專利名稱：：用于估計(jì)機(jī)動(dòng)車輛中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及用于估計(jì)機(jī)動(dòng)車輛中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
：本發(fā)明可以在具有包括廢氣渦輪的渦輪增壓系統(tǒng)的機(jī)動(dòng)車輛中實(shí)現(xiàn)，且其中所述廢氣渦輪經(jīng)渦輪增壓器軸連接至設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道中的壓縮機(jī)。在操作機(jī)動(dòng)車輛時(shí)有必要檢測一定的操作狀態(tài)，例如不點(diǎn)火(misfiring)。與燃燒過程相聯(lián)系的升溫(temperaturerise)可以用于此目的，因?yàn)槊總€(gè)汽缸噴射的燃料質(zhì)量與燃燒引起的升溫相聯(lián)系。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的包括提供一種用于估計(jì)機(jī)動(dòng)車輛中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的方法和裝置，所述方法和裝置可以較小的支出實(shí)現(xiàn)有意義的估計(jì)。所述目的通過本發(fā)明的方法，以及本發(fā)明的裝置實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明基于燃燒引起的升溫可以根據(jù)渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速的測定來計(jì)算這一認(rèn)識(shí)。當(dāng)發(fā)生燃料噴射的瞬態(tài)改變時(shí)，可以根據(jù)估計(jì)的渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速執(zhí)行對(duì)一定操作狀態(tài)的至少近似的檢測，操作狀態(tài)如內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的不點(diǎn)火、失控(runaway)或者超速(overspeeding)，或者燃料噴射的偏移(drift)。根據(jù)本發(fā)明的方法沒有使用溫度測定，其優(yōu)點(diǎn)包括可以循環(huán)地(逐個(gè)循環(huán)地)檢測上述操作狀態(tài)。另外，當(dāng)發(fā)生燃料噴射的瞬態(tài)改變時(shí)，可以對(duì)上述操作狀態(tài)執(zhí)行至少粗略的或者近似的檢測，而不需要測定壓力比。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，根據(jù)渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)于時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)的值，和/或根據(jù)渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)于時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)的值來判斷上述操作狀態(tài)的至少一個(gè)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)燃料噴射階段中燃燒引起的升溫為零時(shí)判斷為不點(diǎn)火。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)無燃料噴射階段中燃燒引起的升溫非零時(shí)判斷為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)失控。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，當(dāng)燃燒引起的升溫的值和基于與ECU計(jì)算的噴射燃料質(zhì)量的相關(guān)性確定的值之間檢測到偏差時(shí)判斷為燃料噴射偏移。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，所述燃燒引起的升溫的估計(jì)還基于下列變量中的至少一個(gè)進(jìn)行質(zhì)量流率，沿著壓縮機(jī)的壓力比，沿著渦輪的壓力比。本發(fā)明還涉及用于估計(jì)機(jī)動(dòng)車輛中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的裝置，所述機(jī)動(dòng)車輛具有包括廢氣渦輪的渦輪增壓系統(tǒng)，且所述廢氣渦輪經(jīng)渦輪增壓器軸連接至設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道中的壓縮機(jī)，所述裝置配置為執(zhí)行上述任意一種方法。對(duì)于所述裝置的優(yōu)選改進(jìn)，可參考對(duì)根據(jù)本發(fā)明的方法的說明。進(jìn)一步的改進(jìn)可以通過具體實(shí)施例和其他優(yōu)選方案得出。1dnC/TupC.))(1)具體實(shí)施例方式本發(fā)明將根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施例更詳細(xì)地說明。渦輪增壓器軸的能量平衡可通過下面的關(guān)系式(1)描述(I/2)*d(N2)/dt=Mf*Cp*TupC*((dTcmb/TupC)*(l-TdnT/TupT)+(1-(TdnT/TupT)*(Td其中關(guān)系式(1)中使用了下面的變量I:渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量N:渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速d()/dt:相對(duì)于時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)Mf:沿著渦輪增壓器的質(zhì)量流率，基于測定的MAF信號(hào)近似確定Cp:恒壓比熱容；空氣的近似值TupC:壓縮機(jī)上游溫度TM:壓縮機(jī)下游溫度TupT:渦輪上游溫度T^:渦輪下游溫度dTcmb:燃燒引起的升溫，近似由Tup廠T^確定下列關(guān)系式也適用TanT/XpT二l-EffT*(l-PrT(g—(2)以及WTupC=(Prc(g-1)/g_l)/Effc+l(3)關(guān)系式(2)(3)中使用下列變量PrT:渦輪上游的壓力和渦輪下游的壓力的比Prc:壓縮機(jī)下游的壓力和壓縮機(jī)上游的壓力的比g:氣體常數(shù)(Cp/Cv)，空氣的近似值1.4Effc:基于質(zhì)量流率和軸轉(zhuǎn)速使用壓縮機(jī)特性圖(characteristicm即)計(jì)算出的壓縮機(jī)效率EffT:基于質(zhì)量流率、軸轉(zhuǎn)速和葉輪位置使用渦輪特性圖計(jì)算出的渦輪效率雖然可以快速地或者在相對(duì)短的時(shí)間段內(nèi)進(jìn)行渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速，且如果合適還有質(zhì)量流率、沿著壓縮機(jī)的壓力比和沿著渦輪的壓力比的確定/測定時(shí)，壓縮機(jī)上游溫度僅相對(duì)較慢地變化。由于每個(gè)汽缸噴射的燃料質(zhì)量與燃燒引起的升溫dTcmb的估計(jì)值相關(guān)，燃燒引起的升溫dTcmb的估計(jì)尤其在表1的第二欄所列的特定條件或準(zhǔn)則滿足時(shí)，可以用于檢測表1所列舉的一定的操作狀態(tài)表1狀態(tài)準(zhǔn)則不點(diǎn)火dTcmb=O，雖然(名義上)噴射燃料4<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>在噴射的燃料量增加的加速階段，即值d(dTcmb)/dt為正值時(shí)，上述關(guān)系式得出同相對(duì)于時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)d(N2)/dt—樣，二階導(dǎo)數(shù)d2(N2)/dt2具有正值。相比之下，在不點(diǎn)火時(shí)，且增加的噴射燃料量的導(dǎo)數(shù)(d(mfFuInj)/dt)具有正值，則情況是一階導(dǎo)數(shù)d(N2)/dt和二階導(dǎo)數(shù)d2(N2)/dt2是零或者甚至具有負(fù)值，這表示不正?；蛘叻闯５男袨椤Ｔ趪娚涞娜剂狭繙p少的減速階段，即值d(dTcmb)/dt具有負(fù)值，上述關(guān)系得出同一階導(dǎo)數(shù)d(N2)/dt—樣，二階導(dǎo)數(shù)d2(N2)/dt2具有負(fù)值。相比之下，在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的失控狀態(tài)下，且減少的噴射燃料量的導(dǎo)數(shù)d(mfFuInj)/dt為負(fù)值，則情況是相對(duì)于時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)d(N2)/dt和相對(duì)于時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)d2(NW)/dt2為零或者甚至具有正值，這同樣表示不正?；蛘叻闯５男袨??？傊?，根據(jù)本發(fā)明，根據(jù)對(duì)渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速的測定估計(jì)由于燃燒過程引起的升溫。在發(fā)生燃料噴射的瞬態(tài)改變時(shí)，可能基于渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速執(zhí)行一定操作狀態(tài)如不點(diǎn)火的近似檢測。權(quán)利要求一種用于估計(jì)機(jī)動(dòng)車輛中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的方法，所述機(jī)動(dòng)車輛具有包括廢氣渦輪的渦輪增壓系統(tǒng)，且所述廢氣渦輪經(jīng)渦輪增壓器軸連接至設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道中的壓縮機(jī)，其特征在于，基于渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速估計(jì)燃燒引起的升溫以估計(jì)操作狀態(tài)。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，作為所述燃燒引起的升溫的估計(jì)結(jié)果的函數(shù)，對(duì)至少下列操作狀態(tài)的出現(xiàn)執(zhí)行檢測不點(diǎn)火，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)失控，燃料噴射偏移。3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述檢測基于渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)于時(shí)間的一階導(dǎo)數(shù)的值和/或基于渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)于時(shí)間的二階導(dǎo)數(shù)的值進(jìn)行。4.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)燃料噴射階段中所述燃燒引起的升溫為零時(shí)判斷為不點(diǎn)火。5.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)無燃料噴射階段中所述燃燒引起的升溫非零時(shí)判斷為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)失控。6.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，當(dāng)無燃料噴射階段中所述燃燒引起的升溫非零時(shí)判斷為內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)失控。7.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述燃燒引起的升溫的值和基于與ECU計(jì)算的噴射燃料質(zhì)量的相關(guān)性確定的值之間檢測到偏差時(shí)判斷為燃料噴射偏移。8.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當(dāng)所述燃燒引起的升溫的值和基于與ECU計(jì)算的噴射燃料質(zhì)量的相關(guān)性確定的值之間檢測到偏差時(shí)判斷為燃料噴射偏移。9.如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述燃燒引起的升溫的估計(jì)還基于下列變量中的至少一個(gè)進(jìn)行質(zhì)量流率，沿著壓縮機(jī)的壓力比，沿著渦輪的壓力比。10.—種用于估計(jì)機(jī)動(dòng)車輛中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的裝置，所述機(jī)動(dòng)車輛具有包括廢氣渦輪的渦輪增壓系統(tǒng)，且所述廢氣渦輪經(jīng)渦輪增壓器軸連接至設(shè)置在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣道中的壓縮機(jī)，其特征在于，所述裝置配置為執(zhí)行權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的方法。全文摘要本發(fā)明涉及一種用于估計(jì)機(jī)動(dòng)車輛中內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作狀態(tài)的方法和裝置，所述機(jī)動(dòng)車輛具有包括廢氣渦輪的渦輪增壓系統(tǒng)，且所述廢氣渦輪經(jīng)渦輪增壓器軸連接至設(shè)置于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣道中的壓縮機(jī)。在本發(fā)明中，基于渦輪增壓器軸的轉(zhuǎn)速估計(jì)燃燒引起的升溫以估計(jì)操作狀態(tài)。本發(fā)明的方法和裝置可以較小的支出實(shí)現(xiàn)有意義的估計(jì)。文檔編號(hào)F02D23/02GK101749124SQ20091022276公開日2010年6月23日申請(qǐng)日期2009年11月13日優(yōu)先權(quán)日2008年11月28日發(fā)明者亞西爾·穆罕默德·賽義德·雅各布,西蒙·佩特洛維奇申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司