CN108495990A - 根据温度对发动机进气管线中压力传感器进行校准的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于至少一个压力传感器的校准方法，至少一个压力传感器位于内燃发动机的进气管线中，根据等式Px＝P+Fx，方法应用与温度相关的校正因子来测量传感器的压力相对于实际的大气压力，Fx是根据Fx＝exref.multx(T)计算得到的，其中，exref是压力传感器固有的参考误差，而multx(T)是温度为T时的误差乘数。压力传感器固有的参考误差通过在两个温度(T1，T2)下用压力测量传感器进行两次测量来计算，其中一个温度为发动机停止的温度，根据压力传感器固有的参考误差来校正因子Fx，并因此校正传感器的测量值Px。压力传感器可以是大气传感器，增压压力传感器或进气传感器。

Description

根据温度对发动机进气管线中压力传感器进行校准的方法

技术领域

本发明涉及根据温度对位于内燃发动机的进气管线中的至少一个压力传感器的进行校准的方法。

本发明属于内燃发动机的控制系统的技术领域，内燃发动机优选为火花点火型。

背景技术

通常在内燃发动机的进气管线中存在三个压力传感器，即大气压力传感器，增压压力传感器和进气压力传感器。当发动机是涡轮增压发动机时，增压压力传感器位于涡轮增压器的压缩机的下游；进气压力传感器位于空气分配器中。这三个传感器用于测量进气管线某些特定点的压力。

压力传感器的测量精度与其温度相关。一般来说，在0℃-85℃的温度范围内，精度最佳，误差范围更小。当传感器非常冷，温度低于0℃或非常热，温度高于90℃时，误差范围会大得多。

图1示出了压力传感器的误差范围随着的变化，其中横坐标指示温度，纵坐标指示误差乘数。对于在0到85℃之间误差精度为+/-15毫巴的传感器，在-40℃时的误差精度为+/-30毫巴，在140℃时的误差精度为+/-36毫巴。

对于温度T，压力传感器的误差可以表示为eref.mult(T)，其中eref是传感器的参考误差，mult(T)是误差乘数。误差乘数与温度有关，并且其根据温度的变化函数由传感器制造商根据定义的曲线给出。

目前，对于位于内燃发动机的进气管线中的一个或多个传感器的压力测量精度的需求会导致显著的成本。

传感器需要具有允许在进气管线中提供至少相同压力精度的功能，同时降低其固有精度并因此降低成本。

在进气管线中存在多个传感器的情况下，还需要相对于彼此校准传感器，使得其测量值彼此相关或彼此一致。对于存在于进气管线中的单个传感器，也需要对其进行校准，以使其测量结果与实际存在的压力相对应。

这可以在发动机停止的情况下完成，温度有利地处于小误差范围的温度范围，优选地在启动装配到机动车辆上的发动机之前。

例如，文献US-B-7 668 687描述了一种系统，该系统使得可以通过比较传感器的压力来对压力传感器进行校正，其中发动机处于停止状态。这是传感器相对于彼此的校准，并且这适用于发动机运转的非常特定的条件。

相反，本文没有提供指示，用以考虑传感器附近温度变化而对传感器进行校准。这种系统不解决根据温度校准同一个相同压力传感器的问题。

发明内容

因此，本发明的问题是：对于包括至少一个压力传感器的内燃发动机中的进气管线，基于在管线中该压力传感器处现有温度对至少该传感器的测量结果进行校准。

为此，本发明提供了一种校准位于内燃发动机的进气管线中的至少一个压力传感器的方法，其特征在于，根据下述等式，应用与温度相关的校正因子来计算相对于实际大气压力的压力传感器的压力测量，其中发动机停止运转状态，该等式为：

P_x＝P+F_x

其中P是实际的大气压力，F_x是校正因子，P_x是传感器的测量值，校正因子F_x根据以下述等式计算：

F_x＝exref.mult_x(T)

其中，exref是压力传感器固有的参考误差，而mult_x(T)是温度T的误差乘数，该误差乘数是压力传感器固有的，并且该误差乘数可以根据一个与温度相关的预定曲线得知。压力传感器固有的参考误差通过在两个不同温度下用压力测量传感器进行两次测量而计算得出，其中一个温度为发动机停止的温度，校正因子F_x根据压力传感器固有的参考误差进行校正，因此传感器的测量值P_x被校准。

其技术效果在于根据温度精确地确定空气管线中的压力。对于内燃发动机的空气回路的最佳运转，这种精确的确定是基本的。对存在于发动机进气管线中的一个或多个压力传感器进行校准，以及将压力测量期间的温度考虑在内而对压力传感器的固有误差进行校正。

由于可以确定和纠正传感器的误差，在误差随温度变化已知的条件下，因此可以使用误差范围较大的传感器，这些传感器价格较低。因此得以成本节省。

根据本发明的方法，使用不太精确且更便宜的传感器，通过校准压力传感器，能以非常高的精度确定空气管线的压力。不需要任何新材料。

有利地，该校准方法应用于大气压力传感器，对于在温度T下用大气压力传感器测量的大气压力P_{cap atmo}，根据上述等式，:

P_{cap atmo}＝P+e1ref.mult₁(T1)

其中，P是真实的大气压力，e1ref是大气压力传感器固有的参考误差，并且mult₁(T)是温度T下大气压力传感器固有的误差乘数，

根据以下等式通过在两个不同温度T 1和T 2处的压力传感器两个压力测量进行计算所述参考误差e1ref：

P_{cap atmo}(T1)＝P+e1ref.mult₁(T1)

P_{cap atmo}(T2)＝P+e1ref.mult₁(T2)

其中

e1ref＝(P_{cap atmo}(T2)-P_{cap atmo}(T1))/(mult₁(T2)–mult₁(T1))

有利的是，该方法应用于增压压力传感器，其位于增压内燃发动机涡轮增压器压缩机的下游，并且其中在发动机停止状态，温度为T1时执行增压压力的测量，对于所述增压压力传感器的固有的参考误差e2ref：

e2ref＝(P_{cap sural}(T1)–P)/mult₂(T1)

其中P_{cap sural}是温度T1时的增压压力，P是实际大气压力，mult₂(T1)是温度T1时所述增压压力传感器固有的误差倍数，

其中，大气压力的值可以根据前述确定的在任意温度Tx下大气压力传感器P_{cap atmo}的绝对误差e1ref并依据下述等式计算：

P＝P_{cap atmo}(Tx)–e1ref.mult₁(Tx)

有利的是，该方法应用于进气压力传感器，进气压力传感器位于发动机中的进气分配器中，并且其中在发动机停止状态，温度为T1时执行增压压力的测量，对于增压压力传感器的固有的参考误差e3ref：

e3ref＝(P_{cap adm}(T1)–P)/mult₃(T1)

其中P_{cap adm}是温度T1时的增压压力，P是实际大气压力，mult₂(T)是温度T时进气压力传感器固有的误差倍数，

其中，大气压力的值可以根据前述确定的在任意温度T_x下大气压力传感器P_{cap atmo}的绝对误差e1ref并依据下述等式计算：

P＝P_{cap atmo}(Tx)–e1ref.mult₁(Tx)

有利的是，确定增压空气压力传感器和进气压力传感器的各自的绝对误差。

有利的是，任何温度Tx是发动机停止时的温度T1。

有利的是，计算大气压力时的将高度变化考虑在内，高度变化是从一个或多个不同的传感器的测量值估计的，其中一个或多个不同的传感器为大气压力传感器，并且如果适用的话，增压传感器和/或进气压力传感器。

实际上，根据本发明的校准方法要求大气压力P在用于校准的两个压力测量之间不改变，因此高度保持不变。因此有必要通过不涉及压力传感器的方法来评估大气压力的变化。

有利的是，如果在校准方法中获取的两个压力测量值之间的差值大于校准阈值，那么停止校准方法，其中校准方法通过确定大气压力传感器的绝对误差，并且如果适用的话，和增压传感器的绝对误差和/或进气压力传感器的绝对误差进行实施，所述校准阈值至少等于20毫巴。

本发明还涉及内燃发动机的进气管线中的大气压力传感器，并且在适当情况下，还涉及增压传感器和/或进气压力传感器，其特征在于，根据如前所述的校准方法校准传感器或传感器。

最后，本发明还涉及发动机组，其包括内燃发动机，所述发动机具有进气管线，该管线包括大气压力传感器，必要时还包括增压传感器和/或进气压力传感器，其特征在于，根据一种这样的校准方法，在发动机运转时校准大气压力传感器，并且如果适用的话，和增压传感器和/或进气压力传感器。

有利地，发动机组中的发动机是火花点火。

附图说明

本发明的其它特征、目的和优点将在阅读下面的详细描述并参考以非限制性示例的附图时呈现，其中附图：

图1示意性地示出了作为温度函数的压力传感器的误差乘数的曲线，其中，中间温度范围对应的误差乘数是恒定的，而在该范围之外，误差乘数是发散的，压力传感器符合现有技术，但是可以根据本发明的校准方法进行校正，

图2示意性地示出了根据本发明的校准方法的实施例的步骤的逻辑图。

应注意，附图是作为示例给出的，并不是对本发明的具有任何限制。其构成了旨在便于理解本发明的原理的示意图。

例如在图2中，实施例中的校准过程在三个压力传感器上完成。应注意，校准可以在单个压力传感器上进行，也可以在数量不同于三个的多个压力传感器上进行。

具体实施方式

图1已经在本发明的介绍部分中进行了描述。

参考图2，示出了至少三个传感器(即大气压力传感器，增压传感器和进气传感器空气)的校准方法的逻辑图。这些压力传感器可全部存在于内燃发动机的进气管线中，有利地，内燃发动机是火花点火式发动机。

增压传感器可以位于内燃发动机涡轮增压器压缩机的下游，并且进气传感器可以位于内燃发动机的空气分配器入口中。

然而，如前所述，应注意，本发明可以仅应用于一个压力传感器或应用于区别于三个的不同数量的压力传感器，例如当发动机不是增压涡轮时不使用增压传感器。同样，可以考虑除前面提到的传感器之外的其他压力传感器。

在单个传感器的情况下，压力传感器是大气压力传感器。在存在多个压力传感器的情况下，可以将大气压力传感器作为参考压力传感器，该传感器是最准确的，并且该传感器用以测量可以测量或估计的大气压力。

在图2中，一个第一测量模块中的方法的第一步骤(附图标记为1)包括在一个第一温度T1下采集三个传感器的压力测量结果。该采集在发动机停止MA的情况下进行，例如在车辆的发动机启动之前。在这种情况下，进气管线中的压力是大气压力，所有的压力传感器都必须测定这个大气压力。

三个压力传感器的测量值和第一温度T1的值被发送到第一计算模块3，其计算三个传感器中的一个压力传感器的误差，该压力传感器用作参考传感器。该压力传感器有利地是大气压力传感器。

为了执行该计算，第一计算模块3还接收由第二测量模块2获取的压力测量值和第二测量温度T2的值，该压力测量值由大气压力传感器在第二测量温度T2获取，其中该第二温度T2与第一温度T1不相同。

这些测量在发动机旋转MT状态下实施，即在起动发动机之后。并且在第一计算模块3中的计算通过利用发动机旋转MT状态的不同温度T2下的点计算CP来完成。例如但不限于，在两次测量之间设置20毫秒的时间间隔。

第一计算模块3然后可以根据以下等式来计算参考传感器的压力测量的校正因子，该校正因子与温度相关，此处为大气压力传感器测量值相对于实际大气压力：

P_x＝P+F_x

其中P是实际大气压力，F_x是校正因子，P_x是压力传感器的测量值，校正因子F_x根据以下述等式计算：

F_x＝exref.mult_x(T)

其中，exref是压力传感器固有的参考误差，而mult_x(T)是温度T的误差乘数，该误差乘数是压力传感器固有的，并且该误差乘数可以根据一个与温度相关的预定曲线得知。

压力传感器固有的参考误差通过在两个温度T1，T2下用压力测量传感器进行两次测量而计算得出，其中一个T1为发动机停止时温度MA，第二次测量为发动机运转状态下温度T2时(见图2)进行的。校正因子F_x根据压力传感器固有的参考误差被校准，因此传感器的测量值被校准。

对于作为参考压力传感器的大气压力传感器，在温度T下测量的大气压力P_{cap atmo}，

P_{cap atmo}＝P+e1ref.mult₁(T1)

其中，P是实际大气压力，e1ref是大气压力传感器固有的参考误差，并且mult₁(T)是温度T下大气压力传感器固有的误差乘数。

第一模块3中的计算通过求解一个具有两个方程的二元方程组进行。实际上，根据以下等式通过在两个不同温度T1和T2处的压力传感器两个压力测量进行计算参考误差e1ref：

P_{cap atmo}(T1)＝P+e1ref.mult₁(T1)

P_{cap atmo}(T2)＝P+e1ref.mult₁(T2)

其中

e1ref＝(P_{cap atmo}(T2)-P_{cap atmo}(T1))/(mult₁(T2)–mult₁(T1))

在第一计算模块3中，也可以计算出实际大气压力。实际上，大气压力的值可以根据前述确定的在任意温度Tx下大气压力传感器P_{cap atmo}的绝对误差e1ref并依据下述等式计算：

P＝P_{cap atmo}(Tx)–e1ref.mult₁(Tx)

在本发明的范围内，利用传感器对温度的灵敏性，因为该敏感性对于压力传感器制造商是已知的。然后可以首先通过使用一个具有两个方程的二元方程组计算实际大气压力，这两个方程将压力传感器的测量值，实际压力，有利地大气压力和传感器误差连接起来。这需要在两个不同温度T1，T2下进行两次测量。

实际大气压力的计算对于在第二计算模块4中执行的其他压力传感器的参考误差的计算是必需的，其他压力传感器在发动机的运转状态下测量，因此利用旋转发动机MT测量除大气压力之外的压力。

第一计算模块3然后可以将大气压力P的计算结果发送到第二计算模块4，该到第二计算模块4计算除了参考压力传感器之外的不同压力传感器的误差，即除了大气压力传感器的误差。

可能具有数个分别用于计算对应的压力传感器的参考误差的第二计算模块4，在这种情况下，每个第二计算模块4从第一测量模块1接收第一温度的值、由相关的压力传感器测量的压力和由第一计算模块3计算的大气压力的值。这并不是优选的，并且此后将单一的第二计算模块4作为除了优选为大气压力传感器的参考传感器之外的所有压力传感器的参考。

以类似于第一计算模块3的方式，第二计算模块4从第一测量模块1接收发动机停止MA状态下获得的第一温度T1的值和除了大气压力传感器的压力传感器测得的相应压力测量值。

这与第一测量模块1将大气压力传感器的测量和第一测量温度T1发送至第一计算模块3同时完成。第二计算模块4然后可以计算除参考传感器外的压力传感器的参考误差。

例如，对于位于增压内燃发动机涡轮增压器压缩机下游的增压压力传感器，增压压力传感器的测量值P_{cap sural}根据以下等式计算：

P_{cap atmo}(Tx)＝P+e2ref.mult₂(Tx)

P是实际大气压力，e2ref是增压压力传感器固有的参考误差，mult₂(T)是温度为T时增压压力传感器固有的误差乘数。

该公式仅在发动机停止MA的温度T时适用，一旦发动机转动MT，增压压力传感器就测量另一个压力。另一方面，该等式对于任何发动机停止温度MA都是适用的，而并非一定在温度T1下。然而，为了简化测量，优选地，发动机处于停止MA状态，在测量模块1中在相同的温度T1下对所有传感器进行压力测量。

因此，可以在发动机停止MA的情况下在温度T1下测量增压压力，增压压力传感器固有的参考误差为：

e2ref＝(P_{cap sural}(T1)–P)/mult₂(T1)

由于第二计算模块4还从第一计算模块3接收如上所述的大气压力的值，第二计算模块4具有计算增压传感器固有的参考误差所需的全部参数。

也可以应用于位于内燃发动机的进气分配器中的进气压力传感器，进气压力传感器P_{cap adm}的测量值由以下等式给出：

P_{cap adm}＝P+e3ref.mult₃(T)

P是实际大气压力，e3ref是增压压力传感器固有的参考误差，mult₃(T)是温度为T时进气压力传感器固有的误差乘数。

对于增压传感器，该公式仅在发动机停止MA的温度T时适用。一旦发动机转动MT，进气压力传感器就测量实际大气压力P之外的另一个压力。

可以在发动机停止MA的情况下在温度T1下测量进气压力，进气压力传感器固有的参考误差为：

e3ref＝(P_{cap adm}(T1)–P)/mult₃(T1)

如前所述，第一计算模块3将大气压力的值提供给第二计算模块4。

通过第一计算模块3的输出，将为大气压力传感器计算的参考误差e1ref发送到校正模块5。同时，通过第二计算模块4的输出，将为增压压力和进气传感器计算的参考误差e2ref和针对增压压力和进气传感器e3ref发送到校正模块5。

该校正模块5校正参考压力传感器的误差，此处大气压力传感器根据参考误差e1ref接收第一计算模块3。校正模块5还可校正增压压力传感器和进气传感器的误差，并且根据从第二计算模块4接收到的参考误差e2ref和e3ref以及从第一计算模块3接收的大气压力P的值来计算进气传感器。

因此，校正模块5能够校正进气管线中的所有压力传感器的误差，校正是在发动机转动MT时通过连续计算DC进行。在校正模块5的输出处，获得在温度T校正的压力传感器的压力值，即，大气压力传感器的Patmo(T)，增压压力传感器的Psural(T)以及进气压力传感器的Padm(T)。计算大气压力时将高度变化考虑在内。这种高度变化可以通过测量进气管线中压力传感器的一个或多个不同传感器，即大气压力传感器，并且如果适用的话，增压传感器和/或进气压力传感器来估计。

例如，可以使用经常设置于机动车辆中的发动机控制器中实施的大气压力估计器来检测高度变化。与温度T1和T2的压力测量值时激活此估算器。如果在获取的压力测量值之间的差值大于校准阈值，那么高度在两次测量之间发生了改变，校准方法不再有效因而被停止。

在中止校准方法的实施例中，如果估计的大气压之间的差值大于校准阈值，则中止一个或多个压力传感器校准方法，其中校准阈值为20毫巴，其大致对应于200米的高度差。

本发明还涉及一种大气压力传感器，并且在适当情况下，涉及内燃发动机的进气管线中的增压传感器和/或进气压力传感器。传感器或传感器根据前述的一种方法进行校准。

最后，本发明涉及一种发动机组，其包括内燃发动机，发动机具有进气管线路，该线路包括大气压力传感器，必要时还包括增压传感器和/或进气压力传感器。至少大气压力传感器，并且如果适用的话，和增压传感器和/或进气压力传感器在发动机运转时根据如前述的一种方法校准。

本发明不限于仅作为示例给出的所描述和图示的实施例。

Claims (10)

1.用于至少一个压力传感器的校准方法，其中所述至少一个压力传感器位于内燃发动机的进气管线中，其特征在于，根据下述等式，该方法应用与温度相关的校正因子来计算相对于实际大气压力的所述压力传感器的压力测量值，其中所述发动机处于停止运转状态，所述等式为：

P_x＝P+F_x

其中P是所述实际大气压力，F_x是所述校正因子，P_x是所述压力传感器的测量值，所述校正因子F_x根据以下述等式计算：

F_x＝exref.mult_x(T)

其中，exref是所述压力传感器固有的参考误差，而mult_x(T)是温度T的误差乘数，该误差乘数是所述压力传感器固有的，并且该误差乘数可以根据一个与温度相关的预定曲线得知，

并且其中，所述压力传感器固有的参考误差通过在两个温度(T1，T2)下用所述压力测量传感器进行两次测量而计算得出，其中一个T1为发动机停止时温度(MA)，根据所述压力传感器固有的参考误差来校准所述校正因子F_x，并因此校准所述传感器的测量值P_x。

2.根据权利要求1所述的校准方法，对于在温度T下用一个大气压力传感器测量的大气压力P_{cap atmo}，根据上述等式，所述校准方法应用于所述大气压力传感器:

P_{cap atmo}＝P+e1ref.mult₁(T1)

其中，P是实际大气压力，e1ref是所述大气压力传感器固有的参考误差，并且mult₁(T)是温度T下所述大气压力传感器固有的误差乘数，

根据以下等式通过在两个不同温度T1和T2处的压力传感器两个压力测量进行计算所述参考误差e1ref：

P_{cap atmo}(T1)＝P+e1ref.mult₁(T1)

P_{cap atmo}(T2)＝P+e1ref.mult₁(T2)

其中

e1ref＝(P_{cap atmo}(T2)-P_{cap atmo}(T1))/(mult₁(T2)–mult₁(T1))

3.根据权利要求2所述的校准方法，其应用于增压压力传感器，所述增压压力传感器位于增压内燃发动机涡轮增压器压缩机的下游，并且其中在发动机停止(MA)状态，温度为T1时执行增压压力的测量，对于所述增压压力传感器的固有的参考误差e2ref：

e2ref＝(P_{cap sural}(T1)–P)/mult₂(T1)

其中P_{cap sural}是温度T1时的增压压力，P是实际大气压力，mult₂(T1)是温度T1时所述增压压力传感器固有的误差倍数，

其中，所述大气压力的值可以根据前述确定的在任意温度Tx下大气压力传感器P_{cap atmo}的绝对误差e1ref并依据下述等式计算：

P＝P_{cap atmo}(Tx)–e1ref.mult₁(Tx)

4.根据权利要求2所述的校准方法，其应用于进气压力传感器，所述进气压力传感器位于发动机中的进气分配器中，并且其中在发动机停止(MA)状态，温度为T1时执行增压压力的测量，对于所述增压压力传感器的固有的参考误差e3ref：

e3ref＝(P_{cap adm}(T1)–P)/mult₃(T1)

其中P_{cap adm}是温度T1时的增压压力，P是实际大气压力，mult₃(T)是温度T时所述进气压力传感器固有的误差倍数，

其中，所述大气压力的值可以根据前述确定的在任意温度Tx下大气压力传感器P_{cap atmo}的绝对误差e1ref并依据下述等式计算：

P＝P_{cap atmo}(Tx)–e1ref.mult₁(Tx)

5.根据权利要求3和4所述的校准方法，其中，确定所述增压空气压力传感器和所述进气压力传感器的各自的绝对误差。

6.根据权利要求3至5中任一项所述的校准方法，其中，所述任何温度Tx是发动机停止(MA)时获取的温度T1。

7.根据前述权利要求中任一项所述的校准方法，其中，计算大气压力时将高度变化考虑在内，所述高度变化是从一个或多个不同的传感器的测量值估计的，其中所述一个或多个不同的传感器为大气压力传感器，并且如果适用的话，增压传感器和/或进气压力传感器。

8.根据权利要求7所述的校准方法，其中，如果在所述校准方法中获取的两个压力测量值之间的差值大于校准阈值，那么停止所述校准方法，其中所述校准方法通过确定大气压力传感器的绝对误差，并且如果适用的话，和增压传感器的绝对误差和/或进气压力传感器的绝对误差进行实施，所述校准阈值至少等于20毫巴。

9.发动机组，其包括内燃发动机，所述发动机具有进气管线路，该线路包括大气压力传感器，必要时还包括增压传感器和/或进气压力传感器，其特征在于，根据如权利要求1至8中任一项所述的校准方法，在发动机运转时校准所述大气压力传感器，并且如果适用的话，和所述增压传感器和/或所述进气压力传感器。

10.根据权利要求9所述的发动机组，其中所述内燃发动机是火花点火式发动机。