CN110857650A - 半经验引擎排放烟尘模型 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“半经验引擎排放烟尘模型”。本发明公开了一种机动车辆，该机动车辆包括内燃机废气后处理部件，该内燃机燃烧空气/燃料混合物从而产生含有颗粒物的废气，该废气后处理部件收集颗粒物。再生系统烧尽所收集的颗粒物，从而再生废气后处理部件。控制器获得基于动态控制燃烧阶段和混合控制燃烧阶段的燃烧模型，并且根据当前引擎状况确定模型上的指示废气中颗粒物的量的点。

Description

半经验引擎排放烟尘模型
背景技术
本文所述的各种非限制性实施方案整体涉及机动车辆，并且更具体地，涉及废气处理系统。
出于环境原因对内燃机产生的废气中的颗粒物的排放进行管控。因此，车辆通常包括后处理部件，诸如颗粒过滤器、催化烟尘过滤器和吸附催化剂，用于从废气流中去除颗粒物、烟尘和其他受管控的组分(例如，氮氧化物或NOx)。
随着收集的颗粒物积聚在后处理部件中，废气系统中的背压可能增大。已经开发了各种技术诸如再生后处理部件来例如通过烧尽所积聚的烟尘或其他特定物质来降低背压。为了优化再生定时，引擎控制系统通常利用烟尘模型来推导(即，预测)在后处理部件中积聚的烟尘的质量。以这种方式，引擎控制系统可以使用推导的烟尘质量数据来执行各种废气处理措施，包括但不限于监测随时间的烟尘填塞，确定何时可能需要或希望再生，促进再生事件，以及实现对再生过程的控制。
发明内容
根据一个非限制性实施方案，机动车辆包括内燃机和废气后处理部件，该内燃机燃烧空气/燃料混合物从而产生含有颗粒物的废气，该废气后处理部件收集颗粒物。再生系统将所收集的颗粒物烧尽，从而再生废气后处理部件。控制器获得基于动态控制燃烧阶段和混合控制燃烧阶段的燃烧模型，并且根据当前引擎状况确定模型上的指示废气中颗粒物的量的点。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该燃烧模型由从第一参数组中选择的多个第一操作参数和从不同于第一组的第二参数组中选择的多个第二操作参数来定义。
除了本文所述的一个或多个特征之外，每个第二操作参数是交叉项，其被定义为包括在第一参数组中的至少两个第一操作参数的组合。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一参数组的第一操作参数包括轨道压力(RP)、废气再循环流量(EGR)；等效空气燃料比(EQR)；以及主喷射脉冲(SOI)的喷射开始角度。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第二操作参数包括EQR和SOI的乘积(EQR*SOI)、EGR的平方值(EGR2)、EGR和SOI的乘积(EGR*SOI)、EGR的平方值(EGR2)、RP和EQR的乘积(RP*EQR)、RP和SOI的乘积(RP*SOI)，以及SOI的平方值(SOI2)。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该燃烧模型是基于第一操作参数和第二操作参数的函数的，该函数定义为：
f(∑aixi+∑bixixj+c)，其中
xi是多个第一操作参数中的每个第一操作参数；
ai是对应于第一操作参数中的给定第一操作参数的第一查找表系数；
xixj是多个第二操作参数中的每个交叉项；
bi是对应于多个第二操作参数中的给定第二操作参数的第二查找表系数；并且
c是对应于引擎的当前燃烧模式的燃烧模式系数。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一查找表系数和给定的第一操作参数(aixi)的组合定义一阶参数，该一阶参数指示第一操作参数(xi)对颗粒物的产生的影响。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第二查找表系数和给定的交叉项(bixixj)的组合定义二阶参数，该二阶参数指示交叉项(xixj)对颗粒物的产生的影响。
除了本文所述的一个或多个特征之外，颗粒物包括烟尘，并且废气后处理部件包括设置在内燃机下游的颗粒过滤器。
除了本文所述的一个或多个特征之外，控制器还控制启动再生系统的时间，并基于废气中的颗粒物的量再生废气后处理部件。
根据另一个非限制性实施方案，提供了一种方法来确定从内燃机输出的废气中的颗粒物的量。该方法包括经由内燃机执行空气/燃料混合物的燃烧以产生废气，并且经由废气后处理部件收集废气中包含的颗粒物。该方法还包括经由控制器获得基于动态控制燃烧阶段和混合控制燃烧阶段的燃烧模型。该方法还包括经由控制器根据当前引擎状况确定模型上的指示废气中的颗粒物的量的点。该方法还包括经由再生系统基于所指示的废气中颗粒物的量来启动再生过程，以烧尽收集的颗粒物并再生后处理部件。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括基于从第一参数组中选择的多个第一操作参数和从不同于第一组的第二参数组中选择的多个第二操作参数来定义燃烧模型。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括将每个第二操作参数确定为基于第一参数组中包括的至少两个第一操作参数的组合的交叉项。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一参数组中包括的第一操作参数包括轨道压力(RP)、废气再循环流量(EGR)；等效空气燃料比(EQR)；以及主喷射脉冲的喷射开始角度(SOI)。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第二操作参数包括EQR和SOI的乘积(EQR*SOI)、EGR的平方值(EGR2)、EGR和SOI的乘积(EGR*SOI)、EGR的平方值(EGR2)、RP和EQR的乘积(RP*EQR)、RP和SOI的乘积(RP*SOI)，以及SOI的平方值(SOI2)。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该燃烧模型是基于第一操作参数和第二操作参数的函数的，该函数定义为：
f(∑aixi+∑bixixj+c)，其中
xi是多个第一操作参数中的每个第一操作参数；
ai是对应于第一操作参数中的给定第一操作参数的第一查找表系数；
xixj是多个第二操作参数中的每个交叉项；
bi是对应于多个第二操作参数中的给定第二操作参数的第二查找表系数；并且
c是对应于引擎的当前燃烧模式的燃烧模式系数。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第一查找表系数和给定的第一操作参数(aixi)的组合定义一阶参数，该一阶参数指示第一操作参数(xi)对颗粒物的产生的影响。
除了本文所述的一个或多个特征之外，第二查找表系数和给定的交叉项(bixixj)的组合定义二阶参数，该二阶参数指示交叉项(xixj)对颗粒物的产生的影响。
除了本文所述的一个或多个特征之外，颗粒物包括烟尘，并且废气后处理部件包括设置在内燃机下游的颗粒过滤器。
除了本文所述的一个或多个特征之外，该方法还包括经由控制器控制启动再生系统的时间，并基于所指示的废气中的颗粒物的量再生废气后处理部件。
当结合附图时，本教导内容的上述特征和优点以及其他特征和优点，将从以下详细描述中变得显而易见。
附图说明
仅以举例的方式，在实施方案的以下详细描述中，其他特征、优点和细节出现，详细描述参考附图，其中：
图1是比较根据传统引擎排放烟尘模型预测的引擎排放烟尘与根据动态控制燃烧和混合控制燃烧阶段产生的实际引擎排放烟尘的图表；
图2是根据非限制性实施方案的包括废气处理系统的车辆的功能框图；
图3是示出根据非限制性实施方案的废气处理系统的控制系统的数据流图；并且
图4A和图4B是示出根据非限制性实施方案的预测废气处理系统中的引擎排放烟尘的方法的流程图。
具体实施方式
以下描述本质上仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。应当理解，在整个附图中，对应的附图标号指示相同或对应的部件和特征。如本文所用，术语“模块”指的是执行一个或多个软件或固件程序的专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其他合适部件。当在软件中实现时，模块可以在存储器中体现为非暂态机器可读存储介质，其可由处理电路读取并存储用于由处理电路执行以执行方法的指令。
例如，压缩引擎(例如，柴油引擎)中的引擎燃烧可以根据两阶段过程来控制。参见图1，第一曲线2示出了该两阶段燃烧现象。第一阶段称为“动态控制燃烧”阶段，在燃料最初注入气缸并开始燃烧时发生。在该阶段，可以基于喷射到气缸中的燃料的定时和量来控制燃烧。尽管喷射的燃料在该阶段期间自燃并开始燃烧，但是需要空气混合物来实现适当的燃料燃烧。因此，可以使用被称为“混合控制燃烧”阶段的第二阶段来进一步控制燃烧，该阶段控制气缸中的空气和燃料的混合物。
在动态控制燃烧期间，燃料燃烧非常迅速地发生。因此，可以根据在部分4处示出的指数行为来对该阶段期间的燃烧进行建模。然而，空气和燃料的混合物的发生慢得多，并因此可以根据部分6所示的线性行为进行分析。因此，引擎排放烟尘可以被视为在引擎燃烧的两个阶段期间产生。
当前在引擎控制系统中实施的引擎排放模型根据非线性函数操作，如图1中的曲线8所示。换句话讲，当前引擎排放模型的设计是假定引擎排放烟尘仅遵循动态控制燃烧阶段的指数行为。因此，当前的引擎排放模型是不准确的，并且不能区分指数动态控制燃烧阶段期间的烟尘输出与混合控制燃烧阶段期间的烟尘输出。这产生当前引擎排放烟尘模型8和实际两阶段燃烧现象2之间的误差10，该误差导致不准确的烟尘预测，从而导致车辆废气处理系统的低效运行。
此外，当前的引擎排放模型缺乏灵活性，无法适应其他模型参数的实施。例如，当前的非线性引擎排放模型不能使用模型参数直接计算预测烟尘量。相反，必须在设定数量的关键点上对有限数量的参数进行归一化，随后必须对结果进行去归一化以确定每个关键点处的预测烟尘值。因此，当前的引擎排放模型需要复杂的模型结构和过多的计算处理。
本文所述的各种非限制性实施方案提供了一种引擎控制系统，其实现了能够内插增加数量的输入模型参数的半经验引擎排放烟尘模型。在至少一个非限制性实施方案中，该半经验引擎排放烟尘模型包括线性函数，该线性函数考虑了混合控制燃烧对从引擎排出的总烟尘量的影响。这样，确定了对引擎排放烟尘的更准确的预测，这又允许改进的烟尘填塞预测和再生定时。
现在参见图2，本公开的示例性实施方案涉及一种废气处理系统10，该系统减少由内燃机12产生的废气11中存在的废气组分。应当理解，本文所述的废气处理系统10可与各种引擎系统一起使用，这些引擎系统可包括例如但不限于柴油引擎、缸内直接喷射系统和均质充量压缩点火引擎系统。
空气13被吸入引擎12的气缸14中并与燃料混合。空气/燃料混合物在其中燃烧并通过废气系统16排出。如本文所述，空气/燃料燃烧可视为包括两个阶段：混合控制燃烧阶段和动态控制燃烧阶段。在一个或多个实施方案中，引擎可以以不同的燃烧模式操作来燃烧空气/燃料混合物。例如，引擎可以在引擎冷启动时以第一燃烧模式操作，并且在巡航状态期间可以以不同的第二燃烧模式操作。可以理解，本公开的系统和方法可以在具有多个气缸14的引擎中实施，所述气缸包括但不限于2、3、4、5、6、8、10和12个气缸。
电子硬件控制器100被配置为基于各种操作参数和系数查找表(LUT)来控制引擎12和/或废气处理系统10。操作参数包括但不限于引擎每分钟转数(RPM)、引擎燃料消耗、引擎扭矩、进气歧管温度、进气歧管压力、空气燃料比、废气再循环(EGR)率、喷射开始(SOI)时间、轨道压力(RP)、引擎冷却液温度、外部空气温度、外部空气压力、旋流位置、先导量、喷射压力和停留时间。操作参数也可以由控制器100使用存储在存储器中的各种模型来计算和/或可以由安装在车辆上的一个或多个传感器获得，如本领域普通技术人员所理解的。控制器100还能够计算其他的交叉项参数，包括但不限于等效比率(EQR)、EQR和SOI的乘积(EQR*SOI)、RP和EQR的乘积(RP*EQR)，以及RP和SOI的乘积(RP*SOI)。系数LUT存储在控制器存储器中。
废气处理系统10与排气系统16流体连通以接收废气11。废气处理系统10通常包括一个或多个废气管道18，以及一个或多个废气处理设备。在各种实施方案中，废气处理设备包括氧化催化剂设备(OC)20、选择性催化还原设备(SCR)22和颗粒过滤器(PF)24。
仍然参见图2，废气管道18可以包括多个区段，将废气11从引擎12输送到废气处理设备。例如，OC20接收来自引擎12的废气11。应当理解，OC20可以是本领域普通技术人员了解的各种流通式氧化催化剂。在各种实施方案中，OC20可包括流通式金属或陶瓷整体OC基板26，其被包装在刚性壳或罐中，该壳或罐具有与废气管道18流体连通的入口和出口。OC基板26可包括设置在其上的氧化催化剂化合物。氧化催化剂化合物可以作为涂层施加，并且可以含有铂族金属，诸如铂(Pt)、钯(Pd)、铑(Rh)或其他合适的氧化催化剂，或它们的组合。OC20处理未燃烧的气态和非挥发性HC和CO，它们被氧化形成二氧化碳和水。如更详细地讨论的，OC20还可以产生NO2以帮助经由SCR22转化NOx。此外，OC22可以产生放热事件(例如，温度升高)以将废气11加热到使PF24再生的再生温度，如下面更详细地讨论的。
SCR22可以设置在OC20的下游，并且被配置为减少废气11中的NOx组分。在至少一个实施方案中，SCR22还可以被配置为过滤废气11中的碳和其他颗粒物。应当理解，SCR22可以由本领域普通技术人员了解的各种材料构成。在各种实施方案中，例如，SCR22可以使用壁流式整体SCR过滤器28构造，诸如缠绕或填充纤维过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等。在各种实施方案中，SCR22包括施加到SCR过滤器28的SCR催化剂组合物(例如，SCR涂层)。SCR22可以利用还原剂，诸如氨(NH3)来还原NOx。更具体地讲，SCR 22催化剂组合物可含有沸石和一种或多种碱金属组分，诸如铁(Fe)、钴(Co)、铜(Cu)或钒(V)，其可有效地操作以在NH3的存在下转化废气11中的NOx组分。SCR22利用的还原剂可以是气体、液体或尿素水溶液的形式，并且可以与空气13混合以帮助分散由还原剂供应系统产生的注入喷雾，如本领域普通技术人员了解的那样。
PF24可以设置在SCR22的下游。同样，PF24接收来自引擎12的废气11。PF24包括过滤器基板30，该基板被配置为过滤废气11中的碳和其他颗粒物(例如，烟尘)。应当理解，PF24可以是本领域普通技术人员了解的各种颗粒过滤器。在各种实施方案中，PF24可以使用壁流式整体过滤器基板30或其他装置构造，例如缠绕或填充纤维过滤器、开孔泡沫、烧结金属纤维等。通过如本领域普通技术人员所了解的一个或多个再生操作将被捕获的颗粒物(即，储存在过滤器基板30中的烟尘)从PF24去除。在至少一个实施方案中，可以使用如下面更详细地讨论的主动再生操作来再生PF24。
废气处理系统还包括设置在OC20上游的再生系统32。再生系统32包括燃料供应装置36、喷射器38和点火器40。燃料供应装置36储存燃料(例如，烃燃料)。在另一个实施方案中，可以移除点火器40，并且可以控制引擎12以提高废气11的温度。如本领域普通技术人员所理解的，增加的排气温度达到PF燃烧温度，该温度启动存储在PF24中的颗粒物和烟尘的燃烧。
控制器100与喷射器38和点火器40电连通。控制器100控制喷射器38以将一定量的燃料喷射到废气11中并控制点火器40点燃燃料的定时。响应于点燃燃料，与废气11混合的烃燃料在OC20中被氧化，引起放热反应，这使废气11的温度升高。加热的废气11向下游行进到PF24，该PF24加热过滤器基板30。当废气11经过PF24时，增加的热量使储存在过滤器基板30中的烟尘点燃并燃烧，从而再生PF24。
控制器100可基于一个或多个操作条件和/或数据模型来控制再生系统32。例如，再生系统32可确定车辆的行驶距离，并在车辆行驶预定距离时启动再生操作。在另一个实施方案中，控制器100可以测量储存在PF24中的颗粒物的量(例如，烟尘质量)，并且可以在烟尘质量超过阈值时启动再生操作。在另一个实施方案中，可以基于时间(例如，引擎12的运行时间)和/或燃料喷射(例如，在一个或多个气缸14中喷射的燃料量)来启动再生。
可以由一个或多个传感器测量操作条件。参见图2，废气处理系统10可包括空气质量流量(MAF)传感器42和NOx传感器44。MAF传感器42确定引擎10的进气质量(mAir)。在一个实施方案中，MAF传感器42可包括叶片流速计或热金属丝型进气质量流量传感器。然而，应当理解，也可以使用其他类型的传感器。NOx传感器44设置在OC20的上游，并确定废气18中存在的NOx的量(例如NOxMASS)和/或NOx流量(例如，NOxRATE)。
废气处理系统10还可包括至少一个压力传感器46(例如，压差传感器)，如图2所示。压差传感器46可确定PF24的入口和出口之间的压力差(即，Δp)。尽管示出了单个压差传感器46，但是应当理解，如本领域普通技术人员所理解的，可以使用多个压力传感器来确定PF24的压力差。
除了各种压力传感器之外，废气处理系统10还可包括一个或多个温度传感器。根据图2中所示的本公开的至少一个示例性实施方案，废气处理系统10可包括温度传感器48、50、52、54。然而，图2中所示的温度传感器的数量不限于此。第一温度传感器48设置在喷射器38的上游，以确定进入废气处理系统10的废气11的温度。第二温度传感器50设置在OC20的出口处以确定OC出口温度。第三温度传感器52插置在SCR22和PF24之间，而第四温度传感器54设置在PF24的出口处。第二温度传感器50和第三温度传感器52可以确定SCR22的温度。如本领域普通技术人员所理解的，第三温度传感器52和第四温度传感器54可以确定PF24的温度。
在本公开的至少一个示例性实施方案中，再生系统32可以与外部连接的诊断模块(未示出)电连通，该诊断模块输出一个或多个诊断控制信号。响应于接收到诊断控制信号，控制器100可以启动上面讨论的再生操作。在至少一个实施方案中，再生系统32可以超控控制再生操作的一个或多个再生条件。也就是说，无论一个或多个再生条件如何，控制器100都可以响应于诊断控制信号而启动再生操作。再生条件包括但不限于引擎运行时间、行驶距离、烟尘质量和再生频率，其中任何一个都会启动再生操作。再生频率条件基于PF24的再生历史。例如，再生频率可以基于已执行的再生操作的数量与频率阈值之间的比较。因此，无论PF24先前已经再生的次数如何，超控信号都可以启动再生操作。
现在参见图3，示出了根据一个非限制性实施方案的示意图，其示出了与包括在控制器100中的烟尘比控制器200相关联的数据流。烟尘比控制器200与再生控制器201进行信号通信，并且被配置为产生半经验引擎排放烟尘模型，该模型能够预测输送到废气处理系统10的烟尘的引擎排放烟尘流速(参见图2)。基于预测的引擎排放烟尘流速，再生控制器201可确定再生定时并产生控制再生系统32的控制信号203(参见图2)。
控制器100的各种实施方案可以包括任何数量的子模块。应当理解，图3中所示的子模块可被组合和/或进一步分区以模拟引擎排放烟尘流量。控制器100的输入可以由各种车辆传感器(图3中未示出)提供，从其他控制模块(图3中未示出)接收，和/或由控制器100确定或建模。
在各种实施方案中，烟尘比控制器200包括一阶参数控制器202、二阶参数控制器204和引擎排放烟尘控制器206。烟尘比控制器200、再生控制器201、一阶参数控制器202、二阶参数控制器204和引擎排放烟尘控制器206中的任何一者可以被构造为电子硬件控制器，该电子硬件控制器包括存储器和被配置为执行存储在存储器中的算法和计算机可读程序指令的处理器。
一阶参数控制器202根据车辆的当前引擎速度(RPM)和当前引擎燃料消耗(燃料)来确定预测的引擎排放烟尘的一阶参数(aixi)。例如，一阶参数控制器202接收第一操作参数(xi)210和第一LUT系数(ai)212。第一操作参数(xi)210可以由一个或多个传感器和/或另一数据设备诸如子控制器提供。在至少一个实施方案中，第一操作参数(xi)210选自包括例如轨道压力(RP)或喷射压力、主喷射脉冲的喷射开始角度(SOI)、进气歧管温度、进气歧管压力、废气再循环流量(EGR)、等效空气燃料比(EQR)、引擎冷却液温度、外部空气温度、外部空气压力、旋流位置、预喷射量和停留时间、主喷射量和停留时间时间、余脉冲量和停留时间，以及低压EGR分流测量。
第一LUT系数(ai)212由LUT定义，并且对应于第一操作参数(xi)210。第一LUT系数(ai)212和第一操作参数(xi)210二者均被输入到一阶参数控制器202。从LUT中选择第一LUT系数(ai)212的值，该值被定义为当前引擎速度(RPM)参数211和当前引擎燃料消耗参数213的函数。因此，每个第一操作参数(xi)210与其对应的第一LUT系数(ai)212的组合定义一阶参数(aixi)，该一阶参数指示给定的第一操作参数(xi)210对当前引擎速度211和当前引擎燃料消耗213下的空气/燃料燃烧的单独贡献(例如，线性相关)。当前引擎速度参数211和当前引擎燃料消耗参数213可以使用安装在车辆上的传感器获得和/或由安装在车辆上的一个或多个控制器计算。
二阶参数控制器204根据车辆的当前引擎速度(RPM)和当前引擎燃料消耗(燃料)确定预测的引擎排放烟尘的二阶参数(bixixj)。例如，二阶参数控制器204接收第一操作参数(xi)210、第二操作参数(xj)214和交叉项LUT系数(bi)216。第二操作参数(xj)214可以从一个或多个传感器和/或另一数据设备诸如子控制器获得。第二操作参数(xj)214可以是输入到一阶参数控制器202的相同操作参数，或者可以是从本文所述参数中选择的不同操作参数，例如轨道压力(RP)或喷射压力、主脉冲喷射开始角度(SOI)、进气歧管温度、进气歧管压力、废气再循环流量(EGR)、等效空气燃料比(EQR)、引擎冷却液温度、外部空气温度、外部空气压力、旋流位置、预喷射量和停留时间、主喷射量和停留时间时间、余脉冲量和停留时间，以及低压EGR分流测量。
第一操作参数(xi)210和第二操作参数(xj)214可以一起用以产生“xixj”，该项在本文中称为“交叉项”。由二阶参数控制器204利用的各种交叉项包括但不限于EQR和SOI的乘积(EQR*SOI)、EGR的平方值(EGR2)、EGR和SOI的乘积(EGR*SOI)、EGR的平方值(EGR2)、RP和EQR的乘积(RP*EQR)、RP和SOI的乘积(RP*SOI)，以及SOI的平方值(SOI2)。
每个交叉项(即，xixj)与相应的第二LUT系数相关联，即，交叉项LUT系数(bi)216，其不同于第一LUT系数(ai)212。交叉项LUT系数(bi)216的值也从LUT中选择，该值被定义为当前引擎速度(RPM)参数211和当前引擎燃料消耗参数213的函数。因此，每个交叉项(xixj)及其对应的交叉项LUT系数(bi)216的组合定义二阶参数(bixixj)，该二阶参数指示给定的交叉项(xixj)216对当前引擎速度211和当前引擎燃料消耗213下的空气/燃料燃烧的单独贡献(例如，指数相关)。
引擎排放烟尘控制器206被配置为计算烟尘比(sootRATIO)即从引擎输出的预测的引擎排放烟尘218。预测的引擎排放烟尘218有效地定义了预测烟尘模型，并且根据当前引擎状况(例如，当前RPM和燃料)确定模型上的指示引擎输出的废气中颗粒物(例如，烟尘)的量的点。
sootRATIO值基于作为一阶参数(aixi)即输出220以及二阶参数(bixixj)即输出222的函数的等效空气燃料比(EQR)，一阶参数和二阶参数由一阶参数控制器202和二阶参数控制器204产生。在一个或多个实施方案中，引擎排放烟尘控制器206可以输入燃烧模式系数(c)224以提高预测引擎排放烟尘218的准确度。因此，预测的引擎排放烟尘218可表示为：
sootRATIO＝EQRn f(∑aixi+∑bixixj+c)，其中
EQR是等效空气燃料比；
n是指示烟尘与EQR之间平均关系的功率因数；
xi是多个第一操作参数中的每个第一操作参数；
ai是对应于第一操作参数中的给定第一操作参数的第一查找表系数；
xixj是多个第二操作参数中的每个第二操作参数；
bi是对应于多个第二操作参数中的给定第二操作参数的第二查找表系数；并且
c是对应于引擎的当前燃烧模式的燃烧模式系数。
功率因数(n)230可以包括从经验数据导出的常数，或者可以根据当前操作参数动态地确定。在至少一个实施方案中，功率因数(n)230可以是指示烟尘和EQR之间平均关系的标量值。引擎排放烟尘控制器206还可以接收实际空气燃料比(AFR实际)226和理想/化学计量空气燃料比(AFR理想)228作为输入。因此，引擎排放烟尘控制器206可以将EQR计算为实际空气燃料比226与理想/化学计量空气燃料比228之间的比率，或者：
EQR＝AFR理想/AFR实际
如本文所述，烟尘比控制器200可以通过计算作为由一阶参数控制器202和二阶参数控制器204产生的输出220和222的函数的EQR，来输出引擎排放烟尘流速预测值218。在测试过程中，发现EQR的影响对引擎排放烟尘的产生有显著贡献。然而，应当理解，一阶参数和二阶参数的函数(即f(∑aixi+∑bixixj+c)可以与不同于EQR的参数一起使用，该参数也在不脱离本教导内容的范围的情况下影响引擎排放烟尘的产生。在任何情况下，引擎排放烟尘流模型模块200提供在车辆当前操作条件期间(例如，在当前引擎速度和当前燃料消耗下)在空气/燃料燃烧的动态控制燃烧阶段和混合控制燃烧阶段期间产生的烟尘含量的更准确预测。因此，提高了对引擎排放烟尘的整体预测的准确性。然后再生系统32可利用引擎排放烟尘预测的提高的准确度来优化再生定时。
再生控制器201从引擎排放烟尘控制器206接收预测的引擎排放烟尘218，以及一个或多个排气系统参数232。排气系统参数232可包括感测或导出的参数，诸如NOxMASS、NOxRATE、Δp、含氧量、颗粒过滤器入口温度和废气质量流速。基于预测的引擎排放烟尘预测218和废气系统参数232，再生控制器201计算颗粒过滤器烟尘填塞预测。
一旦确定了烟尘填塞预测，再生控制器201进一步确定后处理部件诸如PF24的再生定时(参见图2)。例如，如果烟尘填塞预测指示需要再生PF24，则再生控制器201产生一个或多个控制信号203到引擎12和/或再生系统32。在各种实施方案中，可能需要再生，例如，在经过一定时间的引擎运行之后，或者当引擎操作条件形成产生过量烟尘的某些废气流特性时。因此，再生控制器201可以根据烟尘填塞预测来优化再生定时，这最终基于预测的引擎排放烟尘218。因此，因为预测的引擎排放烟尘218的准确度增加，所以改善了再生定时。
现在转向图4A和4B，根据一个非限制性实施方案示出了预测废气处理系统中的引擎排放烟尘的方法。该方法在操作400处开始，并且在操作402处，确定当前引擎速度(RPM)和当前引擎燃料消耗(燃料)。在操作404处，确定第一操作参数(xi)。在操作406处，根据每个相应的第一操作参数(xi)的当前RPM和当前燃料确定第一LUT系数(ai)。在操作408处，通过将给定的第一操作参数(xi)与其对应的LUT系数(ai)相乘来确定一阶参数(aixi)。在至少一个实施方案中，每个一阶参数(aixi)可以表示线性相关性，其指示给定的第一操作参数(xi)在当前引擎速度和当前引擎燃料消耗下对烟尘的产生的影响。
在操作410处，确定第二操作参数(xj)。在操作412处，基于第一操作参数(xi)和第二操作参数(xj)确定一组交叉项(xixj)。在操作414处，为每个相应的交叉项(xixj)确定第二LUT系数，即交叉项LUT系数(bi)。在操作416处，通过将给定的交叉项(xixj)与其对应的LUT系数(bi)相乘来确定二阶参数(bixixj)。在至少一个实施方案中，二阶参数(bixixj)可以指示给定的交叉项(xixj)对当前引擎速度和当前引擎燃料消耗下的烟尘的产生的组合影响。
转到操作418处(参见图4B)，确定实际空气燃料比(AFR理想)和理想/化学计量空气燃料比(AFR实际)。因此，在操作420处确定等效空气燃料比(EQR)。例如，EQR可以确定为理想/化学计量空气燃料比(AFR理想)与实际空气燃料比(AFR实际)之间的比率。在操作422处，基于EQR、一阶参数的总和(aixi)和二阶参数的总和(bixixj)来确定引擎排放烟尘。在至少一个实施方案中，燃烧模式系数(c)可用于进一步细化所确定的引擎排放烟尘。在操作424处，基于所确定的引擎排放烟尘来再生后处理部件，并且该方法在操作426处结束。
虽然已经参考示例性实施方案描述了以上公开，但是本领域技术人员将理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。此外，在不脱离本发明的实质范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导内容。因此，预期本公开不限于所公开的特定实施方案，而是将包括落入其范围内的所有实施方案。

Claims (10)

1.一种机动车辆，包括：
内燃机，所述内燃机被配置为执行空气/燃料混合物的燃烧，从而产生含有颗粒物的废气；
废气后处理部件，所述废气后处理部件被配置为收集所述颗粒物；
再生系统，所述再生系统被配置为响应于烧尽所收集的颗粒物而再生所述废气后处理部件；和
控制器，所述控制器被配置为获得基于动态控制燃烧阶段和混合控制燃烧阶段的所述燃烧的模型，并且根据当前引擎状况确定所述模型上的指示所述废气中的所述颗粒物的量的点。
2.根据权利要求1所述的车辆，其中所述燃烧模型由从第一参数组中选择的多个第一操作参数和从不同于所述第一组的第二参数组中选择的多个第二操作参数来定义。
3.根据权利要求2所述的车辆，其中每个第二操作参数是被定义为包括在所述第一参数组中的至少两个所述第一操作参数的组合的交叉项。
4.根据权利要求3所述的车辆，其中包括在所述第一参数组中的所述第一操作参数包括轨道压力(RP)、废气再循环流量(EGR)；等效空气燃料比(EQR)；以及主喷射脉冲的喷射开始角度(SOI)。
5.根据权利要求4所述的车辆，其中所述第二操作参数包括EQR和SOI的乘积(EQR*SOI)、EGR的平方值(EGR2)、EGR和SOI的乘积(EGR*SOI)、EGR的平方值(EGR2)、RP和EQR的乘积(RP*EQR)、RP和SOI的乘积(RP*SOI)，以及SOI的平方值(SOI2)。
6.根据权利要求5所述的车辆，其中所述燃烧模型是基于所述第一操作参数和所述第二操作参数的函数的，所述函数定义为：
f(∑aixi+∑bixixj+c)，其中
xi是所述多个第一操作参数中的每个第一操作参数；
ai是对应于所述第一操作参数中的给定第一操作参数的第一查找表系数；
xixj是所述多个第二操作参数中的每个交叉项；
bi是对应于所述多个第二操作参数中的给定第二操作参数的第二查找表系数；并且
c是对应于所述引擎的当前燃烧模式的燃烧模式系数。
7.根据权利要求6所述的车辆，其中“aixi”定义一阶参数，所述一阶参数指示给定的第一操作参数(xi)对所述颗粒物的产生的影响。
8.根据权利要求7所述的车辆，其中“bixixj”定义二阶参数，所述二阶参数指示给定的交叉项(xixj)对所述颗粒物的所述产生的影响。
9.根据权利要求1所述的车辆，其中所述颗粒物包括烟尘，并且所述废气后处理部件包括设置在所述内燃机下游的颗粒过滤器。
10.一种确定从内燃机输出的废气中的颗粒物的量的方法，所述方法包括：
经由所述内燃机执行空气/燃料混合物的燃烧以产生所述废气；
经由废气后处理部件收集所述废气中含有的颗粒物；
经由控制器，获得基于动态控制燃烧阶段和混合控制燃烧阶段的所述燃烧的模型；
经由所述控制器，根据当前引擎状况确定所述模型上的指示所述废气中的所述颗粒物的量的点；以及
经由再生系统，基于所指示的所述废气中颗粒物的量来启动再生过程，以烧尽所收集的颗粒物并再生所述后处理部件。
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