CN106246366B - 利用燃烧定相的发动机转矩控制 - Google Patents

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Abstract

发动机组件包括内燃机，该内燃机包括发动机机体，该发动机机体具有至少一个气缸和在该至少一个气缸内可移动的至少一个活塞。曲柄轴可移动以限定从由气缸限定的孔轴线到由曲柄轴限定的曲柄轴线的多个曲柄角(CA)。控制器可操作地连接到内燃机且被配置成接收转矩请求(TR)。控制器被编程以确定期望燃烧定相(CAd)，用于控制内燃机的转矩输出。期望燃烧定相至少部分地基于转矩请求(TR)和至少一个气缸的压力‑容积(PV)图。

Description

利用燃烧定相的发动机转矩控制
技术领域
本发明总体涉及内燃机中转矩的控制，且更具体地涉及利用燃烧定向对发动机组件中转矩的控制。
背景技术
许多现代发动机配备有多个致动器以实现更好的燃料经济性。然而，多个致动器会使得由于系统复杂性不断增加，精确控制转矩变得更有挑战性。这种发动机的转矩控制方法通常需要大量校准。
发明内容
发动机组件包括内燃机，该内燃机具有发动机机体，其具有至少一个气缸和可在该至少一个气缸内移动的至少一个活塞。曲柄轴可移动以限定从由气缸限定的孔轴线到由曲柄轴限定的曲柄轴线的多个曲柄角(CA)。至少一个进气阀和至少一个排气阀每个与至少一个气缸流体连通且具有相应的打开位置和关闭位置。控制器可操作地连接到内燃机且被配置成接收转矩请求(TR)。该控制器被编程以确定期望燃烧定相(CAd)，用于控制内燃机的转矩输出。该期望燃烧定相至少部分基于转矩请求(TR)和该至少一个气缸的对数标度压力-容积(PV)图。
期望燃烧定相(CAd)的特征在于，曲柄角(CA)与燃烧的燃料的50％相对应且活塞在上止点(TDC)位置之后。确定期望燃烧定相(CAd)包括：至少部分基于该至少一个气缸的相应气缸容积(VCA)、预定第一常数(γ)、预定第二常数(k1)和预定第三常数(k2)获得多个曲柄角(CA)中每一个的第一参数(Z1)，使得Z1＝[(k1*CA+k2)*(VCA)γ-1]。第一参数(Z1)近似于具有第一、第二和第三系数(a、b、c)的该多个曲柄角(CA)的二次函数，使得Z1＝[a*CA2+b*CA+c]。
确定期望燃烧定相(CAd)包括获得第一、第二和第三系数(a、b、c)。获得第二参数(Z2)，其为至少一个气缸的对数标度压力-容积(PV)图中的多个几何形状的相应几何面积的和，使得Z2＝(AR+AT1+AT2)。其中AR为对数标度压力-容积(PV)图中的矩形面积。这里AT1和AT2为对数标度压力-容积(PV)图中的第一和第二三角形的相应面积。
确定期望燃烧定相(CAd)包括：获得是第二参数(Z2)与转矩请求(TR)和pi(π)的乘积的总和的第三参数(Z3)，使得[Z3＝Z2+(TR*π)]。至少部分基于第三参数(Z3)、燃料质量(mf)、第一、第二和第三系数(a、b、c)、当排气阀打开时至少一个气缸的容积(VEVO)、预定第一常数(γ)、预定第二常数(k1)、预定第三常数(k2)和预定第四常数(QLHV)可获得期望燃烧定相(CAd)。
控制器可被编程以确定最优燃烧定向(CAm)用于使得至少一个气缸的净平均有效压力最大化，该最优燃烧定向(CAm)至少部分基于第一和第二系数(a、b)、当排气阀打开时至少一个气缸的容积(VEVO)、预定第一常数(γ)和预定第二常数(k1)。控制器可被编程以至少部分基于期望燃烧定向(CAd)、最优燃烧定向(CAm)、用来实现最优燃烧定向(CAm)的预定标称火花正时(SPnom)和预定转换因子(h)来确定期望火花正时(SPd)，用于控制内燃机的转矩输出。
期望燃烧定相(CAd)可用于具有火花点火模式的发动机中。在火花点火发动机中，由于后处理系统需要例如化学计量的空气与燃烧比以满足严格的排放法规，故喷射到气缸中的燃料的质量与空气流紧密相关。当转矩需求比空气流变化快时，期望燃烧定相(CAd)可用于满足转矩需求。
从以下结合附图对实施本发明的最佳方式进行的详细描述中能够很容易了解到本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点。
附图说明
图1是包括发动机组件的车辆的示意性局部图，该发动机组件具有至少一个气缸、至少一个活塞、至少一个进气阀和至少一个排气阀；
图2A是用于控制图1的发动机转矩的方法的流程图，包括获得第一参数(Z1)；
图2B是图2A的第一参数(Z1)的图的示例；
图3是图1的气缸的示例性对数标度压力-容积(PV)图；
图4是当存在正阀重叠(当排气阀打开得比进气阀关闭得早时)图1的气缸的示例性对数标度压力-容积(PV)图；
图5是当进气阀打开时的气缸容积小于排气阀关闭时的气缸容积(VIVO<VEVC)时TDC(上止点)周围的示例性对数标度压力-容积(PV)图；
图6是当进气阀打开时的气缸容积大于排气阀关闭时的气缸容积(VIVO>VEVC)时TDC(上止点)周围的示例性对数标度压力-容积(PV)图；
图7是当进气阀关闭时的气缸容积大于排气阀打开时的气缸容积(VIVC>VEVO)时BDC(下止点)周围的示例性对数标度压力-容积(PV)图；以及
图8是当进气阀关闭时的气缸容积小于排气阀打开时的气缸容积(VIVC<VEVO)时BDC(下止点)周围的示例性对数标度压力-容积(PV)图。
具体实施方式
参考图式，其中相同的参考数字是指相同部件，图1示意地说明具有发动机组件12的车辆10。发动机组件12包括用于燃烧空气-燃料混合物以产生输出转矩的内燃机14(在本文称为发动机14)。发动机组件12包括与发动机14流体连通的进气歧管16。进气歧管16可以被配置成接收来自大气的新鲜空气。进气歧管16流体地耦合到发动机14并且能够将空气引导到发动机14中。发动机组件12包括排气歧管18，所述排气歧管18与发动机14流体连通并且能够接收来自发动机14的废气。
参考图1，发动机14包括具有至少一个气缸22的发动机组20。气缸22具有界定缸膛26的内气缸表面24。缸膛26沿孔轴线28延伸。孔轴线28沿缸膛26的中心延伸。活塞30定位在气缸22内侧。活塞30被配置成在发动机循环期间沿孔轴线28在气缸22内侧移动或往复运动。
发动机14包括枢转地连接到活塞30的杆32。由于杆32与活塞30之间的枢转连接，杆32相对于孔轴线28的定向随着活塞30沿孔轴线28移动而改变。杆32枢转地耦合到曲柄轴34。因此，杆32的移动(由活塞30的移动引起)导致曲柄轴34绕其中心36旋转。诸如销的紧固件38可移动地将杆32耦合到曲柄轴34。曲柄轴34界定延伸在曲柄轴34的中心36与紧固件38之间的曲柄轴线40。
参考图1，界定从孔轴线28到曲柄轴线40的曲柄角42。随着活塞30沿孔轴线28往复运动，曲柄角42由于曲柄轴34绕其中心36旋转而改变。因此，活塞30在气缸22中的位置可以曲柄角42表达。活塞30可在气缸22内于上止点(TDC)位置(即，当活塞30的顶部在线41处时)与下止点(BDC)位置(即，当活塞30的顶部在线43处时)之间移动。TDC位置是指其中活塞30最远离曲柄轴34的位置，而BDC位置是指其中活塞30最接近曲柄轴34的位置。当活塞30在TDC位置中时(参照线41)，曲柄角42可以是零(0)度。当活塞30是在BDC位置中时(参照线43)，曲柄角42可以是一百八十(180)度。
参考图1，发动机14包括与进气歧管16和气缸22这两者流体连通的至少一个进气口44。进气口44允许诸如空气的气体从进气歧管16流到缸膛26。发动机14包括能够控制进气歧管16与歧管22之间的气体流量的至少一个进气阀46。每一个进气阀46部分设置在进气口44中并且可相对于进气口44在关闭位置48与打开位置52(以虚线示出)之间沿由双向箭头50指示的方向移动。当进气阀46是在打开位置52中时，诸如空气的气体可通过进气口44从进气歧管16流到气缸22。当进气阀46是在关闭位置48中时，诸如空气的气体被禁止通过进气口44流动到进气歧管16与气缸22之间。第一凸轮相位器54可以控制进气阀46的移动。
参考图1，发动机14可以接收来自燃料源56的燃料。燃料可以利用本领域技术人员所已知的任何类型的喷射器来喷射并且被喷射穿过发动机14中的任何位置(例如，端口燃料喷射和直接喷射)。如上所述，发动机14可燃烧空气-燃料混合物，从而产生废气。参考图1，至少一个气缸22操作地连接到火花塞55。火花塞55能够产生电火花以点燃气缸22中的压缩空气-燃料混合物。应当理解，发动机14可以包括具有对应的火花塞的多个气缸。发动机14进一步包括与排气歧管18流体连通的至少一个排气口58。排气口58也与气缸22流体连通并且将排气歧管18和气缸22流体地互连。因此，废气可通过排气口58从气缸22流到排气歧管18。发动机14进一步包括能够控制气缸22与排气歧管18之间的废气流量的至少一个排气阀60。每一个排气阀60部分设置在排气口58中并且可相对于排气口58在关闭位置62与打开位置64(以虚线示出)之间沿由双向箭头66指示的方向移动。当排气阀60是在打开位置64中时，废气可通过排气口58从气缸22流到排气歧管18。当排气阀60是在关闭位置62中时，废气被禁止通过排气口58流动到气缸22与排气歧管18之间。第二凸轮相位器68可以控制排气阀60的移动。另外，第二凸轮相位器68可以独立于第一凸轮相位器54操作。
参照图1，发动机组件12包括控制器70，该控制器70可操作地连接到发动机14或者与发动机14电子连通。参照图1，控制器70包括至少一个处理器72和至少一个存储器74(或任何非瞬变有形的计算机可读存贮介质)，在其上记录有执行方法100的指令，如图2A所示，并在以下描述。存储器74可存储控制器可执行指令集，且处理器72可执行存储在存储器74中的控制器可执行指令集。
图1的控制器70特别地被编程以执行方法100的步骤并可接收来自各传感器的输入。例如，发动机组件12可包括与进气歧管16和控制器70连通(例如，电子连通)的第一压力传感器76，如图1所示。第一压力传感器76能够测量进气歧管16中的气体(例如，空气)的压力(即，进气歧管压力)并将输入信号发送到控制器70。控制器70可基于来自第一压力传感器76的输入信号来确定进气歧管压力。发动机组件12可包括与进气歧管16和控制器70电子连通的空气流量传感器90。
发动机组件12可包括与控制器70和排气歧管18连通(例如，电子连通)的第二压力传感器78，如图1所示。第二压力传感器78能够测量排气歧管中的气体的压力(即，排气歧管压力)并将输入信号发送到控制器70。控制器70可基于来自第二压力传感器78的输入信号来确定排气歧管压力。此外，基于其他方法或传感器，而无需第二压力传感器78，控制器70可被编程以确定排气歧管压力。排气歧管压力可以通过本领域技术人员已知的任何方法或机制来估算。控制器70与第一和第二凸轮相位器54、68连通并因此控制进气阀和排气阀46、60的操作。控制器70还与配置成分别检测第一和第二凸轮相位器54、68的位置的第一和第二位置传感器53、67连通。
参照图1，曲柄传感器80是可操作的以监测曲柄轴旋转位置，即曲柄轴角和速度。第三压力传感器82可以被应用以获得至少一个气缸22的气缸内燃烧压力。第三压力传感器82可以通过控制器70监测以确定用于每个燃烧循环的每个气缸22的净有效压力(NMEP)。
图2A的方法100可以应用于具有火花点火模式的发动机14。在火花点火模式，由于后处理系统需要例如化学计量的空气与燃烧比以满足严格的排放法规，故喷射到气缸22中的燃料的质量与空气流相关联。当转矩需求比空气流变化快时，期望燃烧定相(CAd)可用于满足转矩需求。
参照图2A，示出了存储于图1的控制器70上并由图1的控制器70执行的方法100的流程图。方法100被应用于基于期望燃烧定相(CAd)来控制发动机组件12中的转矩。方法100不必按照本文所述特定顺序来应用。此外，应当理解的是一些步骤可以去掉。
所述控制器70被编程以确定期望燃烧定相(CAd)用于控制发动机14的转矩输出。该期望燃烧定相(CAd)至少部分基于转矩请求(TR)以及至少一个气缸22的压力-容积(PV)图(比如图3中的实例图200)。转矩请求(TR)可以响应于操作员输入或由控制器70监测的自动启动条件。控制器70配置成接收来自操作员的输入信号(比如通过加速器踏板84和制动踏板86)以确定转矩请求(TR)。期望燃烧定相(CAd)可以通过对应于50％的所燃烧燃料来表征，其中活塞30在TDC(上止点)位置之后(见线41)。方法100假设基于物理学恒定容积模型中的瞬时燃烧，使得一旦进气阀46或排气阀60打开，气缸压力瞬时地与外部压力(比如进气或排气歧管压力)平衡。来自包括第三压力传感器82的上述传感器的数据可以用于校准模型。
参照图2A，方法100可以从方框102开始，其中至少部分地基于至少一个气缸的相应气缸容积(VCA)、预定第一常数(γ)、预定第二常数(k1)和预定第三常数(k2)，控制器70被编程成或配置成获得用于多个曲柄角(CA)中的每一个的第一参数(Z1)，使得：
Z1＝[(k1*CA+k2)*(VCA)γ-1] (1)。
换句话说，第一参数(Z1)的各值在各曲柄角(CA)处获得。图2B示出了第一参数(Z1)(由轴线152表示)对曲柄角(CA)(由轴线154表示)的曲线图150。每个曲柄角(CA)处的相应气缸容积(VCA)可以通过已知滑块曲柄等式、曲柄轴34的位置(经由图1的曲柄传感器80)和第一和第二凸轮轴54、68的相应位置(分别经由第一和第二位置传感器53、67)来确定。控制器70可以存储存储器74中的预定第一、第二和第三常数(γ、k1、k2)。预定第一常数(γ)为多变系数。在非限制性实例中，预定第一常数(γ)为约1.4。预定第二常数(k1)和预定第三常数(k2)可以通过校准获得。例如，预定第二常数(k1)和预定第三常数(k2)可以通过建模各种发动机速度(每分钟转数)下的燃烧系统(η)(η＝k1*CA+k2)来获得。
在图2A的框104中，控制器70被编程为获得下文等式(2)中的第一、第二以及第三系数(a、b、c)。该第一参数(Z1)近似于具有第一、第二和第三系数(a、b、c)的多个曲柄角(CA)的二次函数，以使得：
Z1＝[a*CA2+b*CA+c] (2)。
该第一、第二和第三系数(a、b、c)可通过分析图2B或者通过本领域技术人员已知的任何其他方法来获得。
在图2A的框106中，控制器70被编程为获得第二参数(Z2)，其作为对数标度压力-容积(PV)图中的多个几何形状的相应几何面积的和，例如：
Z2＝(AR+AT1+AT2) (3)。
在此，AR是对数标度压力-容积(PV)图中的矩形(R)的面积(在图4中带有淡淡的阴影并且标为“R”)。附加地，AT1和AT2是对数标度压力-容积(PV)图中的第一和第二三角形(T1、T2)的相应面积(在图5-6中标为“T1”而在图7-8中标为T2”)。正如下文将讨论的是，图3-8是在进气阀46和排气阀60的各个位置处的示例对数标度压力-容积(PV)图。
在图2A的框108中，控制器70被编程为获得第三参数(Z3)，其作为第二参数(Z2)和扭矩请求(TR)和pi(π)的乘积的和，以使得：
[Z3＝Z2+(TR*π)] (4)。
在图2A的框110中，控制器70被编程为至少部分地基于第三参数(Z3)、燃料质量(mf)、第一、第二和第三系数(a、b、c)、当排气阀60打开时(朝向打开活塞64移动)气缸22的容积(VEVO)、预定第一常数(γ)、预定第二常数(k1)、预定第三常数(k2)和预定第四常数(QLHV)来获得期望燃烧定相(CAd)。期望的燃烧定相(CAd)可通过求解以下二次等式来获得：
Figure GDA0001948591800000081
等式(5)中的燃料质量(mf)可确定为空气质量除以化学计量空燃比(AFR)[mf＝空气质量/化学计量AFR]。参照图1，空气质量可通过空气流量传感器90或者任何其他合适的方法获得，其可操作地连接于进气歧管16。在运行期间，通过控制器70将处于火花点火模式的发动机14控制成化学计量空燃比，该化学计量空燃比(AFR)是当将提供确切地足够的空气以完整地燃烧所有燃料时的燃烧过程中存在的空燃比。应理解的是，可采用评估空气质量与燃料质量比(mf)的任何其他方法。该控制器70可将预定的第四常量(QLHV)存储在存储器74中，该第四常量是燃料的低热值。在非限制的示例中，该预定的第四常量(QLHV)在每千克44和46MJ之间。
在图2A的框112中，可控制器70被编程为获得最优燃烧定相(CAm)，用以使得至少一个气缸22的净平均有效压力(NMEP)最大。该最优燃烧定相(CAm)至少部分地基于第一和第二系数(a、b)、在至少一个排气阀60打开时至少一个气缸22的容积(VEVO)、预定第一常数(γ)和预定第二常数(k1)。可以通过如下寻求使得图3中示出的平行四边形的面积(A)最大的解来获得该最优燃烧定相(CAm)(其中，CAm是燃烧定相)：
The area of parallelogram≈QLHVmf(aVEVO 1-γ CAc 2-(k1-bVEVO 1-γ)CAc-k2+cVEVO 1-γ)
Figure GDA0001948591800000093
Figure GDA0001948591800000092
在图2A的框114中，可控制器70被编程为至少部分地基于期望燃烧定相(CAd)、最优燃烧定相(CAm)来确定用于控制发动机14的扭矩输出的期望火花正时(SPd)。假定针对最大扭矩来校准预定的标称火花正时(SPnom)，实现扭矩需求的期望火花正时(SPd)(在燃烧TDC之前的曲柄角，例如由线条41指示)如下获得：
SPd＝SPnom+h*(CAd–CAm) (7)。
在此，预定转换因子(h)是将燃烧阶段转换成火花正时的正因子。可通过校准来获得预定标称火花正时(SPnom)和预定转换因子(h)。
现参照图3-8，例如上文相对于框106的描述，示出示例的对数标度压力-容积(PV)图。在图3-8的每个中，垂直轴线表示气缸22中压力的对数(在图3中表示为“LP”)，而水平轴线表示气缸22的容积的对数(在图3中表示为“LV”)。
矩形(R)的面积(AR)可从图4中获得。第一和第二三角形(T1、T2)的面积(AT1、AT2)可分别从图5-6和7-8获得。第一参数(Z1)表示由气缸22完成的工作。参照图3，平行四边形的面积(在图3中指示为“A”)表示当进气阀46的闭合时由气缸22所完成的工作，而排气阀60的打开围绕气缸22的下止点(BDC)(由线条43指示)对称，呈现多变压缩和膨胀。图3中的附图标记202指示结束燃烧点(EOC)，其在该申请中假定与开始燃烧点(SOC)相同。
气缸22界定随着进气阀46和排气阀60的相应关闭和打开改变的多个气缸容积(图1中的“V”)。多个气缸容积(V)包括：当(最后一个)排气阀60关闭(朝位置62移动)时的第一气缸容积(VEVC)；当排气阀60打开(朝位置64移动)时的第二气缸容积(VEVO)；当进气阀46打开(朝位置52移动)时的第三气缸容积(VIVO)；以及当(最后一个)进气阀46关闭(朝位置48移动)时的第四气缸容积(VIVC)。当发动机14装配有多个进气阀46(或多个排气阀60)时，阀打开定时可以被定义为任一个进气阀打开的定时，且阀关闭定时可以被定义为所有阀关闭的时刻。如本领域技术人员理解，气缸余隙容积(Vc)是当活塞30的顶部处于上止点(TDC)(由41指示)时气缸22的容积。气缸余隙容积在图3到6中被指示为“Cv”。最大气缸容积在图7到8中被指示为“Mv”。
气缸容积(V)可以通过使用全部在图1中所示的已知滑块曲柄等式、曲柄轴34的位置(经由曲柄传感器80)以及第一凸轮轴54和第二凸轮轴68的相应位置(分别经由第一传感器53和第二位置传感器67)来确定。气缸压力(气缸内燃烧压力)可以使用第三压力传感器82来测量。第三压力传感器82可以通过控制器70监测以确定用于每个燃烧循环的每个气缸22的净有效压力(NMEP)。
如上所述，矩形(R)的面积(AR)可从图4中获得。当排气阀60关闭的定时(EVC，由图4到6中的数字210指示)迟于或等于进气阀46打开的定时(IVO，由图4到6中的数字212指示)(即，正阀重叠)时，图4中的矩形(R)的面积(AR)表示泵抽工作。通过以下等式(8)可知，矩形(R)的面积(AR)是至少部分基于进气歧管压力(pi)、排气歧管压力(pe)、气缸容积(VEVC)、气缸容积(VEVO)和气缸容积(VIVO)
Figure GDA0001948591800000101
参考图4到7，排气歧管压力(pe)的算法是由线205指示，且进气歧管压力(pi)的算法是由线206指示。如上所述，第一个三角形(T1)的面积(AT1)可以从图5到6中获得。第一个三角形(T1)的面积(AT1)表示当排气阀60关闭(在本文称为“EVC”)早于进气阀46打开的定时(在本文称为“IVO”)(即，负阀重叠)且(VIVO>VEVC)或反之亦然时的泵抽工作。在图5中，IVO时的气缸容积小于EVC时的气缸容积(VIVO)在图6中，IVO时的气缸容积大于EVC时的气缸容积(VIVO>VEVC)；其中负阀重叠(当EVC早于IVO时)。第一个三角形(T1)的面积(AT1)可以表达如下：
Figure GDA0001948591800000111
参考图7到8，示出了进气阀46关闭的定时(在本文称为“IVC”，208)和排气阀60打开的定时(在本文称为“EVO”，204)在BDC周围不对称时的示例性对数标度PV图。第二个三角形(T2)的面积(AT2)可以从图7到8中获得。第二个三角形(T2)的面积(AT2)可以表达如下：
Figure GDA0001948591800000112
通过以上等式(9)可知，第一个三角形(T1)的面积(AT1)是至少部分基于进气歧管压力(pi)、排气歧管压力(pe)、气缸容积(VEVC)和气缸容积(VIVO)。如以上等式(4)可知，第二个三角形(T2)的面积(AT2)是至少部分基于进气歧管压力(pi)、排气歧管压力(pe)、气缸容积(VEVO)和气缸容积(VIVC)。
总而言之，期望燃烧定相(CAd)适合于产生对应于转矩请求(TR)的发动机转矩。方法100(和执行方法100的控制器70)通过以所需要的最小校准量实现对复杂发动机系统的转矩输出的控制来改进车辆的运行。因此，方法100(和执行方法100的控制器70)不仅仅是抽象理论，而且本质上涉及车辆10的运行和发动机14的(物理)输出。方法100可以在发动机操作期间连续执行作为开环操作。
方法100假设恒定容积模型中的瞬时燃烧，使得一旦进气阀46或排气阀60打开，气缸压力瞬时地与外部压力(诸如进气或排气歧管压力)平衡。因此，对数标度PV图是由如图3到8中所示的具有尖锐边缘的几何形状组成。为了利用方法100的理论PV图严格地逼近真正发动机的PV图，可以(如以下等式组(11)中所示)利用参数DIVC、DIVO、DEVC和DEVO调整阀定时，该参数是描述曲柄角(CA)中进气阀46和排气阀60的实际和有效关闭和打开定时之间的差，且可被校准为发动机速度或其他变量的函数。此处IVC、IVO、EVC和EVO分别是进气阀46和排气阀60的实际关闭和打开定时，IVCEFF、IVOEFF、EVCEFF和EVOEFF分别是进气阀46和排气阀60的有效关闭和打开定时；
IVCEFF＝IVC-DIVC
IVOEFF＝IVO+DIVO
EVCEFF＝EVC-DEVC
EVOEFF＝EVO+DEVO (11)。
图1的控制器70可为车辆10的其它控制器(诸如发动机控制器)的整合部分，或为可操作地连接至所述其它控制器的单独模块。车辆10可为任何载客车辆或商务车辆，诸如混合电动车辆，其包括插入式混合电动车辆、增程式电动车辆或其它车辆。车辆10可采取多种不同形式且包括多个和/或可选部件和设备。
控制器70包括计算机可读介质(也被称作处理器可读介质)，其包括参与提供数据(例如，指令)的任何非暂时性(例如，有形)介质，所述数据可由计算机(例如，由计算机的处理器)读取。这种介质可采取多种形式，其包括但不限于，非易失性介质和易失性介质。非易失性介质可包括，例如光盘或磁盘以及其它持久存储器。易失性介质可包括，例如动态随机访问存储器(DRAM)，其可构成主存储器。这种指令可由一种或多种传输介质传输，所述传输介质包括同轴缆线、铜线和光纤，其包括包含耦合到计算机处理器的系统总线的线。计算机可读介质的一些形式包括，例如软式磁碟片、软盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它任何光学介质、穿孔卡、纸带、带有穿孔图案的任何其它物理介质、RAM、PROM、EPROM、闪速EEPROM、任何其它存储器芯片或盒式磁带，或任何其它计算机可读介质。
查阅表、数据库、数据存储库或本文所述的其它数据存储库可包括各种类型用于存储、访问和检索各种类型数据的机构，其包括层级数据库、文件系统中的文件集、专用格式的应用数据库、关系数据库管理系统(RDBMS)等。每个这种数据存储库可包括在采用诸如上述计算机操作系统之一的计算机操作系统的计算装置内，且可以多种方式中的任意一种或多种经由网络访问。文件系统可从计算机操作系统访问，且可包括以各种格式存储的文件。除了用于创建、存储、编辑和执行所存储程序的语言(诸如上述PL/SQL语言)，RDBMS还可采用结构化查询语言(SQL)。
具体实施方式和附图或图形支持且描述本发明，但本发明的范围仅由权利要求书限定。尽管已对用于实现所要求保护的公开的一些最佳模式和其它实施例进行了详细描述，但也存在用于实践所附权利要求书中所限定的发明的各种可选设计和实施例。此外，附图中所示实施例或本说明书中所提及的各种实施例的特点不一定被理解成相互独立的实施例。而是，有可能在一个实施例的示例之一中所描述的特点之一可与其它实施例的一个或多个其它期望特点相结合，导致未用措辞或参照附图描述的其它实施例。因此，这种其它实施例落入所附权利要求书的范围框架之内。

Claims (8)

1.一种发动机组件，其包括：
内燃机，所述内燃机包括发动机机体，其具有限定孔轴线的至少一个气缸，以及可在所述至少一个气缸内移动的至少一个活塞；
其中所述内燃机包括限定曲柄轴线的曲柄轴，所述曲柄轴可移动以限定从所述孔轴线至所述曲柄轴线的多个曲柄角(CA)；
至少一个进气阀和至少一个排气阀，它们每个与所述至少一个气缸流体连通且每个具有相应的打开位置和关闭位置；
火花塞，操作地连接到所述至少一个气缸；
控制器，其可操作地连接到所述内燃机且被配置成接收转矩请求(TR)；
其中所述控制器包括处理器和非瞬变有形的存储器，在其上记录了指令，通过处理器执行所述指令能使得控制器：
至少部分基于所述至少一个气缸的相应气缸容积(VCA)、预定第一常数(γ)、预定第二常数(k1)和预定第三常数(k2)获得所述多个曲柄角(CA)中每一个的第一参数(Z1)，使得Z1＝[(k1*CA+k2)*(VCA)γ-1]；
获得第一、第二和第三系数(a、b、c)，所述第一参数(Z1)近似于具有第一、第二和第三系数(a、b、c)的所述多个曲柄角(CA)的二次函数，使得Z1＝[a*CA2+b*CA+c]；
至少部分基于转矩请求(TR)和第一、第二和第三系数(a、b、c)确定期望燃烧定相(CAd)；
至少部分基于期望燃烧定相(CAd)确定期望火花正时(SPd)；和
至少部分基于期望火花正时(SPd)控制内燃机的扭矩。
2.根据权利要求1所述的发动机组件，其中所述期望燃烧定相(CAd)特征在于，所述多个曲柄角(CA)的一个与燃烧的燃料的50％相对应且所述至少一个活塞在上止点(TDC)位置之后。
3.根据权利要求1所述的发动机组件，其中所述确定所述期望燃烧定相(CAd)包括：
获得第二参数(Z2)，其为所述至少一个气缸的对数标度压力-容积(PV)图中的多个几何形状的相应几何面积的和。
4.根据权利要求1所述的发动机组件，其中所述确定所述期望燃烧定相(CAd)包括：
获得第二参数(Z2)，其为Z2＝(AR+AT1+AT2)；
其中AR为对数标度压力-容积(PV)图中的矩形面积；及
AT1和AT2为所述对数标度压力-容积(PV)图中的第一和第二三角形的相应面积。
5.根据权利要求3所述的发动机组件，其中所述确定所述期望燃烧定相(CAd)包括：
获得是所述第二参数(Z3)与所述转矩请求(TR)和π的乘积的总和的第三参数(Z3)，使得[Z3＝Z2+(TR*π)]。
6.根据权利要求5所述的发动机组件，其中所述确定所述期望燃烧定相(CAd)包括：
至少部分基于所述第三参数(Z3)、燃料质量(mf)、所述第一、第二、和第三系数(a、b、c)、当所述至少一个排气阀打开时所述至少一个气缸的容积(VEVO)、所述预定第一常数(γ)、所述预定第二常数(k1)、所述预定第三常数(k2)和所述预定第四常数(QLHV)来获得所述期望燃烧定相(CAd)。
7.根据权利要求5所述的发动机组件，其中所述控制器被编程以确定最优燃烧定相(CAm)用于使得所述至少一个气缸的净平均有效压力最大化，所述最优燃烧定相(CAm)至少部分地基于所述第一和第二系数(a、b)、当所述至少一个排气阀打开时所述至少一个气缸的所述容积(VEVO)、所述预定第一常数(γ)和所述预定第二常数(k1)。
8.根据权利要求7所述的发动机组件，其中所述控制器被编程以确定期望火花正时(SPd)用于至少部分地基于所述期望燃烧定相(CAd)、所述最大燃烧定向(CAm)、预定火花定时(SPnom)和预定转换因子(h)来控制所述内燃机的所述转矩输出，使得：
SPd＝SPnom+h*(CAd–CAm)。
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