專利名稱：用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒調(diào)相的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的控制。

背景技術(shù)：
本部分的陳述僅提供與本發(fā)明相關(guān)的背景技術(shù)信息，并且可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。
已知的發(fā)動(dòng)機(jī)操作包括將燃料和空氣輸送至燃燒室并將相應(yīng)的混合物點(diǎn)燃，并且將由點(diǎn)燃的混合物所生成的壓力經(jīng)由可運(yùn)動(dòng)的活塞傳遞給曲軸。所關(guān)注的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)包括缸內(nèi)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、具體的燃料消耗、排放以及其他。發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)包括燃料質(zhì)量和噴射正時(shí)；火花點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的火花點(diǎn)火正時(shí)；發(fā)動(dòng)機(jī)氣門打開和關(guān)閉的定向、大小和持續(xù)時(shí)間；再循環(huán)廢氣比率(fraction)、以及其他參數(shù)。已知的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案包括監(jiān)腔發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)的狀態(tài)；以及，控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)從而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)于缸內(nèi)壓力、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、具體的燃料消耗和排放的優(yōu)選目標(biāo)。
已知可以利用對應(yīng)于缸內(nèi)燃燒參數(shù)的數(shù)據(jù)來控制獨(dú)立氣缸內(nèi)的燃燒。一個(gè)示例性的缸內(nèi)燃燒參數(shù)包括峰值氣缸壓力(LPP)在曲柄角度中的位置，其是缸內(nèi)燃燒壓力峰值的指示。在進(jìn)行著的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，缸內(nèi)壓力傳感器為獨(dú)立氣缸監(jiān)控其缸內(nèi)壓力，并且被耦接到信號處理裝置。已知的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案利用監(jiān)控得到的獨(dú)立氣缸的缸內(nèi)壓力來控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)，包括例如，火花正時(shí)、燃料噴射正時(shí)和EGR質(zhì)量流量。
另一個(gè)示例性的缸內(nèi)燃燒參數(shù)是質(zhì)量燃燒比率(MBF)的位置，其表示在一個(gè)給定的曲柄角度處被燃燒的氣缸充氣量的百分比的估計(jì)。所關(guān)注的一個(gè)質(zhì)量燃燒比率是50％質(zhì)量燃燒比率(CA50)，其表示在獨(dú)立汽缸充氣量的50％被燃燒時(shí)的曲柄角度位置。
監(jiān)控該50％質(zhì)量燃燒比率是一種將汽缸的燃燒調(diào)相(combustion phasing)參數(shù)化已知方法。在操作于特定的一組參數(shù)情況下的發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒期間，對于給定的發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件，50％質(zhì)量燃燒比率可以預(yù)測到位于一個(gè)小范圍內(nèi)。估計(jì)50％質(zhì)量燃燒比率的一個(gè)已知方法包括檢查來自燃燒室內(nèi)的壓力數(shù)據(jù)，包括分析燃燒室內(nèi)由于燃燒所引起的壓力升高。存在各種方法來量化燃燒室內(nèi)由于燃燒所引起的壓力升高。一種方法包括以拉斯維勒途徑(Rassweiler approach)為基礎(chǔ)的壓力比管理(PRM)，其中拉斯維勒途徑利用燃燒引起的分壓升高來估計(jì)50％質(zhì)量燃燒比率。在已知的條件下并且在已知時(shí)刻，已知的充氣量的燃燒傾向于在燃燒室內(nèi)始終如一地產(chǎn)生可預(yù)測的壓力上升。PRM推導(dǎo)出從在給定曲柄角度處的燃燒下所測得的氣缸壓力到所計(jì)算的拖動(dòng)(motored)壓力的壓力比，其中如果在給定的曲柄角度處氣缸內(nèi)沒有發(fā)生燃燒，則估計(jì)一個(gè)壓力值。在拖動(dòng)壓力之上的任何壓力升高都能歸因于燃燒所引入的能量。因此，PRM可以被用來利用在給定曲柄角度處的標(biāo)準(zhǔn)化的壓力比值和有助于估計(jì)50％質(zhì)量燃燒比率的分壓比對氣缸內(nèi)的燃燒過程(包括燃燒調(diào)相信息)進(jìn)行描述。
已知的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案包括在曲柄角度內(nèi)監(jiān)控峰值氣缸壓力(LPP)，其是缸內(nèi)燃燒壓力峰值的一個(gè)指示。在進(jìn)行著的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，使用耦接到信號處理裝置的缸內(nèi)壓力傳感器，以便監(jiān)控獨(dú)立氣缸的缸內(nèi)壓力。已知的發(fā)動(dòng)機(jī)控制方案利用所監(jiān)控到的獨(dú)立氣缸的缸內(nèi)壓力來控制發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)，包括例如，火花正時(shí)、燃料噴射正時(shí)和EGR質(zhì)量流量。


發(fā)明內(nèi)容
一種用于操作多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括在獨(dú)立氣缸事件(event)期間，監(jiān)控來自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩感測裝置的信號輸出以確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，以及監(jiān)控來自曲柄位置傳感器的對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置，并且確定相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)。識別出該獨(dú)立氣缸事件的峰值轉(zhuǎn)矩的位置，該峰值轉(zhuǎn)矩位置包括對應(yīng)于獨(dú)立氣缸事件的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置。確定所識別的峰值轉(zhuǎn)矩位置和優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差，該優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置與發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。響應(yīng)于所識別的峰值轉(zhuǎn)矩位置和優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于操作多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括在獨(dú)立氣缸事件期間，監(jiān)控來自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩感測裝置的信號輸出以確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，以及監(jiān)控來自曲柄位置傳感器的對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置，并且確定相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；識別出該獨(dú)立氣缸事件的峰值轉(zhuǎn)矩的位置，該峰值轉(zhuǎn)矩位置包括對應(yīng)于該獨(dú)立氣缸事件的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置；確定所識別的峰值轉(zhuǎn)矩位置和優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差，該優(yōu)選峰值轉(zhuǎn)矩位置與發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)；響應(yīng)于所識別的峰值轉(zhuǎn)矩位置和優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括將所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制到所選的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；在最小狀態(tài)和最大狀態(tài)之間掃描所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)，并且監(jiān)控關(guān)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和對應(yīng)的曲柄位置；識別出關(guān)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的最大狀態(tài)以及關(guān)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的對應(yīng)狀態(tài)；以及，確定所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置，其包括對應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的曲柄位置，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處達(dá)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的最大狀態(tài)。
優(yōu)選地，響應(yīng)于所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)包括響應(yīng)所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)火花點(diǎn)火正時(shí)。
優(yōu)選地，響應(yīng)于所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)包括響應(yīng)于所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)燃料噴射正時(shí)。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括在循環(huán)的獨(dú)立氣缸事件期間，監(jiān)控每個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置和對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且監(jiān)控相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；為每個(gè)氣缸識別出與循環(huán)的獨(dú)立氣缸事件相關(guān)聯(lián)的峰值轉(zhuǎn)矩位置的狀態(tài)，并且計(jì)算與其相關(guān)聯(lián)的峰值轉(zhuǎn)矩位置的平均值；以及，將所述峰值轉(zhuǎn)矩的位置識別為對所述峰值轉(zhuǎn)矩位置進(jìn)行計(jì)算所得的平均值。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)矩感測裝置包括被構(gòu)造成測量在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器齒輪箱之間經(jīng)由撓性板傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩感測裝置。
優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)矩感測裝置包括被構(gòu)造成測量在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器齒輪箱之間經(jīng)由撓性板傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的多個(gè)轉(zhuǎn)矩感測裝置。
在又一方面，本發(fā)明提供了一種用于操作多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括耦接到輸出構(gòu)件的曲軸，所述方法包括在獨(dú)立氣缸事件期間，利用附接到所述輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩感測裝置監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且監(jiān)控對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置；確定與所述獨(dú)立氣缸事件相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；識別出所述獨(dú)立氣缸事件的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置；以及，響應(yīng)于所述識別的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置和所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置之間的差來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置與所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括將所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制到所選的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；在最小狀態(tài)和最大狀態(tài)之間掃描所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)，并且監(jiān)控關(guān)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和對應(yīng)的曲柄位置；識別出所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的最大狀態(tài)以及所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的對應(yīng)狀態(tài)；以及，確定所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置，其包括對應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的曲柄位置，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處達(dá)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的最大狀態(tài)。
優(yōu)選地，響應(yīng)于所述以別出的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置和所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置之間的差來調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)包括響應(yīng)于所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置和所述識別出的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置之間的差來調(diào)節(jié)火花點(diǎn)火正時(shí)。
優(yōu)選地，響應(yīng)于所述識別出的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置和所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置之間的差來調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)包括響應(yīng)于所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置和所述識別出的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置之間的差來調(diào)節(jié)燃料噴射正時(shí)。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括在循環(huán)的獨(dú)立氣缸事件期間，監(jiān)控每個(gè)氣缸的所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置，并且監(jiān)控相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；為每個(gè)氣缸識別出與循環(huán)的獨(dú)立氣缸事件相關(guān)聯(lián)的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置的狀態(tài)，并且計(jì)算與其相關(guān)聯(lián)的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置的平均值；以及，將所述峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置識別為對所述峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的位置進(jìn)行計(jì)算所得的平均值。
在另一方面，本發(fā)明提供了一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括經(jīng)由撓性板耦接到變速器齒輪箱的輸出構(gòu)件，所述設(shè)備包括附接到所述撓性板的多個(gè)轉(zhuǎn)矩感測裝置；控制模塊，其利用附接到所述撓性板的多個(gè)轉(zhuǎn)矩感應(yīng)裝置來監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且監(jiān)控對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置，確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)，識別出與獨(dú)立氣缸事件的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置，并且響應(yīng)于所述識別出的對應(yīng)于所述峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置和關(guān)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的優(yōu)選的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置之間的差來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)。
優(yōu)選地，所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的優(yōu)選發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置包括對應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置。



作為實(shí)例，現(xiàn)在將參照附圖來描述一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例，附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，該多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括耦接到變速器裝置齒輪箱的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出構(gòu)件，并且包括曲軸位置傳感器和轉(zhuǎn)矩感測裝置； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的控制方案的示意性框圖，其中描繪了用于響應(yīng)于操作者的轉(zhuǎn)矩請求將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的操作控制到操作點(diǎn)從而達(dá)到峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選或期望狀態(tài)的控制方案； 圖3是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)曲線圖，其中描繪了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒參數(shù)相對于發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度的關(guān)系，其中發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒參數(shù)包括了氣缸壓力、質(zhì)顯燃燒比率和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。

具體實(shí)施例方式 現(xiàn)在參考附圖，其中的描繪僅僅是用作對實(shí)施例進(jìn)行說明的目的，而不是用于限制本發(fā)明的目的。圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例所構(gòu)造的多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10。示例性的發(fā)動(dòng)機(jī)10在每個(gè)氣缸中均具有可往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞，其限定了可變?nèi)莘e的燃燒室11。該往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞耦接到曲軸12。曲軸12耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)輸出構(gòu)件14，輸出構(gòu)件14優(yōu)選耦接到變速器裝置的齒輪箱30和動(dòng)力傳動(dòng)系，以便響應(yīng)操作者的轉(zhuǎn)矩請求將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩傳遞到該處。發(fā)動(dòng)機(jī)輸出構(gòu)件14優(yōu)選包括撓性板16，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩通過撓性板16傳遞到變速器裝置的齒輪箱30。發(fā)動(dòng)機(jī)10包括構(gòu)造成用于監(jiān)控與發(fā)動(dòng)機(jī)操作相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)的感測裝置和控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作的不同區(qū)域的致動(dòng)器。感測裝置和致動(dòng)器被信號地且操作性地連接到控制模塊(CM)50。要認(rèn)識到的是，發(fā)動(dòng)機(jī)10可以采用四沖程操作，其中每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒循環(huán)包括曲軸12的720度的角度轉(zhuǎn)動(dòng)，并且被分成重復(fù)循環(huán)的包括了進(jìn)氣-壓縮-膨脹-排氣的燃燒沖程。可以認(rèn)識到的是，發(fā)動(dòng)機(jī)10能以各種燃燒循環(huán)之一來操作，包括四沖程燃燒循環(huán)、二沖程燃燒循環(huán)、以及六沖程燃燒循環(huán)?？梢哉J(rèn)識到的是，發(fā)動(dòng)機(jī)10能夠包括構(gòu)造成以一種或多種發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式操作的發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒模式包括例如火花點(diǎn)火式、壓燃式、受控的自動(dòng)點(diǎn)火式(即，均質(zhì)充量壓燃式)、以及預(yù)混充量壓燃式。
感測裝置包括曲軸位置傳感器18和相關(guān)聯(lián)的曲柄輪19，其被構(gòu)造成監(jiān)控曲軸12的轉(zhuǎn)角Θ，由此，控制模塊50確定發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度和曲軸12的旋轉(zhuǎn)速度N、以及每個(gè)活塞的位置和相關(guān)聯(lián)的燃燒沖程。在一個(gè)實(shí)施例中，曲柄輪19包括一個(gè)360X的輪，其對應(yīng)于曲軸12的360度旋轉(zhuǎn)，該旋轉(zhuǎn)可以通過曲軸位置傳感器18監(jiān)控?？梢哉J(rèn)識到的是，曲軸編碼器裝置和其他旋轉(zhuǎn)位置感測裝置可以用來得到相類似的測量結(jié)果。當(dāng)曲柄輪19包括360X輪時(shí)，包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩感測的燃燒感測能以離散的方式與每個(gè)曲軸旋轉(zhuǎn)角度相關(guān)聯(lián)?？梢哉J(rèn)識到是，低分辨率的曲軸位置傳感器也可以類似地與增強(qiáng)轉(zhuǎn)矩分辨技術(shù)一起使用。
發(fā)動(dòng)機(jī)10被構(gòu)造成監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)載荷?？梢哉J(rèn)識到的是，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷是可利用感測裝置直接測量或從相關(guān)輸入推定的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷能夠利用進(jìn)氣歧管絕對壓力(MAP)傳感器確定。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷能夠利用加速踏板傳感器確定。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷能利用發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量傳感器確定。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)載荷能夠基于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料流量推定?？梢詫?yīng)曲軸12的旋轉(zhuǎn)速度N和發(fā)動(dòng)機(jī)載荷來確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)。
發(fā)動(dòng)機(jī)10包括轉(zhuǎn)矩感測裝置20，其被構(gòu)造成通過監(jiān)控?fù)闲园?6內(nèi)的變形來測量在發(fā)動(dòng)機(jī)10和變速器裝置的齒輪箱30之間經(jīng)由撓性板16傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩?？商娲?，轉(zhuǎn)矩感測裝置20可以安裝在另外的位置，例如直接安裝到曲軸12上。可以采用單個(gè)轉(zhuǎn)矩感測裝置20?？商娲?，也可以采用多個(gè)轉(zhuǎn)矩感測裝置20。曲軸12優(yōu)選與撓性板16同軸，并且被剛性耦接到撓性板16，從而與其一起旋轉(zhuǎn)。撓性板16優(yōu)選利用多個(gè)緊固件32在外緣附近被耦接到齒輪箱30，同時(shí)允許發(fā)動(dòng)機(jī)10通過撓性板16傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩以驅(qū)動(dòng)齒輪箱30。正如在此處所用，術(shù)語“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩”指的是任何作用到發(fā)動(dòng)機(jī)10的曲軸12上的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩。術(shù)語“撓性板”包括用于在動(dòng)力系中傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的任何元件，包括例如撓性板和飛輪。
轉(zhuǎn)矩感測裝置20通過使在撓性板16內(nèi)引起的變形(例如負(fù)的和正的應(yīng)變)量化來測量在發(fā)動(dòng)機(jī)10和齒輪箱30之間經(jīng)由撓性板16傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩。這包括使撓性板16的應(yīng)變場量化，這些應(yīng)變場例如圓周的參考長度、應(yīng)力和應(yīng)變、或是能夠利用基于表面聲波(SAW)式轉(zhuǎn)矩傳感器測量的波傳播速度的變化?？梢岳斫獾氖?，撓性板16呈現(xiàn)的真實(shí)應(yīng)變是與所經(jīng)受的應(yīng)力、單位橫截面積、以及撓性板16的材料的彈性模量直接成比例的，這要求關(guān)于撓性板16的具體參數(shù)來配置轉(zhuǎn)矩感測裝置20和相關(guān)的信號處理硬件以及算法。在一個(gè)實(shí)施例中，在所預(yù)期的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩條件下執(zhí)行撓性板的有限元應(yīng)力分析，以便以別出撓性板16上的最佳應(yīng)力點(diǎn)，從而指示出用于貼附轉(zhuǎn)矩感測裝置20的一個(gè)或多個(gè)感測元件的一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選位置。
轉(zhuǎn)矩感測裝置20被固定地附接到撓性板16，并且優(yōu)選具有相對于撓性板16內(nèi)的應(yīng)變而發(fā)生變化的信號輸出。轉(zhuǎn)矩感測裝置20的感測元件優(yōu)選附接到撓性板16的發(fā)動(dòng)機(jī)一側(cè)的表面上，并且可以被焊接、螺栓接合和/或使用合適的高溫環(huán)氧樹脂粘接到撓性板16。轉(zhuǎn)矩感測裝置20的感測元件優(yōu)選采用下列多種合適技術(shù)中的一種來測量應(yīng)變、位移、應(yīng)力或波傳播速度，這些技術(shù)是基于例如光的、磁的、壓電的、磁致彈性的、或阻抗的技術(shù)。例如，感測元件可以包括至少一個(gè)應(yīng)變儀裝置，其被用來通過響應(yīng)于與撓性板16中的應(yīng)變相關(guān)聯(lián)的線性變形來改變阻抗從而測量應(yīng)變。更優(yōu)選地，應(yīng)變儀也進(jìn)行熱補(bǔ)償，從而最小化溫度變化的影響，從而得到撓性板16預(yù)期會(huì)經(jīng)受的寬的溫度范圍。
轉(zhuǎn)矩感測裝置20和曲軸位置傳感器18被信號地連接到數(shù)字信號處理(DSP)電路40，其包括微控制器、數(shù)字信號處理電路和/或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)。信號處理電路40被構(gòu)造成對撓性板16的具體參數(shù)負(fù)責(zé)，包括前述的撓性板16的預(yù)期應(yīng)力、單位橫截面積、撓性板16的材料的彈性模顯。信號處理電路40生成優(yōu)選與撓性板16所經(jīng)受的真實(shí)應(yīng)變直接成比例的信號輸出。可以認(rèn)識到的是，信號處理電路40被構(gòu)造成監(jiān)控由轉(zhuǎn)矩感測裝置20和曲軸位置傳感器18所生成的數(shù)據(jù)信號，并且生成與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩對應(yīng)的輸出信號，其中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩被離散成曲軸12的具體旋轉(zhuǎn)角度。信號處理電路40進(jìn)一步被構(gòu)造成在進(jìn)行著的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間關(guān)于每個(gè)氣缸事件為每個(gè)氣缸11檢測發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩峰值(或最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩)和對應(yīng)的曲軸12的旋轉(zhuǎn)角度Θ，在此被稱之為峰值轉(zhuǎn)矩位置(LPT)。信號處理電路40被信號地連接到控制模塊50，以將檢測到的峰值轉(zhuǎn)矩位置(LPT)傳給控制模塊50。
發(fā)動(dòng)機(jī)10包括多個(gè)致動(dòng)器，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員能理解的那樣，每個(gè)致動(dòng)器對于操作狀態(tài)均是可控的，以便響應(yīng)于操作者的命令、周圍環(huán)境、以及系統(tǒng)約束來操作發(fā)動(dòng)機(jī)10?？煽氐陌l(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器可以包括例如發(fā)動(dòng)機(jī)上配備的燃料噴射器、EGR閥、節(jié)氣門、可變凸輪調(diào)相裝置、可變發(fā)動(dòng)機(jī)氣門提升裝置、以及火花點(diǎn)火系統(tǒng)。
控制模塊50被構(gòu)造成在進(jìn)行著的發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)并且通過指令發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作。可以認(rèn)識到的是，被描述為通過所述控制模塊50執(zhí)行的功能可以被組合成一個(gè)或多個(gè)裝置，例如實(shí)施在軟件、固件、專用集成電路(ASIC)、組合邏輯電路、分立的輔助電路、或其它能提供所述功能的合適部件中?？刂颇K50具有一系列的控制命令組，這止些命令組在預(yù)定的循環(huán)周期內(nèi)被執(zhí)行，使得在每個(gè)循環(huán)周期內(nèi)每個(gè)命令組至少被執(zhí)行一次。通常在進(jìn)行著的發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛操作期間以有規(guī)律的間隔來執(zhí)行循環(huán)周期，例如每0.1，1.0，3.125，6.25，12.5，25和100毫秒就執(zhí)行循環(huán)。可替代地，可以響應(yīng)于某一事件的發(fā)生來執(zhí)行命令組?；谑录拿詈桶l(fā)動(dòng)機(jī)操作包括來自轉(zhuǎn)矩感測裝置20的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩監(jiān)控，其中對應(yīng)經(jīng)過曲柄輪的每一齒來進(jìn)行測量。控制模塊50執(zhí)行命令組從而指令發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)，包括控制前述的致動(dòng)器(包括節(jié)氣位置、燃料噴射質(zhì)量和正時(shí)、EGR閥位置)，從而控制再循環(huán)廢氣的流量、火花點(diǎn)火正時(shí)或電熱塞操作，并在被如此配置的系統(tǒng)上控制進(jìn)氣門和/或排氣門正時(shí)、調(diào)相和升程。而且，可以理解的是，盡管控制模塊50和數(shù)字信號處理(DSP)電路40被分別加以說明，但是它們各自的功能可以被組合成單一的模塊。像在此所使用的那樣，控制模塊、控制器、模塊、處理器、處理電路以及類似術(shù)語都意味著下列其中的一個(gè)或多個(gè)的任何合適的組合一個(gè)或多個(gè)專用集成電路(ASIC)、一個(gè)或多個(gè)電子電路、執(zhí)行一種或多種軟件或固件程序的一個(gè)或多個(gè)中央處理單元(優(yōu)選為一個(gè)或多個(gè)微處理器)以及相關(guān)聯(lián)的內(nèi)存和存儲(chǔ)器(只讀、可編程只讀、隨機(jī)訪問、硬盤驅(qū)動(dòng)器等)、一個(gè)或多個(gè)組合邏輯電路、一個(gè)或多個(gè)輸入/輸出電路和裝置、合適的信號調(diào)節(jié)與緩沖電路、以及能提供在此所描述功能的其它合適部件。
圖2為描繪了控制方案200的示意性框圖，控制方案200用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，像參照圖1所示而構(gòu)造的內(nèi)燃機(jī)10)的操作。響應(yīng)于操作者的轉(zhuǎn)矩請求，將內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作控制到操作點(diǎn)，以獲得峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd的優(yōu)選或期望狀態(tài)。換言之，對內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10進(jìn)行控制，以便在對應(yīng)于優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd的曲軸12的曲柄角度Θ處關(guān)于每個(gè)氣缸11在每個(gè)氣缸事件期間均獲得峰值轉(zhuǎn)矩，其中峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd的優(yōu)選狀態(tài)是基于發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)來確定。總的控制方案圖200包括監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)操作以關(guān)于每個(gè)氣缸事件(j)為每個(gè)氣缸(i)檢測峰值轉(zhuǎn)矩位置，也就是LPTi，j(210)；在N個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間內(nèi)為每個(gè)氣缸確定峰值轉(zhuǎn)矩位置的平均值

，并在N個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間內(nèi)為所有氣缸確定峰值轉(zhuǎn)矩位置的平均值

還確定出在發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處的峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd的優(yōu)選狀態(tài)(240)。分別確定出峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd和峰值轉(zhuǎn)矩位置的監(jiān)測狀態(tài)LPTm(也就是

或

)之間的差(250)。緊接著，執(zhí)行控制方案以識別出發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)Um(230)。基于峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd和峰值轉(zhuǎn)矩位置的監(jiān)測狀態(tài)LPTm(也就是

或

)各自之間的差，利用發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)Um來控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作?？刂葡到y(tǒng)被設(shè)計(jì)成在每一發(fā)動(dòng)機(jī)事件處部利用

來控制每個(gè)獨(dú)立的氣缸，或利用

來控制氣缸的平均水平。
發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作被監(jiān)控，包括利用轉(zhuǎn)矩感測裝置20和曲軸位置傳感器18來監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩)和對應(yīng)的曲柄角度(Θ)。優(yōu)選被監(jiān)控的其它發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)速度(RPM)和載荷(MAP)，EGR閥(EGR)的到達(dá)位置，以及發(fā)動(dòng)機(jī)氣門凸輪相位器(凸輪相位器)的到達(dá)位置方面。應(yīng)該認(rèn)識到的是，這些被監(jiān)控的發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)是說明性的。還應(yīng)該認(rèn)識到的是，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造的具體情況，還可以監(jiān)控其他發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)。
利用轉(zhuǎn)矩感測裝置20和曲軸位置傳感器18來監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩(轉(zhuǎn)矩)和對應(yīng)的曲柄角度(Θ)，并且對其進(jìn)行分析以便關(guān)于每個(gè)氣缸事件j為每個(gè)氣缸i在曲柄角度(Θ)中檢測峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTi，j，如前面所述那樣(210)。
在數(shù)量為Mcyc個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間，對每個(gè)汽缸事件j關(guān)于每個(gè)氣缸i的峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTi，j進(jìn)行分析，以便為每個(gè)氣缸i(i＝1，...Ncyl)確定峰值轉(zhuǎn)矩位置的平均值

，并且在Mcyc個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間，為全部Ncyl個(gè)氣缸確定峰值轉(zhuǎn)矩位置的平均值

這些能夠使用下面的公式來確定。
還確定了在發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)(MAP，RPM)處的峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd(MAP，RPM)(240)?？梢哉J(rèn)識到的是，具有多個(gè)峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd(MAP，RPM)，每一個(gè)都對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)在關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)載荷(MAP)和速度(RPM)的最大狀態(tài)和最小狀態(tài)之間的子范圍。在發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處，相應(yīng)計(jì)算出峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd和峰值轉(zhuǎn)矩位置的監(jiān)控狀態(tài)LPTm之間的差(ΔLPT)(250)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處利用LPT控制器(230)，基于計(jì)算得出的峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd和峰值轉(zhuǎn)矩位置的監(jiān)控狀態(tài)LPTm之間的差(ΔLPT)來控制發(fā)動(dòng)機(jī)10的操作。LPT控制器執(zhí)行控制方案，以便在相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處識別出關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)Um的合成值。LPT控制器優(yōu)選包括比例積分控制方案，其考慮了在Mcyc個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間關(guān)于每個(gè)氣缸i的峰值轉(zhuǎn)矩位置

和所有Ncy1個(gè)氣缸的峰值轉(zhuǎn)矩位置的平均值

從而為能夠在發(fā)動(dòng)機(jī)控制中使用的發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)Um確定合成值。在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)Um是為每個(gè)氣缸i＝1到Ncyl確定的火花點(diǎn)火正時(shí)θin。
在一個(gè)實(shí)施例中，可以利用代表性的發(fā)動(dòng)機(jī)硬件配置和控制系統(tǒng)來離線地確定對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd。這包括操作被配置成用于在發(fā)動(dòng)機(jī)測功機(jī)上火花點(diǎn)火操作的代表性發(fā)動(dòng)機(jī)和控制系統(tǒng)，以便確定對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd。這包括以所選的發(fā)動(dòng)機(jī)速度/載荷操作點(diǎn)來操作代表性的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所選的發(fā)動(dòng)機(jī)速度/載荷操作點(diǎn)跨越可達(dá)到的速度/載荷操作點(diǎn)的整個(gè)范圍。在每個(gè)所選的發(fā)動(dòng)機(jī)速度/載荷操作點(diǎn)處，控制系統(tǒng)在關(guān)于每個(gè)氣缸的火花提前范圍內(nèi)掃描火花點(diǎn)火正時(shí)。為每個(gè)速度/載荷操作點(diǎn)確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、曲柄角度、和相應(yīng)的火花提前。峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置(也就是與每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中每缸的最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相關(guān)聯(lián)的曲柄角度)和相應(yīng)的火花提前被確定。建立一種關(guān)系，其包括當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在具體的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)操作時(shí)能達(dá)到優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd的優(yōu)選的火花提前，其中具體的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)可以通過發(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)和載荷(MAP))來描述。在一個(gè)實(shí)施例中，生成校正陣列，其包括對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)和載荷(MAP)的具體離散范圍的優(yōu)選峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd，用LPTd(RPM，MAP)表示。與發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)LPTd(RPM，MAP)相關(guān)聯(lián)的優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置的校正陣列可以存儲(chǔ)在控制模塊50的存儲(chǔ)裝置之一中?？商娲兀c發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)LPTd(RPM，MAP)相關(guān)聯(lián)的優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置可以用能夠在控制模塊50中執(zhí)行的公式的形式來表示。
可替代地，可以利用被構(gòu)造成用于壓燃操作的代表性發(fā)動(dòng)機(jī)硬件配置和控制系統(tǒng)來離線地確定對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd。在發(fā)動(dòng)機(jī)測功機(jī)上操作代表性發(fā)動(dòng)機(jī)，以便確定對應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的峰值轉(zhuǎn)矩位置的優(yōu)選狀態(tài)LPTd。這包括以所選的發(fā)動(dòng)機(jī)速度/載荷操作點(diǎn)來操作代表性發(fā)動(dòng)機(jī)和控制系統(tǒng)，其中所選的發(fā)動(dòng)機(jī)速度/載荷工作點(diǎn)跨越可達(dá)到的速度/載荷操作點(diǎn)的整個(gè)范圍。在每一個(gè)所選的發(fā)動(dòng)機(jī)速度/載荷操作點(diǎn)處，控制系統(tǒng)在預(yù)定范圍內(nèi)為每個(gè)氣缸掃描燃料噴射正時(shí)。為每一個(gè)速度/載荷操作點(diǎn)確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩、曲柄角度、和對應(yīng)的燃料噴射正時(shí)。峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置(也就是與每一發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中每個(gè)氣缸的最大發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩相關(guān)的曲柄角度)和對應(yīng)的燃料噴射正時(shí)也被確定。
控制模塊50確定優(yōu)選的發(fā)動(dòng)機(jī)控制狀態(tài)，以便為發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)LPTd(MAP，RPM)實(shí)現(xiàn)優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置。在一個(gè)實(shí)施例中，如所示的那樣，對于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的控制操作，其優(yōu)選發(fā)動(dòng)機(jī)控制狀態(tài)包括響應(yīng)于在發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處的優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd(MAP，RPM)和監(jiān)控的LPTm之間的差(也就是(ΔLPT))來控制每個(gè)氣缸內(nèi)的點(diǎn)火正時(shí)(火花正時(shí))?？商娲兀瑑?nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的控制操作包括對于在發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd(MAP，RPM)和監(jiān)控的LPTm之間的差響應(yīng)于優(yōu)選的和監(jiān)控的狀態(tài)之間的差來控制燃料噴射正時(shí)。因此，在每個(gè)獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間可以為獨(dú)立的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸控制燃燒調(diào)相，以便達(dá)到優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置LPTd(MAP，RPM)?？傮w的關(guān)系包括確定優(yōu)選的發(fā)動(dòng)機(jī)控制狀態(tài)，以便為每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)關(guān)于每個(gè)氣缸事件來達(dá)到優(yōu)選的燃燒調(diào)相。優(yōu)選的發(fā)動(dòng)機(jī)控制狀態(tài)(例如，點(diǎn)火正時(shí))控制發(fā)動(dòng)機(jī)操作，以便達(dá)到優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置，進(jìn)而達(dá)到優(yōu)選的燃燒調(diào)相。安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)輸出構(gòu)件(例如，曲軸)或撓性板上的高帶寬轉(zhuǎn)矩傳感器可以用來監(jiān)控與獨(dú)立氣缸燃燒相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且監(jiān)控獨(dú)立的氣缸燃燒調(diào)相。利用來自轉(zhuǎn)矩傳感器的信息，用于發(fā)動(dòng)機(jī)致動(dòng)器的控制狀態(tài)(包括例如點(diǎn)火正時(shí)和燃料噴射質(zhì)量和/或正時(shí))被確定和控制在實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)的水平，所述發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)在進(jìn)行的操作期間與燃料效率、排放、噪聲和其他操作參數(shù)有關(guān)。在發(fā)動(dòng)機(jī)操作條件導(dǎo)致了高的燃料效率時(shí)，在使用了氣缸內(nèi)壓力傳感器的50％質(zhì)量燃燒比率位置和在每事件的每個(gè)氣缸中產(chǎn)生的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間存在關(guān)聯(lián)。然后確定在曲柄角度上的期望的峰值轉(zhuǎn)矩位置。在實(shí)時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作和對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制期間，在期望值處通過直接測量峰值轉(zhuǎn)矩位置就可以達(dá)到優(yōu)選的發(fā)動(dòng)機(jī)性能參數(shù)狀態(tài)。通過這種方式，利用轉(zhuǎn)矩傳感器作為反饋，優(yōu)選的燃燒調(diào)相可以通過控制一個(gè)獨(dú)立的氣缸點(diǎn)火和獨(dú)立的燃料噴射器中的一個(gè)來實(shí)現(xiàn)。因此，可以直接無干擾地測量發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且可以利用包含在所測量的高帶寬轉(zhuǎn)矩信號中的信息來調(diào)節(jié)各種發(fā)動(dòng)機(jī)控制變量，包括例如點(diǎn)火正時(shí)、燃料噴射正時(shí)以及質(zhì)量。
圖3是數(shù)據(jù)曲線圖，其中描繪了發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒參數(shù)的狀態(tài)相對于發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度的關(guān)系，其中發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄角度是相對于活塞上止點(diǎn)(TDC)的位置來繪制的。數(shù)據(jù)曲線圖描繪了在與示例性的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)的中個(gè)氣缸內(nèi)關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)事件的結(jié)果，操作點(diǎn)包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度和載荷狀態(tài)。發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒參數(shù)狀態(tài)包括氣缸壓力(壓力)，其包括峰值壓力曲柄角度位置(LPP)、質(zhì)量燃燒比率(MBF)，且其包括50％質(zhì)量燃燒比率的曲柄角度位置(CA50)；以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，其包括峰值轉(zhuǎn)矩的曲柄角度位置(LPT)。作為其他發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的示例，這些結(jié)果表明峰值轉(zhuǎn)矩位置(LPT)、峰值壓力位置(LPP)和50％質(zhì)量燃燒比率的位置(CA50)之間的一致。峰值轉(zhuǎn)矩位置(LPT)是可以在不進(jìn)入燃燒室內(nèi)部的情況下直接測量的，但是單個(gè)氣缸的峰值壓力位置(LPP)需要獨(dú)立的氣缸壓力傳感器，并且50％質(zhì)量燃燒比率(CA50)需要基于其他參數(shù)(例如，氣缸壓力)來進(jìn)行估計(jì)。
本發(fā)明已經(jīng)描述了某些優(yōu)選實(shí)施例以及對其的改變。對于那些閱讀和理解了本說明書的技術(shù)人員來說，可能很容易想到進(jìn)一步的改變和替代。因此，本發(fā)明并不意圖被限定成作為實(shí)施本發(fā)明所設(shè)想的最佳模式而公開的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種用于操作多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括
在獨(dú)立氣缸事件期間，監(jiān)控來自發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩感測裝置的信號輸出以確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，以及監(jiān)控來自曲柄位置傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置，并且確定相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；
識別出所述獨(dú)立氣缸事件的峰值轉(zhuǎn)矩位置，所述峰值轉(zhuǎn)矩位置包括對應(yīng)于所述獨(dú)立氣缸事件的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置；
確定所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置和優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差，所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置與所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)；以及
響應(yīng)于所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括
將所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制到所選的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；
在最小狀態(tài)和最大狀態(tài)之間掃描所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)，并且監(jiān)控關(guān)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩和對應(yīng)的曲柄位置；
識別出關(guān)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的最大狀態(tài)以及關(guān)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的對應(yīng)狀態(tài)；以及
確定所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置，其包括對應(yīng)于所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)狀態(tài)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的曲柄位置，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)狀態(tài)在所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)處達(dá)到所述發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的最大狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)于所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)包括響應(yīng)于所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)火花點(diǎn)火正時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，響應(yīng)于所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)包括響應(yīng)于所述優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置和所述識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)燃料噴射正時(shí)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括
在循環(huán)的獨(dú)立氣缸事件期間，監(jiān)控每個(gè)氣缸的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置和對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且監(jiān)控相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；
為每個(gè)氣缸識別出與循環(huán)的獨(dú)立氣缸事件相關(guān)聯(lián)的峰值轉(zhuǎn)矩位置的狀態(tài)，并且計(jì)算與其相關(guān)聯(lián)的峰值轉(zhuǎn)矩位置的平均值；以及
將所述峰值轉(zhuǎn)矩的位置識別為對所述峰值轉(zhuǎn)矩位置進(jìn)行計(jì)算所得的平均值。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)矩感測裝置包括被構(gòu)造成測量在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器齒輪箱之間經(jīng)由撓性板傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)矩感應(yīng)裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述轉(zhuǎn)矩感測裝置包括被構(gòu)造成測量在所述發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器齒輪箱之間經(jīng)由撓性板傳遞的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的多個(gè)轉(zhuǎn)矩感測裝置。
8.一種用于操作多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述多缸內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括耦接到輸出構(gòu)件的曲軸，所述方法包括
在獨(dú)立氣缸事件期間，利用附接到所述輸出構(gòu)件的轉(zhuǎn)矩感測裝置監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且監(jiān)控對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置；
確定與所述獨(dú)立氣缸事件相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；
識別出所述獨(dú)立氣缸事件的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置；以及
響應(yīng)于所述識別出的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置和所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述優(yōu)選的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置與所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。
10.一種用于操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)備，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)包括經(jīng)由撓性板耦接到變速器齒輪箱的輸出構(gòu)件，所述設(shè)備包括
附接到所述撓性板的多個(gè)轉(zhuǎn)矩感測裝置；
控制模塊；
利用附接到所述撓性板的多個(gè)轉(zhuǎn)矩感測裝置來監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，并且監(jiān)控對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置；
確定發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)；
識別出與獨(dú)立氣缸事件的峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置；以及
響應(yīng)于所述識別出的與所述峰值發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩位置對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置和所述發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)的優(yōu)選的發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置之間的差來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于控制內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒調(diào)相的方法和設(shè)備。具體地，操作發(fā)動(dòng)機(jī)包括監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄位置，對應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，以及發(fā)動(dòng)機(jī)操作點(diǎn)。響應(yīng)所識別出的峰值轉(zhuǎn)矩位置和優(yōu)選的峰值轉(zhuǎn)矩位置之間的差來調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)控制參數(shù)的狀態(tài)。
文檔編號F02D43/00GK101813033SQ201010148489
公開日2010年8月25日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月23日
發(fā)明者H·賈瓦赫里安, A·W·布朗, M·P·諾蘭 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司