CN102465769B - 补偿配备有cvvl机构的发动机的同一气门升程偏差的方法 - Google Patents

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Abstract

补偿配备有CVVL机构的发动机间气门升程偏差的方法，气门升程偏差通过MAF传感器和MAP传感器被补偿，MAF传感器测量参考空气流量，MAP传感器测量进气歧管的压力。该方法包括：确定获得气门升程偏差的获得条件是否满足；确定后比较通过MAF传感器测量的值MAP_MES和模型稳压罐的压力MAP_MDL；如MAP_MES值和MAP_MDL值不同，则获得气门升程；获得后通过将获得的气门升程值加入基本气门升程特征而计算最终气门升程。气门升程中各类型偏差通过利用获得的气门升程偏差值而解决，因通过获得各发动机的气门升程使吸入空气流量中偏差最小化，故发动机可具相同特性，且具CVVL机构发动机的品质能得到改进。

Description

补偿配备有CVVL机构的发动机的同一气门升程偏差的方法
与相关申请的交叉引用
本申请要求2010年11月4日提交的韩国专利申请第10-2010-0109400号的优先权和利益，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种补偿配备有CVVL机构的发动机间气门升程偏差的方法，并且更特别而言，本发明涉及通过获得(learning)气门升程并且加上获得的值而对气门升程偏差进行补偿的方法，从而使得通过MAP传感器测量到的压力与模型(modeled)MAP值彼此相等。
背景技术
在检测从配备有常规的CVVL(连续可变气门升程)机构的发动机流入到汽缸的吸入空气的流量的方法中，通过MAF传感器100(参见图2)来测量吸入空气流量。因为吸入空气流量的改变率是根据包括气门重叠度等多个因素而变化的，所以上述的测量通常需要进行修正。
然而，无论怎样修正，实际的空气流量和流入到汽缸的吸入空气的流量由于多个因素是而发生变化，并且这样就可能会产生发动机之间的气门升程偏差。
图1显示了例如配备有CVVL机构的发动机的气门升程偏差的图形。图1是曲线图，其示出了根据气门升程的MAF的量。根据控制轴的角度，气门升程不是直接地被测量，而是间接地被测量。图1的A示出了在控制轴的角度中的偏差的影响，图1的B示出了气门升程偏差的影响，并且图1的C示出了由于在控制轴的角度中的偏差和气门升程偏差同时出现而引起的多个因素综合的影响。这三个类型的偏差可以独立出现，或者可以同时出现。
按照惯例，具有内燃机的车辆的研发致力于增加燃料比率(fuelratio)和减少排放气体，并且，注重于通过减少附件的负载而改进车辆系统的效率而不是改进内燃机本身。为了这样的目的，配备有CVVL机构的发动机构造为：根据节流阀的开度的稳压罐(surgetank)的压力和根据气门升程的吸入空气流量通过两个负载传感器而进行控制，所述两个负载传感器是MAF(质量空气流量，massairflow)传感器和MAP(歧管绝对压力,manifoldabsolutepressure)传感器。
然而，为了精确控制根据气门升程的吸入空气流量，则对于CVVL系统的硬件方面有公差控制要求，从而使得发动机系统的汽缸和发动机之间的空气流量的偏差可以最小化。并且，还有对于偏差进行补偿逻辑的要求，该偏差可能发生在量产的发动机之间允许的公差范围内。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种对发动机之间的气门升程偏差进行补偿的方法，其中在CVVL机构中使用的MAF传感器和MAP传感器被用于基于MAF测量到的空气流量(flowrate)而对MAP_MDL和MAP_MES之间的差值所导致的气门升程偏差进行获得和补偿。
本发明的各个方面提供一种补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机间气门升程偏差的方法，其中，所述气门升程偏差通过MAF传感器和MAP传感器而被补偿，所述MAF传感器用于测量参考空气流量，所述MAP传感器用于测量进气歧管的压力，所述方法包括：确定用于获得气门升程偏差的获得条件是否得到满足；在确定之后，比较通过所述质量空气流量传感器测量的值MAP_MES和模型稳压罐的压力MAP_MDL；如果所述MAP_MES值和所述MAP_MDL值不同，获得所述气门升程；并且在获得之后，通过将所述获得的气门升程的值加入基本气门升程特征，而计算出最终的气门升程。
根据本发明各个方面的获得条件可以包括：MAF传感器的正常运行；发动机转速的稳定状态；以及吸入空气流量的节流阀反馈控制的停止状态。
根据本发明各个方面的气门升程的获得可以包括：通过容积效率方程式计算MAP_MDL；以及执行反馈控制，从而使得MAP_MDL值遵循(follow)MAP_MES值。
根据本发明各个方面的容积效率方程式可以为：
MAF_CYL＝MAP*(EFF_VOL_SLOP)-(EFF_VOL_OFS)。
其中，MAF_CYL表示进入到汽缸的吸入空气的流量，MAP表示在稳压罐中测量到的压力，EFF_VOL_SLOP表示斜率，以及EFF_VOL_OFS表示偏移量。
根据本发明各个方面的反馈控制的特征在于：如果MAP_MES值小于MAP_MDL值，所述气门升程被改变为渐增的趋势，并且如果MAP_MES值大于MAP_MDL值，所述气门升程被改变为减少的趋势。
根据本发明各个方面的气门升程获得可以是根据气门升程和控制轴之间的关系表而进行的。
根据本发明各个方面的EFF_VOL_SLOP随着气门升程变大而变大，并且随着气门升程变小而变小。
根据本发明各个方面的，如果所述获得条件没有满足或者MAP_MES值和MAP_MDL值相等，那么使用现有的气门升程。
如上所述，基于获得的气门升程偏差的值，气门升程中各个类型的偏差可以被解决，因为通过获得各个发动机的气门升程使得吸入空气流量中的偏差最小化。并且，通过对配备有CVVL机构的发动机之间的质量偏差进行补偿，而使得质量稳定性可以得到保障，并且可以应付CVVL机构的硬件偏差中的变化。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以阐明。
附图说明
图1是配备有CVVL机构的发动机的气门升程偏差的图形的曲线图。
图2是配备有根据本发明的示例性CVVL机构的发动机的示意图。
图3示出了进入到根据本发明的示例性汽缸的吸入空气的流动。
图4是根据本发明的示例性容积效率方程式的曲线图。
图5是曲线图，示出了根据本发明的获得气门偏差的示例性过程。
图6是根据本发明的用于控制气门升程偏差的补偿的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方式，这些实施方式的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方式，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施方式。
图2是配备有根据本发明各个实施方式的CVVL机构的发动机的示意图，其示意性地示出了根据本发明的MAF传感器100、MAP传感器200和CVVL系统的安装位置。图3示出了进入到根据本发明各个实施方式的汽缸的吸入空气的流动。
本发明涉及偏差补偿控制方法，其通过对发动机之间的气门升程偏差进行获得和补偿，从而使发动机具有相同的特性。本方法是这样完成的：通过安装在空气吸入系统中的MAF传感器100对吸入空气流量进行测量，通过安装在稳压罐(surgetank)250的顶部的MAP传感器200对进气歧管的压力进行测量，然后对这些气门进行反馈控制。
图3示出了根据本发明各个实施方式的进入到汽缸中的空气的流动。在正常的情况下，可以基于通过区域A的MAF传感器100所测量到的空气流量，而对流经区域B的节流阀150的空气流量和进入到区域C的汽缸中吸入空气流量(flowrate)进行反馈控制。
在区域B中，节流阀150的上游压力和开度的反馈控制通过节流阀方程式而执行，在区域C，气门升程的反馈控制和获得是通过利用由容积效率方程式模型的稳压罐压力(下文中简称为“MAP_MDL”)和由MAP传感器测量的数值(下文中简称为“MAP_MES”)之间的关系而执行。
在上述过程中，本发明特别涉及一种基于由MAF传感器100测量的空气流量，通过上述的容积效率方程式，利用MAP_MDL和MAP_MES之间的差值进行补偿的方法。
首先，将要确定是否满足根据本发明的偏差获得条件(步骤S510)。
该偏差获得条件包括MAF传感器的正常运行，发动机转速的稳定状态，MAF的稳定状态，在一设定值以下的冷却水温度，在一设定值以下的吸气温度，启动后已经经过了设定量的时间，吸入空气流量的节流阀反馈控制的停止状态，以及设置这样的区域，在该区域中发动机之间的气门升程偏差对于吸入空气流量有重大的影响。
设置上述区域(其中发动机之间的气门升程偏差对于吸入空气流量有重大的影响)的原因是为了在多数行程发生的区域执行获得。
并且，不执行节流阀反馈控制的原因是为了避免混乱，该混乱可能会在进行节流阀反馈控制的同时还进行MAP_MDL和MAP_MES之间的差值的反馈修正(将在下文中描述)的时候产生。也就是说，因为在两个位置进行为了获得相同空气流量的反馈控制，所以参考点可能会变化。因而，只有气门升程将被获得。
如果获得条件不能满足，最终的气门升程按照现有的气门升程被给予相同的值(步骤S550)。这是因为在这时需要不进行获得。现有的气门升程是通过将先前所获得的值加到基本气门升程上而获得的值。
如果所有的获得条件都满足，那么对MAP_MES值和MAP_MDL值进行比较(步骤S520)。由于气门升程偏差会导致模型的空气流量和测量的空气流量之间产生偏差，结果会引起MAP_MDL和MAP_MES之间的差值。
如果MAP_MES值和MAP_MDL值相等，则不需要获得气门升程，并且因此现有的气门升程被用于运行(步骤S550)。
然而，如果MAP_MES值和MAP_MDL值不同，那么气门升程需要被获得(步骤S530)。对于获得过程，如果MAP_MES值小于MAP_MDL值，则具有渐增趋势的气门升程变化被获得；相反地，如果MAP_MES值大于MAP_MDL值，则具有减少趋势的气门升程变化被获得，从而通过反馈控制使得MAP-MDL值遵循(follow)MAP_MES值。
这是因为气门升程越小，容积效率方程式的斜率就越小(将在下文中描述)，并且相反地，气门升程越大，容积效率方程式的斜率就越大。
在如上所述获得完成之后，最终的气门升程通过将所获得气门升程的值加到基本气门升程特征上而计算出来(步骤S540)。
如果MAP_MDL值和MAP_MES值相等，那么不需要进行获得，并且因此最终气门升程被赋予与现有的气门升程相同的值(步骤S550)。
获得过程是基于容积效率方程式而进行的。容积效率(volumetricefficiency)被定义为在汽缸冲程期间进入到汽缸的吸入空气的实际流量与具有在标准大气压状态下密度的吸入空气的体积流量的比值。
容积效率如下所示：
MAF_CYL＝MAP*(EFF_VOL_SLOP)-(EFF_VOL_OFS)---------方程式(1)
在方程式(1)中，MAF_CYL表示进入到汽缸中的吸入空气的流量，MAP是指稳压罐中测量到的压力。
EFF_VOL_SLOPE表示斜率。气门升程越大，那么斜率则越大，气门升程越小，那么斜率就越小。
EFF_VOL_OFS表示偏移量。容积效率方程式是通过稳压罐的压力MAP和进入到汽缸中的空气的流量MAF_CYL的原函数之间斜率和偏移量表征的简化了的线性关系。
图4中显示了容积效率方程式的曲线图。实线表示的是模型的容积效率线，虚线表示的是真实的容积效率线。参考图4所示，可以看出，两条线对应于相同的MAF值具有不同的MAP值。在本发明中，MAP_MDL值被调整为等于MAP_MES值。如图4中所示，如果气门升程减小，斜率则变小，结果会使MAP_MDL值和MAP_MES值彼此相等。
在容积效率方程式中，EFF_VOL_SLOPE(容积效率斜率)和EFF_VOL_OFS(容积效率偏移量)通过利用进入到稳定状态运行的发动机的汽缸中的空气的流量MAF_CYL和稳压罐中的压力MAP_MES的线性关系，在固定的气门重叠度期间，基于MAP_MES计算进入到汽缸中的吸入空气流量MAF_CYL而确定。在这种情况下，在稳定的状态下，由MAF传感器测量的空气流量110、经过节流阀的空气流量120以及进入汽缸的空气流量130是相等的。
上文中提及的EFF_VOL_SLOP和EFF_VOL_OFS基本上是通过发动机转速、进气和排气凸轮的位置、气门重叠度、环境条件等等来确定。然而，气门升程作为EFF_VOL_SLOP和EFF_VOL_OFS的决定因素被加入到CVVL发动机。
当气门升程增加时，吸入空气流量由于气门和气门座之间的面积增加以及凸轮开启持续时间的增加而增加；相反地，当气门升程减小时，空气流量减小。利用这样的特性，模型的空气流量MAF_CYL通过用于每个气门升程的EFF_VOL_SLOP和EFF_VOL_OFS而计算出来，并且反馈控制基于由MAF传感器100测量的空气流量而进行。
反馈控制通过修改控制轴和气门升程之间的关系的气门升程表而进行。气门升程表表示通过基于控制轴的角度变化气门升程而获得的表格。
图5是曲线图，其示出了根据本发明各个实施方式的获得气门升程偏差的过程，其中，获得逻辑由于MAP_MDL值和MAP_MES值之间的差值而进行运行，以加入获得的气门升程的值，并且当使得MAP_MDL值和MAP_MES值相等的时候该获得就完成了。在此时，气门升程被维持在预定的水平，反馈控制在获得之后基于MAF值而进行。
如上所述，在气门升程表中改变的方向是通过比较MAP_MES值和MAP_MDL值并将MAP_MDL值改变为遵循MAP_MES值而被获得的。在如上所述的获得完成之后，最终的气门升程通过将获得的气门升程值加到基本气门升程上而计算出来(步骤S540)。
在这样的方式中，如果有不同的容积效率，气门升程获得被执行，并且之后，发动机之间的气门升程中的偏差通过执行反馈修正而被获得，从而使得条件MAP_MDL＝MAP_MES得到满足，即MAP_MDL遵循(follow)MAP_MES。
如上所述，在本发明的各个实施方式中，由于MAP_MDL和MAP_MES之间的差值而导致的在吸入空气流量中的差值被计算出来，并且通过控制器使得气门升程偏差被计算出来，从而使得在吸入空气流量中的差值等于零，即，条件MAP_MDL＝MAP_MES得到满足。
通过将计算出来的气门升程偏差的所获得的值应用到气门升程表，在空气流量中的最终的偏差被补偿。
通过这样做，气门升程中各个类型的偏差通过对发动机之间的气门升程偏差进行补偿而可以被解决，并且发动机可以具有相同的特性，这是因为通过获得各个发动机的气门升程使得吸入空气流量中的偏差最小化。并且，通过对配备有CVVL机构的发动机中的偏差进行补偿，使得配备有CVVL机构的发动机的品质能够得到改进。
前面对本发明具体示例性实施方式所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方式并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方式及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (8)

1.一种补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机的同一气门升程偏差的方法，其中，所述气门升程偏差通过质量空气流动传感器和歧管绝对压力传感器而被补偿，所述质量空气流动传感器用于测量参考空气流量，所述歧管绝对压力传感器用于测量进气歧管的压力，所述方法包括：
确定用于获得气门升程偏差的获得条件是否得到满足；
在确定之后，比较通过所述歧管绝对压力传感器测量的值MAP_MES和模型的稳压罐的压力MAP_MDL；
如果所述MAP_MES值和所述MAP_MDL值不同，则获得所述气门升程；并且
在获得之后，通过将所述获得的气门升程的值加到基本气门升程上，而计算出最终的气门升程。
2.根据权利要求1所述的补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机的同一气门升程偏差的方法，其中所述获得条件包括下述条件中的至少一个：质量空气流动传感器的正常运行；发动机转速的稳定状态；以及吸入空气流量的节流阀反馈控制的停止状态。
3.根据权利要求1所述的补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机的同一气门升程偏差的方法，其中所述气门升程的获得包括：
通过容积效率方程式计算MAP_MDL；以及
执行反馈控制，从而使得MAP_MDL值遵循MAP_MES值。
4.根据权利要求3所述的补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机的同一气门升程偏差的方法，其中所述容积效率方程式为：
MAF_CYL＝MAP*(EFF_VOL_SLOP)-(EFF_VOL_OFS)
其中，MAF_CYL表示进入到汽缸的吸入空气的流量，MAP表示在稳压罐中测量到的压力，EFF_VOL_SLOP表示斜率，以及EFF_VOL_OFS表示偏移量。
5.根据权利要求3所述的补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机的同一气门升程偏差的方法，其中所述反馈控制的特征在于：如果MAP_MES值小于MAP_MDL值，则所述气门升程被改变为渐增的趋势，并且如果MAP_MES值大于MAP_MDL值，则所述气门升程被改变为减少的趋势。
6.根据权利要求1所述的补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机的同一气门升程偏差的方法，其中所述气门升程获得是根据气门升程和控制轴之间的关系表而进行的。
7.根据权利要求4所述的补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机的同一气门升程偏差的方法，其中EFF_VOL_SLOP随着气门升程变大而变大，并且随着气门升程变小而变小。
8.根据权利要求1所述的补偿配备有连续可变气门升程机构的发动机的同一气门升程偏差的方法，其中如果所述获得条件没有满足或者MAP_MES值和MAP_MDL值相等，则使用现有的气门升程。
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