[发明专利]预测NOx生成量的设备及方法

说明书

本发明提供了预测NOx生成量的设备及方法。该方法包括：使用发动机的驱动变量来预测混合物中的气体的组成比以及火焰温度；以及使用混合物中的气体的组成比以及火焰温度来计算氮氧化物生成速率。此外，使用氮氧化物生成速率计算火焰周围的氮氧化物生成浓度，并且使用氮氧化物生成速率和氮氧化物生成浓度来预测气缸的总氮氧化物生成量。

相关申请的引证

本申请要求于2015年12月10日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2015-0176344号的优先权和权益，通过引证将其全部内容结合于此。

技术领域

本发明涉及预测压燃式发动机的NOx生成量的设备和方法，并且更具体地，涉及在没有用于分析废气的额外设备或用于检测NOx量的传感器的情况下，使用发动机的驱动变量和燃烧压力来更准确地实时预测NOx生成量的设备和方法。

背景技术

随着针对具有内燃机的车辆的排放法规变得更加严格，需要降低在内燃机操作过程中的排放。用于降低排放的一种开发方法包括：降低在空气/燃料混合物的燃烧过程中，在内燃机的每个气缸中生成的排放物。用于降低排放物的另一开发方法包括：使用内燃机中的废气的后处理系统。废气的后处理系统被适配为将空气/燃料混合物的燃烧过程中在每个气缸处生成的有害物质转换为无害物质。为了该目的，催化转换器用于将一氧化碳、碳氢化合物以及氮氧化物转换为无害物质。

此外，为了使用废气的催化转换器来有效转换有害物质，必须准确预测在发动机中生成的NOx(单一氮氧化物)量。根据常规方法和系统，用于分析废气的设备或用于检测NOx量的传感器用于准确预测NOx量。然而，用于分析废气的设备或用于检测NOx量的传感器的使用导致总体成本的增加。此外，发动机废气中的成分可污染用于分析废气的设备或用于检测NOx量的传感器，由此引起传感器本身的故障或失效。

因此，已开发了用于预测NOx量的技术。然而，根据该技术，由于复杂的计算过程以及用于简化该计算过程的简化假设，可靠性可能劣化。此外，在常规技术中，由于基于发动机处于正常状态时的测量值来评估NOx量，所以由于发动机之间的偏差以及环境状况的偏差，可出现生成量与预测量之间的误差。

在该部分中公开的以上信息仅用于增强对本发明的背景的理解，并且因此这可包含不构成在该国中对于本领域普通技术人员来说已知的现有技术的信息。

发明内容

本发明提供具有如下优势的预测压燃式发动机的NOx生成量的设备和方法：该设备和方法在没有用于分析废气的额外设备或用于检测NOx量的传感器的情况下，使用发动机的驱动变量和燃烧压力来更准确地实时预测NOx量。

本发明的示例性实施方式提供预测压燃式发动机的NOx生成量的方法，该方法可包括：使用发动机的驱动变量来预测混合物中的气体的组成比以及火焰温度；使用混合物中的气体的组成比以及火焰温度来计算氮氧化物生成速率；使用氮氧化物生成速率来计算火焰周围的氮氧化物生成浓度；以及使用氮氧化物生成速率和氮氧化物生成浓度来预测气缸的总氮氧化物生成量。

发动机的驱动变量可包括选自由如下组成的组中的至少一个：引燃燃料量、引燃喷射时刻、引燃喷射持续时间、喷射燃料量、主喷射持续时间、主喷射时刻、发动机转速(RPM)、空气/燃料比(AF)、以及废气再循环(EGR)。预测气体的组成比可包括：使用发动机的驱动变量来预测通过混合燃料与空气而生成的火焰的火焰表面的气体的组成比。

此外，计算氮氧化物生成速率可包括：基于由于引燃喷射所导致的气缸中的气体的组成比的变化来导出燃烧室的火焰温度。计算氮氧化物生成速率可进一步包括：使用燃烧室中的火焰温度、氧气浓度以及氮气浓度来导出氮氧化物生成速率。计算火焰周围的氮氧化物生成浓度可包括：使用燃料量和发动机转速来导出氮氧化物生成时间和氮氧化物生成区域，以及使用氮氧化物生成速率、氮氧化物生成时间以及氮氧化物生成区域来计算氮氧化物生成浓度。