專利名稱：用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓力的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，并且尤其涉及用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓カ(IMEP)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
此處的背景資料描述是為了大概介紹本發(fā)明的背景。目前署名的發(fā)明人的工作，在背景資料章節(jié)做了一定程度的描述，還有那些在申請(qǐng)時(shí)不可稱作現(xiàn)有技術(shù)的方面，這些都既不明顯又不隱含地認(rèn)作相對(duì)于本發(fā)明的現(xiàn)有技木。內(nèi)燃機(jī)燃燒氣缸內(nèi)的空氣/燃料(A/F)混合物以驅(qū)動(dòng)活塞，這可旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。氣缸的平均指示有效壓カ(頂EP)代表燃燒循環(huán)期間氣缸內(nèi)的產(chǎn)生與實(shí) 際(非恒定)氣缸壓力相同的功率值的理論恒定壓力?？梢曰趤碜詺飧變?nèi)的壓カ傳感器的測量值確定氣缸的頂EP。MEP可以用來確定氣缸內(nèi)是否發(fā)生不點(diǎn)火。另外，MEP可以用來控制氣缸的將來燃燒循環(huán)期間的燃料和/或點(diǎn)火正時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
—種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)包括第一、第二、第三和第四模塊。該第一模塊確定由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒弓I起的曲軸轉(zhuǎn)速的預(yù)期響應(yīng)。該第ニ模塊基于該預(yù)期響應(yīng)和由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)確定數(shù)值。該第三模塊基于該數(shù)值估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓カ(頂EP)。該第四模塊基于該估計(jì)MEP選擇性地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法包括，確定由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的預(yù)期響應(yīng)、基于該預(yù)期響應(yīng)和由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)確定數(shù)值、基于該數(shù)值估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓カ(頂EP)以及基于該估計(jì)頂EP選擇性地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。通過下文提供的詳細(xì)描述，本發(fā)明的更多適用領(lǐng)域?qū)⒆兊蔑@而易見。應(yīng)當(dāng)理解，詳細(xì)描述和特定例子僅僅意圖用于說明并且不意圖限制發(fā)明范圍。本發(fā)明還提供了以下方案
I.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
第一模塊，其確定由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的預(yù)期響應(yīng)；
第二模塊，其基于所述預(yù)期響應(yīng)和由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)確定數(shù)值；
第三模塊，其基于所述數(shù)值估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓カ(頂EP);和 第四模塊，其基于所述估計(jì)IMEP選擇性地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。2.如方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述第一模塊確定由發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸的每ー個(gè)中的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的M個(gè)預(yù)期響應(yīng)，其中，N是大于I的整數(shù)，并且其中，M是大于N的整數(shù)。3.如方案2所述的系統(tǒng)，其中，曲軸轉(zhuǎn)速的所述M個(gè)預(yù)期響應(yīng)是矢量，其包括由發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸的每ー個(gè)內(nèi)相應(yīng)的壓差點(diǎn)火和發(fā)動(dòng)機(jī)的全部N個(gè)氣缸的不點(diǎn)火引起的N個(gè)預(yù)期響應(yīng)。4.如方案3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一模塊產(chǎn)生PXM矩陣，其包括所述M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量，其中，P是單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)速的取樣點(diǎn)的數(shù)量，并且其中，P是大于或等于M的整數(shù)。5.如方案4所述的系統(tǒng)，進(jìn)ー步地包括第五模塊，其產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)，其中，所述測得響應(yīng)是矢量，其包括由所述N個(gè)氣缸的每ー個(gè)內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)。6.如方案5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一歩地包括第六模塊，其基于PXM的逆與轉(zhuǎn)置之積計(jì)算PXM矩陣的逆，其中，所述逆包括PXM矩陣的轉(zhuǎn)置與PXM矩陣之積的逆。7.如方案6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二模塊基于逆PXM矩陣與所述測得響應(yīng)矢量之積確定所述N個(gè)氣缸的每ー個(gè)的數(shù)值。 8.如方案7所述的系統(tǒng)，其中，所述第三模塊使用查詢表分別基于所述N個(gè)確定數(shù)值估計(jì)所述N個(gè)氣缸的每ー個(gè)的頂EP。9.如方案8所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)氣缸的估計(jì)MEP小于預(yù)定閾值吋，所述第四模塊檢測所述氣缸的不點(diǎn)火，并且其中，當(dāng)檢測到不點(diǎn)火時(shí)，所述第四模塊進(jìn)行下列之一
(i)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)和(ii)設(shè)置不點(diǎn)火標(biāo)志。10.如方案8所述的系統(tǒng)，其中，所述第四模塊通過基于所述估計(jì)IMEP控制每個(gè)氣缸的火花提前來平衡所述發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。11. 一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法,所述方法包括
確定由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒弓I起的曲軸轉(zhuǎn)速的預(yù)期響應(yīng)；
基于所述預(yù)期響應(yīng)和由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)確定數(shù)值；
基于所述數(shù)值估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓カ(MEP);以及 基于所述估計(jì)IMEP選擇性地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。12.如方案11所述的方法，進(jìn)ー步地包括，確定由發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸的每ー個(gè)中的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的M個(gè)預(yù)期響應(yīng)，其中，N是大于I的整數(shù)，并且其中，M是大于N的整數(shù)。13.如方案12所述的方法，其中，曲軸轉(zhuǎn)速的所述M個(gè)預(yù)期響應(yīng)是矢量，其包括由發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸的每ー個(gè)內(nèi)相應(yīng)的壓差點(diǎn)火和發(fā)動(dòng)機(jī)的全部N個(gè)氣缸的不點(diǎn)火引起的N個(gè)預(yù)期響應(yīng)。14.如方案13所述的方法，進(jìn)ー步地包括，產(chǎn)生PXM矩陣，其包括所述M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量，其中，P是單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)速的取樣點(diǎn)的數(shù)量，并且其中，P是大于或等于M的整數(shù)。15.如方案14所述的方法，進(jìn)ー步地包括，產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)，其中，所述測得響應(yīng)是矢量，其包括由所述N個(gè)氣缸的每ー個(gè)內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)。16.如方案15所述的方法，進(jìn)ー步地包括，基于PXM的逆與轉(zhuǎn)置之積計(jì)算PXM矩陣的逆，其中，所述逆包括PXM矩陣的轉(zhuǎn)置與PXM矩陣之積的逆。17.如方案16所述的方法，進(jìn)ー步地包括，基于逆PXM矩陣與所述測得響應(yīng)矢量之積確定所述N個(gè)氣缸的每ー個(gè)的數(shù)值。
18.如方案17所述的方法，進(jìn)ー步地包括，使用查詢表分別基于所述N個(gè)確定數(shù)值估計(jì)所述N個(gè)氣缸的每ー個(gè)的MEP。19.如方案18所述的方法，進(jìn)ー步地包括，當(dāng)氣缸的估計(jì)IMEP小于預(yù)定閾值時(shí)檢測所述氣缸的不點(diǎn)火，并且其中，當(dāng)檢測到不點(diǎn)火時(shí)進(jìn)行下列之一 (i)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)和
(ii)設(shè)置不點(diǎn)火標(biāo)志。20.如方案18所述的方法，進(jìn)ー步地包括，通過基于所述估計(jì)IMEP控制每個(gè)氣缸的火花提前來平衡所述發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。


通過詳細(xì)描述和附圖將更完整地理解本發(fā)明，其中
圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施的示例發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的原理框圖；
圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施的示例控制模塊的原理框 圖3A-3C是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的曲線圖，分別說明發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間用于不點(diǎn)火、壓差點(diǎn)火和正常點(diǎn)火的模擬氣缸壓カ；
圖4A-4B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的曲線圖，分別說明發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間用于各種系數(shù)和系數(shù)與平均指示有效壓カ(MEP)之間的相應(yīng)關(guān)系的模擬氣缸壓カ；
圖5是說明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施的用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的IMEP的示例方法的流程和
圖6A-6B是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施的曲線圖，說明發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間測得頂EP對(duì)比估計(jì)IMEP0
具體實(shí)施例方式下面的描述本質(zhì)上僅僅是說明性的，并且決不意圖限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。為了清楚起見，圖中將使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的元件。本文所用的措詞"A、B和C中的至少ー個(gè)〃應(yīng)當(dāng)解釋成意味著使用非專用邏輯〃或〃的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，方法內(nèi)的步驟可以以不同順序執(zhí)行，只要不改變本發(fā)明的原理。本文所用的術(shù)語〃模塊〃可以指的是、屬于或包括專用集成電路(ASIC)；電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共用的、專用的或組);其它的提供所述功能的適當(dāng)部件；或上述的ー些或全部的組合，例如在單片系統(tǒng)中。術(shù)語"模塊〃可以包括存儲(chǔ)由處理器執(zhí)行的代碼的存儲(chǔ)器(共用的、專用的或組)。上面所用的術(shù)語〃代碼〃可以包括軟件、固件和/或微代碼，并且可以指的是程序、例行程序、函數(shù)、類和/或?qū)ο?。上面所用的措詞"共用的"意味著來自多個(gè)模塊的一些或全部代碼可以使用單個(gè)(共用的)處理器來執(zhí)行。此外，來自多個(gè)模塊的ー些或全部代碼可以由單個(gè)(共用的)存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)。上面所用的措詞〃組〃意味著來自單個(gè)模塊的ー些或全部代碼可以使用一組處理器來執(zhí)行。此外，來自單個(gè)模塊的ー些或全部代碼可以使用一組存儲(chǔ)器來存儲(chǔ)。本文所述裝置和方法可以通過由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)。計(jì)算機(jī)程序包括存儲(chǔ)在非暫時(shí)性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的處理器可執(zhí)行指令。計(jì)算機(jī)程序還可以包括存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。非暫時(shí)性有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性例子是非易失性存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器和光存儲(chǔ)器。氣缸的平均指示有效壓力(MEP)可以用來確定氣缸是否不點(diǎn)火。另外，頂EP可以用來改善燃燒控制。具體地說，IMEP可以指示發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸之間的轉(zhuǎn)矩不平衡。因此，可以通過調(diào)整燃燒參數(shù)例如火花提前來平衡發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。然而，為每個(gè)氣缸提供壓力傳感器增加了成本。替代地，不精確的頂EP確定(或缺乏MEP確定)可以引起未檢測到的不點(diǎn)火和不平衡的燃燒，這會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)和/或降低性能/燃料經(jīng)濟(jì)性。因此，提出一種用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)中的MEP的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法可以通過在不為發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸提供壓力傳感器的情況下估計(jì)IMEP而降低成本。該系統(tǒng)和方法可以首先確定由發(fā)動(dòng)機(jī)的N (N^ I)個(gè)氣缸的每一個(gè)中的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)的預(yù)期響應(yīng)。該預(yù)期響應(yīng)可以是M個(gè)矢量(Μ>Ν)，包括N個(gè)氣缸的每一個(gè)內(nèi)的壓差燃燒和全部N個(gè)氣缸的不點(diǎn)火的預(yù)期響應(yīng)。因此，M可以等于Ν+1。可以基于試驗(yàn)期間收集的數(shù)據(jù)模擬或產(chǎn)生該M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量。因此，該M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量可以是預(yù)先確定的并儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。 該M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量還可以用PXM矩陣表示，其中，P可以是單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)速的取樣點(diǎn)的數(shù)量(P SM)。該系統(tǒng)和方法然后可以基于該M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量和由N個(gè)氣缸的每一個(gè)內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)確定N個(gè)氣缸的每一個(gè)的數(shù)值。曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)也可以是矢量。具體地說，該系統(tǒng)和方法可以確定基于逆PXM矩陣與測得響應(yīng)矢量之積確定N個(gè)氣缸的每一個(gè)的數(shù)值?？梢曰赑XM矩陣的逆與轉(zhuǎn)置之積產(chǎn)生該逆PXM矩陣，該逆包括PXM的轉(zhuǎn)置與PXM矩陣之積的逆。因此，逆PXM矩陣與測得響應(yīng)矢量之積也可以是矢量。這個(gè)矢量中的數(shù)值也可以稱為系數(shù)。該矢量可以包括M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量的每一個(gè)的數(shù)值/系數(shù)。N個(gè)壓差燃燒響應(yīng)矢量的N個(gè)計(jì)算值分別關(guān)聯(lián)ΙΜΕΡ。因此，該系統(tǒng)和方法然后可以基于該N個(gè)計(jì)算值估計(jì)N個(gè)氣缸的每一個(gè)的ΜΕΡ。例如，該系統(tǒng)和方法可以基于對(duì)應(yīng)值使用查詢表確定氣缸的ΜΕΡ。在估計(jì)了 N個(gè)氣缸的每一個(gè)的MEP之后，該系統(tǒng)和方法然后可以檢測不點(diǎn)火和/或控制燃燒。當(dāng)估計(jì)IMEP小于預(yù)定閾值時(shí)，該系統(tǒng)和方法可以檢測氣缸的不點(diǎn)火。例如，可以產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)或可以設(shè)置不點(diǎn)火標(biāo)志。該系統(tǒng)和方法還可以基于N個(gè)氣缸的每一個(gè)的估計(jì)MEP控制燃燒。具體地說，該系統(tǒng)和方法可以基于估計(jì)MEP選擇性地提前或延遲N個(gè)氣缸的每一個(gè)的火花正時(shí)以平衡N個(gè)氣缸的每一個(gè)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。另外，在本發(fā)明的其它例子中，該系統(tǒng)和方法可以實(shí)施于其它發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和診斷應(yīng)用。例如，該系統(tǒng)和方法可以實(shí)施于可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)(即氣缸停用/再啟用)和/或用于確定氣缸內(nèi)是否發(fā)生提前點(diǎn)火。具體地說，在這些其它發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)和診斷應(yīng)用中，按照合適的途徑，該系統(tǒng)和方法可以實(shí)施為包括附加的和/或不同的預(yù)期響應(yīng)矢量(使用附加的或不同的氣缸壓力負(fù)載條件計(jì)算或測量的)?，F(xiàn)在參照?qǐng)DI，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10包括發(fā)動(dòng)機(jī)12。發(fā)動(dòng)機(jī)12可以是火花點(diǎn)火(SI)發(fā)動(dòng)機(jī)、柴油機(jī)、均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火(HCCI)發(fā)動(dòng)機(jī)或另一合適類型的發(fā)動(dòng)機(jī)。在混合式發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10還可以包括附加的部件，例如電動(dòng)機(jī)和電池系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)12經(jīng)由進(jìn)氣系統(tǒng)16把空氣吸入進(jìn)氣歧管14中，這可通過節(jié)氣門18進(jìn)行調(diào)節(jié)。例如，節(jié)氣門18可以是使用電子節(jié)氣門控制(ETC)進(jìn)行電控的。進(jìn)氣歧管14中的空氣被分配給多個(gè)氣缸20并且分別與來自多個(gè)燃料噴射器22的燃料結(jié)合以形成空氣/燃料(A/F)混合物。雖然示出的是8個(gè)氣缸(N=8)，但是，發(fā)動(dòng)機(jī)12可以包括其它數(shù)量的氣缸。經(jīng)由進(jìn)氣門(未示出)把空氣吸入氣缸22中。進(jìn)氣凸輪軸25打開和關(guān)閉進(jìn)氣門(未不出)。進(jìn)氣凸輪軸相位器26控制進(jìn)氣凸輪軸25的相位，由此控制進(jìn)氣門(未不出)的正時(shí)。A/F混合物被氣缸20內(nèi)的活塞(未示出)壓縮并且燃燒以驅(qū)動(dòng)活塞(未示出)，這可旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸27并產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。取決于發(fā)動(dòng)機(jī)12的類型，多個(gè)火花塞24可以在每個(gè)氣缸20內(nèi)產(chǎn)生火花以燃燒壓縮了的A/F混合物。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器28測量曲軸27的轉(zhuǎn)速。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器28可以以每分鐘轉(zhuǎn)數(shù)(RPM)或者以曲軸27的特定角位置之間的時(shí)間間隔(秒)測量曲軸27的轉(zhuǎn)速。該驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩可以從曲軸27經(jīng)由變速器(未示出)和一些實(shí)施中的轉(zhuǎn)矩變換器(未示出)傳遞到車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)31。燃燒產(chǎn)生的廢氣可以經(jīng)由排氣門(未示出)排出氣缸20并且進(jìn)入排氣歧管32。排氣凸輪軸29打開和關(guān)閉排氣門(未示出)。排氣凸輪軸相位器30控制排氣凸輪軸29的相位，由此控制排氣門(未示出)的正時(shí)。排氣歧管32中的廢氣在釋放到大氣中之前可以由 排氣處理系統(tǒng)34進(jìn)行處理。例如，排氣處理系統(tǒng)34可以包括氧化催化劑(0C)、氮氧化物(NOx)吸附器/吸收器、選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、顆粒物質(zhì)(PM)捕集器和三元催化轉(zhuǎn)化器中的至少一個(gè)?？刂颇K50控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)10的運(yùn)轉(zhuǎn)。控制模塊50可以從節(jié)氣門18、燃料噴射器22、火花塞24、進(jìn)氣凸輪軸相位器26、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器28、排氣凸輪軸相位器30和/或該排氣處理系統(tǒng)34接收信號(hào)?？刂颇K50還可以從表征其它運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)例如質(zhì)量空氣流量(MAF)速率、歧管絕對(duì)壓力(MAP)、進(jìn)氣溫度(IAT)等等的其它傳感器(未示出)接收信號(hào)?？刂颇K50可以控制節(jié)氣門18、燃料噴射器22、火花塞24、進(jìn)氣凸輪軸相位器26、排氣凸輪軸相位器30和/或該排氣處理系統(tǒng)34。控制模塊50也可以實(shí)施本發(fā)明的系統(tǒng)或方法?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，給出控制模塊50的例子?？刂颇K50可以包括預(yù)期響應(yīng)模塊60、逆確定模塊64、測得響應(yīng)模塊68、系數(shù)計(jì)算模塊72、IMEP估計(jì)模塊76、不點(diǎn)火檢測模塊80和燃燒控制模塊84。預(yù)期響應(yīng)模塊60也可以稱為第一模塊。系數(shù)計(jì)算模塊68也可以稱為第二模塊。頂EP估計(jì)模塊76也可以稱為第三模塊。不點(diǎn)火檢測模塊80和/或燃燒控制模塊84也可以稱為第四模塊。測得響應(yīng)模塊68也可以稱為第五模塊。逆確定模塊64也可以稱為第六模塊。預(yù)期響應(yīng)模塊60確定由燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速波動(dòng)的預(yù)期響應(yīng)。具體地說，預(yù)期響應(yīng)模塊60可以產(chǎn)生M個(gè)矢量，包括由N個(gè)氣缸的每一個(gè)內(nèi)的壓差點(diǎn)火和全部N個(gè)氣缸的不點(diǎn)火引起的預(yù)期響應(yīng)。該M個(gè)產(chǎn)生的矢量也可以表示為PXM矩陣?？梢曰谀Ｐ突蚧谠囼?yàn)期間收集的數(shù)據(jù)產(chǎn)生該預(yù)期響應(yīng)(PXM矩陣)。此外，可以在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)平均速度和平均轉(zhuǎn)矩負(fù)載下確定該預(yù)期響應(yīng)PXM矩陣以允許不同的矩陣用于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外，基于模型或基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的矢量的任何組合可用在PXM矩陣中。該產(chǎn)生的PXM矩陣可以是預(yù)先確定的并儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。例如，預(yù)期響應(yīng)的基于模型的PXM矩陣可以通過向每個(gè)氣缸應(yīng)用M個(gè)壓力負(fù)載條件而產(chǎn)生(以N=8和M=9示出)，如下MF DF O O O O O OO MFODFOOOOOO
MF O O DF O O O OO
T = MF O O O DF O O OO (I)
MF OO OO DF OOO
MF O O O O O DF OO
MF O O O O O O DFO
MF 0000000DF 式中，NXM矩陣(T)代表M個(gè)氣缸壓力負(fù)載條件，這些條件在疊加(即相加)時(shí)產(chǎn)生由正常點(diǎn)火引起的全部轉(zhuǎn)矩響應(yīng)。矩陣T的元代表N個(gè)氣缸的壓力，由模型使用以計(jì)算預(yù)期響應(yīng)矢量。具體地說，MF代表不點(diǎn)火壓力，DF代表點(diǎn)火壓差，并且O代表零壓力。點(diǎn)火壓差DF也可以定義為正常點(diǎn)火壓力(NF)與不點(diǎn)火壓力MF之間的差值。正常點(diǎn)火壓力NF可以是多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)的氣缸壓力的平均值。例如，NF可以是100到300個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)的平均壓力。圖3A-3C分別示出發(fā)動(dòng)機(jī)全循環(huán)(720° )期間氣缸的模擬MF、DF和NF。橫軸(A)代表曲柄轉(zhuǎn)角角度(CAD，單位為。)，縱軸(B )代表氣缸壓力(Bar )。替代地，例如，預(yù)期響應(yīng)的基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)的PXM矩陣可以是基于試驗(yàn)數(shù)據(jù)產(chǎn)生的。因?yàn)橐匀繗飧咨系腄F和MF運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)12會(huì)很困難，可以通過首先以全部氣缸上的NF運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)12然后以N個(gè)氣缸的每一個(gè)的MF (這N個(gè)氣缸中其余的為NF)運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)12來收集試驗(yàn)數(shù)據(jù)。然后可以基于這些較低負(fù)載條件下確定的預(yù)期響應(yīng)矢量的線性組合產(chǎn)生PXM矩陣。例如，可以通過從與全部氣缸上的NF對(duì)應(yīng)的預(yù)期響應(yīng)矢量中減去與特定氣缸上的MF (這N個(gè)氣缸中其余的為NF)對(duì)應(yīng)的預(yù)期響應(yīng)矢量計(jì)算與該特定氣缸上的DF對(duì)應(yīng)的預(yù)期響應(yīng)矢量。類似地，例如，可以通過從與每個(gè)氣缸上的MF(這N個(gè)氣缸中其余的為NF)對(duì)應(yīng)的N個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量之和中減去與全部氣缸上的NF對(duì)應(yīng)的預(yù)期響應(yīng)矢量的(N-I)倍計(jì)算與全部氣缸上的MF對(duì)應(yīng)的預(yù)期響應(yīng)矢量。逆確定模塊64確定PXM矩陣的逆。逆PXM矩陣(Φ—1)可以如下計(jì)算
φ-'1 = [φ7 χφ X CD7 (2)
換句話說，逆矩陣Φ—1可以定義為PXM矩陣的逆和轉(zhuǎn)置PXM矩陣(Φτ)之積，該逆包括轉(zhuǎn)置PXM矩陣Φτ與PXM矩陣(Φ)之積的逆。因此逆矩陣Φ—1也可以稱為偽逆。另一方面，測得響應(yīng)模塊68確定由燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)矢量(X)。因此，測得響應(yīng)模塊68可以從表征發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器28接收信號(hào)。具體地說，測得響應(yīng)模塊68可以產(chǎn)生矢量，其包括由N氣缸的每一個(gè)內(nèi)的燃燒弓丨起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)。系數(shù)計(jì)算模塊72基于逆矩陣Φ—1與測得響應(yīng)矢量之積計(jì)算用于M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量的每一個(gè)的系數(shù)。例如，系數(shù)計(jì)算模塊72可以如下計(jì)算系數(shù)
η = Φ-1 X X(3)式中，n代表矢量，其包括用于N個(gè)壓差燃燒響應(yīng)矢量的系數(shù)，χ代表測得響應(yīng)矢量。注意，系數(shù)矢量η也可以包括用于全部N個(gè)氣缸不點(diǎn)火的系數(shù)，但是，這個(gè)系數(shù)在IMEP計(jì)算中不使用。IMEP估計(jì)模塊76基于這些系數(shù)估計(jì)N個(gè)氣缸的每一個(gè)的ΜΕΡ。例如，IMEP估計(jì)模塊76可以基于系數(shù)使用查詢表估計(jì)MEP。圖4Α-4Β示出燃燒壓力、系數(shù)和MEP之間的關(guān)系。具體地說，圖4Α示出發(fā)動(dòng)機(jī)全循環(huán)期間各個(gè)系數(shù)的氣缸壓力。如圖所示，較大系數(shù)可以代表較大氣缸壓力。橫軸(C)代表CAD (° ),縱軸(D)代表氣缸壓力(Bar)。另一方面，圖4B示出系數(shù)與頂EP之間的關(guān)系。橫軸(E)代表系數(shù)，縱軸(F)代表頂EP (kPa)。這個(gè)關(guān)系允許在確定了系數(shù)之后估計(jì)MEP。不點(diǎn)火檢測模塊80和燃燒控制模塊84可以都接收N個(gè)氣缸的估計(jì)MEP。當(dāng)氣缸的估計(jì)頂EP小于預(yù)定閾值時(shí)，不點(diǎn)火檢測模塊80可以檢測這個(gè)氣缸不點(diǎn)火。當(dāng)檢測到不點(diǎn)火時(shí)，不點(diǎn)火檢測模塊80可以產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)和/或設(shè)置不點(diǎn)火標(biāo)志(由信號(hào)82代表)。另一方面，燃燒控制模塊84可以基于估計(jì)MEP控制燃燒。具體地說，燃燒控制模塊84可 以平衡N個(gè)氣缸的每一個(gè)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。例如，燃燒控制模塊84可以基于估計(jì)MEP選擇性地提前或延遲N個(gè)氣缸的每一個(gè)的火花正時(shí)以平衡N個(gè)氣缸產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩。然而，燃燒控制模塊84也可以通過控制燃料噴射和/或燃料噴射正時(shí)和/或凸輪軸相位來控制燃燒?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，一種用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的MEP的示例方法開始于100。在100處，控制模塊50確定預(yù)期響應(yīng)矢量。在104處，控制模塊50基于預(yù)期響應(yīng)矢量確定逆矩陣Φ'在108處，控制模塊50確定測得響應(yīng)矢量。在112處，控制模塊50基于逆矩陣Φ—1和測得響應(yīng)矢量計(jì)算系數(shù)。在116處，控制模塊50基于系數(shù)估計(jì)N個(gè)氣缸的每一個(gè)的MEP。在120處，控制模塊50基于估計(jì)IMEP檢測不點(diǎn)火和/或控制燃燒?？刂迫缓罂梢苑祷?00。替代地，控制然后可以返回108，在此，再次確定測得響應(yīng)矢量(S卩，預(yù)期響應(yīng)可以不變，因此可以不重復(fù)100和104)。圖6A-6B示出根據(jù)本發(fā)明的測得MEP對(duì)比估計(jì)MEP。橫軸(G)代表氣缸數(shù)(例如1、2、3……8)，縱軸(H)代表頂EP (kPa)。具體地說，圖6A示出正常點(diǎn)火下測得MEP 150對(duì)比估計(jì)頂EP 152。另一方面，圖6B示出單個(gè)氣缸不點(diǎn)火(例如，氣缸4)下測得MEP 154對(duì)比估計(jì)頂EP 156。如圖所示，兩個(gè)估計(jì)MEP 152、156都近似等于相應(yīng)的測得MEP 150、154,并且兩個(gè)也都精確地追蹤不點(diǎn)火。能夠以多種形式實(shí)施本發(fā)明的寬泛教導(dǎo)。因此，盡管本發(fā)明包含特定例子，但是本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)當(dāng)受此限制，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員一旦研讀附圖、說明書和下列權(quán)利要求，其它改型將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括 第一模塊，其確定由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的預(yù)期響應(yīng)； 第二模塊，其基于所述預(yù)期響應(yīng)和由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)確定數(shù)值； 第三模塊，其基于所述數(shù)值估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓力(頂EP);和 第四模塊，其基于所述估計(jì)IMEP選擇性地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中，所述第一模塊確定由發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸的每一個(gè)中的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的M個(gè)預(yù)期響應(yīng)，其中，N是大于I的整數(shù)，并且其中，M是大于N的整數(shù)。
3.如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中，曲軸轉(zhuǎn)速的所述M個(gè)預(yù)期響應(yīng)是矢量，其包括由發(fā)動(dòng)機(jī)的N個(gè)氣缸的每一個(gè)內(nèi)相應(yīng)的壓差點(diǎn)火和發(fā)動(dòng)機(jī)的全部N個(gè)氣缸的不點(diǎn)火引起的N個(gè)預(yù)期響應(yīng)。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，所述第一模塊產(chǎn)生PXM矩陣，其包括所述M個(gè)預(yù)期響應(yīng)矢量，其中，P是單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的曲軸轉(zhuǎn)速的取樣點(diǎn)的數(shù)量，并且其中，P是大于或等于M的整數(shù)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步地包括第五模塊，其產(chǎn)生曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)，其中，所述測得響應(yīng)是矢量，其包括由所述N個(gè)氣缸的每一個(gè)內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步地包括第六模塊，其基于PXM的逆與轉(zhuǎn)置之積計(jì)算P XM矩陣的逆，其中，所述逆包括P XM矩陣的轉(zhuǎn)置與PXM矩陣之積的逆。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，所述第二模塊基于逆PXM矩陣與所述測得響應(yīng)矢量之積確定所述N個(gè)氣缸的每一個(gè)的數(shù)值。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中，所述第三模塊使用查詢表分別基于所述N個(gè)確定數(shù)值估計(jì)所述N個(gè)氣缸的每一個(gè)的MEP。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中，當(dāng)氣缸的估計(jì)IMEP小于預(yù)定閾值時(shí)，所述第四模塊檢測所述氣缸的不點(diǎn)火，并且其中，當(dāng)檢測到不點(diǎn)火時(shí)，所述第四模塊進(jìn)行下列之一 (i)產(chǎn)生警報(bào)信號(hào)和(ii )設(shè)置不點(diǎn)火標(biāo)志。
10.一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，所述方法包括 確定由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒弓I起的曲軸轉(zhuǎn)速的預(yù)期響應(yīng)； 基于所述預(yù)期響應(yīng)和由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)確定數(shù)值； 基于所述數(shù)值估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓力(MEP);以及 基于所述估計(jì)IMEP選擇性地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓力的系統(tǒng)和方法。具體地，一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)包括第一、第二、第三和第四模塊。該第一模塊確定由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的預(yù)期響應(yīng)。該第二模塊基于該預(yù)期響應(yīng)和由發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)的燃燒引起的曲軸轉(zhuǎn)速的測得響應(yīng)確定數(shù)值。該第三模塊基于該數(shù)值估計(jì)發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的平均指示有效壓力(IMEP)。該第四模塊基于該估計(jì)IMEP選擇性地調(diào)整發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)。
文檔編號(hào)F02B77/08GK102808694SQ20121017532
公開日2012年12月5日 申請(qǐng)日期2012年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者J.A.摩根, D.S.馬修斯, R.J.赫林, J.V.鮑曼, J.R.貝爾德霍 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司