预测NOx生成量的设备及方法技术

本发明专利技术提供了预测NOx生成量的设备及方法。该方法包括：使用发动机的驱动变量来预测混合物中的气体的组成比以及火焰温度；以及使用混合物中的气体的组成比以及火焰温度来计算氮氧化物生成速率。此外，使用氮氧化物生成速率计算火焰周围的氮氧化物生成浓度，并且使用氮氧化物生成速率和氮氧化物生成浓度来预测气缸的总氮氧化物生成量。

【技术实现步骤摘要】
预测NOx生成量的设备及方法相关申请的引证本申请要求于2015年12月10日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2015-0176344号的优先权和权益，通过引证将其全部内容结合于此。
本专利技术涉及预测压燃式发动机的NOx生成量的设备和方法，并且更具体地，涉及在没有用于分析废气的额外设备或用于检测NOx量的传感器的情况下，使用发动机的驱动变量和燃烧压力来更准确地实时预测NOx生成量的设备和方法。
技术介绍
随着针对具有内燃机的车辆的排放法规变得更加严格，需要降低在内燃机操作过程中的排放。用于降低排放的一种开发方法包括：降低在空气/燃料混合物的燃烧过程中，在内燃机的每个气缸中生成的排放物。用于降低排放物的另一开发方法包括：使用内燃机中的废气的后处理系统。废气的后处理系统被适配为将空气/燃料混合物的燃烧过程中在每个气缸处生成的有害物质转换为无害物质。为了该目的，催化转换器用于将一氧化碳、碳氢化合物以及氮氧化物转换为无害物质。此外，为了使用废气的催化转换器来有效转换有害物质，必须准确预测在发动机中生成的NOx(单一氮氧化物)量。根据常规方法和系统，用于分析废气的设备或用于检测NOx量的传感器用于准确预测NOx量。然而，用于分析废气的设备或用于检测NOx量的传感器的使用导致总体成本的增加。此外，发动机废气中的成分可污染用于分析废气的设备或用于检测NOx量的传感器，由此引起传感器本身的故障或失效。因此，已开发了用于预测NOx量的技术。然而，根据该技术，由于复杂的计算过程以及用于简化该计算过程的简化假设，可靠性可能劣化。此外，在常规技术中，由于基于发动机处于正常状态时的测量值来评估NOx量，所以由于发动机之间的偏差以及环境状况的偏差，可出现生成量与预测量之间的误差。在该部分中公开的以上信息仅用于增强对本专利技术的背景的理解，并且因此这可包含不构成在该国中对于本领域普通技术人员来说已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本专利技术提供具有如下优势的预测压燃式发动机的NOx生成量的设备和方法：该设备和方法在没有用于分析废气的额外设备或用于检测NOx量的传感器的情况下，使用发动机的驱动变量和燃烧压力来更准确地实时预测NOx量。本专利技术的示例性实施方式提供预测压燃式发动机的NOx生成量的方法，该方法可包括：使用发动机的驱动变量来预测混合物中的气体的组成比以及火焰温度；使用混合物中的气体的组成比以及火焰温度来计算氮氧化物生成速率；使用氮氧化物生成速率来计算火焰周围的氮氧化物生成浓度；以及使用氮氧化物生成速率和氮氧化物生成浓度来预测气缸的总氮氧化物生成量。发动机的驱动变量可包括选自由如下组成的组中的至少一个：引燃燃料量、引燃喷射时刻、引燃喷射持续时间、喷射燃料量、主喷射持续时间、主喷射时刻、发动机转速(RPM)、空气/燃料比(AF)、以及废气再循环(EGR)。预测气体的组成比可包括：使用发动机的驱动变量来预测通过混合燃料与空气而生成的火焰的火焰表面的气体的组成比。此外，计算氮氧化物生成速率可包括：基于由于引燃喷射所导致的气缸中的气体的组成比的变化来导出燃烧室的火焰温度。计算氮氧化物生成速率可进一步包括：使用燃烧室中的火焰温度、氧气浓度以及氮气浓度来导出氮氧化物生成速率。计算火焰周围的氮氧化物生成浓度可包括：使用燃料量和发动机转速来导出氮氧化物生成时间和氮氧化物生成区域，以及使用氮氧化物生成速率、氮氧化物生成时间以及氮氧化物生成区域来计算氮氧化物生成浓度。预测气缸的总氮氧化物生成量可包括：使用火焰周围的氮氧化物生成速率和氮氧化物生成浓度来计算火焰周围的氮氧化物生成量，以及通过利用气缸的浓度补偿火焰周围的氮氧化物生成量来导出气缸的总氮氧化物生成量。预测气缸的总氮氧化物生成量可进一步包括：将气缸的总氮氧化物生成量线性化为氮氧化物预定值。本专利技术的示例性实施方式提供预测压燃式发动机的NOx生成量的设备，该设备可包括：驱动变量收集器，该驱动变量收集器被配置为收集发动机的驱动变量；计算器，该计算器被配置为使用发动机的驱动变量来计算由于引燃喷射所导致的氮氧化物生成速率和氮氧化物生成浓度；以及控制器，该控制器被配置为使用氮氧化物生成速率和氮氧化物生成浓度来预测火焰周围的氮氧化物生成量，以及从火焰周围的氮氧化物生成量来预测气缸的总氮氧化物生成量。计算器可包括氮氧化物生成速率计算器，该氮氧化物生成速率计算器被配置为使用发动机的驱动变量来预测混合物中的气体的组成比以及火焰温度，并且使用气体的组成比以及火焰温度来预测氮氧化物生成速率。计算器可进一步包括氮氧化物生成浓度计算器，该氮氧化物生成浓度计算器被配置为使用燃料量和发动机转速来导出氮氧化物生成时间和氮氧化物生成区域，并且使用氮氧化物生成速率、氮氧化物生成时间以及氮氧化物生成区域来计算氮氧化物生成浓度。控制器可包括预测器，该预测器被配置为从火焰周围的氮氧化物生成量预测气缸的总氮氧化物生成量。预测器可包括浓度校正单元，该浓度校正单元被配置为通过利用气缸的整个浓度补偿火焰周围的氮氧化物生成量来导出气缸的总氮氧化物生成量。预测器可被配置为将气缸的总氮氧化物生成量线性化为氮氧化物预定值。根据用于实现这些目的的本专利技术，通过计算火焰周围的氮氧化物生成速率和氮氧化物生成浓度，预测火焰周围的氮氧化物生成量，以及从火焰周围的氮氧化物生成量预测气缸的总氮氧化物生成量，能够更准确地实时预测NOx量。附图说明从结合附图的以下详细说明，本公开的上述以及其他目标、特征和优点将更加显而易见。图1是根据本专利技术的示例性实施方式的预测NOx生成量的设备的示意图；图2是简要示出根据本专利技术的示例性实施方式的预测NOx生成量的过程的流程图；图3是示出根据本专利技术的示例性实施方式的压燃式发动机的燃料喷射的实例的示图；图4是示出根据本专利技术的示例性实施方式的火焰区域的示图；图5是示出根据相关技术的氮氧化物生成量的曲线图；图6是示出根据本专利技术的示例性实施方式的使用混合物中的气体的组成比预测的气缸的总氮氧化物生成量的曲线图；图7是示出根据本专利技术的示例性实施方式的使用图6中的氮氧化物生成区域预测的气缸的总氮氧化物生成量的曲线图；图8是示出根据本专利技术的示例性实施方式的使用图7中的气缸整个浓度预测的气缸的总氮氧化物生成量的曲线图；以及图9是示出根据本专利技术的示例性实施方式的使用图8中的氮氧化物分解反应预测的气缸的总氮氧化物生成量的曲线图。具体实施方式在以下详细描述中，仅通过图示的方式，仅示出和描述了本专利技术的示例性实施方式。如本领域技术人员所理解的，在完全不背离本专利技术的精神或范围的情况下，所描述的示例性实施方式可以以各种不同方式进行修改。本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而并非旨在限制本专利技术。除非上下文另有明确指示，否则，如本文使用的，单数形式“一”、“一个”以及“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解，当在本说明书中使用时，术语“包含”和/或“含有”规定了阐述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或附加有一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合。如本文使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关所列项的任意和所有组合。应理解，如本文使用的术语“车辆(vehicle)”或“车辆的(vehicular)”或其他类似本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种预测压燃式发动机的NOx生成量的方法，包括以下步骤：由控制器使用发动机的驱动变量来预测混合物中的气体的组成比以及火焰温度；由所述控制器使用所述混合物中的气体的组成比以及所述火焰温度来计算氮氧化物生成速率；由所述控制器使用所述氮氧化物生成速率来计算火焰周围的氮氧化物生成浓度；以及由所述控制器使用所述氮氧化物生成速率和所述氮氧化物生成浓度来预测气缸的总氮氧化物生成量。

【技术特征摘要】
2015.12.10 KR 10-2015-01763441.一种预测压燃式发动机的NOx生成量的方法，包括以下步骤：由控制器使用发动机的驱动变量来预测混合物中的气体的组成比以及火焰温度；由所述控制器使用所述混合物中的气体的组成比以及所述火焰温度来计算氮氧化物生成速率；由所述控制器使用所述氮氧化物生成速率来计算火焰周围的氮氧化物生成浓度；以及由所述控制器使用所述氮氧化物生成速率和所述氮氧化物生成浓度来预测气缸的总氮氧化物生成量。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述发动机的所述驱动变量包括选自如下各项组成的组中的至少一项：引燃燃料量、引燃喷射时刻、引燃喷射持续时间、喷射燃料量、主喷射持续时间、主喷射时刻、发动机转速(RPM)、空气/燃料比(AF)、以及废气再循环(EGR)。3.根据权利要求2所述的方法，其中，预测所述气体的组成比包括：由所述控制器使用所述发动机的所述驱动变量来预测通过混合燃料与空气所生成的火焰的火焰表面的气体的组成比。4.根据权利要求3所述的方法，其中，计算所述氮氧化物生成速率包括：由所述控制器基于由于引燃喷射所导致的所述气缸中的气体的组成比的变化来导出燃烧室的火焰温度。5.根据权利要求4所述的方法，其中，计算所述氮氧化物生成速率进一步包括：由所述控制器使用所述燃烧室中的氧气浓度、氮气浓度以及火焰温度来导出所述氮氧化物生成速率。6.根据权利要求2所述的方法，其中，计算所述火焰周围的所述氮氧化物生成浓度包括：由所述控制器使用所述喷射燃料量和所述发动机转速来导出氮氧化物生成时间和氮氧化物生成区域；以及由所述控制器使用所述氮氧化物生成速率、所述氮氧化物生成时间以及所述氮氧化物生成区域来计算所述氮氧化物生成浓度。7.根据权利要求2所述的方法，其中，预测所述气缸的总氮氧化物生成量包括：由所述控制器使用所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩景灿，李俊镛，俞濬，李庚敏，闵庚德，李昇河，金奎珍，李永福，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，首尔大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：韩国,KR