CN100451301C - 凸轮相位器运动的空气动力稳定状态和瞬变状态的检测方法 - Google Patents

Abstract

一种内燃机凸轮相位器运动的空气动力稳定状态检测系统包括一个凸轮位置传感装置和一个控制模块。凸轮位置传感装置根据内燃机的凸轮相位器的位置产生一个位置信号。控制模块接收这个位置信号并且使用第一和第二滤波器对位置信号进行选择瞬变或稳定状态条件。控制模块根据瞬变或稳定状态条件计算出一个估算空气量。

Description

凸轮相位器运动的空气动力稳定状态和瞬变状态的检测方法

相关申请参考

本申请要求于2005年7月22日提交的美国临时申请第60/702091号文献的权宜。将上述申请的公开内容在这里合并作为参考。

技术领域

本发明涉及内燃机的控制系统，特别涉及一种用于估算空气的凸轮相位器稳定状态和瞬变状态的检测系统和方法。

背景技术

估算内燃机中的空气量存在许多方法。一种常用方法是利用空气质量流量传感器的测量来估算空气量。另一种常用方法是利用速度密度的计算来估算空气量。

第一种方法被证明在与内燃机进气和排气凸轮轴连接的凸轮相位器运动期间是不精确的。第二种方法提供了在凸轮相位器瞬变运动状态时更为精确的估算方法。常用估算空气量的方法缺乏检测凸轮相位器瞬变运转状态或稳定运转状态的能力，并且缺乏在瞬变运转状态期间应用合适的空气估算方法的能力。

发明内容

本发明提供一种内燃机凸轮相位器运动的空气动力稳定状态检测系统，包括：一个凸轮位置传感装置，其根据所述内燃机的所述凸轮相位器产生一个位置信号；一个控制模块，其接收所述位置信号并且对所述位置信号使用第一和第二滤波器来选择一个瞬变状态和一个稳定状态其中之一，所述控制模块根据所述选择的所述瞬变状态和所述稳定状态计算出一个估算空气量。

本发明还提供一种凸轮相位器运动的空气动力稳定状态检测方法，包括：接收一个凸轮相位器的位置信号；对所述凸轮相位器位置信号使用一个第一滤波器；对所述凸轮相位器位置信号使用一个第二滤波器；计算所述第一滤波器的输出和第二滤波器的输出的差；当所述差的绝对值小于预先设定值时选择稳定状态；当所述差的绝对值大于或者等于预先设定值时选择瞬变条件；根据所述稳定状态条件和所述瞬变条件选择一种计算估算空气量的方法。

本发明还提供一种空气动力稳定状态测量方法，包括：一个第一凸轮位置传感装置，其根据一个与进气凸轮轴接连的第一凸轮相位器产生一个进气位置信号；一个第二凸轮位置传感装置，其根据一个与排气凸轮轴接连的第二凸轮相位器产生一个排气位置信号；一个状态确定模块，其选择所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴处于一个瞬变状态和一个稳定状态其中之一；一个空气估算模块，其根据所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴的所述瞬变条件和所述稳定状态条件来计算一个估算空气量。

根据本发明，一种内燃机凸轮相位器运动的空气动态稳定检测系统包括一个凸轮位置传感装置和一个控制模块。该凸轮位置传感装置根据内燃机凸轮相位器的位置产生一个位置信号。控制模块接收这个位置信号并且对该位置信号使用第一和第二滤波器，以选择是瞬变状态还是稳定状态。控制模块也根据所选择的瞬变状态条件或稳定状态条件计算出一个估算空气量。

在其它的特征中，所述空气动力稳定状态检测系统包括一个第二凸轮位置传感装置。该第二凸轮位置传感装置产生一个内燃机第二凸轮相位器的第二位置信号。凸轮相位器与内燃机的一个进气凸轮轴相连接并且第二凸轮相位器与内燃机的一个排气凸轮轴相连接。控制模块使用第三和第四滤波器对第二位置信号进行过滤，根据第一和第二滤波器的差别和第三和第四滤波器的差别选择是稳定状态条件还是瞬变状态。

在其它特征中，当控制模块确定为瞬变状态时，控制模块根据一个速度密度计算估算出空气量。当控制模块确定为稳定状态条件时，控制模块根据一个空气质量流量传感器信号和内燃机速度计算出一个估算空气量。控制模块根据估算出的空气量控制一个内燃机的燃油喷射器。

本发明的更进一步的适用范围将从下文的详细描述中更为明确。应该理解，详细说明和具体例子以及本发明所列举的优选实施例的目的仅在于描述而不用于限定本发明的保护范围。

附图说明

从详细描述和相应的附图中，能够更加完全地理解本发明。其中：

图1为一个功能模块图，图示了一个汽车内燃机系统包括一个控制模块，这个控制模块根据本发明的空气动力稳定状态检测系统和方法来控制内燃机运转；

图2为一个数据流程图，图示了一个控制模块，包括一个根据本发明的空气动态稳定状态检测系统；

图3为一个流程图，图示了一个状态确定模块的执行步骤；

图4为一个流程图，图示了一个空气估算模块的执行步骤。

具体实施方式

下面的对优选实施例的描述只是实际中的典型例子而不能用于限定本发明和本发明的应用及使用。为了清楚起见，在附图中对相同的部件采用相同的参考标记。在此所使用的术语模块表示一个专用集成电路(ASIC)、一个电子电路、一和执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用、或群组)、一个组合逻辑电路，和/或其它能提供所述功能的适用元件。

现在参看图1，一个内燃机系统10包括一个内燃机12，其燃烧空气燃油的混合物产生驱动转矩。空气通过一节流阀16进入一进气歧管14。节流阀16调节进入进气歧管14的空气质量流量。一个空气质量流量传感器15检测进入内燃机的空气气流的质量。一个歧管绝对压力传感器17检测在进气歧管14中的空气压力。进入进气歧管14的空气被分配到气缸18中。尽管图示为一个单气缸18，但是可以理解，本发明内燃机控制系统可以运用到含有多气缸的内燃机中，且并不仅限于包括2，3，4，5，6，8，10和12气缸的情况。

当空气由进气口进入到气缸18内时，一个燃油喷射器(未显示出)喷射出混合空气的燃油。该燃料喷射器可以是一个喷射器带有一个电子或者机械的燃油喷射系统20、一个作为化油器或其它用于将燃油与进口空气混合的系统的喷口或出口。对燃油喷射器进行控制，以在气缸18内提供理想的空气燃油比(A/F)。

一个进气阀22选择性的打开和关闭，使得空气/燃油的混合物进入气缸18。进气阀位置由一个进气凸轮轴24调节。一个活塞(未显示出)在汽缸18内压缩空气/燃油的混合物。一个火花塞26点燃空气/燃油的混合物，驱动汽缸18内的活塞。该活塞驱动一个曲轴(未显示出)产生驱动转矩。当排气阀28处于打开位置时，汽缸18内的燃烧废气由排气口强制排出。排气阀位置由一排气凸轮轴30调节。废气在一个排气系统中处理。尽管图示为单个进气和排气阀22，28，但可以理解，内燃机12可以在每个汽缸18包括多个进气和排气阀22，28。

内燃机系统10可以包括一个进气凸轮相位器32和一个排气凸轮相位器34，它们分别调节进气和排气凸轮轴24，30的旋转定时。更具体地说，进气和排气凸轮轴24，30的各自的定时和相位角可以相对彼此或气缸18中的活塞位置或曲轴位置而设置提前或滞后。以这种方式，进气和排气阀22，28可以彼此或相对于气缸18中的活塞位置而调节。通过调节进气阀22和排气阀28的位置，调节进入到气缸18内的空气/燃油混合物的量和由此产生的内燃机的转矩。

根据本发明，一个控制模块40检测凸轮相位器32、34的瞬变和稳定运转状态，并且计算出一个估算空气量62。现在参看图2，控制模块40在此图中更详细地显示出来。控制模块40接收一个进气凸轮相位器位置信号52和一个排气凸轮相位器位置信号54。这个位置可以由检测凸轮相位器32、34(图1)得到，也可以由其他的内燃机运转状况确定。一个状态确定模块56确定每个凸轮相位器是处于稳定运转状态还是处于瞬变运转状态。当凸轮相位器运动时，凸轮相位器处于瞬变运转状态。而当凸轮相位器静止时，凸轮相位器处于稳态状态。一个空气估算模块60根据从状态确定模块56接收到的状态标记58计算出估算空气量62。

现在参看图3，这个流程图图示了一个按照本发明的状态确定模块的执行步骤。在步骤100和步骤110中，一对低通滤波器应用到进气凸轮位置和/或排气凸轮位置中。在步骤100中应用一个快速低通滤波器。在步骤110中应用一个慢速低通滤波器。当凸轮相位器不运动时，两个滤波器的输出是一样的。然而，当任何一个凸轮相位器运动时，滤波器则会产生不同的输出。在步骤120中，为排气凸轮相位器位置和/或进气凸轮相位器位置计算出滤波器输出之差。

在步骤130中，如果进气位置差的绝对值大于或者等于第一可选阈值，或者排气位置差绝对值大于或者等于第二可选阈值，则确定为瞬变运转状态并将瞬变标记设为TRUE。在步骤130中，如果进气位置差的绝对值小于第一可选阈值或者排气位置差别的绝对值小于第二可选阈值，则确定为稳态运转状态并将稳定状态标记设为TRUE。在一个替换实施例中，一个可变大小的调整值(截断值)可以应用到所述差中，从而允许凸轮相位器可以从停止位置移动一段距离而不需要提供一个显著的影响。

现在参看图4，该图详细显示出一个空气估算模块60的执行步骤。当瞬变标记设为TRUE时，估算器使用速度密度计算方法估算空气量。在步骤220中，根据进气歧管的压力、内燃机速度、进气凸轮相位器位置、排气凸轮相位器位置和每个气缸的估算空气温度来计算瞬态估算空气量。否则，在步骤230中稳定状态标记为TRUE，在步骤240中根据一个来自空气质量流量传感器的信号和内燃机速度计算出一个稳态估算空气量。

本领域技术人员现在可以从上述说明中理解出应用本发明可以进行多种变化的广泛的教导。因此，当本发明以相关特例进行描述时，本发明的真实保护范围不应仅限于此，因为其他的变化对于本领域专业技术人员在得知附图，技术说明和权利要求后变得显而易见。

Claims (19)

1.一种内燃机凸轮相位器运动的空气动力稳定状态检测系统，包括：

一个凸轮位置传感装置，其根据所述内燃机的所述凸轮相位器产生一个位置信号；

一个控制模块，其接收所述位置信号并且对所述位置信号使用第一和第二滤波器来选择一个瞬变状态和一个稳定状态其中之一，所述控制模块根据所述选择的所述瞬变状态和所述稳定状态计算出一个估算空气量。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述凸轮相位器连接所述内燃机的一个进气凸轮轴。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述凸轮相位器连接所述内燃机的一个排气凸轮轴。

4.如权利要求1所述的系统，其特征在于还包括一个第二凸轮位置传感装置，其产生一个所述内燃机的一个第二凸轮相位器的第二位置信号，其中所述凸轮相位器连接所述内燃机的一个进气凸轮轴，所述第二凸轮相位器连接所述内燃机的一个排气凸轮轴。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于所述控制模块对所述第二位置信号使用第三和第四滤波器，并且根据所述第一和第二滤波器之间的差以及第三和第四滤波器之间的差来选择所述稳定状态和所述瞬变状态其中之一。

6.如权利要求1所述的系统，其特征在于当所述控制模块确定为瞬变条件时，所述控制模块根据一种速度密度计算法来计算所述估算空气量。

7.如权利要求1所述的系统，其特征在于当所述控制模块确定为稳定状态条件时，所述控制模块根据一个空气质量流量传感器信号和内燃机速度来计算所述估算空气量。

8.如权利要求1所述的系统，其特征在于所述控制模块根据所述估算空气量来控制所述内燃机的一个燃油喷射器。

9.一种凸轮相位器运动的空气动力稳定状态检测方法，包括：

接收一个凸轮相位器的位置信号；

对所述凸轮相位器位置信号使用一个第一滤波器；

对所述凸轮相位器位置信号使用一个第二滤波器；

计算所述第一滤波器的输出和第二滤波器的输出的差；

当所述差的绝对值小于预先设定值时选择稳定状态；

当所述差的绝对值大于或者等于预先设定值时选择瞬变条件；

根据所述稳定状态条件和所述瞬变条件选择一种计算估算空气量的方法。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于该方法还包括根据所述估算空气量控制燃料输入。

11.如权利要求9所述的方法，其特征在于该方法还包括当确定为稳定状态条件时，根据一空气质量流量传感器的输入和内燃机速度来计算所述估算空气量。

12.如权利要求9所述的方法，其特征在于计算估算空气量的步骤包括根据进气歧管的绝对压力、内燃机的速度、进气凸轮相位器的位置、排气凸轮相位器的位置、以及每个气缸估算空气温度来计算所述估算空气量。

13.如权利要求9所述的方法，其特征在于所述第一滤波器的时间常数比第二滤波器的更快。

14.一种空气动力稳定状态测量方法，包括：

一个第一凸轮位置传感装置，其根据一个与进气凸轮轴接连的第一凸轮相位器产生一个进气位置信号；

一个第二凸轮位置传感装置，其根据一个与排气凸轮轴接连的第二凸轮相位器产生一个排气位置信号；

一个状态确定模块，其选择所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴处于一个瞬变状态和一个稳定状态其中之一；

一个空气估算模块，其根据所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴的所述瞬变条件和所述稳定状态条件来计算一个估算空气量。

15.如权利要求14所述的方法，其特征在于所述状态确定模块对所述进气位置信号和所述排气位置信号使用第一和第二滤波器，来确定所述第一和第二滤波器的差，并且根据所述差来确定所述瞬变状态和所述稳定状态。

16.如权利要求14所述的方法，其特征在于当所述进气凸轮轴的进气位置信号的第一和第二滤波器差的绝对值和所述排气凸轮轴的排气位置信号的第一和第二滤波器的差的绝对值至少其中之一大于或者等于一个预先设定值时，状态确定模块确定为瞬变状态。

17.如权利要求15所述的方法，其特征在于当所述进气凸轮轴的进气位置信号的第一和第二滤波器差的绝对值和所述排气凸轮轴的排气位置信号的第一和第二滤波器的差的绝对值至少其中之一小于一个预先设定值时，状态确定模块确定为稳定状态条件。

18.如权利要求14所述的方法，其特征在于当确定为瞬变条件时，所述空气估算模块根据进气歧管的绝对压力、内燃机的速度、进气凸轮相位器的位置、排气凸轮相位器的位置、以及每个气缸估算空气温度来计算所述估算空气量。

19.如权利要求14所述的方法，其特征在于当确定为稳定状态条件时，所述空气估算模块根据空气质量流量传感器的值和内燃机速度来计算所述估算空气量。

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