CN104675549B - 用于确定歧管压力传感器的偏置的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了用于确定歧管压力传感器的偏置的方法和系统。在一个示例中，发动机方法包括基于传感器偏置指示歧管压力传感器的退化，该传感器偏置基于在第一节气门角度下所测量的歧管压力、在第二节气门角度下的大气压力、在第一节气门角度和基准大气压力下的基准歧管压力，以及基准大气压力。此外，该方法可包括通过确定的传感器偏置来调整歧管压力传感器的输出。

Description

用于确定歧管压力传感器的偏置的方法
技术领域
本发明涉及用于确定内燃发动机的歧管压力传感器的偏置的方法。
背景技术
发动机可包括位于发动机的进气歧管内的歧管压力传感器，用于确定歧管压力(MAP)。发动机控制器可使用所测量的MAP来调整发动机工作和/或确定额外的发动机工作参数。例如，进入至发动机汽缸的发动机扭矩和/或空气充气可以至少部分地基于MAP。如果MAP传感器发生退化或具有造成MAP传感器输出与实际MAP不同的偏置，则基于MAP传感器输出的发动机调整可能具有降低的准确性。
解决MAP传感器退化或偏置的其它尝试包括比较额外的发动机压力传感器的输出和MAP传感器读数。在Yu等人的美国申请US7171301中示出一个示例方案。其中，从MAP传感器获得的多个样品与从质量空气流量(MAF)传感器获得的多个样品进行比较。基于该比较确定MAP传感器的偏置。
然而，本文中，发明者已认识到此类系统所存在的潜在问题。作为一个示例，在一些发动机中，MAP传感器可以是唯一可用压力传感器。因此，不可能将MAP传感器读数与MAF传感器或任何其它压力传感器进行比较。
发明内容
在一个示例中，可以通过基于传感器偏置指示歧管压力传感器的退化的方法解决上述问题，传感器偏置基于在第一节气门角度下所测量的歧管压力、在第二节气门角度下的大气压力、在第一节气门角度和基准大气压力下的基准歧管压力，以及基准大气压力。例如，在第二节气门角度和当前海拔下的大气压力(BP)与在基准海拔下的BP(例如，基准BP)的比率可以与在当前海拔和第一节气门角度下的歧管压力(MAP)(例如，当前MAP)与在基准海拔下所计算的MAP值(例如，基准MAP)的比率基本上相同。基准BP可以基于在基准海拔处的预先确定的BP(例如，处于海平面的BP)。在第二节气门角度下的BP可以基于发动机工作在节气门全开(wide open)或发动机钥匙接通中的一种期间的歧管压力传感器的输出。此外，可以基于当前(例如，第一)节气门角度、基准BP、发动机转速、空气流量、和/或凸轮位置中的一个或多个来确定基准MAP。因此，可确定在基准BP和第一节气门角度下的基准MAP。在一个示例中，第一节气门角度可以小于第二节气门角度。
指示MAP传感器的退化可包括指示在传感器偏置大于偏置阈值时的退化。进一步地，可以通过确定的传感器偏置来调整MAP传感器的输出。随后，发动机控制器可基于所调整的MAP传感器输出来调整发动机工作。结果，在MAP传感器处所确定的并且通过传感器偏置所调整的MAP值可以比未被调整的MAP输出更为准确。这样可得到更准确的发动机控制。
应理解的是提供以上概要是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中要进一步描述的一些概念。这并不意味着要识别所述主题的关键或基本特征，其范围仅由随附的权利要求加以限定。此外，要求保护的主题并不限制于用于解决上述或本发明的任何部分所指出的任何不利的具体实施。
附图说明
图1是包括歧管压力传感器的示例性发动机系统的示意图。
图2是示出在不同节气门角度下的歧管压力和大气压力之间关系的曲线图。
图3是用于基于节气门角度估计大气压力的方法的流程图。
图4是用于估计在较小节气门角度下的大气压力的方法的流程图。
图5是用于确定歧管压力传感器的偏置的方法的流程图。
图6是基于估计的大气压力而调整发动机操作的示例的曲线图。
具体实施方式
以下描述涉及基于在两个不同海拔下的基准大气压力和歧管压力来估计大气压力的系统和方法。在一些示例中，发动机系统(诸如图1所示的发动机系统)可以不包括大气压力(BP)传感器。然而，发动机操作可以基于当前BP。在一个示例中，当发动机并不包括BP传感器时，可基于从MAP传感器测量的MAP值来估计BP，其中MAP传感器位于发动机的进气歧管中。然而，在较小的节气门角度(例如，进气节气门的节气门角度小于阈值)下，仅基于MAP传感器输出的BP和进气节气门两端的压降可能导致BP估计的准确性降低。因此，当发动机工作在节气门角度小于阈值时，BP可以替代地基于在两种不同的发动机工况下的MAP值。图3示出基于节气门角度来确定BP的方法。更具体地，对于任何给定的节气门角度、发动机转速和凸轮位置，在两个不同海拔(或BP)下的MAP传感器读数之间的比率可以是相同的。在图2中示出在两个不同海拔下的MAP传感器读数之间的关系。进一步地，在两个不同海拔下的MAP传感器读数之间的比率可以与在两个不同海拔下的BP之间的比率基本上相同。这些比率可用于图4所示的方法，用于在较小节气门角度下估计BP。这样，使用上述方法中的一种可以估计在任何节气门角度下的BP，所选方法基于相对于阈值节气门角度的进气节气门角度。图6示出基于估计的BP对发动机工作进行调整的示例。
在一些示例中，发动机的MAP传感器可具有造成测量的MAP与实际MAP不同的偏置。进一步地，如偏置增大而高于偏置阈值所证实的那样，MAP传感器可能退化。然而，发动机系统可不包括质量空气流量(MAF)传感器或其它压力传感器，这些传感器用于比较压力测量值和MAP传感器读数并且随后用于诊断MAP传感器。结果，基于MAP传感器读数的发动机控制可降低准确性。在一个示例中，如上所述，使用在两个不同海拔下的BP和MAP之间的比率，可以确定MAP传感器偏置。图5示出用于确定MAP传感器偏置然后基于所确定的偏置调整MAP传感器输出的方法。进一步地，如果偏置增加为大于偏置阈值，发动机控制器可指示MAP传感器的退化。这样，通过MAP传感器偏置来调整MAP传感器输出可导致更准确的BP估计、MAP估计、和发动机控制。
图1是示出示例发动机10的示意图，该发动机10可被包括在汽车的推进系统内。发动机10被示出具有四个汽缸或燃烧室30。然而，根据当前公开可使用其它数量的汽缸。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统和由来自车辆操作员132经由输入装置130的输入来控制。在此示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如汽缸)30可包括具有定位于其中的活塞(未示出)的燃烧室壁。活塞可被联接到曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速系统150联接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动马达可以经由飞轮联接到曲轴40以使发动机10的起动操作可用。曲轴40还可被用于驱动交流发电机(图1中未示出)。
发动机输出扭矩可被传输至液力变矩器(未示出)，从而驱动自动变速系统150。进一步地，可啮合包括前进档离合器154的一个或多个离合器，从而推进汽车。在一个示例中，液力变矩器可被称为变速系统150的组件。进一步地，变速系统150可包括多个齿式离合器152，可按需要啮合这些齿式离合器以激活多个固定变速齿轮比。具体地，通过调整多个齿式离合器152的啮合，变速装置可在较高齿轮(也就是具有较低齿轮比的齿轮)和较低齿轮(也就是具有较高齿轮比的齿轮)之间进行转换。因此，齿轮比差异在处于较高齿轮时，实现了变速装置两端的较低扭矩倍增，而处于较低齿轮时，实现了变速装置两端的较高扭矩倍增。车辆可具有四个可用齿轮，其中变速齿轮四(第四变速齿轮)是最高可用齿轮，变速齿轮一(第一变速齿轮)是最低可用齿轮。在其它实施例中，车辆可具有多于或少于四个可用齿轮。如本文详细描述，控制器可改变变速齿轮(例如，将变速齿轮升档或降档)，从而调整穿过变速装置和液力变矩器传递到车轮156(即，发动机轴输出扭矩)的扭矩量。随着变速装置换挡至较低齿轮，发动机转速(Ne或RPM)增加，从而增加了发动机气流。由自旋发动机所生成的进气歧管真空可在较高RPM下被增加。
燃烧室30可接收来自进气歧管44的进气空气并且可经排气歧管46将燃烧气体排放至排气通道48。进气歧管44和排气歧管46可经相应的进气阀和排气阀(未示出)选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或多个进气阀和/或两个或多个排气阀。
示出的燃料喷射器50被直接联接至燃烧室30，用于将燃料与接收自控制器12的信号脉冲宽度FPW成比例地直接喷射至燃烧室30中。以这种方式，燃料喷射器50向燃烧室30提供所谓的燃料的直接喷射；然而，应当认识到，进气道喷射也是可能的。可由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)将燃料递送至燃料喷射器50。
在被称为点火的过程中，通过已知的点火装置诸如火花塞52点燃所喷射的燃料，从而进行燃烧。可控制火花点火正时，使得在制造商所指定的时间之前(提前)或之后(延迟)出现火花。例如，可从最大断裂扭矩(MBT)正时延迟(retard)火花正时，以控制发动机爆震，或在高湿度条件下提前火花正时。具体地，考虑到缓慢的燃烧率可提前MBT。在一个示例中，在踩加速器踏板期间可延迟火花。在替换实施例中，压缩点火可用于点燃所喷射的燃料。
进气歧管44可接收来自进气通道42的进气空气。进气通道42和/或进气歧管44包括具有节流板22的节气门21，以调控到进气歧管44的流速。在此具体示例中，可通过控制器12改变节流板22的位置(TP)，以使电子节气门控制(ETC)可用。以此方式，可操作节气门21以改变被提供至燃烧室30的进气空气。例如，控制器12可调整节流板22以增加节气门21的开口。增加节气门21的开口可增加被供应至进气歧管44的空气的量。在替换的示例中，可减小或完全关闭节气门21的开口以切断到进气歧管44的气流。在一些实施例中，额外的节气门可存在于进气通道42中。此外，通过位于节气门21处的节气门位置传感器23，可以确定节气门位置或节气门角度。在一个示例中，节气门位置传感器23可测量节流板22相对于穿过进气通道42的气流的方向的角度。例如，当节流板22完全关闭(并且阻止气流穿过进气通道42)时，节气门角度可约为零度。当节流板22完全打开(并且垂直于气流)时，节气门角度可以约为90度。如以下进一步讨论地，节气门角度可影响节气门两端和进气系统两端的压降。因此，节气门角度还可影响大气压力(BP)估计。
此外，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可将所需的部分排气经EGR通道诸如EGR通道140从排气通道48引导至进气通道42。被提供至进气通道42的EGR的量可由控制器12经EGR阀诸如EGR阀142来改变。在一些情况下，EGR系统可被用于调控燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。如下文所详细描述地，当可操作时，EGR系统可引起冷凝物的形成，尤其是当通过增压空气冷却器来冷却空气时。例如，EGR通道140可包括高压EGR冷却器143。
发动机10可以是不含涡轮增压器或机械增压器的非增压发动机。因此，在以下参考图2-6进一步描述的方法可被执行在非增压条件下。在替换的实施例中，发动机10可包括包含涡轮驱动压缩机的涡轮增压器。
发动机10可进一步包括位于进气通道42和/或进气歧管44内的一个或多个氧气传感器。进气歧管44包括用于测量歧管绝对压力(MAP)的MAP传感器122。如以下进一步讨论的，MAP传感器122的输出可被用于估计其它发动机系统压力，诸如BP。此外，可选的质量空气流量(MAF)传感器120可位于节气门21上游的进气通道42中。如以下所进一步讨论地，在其它实施例中，进气通道42可不包括MAF传感器120并且可使用替代的方法来估计质量空气流量。在一些实施例中，MAP传感器122可以仅为发动机进气口中(例如，在进气通道42和进气歧管44中)的压力传感器。此外，在此实施例中，发动机进气口可不包括MAF传感器120。
控制器12在图1中被示为微型计算机，该微型计算机包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在此具体示例中被示为只读存储芯片106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。控制器12可以接收来自联接到发动机10的传感器的用于执行各种功能从而操作发动机10的各种信号。如上所讨论地，除了先前所讨论的那些信号外，这些信号可包括：来自MAF传感器120(如果MAF传感器120被包括在发动机10中)的进气质量空气流量的测量值；来自温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)，在发动机10内的一个位置内示意性地示出该温度传感器；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或者其它类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器23的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的歧管绝对压力信号MAP。可由控制器12从信号PIP中生成发动机转速信号RPM。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可被用于提供进气歧管44内的真空或压力的指示。应该注意到，可使用以上传感器的各种组合，诸如不含MAP传感器的MAF传感器，或反之亦然。在化学计量的操作中，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。进一步地，该MAP传感器与所检测的发动机转速一起可提供引入至汽缸的增压(包括空气)的估计。在一个示例中，霍尔传感器118(其也被用作发动机转速传感器)在曲轴40的每次转动可以产生预先确定数量的等距脉冲。
还可存在未描绘的其它传感器，诸如用于确定环境空气温度和/或湿度的传感器，以及其它传感器。在一些示例中，存储介质只读存储器芯片106可被编程具有计算机可读数据，该计算机可读数据代表用于执行以下所述方法以及可被预见但未具体罗列的其它变型的可由微处理器单元102执行的指令。本文在图3-5描述了示例程序。
图1的系统提供了发动机系统，该发动机系统包括进气歧管、位于进气歧管内的节气门、位于进气歧管内并且被配置成用于确定所测量的歧管压力的歧管压力传感器和控制器。在一个示例中，控制器可包括响应于大气压力用于调整发动机工作的计算机可读指令，该大气压力基于所测量的歧管压力，并且在发动机工作在节气门角度小于阈值期间，大气压力进一步基于基准大气压力以及在节气门角度和基准大气压力下的基准歧管压力。基准歧管压力可基于在基准大气压力和节气门角度下的歧管压力和质量空气流量的迭代(iteratively)计算，并且其中基准大气压力是存储在控制器的存储器中的预先确定的大气压力。
在另一个示例中，控制器可包括通过歧管压力传感器偏置调整所测量的歧管压力的计算机可读指令，该歧管压力传感器偏置基于在第一节气门角度小于阈值时所测量的歧管压力、在第二节气门角度大于第一节气门角度时所估计的大气压力、基准大气压力、以及在第一节气门角度和基准大气压力下的基准歧管压力。计算机可读指令还可包括用于指示歧管压力传感器在歧管压力传感器偏置大于偏置阈值时的退化的指令。
如上所介绍的，大气压力(BP)的测量值可由发动机控制器(例如，图1中所示的控制器12)用于各种发动机诊断和控制程序。在一个示例中，控制器可用BP的测量值或估计来计算空气充气。在另一个示例中，控制器可基于BP调整发动机工作参数，诸如期望的空燃比、点火正时、和/或期望的EGR水平(例如，EGR流率)。
然而，一些发动机系统(诸如图1中所示的系统)可不包括用于确定BP的大气压力(BP)传感器。在这些发动机系统中，可基于来自替代的发动机传感器的测量值和/或发动机工况来估计BP。在一个示例中，可基于从发动机进气歧管中的MAP传感器所测量的MAP估计BP。具体地，BP可被推断(例如估计)为MAP传感器读数加上节气门两端的小的压降。然而，这种估计BP的方法可能要求充分打开节气门，使得节气门两端的压降足够小，从而根据节气门角度和气流(例如，质量空气流量)的函数来建模该压降。在一个示例中，以这种方式估计BP仅在节气门全开(WOT)或当节气门角度(或节气门打开的量)大于阈值时是准确的。阈值可以是阈值节气门角度，低于该角度时，横跨节气门的压降增加至导致BP估计和随后发动机控制的准确性降低的水平。
因此，在发动机工作在节气门位置低于阈值节气门角度时，不可估计BP。相反，先前(或最近)的BP估计可被用于发动机致动器和/或工作参数的调整。在一个示例中，当发动机从较高的海拔下降时，节气门角度可低于阈值并且BP可正在变化。然而，因为在该条件期间不可估计BP，所以基于BP的计算和发动机致动器调整的准确性可降低。
相反，基于在两种不同发动机工况下的MAP值可估计BP。对于任何给定的节气门角度、发动机转速、和凸轮位置，在两个不同海拔(或BP)下的MAP传感器读数之间的比率可以是相同的。具体地，在发动机同时从低节气门角度延伸(sweep)到WOT时，运行在固定发动机转速和凸轮位置在海平面的发动机以及运行在相同的固定发动机转速和凸轮位置在更高的海拔的同一发动机可具有在MAP传感器读数之间的恒定的比率。此外，如上所介绍的，当节气门接近(在阈值内)或处于WOT时，MAP传感器输出可反映处于任何发动机转速和凸轮位置的BP。
图2示出在两个不同海拔下的MAP传感器读数之间的关系。具体地，图2示出歧管压力(MAP)相对节气门角度的曲线图200。曲线图200上的每个线条均处于不同的BP。线条202表示处于第一BP。第一BP可以是基准BP。在一个示例中，第一BP可以是处于第一海拔诸如海平面下的BP。线条204表示处于第二BP，第二BP低于第一BP。因此，第二BP可代表高于第一海拔的第二海拔。
如以上所讨论的，线条202可代表基准BP，而线条204可代表处于当前高度(车辆正在工作时所处的高度)的BP。因此，所测量的MAP、MAPm是由MAP传感器在当前高度、BP和发动机工作下所测量的MAP。进一步地，如线条206处所示，示出的MAPm处于当前节气门角度。如上所讨论的，当前节气门角度(线条206)可以小于阈值节气门角度。曲线图200还示出处于当前海拔的当前BP、BPc(线条204)。BPc可以是MAP传感器在发动机启动之前或在较高节气门角度诸如WOT下所读取的BP。因此，在一个示例中，线条208可代表WOT。在另一个示例中，线条208可代表小于WOT但大于阈值节气门角度的节气门角度。
曲线图200还在线条202上示出基准BP、BPref。在以下进一步描述的方法中，可在校准的基准处选择基准BP，诸如处于海平面的BP或在发动机启动(例如，在发动机工作之前发动机的钥匙接通时)时的BP。可以计算在当前节气门角度(线条206)和基准BP(线条202)下的基准MAP、MAPref。基于当前发动机转速和凸轮位置还可计算MAPref。以下参考图4进一步讨论用于计算MAPref的方法，并且该方法可包括利用节气门模型来确定MAP值从而推断气流和容积效率表征的迭代方法。
如曲线图200所示，在当前海拔下的BP即BPc与在基准海拔下的BP即BPref的比率可以基本上等于在当前海拔下所测量的MAP即MAPm与在基准海拔下计算的MAP即MAPref的比率。可通过等式1表示该关系：
如等式2所示，等式1可经重新排列用于确定BPc：
按照这种方式，可使用图2所示的压力关系来估计车辆工作期间在任何发动机工况下的BP。
在一些示例中，MAP传感器可发生退化或包括可降低输出的MAP值的准确性的偏置。可使用上述压力比率关系来确定MAP传感器的偏置。在确定传感器的偏置后，可使用所确定的偏置来校正MAP传感器的输出。图2在212处示出示例MAP传感器的偏置。MAP传感器的偏置212可以是基本上恒定的压力值，该压力值可使得MAP传感器显示(read)高于或低于实际MAP一个量的压力。该量可以是偏置212。如图2所示，在212处所示的偏置可使得MAP传感器的输出显示如线条210处所示的MAP，而非显示如在线条204处所示的实际的MAP。在一个示例中，偏置212可以是负偏置，使得MAP传感器显示低于实际MAP的MAP值。如果偏置(例如，偏置的绝对值)增加为高于偏置阈值，则控制器可向车辆操作员指示MAP传感器退化。
为确定该偏置，可将偏置变量添加至等式1，如等式3所示：
重新排列以对偏置求解得出等式4：
然而，现在在等式4中，在发动机启动(例如，在发动机钥匙接通时)之前或当发动机正运行在处于或接近WOT(在WOT阈值内)时，在当前海拔下的BP即BPc正是MAP传感器的输出(例如，读数)。此外，当发动机工作在较小节气门角度(例如，节气门角度低于阈值节气门角度)时，当前测量的MAP即MAPm是从MAP传感器所测量的MAP。
以下参考图5讨论关于确定MAP传感器的偏置的进一步的细节。在确定偏置以后，可通过偏置来调整MAP传感器的输出。当在任何工况下(在较低节气门角度下)确定BP时，如等式1所示，MAPm可包括偏置校正。
按照这种方式，发动机方法可包括，在节气门角度小于阈值期间并且同时发动机正进行燃烧时，基于大气压力调整发动机的工况，该大气压力基于在当前节气门角度的相对于基准歧管压力的当前歧管压力和基准大气压力。在一个示例中，基准大气压力基于在节气门全开或发动机启动中的一个或多个情况下所测量的歧管压力。在另一个示例中，基准大气压力是在基准海拔下预先确定的压力。
当前歧管压力可以基于由歧管压力传感器所测量的歧管压力和歧管压力传感器的传感器偏置，该歧管压力传感器位于发动机的进气歧管中。该方法可进一步包括基于当前歧管压力和基准歧管压力之间的第一比率以及当前大气压力和基准大气压力之间的第二比率来估计传感器偏置，其中当前大气压力基于歧管压力传感器在节气门全开或发动机启动中的一个情况期间的输出。
在一个示例中，该方法可包括基于当前节气门角度、基准大气压力、发动机转速、和凸轮位置迭代地估计基准歧管压力。在另一个示例中，该方法可包括基于从质量空气流量传感器所测量的质量空气流量、节气门角度和基准大气压力来估计基准歧管压力。在又一个示例中，该方法可包括基于发动机容积效率来估计基准歧管压力，该发动机容积效率基于发动机转速、凸轮位置和所测量的质量空气流量。
该方法可进一步包括，在节气门角度大于阈值期间并且同时发动机正在进行燃烧时，基于大气压力来调整发动机的工况，该大气压力基于当前歧管压力和进气节气门两端的压降。在一个示例中，基于大气压力来调整发动机的工况包括调整汽缸进气、空燃比、火花正时或EGR流中的一个或多个。
作为另一个实施例，发动机方法可包括基于传感器的偏置来指示歧管压力传感器的退化，传感器的偏置基于在第一节气门角度下所测量的歧管压力、在第二节气门角度下所测量的大气压力、在第一节气门角度和基准大气压力下所测量的基准歧管压力以及基准大气压力。作为一个示例，第一节气门角度可以小于阈值节气门角度并且第二节气门角度可以大于阈值节气门角度。此外，基准大气压力可以是基准海拔下的预先确定的压力，其中基准海拔为海平面。
在一个示例中，指示退化包括响应于传感器的偏置大于偏置阈值来指示退化。偏置阈值可以基于预先确定的传感器的偏置或期望的歧管压力传感器准确率中的一个或多个。该方法可进一步包括在发动机工作在节气门全开或发动机钥匙接通中的一个的期间，基于歧管压力传感器的输出来确定大气压力。
当其中安装了歧管压力传感器的发动机进行燃烧时并且当第一节气门角度小于阈值节气门角度时，使用歧管压力传感器可以测量歧管压力，歧管压力传感器位于发动机的进气歧管中。该方法可进一步包括基于第一节气门角度、基准大气压力、发动机转速、和凸轮位置迭代地估计基准歧管压力。在另一个示例中，该方法可包括基于工作在第一节气门角度期间的质量空气流量估计和发动机容积效率来估计基准歧管压力，发动机容积效率基于发动机转速、凸轮位置和所估计的质量空气流量。
该方法可进一步包括通过传感器的偏置来调整歧管压力传感器的输出，从而确定调整后的歧管压力。然后，可基于调整后的歧管压力调整发动机操作。
现在转向图3，示出的方法300用于基于进气节气门的节气门角度来估计大气压力(BP)。具体地，方法300示出确定用何种方法和发动机工况来计算在当前海拔下的大气压力(例如，当前大气压力)，其中基于相对于阈值节气门角度的节气门角度选择该方法。用于进行方法300的指令可被存储在控制器(如图1所示的控制器12)的存储器内。进一步地，如以下所述，控制器可执行方法300。
方法300通过估计和/或测量发动机工况开始于302处。发动机工况可包括发动机转速和负荷、节气门角度、MAP、MAF、凸轮位置、EGR流、发动机温度等。在304处，该方法包括确定进气节气门(例如，图1所示的节气门21)的节气门角度是否大于阈值节气门角度。在一个示例中，可从进气节气门上的节气门位置传感器确定节气门角度。阈值节气门角度可以是一节气门角度，低于该节气门角度时，节气门两端的压降增加至导致BP估计和随后发动机控制的准确性降低的水平。因此，基于MAP来估计BP可仅针对节气门角度高于阈值节气门角度而言是准确的(例如，达到期望的准确率诸如90％)。因此，如果节气门角度大于阈值节气门角度(例如，处于或接近WOT)，该方法继续前进至308，从而基于MAP传感器输出(例如，当前MAP)来估计BP。在一些示例中，BP可以基于MAP传感器的输出加上节气门两端的压降。在其它示例中，诸如在WOT下，BP可被估计为基本上等于MAP传感器输出(例如，BP与在WOT下的MAP大约相同)。如上所讨论的，节气门两端的压降可被建模为节气门角度和通过节气门的气流(例如，质量空气流量)的函数。
可替代地，在304处，如果节气门角度并不大于阈值节气门角度，则该方法继续前进至306。在306处，控制器可基于在当前节气门角度下相对于基准MAP的(由MAP传感器所测量的)当前MAP和基准大气压力来估计(例如，计算)BP。在图4中进一步详细地呈现306处的方法。在使用308或306处的方法中的一个估计当前BP后，该方法继续前进至310，以基于估计的BP来调整发动机工况。发动机工况可包括空气充气(例如，进入发动机汽缸用于燃烧的空气的量)、期望的发动机空气燃料比、火花正时和/或期望的EGR水平中的一个或多个。在一个示例中，随着BP降低，控制器可延迟火花正时和/或降低空燃比。
图4示出用于基于相对于基准MAP而测量的MAP和基准BP估计BP的方法400。在确定进气节气门的节气门角度小于(或等于)阈值节气门角度后，方法400从方法300继续。结果，如上参考图2所介绍的，使用在两个不同海拔(例如，高度)下的大气压力和在两个不同海拔下的MAP之间的比率关系可以确定BP。
方法400通过利用MAP传感器测量当前MAP(例如，在车辆的当前海拔下的MAP)开始于402处，其中MAP传感器位于进气歧管中。在404处，控制器可基于MAP传感器的偏置调整测量的MAP。使用图5所示的压力比率方法可以确定MAP传感器的偏置(或误差)。在其它实施例中，方法400可不包括通过偏置来调整测量MAP，而替代地在408处用测量的MAP来确定BP。
在406处，该方法包括确定在当前节气门角度和基准BP下的基准MAP。在一个示例中，预先确定的基准BP可被存储在控制器的存储器内。例如，基准BP可以是位于海平面或者另一个基准海拔(例如，大于海平面的海拔)的BP。在另一个示例中，在车辆启动(例如发动机钥匙接通)时发动机工作之前可以确定基准BP。通过使用利用节气门模型和发动机容积效率的迭代方法可以确定基准MAP。具体地，节气门模型可使用当前节气门角度、MAP和上游压力(例如，基准BP)来推断质量空气流量。如果发动机并不包括MAF传感器，可使用该方法。然而，如果发动机确实包括MAF传感器，则可使用节气门模型和测量的MAF、当前节气门角度和基准BP来确定基准MAP。
发动机容积效率可随后被用来从质量空气流量、当前发动机转速和当前凸轮位置来推断MAP。如等式5所示，在任何指定的发动机转速和凸轮位置情况下，MAP是空气充气的函数：
等式5中的气流是从节气门模型推断的气流。然后，从所得到的空气充气值可推断MAP。迭代地执行等式5和节气门模型等式的计算，以便确定在当前节气门角度和基准BP下的基准MAP。可替代地，如果发动机包括MAF传感器或用于估计质量空气流量的其它装置，则控制器可基于发动机容积效率和使用等式5所估计的(或所测量的)质量空气流量来估计基准MAP。
在408处，该方法包括基于在404处确定的当前调整的MAP、在406处确定的基准MAP和基准BP之间的比率估计(例如，计算)当前BP(例如，在当前海拔下的BP)。如上所述并且如下再次提供的，这是使用等式2实现的：
在等式2中，BPc是在当前驱动海拔下的BP，MAPm是通过MAP传感器测量的并且可选地通过传感器的偏置调整的MAP，BPref是基准BP以及MAPref是基准MAP。
在一个示例中，在节气门角度低于阈值节气门角度时，利用方法400可连续地执行BP估计。在其它示例中，在节气门角度低于阈值节气门角度时，在MAP中的阈值发生变化(例如，当测量的MAP变化阈值量时，控制器再次计算BP)以后，可以利用方法400执行BP估计。在又一个示例中，自从最近一次BP估计以来经过一持续时间后，利用方法400可执行BP估计。按照这种方式，可在设定的时间间隔处执行BP估计。
现在转向图5，示出的方法500用于确定MAP传感器的偏置。方法500在502处开始，在502处通过发动机正工作在节气门角度小于阈值节气门角度下时利用MAP传感器测量MAP。在另一个示例中，当发动机正工作在小于WOT的任何节气门角度时，可以测量MAP。节气门角度在本文中可被称为第一节气门角度，其中在502处，在该角度下测量MAP。
在504处，该方法包括确定在当前节气门角度(例如，第一节气门角度)和基准BP下的基准MAP。如图4中的406处所讨论的，504处的方法可包括使用节气门模型和发动机容积效率的迭代方法。因此，504处的方法可以跟着406处所述的方法。因为发动机可不包括MAF传感器，所以从节气门模型推断空气流(例如，质量空气流量)，然后将该空气流用于容积效率关系。在504处得到的MAP值是基于节气门角度、基准BP(例如，在基准海拔诸如海平面下预先确定的BP)、发动机转速和凸轮位置所计算的MAP值。在替代实施例中，可使用基于替代传感器读数或发动机工况的替代方法来估计质量空气流量。然后，该估计的质量空气流量可被使用在容积效率等式(等式5)，从而确定在基准BP和当前质量空气流量(而非当前节气门角度)下的基准MAP。在又一个示例中，如果发动机确实包括MAF传感器，则方法500仍可用于确定偏置。在该实施例中，在504处的方法可包括使用MAF传感器输出来确定质量空气流量以及随后的基准MAP。
在506处，该方法包括确定在当前海拔和第二节气门角度下的BP，第二节气门角度不同于第一节气门角度。在当前海拔下的BP可以是在发动机启动(例如，在发动机钥匙接通时)前的MAP传感器输出(例如，读数)或处于或接近WOT(在WOT阈值内)时的MAP传感器输出。按照这种方式，在当前海拔下的BP可以是由MAP传感器在508或510处的一种条件下所测量的MAP。此外，第二节气门角度可以大于第一节气门角度。
在506后，该方法继续前进至512，从而基于在较小节气门角度下的MAP(例如，等式3和4所示的在第一节气门角度下的MAPm)和基准MAP之间的第一比率以及在当前海拔下的BP(例如，等式3和4所示的在第二节气门角度下的BPc)和基准BP之间的第二比率来计算MAP传感器偏置。MAP传感器偏置被添加至从MAP传感器所测量的任何值(例如，MAPm和BPc)。然后，如等式3所示，将第一比率和第二比率设定成彼此相等，并且如等式4所示，针对偏置求解：
因此，在512处的方法包括输入在502-506处确定的MAP和BP值，然后针对传感器偏置求解等式4。
在514处，该方法包括确定所计算的传感器偏置是否大于偏置阈值。该偏置阈值可以基于期望的MAP传感器准确性或针对MAP传感器确定的预先确定的基础传感器偏置。如果计算的偏置并不大于偏置阈值，则该方法继续前进至516，从而基于该偏置调整MAP传感器输出。在516处的方法可包括将偏置添加至MAP传感器读数。按照这种方式，通过该传感器偏置可以调整由MAP传感器所测量的所有MAP值。MAP传感器偏置可被施加至图3的方法306处或308处。基于已经由偏置调整的BP和MAP值，可以随后调整基于BP和/或MAP的发动机致动器或工况调整。因此，MAP传感器偏置可被施加至当发动机工作在任何节气门角度下时来自MAP传感器的读数。可替代地，在515处，如果MAP传感器偏置大于偏置阈值，则方法继续前进至518以指示MAP传感器退化。在一个示例中，518处的方法可包括通知车辆操作者MAP传感器退化。在另一个示例中，518处的方法可包括指示MAP传感器退化和基于该偏置继续调整MAP传感器偏置两者。
图6示出响应于估计的大气压力(BP)的发动机工况(例如，参数)调整的图形示例。具体地，图形600在曲线602处示出大气压力(BP)的变化，在曲线604处示出测量的MAP的变化，在曲线606处示出调整的MAP的变化，在曲线608处示出节气门角度的变化，在曲线610处示出行驶海拔(例如，车辆行驶的高度)的变化，在曲线612处示出发动机空燃比的变化，在曲线614处示出火花正时的变化以及在曲线616处示出MAP传感器偏置的变化。如上所述，发动机可不包括BP传感器。这样，曲线602处的BP可以是基于相对于阈值角度T1的节气门角度从MAP传感器的输出以及额外的发动机工况估计出的估计BP。测量的MAP可由MAP传感器进行测量。在一些示例中，MAP传感器可具有导致传感器所测量的MAP和实际MAP之间的误差的偏置。因此，如上图5处所述，可以确定传感器偏置，然后该传感器偏置被用于调整MAP传感器的输出(例如，测量的MAP)。曲线606示出校正偏置的调整的MAP。
在时间t1之前，节气门可工作在节气门角度大于阈值节气门角度T1下。结果，控制器可基于测量的或调整的MAP(曲线604和606)来估计BP。在时间t1处，车辆可从较高海拔下降(曲线610)。随着海拔降低，估计的BP(曲线602)增加。恰好在时间t1后，节气门角度降低到阈值节气门角度T1以下。因此，在该时间后，控制器基于调整的MAP(曲线606)和在当前节气门角度和基准BP即BPref下计算的基准MAP来估计BP。如图3-4处所描述的，当节气门角度低于阈值节气门角度T1时，使用在不同海拔下的两个BP和两个MAP之间的比率，可估计BP。当BP增加时，控制器可增加空燃比(曲线612)和/或将火花正时提前至接近MBT(曲线614)。在其它示例中，响应于变化的BP，控制器可(例如，经由调整发动机致动器)调整另外的或替换的发动机工况。
在时间t2处，海拔开始增加，从而降低BP。此外，就在时间t2以后，节气门角度增加为大于阈值节气门角度T1(曲线608)。结果，控制器可返回至基于调整的MAP估计BP(曲线606)。随着BP降低，控制器可延迟火花正时(曲线614)和/或降低空燃比，以使空气燃料更丰富(曲线612)。在时间t3处，MAP传感器偏置增加至大于偏置阈值T2。作为响应，控制器可通过通知车辆操作员来指示MAP传感器退化。在一个示例中，在时间t3后，控制器可通过偏置而继续调整测量的MAP。如曲线606和604处所示，偏置被添加至测量的MAP(曲线604)以获得调整的MAP(曲线606)。因此，随着偏置增加，测量的MAP和调整的MAP之间的差异增加。
如图6处所示，在第一条件(如图所示在时间t1和时间t2之间)期间，当进气节气门的节气门角度小于阈值并且当发动机正在进行燃烧时，基于大气压力调整发动机工况，大气压力基于测量的歧管压力、基准歧管压力和基准大气压力之间的比率。在第二条件(如图所示在时间t1之前和在时间t2之后)期间，当节气门角度大于阈值时，基于大气压力来调整发动机工况，其中大气压力基于测量的歧管压力。
通过位于发动机的进气歧管内的歧管压力传感器来测量在当前行驶海拔和节气门角度下的测量的歧管压力。进一步地，如曲线606所示，可通过歧管压力传感器偏置来调整所测量的歧管压力，歧管压力传感器偏置基于测量的歧管压力、在当前海拔下估计的大气压力、在当前节气门角度和基准大气压力下的基准歧管压力、以及基准大气压力。
基准歧管压力可以是在第一条件期间，在基准大气压力和节气门角度下的估计的歧管压力，基准歧管压力基于节气门角度、质量空气流量、凸轮位置或发动机转速中的一个或多个。此外，在第二条件期间的大气压力可还基于进气节气门两端的压降，该压降基于节气门角度和质量空气流量。如所示，在时间t2以后，基于大气压力调整发动机工况可包括响应于降低大气压力而降低空燃比或延迟火花正时中的一个或多个。在一个示例中，基准大气压力是在海平面下预先确定的大气压力。
作为另一个实施例，发动机方法包括基于所调整的歧管压力来调整发动机操作，所调整的歧管压力基于歧管压力传感器的偏置，该偏置基于在第一节气门角度下的歧管压力、基准歧管压力、基准大气压力、和在第二节气门角度下的大气压力之间的关系。该方法还包括响应于偏置大于偏置阈值而指示歧管压力传感器的退化。
第一节气门角度可以小于第二节气门角度。此外，在一个示例中，第一节气门角度可以小于阈值节气门角度并且第二节气门角度可以是节气门全开。该方法可还包括基于第一节气门角度、基准大气压力、发动机转速和凸轮位置来估计基准歧管压力。在一个示例中，基准大气压力是处于海平面的预先确定的大气压力。进一步地，通过歧管压力传感器可测量歧管压力。可以在节气门全开或发动机钥匙接通中的一个下基于歧管压力传感器的输出估计大气压力。该方法还可包括基于歧管压力、基准歧管压力和基准大气压力在节气门角度小于阈值期间估计大气压力。
按照这种方式，通过在任何节气门角度下估计BP并且随后基于估计的BP来调整发动机工作来实现本发明的技术效果。当进气节气门的节气门角度大于阈值时，可基于MAP传感器的输出和进气节气门两端的压降来估计BP。可替换地，当节气门角度小于或等于阈值时，基于在当前节气门角度和BP下的测量歧管压力以及在当前节气门角度和基准BP下的基准歧管压力之间的第一比率，以及在当前BP和基准BP之间的第二比率，可以估计BP。进一步地，基于MAP传感器的偏置可以调整MAP传感器的输出。结果，基于调整的MAP和估计的BP值可以调整发动机工作。
作为另一个实施例，发动机方法可包括基于基准大气压力、节气门角度、发动机转速和凸轮位置来估计基准歧管压力；使用歧管压力传感器来测量当前歧管压力；以及基于当前歧管压力、基准歧管压力和基准大气压力之间的比率来估计当前大气压力。作为又一个实施例，发动机方法可包括当进气节气门的节气门角度小于阈值时，使用歧管压力传感器测量当前歧管压力；基于节气门角度和基准大气压力来估计基准歧管压力；当节气门角度处于节气门全开时，基于歧管压力传感器的输出来估计大气压力；以及基于当前歧管压力、基准歧管压力、基准大气压力和估计的大气压力之间的关系来估计歧管压力传感器的偏置。
应该注意到，本文所包括的示例控制和估计程序可被使用在各种发动机和/或车辆系统配置中。本文所公开的控制方法和程序可被存储为非暂时性存储器内的可执行指令。本文所描述的具体程序可代表一个或者更多个任何数目的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。类似地，所示的各种动作、操作、和/或功能可按照所示次序、并列执行，或在一些情况中被省略。类似地，该处理的顺序并不是实现在此所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，只不过被提供以便于展示以及说明。根据所使用的具体策略，可重复执行一个或更多所示动作、操作和/或功能。此外，所述动作、操作和/或功能可通过图形表示待被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器内的代码。
应认识到，因为可能有各种变型，所以本文所述配置和例行程序实质上是示例性的，并且这些具体的实施例不应被视作具有限制意义。例如，上述技术可以应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4以及其它发动机类型。本公开的主题包括多种系统和配置以及在此公开的其它特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。
随附的权利书特别指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可能提到“一个”元件或“第一”元件或者其等价物。这种权利要求应该被理解为包括一个或多于一个这种元件的结合，既不必需也不排除两个或多于两个这种元件。所公开的这些特征、功能、元件和/或特性的其它组合以及子组合可能通过当前权利要求的修改或者通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而要求保护。不管是否比原始权利要求的范围更宽、更窄、等同或者不同，这种权利要求均被视为包括在本公开的主题内。

Claims (19)

1.一种发动机工作方法，其包括：
基于传感器偏置大于偏置阈值指示歧管压力传感器的退化，通过使在第一节气门角度下测量的歧管压力和在所述第一节气门角度下并且在基准大气压力下确定的基准歧管压力之间的第一比率与在第二节气门角度下确定的大气压力和所述基准大气压力之间的第二比率相等来确定传感器偏置。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述偏置阈值基于预先确定的传感器偏置或期望的歧管压力传感器准确率中的一个或多个。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一节气门角度小于阈值节气门角度并且所述第二节气门角度大于所述阈值节气门角度。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述基准大气压力是在基准海拔下预先确定的压力，所述基准海拔是海平面。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括在发动机工作在节气门全开或发动机钥匙接通中的一个期间，基于所述歧管压力传感器的输出确定所述大气压力。
6.根据权利要求1所述的方法，其中当发动机正在进行燃烧时并且当所述第一节气门角度小于阈值节气门角度时，使用所述歧管压力传感器测量所述歧管压力，所述歧管压力传感器位于所述发动机的进气歧管中。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括基于所述第一节气门角度、基准大气压力、发动机转速、和凸轮位置迭代地估计所述基准歧管压力。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括基于工作在所述第一节气门角度下的质量空气流量估计和发动机容积效率来估计所述基准歧管压力，所述发动机容积效率基于发动机转速、凸轮位置和估计的质量空气流量。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括通过所述传感器偏置来调整所述歧管压力传感器的输出，从而确定调整的歧管压力。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括基于所述调整的歧管压力调整发动机工作。
11.一种发动机工作方法，其包括：
基于调整的歧管压力来调整发动机工作，所述调整的歧管压力基于歧管压力传感器的偏置，至少在所述发动机自转时通过测量在第一节气门角度下的歧管压力、确定在第二节气门角度下的大气压力，并且使歧管压力和基准歧管压力之间的第一比率与所述大气压力和基准大气压力之间的第二比率相等来确定偏置；以及
响应于所述偏置大于偏置阈值指示所述歧管压力传感器的退化。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一节气门角度小于所述第二节气门角度。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一节气门角度小于阈值节气门角度并且所述第二节气门角度处于节气门全开。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所述第一节气门角度、基准大气压力、发动机转速和凸轮位置估计所述基准歧管压力。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述基准大气压力是预先确定的海平面下大气压力。
16.根据权利要求11所述的方法，其中利用所述歧管压力传感器来测量所述歧管压力，并且其中基于在节气门全开或发动机钥匙接通中的一种下的所述歧管压力传感器的输出来估计所述大气压力。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所述歧管压力、所述基准歧管压力和所述基准大气压力在节气门角度小于阈值期间估计大气压力。
18.一种发动机系统，其包括：
耦连到所述发动机的进气歧管；
节气门，其位于所述进气歧管中；
歧管压力传感器，其位于所述进气歧管中并且被配置为确定测量的歧管压力；以及
控制器，其具有用于至少在所述发动机自转时在发动机运转期间进行以下操作的计算机可读指令：
在第一节气门角度小于阈值时测量歧管压力；
在第二节气门角度大于所述第一节气门角度时估计大气压力；
通过歧管压力传感器偏置调整所述测量的歧管压力，通过使所述测量的歧管压力和基准歧管压力之间的第一比率与估计的大气压力和基准大气压力之间的第二比率相等来确定所述歧管压力传感器偏置。
19.根据权利要求18所述的系统，其中所述计算机可读指令还包括当所述歧管压力传感器偏置大于偏置阈值时指示所述歧管压力传感器退化的指令。
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