用于估计发动机排出的氮氧化物的方法和设备的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及发动机控制系统和排气系统，并且更具体地，涉及估计发动机排出的 氮氧化物（NOx)的量。
【背景技术】
[0002] 本文提供的【背景技术】的描述用于总体地呈现本公开的背景的目的。当前署名发明 人的工作，在本【背景技术】部分中所描述的程度上，以及本描述中可能不能另外足以作为申 请时现有技术的各方面，既不确切地也非默示地被承认为与本公开相抵触的现有技术。
[0003] 内燃发动机（ICE)在汽缸内燃烧空气/燃料混合物以便驱动产生驱动转矩的活 塞。ICE的运行，例如火花正时、空气进气流速以及燃料喷射量和正时，基于各种被监测的参 数而被控制。参数可以包括发动机转速、发动机温度、质量空气流量、歧管绝对压力、发动机 排出的 N0x量等。传感器通常被用于测量参数。
[0004] ICE的运行可以基于确定从ICE排出的NOx量而被控制。NOx排出的量可以经由 NOx传感器被测量。作为替代方案，NOx排出的量可以基于测得的ICE的一个或多个汽缸 内的压力而被估计。然而这需要在ICE的一个或多个汽缸中的一个或多个压力传感器。尽 管这两种技术提供了对NOx排出的快速和准确的估计，但两种技术都需要至少一个传感器 (NOx传感器或一个或多个压力传感器）以便测量NOx和/或ICE的缸内压力。
【发明内容】
[0005] 提供了一种系统，所述系统包括燃料模块，该燃料模炔基于发动机的曲轴角产生 表明（i)发动机的汽缸中已燃燃料的量或（ii)汽缸中已燃燃料的量的变化的值。放热模 炔基于所述值确定在汽缸的燃烧事件期间被释放的热的量。压力模炔基于被释放的热的量 估计汽缸中的压力。温度模炔基于压力估计汽缸中的温度。浓度模炔基于压力或温度估计 汽缸中的氮氧化物浓度水平。排出模炔基于氮氧化物浓度水平估计汽缸排出的氮氧化物的 量。控制模炔基于汽缸排出的氮氧化物的量控制发动机或发动机的排气系统的运行。
[0006] 在其它特征中，提供了一种方法，所述方法包括：基于发动机的曲轴角产生表明 (i )发动机的汽缸中已燃燃料的量或（ii )汽缸中已燃燃料的量的变化的值；基于所述值确 定在汽缸的燃烧事件期间被释放的热的量；以及基于被释放的热的量估计汽缸中的压力。 所述方法还包括：基于所述压力估计汽缸中的温度；基于压力或温度估计汽缸中的氮氧化 物浓度水平；基于氮氧化物浓度水平估计汽缸排出的氮氧化物的量；以及基于汽缸排出的 氮氧化物的量控制发动机或发动机的排气系统的运行。
[0007] 本申请还提供了以下技术方案。
[0008] 方案1. 一种系统，所述系统包括： 燃料模块，所述燃料模块被设置为基于发动机的曲轴角产生第一值，所述第一值表明 (i)在发动机的汽缸中已燃燃料的量或（ii)汽缸中已燃燃料的量的变化； 放热模块，所述放热模块被设置为基于第一值确定在汽缸的燃烧事件期间被释放的热 的量； 压力模块，所述压力模块被设置为基于被释放的热的量估计汽缸中的压力； 温度模块，所述温度模块被设置为基于压力估计汽缸中的温度； 浓度模块，所述浓度模块被设置为基于压力或温度估计汽缸中的氮氧化物浓度水平； 输出模块，所述输出模块被设置为基于氮氧化物浓度水平估计汽缸排出的氮氧化物的 量；以及 控制模块，所述控制模块被设置为基于汽缸排出的氮氧化物的量控制发动机或发动机 的排气系统的运行。
[0009] 方案2.根据方案1所述的系统，其中： 燃料模块被设置为基于Wiebe函数和被供给至汽缸以用于汽缸的燃烧循环的燃料的 量和多个预先校准的变量而确定在汽缸中已燃燃料的量；以及 燃料模块被设置为基于发动机的类型和发动机的运行条件而确定所述多个预先校准 的变量。
[0010] 方案3.根据方案1所述的系统，其中： 第一值是在汽缸中已燃燃料的量的变化相对于发动机的曲轴角的变化；以及 第一值大于〇并且小于或等于1。
[0011] 方案4.根据方案1所述的系统，其中输出模块被设置为在没有在先产生来自汽 缸的缸内压力传感器或缸内温度传感器的信号的情况下确定氮氧化物的量。
[0012] 方案5.根据方案1所述的系统，其中放热模块被设置为基于在汽缸中已燃燃料 的量的变化相对于发动机的曲轴角的变化而确定被释放的热的量。
[0013] 方案6.根据方案1所述的系统，其中放热模块被设置为基于在汽缸中已燃燃料 的量和燃料热值的乘积而确定被释放的热的量。
[0014] 方案7.根据方案1所述的系统，其中压力模块被设置为基于被释放的热的量、汽 缸中的体积、比热比和曲轴角而估计压力。
[0015] 方案8.根据方案1所述的系统，其中温度模块被设置为基于汽缸中的压力和体 积而估计温度。
[0016] 方案9.根据方案1所述的系统，其中浓度模块被设置为基于温度和将多个温度 关联至多个氮氧化物浓度水平的预定的表而估计氮氧化物浓度水平。
[0017] 方案10.根据方案1所述的系统，其中输出模块被设置为基于以下各项估计发动 机排出的氮氧化物的量： (i )汽缸中的并且不是在平衡状态中的氮氧化物的浓度水平和（ii )汽缸中的并且是在 平衡状态中的氮氧化物的浓度水平之比；以及 多个反应速率。
[0018] 方案11.根据方案1所述的系统，还包括积分模块，所述积分模块被设置为将多 个估计的发动机排出的氮氧化物的量求和，其中： 输出模块被设置为针对多个时间步长提供多个估计的氮氧化物的量；以及 控制模块被设置为基于多个估计的发动机排出的氮氧化物的量之和而控制发动机或 发动机的排气系统的运行。
[0019] 方案12.根据方案1所述的系统，还包括： 致动模块，所述致动模块被设置为产生多个请求信号； 空气控制模块，所述空气控制模块被设置为基于汽缸排出的氮氧化物的量而控制流向 发动机的空气流； 火花模块，所述火花模块被设置为基于汽缸排出的氮氧化物的量而控制发动机的点火 正时； 燃料控制模块，所述燃料控制模块被设置为基于汽缸排出的氮氧化物的量而控制发动 机的燃料喷射；以及 排气系统模块，所述排气系统模块被设置为基于汽缸排出的氮氧化物的量而控制排气 系统。
[0020] 方案13. -种方法，所述方法包括： 基于发动机的曲轴角产生第一值，所述第一值表明（i)在发动机的汽缸中已燃燃料的 量或（ii)汽缸中已燃燃料的量的变化； 基于第一值确定在发动机的燃烧事件期间被释放的热的量； 基于被释放的热的量估计汽缸中的压力； 基于压力估计汽缸中的温度； 基于压力或温度估计汽缸中的氮氧化物浓度水平； 基于氮氧化物浓度水平估计汽缸排出的氮氧化物的量；以及 基于汽缸排出的氮氧化物的量控制发动机或发动机的排气系统的运行。
[0021] 方案14.根据方案13所述的方法，包括 基于Wiebe函数和被供给至汽缸以用于汽缸的燃烧循环的燃料的量和多个预先校准 的变量而确定在汽缸中已燃燃料的量；以及 基于发动机的类型和发动机的运行条件而确定所述多个预先校准的变量， 其中第一值是在汽缸中已燃燃料的量的变化相对于发动机的曲轴角的变化，并且 其中第一值大于〇并且小于或等于1。
[0022] 方案15.根据方案13所述的方法，其中氮氧化物的量在没有在先产生来自汽缸 的缸内压力传感器或缸内温度传感器的信号的情况下被确定。
[0023] 方案16.根据方案13所述的方法，其中被释放的热的量基于在汽缸中已燃燃料 的量和燃料热值的乘积而被确定。
[0024] 方案17.根据方案13所述的方法，其中： 压力基于被释放的热的量、汽缸中的体积、比热比和曲轴角而被估计；以及 温度基于汽缸中的压力和体积而被估计。
[0025] 方案18.根据方案13所述的方法，其中氮氧化物浓度水平基于温度和将多个温 度关联至多个氮氧化物浓度水平的预定的表而被估计。
[0026] 方案19.根据方案13所述的方法，其中发动机排出的氮氧化物的量基于以下各 项被估计： (i )汽缸中的并且不是在平衡状态中的氮氧化物的浓度水平和（ii )汽缸中的并且是在 平衡状态中的氮氧化物的浓度水平之比；以及 多个反应速率。
[0027] 方案20.根据方案13所述的方法，还包括： 将多个估计的发动机排出的氮氧化物的量求和，其中所述多个估计的氮氧化物的量针 对多个时间步长被提供；以及 基于多个估计的发动机排出的氮氧化物的量之和来控制发动机或发动机的排气系统 的运行。
[0028] 本公开的其它适用领域将从下文提供的详细描述中变得显而易见。应当理解的是 详细的描述和具体的示例仅旨在说明的目的并且不意图限制本公开的范围。
【附图说明】
[0029] 本公开将从详细的描述和附图中更加全面地被理解，其中： 图1是结合了包括根据本公开的NOx估计模块的控制系统的动力系系统的原理框图； 图2是包括根据本公开的NOx估计模块的控制系统的原理框图；以及 图3示出了根据本公开的NOx估计方法； 图4是示出了已燃燃料的量（已燃燃料的质量）的变化相对于曲轴角的变化的曲线图。
【具体实施方式】
[0030] 作为基于来自NOx传感