[发明专利]发动机NOx模型

说明书

背景

选择性催化还原(SCR)常用于从内部发动机产生的废气中去除NO_x(即氮的氧化物)，如柴油或其它稀薄燃烧(汽油)发动机。在这种系统中，通过向废气中注入还原剂，然后使其进入能够实现NO_x高效转化的SCR催化剂，来从废气中连续去除NO_x。

氨通常用作SCR系统中的还原剂。通过控制注射气态氨、水性氨或间接的溶于水的尿素来向废气中导入氨。位于废气流中的SCR催化剂导致废气中存在的NO_x与NO_x还原剂(例如氨)之间的反应，以将NO_x转化成氮气和水。

SCR系统的适当操作包括精确控制向废气流中注入的氨(或其它还原剂)的量(即，给予水平)。注入太多的还原剂导致废气中的氨逸出，而注入太少的还原剂导致NO_x的不理想转化。因此，SCR系统通常采用NO_x传感器以确定合适的还原剂给予水平。例如，NO_x传感器可位于发动机和SCR催化剂之间的废气流中，用于检测正从发动机中排出的NO_x水平。这通常被称为发动机排出NO_x传感器或上游NO_x传感器。电子控制单元(ECU)可使用来自发动机排出NO_x传感器的输出(和/或其它传感参数)以确定应注入废气流中的还原剂的量。

商业上购得的NO_x传感器是昂贵的并且具有其它操作缺陷。例如，NO_x传感器的精度受到环境和/或操作条件的影响，如露点、系统电压、氧气浓度等。就此而言，一些NO_x传感器仅在当废气在阈值温度(其可以是125-130℃级)以上时运行良好。结果，这类传感器不适于确定某些发动机运转条件(如低怠速或发动机预热)下的给予水平。因此，需要提供确定发动机废气中NO_x水平的替代性方法。

发明内容

本文所述的技术的方面和实施方式涉及用于控制发动机运转的一种或多种系统和方法。按照本发明的至少一个方面，提供了估测由内燃机产生的废气的NO_x含量的至少一种方法。控制单元可使用估测的NO_x水平来控制例如SCR系统的运行。该方法包括确定对应于发动机在第一发动机运转条件期间排出的NO_x水平的第一NO_x估测值。该方法包括确定对应于发动机在第二发动机运转条件期间排出的NO_x水平的第二NO_x估测值。该方法还包括基于进气歧管压力确定补偿因数并且将该补偿因数应用于第一和第二NO_x估测值以获得最终的NO_x估测值。

按照本发明技术的某些方面，第一和第二NO_x估测值各自是至少发动机速度和扭矩的函数。在至少一个实施方式中，第一发动机运转条件对应于基本稳态的发动机运转，其中发动机以基本恒定的速度运转，而第二发动机运转条件对应于发动机功率增加时的瞬间运转。

按照本发明的某些方面，确定补偿因数的步骤还包括确定进气歧管压力，其是发动机速度和扭矩的函数，感测实测进气歧管压力，和确定补偿因数，其是实测和估测进气歧管压力的函数的步骤。在至少一个实施方式中，补偿因数确定是实测和估测进气歧管压力之间差值的函数。在一些实施方式中，补偿因数范围为0至1并且随着实测和估测进气歧管压力之间差值增加而增加。

按照本发明的其它方面，补偿因数也是以下中一个或多个的函数：废气歧管压力、质量气流、涡轮增压器增压、废气流。在一些实施方式中，按照以下公式确定发动机排出的NO_x的估测水平(NO_x_EST_OUT)：

NO_x_OUT_EST＝(CF·NO_x_T)+((1-CF)·NO_x_SS)

其中CF是补偿因数，NO_x_SS是第一NO_x估测值且NO_x_T是第二NO_x估测值。