CN111434907B - 用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法和系统 - Google Patents

用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法和系统 Download PDF

Info

Publication number
CN111434907B
CN111434907B CN202010014633.3A CN202010014633A CN111434907B CN 111434907 B CN111434907 B CN 111434907B CN 202010014633 A CN202010014633 A CN 202010014633A CN 111434907 B CN111434907 B CN 111434907B
Authority
CN
China
Prior art keywords
engine
internal combustion
combustion engine
substance
determined
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202010014633.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111434907A (zh
Inventor
李剑
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Perkins Engines Co Ltd
Original Assignee
Perkins Engines Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Perkins Engines Co Ltd filed Critical Perkins Engines Co Ltd
Publication of CN111434907A publication Critical patent/CN111434907A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111434907B publication Critical patent/CN111434907B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/021—Introducing corrections for particular conditions exterior to the engine
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1439—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the position of the sensor
    • F02D41/144—Sensor in intake manifold
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/146—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration
    • F02D41/1461—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine
    • F02D41/1462—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an NOx content or concentration of the exhaust gases emitted by the engine with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1466—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1466—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content
    • F02D41/1467—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a soot concentration or content with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1477—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the regulation circuit or part of it,(e.g. comparator, PI regulator, output)
    • F02D41/1479—Using a comparator with variable reference
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00—Testing of engines
    • G01M15/04—Testing internal-combustion engines
    • G01M15/10—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame
    • G01M15/102—Testing internal-combustion engines by monitoring exhaust gases or combustion flame by monitoring exhaust gases
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1433—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using a model or simulation of the system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/023—Temperature of lubricating oil or working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/024—Fluid pressure of lubricating oil or working fluid
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414—Air temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0606—Fuel temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/06—Fuel or fuel supply system parameters
    • F02D2200/0614—Actual fuel mass or fuel injection amount
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/1002—Output torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02—EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04—EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/06—Low pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust downstream of the turbocharger turbine and reintroduced into the intake system upstream of the compressor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Exhaust Gas After Treatment (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法，该方法包括以下步骤：针对发动机的有效条件确定至少一个操作参数；针对所述发动机的基准条件，基于所确定的操作参数确定运行时在所述基准条件下所述发动机的排气中存在的物质的基准量；确定发动机的有效条件和基准条件之间的进气歧管温度差；以及根据所确定的物质的基准量和所确定的进气歧管温度差来确定处于有效条件的发动机的排气中的物质的有效量。

Description

用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法和系统
技术领域
本发明涉及一种用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法。此外，本发明涉及一种用于确定内燃机的排气中的物质的量的系统以及包括这种系统的内燃机。
背景技术
在发动机开发和发动机校准过程中，测试运行通常在发动机上进行，即在试验台上进行，以确定和绘制发动机性能和操作参数。基于这种测试，已知建立适合于确定或预测发动机性能和运行期间由发动机产生的排气中存在的排放物的发动机模型。
例如，根据US7,779,680B2和US9,921,131B2，已知使用发动机模型来确定或预测存在于发动机排气中的单氮氧化物(NOx)或颗粒物质(例如烟雾或烟灰)的量。在已知的应用中，由发动机模型确定或预测的值可用于优化发动机校准或操作期间发动机的性能。具体地，这种发动机模型可用于优化排气处理系统的操作，例如发动机的NOx还原催化剂或柴油颗粒过滤器。
例如，US9,921,131B2公开了使用这种发动机模型来优化选择性催化还原(SCR)系统的操作。SCR系统通常用于从内燃机(如柴油发动机)产生的排气中除去NOx。在这样的系统中，还原剂(例如气态或氨水)在被引导通过SCR催化剂之前通过受控喷射被引入到发动机的排气中，SCR催化剂引起排气中的NOx和还原剂之间的反应，从而将NOx转化为氮气和水。然而，这种系统需要精确控制注入排气中的还原剂的量。因此，为了确保这种SCR系统的正确操作，应用已知的发动机模型来估计排气中的NOx的量，所述NOx的量用作SCR系统的输入以确定要喷射到排气中的还原剂的量。
已知的发动机映射和发动机模型通常被提供用于发动机的预定操作条件，即发动机在完全变暖的条件下运行，以及用于固定的发动机硬件配置。然而，所考虑的发动机可以在其他操作条件下运行，例如在暖机操作条件下，或者具有影响发动机排放的修改的发动机硬件配置。在这种情况下，发动机映射或发动机模型的排放预测可能不准确，从而影响发动机排气的适当处理。因此，对于不对应于与发动机映射或发动机模型相关联的预定操作条件的发动机操作条件，需要新的发动机映射或其他发动机模型。然而，提供新的发动机映射或新的发动机模型可能是昂贵且耗时的，因为实际上，发动机映射通常在试验台架上需要5至8周的发动机测试。
发明内容
从现有技术开始，目的是提供一种用于确定内燃机的排气中的物质的量的改进的方法和系统。另外，所提供的方法和系统可以有效地应用于要考虑的发动机的不同条件中。
因此，提供了一种用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法。所述方法包括以下步骤：针对发动机的有效条件，确定至少一个操作参数；针对发动机的基准条件，基于所确定的操作参数确定在所述基准条件下操作时所述发动机的排气中存在的物质的基准量；确定发动机的有效条件和基准条件之间的进气歧管温度差；以及根据所确定的物质的基准量和所确定的进气歧管温度差来确定在有效条件下发动机的排气中的物质的量。
此外，提供了一种用于内燃机的系统，用于确定发动机的排气中的物质的量。所述系统包括控制单元，所述控制单元被配置成确定在有效条件下的发动机的至少一个操作参数；针对发动机的基准条件，基于所确定的操作参数，确定在基准条件下操作时发动机的排气中存在的物质的基准量；确定发动机的有效条件和基准条件之间的进气歧管温度差；以及根据所确定的基准量和所确定的进气歧管温度差确定在有效条件下的发动机的排气中的物质的量。
为此，提供了一种配备有上述系统的内燃机。
附图说明
当结合附图考虑时，通过以下详细描述将更容易理解本发明，在附图中：
图1示意性地示出了根据第一配置的内燃机，所述内燃机配备有用于确定由发动机产生的排气中的单氮氧化物和烟雾的量的系统；
图2示出了示意性地示出由图1所示的内燃机的系统执行的用于确定由发动机产生的排气中的单氮氧化物和烟雾的量的方法的流程图；
图3和图4示出了说明不同进气歧管温度对排气中的单氮氧化物和烟雾的浓度的影响的图；
图5和图6示出了说明通过所提出的方法获得的计算值与排气中单氮氧化物和烟雾的浓度的测量值之间的比较的图；
图7示出了示意性地示出了用于确定在所提出的方法中应用的相似度系数的方法步骤的流程图；
图8至图12描绘了用于说明用于确定相似度系数的方法步骤的图；
图13示意性地示出了根据第二配置的内燃机；
图14和15示出了展示了通过所提出的方法获得的计算值与图13中所描绘的发动机的排气中的单氮氧化物和烟雾的浓度的测量值之间的比较的图；
具体实施方式
在下文中，将参照附图更详细地解释本发明。在附图中，相同的元件由相同的附图标记表示，并且为了避免冗余，可以省略其重复描述。
图1示出了内燃机10，在下文中也称为发动机，其以安装在车辆(未示出)上的柴油发动机的形式提供。具体地，发动机10包括至少一个气缸12，即多个气缸，例如四个、六个或八个气缸。每个气缸12设有由容纳在气缸12中的活塞16限定的燃烧室14。活塞16配置成在气缸12内往复运动和轴向运动，并通过连杆20连接到发动机10的曲轴18。
在发动机10的运行过程中，燃烧室14中的每一个都被供应有燃料混合物，所述燃料混合物将在其中被点燃以便产生高温和高压气体，所述高温和高压气体将力施加到相关联的活塞16上并且因此轴向地移动相关联的活塞16，由此旋转曲轴18。这样，化学能被转换成机械能。通过在燃烧室14内混合燃料介质(即柴油)和进气(即包括来自车辆外部的新鲜空气)，形成要供应到燃烧室14并在燃烧室14内点燃的燃料混合物。
具体地，为了将进气供应到燃烧室14中，发动机10包括连接到燃烧室14的进气管线22，其中通过进气阀24可变地调节进入燃烧室14的进气供应。进气管线22配置成用于收集新鲜的进气并将其从车辆外部引导到每个燃烧室14。从图1可以看出，在经由进气歧管34被引导到不同的燃烧室14之前，被引入并被引导通过进气管线22的新鲜进气被连续地引导通过空气过滤器26、涡轮增压器28(即其压缩机30)和增压空气冷却器32。在所述配置中，进气歧管34配置成将流过进气管线22的公共流动通道36的进气气流分成单独的进气气流，每个进气气流经由进气管线22的单独流动通道38被引导至燃烧室14中的相关一个。
为此，为了将燃料介质供应到每个气缸12的燃烧室14中，设置燃料喷射阀39，用于将燃料介质不同地喷射到燃烧室14中。
每个气缸12的燃烧室14连接到排气管线40，用于从燃烧室14排出燃烧气体，即在发生燃料混合物的燃烧之后排出燃烧气体。为了控制燃烧气体的排出，设置排气阀42，其可变地打开和关闭通向燃烧室14的排气管线40的孔。排气分别从燃烧室14排出，并通过布置在燃烧室14下游的出口歧管44合并成流过排气管线40的公共排气流。在本发明的上下文中，术语“下游”和“上游”是指流经进气管线22和排气管线40的气体的流动方向。
此外，在被引导通过出口歧管44之后，排气相继地流过涡轮增压器28(即其涡轮机46)、柴油颗粒过滤器48和选择性催化还原(SCR)系统50。
在所示的配置中，涡轮增压器28配置成在被引导通过进气管线22时对流经其压缩机30的进气进行充气。压缩机30通过涡轮增压器28的涡轮46致动，涡轮增压器28的涡轮46由流过排气管线40时在其中膨胀的排气驱动。
柴油颗粒过滤器48用于净化从燃烧室14排出的排气。换句话说，柴油机颗粒过滤器48配置成从排气中去除颗粒物质，例如烟灰或烟雾。此外，柴油机微粒过滤器48被设计为烧掉从排气中去除并积聚在其中的微粒物质。烧掉积聚的颗粒的过程称为过滤器再生。这可以通过使用催化剂或通过将柴油颗粒过滤器48加热到能使烟灰燃烧的温度的活性装置如燃料燃烧器来实现。
SCR系统50配置成用于从排气中去除单氮氧化物(NOx)，并且包括还原剂喷射器52和布置在还原剂喷射器52下游的催化剂54。还原剂喷射器52配置成在被引导通过催化剂52之前通过受控喷射将还原剂(例如气态或氨水或尿素水溶液)引入流过排气管线40的排气中，所述催化剂52配置成引起排气中的NOx和还原剂之间的反应，从而将NOx转化为氮气和水，从而从排气中除去NOx。
此外，发动机10设置有排气再循环(EGR)回路56，所述排气再循环回路56从排气管线40分支到柴油颗粒过滤器48的下游和SCR系统50的上游，用于至少部分地将排气再循环到涡轮增压器压缩机30上游的进气管线22中。在所示配置中，流入进气管线22的再循环排气的量可以通过EGR阀58来调节。此外，EGR回路56设有EGR冷却器60，用于冷却流过EGR回路56的排气。
通常，在内燃机中，EGR回路用于降低燃烧室中的温度，这导致在发动机的排气中存在的单氮氧化物的量增加。这通过将发动机排气的一部分再循环到燃烧室14中来实现，排气的一部分以这种方式构成待点火的燃料混合物的一部分。结果，对燃烧惰性的气体的量在燃烧室14中增加，其用作燃烧热的吸收剂，从而降低燃烧室中的峰值温度并因此降低单氮氧化物的产生。
在进一步的发展中，发动机10可以配备有另一个EGR回路，用于在被引导穿过涡轮增压器28的涡轮机46之前再循环从燃烧室14排出的排气。因此，所述另一个EGR回路可以被提供成使得它在涡轮增压器28的涡轮机46的上游并且在出口歧管44的下游从排气管线40分支，用于至少部分地将排气再循环到在所述增压空气冷却器32下游并且在所述进气歧管34上游的进气管线22中，其中经由所述另一个EGR回路流入所述进气管线22中的再循环排气的量可以借助于另一个EGR阀来调节。在所述配置中，EGR回路56可以指低压EGR回路并且所述另一个EGR回路可以指高压EGR回路。
在进气管线22中，节流阀62设置在涡轮增压器28的上游和EGR回路56的接合线的上游，用于调节供给到燃烧室14的新鲜进气量。此外，进气传感器64设置在节流阀62的下游和EGR回路56的接合线的上游。进气传感器64配置成测量流过进气管线22的新鲜进气的质量流量。
为此，进气歧管温度传感器66设置在布置在增压空气冷却器32和进气歧管34之间的进气管线22中。进气歧管温度传感器66配置成测量流过进气歧管34以供应到燃烧室14中的进气的进气歧管温度。
在EGR回路56中，EGR传感器68被安排在EGR阀56的下游，其被配置成测量再循环到进气管线22中的排气的质量流量。
为了控制发动机10的操作，提供了电子控制单元，在下文中也称为ECU。具体地，ECU基于控制信号69控制发动机10的操作，所述控制信号69表示发动机10要操作的所需发动机功率或所需负载。例如，控制信号可以指示发动机10的所需扭矩或所需转速或发动机10中要点火的燃料混合物的所需空燃比。基于所述控制信号，ECU控制进气阀24、燃料喷射阀39、排气阀42、EGR阀58和节流阀62的致动，以便设定要供应到燃烧室14中并在燃烧室14中点燃的燃料混合物的量和成分。
由ECU控制的内燃机10的基本结构和操作是本领域技术人员公知的，因此不再赘述。相反，下面说明与本发明互连的发动机10及其ECU的特性。
发动机10还包括用于确定存在于从至少一个气缸12的燃烧室14排出的排气中的单氮氧化物的量和烟雾或烟灰的量的系统70。系统70包括ECU或由ECU构成。ECU可以被配置成使用排气中的单氮氧化物和烟雾的量的确定值来用于校准目的和/或在发动机10的操作过程中控制柴油颗粒过滤器48和/或SCR系统50的运行。具体地，ECU可以被配置成使用所确定的值来控制柴油颗粒过滤器48的过滤器再生过程。可替代地或附加地，ECU可以被配置成使用所确定的值来控制待供应到排气中的还原剂的量，以便能够借助于催化剂54进行适当的选择性催化还原。
在下文中，由ECU执行的用于确定存在于发动机10的排气中的单氮氧化物的量和烟雾的量的方法参考图2来指定，图2描绘了所述方法的流程图。
在第一步骤S1中，ECU针对发动机10的有效条件(即，当在有效条件下操作时)确定其至少一个操作参数。
在本发明的上下文中，术语“有效条件”是指发动机10的操作条件，其可以是发动机10的“实际操作条件”，即发动机10在其中运行的操作条件，或发动机10的“期望或要求的操作条件”，即发动机将被操作的操作条件。换言之，有效条件是指所考虑的操作条件，即NOx的量将被确定的操作条件。
具体地，所述至少一个确定的操作参数包括在发动机10的有效条件下供应到燃烧室14的燃料混合物的空燃比AFR。在本发明的上下文中，空燃比AFR是指进气相对于燃料介质的质量比：
其中，mair表示燃料混合物中的进气的质量，mfuel表示燃料混合物中的燃料介质的质量。
为了确定用于有效条件的空燃比AFR，ECU经由信号线72连接到进气传感器62和EGR传感器58，以接收由进气传感器64测量的新鲜进气的质量流量和由EGR传感器68测量的再循环到进气管线22中的排气的质量流量的值。基于所测量的数据，ECU被配置为确定发动机10的实际操作条件的空燃比AFR。可替代地或附加地，ECU可配置成接收空燃比AFR的值或基于接收到的控制信号69确定空燃比AFR，控制信号69相应地可指示发动机10的有效条件的空燃比AFR。
在所述方法的第二步骤S2中，ECU基于所确定的操作参数，即所确定的空燃比AFR，针对发动机10的基准条件计算或确定在基准条件下运行时存在于发动机10的排气中的NOx的基准量cr_NOx和烟雾的基准量cr_s。
在本发明的上下文中，术语“基准条件”是指发动机10的操作条件，为此提供了发动机映射和/或发动机模型。具体地，在所示配置中，有效条件和基准条件是指发动机10的相同硬件配置的不同操作条件，即，如图1所示。可替代地或附加地，有效条件和基准条件可以指发动机10的不同硬件配置。
如上所述，对于基准条件，提供发动机映射和/或发动机模型。因此，当所提供的发动机映射和/或所提供的发动机模型在基准条件下运行时，应用所提供的发动机映射和/或所提供的发动机模型来确定发动机10的排气中的NOx的基准量cr_NOx和烟雾的基准量cr_s。
通常，在基准条件下存在于发动机10的排气中的NOx的基准量cr_NOx可以如下表示为在发动机10中点火的燃料混合物的空燃比AFR的函数Fcr_NOx：
cr_NOx＝Fcr_NOx(AFR) (2)
因此，在基准条件下存在于发动机10的排气中的烟雾的基准量cr_s可以如下表示为在发动机10中点火的燃料混合物的空燃比AFR的函数：
cr_S＝Fcr_S(AFR) (3)
为了计算相应的基准量cr_NOx、cr_S，ECU访问或包括用于计算在基准条件下存在于发动机10的排气中的NOx的基准量cr_NOx的函数Fcr_NOx和用于计算在基准条件下存在于发动机10的排气中的烟雾的基准量cr_s的函数Fcr_S。通常，函数Fcr_NOx、Fcr_S中的每一个表示将构成函数输入的空燃比AFR值与构成函数输出的NOx或烟雾的相应基准量cr_NOx、cr_s的值相关联的映射或关系。这些函数Fcr_NOx、Fcr_S可以构成发动机模型，即数学模型，其可以基于用于基准条件的发动机10的基准性能数据导出。具体地，可以基于发动机映射过程来提供发动机模型和/或基准性能数据。可以针对发动机10的基准条件执行发动机映射过程。
为了计算NOx或烟雾的相应基准量cr_NOx、cr_s，函数Fcr_NOx、Fcr_S可以进一步取决于其他操作参数，即形成函数的进一步输入参数。其他操作参数可以包括发动机速度、发动机扭矩、气缸压力、指示燃烧室14中的燃烧温度的温度值(即进气歧管温度值TIM)等中的至少一个。这些另外的操作参数可以在所述方法的上述步骤S1期间与空燃比AFR一起确定。换言之，在步骤S2中，具体地基于发动机模型和/或发动机10的基准性能数据，根据以下各项中的至少一项来确定NOx或烟雾的相应基准量cr_NOx、cr_s：空燃比AFR、发动机速度、发动机扭矩、气缸压力、以及指示燃烧温度的温度值。
具体地，NOx或烟雾的相应基准量cr_NOx、cr_s是指在基准条件下发动机10的排气中的相应物质的浓度。换言之，在步骤S2中，确定在基准条件下发动机10的排气中的NOx的基准浓度cr_NOx和烟雾的基准浓度cr_S。
在所述方法的第三步骤S3中，ECU确定发动机10的有效条件与基准条件之间的进气歧管温度差ΔTIM：
ΔTIM＝Te_IM-Tr_IM (4)。
其中Te_IM表示发动机10的有效条件下的有效进气歧管温度，Tr_IM表示发动机10的基准条件下的基准进气歧管温度。通常，进气歧管温度是指当流过进气歧管34时进气的温度。此外，进气歧管温度指示在发动机10操作期间属于至少一个气缸12的燃烧室14中的燃烧温度。
为了确定进气歧管温度差ΔTIM，首先，ECU在计算它们之间的差之前确定有效进气歧管温度Te_IM和基准进气歧管温度Tr_IM，以便确定进气歧管温度差ΔTIM。具体地，为了获得有效进气歧管温度Te_IM，ECU经由信号线72连接到进气歧管温度传感器66，以在发动机在有效条件下操作时接收有效进气歧管温度Te_IM的值。为此，为了获得基准进气歧管温度Tr_IM，ECU访问或包括发动机模型或发动机10的基准性能数据，以便确定发动机10的基准条件下的基准进气歧管温度Tr_IM。
然后，根据步骤S4，当在有效条件下操作时，ECU计算或确定发动机10的排气中的NOx的有效量ce_NOx和烟雾的有效量ce_s。具体地，所确定的NOx和烟雾的有效量cr_NOx、cr_s是指在有效条件下发动机10的排气中的相应物质的浓度。换言之，在步骤S4中，确定在有效条件下发动机10的排气中的NOx的有效浓度ce_NOx和烟雾的有效浓度cr_S。
具体地，在步骤S4中，ECU基于以下公式计算在有效条件下发动机10的排气中的NOx的有效浓度ce_NOx：
其中ce_NOx表示在有效条件下发动机10的排气中的NOx的有效浓度；cr_NOx表示在基准条件下发动机10的排气中的NOx的基准浓度；AFR表示所确定的空燃比；kNOx是指相似系数；并且ΔTIM是指所确定的进气歧管温度差。
在上述等式(5)中，相似度系数是指在用于计算NOx和烟雾的有效浓度的发动机10的不同操作条件或配置中，能够使用通用发动机模型的校正因子，即用于计算如上述等式(2)中所示的NOx的基准浓度ct_NOx。
此外，在不同的操作条件中，被引导到发动机10的燃烧室14中的进气的进气歧管温度可以彼此不同。因此，通过以上等式(5)，所建议的方法能够在应用与发动机10的基准条件相关联的发动机模型的同时补偿将被引导到发动机10的燃烧室14中的进气的不同进气歧管温度。
相似度系数kNOx取决于所确定的NOx的基准浓度cr_NOx和所确定的空燃比AFR，尤其取决于它们的比率。因此，相似度系数kNOx可以如下表示为NOx的基准浓度cr_NOx相对于空燃比AFR的比率的函数Fk_NOx：
同样地，在步骤S4中，ECU基于以下公式计算在有效条件下发动机10的排气中的烟雾的有效浓度ce_S：
其中ce_S表示在有效条件下发动机10的排气中的烟雾的有效浓度；cr_S表示在基准条件下发动机10的排气中的烟雾的基准浓度；AFR表示所确定的空燃比；kS为相似系数；并且ΔTIM是指所确定的进气歧管温度差。
在上述等式(7)中，相似度系数是指在用于计算排气中的相应NOx和烟雾浓度的发动机10的不同操作条件或配置中，能够使用通用发动机模型(即，用于计算如上述等式(3)中所示的烟雾的基准浓度cr_S的校正因子。
相似度系数kS取决于所确定的NOx的基准浓度cr_NOx和所确定的空燃比AFR，尤其取决于它们的比率。因此，相似度系数kS可以如下表示为NOx的基准浓度cr_NOx相对于空燃比AFR的比率的函数Fk_S：
已经发现，发动机10的不同操作条件和/或不同硬件配置通常影响进气的进气歧管温度，并因此影响发动机气缸12的燃烧室14中的燃烧温度。然而，通过增加进气歧管温度，排气中NOx的浓度增加，而烟雾的浓度降低并且排气。这些效果在图3和4中示出。
具体地，图3描绘了示出对于两种不同的操作条件，不同进气歧管温度对发动机10的排气中的NOx浓度的影响的图。所述图的横坐标表示进气歧管温度TIM，纵坐标表示发动机10的排气中NOx的相关浓度cNOx。所述图示出了与第一操作条件相关的第一点集和与第二操作条件相关的第二点集，在第一操作条件中，发动机10以2200rpm的发动机速度和135Nm的发动机扭矩操作，在第二操作条件中，发动机10以2200rpm的发动机速度和478Nm的发动机扭矩操作。
图4描绘了示出对于两种不同的操作条件，不同进气歧管温度对发动机10的排气中的烟雾浓度的影响的图。所述图的横坐标描绘了进气歧管温度TIM，并且纵坐标描绘了由过滤器烟度(fsn)量化的发动机10的排气中的烟雾的相关浓度cS。所述图示出了与发动机10的第一操作条件相关联的第一点集和与第二操作条件相关联的第二点集。
因此，考虑到上述影响，在所提出的方法中，根据进气歧管温度差ΔTIM来计算NOx和烟雾的有效浓度ce_NOx、ce_S，以便补偿由在不同操作条件下和/或在不同硬件配置下运行发动机10引起的不同进气歧管温度。
为了验证所提出的方法的目的，在图5和6中，将由ECU计算的值与发动机10运行期间NOx和烟雾的有效浓度的测量值进行比较。
具体地，图5描绘了示出对于发动机10的不同操作条件，NOx的有效浓度的计算值和测量值之间的比较的图。所述图的横坐标表示NOx的有效浓度ce_NOx的测量值，纵坐标表示NOx的有效浓度ce_NOx的计算值。所述图示出了与发动机10的不同操作条件相关联的一组点。此外，描绘了两条线，其指示测量值和计算值之间的+5％和-5％的偏差。
图6描绘了示出对于发动机10的不同操作条件的烟雾的有效浓度的计算值与测量值之间的比较的图。所述图的横坐标表示烟雾的有效浓度ce_S的测量值，纵坐标表示烟雾的有效浓度ce_S的计算值。所述图示出了与发动机10的不同操作条件相关联的一组点。此外，描绘了两条线，其指示测量值和计算值之间的+15％和-15％的偏差。
在下文中，参考图7描述所提出的方法的另一步骤S0。提供步骤S0用于根据所确定的NOx的基准浓度cr_NOx和所确定的空燃比AFR，特别是根据其比率来确定相应的相似度系数kNOx、kS。
更具体地，在步骤S0中，提供了相应的函数或数学模型Fk_NOx、Fk_S，用于计算作为所确定的基准浓度cr_NOx和所确定的空燃比AFR的函数的相应相似度系数kNOx、kS，特别是作为如等式(6)和(8)所描绘的其比率的函数的相应相似度系数kNOx、kS。步骤S0可以在步骤S1至S3中的任何一个之前或在步骤S4期间执行。
在第一子步骤S01中，如图8所示，发动机以不同的发动机速度和不同的发动机扭矩点运行，即在试验台架上运行。具体地，图8示出了示出驱动发动机10的不同速度/负载点的图。所述图的横坐标表示发动机速度，纵坐标表示发动机扭矩。此外，所述图示出了一组速度/负载点，在步骤S0期间在每个速度/负载点处驱动发动机。
此外，在子步骤S02中，在每个发动机速度/发动机扭矩点处，发动机在不同的进气歧管温度条件下运行。在子步骤S03中，对于不同进气歧管温度条件中的每一个，确定NOx和烟雾的浓度cNOx、cs、相关联的空燃比AFR以及相关联的进气歧管温度差ΔTIM。
此后，在步骤S04中，对于不同的发动机速度/发动机扭矩点中的每一个，执行线拟合以确定线74的斜率a，所述线74拟合到包括所确定的NOx浓度cNOx和相关联的进气歧管温度差ΔTIM的所确定的数据集点(如图9所示)，以及确定另一条线76的斜率b，所述另一条线拟合到包括所确定的烟雾浓度cS和相关联的进气歧管温度差ΔTIM的所确定的数据集点(如图10所示)。通常，“直线拟合”是指构造对一系列数据点具有最佳拟合的直线的过程。
具体地，图9示出了示出在不同进气歧管温度条件下、但是针对共同的发动机速度/发动机扭矩点(在此发动机速度为2200rpm并且发动机扭矩为478Nm)而确定的排气中NOx的浓度cNOx的值的图。所述图的横坐标描绘了相对于所述图的第一数据点的进气歧管温度差ΔTIM，并且纵坐标描绘了所确定的NOx浓度cNOx相对于所述图中描绘的第一数据点的NOx浓度cNOx的值的NOx比率。此外，描绘了拟合线74，其已经通过在步骤S04中执行的线拟合过程来确定，并且其与图中描绘的数据点具有最佳拟合。
图10示出了一个简图，展示了在不同进气歧管温度条件下，但对于一个共同的发动机速度/发动机扭矩点(在此是在2200rpm的发动机速度和478Nm的发动机扭矩下)确定的排气中烟雾的浓度cS的值。所述图的横坐标描绘了相对于所述图的第一数据点的进气歧管温度差ΔTIM，并且纵坐标描绘了排气中烟雾的浓度cS。此外，描绘了另一条拟合线76，其已经通过在步骤S04中执行的线拟合过程来确定，并且其与图中描绘的数据点具有最佳拟合。
在下一步骤中，确定一组数据点，其中线74和线76的确定斜率a、b分别与确定的相应NOx浓度相对于确定的相应空燃比AFR的比率相关联。在图11和图12中，示出了由此确定的数据点集。
具体地，图11描绘了示出对于所确定的排气中NOx的浓度CNOx相对于所确定的相应空燃比AFR的不同比率的线74的斜率a的图。已经针对上述发动机运行中的每一个获得了所示数据集点。所述图的横坐标描绘了在不同发动机速度/发动机扭矩点处针对不同进气歧管温度条件获得的线74的斜率a，纵坐标描绘了所确定的NOx的相应浓度cNOx相对于所确定的相应空燃比的比率。
图12描绘了示出对于所确定的排气中NOx的浓度cNOx相对于所确定的相应空燃比AFR的不同比率的线76的斜率b的图。已经针对上述发动机运行中的每一个获得了所示数据集点。所述图的横坐标表示对于不同进气歧管温度条件和在不同发动机速度/发动机扭矩点处获得的线76的斜率b，纵坐标表示所确定的NOx的相应浓度cNOx相对于所确定的相应空燃比的比率。
然后，在子步骤S05中，执行曲线拟合过程以确定函数Fk_NOx、Fk_S，特别是多项式函数。通常，“曲线拟合”是指配置对一系列数据点具有最佳拟合的数学函数的数学过程。
具体地，为了确定函数Fk_NOx，执行曲线拟合过程以构造数学函数，即2次多项式或更高次的多项式，其具有对图11所示的一系列数据点的最佳拟合。曲线拟合过程的结果在图11中以表示所构造的数学函数并因此表示函数Fk_NOx的拟合曲线78的形式示出。所配置的数学函数提供了将排气中NOx的浓度cNOx相对于所确定的相应空燃比AFR(即构成函数的输入)的比率与相应斜率a(即构成函数的输出)相关联的映射或关系。这里，斜率a对应于相似系数kNOx。
因此，为了确定函数Fk_S，执行另一曲线拟合过程以构造数学函数，即2次多项式或更高次多项式，其对图12中描绘的一系列数据点具有最佳拟合。曲线拟合过程的结果在图12中以表示所配置的数学函数并因此表示函数Fk_S的另一拟合曲线80的形式示出。所配置的数学函数提供了将排气中NOx的浓度cNOx相对于所确定的相应空燃比AFR(即构成函数的输入)的比率与相应斜率b(即构成函数的输出)相关联的映射或关系。这里，斜率b对应于相似度系数ks。
图13示出了发动机10的另一配置，其与图1所示的发动机10的不同之处在于，EGR冷却器60从EGR回路56中省略。结果，当以完全相同的校准和操作参数运行图13所示的发动机10和图1所示的发动机10时，与图1所示的配置相比，流过图13所示的发动机10的进气歧管34的进气的进气歧管温度可以高10K至30K。
然而，如上所述，用于确定存在于排气中的单氮氧化物的量和烟或烟灰的量的方法适于补偿不同的进气歧管温度水平，即由发动机10的不同的操作条件或硬件配置引起的进气歧管温度水平，上述方法步骤S1至S4，即根据等式(5)和(7)的上述公式，可以由图13所示的发动机10的ECU应用，用于计算排气中NOx和烟雾的浓度。因此，用于计算在基准条件下存在于发动机10的排气中的NOx的基准浓度cr_NOx的函数Fcr_NOx和用于计算在基准条件下存在于发动机10的排气中的烟雾的基准浓度cr_S的函数Fcr_S以及用于计算基于图1中描绘的发动机配置构造的相应相似度系数Fk_NOx、Fk_S的函数也可以用于计算图13中描绘的发动机配置的排气中的NOx和烟雾的浓度。因此，尽管改变了发动机10的硬件配置，但是所提出的方法使得能够构建用于基准条件或基准配置的发动机模型，即函数Fcr_NOx、Fcr_S、Fk_NOx和Fk_S，如图1所示。可以用于发动机10的其他操作条件或硬件配置。因此，通过所提出的方法，可以省略用于配置与发动机10的改变的操作条件或硬件配置相关联的新发动机模型的发动机映射过程。
为了验证所提出的方法的目的，在图14和15中，将由图13所示的发动机10的ECU通过应用基于针对图1所示的发动机10的基准条件或基准配置构造的函数Fcr_NOx、Fcr_S、Fk_NOx和Fk_S的上述方法计算的值与在发动机10运行期间的NOx以及烟雾的有效浓度的测量值进行比较。
具体地，图14描绘了示出对于发动机10的不同操作条件的NOx的有效浓度的计算值和测量值之间的比较的图。所述图的横坐标表示NOx的有效浓度ce_NOx的测量值，纵坐标表示NOx的有效浓度ce_NOx的计算值。
图15描绘了示出对于发动机10的不同操作条件的烟雾的有效浓度的计算值与测量值之间的比较的图。所述图的横坐标表示排气中烟雾的有效浓度ce_S的测量值，纵坐标表示排气中烟雾的有效浓度ce_S的计算值。
对于本领域技术人员显而易见的是，这些实施例和项目仅描述了多种可能性的示例。因此，这里所示的实施例不应被理解为形成对这些特征和配置的限制。可以根据本发明的范围选择所述特征的任何可能的组合和配置。
可以提供一种用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法。所述方法可以包括以下步骤：针对所述发动机的有效条件确定至少一个操作参数；针对所述发动机的基准条件，基于所确定的操作参数确定在所述基准条件下运行时所述发动机的排气中存在的物质的基准量；确定发动机的有效条件和基准条件之间的进气歧管温度差；以及根据所确定的基准量和所确定的进气歧管温度差来确定在有效条件下发动机的排气中的物质的有效量。
所提出的方法能够使用针对发动机的基准条件执行或配置的发动机映射和/或发动机模型来计算当在不同于基准条件的条件下操作时发动机的排气中的物质的量。因此，所提供的方法可以应用于发动机的不同条件中，用于计算排气中的物质的量，而不需要针对每个不同的条件执行或配置新的发动机映射和新的发动机模型。
所提出的方法可用于内燃机(例如柴油发动机)中或用于内燃机，以确定由发动机产生的排气中的物质(例如单氮氧化物或烟雾)的量。
具体地，当在有效运行模式下运行时，所述方法可以用于计算发动机的排气中的单氮氧化物的量。可替代地或附加地，当在有效运行模式下运行时，所述方法可以应用于计算发动机的排气中的烟量。换言之，存在于发动机的排气中的物质是单氮氧化物和烟雾中的至少一种。
此外，在所述方法中计算的物质的量可以指存在于发动机的排气中的物质的浓度。因此，在确定物质的基准量的步骤中，可以确定基准条件下发动机的排气中的物质浓度。可替代地或附加地，在确定物质的有效量的步骤中，可以确定处于有效条件的发动机的排气中的物质的浓度。
在所提出的方法中，有效条件和基准条件可以指发动机的不同操作条件。特别地，有效条件和基准条件可以指发动机的配置(即相同配置)的不同操作条件。可替代地或附加地，发动机的有效条件和基准条件可以指发动机的不同配置。
如上所述，所述方法可以包括在有效条件下确定发动机的至少一个操作参数的步骤。具体地，操作参数可以包括进气相对于将被引导到发动机的燃烧室中的燃料的比率，特别是质量比。
在确定所述物质的基准量的步骤中，可以根据以下各项中的至少一项来确定基准量：空燃比、发动机速度、发动机扭矩、燃料喷射量、气缸压力和指示燃烧温度的温度值，特别是进气歧管温度，具体地，基于发动机模型和发动机在基准条件下的基准性能数据中的至少一个。
在下文中，进一步规定了确定发动机的排气中的物质的有效量的步骤。
如上所述，可以根据物质的基准量和所确定的进气歧管温度差来计算物质的有效量。此外，为了计算物质的有效量，可以考虑所确定的操作参数和相似度系数中的至少一个。换言之，可以根据所确定的操作参数(特别是进气相对于燃料的比率)和/或相似度系数来进一步计算物质的有效量。
具体地，可以根据相似度系数和所确定的进气歧管温度差的乘积来计算物质的有效量。
更具体地，物质的有效量可以基于下式计算或确定：
其中ce表示在有效条件下发动机的排气中的物质的量；cr表示在基准条件下发动机的排气中的物质的基准量；k为相似系数；以及ΔTIM表示进气歧管温度差。
已经发现，相似度系数取决于所确定的物质的基准量(即在基准条件下存在于发动机的排气中的单氮氧化物的基准量)以及所确定的操作参数。因此，所述方法进一步包括根据所确定的物质的基准量(即在基准条件下存在于发动机的排气中的单氮氧化物的基准量)和所确定的操作参数来确定相似度系数的步骤。
因此，所述方法可以进一步包括提供用于确定相似度系数的函数或模型的步骤，所述相似度系数作为在基准条件下存在于发动机的排气中的物质或另一种物质(即单氮氧化物)的所确定的基准量和所确定的操作参数的函数。
具体地，提供用于确定相似度系数的函数或模型的步骤可以包括以下子步骤：
-在考虑到发动机速度和发动机扭矩中的至少一个的不同操作点处，即在不同的发动机速度和/或发动机扭矩点处，特别是在基准条件下运行发动机；
-在每个操作点，使发动机在不同的进气歧管温度下运行；
-对于发动机的不同进气歧管温度条件中的每一个，确定包括物质的量、空燃比和进气歧管温度的数据集；
-对于所述不同操作点中的每一个，执行线拟合以确定线的斜率，所述线拟合到包括所述物质的量和相关联的进气歧管温度的第一确定的数据集点；和/或
-执行曲线拟合以确定函数或模型，特别是多项式函数，所述函数或模型拟合到第二确定的数据集点，所述第二确定的数据集点包括斜率值和物质的确定量与空燃比的关联比率。
此外，可以提供一种在内燃机中使用的用于确定发动机的排气中的物质的量的系统。所述系统尤其可用于执行或操作上述方法。相应地，结合上述方法描述的技术特征也可以涉及并应用于所提出的系统，反之亦然。
所述系统可以形成内燃机例如柴油发动机的一部分，或者可以与内燃机分开设置。所述系统可以包括控制单元。控制单元可以包括在内燃机的控制单元中或由内燃机的控制单元构成。
所述系统的控制单元可以被配置成确定：
-在有效条件下的发动机的至少一个操作参数；
-对于发动机的基准条件，基于所确定的操作参数的在基准条件下操作时的发动机的排气中存在的物质的基准量；
-发动机的有效条件和基准条件之间的进气歧管温度差；以及
-根据所确定的基准量和所确定的进气歧管温度差的在有效条件下的发动机的排气中的物质的有效量。
此外，可以提供一种用于车辆中的内燃机，其包括用于确定发动机的排气中的物质的量的上述系统。因此，结合上述系统描述的技术特征也可以涉及并应用于所提出的内燃机，反之亦然。
工业实用性
参考附图，提出了一种用于内燃机10(即柴油发动机)的方法和系统70。如上所述的方法和系统70可应用于和结合车辆的内燃机。

Claims (12)

1.用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法，所述方法包括以下步骤：
-针对内燃机将被操作的内燃机的有效条件，确定至少一个操作参数；
-针对提供内燃机映射和/或内燃机模型的内燃机的基准条件，基于所确定的操作参数确定在所述基准条件下操作时所述内燃机的排气中存在的物质的基准量，所述有效条件和所述基准条件是指内燃机的相同硬件配置的不同操作条件或是指内燃机的不同硬件配置；
-确定内燃机的有效条件和基准条件之间的进气歧管温度差；以及
-根据所确定的物质的基准量、所确定的进气歧管温度差、和所确定的操作参数和相似度系数中的至少一个来确定在有效条件下内燃机的排气中的物质的有效量，所述相似度系数是指在用于计算物质的有效量的内燃机的不同操作条件或配置中，能够使用通用发动机模型的校正因子，并且所述相似度系数取决于所确定的物质的基准量和所确定的操作参数。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，存在于所述内燃机的所述排气中的所述物质是单氮氧化物和烟雾中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在确定所述物质的基准量的步骤中，确定在所述基准条件下在所述内燃机的排气中的所述物质的浓度，并且
其中，在确定物质的有效量的步骤中，确定在有效条件下内燃机的排气中的所述物质的浓度。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个操作参数包括进气相对于将被引导到所述内燃机的燃烧室中的燃料的空燃质量比。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，进一步根据所述操作参数来确定在所述有效条件下所述内燃机的排气中的所述物质的有效量。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，在确定所述物质的有效量的步骤中，基于下式确定所述物质的有效量：
其中ce表示在有效条件下内燃机的排气中的物质的有效量；cr表示在基准条件下内燃机的排气中的物质的基准量；k为相似系数；以及ΔTIM表示进气歧管温度差。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在确定所述物质的基准量的步骤中，根据空燃比、内燃机速度、内燃机扭矩、燃料喷射量、气缸压力和指示燃烧温度的温度值中的至少一个来确定所述基准量。
8.根据权利要求1所述的方法，进一步包括根据在所述基准条件下存在于所述内燃机的排气中的所述物质或另一种物质的所确定的基准量以及所确定的操作参数来确定所述相似度系数的步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，进一步包括提供函数或模型的步骤，所述函数或模型用于根据在所述基准条件下存在于所述内燃机的排气中的所述物质或另一种物质的所确定的基准量以及所确定的操作参数来确定所述相似度系数。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，提供用于确定相似度系数的函数或模型的步骤包括以下子步骤：
-在考虑到内燃机速度和内燃机扭矩中的至少一个而彼此不同的不同操作点处运行内燃机；
-在每个不同的操作点，使内燃机在不同的进气歧管温度下运行；
-对于内燃机的不同进气歧管温度条件中的每一个，确定包括排气中的物质的量、空燃比和进气歧管温度的数据集；
-对于所述不同操作点中的每一个，执行线拟合以确定线的斜率，所述线拟合到包括所述物质的量和相关联的进气歧管温度的第一确定的数据集点；以及
-执行曲线拟合以确定函数或模型，所述函数或模型拟合到第二确定的数据集点，所述第二确定的数据集点包括斜率值和物质的确定量与空燃比的关联比率。
11.一种在内燃机中用于确定内燃机的排气中的物质的量的系统，包括控制单元(ECU)，所述控制单元(ECU)配置成确定：
-在内燃机将被操作的有效条件下的内燃机的至少一个操作参数；
-针对提供内燃机映射和/或内燃机模型的内燃机的基准条件，基于所确定的操作参数的在基准条件下操作时的内燃机的排气中存在的物质的基准量，所述有效条件和所述基准条件是指内燃机的相同硬件配置的不同操作条件或是指内燃机的不同硬件配置；
-内燃机的有效条件和基准条件之间的进气歧管温度差；以及
-根据所确定的基准量、所确定的进气歧管温度差、和所确定的操作参数和相似度系数中的至少一个的在有效条件下的内燃机的排气中的物质的有效量，所述相似度系数是指在用于计算物质的有效量的内燃机的不同操作条件或配置中，能够使用通用发动机模型的校正因子，并且所述相似度系数取决于所确定的物质的基准量和所确定的操作参数。
12.一种用于车辆中的内燃机，包括根据权利要求11所述的系统。
CN202010014633.3A 2019-01-11 2020-01-07 用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法和系统 Active CN111434907B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB1900375.5 2019-01-11
GB1900375.5A GB2580411B (en) 2019-01-11 2019-01-11 Method and system for determining an amount of a substance in exhaust gas of an internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111434907A CN111434907A (zh) 2020-07-21
CN111434907B true CN111434907B (zh) 2024-03-19

Family

ID=65528064

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010014633.3A Active CN111434907B (zh) 2019-01-11 2020-01-07 用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法和系统

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10934957B2 (zh)
CN (1) CN111434907B (zh)
DE (1) DE102020100375A1 (zh)
GB (1) GB2580411B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11225926B2 (en) * 2019-12-19 2022-01-18 Caterpillar Inc. Method and system for programming an internal combustion engine control unit

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19645577A1 (de) * 1995-11-06 1997-05-15 Toyota Motor Co Ltd Abgasreinigungsvorrichtung
US6293267B1 (en) * 2000-03-23 2001-09-25 Delphi Technologies, Inc. Flow-based control method for an engine control valve
EP1408331A2 (en) * 2002-10-11 2004-04-14 General Motors Corporation Real-time nitrogen oxides (NOx) estimation process
CN101835960A (zh) * 2007-10-30 2010-09-15 卡明斯公司 用于估算由内燃机产生的NOx的系统和方法
CN102042131A (zh) * 2009-10-19 2011-05-04 通用汽车环球科技运作公司 用于操作内燃机系统的方法
CN105545505A (zh) * 2014-10-22 2016-05-04 通用电气公司 用于气流控制的方法和系统
CN106979088A (zh) * 2015-12-01 2017-07-25 通用电气公司 用于空气流控制的方法及系统

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19655231B4 (de) * 1995-07-13 2012-04-26 Nissan Motor Co., Ltd. Dieselmotor-Steuervorrichtung mit einer Abgasregeleinrichtung
US6286366B1 (en) * 1998-11-11 2001-09-11 Chrysler Corporation Method of determining the engine charge temperature for fuel and spark control of an internal combustion engine
US6446498B1 (en) * 1999-06-30 2002-09-10 Caterpillar Inc. Method for determining a condition of an exhaust gas recirculation (EGR) system for an internal combustion engine
US6378515B1 (en) * 2000-06-09 2002-04-30 Mack Trucks, Inc. Exhaust gas recirculation apparatus and method
DE10043690A1 (de) * 2000-09-04 2002-03-14 Bosch Gmbh Robert Verfahren zur NOx-Massenstrombestimmung aus Kennfelddaten bei variabler Lufteinlass- und Motortemperatur
US6697729B2 (en) * 2002-04-08 2004-02-24 Cummins, Inc. System for estimating NOx content of exhaust gas produced by an internal combustion engine
US6805095B2 (en) * 2002-11-05 2004-10-19 Ford Global Technologies, Llc System and method for estimating and controlling cylinder air charge in a direct injection internal combustion engine
US20080053419A1 (en) * 2006-08-31 2008-03-06 Caterpillar Inc. Low-idle exhaust gas recirculation system
US7631552B2 (en) * 2006-12-22 2009-12-15 Detroit Diesel Corporation Method of verifying component functionality on EGR and air systems
JP4830912B2 (ja) 2007-03-05 2011-12-07 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP2008286019A (ja) * 2007-05-15 2008-11-27 Isuzu Motors Ltd エンジン
US7779680B2 (en) 2008-05-12 2010-08-24 Southwest Research Institute Estimation of engine-out NOx for real time input to exhaust aftertreatment controller
US8942912B2 (en) 2008-10-06 2015-01-27 GM Global Technology Operations LLC Engine-out NOx virtual sensor using cylinder pressure sensor
EP2494009A1 (en) 2009-10-30 2012-09-05 BP Corporation North America Inc. Composition and method for reducing nox emissions from diesel engines at minimum fuel consumption
EP2574763A1 (en) * 2011-09-30 2013-04-03 Volvo Car Corporation NOx emission estimation method and arrangement
JP5891734B2 (ja) * 2011-11-18 2016-03-23 いすゞ自動車株式会社 ＮＯｘセンサの異常診断方法、ＮＯｘセンサの異常診断システム、及び内燃機関
JP6005481B2 (ja) * 2012-11-05 2016-10-12 日野自動車株式会社 クローズドブリーザの断線検知方法
US9921131B2 (en) 2013-04-25 2018-03-20 International Engine Intellectual Property Company, Llc. NOx model
US9534546B2 (en) * 2014-05-14 2017-01-03 Caterpillar Inc. System and method for operating engine
US9810672B2 (en) * 2014-12-04 2017-11-07 Caterpillar Inc. Method of operating an engine

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19645577A1 (de) * 1995-11-06 1997-05-15 Toyota Motor Co Ltd Abgasreinigungsvorrichtung
US6293267B1 (en) * 2000-03-23 2001-09-25 Delphi Technologies, Inc. Flow-based control method for an engine control valve
EP1408331A2 (en) * 2002-10-11 2004-04-14 General Motors Corporation Real-time nitrogen oxides (NOx) estimation process
CN101835960A (zh) * 2007-10-30 2010-09-15 卡明斯公司 用于估算由内燃机产生的NOx的系统和方法
CN102042131A (zh) * 2009-10-19 2011-05-04 通用汽车环球科技运作公司 用于操作内燃机系统的方法
CN105545505A (zh) * 2014-10-22 2016-05-04 通用电气公司 用于气流控制的方法和系统
CN106979088A (zh) * 2015-12-01 2017-07-25 通用电气公司 用于空气流控制的方法及系统

Also Published As

Publication number Publication date
GB201900375D0 (en) 2019-02-27
GB2580411A (en) 2020-07-22
GB2580411B (en) 2021-09-15
DE102020100375A1 (de) 2020-07-16
US20200224599A1 (en) 2020-07-16
US10934957B2 (en) 2021-03-02
CN111434907A (zh) 2020-07-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111016920B (zh) 车辆用驱动装置的控制装置及控制方法、车载电子控制单元、已学习模型和机器学习系统
US6988365B2 (en) Dual loop exhaust gas recirculation system for diesel engines and method of operation
RU2730216C2 (ru) Способ работы двигателя в сборе
CN106437973B (zh) 用于内燃机的废气后处理的方法以及执行该方法的装置
RU2602726C2 (ru) Способ снижения выбросов транспортного средства (варианты) и система снижения выбросов транспортного средства
US8489308B2 (en) Method for estimating oxygen concentration downstream a diesel oxidation catalyst
US20200248641A1 (en) Control device of internal combustion engine, in-vehicle electronic control unit, machine learning system, control method of internal combustion engine, manufacturing method of electronic control unit, and output parameter calculation device
US7614231B2 (en) Method and system to operate diesel engine using real time six dimensional empirical diesel exhaust pressure model
JP2005054657A (ja) エンジンの制御装置
US11680518B2 (en) Engine and emissions control system
CN102345494B (zh) 排气和部件温度估计系统和方法
RU2614050C1 (ru) Устройство управления для двигателя внутреннего сгорания
JP2010096049A (ja) 内燃機関の制御装置
US20140202427A1 (en) Engine system control responsive to oxygen concentration estimated from engine cylinder pressure
CN111434907B (zh) 用于确定内燃机的排气中的物质的量的方法和系统
WO2019209668A1 (en) Gasoline particulate filter filtration efficiency improvement with engine control
US9574483B2 (en) System and method for controlling exhaust gas temperature during particulate matter filter regeneration
JP2006274845A (ja) 内燃機関のＮＯｘ排出量算出装置
JP2008038622A (ja) 内燃機関の排気浄化装置、及び方法
GB2550383B (en) A method of operating an engine assembly
CN110552797B (zh) 高压egr流量模型混合策略
JP2008038625A (ja) 内燃機関の排気浄化装置、及び方法
JP6292169B2 (ja) 内燃機関の制御装置
KR20210157601A (ko) 결빙 개선을 위한 lp-egr 시스템의 제어장치 및 방법
Yang et al. Control-Oriented Model Development and Experimental Validation for a Modern Diesel Engine

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant