发动机进气计量单元和发动机系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请涉及一种发动机(尤其是柴油发动机)进气计量单元，以及采用这种进气计量单元的发动机系统，其中发动机能够被更精确地计量进气。
【背景技术】
[0002]对于配备有排气再循环装置的发动机而言，发动机引入的新鲜空气量对于发动机的工作性能和尾气排放控制而言至关重要。有各种措施来产生新鲜空气量信号，例如，一种常见的措施是，建立基于被中冷器冷却后的新鲜空气的温度和新鲜空气与再循环排气混合产生的混合气体的压力的进气量模型，并且根据该进气量模型和发动机扫气效率查表，来确定发动机引入的新鲜空气量。这种措施的优点在于成本低。
[0003]然而，这种措施存在不足之处。具体而言，对于排气管中装有颗粒过滤器和SCR(选择性催化还原)催化器的发动机，随着颗粒过滤器中的颗粒物收集量的增加，排气管中的背压逐渐增大，背压的增加导致气缸中的扫气效率下降，使得该进气量模型的误差越来越大。其结果是，发动机的新鲜空气计量不准确。这样一方面导致基于进气与喷油量控制的发动机烟度限制功能发生偏差，另一方面导致尾气后处理系统中废气量的计算发生偏差，影响了 SCR的控制精度，最终导致发动机尾气排放不合格。
【发明内容】
[0004]本申请旨在对发动机进气量的计量进行改进，其中排气管中的背压被计入，从而更精确地计量发动机引入的新鲜空气量。
[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种用于配备有排气再循环装置的发动机、尤其是柴油发动机的进气计量单元，包括:
[0006]进气参数检测器件，其连接着发动机进气管，用于检测进气管进气参数；
[0007]背压检测器件，其连接着发动机排气管，用于检测排气管背压；以及
[0008]控制器，其连接着发动机、进气参数检测器件和背压检测器件，并且包含基于发动机结构参数和运行参数以及进气参数检测器件和背压检测器件检测到的进气管进气参数和排气管背压的进气量模型，所述控制器利用所述进气量模型确定引入进气管中的新鲜空气量。
[0009]根据本申请的一种可行实施方式，发动机结构参数包括发动机扫气效率和发动机排量，发动机运行参数包括发动机转速，进气参数检测器件包括用于检测进气管中的进气温度和压力的温度传感器和压力传感器。
[0010]根据本申请的一种可行实施方式，所述排气管中设有尾气处理装置，其两侧具有随工作时间而变化(例如逐渐增大)的压差，所述背压检测器件为压差传感器，所述压差传感器检测尾气处理装置两侧的压差，尾气处理装置两侧的压差在控制装置确定引入进气管中的新鲜空气量时被用作排气管背压。
[0011]根据本申请的一种可行实施方式，控制装置基于下面的公式确定新鲜空气量:
[0012]Mfresh = AXFacXVXnX Ρηιχ X C/Tfresh ab
[0013]其中，Mfresh为新鲜空气量；
[0014]λ为基于实时测量到的排气管背压确定的修正系数；
[0015]Fac为发动机扫气效率；
[0016]V为发动机排量；
[0017]η为发动机转速；
[0018]Ρηιχ为发动机进气管中的进气压力；
[0019]C为在实验台上对发动机标定的常数；
[0020]Tfresh ab为发动机进气管中的进气温度。
[0021]根据本申请的一种可行实施方式，进气管中设有对引入的新鲜空气增压的压气机和位于下游用于冷却新鲜空气的中冷器，发动机进气管中的进气温度为进气管中被中冷器冷却后的新鲜空气的温度；并且，发动机进气管中的进气压力为新鲜空气与引入进气管中的再循环排气形成的混合气体的压力。
[0022]根据本申请的一种可行实施方式，所述进气量模型中包含体现发动机转速、发动机喷油量、背压级别、修正系数校正值之间对应关系的查表和/或数据和/或计算式，所述控制装置利用所述查表和/或数据和/或计算式确定所述修正系数，例如，所述修正系数等于1减去当前排气管背压级别对应的修正系数校正值。
[0023]根据本申请的一种可行实施方式，所述修正系数的范围在0.7与1之间，优选在
0.85与1之间。
[0024]根据本申请的一种可行实施方式，所述进气计量单元还包括布置在进气管中的新鲜空气节流阀，其与控制装置相连，控制装置通过控制新鲜空气节流阀的开度来计量引入进气管中的新鲜空气量。
[0025]本申请在其另一方面提供了一种发动机系统、尤其是柴油发动机系统，包括:
[0026]发动机；
[0027]连接着发动机的进气管和排气管；
[0028]排气再循环管，其连接于排气管和进气管之间，发动机排气的一部分经排气再循环管流入进气管中；
[0029]尾气处理装置，其在排气管中产生背压；以及
[0030]前面描述的进气计量单元，其计量引入进气管中的新鲜空气量。
[0031]根据本申请的一种可行实施方式，所述尾气处理装置为颗粒过滤器，所述排气管中还布置着下述装置中的一或多种:排气催化装置，选择性催化还原装置，氨过滤装置。
[0032]根据本申请，在确定发动机进气量时，排气管中的背压的影响被计入，以便对发动机进气量进行修正，使得发动机新鲜空气量得到更精确的计量，因此也可以使尾气的计量更精确。可以提高依赖于尾气量实施控制的后处理装置控制精度。发动机的排气能够满足高尾气排放标准的要求，例如，可以达到欧6排放标准。
【附图说明】
[0033]图1是根据本申请的一个实施方式的发动机系统的布局的示意图；
[0034]图2-7是解释排气管背压对发动机的各项参数的影响的曲线图；
[0035]图8是根据本申请的一个实施方式的发动机进气量模型的示意性框图。
【具体实施方式】
[0036]下面参照附图描述本申请的可行实施方式。
[0037]图1示意性地示出了根据本申请的一个实施方式的发动机系统，其主要包括发动机1，尤其是柴油发动机，以及连接着发动机的进气管L1和排气管L2。
[0038]进气管L1中沿着箭头所示进气流方向依次布置着:空气滤清器2，用于过滤引入进气管L1的新鲜空气；压气机3，用于对进气管L1中的新鲜空气增压；中冷器4，用于冷却进气管L1中的新鲜空气；以及新鲜空气节流阀5，用于对进气管L1中的新鲜空气进行节流。
[0039]排气管L2中从沿着箭头所示排气流方向依次布置着:排气涡轮6，其与压气机3同轴布置且相连，用于被排气管L2中的排气驱动着旋转，并且带动压气机3操作，排气涡轮6和压气机3构成一个涡轮增压器；以及布置在排气涡轮6下游侧的尾气处理装置。在图示的例子中，尾气处理装置包括:排气催化装置7，例如柴油发动机氧化型催化器(D0C);颗粒过滤器8，例如柴油发动机颗粒过滤器(DPF);选择性催化还原(SCR)装置9 ;以及氨过滤装置10，例如氨泄漏催化器(ASC)。
[0040]此外，在进气管L1和排气管L2之间布置着排气再循环管L3，其上游端L3a在排气涡轮6上游连接于排气管L2，下游端L3b在新鲜空气节流阀5下游连接于进气管L1。在排气再循环管L3中布置着再循环排气节流阀11和位于再循环排气节流阀下游的排气冷却器
12。这样，发动机1的排气的一部分经排气再循环管L3流入进气管L1中，与进气管L1中的新鲜空气混合而产生供给到发动