[发明专利]用于发动机燃油控制的排放物检测器

说明书

技术领域

本发明涉及发动机并且尤其涉及内燃机的燃油控制。更具体地，本 发明涉及根据发动机排气成分进行的燃油控制。

发明内容

本发明包括根据发动机排气中的排放物进行的发动机燃油控制。

附图说明

图1是示出通用柴油机的在发动机微粒与氮氧化物排放之间权衡的 线图；

图2是喷油器事件的曲线图并且幅值反映了发动机的一些喷射速率 控制；

图3是用于发动机燃油控制的排放物检测和控制系统的简图；

图4是示例模型预测控制器的示意图；和

图5示出微粒(PM)传感器。

具体实施方式

发动机经常使用催化转化器和氧传感器以帮助控制发动机排放。驾 驶员控制的踏板通常连接用于计量进入发动机的空气的节气门。也就是 说，踩踏板就直接打开节气门从而使更多的空气进入发动机。氧传感器 经常使用来测量发动机排气中的氧含量，并且向喷油控制提供反馈从而 保持预期空气/燃油比(AFR)，通常接近化学当量空燃比以实现化学当 量燃烧。化学当量燃烧可以使三元催化剂同时清除碳氢化合物、一氧化 碳和氮氧化物(NOx)，致力于满足火花点火式发动机的排放标准。

压燃式发动机(如柴油机)已经变得越来越普及。一旦成为商用车 市场的备用品，柴油机就立刻实现进军客车和轻型卡车市场。一部分是 因为这个，通过了要求降低柴油机排放的联邦法规。

很多柴油机现在采用涡轮增压器来增加效率。在这种系统中，与大 多数火花点火式发动机不同的是，踏板不直接连接计量进入发动机的空 气的节气门。而是，利用踏板位置通过调整燃油“轨”来控制供给发动 机的燃油率，这就能在每一燃油泵射有更多或更少的燃油。进入发动机 的空气通常是由涡轮增压器控制，该涡轮增压器通常为可调喷嘴涡轮增 压器(VNT)或废气涡轮增压器。

传统柴油机因供给发动机的空气和燃油的不匹配而受到损害，特别 是因为在驾驶员移动踏板即喷射更多燃油的时间与涡轮增压器加快旋 转以提供产生预期空气/燃油比所需的额外空气的时间之间经常存在时 间滞后。为了缩短该“涡轮滞后”，可以加上踏板位置传感器(燃油率 传感器)并且反馈到涡轮增压器控制器以提高涡轮固有加速度，并且因 此增加进入发动机的空气流量，该空气流量可以例如设定VNT涡轮增 压器的叶片位置。

踏板位置通常用作静态图的输入，该图的输出又用作喷油器控制回 路的设定点，该控制回路将发动机转速设定点与测定发动机转速相比 较。踩踏板就根据静态图指定的方式增加发动机转速设定点。在一些情 况下，柴油机包含空气/燃油比估计器，该估计器是基于输入参数例如喷 油器流量和进气歧管空气流量，来估计AFR低至足以会在排气中出现煤 烟的时间，在该时间点上减小燃油流量。空气流量通常由涡轮增压器控 制，其为每种驱动状态提供进气歧管压力和进气歧管流速。

在柴油机中，排气流中通常没有与火花点火式发动机中出现的氧传 感器类似的传感器。因此，燃烧控制通常是以“开环”方式执行，其通 常依赖发动机图来生成有利于合格废气排放物的进气歧管参数的设定 点。因而，发动机空气方面的控制通常是发动机整体性能以及满足废气 排放标准的重要部分。在很多情况下，涡轮增压器和EGR系统的控制 是控制柴油机排放水平的首要部分。