[发明专利]用于控制内燃机中的排气再循环阀和节气门的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制内燃机中的节气门和EGR阀的方法以及系统。

背景技术

在内燃机中的燃烧过程会产生NOx(主要为NO和NO₂)、CO、 CO₂、HC(碳氢化合物)、和PM(颗粒物质)。

CO₂的量取决于喷入气缸中的燃料量，CO和HC的量取决于内燃机的 燃烧效率，NOx的量取决于燃烧温度并取决于引入到气缸中的氧气量，而 PM的量与空燃比λ严格相关。

为了优化所产生的PM和NOx量，内燃机设置有EGR(排气再循 环)回路。EGR系统将来自排气岐管的废气再循环到进气岐管，以便稀释 引入发动机的新鲜空气。这导致燃烧过程中的排放优化，这是因为引入了 较大量的H₂O和CO₂，而H₂O和CO₂具有降低燃烧温度高热容量。稀释 进气流的另一个效果是可以控制进气流中的O₂量。而这个系统的不利效 果在于新鲜空气被稀释越多，空燃比λ降低越大，这导致更大量的PM排 放。

流入气缸的新鲜空气和废气的量是通过节气门和EGR阀来分别控制 的。

在具有电控单元(ECU)的传统发动机中，该电控单元被布置成以闭 环形式控制EGR阀的位置(如果EGR阀可以用位置反馈回路控制)，并且 通过作用在节气门或EGR阀上来控制在进气岐管中的空气或氧气量， EGR比率、λ、排气岐管中的氧气量。

ECU还被设置成以开环形式控制流过EGR阀的气体温度(在EGR系 统中存在冷却器旁路的情况下)，并且控制增压系统(charging system)的标 记位置(flag position)(在存在可以用位置反馈回路控制的增压系统的情况 下)。

此外，ECU还被设置成借助于升高压力控制器，利用来自压力传感器 的信号，控制增压系统(如果存在的话)下游的压力。

已知的空气控制系统设置有空气控制器和升高压力控制器，它们包含 在ECU中，使得发动机利用ECU所设定的预定新鲜空气设定点和压力升 高设定点来工作。

空气控制器的输入是新鲜空气设定点和进入发动机的新鲜质量空气流 的实际值，后者通过放置在涡轮增压器入口处的空气质量传感器来测量。

升高压力控制器的输入是压力升高设定点和在进气岐管中的升高压力 的实际值，后者是通过放置在进气岐管中、新鲜空气流和再循环气体流之 间的混合点下游处的传感器测量的。

空气控制器的输出是对于EGR和节气门二者的致动请求(actuation request)，该致动请求被分别传送到控制两个阀的开度的两个不同的位置控 制器。

这种结构的缺点在于：节气门和EGR阀的控制基于单个空气设定 点，并且这导致在控制排放和协调两个阀方面存在困难。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种改进的控制EGR阀和节 气门的方法，该方法允许独立控制每个阀，以便获得更好的排放控制。

根据本发明，这个目的通过一种控制内燃机中的节气门和EGR阀的 方法来实现，该方法包括测量进入发动机的实际新鲜质量空气流值的步 骤，该方法的特征在于还包括如下步骤：

确定表示排气岐管内的氧气浓度的排气氧气浓度设定点；

作为所述排气氧气浓度设定点的函数，计算空气基准值；

确定代表发动机内的氧气浓度的氧气浓度反馈值；

通过比较所述实际新鲜质量空气流值和空气基准值，获得用于节气门 的位置信息；

通过比较所述氧气浓度反馈值和氧气浓度设定点，获得用于EGR阀 的位置信息；

根据所述各个相应的位置信息，控制节气门和EGR阀。

其中，所述发动机包括进气岐管和涡轮增压器，且其中，所述方法还 包括如下步骤：

确定进气岐管中的压力升高设定点；

测量进气歧管内的实际升高压力值；

比较所述压力升高设定点和实际升高压力值；

根据所述比较结果，借助于所述涡轮增压器控制进气岐管内的压力。

其中，所述氧气浓度反馈值是表示排气岐管内的氧气浓度的排气氧气 浓度反馈值。

其中，确定排气氧气浓度设定点的步骤包括以下步骤：