專利名稱：確定未著火汽缸中的壓力的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及用于發(fā)動機(jī)和動力系統(tǒng)的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
它應(yīng)用的轉(zhuǎn)矩。內(nèi)燃機(jī)可以是用于通過傳輸裝置將轉(zhuǎn)矩傳輸給車輛傳動 系的動力系架構(gòu)的元件之一。動力系架構(gòu)還可包括和發(fā)動機(jī)協(xié)同工作的 一個或多個電機(jī)。在采用內(nèi)燃機(jī)的移動平臺運(yùn)行過程中，有利的是停止 點(diǎn)燃其中一個或多個汽缸，包括完全停止發(fā)動機(jī)運(yùn)行和發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)。還 有利的是隨后能知道汽缸內(nèi)的壓力，以便在運(yùn)行過程中有效地旋轉(zhuǎn)、點(diǎn) 燃和重啟發(fā)動機(jī)，控制和管理發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩振動，減小噪音，并改善動力 系的整體運(yùn)行控制?，F(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)利用離線開發(fā)的模型來確定汽缸壓力。這些系統(tǒng)的 優(yōu)點(diǎn)在于，它們使得對實(shí)時計算的需求最小化。但是，由于包括大氣壓 力、發(fā)動機(jī)速度、初始發(fā)動機(jī)曲柄角、發(fā)動機(jī)磨損特性等的因素的實(shí)時 變化引入的變化，這些系統(tǒng)的精度相對較差。因此，需要在發(fā)動機(jī)運(yùn)行 過程中實(shí)時地精確確定發(fā)動機(jī)汽缸壓力。發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，提供一種制造物品和方法，它包括內(nèi)部 存儲有機(jī)器可執(zhí)行代碼的存儲介質(zhì)。所存儲的代碼用于確定內(nèi)燃機(jī)的未 著火汽缸中的壓力。汽缸包括由在汽缸內(nèi)于上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn) 動的活塞界定的可變?nèi)莘e燃燒室和在所述活塞的重復(fù)的順序的排氣、進(jìn) 氣、壓縮和膨脹沖程期間進(jìn)行控制的進(jìn)氣閥和排氣閥。該代碼執(zhí)行時用 于確定燃燒室的容積，并確定進(jìn)氣閥和排氣閥的位置。在每次氣閥轉(zhuǎn)變 時確定汽缸壓力的參數(shù)值。汽缸壓力是基于燃燒室容積、進(jìn)氣閥和排氣 閥的位置以及最近發(fā)生氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力進(jìn)行估算的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在閱讀和理解以下對實(shí)施例的詳細(xì)描迷后，將能 明白本發(fā)明的這些和其它方面。


本發(fā)明在某些部件和部件布置方面采用實(shí)體形式，對其實(shí)施例有詳細(xì)描述且在附圖中示出，附圖形成本發(fā)明的一部分，并且其中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動機(jī)的示意圖；以及 圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性控制方案的示意圖。
具體實(shí)施方式
現(xiàn)在參照附圖，其中描繪只是為了說明本發(fā)明，而不是為了限制本 發(fā)明，圖1描繪根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例構(gòu)造而成的內(nèi)燃機(jī)10和控制 系統(tǒng)5的示意圖。該發(fā)動機(jī)只是說明性的，它包括常規(guī)燃油噴射式火花 點(diǎn)火發(fā)動機(jī)。應(yīng)明白，本發(fā)明適用于各種內(nèi)燃機(jī)配置。該示例性發(fā)動機(jī)包括具有多個汽缸的發(fā)動機(jī)機(jī)體25，并且汽缸蓋 27密封地附著到該發(fā)動機(jī)機(jī)體25。在每個汽缸中有一個活動活塞11, 它和汽缸壁、汽缸蓋以及活塞一起界定可變?nèi)莘e燃燒室20?？尚D(zhuǎn)的曲 軸35通過連接桿連接到每個活塞11,活塞1在運(yùn)4亍過程中在汽缸中往 復(fù)運(yùn)動。汽缸蓋27提供進(jìn)氣口 17、排氣口 19、進(jìn)氣閥21、排氣閥23 和火花塞14的結(jié)構(gòu)。燃油噴射器12優(yōu)選設(shè)置在進(jìn)氣口中或其附近，流 體連接到加壓燃油供應(yīng)系統(tǒng)以便接收燃油，并可進(jìn)行操作以便在發(fā)動機(jī) 運(yùn)行期間在用于攝入的進(jìn)氣口附近將加壓燃油周期性地噴射或噴灑S 'J 燃燒室中。燃油噴射器12和這里描述的其它致動器的致動受電子式發(fā) 動機(jī)控制;^莫塊("ECM，，)的控制，其中ECM是控制系統(tǒng)5的元件之 一?；鸹ㄈ?4包括可進(jìn)行操作以便點(diǎn)燃在燃燒室20中形成的燃油/空氣 混合物的已知裝置。受ECM控制的點(diǎn)火模塊通過在相對于燃燒周期合 適的時間在火花塞間隙之間釋放必需量的電能來控制點(diǎn)火。進(jìn)氣口 17 將空氣和燃油引導(dǎo)到燃燒室20。進(jìn)入燃燒室20的氣流受到一個或多個 進(jìn)氣閥21的控制，這個或這些進(jìn)氣閥21在操作上受到包括挺桿和凸輪 軸(未示出)的氣閥致動裝置的控制。燃燒后的氣體從燃燒室20流經(jīng) 排氣口 19,燃燒后的氣體是受到一個或多個排氣閥23的控制流過該排 放口的，其中這個或這些排氣閥23在操作上受到諸如第二凸輪軸(未 描繪)的氣閥致動裝置的控制。這里不再贅述用于控制氣閥的開和關(guān)的 控制方案的具體細(xì)節(jié)?？梢岳冒ㄒ簤菏綒忾y挺桿裝置、可變凸輪相位器、可變或多階氣閥升程裝置與汽缸停用裝置和系統(tǒng)在內(nèi)的氣閥致動 和控制裝置來擴(kuò)展發(fā)動機(jī)的工作區(qū)域，并且這些裝置落在本發(fā)明的范圍 內(nèi)。發(fā)動機(jī)和燃燒控制的其它普遍已知的方面已為人所知，這里不再贅 述。發(fā)動機(jī)的運(yùn)行通常包括常規(guī)的四沖程發(fā)動機(jī)運(yùn)行，其中每個活塞在汽缸內(nèi)于由曲軸35的旋轉(zhuǎn)界定的上死點(diǎn)(TDC)和下死點(diǎn)(BDC)位 置之間往復(fù)運(yùn)動，進(jìn)氣閥和排氣閥的開和關(guān)在重復(fù)的順序的排氣、進(jìn)氣、 壓縮和膨脹沖程期間進(jìn)行控制。在一個實(shí)施例中，發(fā)動機(jī)是混合動力系統(tǒng)的一個元件，該混合動力 系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)、電-機(jī)傳輸裝置和一對包括電動機(jī)/發(fā)電機(jī)的電機(jī)。上動系的i引或動力轉(zhuǎn)矩，并產(chǎn)Z用于傳輸給其中 一個電機(jī)或電存儲裝置 的電能。ECM優(yōu)選是總控制系統(tǒng)5的一個元件，該系統(tǒng)5包括可進(jìn)行操作以 便提供協(xié)調(diào)的動力系統(tǒng)控制的分布式控制模塊架構(gòu)。該動力系統(tǒng)控制可 以有效地控制發(fā)動機(jī)以便滿足操作者的轉(zhuǎn)矩要求，包括推進(jìn)動力和各個 附件的操作。 一般將控制系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)IO之間的通信作為要素45進(jìn)行 描繪，它包括在發(fā)動機(jī)的和控制系統(tǒng)的元件之間傳送的多個數(shù)據(jù)信號和 控制信號。ECM收集和合成來自包括MAP(歧管絕對壓力)傳感器16、 發(fā)動機(jī)曲柄傳感器31、排放氣體傳感器40和空氣流量傳感器(未示出) 在內(nèi)的傳感裝置的輸入，并執(zhí)行控制方案以便操作各個致動器，如燃油 噴射器12和火花塞14處的用于火花點(diǎn)火的點(diǎn)火模塊，從而實(shí)現(xiàn)控制目 標(biāo)，包括諸如燃油經(jīng)濟(jì)性、輻射、性能、傳動性和硬件保護(hù)的參數(shù)。ECM 優(yōu)選是通用數(shù)字計算機(jī)，它一般包括微處理器或中央處理單元、存儲介 質(zhì)(包括只讀存儲器(ROM)、隨機(jī)存儲存儲器(RAM)、電可編程 只讀存儲器(EPROM))、高速時鐘、模擬-數(shù)字(A/D)和數(shù)字-模擬 (D/A)轉(zhuǎn)換電路以及輸入/輸出電路和裝置(I/O)和合適的信號調(diào)節(jié)和 緩沖電路。包括算法和校準(zhǔn)的控制方案作為機(jī)器可執(zhí)行代碼存儲在存儲 器裝置中，并且可以選擇性地執(zhí)行。算法通常是在預(yù)設(shè)回路循環(huán)期間執(zhí) 行的，以便使每個算法在每個回路循環(huán)至少執(zhí)行一次。作為機(jī)器可執(zhí)行 代碼存儲在存儲器裝置中的算法由中央處理單元執(zhí)行，并且可以進(jìn)行操 作以便監(jiān)測來自傳感裝置的輸入并執(zhí)行控制和診斷例行程序以利用預(yù) 設(shè)校準(zhǔn)控制相應(yīng)裝置的運(yùn)行?；芈费h(huán)通常是在發(fā)動機(jī)和車輛運(yùn)行期間在有規(guī)律的間隔執(zhí)行的，如每3.125、 6.25、 12.5、 25和100毫秒?；蛘撸?可以響應(yīng)某一事件的發(fā)生執(zhí)行算法。本發(fā)明包括模擬模型，該模型作為機(jī)器可執(zhí)行代碼進(jìn)行存儲并在控 制系統(tǒng)中定期執(zhí)行。該模擬模型可用于根據(jù)發(fā)動機(jī)曲柄角的函數(shù)實(shí)時計 算每個汽缸的汽缸壓力。汽缸壓力是由曲軸的旋轉(zhuǎn)動作產(chǎn)生的，其中活 塞在發(fā)動機(jī)汽缸中的運(yùn)動受到汽缸的燃燒室內(nèi)的截留空氣的阻礙。根據(jù) 汽缸壓力確定曲軸轉(zhuǎn)矩，即每個活塞施加在曲軸上的轉(zhuǎn)矩。確定總的發(fā) 動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)矩，包括為每個汽缸計算的汽缸轉(zhuǎn)矩的總和。每個汽缸轉(zhuǎn)矩 是通過將轉(zhuǎn)矩比乘以汽缸壓力確定的。根據(jù)曲柄角的函數(shù)為每個汽缸確 定轉(zhuǎn)矩比，曲柄角的函數(shù)包括汽缸幾何尺寸和汽缸摩擦力的變化。轉(zhuǎn)矩'模擬模型一般包^存儲在;空制^統(tǒng)的ECM或其它控制模塊中的機(jī) 器可執(zhí)行代碼，它用于確定在發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)(即，發(fā)動機(jī)曲軸在汽缸中沒 有火花點(diǎn)火和燃油噴入的情況下旋轉(zhuǎn))時在動力系統(tǒng)運(yùn)行期間在內(nèi)燃機(jī) 的未著火汽缸中的壓力。模擬模型基本上在停止的發(fā)動機(jī)開始旋轉(zhuǎn)的同 時、或者在發(fā)動機(jī)點(diǎn)火因?yàn)橥Ｖ拱l(fā)動機(jī)加燃油和/或火花點(diǎn)火而停止時開 始執(zhí)行。當(dāng)發(fā)動機(jī)正在啟動或停止、或者在停用特定汽缸時，會發(fā)生這 些運(yùn)行情況。發(fā)動機(jī)啟動可以包括發(fā)動機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)一段時間后將燃油或 火花點(diǎn)火引入到汽缸中。優(yōu)選在發(fā)動機(jī)每旋轉(zhuǎn)幾度時定期地確定壓力， 通常是曲軸每旋轉(zhuǎn)五度至少確定一次，或者在每個6.25 ms回路循環(huán)期 間確定壓力。代碼包括確定燃燒室容積的瞬時測量值和確定進(jìn)氣閥和排氣閥的 位置。這包括在每次氣閥轉(zhuǎn)變時確定汽缸壓力。在發(fā)動機(jī)運(yùn)行期間會發(fā) 生四個氣閥轉(zhuǎn)變事件，包括進(jìn)氣閥打開(IVO)、進(jìn)氣閥關(guān)閉(IVC)、 排氣閥打開(EVO)和排氣閥關(guān)閉(EVC)。每個未著火汽缸的汽缸壓 力是基于燃燒室容積、對應(yīng)進(jìn)氣閥和排氣閥的位置以及最近一次發(fā)生的 氣閥轉(zhuǎn)變時的汽釭壓力的。如下所述計算汽缸壓力。 一般的汽缸壓力等式如下式1:<formula>formula see original document page 8</formula> [1]其中，P2表示當(dāng)前時步(timestep)的汽缸壓力，且P1表示在最近 一次發(fā)生的氣閥轉(zhuǎn)變時確定的汽缸壓力。汽缸壓縮近似為絕熱壓縮，即 具有最小的或沒有 傳遞。VI項(xiàng)包括前一次最近發(fā)生的氣閥轉(zhuǎn)變時的燃燒室容積，且V2包括當(dāng)前時步的燃燒室容積，它是基于包括基于發(fā) 動機(jī)曲柄角確定的燃燒室容積范圍的預(yù)定校準(zhǔn)的。用于執(zhí)行式1的算法 只在進(jìn)氣閥和排氣閥都關(guān)閉，即ValveState是ValvesClosed時才執(zhí)行。 壓力和轉(zhuǎn)矩計算優(yōu)選是在最高計算速率(即，6.25 ms)下進(jìn)行計算的。 當(dāng)排氣閥打開(即，ValveState是ExhaustOpen)時，P2是基于通 往大氣壓力的一階滯后過濾器確定的?？偟募僭O(shè)是，氣流速度足夠低以至于排氣背壓處于環(huán)境大氣壓力下。當(dāng)進(jìn)氣閥打開時，P2是基于通往岐 管壓力的一階滯后過濾器確定的。該模型的總假設(shè)是，氣流速度足夠低 以至于對于所有計算，排氣背壓都固定為零(O.OkPa)。當(dāng)氣閥關(guān)閉時， 在氣閥關(guān)閉之前計算必需數(shù)據(jù)。對于發(fā)動機(jī)正轉(zhuǎn)，進(jìn)氣閥關(guān)閉，將P
初始化為岐管壓力(MAP),并通過利用IVC的角度和基于發(fā)動機(jī)曲柄 角校準(zhǔn)燃燒室容積來計算VI。對于發(fā)動機(jī)反轉(zhuǎn)，排氣閥關(guān)閉，將P1初 始化為大氣壓力，并通過利用EVO的角度和基于發(fā)動機(jī)曲柄角校準(zhǔn)燃 燒室容積來計算VI。同時對活塞的泄漏和漏氣(bow-by)進(jìn)行校正， 這對于低發(fā)動機(jī)速度達(dá)到正確的初始狀態(tài)來說是至關(guān)重要的。這包括將 Pl的值修正為Plad|，以便與Pl和P2間的壓力差成比例地抵消損耗， 該修正或調(diào)整包括式2:Pladj=Pl-K* (P2-Patm) [2] 其中，K是可校準(zhǔn)的系統(tǒng)特有過濾系數(shù)或增益因子。 優(yōu)選將基于發(fā)動機(jī)曲柄角的燃燒室容積(Vl, V2)的校準(zhǔn)作為對應(yīng)于 發(fā)動機(jī)曲柄角的燃燒室容積的長索引數(shù)組存儲在RAM中，以便加快計 算速度，從而允許控制模塊執(zhí)行模擬以基于發(fā)動機(jī)曲柄角根據(jù)預(yù)校準(zhǔn)數(shù) 組索引確定轉(zhuǎn)矩比。(Vl/V2)13的指數(shù)函數(shù)是根據(jù)代表性體積比的范圍 (Vl/V2的范圍為約0.2到15)的二階多項(xiàng)式進(jìn)行估算的，這提供良好 的實(shí)際擬合且顯著減小計算負(fù)擔(dān)。實(shí)現(xiàn)實(shí)時壓力和轉(zhuǎn)矩計算的關(guān)鍵策略 包括如前所迷基于發(fā)動機(jī)曲柄角對燃燒室容積進(jìn)行校準(zhǔn)；以及基于汽 缸壓力對曲軸轉(zhuǎn)矩進(jìn)行校準(zhǔn)，對于特殊發(fā)動機(jī)應(yīng)用，這兩項(xiàng)是離線確定 的，并且作為校準(zhǔn)執(zhí)行，以便將計算負(fù)擔(dān)減至最低。進(jìn)氣閥和排氣閥的每次打開和關(guān)閉事件都是離散建模的，即氣閥要 么打開要么關(guān)閉。當(dāng)其中一個氣閥變?yōu)榇蜷_時，汽缸壓力經(jīng)過濾為岐管 壓力(MAP)或排氣壓力Pexhaust之一，其中假定排氣壓力Pexhaust 是大氣壓力，如圖3所示P2=P1*(1-K)+PEXHAUST*K; [3]其中，P2表示當(dāng)前時步的汽缸壓力，且P1表示在最近發(fā)生的氣閥 轉(zhuǎn)變時確定的汽缸壓力。每次氣閥計時事件都需要精確計時，優(yōu)先小于 5度曲柄旋轉(zhuǎn)角。這包括為了抵消氣流動力以及氣閥挺桿的泵送和泄漏 而進(jìn)行的基于速度的校正。還要對氣閥位置和氣閥計時對汽缸壓力的影響建模，以便包含在控 制方案中。在發(fā)動機(jī)運(yùn)行過程中，不間斷地發(fā)生這四種氣閥轉(zhuǎn)變事件， 包括進(jìn)氣閥打開(IVO)、進(jìn)氣閥關(guān)閉(IVC)、排氣閥打開(EVO) 和排氣閥關(guān)閉(EVC)。關(guān)于對汽缸壓力建模，發(fā)生IVC時的曲柄角至 關(guān)重要，因?yàn)檫@引起發(fā)動機(jī)運(yùn)行，其中當(dāng)發(fā)動機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時所有氣閥都 關(guān)閉；并且燃燒室基本上是一個閉合室，其壓力基于燃燒室的容積而改 變。為了限制計算負(fù)擔(dān)，只對顯著影響IVC角的因素建模。在最快的計 算回路(即，3.125 ms)內(nèi)，模擬模型監(jiān)測每個汽缸的曲柄角，并指派 ValveState標(biāo)記，它設(shè)為IVO、 EVO和氣閥關(guān)閉(IVC和EVC)之一。 氣閥重疊忽略不計，因?yàn)樗鼘ηS轉(zhuǎn)矩的影響微乎其微。IVC角有兩個 主要影響因素。氣流動力是發(fā)動機(jī)速度的函數(shù)，它們會將對氣閥計時進(jìn) 行建模時的有效氣閥關(guān)閉角變?yōu)?00%打開或100%關(guān)閉。此外，在低和零發(fā)動機(jī)速度下，液壓式氣閥挺桿往往會泄沉在任何 處于打開狀態(tài)的氣閥上，直到任何一個氣閥關(guān)閉或者挺桿完全陷下。隨 著發(fā)動機(jī)速度的增加，空氣離開氣閥的速度也隨之增加。因此，對于類 似壓降，氣閥必須再打開。這是利用離線開發(fā)的計算流動力(CFD)模 擬解決的，其中這些模擬在實(shí)際氣閥動力學(xué)下執(zhí)行以便估計在活塞上死 點(diǎn)(TDC)處達(dá)到的最大汽缸壓力。如式2所示的簡化模型可以重新表 示為式4:VIVC=(PTDC/PIVC)0 769*VTDC [4] 其中，Vwc是進(jìn)氣閥關(guān)閉時的燃燒室容積； Ptdc是處于上死點(diǎn)時的汽缸壓力； Pwc是進(jìn)氣閥關(guān)閉時的汽缸壓力；且 VTDC是處于上死點(diǎn)時的燃燒室容積。Vwc可用于直接確定IVC時的曲柄角，它利用預(yù)校準(zhǔn)的凸輪分布校 準(zhǔn)IntakProfile來描繪等效IVC ( EIVC )時的氣閥挺桿，以便基于曲柄 角確定氣閥挺桿。優(yōu)選利用離線^f莫擬在不同發(fā)動機(jī)速度下基于發(fā)動機(jī)速度(IVCLift_v—RPM )確定氣閥升程的校準(zhǔn)表。對數(shù)據(jù)進(jìn)行曲線擬合， 以便基于發(fā)動機(jī)速度確定IVC時的升程斜率。該校準(zhǔn)允許通過如式5所 示將校準(zhǔn)值乘以發(fā)動機(jī)速度來實(shí)時確定模型從進(jìn)氣閥打開的狀態(tài)(IVO) 變?yōu)檫M(jìn)氣閥關(guān)閉的狀態(tài)(IVC)的氣閥升程EIVC—Lift=RPM*IVCLift—v—RPM [5]氣閥挺桿可以在緩慢的發(fā)動機(jī)速度下和在發(fā)動機(jī)關(guān)閉時泄漏，這會 影響發(fā)動才幾啟動時的有效氣閥計時。當(dāng)氣閥打開時，閥系負(fù)載施加在液 壓式挺桿上，挺桿不是完好密封的裝置，結(jié)果是流體泄漏且挺桿和氣閥 移位。下漏速率隨著溫度、磨損和組件公差緊密變化。挺桿一直下漏到 它到底或氣閥關(guān)閉為止。在挺桿以零速度下漏所花的那幾秒時間期間， 汽缸模型通常不會牽引，因?yàn)榇嬖谔嘧兓?。但是，控制方案將汽?轉(zhuǎn)變?yōu)榉侨际竭\(yùn)行的時間通常長于幾秒，從而允許對最終位置合理建 模。在該實(shí)施例中，只對進(jìn)氣閥挺桿建模，以便減小計算負(fù)擔(dān)并節(jié)省時 間。排氣閥計時對壓縮轉(zhuǎn)矩的影響被認(rèn)為不太重要。這是因?yàn)椋艢忾y 的打開是在壓力估算操作結(jié)束時發(fā)生的，且排氣閥的關(guān)閉和進(jìn)氣閥的打 開重合，并在參照上式2描述的壓力估算窗口之外?；赩alveState數(shù)據(jù)，當(dāng)氣閥轉(zhuǎn)變狀態(tài)包括IVO或IntakeOpen時， 那個汽缸的挺桿下漏變量遞增。數(shù)據(jù)通常以升程尺寸毫米(mm)提供， 并且參照凸輪分布。下露變量限于經(jīng)過校準(zhǔn)的最大下漏值。當(dāng)ValveState 變?yōu)閂alvesClosed或ExhaustOpen時，那么將挺桿下漏重設(shè)為零。對于 排氣閥轉(zhuǎn)變，EVO和EVC的角度是固定校準(zhǔn)，因?yàn)槿我环N轉(zhuǎn)變的計時 的變化不會引入足夠的最終轉(zhuǎn)矩誤差，從而保證更完全地對計算建模。 對于進(jìn)氣閥轉(zhuǎn)變，IVO和IVC都要調(diào)整。優(yōu)選基于凸輪分布圖利用IVO 的基本校準(zhǔn)(BaselVO)來計算IVO轉(zhuǎn)變，其中凸輪分布圖的遞增因子 基于凸輪打開的近似斜率(CamSlope)和4廷4干下漏(LifterLeakdown):IVOangie=BaseIVO+CamSlope*LifterLeakdown利用LifterLeakdown和有效IVC所需的升程來更精確地計算IVC進(jìn)氣閥分布IntakeProfile。進(jìn)氣閥^皮i^為打開時的總凸輪升程纟安照下式 計算Lift = EIVC Lift+LifterLeakdown可以在凸輪分布校準(zhǔn)IntakeProfile中查找計算后的升程處的IVC 角。該計算通常是在更緩慢的回路循環(huán)速率之一下進(jìn)行的，其中將數(shù)據(jù) 饋送到快速內(nèi)回路中，以便估算汽缸壓力并為每個進(jìn)氣閥和排氣閥指派 氣閥狀態(tài)?；谇堑霓D(zhuǎn)矩比校準(zhǔn)TorqRatio—Vs—Angle優(yōu)選離線構(gòu)造，它將 曲軸轉(zhuǎn)矩(Nm)的等效值表示成在每個曲柄角處確定的汽缸壓力(kPa) 的函數(shù)。轉(zhuǎn)矩比參數(shù)是為特殊發(fā)動機(jī)設(shè)計和配置設(shè)計的，它們包括和汽 缸幾何尺寸和活塞摩擦力有關(guān)的因子。轉(zhuǎn)矩比因子TorqRatio可以根據(jù) 曲柄角的函數(shù)由每個汽缸的校準(zhǔn)TorqRatio—Vs一Angle確定。因此，給定 汽缸的汽缸轉(zhuǎn)矩包括估算妁汽缸壓力與轉(zhuǎn)矩比的乘積，即， CylTorq=TorqRatio*CylPres?？偟那S轉(zhuǎn)矩經(jīng)確定是每個汽缸的汽缸轉(zhuǎn) 矩值CylTorq的總和。優(yōu)選將TorqRatio—Vs—Angle的校準(zhǔn)作為數(shù)組存儲 在非易失性計算機(jī)存儲器中，以便提高計算速度。用于確定汽缸壓縮壓力的實(shí)時模擬模型優(yōu)選在發(fā)動機(jī)曲軸開始旋 轉(zhuǎn)時或在此之前、或者在發(fā)動機(jī)點(diǎn)燃中斷(先決條件是停止發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)) 之后開始運(yùn)行。因此，通過對氣閥計時建模、離線生成校準(zhǔn)表并假定為 簡單的絕熱壓縮，可以在控制模塊中精確地實(shí)時估算對曲柄施加的瞬時 轉(zhuǎn)矩?，F(xiàn)在參照圖2,提供根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例設(shè)計的總控制方案的 示意性框圖。優(yōu)選利用這里描述的控制系統(tǒng)中的內(nèi)嵌式控制器來執(zhí)行所 描述的控制方案。為了實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)或動力系控制，控制系統(tǒng)優(yōu)選在需要 包括發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)矩在內(nèi)的和汽缸壓力有關(guān)的信息時執(zhí)行控制方案，例 如在發(fā)動機(jī)啟動期間或在發(fā)動機(jī)關(guān)閉期間?？刂品桨敢部梢栽谄渲?一個 或多個汽缸停用時執(zhí)行?？偪刂品桨赣袃蓚€功能要素，包括用于計算汽缸轉(zhuǎn)矩和壓力的控 制方案，描繪為CalCylTorqPress;和用于計算汽缸數(shù)據(jù)的控制方案，描 繪為CalcCylData。CalcCylData控制方案優(yōu)選在每個發(fā)動才幾汽缸啟用時的每個25 ms 回路循環(huán)執(zhí)行一次，例如在發(fā)動一幾啟動操作期間。CalcCylData控制方 案的輸入包括發(fā)動機(jī)汽缸的數(shù)量(NumCyls )、曲柄殼壓力 (CmnkCasePress )、發(fā)動機(jī)進(jìn)氣岐管壓力(MAP)、發(fā)動機(jī)速度 (EngRPM)、排氣系統(tǒng)壓力(ExhaustSysPress)。其它輸入包4舌選定發(fā)動機(jī)汽缸的挺桿狀態(tài)(LifterState )和當(dāng)前的汽缸壓力(CylPres )， 它們是從CalCylTorqPress控制方案輸出的。另 一個輸入包括根據(jù)發(fā)動機(jī) 曲柄角的函數(shù)確定的經(jīng)過預(yù)校準(zhǔn)的燃燒室容積數(shù)組(Disp VsAngle)。 根據(jù)上述輸入，確定CalcCylData控制方案的各個輸出，并將它們輸入 到CalCylTorqPress控制方案中。這些輸出包括進(jìn)氣閥打開角(Phi—ImVWOpen)、進(jìn)氣閥關(guān)閉角(Phi—IntVlvCls )、初始燃燒室容積(InitaCylVo1)和汽缸的初始汽缸壓力(InitalCylPrs)。優(yōu)選在每個發(fā)動機(jī)汽缸啟用時的每個6.25 ms回路循環(huán)期間4九行 CalCylTorqPress控制方案。CalCylTorqPress控制方案的輸入包括通?；?于測量的參數(shù)狀態(tài)，包括發(fā)動機(jī)曲柄角(CrankAngle)和發(fā)動機(jī)進(jìn)氣岐 管壓力(MAP )。所確定的其它發(fā)動機(jī)狀態(tài)包括曲柄殼壓力(CrankCasePress)和排氣系統(tǒng)壓力(ExhaustSysPress)。其它值包括排 氣閥打開角(Phi一ExhVlvOpen ),包括基于曲柄角確定的轉(zhuǎn)矩比的預(yù)訂 校準(zhǔn)(TorqRatio VsAngle )、基于曲柄角的燃燒室位移的預(yù)訂沖交準(zhǔn)(Disp VsAngle)和汽缸數(shù)量(NumCyls)。此外，提供來自CalcCylData控制 方案的輸入，包括進(jìn)氣閥打開角(Phi—IntVlvOpen )、進(jìn)氣閥關(guān)閉角(Phi—IntVlvCls )、初始燃燒室容積(InitialCylVol )和初始汽缸壓力(InitialCylPrs )。CalCylTorqPress控制方案經(jīng)過配置用于操縱所描述的輸入，以便在 啟用控制方案時，在運(yùn)行期間利用上文所述的等式和校準(zhǔn)計算和確定輸 出，包括汽缸壓力和曲軸轉(zhuǎn)矩(TotalCrankTorq )在本發(fā)明的范圍內(nèi)也可以允許備選實(shí)施例，包括采用諸如可變凸輪 定相的氣閥管理裝置的系統(tǒng)。在采用可變凸輪定相的實(shí)施例中，優(yōu)選在 執(zhí)行模擬模型期間將凸輪定相鎖定為空檔位置?？諜n位置可以是凸輪全 面前進(jìn)位置或凸輪全面減速位置，優(yōu)選是凸輪全面減速位置，以便將壓 縮脈沖的幅度減至最小。本文描述的控制方案和相關(guān)結(jié)果的具體細(xì)節(jié)是用于說明如權(quán)利要 求所迷的本發(fā)明的。上文具體參照實(shí)施例及其修正描述了本發(fā)明。本領(lǐng)4所有這些;正和i變落在本發(fā)明的s"內(nèi)，就希望本發(fā)明包含所有這些修正和改變。
權(quán)利要求
1.一種制造物品，包括存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)中編碼有機(jī)器可執(zhí)行程序，以便確定內(nèi)燃機(jī)的未著火汽缸中的壓力，所述汽缸包括由在所述汽缸內(nèi)在上死點(diǎn)位置和下死點(diǎn)位置之間往復(fù)運(yùn)動的活塞界定的可變?nèi)莘e燃燒室以及在重復(fù)的順序的排氣、進(jìn)氣、壓縮和膨脹沖程期間進(jìn)行控制的進(jìn)氣閥和排放閥，所述活塞在操作上連接到可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)曲軸，所述程序包括用于確定所述燃燒室的容積的代碼；用于確定所述進(jìn)氣閥和所述排放閥的位置的代碼；用于在每次氣閥轉(zhuǎn)變時確定汽缸壓力的參數(shù)值的代碼；以及用于基于所述燃燒室容積、所述進(jìn)氣閥和所述排放閥的位置以及最近發(fā)生的氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算汽缸壓力的代碼。
2. 如權(quán)利要求l所述的物品，其特征在于，所述用于確定所述燃燒準(zhǔn)的燃燒室容積數(shù)組中選擇燃燒室容積的代碼。、 、
3. 如權(quán)利要求1所述的物品，其特征在于 變時確定汽缸/工刀日'、j》 后的進(jìn)氣歧管壓力估算汽缸壓力的代碼。
4. 如權(quán)利要求1所述的物品，其特征在于 變時確定汽w/工力曰、j個承 后的大氣壓力估算汽缸壓力的代碼。
5. 如權(quán)利要求l所述的物品，其特征在于，所述用于基于燃燒室容 積、氣閥位置和每次氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算汽缸壓力的代碼包括用 于基于所述排氣閥打開時的大氣壓力估算汽缸壓力的代碼。
6. 如權(quán)利要求l所述的物品，其特征在于，所述用于基于燃燒室容 積、氣閥位置和每次氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算汽缸壓力的代碼包括用于基于打開所述進(jìn)氣閥后的歧管壓力估算汽缸壓力的代碼。
7. 如權(quán)利要求l所述的物品，其特征在于，所述用于基于燃燒室容 積、氣閥位置和每次氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算汽缸壓力的代碼包括用所述用于在每次氣閥轉(zhuǎn)之所述用于在每次氣閥轉(zhuǎn)之
8.如權(quán)利要求7所述的物品，還包括用于基于當(dāng)前的燃燒室容積和在此之前最近發(fā)生的氣閥轉(zhuǎn)變時的燃燒室容積之間的體積比的絕熱近似值確定汽缸壓縮比的代碼；以及用于基于所述汽缸壓縮比確定當(dāng)前汽缸壓力的代碼。
9. 如權(quán)利要求l所述的物品，其特征在于，所述代碼經(jīng)執(zhí)行用于在 點(diǎn)燃所述發(fā)動機(jī)之前在發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)期間確定所述未著火汽缸中的壓力。
10. 如權(quán)利要求9所述的物品，其特征在于，所述機(jī)器可執(zhí)行代碼 的執(zhí)行和所迷發(fā)動機(jī)的旋轉(zhuǎn)的開始基本上同時開始。
11. 如權(quán)利要求10所迷的物品，還包括在點(diǎn)燃所迷發(fā)動機(jī)之前曲柄 角每旋轉(zhuǎn)五度重復(fù)執(zhí)行所述機(jī)器可執(zhí)行代碼至少一次。
12. 如權(quán)利要求l所述的物品，其特征在于，所述代碼經(jīng)執(zhí)行用于 在中斷點(diǎn)燃所述發(fā)動機(jī)之后在發(fā)動機(jī)空轉(zhuǎn)期間確定所述未著火汽缸中 的壓力。
13. 如權(quán)利要求l所述的物品，還包括用于基于發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度調(diào) 整估算的汽缸壓力的代碼。
14. 如權(quán)利要求l所述的物品，還包括用于基于所述進(jìn)氣閥的泄漏 調(diào)整估算的汽缸壓力的代碼。
15. —種制造物品，包括存儲介質(zhì)，所述存儲介質(zhì)中編碼有機(jī)器可 執(zhí)行程序，以便確定未著火的多缸內(nèi)燃機(jī)中的發(fā)動機(jī)曲軸轉(zhuǎn)矩，所述發(fā) 動機(jī)包括多個各由在所迷汽缸之一內(nèi)在上死點(diǎn)位置和下死點(diǎn)位置之間 往復(fù)運(yùn)動的活塞界定的可變?nèi)莘e燃燒室以及在重復(fù)的順序的排氣、進(jìn) 氣、壓縮和膨脹沖程期間進(jìn)行控制的進(jìn)氣閥和排放閥，每個活塞在操作 上連接到可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)曲軸，所述程序包括用于確定所述每個燃燒室的容積的代碼；用于確定所述進(jìn)氣閥和所迷排放閥的位置的代碼；用于在每次氣閥轉(zhuǎn)變時確定汽缸壓力的代碼；用于基于所述燃燒室容積、所述進(jìn)氣閥和所述排放閥的位置以及最 近發(fā)生的氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算每個汽缸的氣缸壓力的代碼； 用于基于所估算的汽缸壓力確定每個汽缸的汽缸曲軸轉(zhuǎn)矩的代碼；以及用于基于所述每個汽缸的汽缸曲軸轉(zhuǎn)矩確定總的曲軸轉(zhuǎn)矩的代碼。
16. 如權(quán)利要求15所述的物品，其特征在于，所迷用于確定所迷發(fā)個或多個計算機(jī)程序執(zhí)行的發(fā)動機(jī)壓縮轉(zhuǎn)矩模擬。
17. 如權(quán)利要求16所述的物品，還包括用于在環(huán)境和發(fā)動機(jī)工況范 圍內(nèi)預(yù)測發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)矩的發(fā)動機(jī)壓縮轉(zhuǎn)矩模擬。
18. 如權(quán)利要求15所述的物品，其特征在于，所述用于基于燃燒室 容積、氣閥位置和每次氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算汽缸壓力的代碼包括用于基于關(guān)閉所述進(jìn)氣閥后的汽缸壓縮比確定汽缸壓力的代碼。
19. 如權(quán)利要求18所述的物品，還包括用于基于當(dāng)前的燃燒室容積和在此之前最近發(fā)生的氣閥轉(zhuǎn)變時的 燃燒室容積之間的體積比的絕熱近似值確定汽缸壓縮比的代碼；以及 用于基于所述汽缸壓縮比確定當(dāng)前汽缸壓力的代碼。
20. 用于確定內(nèi)燃機(jī)的未著火汽缸中的壓力的方法，所述汽缸包括 由在所述汽缸內(nèi)于上死點(diǎn)位置和下死點(diǎn)位置之間往復(fù)運(yùn)動的活塞界定 的可變?nèi)莘e燃燒室以及在重復(fù)的順序的排氣、進(jìn)氣、壓縮和膨脹沖程期 間進(jìn)行控制的進(jìn)氣閥和排放閥，所述活塞在操作上連接到可旋轉(zhuǎn)的發(fā)動 斗幾曲軸，所述方法包4舌確定所述燃燒室的容積；確定所述進(jìn)氣閥和所述排放閥的位置；在每次氣閥轉(zhuǎn)變時確定汽缸壓力；以及基于所述燃燒室容積、所述進(jìn)氣閥和所述排放閥的位置以及最近發(fā) 生的氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算汽缸壓力。
21. 如權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，基于汽缸容積、氣閥 位置和每次氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算汽缸壓力包括基于在關(guān)閉所述 進(jìn)氣閥后的汽缸壓縮比確定汽缸壓力。
22. 如權(quán)利要求21所述的方法，還包括基于當(dāng)前的燃燒室容積和 在此之前最近發(fā)生的氣閥轉(zhuǎn)變時的燃燒室容積之間的體積比的絕熱近 似值確定汽缸壓縮比；以及基于所述汽缸壓縮比確定當(dāng)前汽缸壓力。
全文摘要
提供用于確定內(nèi)燃機(jī)的未著火汽缸內(nèi)的壓力的制造物品和方法。汽缸包括由在汽缸內(nèi)于上死點(diǎn)和下死點(diǎn)之間往復(fù)運(yùn)動的活塞界定的可變?nèi)莘e燃燒室以及在所述活塞的重復(fù)的順序的排氣、進(jìn)氣、壓縮和膨脹沖程期間進(jìn)行控制的進(jìn)氣閥和排放閥。執(zhí)行代碼以便確定燃燒室的容積，并確定進(jìn)氣閥和排放閥的位置。在每次氣閥轉(zhuǎn)變時確定汽缸壓力的參數(shù)值。基于燃燒室容積、進(jìn)氣閥和排放閥的位置以及最近發(fā)生的氣閥轉(zhuǎn)變時的汽缸壓力估算汽缸壓力。
文檔編號F02D13/02GK101235754SQ20081000927
公開日2008年8月6日 申請日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者B·R·斯奈德 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司