根據(jù)廢氣門馬達(dá)電流的排氣壓力估計(jì)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及根據(jù)廢氣門馬達(dá)電流的排氣壓力估計(jì)。在一個(gè)實(shí)施例中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括基于排氣壓力調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，基于廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流估計(jì)排氣壓力。
【專利說(shuō)明】根據(jù)廢氣門馬達(dá)電流的排氣壓力估計(jì)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)配置用于壓縮進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的環(huán)境空氣，以便增加功率。廢氣門可控制提供給渦輪增壓器的渦輪的排氣能量的量，從而影響增壓壓力。廢氣門位置的改變影響排氣壓力，其反過(guò)來(lái)影響發(fā)動(dòng)機(jī)換氣。由于缺少廉價(jià)可靠的排氣歧管壓力傳感器，經(jīng)常在發(fā)動(dòng)機(jī)控制器中估計(jì)排氣壓力，以便幫助用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)流量的速度-密度計(jì)算。
[0003]通常，部分地基于廢氣門位置而估計(jì)排氣壓力。傳統(tǒng)的氣動(dòng)廢氣門缺少位置測(cè)量，并且因而可利用氣動(dòng)力、彈簧力和排氣力之間的力平衡估計(jì)廢氣門位置。然而，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，這樣的廢氣門位置估計(jì)可導(dǎo)致排氣壓力估計(jì)的明顯的可變性，引起不精確的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量確定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，提供了至少部分地解決上述問題的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括基于排氣壓力調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，基于廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流估計(jì)排氣壓力。
[0005]以這種方式，可根據(jù)電子廢氣門執(zhí)行器的馬達(dá)消耗的電流的量估計(jì)排氣壓力。廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)的電流可與作用在廢氣門上的排氣力成比例，并且因而馬達(dá)電流可提供用于估計(jì)排氣壓力并且因而估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)換氣的精確的機(jī)制。
[0006]當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合附圖時(shí)，將容易地從以下【具體實(shí)施方式】中顯然地看出本說(shuō)明書的上述優(yōu)勢(shì)和其他優(yōu)勢(shì)以及特征。
[0007]應(yīng)該理解，以上概述被提供，從而以簡(jiǎn)化形式介紹將在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念的選擇。這不意味著確認(rèn)要求保護(hù)的主題的關(guān)鍵或必要特征，該要求保護(hù)的主題的范圍由所附權(quán)利要求唯一定義。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決上述或在本公開的任何部分中提到的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1顯示了發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖。
[0009]圖2顯示了說(shuō)明用于估計(jì)排氣壓力的示例性方法的流程圖。
[0010]圖3顯示了將廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流與渦輪壓力關(guān)聯(lián)的圖示。
[0011]圖4顯示了說(shuō)明根據(jù)本公開的實(shí)施例的氣門正時(shí)事件和排氣壓力的圖示。
【具體實(shí)施方式】
[0012]在增壓發(fā)動(dòng)機(jī)中，電子廢氣門執(zhí)行器可提供精確的輸出，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)所需要的增壓的運(yùn)送。電動(dòng)執(zhí)行器的輸出可以是供應(yīng)給執(zhí)行器馬達(dá)的電流和由其磁體產(chǎn)生的磁場(chǎng)(如果存在的話)的函數(shù)。由電動(dòng)執(zhí)行器產(chǎn)生的力可以是其磁通量乘以流經(jīng)其繞組的電流(在下文中稱為“馬達(dá)電流”)的函數(shù)。因而，執(zhí)行器馬達(dá)電流與排氣作用于廢氣門上的力成比例。通過(guò)測(cè)量隨時(shí)間的馬達(dá)電流，可估計(jì)平均排氣壓力。估計(jì)的排氣壓力可用于確定發(fā)動(dòng)機(jī)空氣充氣，估計(jì)渦輪功率，調(diào)整燃料噴射量，確定微粒過(guò)濾器煙粒負(fù)荷是否已經(jīng)達(dá)到再生閾值，以及其他參數(shù)。
[0013]如果已經(jīng)將凸輪軸正時(shí)設(shè)定為包含正氣門重疊，則平均排氣壓力在發(fā)動(dòng)機(jī)空氣充氣的計(jì)算中的應(yīng)用可能不是完全精確的，因?yàn)闅忾T重疊期期間的排氣壓力可不同于非重疊期期間的排氣壓力。可通過(guò)利用馬達(dá)電流測(cè)量確定氣門重疊期期間的排氣壓力。具體地，可計(jì)時(shí)馬達(dá)電流的采樣，以便測(cè)量重疊期期間的電流，以及氣門事件之間的時(shí)間。利用這些測(cè)量，可在氣門重疊期期間確定排氣壓力。然后，重疊期間的排氣壓力可用于提供更精確的空氣充氣估計(jì)，而不是只利用平均排氣壓力。
[0014]在圖1中描述了包含渦輪增壓器和電致動(dòng)的廢氣門的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)。根據(jù)圖3中描述的圖示，發(fā)動(dòng)機(jī)也包含經(jīng)配置為執(zhí)行圖2中描述的方法的控制器。
[0015]現(xiàn)在參考圖1，其顯示了多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸的示意圖，其可被包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中?？芍辽俨糠值赝ㄟ^(guò)包含控制器12的控制系統(tǒng)和通過(guò)經(jīng)由輸入設(shè)備130來(lái)自車輛操作員132的輸入而控制發(fā)動(dòng)機(jī)10。在這個(gè)示例中，輸入設(shè)備130包含加速器踏板和用于生成比例踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室(即汽缸)30可包含燃燒室壁32，活塞36位于該燃燒室壁32中。在某些實(shí)施例中，在汽缸30內(nèi)的活塞36表面可具有碗狀物。可將活塞36連接至曲軸40，以便將活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?？赏ㄟ^(guò)中間變速器系統(tǒng)將曲軸40連接至車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。進(jìn)一步地，可通過(guò)飛輪將起動(dòng)機(jī)馬達(dá)連接至曲軸40，以便啟用發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)操作。
[0016]燃燒室30可接收來(lái)自進(jìn)氣歧管44的進(jìn)氣，且可通過(guò)排氣道48排出燃燒氣體。經(jīng)由進(jìn)氣道42供給進(jìn)氣歧管44。進(jìn)氣歧管44和排氣道48可通過(guò)各自的進(jìn)氣門52和排氣門54有選擇地與燃燒室30相通。在某些實(shí)施例中，燃燒室30可包含兩個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門和/或兩個(gè)或更多個(gè)排氣門。
[0017]可通過(guò)控制器12經(jīng)由電氣門執(zhí)行器(EVA) 51控制進(jìn)氣門52。同樣地，可通過(guò)控制器12經(jīng)由EVA53控制排氣門54?？商鎿Q地，可變氣門執(zhí)行器可以是電液壓的或是使能實(shí)現(xiàn)氣門致動(dòng)的任何其他可預(yù)計(jì)的機(jī)構(gòu)。在某些條件期間，控制器12可改變提供給執(zhí)行器51和53的信號(hào)，以便控制各自的進(jìn)氣門和排氣門的打開和關(guān)閉。可分別通過(guò)氣門位置傳感器55和57確定進(jìn)氣門52和排氣門54的位置。在可替換的實(shí)施例中，一個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門和排氣門可通過(guò)一個(gè)或更多個(gè)凸輪致動(dòng)，且其可利用凸輪廓線變換系統(tǒng)(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或更多個(gè)以改變氣門操作。例如，汽缸30可以可替換地包含經(jīng)由電氣門致動(dòng)控制的進(jìn)氣門和經(jīng)由包含CPS和/或VCT的凸輪致動(dòng)控制的排氣門。
[0018]燃料噴射器66被顯示為直接連接至燃燒室30，以便經(jīng)由電子驅(qū)動(dòng)器68與從控制器12接收的信號(hào)FPW的脈寬成比例地直接地向燃燒室30中噴射燃料。如此，燃料噴射器66在燃燒室30中提供公知的燃料的直接噴射。例如，可在燃燒室的側(cè)面或燃燒室的頂部中安裝燃料噴射器。可通過(guò)包含燃料箱、燃料泵和燃料導(dǎo)軌的燃料系統(tǒng)(沒有示出)將燃料傳送給燃料噴射器66。
[0019]點(diǎn)火系統(tǒng)88可在選擇的操作模式下響應(yīng)于來(lái)自控制器12的點(diǎn)火提前信號(hào)SA，經(jīng)由火花塞92將點(diǎn)火火花提供給燃燒室30。盡管顯示了火花點(diǎn)火組件，但在某些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室30或一個(gè)或更多其他燃燒室可以在具有或不具有點(diǎn)火火花的情況下以壓縮點(diǎn)火模式操作。
[0020]進(jìn)氣道42可包含分別具有節(jié)流板64和65的節(jié)氣門62和63。在這個(gè)具體的示例中，可通過(guò)控制器12經(jīng)由提供給包含節(jié)氣門62和63的電動(dòng)馬達(dá)或執(zhí)行器的信號(hào)而改變節(jié)流板64和65的位置，通常將所述配置稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。如此，可操作節(jié)氣門62和63，以便改變提供給燃燒室30等其他發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣?？赏ㄟ^(guò)節(jié)氣門位置信號(hào)TP將節(jié)流板64和65的位置提供給控制器12?？稍谘剡M(jìn)氣道42和進(jìn)氣歧管44的多個(gè)點(diǎn)處測(cè)量壓力、溫度和空氣質(zhì)量流量。例如，進(jìn)氣道42可包含用于測(cè)量通過(guò)節(jié)氣門63進(jìn)入的純凈的空氣質(zhì)量流量的空氣質(zhì)量流量傳感器120?？山?jīng)由MAF信號(hào)將純凈的空氣質(zhì)量流量傳遞給控制器12。
[0021 ] 發(fā)動(dòng)機(jī)10還可包含壓縮設(shè)備，如至少包含在進(jìn)氣歧管44的上游布置的壓縮機(jī)162的渦輪增壓器。關(guān)于渦輪增壓器，壓縮機(jī)162可至少部分地由沿排氣道48布置的渦輪164(例如，經(jīng)由軸)驅(qū)動(dòng)。因而，可通過(guò)控制器12改變經(jīng)由渦輪增壓器提供給發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或更多汽缸的壓縮量。進(jìn)一步地，排氣道48可包含用于使排氣離開渦輪164的廢氣門26?？衫脠?zhí)行器28操作廢氣門26,該執(zhí)行器28例如可以是包含永久磁體的電動(dòng)執(zhí)行器。在某些實(shí)施例中，執(zhí)行器28可以是電動(dòng)馬達(dá)。廢氣門26和/或壓縮機(jī)旁通閥(圖1中沒有示出)可通過(guò)控制器12經(jīng)由執(zhí)行器(例如，執(zhí)行器28)被控制為在例如期望較低的增壓壓力時(shí)打開。
[0022]增壓空氣冷卻器154可包括在壓縮機(jī)162的下游和進(jìn)氣門52的上游。例如，增壓空氣冷卻器154可經(jīng)配置用于冷卻經(jīng)由壓縮機(jī)162通過(guò)壓縮已經(jīng)被加熱的氣體。在一個(gè)實(shí)施例中，增壓空氣冷卻器154可在節(jié)氣門62的上游?？衫美鐐鞲衅?45或147測(cè)量壓縮機(jī)162的下游的壓力、溫度和空氣質(zhì)量流量?？煞謩e經(jīng)由信號(hào)148和149將來(lái)自傳感器145和147的測(cè)量結(jié)果傳輸?shù)娇刂破?2?？衫美鐐鞲衅?53測(cè)量壓縮機(jī)162的上游的壓力和溫度，且所述壓力和溫度經(jīng)由信號(hào)155而傳輸?shù)娇刂破?2。
[0023]進(jìn)一步地，在公開的實(shí)施例中，排氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)可將來(lái)自排氣道48的期望的排氣部分傳輸?shù)竭M(jìn)氣歧管44。圖1顯示了 HP-EGR系統(tǒng)和LP-EGR系統(tǒng)，但是可替換的實(shí)施例可只包含LP-EGR系統(tǒng)，或只包含HP-EGR系統(tǒng)。HP-EGR通過(guò)HP-EGR通道140從渦輪164的上游傳輸?shù)綁嚎s機(jī)162的下游?？赏ㄟ^(guò)控制器12經(jīng)由HP-EGR閥142改變提供給進(jìn)氣歧管44的HP-EGR的量。LP-EGR通過(guò)LP-EGR通道150從渦輪164的下游傳輸?shù)綁嚎s機(jī)162的上游。可通過(guò)控制器12經(jīng)由LP-EGR閥152改變提供給進(jìn)氣歧管44的LP-EGR的量。例如，HP-EGR系統(tǒng)可包含HP-EGR冷卻器146，并且LP-EGR系統(tǒng)可包含LP-EGR冷卻器158，以便將來(lái)自EGR氣體的熱排入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑。
[0024]在某些條件下，EGR系統(tǒng)可用于調(diào)節(jié)燃燒室30內(nèi)的空氣和燃料混合物的溫度。因而，可能期望測(cè)量或估計(jì)EGR質(zhì)量流量。EGR傳感器可布置在EGR通道內(nèi)，且其可提供質(zhì)量流量、壓力、溫度、02的濃度和排氣的濃度中的一個(gè)或更多個(gè)的指示。例如，可在HP-EGR通道140內(nèi)布置HP-EGR傳感器144。
[0025]在某些實(shí)施例中，可在LP-EGR通道150內(nèi)安置一個(gè)或更多個(gè)傳感器，以便提供對(duì)壓力、溫度和通過(guò)LP-EGR通道再循環(huán)的排氣的空燃比中的一個(gè)或更多個(gè)的指示。通過(guò)LP-EGR通道150轉(zhuǎn)向的排氣可在位于LP-EGR通道150和進(jìn)氣道42的接合點(diǎn)的混合點(diǎn)處被新鮮的進(jìn)氣稀釋。特別地，通過(guò)與第一進(jìn)氣節(jié)氣門63 (位于壓縮機(jī)上游的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣的進(jìn)氣道中)協(xié)同地調(diào)整LP-EGR閥152，可調(diào)整EGR流量的稀釋。
[0026]可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣流中的傳感器145的輸出推斷LP-EGR流量的百分比稀釋度。特別地，傳感器145可位于第一進(jìn)氣節(jié)氣門63的下游、LP-EGR閥152的下游和第二主進(jìn)氣節(jié)氣門62的上游，使得可以精確地確定位于或接近主進(jìn)氣節(jié)氣門的LP-EGR稀釋度。例如，傳感器145可以是氧傳感器，如UEGO傳感器。
[0027]排氣傳感器126被顯示為在渦輪164的下游連接至排氣道48。傳感器126可以是用于提供排氣空燃比的指示的任何適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO、HEGO (加熱的EGO)、NOx, HC或CO傳感器。
[0028]排放控制裝置71和72被顯示為沿排氣傳感器126的下游的排氣道48布置。裝置71和72可以是選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、多種其他排放控制裝置或其組合。例如，裝置71可以是TWC，而裝置72可以是微粒過(guò)濾器(PF)。在某些實(shí)施例中，PF72可以位于TWC71的下游(如圖1中示出的)，而在其他實(shí)施例中，可將PF72放置在TWC72的上游(在圖1中沒有示出)。
[0029]控制器12在圖1中顯示為微型計(jì)算機(jī)，包含微處理器單元(CPU)102、輸入/輸出端口(I/O) 104、在這個(gè)具體示例中顯示為只讀存儲(chǔ)器芯片(ROM) 106的用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲(chǔ)介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM) 108、?；畲鎯?chǔ)器(KAM) 110和數(shù)據(jù)總線?？刂破?2可從耦合至發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器接收各種信號(hào)，除了先前討論的那些信號(hào)之外，還包含來(lái)自空氣質(zhì)量流量傳感器120的進(jìn)氣質(zhì)量空氣流量(MAF)的測(cè)量值；來(lái)自耦合到冷卻套筒114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度(ECT);來(lái)自耦合到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118 (或其他類型)的表面點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP);來(lái)自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);和來(lái)自傳感器122的絕對(duì)歧管壓力信號(hào)MAP?？赏ㄟ^(guò)控制器12根據(jù)信號(hào)PIP產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)RPM。來(lái)自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號(hào)MAP可用于提供對(duì)進(jìn)氣歧管中的真空或壓力的指示。注意，可使用上述傳感器的各種組合，如不具有MAP傳感器的MAF傳感器，或反之亦然。在化學(xué)計(jì)量操作期間，MAP傳感器可(通過(guò)氣流估計(jì))給出發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的指示。進(jìn)一步地，這個(gè)傳感器，連同探測(cè)到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，可提供引入汽缸中的進(jìn)氣(包含空氣)的估計(jì)。在一個(gè)示例中，也被用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器的傳感器118可在曲軸的每次旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生預(yù)定數(shù)目的等間隔的脈沖。
[0030]存儲(chǔ)介質(zhì)只讀存儲(chǔ)器106可以計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)編程，所述計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)表示可通過(guò)處理器102實(shí)施以用于執(zhí)行下面描述的方法以及可預(yù)計(jì)的但是沒有具體列出的其他變體的指令。
[0031]如上所述，圖1只顯示了多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸，并且每個(gè)汽缸可同樣地包含它自己的一組進(jìn)氣/排氣門、燃料噴射器、火花塞，等等。
[0032]現(xiàn)在轉(zhuǎn)向圖2，其說(shuō)明了用于確定排氣壓力的方法200?？赏ㄟ^(guò)控制器12根據(jù)在其上存儲(chǔ)的指令而執(zhí)行方法200。方法200可基于來(lái)自廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)的電流來(lái)確定來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣壓力，例如，基于圖1的電動(dòng)廢氣門執(zhí)行器28消耗的電流。
[0033]在202，確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)可包含但不限于，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)載、進(jìn)氣歧管壓力、排氣流、排氣溫度、空燃比、凸輪軸位置、氣門正時(shí)和其他參數(shù)。在204，確定是否利用進(jìn)氣門和排氣門重疊操作發(fā)動(dòng)機(jī)。在氣門重疊期間，對(duì)于部分發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)，可同時(shí)打開指定汽缸的排氣門和進(jìn)氣門。例如，可延遲排氣門關(guān)閉正時(shí)和/或可提前進(jìn)氣門打開時(shí)間，以便隨著進(jìn)氣門的打開的開始而關(guān)閉排氣門，引起其中兩個(gè)氣門均打開的重疊期。
[0034]結(jié)果，可能發(fā)生兩件事。一個(gè)可能是，在燃燒期間汽缸內(nèi)剩余的排氣量(稱為內(nèi)部EGR)可增加，在某些條件期間提高了發(fā)動(dòng)機(jī)效率和減少了排放。當(dāng)重疊期間的排氣壓力大于汽缸內(nèi)的壓力時(shí)，發(fā)生這種情況?？諝獾倪@種捕集影響了空氣充氣。
[0035]當(dāng)在進(jìn)氣門打開時(shí)的部分時(shí)間期間打開排氣門時(shí)的另一種可能性是，可立即將抽吸到汽缸內(nèi)的某些進(jìn)氣排出到排氣系統(tǒng)，進(jìn)一步影響排氣壓力。這種影響也被稱為清污，并且影響了在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部捕集的氣流和通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)的總氣流之間的關(guān)系。這種影響是重疊期間排氣壓力的函數(shù)。
[0036]計(jì)算的平均排氣壓力可能不與重疊期間的排氣壓力緊密地相關(guān)。結(jié)果，如果廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流關(guān)于氣門正時(shí)隨機(jī)地采樣，則其可能不能精確地反映重疊期間的排氣壓力。
[0037]因而，如果在204確定利用氣門重疊操作發(fā)動(dòng)機(jī)，則方法200進(jìn)行到218，這將在下面解釋。如果不以氣門重疊操作發(fā)動(dòng)機(jī)，則方法200進(jìn)行到206，以便測(cè)量由廢氣門執(zhí)行器消耗的電流。例如，可利用電流探針或傳感器測(cè)量馬達(dá)電流?？商鎿Q地，可基于歐姆定律將電流計(jì)算為執(zhí)行器電壓(例如，端電壓)和執(zhí)行器電阻的比，如果這兩個(gè)量已知或可測(cè)量并且當(dāng)電阻/溫度查詢表可用時(shí)。由廢氣門執(zhí)行器消耗的電流(否則稱為馬達(dá)電流)可在給定的持續(xù)時(shí)間上周期性地測(cè)量，例如，可在一秒或10個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)或其他適當(dāng)?shù)某掷m(xù)時(shí)間期間，在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)測(cè)量10次，每毫秒測(cè)量一次，等等。馬達(dá)電流之后可以被平均以便提供在給定的持續(xù)時(shí)間上的平均電流。
[0038]在208，基于平均馬達(dá)電流確定平均排氣壓力。隨著排氣壓力由于隨每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒事件之后的燃燒氣體的排放而產(chǎn)生的波動(dòng)，可計(jì)算在給定的持續(xù)時(shí)間上的平均排氣壓力，以便提供整體排氣壓力的更穩(wěn)定的表示。當(dāng)確定平均馬達(dá)電流時(shí)，可過(guò)濾或不過(guò)濾馬達(dá)電流信號(hào)。由廢氣門執(zhí)行器消耗的平均電流對(duì)應(yīng)于廢氣門施加的用以克服平均排氣力的力。因此，可將執(zhí)行器電流轉(zhuǎn)化成渦輪兩端的壓力差。圖3顯示了渦輪壓力差與執(zhí)行器電流的示例性圖示300。豎軸是前置渦輪和后置渦輪壓力之間的差。圖示300可被存儲(chǔ)在控制器的存儲(chǔ)器中，且用于查找針對(duì)給定的平均電流的渦輪壓力差。如圖示300所示，渦輪兩端的壓力差與廢氣門執(zhí)行器電流的變化成比例地增加。然后可根據(jù)渦輪壓力差和測(cè)量或估計(jì)的后置渦輪壓力估計(jì)排氣壓力。
[0039]可基于另外的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)確定排氣壓力。例如，如210處所示，可基于執(zhí)行器馬達(dá)電流并且進(jìn)一步基于廢氣門位置而估計(jì)排氣壓力。包含廢氣門位置提供了更大的靈活性，從而說(shuō)明連桿角度和廢氣門提升表面取向隨廢氣門位置的變化，這可能不在利用馬達(dá)電流的排氣壓力確定中反映。
[0040]可以適當(dāng)?shù)姆绞酱_定廢氣門位置。在一個(gè)示例中，可基于廢氣門馬達(dá)確定廢氣門位置。在一個(gè)示例中，傳感器可測(cè)量由馬達(dá)致動(dòng)的桿的線性位移。可替換地，馬達(dá)可包含容納在馬達(dá)內(nèi)部的旋轉(zhuǎn)編碼器?？蓪⒕幋a器耦合至馬達(dá)中的最緩慢旋轉(zhuǎn)的元件，所述馬達(dá)被連接至驅(qū)動(dòng)桿。這種編碼器可收集遍布元件旋轉(zhuǎn)經(jīng)過(guò)的整個(gè)范圍的測(cè)量，所述范圍可以例如是180度。在這種情況下，編碼器的輸出隨馬達(dá)旋轉(zhuǎn)變化。在另一個(gè)示例中，馬達(dá)包含螺桿(例如，滾珠螺桿)，該螺桿的旋轉(zhuǎn)可被測(cè)量并用于確定廢氣門的位置。然而，可使用不同的位置編碼器，因?yàn)闈L珠螺桿或其他旋轉(zhuǎn)元件可旋轉(zhuǎn)通過(guò)大于180度和/或360度的范圍?？墒褂枚喾N適當(dāng)?shù)木幋a器，例如，其探測(cè)與絕對(duì)位置相對(duì)的角位置的改變。
[0041]在其他示例中，如在212所示，可基于馬達(dá)電流和進(jìn)一步基于排氣流估計(jì)排氣壓力。包含排氣流提供了說(shuō)明由于廢氣門提升閥周圍的流向的變化而產(chǎn)生的氣體動(dòng)力學(xué)的靈活性。排氣流可通過(guò)排氣中的傳感器確定，可基于進(jìn)氣質(zhì)量流量和燃燒條件估計(jì)，或通過(guò)其他適當(dāng)?shù)臋C(jī)制估計(jì)。
[0042]在214，基于在218計(jì)算的平均排氣壓力確定發(fā)動(dòng)機(jī)空氣充氣。空氣充氣可以是進(jìn)氣歧管壓力和排氣壓力的函數(shù)。在215，基于空氣充氣和排氣壓力確定渦輪功率。渦輪功率可描述渦輪輸出的功率，并且在一個(gè)示例中，渦輪功率可以基于施加于渦輪增壓器的軸的扭矩和所述軸的角速度?？苫跍u輪兩端的壓力比計(jì)算渦輪功率，其可用于計(jì)算通過(guò)渦輪施加于所述軸的扭矩，并且因而計(jì)算渦輪功率?；诎l(fā)動(dòng)機(jī)空氣充氣、渦輪功率和/或排氣壓力，可在216調(diào)整多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)?？杀徽{(diào)整的示例性運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)包含燃料噴射量、燃料噴射正時(shí)、EGR氣門位置、節(jié)氣門位置、火花正時(shí)、廢氣門位置，等等。例如，為了維持期望的空燃比，可基于發(fā)動(dòng)機(jī)空氣充氣調(diào)整噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料量。在另一個(gè)示例中，可基于發(fā)動(dòng)機(jī)空氣充氣，通過(guò)調(diào)整EGR閥如LP-EGR閥和/或HP-EGR閥的位置而維持期望的EGR速率。進(jìn)一步地，在208確定的排氣壓力可用于調(diào)整多種運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。例如，如果排氣壓力大于閾值，則其可以表示在排氣道中的微粒過(guò)濾器上的煙粒負(fù)荷已經(jīng)達(dá)到閾值水平?？刂破髦罂砷_始微粒過(guò)濾器的再生。在另一個(gè)示例中，排氣壓力和進(jìn)氣歧管壓力之間的差異連同EGR閥位置可指示實(shí)際上有多少EGR流到發(fā)動(dòng)機(jī)；可基于排氣壓力調(diào)整EGR閥的位置，以便維持發(fā)動(dòng)機(jī)處的期望的EGR量。在另一個(gè)示例中，如上所述，可確定渦輪功率，并且可基于渦輪功率調(diào)整廢氣門位置。例如，如果渦輪功率小于期望的渦輪功率，則可將廢氣門移動(dòng)到更加關(guān)閉的位置。
[0043]返回到204，如果確定利用氣門重疊操作發(fā)動(dòng)機(jī)，則方法200進(jìn)行到218，以便確定氣門重疊期是否大于第一閾值。氣門重疊期可包含其中給定汽缸的排氣門和進(jìn)氣門都打開的時(shí)間周期。如上所述，在氣門重疊期間，排氣壓力可不同于沒有氣門重疊的壓力。然而，如果氣門重疊期相對(duì)小(例如，小于第一閾值)，則對(duì)排氣壓力的作用可最小化。閾值重疊期可以是適當(dāng)?shù)拈撝?，低于該閾值，觀察到對(duì)整體排氣壓力的最小作用，如五度曲軸轉(zhuǎn)角。因而，如果氣門重疊期小于第一閾值，則方法200繼續(xù)回到206，以便如上所述，在不考慮氣門正時(shí)事件的情況下測(cè)量廢氣門馬達(dá)電流并且計(jì)算排氣壓力。如果氣門重疊期大于或等于第一閾值，則方法200進(jìn)行到220，以便確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否小于第二閾值。
[0044]如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速相對(duì)高(例如，大于第二閾值)，則不可以特別地在氣門重疊期期間精確地采樣馬達(dá)電流。第二閾值可以是適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，如2000RPM。如上所述，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速大于或等于第二閾值，在氣門重疊期期間的采樣可能是不精確的，因此方法200進(jìn)行回到206。如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速低于第二閾值，則方法200進(jìn)行到222，以便測(cè)量由廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)消耗的電流。這種測(cè)量可類似于上述在206解釋的測(cè)量。然而，這種測(cè)量也包含在224采樣氣門重疊期期間的電流。電流采樣可以是執(zhí)行器電流的基于表面點(diǎn)火感測(cè)(PIP)的采樣，其提供了在氣門重疊期間關(guān)于排氣壓力的更多本地化信息?？蓤?zhí)行重疊期期間的采樣，以便在每個(gè)接近上止點(diǎn)的燃燒事件對(duì)馬達(dá)電流進(jìn)行一次采樣，如在150-180°C A持續(xù)時(shí)間內(nèi)或在進(jìn)氣門打開時(shí)。另外，可在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的其他時(shí)間期間采樣馬達(dá)電流。這種采樣導(dǎo)致氣門重疊期期間更加典型的空氣充氣計(jì)算。在下面關(guān)于圖4介紹關(guān)于氣門重疊期期間采樣馬達(dá)電流的另外的細(xì)節(jié)。
[0045]在226，基于氣門重疊期期間采樣的平均電流確定氣門重疊期期間的排氣壓力?？蛇M(jìn)一步利用來(lái)自在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的其他部分采樣的電流的信息修改排氣壓力，以便調(diào)整其他壓力波傳播效應(yīng)、發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的壓力部件的傳感器動(dòng)力學(xué)和動(dòng)態(tài)學(xué)效應(yīng)?？梢灶愃朴谠?08確定的平均排氣壓力的方式確定在226確定的重疊期間的排氣壓力。例如，如在228所示，可基于重疊期間的電流和進(jìn)一步基于廢氣門位置來(lái)確定排氣壓力。同樣，如在230所示，可基于平均電流和進(jìn)一步基于排氣流而確定重疊期間的排氣壓力。同樣，如在231所示，可基于重疊期間的電流和進(jìn)一步基于發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)上的平均電流而確定重疊期間的排氣壓力。
[0046]在232，確定是否探測(cè)到汽缸空氣充氣不平衡。汽缸空氣充氣不平衡可指示每個(gè)汽缸在氣門重疊期期間的排氣壓力是否不相等。例如，可存儲(chǔ)每個(gè)汽缸在氣門重疊期期間采樣的馬達(dá)電流，并且確定重疊期期間的排氣壓力。如果來(lái)自一個(gè)汽缸的排氣壓力不同于來(lái)自其他汽缸的排氣壓力(例如，如果排氣壓力的差超過(guò)5% )，則可確定汽缸失去平衡。例如，可能不能為不平衡的汽缸最優(yōu)地設(shè)定進(jìn)氣和/或排氣門正時(shí)，導(dǎo)致與發(fā)動(dòng)機(jī)的其他汽缸比較通過(guò)汽缸的不同的排氣流。
[0047]如果探測(cè)到汽缸不平衡，則方法200進(jìn)行到234，以便調(diào)整不平衡的汽缸的氣門重疊。這可包含調(diào)整排氣和/或進(jìn)氣門關(guān)閉正時(shí)、排氣和/或進(jìn)氣門升程，等等。然后，如上所述，方法200進(jìn)行到214，以便根據(jù)排氣壓力確定空氣充氣和/或渦輪功率。同樣地，如果在232未探測(cè)到汽缸不平衡，則方法200也進(jìn)行到214，以便計(jì)算空氣充氣和/或渦輪功率。如前所述，可在216基于空氣充氣和/或渦輪功率調(diào)整一個(gè)或更多個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。然后方法200返回。
[0048]因而，方法200通過(guò)在一個(gè)或更多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間周期性地采樣廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流而確定平均排氣壓力。如果利用氣門重疊操作發(fā)動(dòng)機(jī)，則可將馬達(dá)電流的采樣的正時(shí)設(shè)定為對(duì)應(yīng)于氣門重疊期。也就是，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的馬達(dá)電流的至少一個(gè)樣本可與給定的汽缸的進(jìn)氣門打開事件同步。
[0049]圖4是描述多個(gè)汽缸的不例性氣門正時(shí)事件和發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力的圖不400。在圖4描述的示例中，說(shuō)明了四汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的三個(gè)汽缸的氣門正時(shí)事件(汽缸1、3和4)，假設(shè)1-3-4-2的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火順序(在圖4中未示出汽缸2)。然而，應(yīng)該理解，其他發(fā)動(dòng)機(jī)布置也是可行的，例如6汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0050]曲線402和404描述了在部分負(fù)荷下的正常發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間汽缸I的排氣門(虛線402)和進(jìn)氣門(實(shí)線404)的氣門正時(shí)。如圖所示，可在接近活塞在做功沖程的末期降至最低點(diǎn)的時(shí)刻打開排氣門。排氣門然后可隨著活塞完成排氣沖程而關(guān)閉，至少在開始隨后的進(jìn)氣沖程之前保持打開。以相同的方式，進(jìn)氣門可在進(jìn)氣沖程開始時(shí)或開始之前打開，并且可以至少在開始隨后的壓縮沖程之前保持打開。
[0051]由于排氣門關(guān)閉和進(jìn)氣門打開之間的時(shí)序差異，在排氣沖程的末期之前和進(jìn)氣沖程開始之后的較短的持續(xù)時(shí)間中，進(jìn)氣門和排氣門均可打開。兩個(gè)氣門均可打開的這個(gè)周期被稱為排氣門重疊406 (或簡(jiǎn)稱為氣門重疊)的正進(jìn)氣，其由曲線402和404的交叉的陰影區(qū)表示。在一個(gè)示例中，氣門重疊406可以是發(fā)動(dòng)機(jī)的默認(rèn)的凸輪位置。[0052]曲線408和410描述了汽缸3的排氣門(曲線408)和進(jìn)氣門(曲線410)的氣門正時(shí)。通過(guò)氣門重疊412說(shuō)明了汽缸3的氣門重疊。曲線414和416描述了汽缸4的排氣門(曲線414)和進(jìn)氣門(曲線416)的氣門正時(shí)。通過(guò)氣門重疊418說(shuō)明了汽缸4的氣門重疊。
[0053]在每個(gè)排氣事件期間，排氣被排入排氣歧管，升高了排氣壓力。因而，隨著打開每個(gè)排氣門，排氣壓力可以波動(dòng)。同樣地，為了確定整體排氣壓力，可周期性地采樣廢氣門執(zhí)行器的馬達(dá)電流，并且平均馬達(dá)電流用于計(jì)算平均排氣壓力。進(jìn)一步地，因?yàn)槔眠M(jìn)氣門和排氣門重疊操作發(fā)動(dòng)機(jī)，所以可定時(shí)馬達(dá)電流的采樣，以便與氣門重疊期重疊。
[0054]曲線420說(shuō)明了歧管的下游的排氣歧管和/或排氣道中的排氣壓力。虛線框指示其中廢氣門馬達(dá)電流被采樣以計(jì)算平均排氣壓力的時(shí)間周期。另外，陰影線框是與汽缸的氣門重疊期重疊的馬達(dá)電流樣本。因而，如圖4所示，每個(gè)排氣事件對(duì)馬達(dá)電流采樣四次，其中在氣門重疊期期間的每個(gè)排氣事件獲得一個(gè)馬達(dá)電流樣本。如圖所示，重疊期期間的樣本可與馬達(dá)電流的其他樣本同等地定時(shí)，或可以是不必要與其他樣本同等地定時(shí)的另外的樣本。
[0055]應(yīng)該明白，此處公開的配置和方法本質(zhì)上是示例性的，并且應(yīng)該明白不能將這些具體的實(shí)施例認(rèn)為是限制意義的，因?yàn)樵S多變化是可行的。例如，可將上述技術(shù)應(yīng)用于V-6、L-4、L-6、V-12、對(duì)置4缸和其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本公開的主題包含此處公開的各種系統(tǒng)和配置以及其他特征、功能和/或性質(zhì)的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0056]所附的權(quán)利要求特別地指出被認(rèn)為是新穎的和非顯而易見的某些組合和子組合。這些權(quán)利要求可涉及“一個(gè)”元件或“第一”元件或其等價(jià)物。這些權(quán)利要求應(yīng)該被理解為包含一個(gè)或更多個(gè)這樣的元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個(gè)或更多個(gè)這樣的元件。可通過(guò)本權(quán)利要求的修改或通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求而要求保護(hù)所公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì)的其他組合和子組合。這些權(quán)利要求，無(wú)論在保護(hù)范圍上比原始權(quán)利要求更寬、更窄、相同或不同，均同樣被認(rèn)為包含在本公開的主題內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，其包括: 基于排氣壓力調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，基于廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流估計(jì)所述排氣壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)一步基于排氣流估計(jì)所述排氣壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)一步基于廢氣門位置估計(jì)所述排氣壓力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)整所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)包括調(diào)整燃料噴射量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中調(diào)整所述發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)包括調(diào)整排氣再循環(huán)閥的位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述排氣壓力是平均排氣壓力，并且所述方法進(jìn)一步包括測(cè)量基于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的平均廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流，以便確定所述平均排氣壓力。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述排氣壓力是重疊期間的排氣壓力，并且所述方法進(jìn)一步包括測(cè)量氣門重疊期期間的廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其進(jìn)一步包括利用基于一個(gè)或多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的平均廢氣門執(zhí)行器馬達(dá)電流來(lái)調(diào)整重疊期間的所述排氣壓力。
9.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其包括: 包含連接至壓縮機(jī)的渦輪的渦輪增壓器；由電動(dòng)執(zhí)行器致動(dòng)的廢氣門，所述廢氣門連接在所述渦輪兩端；和 包含指令的控制器，所述指令用于: 確定由所述電動(dòng)執(zhí)行器 的馬達(dá)消耗的電流量； 基于所述電流估計(jì)作用在所述廢氣門上的排氣壓力；和 基于估計(jì)的排氣壓力調(diào)整運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述控制器包含用于在每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中一次或多次地確定由馬達(dá)消耗的電流量以便估計(jì)平均排氣壓力的指令。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其進(jìn)一步包括控制汽缸空氣充氣的進(jìn)氣門和排氣門，并且其中所述控制器包含用于確定在所述進(jìn)氣門和排氣門的氣門重疊期期間由所述馬達(dá)消耗的電流量的指令。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其中所述控制器包含用于基于在所述正氣門重疊期間由所述馬達(dá)消耗的電流量而指示汽缸不平衡的指令。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其中所述控制器包含用于如果指示汽缸不平衡，則調(diào)整進(jìn)氣門和/或排氣門正時(shí)的指令。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)包含廢氣門位置。
15.—種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法,其包括: 基于廢氣門執(zhí)行器的平均馬達(dá)電流估計(jì)排氣壓力；和 基于估計(jì)的排氣壓力調(diào)整廢氣門位置。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中估計(jì)排氣壓力進(jìn)一步包括估計(jì)氣門重疊期期間的排氣壓力。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中估計(jì)正氣門重疊期間的排氣壓力進(jìn)一步包括在對(duì)應(yīng)于打開進(jìn)氣門時(shí)的期間采樣所述廢氣門執(zhí)行器的馬達(dá)電流。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的 方法，其中基于估計(jì)的排氣壓力調(diào)整廢氣門位置進(jìn)一步包括基于所述排氣壓力估計(jì)渦輪功率以及基于所述渦輪功率調(diào)整所述廢氣門位置。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中進(jìn)一步基于排氣流估計(jì)所述排氣壓力。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中`進(jìn)一步基于廢氣門位置估計(jì)所述排氣壓力。
【文檔編號(hào)】F01N11/00GK103883381SQ201310703208
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】A·Y·卡尼克, 王沿, V·V·柯克托維克, J·A·希爾迪奇, A·R·蓋爾 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司