排气再循环控制系统和方法与流程

本公开涉及内燃发动机，更具体地，涉及排气再循环控制系统和方法。

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本文提供的

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描述仅仅为了从总体上介绍本发明的背景。当前署名的发明人的工作——以在此

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部分中所描述的为限——以及在提交时否则可能不构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本发明的现有技术。发动机通过燃烧空气和燃料而产生转矩。空气经过进气系统流入发动机。进气系统可包括节气门和进气歧管。由一个或多个燃料喷射器提供燃料。发动机将转矩输出至变速器。变速器再把转矩传递至一个或多个车轮。由燃烧产生的排气从发动机被排放至排气系统。排气再循环(EGR)系统使排气再循环回到进气系统。为了使排气回流至进气系统，排气系统内的压力必须大于排气流动至进气系统之处的压力。可通过控制EGR系统而把排气、空气和燃料的目标混合物提供至各气缸。当不能维持目标混合(targetmix)时，发动机会不像预期的那样地工作。

技术实现要素：
用于车辆的发动机控制系统包括：流量模块、第一和第二质量分数计算模块、致动器控制模块。流量模块确定流动至发动机的排气再循环(EGR)的质量流量。第一质量分数计算模块基于EGR的质量流量来确定再循环排气相对于用于发动机第一次燃烧事件的第一气体充气的第一质量分数。第二质量分数计算模块基于第一质量分数与分别为其它燃烧事件所确定的第一质量分数的一个或多个其它值的平均值来确定用于发动机第二次燃烧事件的第二气体充气中再循环排气的第二质量分数。致动器控制模块基于第二质量分数来选择性地调节发动机工作参数。用于车辆的发动机控制方法包括：确定流动到发动机的排气再循环(EGR)的质量流量；基于该EGR的质量流量，而确定再循环排气相对于用于发动机第一次燃烧事件的第一气体充气的第一质量分数；基于第一质量分数与分别为其它燃烧事件所确定的第一质量分数的一个或多个其它值的平均值，而确定用于发动机第二次燃烧事件的第二气体充气中再循环排气的第二质量分数；以及基于该第二质量分数而选择性地调节发动机工作参数。本发明还涉及以下技术方案。方案1.一种用于车辆的发动机控制系统，包括：流量模块，所述流量模块确定流动至发动机的排气再循环(EGR)的质量流量；第一质量分数计算模块，所述第一质量分数计算模块基于所述EGR的质量流量来确定再循环排气相对于用于所述发动机的第一次燃烧事件的第一气体充气的第一质量分数；第二质量分数计算模块，所述第二质量分数计算模块基于所述第一质量分数与分别为其它燃烧事件所确定的第一质量分数的一个或多个其它值的平均值来确定用于所述发动机的第二次燃烧事件的第二气体充气中再循环排气的第二质量分数；以及致动器控制模块，所述致动器控制模块基于所述第二质量分数而选择性地调节发动机工作参数。方案2.如方案1所述的发动机控制系统，其中，所述第二质量分数计算模块把所述第二质量分数设定成等于所述第一质量分数与所述第一质量分数的一个或多个其它值的加权平均值。方案3.如方案2所述的发动机控制系统，其中：所述第二质量分数计算模块基于所述第一质量分数、所述第一质量分数的一个或多个其它值、以及第一和第二加权值来确定所述加权平均值；所述第一和第二加权值为大于零的整数；所述第一加权值对应于当发生EGR流量变化时的发动机第三次燃烧事件与当预计EGR流量之后达到稳态时的第四次燃烧事件之间的燃烧事件次数；并且所述第二加权值对应于所述第三次燃烧事件与当预计所述第一质量分数响应于EGR流量变化而开始变化时的第五次燃烧事件之间的燃烧事件次数。方案4.如方案3所述的发动机控制系统，还包括延迟确定模块，所述延迟确定模块基于发动机转速和发动机负荷中的至少一个来设定所述第一和第二加权值中的至少一个。方案5.如方案3所述的发动机控制系统，其中，所述第一和第二加权值是预定值并且是恒定的。方案6.如方案1所述的发动机控制系统，其中，所述第一质量分数计算模块进一步基于空气质量流量(MAF)来确定所述第一质量分数。方案7.如方案6所述的发动机控制系统，其中，所述第一质量分数计算模块把所述第一质量分数设定为等于所述EGR的质量流量除以所述EGR的质量流量与MAF之和所得的商。方案8.如方案1所述的发动机控制系统，还包括转矩估计模块，所述转矩估计模块基于所述第二质量分数来估计所述发动机的转矩输出，其中，所述致动器控制模块基于所述转矩输出而选择性地调节节气门的开度。方案9.如方案1所述的发动机控制系统，其中，所述致动器控制模块基于所述第二质量分数而选择性地调节点火正时和燃料加注中的至少一个。方案10.如方案1所述的发动机控制系统，其中，所述致动器控制模块基于所述第二质量分数而选择性地调节EGR阀的开度。方案11.一种用于车辆的发动机控制方法，包括：确定流动至发动机的排气再循环(EGR)的质量流量；基于所述EGR的质量流量来确定再循环排气相对于用于发动机第一次燃烧事件的第一气体充气的第一质量分数；基于所述第一质量分数与分别为其它燃烧事件所确定的第一质量分数的一个或多个其它值的平均值，来确定用于发动机第二次燃烧事件的第二气体充气中再循环排气的第二质量分数；以及基于所述第二质量分数而选择性地调节发动机工作参数。方案12.如方案11所述的发动机控制方法，还包括把所述第二质量分数设定为等于所述第一质量分数与所述第一质量分数的一个或多个其它值的加权平均值。方案13.如方案12所述的发动机控制方法，还包括基于所述第一质量分数、所述第一质量分数的一个或多个其它值、以及第一和第二加权值来确定所述加权平均值，其中：所述第一和第二加权值为大于零的整数；所述第一加权值对应于当发生EGR流量变化时的发动机第三次燃烧事件与当预计EGR流量随后达到稳态时的第四次燃烧事件之间的燃烧事件次数；并且所述第二加权值对应于所述第三次燃烧事件与当预计所述第一质量分数响应于EGR流量变化而开始变化时的第五次燃烧事件之间的燃烧事件次数。方案14.如方案13所述的发动机控制方法，还包括基于发动机转速和发动机负荷中的至少一个来设定所述第一和第二加权值中的至少一个。方案15.如方案13所述的发动机控制方法，其中，所述第一和第二加权值是预定值并且是恒定的。方案16.如方案11所述的发动机控制方法，还包括进一步基于空气质量流量(MAF)来确定所述第一质量分数。方案17.如方案16所述的发动机控制方法，还包括把所述第一质量分数设定成等于所述EGR的质量流量除以所述EGR的质量流量与MAF之和所得的商。方案18.如方案11所述的发动机控制方法，还包括：基于所述第二质量分数来估计所述发动机的转矩输出；以及基于所述转矩输出而选择性地调节节气门的开度。方案19.如方案11所述的发动机控制方法，还包括基于所述第二质量分数而选择性地调节点火正时和燃料加注中的至少一个。方案20.如方案11所述的发动机控制方法，还包括基于所述第二质量分数而选择性地调节EGR阀的开度。基于下文中提供的详细说明，本公开的进一步的应用范围将变得显见。应当理解的是详细说明和具体实例意图仅以说明为目的而并非意图限制本公开的范围。附图说明基于详细说明和附图将更充分地理解本公开。图1A和图1B是根据本公开的示例性发动机系统的功能方框图。图2是根据本公开的示例性发动机控制系统的功能方框图。图3是根据本公开的示例性排气再循环(EGR)确定模块的功能方框图。图4是描绘根据本公开的确定EGR分数的示例性方法的流程图。具体实施方式发动机通过燃烧气缸内的空气和燃料而产生用于车辆的驱动转矩。发动机把由燃烧所产生的排气输出至排气系统。排气再循环(EGR)系统使来自排气系统的排气再循环回到进气系统。用于发动机各燃烧事件的气体充气（gascharge）被吸入发动机的气缸。该气体充气可包括：经过节气门吸入的空气、经由EGR系统被再循环的排气、以及一种或多种其它气体(例如来自蒸气吹扫系统的燃料蒸气)。燃烧事件的气体充气的质量大致等于空气的质量、排气的质量、以及一种或多种其它气体的质量的总和。换句话说，气体充气中空气的质量分数、气体充气中排气的质量分数、以及气体充气中一种或多种其它气体的质量分数的总和大致等于1。发动机控制模块(ECM)可基于气体充气中排气的质量分数而选择性地调节一个或多个发动机工作参数。仅作为示例，ECM可选择性地调节一个或多个发动机工作参数，从而获得用于给定燃烧事件的排气的目标质量分数。ECM可选择性地调节例如EGR阀的开度、节气门的开度、由一个或多个增压装置所提供的增压、和/或一个或多个其它发动机空气流量参数，从而获得用于给定燃烧事件的排气的目标质量分数。在另一个实例中，ECM可基于气体充气中排气的质量分数而选择性地调节点火正时、燃料喷射正时、和/或燃料喷射量。ECM估计在稳态EGR流量状态下回流到发动机的排气的质量流量。基于估计的排气质量流量和流入发动机的空气质量流量(MAF)，ECM估计用于在稳态EGR流量状态下所发生燃烧事件的排气的质量分数。用于在稳态EGR流量状态下所发生燃烧事件的排气的质量分数可称为稳态(SS)EGR质量分数。然而，EGR流量并非始终为稳态。ECM可根据当前发动机工况控制EGR流量。一种或多种发动机工况的变化可导致EGR流量发生变化。例如，可响应于节气门的开度变化、废气再循环阀的开度变化、和/或歧管压力的变化而发生EGR流量的变化。本公开的ECM基于为给定燃烧事件所估计的SSEGR质量分数以及分别为一次或多次先前燃烧事件所估计的一个或多个SSEGR质量分数来估计用于该给定燃烧事件的排气的质量分数。更具体地，ECM基于为燃烧事件所估计的SSEGR质量分数与分别为一次或多次先前的燃烧事件所估计的一个或多个SSEGR质量分数的平均值(例如加权平均值)来估计用于给定燃烧事件的排气的质量分数。现在参照图1A和图1B，图中给出了发动机系统10的实例的功能方框图。虽然下面将从火花点火发动机系统方面来论述发动机系统10，但本申请也适用于其它类型的发动机系统，包括压缩点火发动机系统和混合发动机系统。空气经过进气系统被吸入发动机8。进气系统可包括节气门12和进气歧管14。空气可经过节气门12和进气歧管14流入发动机8。节气门12调节流入进气歧管14的空气流量。节气门致动器模块16控制节气门12的致动。发动机8燃烧发动机8的气缸内的空气/燃料混合物。燃料系统17选择性地把燃料喷射入发动机8。点火系统19选择性地向发动机8提供用于燃烧的火花。空气/燃料混合物的燃烧驱动曲轴并且产生排气。发动机8将排气输出至排气歧管18。催化剂20接收来自排气歧管18的排气并且与排气的各种成分发生反应。只是为了举例，催化剂20可包括三效催化剂(TWC)、催化转化器、或者另一合适类型的催化剂。EGR系统选择性地使一部分的排气再循环回到进气系统。虽然下面将对排气再循环回到进气歧管14加以图示和论述，但排气也可以再循环回到进气系统中的其它位置。EGR系统包括EGR阀24和EGR导管26。发动机8的工作在进气歧管14内形成真空(相对于环境压力的低压)。打开EGR阀24允许排气再循环回到进气歧管14。EGR致动器模块27可控制EGR阀24的致动。EGR系统还可包括EGR冷却器28，当排气在其回流到进气歧管14的途中流经EGR冷却器28时EGR冷却器28冷却排气。在各种实施例中，EGR系统还可包括冷却器绕过系统，可以通过控制该冷却器绕过系统而允许排气在其回流到进气歧管14的途中绕过EGR冷却器28。可使排气从催化剂20的下游再循环回到进气歧管14，如图1A中所示。可替代地，如图1B中所示，可使排气从催化剂20的上游再循环回到进气歧管14。发动机控制模块(ECM)34调节发动机系统10的工作。例如，ECM34可通过节气门致动器模块16来控制节气门12的开度、通过EGR致动器模块27来控制EGR阀24的开度、通过燃料系统17来控制燃料喷射量和正时、以及通过点火系统19来控制点火正时。ECM34也可控制进气门和排气门致动器、增压装置、和/或一个或多个其它合适的发动机致动器的操作。ECM34与各种传感器(例如歧管绝对压力(MAP)传感器36、发动机转速传感器42、空气质量流量(MAF)传感器44、发动机冷却剂温度传感器46、排气温度传感器48、和/或一个或多个其它合适的传感器)进行通信联系。MAP传感器36生成显示进气歧管14内绝对压力的MAP信号。发动机转速传感器42生成基于曲轴旋转的信号。可以基于曲轴的旋...