CN103912393B - 进气流道温度测定系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及进气流道温度测定系统和方法。车辆的发动机控制系统包括歧管温度模块、流道温度模块。歧管温度模块确定发动机的进气歧管中的气体的第一温度。流道温度模块基于进气歧管中的气体的第一温度确定与气缸相关联的进气流道中的气体的第二温度。发动机控制系统还包括下列中的至少一个：燃料控制模块，其基于进气流道中的气体的第二温度控制气缸的燃料供给；以及火花控制模块，其基于进气流道中的气体的第二温度控制气缸的火花。

Description

进气流道温度测定系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2013年1月7日的美国临时申请No. 61/749,526的权益。以上申请的公开内容全文以引用方式并入本文中。
本申请与下列美国专利申请有关：2013年3月13日提交的No.13/798,451；2013年3月13日提交的No.13/798,351；2013年3月13日提交的No.13/798,586；2013年3月13日提交的No.13/798,590；2013年3月13日提交的No.13/798,536；2013年3月13日提交的No.13/798/435；2013年3月13日提交的No.13/798,471；2013年3月13日提交的No.13/798,737；2013年3月13日提交的No.13/798,701；2013年3月13日提交的No.13/798,518；2013年3月13日提交的No.13/799,129；2013年3月13日提交的No.13/798,540；2013年3月13日提交的No.13/798,574；2013年3月13日提交的No.13/799,181；2013年3月13日提交的No.13/799,116；2013年3月13日提交的No.13/798,384；2013年3月13日提交的No.13/798,775；以及2013年3月13日提交的No.13/798,400。上述申请的全部公开内容以引用方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及内燃发动机，并且更特别地涉及用于确定进气通道温度的系统和方法。
背景技术
在此提供的背景技术描述用于总体上介绍本公开的背景。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度以及在其描述在提交时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不明确地也不隐含地认为是破坏本公开的现有技术。
内燃发动机在气缸内燃烧空气燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。在一些类型的发动机中，进入发动机的空气流可通过节气门调节。节气门可调整节流面积，这增加或减小进入发动机的空气流。随着节流面积的增加，进入发动机的空气流增加。燃料控制系统调整燃料喷射的速率以向气缸提供所需的空气燃料混合物和/或实现所需的扭矩输出。增加提供至气缸的空气和燃料的量增加了发动机的扭矩输出。
在一些情况下，发动机的一个或多个气缸可以被停用。气缸的停用可包括停止气缸的进气阀和排气阀的打开和关闭并且停止气缸的燃料供给。当发动机在一个或多个气缸被停用的同时能产生所需量的扭矩时，一个或多个气缸可被停用，例如以减少燃料消耗。
发明内容
车辆的发动机控制系统包括歧管温度模块、流道温度模块。歧管温度模块确定发动机的进气歧管中的气体的第一温度。流道温度模块基于进气歧管中的气体的第一温度确定与气缸相关联的进气流道中的气体的第二温度。发动机控制系统还包括下列中的至少一个：燃料控制模块，其基于进气流道中的气体的第二温度控制气缸的燃料供给；以及火花控制模块，其基于进气流道中的气体的第二温度控制气缸的火花。
一种用于车辆的发动机控制方法包括：确定发动机的进气歧管中的气体的第一温度；以及基于进气歧管中的气体的第一温度确定与气缸相关联的进气流道中的气体的第二温度。发动机控制方法还包括下列中的至少一个：基于进气流道中的气体的第二温度控制气缸的燃料供给；以及基于进气流道中的气体的第二温度控制气缸的火花。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1. 一种车辆的发动机控制系统，包括：
歧管温度模块，其确定发动机的进气歧管中的气体的第一温度；
流道温度模块，其基于所述进气歧管中的所述气体的所述第一温度确定与气缸相关联的进气流道中的气体的第二温度；以及
下列中的至少一个：
燃料控制模块，其基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度控制所述气缸的燃料供给；以及
火花控制模块，其基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度控制所述气缸的火花。
技术方案2. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，其中所述流道温度模块进一步基于所述气缸是否被启用或停用来确定所述进气流道中的所述气体的所述第二温度。
技术方案3. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，其中所述流道温度模块进一步基于排气温度和从所述气缸排入所述进气流道中的排气的量来确定所述进气流道中的所述气体的所述第二温度。
技术方案4. 根据技术方案3所述的发动机控制系统，还包括基于所述气缸是否被启用或停用确定排气的所述量的排气残余模块。
技术方案5. 根据技术方案4所述的发动机控制系统，其中所述排气残余模块进一步基于当所述气缸的进气阀和排气阀均打开时的时期和所述气缸的进气阀关闭正时来确定排气的所述量。
技术方案6. 根据技术方案5所述的发动机控制系统，其中所述排气残余模块进一步基于所述进气歧管内的压力确定排气的所述量。
技术方案7. 根据技术方案1所述的发动机控制系统，还包括第二流道温度模块，所述第二流道温度模块基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度和所述气缸是否被启用或停用来确定与所述气缸相关联的所述进气流道中的所述气体的第三温度。
技术方案8. 根据技术方案7所述的发动机控制系统，其中所述第二流道温度模块进一步基于所述第三温度的前一值来确定所述第三温度。
技术方案9. 根据技术方案8所述的发动机控制系统，其中所述第二流道温度模块进一步基于发动机速度和进入所述进气流道中的气体的质量流量中的至少一个来确定所述第三温度。
技术方案10. 根据技术方案9所述的发动机控制系统，其中所述第二流道温度模块基于在所述气缸停用时的所述发动机速度来确定所述第三温度，并且基于当所述气缸启用时进入所述进气流道中的气体的所述质量流量来确定所述第三温度。
技术方案11. 一种用于车辆的发动机控制方法，包括：
确定发动机的进气歧管中的气体的第一温度；
基于所述进气歧管中的所述气体的所述第一温度来确定与气缸相关联的进气流道中的气体的第二温度；以及
下列中的至少一个：
基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度来控制所述气缸的燃料供给；以及
基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度来控制所述气缸的火花。
技术方案12. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，还包括进一步基于所述气缸是否被启用或停用来确定所述进气流道中的所述气体的所述第二温度。
技术方案13. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，还包括进一步基于排气温度和从所述气缸排入所述进气流道中的排气的量来确定所述进气流道中的所述气体的所述第二温度。
技术方案14. 根据技术方案13所述的发动机控制方法，还包括基于所述气缸是否被启用或停用来确定排气的所述量。
技术方案15. 根据技术方案14所述的发动机控制方法，还包括进一步基于当所述气缸的进气阀和排气阀均打开时的时期和所述气缸的进气阀关闭正时来确定排气的所述量。
技术方案16. 根据技术方案15所述的发动机控制方法，还包括进一步基于所述进气歧管内的压力确定排气的所述量。
技术方案17. 根据技术方案11所述的发动机控制方法，还包括基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度和所述气缸是否被启用或停用来确定与所述气缸相关联的所述进气流道中的所述气体的第三温度。
技术方案18. 根据技术方案17所述的发动机控制方法，还包括进一步基于所述第三温度的前一值来确定所述第三温度。
技术方案19. 根据技术方案18所述的发动机控制方法，还包括进一步基于发动机速度和进入所述进气流道中的气体的质量流量中的至少一个来确定所述第三温度。
技术方案20. 根据技术方案19所述的发动机控制方法，还包括：
基于当所述气缸停用时的所述发动机速度来确定所述第三温度；以及
基于当所述气缸启用时进入所述进气流道中的气体的所述质量流量来确定所述第三温度。
本公开进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例仅意图用于举例说明，而并非意图限制本公开的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将会更全面地理解本公开，附图中：
图1是根据本公开的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的示例性发动机控制系统的功能框图；
图3是根据本发明的示例性流道温度模块的功能框图；以及
图4是描绘根据本公开的用于确定进气流道内的温度并基于进气流道温度控制一个或多个发动机操作参数的方法的示例的流程图。
在附图中，附图标记可再次使用以标示类似的和/或相同的元件。
具体实施方式
内燃发动机在气缸内燃烧空气和燃料混合物以产生扭矩。空气通过节气门流入发动机的进气歧管中。排气再循环(EGR)系统可以将由发动机产生的排气循环回进气歧管。来自进气歧管的气体分别流过进气流道并进入气缸。
在一些情况下，发动机控制模块(ECM)可停用发动机的一个或多个气缸。当发动机在一个或多个气缸被停用的同时能产生所需量的扭矩时，ECM可停用一个或多个气缸，例如以减少燃料消耗。
ECM可预测将截留在发动机的气缸内的空气的量(例如，质量)。该量可被称为每缸空气量(APC)。ECM可基于气缸的APC控制一个或多个发动机操作参数。例如，ECM可基于气缸的APC控制气缸的火花正时、气缸的燃料供给、和/或气缸的凸轮轴相位。
然而，气缸的进气流道内的气体的温度可基于气缸是否被启用或停用而变化。进气流道内的气体的温度影响将截留在气缸内的气体的密度并因此影响气缸的APC。
本公开的ECM基于气缸是否被启用或停用来估计与气缸相关联的进气流道内的气体的温度。ECM基于进气流道内的气体的温度来确定气缸的APC。基于进气流道内的气体的温度来确定APC可以使ECM能够更准确地控制气缸的燃料供给、气缸的火花正时、气缸的凸轮轴相位、和/或一个或多个其它发动机操作参数。
现在参看图1，提供了示例性发动机系统100的功能框图。车辆的发动机系统100包括发动机102，发动机102基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入燃烧空气燃料混合物以产生扭矩。空气通过进气系统108吸入发动机102中。进气系统108可包括进气歧管110和节气门112。仅仅是举例，节气门112可包括具有可旋转叶片的蝶阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116，并且节气门致动器模块116调节节气门112的开度，以控制进入进气歧管110的空气流。
来自进气歧管110的空气分别通过各进气流道被吸入发动机102的气缸中。虽然发动机102包括多个气缸，但为了说明目的，示出单个代表性气缸118。仅仅是举例，发动机102可包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个和/或12个气缸。ECM 114可指示气缸致动器模块120在如下文进一步讨论的某些情况下选择性地停用气缸中的一些，这可以提高燃料效率。
发动机102可使用四冲程循环来操作。以下描述的四个冲程将被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每周旋转期间，在气缸118内进行四个冲程中的两个。因此，气缸118经历所有四个冲程需要曲轴旋转两周。对于四冲程发动机来说，一个发动机循环可对应于曲轴的两周旋转。
当气缸118被启用时，来自进气歧管110的空气在进气冲程期间通过进气流道和进气阀122被吸入气缸118中。进气阀122打开和关闭进气流道。ECM 114控制燃料致动器模块124，该模块调节燃料喷射以实现期望的空燃比。燃料可以在中央位置处或多个位置处(例如，在每个气缸的进气阀122附近)喷入进气歧管110中(例如，进气进气流道中)。在各种实施(未示出)中，燃料可以直接喷入气缸中或喷入与气缸相关联的混合室/口中。燃料致动器模块124可以停止向停用的气缸喷射燃料。
喷射的燃料在气缸118中与空气混合并产生空气燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在这种情况下，压缩造成空气燃料混合物的点燃。备选地，发动机102可以是火花点火发动机，在这种情况下，火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号激励气缸118中的火花塞128，火花塞128点燃空气燃料混合物。诸如均质充量压燃(HCCI)发动机的一些类型的发动机可执行压缩点火和火花点火两者。火花的正时可相对于活塞处于其将被称为上止点(TDC)的最顶部位置的时间而指定。
火花致动器模块126可由指定在TDC之前或之后多远处的正时信号控制以生成火花。由于活塞位置与曲轴旋转直接相关，火花致动器模块126的操作可以与曲轴的位置同步。火花致动器模块126可以停止向停用的气缸提供火花或向停用的气缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲柄轴。燃烧冲程可限定为在活塞到达TDC的时间和活塞返回到将被称为下止点(BDC)的最底部位置的时间之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130排出燃烧的副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。
进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实施中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可以控制气缸118的多个进气阀(包括进气阀122)和/或可以控制多组气缸(包括气缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可以控制气缸118的多个排气阀和/或可以控制多组气缸(包括气缸118)的排气阀(包括排气阀130)。虽然示出和讨论了基于凸轮轴的阀门致动，但可以实现无凸轮的阀门致动器。
气缸致动器模块120可通过禁用进气阀122和/或排气阀130的打开而停用气缸118。进气阀122打开的时间可由进气凸轮相位器148相对于活塞TDC而改变。排气阀130打开的时间可由排气凸轮相位器150相对于活塞TDC而改变。
相位器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号而控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施时，可变阀门升程(未示出)也可由相位器致动器模块158控制。在各种其它实施中，进气阀122和/或排气阀130可由除凸轮轴之外的致动器例如机电致动器、电液致动器、电磁致动器等来控制。
发动机系统100可包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1示出包括由流过排气系统134的排气驱动的涡轮160-1的涡轮增压器。涡轮增压器还包括压缩机160-2，其由涡轮160-1驱动并且压缩通入节气门112的空气。在各种实施中，由曲轴驱动的增压器(未示出)可以压缩来自节气门112的空气并将压缩空气输送至进气歧管110。
废气门162可允许排气绕过涡轮160-1，从而减少涡轮增压器的增压(或进气压缩量)。ECM 114可经由增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各种实施中，可由增压致动器模块164控制多个涡轮增压器。涡轮增压器可具有变化的几何形状，这可由增压致动器模块164来控制。
中间冷却器(未示出)可消耗包含在压缩的空气充气中的一些热量，该热量在空气被压缩时产生。虽然为了说明而示出为单独的，但涡轮160-1和压缩机160-2可机械连结到彼此，从而使进气紧邻热排气。压缩的空气充气可从排气系统134的部件吸收热量。
发动机系统100可包括排气再循环(EGR)阀170，该阀门将排气选择性地重新导向回进气歧管110。EGR阀170可位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可由EGR致动器模块172控制。
曲轴位置可使用曲轴位置传感器180测量。发动机冷却剂的温度可使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可位于发动机102内或冷却剂流过的其它位置，例如散热器(未示出)。
进气歧管110内的压力可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在各种实施中，可测量发动机真空，其为环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差值。可使用空气质量流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110中的空气的质量流量。在各种实施中，MAF传感器186可位于也包括节气门112的外壳中。
节气门112的位置可使用一个或多个节气门位置传感器(TPS) 190测量。吸入发动机102中的空气的温度可使用进气温度(IAT)传感器192来测量。发动机系统100也可包括一个或多个其它传感器193。ECM 114可使用来自传感器的信号来为发动机系统100做出控制决策。
ECM 114可与变速器控制模块194通信以协调变速器(未示出)中的换档。例如，ECM114可以在换档期间减小发动机扭矩。发动机102将扭矩经由曲轴输出到变速器。
ECM 114可与混合控制模块196通信以协调发动机102和电动马达198的操作。电动马达198也可充当发电机，并可用来产生电能以便由车辆的电气系统使用和/或储存在电池中。虽然仅示出和讨论了电动马达198，但可以实现多个电动马达。在各种实施中，ECM 114、变速器控制模块194和混合控制模块196的各种功能可以一体化到一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统可被称为发动机致动器。每个发动机致动器具有相关联的致动器值。例如，节气门致动器模块116可被称为发动机致动器，并且节气门打开面积可被称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调整节气门112的叶片的角度来实现节气门的打开面积。
火花致动器模块126也可被称为发动机致动器，同时对应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其它发动机致动器可包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些发动机致动器来说，致动器值可分别对应于气缸启用/停用参数、燃料供给参数、进气和排气凸轮相位器角度、增压压力、以及EGR阀门打开面积。ECM 114可控制致动器值，以便使发动机102产生所需的发动机输出扭矩。
现在参看图2，提供了示例性发动机控制系统的功能框图。扭矩请求模块204可基于一个或多个驾驶员输入212例如加速器踏板位置、制动器踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其它合适的驾驶员输入确定扭矩请求208。扭矩请求模块204可附加地或备选地基于一个或多个其它扭矩请求确定扭矩请求208，例如，由ECM 114生成的扭矩请求和/或从车辆的其它模块例如变速器控制模块194、混合控制模块196、底盘控制模块等接收的扭矩请求。
一个或多个发动机致动器可基于扭矩请求208和/或一个或多个其它扭矩参数被控制。例如，节气门控制模块216可基于扭矩请求208确定目标节气门开度220。节气门致动器模块116可基于目标节气门开度220调整节气门112的开度。
火花控制模块224可基于扭矩请求208确定目标火花正时228。火花致动器模块126可基于目标火花正时228生成火花。燃料控制模块232可基于扭矩请求208确定一个或多个目标燃料供给参数236。例如，目标燃料供给参数236可包括燃料喷射量、用于喷射所述量的燃料喷射次数以及每次喷射的正时。燃料致动器模块124可基于目标燃料供给参数236喷射燃料。
相位器控制模块237可基于扭矩请求208确定目标进气凸轮相位器角度238和目标排气凸轮相位器角度239。相位器致动器模块158分别基于目标进气凸轮相位器角度238和目标排气凸轮相位器角度239可调节进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。增压控制模块240可基于扭矩请求208确定目标增压242。增压致动器模块164可基于目标增压242控制由(多个)增压装置输出的增压。虽然未示出，EGR控制模块可基于扭矩请求208确定目标EGR开度，并且EGR致动器模块172可基于目标EGR开度控制EGR阀170的开度。
气缸控制模块244基于扭矩请求208确定目标气缸启用/停用参数248。例如，目标气缸启用/停用参数248可包括启用的气缸的目标数和用于启用和停用气缸的目标顺序。气缸致动器模块120基于目标气缸启用/停用参数248来停用将停用的气缸的进气阀和排气阀。气缸致动器模块120允许基于目标气缸启用/停用参数248来打开和关闭将启用的气缸的进气阀和排气阀。
基于目标气缸启用/停用参数248中止对将停用的气缸的燃料供给(零燃料供给)，并且基于目标气缸启用/停用参数248将燃料提供至将启用的气缸。基于目标气缸启用/停用参数248将火花提供至将启用的气缸。基于目标气缸启用/停用参数248将火花提供至或中止提供至将停用的气缸。气缸停用不同于燃料切断(例如，减速燃料切断)，因为在燃料切断期间中止供给燃料的气缸的进气阀和排气阀在燃料切断期间仍然打开和关闭，而进气阀和排气阀在停用时保持关闭。
流道温度模块252确定气缸118的进气流道内的气体(例如，空气或空气和再循环的排气的混合物)的温度。气缸118的进气流道内的气体的温度将被称为流道温度256。流道温度模块252确定每个气缸的流道温度。图3包括流道温度模块252的示例性实施的功能框图。
现在参看图2和图3，总流量模块304基于空气质量流量(MAF) 312和再循环的排气流量(EGF) 316来确定总质量流量(TMF) 308。TMF 308可对应于进入进气歧管110的气体(例如，环境空气和再循环的排气)的总质量流量。总流量模块304可将TMF 308设置为例如等于MAF 312加再循环的EGF 316。MAF 312可使用例如MAF传感器186测量或基于一个或多个其它参数估计。再循环的EGF 316可使用传感器测量或基于一个或多个其它参数估计。
进气质量分数模块320基于TMF 308和MAF 312确定进气质量分数324。进气质量分数324对应于作为环境空气的TMF 308的部分。进气质量分数模块320可将进气质量分数324设置为例如等于MAF 312除以TMF 308。
排气质量分数模块328基于TMF 308和再循环的EGF 316确定排气质量分数332。排气质量分数332对应于作为再循环的排气的TMF 308的部分。排气质量分数模块328可将排气质量分数332设置为例如等于再循环的EGF 316除以TMF 308。
混合物温度模块336基于进气质量分数324、排气质量分数332、进气温度(IAT)344和再循环的排气温度348来确定混合物温度340。混合物温度340可对应于在与再循环的排气混合之后流入进气歧管110的气体的温度。混合物温度模块336可例如使用以下公式设置混合物温度340：
其中，TMix为混合物温度340，EMF为排气质量分数332，Tegr为再循环排气温度348，IMF为进气质量分数324，并且IAT为IAT 344。再循环排气温度348可使用传感器测量或基于一个或多个其它参数估计。IAT 344可例如使用IAT传感器192测量或基于一个或多个其它参数估计。
歧管温度模块352基于混合物温度340、TMF 308、发动机冷却剂温度(ECT) 360和车辆速度364来确定歧管温度356。歧管温度356可对应于进气歧管110内的气体的温度。歧管温度模块352可例如使用以下公式设置歧管温度356：
其中，TMan为歧管温度356，TMix为混合物温度340，ECT为ECT 360，并且Scalar1为第一标量值。歧管温度模块352可基于车辆速度364和TMF308确定第一标量值。例如，歧管温度模块352可使用将车辆速度364和TMF308与第一标量值相关的函数和映射之一来确定第一标量值。车辆速度364可使用一个或多个传感器测量或基于一个或多个其它参数估计。ECT 360可例如使用ECT传感器182测量和/或基于一个或多个其它参数估计。
过滤模块368将过滤器施加到歧管温度356以产生经过滤的歧管温度372。例如，过滤模块368可设置使用以下公式经过滤的歧管温度372：
其中，TManFilt为经过滤的歧管温度372，TMan为歧管温度356，Prev TMan为经过滤的歧管温度372的前一(例如，最后)值，并且Scalar2为第二标量值。过滤模块368可基于TMF 308确定第二标量值。例如，过滤模块368可使用将TMF 308与第二标量值相关的函数和映射之一来确定第二标量值。
排气残余模块376确定气缸118的残余排气值380。残余排气值380可对应于从气缸118推回到气缸118的进气流道中的残余排气的量。排气残余模块376基于气缸118的进气阀和排气阀的重叠384、气缸118的(多个)进气阀的关闭正时388、气缸118的每缸空气量(APC)392的量、排气压力396和进气歧管压力400来确定残余排气值380。排气残余模块376进一步基于气缸118是否被启用或停用来确定残余排气值380。
在各种实施中，残余排气值380可以是在0.0和1.0之间的值。当气缸118被停用时，排气残余模块376可将残余排气值380设为0.0。当气缸118被启用时，排气残余模块376可使用将重叠384、关闭正时388、APC 392、和等于排气压力396除以进气歧管压力400之商的值相关的一个或多个函数和/映射来设置残余排气值380。
重叠384可对应于当气缸118的进气阀和排气阀均打开时的角向旋转的量。关闭正时388可对应于当气缸118的(多个)进气阀关闭时的曲轴的位置。排气压力396可对应于在排气歧管内的估计压力或气缸118的排气口中的估计压力。进气歧管压力400可例如使用MAP传感器184测量和/或基于一个或多个其它参数确定。下面结合图2进一步讨论APC 392。
第一流道温度模块404基于经过滤的歧管温度372、残余排气值380和排气温度412来确定初始流道温度408。初始流道温度408可对应于气缸118的进气流道内的气体的温度。第一流道温度模块404可例如使用以下公式设置初始流道温度408：
其中，TRunner1为初始流道温度408，TManFilt为经过滤的歧管温度372，Res Exh为残余排气值380，并且TExh为排气温度412。排气温度412可对应于排气口中或排气歧管中的排气的温度并且可使用传感器测量或基于一个或多个其它参数估计。
第二流道温度模块416基于流道温度256的前一值以及初始流道温度408和经过滤的歧管温度372中的一个来确定流道温度256。第二流道温度模块416进一步基于第三标量值和气缸118是否被启用或停用来确定流道温度256。流道温度256可对应于气缸118的进气流道内的气体的温度。
例如，当气缸118被启用时，第二流道温度模块416可使用以下公式设置流道温度256：
其中，TRunner为流道温度256，TRunner1为初始流道温度408，PrevTRunner为流道温度256的前一(例如，最后)值，并且scalar3为第三标量值。当气缸118被启用时，第二流道温度模块416可使用将流道流量418和第三标量值相关的函数和映射之一来确定第三标量值。流道流量模块420可将流道流量418设置为例如等于TMF 308除以发动机102的被启用气缸的数量。
当气缸118被停用时，第二流道温度模块416可使用以下公式设置流道温度256：
其中，TRunner为流道温度256，TManFilt为经过滤的歧管温度372，PrevTRunner为流道温度256的前一(例如，最后)值，并且scalar3为第三标量值。当气缸118被停用时，第二流道温度模块416可使用将发动机速度424和第三标量值相关的函数和映射之一来确定第三标量值。
重新参看图2，容积效率模块428确定容积效率(VE) 432。容积效率模块428进一步基于发动机速度、进气歧管压力、进气凸轮相位器位置、排气凸轮相位器位置和进气歧管致动器状态(例如，进气歧管调整阀是否打开或关闭)来确定VE 432。容积效率模块428可进一步基于流道温度256确定VE 432。例如，容积效率模块428可使用将上述参数与VE 432相关的一个或多个函数或映射来确定VE 432。
每缸空气量(APC)模块436基于VE 432、流道温度256、进气歧管压力和气缸118的容积来确定APC 392。APC 392可对应于在未来燃烧事件期间将截留在气缸118内的空气的预定量(例如，质量)。例如，APC模块436可使用以下公式确定APC 392：
其中，APC为APC 392，η为VE 432，V为气缸118的容积，P为进气歧管压力或气缸118的进气流道内的压力，R为理想气体常数，并且TRunner为流道温度256。
一个或多个发动机致动器可基于APC 392而控制。例如，相位器控制模块237可基于APC 392来控制或调整目标进气凸轮相位器角度238和/或目标排气凸轮相位器角度239。附加地或备选地，火花控制模块224可基于APC 392来控制或调整目标火花正时228。附加地或备选地，燃料控制模块232可基于APC 392来控制或调整目标燃料供给参数。附加地或备选地，一个或多个其它发动机致动器可基于APC 392被控制。
现场参看图4，提供了描绘用于确定流道温度256和控制一个或多个发动机致动器的方法的示例的流程图。控制始于504，其中，总流量模块304确定TMF 308，排气质量分数模块328确定排气质量分数332，并且进气质量分数模块320确定进气质量分数324。
在508处，混合物温度模块336基于进气质量分数324、排气质量分数332、IAT 344和再循环排气温度348来确定混合物温度340。在512处，歧管温度模块352基于混合物温度340、TMF 308、ECT 360和车辆速度364来确定歧管温度356。
在516处，过滤模块368基于歧管温度356、经过滤的歧管温度372的前一值和TMF308来生成经过滤的歧管温度372。在520处，排气残余模块376确定气缸118是否被启用。如果520为否，排气残余模块376可在524处将排气残余值380设置为等于零，并且控制可继续532。如果520为是，排气残余模块376可在528处基于气缸118的进气阀和排气阀的重叠384、气缸118的进气阀关闭正时(IVCT) 388、气缸118的APC 392、排气压力396和进气歧管压力400来确定排气残余值380。控制可继续532。
在532处，第一流道温度模块404基于排气残余值380、排气温度412和经过滤的歧管温度372来确定气缸118的初始流道温度408。在536处，第二流道温度模块416可确定气缸118是否被启用。如果536为是，则控制继续540。如果536为否，则控制转移到544。
在540处，第二流道温度模块416基于流道温度256的前一值、初始流道温度408和流道流量418来确定流道温度256。在544处(即，当气缸118被停用时)，第二流道温度模块416可基于经过滤的歧管温度372、流道温度256的前一值和发动机速度424来确定流道温度256。控制在540或544之后继续548。
在548处，体积效率模块428基于流道温度256确定VE 432。在552处，APC模块436基于VE 432和流道温度256确定气缸118的APC 392。在556处，一个或多个发动机致动器基于APC 392被控制。例如，燃料控制模块232可基于APC 392确定气缸118的目标燃料供给参数236中的一个或多个，火花控制模块224可基于APC 392确定气缸118的目标火花正时228，和/或相位器控制模块237可基于APC 392确定气缸118的目标进气凸轮相位器角度238和目标排气凸轮相位器角度239。然后，控制可结束。
虽然控制示出和讨论为结束，但图4的方法可以是一个控制循环的示例，并且控制循环可以预定速率执行。另外，虽然图4的方法结合气缸118进行讨论，但图4的方法可以为发动机102的每个气缸执行。
上面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本公开、其应用或用途。本公开的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本公开包括具体示例，但本公开的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和随附权利要求书的基础上其它修改将变得显而易见。如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时地)执行方法内的一个或多个步骤。
在本申请中，包括以下讨论的定义，术语模块可替换为术语电路。术语模块可表示、作为其一部分或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟、或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟、或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共用的、专用的或成组的)；存储由处理器执行的代码的存储器(共用的、专用的或成组的)；提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或上述中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
如在上面所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微代码并可指程序、例程、函数、类和/或对象。术语共用的处理器涵盖执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器。术语成组的处理器涵盖与附加的处理器结合执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器。术语共用的存储器涵盖存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。术语成组的存储器涵盖与附加的存储器结合执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质不涵盖通过介质传播的暂时性电气和电磁信号，并且可因此被认为是有形的和非暂时的。非暂时的有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。
本申请中描述的设备和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来部分或完全地实现。计算机程序包括存储在至少一个非暂时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括和/或依赖于所存储的数据。

Claims (20)

1.一种车辆的发动机控制系统，包括：
歧管温度模块，其确定发动机的进气歧管中的气体的第一温度；
流道温度模块，其基于所述进气歧管中的所述气体的所述第一温度确定与气缸相关联的进气流道中的气体的第二温度；以及
下列中的至少一个：
燃料控制模块，其基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度控制所述气缸的燃料供给；以及
火花控制模块，其基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度控制所述气缸的火花。
2.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述流道温度模块进一步基于所述气缸是否被启用或停用来确定所述进气流道中的所述气体的所述第二温度。
3.根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中所述流道温度模块进一步基于排气温度和从所述气缸排入所述进气流道中的排气的量来确定所述进气流道中的所述气体的所述第二温度。
4.根据权利要求3所述的发动机控制系统，还包括基于所述气缸是否被启用或停用确定排气的所述量的排气残余模块。
5.根据权利要求4所述的发动机控制系统，其中所述排气残余模块进一步基于当所述气缸的进气阀和排气阀均打开时的时期和所述气缸的进气阀关闭正时来确定排气的所述量。
6.根据权利要求5所述的发动机控制系统，其中所述排气残余模块进一步基于所述进气歧管内的压力确定排气的所述量。
7.根据权利要求1所述的发动机控制系统，还包括第二流道温度模块，所述第二流道温度模块基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度和所述气缸是否被启用或停用来确定与所述气缸相关联的所述进气流道中的所述气体的第三温度。
8.根据权利要求7所述的发动机控制系统，其中所述第二流道温度模块进一步基于所述第三温度的前一值来确定所述第三温度。
9.根据权利要求8所述的发动机控制系统，其中所述第二流道温度模块进一步基于发动机速度来确定所述第三温度。
10.根据权利要求9所述的发动机控制系统，其中所述第二流道温度模块基于在所述气缸停用时的所述发动机速度来确定所述第三温度，并且基于当所述气缸启用时进入所述进气流道中的气体的质量流量来确定所述第三温度。
11.一种用于车辆的发动机控制方法，包括：
确定发动机的进气歧管中的气体的第一温度；
基于所述进气歧管中的所述气体的所述第一温度来确定与气缸相关联的进气流道中的气体的第二温度；以及
下列中的至少一个：
基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度来控制所述气缸的燃料供给；以及
基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度来控制所述气缸的火花。
12.根据权利要求11所述的发动机控制方法，还包括进一步基于所述气缸是否被启用或停用来确定所述进气流道中的所述气体的所述第二温度。
13.根据权利要求11所述的发动机控制方法，还包括进一步基于排气温度和从所述气缸排入所述进气流道中的排气的量来确定所述进气流道中的所述气体的所述第二温度。
14.根据权利要求13所述的发动机控制方法，还包括基于所述气缸是否被启用或停用来确定排气的所述量。
15.根据权利要求14所述的发动机控制方法，还包括进一步基于当所述气缸的进气阀和排气阀均打开时的时期和所述气缸的进气阀关闭正时来确定排气的所述量。
16.根据权利要求15所述的发动机控制方法，还包括进一步基于所述进气歧管内的压力确定排气的所述量。
17.根据权利要求11所述的发动机控制方法，还包括基于所述进气流道中的所述气体的所述第二温度和所述气缸是否被启用或停用来确定与所述气缸相关联的所述进气流道中的所述气体的第三温度。
18.根据权利要求17所述的发动机控制方法，还包括进一步基于所述第三温度的前一值来确定所述第三温度。
19.根据权利要求18所述的发动机控制方法，还包括进一步基于发动机速度来确定所述第三温度。
20.根据权利要求19所述的发动机控制方法，还包括：
基于当所述气缸停用时的所述发动机速度来确定所述第三温度；以及
基于当所述气缸启用时进入所述进气流道中的气体的质量流量来确定所述第三温度。
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