通過渦輪增壓的發動機系統中的多通道來控制排氣再循環的製作方法

2023-09-13 16:30:10

通過渦輪增壓的發動機系統中的多通道來控制排氣再循環的製作方法
【專利摘要】一種在渦輪增壓的發動機系統中控制排氣再循環（EGR）的方法包括多個EGR通道用來將與這些EGR通道中的至少一個相關聯的系統約束、或空載時間和/或滯後時間中的至少一個考慮在內。
【專利說明】通過渦輪增壓的發動機系統中的多通道來控制排氣再循環
[0001]本申請是一項發明申請的分案申請，其母案的發明名稱是通過渦輪增壓的發動機系統中的多通道來控制排氣再循環，申請日是2009年5月28日，申請號是200980118144.4(國際申請號:PCT/US2009/045457)。
[0002]本申請要求於2008年6月2日提交的美國臨時申請號61/057，900的權益。
【技術領域】
[0003]本披露總體上涉及的領域包括在渦輪增壓的發動機系統中控制排氣再循環。
【背景技術】
[0004]渦輪增壓的發動機系統包括具有用於將空氣和燃料燃燒以轉化為機械功的燃燒室的發動機、用於將進氣輸送到這些燃燒室的空氣進氣子系統、以及發動機排氣子系統。這些排氣子系統典型地將排氣從這些發動機燃燒室中運走、抑制發動機排氣噪音，並且減少排氣微粒以及隨著發動機燃燒溫度升高而增加的氮氧化物(NOx)。排氣通常被再循環到該排氣子系統之外而進入該進氣子系統以便與新鮮空氣混合，並且回到發動機。排氣再循環(EGR)增加了惰性氣體的量並同時減少了進氣中的氧氣，由此降低發動機燃燒溫度並且因此減少了 NOx的形成。混合EGR系統包括多個EGR通道，例如，在渦輪增壓器與發動機之間在渦輪增壓器的一側上的一個高壓通道，以及在渦輪增壓器的另一側上的一個低壓通道。

【發明內容】

[0005]一種方法的一個示例性實施方案包括在渦輪增壓的發動機系統中的控制排氣再循環(EGR)，該渦輪增壓的發動機系統包括一個第一 EGR通道以及一個第二 EGR通道。該方法包括了提供第一和第二 EGR設置點，這些設置點是與該第一和第二 EGR通道相關並且對一個總EGR設置點有所貢獻。該方法還包括將一個傳遞函數應用於該第一和第二 EGR設置點中的至少一個上，以彌補與該第二 EGR通道相關聯的空載時間或滯後時間中的至少一個。
[0006]一種方法的一個進一步的示例性實施方案包括在渦輪增壓的發動機系統中控制排氣再循環(EGR)，該渦輪增壓的發動機系統包括一個第一 EGR通道以及一個第二 EGR通道。該方法還包括:
a)確定對應於基礎第一和第二EGR設置點的第一和第二 EGR致動器命令；
b)將系統約束應用於該第一和第二EGR致動器命令以產生約束的第一和第二 EGR致動器命令；
c)確定對應於該約束的第一和第二EGR致動器命令的更新的第一和第二 EGR設置點；
d)將該第一EGR設置點與該更新的第一 EGR設置點進行比較；並且
e)響應於步驟d)的比較對該基礎第二EGR設置點進行調整以產生一個調整的第二EGR設置點。
[0007]一種方法的一個額外的示例性實施方案包括在渦輪增壓的發動機系統中控制排氣再循環(EGR)，該渦輪增壓的發動機系統包括一個第一 EGR通道以及一個第二 EGR通道。該方法還包括:
a)建立基礎第一和第二EGR設置點；
b)將系統約束應用於該基礎第一和第二EGR設置點以產生約束的第一和第二EGR設置
佔.c)確定來自該約束的第一和第二EGR設置點的第一和第二 EGR致動器命令；
d)確定對應於所確定的第一和第二EGR致動器命令的更新的第一和第二 EGR設置點；
e)將該第一EGR設置點與該更新的第一 EGR設置點進行比較；並且
f)響應於步驟e)的比較對該基礎第二EGR設置點進行調整以產生一個調整的第二EGR設置點。
[0008]一種方法的另一個示例性實施方案包括在渦輪增壓的發動機系統中控制排氣再循環(EGR)，該渦輪增壓的系統包括一個高壓(HP)EGR通道以及一個低壓(LP)EGR通道。該方法還包括:
a)建立基礎HP和LPEGR設置點，這些設置點是與該第一和第二 EGR通道相關並且影響一個EGR總設置點；
b)將系統約束應用於步驟a)的基礎HP和LPEGR設置點或來自步驟h)的該調整的HP和LP EGR設置點中的至少一個以產生約束的HP和LP EGR設置點；
c)確定對應於在步驟a)中建立的基礎HP和LPEGR設置點、步驟b)的約束的HP和LPEGR設置點、或者來自步驟h)的調整的HP和LP EGR設置點中的至少一個的HP和LP EGR致動器命令；
d)將對應的致動器限制應用於在步驟c)中確定的HP和LPEGR致動器命令以產生更新的HP和LP EGR致動器命令；
e)確定對應於來自步驟d)的更新的HP和LPEGR致動器命令的更新的HP和LP EGR設置點；
f)將一個傳遞函數應用於來自步驟e)的更新的LPEGR設置點以產生一個修改的LPEGR設置點；
g)將更新的HP以及修改的LPEGR設置點與來自步驟a)的基礎HP和LP EGR設置點進行比較；並且
h)對基於來自步驟g)的比較的該基礎HP和LPEGR設置點進行調整，以產生調整的HP和LP EGR設置點。
[0009]其他示例性實施方案將從以下提供的詳細說明中變得清楚。應該理解，詳細的說明和具體的實例雖然披露了示例性實施方案，但僅旨在用於說明的目的而並非旨在限定本發明的範圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]從詳細的說明和這些附圖中多個示例性實施方案將得到更完全地理解，在附圖中:
圖1是包括一個示例性控制子系統的一個發動機系統的示例性實施方案的示意圖；
圖2是圖1的發動機系統的示例性控制子系統的框圖； 圖3是可以與圖1的發動機系統一起使用的一個示例性EGR控制方法的流程圖；
圖4是可以與圖3的方法一起使用的一個示例性控制流程的框圖；
圖5是可以與圖3的方法一起使用的一個示例性LP EGR傳遞函數的框圖；
圖6是可以與圖3的方法一起使用的一個示例性HP EGR傳遞函數的框圖；
圖7是可以從圖5和圖6的傳遞函數得到並且可以與圖3的方法一起使用並且處於圖4的控制流程中的一個示例性系統傳遞函數的框圖；
根據包括了總EGR分數突然增加的現有技術控制方案，圖8A至圖8D是展示了 EGR設置點、致動器命令、以及實際EGR值的圖形曲線圖；
根據圖3的方法以及包括了總EGR分數突然增加的圖4的控制流程，圖9A至圖9D是展示了 EGR設置點、致動器命令、以及實際EGR值的圖形曲線圖；
根據包括了 HP EGR貢獻值臨時減小的現有技術控制方案，圖1OA至圖1OD是展示了EGR設置點、致動器命令、以及實際EGR值的圖形曲線圖；並且
根據圖3的方法以及包括了 HP EGR貢獻值臨時減小的圖4的控制流程，圖1lA至圖1lD是展示了 EGR設置點、致動器命令、以及實際EGR值的圖形曲線圖。
【具體實施方式】
[0011]以下對這些示例性方案的說明在本質上僅僅是示例性的，並且絕非旨在對本發明、其應用、或用途進行限制。
[0012]圖1展示了一種示例性運行環境，並且該示例性運行環境可以用來實現本披露的控制多通道排氣再循環的方法。一般而言，這些方法可以包括對經過多個單獨的EGR通道的排氣流量進行控制，例如，主要用來將一個總EGR分數保持在一個希望的水平，並且其次用來保持希望的流量水平經過這些單獨的EGR通道。同樣，這些方法可以包括對這些單獨的EGR通道中的流量進行再平衡以便彌補這些通道中的一個或多個中的傳輸延遲和/或經過這些通道的任何實際的或強加的流量限制。
[0013]圖1展示了一種示例性運行環境，並且該示例性運行環境可以用來實現本披露的示例性的EGR控制方法。這些方法可以使用任何適當的系統，例如與發動機系統(如，系統10)結合來執行。以下的系統說明簡單地提供了一個示例性發動機系統的一個簡短概述，但未在此示出的其他系統和部件也可以支持本披露的示例性方法。
[0014]一般而言，系統10可以包括從燃料與進氣的混合物的內部燃燒來形成機械功的一臺內燃發動機12、用於總體上為發動機12提供進氣的一個進氣子系統14以及用於將燃燒氣體總體地從發動機12運走的一個排氣子系統16。在此使用時，階段進氣可以包括新鮮空氣以及再循環的排氣。系統10總體上還可以包括跨過排氣和進氣子系統14、16而聯通的一臺渦輪增壓器18，用來壓縮輸入空氣來改進燃燒並由此增加發動機的輸出。系統10總體上進一步可以包括跨過排氣和進氣子系統14、16的一個排氣再循環子系統20，用來再循環排氣以便與新鮮空氣混合從而改進發動機系統10的排放性能。系統10總體上進一步可以包括一個控制子系統22，用來控制發動機系統10的操作。本領域普通技術人員將認識至IJ，一個燃料子系統(未示出)被用來給發動機12提供任何適當的液體和/或氣體燃料，以便在其中與進氣燃燒。
[0015]內燃發動機12可以是任何適當的發動機類型，如柴油機發動機、或者像柴油發動機的一種自動點火或壓縮點火發動機。發動機12可以包括在其中帶有多個汽缸和活塞(未單獨示出)的一個汽缸體24，該汽缸體與一個汽缸蓋(也未單獨示出)一起限定了用於燃料與進氣的混合物的內部燃燒的多個燃燒室(未示出)。
[0016]除了適當的管道與接頭之外，進氣子系統14還可以包括可以具有用來過濾進入空氣的一個空氣過濾器(未示出)的進氣端26、一個用來控制EGR的進氣節流閥27、以及位於進氣端26的下遊用來壓縮輸入空氣的一個渦輪增壓器壓縮機28。進氣子系統14可以還包括位於渦輪增壓器壓縮機28的下遊用來冷卻被壓縮的空氣的一個增壓空氣冷卻器30、以及位於增壓空氣冷卻器30的下遊用來節流到發動機12的被冷卻的空氣的流量的一個進氣節流閥32。進氣子系統14還可以包括位於節流閥32的下遊以及位於發動機12的上遊的一個進氣歧管34，以接收被節流的空氣並且將其分配給這些發動機燃燒室。
[0017]除了適當的管道與接頭之外，排氣子系統16可以包括一個排氣歧管36，用來收集來自發動機12的這些燃燒室中的排氣並且在下遊將它們運送到排氣子系統16的其餘部分。排氣子系統16還可以包括位於下遊與排氣歧管36聯通的一個渦輪增壓器渦輪機38。渦輪增壓器18可以是一種可變渦輪幾何形狀(VTG)類型的渦輪增壓器、一種雙級渦輪增壓器、或者帶有一個廢氣門或旁通裝置的一種渦輪增壓器、或者類似的渦輪增壓器。在任何情況下，渦輪增壓器18和/或任何渦輪增壓器輔助裝置可以被調節以便影響以下參數中的一個或多個:渦輪增壓器增壓壓力、空氣品質流量、和/或EGR流量。排氣子系統16還可以包括任何適當的排放裝置40，如，一個催化轉化器，這種催化轉化器如同一個緊密連接的柴油氧化催化劑(DOC)裝，一個氮氧化物(NOx)吸收單元、一個微粒過濾器、或類似的裝置。排氣子系統16還可以包括設置在一個排氣出口 44的上遊的一個排氣節流閥42。
[0018]EGR子系統20可以是一種混合的或多通道EGR子系統，用來將來自排氣子系統16的排氣部分再循環到進氣子系統14用於在發動機12中的燃燒。因此，EGR子系統20可以包括兩個或更多通道，如一個第一或高壓(HP)EGR通道46以及一個第二或低壓(LP)EGR通道48。同樣，如果使用不止一個渦輪增壓器，那麼在多級渦輪增壓器之間可以使用一個或多個額外通道，如一個或多個中間壓力(MP)通道(未示出)。可以將HP EGR通道46安置在渦輪增壓器18的一側上在發動機12與渦輪增壓器18之間，這樣使得通道46除了與位於渦輪增壓器壓縮機28的下遊的進氣子系統14相連接之外還與位於渦輪增壓器渦輪機38的上遊的排氣子系統16相連接。並且，可以將LP EGR通道48安置在渦輪增壓器18的另一側上離開發動機12，這樣使得通道48除了與渦輪增壓器壓縮機28的上遊的進氣子系統14相連接之外還與渦輪增壓器渦輪機38的下遊的排氣子系統16相連接。
[0019]還考慮在排氣子系統與進氣子系統14、16之間的任何其他適當的連接，包括其他形式的HP EGR (如使用內部的發動機可變閥門正時、升壓、定相、持續時間、或類似的形式)來引起內部HP EGR0根據內部HP EGR，發動機排氣閥門和進氣閥門的運行可以被正時為使得在一個燃燒事件過程中產生的一些排氣聯通返回經過進氣閥門，這樣使排氣在隨後的燃燒事件中燃燒。
[0020]除了適當的管道和接頭之外，HP EGR通道46可以包括一個HP EGR閥門50，用來控制排氣從排氣子系統16到進氣子系統14的再循環。HP EGR閥門50可以是具有其自己的致動器的一個獨立的裝置或者可以與進氣節流閥32整合在具有一個共同致動器的一個組合裝置中。HP EGR通道46還可以包括在HP EGR閥門50的上遊的(或者任選在下遊的)用於冷卻這些HP EGR氣體的一個HP EGR冷卻器52。可以將HP EGR通道46連接到渦輪增壓器渦輪機38的上遊以及節流閥32的下遊，以便將HP EGR氣體與被節流的空氣以及其他進氣(該空氣可以具有LP EGR)進行混合。
[0021]除了適當的管道和接頭之外，LP EGR通道48可以包括一個LP EGR閥門54，用來控制排氣從排氣子系統16到進氣子系統14的再循環。LP EGR閥門54可以是一個具有其自己的致動器的獨立裝置或者可以與排氣節流閥42整合在具有一個共同致動器的一個組合裝置中。LP EGR通道48還可以包括在LP EGR閥門的54的下遊的(或者任選在上遊的)用於冷卻LP EGR氣體的一個LP EGR冷卻器56。LP EGR通道48可以連接在渦輪增壓器渦輪機38的下遊以及渦輪增壓器壓縮機28的上遊，以便將LP EGR氣體與經過過濾的輸入空氣進行混合。
[0022]在一個示例性實現方式中，可以對進氣節流閥27進行控制以降低進氣子系統14中的壓力，並因此驅動額外的LP EGR0除了或者代替對HP或LP EGR閥門50、54中的一個或另一個進行控制之外，這是可以做到的。
[0023]現在參見圖2，控制子系統22可以包括任何適當的硬體、軟體、和/或固件以執行在此披露的這些方法中的至少某些部分例如，控制子系統22可以包括以上所討論的發動機系統的這些致動器58中的一些或全部以及不同的發動機傳感器60。
[0024]這些發動機系統傳感器60未在這些附圖中單獨地示出但可以包括用於監測多個發動機系統參數的任何適當的裝置。例如，一個發動機速度傳感器可以測量發動機曲軸(未示出)的轉動速度；與這些發動機燃燒室相聯通的多個壓力傳感器可以測量發動機汽缸壓力；進氣和排氣歧管壓力傳感器可以測量流入以及從這些發動機汽缸中流出的氣體的壓力；一個輸入空氣品質流量傳感器可以測量進氣子系統14中的進入氣流，並且在進氣子系統14中任何其他之處的任何其他質量流量傳感器可以測量到發動機12的進氣的流量。在另一個實例中，發動機系統10可以包括一個用來測量流到這些發動機汽缸的進氣的溫度的溫度傳感器，以及位於空氣過濾器的下遊以及渦輪增壓器壓縮機28的上遊的一個溫度傳感器。在另一個實例中，發動機系統10可以包括與渦輪增壓器壓縮機28適當相連的一個速度傳感器，以測量其轉動速度。一個節流位置傳感器(如一個整合的角度位置傳感器)可以測量節流閥32的位置。可以將一個位置傳感器安置為渦輪增壓器18附近以測量可變幾何形狀渦輪機38的位置。可以將一個尾管溫度傳感器剛好放置在尾管出口的上遊以測量離開排氣子系統16的排氣溫度。同樣，可以將多個溫度傳感器放置在這個或這些排放物裝置40的上遊以及下遊，以測量在它的這個或這些入口以及出口處的排氣的溫度。類似地，一個或多個壓力傳感器可以跨越這個或這些排放裝置40來放置，以測量跨越它們的壓降。可以將一個氧氣(O2)傳感器放置在排氣和/或進氣子系統14、16中，以測量這些排氣和/或進氣中的氧氣。最後，多個位置傳感器可以測量HP和LP EGR閥門50、54以及排氣節流閥42的位置。
[0025]除了在此討論的這些傳感器60之外，本披露的系統和方法還可以包括其他任何適當的傳感器及其相關參數。例如，這些傳感器60還可以包括多個加速度傳感器、車輛速度傳感器、傳動系速度傳感器、過濾器傳感器、其他流量傳感器、振動傳感器、撞擊傳感器、進氣與排氣壓力傳感器、NOx傳感器、和/或類似的傳感器。換言之，可以使用任何傳感器來感測任何適當的物理參數，包括電氣、機械、以及化學參數。在此使用時，術語傳感器可以包括用來感測任何發動機系統參數和/或這類參數的不同組合的任何適當的硬體和/或軟體。[0026]控制子系統22可以進一步包括與這些致動器58和傳感器60聯通的一個或多個控制器(未示出)，用於接收和處理傳感器輸入並且發送致動器輸出信號。這個或這些控制器可以包括一個或多個適當的處理器和存儲裝置(未示出)。該存儲器可以被配置為提供數據和指令的存儲，這種存儲提供了發動機系統10的至少某些功能性並且這種存儲可以由這個或這些處理器執行。該方法的至少某些部分可以由一個或多個電腦程式與作為查詢表、公式、運算、映射圖、模型、或類似數據存儲在該存儲器中不同的發動機系統數據或指令來啟動。在任何情況下，控制子系統22可以通過從這些傳感器60接收輸入信號、根據傳感器輸入信號執行指令或運算法則、並且將適當的輸出信號發送給這些不同的致動器58來控制發動機系統參數。
[0027]控制子系統22可以包括在這個或這些控制器中的一個或多個模塊。例如，一個頂級發動機控制模塊62可以接收並且處理任何適當的發動機系統輸入信號並且將輸出信號與一個進氣控制模塊64、一個燃料控制模塊66、以及任何其他適當的控制模塊68進行聯通。如在以下將更詳細地討論，頂級發動機控制模塊62可以接收並且處理來自發動機系統參數傳感器60的一個或多個輸入信號，以通過任何適當的方式來估算總EGR分數。模塊62、64、66、68可以如所示的那樣被分離或者、可以被整合成或組合成一個或多個模塊，這個或這些模塊可以包括任何適當的硬體、軟體、和/或固件。
[0028]本領域普通技術人員已知估算EGR分數的不同方法。在此使用時，短語「總EGR分數」可以包括其構成參數中的一個或多個，並且可以用以下等式表示:
姻/^'是一個進氣子系統中的新鮮空氣品質流量，並且它可以用kg/s或類似的來表示，是該進氣子系統中的EGR質量流量，並且它可以用kg/s或類似的來表示，
Meng是到發動機的進氣質量流量，並且它可以用kg/s或類似的來表示，並且 rEeK包括進入一臺發動機的可歸屬於再循環排氣的進氣部分。
[0029]從以上等式，可以使用該新鮮空氣品質流量傳感器以及來自一個傳感器或來自其估算值的進氣質量流量、或者使用總EGR分數自身的一個估算值以及計算出的或感應到的進氣質量流量來計算總EGR分數。在任一情況下，頂級發動機控制模塊62可以包括多個適當的數據輸入值，以便直接從作為至一個或多個發動機系統模型的輸入的一個或多個質量流量傳感器測量值或者估算值來估算該總EGR分數。
[0030]在此使用時，術語「模型」可以包括使用多個變量(如查詢表、映射圖、公式、運算法則和/或類似數據)表示某些事物的任何結構。多個模型可以是專用的並且具體用於任何給定的發動機系統的確切的設計和性能規格。在一個實例中，這些發動機系統模型可以進而基於發動機速度和進氣歧管壓力以及溫度。這些發動機系統模型可以在每次發動機參數變化時被更新，並且可以是使用包括發動機速度和用進氣壓力、溫度、以及通用氣體常數來確定的發動機進氣密度的多個輸入的多個多維查詢表。
[0031]總EGR分數可以通過其多個分量直接或間接地與一個或多個發動機系統參數(如，估算的或檢測到的氣體質量流量、O2、或一個或多個發動機系統溫度)相互有關。這類參數能以任何適當的方式進行分析以便與總EGR分數相關聯。例如，總EGR分數可以公式化地與其他的發動機系統參數有關。在另一個實例中，從發動機的校準或建模中，總EGR分數可以經驗地以及統計地與其他發動機系統參數相關。在任何情況下，在發現總EGR分數與任何其他發動機系統參數可靠地互相關聯時，該互相關聯可以被公式化地、經驗地、聲學地、和/或以類似的方式來建立模型。例如，可以從適當的測試來發展出經驗模型並且可以包括多個查詢表、映射圖、公式、運算、或者可以在這些總EGR分數值中與其他發動機系統參數值一起被處理的類似形式。
[0032]相應地，一臺發動機系統參數可以用作總EGR分數和/或單獨的HP和/或LP EGR流量的直接傳感器測量值的一個代理。相應地，可以去掉總EGR、HP EGR、以及LP EGR流量傳感器，由此節省發動機系統的成本和重量。去掉這類傳感器還導致去掉了其他與傳感器相關的硬體、軟體、以及成本，如連線、接頭的插腳、計算機處理能力以及存儲器、等等。
[0033]同樣，頂級發動機控制模塊62可以計算一個渦輪增壓器增壓壓力設置點以及一個目標總EGR設置點，並且將這些設置點傳送給進氣控制模塊64。類似地，頂級發動機控制模塊62可以計算適當的正時設置點和燃料設置點並且將它們傳送給燃料控制模塊66，並且可以計算其他設置點並且將它們傳送給其他控制模塊68。燃料和其他控制模塊66、68可以接收和處理這類輸入，並且可以產生適當的命令信號給任何適當的發動機系統裝置，如噴油器、燃料泵、或其他裝置。
[0034]可替代地，頂級發動機控制模塊62可以計算並傳送該增壓壓力設置點以及O2百分比設置點或總進入空氣品質流量設置點(如虛線所示)，而不是該目標總EGR設置點。在這種替代情況下，隨後從O2百分比或空氣品質流量設置點確定總EGR設置點並且很大程度上以相同的方式從這些實際質量流量傳感器的讀數來估算該實際總EGR分數。在另一個替代方案中，在整個控制方法中O2百分比和/或空氣品質流量可取代總EGR分數。這改變了所使用的數據類型以及設置HP和LP EGR流量目標的方式，但是該控制器的基礎結構以及該控制方法的流程是相同的。
[0035]除了從頂級發動機控制模塊62中接收的這些設置點之外，進氣控制模塊64可以接收任何適當的發動機系統參數值。例如，進氣控制模塊64可以接收類似渦輪增壓器增壓壓力的進氣和/或排氣子系統參數值、以及質量流量。進氣控制模塊64可以包括一個頂級進氣控制子模塊70，該頂級進氣控制子模塊可以處理這些接收的參數值，並且將任何適當的輸出值(如，LP和HP EGR設置點值以及渦輪增壓器設置點值)傳送給對應的LP EGR、HP EGR、以及渦輪增壓器控制子模塊72、74、76。LP EGR、HP EGR、以及渦輪增壓器控制子模塊72、74、76可以處理這類進氣控制子模塊輸出值並且可以產生到不同發動機系統裝置或EGR致動器(如LP EGR閥門54以及排氣節流閥42、HP EGR閥50以及進氣節流閥32、以及一個或多個渦輪增壓器致動器19)的適當的命令信號。這些不同的模塊和/或子模塊可以如所示的是分離的、或者可以被整合為一個或多個組合的模塊和/或子模塊。
[0036]EGR控制的方法的示例性實施方案可以在以上所說明的系統10的運行環境中作為一個或多個電腦程式被至少部分地實施。本領域普通技術人員還將認識到根據許多實施方案的方法可以在其他運行環境中使用其他發動機系統來實施。現在參見圖3，以流程圖的形式展示了一種示例性方法300。作為方法300進展的說明，將補充參見圖1和圖2的系統10，並且將參見在圖4中示出的控制流程圖。
[0037]常規的混合EGR系統不能正常地彌補EGR流量限制以及這些多個EGR通道的不同動態響應特性。例如，某些HP/LP比率或HP和LP貢獻值可以導致發動機系統的損害，而其他的HP/LP比值或HP和LP貢獻值對於系統裝置的給定強加的或物理的限制可能是不能實現的。在另一個實例中，因為更長的通道以及相對大的增壓空氣冷卻器，所以在瞬時過程中LP EGR響應是比HP EGR響應慢。因此，考慮這類限制(如更平滑的、更加燃料有效的操作)，以下方法可以提供改進的EGR控制。
[0038]如以下將更詳細地討論，這些方法通過確定經過這些EGR通道之一的流量何時是不充分的或過剩的(由於經過其中的瞬時延遲或實際的或強加的流量限制)並然後相應地對這些EGR流量通道中的EGR流量進行重新再分配從而改進了 EGR控制。例如，如果這些EGR流量通道之一在發動機瞬時過程中是易受傳送延遲影響的和/或是由一個流量上限來限制的，則可以經過另一個EGR通道來提供一個增量的流量以將總EGR分數維持在一個希望的或目標水平。
[0039]方法300可以用任何適當的方式開始。例如，方法300可以在圖1的發動機系統10的發動機12發動時開始，並且然後以某一規則的間隔(例如每20毫秒)來運行。
[0040]在步驟310，可以通過任何適當的方式來確定一個目標總EGR分數。例如，在任何給定的時間，可以檢測到表示該總EGR分數的一個或多個代理參數。更確切地說，這個或這些代理參數可以包括空氣品質流量、02%、和/或發動機系統溫度，並且可以通過發動機系統10的對應的傳感器60來測量。在另一個實例中，可以將多個流量傳感器放置為與一個或多個EGR通道相聯通並且與經過發動機的質量流量相比較來直接確定該總EGR分數。
[0041]在任何情況下，該總EGR分數可以是一個直接檢測到的或估算出的實際總EGR值406。實際總EGR分數406可以使用除了其他標準化的發動機系統參數(如，發動機負載、發動機速度、渦輪增壓器增壓壓力、和/或發動機系統溫度)之外還可以使用先前描述的這個或這些代理參數來確定。例如，該代理參數可以是空氣品質流量，它可以從任何適當的空氣品質流量估算值或讀數(如來自該進入空氣品質流量傳感器)來獲得。在另一個實例中，該代理參數可以是氧氣百分比，如來自O2傳感器，如同安置在進氣子系統14中的O2傳感器。例如，該O2傳感器可以是通用的排氣氧氣傳感器(UEG0)，它可以位於進氣歧管34中。在另一個實例中，該代理參數可以是取自溫度傳感器的進氣子系統的以及排氣子系統的溫度。例如，可以使用來自(如)該空氣入口溫度傳感器的入口空氣溫度、來自(如)排氣溫度傳感器的排氣溫度、以及來自(如)該進氣歧管溫度傳感器的歧管溫度。在以上所有這些方案中，實際總EGR分數可以是從一個或多個代理參數類型中估算出的。
[0042]在此使用時，術語「目標」包括一個單一值、多個值、和/或任何值的範圍。同樣，在此使用時，術語「指標」包括單數和複數。用來確定一個或多個適當的EGR分數的指標的實例包括基於速度和負載的多個校準的表、基於模型的方案以及運行條件，這些方案確定多個汽缸溫度目標並轉換為EGR分數以及運行狀態，如瞬時運行或穩態狀態運行。絕對排放指標可以由環境機構如美國環保署(EPA)制定。
[0043]在步驟315，在任何適當的基礎上可以確定一個目標總EGR設置點值，如以便符合排氣排放指標。該目標總EGR設置點值可以通過任何適當的形式被輸出，如排氣與新鮮空氣的一個比值、在任何適當的單元中一個分數、或一個絕對質量流量值(如kg/s)或者相似的便於在構成的EGR貢獻值(如HP和LP EGR貢獻值)之間分配該設置點。例如，頂級發動機控制模塊62可以使用任何適當的發動機系統模型，以便將當前的發動機運行參數與所希望的或目標總EGR分數值進行交叉參照以便符合預定的排放指標。使用這樣一種交叉參照，控制模塊62可以確定和輸出一個初始的目標總EGR設置點402值(圖4)，該值可以是一個分數，如40%。同樣，控制模塊62可以確定和輸出直接檢測到的或估算出的實際總EGR值406，該值也可以是一個分數，如41%。控制模塊62可以在一個算術節點408處將該初始目標與實際總EGR分數進行比較，該算術節點計算出其間的差值或誤差用於到一個閉環控制框410的輸入。
[0044]在步驟317，可以確定總EGR前饋值和微調值、以及一個最後目標總EGR流量設置點。例如，可以通過一個前饋控制框404將總EGR設置點值402轉換成另一種形式，如在任何適當流速單元(如，kg/s)中的一個絕對目標流量設置點值。例如,可以確定發動機質量流量並且然後與該初始目標總EGR設置點分數相乘以獲得一個EGR質量流量設置點值。前饋控制框404可以接收任何適當的輸入參數，如發動機速度、負載、增壓壓力、進氣溫度、或類似的參數。一個示例性EGR質量流量設置點的值可以是0.01 kg/s。控制框410可以是任何適當的閉合控制裝置，如一個PID控制器框或類似的裝置用於控制總EGR並且可以處理誤差輸入以產生一個前饋控制信號或微調命令以便調整在下遊算術節點412處的前饋總EGR流量設置點值。其結果是，該最後目標總EGR流量設置點值是來自算術節點412的輸出值並且在下遊被送到互相關的第一和第二 EGR控制函數。
[0045]在步驟320，可以建立第一和第二 EGR設置點。例如，一個目標總EGR流量設置點可以被分配在多個EGR通道中，如第一或HP以及第二或LP EGR通道。更具體的，可以將在步驟315中確定的該目標總EGR流量設置點值以及圖4的算術節點412的輸出值分配在圖4的示例性HP以及LP EGR通道中以產生基礎目標HP和LP EGR流量設置點值。進而，該基礎目標HP和LP EGR流量設置點值影響該目標總EGR設置點值。更確切地，該目標總EGR流量設置點值可以在算術節點414、416處分別與目標HP和LP貢獻值418、420相乘。
[0046]該目標HP和LP EGR貢獻值418、420可以在任何適當的基礎上確定，例如，初始地符合排氣排放指標並且然後優化其他指標，如發動機系統安全性、車輛安全性、排氣過濾器再生溫度、和/或類似的指標。進氣控制模塊64可以接收和處理不同的發動機系統輸入值，以標識最佳的HP和LP貢獻值。進氣控制模塊64可以接收和處理不同的發動機系統輸入值，如發動機速度、發動機負載、和/或總EGR設置點，以便標識和/或調節一個最佳的HP/LP EGR比率並且根據所標識和/或調節的比率來產生對應的HP和LP EGR貢獻值。
[0047]進氣控制模塊64可以區分燃料經濟指標的優選次序，以便標識這些最佳的HP和LP貢獻值，並且然後通過執行算術函數414來產生這些設置點值。根據燃料經濟最佳化，進氣控制模塊64可以包括任何適當的淨渦輪增壓器效率模型，該模型包括不同的參數，如泵送損失、以及渦輪機和壓縮機效率。該效率模型可以包括發動機進氣子系統14的基於原理的一個數學表達式、一套發動機系統校準表、或類似形式。用於確定所希望的HP和LP EGR貢獻值以滿足燃料經濟指標的示例性指標可以包括設置一個比率，該比率允許實現總EGR分數而無需關閉進氣或排氣節流閥，這種關閉往往對燃料經濟性造成負面影響，或者該比率可以被調節以實現用於最大燃料經濟性的一個優化的進氣溫度。
[0048]進氣控制模塊64也可以超越取代該燃料經濟指標而為了任何適當的目的來優化其他發動機系統指標。例如，可以使該燃料經濟指標被超越取代以提供一個HP和LP EGR貢獻值，該貢獻值提供了改進的發動機系統性能，如響應於駕駛者的車輛加速要求的增加的扭矩輸出。在這種情況下，該進氣控制模塊64可以支持一個更高的LP EGR貢獻值，該貢獻值允許更好的渦輪增壓器的提速以降低渦輪增壓滯後。在另一個實例中，這種超越取代可以提供用來實現一個HP/LP EGR比率的不同的分數或貢獻值以保護髮動機系統10，如用來避免一個渦輪增壓器超速的情形或過高的壓縮機尖端溫度，或者降低渦輪增壓器冷凝物的形成、高排氣溫度，或避免加熱一種催化劑，或防止過度的排氣溫度、或避免加速催化劑加熱、和/或類似的情況。在另一個實例中，這種超越取代仍可以提供用來實現另一個HP/LP EGR比率的不同的貢獻值以便(如)通過影響進氣子系統或排氣子系統溫度來維護髮動機系統10。例如，可以增加排氣子系統溫度以便再生一個柴油微粒過濾器，並且進氣溫度可以被減少以使發動機12變涼。作為另一個實例，可以對進氣溫度進行控制以減少水的冷凝物在入口進氣通道中形成的可能性。
[0049]進氣控制模塊64可以確定將分配給LP EGR以及給HP EGR的總EGR分數設置點的百分比。因為，在當前實例中，LP和HP EGR是EGR的僅有的兩個來源，所以它們的百分比份額至少在穩定狀態系統操作過程中合計為100%。例如，在冷發動機操作過程中，比率確定框478可以將總EGR分數的僅約10%分配給LP EGR而將該總EGR分數的約90%分配給HP EGR (它通常比LP EGR更熱)，從而使發動機更快地暖機。在其他操作模式過程中，進氣控制模塊64可以根據其他任何HP/LP EGR比率(如50/50、20/80，等等)來分配該總EGR分數。
[0050]在步驟322，系統約束可以應用於基礎或調節的HP和LP EGR設置點以產生約束的HP和LP EGR設置點。更具體地，如果基礎或調節的HP和LP EGR設置點超過或越過質量流量限制和/或達不到或低於對應的質量流量則可以對它們進行約束，這可以由圖4中的限制函數框421、423來表示。例如，進氣控制模塊64可以將一個LP EGR設置點值與LP EGR質量流量的上限和/或下限進行比較以防止不充分的和/或過度的LP EGR質量流量水平。
[0051]在步驟325，可以確定對應於EGR設置點值的EGR致動器命令。例如，除了渦輪增壓器增壓壓力和發動機負載以及速度輸入值之外，LP和HP EGR控制框72、74還可以接收對應的LP和HP EGR設置點值。LP和HP EGR控制框72、74可以接收這些輸入，用於其對應的LP和HP EGR致動器的開環或前饋控制。例如，LP和HP EGR控制框72、74可以輸出LPEGR閥和/或排氣節流閥命令54』、42』以及HP EGR閥和/或進氣節流閥命令50』、32』。這些EGR致動器命令可以包括閥門開放或關閉百分比、或任何其他適當的命令/信號。
[0052]這些LP和HP EGR控制框72、74可以使用一個或多個適當的模型來使得HP和LPEGR流量與適當的HP和LP EGR閥和/或節流器位置互相關聯。LP和HP EGR控制框72、74可以包括不同的開環控制模型。例如，LP和HP EGR控制框72、74可以包括任何適當的一個或多個模型來使LP和HP EGR設置點與LP和HP EGR致動器位置相關聯，以幫助實現目標HP /LP EGR比率和/或LP和HP貢獻值或流量設置點。
[0053]在步驟330，系統約束可以應用於HP和LP EGR致動器命令以產生約束的HP和LPEGR致動器命令。更具體地，如果它們超過或越過致動器限制和/或達不到或低於對應的致動器限制則可以對EGR致動器命令進行調整，這可以由圖4中的限制函數框422、424來表示。例如，進氣控制模塊64可以將一個LP EGR致動器命令與LP EGR致動器的上限和/或下限進行比較以防止不充分的和/或過度的LP EGR水平。一個實例包括了 EGR節流閥的一種強加的閉合限制，這是由於防止該排氣系統中的不希望的背壓的結果。另一個實例包括一個物理最大限制，其中一個EGR致動器已經被完全打開或關閉並且可能無法被進一步打開或關閉。用於LP EGR的一個示例性的強加的上限可以是90%而用於LP EGR的一個示例性的強加的下限可以是10%。因此，如果一個LP EGR值包括了 95%的LP EGR，那麼進氣控制模塊64將超越取代該值而替代地輸出一個90%的LP EGR值。類似地，如果一個LPEGR值包括了一個5%的LP EGR,則進氣控制模塊64將超越取代該值而輸出一個10%的LPEGR值。根據另一種實施方案，因為任何適當的原因，進氣控制模塊64可以類似地限制HPEGR0根據另一種實施方案，這些限制可以是固定的或靜態的，或者可以是動態的從而使得這些限制根據發動機系統的瞬時運行狀態是更高的或更低的，或者可以在運行過程中自動校準，如通過移動一個對應的致動器以找到它的硬性停止點。在任何情況下，這些限制值可以使用任何適當的模型來實現，如查尋表或類似的以及任何適當的發動機系統輸入變量。
[0054]在步驟335，可以確定對應於約束的HP和LP EGR致動器命令的更新的EGR流量設置點值。例如，可以確定對應於HP和LP EGR致動器命令的可獲得的或更新的HP和LP EGR流量設置點值，如對應地由轉換框426、428來表示。這個步驟基礎上可以是步驟72、74的相反操作，其中可以將來自框422、424的這些輸出命令轉換回對應的質量流量值。
[0055]在步驟340，可以將一個傳遞函數應用於更新的LP EGR流量設置點以產生一個修改的LP EGR設置點。更具體的，可以將由框430表示的一個系統傳遞函數應用於來自轉換框428的更新的LP EGR流量點。在穩定狀態系統操作過程中，將HP和LP EGR之一的一個設置點降低一個給定量而使另一個的流量設置點升高相同的量將會導致該總EGR沒有改變。但是在HP與LP EGR之間存在一個時間滯後，其中，在LP EGR變化之前，HP EGR的變化到達發動機，這是因為例如與HP排氣相比的LP排氣行進了相對較大的距離以及相對較大的增壓空氣冷卻器。換言之，因為LP EGR環比HP EGR環更長並且體積更大，所以LP EGR的變化對於實際的汽缸中的EGR比率的影響比HP EGR的變化所用的時間更長。
[0056]在圖5和圖6中舉例說明了這些傳輸延遲，其中示例性的LP和HP傳遞函數包括空載時間函數框502、602以及具有示例性時間值的滯後時間函數框504、604。動態補償傳遞函數430可以由LP和HP傳遞函數得出，如在圖7中通過導出的空載時間以及滯後時間函數框702、704表示。在沒有這個函數430的情況下，如果HP和LP EGR流量設置點被同時改變相同的量，則該總EGR將在一個短時間段中是不正確的。這個時間表示當HP EGR中的流量變化到達發動機時以及當LP EGR中的流量變化到達發動機時之間的傳輸延遲。而在具有這個動態補償傳遞函數430的情況下，在相同的條件下總EGR將是正確的。
[0057]在一個特定的實例中，如果20%的總EGR分數在HP與LP EGR之間被50/50分開，則HP和LP EGR貢獻值將均為10%。如果該HP/LP EGR比率被改變為40/60，則該總EGR分數的HP EGR貢獻值將減少到8%而LP EGR貢獻值將最終增加到12%，以在長時間內產生該20%的總EGR分數。但是在一個較短時間內，雖然該HP EGR貢獻值將相對較快地減少到8%，但該LP EGR貢獻值將相對較慢地增加並且發動機在某些時間可以經歷小於12%的LP EGR0因此，該發動機將暫時經歷小於20%的總EGR，並且介於18%至20%之間的某處的總EGR。換言之，該發動機將在總EGR中經歷短期的降低，並帶有伴隨的對排放性能的影響。
[0058]圖5至圖7的傳遞函數剛好是被提供用於說明性目的的該系統的一階近似的實例。可以使用更廣泛的數學模型(如二階或更高階模型)並且可以「零」添加，如分子中的像(5s + I)的時間。同樣，在一種實際的實現方式中，空載時間可以通過Pade逼近法來逼近，這些方法是實現純粹的延遲時間的實用方法。在任何情況下，可以使用逼近這些EGR通道的行為的任何適當的模型並且可以將這些多個EGR通道的更快的相反的動態特性應用於另一個環的模型以產生圖7的動態補償框。
[0059]此外，在圖5和圖6中舉例說明的這些EGR致動器位置是可以定標為O至100%。換言之，這些致動器實際關閉的極限位置到打開的極限位置可以是例如5%打開至95%打開。但是，這個小於100%的實際範圍可以按比例定標或以其他方式對應於O至100%的範圍，用於應用這些傳遞函數的目的。
[0060]在步驟345，目標EGR流量設置點值可以與更新的和/或修改的EGR流量設置點值進行比較。例如，如在圖4中由算術節點432、434所表示的，來自步驟320的目標HP和LPEGR流量設置點值可以與更新的HP和LP EGR流量設置點值和/或來自步驟335和/或340的修改的LP EGR流量設置點值進行比較。來自這些節點432、434的輸出可以包括對應的
質量流量誤差補償信號。
[0061]在步驟350，目標EGR流量設置點響應於更新的和/或修改的EGR流量設置點的一個比較而被調節為以產生調整的目標EGR流量設置點。例如，如果來自步驟345的這些被比較的EGR設置點是等效的，則差值為零並且這些EGR設置點同樣是相等的。否則，在這些LP EGR流量設置點中的任何非零的差值被應用於一個HP EGR算術節點436以便通過該目標HP EGR流量設置點中的增加或減少而將LP EGR中的不足或過量再分配給HP EGR0同樣，HP EGR設置點中的任何非零的差值被應用於一個LP EGR算術節點438以便通過該目標LP EGR流量設置點中的增加或減少而將HP EGR中的不足或過量再分配給LP EGR0因此，EGR傳輸延遲和/或致動器限制可以通過HP和LP EGR流量設置點的再平衡或再分配來平滑地處理，以最佳地實現該目標總EGR流量。
[0062]在步驟335，可以將EGR致動器命令應用於一個或多個EGR致動器。例如，可以將來自步驟325和/或350的HP和LP EGR致動器命令應用於HP EGR, LP EGR、進氣節流閥、和/或多個排氣節流閥。
[0063]最後，在步驟360，方法300可以用任何適當的方式結束。例如，方法300可以在圖1的發動機系統10的發動機12關閉時而結束。
[0064]根據方法300的另一個示例性實現方式，根據這些方法步驟可以對不止兩個EGR通道進行控制。例如，方法300可以用來控制發動機系統中的三個或四個EGR通道，例如，包括內部EGR、HP EGR、MP EGR、以及LP EGR、或類似的通道。在這樣一種實現方式的第一實例中，該方法可以被應用為使得內部EGR、HP EGR、或MP EGR中的一個是該第一 EGR通道，而LP EGR是第二 EGR通道。在一個第二實例中，該方法可以被級聯從而使得初始的HP EGR是該第一 EGR通道而LP EGR是該第二通道並且隨後內部EGR是該第一 EGR通道而HP EGR是該第二 EGR通道。類似地，該方法可以被級聯為使得該初始地MP EGR是該第一 EGR通道而LP EGR是該第二通道並且隨後HP EGR是該第一 EGR通道而MP EGR是該第二 EGR通道。在一個更加特殊的展示中，該方法可以被運行一個預定的時間、周期數、或諸如此類在該三個或四個EGR通道中的頭兩個中，並且然後運行另一個預定的時間、周期數、或諸如此類在該三個或四個EGR通道中的另兩個中。[0065]現在參見圖8A至圖11D，在此展示了這些示例性方法的示例性模擬。首先，現有技術圖8A至圖8D演示了在常規的混合EGR控制模式下當目標總EGR流量被突然增加而目標HP EGR流量被保持在一個恆量低點(或在這個實例中為零水平)時所發生的，如在冷卻器進氣是所希望的一個負載改變過程中。在這個實例中，一個目標總EGR設置點被突然命令從一個20%的示例性分數值向上到一個40%的示例性分數值，如在圖8A中由跡線802示出，並且從一個對應的0.005 kg/s的示例性流量值到一個0.010 kg/s的示例性流量值，如在圖8C中由跡線804示出。同時，一個LP EGR流量設置點被命令從一個0.005kg/s的示例性流量值向上至一個0.010kg/s的示例性流量值，如由跡線806所示，而一個HP EGR流量設置點被保持在Okg/s，如由跡線808所示。同樣同時，一個LP EGR致動器被命令為朝向一個更大的打開位置而一個HP EGR致動器被保持在位，如在圖8D中由跡線810和812所示。
[0066]除了圖8C中所示的LP EGR流量設置點中的瞬時增加、以及在圖8D中所示的相伴的LP EGR致動器打開的瞬時增加之外，實際的LP EGR貢獻值以及實際的總EGR分數(如均由圖8A的跡線814示出)不是同時同樣地增加，如由一個空載時間部分816以及跡線814的一個傾斜部分818展示。圖8B展示了處於0%的一個HP EGR貢獻值設置點以及該實際的HP EGR貢獻值。為了補償這類傳輸延遲，使該LP EGR流量設置點值增加，如由在圖8C中所示的一個總EGR前饋設置點(跡線822)之上的跡線806的一個上升部分820所示。於是，實際的LP EGR貢獻值超過了圖8A中的跡線814的一個過衝部分824。因為響應中的大的延遲，控制器可以呈現出大的過衝或下衝。在這些圖形中所展示的過衝或下衝中的至少一些可以影響模擬調諧。響應於該過衝，該LP EGR流量設置點被減小，如在如圖SC中所示的該目標總EGR設置點之下的跡線806的一個下降部分826所示。於是，該實際的LP EGR貢獻值(如所示的)下降圖8A中的跡線814的一個下衝部分830。這種循環重複，直至最終該LP EGR流量設置點以及該實際的LP EGR貢獻值會聚在該目標總EGR流量設置點以及實際的總EGR分數上。但是，取決於這些情形，這種會聚可能發生幾秒鐘。
圖9A至圖9D演示了使用本披露的示例性方法當目標總EGR流量被突然增加而目標HPEGR流量被保持在一個常量低點(或在這個實例中的零水平)時所發生的，如在冷卻器進氣是所希望的一個負載改變過程中。在這個實例中，該目標總EGR設置點被命令從一個20%的示例性分數值向上至一個40%的示例性分數值，如在圖9A中由跡線902示出，並且從一個
0.005 kg/s的示例性流量值到一個0.010 kg/s的示例性流量值，如在圖9C中由跡線904示出。其結果是，一個LP EGR流量設置點從一個0.005 kg/s的示例性流量值突然增加到一個0.010 kg/s的示例性流量值，如由跡線906所示，而根據這些方法，一個HP EGR流量設置點臨時從O kg/s增加到0.005 kg/s，如由跡線908所示。儘管一個HP EGR貢獻值設置點保持常量(如跡線908』所示)，但一個實際的HP EGR貢獻值臨時下降(如由跡線909』所示)，以補償實際的LP EGR貢獻值的臨時下降。LP和HP EGR致動器均被命令朝向更大的打開位置，如在圖9D中由跡線910和912所示。
[0067]與現有技術相對比，通過在圖9C中所示的LP和HP EGR流量設置點值的瞬時增加、以及在圖8D中所示的相伴增加的致動器打開，由圖8A中的跡線909和903所示的實際HPEGR貢獻值以及總EGR分數同樣即時地增加，即使實際的LP EGR貢獻值中的增加被延遲，如由一個空載時間部分916以及跡線914的一個傾斜的部分918所展示。但是當LP EGR流量增加時，該HP EGR流量減少，如由部分919所示。EGR流量從LP到HP EGR的這種臨時再平衡補償了 LP EGR通道中的傳輸延遲。因此，該總EGR分數快速地滿足該目標總EGR分數設置點值，如在約一至三秒內。這表示在現有技術之上的總EGR分數的兩倍至十五倍增加的響應能力。
[0068]圖1OA至圖1OD演示了在一個常規的混合EGR控制模式下，當一個混合EGR貢獻值設置點被突然改變時，並且由此被突然逆向改變而一個目標總EGR前饋設置點被保持為常量時(如當催化劑起燃被實現時)所發生的。在這個實例中，該HP EGR貢獻值設置點被命令從一個80%的示例性值向下至一個20%的示例性值，如在圖1OB中由跡線1002示出。因此，一個對應的HP流量設置點從一個0.008 kg/s的示例性值減少至一個0.002 kg/s的示例性值，如在圖1OC中由跡線1004示出，而一個LP EGR流量設置點被命令從一個0.002kg/s的示例性值向上至一個0.008 kg/s的示例性流量值，如在圖1OC中由跡線1006示出。同時，一個總EGR分數設置點被保持恆量，如在圖1OA中由跡線1008示出，並且一個總EGR流量前饋信號被保持恆量，如在圖1OC中由跡線1010示出。因此，一個LP EGR致動器被命令從一個接近完全關閉的位置朝向一個更多打開的位置，而一個HP EGR致動器被命令朝向一個更多關閉的位置，如在圖8D中由跡線1012和1014示出。
[0069]其結果是，總EGR百分比的一個示例性HP EGR貢獻值即時地開始從32%向8%減少，如在圖1OA中由跡線1016示出，其中一個接近同時減少的總EGR分數從40%減少至20%，如在圖1OA中由跡線1018示出。同樣，一個示例性HP EGR貢獻值從80%減少至20%，如在圖1OB中由跡線1020示出。但除了這類瞬時反應之外，該總EGR分數的實際LP EGR貢獻值不是同樣瞬時反應的，如由一個空載時間部分1022以及一個跡線1026的傾斜的滯後時間部分1024所展示。
[0070]為了補償這類傳輸延遲，該LP EGR流量設置點值被增加，如由在圖1OC中所示的目標總EGR前饋信號1010之上的跡線1006的一個上升部分1028所示。同樣，該總EGR質量流量設置點從一個0.010kg/s的示例性值增加，如由圖1OC的跡線1029所示。其結果是，該實際總EGR分數超過了圖1OA中的一個上衝部分1030。當該HP EGR貢獻值被突然返回到其最初設置點時，一種類似的現象發生，但以相反的順序。因此，總EGR廣泛變化而不是基礎上保持恆量。
[0071]圖1lA至圖1lD演示了使用本披露的示例性EGR控制方法，當一個HP EGR貢獻值設置點被突然命令向下並且此後不久被突然命令向上、而一個目標總EGR前饋設置點被保持恆量(如當催化劑助燃被實現時)所發生的。在這個實例中，該HP EGR貢獻值設置點被命令向下，如由圖1lB的跡線1102示出。同時，該LP EGR流量設置點被命令向上，如由圖1lC的跡線1106示出，並且該LP EGR致動器被朝向一個更大打開位置移動，如由跡線1112示出。但由於該LP EGR傳輸延遲，該總EGR分數的LP EGR貢獻值不是瞬時地增加或者達到該目標，如由圖1lA中的跡線1126中的延遲1122和滯後時間斜度1124指示。
[0072]因此，根據圖4的控制模式的相伴的EGR再平衡，如由圖1lC的跡線1104所示的HP EGR流量設置量點不是同時被命令向下直到來自圖7的空載時間框702的一個延遲1123之後並且然後根據由圖7中的傳遞函數430的圖7的滯後時間框704所指示的一個滯後時間斜度1125。因此，該HP EGR致動器在該延遲之後並且根據由圖1lD中的跡線1114所示的滯後時間斜度而朝向一個更大關閉的位置移動。
[0073]其結果是，總EGR百分比的一個示例性HP EGR貢獻值在該空載時間之後並且根據該滯後時間斜度從32%朝向8%減少，如在圖1lA中由跡線1116示出以及在圖1lB中由跡線1120示出，其中同時總EGR百分比的LP EGR貢獻值根據該空載時間以及滯後時間斜度從8%朝向32%相反增加，如在圖1lA中由跡線1126示出。同時的再平衡導致了用於總EGR分數的基礎上恆量的實際值以及設置點值，如由圖1lA的跡線1108和1130所示，並且導致了基礎上恆量的總EGR質量流量設置點值以及前饋值，如由圖1lC的跡線1110、1129所示。類似的結果是當該HP EGR貢獻值被突然命令上升時實現的。
以上說明的實施方案在本質上僅僅是示例性的，並因此，其變體不得被認為是脫離了本發明的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種在渦輪增壓的發動機系統中控制排氣再循環(EGR)的方法，該渦輪增壓的發動機系統包括一個第一 EGR通道和一個第二 EGR通道,該方法包括: a)對應於第一和第二EGR設置點確定第一和第二 EGR致動器命令； b)將多個系統約束項應用於該第一和第二EGR致動器命令以產生受約束的第一和第二 EGR致動器命令； c)對應於該受約束的第一和第二EGR致動器命令確定更新的第一和第二 EGR設置點； d)將該第一EGR設置點與該更新的第一 EGR設置點進行比較；並且 e)響應於步驟d)的比較對該第一和第二EGR設置點進行調整以產生調整的第一和第二 EGR設置點。
2.如權利要求1所述的方法，其中該第一和第二EGR設置點是通過將一個目標總EGR流量設置點值與目標第一和第二 EGR貢獻值相乘而初始建立的。
3.如權利要求2所述的方法，其中該目標總EGR流量設置點是在符合排氣排放指標的基礎上確定的，並且首先符合排氣排放指標的基礎上確定該目標第一和第二 EGR貢獻值並且然後優化其他指標。
4.如權利要求1所述的方法，進一步包括: g)將一個轉換函數應用於來自步驟c)的更新的第二EGR設置點以產生一個修改的第二 EGR設置點； h)將該第二EGR設置點與該修改的第二 EGR設置點進行比較；並且 i)響應於步驟d)和步驟h)的這些比較對來自步驟a)的該第一和第二EGR設置點進行調整以產生調整的第一和第二 EGR設置點。
5.如權利要求4所述的方法，其中該轉換函數是一個動態補償轉換函數，該動態補償轉換函數是由與該第一 EGR通道相關聯的一個第一轉換函數以及與該第二 EGR通道相關聯的一個第二轉換函數導出的。
6.如權利要求1所述的方法，其中該第一和第二EGR致動器命令與排氣閥的打開或關閉的百分比中的至少一個是相關聯的。
7.如權利要求1所述的方法，其中該第一和第二EGR通道是高壓(HP)以及低壓(LP)的EGR通道。
8.如權利要求7所述的方法，其中該HPEGR通道是該發動機系統的發動機中的一個內部HP EGR通道。
9.一種在渦輪增壓的發動機系統中控制排氣再循環(EGR)的方法，該渦輪增壓的發動機系統包括一個第一 EGR通道和一個第二 EGR通道,該方法包括: a)建立基礎第一和第二EGR設置點； b)將多個系統約束項應用於該基礎第一和第二EGR設置點以產生受約束的第一和第二 EGR設置點； c)從該受約束的第一和第二EGR設置點來確定第一和第二 EGR致動器命令； d)對應於所確定的第一和第二EGR致動器命令確定更新的第一和第二 EGR設置點； e)將該基礎第一EGR設置點與該更新的第一 EGR設置點進行比較；並且 f)響應於步驟e)的比較對該基礎第二EGR設置點進行調整以產生一個調整的第二EGR設置點。
10.如權利要求9所述的方法，其中這些系統約束項包括第一和第二EGR質量流量約束項。
11.一種在渦輪增壓的發動機系統中控制排氣再循環(EGR)的方法，該渦輪增壓的發動機系統包括一個高壓(HP) EGR通道和一個低壓(LP) EGR通道，該方法包括: a)建立基礎HP和LPEGR設置點，這些設置點是與該HP和LP EGR通道相關聯的並且對一個總EGR設置點有所貢獻； b)將多個系統約束項應用於步驟a)的該基礎HP和LPEGR設置點或者來自步驟h)的該調整的HP和LP EGR設置點中的至少一個，以產生受約束的HP和LP EGR設置點； c)確定對應於在步驟a)中建立的該基礎HP和LPEGR設置點、步驟b)的受約束的HP和LP EGR設置點、或者來自步驟h)的該調整的HP和LP EGR設置點中的至少一個的HP和LP EGR致動器命令； d)將對應的致動器限制應用於在步驟c)中確定的該HP和LPEGR致動器命令以產生更新的HP和LP EGR致動器命令； e)確定對應於來自步驟 d)的該更新的HP和LPEGR致動器命令的更新的HP和LP EGR設置點； f)將一個轉換函數應於來自步驟e)的該更新的LPEGR設置點以產生一個修改的LPEGR設置點； g)將該更新的HP和修改的LPEGR設置點與來自步驟a)的基礎HP和LP EGR設置點進行比較；並且 h)基於來自步驟g)的比較對該基礎HP和LPEGR設置點進行調整以產生調整的HP和LP EGR設置點。
12.如權利要求11所述的方法，其中該基礎HP和LPEGR設置點是通過將一個目標總EGR流量設置點與目標HP和LP EGR貢獻值相乘而建立的。
13.如權利要求12所述的方法，其中該目標總EGR流量設置點是在符合排氣排放指標的基礎上確定的，並且首先在符合排氣排放指標的基礎上確定該目標HP和LP EGR貢獻值然後優化其他指標。
14.如權利要求11所述的方法，其中該轉換函數是一個動態補償轉換函數，該動態補償轉換函數是從一個與該HP EGR通道相關聯的HP轉換函數以及一個與LP EGR通道相關聯的LP轉換函數導出的。
15.如權利要求11所述的方法，其中該HP和LP致動器命令與排氣閥的打開或關閉的百分比中的至少一個是相關聯的。
16.如權利要求11所述的方法，其中該HPEGR通道是發動機中的一個內部LP EGR通道。
17.如權利要求11所述的方法，其中將該HPEGR通道安置在一臺渦輪增壓器的一側上在一臺發動機與該渦輪增壓器之間這樣使得該HP EGR通道被連接到該渦輪增壓器的一臺渦輪機的上遊的一個排氣子系統上並且被連接到該渦輪增壓器的一臺壓縮機的下遊的一個進氣子系統上，並且將該LP EGR通道安置在該渦輪增壓器離開該發動機的另一側上這樣使得該LP EGR通道被連接到該渦輪增壓器渦輪機的下遊的排氣子系統上並且被連接到該渦輪增壓器壓縮機的上遊的進氣子系統上。
18.—種產品,包括: 一個控制器，該控制器用來控制排氣再循環(EGR)並且被配置為: 對應於第一和第二 EGR設置點確定第一和第二 EGR致動器命令； 將多個系統約束項應用於所確定的第一和第二 EGR致動器命令以產生受約束的第一和第二 EGR致動器命令； 對應於該受約束的第一和第二 EGR致動器命令確定更新的第一和第二 EGR設置點； 將該第一 EGR設置點與該更新的第一 EGR設置點進行比較；並且 響應於該比較對該第一和第二 EGR設置點進行調整以產生調整的第一和第二 EGR設置點。
19.如權利要求18所述的產品，其中該控制器進一步被配置為通過將一個目標總EGR流量設置點與目標第一和第二 EGR貢獻值相乘來最初建立該第一和第二 EGR設置點。
20.如權利要求19所述的產品，其中該控制器進一步被配置為在符合排氣排放指標的基礎上確定該目標總EGR流量設置點、並且首先在符合排氣排放指標的基礎上確定該目標第一和第二 EGR貢獻值並且然後優化其他指標。
21.如權利要求18所述的產品，其中該控制器進一步被配置為: 將一個轉換函數應用於該更新的第二 EGR設置點以產生一個修改的第二 EGR設置點；將該第二 EGR設置 點與該修改的第二 EGR設置點進行比較；並且響應於這些比較對所確定的第一和第二 EGR設置點進行調整以產生調整的第一和第二 EGR設置點。
22.如權利要求21所述的產品，其中該轉換函數是一個動態補償轉換函數，該動態補償轉換函數是從一個與該第一 EGR通道相關聯的第一轉換函數以及一個與該第二 EGR通道相關聯的第二轉換函數導出的。
23.如權利要求18所述的產品，其中該控制器進一步被配置為使所確定的第一和第二EGR致動器命令與排氣閥的打開或關閉的百分比中的至少一個進行關聯。
24.如權利要求18所述的產品，其中該第一和第二EGR通道是高壓(HP)以及低壓(LP)EGR通道。
25.如權利要求24所述的產品，其中該HPEGR通道是一種發動機系統的發動機中的一個內部HP EGR通道。
26.—種產品,包括: 一個控制器，該控制器用來控制排氣再循環(EGR)並且被配置為: 建立基礎第一和第二 EGR設置點； 將多個系統約束項應用於該基礎第一和第二 EGR設置點以產生受約束的第一和第二EGR設置點； 從該受約束的第一和第二 EGR設置點確定第一和第二 EGR致動器命令； 對應於的所確定的第一和第二 EGR致動器命令確定更新的第一和第二 EGR設置點； 將該基礎第一 EGR設置點與該更新的第一 EGR設置點進行比較；並且 響應於該比較對該基礎第二 EGR設置點進行調整以產生一個調整的第二 EGR設置點。
27.如權利要求26所述的產品，其中這些系統約束項包括第一和第二EGR質量流量約束項。
28.—種產品,包括: 一個控制器，該控制器用來控制排氣再循環(EGR)並且被配置為: 建立基礎HP和LP EGR設置點，這些設置點是與HP和LP EGR通道相關聯的並且對一個總EGR設置點有所貢獻； 將多個系統約束項應用於建立的基礎HP和LP EGR設置點或調整的HP和LP EGR設置點中的至少一個上，以產生受約束的HP和LP EGR設置點； 對應於所建立的基礎HP和LP EGR設置點、該受約束的HP和LP EGR設置點、或者該調整的HP和LP EGR設置點中的至少一個確定HP和LP EGR致動器命令； 將對應的致動器限制應用於所確定的HP和LP EGR致動器命令以產生更新的HP和LPEGR致動器命令； 對應於該更新的HP和LP EGR致動器命令確定更新的HP和LP EGR設置點； 將一個轉換函數應用於該更新的LP EGR設置點以產生一個修改的LP EGR設置點； 將該更新的HP與修改的LP EGR設置點進行比較以建立基礎HP和LP EGR設置點；並且 基於該比較對該基礎HP和LP EGR設置點進行調整以產生該調整的HP和LP EGR設置點。
29.如權利要求28所述的產品，其中該控制器進一步被配置為通過將一個目標總EGR流量設置點與目標HP和LP EGR貢獻值相乘而建立該基礎HP和LP EGR設置點。
30.如權利要求29所述的產品，其中該控制器進一步被配置為在符合排氣排放指標的基礎上確定該目標總EGR流量設置點，並且首先在符合排氣排放指標的基礎上確定該目標HP和LP EGR貢獻值並且然後優化其他指標。
31.如權利要求28所述的產品，其中該轉換函數是一個動態補償轉換函數，該動態補償轉換函數是從一個與該HP EGR通道相關聯的HP轉換函數以及一個與該LP EGR通道相關聯的LP轉換函數導出的。
32.如權利要求28所述的產品，其中該HP和LP致動器命令與排氣閥的打開或關閉的百分比中的至少一個是相關聯的。
33.如權利要求28所述的產品，其中該HPEGR通道是發動機中的一個內部HP EGR通道。
34.如權利要求28所述的產品，其中將該HPEGR通道安置在一臺渦輪增壓器的一側上在一臺發動機與該渦輪增壓器之間這樣使得該HP EGR通道連接到該渦輪增壓器的一臺渦輪機的上遊的一個排氣子系統上並且連接到該渦輪增壓器的一臺壓縮機的下遊的一個進氣子系統上，並且將該LP EGR通道安置在該渦輪增壓器離開該發動機的另一側上這樣使得該LP EGR通道連接到該渦輪增壓器渦輪機的下遊的排氣子系統上並且連接到該渦輪增壓器壓縮機的上遊的進氣子系統上。
35.一種產品,包括: 一個進氣節流閥，該進氣節流閥用於控制排氣再循環並且位於進氣子系統的一個入口端的下遊以及渦輪增壓器壓縮機的上遊。
36.如權利要求35所述的產品，其中該氣子系統包括該進氣節流閥、位於該渦輪增壓器壓縮機的下遊的一個增壓空氣冷卻器、以及位於該增壓空氣冷卻器的下遊的一個另外的進氣節流閥。
37.如權利要求36所述的產品，進一步包括: 一臺發動機； 一個用來將燃燒氣體從該發動機運走的排氣子系統； 跨過該排氣和進氣子系統聯通的一個渦輪增壓器；以及 跨過該排氣和進氣子系統的一個排氣再循環(EGR)子系統，以便將用於與新鮮空氣混合的排氣進行再循環以改進該發動機系統的排放性能，並且具有至少兩個EGR通道，該至少兩個通道包括一個第一 EGR通道、以及被連接到該進氣節流閥的下遊的該進氣子系統上的一個第二 EGR通道。
38.如權利要求37所述的產品，其中將該第一EGR通道安置在該渦輪增壓器的一側上位於該發動機與該渦輪增壓器之間這樣使得該第一 EGR通道除了被連接到該渦輪增壓器壓縮機的下遊的進氣子系統上之外還該被連接到該渦輪增壓器渦輪機的上遊的該排氣子系統上，並且其中該第二 EGR通道被安置在該渦輪增壓器離開該發動機的另一側上這樣使得該第二 EGR通道除了被連接到該渦輪增壓器壓縮機的上遊的進氣子系統上之外還被連接到該渦輪增壓器渦輪機的下遊的排氣子系統上。
39.如權利要求38所述的產品，其中該第一EGR通道包括一個第一 EGR閥，用於控制排氣從該排氣子系統到該進 氣子系統的再循環，其中該第一 EGR通道被連接到該渦輪增壓器渦輪機的上遊以及該另一個進氣節流閥的下遊處。
40.如權利要求39所述的產品，其中該第二EGR通道包括一個第二 EGR閥，用來控制排氣從該排氣子系統到該進氣子系統的再循環，其中該第二 EGR通道是被連接在該渦輪增壓器渦輪機的下遊以及該渦輪增壓器壓縮機的上遊以便將EGR氣體與入口空氣進行混合。
41.如權利要求40所述的產品，其中對該進氣節流閥進行控制以降低該進氣子系統中的壓力並且控制EGR。
【文檔編號】F02M25/07GK103470407SQ201310368831
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2009年5月28日 優先權日:2008年6月2日
【發明者】J.舒蒂, H.B.B.貝納利 申請人:博格華納公司