CN102297031A - 用于测量发动机气流的系统和方法 - Google Patents

用于测量发动机气流的系统和方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102297031A
CN102297031A CN2011101763980A CN201110176398A CN102297031A CN 102297031 A CN102297031 A CN 102297031A CN 2011101763980 A CN2011101763980 A CN 2011101763980A CN 201110176398 A CN201110176398 A CN 201110176398A CN 102297031 A CN102297031 A CN 102297031A
Authority
CN
China
Prior art keywords
air
maf
gas handling
density
handling system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2011101763980A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102297031B (zh
Inventor
B.G.哈蒙
L.K.维金斯
J.A.加托夫斯基
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GM Global Technology Operations LLC
Original Assignee
GM Global Technology Operations LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GM Global Technology Operations LLC filed Critical GM Global Technology Operations LLC
Publication of CN102297031A publication Critical patent/CN102297031A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102297031B publication Critical patent/CN102297031B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/68—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow by using thermal effects
    • G01F1/696—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters
    • G01F1/6965—Circuits therefor, e.g. constant-current flow meters comprising means to store calibration data for flow signal calculation or correction
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F1/00—Measuring the volume flow or mass flow of fluid or fluent solid material wherein the fluid passes through a meter in a continuous flow
    • G01F1/76—Devices for measuring mass flow of a fluid or a fluent solid material
    • G01F1/86—Indirect mass flowmeters, e.g. measuring volume flow and density, temperature or pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F02D2200/0408—Estimation of intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0414—Air temperature
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0418—Air humidity
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F02D41/187—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow using a hot wire flow sensor
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N9/00—Investigating density or specific gravity of materials; Analysing materials by determining density or specific gravity

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Abstract

本发明涉及用于测量发动机气流的系统和方法，提供了用于发动机的控制系统，其包括密度确定模块和质量空气流动（MAF）确定模块。密度确定模块根据空气温度，空气压力，和空气的相对湿度确定发动机的进气系统中的空气密度。MAF确定模块根据确定的空气密度，空气速度，和进气系统的横截面积确定通过进气系统的MAF。

Description

用于测量发动机气流的系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2010年6月28日提交的美国临时申请No.61/359,103的权益。上述申请的内容通过引用全部结合在此。
技术领域
本发明涉及一种内燃机并且更特别地涉及一种用于测量发动机气流的系统和方法。
背景技术
这里提供的背景描述是为了总地示出本公开内容的目的。本发明人在该背景技术部分中所作描述的内容，以及其描述在叙写时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不特别地也不含蓄地认为是破坏本公开的现有技术。
内燃机通过可以通过节气门调节的进气系统将空气吸入进气歧管。具体地，当节气门开度增加时，通过进气系统的气流速度可增加。质量空气流量（MAF）传感器测量通过进气系统的气流速度。MAF传感器的测量值可以表示发动机上的负载。例如，发动机上的负载可以根据驾驶员的输入而变化。进气歧管中的空气与燃料混合以产生空气/燃料（A/F）混合物。A/F混合物在多个气缸内燃烧以驱动活塞，该活塞可旋转地转动曲轴并且产生驱动转矩。
发明内容
用于发动机的控制系统包括密度确定模块和质量空气流量（MAF）确定模块。密度确定模块根据空气温度，空气压力，和空气的相对湿度确定发动机的进气系统中的空气密度。MAF确定模块根据确定的空气密度，空气速度，和进气系统的横截面积确定通过进气系统的MAF。
该方法包括根据空气温度，空气压力，和空气的相对湿度确定发动机的进气系统中的空气密度，并且根据确定的空气密度，空气速度，和进气系统的横截面积确定通过进气系统的质量空气流量（MAF）。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1：一种用于发动机的控制系统，包括：
密度确定模块，其根据空气温度，空气压力，和空气的相对湿度确定发动机的进气系统中的空气密度；以及
质量空气流量或MAF确定模块，其根据确定的空气密度，空气速度，进气系统的横截面积确定通过进气系统的MAF。
技术方案 2：如技术方案1所述的控制系统，其中密度确定模块根据空气温度，空气压力和相对空气湿度使用包括多个空气密度的查找表确定空气密度。
技术方案3：如技术方案1的控制系统，其中确定的MAF包括确定的空气密度，空气速度，以及进气系统的横截面积的乘积。
技术方案 4：如技术方案1所述的控制系统，其中进气系统的横截面积被预先确定并且存储在存储器中。
技术方案5：如技术方案1所述的控制系统，还包括测量空气速度的MAF传感器。
技术方案6：如技术方案5所述的控制系统，其中MAF传感器包括热线风速计。
技术方案7：如技术方案1所述的控制系统，还包括使用基于电容的感测来测量空气相对湿度的湿度传感器。
技术方案8：如技术方案1所述的控制系统，还包括根据确定的MAF控制发动机的至少一个部件的部件控制模块。
技术方案9：如技术方案8所述的控制系统，其中部件控制模块根据确定的MAF控制发动机的燃料喷射器。
技术方案10：如技术方案8所述的控制系统，其中部件控制模块根据确定的MAF控制发动机的火花塞。
技术方案11：一种方法，包括：
根据空气温度，空气压力，和空气的相对湿度确定发动机的进气系统中的空气密度；以及
根据确定的空气密度，空气速度，进气系统的横截面积确定通过进气系统的质量空气流量或MAF。
技术方案12：如技术方案11所述的方法，还包括根据空气温度，空气压力和相对空气湿度使用包括多个空气密度的查找表确定空气密度。
技术方案13：如技术方案11的方法，其中确定的MAF包括确定的空气密度，空气速度，以及进气系统的横截面积的乘积。
技术方案14：如技术方案11所述的方法，其中进气系统的横截面积被预先确定并且存储在存储器中。
技术方案15：如技术方案11所述的方法，还包括使用MAF传感器测量空气速度。
技术方案16：如技术方案15所述的方法，其中MAF传感器包括热线风速计。
技术方案17：如技术方案11所述的方法，还包括使用湿度传感器测量空气相对湿度，其中湿度传感器基于电容的感测来测量相对湿度。
技术方案18：如技术方案11所述的方法，还包括根据确定的MAF控制发动机的至少一个部件。
技术方案19：如技术方案18所述的方法，还包括根据确定的MAF控制发动机的燃料喷射器。
技术方案20：如技术方案18所述的方法，还包括根据确定的MAF控制发动机的火花塞。
从以下提供的详细说明中本公开更进一步适用领域将会变得显而易见。应当理解，详细说明和具体例子仅仅是示例性的而并不旨在限制本公开的范围。
附图说明
从详细说明和附图中将会更完全地理解本发明，其中：
图1是根据本公开的一个实施例的发动机系统的功能方块图；
图2是根据本公开的一个实施例的控制模块的功能方块图；以及
图3是根据本公开的一个实施例的用于测量发动机气流的流程图。
具体实施方式
以下的描述实际上仅仅是示例性的并且并不旨在限制本公开，其应用或使用。为了清楚，相同的附图标记在附图中将被用以表示同样的元件。如在此使用的，术语A，B，以及C中的至少一个应当解释为表示逻辑（A或B或C），使用非排他的逻辑“或”。应当理解，在没有改变本公开的原理的情况下，方法中的步骤可以以不同顺序执行。
如在此使用的，术语“模块”可以指属于或包括下列：专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；字段可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享，专用，或组）；提供所描述的功能其它适当的部件；或上述的一些或全部的组合，例如芯片上的系统。术语“模块”可以包括存储由处理器执行的代码的存储器（共享，专用，或组）。
如在上面所使用的术语“代码”可以包括软件，固件和/或微代码，以及可以指程序，例程，函数，类，和/或对象。如在上面所使用的术语“共享”意思是来自多个模块的一些或者全部代码可以使用单个（共享）处理器执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个（共享）存储器存储。如在上面所使用的术语“组”的意思是来自单个模块的一些或者全部代码可以使用一组处理器执行。此外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器存储。
在此描述的装置和方法可以通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序实现。计算机程序包括存储在非暂时的有形计算机可读取介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可以包括存储的数据。非暂时的有形计算机可读取介质的非限制的例子是非易失性存储器，磁存储，以及光存储。
质量空气流量（MAF）是空气密度，空气速度，和进气系统的横截面积的的乘积。换句话说，MAF可以按以下确定：
Figure 2011101763980100002DEST_PATH_IMAGE001
（1），
其中
Figure 971752DEST_PATH_IMAGE002
表示空气密度，表示空气速度，以及
Figure 826576DEST_PATH_IMAGE004
表示进气系统的横截面积。因此在不同的进气系统之间MAF可以变化。例如，不同的进气系统实施方式或结构可以影响空气密度
Figure 606313DEST_PATH_IMAGE002
和进气系统
Figure 939205DEST_PATH_IMAGE004
的横截面积中的至少一个。
因此，为了正确地解释MAF传感器输出，发动机控制系统可以基于进气系统需要标定。例如，发动机控制系统可以通过使用声速喷嘴流量支架以及调节的空气（即，控制的温度，压力，和/或相对湿度）表征通过进气系统的气流而被标定。基于进气系统实施方式的发动机控制系统的所需标定可增加发动机控制系统的成本和/或复杂性。
此外，尽管进气系统的横截面积可以是已知的，但空气密度
Figure 753578DEST_PATH_IMAGE002
可以变化。例如，进气系统的横截面积可以预先确定并且存储在存储器中。仅仅是举例，存储器可以包括非易失性存储器（NVM）。然而，空气密度
Figure 513723DEST_PATH_IMAGE002
可以基于空气温度（
Figure 2011101763980100002DEST_PATH_IMAGE005
），空气压力（
Figure 718440DEST_PATH_IMAGE006
），以及相对的空气湿度（）而变化。因此，空气温度
Figure 855023DEST_PATH_IMAGE005
，空气压力
Figure 523902DEST_PATH_IMAGE006
，和/或相对空气湿度
Figure 454949DEST_PATH_IMAGE007
中的波动可能影响MAF传感器的测量值。不准确的MAF测量值会降低性能和/或燃料经济性。
因此，提出一种用于改进的发动机气流测量值的系统和方法。该系统和方法可以根据测量的空气温度
Figure 209278DEST_PATH_IMAGE005
，测量的空气压力
Figure 883973DEST_PATH_IMAGE006
，以及测量的相对空气湿度
Figure 407358DEST_PATH_IMAGE007
确定发动机的进气系统中的空气密度
Figure 769026DEST_PATH_IMAGE002
。例如，系统和方法可以使用查找表确定空气密度
Figure 10652DEST_PATH_IMAGE002
。因此，基于确定的空气密度
Figure 223458DEST_PATH_IMAGE002
，测量的空气速度
Figure 866929DEST_PATH_IMAGE003
，以及进气系统的横截面积，系统和方法可以确定通过进气系统的MAF。
例如，基于确定的空气密度
Figure 868700DEST_PATH_IMAGE002
，测量的空气速度，以及进气系统的横截面积
Figure 383175DEST_PATH_IMAGE004
的乘积，可以确定MAF。此外，例如，进气系统的横截面积
Figure 154822DEST_PATH_IMAGE004
可以预先确定并且存储在存储器中。该系统和方法然后可以根据确定的MAF控制发动机的至少一个部件。例如，该系统和方法可以根据确定的MAF控制发动机的燃料喷射器和/或火花塞。
现在参照图1，发动机系统10包括发动机12。例如，发动机系统10可以用于驱使车辆。发动机12可以包括火花塞点火（SI）发动机，压缩点火（CI）发动机（例如，柴油机），或匀质充气压缩点火（HCCI）发动机。然而，发动机系统10也可以包括不同类型的发动机和/或额外的部件，诸如在混合电动车辆或电动车辆中。仅仅是举例，额外的部件可以包括电动机，电池系统，和发电机。
发动机12通过可以由节气门17调节的进气系统16将空气吸入进气歧管14。例如，节气门17可以经由电子节气门控制（ETC）被电控制。MAF- HUM装置18可以测量进气系统16中的空气速度
Figure 43144DEST_PATH_IMAGE003
和进气系统16中的相对空气湿度
Figure 925649DEST_PATH_IMAGE007
。具体地， MAF- HUM装置18可以包括测量空气速度
Figure 215816DEST_PATH_IMAGE003
的MAF传感器19以及测量相对空气湿度的湿度传感器20。例如，湿度传感器20可以包括使用电容感测测量相对空气湿度
Figure 533982DEST_PATH_IMAGE007
的模拟湿度传感器或数字湿度传感器。可替换地，湿度传感器20可以包括不同类型的传感器。此外，进气温度（IAT）传感器21和歧管绝对压力（MAP）传感器22可以分别测量空气温度
Figure 892282DEST_PATH_IMAGE008
和空气压力
Figure 364852DEST_PATH_IMAGE006
。
MAF传感器19例如可以包括热线风速计。可替换地，MAF传感器19可以包括不同类型的传感器。具体地，热线风速计可以包括暴露于通过进气系统16的气流中的电加热的线。空气速度
Figure 478301DEST_PATH_IMAGE003
影响所述线损失热量的速度，因此MAF传感器19可以通过测量将所述线维持在恒温所需的电流而确定空气速度
Figure 341215DEST_PATH_IMAGE003
。此外，空气速度
Figure 565523DEST_PATH_IMAGE003
可以根据空气温度
Figure 564703DEST_PATH_IMAGE005
，空气压力
Figure 849054DEST_PATH_IMAGE006
，和/或相对空气湿度而变化。仅仅是举例，热线风速计可以包括电阻电桥和运算放大器电路以将对流传热转换为电信号。
具体地，用于在气流中维持恒温的电加热电线的能量平衡方程如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE009
（2），
其中I表示通过电线的电流（安培，或A），R表示电线的电阻（欧姆或
Figure 227263DEST_PATH_IMAGE010
），L和D分别表示电线的长度和直径，h表示对流传热系数（瓦特每平方米摄氏温度，或），以及
Figure 346528DEST_PATH_IMAGE012
和分别表示电线温度和环境温度（℃）。
通过重排和替换项，包括替换Nusselt，Reynolds，和Prandtl数，能量平衡方程可以得出MAF与电压之间的关系（即，表示MAF的电信号）。例如，产生的能量平衡方程可以是如下的：
Figure DEST_PATH_IMAGE015
    （3），
其中V表示电信号（伏特），表示受热元件的室温电阻（
Figure 311390DEST_PATH_IMAGE010
）以及其它参数表示与Nusselt，Reynolds，和Prandtl数相关的各种对流传热系数。
进气歧管14中的空气可以分配到多个气缸24。尽管示出了六个气缸，但是发动机12可以包括其它数目的气缸。空气可以与来自多个燃料喷射器26的燃料混合以产生空气/燃料（A/F）混合物。例如，燃料喷射器26可以分别喷射燃料到气缸24的进气口（“喷嘴燃料喷射”），或直接分别喷射到气缸24（“直接燃料喷射”）。此外，取决于发动机的类型，燃料喷射器26可以在不同时间喷射燃料。具体地，HCCI发动机（使用“火花辅助”）以及SI发动机使用活塞（未示出）压缩A/F混合物并且使用来自火花塞28的火花点燃被压缩的A/F混合物。另一方面，CI发动机（例如，柴油发动机）喷射燃料至压缩空气中由此引起压缩的A/F混合物的燃烧。
A/F混合物的燃烧驱动活塞（未示出），该活塞可旋转地转动曲轴30产生驱动转矩。发动机速度传感器32可以测量曲轴30的转速。例如，发动机速度传感器32可以测量曲轴30的转速，单位为每分钟转数（RPM）。驱动转矩可以通过变速器36传递到车辆的传动系34。变速器35可以通过变矩器38连接到曲轴30上。例如，变矩器38可以包括液力联轴节。TOSS传感器40测量变速器36的输出轴的转速。例如，TOSS传感器40可以测量变速器36的输出轴的转数（RPM）。
由燃烧产生的排气可以从气缸24排出到排气歧管42中。排气处理系统44可以处理排气歧管42的排气以在将排气释放到大气之前减小排放。例如，排气处理系统44可以包括下列中的一个或多个：催化转化器，氮氧化物（NOx）吸收器，选择性催化还原（SCR）催化剂，以及颗粒物质（PM）过滤器。发动机系统10还可以包括其它系统，包括但不限于涡轮增压器，增压器，和/或排气再循环（EGR）系统。
控制模块50与发动机系统10的多个部件通信和/或控制发动机系统10的多个部件。具体地，控制模块50可以接收来自下列部件的信号：节气门17，MAF-HUM装置18（MAF传感器19和湿度传感器20），IAT传感器21，MAP传感器22，燃料喷射器26，火花塞28，发动机转速传感器32，变速器36，变矩器38，TOSS传感器40，和/或排气处理系统44。控制模块50还可以控制节气门17，燃料喷射器26，火花塞28，变速器36，变矩器38，和/或排气处理系统44。控制模块50还可以实施本发明的系统或方法。
现在参照图2，更详细地示出了控制模块50。控制模块50可以包括密度确定模块70，MAF确定模块74，以及部件控制模块78。控制模块50还可以包括存储确定的和预先确定的参数的存储器（未示出）。例如，存储器（未示出）可以包括NVM。
密度确定模块70接收分别来自湿度传感器20，IAT传感器21，和MAP传感器22的表示相对空气湿度
Figure 877501DEST_PATH_IMAGE007
，空气温度
Figure 116852DEST_PATH_IMAGE005
，空气压力
Figure 477427DEST_PATH_IMAGE006
的信号。密度确定模块70确定空气密度
Figure 802229DEST_PATH_IMAGE002
。具体地，密度确定模块70可以根据相对空气湿度，空气温度
Figure 17887DEST_PATH_IMAGE005
，以及空气压力
Figure 814942DEST_PATH_IMAGE006
确定空气密度
Figure 423778DEST_PATH_IMAGE002
。例如，密度确定模块70可以根据相对空气湿度，空气温度，和空气压力
Figure 451274DEST_PATH_IMAGE006
使用包括空气密度
Figure 547406DEST_PATH_IMAGE002
查找表的密度查找模块72确定空气密度
Figure 259010DEST_PATH_IMAGE002
。
更具体地，空气密度
Figure 61881DEST_PATH_IMAGE002
可以按如下确定：
Figure DEST_PATH_IMAGE017
     （4），
其中
Figure 138421DEST_PATH_IMAGE018
表示用于干空气的气体常数（例如，287.05焦耳每千克－开尔文摄氏度，或
Figure DEST_PATH_IMAGE019
）以及
Figure 659532DEST_PATH_IMAGE020
表示用于水蒸汽的分压力（帕斯卡或帕）。例如，使用为空气压力
Figure 909248DEST_PATH_IMAGE006
修正的湿度计算图表（psychometric chart），根据相对空气湿度
Figure 894521DEST_PATH_IMAGE007
和空气温度
Figure 141963DEST_PATH_IMAGE008
的相交可以确定水蒸汽分压力。可替换地，例如，根据饱和压力（在给定空气温度
Figure 203777DEST_PATH_IMAGE008
和空气压力）和相对空气湿度
Figure 461900DEST_PATH_IMAGE007
的乘积可以确定水蒸汽分压力
Figure 754341DEST_PATH_IMAGE020
。
MAF确定模块74接收来自密度确定模块70的确定的空气密度
Figure 611439DEST_PATH_IMAGE002
。MAF确定模块74还可以接收来自MAF传感器19的表示空气速度
Figure 243408DEST_PATH_IMAGE003
的信号。MAF确定模块74确定通过进气系统16的MAF。MAF确定模块74可以根据确定的空气密度，空气速度
Figure 877969DEST_PATH_IMAGE003
，和进气系统16的横截面积确定MAF。
具体地， MAF确定模块74可以按以上所描述的确定MAF：
Figure DEST_PATH_IMAGE021
                      （1）。
进气系统16的横截面积
Figure 210861DEST_PATH_IMAGE004
可以预先确定并且存储在存储器中。然而，横截面积
Figure 759654DEST_PATH_IMAGE004
也可以使用其它适当的方法被获知或输入到控制模块50中。更具体地，进气系统16的横截面积
Figure 785379DEST_PATH_IMAGE004
可以按如下限定或确定：
Figure 52413DEST_PATH_IMAGE022
     （5）
其中D表示进气系统16的直径（即，进气系统16的管的直径）。因此，附加地或可替换地，直径D可以预先确定并且保存在存储器中。
部件控制模块78接收来自MAF确定模块74的确定的MAF。部件控制模块78可以根据确定的MAF控制发动机系统10的多个部件。例如，部件控制模块78可以根据确定的MAF控制燃料喷射器26和/或火花塞28。换句话说，确定的MAF可以表示发动机12上的负载以及因此可以表示对燃料或火花的需求。然而，部件控制模块78也可以根据确定的MAF控制发动机系统10的其它部件。
现在参照图3，用于测量发动机气流的方法从100开始。在100处，控制模块50可以测量空气参数。具体地，控制模块50可以测量相对空气湿度
Figure 251313DEST_PATH_IMAGE007
，空气温度
Figure 592295DEST_PATH_IMAGE005
，以及空气压力
Figure 851238DEST_PATH_IMAGE006
。在104，控制模块50可以根据测量的空气参数（，
Figure 280263DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 741331DEST_PATH_IMAGE006
）确定空气密度
Figure 171175DEST_PATH_IMAGE002
。在108，控制模块50可以测量空气速度
Figure 147222DEST_PATH_IMAGE003
。
在112，控制模块50可以根据确定的空气密度
Figure 619748DEST_PATH_IMAGE002
，测量的空气速度，以及进气系统16的横截面积（，其可以预先确定）确定MAF。在116，控制模块50可以根据确定的MAF控制发动机系统10的部件（例如，燃料喷射器26，火花塞28等）。控制然后可以回到100。
本发明更宽泛的教导可以以各种形式实施。因此，尽管本发明包括具体的示例，但本发明的真实范围不会受此限制，因为对于本领域技术人员而言研究了附图、说明书以及以下权利要求书后其它的修改将会变得显而易见。

Claims (10)

1. 一种用于发动机的控制系统，包括：
密度确定模块，其根据空气温度，空气压力，和空气的相对湿度确定发动机的进气系统中的空气密度；以及
质量空气流量或MAF确定模块，其根据确定的空气密度，空气速度，进气系统的横截面积确定通过进气系统的MAF。
2. 如权利要求1所述的控制系统，其中密度确定模块根据空气温度，空气压力和相对空气湿度使用包括多个空气密度的查找表确定空气密度。
3. 如权利要求1的控制系统，其中确定的MAF包括确定的空气密度，空气速度，以及进气系统的横截面积的乘积。
4. 如权利要求1所述的控制系统，其中进气系统的横截面积被预先确定并且存储在存储器中。
5. 如权利要求1所述的控制系统，还包括测量空气速度的MAF传感器。
6. 如权利要求5所述的控制系统，其中MAF传感器包括热线风速计。
7. 如权利要求1所述的控制系统，还包括使用基于电容的感测来测量空气相对湿度的湿度传感器。
8. 如权利要求1所述的控制系统，还包括根据确定的MAF控制发动机的至少一个部件的部件控制模块。
9. 如权利要求8所述的控制系统，其中部件控制模块根据确定的MAF控制发动机的燃料喷射器。
10. 一种方法，包括：
根据空气温度，空气压力，和空气的相对湿度确定发动机的进气系统中的空气密度；以及
根据确定的空气密度，空气速度，进气系统的横截面积确定通过进气系统的质量空气流量或MAF。
CN201110176398.0A 2010-06-28 2011-06-28 用于测量发动机气流的系统和方法 Expired - Fee Related CN102297031B (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US35910310P 2010-06-28 2010-06-28
US61/359103 2010-06-28
US12/900,039 US8606486B2 (en) 2010-06-28 2010-10-07 System and method for measuring engine airflow
US12/900039 2010-10-07

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102297031A true CN102297031A (zh) 2011-12-28
CN102297031B CN102297031B (zh) 2015-09-16

Family

ID=45351319

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201110176398.0A Expired - Fee Related CN102297031B (zh) 2010-06-28 2011-06-28 用于测量发动机气流的系统和方法

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8606486B2 (zh)
CN (1) CN102297031B (zh)
DE (1) DE102011105411B4 (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103306832A (zh) * 2012-03-06 2013-09-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 带有湿度传感器的发动机控制系统和方法
CN106555683A (zh) * 2016-11-18 2017-04-05 龙岩学院 一种沼气发动机点火控制方法
US10066564B2 (en) 2012-06-07 2018-09-04 GM Global Technology Operations LLC Humidity determination and compensation systems and methods using an intake oxygen sensor
CN108869067A (zh) * 2017-05-12 2018-11-23 罗伯特·博世有限公司 用于控制用于内燃机的空气系统调节器的装置
CN111148972A (zh) * 2017-09-29 2020-05-12 日立汽车系统株式会社 物理量检测装置
CN112197826A (zh) * 2020-09-02 2021-01-08 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种航空发动机进气质量流量测量装置及测量方法
CN114991969A (zh) * 2022-06-20 2022-09-02 西安交通大学 一种天然气发动机进气量空气环境自适应修正的方法和装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112012003727B4 (de) * 2011-09-07 2019-08-08 Mazda Motor Corporation Benzineinspritzmotor und Verfahren zur Kontrolle des Benzineinspritzmotors
DE102013203142B4 (de) 2012-03-06 2018-03-29 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Ges. d. Staates Delaware) Motorsteuerverfahren mit Feuchtigkeitssensoren
DE102013209037A1 (de) * 2013-05-15 2014-11-20 Robert Bosch Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb einer Abgasrückführung einer selbstzündenden Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs
JP6353841B2 (ja) * 2013-08-28 2018-07-04 株式会社堀場エステック 流体分析装置、熱式流量計、マスフローコントローラ、流体性質特定装置、及び、流体分析装置用プログラム
US20160068077A1 (en) * 2014-09-08 2016-03-10 GM Global Technology Operations LLC Systems and methods for fuel cell air filter life prediction
US9579678B2 (en) 2015-01-07 2017-02-28 Nordson Corporation Dispenser and method of dispensing and controlling with a flow meter
DE102017128184B4 (de) * 2017-11-28 2021-06-24 Bdr Thermea Group B.V. Verfahren zur Steuerung einer einen Generator antreibenden Brennkraftmaschine und Blockheizkraftwerk

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3831563A (en) * 1972-02-03 1974-08-27 Ford Motor Co Electronic fuel metering apparatus for internal combustion engine
US4046113A (en) * 1975-02-12 1977-09-06 The Lucas Electrical Company Limited Internal combustion engine fuel injection control system
US6701890B1 (en) * 2001-12-06 2004-03-09 Brunswick Corporation Method for controlling throttle air velocity during throttle position changes
CN1596337A (zh) * 2002-09-19 2005-03-16 本田技研工业株式会社 燃料喷射控制装置
US20060214098A1 (en) * 2003-04-23 2006-09-28 Rogerio Ramos Fluid flow measurement using optical fibres
US7275426B2 (en) * 2005-04-01 2007-10-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Internal combustion engine control system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1371842A (en) 1972-02-03 1974-10-30 Ford Motor Co Otto cycle fuel-injection internal combustion engine
JP3768296B2 (ja) * 1996-08-05 2006-04-19 三菱自動車工業株式会社 筒内噴射型火花点火式内燃エンジンの制御装置
DE10063794A1 (de) * 2000-12-21 2002-06-27 E & E Elektronik Gmbh Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtsensoren, insbesondere Heissfilmanemometern
DE102005048486B4 (de) * 2004-10-07 2009-02-26 Ford Global Technologies, LLC, Dearborn Sensoreinrichtung zur Messung von Feuchte, Druck und Temperatur in einem Wasserstoff-Prozessgasstrom bei einer Brennstoffzellenanordung, Wasserstoff-Brennstoffzellenanordnung sowie die Verwendung der Sensoreinrichtung zur Messung des Drucks, der Temperatur und der relativen Feuchte in einer Gasprozessströmung für ein Antriebsaggregat
US8135503B2 (en) * 2010-04-27 2012-03-13 Honeywell International Inc. Ground proximity sensor

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3831563A (en) * 1972-02-03 1974-08-27 Ford Motor Co Electronic fuel metering apparatus for internal combustion engine
US4046113A (en) * 1975-02-12 1977-09-06 The Lucas Electrical Company Limited Internal combustion engine fuel injection control system
US6701890B1 (en) * 2001-12-06 2004-03-09 Brunswick Corporation Method for controlling throttle air velocity during throttle position changes
CN1596337A (zh) * 2002-09-19 2005-03-16 本田技研工业株式会社 燃料喷射控制装置
US20060214098A1 (en) * 2003-04-23 2006-09-28 Rogerio Ramos Fluid flow measurement using optical fibres
US7275426B2 (en) * 2005-04-01 2007-10-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Internal combustion engine control system

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
郑正泉等: "《热能与动力工程测试技术》", 29 February 2004 *
郝天轩等: "《数字化及可视化技术在矿井通风系统中的应用》", 31 March 2009, 煤炭工业出版社 *

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103306832A (zh) * 2012-03-06 2013-09-18 通用汽车环球科技运作有限责任公司 带有湿度传感器的发动机控制系统和方法
CN103306832B (zh) * 2012-03-06 2015-12-02 通用汽车环球科技运作有限责任公司 带有湿度传感器的发动机控制系统和方法
US10066564B2 (en) 2012-06-07 2018-09-04 GM Global Technology Operations LLC Humidity determination and compensation systems and methods using an intake oxygen sensor
CN106555683A (zh) * 2016-11-18 2017-04-05 龙岩学院 一种沼气发动机点火控制方法
CN106555683B (zh) * 2016-11-18 2019-05-31 龙岩学院 一种沼气发动机点火控制方法
CN108869067A (zh) * 2017-05-12 2018-11-23 罗伯特·博世有限公司 用于控制用于内燃机的空气系统调节器的装置
CN111148972A (zh) * 2017-09-29 2020-05-12 日立汽车系统株式会社 物理量检测装置
CN111148972B (zh) * 2017-09-29 2021-04-23 日立汽车系统株式会社 物理量检测装置
CN112197826A (zh) * 2020-09-02 2021-01-08 中国空气动力研究与发展中心低速空气动力研究所 一种航空发动机进气质量流量测量装置及测量方法
CN114991969A (zh) * 2022-06-20 2022-09-02 西安交通大学 一种天然气发动机进气量空气环境自适应修正的方法和装置

Also Published As

Publication number Publication date
DE102011105411A1 (de) 2011-12-29
CN102297031B (zh) 2015-09-16
DE102011105411B4 (de) 2020-04-02
US20110315114A1 (en) 2011-12-29
US8606486B2 (en) 2013-12-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102297031B (zh) 用于测量发动机气流的系统和方法
CN103362660B (zh) 低发动机德尔塔压力条件的排气再循环控制系统和方法
CN101446518B (zh) 进气空气温度诊断系统
CN102808694A (zh) 用于估计发动机气缸的平均指示有效压力的系统和方法
CN103321763B (zh) 排气再循环控制系统和方法
US8255140B2 (en) Thermal-protection based engine performance enhancement
CN103018051B (zh) 模拟各种发动机工况来评估排放物测试设备的方法和系统
CN103485908A (zh) 使用进气氧传感器的湿度确定和补偿系统和方法
US20130174547A1 (en) Method and observer for determining the exhaust manifold temperature in a turbocharged engine
CN103477057A (zh) 使用由发动机汽缸压力估算的排气压力进行涡轮增压器增压控制
CN102809409A (zh) 用于检测并行进气发动机中的质量空气流量传感器的故障的系统和方法
BR0117069A (pt) Motor de combustão interna e processo para monitorar a injeção de ar secundário para dentro do sistema de exaustão
US8224553B2 (en) Method and device for operating an internal combustion engine
US20100281866A1 (en) Exhaust gas bypass valve control for thermoelectric generator
CN101725425B (zh) 用于确定氧传感器加热器电阻的系统和方法
CN104234880A (zh) 进气温度控制系统和用于进气歧管保护的方法
US20180306130A1 (en) Internal-combustion engine control apparatus
CN101988438A (zh) 均质充量压缩点火发动机系统中传感器的诊断系统和方法
US9052223B2 (en) Air flow quantity measuring apparatus for internal combustion engine
CN114517745A (zh) 用于估算发动机的涡轮增压机速度的系统和方法
CN103573447B (zh) 用于基于发动机速度诊断氧传感器中的故障的系统和方法
CN105626286B (zh) 排气系统部件输入压力估计系统和方法
CN104963781B (zh) 质量流率测定
WO2005005811A1 (ja) 内燃機関
US20080121212A1 (en) Engine torque control

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20150916

Termination date: 20210628

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee