CN105683548B - 用于实现扭矩值的发动机控制系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种系统包括发动机和控制器，所述控制器被配置用于确定空气质量流量命令以提供所述发动机的目标空气质量流量值，所述目标空气质量流量值是基于基础空气质量流量值，所述基础空气质量流量值是针对发动机操作条件、实际扭矩与目标扭矩的偏差加以调节并针对流动条件加以校正。

Description

用于实现扭矩值的发动机控制系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请与2013年11月1日提交的美国临时专利申请序列No. 61/898,591有关并要求该案的优先权权益。本申请还与2013年8月22日提交的发明名称为“ENGINE CONTROLSYSTEMS AND METHODS”的国际申请No. PCT/US2013/056302有关。这些申请中的每一者的内容特此出于所有目的以全文引用的方式并入本公开中。
技术领域
本技术领域大体上涉及发动机控制系统，并且更具体来说，涉及用于控制发动机气缸空气质量流量以补偿扭矩损失的发动机控制系统。
背景技术
火花点火（SI）发动机可以与压缩点火（CI）发动机不同地来控制扭矩。在SI发动机中产生的扭矩主要是通过对空气的控制来控制，因为SI发动机通常试图维持化学计量空气燃料比（“AFR”）；而在CI发动机中，可以独立于空气来控制燃料，因为在各种发动机操作条件下，CI发动机的AFR可能明显不同于化学计量AFR。因而，不同的发动机系统通常采用不同的扭矩控制技术。
不管发动机架构如何，预计的扭矩损失都可以由一致的许多发动机操作条件产生。例如，点火定时可能会影响扭矩输出，如可以使用排气再循环（“EGR”）那样。然而，现代的扭矩控制方法取决于特定的发动机架构而不同。因此，没有统一的扭矩控制方案可以用来管理SI与CI发动机结构。因此，在本领域中，进一步的技术发展是期望的。
发明内容
一个实施方案是一种独特的系统，所述系统包括压缩点火或火花点火发动机和控制器，所述控制器被配置用于确定针对发动机操作的增压流量或空气质量流量命令。所述空气质量流量命令提供所述发动机的至少一个气缸的目标空气质量流量值。所述目标空气质量流量值是从基础空气质量流量值导出，所述基础空气质量流量值是基于满足净扭矩需求所需的燃料量，并且基础空气质量流量值是针对发动机操作条件而进行调节，针对测得输出扭矩与目标扭矩的偏差而进行校正和/或针对所述至少一个气缸的EGR和VVA流量条件而进行校正。其它实施方案包括用于确定空气质量流量命令以实现一个或多个气缸的目标空气质量流量值的独特方法。
提供该发明内容以便介绍一系列概念，在下文中在说明性实施方案中进一步描述这些概念。本发明内容既不意在确定所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不意在作为辅助用于限制所要求保护的主题的范围。其它的实施方案、形式、目的、特征、优点、方面和好处从以下描述和附图中将变得清楚。
附图说明
图1是根据一个实施方案的空气控制设备的空气质量流量调节的一个实例的框图。
图2是根据一个实施方案的空气控制设备的空气质量流量校正的一个实例的框图。
图3是根据一个实施方案的基于测得扭矩与目标扭矩的偏差对空气质量流量值的反馈控制调节的一个实例的框图。
图4是示出了用于控制发动机气缸空气质量的示例性控制器设备的图。
图5是可与图1至图4所示的空气控制设备一起操作的内燃发动机系统的示意图。
图6是示例性发动机气缸的示意性横截面图。
具体实施方式
为了促进对本发明的原理的理解，现在将参考图中所示的实施方案并且将使用特定语言来描述所述实施方案。然而，应了解，并不因此意在限制本发明的范围，本文预期到本发明相关领域的技术人员通常会想到的所示实施方案的任何更改和其它修改以及如其中所示的本发明的原理的任何其它应用。
在根据本公开的实施方案中，可以通过共同的扭矩控制技术来控制具有不同架构的发动机系统。就是说，可以基于供给发动机的燃料和空气的质量而将共同的扭矩控制技术应用于发动机。此类发动机包括火花点火（SI）发动机和压缩点火（CI）发动机，例如柴油机。应了解，预期到基于燃料和空气操作的所有燃烧发动机。如本文中更详细地描述，在实施方案中，基于扭矩的接口可以使目标扭矩变换至适当的气缸空气质量参数以便共同用在不同的发动机架构中，借此使用所述气缸空气质量参数来控制发动机的空气处置系统以实现所要的目标扭矩。
在所公开的控制技术的至少一个实施方案中，扭矩控制是闭环的。在此类实施方案中，在SI或CI发动机操作期间的扭矩控制是通过用（例如）燃烧压力传感器测量指示扭矩并将测得的指示扭矩与目标扭矩进行比较以确定扭矩误差来进行确定，所述扭矩误差用于提供对发动机的气缸的前馈目标空气质量流量的反馈控制调节，从而产生减少扭矩误差的空气质量流量命令。在另一实施方案中，扭矩控制是开环的。在此类实施方案中，进入气缸中的前馈目标空气质量流量被确定为应用于基础空气质量流量的一个或多个操作条件校正的函数，所述基础空气质量流量被确定为空气燃料比（“AFR”）和在发动机按照化学计量空气燃料比或基础点火定时（即，基础火花定时）运转时满足目标扭矩的加油量的函数。在不提供目标空气质量流量的反馈控制的情况下，前馈目标空气质量流量可以是空气质量流量命令。
图1是根据实施方案的控制系统100的框图，所述控制系统用于响应于发动机操作条件而提供对基础空气质量流量值的调节以确定将由内燃发动机的开环空气控制系统提供的前馈目标空气质量流量值。在此实施方案中，空气控制系统100包括扭矩至燃料转换表106。扭矩至燃料转换表106可以被配置用于将目标扭矩104和发动机速度102转换成燃料量108。目标扭矩104包括泵送扭矩需求、摩擦扭矩需求和净扭矩需求，其中净扭矩需求是操作者所需要的扭矩（例如，经由油门踏板）。因此，目标扭矩104包括操作者所需扭矩和发动机操作的扭矩损失。因此，在某些实施方案中，目标扭矩104可以是指示扭矩对净扭矩需求。燃料量108代表在发动机按照化学计量空气燃料比和目标火花定时运转时满足净扭矩需求所需的燃料的量。
燃料量108可以在乘法器112中乘以空气燃料比110（“AFR 110”）以产生基础空气质量流量值114。AFR 110是发动机的当前AFR。在SI发动机中，AFR 110将大体上是化学计量的，具有约1.0的空气燃料当量比（即，拉姆达值，λ）。在CI发动机中，AFR 110可能较高，具有大于1.0的标称拉姆达值，其中CI发动机通常是在贫AFR条件下操作。基础空气质量流量值114可以是（例如）基于最佳或目标操作条件（例如产生所要操作条件的化学计量或标称的AFR或基础点火定时）的最佳或目标空气质量流量。接着可以基于发动机操作条件来调节基础空气质量流量值114以确定最终的经调节基础空气质量流量值162。所做的发动机操作条件调节取决于发动机是压缩点火的还是火花点火的发动机。
AFR的变化将会影响制动扭矩和指示扭矩。因此，可以针对由于AFR（即，拉姆达值）的变化造成的预计扭矩损失来调节基础空气质量流量值114，例如，从目标操作条件变贫或变富。可以通过（例如）在乘法器126处使拉姆达效率目标124乘以基础空气质量流量值114而得到第一经调节基础空气质量流量值128来调节基础空气质量流量值114。
在图1中所示的实施方案中，从拉姆达效率查找表122中选出拉姆达效率目标124，其中在拉姆达效率查找表122中基于发动机条件对照回归模型和/或预定拉姆达效率来映射拉姆达值输入120。可以通过氧传感器（未图示）或确定引入至气缸中的氧的量的任何合适手段来确定拉姆达值输入120。应了解，拉姆达效率目标124不限于是从查找表中选出，并且因此可以通过本领域中了解的任何其它存储方法或装置进行选择。在至少一个实施方案中，可以根据发动机操作条件的回归模型来直接计算拉姆达效率目标124。
与目标点火定时的偏差可能会进一步导致扭矩输出的损失。因此，可以通过在乘法器138处使点火定时效率目标136乘以第一经调节基础空气质量流量128而得到第二经调节基础空气质量流量值142来针对在当前的发动机速度102下由于点火定时偏差132所造成的预计扭矩输出损失来进一步调节第一经调节基础空气质量流量值128。
在图1中所示的实施方案中，点火定时效率目标136是从点火定时效率查找表134中选出，其中在点火定时效率查找表134中基于发动机条件对照回归模型和/或预定的点火定时效率来映射发动机速度输入102和点火定时偏差132。应了解，点火定时目标136不限于是从查找表中选出，而是可以通过本领域中了解的任何其它存储方法或装置进行选择。在至少一个实施方案中，可以根据发动机操作条件的回归模型来直接计算点火定时目标136。
在采用排气再循环（EGR）的手段的实施方案中，必须增加进气压力以用当前的空气质量流量和燃料来产生相同的扭矩，因为EGR减少了进入气缸中的空气质量流量。此外，在包括装设有可变阀门致动（VVA）致动器的SI发动机的实施方案中，气缸内空气质量流量还取决于通过VVA致动器产生的进气和排气阀的提升剖面，所述提升剖面影响进入气缸中的空气质量流量，由此影响发动机的扭矩输出。为了补偿这些影响，可以响应于空气质量流量命令通过控制发动机的空气处置系统来在乘法器160处使第二经调节基础空气质量流量值142乘以EGR/VVA效率目标156来得到将提供至气缸的最终的经调节基础空气质量流量值162，其中最终的经调节基础空气质量流量值162是针对发动机操作条件、扭矩条件的反馈控制来调节和/或针对EGR流量和VVA扰动来调节的进入气缸的空气流量。控制系统100可以在CI与SI发动机架构中用于发动机操作。
在图1中所示的实施方案中，EGR/VVA效率目标156可以是从EGR/VVA效率表154中选出，其中在EGR/VVA效率表154中基于发动机条件对照回归模型和/或预定EGR和VVA效率来映射EGR质量流量输入152和VVA凸轮相位输入150。可以通过任何合适的手段来确定EGR质量流量输入152，包括但不限于与EGR质量流量连通的质量流量计或进气系统和排气系统之间的测得压力差。应了解，EGR/VVA目标156不限于是从查找表中选出，而是可以通过本领域中了解的任何其它存储方法进行选择。在至少一个实施方案中，可以根据发动机操作条件的回归模型来直接计算EGR/VVA目标156。
可替代地，在根据本公开的至少一个实施方案中，可以通过如图2中所示应用EGR转换系数212和VVA扰动抑制240来解决EGR和/或VVA致动对第二经调节基础空气质量流量值142的影响。图2示出了用于针对发动机的流量条件调节第二经调节基础空气质量流量值142的替代控制技术200的框图。如图2中所示，可以通过在乘法器214处使EGR质量流量输入152乘以预定转换系数212来针对EGR流的量调节第二经调节基础空气质量流量值142，而产生经转换的EGR质量流量216。在加法器220处使第二经调节基础空气质量流量值142与经转换的EGR质量216相加，从而产生EGR校正空气质量流量值222。
在包括装设有可变阀门致动（VVA）致动器的SI发动机的实施方案中，可以通过VVA扰动抑制240来进一步调节EGR校正空气质量流量值222。VVA扰动抑制240可以是基于进气歧管压力（MAP）230、环境温度232和VVA凸轮相位234。可以使用VVA扰动抑制240来响应于空气质量流量命令通过控制空气处置系统来在加法器224处调节空气质量流量值222以得到将提供至气缸的最终的经调节空气质量流量值242，其中最终的经调节空气质量流量值242是针对发动机操作条件、扭矩条件的反馈控制进行调节和/或针对EGR流量和VVA扰动进行调节的进入气缸的空气流量。因此，通过不同的控制技术，即，控制技术200，最终的经调节空气质量流量值242对应于最终的经调节基础空气质量流量值162（示出于图1中）。控制技术200可以在CI与SI发动机架构中用于发动机操作。
参看图1，应了解，本文中描述的空气质量流量调节的任何子集或组合可以按任何次序来使用以调节基础空气质量流量值114，从而确定最终的经调节基础空气质量流量值162。因此，在某些实施方案中，可以在应用拉姆达效率查找表122之前使用点火定时效率查找表134来调节基础空气质量流量值114。
在根据本公开的至少一个实施方案中，可以在闭环控制方案内使用控制系统100来调节空气质量流量命令以减小测得的指示扭矩与目标扭矩之间的扭矩误差。图3是闭环控制系统180的框图，所述闭环控制系统用于响应于发动机操作条件而提供对最终的经调节基础空气质量流量值162的调节（就控制系统100来描述）以确定前馈目标空气质量流量值。如图3中所示，在控制系统180中，将目标扭矩104和发动机速度102提供至控制系统100以如本文中所描述确定最终的经调节基础空气质量流量值162。另外，确定测得扭矩182并且在比较器183处将它与目标扭矩104进行比较。将目标扭矩104与测得扭矩182之间的差提供至反馈控制模块184。反馈控制模块184输出反馈控制调节186，所述反馈控制调节应用于来自控制系统100的最终的经调节基础空气质量流量值162以得到目标空气质量流量值188。
反馈控制182可以是比例积分微分（PID）控制器、比例积分（PI）控制器或任何其它类型的控制回路反馈机构。在某些实施方案中，比较器183将测得扭矩182作为真实的扭矩值输入来接收。可以根据以下方程式来计算真实的扭矩值Treal：
Treal = 方程式（1）
在方程式（1）中，Vd是排气量，Ncyl是发动机中气缸的数目，并且imep是使用与气缸连通的燃烧压力传感器或其它合适的手段测量的指示平均有效压力。
图4示出了控制器300，所述控制器被结构化成执行某些操作以基于针对发动机操作条件对基础空气质量流量值的调节来确定最终的经调节基础空气质量流量值，所述发动机操作条件包括发动机速度和目标扭矩、反馈控制和气缸的流动条件。控制器300可以取决于实施方案而被结构化成确定最终的经调节基础空气质量流量值162、最终的经调节空气质量流量值242和/或目标空气质量流量值188，并且被进一步结构化成将空气质量流量命令提供至发动机的空气处置系统。在某些实施方案中，控制器300形成处理子系统的一部分，所述处理子系统包括具有存储器、处理和通信硬件的一个或多个计算装置。所述控制器可以是单个装置或分布式装置，并且所述控制器的功能可以通过硬件或软件来执行。
在某些实施方案中，所述控制器包括被结构化成在功能上执行所述控制器的操作的一个或多个模块。在某些实施方案中，所述控制器包括扭矩燃料模块330、拉姆达效率模块340、点火定时模块350、EGR/VVA模块360、空气流量质量调节模块370、扭矩反馈控制模块375和EGR流量和VVA扰动校正模块380。本文中包括模块的描述强调了控制器的各方面的结构独立性并且说明了控制器的操作和责任的一个分组。执行类似的总体操作的其它分组在本申请的范围内是熟知的。模块可以用硬件和/或计算机可读介质上的软件来实施，并且模块可以分布在各种硬件或软件组件上。控制器操作的某些实施方案的更具体描述包括于上文参看图1至图3的部分中。
控制器300的一个示例性实施方案示出于图4中。在某些实施方案中，控制器300接收目标扭矩输入302、发动机速度输入304、氧传感器拉姆达输入306、AFR输入308、点火定时输入310、VVA凸轮相位输入312、EGR质量输入314、进气歧管压力（“MAP”）输入316和环境温度输入318。
本文中描述的某些操作包括用于解释一个或多个参数的操作。如本文中所使用，解释包括通过本领域中已知的任何方法来接收值，至少包括接收来自数据链路或网络通信的值、接收指示所述值的电子信号（例如，电压、频率、电流或PW信号）、接收指示所述值的软件参数、从计算机可读介质上的存储器位置读取所述值、通过本领域中已知的任何手段将所述值作为运行时间参数来接收、和/或通过接收可以由此计算出所解释的参数的值、和/或通过参考被解释为所述参数值的默认值。
扭矩燃料模块330接收并解释目标扭矩输入302和发动机速度输入304。在示例性实施方案中，扭矩燃料模块进一步解释质量空气流量输入320。扭矩燃料模块330将气缸燃料值332提供至空气质量流量调节模块370。基于在（例如）最佳条件下确定的基础空气质量流量通过满足净扭矩所需的燃料来确定气缸燃料值332。所述最佳条件可以包括（例如）发动机按化学计量AFR和/或按产生所要操作条件的目标点火定时来运行。
拉姆达模块340接收并解释氧传感器拉姆达输入306。拉姆达模块340将拉姆达调节值342提供至空气质量流量调节模块370。在示例性实施方案中，拉姆达调节值342是通过计算响应于AFR的变化对基础空气质量流量调节了多少而确定的气缸空气质量流量调节。AFR的变化可以导致由拉姆达值的变化而产生的扭矩损失，例如，在AFR从贫变富或从富变贫时。
点火定时模块350接收并解释发动机速度输入304和点火定时输入310。点火定时模块350将点火定时调节值352提供至空气质量流量调节模块370。在示例性实施方案中，点火定时调节值352是通过基于点火定时输入与目标点火定时之间的差计算点火定时偏差而确定的气缸空气质量流量调节。点火定时调节值352补偿由点火定时偏差产生的预计扭矩损失。
EGR/VVA模块360接收并解释EGR质量输入314和VVA凸轮相位输入312。EGR/VVA模块360将进气压力调节值362提供至空气质量流量调节模块370。当EGR减少了空气时，必须增加进气压力以用基础空气质量流量值和加油量来实现相同的目标扭矩。在示例性实施方案中，进气压力调节值362是用于补偿EGR减少空气的气缸空气质量流量调节。进气压力调节值362可以基于VVA致动器提供进一步调节。例如，在包括装设有VVA致动器的SI发动机的实施方案中，气缸内空气质量流量至少部分取决于VVA致动器，所述VVA致动器控制气缸中的新鲜空气的量，由此影响发动机扭矩输出。
在至少一个实施方案中，控制器可以包括EGR/VVA校正模块380。EGR/VVA校正模块380接收并解释EGR质量流量输入314、环境温度输入318、进气歧管压力316和VVA凸轮相位输入312。EGR/VVA校正模块380将EGR/VVA调节值382提供至空气质量流量调节模块370。在某些实施方案中，EGR/VVA校正模块380可以用来替代EGR/VVA模块360，并且空气质量流量调节模块370可以使用EGR/VVA调节值382替代进气压力调节值362来确定经调节的基础空气质量流量值162。
在示例性实施方案中，空气质量流量调节模块370接收并解释气缸燃料值332、拉姆达调节值342、点火定时调节值352和进气压力调节值362或EGR/VVA调节值382。经调节的基础空气质量流量值162可以是气缸燃料值332、拉姆达调节值342、点火定时调节值352和进气压力调节值362或EGR/VVA调节值382的函数以响应于发动机操作条件而调节基础空气质量流量值114。在示例性实施方案中，气缸燃料值332乘以AFR输入308，产生基础空气质量流量值114。基础空气质量流量值114进一步乘以拉姆达调节值342、点火定时调节值352和进气压力调节值362或EGR/VVA调节值382中的任一者或所有者的任何组合，产生经调节的基础空气质量流量值162。
在某些实施方案中，空气质量流量调节模块370将经调节的基础空气质量流量值162提供至反馈控制模块375。反馈控制模块375接收或确定测得扭矩376以确定将应用于经调节的基础空气质量流量值162而减少扭矩误差的校正。因此，反馈控制模块375将测得扭矩376与目标扭矩302进行比较以确定反馈控制校正，所述反馈控制校正应用于最终的经调节基础空气质量流量值162以得到目标空气质量流量值188。
取决于特定实施方案，控制器300输出空气质量流量命令390以控制各种致动器将空气流提供至气缸，所述空气流满足最终的经调节空气质量流量值162或目标空气质量流量值188。在某些实施方案中，将一个或多个气缸空气质量命令390提供至发动机的空气处置致动器以获得最终的经调节空气质量流量值162或目标空气质量流量值188并且实现所要的扭矩输出。
图5示出了可以设置在车辆、发电机或通过发动机402供以动力的负载上的系统400，其中发动机402可以是可与参看图1至图4论述的控制系统和控制器300一起操作的CI或SI。发动机402包括增压空气借以进入的进气系统404和由燃烧产生的排气借以离开的排气系统406，应了解未示出通常存在的这些系统的所有细节。发动机402包括形成燃烧室的许多气缸408，燃料通过燃料喷射器喷射至燃烧室中以与已经由进气系统404进入的增压空气一起燃烧。通过燃烧释放的能量经由连接至曲柄轴的活塞对发动机402供以动力。进气阀控制增压空气至气缸中的准入，而排气阀控制排气经由排气系统406流出并最终流向大气。可以设置EGR阀442以控制从排气系统406经由EGR导管440至进气系统404的流。在某些实施方案中，EGR冷却器（未图示）可以沿着EGR导管440设置以冷却引导至进气系统404中的排气的流。
发动机402包括至少部分地限定气缸408的发动机组410。多个活塞（未图示）可以是可滑动地安置在相应气缸408内以在上死点位置与下死点位置之间往复运动。气缸408中的每一者、其相应活塞和气缸盖形成燃烧室，在图6中对燃烧室进一步详述。在所示实施方案中，发动机402包括六个这样的燃烧室。然而，预期到，发动机402可以包括更多或更少数目的气缸和燃烧室，并且所述气缸和燃烧室可以安置成“直列式”配置、“V型”配置或任何其它合适的配置。
控制器300包括用于从与系统400相关联的各种传感器接收信号的许多输入端。在所示实施方案中，系统400包括质量空气流量传感器420、环境气温传感器422、进气压力传感器424和进气歧管压力（MAP）传感器426，其中每一者与进气系统404流体连通。
质量空气流量传感器420提供至进气系统404的新鲜空气流的测量值。质量空气流量传感器420位于可以安置在进气系统404中的任何压力源（例如压缩机（未图示））上游。在某些实施方案中，预期到质量空气流量传感器420可以是叶片式空气流量计、热线式空气流量计或可以用来确定质量空气流量的任何其它质量空气流量传感器420。质量空气流量传感器420连接至控制器300并且可操作以产生指示新鲜空气流率的新鲜空气流率信号。此外，预期到事实上可以（例如）通过由其它操作参数计算空气流率来确定新鲜空气流率。
在一个实施方案中，进气歧管压力传感器426（可操作以感测进气歧管中的气压的量）和质量空气流量传感器420可以用来计算EGR质量分数，所述EGR质量分数是供给进气歧管404的EGR流的量的指示。然而，预期到用于确定EGR质量流量的任何合适方法。
系统400进一步包括与排气系统406流体连通以提供发动机402的排气中氧的水平或量的测量值的氧传感器430。氧传感器430可以是真正的氧传感器或可以借以确定排气中的氧水平的任何类型的传感器。氧传感器430连接至控制器300并且可操作以产生指示排气中的氧水平的氧水平信号。
图6提供了示例性发动机气缸500并且尤其是与空气气缸520联接的压力传感器514的说明性实施方案，所述空气气缸与空气压缩室540流体连通。可以使用压力传感器514来确定上文论述的IMEP。发动机气缸500包括用于将力传递至曲柄轴（未图示）的活塞522。发动机气缸500进一步包括与压缩室540流体连通的进气通道506和排气通道508。进气阀510被配置用于控制进入燃烧室540中的环境空气的流。排气阀512被配置用于控制来自燃烧室540的排气的流。
如从上文呈现的附图和文本中明显看出，预期到根据本公开的各种实施方案。例如，一个方面涉及一种方法，所述方法包括响应于扭矩请求和发动机速度而确定满足发动机中的净扭矩需求所需的目标燃料量以及响应于所述目标燃料量而确定通向所述发动机的基础空气质量流量值。所述基础空气质量流量值是基于（例如）化学计量AFR和目标点火定时中的至少一者。可以对所述基础空气质量流量值做出的各种调节包括以下至少一者：根据拉姆达效率表确定的作为当前AFR与化学计量空气燃料比的偏差以及排气中的氧含量和所述空气质量流量值的函数的第一空气质量流量的调节；根据点火定时效率表确定的作为发动机速度以及点火定时偏差和所述空气质量流量值的函数的第二空气质量流量的调节；以及根据EGR和VVA效率表确定的作为可变阀门致动（VVA）凸轮相位和排气再循环（EGR）质量流量的函数的第三空气质量流量的调节。所述方法包括基于实际的扭矩输出与目标扭矩输出的偏差根据所述经调节的基础空气质量流量值和所述经调节的基础质量空气流量值的反馈控制调节来确定用于发动机操作的空气质量流量命令。
在一个实施方案中，确定所述空气质量流量命令进一步包括响应于所述经调节的基础空气质量流量值的反馈控制调节而确定目标空气质量流量值以及针对EGR质量流量和VVA扰动抑制中的至少一者来校正目标空气质量流量值。在另一实施方案中，确定所述空气质量流量命令进一步包括通过响应于进气歧管压力、环境温度和VVA凸轮相位确定的校正因数来校正目标空气质量流量。在另一实施方案中，所述点火定时偏差是当前的点火定时与在最佳或所要的操作条件中确定的目标点火定时之间的差。
在另一方面中，一种方法包括响应于目标空气质量流量值确定而确定针对发动机的空气质量流量命令。所述目标空气质量流量值是基础空气质量流量值的函数，针对拉姆达效率、点火定时效率以及排气再循环（EGR）和可变阀门致动（VVA）效率中的至少一者对所述基础空气质量流量值进行调节。可以响应于EGR流量和VVA扰动抑制来进一步校正所述经调节的基础空气质量流量值以确定目标空气质量流量值。所述基础空气质量流量值被确定为目标燃料量的函数，所述目标燃料量是基于发动机速度以及目标扭矩和空气燃料比。所述方法包括响应于所述空气质量流量命令而将增压气流提供至发动机。
在所述方法的一个实施方案中，响应于排气中的氧水平而从拉姆达查找表中选出拉姆达效率。在另一实施方案中，响应于发动机速度和点火定时偏差而从点火定时查找表中选出点火定时效率。在另一实施方案中，响应于VVA凸轮相位和EGR质量流量而从EGR和VVA查找表中选出EGR和VVA效率。
本公开的另一方面，一种方法包括响应于目标空气质量流量值而确定针对发动机的空气质量流量命令，所述目标空气质量流量值是基础空气质量流量值的函数，针对拉姆达效率、点火定时效率和排气再循环（EGR）校正中的至少一者对所述基础空气质量流量值进行调节。响应于可变阀门致动（VVA）扰动抑制来进一步调节所述经调节的基础空气质量流量值以确定目标空气质量流量值。所述基础空气质量流量值被确定为目标燃料量的函数，所述目标燃料量是基于发动机速度、目标扭矩和空气燃料比。
在所述方法的一个实施方案中，EGR校正是EGR质量流量和转换系数的函数。在所述方法的另一实施方案中，VVA扰动抑制是进气歧管压力、环境温度和VVA凸轮相位的函数。
在另一方面中，一种方法包括将内燃发动机的至少一个气缸的基础空气质量流量值确定为目标燃料量和空气燃料比的函数；确定拉姆达效率值、点火定时效率值、排气再循环（EGR）和可变阀门致动（VVA）效率值中的至少一者；响应于拉姆达效率值、点火定时效率值和EGR/VVA效率值中的所述至少一者来调节所述基础空气质量流量值；确定EGR质量流量校正和VVA扰动抑制校正；响应于所述EGR质量校正和所述VVA扰动校正来校正所述经调节的基础空气质量流量值；以及将与所述经校正的且经调节的基础空气质量流量值对应的增压气流提供至内燃发动机。
在所述方法的一个实施方案中，调节所述基础空气质量流量值包括选自由以下各者组成的操作中的至少一个操作：使所述空气质量流量值与所述拉姆达效率值相乘；使所述空气质量流量值与所述点火定时效率值相乘；以及使所述空气质量流量值与所述EGR/VVA效率值相乘。在另一实施方案中，所述方法包括确定所述内燃发动机的测得扭矩与目标扭矩的偏差以及响应于所述偏差而提供对所述经调节的基础空气质量流量值的反馈控制调节。
在本公开的另一方面中，一种方法包括将通向内燃发动机的至少一个气缸的基础空气质量流量值确定为目标燃料量和空气燃料比的函数。所述拉姆达效率值是基于点火定时效率值、排气再循环（EGR）质量流量校正和可变阀门致动（VVA）扰动抑制校正。可以响应于所述拉姆达效率值中的至少一者对所述基础空气质量流量值做出的各种调节包括：点火定时效率值、EGR质量流量校正、VVA扰动抑制校正，以及将与所述经调节的基础空气质量流量值对应的增压气流提供至所述内燃发动机。
在一个实施方案中，调节所述基础空气质量流量值包括选自由以下各者组成的操作中的至少一个操作：使所述空气质量流量值与所述拉姆达效率值相乘；使所述空气质量流量值与所述点火定时效率值相乘；将所述空气质量流量值与所述EGR质量流量校正相加，其中所述校正是所述EGR质量流量和转换系数的函数；以及使所述空气质量流量值与所述VVA扰动抑制校正相乘，其中所述VVA扰动抑制校正是进气歧管压力和环境温度以及VVA凸轮相位的函数。
所述方法的另一实施方案包括确定所述内燃发动机的测得扭矩与目标扭矩的偏差以及响应于所述偏差而提供对所述经调节的基础空气质量流量值的反馈控制调节。
根据另一方面，一种系统包括：发动机，所述发动机具有空气控制系统，所述空气控制系统被配置用于响应于空气质量流量命令而将空气质量流量提供至所述发动机；连接到所述发动机的排气系统中的传感器，所述传感器用于确定从所述发动机排出的排气中的氧水平；连接到所述发动机的排气系统中的传感器，所述传感器用于确定再循环至所述发动机的排气的质量空气流量；以及控制器，所述控制器连接至空气处置系统、发动机、氧水平传感器和质量空气流量传感器。所述控制器被配置用于响应于目标空气质量流量值而确定所述空气质量流量命令，所述目标空气质量流量值是基础空气质量流量值的函数，针对拉姆达效率、点火定时效率以及排气再循环（EGR）和可变阀门致动（VVA）效率对所述基础空气质量流量值进行调节。在最佳或目标条件下（例如，按目标或所要的火花定时或化学计量空气燃料比）响应于发动机速度以及目标扭矩和空气燃料比，所述基础空气质量流量值被确定为目标燃料量的函数。
在一个实施方案中，所述控制器被进一步配置用于响应于EGR校正而校正所述经调节的基础空气质量流量值。所述EGR校正是所述EGR质量流量和预定转换系数的函数。在所述实施方案的改进中，所述控制器被进一步配置用于响应于VVA扰动抑制而校正所述经调节的基础空气质量流量。所述VVA扰动抑制是进气歧管压力、环境温度和VVA凸轮相位的函数。
在另一实施方案中，所述控制器被配置用于确定所述内燃发动机的测得扭矩与目标扭矩的偏差。响应于所述偏差，通过对所述经调节的基础空气质量流量值的反馈控制调节来确定目标空气质量流量值。所述内燃发动机包括至少一个气缸，所述至少一个气缸限定压力室，并且进一步包括连接至至少一个气缸的可操作以测量所述压力室中的压力的至少一个压力传感器。接着根据所述压力来确定测得扭矩。
虽然已在附图和前文的描述中详细地示出并描述了本发明，但是所述描述的性质应被视为说明性而非限制性的，应了解仅示出并描述了某些示例性实施方案。本领域的技术人员应认识到，在未实质上脱离本发明的情况下在示例性实施方案中许多修改是可能的。因此，所有此类修改意在包括在如所附权利要求书中限定的本公开的范围内。
在阅读权利要求书时，希望在使用例如“一”、“一个”、“至少一个”或“至少一部分”等词语时，除非在权利要求中相反地明确指明，否则并不意在使权利要求限于仅一个项目。在使用语言“至少一部分”和/或“一部分”时，除非相反地明确指明，否则所述项目可以包括一部分和/或整个项目。

Claims (23)

1.一种发动机控制方法，包括：
响应于发动机的目标扭矩和发动机速度而确定满足发动机中的净扭矩需求所需的目标燃料量；
响应于所述目标燃料量而确定通向所述发动机的基础空气质量流量值，其中所述基础空气质量流量值是基于化学计量空气燃料比和目标点火定时中的至少一者；
确定经调节的基础空气质量流量值，所述经调节的基础空气质量流量值是响应于以下至少一者而加以调节：
根据λ效率表确定的作为当前空气燃料比与所述化学计量空气燃料比的偏差和排气中的氧含量的函数的第一空气质量流量的调节，和
根据点火定时效率表确定的作为发动机速度和点火定时偏差的函数的第二空气质量流量的调节；以及
基于实际的扭矩输出与目标扭矩输出的偏差根据所述经调节的基础空气质量流量值和反馈控制调节来确定针对所述发动机的操作的空气质量流量命令。
2.如权利要求1所述的发动机控制方法，所述方法进一步包括：
根据排气再循环EGR和可变阀门致动VVA效率表确定的作为VVA凸轮相位和EGR质量流量的函数的第三空气质量流量的调节。
3.如权利要求1所述的发动机控制方法，所述方法进一步包括：
根据通过转换系数修改的排气再循环质量流量确定的第三空气质量流量的调节；以及
根据可变阀门致动VVA扰动抑制确定的第四空气质量流量的调节。
4.如权利要求3所述的发动机控制方法，其中所述VVA扰动抑制是进气歧管压力、环境温度和所述VVA凸轮相位的函数。
5.如权利要求1所述的发动机控制方法，其中所述点火定时偏差是当前的点火定时与针对所要的操作条件确定的目标点火定时之间的差。
6.一种发动机控制方法，包括：
响应于目标空气质量流量值确定而确定针对发动机的空气质量流量命令，其中所述目标空气质量流量值是基础空气质量流量值的函数，所述基础空气质量流量值针对λ效率、点火定时效率以及排气再循环EGR和可变阀门致动VVA效率中的至少一者加以调节，其中所述基础空气质量流量值被确定为目标燃料量的函数，所述目标燃料量是基于发动机速度以及目标扭矩和空气燃料比；以及
响应于所述空气质量流量命令而将增压气流提供至所述发动机。
7.如权利要求6所述的发动机控制方法，其中响应于排气中的氧水平而从λ查找表中选出所述λ效率。
8.如权利要求6所述的发动机控制方法，其中响应于所述发动机速度和点火定时偏差而从点火定时查找表中选出所述点火定时效率。
9.如权利要求6所述的发动机控制方法，其中响应于VVA凸轮相位和EGR质量流量而从EGR和VVA查找表中选出所述EGR和VVA效率。
10.一种发动机控制方法，包括：
响应于目标空气质量流量值确定而确定针对发动机的空气质量流量命令，其中所述目标空气质量流量值是基础空气质量流量值的函数，所述基础空气质量流量值针对λ效率、点火定时效率和排气再循环EGR校正中的至少一者加以调节，并且响应于可变阀门致动VVA扰动抑制来进一步调节所述经调节的基础空气质量流量值以确定所述目标空气质量流量值，其中所述基础空气质量流量值被确定为目标燃料量的函数，所述目标燃料量是基于发动机速度以及目标扭矩和空气燃料比；以及
响应于所述空气质量流量命令而将增压气流提供至所述发动机。
11.如权利要求10所述的发动机控制方法，其中所述EGR校正是所述EGR质量流量和转换系数的函数。
12.如权利要求10所述的发动机控制方法，其中所述VVA扰动抑制是进气歧管压力、环境温度和VVA凸轮相位的函数。
13.一种发动机控制方法，包括：
将通向内燃发动机的至少一个气缸的基础空气质量流量值确定为目标燃料量和空气燃料比的函数；
确定λ效率值、点火定时效率值、排气再循环EGR和可变阀门致动VVA效率值中的至少一者；
响应于所述λ效率值、所述点火定时效率值以及所述EGR和VVA效率值中的所述至少一者来调节所述基础空气质量流量值；以及
与所述经调节的基础空气质量流量值对应地将增压气流提供至所述内燃发动机。
14.如权利要求13所述的发动机控制方法，其中对所述基础空气质量流量值的所述调节包括选自由以下各者组成的操作中的至少一个操作：
使所述空气质量流量值与所述λ效率值相乘；
使所述空气质量流量值与所述点火定时效率值相乘；以及
使所述空气质量流量值与所述EGR和VVA效率值相乘。
15.如权利要求13所述的发动机控制方法，进一步包括：
确定所述内燃发动机的测得扭矩与目标扭矩的偏差；以及
响应于所述偏差而提供对所述经调节的基础空气质量流量值的反馈控制调节。
16.一种发动机控制方法，包括：
将通向内燃发动机的至少一个气缸的基础空气质量流量值确定为目标燃料量和空气燃料比的函数；
确定λ效率值、点火定时效率值、排气再循环EGR质量流量校正和可变阀门致动VVA扰动抑制校正中的至少一者；
响应于所述λ效率值、所述点火定时效率值、所述EGR质量流量校正和所述VVA扰动抑制校正中的所述至少一者来调节所述基础空气质量流量值；以及
与所述经调节的基础空气质量流量值对应地将增压气流提供至所述内燃发动机。
17.如权利要求16所述的发动机控制方法，其中对所述基础空气质量流量值的所述调节包括选自由以下各者组成的操作中的至少一个操作：
使所述空气质量流量值与所述λ效率值相乘；
使所述空气质量流量值与所述点火定时效率值相乘；
将所述空气质量流量值与所述EGR质量流量校正相加，其中所述EGR校正是所述EGR质量流量和转换系数的函数；以及
使所述空气质量流量值与所述VVA扰动抑制校正相乘，其中所述VVA扰动抑制校正是进气歧管压力、环境温度和VVA凸轮相位的函数。
18.如权利要求16所述的发动机控制方法，进一步包括：
确定所述内燃发动机的测得扭矩与目标扭矩的偏差；以及
响应于所述偏差而提供对所述经调节的基础空气质量流量值的反馈控制调节。
19.一种发动机控制系统，包括：
发动机，所述发动机具有空气处置系统，所述空气处置系统被配置用于响应于空气质量流量命令而将空气质量流量提供至所述发动机；
用于确定从所述发动机排出的排气中的氧水平的至少一个传感器；
用于确定再循环至所述发动机的排气的质量空气流量的至少一个传感器；以及
控制器，所述控制器连接至所述空气处置系统、所述发动机和所述传感器，其中所述控制器被配置用于响应于目标空气质量流量值而确定所述空气质量流量命令，所述目标空气质量流量值是基础空气质量流量值的函数，所述基础空气质量流量值针对λ效率、点火定时效率以及排气再循环EGR和可变阀门致动VVA效率加以调节，其中在化学计量条件下将所述基础空气质量流量值确定为目标燃料量和空气燃料比的函数，其中另外，所述目标燃料量是基于发动机速度和目标扭矩。
20.如权利要求19所述的发动机控制系统，其中所述控制器被进一步配置用于响应于EGR校正而校正所述目标空气质量流量，其中所述EGR校正是所述EGR质量流量和预定的转换系数的函数。
21.如权利要求20所述的发动机控制系统，其中所述控制器被进一步配置用于响应于VVA扰动抑制而校正所述目标空气质量流量，其中所述VVA扰动抑制是进气歧管压力、环境温度和所述VVA凸轮相位的函数。
22.如权利要求19所述的发动机控制系统，其中所述控制器被配置用于确定所述内燃发动机的测得扭矩与所述目标扭矩的偏差并且响应于所述偏差通过对所述经调节的基础空气质量流量值的反馈控制调节来确定所述目标空气质量流量值。
23.如权利要求22所述的发动机控制系统，其中所述发动机包括至少一个气缸，所述至少一个气缸限定压力室，并且进一步包括连接至所述至少一个气缸的能操作以测量所述压力室中的压力的至少一个压力传感器，并且根据所述压力来确定所述测得扭矩。
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