CN108799175B - 用于实现基于模型的空气估计的压缩机喘振检测的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于实现基于模型的空气估计的压缩机喘振检测的方法包括确定压缩机压力比是否在预定喘振压力范围内。当压缩机压力比在预定喘振压力范围内时，确定在预定串长度计数器的每个计数的开始和结束时测量的空气质量流量传感器信号之间的空气流量差值。接下来，当空气流量差值总和大于预定压缩机喘振阈值时将质量空气流量传感器信号转换成空气质量估计模型输出信号。

Description

用于实现基于模型的空气估计的压缩机喘振检测的方法
技术领域
本发明总体上涉及空气增压器系统，并且更具体地涉及一种用于实现基于模型的空气估计的压缩机喘振检测的方法。
背景技术
空气增压器系统是涡轮驱动的强制性进气装置，其通过强制多余的空气进入燃烧室来提高内燃机的效率和功率输出。对自然吸气式发动机的功率输出的这种改进是由于进气空气压缩机可以比单独的大气压更能强制更多的空气进入燃烧室。
当发动机节气门体快速关闭(这可能导致压缩机喘振或空气回流)时，空气增压器系统可以从进气压缩机产生可能低于发动机需要运行的压力的高压输出，并且可以产生低质量流率。
为了促进发动机汽缸内的最佳燃烧，使用歧管绝对压力传感器来向发动机控制器提供歧管压力信息以计算空气密度，该空气密度反过来又用于确定获得最佳燃烧所需的每缸燃料计量。然而，歧管绝对压力(MAP)传感器可能不能够检测在压缩机喘振事件期间发生的歧管压力的变化，如果可能的话，这会导致发动机运行空气的速度密度计算用于燃料计量。因此，需要一种可靠的手段来检测空气增压器系统中的压缩机喘振，以实现用于燃料计量的基于模型的空气估计。
此外，根据结合附图和背景技术的实施例和所附权利要求的后续详细描述，本示例性实施例的其他期望的特征和特性将变得显而易见。
发明内容
一个或多个示例性实施例通过提供一种用于实现用于空气增压器系统的基于模型的空气估计的压缩机喘振检测的方法来解决上述问题。
根据示例性实施例的一个方面，用于实现基于模型的空气估计的压缩机喘振检测的方法包括确定压缩机压力比是否在预定喘振压力范围内。根据示例性实施例的又一方面包括当压缩机压力比在预定喘振压力范围内时，确定在预定串长度计数器的每个计数的开始和结束时测量的空气质量流量传感器信号之间的空气流量差值。另一方面包括当空气流量差值总和大于预定压缩机喘振阈值时将质量空气流量传感器信号转换成空气质量估计模型输出信号。
示例性实施例的另一方面包括当压缩机压力比不在预定喘振压缩机范围内或差值之和小于预定压缩机喘振阈值时返回至或使用质量空气流量传感器信号。其中确定压缩机压力比的另一方面包括计算节气门入口空气压力和涡轮增压器空气入口压力之间的比率。根据示例性实施例的另一方面包括使用节气门入口空气压力传感器和涡轮增压器入口空气压力传感器来确定压缩机压力比。
在示例性实施例的又一方面，其中确定还包括使用歧管空气压力、进气凸轮轴位置、排气凸轮轴位置和发动机速度(RPM)作为空气质量估计模型的输入。根据该实施例的又一个方面，其中转换还包括从空气估计模型向发动机控制器输出每缸空气质量值。根据该实施例的另一方面，其中转换还包括使用速度密度空气质量模型计算。
附图说明
下面将结合下面的附图描述本示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且
图1是根据示例性实施例的方面的用于利用压缩机喘振检测以实现基于模型的空气估计的方法的空气增压器系统的图示；并且
图2是根据示例性实施例的方面的用于压缩机喘振检测以实现用于空气增压器系统的基于模型的空气估计的方法的流程图的图示。
具体实施方式
以下详细描述本质上仅是示例性的，并不意图限制实施例或其应用及其用途。此外，不打算受前面背景或以下详细描述中呈现的任何理论的限制。
根据所公开的实施例，图1是根据示例性实施例的方面的用于描述用于实现基于模型的空气估计的压缩机喘振检测的方法的空气增压器系统10的系统图的图示。发动机12包括发动机进气歧管14和排气歧管16。传感器18与发动机12连通，并且包括但不限于用于计算进入发动机的燃料喷射汽缸的空气的质量流率的质量空气流量(MAF)传感器18a和用于测量进入空气增压器系统10的空气的绝对压力的涡轮增压器进气压力(TCIAP)传感器18b。根据示例性实施例，各种其他传感器包括曲轴位置传感器、进气凸轮轴位置传感器、排气凸轮轴位置传感器和车轮速度传感器。
发动机控制器单元(ECU)20与发动机节气门体22和发动机进气歧管14连通(未示出)。发动机节气门体22调节进入发动机进气歧管14的空气流量，并且可操作地由发动机控制器单元(ECU)20控制，以根据示例性实施例管理这种调节。传感器18与发动机控制器单元(ECU)20通信，用于提供代表各种车辆参数的输入信号，包括诸如节气门入口空气压力传感器、歧管空气压力(MAP)信号、大气压力信号、曲轴位置信号以及根据示例性实施例的各种其他传感器信号。
空气增压器系统10还包括空气增压器排气涡轮24，其经由轴机械连通至空气增压器压缩机26，该空气增压器压缩机26可操作以通过增加进气密度来提高发动机的容积效率。空气增压器压缩机26从进气口28吸入外界空气并在进入增压空气冷却器30之前压缩所吸入的空气。空气增压器压缩机26将吸入空气增压器系统30的空气加热到必须降低的温度，然后才能以增加的压力将其输送到发动机进气歧管14。节气门入口空气压力(TIAP)传感器32可操作用于在增压空气冷却器30的出口处通过发动机节气门体22被吸入发动机进气歧管14之前感测进气压力。
当发动机节气门体22快速关闭(这可能导致压缩机喘振或空气回流)时，空气增压器系统10可以从进气压缩机26产生高压输出，并且可以产生低质量流率。这种空气回流(或空气脉动)会导致MAF传感器18a的输出信号以显示振荡，这使得发动机控制单元(ECU)20难以准确读取质量流率。因此，发动机控制单元(ECU)20必须依赖基于模型的空气估计，更具体地根据示例性实施例，是基于速度密度空气质量计算的空气估计模型，而不是用于确保在燃料质量计算中使用更精确的每缸空气值来促进有效的燃烧的MAF传感器18a输出。可以理解的是，也可以使用其他基于模型的空气估计模型来促进经历压缩机喘振状况的空气增压器系统的正确操作，但是并不期望这种空气估计模型的使用将超过示例实施例的范围。
现在参照图2，示出了根据示例性实施例的方面的用于压缩机26喘振检测以实现用于空气增压器系统10的基于模型的空气估计的方法的流程图100。在方框110处，该方法开始于计算和确定空气增压器压缩机压力比26是否在检测发动机在部分负载期间是否在稳态条件下运行的预定喘振压力范围内。通过计算节气门入口空气压力和涡轮增压器空气入口压力之间的比率来确定空气增压器压缩机比率。
接下来，在方框112处，如果空气增压器压缩机压力比在预定喘振压力范围内，则方法继续到方框114。如果空气增压器压缩机压力比不在预定喘振压力范围内，那么方法在方框120处继续，其中ECU继续使用或返回到使用质量空气流量传感器信号来计算燃料质量计算所需的每缸空气值。可以理解的是，ECU部分地基于从MAF传感器或者基于模型的空气估计的输出接收到的信号来确定燃料质量，然后根据使用的每缸空气(APC)值命令燃料喷射器将适量的燃料喷射到发动机汽缸中。
在方框114处，当空气增压器压缩机压力比在预定喘振压力范围内时，方法继续确定在预定串长度计数器的每个计数的开始和结束时测量的空气质量流量传感器信号之间的空气流量差值。串长度计数器是用于对特定事件发生期间的相同时间段的序列(串)或预定长度(数量)进行计数的机制。例如，在这种情况下，串长度计数器可以具有十(10)个等于15ms的周期的长度，并且在每个15ms周期的开始和结束时，由ECU读取质量空气流量传感器信号的测量值。ECU然后计算每个15ms周期的质量空气流量传感器信号读数(开始和结束)的差值并存储这些值。
在方框116处，该方法继续确定由MAF传感器测量并且从预定串长度计数器的每个计数存储的空气流量差值总和。在方框118处，如果在串长度计数器期间由MAF传感器测量的差值总和不大于预定压缩机喘振阈值，则方法在方框120处继续，其中当压缩机压力比不在预定喘振压缩机范围内或差值总和小于预定压缩机喘振阈值时，ECU继续使用或返回使用质量空气流量传感器信号。
再次参照方框118，如果在串长度计数器期间由MAF传感器测量的差值总和大于预定压缩机喘振阈值，则方法在方框122处继续，其中空气增压器系统由使用MAF传感器输出信号转换成使用基于模型的空气估计输出信号来计算ECU使用的每缸空气(APC)值以确定每缸的适当燃料量。
接下来，在方框124处，方法继续确定发动机是否仍然开启。如果是，则该方法返回到方框110以继续该方法。如果不是，则方法结束，然后在下一个点火循环开始。
详细描述为本领域技术人员提供了用于实施示例性实施例或多个示例性实施例的方便的路线图。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员将是显而易见的。尽管在本发明的前述详细描述中已经呈现了至少一个示例性实施例，但应该认识到，存在大量的变化。也可以理解，这些示例性实施例仅仅是例子，而不用于以任何方式来限制本发明的范围、应用或构成。而是，前面的详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的方便的路线图。应该理解，可以在示例性实施例中描述的元件的功能和布置方面做出各种改变，而不偏离如所附权利要求书中阐述的本发明的范围。

Claims (7)

1.一种用于实现基于模型的空气估计的压缩机喘振检测的方法，包括：
确定压缩机压力比是否在预定喘振压力范围内；
使用空气质量流量传感器生成指示空气流量的空气质量流量传感器信号；
当所述压缩机压力比在所述预定喘振压力范围内时，确定在预定串长度计数器的每个计数的开始和结束时测量的由所述空气质量流量传感器生成的所述空气质量流量传感器信号之间的空气流量差值；
求所述空气流量差值的总和；以及
当所述空气流量差值的总和大于预定压缩机喘振阈值时从由所述空气质量流量传感器生成的所述空气质量流量传感器信号转换成使用由空气质量估计模型生成的空气质量估计模型输出信号以通过发动机控制器单元控制发动机节气门体。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括当所述压缩机压力比不在所述预定喘振压力范围内或所述差值的总和小于所述预定压缩机喘振阈值时返回至或使用所述空气质量流量传感器信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中确定所述压缩机压力比包括计算节气门入口空气压力与涡轮增压器空气入口压力之间的比率。
4.根据权利要求1所述的方法，还包括使用节气门入口空气压力传感器和涡轮增压器入口空气压力传感器来确定所述压缩机压力比。
5.根据权利要求1所述的方法，其中还包括使用歧管空气压力、进气凸轮轴位置、排气凸轮轴位置和发动机速度作为所述空气质量估计模型的输入。
6.根据权利要求1所述的方法，其中还包括当所述空气流量差值的总和大于预定压缩机喘振阈值时从所述空气质量估计模型向发动机控制器输出每缸空气质量值。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述空气质量估计模型包括速度密度空气质量模型计算。
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