本發(fā)明涉及機動車輛的熱力發(fā)動機的操縱控制并且尤其涉及可變氣門正時致動器的位置的控制以允許非常精確地估算熱力發(fā)動機汽缸的燃燒室中所包含的空氣的質量。

更具體地，本發(fā)明涉及一種用于估算機動車輛的可變配氣熱力發(fā)動機汽缸的燃燒室中所包含的空氣的質量的方法。

背景技術：

已經(jīng)提出開發(fā)燃料噴射的可變配氣以替代常規(guī)凸輪系統(tǒng)，該常規(guī)系統(tǒng)稱為固定配氣?？勺兣錃庠谶@里表示允許改變進氣閥和排氣閥的相位的技術。因此，使用可變配氣或可變氣門正時致動器，根據(jù)英文名稱可變氣門正時的縮寫通常稱為vvt致動器。這些致動器在下文中將表示為可變配氣致動器。這些致動器可以例如是電磁類型、氣動類型或液壓類型的。

可變配氣是允許改變發(fā)動機中的基本為進氣閥和排氣閥的正時、打開持續(xù)時間和/或升程的多個參數(shù)的技術。這些參數(shù)基本是根據(jù)車輛駕駛員通過將其腳壓在加速器上所提供的轉速、負載和加速需求而變化。

在固定配氣發(fā)動機中，空氣填充由取決于速度和進氣壓力的靜態(tài)關系來提供。在vvt類型的可變配氣發(fā)動機中，填充還取決于進氣閥和排氣閥打開和關閉時間。

對汽油發(fā)動機的噴射控制是基于對包含在燃燒室中的新鮮空氣的質量的估算。所噴射的燃料的質量與所包含的新鮮空氣的質量并與豐度設定值成比例。

為了遵循豐度設定值，需要對燃燒室中所包含的新鮮空氣的質量的估算盡可能準確。由于所包含的新鮮空氣的質量直接取決于可變配氣致動器的定位，因此需要可變配氣致動器的位置信息最符合其在這些致動器的過渡移動時的有效位置。

實際上，例如，在間接噴射時由于經(jīng)常在排氣階段進行噴射，所以需要預測將來所包含的新鮮空氣的質量。目前，為達到該目的，在發(fā)動機的操縱控制中，僅使用可變配氣致動器的當前位置。

根據(jù)最近的現(xiàn)有技術的操縱控制的重大缺點在于，使用可變配氣致動器的當前位置來計算新鮮空氣的質量預測不允許在可變配氣過渡時遵循預期的精確度。該對空氣的質量的精確度的缺乏導致不遵循豐度設定值，從而在新鮮空氣貧乏的情況下使污染排放、駕駛消耗或體驗劣化并且缺乏發(fā)動機響應。

文獻fr-a-2941266描述了一種熱力發(fā)動機的控制方法，該發(fā)動機包括至少一個汽缸，該汽缸配備有由可變配氣致動器所驅動的至少一個進氣閥，該控制方法具有以下步驟：獲取進氣閥打開和關閉的角度設定值的步驟，制定與由處于進氣閥打開或關閉的角度的汽缸所吸入的空氣的質量相關聯(lián)的汽缸填充模型的步驟，通過填充模型確定所吸入的空氣的質量設定值以及打開的角度和模型逆轉的設定值的步驟以便將關閉的角度關聯(lián)到所吸入的空氣的質量以及打開的角度，通過填充模型確定關閉的角度的調整設定值并通過進氣閥關閉的調整設定值和打開設定值確定所吸入的空氣的質量的設定值的步驟以及致動器控制和打開的角度的設定值的步驟。

然而，該文獻并未示出根據(jù)可變配氣致動器的位置對所吸入的空氣的質量的估算，此位置已相對于經(jīng)常使用的當前位置進行校正。

因此，基于本發(fā)明的問題是，根據(jù)相對于可變配氣致動器的當前位置進行調整的可變配氣致動器的位置來增加機動車輛的熱力發(fā)動機汽缸的燃燒室中將來所包含的空氣的質量的精確度。

技術實現(xiàn)要素：

為了實現(xiàn)該目的，提出了一種用于估算機動車輛的可變配氣熱力發(fā)動機汽缸的燃燒室中所包含的空氣的質量的方法，該汽缸包括各自由特定的可變配氣致動器所致動的進氣閥和排氣閥，該方法包括以下步驟：

-測量汽缸的閥中的每一個的可變配氣致動器的當前位置，

-根據(jù)所測量的當前位置來預測排氣閥關閉的時刻以及進氣閥打開和關閉的時刻，

-基于所預測的排氣閥關閉的時刻以及進氣閥打開和關閉的時刻來估算空氣的質量，

其特征在于，在預測步驟中，根據(jù)致動器的每一個的位置設定值(posvttconssatfilt)來校正所述可變配氣致動器中的每一個的當前位置。

技術效果是，獲得對所包含的空氣的質量的最接近實際的估算。這種估算對應于燃燒室中實際所包含的空氣的質量，使用基于對所包含的空氣的質量的這種估算而計算出的待噴射的燃料量，大大改善了熱力發(fā)動機的運行，其中待噴射的燃料量與所包含的新鮮空氣的質量成比例并與豐度設定值成比例。

有利地，對所測量的當前位置的校正包括對位置設定值的梯度的計算以及對使計算的時刻分別與汽缸排氣閥關閉的時刻以及進氣閥打開和關閉的時刻間隔的持續(xù)時間的計算。

有利地，通過分別給出計算的角度，排氣閥關閉的角度以及進氣閥打開和關閉的角度，其中這些角度是發(fā)動機曲軸在上述時刻的角度，使得計算的時刻、排氣閥關閉的時刻以及進氣閥打開和關閉的時刻以發(fā)動機曲軸的角度為參照。

有利地，對于在排氣階段的汽缸，以固定頻率計算排氣閥關閉的時刻以及進氣閥打開和關閉的時刻。

有利地，對排氣閥關閉的角度以及進氣閥打開和關閉的角度進行當前測量，將位置設定值的梯度和將計算的時刻分別與排氣閥關閉的時刻或進氣閥打開和關閉的時刻間隔的對應煩人持續(xù)時間的乘積加到這些當前測量中，以分別獲得預測的排氣閥關閉的時刻以及預測的進氣閥打開和關閉的時刻。

有利地，每個致動器的位置設定值是經(jīng)飽和且經(jīng)濾波的位置設定值。

有利地，通過允許使致動器的最大速度模型化的斜率限制并通過允許使致動器關于其位置的控制模型化的二階濾波器來對每個致動器的位置設定值進行飽和和濾波。

本發(fā)明還涉及一種熱力發(fā)動機，其是間接噴射的，其包括用于發(fā)動機的進氣閥和發(fā)動機汽缸的排氣閥的可變配氣致動器，熱力發(fā)動機由包括計算機的發(fā)動機控制裝置來控制，其特征在于，計算機被配置為實施這種方法。

有利地，熱力發(fā)動機包括至少一個進氣閥致動器以及至少一個排氣閥致動器，進氣閥致動器在恒定的(constant)進氣閥打開以及進氣閥關閉時允許進氣閥打開距離的至少兩次變化，排氣閥致動器在恒定的排氣閥打開以及排氣關閉時僅允許排氣閥打開距離的一次變化。

本發(fā)明還涉及一種機動車輛，其特征在于，其包括這種熱力發(fā)動機。

附圖說明

通過閱讀下文的描述并參照作為示例給出的非限定性附圖以使本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點得以顯現(xiàn)，在這些附圖中：

-圖1是示出了對進氣階段結束時所包含的空氣的質量的預測關于時間的曲線的示圖，該預測可以遵循根據(jù)本發(fā)明的方法來建立，

-圖2是示出了對排氣閥關閉的角度以及進氣閥打開和關閉的角度的預測以預測所包含的空氣的質量關于時間的曲線的示圖，這些預測可以遵循根據(jù)本發(fā)明的方法來建立，

-圖3是可變配氣致動器的位置關于時間的分別為未經(jīng)處理、經(jīng)飽和、經(jīng)飽和并經(jīng)濾波的三個曲線的示圖，這些設定值可以從根據(jù)本發(fā)明的方法中考慮，

-圖4是經(jīng)飽和并經(jīng)濾波的可變配氣致動器的位置設定值的梯度關于時間的曲線的示圖，這種位置的梯度可以從根據(jù)本發(fā)明的方法中考慮，

-圖5是對預測范圍的計算關于時間的示圖，持續(xù)時間將計算的時刻與應該預測特定可變配氣致動器的位置的曲軸角度分開，這種預測范圍可以從根據(jù)本發(fā)明的方法中考慮，

-圖6分別示出了一方面排氣閥關閉和進氣閥打開交錯而另一方面進氣閥關閉的預測范圍關于時間的兩個曲線，這兩個曲線可以從根據(jù)本發(fā)明的方法中考慮。

具體實施方式

應該注意到，附圖是作為示例給出的且并不限制本發(fā)明。

現(xiàn)在在燃料間接噴射的熱力發(fā)動機的優(yōu)選但非限制性的情況下描述本發(fā)明。這種發(fā)動機包括內部具有活塞的至少一個汽缸，汽缸定義了燃燒室。燃料噴射器設置在管道中以將燃料噴射到進入燃燒室中的新鮮空氣中。因此，新鮮空氣/燃料的混合在進氣管道內開始發(fā)生。

新鮮空氣的進氣管道通過進氣閥進氣口通向燃燒室，該進氣口具有可在氣密地關閉進氣口的關閉位置和新鮮空氣可以進入室中的打開位置之間移動的進氣閥。進氣閥通過進氣閥致動器在其打開位置和其關閉位置之間移動。在間接噴射的情況下，該致動器是vtt致動器，也稱為可變配氣致動器。在下文中，vtt致動器將被稱為可變配氣致動器。

在熱力發(fā)動機汽缸的燃燒室的排氣側，設置有配備有其專有的可變配氣致動器的排氣閥。

在本發(fā)明的優(yōu)選實施方式中，進氣閥致動器允許可變上升規(guī)律(loidelevée)，也就是在恒定的進氣閥打開和進氣閥關閉時允許進氣閥打開距離的多于一次的變化。

相反，排氣閥致動器不允許可變上升規(guī)律，也就是說在恒定的排氣閥打開和關閉時，僅可能有閥打開距離的單一變化。在排氣閥關閉的時刻與進氣閥打開的時刻之間，可能發(fā)生閥的交錯。

參照所有附圖，本發(fā)明涉及一種用于預測機動車輛的可變配氣熱力發(fā)動機汽缸的燃燒室中所包含的空氣的質量pmasseair的方法。如前所述，汽缸包括由特定可變配氣致動器各自驅動的進氣閥和排氣閥。

在該方法中，根據(jù)分別對排氣閥關閉fe的時刻和進氣閥打開和關閉oa，fa時刻的預測來估算所包含的空氣的質量并根據(jù)汽缸的閥中的每一個的可變配氣致動器的當前位置來實現(xiàn)所包含的空氣的質量。

為了尤其在可變配氣致動器的過渡運行期間提高預測的填充估算的精度，根據(jù)致動器中每一個的位置設定值posvttconssatfilt來校正所述可變配氣致動器中的每一個的當前位置。

實際上，在這種熱力發(fā)動機中，由于在排氣階段計算燃料的質量并噴射燃料，因此需要在排氣階段預測所考慮的汽缸的下一進氣階段結束時進入的新鮮空氣的質量。該新鮮空氣的質量允許計算待噴射的燃料的質量并因此獲得具有所期望的豐度的空氣/燃料混合物。

為了以足夠的精度度預測在下一個進氣階段結束時將進入的新鮮空氣的質量，在進氣階段時知道致動器在處理氣體移注的物理現(xiàn)象時的位置是非常有利的。

如圖1，2和5所示，術語ech，adm，com分別表示發(fā)動機汽缸的燃燒室中的排氣、進氣和燃燒，而inj表示燃料噴射到圖1和2的室中的時間段且汽缸n表示熱力發(fā)動機的一個汽缸。符號poafe表示進氣閥打開時刻oa和排氣閥關閉時刻fe的預測值p，而符號pfa表示進氣閥關閉時刻fa的預測值p。

因此，在第一時間中，需要預測排氣閥關閉fe的時刻和進氣閥打開oa的時刻，以便確定閥的交錯。因此，這兩個的角度的預測范圍將處于閥的交錯之中且在排氣階段結束時。

在第二時間中，需要預測在進氣階段結束時進氣閥關閉fa的時刻，以便確定進氣的聲學特性對填充到與機動車輛的熱力發(fā)動機相關燃燒室中空氣的質量的影響。

為了能夠預測oa，fe和fa的時刻的將來位置，這些時刻可以根據(jù)曲軸角度來測量，本發(fā)明提出基于可變配氣致動器的每一個的位置設定值，以便能夠根據(jù)其當前位置來實現(xiàn)對這些致動器將來位置的映射。

如圖3所示，基于可變配氣致動器的模型來計算位置設定值，優(yōu)選地是每個致動器計算經(jīng)飽和并經(jīng)濾波的稱為posvttconssatfilt的位置設定值，此設定值表示致動器實際運行的更為準確的模型。該圖的三條曲線示出了未經(jīng)處理的位置設定值，即諸如由例如駕駛員所要求設定值；經(jīng)飽和的位置設定值，即在最大致動速度時致動器所遵循的設定值；以及經(jīng)飽和并經(jīng)濾波的位置設定值，即考慮到致動器的調節(jié)對其動態(tài)變化影響的經(jīng)飽和的位置設定值，這些曲線以不同的虛線表示。

所使用的濾波器可以由斜率限制和二階濾波器組成。斜率限制允許使可變配氣致動器的最大速度模型化，而二階濾波器允許使致動器及其位置的控制模型化。

如圖4所示，圖3中參考標記為posvttconssatfilt的經(jīng)飽和且經(jīng)濾波的位置設定值隨后用于確定在位置測量中尚未觀測到的位置的動態(tài)變化。因此，計算位置設定值的梯度，該位置設定值的梯度在此為圖4中參考標記為gradposvttconssatfilt的經(jīng)飽和且經(jīng)濾波的位置設定值的梯度。

如圖5所示，與經(jīng)飽和且經(jīng)濾波的位置設定值的梯度計算并行地計算預測范圍，該預測范圍是將計算的時刻與應當預測特定致動器位置的時刻間隔的持續(xù)時間，可以根據(jù)曲軸角度來測量這些時刻。

因此，這與位置設定值的濾波同時進行，并且包括將計算的時刻分別與汽缸的排氣閥關閉fe的時刻和進氣閥打開和關閉oa，fa的時刻間隔的持續(xù)時間的確定。

在該圖5中，縮寫詞poafe表示進氣閥打開和排氣閥關閉的預測值，poafa則表示進氣閥打開和關閉的預測值，hpoafe表示進氣閥打開和排氣閥關閉的預測范圍，并且hpfa表示進氣閥關閉的預測范圍，線條calcul表示計算開始的時刻。

對目前處于排氣階段的汽缸以例如5至10毫秒的固定頻率實施對預測范圍的計算。對于四缸發(fā)動機，兩個預測范圍可以具有圖6所示的行為，虛線曲線表示對于進氣閥關閉的預測范圍且實線曲線表示對于進氣閥打開且排氣閥關閉的預測范圍。

如上文所提到的，如在圖2中所示，通過分別給出計算的角度、排氣閥關閉fe的角度以及進氣閥打開和關閉oa，fa的角度，其中這些角度為發(fā)動機曲軸在上述時刻的角度，使得計算的時刻、排氣閥關閉fe的時刻以及進氣閥打開和關閉oa，fa的時刻可以以發(fā)動機曲軸的角度作為參照。

參照所有附圖，可以對排氣閥關閉的角度以及進氣閥打開和關閉的角度的進行當前測量。參考標記為gradposvttconssatfilt的經(jīng)飽和且經(jīng)濾波的位置設定值的梯度與將計算的時刻分別與汽缸的排氣閥關閉fe的時刻或進氣閥打開和關閉oa，fa的時刻分開的對應的持續(xù)時間的乘積加到這些當前測量中，以獲得校正的排氣閥關閉的時刻以及進氣閥打開和關閉的時刻。

因此，預測范圍與在此為經(jīng)飽和且經(jīng)濾波的位置設定值的位置設定值的梯度的乘積允許確定所考慮的配氣的角度中每一個的移動預測值。然后，將這些移動預測值的每一個加到所考慮的配氣的角度的當前測量位置上以分別重建預測的oa，fe或fa的角度。

作為本發(fā)明的變型例，可以使用在當前策略和本申請的主要實施方式所公開策略之間的中間策略，即通過減少的但不為零的提前結合使用較高的致動器動態(tài)變化來實現(xiàn)能夠保持扭矩的運行。

本發(fā)明也涉及間接噴射的熱力發(fā)動機，其包括用于發(fā)動機的進氣閥和發(fā)動機汽缸的排氣閥的可變配氣致動器，熱力發(fā)動機由包括計算機的發(fā)動機控制裝置所控制，該計算機設置為實施如上所述的方法，且該計算機也位于本發(fā)明所涉及的機動車輛中。

發(fā)動機可以利用如前所述閥的上升規(guī)律來運行。

使用更快的可變配氣致動器可以允許顯著減少車輛的燃料消耗，例如超過2％。此外，改善了發(fā)動機體驗。對發(fā)動機結構的影響可能有限，因為它僅涉及由例如液壓或更可能地是由電動的致動器的更快的致動器來替換當前的液壓可變配氣致動器。與預期的消耗增長相比，該技術的額外成本更加有節(jié)制。

這種預測方法的優(yōu)點是改善了過渡時期的豐度控制。這允許在源頭處減少污染排放，并且因此允許可以例如減小消除污染系統(tǒng)的尺寸，特別是一個或多個催化器的尺寸，或者允許可以例如通過避免過渡期間的發(fā)動機貧乏來減少消耗，該發(fā)動機貧乏在這種情況下會導致系統(tǒng)性富集。

本發(fā)明決不限于僅作為示例給出的所描述和說明的實施方式。