用于确定再循环气体的稀释度的方法技术

本公开提供了用于确定再循环气体的稀释度的方法。在一个示例中，可以使用前馈模型来计算稀释速率，所述前馈模型包括确定跨越进气道中的区的压力差、例如气体温度等所映射的发动机参数，以及排气门正时。可以根据经过建模的速率来调整例如火花提前和燃料喷射等发动机操作，以减小发动机爆震并且提高燃烧效率。

A Method for Determining the Dilution of Recycled Gases

【技术实现步骤摘要】
用于确定再循环气体的稀释度的方法
本描述总体涉及用于确定使用吹气进行操作的分流式排气发动机中的再循环气体的稀释值或稀释速率的方法和系统。
技术介绍
发动机可以使用增压装置，例如涡轮增压器，来增加发动机功率密度。然而，可能会由于增加的燃烧温度而出现发动机爆震。在由于高充气温度而产生的增压条件下，爆震尤其成问题。本文专利技术人已经认识到，利用具有分流式排气系统的发动机系统可以减少爆震并且增加发动机效率，其中第一排气岐管将排气再循环(EGR)运送到位于涡轮增压器的压缩机的上游的发动机的进气口，并且其中第二排气岐管将排气运送到发动机的排气口中的涡轮增压器的涡轮。在此类发动机系统中，每个气缸可以包括两个进气门和两个排气门，其中专门联接到第一排气岐管的第一组气缸排气门(例如，放气排气门)可以按照与专门联接到第二排气岐管的第二组气缸排气门(例如，换气排气门)不同的正时操作，进而隔离排气的放气部分和扫气部分。第二组气缸排气门的正时还可以与气缸进气门的正时进行协调以产生正气门重叠周期，在所述正气门重叠周期中，称为吹气的新鲜进气(或者新鲜进气与EGR的混合物)可以经由联接到第一排气岐管的EGR通道而流过气缸并且流回到位于压缩机的上游的进气口。吹气可以移除气缸内的残余排气(称为扫除)。本文专利技术人已经认识到，通过使排气的第一部分(例如，较高压力排气)流过涡轮和较高压力排气道并且使排气的第二部分(例如，较低压力排气)和吹气流动到压缩机入口，可以在提高涡轮的工作效率和发动机扭矩的同时降低燃烧温度。然而，本文专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，在上文描述的发动机系统中，再循环到进气口的气体的组成可能比包括单个排气岐管的传统的EGR系统或不使增加体积的吹气再循环的系统更复杂。然而，传统的EGR系统中的再循环气体完全由废气构成，穿过分流式排气发动机再循环的气体可能包括不同份量的废气、新鲜空气以及后推(例如，未燃尽或未燃烧的)燃料。基于传统的EGR系统的所采取的EGR气体组成的例如燃料喷射、火花提前以及进气门致动正时和排气门致动正时等发动机操作的正时调整可能导致分流式排气发动机中的劣化的发动机性能。因此，需要用于基于发动机的独特配置来确定分流式排气发动机中的包括吹气的再循环气体的组成的方法来估计EGR稀释速率(例如，再循环到进气道的气体的稀释值或稀释速率)，以便进行准确的发动机控制。
技术实现思路
在一个示例中，可以通过以下方法来解决上文描述的问题：在使来自第二组排气门的排气流动到涡轮增压器涡轮而不流动到所述进气道时基于第一组排气门的正时来确定从所述第一组排气门再循环到进气道的气体的稀释速率，其中每个气缸包括来自第一组排气门和第二组排气门中的每一者的一个气门。作为一个示例，使用前馈模型来估计EGR稀释速率，所述前馈模型评估在发动机瞬时事件期间的随发动机转速和负荷而变的总的排气再循环(EGR)质量流量、EGR气体的温度、废气的质量、由于吹气而产生的空气质量、由于吹气而产生的燃料质量，以及废气分数。通过考虑循环穿过分流式排气发动机的气体混合物(包括新鲜空气和再循环气体，或扫气)的每个分量的贡献以及跨越进气区的压力差的影响，根据分流式排气发动机的架构来定制EGR速率的估计并且可以允许调整燃料喷射和火花正时以增加发动机的效率和动力输出。应理解，提供以上概要来以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的一系列概念。这不意味着识别所要求保护的主题的关键或本质特征，所要求保护的主题的范围唯一地由在所述具体实施方式之后的权利要求书界定。此外，所要求保护的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中所述的任何缺点的实现方式。附图说明图1示出具有分流式排气系统的涡轮增压发动机系统的示意性描绘。图2示出图1的发动机系统的气缸的实施方案。图3示出分流式排气发动机系统的一个发动机气缸的示例性气缸进气门和排气门正时。图4示出用于计算流过分流式排气系统的EGR稀释速率的变量的流程图。图5示出用于计算扫气岐管中的EGR的温度的随制动平均有效压力而变的平均扫气气门流道温度的示例性图。图6A示出用于计算总EGR质量流动速率的在较低EGR流量下随曲柄转角而变的压力的示例性图。图6B示出用于计算总EGR质量流动速率的在较高EGR流量下随曲柄转角而变的压力的示例性图。图7示出用于估计分流式排气发动机中的再循环气体的稀释速率的示例性例程。图8示出响应于再循环到分流式排气发动机的进气口中的进气的气体的所确定的稀释速率而对发动机操作参数的示例性调整。具体实施方式以下描述涉及用于在经由扫气排气岐管到进气口的吹气和排气再循环(EGR)的情况下操作分流式排气发动机的系统和方法。如图1中所示，分流式排气发动机包括专门联接到每个气缸的放气排气门的第一排气岐管(在本文被称作放气排气岐管)。放气岐管联接到发动机的排气道，其中所述排气道包括涡轮增压器涡轮和一个或多个排放控制装置(其可以包括一种或多种催化剂)。所述分流式排气发动机还可以包括专门联接到每个气缸的扫气排气门的第二排气岐管(在本文被称作扫气排气岐管)。扫气岐管经由包括第一EGR阀(在本文被称作扫气EGR阀)的第一EGR通道而在涡轮增压器压缩机的上游联接到进气道。在一些实施方案中，如图1中示出，分流式排气发动机系统可以包括联接在扫气岐管与进气道或排气道之间的额外的通道。另外，在一些实施方案中，如图2中所示，分流式排气发动机系统可以包括各种气门致动机构并且可以安装在混合动力车辆中。扫气排气门和放气排气门在每个气缸的发动机循环中的不同时间打开和关闭，以便隔离燃烧后的排气的扫气部分和放气部分，并且将这些部分单独地引导至扫气岐管和放气岐管。如图3中示出，在每个气缸的进气门与扫气排气门之间可能存在重叠周期，这些气门在所述重叠周期中同时打开。因此，新鲜的吹气可以经由扫气排气门流动到EGR通道中。因此，在每个发动机循环期间，EGR通道可以接收燃烧后的排气、吹气与未燃尽的燃料的组合并且将这些组合气体再循环到进气道。分流式排气发动机系统(如图1的示例中所示)的特定架构以及气缸气门的正时导致经由EGR通道而再循环到进气口的气体中的吹气的增加的比例(与具有EGR的传统发动机相比)，这使得确定经由EGR通道而再循环到进气口并且行进到发动机气缸的气体的稀释速率具有挑战性。在一些示例中，再循环气体的此稀释速率可以称为EGR速率；然而，此EGR速率是除了燃烧后的排气之外还包括新鲜的吹气和未燃尽的燃料的气体的EGR速率。在一个示例中，可以基于各种发动机工况和如图4中所示的映射参数/模型来确定EGR速率(例如，从EGR通道到进气道的再循环气体的稀释速率)。具体来说，图4示出基于用于估计分流式排气发动机的EGR速率的所映射的参数和稳态校正而促成EGR速率的前馈模型的所计算的变量。作为用于计算扫气岐管与进气道相交的区处的EGR气体的温度的示例，在图5中示出随制动平均有效压力而变的平均扫气流道温度的映射。提供在发动机的特定区处检测到的随发动机曲柄转角而变的压力的示例性曲线图，其在图6A说明低EGR流量情形并且在图6B说明高EGR流量情形。图6A至图6B的曲线图可以用于计算总EGR质量流动速率。在图7相对于发动机控制器而示出用于确定EGR稀释速率并且响应于稀释速率来调整发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，所述方法包括：在使来自第二组排气门的排气流动到涡轮增压器涡轮而不流动到进气道时，基于第一组排气门的正时来确定从所述第一组排气门再循环到所述进气道的气体的稀释速率，其中每个气缸包括来自所述第一组排气门和所述第二组排气门中的每一者的一个气门。

【技术特征摘要】
2018.03.20 US 15/926,9401.一种方法，所述方法包括：在使来自第二组排气门的排气流动到涡轮增压器涡轮而不流动到进气道时，基于第一组排气门的正时来确定从所述第一组排气门再循环到所述进气道的气体的稀释速率，其中每个气缸包括来自所述第一组排气门和所述第二组排气门中的每一者的一个气门。2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括基于所述所确定的稀释速率来调整对发动机气缸的燃料喷射和火花正时中的一者或多者。3.如权利要求1所述的方法，其中确定从所述第一组排气门再循环到所述进气道的气体的所述稀释速率包括确定从所述第一组排气门再循环到位于涡轮增压器压缩机的上游的所述进气道的气体的所述稀释速率。4.如权利要求1所述的方法，其中确定从所述第一组排气门再循环到所述进气道的气体的所述稀释速率是进一步基于跨越定位在排气再循环(EGR)通道中的EGR阀和跨越定位在EGR阀与涡轮增压器压缩机的入口之间的文氏管的差压，所述EGR通道联接在位于所述涡轮增压器压缩机的上游的所述进气道与扫气排气岐管之间，所述扫气排气岐管专门联接到所述第一组排气门。5.如权利要求4所述的方法，其中确定从所述第一组排气门再循环到所述进气道的气体的所述稀释速率是进一步基于发动机转速、发动机负荷和所述文氏管的出口处的所述再循环排气的温度的估计。6.如权利要求5所述的方法，所述方法还包括基于发动机转速、发动机负荷以及对从所述排气到所述排气门的温度损耗的校正因子来确定所述再循环气体的所述温度的所述估计。7.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括按照发动机循环中的与所述第二组排气门不同的正时打开所述第一组排气门。8.如权利要求1所述的方法，其中从所述第一组排气门再循环的所述气体包括燃尽的燃烧气体、新鲜吹气和未燃尽的燃料中的每一者的一部分。9.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括在每个发动机气缸中燃烧空气和燃料并且随后：第一，使燃烧后的气体的第一部分经由所述第二组排气门流动到设置在排气道中的所述涡轮增压器涡轮；第二，使燃烧后的气体的第二部分经由所述第一组排气门流动到所述进气道；...

【专利技术属性】
技术研发人员：戈皮钱德拉·苏尼拉，蒂莫西·克拉克，约瑟夫·乌雷，穆罕纳德·哈基姆，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US