專利名稱：用于估計發(fā)動機操作參數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的控制。
背景技術：
在本節(jié)中的描述僅僅提供與本發(fā)明相關的背景信息，而可以不構成現(xiàn)有技術。已知的發(fā)動機操作包括傳送燃料和空氣到燃燒室，點燃相應的混合物，并將點燃的混合物產(chǎn)生的壓力經(jīng)由活塞傳遞到曲軸。發(fā)動機控制參數(shù)包括燃料質(zhì)量和噴射正時，火花點火發(fā)動機中的火花點火正時，發(fā)動機氣門打開和關閉的相位、幅值和持續(xù)時間，殘余氣體百分比等。已知的發(fā)動機控制策略包括監(jiān)測發(fā)動機操作并控制發(fā)動機控制參數(shù)以實現(xiàn)缸內(nèi)壓力、發(fā)動機扭矩、比燃油消耗和排放的優(yōu)選目標，同時響應操作者需求。一種已知發(fā)動機控制策略包括監(jiān)測發(fā)動機操作以確定進入氣缸的進氣的質(zhì)量(稱為氣缸空氣充氣)，并響應于此控制發(fā)動機操作參數(shù)(包括供油和火花正時)以實現(xiàn)發(fā)動機操作參數(shù)的優(yōu)選目標。監(jiān)測發(fā)動機操作包括監(jiān)測發(fā)動機操作狀態(tài)，其可以用于計算、估計或者以其他方式確定發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)，包括例如缸內(nèi)壓力、發(fā)動機扭矩、比燃料消耗和空燃比。連接到信號處理裝置的缸內(nèi)壓力傳感器在進行的發(fā)動機操作期間用于監(jiān)測各個氣缸內(nèi)的缸內(nèi)壓力。已知的發(fā)動機控制策略使用各個氣缸的監(jiān)測缸內(nèi)壓力來控制發(fā)動機控制參數(shù)，包括例如火花正時、燃料噴射正時和EGR質(zhì)量流率。
發(fā)明內(nèi)容
一種用于操作內(nèi)燃機的方法，包括在進行的操作期間監(jiān)測從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號，該高分辨率扭矩傳感器配置為監(jiān)測發(fā)動機扭矩；監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)；和估計與從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號和與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)相對應的每個氣缸事件的質(zhì)量空氣
充氣量。本發(fā)明涉及下述技術方案。1. 一種用于操作內(nèi)燃機的方法，包括
在進行的操作期間監(jiān)測從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號，該高分辨率扭矩傳感器配置為監(jiān)測發(fā)動機扭矩；
監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)；和估計與從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號和與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)相對應的每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。2.如技術方案1所述的方法，還包括響應于每個氣缸事件的估計質(zhì)量空氣充氣量控制每個氣缸事件的發(fā)動機燃料的質(zhì)量。3.如技術方案1所述的方法，其中監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)包括監(jiān)測該氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時。
4.如技術方案3所述的方法，還包括
估計多個時間延遲，包括氣缸事件的估計質(zhì)量空氣充氣量和發(fā)動機扭矩上的相應效果之間的時間延遲，火花點火事件的啟動的變化和發(fā)動機扭矩上的相應效果之間的時間延遲，以及測量扭矩和空燃比上的相應效果之間的時間延遲；和
估計與從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號、發(fā)動機轉速、空燃比、氣缸事件的火花點火事件的啟動的正時、和估計的時間延遲相對應的每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。5.如技術方案1所述的方法，包括
監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)； 使用與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)獲得第一線性函數(shù)的系數(shù)；和
執(zhí)行第一線性函數(shù)以估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。6.如技術方案5所述的方法，包括
監(jiān)測與氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比、火花點火事件的啟動的正時相關聯(lián)的發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)；
使用與氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比、火花點火事件的啟動的正時相關聯(lián)的發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)獲得第二線性函數(shù)的系數(shù)；和
執(zhí)行第二線性函數(shù)以估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。7.如技術方案1所述的方法，還包括
獲得第一線性函數(shù)的系數(shù)，該第一線性函數(shù)用于估計與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的監(jiān)測的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)相對應的質(zhì)量空氣充氣量；
獲得第二線性函數(shù)的系數(shù)，該第二線性函數(shù)用于估計與氣缸事件的估計質(zhì)量空氣充氣量相對應的發(fā)動機扭矩的幅值；
監(jiān)測該氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時；
確定與氣缸事件相關聯(lián)對應于從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號的發(fā)動機扭矩的幅
值；
使用第一和第二線性函數(shù)以估計與該氣缸事件的發(fā)動機扭矩的幅值、發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時相對應的氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。8. 一種用于操作內(nèi)燃機的方法，包括
監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩；和
基于監(jiān)測到的與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩獲得第一和第二線性函數(shù)方程式的系數(shù)；并且然后
監(jiān)測與所述發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的所述發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)；
使用第一線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)執(zhí)行第一線性函數(shù)，以估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量；和
使用第二線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)執(zhí)行第二線性函數(shù)，以估計發(fā)動機扭矩。9.如技術方案8所述的方法，還包括
在進行的發(fā)動機操作期間監(jiān)測從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號，該高分辨率扭矩傳感器配置為監(jiān)測所述發(fā)動機扭矩；和
使用第一線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)和所述發(fā)動機扭矩執(zhí)行第一線性函數(shù)，以估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。10.如技術方案8所述的方法，其中基于監(jiān)測到的與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩獲得第一和第二線性函數(shù)方程式的系數(shù)包括估計多個時間延遲，所述多個時間延遲包括氣缸事件的估計質(zhì)量空氣充氣量和發(fā)動機扭矩上的相應效果之間的時間延遲，火花點火事件的啟動的變化和發(fā)動機扭矩上的相應效果之間的時間延遲，以及測量扭矩和空燃比上的相應效果之間的時間延遲。11.如技術方案10所述的方法，其中使用第二線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)執(zhí)行第二線性函數(shù)以估計發(fā)動機扭矩包括使用包括所述多個時間延遲的第二線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)執(zhí)行第二線性函數(shù)以估計每個氣缸事件的發(fā)動機扭矩。12. 一種用于操作內(nèi)燃機的方法，包括
監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩；
基于監(jiān)測到的與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩獲得第一和第二線性函數(shù)方程式的系數(shù)；并且然后
監(jiān)測與氣缸事件相關聯(lián)的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)； 使用第一線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)和監(jiān)測到的氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)執(zhí)行第一線性函數(shù)，以估計氣缸事件的氣缸空氣充氣量；和
使用第二線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)和監(jiān)測到的氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)執(zhí)行第二線性函數(shù)，以估計該氣缸事件的發(fā)動機扭矩。13.如技術方案12所述的方法，還包括
在進行的發(fā)動機操作期間監(jiān)測從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號，該高分辨率扭矩傳感器配置為監(jiān)測所述發(fā)動機扭矩；和
使用第一線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)和監(jiān)測到的氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)以及從高分辨率扭矩傳感器輸出的該信號執(zhí)行第一線性函數(shù)，以估計氣缸事件的氣缸空氣充氣量。14.如技術方案12所述的方法，其中基于監(jiān)測到的與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩獲得第一和第二線性函數(shù)方程式的系數(shù)包括估計多個時間延遲，所述多個時間延遲包括氣缸事件的估計質(zhì)量空氣充氣量和發(fā)動機扭矩上的相應效果之間的時間延遲，火花點火事件的啟動的變化和發(fā)動機扭矩上的相應效果之間的時間延遲，以及測量扭矩和空燃比上的相應效果之間的時間延遲。15.如技術方案14所述的方法，其中使用第二線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)和監(jiān)測到的氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)執(zhí)行第二線性函數(shù)以估計發(fā)動機扭矩包括使用第二線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)、和監(jiān)測到的氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)、以及所述多個時間延遲執(zhí)行第二線性函數(shù)以估計氣缸事件的發(fā)動機扭矩。
參見附圖，通過舉例方式，一個或多個實施例現(xiàn)在將得到描述，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的多缸內(nèi)燃機的示意圖，該多缸內(nèi)燃機包括連接到變速器的傳動箱的發(fā)動機輸出部件并包括扭矩傳感器；
圖2是根據(jù)本發(fā)明用于估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣的示意圖； 圖3是根據(jù)本發(fā)明當氣缸空氣充氣的幅值已知時用于估計發(fā)動機扭矩的方法的流程圖；和
圖4是根據(jù)本發(fā)明用于同時估計發(fā)動機扭矩和氣缸空氣充氣的方法的流程圖。
具體實施例方式現(xiàn)在參見附圖，其中附圖描述的目的僅僅為了說明某些示例性實施例，而不是為了限制本發(fā)明，圖1示意性圖示了根據(jù)本發(fā)明實施例構造的多缸內(nèi)燃機10。示例的發(fā)動機 10包括在氣缸中可移動的往復活塞，這限定了可變?nèi)莘e的燃燒室11。往復活塞連接到曲軸 12上。曲軸12連接到發(fā)動機輸出部件14上，輸出部件14優(yōu)選地經(jīng)由撓性板16連接到變速器的傳動箱30和傳動系，以將響應于操作者扭矩請求將發(fā)動機扭矩傳遞到其上。在一個實施例中，撓性板16連接到自動變速器的輸入元件，例如變矩器。替代地，撓性板16可以連接到手動變速器中的離合器構件或者作為其元件，或者可以連接到混合動力變速器的輸入元件。發(fā)動機10包括配置為監(jiān)測與發(fā)動機操作和致動器相關的發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)的感測設備，致動器配置成為發(fā)動機操作的不同區(qū)域控制發(fā)動機控制參數(shù)的狀態(tài)。感測設備和致動器信號地且可操作地連接到控制模塊50。應當認識到發(fā)動機10可以采用四沖程操作，其中每個發(fā)動機燃燒循環(huán)包括720度曲軸12的角度旋轉，該角度旋轉分為重復發(fā)生的燃燒循環(huán)，包括進氣-壓縮-膨脹-排氣。應當認識到，發(fā)動機可以操作在各種燃燒循環(huán)中的一種中，包括四沖程燃燒循環(huán)、二沖程燃燒循環(huán)和六沖程燃燒循環(huán)。應當認識到，發(fā)動機10可以包括配置為在一個或多個發(fā)動機燃燒模式中操作的發(fā)動機，包括火花點火、壓縮點火、受控自動點火(即均質(zhì)充氣壓縮點火)和預混合充氣壓縮點火。應當認識到，變速器可以包括后輪驅(qū)動變速器、變速驅(qū)動橋、或與動力系和車輛的操作相關聯(lián)的其他扭矩傳遞設備之一。應當認識到，發(fā)動機可以配置為實現(xiàn)發(fā)動機氣門的可變打開和關閉，包括可變凸輪相位系統(tǒng)和可變氣門升程系統(tǒng)中任一者或兩者，和包括渦輪增壓或無凸輪發(fā)動機的其他系統(tǒng)。感測設備包括曲軸位置傳感器18和相關的曲軸輪19，配置為監(jiān)測曲軸12的轉角 θ，控制模塊從其確定曲軸12的曲軸角度和轉速(N)，以及相關燃燒沖程的每個活塞的位置。在一個實施例中，曲軸輪19包括360Χ輪，對應于曲軸12的360度旋轉，其可以由曲軸位置傳感器18監(jiān)測。應當認識到，可以采用曲軸編碼器設備和其他旋轉位置感測設備以實現(xiàn)類似的測量結果。當曲軸輪19包括360Χ輪時，包括發(fā)動機扭矩感測的燃燒感測可以按離散方式與曲軸旋轉的每一度相關聯(lián)。應當認識到，低分辨率曲軸位置傳感器可以類似地利用增強的扭矩解析技術類似地使用。發(fā)動機10配置為監(jiān)測發(fā)動機負載。應當認識到，發(fā)動機負載是可以使用感測設備直接測量或從相關輸入推斷的發(fā)動機操作參數(shù)。在一個實施例中，發(fā)動機扭矩可以使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器確定。在一個實施例中，發(fā)動機負載可以使用加速踏板傳感器確定。在一個實施例中，發(fā)動機負載可以使用發(fā)動機氣流傳感器確定。在一個實施例中，發(fā)動機負載可以基于發(fā)動機燃料流推斷。發(fā)動機操作點可以確定對應于曲軸12的轉速(N)和發(fā)動機負載。其他發(fā)動機感測設備優(yōu)選地包括空燃比傳感器。發(fā)動機10包括扭矩傳感器20，其配置為通過監(jiān)測撓性板16內(nèi)的變形來測量在發(fā)動機10和變速器的傳動箱30之間經(jīng)由撓性板16傳遞的發(fā)動機扭矩。替代地，扭矩傳感器 20可以安裝在其他位置，例如直接安裝到曲軸12上。單個扭矩傳感器20可以被使用。替代地，可以使用多個扭矩傳感器20。曲軸12優(yōu)選地與撓性板16同軸并且剛性連接到撓性板16以與其一起旋轉。撓性板16優(yōu)選地在外邊緣附近使用多個緊固件32連接到傳動箱 30，允許發(fā)動機10通過撓性板16傳遞發(fā)動機扭矩以驅(qū)動傳動箱30。此處所用的術語“發(fā)動機扭矩”是指作用在發(fā)動機10的曲軸12上的任何轉動力矩。術語“撓性板”包括用于在動力系內(nèi)傳遞發(fā)動機扭矩的任何元件，包括例如撓性板和飛輪。在一個實施例中，發(fā)動機負載直接使用扭矩傳感器20測量。扭矩傳感器20通過量化撓性板16中的變形(例如負的或正的應變)來測量通過撓性板16在發(fā)動機10和傳動箱30之間傳遞的發(fā)動機扭矩。這包括量化撓性板16的應變場，例如圓周參考長度的變化、應力和應變、或者可以使用基于表面聲學波形的扭矩傳感器 (SAW)測量的波形傳播的速度。應當理解，撓性板16表現(xiàn)出的真實應變與所經(jīng)受的應力、單位橫截面積和撓性板16的材料的彈性模量成正比，要求扭矩傳感器20和相關信號處理硬件和算法配置用于撓性板16的特定參數(shù)。在一個實施例中，執(zhí)行在預期發(fā)動機扭矩條件下的撓性板16的有限元應力分析，以識別撓性板16上的優(yōu)選應力點，其表示用于安裝一個或多個扭矩傳感器20的感測元件的一個或多個優(yōu)選位置。扭矩傳感器20固定地附裝到撓性板16，并且優(yōu)選地具有與撓性板16中的應變相關地變化的信號輸出。扭矩傳感器20的感測元件優(yōu)選地附裝到撓性板16的發(fā)動機側表面，并且可以焊接、螺栓連接和/或使用適當?shù)母邷丨h(huán)氧樹脂粘結到撓性板16。扭矩傳感器20的感測元件優(yōu)選使用多個適當技術之一，例如基于光、磁、壓電、磁彈性或阻抗的技術以測量應變、位移、應力或波形傳播的速度。例如，感測元件可以包括至少一個應變儀設備， 用于通過響應于與撓性板16中的應變相關的線性變形而改變阻抗來測量應變。更優(yōu)選地， 應變儀還被熱補償以最小化溫度變動的影響，假定預計撓性板16將遭受大范圍的溫度。在一個實施例中，扭矩傳感器20包括高分辨率無線基于石英的傳感器，使用表面聲學波形諧振器(SAW))技術，包括固定地附裝到撓性板16的多個反射金屬帶。詢問脈沖從信號連接到扭矩傳感器20的固定源21傳送以引起扭矩傳感器20的激勵。反射金屬帶響應于由詢問脈沖引起的激勵，諧振響應由固定源21監(jiān)測。在扭矩傳感器20處撓性板16 中存在的應變影響傳播路徑和激勵的表面波形速度，由此影響諧振響應的諧振頻率。優(yōu)選地，高分辨率無線基于石英的傳感器具有3到50KHz的操作帶寬。用于扭矩傳感器20的固定源21和曲軸位置傳感器18信號連接到數(shù)字信號處理電路40，數(shù)字信號處理電路40包括微控制器、數(shù)字信號處理(DSP)電路和/或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)。固定源21將從扭矩傳感器20輸出的諧振響應傳送到數(shù)字信號處理電路40。數(shù)字信號處理電路40配置為考慮撓性板16的特定參數(shù)，單位橫截面積和撓性板16的材料的彈性模量。數(shù)字信號處理電路40產(chǎn)生信號輸出，該信號輸出優(yōu)選地與撓性板16經(jīng)受的真實應變成正比。應當認識到，數(shù)字信號處理電路40配置為監(jiān)測由扭矩傳感器20和曲軸位置傳感器18產(chǎn)生的信號并且產(chǎn)生與發(fā)動機扭矩對應的輸出信號，輸出信號離散化到曲軸 12的特定旋轉角度。在車輛開發(fā)或預生產(chǎn)期間，發(fā)動機10的代表版本可以在標定訓練期間裝配扭矩傳感器20，以獲得用于估計氣缸空氣充氣的幅值Ma。的第一線性函數(shù)F1的系數(shù)，并且獲得用于估計發(fā)動機扭矩的幅值(Te)的第二線性函數(shù)G1的系數(shù)。在一個實施例中，用于第一線性函數(shù)Fl和第二線性函數(shù)G1的獲得系數(shù)被發(fā)布在控制模塊中用于未裝配扭矩傳感器20的發(fā)動機10的生產(chǎn)復制品，并且用于在發(fā)動機10的所有生產(chǎn)復制品的進行的操作期間估計氣缸空氣充氣的幅值Ma。和發(fā)動機扭矩的幅值TE。在替代實施例中，發(fā)動機10的代表性生產(chǎn)復制品可以裝配扭矩傳感器20，第一和第二線性函數(shù)F1和G1的系數(shù)在發(fā)動機10的每個單獨的生產(chǎn)復制品的進行的操作期間被獲得。第一和第二線性函數(shù)F1和G1被用于在裝配有扭矩傳感器20的發(fā)動機10的單獨生產(chǎn)復制品上估計氣缸空氣充氣的幅值Mac和發(fā)動機扭矩的幅值TE。應當認識到，發(fā)動機10的控制和操作參數(shù)的狀態(tài)被監(jiān)測，估計或以其他方式被確定，包括例如節(jié)氣門角度、進氣和排氣凸輪相位器位置、進氣和排氣歧管絕對壓力和溫度、 火花提前、燃料噴射正時和節(jié)氣門質(zhì)量氣流流率，控制模塊50從它們可以計算、估計或以其他方式確定發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)。發(fā)動機10包括多個致動器，每個致動器可響應于操作者指令、環(huán)境條件和系統(tǒng)約束控制到操作狀態(tài)以操作發(fā)動機10?？煽刂频陌l(fā)動機致動器可包括在如此配備的發(fā)動機上的例如燃料噴射器、EGR閥、節(jié)氣門、可變凸輪定相設備、可變發(fā)動機氣門升程設備、無凸輪氣門致動器、渦輪增壓器和火花點火系統(tǒng)。發(fā)動機操作包括使用扭矩傳感器20的發(fā)動機扭矩監(jiān)測，由此對應于曲軸輪19上經(jīng)過的每個齒取用測量值?？刂颇K50執(zhí)行指令集以指令發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)。這包括控制上述致動器的狀態(tài)，包括在如此配置的系統(tǒng)上的節(jié)氣門位置、燃料噴射質(zhì)量和正時、 控制再循環(huán)排氣流量的EGR閥位置、火花點火正時或電熱塞操作、和控制進氣門和/或排氣門正時、以及升程?？刂颇K50配置為監(jiān)測發(fā)動機操作狀態(tài)和通過在進行的發(fā)動機操作期間指令發(fā)動機控制參數(shù)的狀態(tài)來控制發(fā)動機操作?？刂颇K、模塊、控制器、控制單元、處理器和類似術語是指以下部件的任何適合的或各種組合一個或多個專用集成電路(ASIC)、執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的中央處理單元(優(yōu)選為微處理器)和相關的存儲器和存儲介質(zhì)(只讀、可編程序只讀、隨機訪問、硬驅(qū)動等)、組合邏輯電路、輸入/輸出電路和裝置、適當?shù)男盘栒{(diào)節(jié)和緩存電路、以及提供所述功能的其他適當部件?？刂颇K50具有一組控制算法， 其包括保存在非易失性存儲器中并且被執(zhí)行以提供期望功能的常駐程序指令和標定值。算法優(yōu)選在預置的循環(huán)周期期間執(zhí)行。例如通過中央處理單元來執(zhí)行算法，所述算法可操作以監(jiān)測來自上述的傳感裝置和其他聯(lián)網(wǎng)控制模塊的輸入，并且執(zhí)行控制和診斷例程以控制對致動器的操作。可以每隔一定間隔執(zhí)行循環(huán)周期，例如在正在進行的發(fā)動機和車輛操作期間每隔0. 1、1·0、3· 125,6. 25,12. 5,25以及100毫秒?？商娲?，算法可以響應于事件的發(fā)生而被執(zhí)行。
圖2是描述在內(nèi)燃機(例如參考圖1描述配置的內(nèi)燃機10)的操作期間發(fā)動機控制的狀態(tài)和操作參數(shù)之間的關系的示意框圖，操作參數(shù)包括氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣Ma。( 80) 和發(fā)動機扭矩Te (90)。該關系可以以第一線性函數(shù)F1 (60)和第二線性函數(shù)G1 (70)的方式描述。第一線性函數(shù)F1 (60)是使用多個發(fā)動機輸入?yún)?shù)(65)估計氣缸空氣充氣的幅值 Mac (80)的線性方程式，如下。
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(1)
發(fā)動機輸入?yún)?shù)(65)使用被監(jiān)測、估計或以其他方式確定的所選發(fā)動機控制的狀態(tài)和操作參數(shù)來計算。發(fā)動機輸入?yún)?shù)包括如下參數(shù) α th節(jié)氣門角度
aci, α。。進氣和排氣凸輪相位器位置
Pe排氣壓力
Te排氣溫度
Pm進氣歧管壓力
Tm進氣歧管溫度
Maf質(zhì)量氣流量(在節(jié)氣門處)
cr壓縮比
N發(fā)動機速度
第一線性函數(shù)F1 (60)可以被簡化以估計氣缸空氣質(zhì)量，代數(shù)地寫為如下
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其中項α 1— α 12是對特定動力系應用得到的系數(shù)。系數(shù)α 1— α 12可以在標定期間在發(fā)動機10的代表性復制品上活動并且在發(fā)動機10的生產(chǎn)復制中發(fā)布。替代地，系數(shù) α 1—α 12可以在發(fā)動機10的每個生產(chǎn)復制品上活動。 第二線性函數(shù)G1 (70)是使用氣缸空氣充氣Ma。(80)和多個監(jiān)測和估計的發(fā)動機操作參數(shù)(75)狀態(tài)估計發(fā)動機扭矩的幅值Te (90)的線性方程式，如下。
權利要求
1.一種用于操作內(nèi)燃機的方法，包括在進行的操作期間監(jiān)測從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號，該高分辨率扭矩傳感器配置為監(jiān)測發(fā)動機扭矩；監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)；和估計與從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號和與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)相對應的每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。
2.如權利要求1所述的方法，還包括響應于每個氣缸事件的估計質(zhì)量空氣充氣量控制每個氣缸事件的發(fā)動機燃料的質(zhì)量。
3.如權利要求1所述的方法，其中監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)包括監(jiān)測該氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時。
4.如權利要求3所述的方法，還包括估計多個時間延遲，包括氣缸事件的估計質(zhì)量空氣充氣量和發(fā)動機扭矩上的相應效果之間的時間延遲，火花點火事件的啟動的變化和發(fā)動機扭矩上的相應效果之間的時間延遲，以及測量扭矩和空燃比上的相應效果之間的時間延遲；和估計與從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號、發(fā)動機轉速、空燃比、氣缸事件的火花點火事件的啟動的正時、和估計的時間延遲相對應的每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。
5.如權利要求1所述的方法，包括監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)； 使用與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)獲得第一線性函數(shù)的系數(shù)；和執(zhí)行第一線性函數(shù)以估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。
6.如權利要求5所述的方法，包括監(jiān)測與氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比、火花點火事件的啟動的正時相關聯(lián)的發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)；使用與氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比、火花點火事件的啟動的正時相關聯(lián)的發(fā)動機操作參數(shù)的狀態(tài)獲得第二線性函數(shù)的系數(shù)；和執(zhí)行第二線性函數(shù)以估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。
7.如權利要求1所述的方法，還包括獲得第一線性函數(shù)的系數(shù)，該第一線性函數(shù)用于估計與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的監(jiān)測的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)相對應的質(zhì)量空氣充氣量；獲得第二線性函數(shù)的系數(shù)，該第二線性函數(shù)用于估計與氣缸事件的估計質(zhì)量空氣充氣量相對應的發(fā)動機扭矩的幅值；監(jiān)測該氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時；確定與氣缸事件相關聯(lián)對應于從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號的發(fā)動機扭矩的幅值；使用第一和第二線性函數(shù)以估計與該氣缸事件的發(fā)動機扭矩的幅值、發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時相對應的氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。
8.一種用于操作內(nèi)燃機的方法，包括監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩；和基于監(jiān)測到的與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩獲得第一和第二線性函數(shù)方程式的系數(shù)；并且然后監(jiān)測與所述發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的所述發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)；使用第一線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)執(zhí)行第一線性函數(shù)，以估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量；和使用第二線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)執(zhí)行第二線性函數(shù)，以估計發(fā)動機扭矩。
9.如權利要求8所述的方法，還包括在進行的發(fā)動機操作期間監(jiān)測從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號，該高分辨率扭矩傳感器配置為監(jiān)測所述發(fā)動機扭矩；和使用第一線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)和所述發(fā)動機扭矩執(zhí)行第一線性函數(shù)，以估計每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。
10.一種用于操作內(nèi)燃機的方法，包括監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩；基于監(jiān)測到的與發(fā)動機輸入?yún)?shù)和發(fā)動機輸出參數(shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)以及相應的發(fā)動機扭矩獲得第一和第二線性函數(shù)方程式的系數(shù)；并且然后監(jiān)測與氣缸事件相關聯(lián)的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)； 使用第一線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)和監(jiān)測到的氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)執(zhí)行第一線性函數(shù)，以估計氣缸事件的氣缸空氣充氣量；和使用第二線性函數(shù)方程式的獲得系數(shù)和監(jiān)測到的氣缸事件的發(fā)動機轉速、空燃比和火花點火事件的啟動正時的狀態(tài)執(zhí)行第二線性函數(shù)，以估計該氣缸事件的發(fā)動機扭矩。
全文摘要
用于估計發(fā)動機操作參數(shù)的方法和裝置。一種用于操作內(nèi)燃機的方法，包括在進行的操作期間監(jiān)測從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號，該高分辨率扭矩傳感器配置為監(jiān)測發(fā)動機扭矩；監(jiān)測與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)；和估計與從高分辨率扭矩傳感器輸出的信號和與發(fā)動機輸入?yún)?shù)相關聯(lián)的發(fā)動機操作和控制參數(shù)的狀態(tài)相對應的每個氣缸事件的質(zhì)量空氣充氣量。
文檔編號F02D43/00GK102454503SQ201110336838
公開日2012年5月16日 申請日期2011年10月31日 優(yōu)先權日2010年10月29日
發(fā)明者W. 布朗 A., 賈瓦赫里安 H., P. 諾蘭 M. 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司