CN111315975B - 内燃发动机扫气气流的测量、建模和估算 - Google Patents

内燃发动机扫气气流的测量、建模和估算 Download PDF

Info

Publication number
CN111315975B
CN111315975B CN201880072167.5A CN201880072167A CN111315975B CN 111315975 B CN111315975 B CN 111315975B CN 201880072167 A CN201880072167 A CN 201880072167A CN 111315975 B CN111315975 B CN 111315975B
Authority
CN
China
Prior art keywords
engine
estimated
measured
calibration system
scavenging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201880072167.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111315975A (zh
Inventor
W·阿塔尔
徐硕楠
T·图托恩
E·多彻蒂
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FCA US LLC
Original Assignee
FCA US LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by FCA US LLC filed Critical FCA US LLC
Publication of CN111315975A publication Critical patent/CN111315975A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111315975B publication Critical patent/CN111315975B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1454—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio
    • F02D41/1458—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an oxygen content or concentration or the air-fuel ratio with determination means using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B25/00—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders
    • F02B25/14—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke
    • F02B25/145—Engines characterised by using fresh charge for scavenging cylinders using reverse-flow scavenging, e.g. with both outlet and inlet ports arranged near bottom of piston stroke with intake and exhaust valves exclusively in the cylinder head
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D13/00—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing
    • F02D13/02—Controlling the engine output power by varying inlet or exhaust valve operating characteristics, e.g. timing during engine operation
    • F02D13/0261—Controlling the valve overlap
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F02D35/024—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure using an estimation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D37/00—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for
    • F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1448—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being an exhaust gas pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1438—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor
    • F02D41/1444—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases
    • F02D41/1452—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a COx content or concentration
    • F02D41/1453—Introducing closed-loop corrections using means for determining characteristics of the combustion gases; Sensors therefor characterised by the characteristics of the combustion gases the characteristics being a COx content or concentration the characteristics being a CO content or concentration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/18—Circuit arrangements for generating control signals by measuring intake air flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2409—Addressing techniques specially adapted therefor
    • F02D41/2422—Selective use of one or more tables
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2432—Methods of calibration
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/2406—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using essentially read only memories
    • F02D41/2425—Particular ways of programming the data
    • F02D41/2429—Methods of calibrating or learning
    • F02D41/2451—Methods of calibrating or learning characterised by what is learned or calibrated
    • F02D41/2454—Learning of the air-fuel ratio control
    • F02D41/2461—Learning of the air-fuel ratio control by learning a value and then controlling another value
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0402—Engine intake system parameters the parameter being determined by using a model of the engine intake or its components
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/04—Engine intake system parameters
    • F02D2200/0406—Intake manifold pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D2200/00—Input parameters for engine control
    • F02D2200/02—Input parameters for engine control the parameters being related to the engine
    • F02D2200/10—Parameters related to the engine output, e.g. engine torque or engine speed
    • F02D2200/101—Engine speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

一种控制系统和方法，利用进气歧管绝对压力(MAP)和发动机转速(RPM)传感器以及控制器，该控制器被配置为获取将RPM传感器的各种测量值和阀重叠持续时间与发动机的建模的扫气比相关的模型表面，获得将MAP传感器和RPM传感器的各种测量值与测量的发动机扫气比相关的校准的倍增表面，使用模型表面基于测量的发动机转速和已知的重叠持续时间，确定发动机的建模的扫气比，并使用校准的倍增表面基于测量的MAP和测量的发动机转速确定扫气比乘数，通过将建模的扫气比乘以扫气比乘数来确定发动机的扫气比，并基于扫气比控制发动机。

Description

内燃发动机扫气气流的测量、建模和估算
相关申请的交叉引用
本申请要求2017年11月7日提交的美国申请第15/805,359号的优先权。上述申请的公开内容通过引用整体并入本文。
技术领域
本申请总体上涉及涡轮增压发动机，并且更具体地，涉及用于估算内燃发动机的扫气比的技术和相关的控制技术。
背景技术
内燃发动机通过进气系统将空气吸入气缸，并通过由节流阀调节的进气管将空气吸入进气歧管。对于涡轮增压应用，进气系统包括涡轮增压器的压缩机，该压缩机迫使空气通过进气管进入进气歧管。进气歧管中的空气通过各自的进气阀分配到多个气缸，并与燃料混合以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在缸内燃烧(例如，通过来自各个火花塞的火花)，以驱动在曲轴处产生扭矩的活塞。燃烧产生的排气通过相应的排气阀从气缸排出并进入排气系统。对于涡轮增压应用，排气的动能驱动涡轮增压器的涡轮机(涡轮机又通过轴驱动压缩机)，排气在排放到大气中之前经过排气处理系统处理以减少排放物。
扫气是指发动机的操作，使得进气阀和排气阀的打开重叠，并且进气和排气之间的气缸压力差迫使空气充量吹过气缸并通过排气阀排出。扫气操作能够提高发动机性能。对于涡轮增压应用，尤其是在某些操作条件下(诸如发动机转速较低，而涡轮增压器可用的排气能量较低)，情况确实如此。扫气比表示流过每个气缸的总空气充量与被捕获在每个气缸中的空气充量的比。例如，扫气比为1.10表示总空气充量的10％吹过气缸，或者没有被捕获。扫气比的倒数表示捕获效率。例如，扫气比为1.10对应于-91％的捕获效率。发动机的扫气比/捕获效率可用于各种重要的控制。利用扫气比的发动机控制的非限制性示例包括气流、加燃料、火花计时和排放控制。
然而，用于估算发动机的扫气比的传统技术是不准确的，这导致不准确的控制。一种常规技术涉及将气流与发动机扭矩输出进行比较。然而，并非所有发动机的气流都转化为扭矩，例如，由于各种空气/燃料比、火花计时和其他因素造成的燃烧特性变化所致。另一种常规技术涉及测量排气中的氧气。使用氧气传感器进行扫气比测量不理想的原因是，由于传感器处存在的空气和燃料的混合物，氧气传感器的读数将被破坏。也就是说，当仅存在空气或燃料时，传感器操作良好；但是，当传感器处同时存在空气和燃料时(扫气是活动的时候是真实的)，传感器读数(空气/燃料比)不再代表真实值，因此无法信任。因此，尽管这种扫气比估算系统对于它们的预期目的很好地工作，但是仍然需要对相关技术进行改进。
发明内容
根据本发明的一个示例方面，提出了一种用于估算车辆发动机的扫气比的系统，该扫气比与发动机的气缸的进气阀和排气阀的打开的重叠有关。在一个示例性实施方式中，该系统包括：进气歧管绝对压力(MAP)传感器，其被配置为测量发动机的进气歧管中的空气压力；发动机转速(RPM)传感器，其被配置为测量发动机的转速；以及发动机的控制器，控制器被配置为：获得将RPM传感器的各种测量值和阀重叠持续时间与发动机的建模的扫气比相关的模型表面；获得将MAP传感器和RPM传感器的各种测量值与发动机的测量的扫气比相关的校准的倍增表面(multiplier surface)；使用模型表面，基于测量的发动机转速和已知的重叠持续时间，确定发动机的建模的扫气比；使用校准的倍增表面，基于测量的MAP和测量的发动机转速确定扫气比乘数；通过将建模的扫气比乘以扫气比乘数来确定发动机的扫气比；以及基于确定的扫气比控制发动机。
在一些实施方式中，该系统进一步包括：空气质量流量(MAF)传感器，其被配置为测量进入发动机的气流；排放物分析仪，其被配置为测量由发动机产生的排气中的一氧化碳(CO)含量；以及校准系统，其与控制器通信并被配置为协调有限范围的CO清扫，包括：命令用于发动机的目标燃料/空气比(FA)；获得排气中测量的CO含量；当测量的CO含量超出阈值范围时，协调目标FA的降低并重新获得测量的CO含量；当测量的CO含量在阈值范围内时，通过协调目标FA的增加直到当前测量的CO含量与先前测量的CO含量之间的差的大小小于阈值来获得缸内化学计量FA；基于测量的进入发动机的气流、缸内化学计量FA和用于发动机的液体燃料的化学计量FA来确定发动机的第一估算的扫气比；以及基于第一估算的扫气比产生至少一部分校准的倍增表面。在一些实施方式中，校准系统被配置为在发动机转速和负载保持稳定的稳态条件期间协调有限范围的CO清扫。
在一些实施方式中，该系统进一步包括：进气压力传感器，其被配置为测量靠近气缸的进气阀的进气压力；以及排气压力传感器，其被配置为测量靠近气缸的排气阀的排气压力，其中，校准系统还被配置为协调基于压力的估算，包括：基于测量的进气压力和排气压力以及估算的排气阀流率来估算缸内气体压力；基于估算的缸内气体压力，获得估算的进气阀流率和估算的排气阀流率；基于估算的进气阀流率估算总进气质量；基于估算的进气阀流率和估算的排气阀流率估算扫气质量；基于估算的总进气质量和估算的扫气质量，确定发动机的第二估算的扫气比；以及基于第二估算的扫气比产生至少一部分校准的倍增表面。在一些实施方式中，校准系统被配置为在发动机转速和负载中的至少一个改变大于阈值量或以大于阈值速率改变的瞬态条件期间协调基于压力的估算。
在一些实施方式中，控制器还被配置为：基于发动机扭矩请求确定发动机每个气缸的目标总空气充量；基于目标总空气充量与发动机的估算的捕获效率的乘积，确定目标捕获空气充量，该估算的捕获效率为估算的扫气比的倒数；以及基于目标捕获空气充量控制发动机的火花计时。
根据本发明的另一个示例性方面，提出了一种确定车辆的发动机的扫气比的方法，该扫气比与发动机的气缸的进气阀和排气阀的打开的重叠有关。在一个示例性实施方式中，该方法包括：通过发动机的控制器并从进气歧管绝对压力(MAP)传感器，获得发动机进气歧管中的测量的空气压力；通过控制器并从发动机转速(RPM)传感器，获得测量的发动机转速；通过控制器，获得将RPM传感器的各种测量值和阀重叠持续时间与发动机的建模的扫气比相关的模型表面；通过控制器，获得将MAP传感器和RPM传感器的各种测量值与发动机的测量的扫气比相关的校准的倍增表面；通过控制器，使用模型表面，基于测量的发动机转速和已知的重叠持续时间，确定发动机的建模的扫气比；通过控制器，使用校准的倍增表面，基于测量的MAP和测量的发动机转速，确定扫气比乘数；通过控制器，通过将建模的扫气比乘以扫气比乘数来确定发动机的扫气比；以及通过控制器，基于确定的扫气比控制发动机。
在一些实施方式中，该方法进一步包括通过与控制器通信的校准系统，协调有限范围的一氧化碳(CO)清扫，其包括：通过校准系统，协调用于发动机的目标燃料/空气比(FA)；通过校准系统并从空气质量流量(MAF)传感器，获得测量的进入发动机的气流；通过校准系统并从排放物分析仪，获得由发动机产生的排气中的测量的CO含量；通过校准系统并从排放物分析仪，获得发动机产生的排气中的测量的一氧化碳(CO)含量；当测量的CO含量超出阈值范围时，通过校准系统协调目标FA的降低并重新获得测量的CO含量；当测量的CO含量在阈值范围内时，通过校准系统，通过协调目标FA的增加直到当前测量的CO含量和先前测量的CO含量之间的差的大小小于阈值，获得缸内化学计量FA；通过校准系统，基于测量到的进入发动机的气流、缸内化学计量FA和用于发动机的液体燃料的化学计量FA，确定发动机的第一估算的扫气比；以及通过校准系统，基于第一估算的扫气比产生至少一部分校准的倍增表面。在一些实施方式中，校准系统被配置为在发动机转速和负载保持稳定的稳态条件期间协调有限范围的CO清扫。
在一些实施方式中，该方法还包括通过校准系统协调基于压力的估算，包括：通过校准系统并从进气压力传感器，获得测量的靠近气缸的进气阀的进气压力；通过校准系统并从排气压力传感器，获得测量的靠近气缸的排气阀的排气压力；通过校准系统，基于测量的进气压力和测量的排气压力以及估算的排气阀流率估算缸内气体压力；通过校准系统，基于估算的缸内气体压力获得估算的进气阀流率和估算的排气阀流率；通过校准系统，基于估算的进气阀流率估算总进气质量；通过校准系统，基于估算的进气阀流率和估算的排气阀流率估算扫气质量；通过校准系统，基于估算的总进气质量和估算的扫气质量确定发动机的第二估算的扫气比；以及通过校准系统，基于第二估算的扫气比产生至少一部分校准的倍增表面。在一些实施方式中，校准系统被配置为在发动机转速和负载中的至少一个改变大于阈值量或以大于阈值速率改变的瞬态条件期间协调基于压力的估算。
在一些实施方式中，该方法还包括：通过控制器，基于发动机扭矩请求确定发动机的每个气缸的目标总空气充量；通过控制器，基于目标总空气充量与发动机的估算的捕获效率的乘积，确定目标捕获空气充量，估算的捕获效率为估算的扫气比的倒数；以及通过控制器，基于目标捕获空气充量控制发动机的火花计时。
根据本文中提供的详细的说明书、权利要求和附图，本发明的教导的其他应用领域将变得显而易见，其中，贯穿附图的若干视图，相似的附图标记指代相似的特征。应当理解的是，包括公开的实施方式和其中参考的附图的详细描述本质上仅是示例性的，仅出于说明的目的，并不旨在限制本发明，其应用或用途的范围。因此，不脱离本发明的主旨的变型意图在本发明的范围内。
附图说明
图1是根据本发明原理的包括具有扫气的内燃发动机的车辆的示例性系统的图。
图2是根据本发明原理的用于确定发动机扫气比并利用发动机扫气比(捕获效率)来控制发动机的示例性控制器架构的功能框图；
图3是根据本发明原理的示例性有限的一氧化碳(CO)清扫的曲线图，其由校准系统协调以确定用于在测力计测试期间在稳态条件下估算发动机扫气比的缸内化学计量的燃料/空气比(FA)点；
图4A是根据本发明原理的用于在发动机操作期间实时确定发动机扫气比的示例性控制器架构的功能框图；
图4B是根据本发明原理的示例性校准系统架构的功能框图，该示例性校准系统架构用于在测力计测试期间在稳态和/或瞬态条件下基于测量的进气/排气动态气体压力来估算发动机扫气比；以及
图5是根据本发明原理的确定内燃发动机的扫气比并基于扫气比来控制发动机的示例性方法的流程图。
具体实施方式
如上所述，仍然需要精确实时估算内燃发动机的扫气比。常规技术不准确，这导致发动机性能和效率下降。因此，提出了用于测量发动机的扫气比(捕获效率)的改进技术。本文讨论了在测力计测试期间执行的两种特定技术。第一种技术特定于稳态条件，其中发动机致动器和周围条件(例如，发动机转速/负载)是固定的，并且在测试期间不会改变。该技术涉及执行有限范围的一氧化碳(CO)清扫以确定缸内化学计量的燃料/空气比(FA)，将其与液体燃料(例如，汽油)的化学计量FA和其他参数(例如，气流)一起使用以估算扫气比。
第二种技术适用于稳态条件和瞬态条件两者。瞬态条件表示在测试期间发动机致动器和/或环境条件(例如，发动机转速/负载)改变大于阈值量或以大于阈值速率改变。该技术涉及基于测量的进气/排气动态气体压力和估算的排气阀流率来估算缸内气体压力，基于估算的缸内气体压力来获得估算的进气阀流率和估算的排气阀流率，基于估算的进气阀流率估算总进气质量，基于估算的进气阀/排气阀流率估算清扫质量，并基于估算的总进气质量和清扫质量估算发动机的扫气比。
如上所述，两种技术都在测力计测试中执行。这些技术的结果是学习表面，发动机控制器实时利用该学习表面来确定发动机的扫气比。该表面的输入包括发动机转速(RPM)和进气歧管绝对压力(MAP)，它们由相应的传感器测量。测力计测试期间使用的其他传感器，诸如空气质量流量(MAF)传感器、进气和排气动态压力传感器以及排气浓度或排放物分析仪，对于发动机控制器确定扫气比来说不需要。因此，通过从实际的生产车辆中消除这些传感器，降低了成本和/或包装尺寸。发动机控制器使用所确定的扫气比来控制发动机的操作(例如，火花计时)。
现在参考图1，示出了用于发动机104的校准和控制的示例性系统100。发动机104被配置成将来自气缸112内的燃料喷射器108的空气和液体燃料(例如，汽油)混合，并使用火花塞116燃烧空气/燃料混合物，以驱动活塞(未示出)，该活塞在曲轴120产生驱动扭矩。曲轴120上的驱动扭矩然后被传递(例如，经由变速器，未示出)至传动系统(未示出)以推进车辆。发动机转速(RPM)传感器124被配置为测量曲轴120的转速。节流阀128控制空气通过进气系统132进入进气歧管136的流量。空气质量流量(MAF)传感器138在测力计测试期间临时连接到节流阀128上游的进气系统132，并测量进入进气歧管136的空气流率。但是，MAF传感器138并不是车辆动力总成的一部分。进气歧管绝对压力(MAP)传感器140被配置为测量进气歧管136中的空气压力。
进气阀144和排气阀148控制进出每个各自的气缸112的空气和排气的流量。进气阀144和排气阀148的特定打开/关闭由可变阀控制(VVC)系统152控制，其控制进气阀144和排气阀148的升程和/或计时。在一个示例性实施方式中，VVC系统152可以切换一个或多个不同轮廓的凸轮轴(未示出)以使发动机104以扫气模式操作。例如，扫气凸轮轴轮廓可以是用于全开节流阀(WOT)操作的特定凸轮轴轮廓。替代地，进气阀144和排气阀148可以由VVC系统152电子地控制，以动态地控制实现进气阀和排气阀144、148的重叠的调节的打开，从而改变发动机104的扫气比。排气从气缸112排入排气系统156，排气系统156在将其释放到大气之前处理该排气以减少排放物。
气缸进气和排气压力传感器154、158在测力计测试期间临时连接在至少一个气缸112的进气口/排气口附近，并测量气缸112上游/下游的进气和排气压力。排气浓度或排放物分析仪160在测力计测试期间在催化剂164上游临时连接到排气系统156，并测量排气中的成分(一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、碳氢化合物(HC)等)的值和排气的含量。同样，这些装置154、158和160不是车辆动力总成的一部分。在一个示例性实施方式中，排气系统156的催化剂164是三元催化转化器或TWC。包括至少一个涡轮增压器的可选的涡轮增压器系统168被配置为利用排气的动能通过涡轮170和轴171驱动压缩机169，以迫使更多的空气经由进气系统128进入发动机104。排放阀172被配置为控制通过涡轮170的排气流，这允许调节由涡轮增压器系统168产生的增压。发动机104的控制器176控制发动机104的操作，包括气流(通过节流阀124)、燃料(通过燃料喷射器108)和涡轮增压器系统168(例如，通过排放阀172增压)。加速器(ACCEL)踏板180或其他合适的驾驶员输入设备向控制器176提供指示对发动机104的扭矩请求的输入。将理解的是，控制器176可以从其他传感器184接收测量值，其他传感器184诸如，但不限于，测量进气温度的进气温度(IAT)传感器和测量排气温度的排气温度(EGT)传感器。
校准系统188(例如，测力计仪器)生成校准的倍增表面，供控制器176用于实时确定发动机104的扫气比。该校准系统188与发动机104和控制器176分离，并且仅在测力计测试期间使用，例如在车辆交付之前。校准系统188利用MAF传感器138、进气/排气压力传感器154、158和排放物分析器160。这些传感器138、154、158和160中的每一个在测力计测试期间临时连接至发动机104并由校准系统188收集数据。测力计测试包括，例如，控制器176操作发动机104(例如，在稳态或瞬态条件下)，以及校准系统188与控制器176协作以执行测试例程，其将在下面详细讨论。在测试完成之后，校准系统188生成校准的倍增表面并向控制器176输出校准的倍增表面。通过仅在校准阶段使用这些传感器，车辆就不需要这些传感器136、154、158或160，从而减少了车辆成本和/或包装尺寸。
还将意识到，控制器176和校准系统188各自执行本发明的技术的至少一部分。如本文所使用的术语“控制器”和“校准系统”分别是指任何合适的控制/校准装置或多个控制/校准装置的集合(例如，包括不同子系统控制器的控制或校准系统)，控制/校准装置被配置为执行本发明的技术的至少一部分。控制器和校准系统的非限制性示例包括专用集成电路(ASIC)和一个或多个处理器以及其上存储有指令的非暂时性存储器或非暂时性计算机可读介质，当指令由一个或多个处理器执行时，使控制器或校准系统执行与本发明的技术的至少一部分相对应的一组操作。一个或多个处理器可以是单个处理器，也可以是以并行或分布式构架运行的两个或多个处理器。
现在参考图2，呈现了用于控制器176的示例架构200的功能框图，该控制器176用于确定和利用发动机扫气比来控制发动机104。如前所述，术语“扫气比”是指进入气缸112的总空气充量与被捕获在气缸112中的气体充量的比。例如，扫气比为1.10表示进入气缸112的总空气充量的10％吹过气缸112。另一方面，术语“捕获效率”是指被捕获的空气与总空气充量的比。因此，发动机104的捕获效率与其扫气比成反比，因此这些术语可以互换使用。例如，扫气比为1.10将对应于～91％(1.0/1.1)的捕获效率，这表明在扫气期间，总空气充量的91％被捕获在气缸112中。
气体流量估算例程204估算进入气缸112的总进气流量。估算的总进气流量被增压/节流控制例程208用于控制节流阀128和/或排放阀172。捕获效率估算212估算发动机104的捕获效率。捕获效率估算的输入包括来自MAP传感器140的测量的MAP和来自发动机转速(RPM)传感器124的测量的发动机转速。将理解的是，其他输入也可以利用(例如，来自其他传感器184的进气/排气温度)。
捕获效率估算212基于上面讨论的并且在下面更详细讨论的测力计测试(和对应的传感器测量值)利用校准的表面。在倍增器216处，估算的捕获效率乘以估算的总进气流量。倍增器216的输出是估算的气缸112内的捕获气流或捕获充量。估算的扫气质量是估算的流入气缸112的总进气充量与估算的气缸内的捕获充量之间的差。扭矩/火花控制例程220利用估算的捕获充量来控制燃料喷射器108和/或火花塞116。例如，扭矩/火花控制例程220可以基于估算的捕获充量控制火花计时(延迟/提前)。
现在参考图3，示例性有限的CO清扫的曲线图300，有限的CO清扫由校准系统188协调/执行以确定用于如本文前面所述的在测力计测试期间在稳态条件下使用排放物分析仪160估算发动机扫气比的缸内化学计量FA点。最初命令目标FA，并且从排放物分析器160检索测量值。这些测量值的示例包括CO与O2的比(左纵轴)和CO2的量(右纵轴)。如本文先前所讨论的，CO和CO2优于O2，因为使用O2传感器会由于排气中同时存在空气和燃料而导致测量结果恶化。
在命令目标FA之后，测量CO的量。如果CO量在有限的CO清扫的预期范围内，则增加目标FA(如果气流相同，则增加加燃料)。或者，如果CO量超出预期范围，则降低目标FA(如果气流相同，则减少加燃料)，并重新获得CO的测量值，并重复该过程，直到测量的CO值落在预期的范围内。一旦处于预期范围内，目标FA就会继续增加，直到取样之间的CO变化小于阈值为止。换句话说，例程确定目标FA的增加何时开始对所测量的CO产生较小或最小的影响。该点还可以对应于最大CO2水平。一旦满足该阈值，便确定缸内化学计量FA点。
一旦确定了缸内化学计量的FA点，就可以用来估算发动机的捕获效率。首先，通过将缸内化学计量FA点处的燃料质量除以液体燃料(例如汽油)的化学计量的空气/燃料比来估算捕获的空气充量。液体燃料的化学计量FA基于其组成(例如，碳原子与氢原子的比以及(ii)碳原子与氧原子的比的函数)。然后通过将估算的捕获空气充量除以测量的进入气缸112的总空气充量(例如，来自MAF传感器138)来估算捕获效率。该有限的CO清扫例程是非侵入性地运行的，使得发动机104的目标FA的改变不会超越或影响正常操作。有限的CO清扫的好处是需要累积的数据要少得多(例如，与所有可能的目标FA值的完整CO清扫相比)。
现在参考图4A至图4B，示出了示例架构400、450的功能框图，用于如本文先前所述的基于在瞬态条件期间测量的进气/排气压力来估算发动机扫气比。图3的有限的CO清扫扫气比估算技术要求在相同的稳态条件下进行多次运行，该技术能够实时运行。与下面描述的基于压力的并对应于架构400、450的技术相比，稳态有限的CO清扫估算技术虽然可能更准确，但也较慢(例如，由于例程等待命令某些目标FA的非侵入式方式)。
在图4A中，用于控制器176的架构400包括标准或模型表面404，该标准或模型表面404基于扫气期间来自RPM传感器124的发动机转速和阀重叠持续时间408对发动机扫气比进行建模。该阀重叠持续时间例如可以是对应于所利用的特定凸轮轴轮廓的预定值。标准表面404输出建模的发动机扫气比。修改或校准的倍增表面412基于来自MAP传感器140和RPM传感器124的测量值，为建模的扫气比估算修正数或乘数。在倍增器416处，该修正数或乘数应用于建模的发动机扫气比，计算数字1(分子)与倍增器416的输出(估算的发动机扫气比)(分母)的商以获得估算的发动机捕获效率。
图4B示出了用于校准系统188的更具体的架构450，该校准系统188基于测量的进气/排气压力和从进气阀打开(IVO)点到进气阀关闭(IVC)点的建模的气流来估算发动机扫气比。缸内压力模型454基于建模的参数和来自先前循环的估算的扫气质量来对气缸112内部的压力进行建模。模型数据的示例包括进气/排气温度(来自传感器184的)，动态(曲轴转角决定的)进气/排气压力(来自传感器154、158的)以及有关气缸和/或阀的预定或已知参数(气缸容积、进气/排气阀流通面积A、排气系数Cd、升程等)。通过对缸内压力进行建模，不需要缸内压力传感器，从而降低了成本。因此，与三个或更多个传感器解决方案相比，该技术是两个传感器的解决方案(进气/排气压力传感器154、158)。
在458处对模型404的输出进行积分，然后将建模的缸内压力(pcyi)馈入进气阀流率估算器412和排气阀流率估算器416。这些估算器412、416中的每个估算通过气缸的相应进气/排气阀144、148的流率。估算器412、416的输出是估算的总进气质量流率(m_dotin)和估算的排气质量流率(m_dotex)。估算的总进气质量在420处被积分，并且在424处被用于估算发动机104的扫气/捕获比。在478处获得总进气质量和排气质量流率的总和，其代表缸内质量的变化率。缸内质量的变化率被反馈到缸内压力模型454，并且在482处也被用于估算扫气/捕获率。
现在参考图5，示出了用于确定发动机104的扫气比并基于该扫气比来控制发动机104的示例性方法500的流程图。将理解的是，可能存在先决条件或预先确定(未示出)，其中控制器176在确定并利用用于发动机控制的扫气比之前检测发动机104当前是否正在扫气。在504处，控制器176获得将RPM传感器124的各种测量值和阀重叠持续时间与发动机104的建模的扫气比相关的建模(标准)的表面。该建模的表面例如可以是存储在控制器176的存储器中的预定的常规表面。在508处，控制器176从校准系统188获得将MAP和RPM传感器140、124的各种测量值与发动机104的估算的扫气比相关的校准的倍增表面。
如本文之前所讨论的，可以使用有限的CO清扫(在稳态测力计测试条件下)和基于压力的估算(在瞬时测力计测试条件下)的组合或使用基于压力的估算(在稳态和瞬时测力计测试条件下)生成此校准的倍增表面。将理解的是，校准的倍增表面的产生只能发生一次，例如在车辆交付之前。在512处，控制器176使用建模的表面(参见图4A的404)基于测量的发动机转速和已知重叠持续时间来确定发动机104的建模的扫气比。在516处，控制器176使用校准的倍增表面(参见图4A的412)基于测量的MAP和测量的发动机转速确定扫气比乘数。在520处，控制器176通过将建模的扫气比乘以扫气比乘数来确定发动机104的扫气比(参见图4A的416)。在524处，控制器176基于扫气比(参见图2的216和220)来控制发动机。然后，方法500结束或返回到512。
应该理解的是，本文中可以明确设想各种示例之间的特征、元素、方法和/或功能的混合和匹配，从而本领域技术人员将从本教导中领会到一个示例中的特征、元素和/或功能可以适当地结合到另一示例中，除非上面另外描述。

Claims (18)

1.一种用于估算车辆的发动机的扫气比的系统，所述扫气比与所述发动机的气缸的进气阀和排气阀的打开的重叠有关，所述系统包括：
进气歧管绝对压力(MAP)传感器，其被配置为测量所述发动机的进气歧管中的空气压力；
发动机转速(RPM)传感器，其被配置为测量所述发动机的转速；以及
所述发动机的控制器，所述控制器被配置为：
获得将所述RPM传感器的各种测量值和阀重叠持续时间与所述发动机的建模的扫气比相关的模型表面；
获得将所述MAP传感器和所述RPM传感器的各种测量值与所述发动机的测量的扫气比相关的校准的倍增表面；
使用所述模型表面，基于测量的发动机转速和已知的重叠持续时间，确定所述发动机的建模的扫气比；
使用所述校准的倍增表面，基于测量的MAP和测量的发动机转速确定扫气比乘数；
通过将所述建模的扫气比乘以所述扫气比乘数确定所述发动机的所述扫气比；以及
基于确定的扫气比控制所述发动机；以及
空气质量流量(MAF)传感器，其被配置为测量进入所述发动机的气流；
排放物分析仪，其被配置为测量由所述发动机产生的排气中的一氧化碳(CO)含量；以及
校准系统，其与所述控制器通信并被配置为协调有限范围的CO清扫，包括：
命令用于所述发动机的目标燃料/空气比(FA)；
获得所述排气中测量的CO含量；
当所述测量的CO含量超出阈值范围时，协调所述目标FA的降低并重新获得所述测量的CO含量；
当所述测量的CO含量在所述阈值范围内时，通过协调所述目标FA的增加直到当前测量的CO含量与先前测量的CO含量之间的差的大小小于阈值，获得缸内化学计量FA；
基于测量的进入所述发动机的气流、所述缸内化学计量FA和用于所述发动机的液体燃料的化学计量FA，确定所述发动机的第一估算的扫气比；以及
基于所述第一估算的扫气比产生至少一部分所述校准的倍增表面。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述校准系统被配置为在发动机转速和负载保持稳定的稳态条件期间协调所述有限范围的CO清扫。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括：
进气压力传感器，其被配置为测量靠近所述气缸的进气阀的进气压力；以及
排气压力传感器，其被配置为测量靠近所述气缸的排气阀的排气压力，
其中，所述校准系统还被配置为协调基于压力的估算，包括：
基于测量的进气压力和测量的排气压力以及估算的排气阀流率估算缸内气体压力；
基于估算的缸内气体压力，获得估算的进气阀流率和所述估算的排气阀流率；
基于所述估算的进气阀流率估算总进气质量；
基于所述估算的进气阀流率和所述估算的排气阀流率估算扫气质量；
基于估算的总进气质量和估算的扫气质量，确定所述发动机的第二估算的扫气比；以及
基于所述第二估算的扫气比产生至少一部分所述校准的倍增表面。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，所述校准系统被配置为在所述发动机转速和负载中的至少一个改变大于阈值量或以大于阈值速率改变的瞬态条件期间协调基于压力的估算。
5.根据权利要求1所述的系统，还包括：
进气压力传感器，其被配置为测量靠近所述气缸的进气阀的进气压力；
排气压力传感器，其被配置为测量靠近所述气缸的排气阀的排气压力；以及
校准系统，其与所述控制器通信并被配置为协调基于压力的估算，包括：
基于测量的进气压力和排气压力以及估算的排气阀流率估算缸内气体压力；
基于估算的缸内气体压力，获得估算的进气阀流率和所述估算的排气阀流率；
基于所述估算的进气阀流率估算总进气质量；
根据所述估算的进气阀流率和所述估算的排气阀流率估算扫气质量；
基于估算的总进气质量和估算的扫气质量，确定所述发动机的第一估算的扫气比，以及
基于所述第一估算的扫气比产生至少一部分所述校准的倍增表面。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述校准系统被配置为在发动机转速和发动机负载中的至少一个改变大于阈值量或以大于阈值速率改变的瞬态条件期间协调基于压力的估算。
7.根据权利要求6所述的系统，还包括：
空气质量流量(MAF)传感器，其被配置为测量进入所述发动机的气流；以及
排放物分析仪，其被配置为测量所述发动机产生的排气中的一氧化碳(CO)含量，
其中，所述校准系统还被配置为协调有限范围的CO清扫，包括：
命令用于所述发动机的目标燃料/空气比(FA)；
获得所述排气中测量的CO含量；
当所述测量的CO含量超出阈值范围时，协调所述目标FA的降低并重新获得所述测量的CO含量；
当所述测量的CO含量在阈值范围内时，通过协调所述目标FA的增加直到当前测量的CO含量与先前测量的CO含量之间的差的大小小于阈值获得缸内化学计量FA；
基于测量的进入所述发动机的气流、所述缸内化学计量FA和用于所述发动机的液体燃料的化学计量FA确定所述发动机的第二估算的扫气比；以及
基于第一估算的扫气比产生至少一部分校准的倍增表面。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，所述校准系统被配置为在发动机转速和负载保持稳定的稳态条件期间协调所述有限范围的CO清扫。
9.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置为：
基于发动机扭矩请求确定所述发动机每个气缸的目标总空气充量；
基于所述目标总空气充量与所述发动机的估算的捕获效率的乘积，确定目标捕获空气充量，所述估算的捕获效率为估算的扫气比的倒数；以及
基于所述目标捕获空气充量控制所述发动机的火花计时。
10.一种确定车辆的发动机的扫气比的方法，所述扫气比与所述发动机的气缸的进气阀和排气阀的打开的重叠有关，所述方法包括：
通过所述发动机的控制器并从进气歧管绝对压力(MAP)传感器获得所述发动机的进气歧管中的测量的空气压力；
通过所述控制器并从所述发动机转速(RPM)传感器，获得测量的所述发动机的转速；
通过所述控制器，获得将RPM传感器的各种测量值和阀重叠持续时间与所述发动机的建模的扫气比相关的模型表面；
通过所述控制器，获得将所述MAP传感器和所述RPM传感器的各种测量值与所述发动机的测量的扫气比相关的校准的倍增表面；
通过所述控制器，使用所述模型表面，基于测量的发动机转速和已知的重叠持续时间，确定所述发动机的建模的扫气比；
通过所述控制器，使用所述校准的倍增表面，基于测量的MAP和测量的发动机转速，确定扫气比乘数；
通过所述控制器，通过将建模的扫气比乘以所述扫气比乘数确定所述发动机的所述扫气比；以及
通过所述控制器，基于确定的扫气比控制所述发动机，
其中所述的方法还包括：通过与所述控制器通信的校准系统，协调有限范围的一氧化碳(CO)清扫，包括：
通过所述校准系统，协调用于所述发动机的目标燃料/空气比(FA)；
通过所述校准系统并从空气质量流量(MAF)传感器，获得测量的进入所述发动机的气流；
通过所述校准系统并从排放物分析仪，获得由所述发动机产生的排气中的测量的CO含量；
通过所述校准系统并从排放物分析仪，获得由所述发动机产生的排气中的测量的一氧化碳(CO)含量；
当所述测量的CO含量超出阈值范围时，通过所述校准系统，协调所述目标FA的降低并重新获得所述测量的CO含量；
当所述测量的CO含量在所述阈值范围内时，通过所述校准系统，通过协调所述目标FA的增加直到当前测量的CO含量和先前测量的CO含量之间的差的大小小于阈值，获得缸内化学计量FA；
通过所述校准系统，基于测量的进入所述发动机的气流、所述缸内化学计量FA和用于所述发动机的液体燃料的化学计量FA，确定所述发动机的第一估算的扫气比；以及
通过所述校准系统，基于所述第一估算的扫气比产生至少一部分所述校准的倍增表面。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述校准系统被配置为在发动机转速和负载保持稳定的稳态条件期间协调所述有限范围的CO清扫。
12.根据权利要求11所述的方法，还包括通过所述校准系统，协调基于压力的估算，包括：
通过所述校准系统并从进气压力传感器，获得测量的靠近所述气缸的进气阀的进气压力；
通过所述校准系统并从排气压力传感器，获得测量的靠近所述气缸的排气阀的排气压力；
通过所述校准系统，基于测量的进气压力和测量的排气压力以及估算的排气阀流率估算缸内气体压力；
通过所述校准系统，基于估算的缸内气体压力获得估算的进气阀流率和所述估算的排气阀流率；
通过所述校准系统，基于所述估算的进气阀流率估算总进气质量；
通过所述校准系统，基于所述估算的进气阀流率和所述估算的排气阀流率估算扫气质量；
通过所述校准系统，基于估算的总进气质量和估算的扫气质量确定所述发动机的第二估算的扫气比；以及
通过所述校准系统，基于所述第二估算的扫气比产生至少一部分所述校准的倍增表面。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述校准系统被配置为在所述发动机转速和负载中的至少一个改变大于阈值量或以大于阈值速率改变的瞬态条件期间协调基于压力的估算。
14.根据权利要求10所述的方法，还包括通过与所述控制器通信的校准系统，协调基于压力的估算，包括：
通过所述校准系统并从进气压力传感器，获得测量的靠近所述气缸的进气阀的进气压力；
通过所述校准系统并从排气压力传感器，获得测量的靠近所述气缸的排气阀的排气压力；
通过所述校准系统，基于测量的进气压力和测量的排气压力以及估算的排气阀流率估算缸内气体压力；
通过所述校准系统，基于估算的缸内气体压力获得估算的进气阀流率和所述估算的排气阀流率；
通过所述校准系统，基于所述估算的进气阀流率估算总进气质量；
通过所述校准系统，基于所述估算的进气阀流率和所述估算的排气阀流率估算扫气质量；
通过所述校准系统，基于估算的总进气质量和估算的扫气质量确定所述发动机的第一估算的扫气比；以及
通过所述校准系统，基于所述第一估算的扫气比产生至少一部分所述校准的倍增表面。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述校准系统被配置为在发动机转速和发动机负载中的至少一个改变大于阈值量或以大于阈值速率改变的瞬态条件期间协调基于压力的估算。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括通过所述校准系统，协调有限范围的一氧化碳(CO)清扫，包括：
通过所述校准系统并从空气质量流量(MAF)传感器，获得测量的进入所述发动机的气流；
通过所述校准系统，协调用于所述发动机的目标燃料/空气比(FA)；
通过所述校准系统并从排放物分析仪，获得由所述发动机产生的排气中的测量的CO含量；
当所述测量的CO含量超出阈值范围时，通过所述校准系统，协调所述目标FA的降低并重新获得所述测量的CO含量；
当所述测量的CO含量在阈值范围内时，通过所述校准系统，通过协调所述目标FA的增加直到当前测量的CO含量和先前测量的CO含量之间的差的大小小于阈值，获得缸内化学计量FA；
通过所述校准系统，基于测量的进入所述发动机的气流、所述缸内化学计量FA和用于所述发动机液体燃料的化学计量FA，确定所述发动机的第二估算的扫气比；以及
通过所述校准系统，基于第一估算的扫气比产生至少一部分所述校准的倍增表面。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述校准系统被配置为在发动机转速和负载保持稳定的稳态条件期间协调所述有限范围的CO清扫。
18.根据权利要求10所述的方法，还包括：
通过所述控制器，基于发动机扭矩请求确定所述发动机的每个气缸的目标总空气充量；
通过所述控制器，基于所述目标总空气充量与所述发动机的估算的捕获效率的乘积，确定目标捕获空气充量，所述估算的捕获效率为估算的扫气比的倒数；以及
通过所述控制器，基于所述目标捕获空气充量控制所述发动机的火花计时。
CN201880072167.5A 2017-11-07 2018-11-05 内燃发动机扫气气流的测量、建模和估算 Active CN111315975B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/805,359 US10221794B1 (en) 2017-11-07 2017-11-07 Measurement, modeling, and estimation of scavenging airflow in an internal combustion engine
US15/805,359 2017-11-07
PCT/US2018/059155 WO2019094318A1 (en) 2017-11-07 2018-11-05 Measurement, modeling, and estimation of scavenging airflow in an internal combustion engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111315975A CN111315975A (zh) 2020-06-19
CN111315975B true CN111315975B (zh) 2022-10-28

Family

ID=64362755

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201880072167.5A Active CN111315975B (zh) 2017-11-07 2018-11-05 内燃发动机扫气气流的测量、建模和估算

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10221794B1 (zh)
EP (1) EP3707361B1 (zh)
CN (1) CN111315975B (zh)
MX (1) MX2020004640A (zh)
WO (1) WO2019094318A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10519887B1 (en) * 2017-10-30 2019-12-31 Automotive Test Solutions, Inc. External mass air flow sensor for diagnosing the internal combustion engine
US10415457B2 (en) * 2017-11-07 2019-09-17 Fca Us Llc Boost control techniques for a turbocharged engine with scavenging
CN112096526B (zh) * 2020-09-02 2022-09-13 济南天易迅达电气科技有限公司 一种自由活塞动力机构扫气系统外部供气方法
US11286871B1 (en) * 2021-01-26 2022-03-29 Fca Us Llc Using an artificial neural network for gas flows estimation in a spark ignitied internal computer engine
CN113191071B (zh) * 2021-03-29 2023-06-02 广西玉柴机器股份有限公司 一种虚拟标定发动机模型的方法及其相关装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995020101A1 (en) * 1994-01-21 1995-07-27 Netherlands Car B.V. Apparatus and method for adjusting engine control system
EP2532865A1 (en) * 2011-06-07 2012-12-12 Nissan Motor Co., Ltd. Control system for an internal combustion engine
CN103104366A (zh) * 2011-11-09 2013-05-15 福特环球技术公司 用于确定和补偿发动机扫气的方法
CN103348117A (zh) * 2011-02-07 2013-10-09 日产自动车株式会社 带有涡轮式增压器的内燃机的控制装置
CN103384759A (zh) * 2011-02-07 2013-11-06 日产自动车株式会社 带有增压器的内燃机的控制装置
WO2016145569A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-22 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling an internal combustion engine

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4719794A (en) * 1986-05-01 1988-01-19 General Motors Corporation System and method of engine calibration
US5051909A (en) * 1989-09-15 1991-09-24 General Motors Corporation Method and means for determining exhaust backpressure in a crankcase scavenged two-stoke engine
JP3232809B2 (ja) 1993-09-28 2001-11-26 トヨタ自動車株式会社 内燃機関のバルブタイミング制御装置
US6827051B2 (en) 1999-12-03 2004-12-07 Nissan Motor Co., Ltd. Internal EGR quantity estimation, cylinder intake air quantity calculation, valve timing control, and ignition timing control
DE102004030604B3 (de) * 2004-06-24 2006-02-09 Siemens Ag Verfahren zur Bestimmung der Luftmasse in einem Zylinder
JP4253339B2 (ja) * 2006-09-21 2009-04-08 株式会社日立製作所 内燃機関の制御装置
DE102007043440B3 (de) * 2007-09-12 2009-04-02 Continental Automotive Gmbh Verfahren zum Ermitteln einer in einem Zylinder einer Brennkraftmaschine eingefangenen Luftmasse
US8302380B2 (en) * 2009-06-16 2012-11-06 GM Global Technology Operations LLC Desulfation systems and methods for lean NOx trap (LNT)
JP5772025B2 (ja) * 2011-02-07 2015-09-02 日産自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP5844227B2 (ja) * 2012-07-17 2016-01-13 本田技研工業株式会社 内燃機関の掃気ガス量算出装置および内部ｅｇｒ量算出装置
WO2014083654A1 (ja) * 2012-11-29 2014-06-05 トヨタ自動車株式会社 過給機付きエンジンの制御装置
JP2017008770A (ja) * 2015-06-19 2017-01-12 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
US10161345B2 (en) * 2016-01-15 2018-12-25 Achates Power, Inc. Control of airflow in a uniflow-scavenged, two-stroke cycle, opposed-piston engine during transient operation

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995020101A1 (en) * 1994-01-21 1995-07-27 Netherlands Car B.V. Apparatus and method for adjusting engine control system
CN103348117A (zh) * 2011-02-07 2013-10-09 日产自动车株式会社 带有涡轮式增压器的内燃机的控制装置
CN103384759A (zh) * 2011-02-07 2013-11-06 日产自动车株式会社 带有增压器的内燃机的控制装置
EP2532865A1 (en) * 2011-06-07 2012-12-12 Nissan Motor Co., Ltd. Control system for an internal combustion engine
CN103104366A (zh) * 2011-11-09 2013-05-15 福特环球技术公司 用于确定和补偿发动机扫气的方法
WO2016145569A1 (en) * 2015-03-13 2016-09-22 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus for controlling an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019094318A1 (en) 2019-05-16
EP3707361A1 (en) 2020-09-16
EP3707361B1 (en) 2023-01-04
MX2020004640A (es) 2020-08-13
CN111315975A (zh) 2020-06-19
US10221794B1 (en) 2019-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN111315975B (zh) 内燃发动机扫气气流的测量、建模和估算
US8453434B2 (en) Method for adapting an SCR catalytic converter in an exhaust system of a motor vehicle
EP1682759B1 (en) NOx DISCHARGE QUANTITY ESTIMATION METHOD FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US7302335B1 (en) Method for dynamic mass air flow sensor measurement corrections
US9399962B2 (en) Method for determining and compensating engine blow-through air
US9989029B2 (en) Method and device for determining a charge air mass flow rate
US7661298B2 (en) Method and device for operating an internal combustion engine having at least one cylinder
US20110184632A1 (en) Adaptive intake oxygen estimation in a diesel engine
US7905135B2 (en) Throttle upstream pressure estimating apparatus and cylinder charged air quantity calculating apparatus for internal combustion engine
US9726531B2 (en) Estimation apparatus and method for cylinder intake air amount of internal combustion engine
US9488121B2 (en) Method for estimating volumetric efficiency in powertrain
JP2013053546A (ja) 過給機の制御装置
EP3029304A1 (en) Exhaust system state detection device
EP2565430B1 (en) Internal combustion engine control apparatus
JP2009287410A (ja) 内燃機関のＮＯｘ生成量推定装置
JPWO2014080523A1 (ja) 内燃機関の制御装置
CN111315976B (zh) 用于车辆动力总成的控制系统和运行车辆动力总成的方法
EP3707360B1 (en) Boost control techniques for a turbocharged engine with scavenging
US9822697B2 (en) Turbine expansion ratio estimation for model-based boost control
JPH11200926A (ja) 内燃機関の燃料噴射制御装置
EP2354501A2 (en) Control apparatus for internal combustion engine
EP3018325A1 (en) Improved method of controlling engine during scavenging
JPH0914023A (ja) ターボ過給機付エンジンの排気圧力検出装置および空気過剰率検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant