專利名稱：確定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸空氣充量的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
本部分說明僅提供關(guān)于本發(fā)明的背景信息。因此，這些陳述不用來構(gòu)成對現(xiàn)有技術(shù)的承認(rèn)。已知的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)在氣缸中燃燒空氣和燃料的混合物，以驅(qū)動(dòng)活塞，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作以產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)功率，其響應(yīng)操作者的轉(zhuǎn)矩請求，同時(shí)解決燃料經(jīng)濟(jì)性和排氣需求。已知的發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)監(jiān)測控制和操作參數(shù)來估計(jì)或以其他方式確定發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量空氣流量并控制發(fā)動(dòng)機(jī)供料。 發(fā)動(dòng)機(jī)供料通過這樣被控制確定發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量空氣流量；基于此確定單個(gè)氣缸的氣缸空氣充量；在考慮燃料經(jīng)濟(jì)性和排氣需求的情況下，計(jì)算對應(yīng)氣缸空氣充量的優(yōu)選的燃料質(zhì)量以滿足操作者的轉(zhuǎn)矩請求。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于估計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸空氣充量的方法，包括確定與在打開的排氣再循環(huán)閥時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作對應(yīng)的第一容積效率；確定與在關(guān)閉的排氣再循環(huán)閥時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作對應(yīng)的第二容積效率；使用所述第一容積效率和第二容積效率中的所選擇的一個(gè)確定氣缸
空氣充量。


下面結(jié)合附圖通過舉例方式描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案，其中
圖I示意性地描述根據(jù)本發(fā)明的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管，包括進(jìn)氣系統(tǒng)和廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)；
圖2圖示地表示根據(jù)本發(fā)明的確定容積效率的多區(qū)非線性模型的結(jié)構(gòu)；
圖3圖示地表示根據(jù)本發(fā)明的代表性發(fā)動(dòng)機(jī)中容積效率與進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例的關(guān)系；
圖4示意性地表示根據(jù)本發(fā)明的用于在正在進(jìn)行的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間的容積效率的控制方案；
圖5圖示地表示根據(jù)本發(fā)明的與進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例和發(fā)動(dòng)機(jī)速度對應(yīng)的第一初始容積效率；
圖6圖示地表示根據(jù)本發(fā)明的在EGR閥關(guān)閉時(shí)與進(jìn)氣空氣充量密度和發(fā)動(dòng)機(jī)速度對應(yīng)的第二初始容積效率；以及
圖7圖示地表示根據(jù)本發(fā)明的估計(jì)容積效率和實(shí)際容積效率之間的比較。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參考附圖，其中圖示僅用于解釋某些代表性實(shí)施方案，而不用于限制這些代表性實(shí)施方案，圖I不意性地描述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管10,包括進(jìn)氣系統(tǒng)20和廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)30。輸入和操作參數(shù)包括進(jìn)氣流速22、進(jìn)氣溫度24、EGR流速32和EGR溫度34。正如所意識到的，輸入和操作參數(shù)可使用車載傳感器直接地監(jiān)測，或可以其他方式來確定。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)速度、節(jié)氣門位置、溫度和壓力(包括對于進(jìn)氣歧管和排氣歧管以及周圍環(huán)境的)可以通過本領(lǐng)域公知的部件直接感測。其他發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)可通過這些感測量的各種關(guān)系來很好地確定。進(jìn)氣系統(tǒng)20可自然進(jìn)氣，或者可使用如渦輪增壓器或增壓機(jī)的空氣壓縮機(jī)裝置以及伴隨的用于冷卻進(jìn)氣歧管10的上游進(jìn)氣溫度的中間冷卻器。與進(jìn)氣歧管10中的進(jìn)氣充量關(guān)聯(lián)的參數(shù)包括歧管空氣壓力12和進(jìn)氣空氣充量溫度14。進(jìn)氣和再循環(huán)廢氣穿過進(jìn)氣歧管10被引導(dǎo)至發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸40的一個(gè)或多個(gè)，并由氣缸空氣充量流42來表征。廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)30可以是構(gòu)造成控制廢氣從廢氣系統(tǒng)到進(jìn)氣歧管10的外部再循環(huán)的任何適當(dāng)系統(tǒng)。進(jìn)氣歧管10中的壓力動(dòng)態(tài)特性可通過基于系統(tǒng)熱焓導(dǎo)出的由如下等式I表示的 以下等式來表達(dá)
yR τ_ vR τ ,口 YR τ
P. — ■ τ · + ■ T * \\! —— ■ τ. · \\r ^
T aefi cprΑι cIj
其中Pi是歧管空氣壓力12，
與是歧管空氣壓力12中的變化率，
Vi是進(jìn)氣歧管10的排出氣體體積，
Ta是進(jìn)氣溫度24，包括在如此裝配的系統(tǒng)上的中間冷卻器后的進(jìn)氣溫度，
Tegr 是 EGR 溫度 34，
Wa是進(jìn)氣流量22，
Wegr 是 EGR 流速 32，
Ti是進(jìn)氣空氣充量溫度14，
We是氣缸空氣充量流量，
R是理想氣體常數(shù)，和 Y是氣體的比熱。式I可以變形為速度密度公式以估計(jì)氣缸空氣充量流量％，如下
V p.
Wc = η..j^— -N『r|
1 ν Ti 丁L^-J
i -i. V Λ * I j
其中vd是發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的容積排量，
N是發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速,和 Jlv是發(fā)動(dòng)機(jī)的容積效率。確定在使用渦輪增壓器或增壓機(jī)以及關(guān)聯(lián)的中間冷卻器的系統(tǒng)上的氣缸空氣充量流量We與自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別可在于進(jìn)氣空氣流速由壓縮機(jī)來增壓并且質(zhì)量空氣溫度由中間冷卻器降低，EGR流速可變，進(jìn)氣歧管壓力可被提高并可大于環(huán)境氣壓，以及排氣壓力基于渦輪增壓器或增壓機(jī)的操作狀態(tài)如可變門渦輪增壓器的位置高度地可變，其可影響發(fā)動(dòng)機(jī)換氣動(dòng)態(tài)特性。因此，容積效率可取決于包括排氣溫度和排氣壓力的排氣參數(shù)。排氣溫度和排氣壓力可受與排氣后處理系統(tǒng)的交互作用相關(guān)聯(lián)的因素的影響，如本領(lǐng)域人員所明白。容積效率用于量化空氣引入的效率。對于以化學(xué)計(jì)量操作的自然吸氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，容積效率可關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和進(jìn)氣歧管壓力來建模。對于其他發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，如以通過EGR系統(tǒng)的高速率的再循環(huán)廢氣的渦輪增壓柴油機(jī)，容積效率可關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)以如下表達(dá)來建模，這些發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度N、歧管空氣壓力P,、進(jìn)氣空氣充量溫度凡、排氣歧管壓力Px和排氣歧管溫度Tx，模型如下所示
Γ|ν = i (N. P. .T^Px .T1J)[3]
包括進(jìn)氣空氣充量密度X1、發(fā)動(dòng)機(jī)增量壓力X2和發(fā)動(dòng)機(jī)速度X3的發(fā)動(dòng)機(jī)輸入?yún)?shù)，可通過使用包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度N、進(jìn)氣歧管壓力Pi、進(jìn)氣歧管溫度Ti和排氣歧管壓力Px的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)對于容積效率模型來形成，所述發(fā)動(dòng)機(jī)輸入?yún)?shù)如下面等式4到6計(jì)算
權(quán)利要求
1.一種用于估計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸空氣充量的方法，包括 確定與在打開的排氣再循環(huán)閥時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作對應(yīng)的第一容積效率； 確定與在關(guān)閉的排氣再循環(huán)閥時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作對應(yīng)的第二容積效率；以及 使用所述第一容積效率和第二容積效率中的所選擇的一個(gè)確定氣缸空氣充量。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中確定第一容積效率包括 確定進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例；和 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例確定第一容積效率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中確定進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例包括 根據(jù)排氣再循環(huán)閥的位置和排氣歧管壓力與進(jìn)氣歧管壓力的比，確定廢氣再循環(huán)閥的有效流動(dòng)面積； 確定與排氣再循環(huán)閥的有效流動(dòng)面積對應(yīng)的排氣再循環(huán)流速；和確定進(jìn)氣空氣充量的比例，其為排氣再循環(huán)流速與排氣再循環(huán)流速與進(jìn)氣空氣流速之和的比。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中確定排氣再循環(huán)閥的有效流動(dòng)面積包括參考查詢表格。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中確定第二容積效率包括根據(jù)進(jìn)氣空氣充量密度和發(fā)動(dòng)機(jī)速度確定第二容積效率。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中確定第二容積效率包括參考查詢表格。
7.—種估計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸空氣充量的方法,包括 確定進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例； 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例確定第一容積效率； 根據(jù)進(jìn)氣空氣充量密度和發(fā)動(dòng)機(jī)速度確定第二容積效率；和 使用所述第一容積效率和第二容積效率中的所選擇的一個(gè)確定氣缸空氣充量。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中確定進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例包括 根據(jù)排氣再循環(huán)閥的位置和排氣歧管壓力與進(jìn)氣歧管壓力的比，確定廢氣再循環(huán)閥的有效流動(dòng)面積； 確定與排氣再循環(huán)閥的有效流動(dòng)面積對應(yīng)的排氣再循環(huán)流速；和確定進(jìn)氣空氣充量的比例，其為排氣再循環(huán)流速與排氣再循環(huán)流速與進(jìn)氣空氣流速之和的比。
9.一種估計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸空氣充量的方法,包括 根據(jù)排氣再循環(huán)閥的位置和排氣歧管壓力與進(jìn)氣歧管壓力的比，確定廢氣再循環(huán)閥的有效流動(dòng)面積； 確定與排氣再循環(huán)閥的有效流動(dòng)面積對應(yīng)的排氣再循環(huán)流速； 確定進(jìn)氣空氣充量的比例，其為排氣再循環(huán)流速與排氣再循環(huán)流速與進(jìn)氣空氣流速之和的比； 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和進(jìn)氣空氣充量的作為再循環(huán)廢氣的比例確定第一容積效率； 根據(jù)進(jìn)氣空氣充量密度和發(fā)動(dòng)機(jī)速度確定第二容積效率；和使 用所述第一容積效率和第二容積效率中的所選擇的一個(gè)確定氣缸空氣充量。
全文摘要
本發(fā)明涉及確定內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸空氣充量的方法和裝置，具體地，一種用于估計(jì)內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸空氣充量的方法，包括確定與在打開的排氣再循環(huán)閥時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作對應(yīng)的第一容積效率；確定與在關(guān)閉的排氣再循環(huán)閥時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作對應(yīng)的第二容積效率；使用所述第一容積效率和第二容積效率中的所選擇的一個(gè)確定氣缸空氣充量。
文檔編號F02M25/07GK102787947SQ20121015316
公開日2012年11月21日 申請日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月17日
發(fā)明者I.哈斯卡拉, Y-Y.王 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司