發(fā)動機進氣計量單元和發(fā)動機系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及一種發(fā)動機(尤其是柴油發(fā)動機)進氣計量單元，以及采用這種進氣計量單元的發(fā)動機系統(tǒng)，其中發(fā)動機能夠被更精確地計量進氣。
【背景技術】
[0002]對于配備有排氣再循環(huán)裝置的發(fā)動機而言，發(fā)動機引入的新鮮空氣量對于發(fā)動機的工作性能和尾氣排放控制而言至關重要。有各種措施來產生新鮮空氣量信號，例如，一種常見的措施是，建立基于被中冷器冷卻后的新鮮空氣的溫度和新鮮空氣與再循環(huán)排氣混合產生的混合氣體的壓力的進氣量模型，并且根據該進氣量模型和發(fā)動機掃氣效率查表，來確定發(fā)動機引入的新鮮空氣量。這種措施的優(yōu)點在于成本低。
[0003]然而，這種措施存在不足之處。具體而言，對于排氣管中裝有顆粒過濾器和SCR(選擇性催化還原)催化器的發(fā)動機，隨著顆粒過濾器中的顆粒物收集量的增加，排氣管中的背壓逐漸增大，背壓的增加導致氣缸中的掃氣效率下降，使得該進氣量模型的誤差越來越大。其結果是，發(fā)動機的新鮮空氣計量不準確。這樣一方面導致基于進氣與噴油量控制的發(fā)動機煙度限制功能發(fā)生偏差，另一方面導致尾氣后處理系統(tǒng)中廢氣量的計算發(fā)生偏差，影響了 SCR的控制精度，最終導致發(fā)動機尾氣排放不合格。

【發(fā)明內容】

[0004]本申請旨在對發(fā)動機進氣量的計量進行改進，其中排氣管中的背壓被計入，從而更精確地計量發(fā)動機引入的新鮮空氣量。
[0005]根據本申請的一個方面，提供了一種用于配備有排氣再循環(huán)裝置的發(fā)動機、尤其是柴油發(fā)動機的進氣計量單元，包括:
[0006]進氣參數檢測器件，其連接著發(fā)動機進氣管，用于檢測進氣管進氣參數；
[0007]背壓檢測器件，其連接著發(fā)動機排氣管，用于檢測排氣管背壓；以及
[0008]控制器，其連接著發(fā)動機、進氣參數檢測器件和背壓檢測器件，并且包含基于發(fā)動機結構參數和運行參數以及進氣參數檢測器件和背壓檢測器件檢測到的進氣管進氣參數和排氣管背壓的進氣量模型，所述控制器利用所述進氣量模型確定引入進氣管中的新鮮空氣量。
[0009]根據本申請的一種可行實施方式，發(fā)動機結構參數包括發(fā)動機掃氣效率和發(fā)動機排量，發(fā)動機運行參數包括發(fā)動機轉速，進氣參數檢測器件包括用于檢測進氣管中的進氣溫度和壓力的溫度傳感器和壓力傳感器。
[0010]根據本申請的一種可行實施方式，所述排氣管中設有尾氣處理裝置，其兩側具有隨工作時間而變化(例如逐漸增大)的壓差，所述背壓檢測器件為壓差傳感器，所述壓差傳感器檢測尾氣處理裝置兩側的壓差，尾氣處理裝置兩側的壓差在控制裝置確定引入進氣管中的新鮮空氣量時被用作排氣管背壓。
[0011]根據本申請的一種可行實施方式，控制裝置基于下面的公式確定新鮮空氣量:
[0012]Mfresh = AXFacXVXnX Ρηιχ X C/Tfresh ab
[0013]其中，Mfresh為新鮮空氣量；
[0014]λ為基于實時測量到的排氣管背壓確定的修正系數；
[0015]Fac為發(fā)動機掃氣效率；
[0016]V為發(fā)動機排量；
[0017]η為發(fā)動機轉速；
[0018]Ρηιχ為發(fā)動機進氣管中的進氣壓力；
[0019]C為在實驗臺上對發(fā)動機標定的常數；
[0020]Tfresh ab為發(fā)動機進氣管中的進氣溫度。
[0021]根據本申請的一種可行實施方式，進氣管中設有對引入的新鮮空氣增壓的壓氣機和位于下游用于冷卻新鮮空氣的中冷器，發(fā)動機進氣管中的進氣溫度為進氣管中被中冷器冷卻后的新鮮空氣的溫度；并且，發(fā)動機進氣管中的進氣壓力為新鮮空氣與引入進氣管中的再循環(huán)排氣形成的混合氣體的壓力。
[0022]根據本申請的一種可行實施方式，所述進氣量模型中包含體現發(fā)動機轉速、發(fā)動機噴油量、背壓級別、修正系數校正值之間對應關系的查表和/或數據和/或計算式，所述控制裝置利用所述查表和/或數據和/或計算式確定所述修正系數，例如，所述修正系數等于1減去當前排氣管背壓級別對應的修正系數校正值。
[0023]根據本申請的一種可行實施方式，所述修正系數的范圍在0.7與1之間，優(yōu)選在
0.85與1之間。
[0024]根據本申請的一種可行實施方式，所述進氣計量單元還包括布置在進氣管中的新鮮空氣節(jié)流閥，其與控制裝置相連，控制裝置通過控制新鮮空氣節(jié)流閥的開度來計量引入進氣管中的新鮮空氣量。
[0025]本申請在其另一方面提供了一種發(fā)動機系統(tǒng)、尤其是柴油發(fā)動機系統(tǒng)，包括:
[0026]發(fā)動機；
[0027]連接著發(fā)動機的進氣管和排氣管；
[0028]排氣再循環(huán)管，其連接于排氣管和進氣管之間，發(fā)動機排氣的一部分經排氣再循環(huán)管流入進氣管中；
[0029]尾氣處理裝置，其在排氣管中產生背壓；以及
[0030]前面描述的進氣計量單元，其計量引入進氣管中的新鮮空氣量。
[0031]根據本申請的一種可行實施方式，所述尾氣處理裝置為顆粒過濾器，所述排氣管中還布置著下述裝置中的一或多種:排氣催化裝置，選擇性催化還原裝置，氨過濾裝置。
[0032]根據本申請，在確定發(fā)動機進氣量時，排氣管中的背壓的影響被計入，以便對發(fā)動機進氣量進行修正，使得發(fā)動機新鮮空氣量得到更精確的計量，因此也可以使尾氣的計量更精確?？梢蕴岣咭蕾囉谖矚饬繉嵤┛刂频暮筇幚硌b置控制精度。發(fā)動機的排氣能夠滿足高尾氣排放標準的要求，例如，可以達到歐6排放標準。
【附圖說明】
[0033]圖1是根據本申請的一個實施方式的發(fā)動機系統(tǒng)的布局的示意圖；
[0034]圖2-7是解釋排氣管背壓對發(fā)動機的各項參數的影響的曲線圖；
[0035]圖8是根據本申請的一個實施方式的發(fā)動機進氣量模型的示意性框圖。
【具體實施方式】
[0036]下面參照附圖描述本申請的可行實施方式。
[0037]圖1示意性地示出了根據本申請的一個實施方式的發(fā)動機系統(tǒng)，其主要包括發(fā)動機1，尤其是柴油發(fā)動機，以及連接著發(fā)動機的進氣管L1和排氣管L2。
[0038]進氣管L1中沿著箭頭所示進氣流方向依次布置著:空氣濾清器2，用于過濾引入進氣管L1的新鮮空氣；壓氣機3，用于對進氣管L1中的新鮮空氣增壓；中冷器4，用于冷卻進氣管L1中的新鮮空氣；以及新鮮空氣節(jié)流閥5，用于對進氣管L1中的新鮮空氣進行節(jié)流。
[0039]排氣管L2中從沿著箭頭所示排氣流方向依次布置著:排氣渦輪6，其與壓氣機3同軸布置且相連，用于被排氣管L2中的排氣驅動著旋轉，并且?guī)訅簹鈾C3操作，排氣渦輪6和壓氣機3構成一個渦輪增壓器；以及布置在排氣渦輪6下游側的尾氣處理裝置。在圖示的例子中，尾氣處理裝置包括:排氣催化裝置7，例如柴油發(fā)動機氧化型催化器(D0C);顆粒過濾器8，例如柴油發(fā)動機顆粒過濾器(DPF);選擇性催化還原(SCR)裝置9 ;以及氨過濾裝置10，例如氨泄漏催化器(ASC)。
[0040]此外，在進氣管L1和排氣管L2之間布置著排氣再循環(huán)管L3，其上游端L3a在排氣渦輪6上游連接于排氣管L2，下游端L3b在新鮮空氣節(jié)流閥5下游連接于進氣管L1。在排氣再循環(huán)管L3中布置著再循環(huán)排氣節(jié)流閥11和位于再循環(huán)排氣節(jié)流閥下游的排氣冷卻器
12。這樣，發(fā)動機1的排氣的一部分經排氣再循環(huán)管L3流入進氣管L1中，與進氣管L1中的新鮮空氣混合而產生供給到發(fā)動