置指令和用于第二EGR阀的第二阀位置指令；基于第一阀位置指令、第二阀位置指令和来自发动机系统的一个或更多个传感器的输出来设置新鲜空气分数指令或EGR分数指令；以及基于新鲜空气分数指令或EGR分数指令来调节第一EGR阀的位置和第二EGR阀的位置。在实施例中，进气氧浓度基准基于油门位置和排气NOx浓度来确定。在实施例中，基于第一阀位置指令、第二阀位置指令和来自发动机系统的一个或更多个传感器的输出设置新鲜空气分数指令或EGR分数指令包括：基于第一阀位置指令调节第一EGR阀的位置，以及基于第二阀位置指令调节第二EGR阀的位置；测量第一EGR阀的实际位置和第二EGR阀的实际位置；基于第一EGR阀的实际位置、第二EGR阀的实际位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的进气新鲜空气分数估计来确定新鲜空气反馈值或EGR分数反馈值；以及基于新鲜空气分数反馈值或EGR分数反馈值和新鲜空气分数基准或EGR分数基准来设置新鲜空气分数指令或EGR分数指令。在实施例中，第一EGR阀位置的位置的调节由第二EGR阀的实际位置限制。
如本文中所使用的，以单数形式叙述并且用词语“一”或“一个”引领的元件或步骤应该理解为不排除前述元件或步骤的复数，除非明确指出了这样的排除。此外，对于本发明的一个实施例的引用并不排除也结合了陈述的特征的附加实施例的存在。此外，除非明确相反地申明，否则“包括”、“包含”或“具有”有特定特性的元件或多个元件的实施例可包括不具有该特性的附加的此类元件。用词“包含”和“在其中”用作相应术语“包括”和“其中”的普通语言等价物。此外，用词“第一”、“第二”和“第三”等仅用作标签，并且不意图给它们的对象赋予数量要求或者特定位置顺序。
该书面描述使用示例以公开包括最佳模型的本发明，并且还使本领域的任何技术人员能够实践本发明，包括制造和使用任意装置或系统以及执行任意并入的方法。本发明的可获得专利的范围由权利要求限定，并且可包括本领域技术人员想到的其他示例。如果这样的其他示例包括没有不同于权利要求的文字表达的结构元件，或者如果它们包括带有与权利要求的文字表达无实质区别的等同结构元件，则它们意图在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于发动机的系统，包括：
控制器，其配置成通过控制供应至所述发动机的排放气体再循环(EGR)量来响应于感测或估计的进气氧分数，以将颗粒物质(PM)的水平维持在确定的PM范围且将NOx水平维持在确定的NOx范围，其中所述控制器进一步配置成响应于NOx传感器反馈信号来调节目标进气歧管氧分数或目标进气歧管EGR分数。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置成在响应于所述NOx传感器反馈信号调节所述目标进气歧管氧分数之后，将所述目标进气歧管氧分数转换成目标新鲜空气分数，且基于所述目标新鲜空气分数与新鲜空气分数反馈值之间的差异改变所述EGR量。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述控制器配置成基于测得的EGR阀位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的新鲜空气分数估计来确定所述新鲜空气分数反馈值。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器配置成在响应于所述NOx传感器反馈信号调节所述目标进气歧管EGR分数之后，基于目标EGR分数与EGR分数反馈值之间的差异控制所述EGR量。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述控制器配置成基于测得的EGR阀位置、进气歧管体积效率模型和基于空气-燃料比率的EGR分数估计来确定所述EGR分数反馈值。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制器进一步配置成调节燃料喷射定时来将所述PM水平维持在所述确定的PM范围内，所述燃料喷射定时基于来自特性图的基准喷射定时输出确定，且基于进气歧管温度来调节，所述特性图基于环境温度和压力从多个特性图中选择。
7.一种系统，包括：
具有进气歧管和多个气缸的发动机；
配置成使EGR从所述多个气缸的至少一个子集流至所述进气歧管的排放气体再循环(EGR)通路；以及
配置成基于目标进气新鲜空气分数调节EGR阀的位置的控制器，所述目标进气新鲜空气分数基于基准进气氧浓度和校正的排气NOx浓度确定。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述基准进气氧分数基于特性图确定，该特性图基于一个或更多个油门位置、环境温度和环境压力从多个特性图中选择。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述校正的排气NOx浓度从排气NOx传感器感测到，且基于排气氧浓度、发动机速度、发动机负载和燃料喷射量来校正。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述校正的排气NOx浓度基于湿度进一步校正。
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