使发动机运转的方法 |
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| 申请号 | CN201510881837.6 | 申请日 | 2015-12-03 | 公开(公告)号 | CN105673227A | 公开(公告)日 | 2016-06-15 |
| 申请人 | 卡特彼勒公司; | 发明人 | A·K·巴苏; | ||||
| 摘要 | 本 发明 涉及一种使 发动机 运转的方法。该方法包括确定进气的 温度 和压 力 ，以及发动机所产生的排气的温度和压力。该方法包括至少基于发动机的 发动机转速 来确定发动机所做的功，并确定发动机的 热损失 。该方法包括至少基于所述功、热损失、用于发动机内的燃烧的 燃料 的热值以及排气的温度和压力来确定进气的 焓 。该方法包括基于进气的焓、温度和压力来确定进气的湿度值，并基于该湿度值来确定NOx的量。该方法还包括基于所确定的NOx的量来控制发动机的运转。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种使发动机运转的方法，所述方法包括： |
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| 说明书全文 | 使发动机运转的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种使发动机运转的方法，更具体地涉及一种用于通过推定发动机排气中的NOx的量来使发动机运转的系统和方法。 背景技术[0002] 内燃发动机通过燃烧燃料和空气的混合物来产生动力。在一些情况下，燃烧过程可能引起排气中除其它气体外尤其形成氮氧化物(NOx)、颗粒。NOx被认为是污染物。因此，配备有内燃发动机的车辆或机器必须符合限制发动机所产生的排气中的NOx的量的管制排放标准。因此，监测发动机中的NOx的量并相应地基于NOx的量来控制发动机的运转是很重要的。提出了用于确定NOx的量的各种方法。一种这样的方法包括使用NOx传感器来确定NOx的量。然而，这种实施方案的成本高。此外，机器内的运转条件有时可能导致传感器发生故障。 [0003] 作为参考，美国专利公报No.2004/0144082涉及一种用于基于推定发动机的参数来控制燃烧发动机的氮氧化物(NOx)排放的控制器。该控制器能够基于所推定的参数来调节气缸温度以控制NOx排放。 发明内容[0004] 在本发明的一方面，提供了一种使发动机运转的方法。该方法包括确定进气的温度和压力，以及发动机所产生的排气的温度和压力。该方法还包括至少基于发动机的发动机转速来确定发动机所做的功并确定发动机的热损失。该方法包括至少基于发动机所做的功、发动机的热损失、用于发动机内的燃烧的燃料的热值以及排气的温度和压力来确定进气的焓。该方法还包括基于进气的焓、温度和压力来确定进气的湿度值并至少基于进气的湿度值来确定NOx的量。该方法还包括基于所确定的NOx的量来控制发动机的运转。 [0005] 在本发明的另一方面，提供了一种用于发动机的控制系统。该控制系统包括配置成产生指示进气的温度的信号的第一传感器和配置成产生指示进气的压力的信号的第二传感器。该控制系统还包括配置成产生指示排气的温度的信号的第三传感器和配置成产生指示排气的压力的信号的第四传感器。该控制系统还包括与第一传感器、第二传感器、第三传感器和第四传感器可通信地联接的控制器。控制器配置成至少基于发动机的发动机转速来确定发动机所做的功并确定发动机的热损失。控制器还配置成至少基于发动机所做的功、发动机的热损失、用于发动机内的燃烧的燃料的热值以及排气的温度和压力来确定进气的焓。控制器还配置成基于进气的焓、温度和压力来确定进气的湿度值并至少基于进气的湿度值来确定NOx的量。控制器还配置成基于NOx的量来控制发动机的运转。 [0006] 在本发明的又一方面，提供了一种使具有NOx传感器的发动机运转的方法。该方法包括确定进气的温度和压力，以及发动机所产生的排气的温度和压力。该方法还包括至少基于发动机的发动机转速来确定发动机所做的功并确定发动机的热损失。该方法包括至少基于发动机所做的功、发动机的热损失、用于发动机内的燃烧的燃料的热值以及排气的温度和压力来确定进气的焓。该方法还包括基于进气的焓、温度和压力来确定进气的湿度值并至少基于进气的湿度值来确定第一NOx量。该方法还包括将第一NOx量与由NOx传感器检测出的第二NOx量进行比较并且在第一NOx量和第二NOx量之差超过预定阈值时基于第一NOx量来控制发动机。附图说明 [0007] 图1是示例性发动机的示意图； [0009] 图3是根据本发明一实施例的用于图2的控制系统的控制图；以及[0010] 图4是根据本发明一实施例的用于使发动机运转的方法的流程图。 具体实施方式[0011] 在各附图中将尽可能使用相同的附图标记来表示相同或相似的要素。图1是示例性发动机100的示意性表示。发动机100可以是依靠燃料如柴油、汽油、气体燃料或其组合而运行的内燃发动机100。发动机100可为与包括但不限于运输、建筑、采矿、农业、林业、废物管理和物料处理的行业相关的各种类型的机器提供动力。 [0012] 虽然图1示出的是直列型发动机100，但应理解，本文中描述的实施例可用于发动机100的任意适当的构型中，包括但不限于V型构型、径向构型、旋转构型等。此外，发动机100可为任意类型，例如柴油或汽油压燃发动机、火花点火发动机100、直喷或进气口喷射发动机等。 [0013] 发动机100包括限定有多个气缸102的发动机本体103。尽管示出了四个气缸102，但应注意，气缸102的数目和它们在发动机100中的排布不限于上述构型。 [0014] 气缸102可构造成将活塞(未示出)可滑动地接纳在其中。此外，气缸102可在其中限定有进气口(未示出)和排气口(未示出)。气缸102经进气口从进气管路108接收进气。在可供进气通过的进气管路108中可设置有各种其它构件，例如空气滤清器(未示出)和涡轮增压器(未示出)。气缸102可根据发动机100的类型被供给以来自诸如燃料喷射器、吸入阀等的各种装置的燃料以供燃烧。进气与供给至气缸102用于燃烧的燃料的质量比率可被定义为空气/燃料(AF)比。 [0015] 在一些示例中，燃料喷射到气缸102中的时间可被定义为点火正时(IT)。喷射时间可对应于活塞在相应气缸102内的位置。在另一些示例中，在燃料的燃烧通过火花点火进行的情况下，点火正时(IT)可对应于提供火花的时间。 [0016] 此外，发动机100包括构造成经相应气缸102的排气口接收在燃烧期间由发动机100产生的排气的排气管路110。发动机100还包括构造成向发动机100供给冷却剂如水的冷却剂系统112。发动机100可利用冷却剂来冷却发动机100的一个或多个构件，例如排气管路 110。冷却剂可由包括散热器、冷却风扇、泵和用于使冷却剂循环通过发动机100的本体并回到散热器的冷却剂管道的冷却剂系统112提供。冷却剂系统112还可包括用于调节冷却剂的流量的一个或多个阀。 [0017] 在一实施例中，发动机100可包括排气再循环(EGR)管路114和相关的EGR控制阀116。EGR管路114可经由EGR控制阀116与排气管路110和进气管路108流体连通。EGR管路114可使从排气管路110或气缸102接收的排气在EGR控制阀116打开时再循环至进气管路108。 EGR控制阀116可全开、部分打开或全闭。因此，EGR控制阀116可被调节以控制EGR流量(mEGR)，由此控制要去往进气管路108的排气的量。在EGR管路114中还可设置有另外的构件(未示出)，例如一个或多个冷却器、过滤器等。 [0018] 离开发动机100的排气经排气管路110被传送并经由排气出口(未示出)排出到周围环境中。排气除其它成分外尤其可包含氮(N2)、水蒸气(H2O)、二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、颗粒物质如烟灰。 [0019] 在一实施例中，排气后处理系统120可与发动机100相关联。排气后处理系统120构造成处理来自发动机100的排气。排气后处理系统120可包括设置在排气管路110中的柴油氧化催化剂(DOC)(未示出)。DOC构造成产生设置在DOC下游的选择性催化还原(SCR)催化剂(未示出)所需的二氧化氮(NO2)。SCR催化剂构造成利用由DOC产生的NO2将氮氧化物(NOX)转化为双原子氮(N2)和水(H2O)。 [0020] SCR转化过程还可能需要受控量的或经计量的还原剂。因此，排气后处理系统120可包括构造成将还原剂喷射到排气管路110内的排气中的位于SCR催化剂上游的一个或多个喷射装置。还原剂可以是尿素(CO(NH2)2)或氨(NH3)。因此，来自发动机100的排气在经由排气出口排出到周围环境中之前可从SCR催化剂通过。 [0021] 发动机100可包括配置成控制发动机100的运转的控制系统200。具体地，控制系统200可配置成确定排气中存在的NOx的量(mNOx)并相应地控制发动机100和/或与其相关的其它构件的运转。在一实施例中，控制系统200是发动机100的电子控制单元(ECU)。参照图 2，示出了根据本发明一实施例的控制系统200的框图。参照图3，示出了经由控制系统200使发动机100运转的控制图。下文将参照图1至3说明控制系统200。 [0022] 控制系统200包括第一传感器202和第二传感器204。第一传感器202配置成产生指示进气的温度(Ti)的信号(S1)。具体地，温度(Ti)可指示进气的干球温度。第一传感器202可配置在进气管路108中。第二传感器204配置成产生指示进气的压力(Pi)的信号(S2)。在一实施例中，信号(S2)可指示大气压力。此外，第二传感器204可配置在发动机100的进气管路108中。 [0023] 控制系统200还可包括配置在排气管路110中的第三传感器206和第四传感器208。第三传感器206配置成产生指示排气的温度(Te)的信号(S3)。第四传感器208配置成产生指示排气的压力(Pe)的信号(S4)。在一实施例中，控制系统200还可包括配置成产生指示发动机100所采用的冷却剂的温度(Tc)的信号(S5)的第五传感器210。 [0025] 控制系统200还包括配置成确定排气中的NOx的量(mNOx)并相应地控制发动机100的运转的控制器220。控制器220可配置成至少基于下文将详细说明的进气的湿度值来确定NOx的量(mNOx)。 [0026] 控制器220可实现为配置成用于接收来自控制系统200的各构件的信号的单个微处理器或多个微处理器。许多商售的微处理器可配置成执行控制器220的功能。应当认识到的是，控制器220可实现为能够控制多种机器功能的机器微处理器。本领域的普通技术人员将了解的是，控制器220还可包括其它构件并且也可执行文中未描述的其它功能。控制器220还可配置成经由用户界面(未示出)接收来自操作人员的输入。 [0027] 控制器220与控制系统200的各种元件以及各种输入装置电连接，以用于确定NOx的量(mNOx)并命令发动机100运转。如图2所示，控制器220可与传感器202、204、206、208、210、212可通信地联接以接收与发动机100的运转状态有关的各种信号。控制器220还可与各种输入装置电连接以接收与发动机运转有关的一个或多个参数。例如，输入装置可以是踏板、操纵杆、控制杆或用于控制发动机100的运转的任何适当的输入装置。 [0028] 此外，与控制器220相关联的存储器222可包括与可供发动机100使用的燃料、进气、排气等的一个或多个特性有关的数据。与可供发动机100使用的燃料对应的特性数据的示例可包括燃料的密度或比重、被表达为例如指示燃料在燃烧期间所释放的能量的热值(HVf)的燃料的燃烧热等。燃料的热值(HVf)是各种燃料的特性并且能以每单位燃料的能量单位进行测量。 [0029] 该数据还可包含进气的特性，例如分子量、密度等。此外，存储器222可包括与进气有关的各种焓湿(psychrometric)数据、基准脉谱图、查询表等。 [0030] 此外，存储器222可包括供控制器220如下文进一步讨论的那样确定发动机100所做的功(W)、发动机100的热损失(Eloss)所需的任何数据。在一个示例中，存储器222可位于控制系统200和/或控制器220的内部。在另一示例中，存储器222可以是位于控制系统200和/或控制器220外部的数据库，并且来自存储器222的数据可被传送给控制器220。 [0032] 控制器220包括配置成确定进气的焓(Ha)的第一模块224(S1)(S2)。第一模块224根据燃料的热值(HVf)、发动机100所做的功(W)、热损失(Eloss)、排气的温度(Te)和压力(Pe)来确定进气的焓(ha)。 [0033] (S3)(S4)在燃烧期间，空气-燃料混合物的能量转化为发动机100所做的功、排气的能量和能量损失或热损失。根据本发明的一个示例性方面，下面描述用于确定进气的焓(ha)的能量模型。该能量模型可包括根据与燃烧相关的各种能量来确定进气的焓(ha)。 [0034] 该能量模型采用与控制容积CV有关的守恒方程来确定进气的焓(ha)。在这种情况下，在活塞和发动机本体103的气缸盖(未示出)之间限定出的燃烧室可被处理为控制容积CV。守恒方程可与针对控制容积CV的质量守恒和能量守恒有关。根据质量守恒，进入控制容积的质量等于离开控制容积的质量。此外，针对控制容积CV的能量守恒用式(A)表示： [0035] (进入CV的进气的能量流率)＝(做功率)+(离开CV的热损率)+(离开CV的能量流率)-(进入CV的燃料的能量流率).........(A) [0036] 其中，进气的进入CV的能量流率可取决于进气的焓(ha)。进入CV的燃料的能量流率可基于热值(HVf)。此外，可基于排气的温度(Te)和压力(Pe)来确定离开CV的能量流率。 [0037] 因此，基于守恒方程，可根据燃料的热值(HVf)、发动机100所做的功(W)、热损失(Eloss)以及排气的温度(Te)和压力(Pe)来确定进气的焓(ha)。这用式(B)表示： [0038] 进气的焓(ha)＝F((HVf)，W，(Eloss)，Te，Pe).......(B) [0039] 第一模块224可获得存储在存储器222中的燃料的热值(HVf)。此外，第一模块224可至少基于发动机转速(S)来确定发动机100所做的功(W)。在图3所示的实施例中，第一模块224可从发动机转速传感器212接收指示发动机转速(S)的信号(S6)。然而，在其它实施例中，第一模块224可与输入装置如踏板、操纵杆、控制杆可通信地联接以确定发动机转速(S)。或者，第一模块224可基于参数如为了燃烧而供给的燃料的量来确定发动机转速(S)。此外，第一模块224可由基准脉谱图、查询表来确定发动机100所做的功(W)，或者可基于发动机转速(S)和其它有关参数如发动机100的转矩来计算。 [0040] 或者，第一模块224可基于由负荷传感器(未示出)提供的负荷指示信号来确定所做的功(W)。负荷传感器可与发动机100的各种构件——例如但不限于凸轮轴、曲轴或其它适当构件——操作性地联接，以感测发动机100所做的功(W)。 [0041] 第一模块224可确定与发动机100中的燃烧相关的热损失(Eloss)。热损失(Eloss)可以是由于从气缸102的壁、气缸盖、活塞等到周围环境的传导、辐射和对流热传递所引起的各种能量损失和/或热损失。热损失(Eloss)还可包含各种摩擦损失。因此，第一模块224可基于有关参数如气缸102的壁的热传导、发动机100的尺寸、排气的温度(Te)等来确定热损失(Eloss)。 [0042] 第一模块224可分别从第三传感器206和第四传感器208接收指示排气的温度(Te)和压力(Pe)的信号(S3)和(S4)。 [0043] 此外，该能量模型可包括使进气的焓(ha)与上述参数(HVf)、(W)、(Eloss)、(Te)和(Pe)关联的数学式。可基于多元多项式回归模型、基于物理的模型、神经网络模型或本领域中已知的任意其它模型或算法来确定该数学式。 [0044] 在各种其它实施例中，该能量模型可包含用于根据参数(HVf)、(W)、(Eloss)、(Te)和(Pe)来确定进气的焓(ha)的存储在存储器222中的基准脉谱图、查询表。因此，第一模块224可实施该能量模型以确定进气的焓(ha)。 [0045] 控制器220包括配置成基于进气的焓(ha)、温度(Ti)和压力(Pi)来确定进气的湿度值的第二模块226。具体地，第二模块226可基于进气的焓(ha)、温度(Ti)和压力(Pi)来确定进气的相对湿度(RH)。这用式(C)表示： [0046] 相对湿度(RH)＝F((ha)，(Ti)，(Pi)).........(C) [0047] 第二模块226可配置成分别从第一传感器202和第二传感器204接收指示进气的温度(Ti)和压力(Pi)的信号(S1)和(S2)。此外，第二模块226从第一模块224接收进气的焓(ha)。基于进气的焓(ha)、温度(Ti)和压力(Pi)，第二模块226可确定与进气相关的其它参数，例如但不限于进气的相对湿度(RH)。 [0048] 在一个实施例中，第二模块226可参照焓湿图来确定进气的相对湿度(RH)。焓湿图可包含用图线形式表示的气体-蒸气混合物的物理特性和热特性。例如，焓湿图允许由独立的参数如温度、压力、焓等确定空气-水蒸气混合物的参数，例如相对湿度(RH)。 [0049] 在另一实施例中，第二模块226可参照存储在存储器222中的一个或多个基准脉谱图、查询表来确定进气的相对湿度(RH)。在又一实施例中，第二模块226可由预先确定的数学式来计算进气的相对湿度(RH)。该数学式可包含多元多项式回归模型、基于物理的模型、神经网络模型或本领域中已知的任意其它模型或算法。 [0050] 此外，第二模块226可基于进气的相对湿度(RH)和压力(Pi)来确定进气的比湿度(SH)。 [0051] 控制系统200还可包括配置成确定燃烧的热释放率(HRR)和/或热释放的第三模块228。在本例中，HRR表示由于空气-燃料混合物的燃烧而产生的热率。根据本发明的一个示例性方面，可根据发动机参数如点火正时(IT)、供给至气缸102的燃料质量流量(mf)、发动机转速(S)、燃料的热值(HVf)、热损失(Eloss)来确定HRR。这用式(D)表示： [0052] 热释放率(HRR)＝F((IT)，(HVf)，(S)，(Eloss)，(mf)).......(D)[0053] 第三模块228可获得由第一模块224确定的热损失(Eloss)。第三模块228可获得存储在存储器222中的燃料的热值(HVf)。 [0054] 控制器220还可包括配置成确定NOx的量(mNOx)的第四模块230。根据本发明的一方面，第四模块230可实施示例性的NOx模型来确定NOx的量(mNOx)。根据该NOx模型，可根据HRR来确定NOx的量(mNOx)。 [0055] 此外，进气中的过量氧可与燃烧产物中的氮反应而形成NOx。该NOx模型使进气中的过量氧与HRR关联。因此，可根据HRR来确定NOx的量(mNOx)。此外，该NOx模型也可考虑冷却剂的温度(Tc)来确定NOx的量(mNOx)。在一实施例中，对于配置有EGR管路114和EGR控制阀116的发动机而言，该NOx模型还可考虑NOx的量(mNOx)与EGR流量(mEGR)的关系。因此，可根据HRR以及可选地冷却剂的温度(Tc)和EGR流量(mEGR)来确定NOx的量(mNOx)。这用式(E)表示： [0056] NOx的量(mNOx)＝F(HRR，(mEGR)，(Tc)).......(E) [0057] 在一示例中，NOx模型可包括使NOx的量(mNOx)与上述参数HRR、(mEGR)和(Tc)关联的数学式。可基于多元多项式回归模型、基于物理的模型、神经网络模型或本领域中已知的任意其它模型或算法来确定该数学式。 [0058] 在其它示例中，NOx模型可包括存储在存储器222中以根据HRR、(mEGR)和(Tc)来确定NOx的量(mNOx)的基准脉谱图或查询表。因此，第四模块230可实施该NOx模型以确定排气中的NOx的量(mNOx)。 [0059] 控制器220还包括配置成基于进气的湿度值来修改NOx的量(mNOx)的第五模块232。在一示例中，该湿度值可以是基于进气的相对湿度(RH)确定的进气的比湿度(SH)。此外，第五模块232可基于进气的比湿度(SH)来确定NOx的量(mNOx)的修正系数(CF)。第五模块232可从第二模块226接收进气的比湿度(SH)。此外，第五模块232还可从第一传感器202接收指示进气的温度(Ti)的信号(S1)。第五模块232可根据进气的比湿度(SH)来确定修正系数(CF)。在一个示例中，对于重负荷发动机而言，修正系数(CF)可取决于进气的比湿度(SH)。在另一示例中，还可根据一个或多个发动机参数如进气的温度(Ti)、AF比等来确定修正系数(CF)。这可用式(E)表示： [0060] 修正系数(CF)＝F((SH)，(Ti)，(AF))..........(F) [0061] 第五模块232可基于修正系数(CF)来修改NOx的量(mNOx)。在一示例中，第五模块232可通过将修正系数(CF)与所确定的NOx的量(mNOx)相乘来修改NOx的量(mNOx)。 [0062] 在另一实施例中，控制器220可配置成除其它相关参数如AF比、进气的温度(Ti)和压力(Pe)以及发动机转速(S)外尤其根据湿度值直接确定NOx的量(mNOx)。 [0063] 控制器220可配置成基于NOx的量(mNOx)来控制发动机100的运转。控制器220可与发动机100的各种构件电连接以调节与发动机100相关的一个或多个参数。 [0064] 在一示例中，控制器220可基于NOx的量(mNOx)来调节EGR流量(mEGR)。因此，EGR控制阀116可与控制器220连接以接收与控制排气的流量对应的信号。在另一示例中，控制器220可基于NOx的量(mNOx)来调节点火正时(IT)。因此，控制器220可产生控制燃料喷射器38或火花塞的信号。在又一示例中，控制器220还可基于NOx的量(mNOx)来调节冷却剂的温度(Tc)。因此，冷却剂系统112可与控制器220可通信地联接以接收与控制冷却剂的温度(Tc)对应的信号。在各种其它示例中，控制器220可基于NOx的量(mNOx)来控制其它发动机参数，例如但不限于燃料的流量、进气的流量、燃料喷射压力等。 [0065] 此外，控制器220能可选地或附加地调节与发动机100相关的各种其它构件——例如但不限于排气后处理系统120——的运行。在一个实施例中，控制器220可调节从排气后处理系统120分配到排气管路110中的还原剂的量。 [0066] 在一替换实施例中，控制器220可将NOx的量(mNOx)与预定的NOx阈值进行比较。如果NOx的量(mNOx)大于该预定的NOx阈值，则控制器220可调整如上所述的一个或多个控制策略以将NOx的量(mNOx)减至该预定的NOx阈值之下。 [0067] 尽管以上描述了特定参数或系统的控制，但控制器220可基于NOx的量(mNOx)来控制发动机100的其它操作。此外，控制器220还可基于上述模型来确定与排气相关的其它参数。 [0068] 附加地或可选地，控制器220可在NOx的量(mNOx)超过预定的NOx阈值时触发对操作人员的提醒。该提醒可以是听觉的、视觉的、触觉的或其组合。 [0069] 在一个实施例中，发动机100可构造成具有配置在排气管路110中的NOx传感器。此外，NOx传感器可配置在排气后处理系统120的上游。在这种情况下，控制器220可基于上述NOx模型来确定NOx的量(第一NOx量)，并且NOx传感器还可检测排气中的NOx的量(第二NOx量)。控制器220将第一NOx量与第二NOx量进行比较，以判定第一NOx量和第二NOx量之差是否超过预定阈值。进一步地，如果该差超过预定阈值，则控制器220可基于第一NOx量如上所述地使发动机100运转。 [0070] 此外，基于理论上确定的第一NOx量和由NOx传感器检测出的第二NOx量之间的比较，控制器220可确定NOx传感器的健康度。此外，如果第一NOx量和第二NOx量之差超过预定阈值，则控制器220可将NOx传感器判定为发生故障。在这种情况下，控制器220可另外对NOx传感器产生指示该NOx传感器发生故障的标记。可选地，控制器220也可对操作人员产生警报，该警报可以是可听到的光学声迹或光。 [0071] 工业适用性 [0072] 本发明的控制系统200配置成基于NOx的量(mNOx)来控制发动机100的运转。此外，控制器220可配置成基于进气的湿度值来确定NOx的量(mNOx)。此外，控制器220还可考虑各种其它参数如EGR流量(mEGR)、进气的冷却剂温度(Tc)等来确定排气中的NOx的量(mNOx)。 [0073] 参照图4，示出了用于使发动机100运转的方法400的流程图。在一实施例中，可经由控制系统200实施方法400的一个或多个步骤。在步骤402，方法400包括确定进气的温度(Ti)和压力(Pi)。在步骤404，方法400包括确定排气的温度(Te)和压力(Pe)。 [0074] 在步骤406，方法400包括至少基于发动机转速(S)来确定发动机100所做的功(W)。在步骤408，方法400包括确定发动机100的能量损失。 [0075] 在步骤410，方法400包括至少基于进气的焓(ha)、发动机100所做的功(W)、发动机100的热损失(Eloss)、燃料的热值(HVf)以及排气的温度(Te)和压力(Pe)来确定进气的焓(ha)。 [0076] 在步骤412，方法400包括基于进气的焓(ha)、进气的温度(Ti)和压力(Pi)来确定进气的湿度值。该湿度值可以是进气的相对湿度(RH)。在一示例中，可由与所确定的进气的焓(ha)、温度(Ti)和压力(Pi)对应的焓湿图来确定相对湿度(RH)。此外，可基于相对湿度(RH)来确定进气的比湿度(SH)。 [0077] 在步骤414，方法400包括基于进气的湿度值来确定NOx的量(mNOx)。在一实施例中，可根据如上所述的NOx模型来确定NOx的量(mNOx)。此外，可至少基于湿度值来确定修正系数(CF)。具体地，可基于进气的比湿度(SH)来确定修正系数(CF)。在一实施例中，还基于进气的温度(Ti)和AF比来确定修正系数(CF)。方法400还包括基于修正系数(CF)来确定NOx的量(mNOx)。 [0078] 在步骤414，方法400还包括还基于点火正时(IT)、EGR流量(mEGR)、冷却剂的温度(Tc)来确定NOx的量(mNOx)。 [0079] 在步骤416，方法400包括基于NOx的量(mNOx)来控制发动机100的运转。在一实施例中，方法400可包括控制发动机100的一个或多个参数，例如EGR流量(mEGR)、冷却剂的温度(Tc)、点火正时(IT)等。在另一实施例中，方法400可包括基于NOx的量(mNOx)来控制排气后处理系统120。 [0080] 如上所述的步骤402、404、406、408、410、412、414和416的顺序在性质上是示例性的，且步骤402、404、406、408、410、412、414和416可同时或以任何其它替换顺序进行。 [0081] 通过实施方法400，可基于使用各种热力学关系式的理论计算来确定NOx的量(mNOx)。此外，可基于NOx的量(mNOx)来控制发动机100的运转以将NOx的量(mNOx)减少成满足排放标准。 [0082] 本发明的控制系统200和方法400可实现在不需要额外的NOx传感器的情况下确定NOx的量(mNOx)。此外，控制系统200和方法400还可实现在不需要湿度传感器的情况下确定进气的湿度值。用于确定NOx的量(mNOx)的参数可为了实施已有的发动机控制策略而已经确定。此外，控制系统200和方法400还可用于检测发生故障的NOx传感器并且在NOx传感器故障的情况下提供确定NOx的量的替代方案。 [0083] 虽然已参考以上实施例具体示出和描述了本发明的各方面，但本领域的技术人员将理解的是，通过对所公开的机器、系统和方法的修改，可设想各种其它实施例而不脱离所公开的精神和范围。这些实施例应理解为落在基于权利要求及其任何等同物而确定的本发明的范围内。 |
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