[发明专利]发动机系统及其中的排气再循环流量测量和排放控制方法

说明书

提供了一种用于测量发动机系统中的排气再循环(EGR)流量的方法，其中，测量了涡轮增压器的涡轮速度、压缩机上游的入口压力、发动机上游的增压压力以及发动机上游的发动机进气温度。将进入发动机系统中的空气质量流量作为涡轮速度、入口压力和增压压力的函数进行计算，将排气质量流量作为增压压力、发动机进气温度、发动机容积效率和发动机尺寸的函数进行计算，并且通过将排气质量流量减去空气质量流量来确定EGR流量。还提供了一种用于控制从发动机系统的排放的方法和一种发动机系统。

技术领域

本发明总体上涉及发动机系统中的排气再循环(EGR)的使用，更具体地，涉及用于确定和调节这种发动机系统中的EGR流量的方法和设备。

背景技术

在诸如柴油发动机的内燃发动机中，希望使排放(例如NOx排放)最小化，以便符合各种规定。在较高的燃烧室温度下，NOx排放倾向于增高到不可接受的水平。已知的是，使有限量的来自发动机的排气再循环并将其引入到发动机上游的进气管线中以稀释所进入的氧气，从而产生较低的燃烧室温度。

为了控制所提供的EGR气体的量，需要某些用于测量流过EGR管线的气体量的技术。该信息能够用于控制EGR流的量并调节发动机上的各种致动器和燃料喷射器，以便例如符合发动机向外排放规定。用于直接测量EGR流量的技术包括使用孔板或含氧传感器(lambda sensor)。

这种用于确定EGR流量的直接测量技术存在各种问题。测量设备增加了系统的成本，诸如文丘里管(venturi)的设备久而久之倾向于堵塞，并且诸如德尔塔P传感器(deltaP sensor)的设备可能不可靠。另外，这种直接测量技术倾向于对EGR回路施加限制，并且可能导致削弱的燃料经济性。

希望提供一种使系统的成本增加最少、不易发生故障且可靠的、用于测量发动机系统中的排气再循环流量的方法。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种用于测量发动机系统中的排气再循环(EGR)流量的方法，该发动机系统包括发动机、涡轮增压器、EGR管线，该涡轮增压器包括位于发动机上游的进气管线中的压缩机，该EGR管线连接在发动机下游的排气管线与在发动机上游且在压缩机下游的进气管线之间。该方法包括：测量涡轮增压器的涡轮速度，测量压缩机上游的入口压力，测量发动机上游的增压压力，以及测量发动机上游的发动机进气温度。将进入发动机系统中的空气质量流量作为涡轮速度、入口压力和增压压力的函数进行计算，将排气质量流量作为增压压力、发动机进气温度、发动机容积效率和发动机尺寸的函数进行计算，并且通过将排气质量流量减去空气质量流量来确定EGR流量。

根据本发明的另一方面，提供了一种用于控制从发动机系统的排放的方法，该发动机系统包括发动机、涡轮增压器、排气再循环(EGR)管线，该涡轮增压器包括位于发动机上游的进气管线中的压缩机，该排气再循环(EGR)管线连接在发动机下游的排气管线与在发动机上游且在压缩机下游的进气管线之间。该方法包括：测量从发动机系统的排放；通过以下步骤确定EGR管线中的EGR流量：

·测量涡轮增压器的涡轮速度，

·测量压缩机上游的入口压力，

·测量发动机上游的增压压力，

·测量发动机上游的发动机进气温度，

·将进入发动机系统中的空气质量流量作为涡轮速度、入口压力和增压压力的函数进行计算，

·将排气质量流量作为增压压力、发动机进气温度、发动机容积效率和发动机尺寸的函数进行计算，并且

·通过将排气质量流量减去空气质量流量来确定EGR流量；以及

·响应于所测量到的排放和所确定的EGR流量来调节EGR流量，从而调节排放。