用于基于模型和基于映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)和監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成：接收由第一壓力傳感器傳送的第一壓力信號(hào)，該第一壓力傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游；接收由第一溫度傳感器傳送的第一溫度信號(hào)，該第一溫度傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游；推導(dǎo)第一壓力信號(hào)代表的第一壓力；推導(dǎo)第一溫度信號(hào)代表的第一溫度；推導(dǎo)通過節(jié)氣門閥的期望空氣燃料混合物流量；使用模型推導(dǎo)第一節(jié)氣門位置，其中，該模型構(gòu)造成將該期望的空氣燃料混合物流量、第一壓力、和第一溫度用作模型輸入；使用映射來推導(dǎo)第二節(jié)氣門位置；比較第一和第二節(jié)氣門位置；和當(dāng)?shù)谝缓偷诙?jié)氣門位置在一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)時(shí)，應(yīng)用第一節(jié)氣門位置來控制節(jié)氣門閥。
【專利說明】
用于基于模型和基于映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)和監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本文中公開的主題涉及控制發(fā)動(dòng)機(jī)，且更具體而言，涉及通過應(yīng)用基于模型的技術(shù)來產(chǎn)生期望的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載(例如，扭矩)。
【背景技術(shù)】
[0002]該部分意圖向讀者介紹本領(lǐng)域的可與在下面描述和/或要求保護(hù)d的本公開的各種方面相關(guān)的各種方面。相信本論述對(duì)于對(duì)讀者提供背景信息以有助于更好地理解本公開的各種方面是有用的。因此，應(yīng)當(dāng)理解的是，這些陳述應(yīng)就此而論地，而非作為現(xiàn)有技術(shù)的了解來閱讀。
[0003]發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，諸如往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)鉁u輪)燃燒燃料和空氣的混合物，以生成燃燒氣體，該燃燒氣體將驅(qū)動(dòng)力施加至發(fā)動(dòng)機(jī)的構(gòu)件(例如，以移動(dòng)活塞或驅(qū)動(dòng)渦輪)。為了獲得期望的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載(諸如扭矩輸出)，發(fā)動(dòng)機(jī)可使用節(jié)氣門(throttle)來調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣和燃料的量。典型地，可在給定期望扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)速度的情況下基于導(dǎo)致產(chǎn)生期望的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的期望的扭矩的已知的節(jié)氣門位置來計(jì)算節(jié)氣門位置。然而，以這種方式確定節(jié)氣門位置不考慮各種因素且可導(dǎo)致緩慢的節(jié)氣門控制響應(yīng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]在下面總結(jié)與具有原始要求保護(hù)的主題在范圍方面相稱的某些實(shí)施例。這些實(shí)施例不意圖限制本要求保護(hù)的主題的范圍，相反，這些實(shí)施例僅意圖提供本主題的可能形式的簡(jiǎn)要總結(jié)。實(shí)際上，本主題可包括可與在下面提出的實(shí)施例相似或不同的多種形式。
[0005]在一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)可包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成:接收由第一壓力傳感器傳送的第一壓力信號(hào)，該第一壓力傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游；接收由第一溫度傳感器傳送的第一溫度信號(hào)，該第一溫度傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游；推導(dǎo)第一壓力信號(hào)代表的第一壓力;推導(dǎo)第一溫度信號(hào)代表的第一溫度;推導(dǎo)通過節(jié)氣門閥的期望的空氣燃料混合物流量;使用模型來推導(dǎo)第一節(jié)氣門位置，其中，該模型構(gòu)造成將該期望的空氣燃料混合物流量、第一壓力、和第一溫度用作模型輸入;使用映射(map)來推導(dǎo)第二節(jié)氣門位置;將第一節(jié)氣門位置和第二節(jié)氣門位置比較;和當(dāng)?shù)谝还?jié)氣門位置和第二節(jié)氣門位置在一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限(calibrated threshold)內(nèi)時(shí)，應(yīng)用第一節(jié)氣門位置來控制節(jié)氣門閥。
[0006]在一個(gè)實(shí)施例中，方法可包括:通過處理器接收由第一壓力傳感器傳送的第一壓力信號(hào)，該第一壓力傳感器配置在該節(jié)氣門閥的下游;通過處理器接收由第一溫度傳感器傳送的第一溫度信號(hào)，該第一溫度傳感器配置在該節(jié)氣門閥的下游;通過處理器推導(dǎo)第一壓力信號(hào)代表的第一壓力；通過處理器推導(dǎo)第一溫度信號(hào)代表的第一溫度;通過處理器推導(dǎo)通過節(jié)氣門閥的期望的空氣燃料混合物流量;通過處理器使用模型推導(dǎo)第一節(jié)氣門位置，其中，該模型構(gòu)造成通過處理器將該期望的空氣燃料混合物流量、第一壓力、和第一溫度用作模型輸入;通過處理器使用映射來推導(dǎo)第二節(jié)氣門位置;通過處理器比較第一節(jié)氣門位置和第二節(jié)氣門位置;和當(dāng)?shù)谝还?jié)氣門位置和第二節(jié)氣門位置在一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)時(shí)，應(yīng)用該第一節(jié)氣門位置來控制該節(jié)氣門閥。
[0007]在一個(gè)實(shí)施例中，有形的、非瞬時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括編碼在其上的指令。當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，該指令可構(gòu)造成:接收由第一壓力傳感器傳送的第一壓力信號(hào)，該第一壓力傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游;接收由第一溫度傳感器傳送的第一溫度信號(hào)，該第一溫度傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游;推導(dǎo)第一壓力信號(hào)代表的第一壓力;推導(dǎo)第一溫度信號(hào)代表的第一溫度;推導(dǎo)通過節(jié)氣門閥的期望的空氣燃料混合物流量、使用模型推導(dǎo)第一節(jié)氣門位置，其中，該模型構(gòu)造成將該期望的空氣燃料混合物流量、第一壓力、和第一溫度用作模型輸入;使用映射來推導(dǎo)第二節(jié)氣門位置;比較第一節(jié)氣門位置和第二節(jié)氣門位置；和當(dāng)?shù)谝还?jié)氣門位置和第二節(jié)氣門位置在一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)時(shí)，應(yīng)用第一節(jié)氣門位置來控制節(jié)氣門閥。
[0008]技術(shù)方案1:一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括:
發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其構(gòu)造成:
接收由第一壓力傳感器傳送的第一壓力信號(hào)，所述第一壓力傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游；
接收由第一溫度傳感器傳送的第一溫度信號(hào)，所述第一溫度傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的下游；
推導(dǎo)所述第一壓力信號(hào)代表的第一壓力；
推導(dǎo)所述第一溫度信號(hào)代表的第一溫度；
推導(dǎo)通過所述節(jié)氣門閥的期望的空氣燃料混合物流量；
使用模型來推導(dǎo)第一節(jié)氣門位置，其中，所述模型構(gòu)造成將所述期望的空氣燃料混合物流量、所述第一壓力、和所述第一溫度用作模型輸入；
使用映射來推導(dǎo)第二節(jié)氣門位置；
將所述第一節(jié)氣門位置與所述第二節(jié)氣門位置比較;和
當(dāng)所述第一節(jié)氣門位置和所述第二節(jié)氣門位置在一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)時(shí)，應(yīng)用所述第一節(jié)氣門位置來控制所述節(jié)氣門閥。
[0009]技術(shù)方案2:根據(jù)技術(shù)方案I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECT)，且其中，ECT構(gòu)造成:
接收由第二壓力傳感器傳送的第二壓力信號(hào)，所述第二壓力傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的上游；
接收由第二溫度傳感器傳送的第二溫度信號(hào)，所述第二溫度傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的上游；
推導(dǎo)所述第二壓力信號(hào)代表的第二壓力;和
推導(dǎo)所述第二溫度信號(hào)代表的第二溫度，其中，所述模型構(gòu)造成將所述第一和第二壓力和所述第一和第二溫度用作模型輸入，以推導(dǎo)所述第一節(jié)氣門位置。
[0010]技術(shù)方案3:根據(jù)技術(shù)方案I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述模型包括具有所述節(jié)氣門閥的節(jié)氣門系統(tǒng)的流體動(dòng)力模型。
[0011]技術(shù)方案4:根據(jù)技術(shù)方案I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述映射包括查找表，所述查找表將期望的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)速度映射至所述第二節(jié)氣門位置。
[0012]技術(shù)方案5:根據(jù)技術(shù)方案I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成基于期望的燃料量、期望的空氣量、和期望的排出氣體再循環(huán)量來推導(dǎo)所述期望的空氣燃料混合物流量。
[0013]技術(shù)方案6:根據(jù)技術(shù)方案5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成基于期望的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、燃料發(fā)熱值、燃料轉(zhuǎn)化效率、或它們的一些組合來推導(dǎo)所述期望的燃料量。
[0014]技術(shù)方案7:根據(jù)技術(shù)方案6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述燃料發(fā)熱值由用戶提供或者通過燃料的樣本來自動(dòng)地推導(dǎo)。
[0015]技術(shù)方案8:根據(jù)技術(shù)方案I的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定閾值包括在所述第一和第二節(jié)氣門位置之間的界限差異、所述第一和第二節(jié)氣門位置偏差的界限時(shí)間量、或它們的組合。
[0016]技術(shù)方案9:根據(jù)技術(shù)方案8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成如果所述第一和第二節(jié)氣門位置不在所述一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定閾值內(nèi)，則應(yīng)用所述第一節(jié)氣門位置或所述第二節(jié)氣門位置中的較小者。
[0017]技術(shù)方案10:根據(jù)技術(shù)方案5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成基于空氣燃料比和所述期望的燃料量來推導(dǎo)所述期望的空氣量，且其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成促動(dòng)促動(dòng)器，以提供所述期望的空氣量。
[0018]技術(shù)方案11:根據(jù)技術(shù)方案I所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成如果所述第一和第二節(jié)氣門位置不在所述一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)，則報(bào)告所述第一和第二節(jié)氣門位置之間的偏差、關(guān)閉具有所述節(jié)氣門閥的發(fā)動(dòng)機(jī)、提出警告或警報(bào)、或它們的組合。
[0019]技術(shù)方案12:—種方法，包括:
通過處理器接收由第一壓力傳感器傳送的第一壓力信號(hào)，所述第一壓力傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游；
通過所述處理器接收由第一溫度傳感器傳送的第一溫度信號(hào)，所述第一溫度傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的下游；
通過所述處理器推導(dǎo)所述第一壓力信號(hào)代表的第一壓力；
通過所述處理器推導(dǎo)所述第一溫度信號(hào)代表的第一溫度；
通過所述處理器推導(dǎo)通過所述節(jié)氣門閥的期望的空氣燃料混合物流量；
通過所述處理器使用模型來推導(dǎo)第一節(jié)氣門位置，其中，所述模型構(gòu)造成將所述期望的空氣燃料混合物流量、所述第一壓力、和所述第一溫度用作模型輸入；
通過所述處理器使用映射來推導(dǎo)第二節(jié)氣門位置；
通過所述處理器將所述第一節(jié)氣門位置與所述第二節(jié)氣門位置比較;和當(dāng)所述第一節(jié)氣門位置和所述第二節(jié)氣門位置在一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)時(shí)，通過所述處理器來應(yīng)用所述第一節(jié)氣門位置，以控制所述節(jié)氣門閥。
[0020]技術(shù)方案13:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，包括:
通過所述處理器接收由第二壓力傳感器傳送的第二壓力信號(hào)，所述第二壓力傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的上游； 通過所述處理器接收由第二溫度傳感器傳送的第二溫度信號(hào)，所述第二溫度傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的上游；
通過所述處理器推導(dǎo)所述第二壓力信號(hào)代表的第二壓力;和
通過所述處理器推導(dǎo)所述第二溫度信號(hào)代表的第二溫度，其中，所述模型構(gòu)造成將所述第一和第二壓力和所述第一和第二溫度用作模型輸入，以推導(dǎo)所述第一節(jié)氣門位置。
[0021]技術(shù)方案14:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其中，所述模型包括具有所述節(jié)氣門閥的節(jié)氣門系統(tǒng)的流體動(dòng)力模型。
[0022]技術(shù)方案15:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，包括:
基于期望的燃料量、期望的空氣量、和期望的排出氣體再循環(huán)量來推導(dǎo)所述期望的空氣燃料混合物流量。
[0023]技術(shù)方案16:根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法，包括:
基于期望的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、燃料發(fā)熱值、燃料轉(zhuǎn)化效率、或它們的一些組合來推導(dǎo)所述期望的燃料量。
[0024]技術(shù)方案17:根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，包括:如果所述第一和第二節(jié)氣門位置不在所述一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)，則報(bào)告所述第一和第二節(jié)氣門位置之間的偏差、關(guān)閉具有所述節(jié)氣門閥的發(fā)動(dòng)機(jī)、提出警告或警報(bào)、或它們的組合。
[0025]技術(shù)方案18:—種有形的、非瞬時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其包括編碼在其上的指令，其中，當(dāng)由處理器執(zhí)行時(shí)，所述指令構(gòu)造成:
接收由第一壓力傳感器傳送的第一壓力信號(hào)，所述第一壓力傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游；
接收由第一溫度傳感器傳送的第一溫度信號(hào)，所述第一溫度傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的下游；
推導(dǎo)所述第一壓力信號(hào)代表的第一壓力；
推導(dǎo)所述第一溫度信號(hào)代表的第一溫度；
推導(dǎo)通過所述節(jié)氣門閥的期望的空氣燃料混合物流量；
使用模型來推導(dǎo)第一節(jié)氣門位置，其中，所述模型構(gòu)造成將所述期望的空氣燃料混合物流量、所述第一壓力、和所述第一溫度用作模型輸入；
使用映射來推導(dǎo)第二節(jié)氣門位置；
將所述第一節(jié)氣門位置與所述第二節(jié)氣門位置比較;和
當(dāng)所述第一節(jié)氣門位置和所述第二節(jié)氣門位置在一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)時(shí)，應(yīng)用所述第一節(jié)氣門位置以控制所述節(jié)氣門閥。
[0026]技術(shù)方案19:根據(jù)技術(shù)方案18所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限包括在所述第一和第二節(jié)氣門位置之間的界限量差異、所述第一和第二節(jié)氣門位置相異的界限時(shí)間量、或它們的組合，且在發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試期間設(shè)定。
[0027]技術(shù)方案20:根據(jù)技術(shù)方案18所述的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其中，所述模型為所述節(jié)氣門的流體動(dòng)力物理模型，其模擬所述空氣燃料混合物與所述節(jié)氣門的表面和所述節(jié)氣門的上游和下游的壓力和溫度的相互作用，以推導(dǎo)所述第一節(jié)氣門位置。
【附圖說明】
[0028]當(dāng)參照附圖閱讀下列詳細(xì)描述時(shí)，本公開的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，其中貫穿附圖，類似的字符代表類似的部分，在附圖中:
圖1例示根據(jù)實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，該發(fā)動(dòng)機(jī)包括控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)通過基于模型和映射的控制器來控制節(jié)氣門位置；
圖2例示根據(jù)實(shí)施例的節(jié)氣門和該節(jié)氣門的緊鄰上游和下游的連接的模型的示意圖；圖3例示根據(jù)實(shí)施例的過程的流程圖，該過程適合用于推導(dǎo)基于模型的節(jié)氣門位置，和利用推導(dǎo)的基于映射的節(jié)氣門位置來監(jiān)測(cè)該基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)；
圖4A和4B例示根據(jù)實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)使用基于模型和基于映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)，且監(jiān)測(cè)以控制發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面將描述本公開的一個(gè)或更多個(gè)具體實(shí)施例。為了提供這些實(shí)施例的簡(jiǎn)明描述，可不在說明書中描述實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的所有特征。應(yīng)當(dāng)理解的是，在任何這種實(shí)際實(shí)現(xiàn)方式的發(fā)展中，如在任何工程或設(shè)計(jì)項(xiàng)目中一樣，必須進(jìn)行許多實(shí)現(xiàn)方式特定的決定以實(shí)現(xiàn)開發(fā)者的特定目標(biāo)，諸如與系統(tǒng)相關(guān)和商業(yè)相關(guān)的約束的合規(guī)性，其可從一個(gè)實(shí)現(xiàn)方式到另一個(gè)而變化。而且，應(yīng)當(dāng)理解的是，這種開發(fā)努力可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但對(duì)于享有本公開的益處的本領(lǐng)域技術(shù)人員而言仍是設(shè)計(jì)、制造、和加工的例行任務(wù)。
[0030]當(dāng)介紹本公開的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個(gè)”、“該”和“所述”指存在一個(gè)或更多個(gè)元件。用語“包括”、“包含”和“具有”意圖是包含的且指可存在除所列出的元件之外的附加元件。
[0031]本公開涉及用于更精確地控制發(fā)動(dòng)機(jī)中的節(jié)氣門位置以生成期望扭矩的系統(tǒng)和方法。應(yīng)當(dāng)注意，節(jié)氣門位置可意指節(jié)氣門主體內(nèi)側(cè)的節(jié)氣門板的角度，或節(jié)氣門擺動(dòng)(throw)或節(jié)氣門行程(trave I)的量。該技術(shù)可利用節(jié)氣門的一個(gè)或更多個(gè)模型來推導(dǎo)節(jié)氣門位置，這些模型考慮許多因素，諸如增壓與吸入歧管壓力比、吸入歧管壓力、吸入空氣溫度、空氣燃料比、燃料品質(zhì)(燃料加熱閥)、發(fā)動(dòng)機(jī)操作效率等。在一些實(shí)施例中，這些因素可通過一個(gè)或更多個(gè)傳感器、來自使用者的輸入而獲得、自動(dòng)地推導(dǎo)、或通過任何其他技術(shù)獲得。本文中描述的技術(shù)可更可靠地提供節(jié)氣門控制，即使是在傳感器經(jīng)歷非期望的維護(hù)狀況的情況下。
[0032]例如，基于二維(2D)映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)可用于監(jiān)測(cè)基于模型的節(jié)氣門推導(dǎo)。該基于2D映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)可比基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)更強(qiáng)健，因?yàn)?D映射可不使用同樣多(或任何)傳感器數(shù)據(jù)，但2D映射可能推導(dǎo)比模型不精確的節(jié)氣門位置。因此，基于2D映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)可用于交叉檢驗(yàn)使用模型推導(dǎo)的節(jié)氣門位置。即，可持續(xù)地、周期性地、或以任何期望的速率來比較基于2D映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)和基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)。如果推導(dǎo)在某標(biāo)定界限內(nèi)，那么基于模型的節(jié)氣門推導(dǎo)可用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)載(例如，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩)。如果推導(dǎo)偏差大于標(biāo)定界限、偏差得比標(biāo)定時(shí)間段長(zhǎng)、或它們的一些組合，那么可設(shè)定節(jié)氣門監(jiān)測(cè)器故障，且可觸發(fā)一個(gè)或更多個(gè)故障響應(yīng)程序，以處理故障。在一些實(shí)施例中，該一個(gè)或更多個(gè)故障響應(yīng)程序可包括使用在基于映射和基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)之間的較小值、當(dāng)故障持續(xù)多于標(biāo)定時(shí)間段并且/或者當(dāng)基于映射和基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)偏差多于標(biāo)定界限量時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)、將警告發(fā)送至工作站、響起警報(bào)、或它們的一些組合。
[0033]公開的技術(shù)的益處可包括通過使用包括在節(jié)氣門的物理模型中的傳感器數(shù)據(jù)而非僅使用基于映射的節(jié)氣門推導(dǎo)來提供用于期望的扭矩的節(jié)氣門位置的更精確的推導(dǎo)。而且，基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)可提供更快的控制響應(yīng)、渦輪增壓器起動(dòng)期間的更高靈敏度、和當(dāng)操作和環(huán)境條件變化時(shí)更一致的發(fā)動(dòng)機(jī)性能。然而，如可理解的，在一些實(shí)例中，如果對(duì)模型提供數(shù)據(jù)的傳感器中的任一者不響應(yīng)、或者若干傳感器具有漂移(drift)但仍然在它們的操作范圍內(nèi)，則可非期望地影響基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)。因此，強(qiáng)健的基于映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)可用于交叉檢驗(yàn)和校驗(yàn)基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)是合理的。以此方式，該技術(shù)可通過基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)來促進(jìn)更好的控制，且仍然維持基于映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)的強(qiáng)健性。
[0034]現(xiàn)在轉(zhuǎn)到附圖且參考圖1，例示出包括控制系統(tǒng)12的發(fā)動(dòng)機(jī)10的實(shí)施例的示意圖，該控制系統(tǒng)12控制節(jié)氣門14位置。發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括往復(fù)式或渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)(例如，內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī))。發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)或壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、或雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10可為二沖程發(fā)動(dòng)機(jī)、三沖程發(fā)動(dòng)機(jī)、四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)、五沖程發(fā)動(dòng)機(jī)、或六沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10還可包括任意數(shù)量的缸16 (例如，1-24個(gè)缸或任何其他數(shù)量的缸)和相關(guān)活塞和襯墊。發(fā)動(dòng)機(jī)10可用在交通工具(諸如機(jī)車、汽車、公共汽車、或船)中。備選地，發(fā)動(dòng)機(jī)10可用在聯(lián)接至發(fā)電機(jī)的靜止系統(tǒng)中。
[0035]發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括吸入歧管18和排出歧管20。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10還可包括充氣冷卻器22(例如，熱交換器)和吸入風(fēng)室24。例示的充氣冷卻器22包括對(duì)壓縮機(jī)26的流體連接。發(fā)動(dòng)機(jī)10還可包括由排出氣體驅(qū)動(dòng)的渦輪增壓器28。壓縮機(jī)26氧化劑(例如，吸入空氣)30，氧化劑用于在由充氣冷卻器22冷卻且在吸入風(fēng)室24中增壓之后被吸入到吸入歧管18中?？赏ㄟ^打開手動(dòng)調(diào)節(jié)器34來注射燃料32且將其與空氣30組合。手動(dòng)調(diào)節(jié)器34可調(diào)節(jié)進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料32的量和流量。在一些實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括用于將燃料32加至空氣30的兩個(gè)選項(xiàng)。第一個(gè)可包括吸過(draw through)選項(xiàng)36且第二個(gè)可包括吹過(blow through)選項(xiàng)38。通過使用吸過選項(xiàng)36，在被送至吸入歧管18之前，燃料32和空氣30可在壓縮、冷卻、和加壓之前混合，且使用吹過選項(xiàng)38，燃料32可正好在進(jìn)入吸入歧管18之前與空氣30混合。當(dāng)如所期望地關(guān)閉時(shí)，密封的燃料切斷閥40可終止燃料32到發(fā)動(dòng)機(jī)10中的流動(dòng)。
[0036]允許空氣燃料混合物流動(dòng)通過節(jié)氣門14，該節(jié)氣門14基于由控制系統(tǒng)12根據(jù)維持發(fā)動(dòng)機(jī)10的某速度所期望的扭矩的量而設(shè)定的節(jié)氣門14位置?？諝馊剂匣旌衔镌谄谕牧髀氏铝鬟^節(jié)氣門14，且流到吸入歧管18中，吸入歧管18將該空氣燃料混合物均勻地分配至缸16。一旦在缸16中，則空氣燃料混合物燃燒以生成熱燃燒氣體，該熱燃燒氣體通過排出歧管20向下游流到渦輪增壓器28中。例如，燃燒氣體移動(dòng)通過渦輪增壓器28，以驅(qū)動(dòng)渦輪增壓器28旋轉(zhuǎn)，這又可通過將額外的空氣驅(qū)動(dòng)到例如壓縮機(jī)26中而提高發(fā)動(dòng)機(jī)10效率和功率。壓縮機(jī)26可壓縮吸入空氣充氣以產(chǎn)生增壓。在行進(jìn)通過渦輪增壓器28之后，熱燃燒氣體可作為排出氣體41放出。此外，如所描繪的，發(fā)動(dòng)機(jī)可包括排廢門42閥，該閥將排出氣體從渦輪增壓器28轉(zhuǎn)移走，以調(diào)節(jié)渦輪增壓器28速度。
[0037]控制系統(tǒng)12可連接至一個(gè)或更多個(gè)傳感器43和遍及發(fā)動(dòng)機(jī)10的裝置。例如，所例示的控制系統(tǒng)12至少聯(lián)接于節(jié)氣門14和在節(jié)氣門14上游和下游的傳感器43。即，傳感器43可定位為接近節(jié)氣門14的進(jìn)口和出口(例如，在吸入風(fēng)室24與節(jié)氣門14之間和在節(jié)氣門14與吸入歧管18之間)。傳感器43可包括大氣和發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器，諸如壓力傳感器、溫度傳感器、速度傳感器等。例如，傳感器43可包括爆震傳感器、NOx傳感器、氧或λ( lambda)傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)空氣吸入溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)空氣吸入壓力傳感器、護(hù)套水溫傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排出溫度傳感器、發(fā)動(dòng)機(jī)排出壓力傳感器等。其他傳感器43還可包括用于溫度和壓力的壓縮機(jī)26入口和出口傳感器43。應(yīng)當(dāng)理解的是，傳感器43的布置使得能夠?qū)刂葡到y(tǒng)12提供指示節(jié)氣門14的上游和下游的壓力和溫度的信號(hào)。
[0038]在一些實(shí)施例中，控制系統(tǒng)12可包括一個(gè)或更多個(gè)處理器44和一個(gè)或更多個(gè)有形、非瞬時(shí)性的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(存儲(chǔ)器45)，其儲(chǔ)存執(zhí)行本公開技術(shù)的計(jì)算機(jī)指令。而且，控制系統(tǒng)12可包括執(zhí)行特定功能的各種模塊，諸如吸入控制器46、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制器(TQC)48、發(fā)動(dòng)機(jī)速度和扭矩請(qǐng)求器(REQ)50等)。吸入控制器46可提供以下功能:基于通過傳感器43獲得的壓力和/或溫度數(shù)據(jù)和通過節(jié)氣門14的空氣燃料混合物的期望的總流量使用節(jié)氣門14的流體動(dòng)力模型60(例如，基于物理的模型)來推導(dǎo)節(jié)氣門位置。用于推導(dǎo)節(jié)氣門位置的模型60可接收來自TQC 48的輸入，諸如期望的扭矩，其可通過接收發(fā)動(dòng)機(jī)速度和來自REQ50的扭矩請(qǐng)求來推導(dǎo)。此外，模型可接受其他輸入，包括燃料發(fā)熱值、燃料轉(zhuǎn)化效率等。此夕卜，吸入控制器46還可提供使用二維(2D)映射61來推導(dǎo)節(jié)氣門位置的功能，如前所述。2D映射61可接收期望的發(fā)動(dòng)機(jī)速度和扭矩以作為輸入且輸出相關(guān)的節(jié)氣門位置。在一些實(shí)施例中，2D映射61可包括查找表，該查找表在給定期望的扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)速度的情況下輸出節(jié)氣門位置。
[0039]如在下面詳細(xì)地論述的，吸入控制器46可通過將使用模型60獲得的節(jié)氣門位置推導(dǎo)與基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)比較來監(jiān)測(cè)使用模型60獲得的節(jié)氣門位置推導(dǎo)。如果基于模型60和基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)匹配在界限量(例如，任何合適的百分比，諸如1%、2%、5%、10%等)內(nèi)，那么基于模型60的節(jié)氣門位置推導(dǎo)可應(yīng)用于節(jié)氣門14，以產(chǎn)生期望的扭矩。具體而言，節(jié)氣門板可被設(shè)定至節(jié)氣門主體中的確定的角度(位置)，以使空氣燃料混合物的期望流量通過節(jié)氣門14行進(jìn)至吸入歧管18和缸16，空氣燃料混合物在缸16處燃燒。界限可在制作的品質(zhì)保證階段期間在節(jié)氣門14的測(cè)試期間標(biāo)定、通過外部源(例如，從制造商發(fā)送)、并且/或者在發(fā)動(dòng)機(jī)10的首次起動(dòng)時(shí)獲得。如果基于模型60和基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)不在標(biāo)定的界限內(nèi)、偏差標(biāo)定的時(shí)間量、或它們的一些組合，則控制系統(tǒng)12可設(shè)定故障，且可觸發(fā)一個(gè)或更多個(gè)故障響應(yīng)程序。通過組合基于模型60和基于映射61的控制，在本文中描述的技術(shù)可提供增強(qiáng)的可靠性和控制精度。
[0040]圖2例示根據(jù)實(shí)施例的節(jié)氣門系統(tǒng)的模型60的示意圖，該節(jié)氣門系統(tǒng)具有節(jié)氣門14 (例如，節(jié)氣門閥14)和在節(jié)氣門的直接上游和下游的連接。如前所述，模型60可為節(jié)氣門14的物理(例如，流體動(dòng)力)模型。模型60可實(shí)現(xiàn)模擬的執(zhí)行，這些模擬有助于確定節(jié)氣門板64的位置(角度)62應(yīng)為多少，以允許空氣燃料混合物的期望流量行進(jìn)通過節(jié)氣門14。模型60可模擬空氣燃料混合物與節(jié)氣門14的表面(諸如節(jié)氣門主體66和節(jié)氣門板64)、和各種上游和下游壓力和溫度的相互作用。此外，模型60可考慮各種因素，包括空氣燃料比、燃料的發(fā)熱值、和/或發(fā)動(dòng)機(jī)操作效率。
[0041]如所例示的，模型60可包括用于以下的輸入:節(jié)氣門14上游的壓力(P1)、吸入歧管18處節(jié)氣門14下游的壓力(P2)、節(jié)氣門14上游的溫度(Tl)、吸入歧管18處節(jié)氣門14下游的溫度(T2)、和通過節(jié)氣門14的空氣燃料混合物的總流量(Q)。模型60可在利用輸入運(yùn)行模擬之后輸出期望的節(jié)氣門位置62(θ)，以獲得通過節(jié)氣門14的期望總流量Q。
[0042]上游和下游壓力(Pl和Ρ2)和溫度(Tl和Τ2)可從接收自傳感器43的數(shù)據(jù)而獲得。通過使用傳感器43數(shù)據(jù)，模型60可基于上游和下游壓力(Pl和Ρ2)和溫度(Tl和Τ2)調(diào)節(jié)節(jié)氣門位置62(θ)。例如，如果上游壓力Pl高，則節(jié)氣門位置62(θ)可打開至更大的度數(shù)。然而，如果吸入壓力Pl低，則模型60可推導(dǎo)節(jié)氣門位置62(θ)可打開至更小的度數(shù)。此外，模型60可考慮發(fā)動(dòng)機(jī)10中的某些部分的劣化。例如，如果燃料促動(dòng)器變得更慢，則壓力Pl和/或Ρ2可不漸增，且傳感器43可探測(cè)壓力Pl和/或Ρ2的下降，且模型60可因此調(diào)節(jié)節(jié)氣門位置62(Θ )。以此方式，模型60可在操作條件和環(huán)境條件變化時(shí)考慮它們，以當(dāng)運(yùn)行模擬時(shí)提供更精確的節(jié)氣門位置62(θ)。
[0043]期望的總流量Q可從與以下相關(guān)的輸入而推導(dǎo)出:期望的燃料量、期望的空氣量、和產(chǎn)生期望扭矩的所需的期望的排出氣體再循環(huán)(EGR)量。燃料的量可通過模型60使用燃料發(fā)熱值和由TQC輸入的扭矩來推導(dǎo)。燃料發(fā)熱值與燃料中的能量相關(guān)?；谂ぞ睾腿剂习l(fā)熱值，模型60可推導(dǎo)燃料的量。例如，如果燃料發(fā)熱值高，那么可需要更多的燃料來持續(xù)產(chǎn)生期望的扭矩，因?yàn)槿剂峡筛斓胤贌?，或反之亦然。在一些?shí)施例中，燃料發(fā)熱值可由用戶在人機(jī)界面(HMI)上鍵入燃料發(fā)熱值并且/或者可使用模型60自動(dòng)地推導(dǎo)。
[0044]然后，通過使用所需的燃料量和燃料發(fā)熱值，可推導(dǎo)所需的空氣量。例如，為了達(dá)到某些監(jiān)管排放要求，空氣燃料比(AFR)可需要為某個(gè)量(例如，40/60、50/50、60/40等)。因此，基于所需的燃料量，吸入控制器46可確定達(dá)到滿足排放要求的空氣燃料比所需的空氣量。因此，如可理解的，空氣燃料比取決于燃料發(fā)熱值。此外，可在空氣和燃料的量之外使用EGR量，以考慮預(yù)期的氣體排出和排氣的回到吸入系統(tǒng)中的再循環(huán)。通過使用燃料量、空氣量、和EGR量，模型60可推導(dǎo)當(dāng)推導(dǎo)節(jié)氣門位置62(θ)時(shí)使用的總流量Q。
[0045]圖3例示根據(jù)實(shí)施例的過程70的流程圖，該過程70適合用于推導(dǎo)基于模型的節(jié)氣門位置62(θ)和利用推導(dǎo)的基于映射61的節(jié)氣門位置來監(jiān)測(cè)該基于模型的節(jié)氣門位置62(Θ)推導(dǎo)。過程70可實(shí)現(xiàn)為儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器45上且可由處理器44執(zhí)行的計(jì)算機(jī)指令。過程70可包括接收與上游和下游壓力(Pl和Ρ2)和溫度(Tl和Τ2)和空氣燃料混合物的總流量Q相關(guān)的輸入(過程框72)。過程70然后可推導(dǎo)節(jié)氣門位置62(θ)(過程框74)，且通過將其與使用映射61推導(dǎo)的節(jié)氣門位置比較來監(jiān)測(cè)模型推導(dǎo)的節(jié)氣門位置62( Θ )(過程框76)。如果模型的推導(dǎo)的節(jié)氣門位置62(θ)和映射61的推導(dǎo)的節(jié)氣門相差多于標(biāo)定的界限量、界限標(biāo)定的時(shí)間量、或它們的一些組合，那么過程70可提出故障(過程框78)。如果基于模型的節(jié)氣門位置62(θ)推導(dǎo)與基于映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)在界限量?jī)?nèi)，那么過程70可使用基于模型的節(jié)氣門位置62( Θ )推導(dǎo)來控制節(jié)氣門14的位置(過程框80)。即，過程70可首先使用基于模型的控制，且然后將通過基于模型60的控制而推導(dǎo)的位置與基于映射61的值比較，以改善可靠性。
[0046]從過程框72開始，模型60可接收來自傳感器43數(shù)據(jù)的上游和下游壓力(Pl和Ρ2)和溫度(Tl和Τ2)，且總流量Q可基于各種因素來推導(dǎo)。更具體而言，總流量Q可基于產(chǎn)生期望扭矩所需的燃料量、空氣量、和/或EGR量來推導(dǎo)。如在下面更詳細(xì)地描述的，燃料量可基于燃料發(fā)熱值和從TQC 48輸入的期望扭矩來確定。燃燒所需的空氣量可基于所需的燃料量和空氣燃料比(AFR)來推導(dǎo)，空氣燃料比(AFR)可基于排放要求來設(shè)定。模型60可接受輸入且推導(dǎo)應(yīng)用至節(jié)氣門14的節(jié)氣門位置62( θ )，以實(shí)現(xiàn)通過節(jié)氣門14的總流量Q(過程框74)。
[0047]在過程框76中，過程70可包括通過將基于模型的節(jié)氣門位置62(θ)推導(dǎo)與使用2D映射61(例如，查找表)推導(dǎo)出的節(jié)氣門位置比較來監(jiān)測(cè)基于模型的節(jié)氣門位置62(θ)推導(dǎo)。2D映射61可在給定由TQC 48發(fā)送的扭矩和期望的發(fā)動(dòng)機(jī)速度的情況下提供節(jié)氣門位置，如前所述。如果基于模型60和基于映射的節(jié)氣門位置推導(dǎo)之間的偏差變得比標(biāo)定界限大、或?qū)⒈粦?yīng)用比標(biāo)定的界限時(shí)間量長(zhǎng)、或二者，那么可設(shè)定故障(過程框78)。設(shè)定的故障可觸發(fā)一個(gè)或更多個(gè)故障響應(yīng)程序。
[0048]故障響應(yīng)程序可包括使用在基于映射61和基于模型60的節(jié)氣門位置62(θ)推導(dǎo)之間的用于節(jié)氣門位置的較小的值、當(dāng)偏差大于標(biāo)定界限量并且/或者偏差持續(xù)得比標(biāo)定時(shí)間量長(zhǎng)時(shí)關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)、將警告發(fā)送至工作站、將偏差報(bào)告至制造商以確定是否存在節(jié)氣門未如所預(yù)期的那樣作用的情況(遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè))、響起警報(bào)、或它們的一些組合。如前所述，界限可在發(fā)動(dòng)機(jī)10的測(cè)試期間確立。在一些實(shí)施例中，界限可標(biāo)定為具有足夠的富余，以便于不因過度靈敏度而觸發(fā)太多的故障。
[0049]如果基于模型60和基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)對(duì)于彼此而言在標(biāo)定界限內(nèi)，則基于模型60的節(jié)氣門位置62(θ)推導(dǎo)可用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)10負(fù)載(發(fā)動(dòng)機(jī)10扭矩)(過程框80)。以此方式，本技術(shù)促進(jìn)基于模型60的節(jié)氣門位置62(θ)推導(dǎo)的更精確的控制，而同時(shí)促進(jìn)基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)的強(qiáng)健性，以交叉檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?0的結(jié)果，以確保在將推導(dǎo)出的節(jié)氣門位置62(θ)應(yīng)用于節(jié)氣門14之前，推導(dǎo)出合理的節(jié)氣門位置62(θ)。這可阻止如果傳感器43故障且對(duì)模型60提供不精確的數(shù)據(jù)，則模型60推導(dǎo)可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)10的非期望維護(hù)狀況的節(jié)氣門位置62(θ)。
[0050]圖4Α和4Β例示根據(jù)實(shí)施例的控制系統(tǒng)90的示意圖，控制系統(tǒng)90使用基于模型60和基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)且監(jiān)測(cè)，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)10負(fù)載。系統(tǒng)90可包括發(fā)動(dòng)機(jī)速度和扭矩請(qǐng)求器(REQ)50、發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩控制器(TQC)48、和吸入控制器46，吸入控制器46可應(yīng)用基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)和基于模型60的節(jié)氣門位置推導(dǎo)，以控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10 AEQ50可包括發(fā)動(dòng)機(jī)10速度和扭矩設(shè)定點(diǎn)。例如，對(duì)于期望的發(fā)動(dòng)機(jī)10速度，REQ 50可提供相應(yīng)的扭矩設(shè)定點(diǎn)，以生成期望的發(fā)動(dòng)機(jī)10速度。此外，REQ 50可包括用于某些類型的負(fù)載和發(fā)動(dòng)機(jī)10的加載和減載分布。應(yīng)當(dāng)注意的是，系統(tǒng)90不需要知道任何關(guān)于正被驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用(負(fù)載)的任何情況。實(shí)際上，負(fù)載可被換出，且系統(tǒng)90可考慮切換而不確切地知道是何種類型的負(fù)載在被驅(qū)動(dòng)。即，通過使用系統(tǒng)90，可在不知道正被驅(qū)動(dòng)的具體應(yīng)用的情況下獨(dú)立地得到推導(dǎo)的節(jié)氣門14位置。
[0051 ] REQ 50可對(duì)TQC 48提供發(fā)動(dòng)機(jī)10速度和扭矩請(qǐng)求。TQC 48可接收該扭矩請(qǐng)求且輸出扭矩命令95，扭矩命令95由基于模型60的節(jié)氣門位置推導(dǎo)和基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)使用。在一些實(shí)施例中，TQC 48可使用扭矩?fù)p耗構(gòu)件96以考慮摩擦等。扭矩請(qǐng)求可由速度和扭矩管理器構(gòu)件98調(diào)節(jié)。此外，TQC 48可確定微調(diào)的扭矩請(qǐng)求是否通過扭矩速率界限100?？斓呐ぞ鼗蚩辙D(zhuǎn)速度可被發(fā)送至點(diǎn)火控制器102，點(diǎn)火控制器102與燃料轉(zhuǎn)化效率估計(jì)器104和點(diǎn)火模塊106聯(lián)接。慢的扭矩可行進(jìn)通過指示扭矩限制器107且作為扭矩命令95輸出。
[0052]如所例示的，基于模型的節(jié)氣門位置推導(dǎo)可包括通過應(yīng)用模型60而計(jì)算的推導(dǎo)，諸如從各種構(gòu)件獲得的推導(dǎo)，這些構(gòu)件可包括燃料流量控制器(FFC)1S構(gòu)件、空氣流量控制器(AFC) 110構(gòu)件、和總流量Q控制器112構(gòu)件，以推導(dǎo)節(jié)氣門位置62( Θ) C3FFC 108可接受至少三個(gè)輸入:來自TQC 48的用于各缸的扭矩命令95、由使用者鍵入和/或自動(dòng)地推導(dǎo)的燃料發(fā)熱值114、和燃料轉(zhuǎn)化效率估計(jì)104。
[0053]FFC 108可使用扭矩命令95、燃料發(fā)熱值114、和燃料轉(zhuǎn)化效率估計(jì)104來推導(dǎo)在各缸中燃燒以產(chǎn)生期望扭矩期間可需要的燃料量。FFC 108可對(duì)AFC 110、總流量Q控制器112和燃料促動(dòng)器116輸出在各缸處需要的扭矩和推導(dǎo)的燃料量。燃料促動(dòng)器116可如所請(qǐng)求的那樣將燃料注射到發(fā)動(dòng)機(jī)10中。應(yīng)當(dāng)注意，控制系統(tǒng)90可考慮促動(dòng)器116至缸之間的燃料輸送延遲117。此外，控制系統(tǒng)90可包括空氣燃料比(AFR)燃料微調(diào)構(gòu)件118，其可基于某些排放要求而減少注射到發(fā)動(dòng)機(jī)1中的燃料的量和/或流量。
[0054]通過使用請(qǐng)求的燃料量和期望扭矩，AFC110可基于空氣燃料比(AFR)設(shè)定點(diǎn)119來推導(dǎo)在缸中需要的用于適當(dāng)?shù)娜紵目諝饬?。例如，如果AFR設(shè)定點(diǎn)119為50%，那么AFC110可確定空氣燃料混合物必須包括50%的燃料和50%的空氣。因此，在該示例中，必須使用與請(qǐng)求的燃料量相同的空氣量，以達(dá)到AFR設(shè)定點(diǎn)119。在一些實(shí)施例中，AFR設(shè)定點(diǎn)119可根據(jù)監(jiān)管排放要求來設(shè)定。AFC 110可將各缸處的空氣量和期望的扭矩輸出至總流量Q控制器112。
[0055]此外，在一些實(shí)施例中，總流量Q控制器112可接受來自EGR流量控制器120的輸入。EGR流量控制器120可考慮預(yù)期的氣體排出且推導(dǎo)往回行進(jìn)通過吸入系統(tǒng)的EGR的量。EGR流量控制器120可將EGR請(qǐng)求發(fā)送至EGR閥控制器122，以如所確定地控制EGR的量。
[0056]通過使用由FFC 108請(qǐng)求的燃料量、由AFC 110請(qǐng)求的空氣量、和/或由EGR流量控制器120請(qǐng)求的EGR量，總流量Q控制器112可推導(dǎo)行進(jìn)通過節(jié)氣門14的期望的總流量Q。模型60可使用總流量Q，以及上游和下游壓力(Pl和Ρ2)和溫度(Tl和Τ2)，以通過運(yùn)行模擬以確定哪個(gè)位置使期望的總流量Q能夠更為最優(yōu)地穿過節(jié)氣門14的物理(流體動(dòng)力)模型60，以推導(dǎo)節(jié)氣門位置62(θ)。
[0057]如所例示的，基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)可用于監(jiān)測(cè)基于模型60的節(jié)氣門位置推導(dǎo)。映射61可接收來自TQC 48的扭矩命令95以及期望的發(fā)動(dòng)機(jī)速度124以作為輸入，且可推導(dǎo)相關(guān)的節(jié)氣門位置。如前所述，映射61可不使用傳感器數(shù)據(jù)來推導(dǎo)節(jié)氣門位置，且可包括具有相關(guān)扭矩、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、和節(jié)氣門位置的查找表。映射61可為二維(2D)的，因?yàn)樗邮軆蓚€(gè)輸入:扭矩95和發(fā)動(dòng)機(jī)速度124。系統(tǒng)90可持續(xù)地、周期性地、或以它們的一些組合的方式將基于映射61的節(jié)氣門位置推導(dǎo)與基于模型60的節(jié)氣門14位置推導(dǎo)比較，以檢查推導(dǎo)是否在彼此的標(biāo)定界限內(nèi)。如果推導(dǎo)不在標(biāo)定界限內(nèi)，則系統(tǒng)90可如上所述地執(zhí)行一個(gè)或更多個(gè)故障響應(yīng)程序。
[0058]本公開的技術(shù)效果包括使用基于模型60的途徑推導(dǎo)更精確的節(jié)氣門14位置，和使用利用2D映射61推導(dǎo)的節(jié)氣門位置來交叉檢驗(yàn)?zāi)Ｐ?0的精度。節(jié)氣門14的模型60可考慮各種因素，諸如上游和下游壓力(Pl和Ρ2)和溫度(Tl和Τ2)、燃料發(fā)熱值114、發(fā)動(dòng)機(jī)操作效率(燃料轉(zhuǎn)化效率104)等。與壓力(Pl和Ρ2)和溫度(Tl和Τ2)相關(guān)的數(shù)據(jù)可通過一個(gè)或更多個(gè)傳感器43而獲得，且因此使模型60能夠調(diào)節(jié)以在環(huán)境和操作條件變化時(shí)用于環(huán)境和操作條件。通過使用基于映射61的節(jié)氣門14位置推導(dǎo)，本技術(shù)能夠交叉檢驗(yàn)基于模型60的節(jié)氣門14位置推導(dǎo)且當(dāng)未達(dá)到某些標(biāo)定界限時(shí)設(shè)定故障。以此方式，該技術(shù)可促進(jìn)從基于模型60的節(jié)氣門14位置推導(dǎo)獲得的更好的控制，同時(shí)仍維持基于映射61的節(jié)氣門14位置推導(dǎo)的強(qiáng)健性。
[0059]本書面說明使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳實(shí)施方式，并且還使任何本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制造并且使用任何裝置或系統(tǒng)，并執(zhí)行任何合并的方法。本發(fā)明的可申請(qǐng)專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括由本領(lǐng)域技術(shù)人員想到的其他示例。如果這些其他示例包括不與權(quán)利要求的字面語言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果這些其他示例包括與權(quán)利要求的字面語言無顯著差別的等同結(jié)構(gòu)元件，則這些其他示例意圖在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，包括: 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，其構(gòu)造成: 接收由第一壓力傳感器傳送的第一壓力信號(hào)，所述第一壓力傳感器配置在節(jié)氣門閥的下游； 接收由第一溫度傳感器傳送的第一溫度信號(hào)，所述第一溫度傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的下游； 推導(dǎo)所述第一壓力信號(hào)代表的第一壓力； 推導(dǎo)所述第一溫度信號(hào)代表的第一溫度； 推導(dǎo)通過所述節(jié)氣門閥的期望的空氣燃料混合物流量； 使用模型來推導(dǎo)第一節(jié)氣門位置，其中，所述模型構(gòu)造成將所述期望的空氣燃料混合物流量、所述第一壓力、和所述第一溫度用作模型輸入； 使用映射來推導(dǎo)第二節(jié)氣門位置； 將所述第一節(jié)氣門位置與所述第二節(jié)氣門位置比較;和 當(dāng)所述第一節(jié)氣門位置和所述第二節(jié)氣門位置在一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定界限內(nèi)時(shí)，應(yīng)用所述第一節(jié)氣門位置來控制所述節(jié)氣門閥。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)，且其中，ECU構(gòu)造成: 接收由第二壓力傳感器傳送的第二壓力信號(hào)，所述第二壓力傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的上游； 接收由第二溫度傳感器傳送的第二溫度信號(hào)，所述第二溫度傳感器配置在所述節(jié)氣門閥的上游； 推導(dǎo)所述第二壓力信號(hào)代表的第二壓力;和 推導(dǎo)所述第二溫度信號(hào)代表的第二溫度，其中，所述模型構(gòu)造成將所述第一和第二壓力和所述第一和第二溫度用作模型輸入，以推導(dǎo)所述第一節(jié)氣門位置。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述模型包括具有所述節(jié)氣門閥的節(jié)氣門系統(tǒng)的流體動(dòng)力模型。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述映射包括查找表，所述查找表將期望的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩和發(fā)動(dòng)機(jī)速度映射至所述第二節(jié)氣門位置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成基于期望的燃料量、期望的空氣量、和期望的排出氣體再循環(huán)量來推導(dǎo)所述期望的空氣燃料混合物流量。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成基于期望的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩、燃料發(fā)熱值、燃料轉(zhuǎn)化效率、或它們的一些組合來推導(dǎo)所述期望的燃料量。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述燃料發(fā)熱值由用戶提供或者通過燃料的樣本來自動(dòng)地推導(dǎo)。8.根據(jù)權(quán)利要求1的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定閾值包括在所述第一和第二節(jié)氣門位置之間的界限差異、所述第一和第二節(jié)氣門位置偏差的界限時(shí)間量、或它們的組合。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成如果所述第一和第二節(jié)氣門位置不在所述一個(gè)或更多個(gè)標(biāo)定閾值內(nèi)，則應(yīng)用所述第一節(jié)氣門位置或所述第二節(jié)氣門位置中的較小者。10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成基于空氣燃料比和所述期望的燃料量來推導(dǎo)所述期望的空氣量，且其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)造成促動(dòng)促動(dòng)器，以提供所述期望的空氣量。
【文檔編號(hào)】F02D9/02GK105840326SQ201610078918
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年2月4日
【發(fā)明人】P.曾, D.M.蘭伯森
【申請(qǐng)人】通用電氣公司