本发明涉及一种发动机系统及其信号处理方法。所述发动机系统可以包括：发动机，其通过曲轴产生扭矩；排气管线，发动机排气从所述排气管线流过；柴油机微粒过滤器，其设置在所述排气管线中以捕获所述排气中的微粒物质；第一压力差传感器，其构造成检测柴油机微粒过滤器的前/后压力差；温度传感器，其构造成检测流入所述柴油机微粒过滤器的排气的温度；以及控制单元，其在曲轴的预定旋转循环检测来自所述温度传感器和第一压力差传感器的信号，使用检测到的信号来计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差，并且计算流入所述柴油机微粒过滤器的排气的温度。本发明还涉及一种相应的信号处理方法。
柴油机微粒过滤器，其设置在所述排气管线中以捕获所述排气中的微粒物质；
第一压力差传感器，其构造成检测柴油机微粒过滤器的前/后压力差；
温度传感器，其构造成检测流入所述柴油机微粒过滤器的排气的温度；以及控制单元，其在曲轴的预定旋转循环检测来自所述温度传感器和第一压力差传感器的信号，使用检测到的信号来计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差，并且计算流入所述柴油机微粒过滤器的排气的温度。
2.根据权利要求1所述的发动机系统，其中所述控制单元检测从所述第一压力差传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第一压力差信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于发动机的排气冲程；
检测从所述第一压力差传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第二压力差信号；以及将所述第一压力差信号和第二压力差信号平均以计算出所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
3.根据权利要求2所述的发动机系统，其中所述控制单元检测从温度传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第一温度信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于发动机的排气冲程；
检测从所述温度传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第二温度信号；以及将所述第一温度信号和第二温度信号平均以计算排气的温度。
4.根据权利要求2所述的发动机系统，其中所述发动机是四缸发动机，并且执行四个冲程循环，例如进气、压缩、做功和排气；以及每次所述曲轴通过发动机的排气冲程旋转90度，所述控制单元就从所述第一压力差传感器接收信号，并且将接收到的信号进行平均以计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
5.根据权利要求3所述的发动机系统，其中所述发动机是四缸发动机，并且执行四个冲程循环，例如进气、压缩、做功和排气；以及每次所述曲轴从发动机的排气冲程旋转90度，所述控制单元就从温度传感器接收信号，并且将接收到的信号进行平均以计算排气的温度。
使所述排气从所述排气管线再循环到进气管线的EGR管线；
EGR冷却器，其设置在所述EGR管线上以冷却被再循环的排气；
EGR气门，其设置在所述EGR冷却器的上游侧以控制被再循环的排气的流量；以及第二压力差传感器，其检测所述EGR气门的前部与EGR冷却器的后部之间的压力差；
其中所述控制单元在曲轴的预定旋转角度的循环中检测来自所述第二压力差传感器的信号，并且使用检测到的信号来计算流经所述EGR管线的EGR气体的流量。
7.根据权利要求6所述的发动机系统，其中所述控制单元检测从第二压力差传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第三压力差信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于发动机的排气冲程；
检测从第二压力差传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第四压力差信号；以及将所述第三压力差信号和第四压力差信号平均以计算流经所述EGR管线的EGR气体的流量。
通过温度传感器检测在曲轴的预定的旋转角度的循环中的排气的温度；
检测在预定的旋转角度的循环中柴油机微粒过滤器的前/后压力差；
通过将在一个循环中检测到的温度信号平均来计算排气的温度；以及通过将在一个循环中检测到的压力差信号平均来计算柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
9.根据权利要求8所述的发动机系统的信号处理方法，包括：检测从第一压力差传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第一压力差信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于排气冲程；
检测从第一压力差传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第二压力差信号；以及通过将第一压力差信号和第二压力差信号平均来计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
10.根据权利要求8所述的发动机系统的信号处理方法，其中：检测从第一温度传感器传递的在旋转位置处的第一温度信号，其中所述旋转位置对应于排气冲程；
检测从温度传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第二温度信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于排气冲程；以及通过将第一温度信号和第二温度信号平均来计算排气的温度。
11.根据权利要求9所述的发动机系统的信号处理方法，其中所述发动机是四缸发动机，并且执行四个冲程循环，例如进气、压缩、做功和排气；并且每次所述曲轴通过发动机的排气冲程旋转90度，就从第一压力差传感器接收信号，并且通过将接收到的信号进行平均来计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
12.根据权利要求10所述的发动机系统的信号处理方法，其中所述发动机是四缸发动机，并且执行四个冲程循环，例如进气、压缩、做功和排气；并且每次所述曲轴通过发动机的排气冲程旋转90度，就从温度传感器接收信号，并且通过将接收到的信号进行平均来计算排气过滤器的温度。
13.根据权利要求8所述的发动机系统的信号处理方法，包括：检测来自所述曲轴的预定旋转角度的循环中的第二压力差传感器的信号；
通过使用检测到的信号计算流经EGR管线的EGR气体的流量。
14.根据权利要求8所述的发动机系统的信号处理方法，包括：检测从第二压力差传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第三压力差信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于发动机的排气冲程；
检测从第二压力差传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第四压力差信号；以及将第三压力差信号和第四压力差信号平均以计算流经EGR管线的EGR气体的流量。
发动机系统及其信号处理方法
[0001] 相关申请的交叉引用
[0002] 本申请要求2010年12月6日提交的韩国专利申请第10-2010-0123613号的优先权及权益，该申请的全部内容合并于此通过引用而用作所有目的。
技术领域
[0003] 本发明涉及一种发动机系统及其信号处理方法，其中该发动机系统检测流过排气管线的排气的温度以及柴油机微粒过滤器(diesel particulate filter)或者EGR气门的前/后压力差。
背景技术
[0004] 通常，柴油机微粒过滤器应用于捕获包括在柴油发动机排气中的微粒物质，而柴油机微粒过滤器的前/后压力差用于检测被捕获在其中的微粒物质的量。
[0005] 而且，EGR管线布置成使排气从排气管线循环到进气管线，EGR管线的EGR气门控制EGR气体的流量，并且检测在EGR气门的前后之间的压力差以计算EGR气体的流量。
[0006] 同时，由于发动机执行进气、压缩、做功和排气冲程，因此经过排气管线的排气温度和排气压力周期性地发生变化，并且难于检测排气的温度和柴油机微粒过滤器或者EGR气门的前/后压力差。
[0007] 公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
[0008] 本发明致力于提供一种发动机系统及其信号处理方法，其具有如下优点：通过使用根据发动机的进气、压缩、做功和排气冲程而检测的温度/压力差来精确测量排气温度和柴油机微粒过滤器或者EGR气门的前/后之间的压力差。
[0009] 本发明的一个方面涉及一种发动机系统，其可以包括发动机，其通过曲轴产生扭矩；排气管线，发动机排气从所述排气管线流过；柴油机微粒过滤器，其设置在所述排气管线中以捕获所述排气中的微粒物质；第一压力差传感器，其构造成检测柴油机微粒过滤器的前/后压力差；温度传感器，其构造成检测流入所述柴油机微粒过滤器的排气的温度；以及控制单元，其在曲轴的预定旋转循环检测来自所述温度传感器和第一压力差传感器的信号，使用检测到的信号来计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差，并且计算流入所述柴油机微粒过滤器的排气的温度。
[0010] 所述控制单元可以检测从所述第一压力差传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第一压力差信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于发动机的排气冲程；检测从所述第一压力差传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第二压力差信号；以及将所述第一压力差信号和第二压力差信号平均以计算出所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
[0011] 所述控制单元可以检测从温度传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第一温度信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于发动机的排气冲程；检测从所述温度传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第二温度信号；以及将所述第一温度信号和第二温度信号平均以计算排气的温度。
[0012] 所述发动机可以是四缸发动机，并且执行四个冲程循环，例如进气、压缩、做功和排气；以及每次所述曲轴通过发动机的排气冲程旋转90度，所述控制单元就可以从所述第一压力差传感器接收信号，并且将接收到的信号进行平均以计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
[0013] 所述发动机可以是四缸发动机，并且执行四个冲程循环，例如进气、压缩、做功和排气；以及每次所述曲轴从发动机的排气冲程旋转90度，所述控制单元就可以从温度传感器接收信号，并且将接收到的信号进行平均以计算排气的温度。
[0014] 该发动机系统可以包括：空气流入所述发动机的进气管线；使所述排气从所述排气管线再循环到进气管线的EGR管线；EGR冷却器，其设置在所述EGR管线上以冷却被再循环的排气；EGR气门，其设置在所述EGR冷却器的上游侧以控制被再循环的排气的流量；以及第二压力差传感器，其检测所述EGR气门的前部与EGR冷却器的后部之间的压力差；其中所述控制单元在曲轴的预定旋转角度的循环中检测来自所述第二压力差传感器的信号，并且使用检测到的信号来计算流经所述EGR管线的EGR气体的流量。
[0015] 所述控制单元可以检测从第二压力差传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第三压力差信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于发动机的排气冲程；检测从第二压力差传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第四压力差信号；以及将所述第三压力差信号和第四压力差信号平均以计算流经所述EGR管线的EGR气体的流量。
[0016] 一种发动机系统的信号处理方法，可以包括：检测曲轴的旋转角度；通过温度传感器检测在曲轴的预定的旋转角度的循环中的排气的温度；检测在预定的旋转角度的循环中柴油机微粒过滤器的前/后压力差；通过将在一个循环中检测到的温度信号平均来计算排气的温度；以及通过将在一个循环中检测到的压力差信号平均来计算柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
[0017] 所述信号处理方法可以包括：检测从第一压力差传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第一压力差信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于排气冲程；检测从第一压力差传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第二压力差信号；以及通过将第一压力差信号和第二压力差信号平均来计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
[0018] 所述信号处理方法可以包括：检测从第一温度传感器传递的在旋转位置处的第一温度信号，其中所述旋转位置对应于排气冲程；检测从温度传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第二温度信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于排气冲程；以及通过将第一温度信号和第二温度信号平均来计算排气的温度。
[0019] 该发动机可以是四缸发动机，并且执行四个冲程循环，例如进气、压缩、做功和排气；并且每次所述曲轴通过发动机的排气冲程旋转90度，就从第一压力差传感器接收信号，并且通过将接收到的信号进行平均来计算所述柴油机微粒过滤器的前/后压力差。
[0020] 该发动机可以是四缸发动机，并且执行四个冲程循环，例如进气、压缩、做功和排气；并且每次所述曲轴通过发动机的排气冲程旋转90度，就从温度传感器接收信号，并且通过将接收到的信号进行平均来计算排气过滤器的温度。
[0021] 所述信号处理方法可以包括：检测来自所述曲轴的预定旋转角度的循环中的第二压力差传感器的信号；通过使用检测到的信号计算流经EGR管线的EGR气体的流量。
[0022] 所述信号处理方法可以包括：检测从第二压力差传感器传递的在所述曲轴的旋转位置处的第三压力差信号，其中所述曲轴的旋转位置对应于发动机的排气冲程；检测从第二压力差传感器传递的在相邻排气冲程之间的所述曲轴的旋转位置处的第四压力差信号；以及将第三压力差信号和第四压力差信号平均以计算流经EGR管线的EGR气体的流量。
[0023] 在如上所述的根据本发明的发动机系统中，排气的温度信号和压力差信号在相邻的排气冲程之间进行检测，由此排气的温度和压力差被精确地计算。而且，排气的温度信号和压力差信号相应于发动机的冲程在曲轴的预定旋转循环中被检测，因此排气的温度和压力差被精确地计算。
[0024] 在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
附图说明
[0025] 图1是根据本发明的示例性发动机系统的示意图；
[0026] 图2是示出了在根据本发明的示例性发动机系统中发动机冲程的图表，所示发动机为四缸发动机；
[0027] 图3是示出了在根据本发明的示例性发动机系统中曲柄角度和排气流量之间关系的曲线图；
[0028] 图4是控制根据本发明的示例性发动机系统的流程图。
具体实施方式
[0029] 现在将具体参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。而是相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施方案中。
[0030] 参考图1，发动机系统包括发动机100、排气管线130、柴油机氧化催化剂110、柴油机微粒过滤器120、第一温度传感器121、第二温度传感器122、第一压力差传感器180、EGR管线140、EGR气门150、EGR冷却器160、第二压力差传感器190和进气管线170。
[0031] 发动机100产生排气并且该排气被通过排气管线130排出到外侧。这里，该排气通过柴油机氧化催化剂110和柴油机微粒过滤器120被释放到大气中去。
[0032] EGR管线140从排气管线130中的柴油机微粒过滤器120的下游侧分叉，以连接到进气管线170。
[0033] 流过排气管线130的一部分排气被排到大气中，而其余部分通过EGR管线140接合进气管线170。
[0034] 第一和第二温度传感器121和122检测流过排气管线130的排气温度，并将检测到的信号传递到控制单元，而第一压力差传感器180检测柴油机微粒过滤器120的前/后压力差并且将该检测到的信号传递到控制单元。
[0035] EGR气门150和EGR冷却器160沿着EGR气体流动方向而依序布置在EGR管线140上，而第二压力差传感器190检测EGR气门150前/后压力差并且将该检测到的信号传递到控制单元。
[0036] 该控制单元使用从第二压力差传感器190传递来的压力差信号以计算流经EGR管线140的EGR气门150的EGR气体的流量。另外，EGR气门150的打开速率是基于所计算的EGR气体的流量来控制的。
[0037] 发动机100执行进气、压缩、做功和排气冲程。在本发明的各个实施方案中，流经EGR管线140和排气管线130的排气的温度和压力由此进行变化。例如，排气的压力在排气冲程较高，而在进气冲程较低。排气温度根据发动机的冲程而变化。
[0038] 而且，发动机100一个冲程被周期性地执行，该发动机100冲程与输出发动机100扭矩的曲轴的旋转角度紧密地相连。因此，排气的温度或者排气的压力差根据在本发明的各个实施方案中的发动机100冲程或者曲轴的旋转角度进行检测以改善其精度。
[0039] 参考图2，四缸四冲程发动机具有第一、第二、第三、第四气缸，这些气缸顺序地重复做功、排气、进气和压缩冲程。而且，该排气冲程在以曲轴为中心的180度循环中执行。因此，由于在排气冲程排气流量较高而在排气冲程之间的排气流量较低，因此第一压力差传感器180、第二压力差传感器190、第一和第二温度传感器121和122在以曲轴为中心的90度循环中检测信号。
[0040] 由于在本发明其他实施方案中，在六缸发动机中的做功冲程是在125度的循环中执行，而在八缸发动机中的做功冲程是在90度的循环中执行，因此，在六缸发动机中信号是在67.5度的循环中被检测，而在八缸发动机中信号是在在45度的循环中被检测。
[0041] 参见图3，水平轴线显示了四缸发动机的曲轴的旋转角度而垂直轴线则显示了排气的流量(压力)。
[0042] 例如，Max1的值是在90度的旋转位置被输出的排气流量，而Min1的值是在180度的旋转位置被输出的排气流量。连续地Max2、Min2、Max3、Min3被输出。这里，曲轴的0点可以根据设计规格进行变化。
[0043] 该排气流量以预定的循环进行变化。由第一压力差传感器180检测的压力差、由第二压力差传感器190检测的压力差和由第一和第二温度传感器121和122检测的温度根据在本发明各个实施方案中的排气流量以预定循环进行变化。
[0044] 参考图4，在步骤S401中发动机100开始操作，并且其控制开始。
[0045] 在步骤S403确定发动机100的转速是否超过500RPM；如果发动机100的转速没有超过500RPM，则从第一和第二压力差传感器180和190以及第一和第二温度传感器121和122传递的信号被连续地处理。该连续处理信号的方法与传统的方法相同。
[0046] 在步骤S407中检测曲轴的旋转角度，在步骤S409中确定曲轴是否旋转90度；在步骤S411中确定曲轴是否旋转180度；在步骤S413中确定曲轴是否旋转270度；在步骤S415中确定曲轴是否旋转360度。
[0047] 与步骤S409、S411、S413和S415相对应，在步骤S417中第一压力差信号从第一压力差传感器180传递过来，在步骤S419中该第二压力差信号从第一压力差传感器180传递过来。在步骤S421和S423中该压力差信号以相同的方式进行接收。
[0048] 在步骤S425中将第一和第二压力差信号平均以计算X值，并且在步骤S427中将压力差信号平均以计算Y值。
[0049] 在步骤S429中该X和Y值被用作实际压力差信号，并且在步骤S431中计算捕获的PM的量并且由此确定是否要再生柴油机微粒过滤器120。而且，在步骤S433中控制后喷射(post injection)以再生柴油机微粒过滤器120。
[0050] 在图4中，根据曲轴的旋转角度通过第一压力差传感器检测第一和第二压力差信号，并且将检测到的值平均。
[0051] 以同样的方式，通过设置在EGR管线140中的第二压力差传感器190检测第三和第四压力差信号，并且将该检测到的值平均以精确地预测并且控制流经EGR管线140的EGR气体流量。
[0052] 而且，以同样的方式，通过第一和第二温度传感器121和122检测第一和第二温度信号，并且将检测到的值平均，从而使排气管线130的排气温度被精确地检测并且控制。
[0053] 根据本发明的各个实施方案，一个EGR(排气再循环)系统在低压下操作，并且该系统设置有直接控制EGR气体压力并且用于计算EGR气体的压力及其流量的EGR气门。
[0054] 为了解释的方便和所附权利要求书中的精确限定，术语前或后等等被用于结合示出在附图中的部件位置而描述具体实施方案中的这些部件。
[0055] 前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等同形式所限定。
