專利名稱：用于估計(jì)內(nèi)燃機(jī)的排氣溫度的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及內(nèi)燃才幾，且更具體地涉及確定內(nèi)燃才幾
的排氣溫度。
背景技術(shù)：
0002該部分的內(nèi)容僅提供與本發(fā)明有關(guān)的背景信息，且可能 不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。 排氣溫度是發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)者所用的重要參數(shù)。作為需 要準(zhǔn)確確定排氣溫度的例證，排放要求已導(dǎo)致實(shí)施與后處理系統(tǒng)相結(jié) 合的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)以減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放。廢氣再循環(huán)的控制 要求準(zhǔn)確確定EGR質(zhì)量流量。這種方法包括根據(jù)氣流方程計(jì)算經(jīng)過孔 口的EGR流量以及確定充氣空氣質(zhì)量流量和新鮮空氣質(zhì)量流量之間的 差。這種計(jì)算把發(fā)動(dòng)機(jī)排氣壓力用作輸入變量之一。 一些發(fā)動(dòng)機(jī)制造 商采用了排氣壓力傳感器以確定排氣壓力，而其它制造商已經(jīng)考慮排 氣壓力估計(jì)。EGR流量的典型計(jì)算如方程1: V、 " (1) 其中，Pex包括排氣壓力，Pim包括進(jìn)氣歧管壓力，Tegr是
從EGR冷卻器排出的EGR氣體溫度；C是排放系數(shù)，A包括閥影響的
面積。通過估計(jì)確定排氣壓力Pex需要排氣溫度輸入的一些知識(shí)以進(jìn)行估計(jì)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作 期間估計(jì)內(nèi)燃機(jī)的排氣溫度的方法和制造物品。這包括確定進(jìn)氣燃燒 充氣的多個(gè)參數(shù)狀態(tài)。據(jù)此估計(jì)燃燒充氣的放熱，基于所估計(jì)的放熱 來估計(jì)排氣溫度。燃燒充氣的示例性參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣質(zhì)量 流率、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)和燃料噴射定時(shí)、和再循環(huán)廢氣比例。 本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀和理解實(shí)施例的以下詳細(xì)說明之 后將清楚本發(fā)明的這些和其它方面。


圖1是依照本發(fā)明的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的示意圖；
圖9是依照本發(fā)明的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的圖形圖；和
圖10- 12是依照本發(fā)明的圖形數(shù)據(jù)圖。
具體實(shí)施例方式
這些傳感器是可操作的以提供發(fā)動(dòng)機(jī)和系統(tǒng)操作參數(shù)的
狀態(tài)，在此表示如下
新鮮空氣質(zhì)量流量傳感器16
Tim進(jìn)氣歧管溫度傳感器18 Pim進(jìn)氣歧管壓力傳感器20 Tam環(huán)境溫度傳感器14Pam環(huán)境溫度傳感器12
VGTP VGT位置傳感器28 EGVPEGR閥位置傳感器30 RPM 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器22，和 △ P 排氣后處理A壓力傳感器26。 現(xiàn)在參考圖2，本發(fā)明包含一種優(yōu)選作為ECM 5中的一 個(gè)或多個(gè)算法執(zhí)行的方法80，用以估計(jì)本文所說明描述的示例性發(fā)動(dòng) 機(jī)10的排氣系統(tǒng)60中的排氣溫度。排氣溫度對(duì)于控制方案和系統(tǒng)來 說是感興趣的，所述控制方案和系統(tǒng)監(jiān)測(cè)進(jìn)入冷卻器52上游的EGR 系統(tǒng)、進(jìn)入進(jìn)氣壓縮裝置40、和進(jìn)入排氣后處理系統(tǒng)70的排氣供應(yīng)流 的溫度。 操作中，系統(tǒng)確定影響燃燒充氣的各種發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)的操 作狀態(tài)(步驟82),所述參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(RPM)、每次噴射事 件的指令燃料質(zhì)量(Femd) (mg)、開始燃料噴射的定時(shí)(SOI)、指 令或估計(jì)EGR流量、通常用曲軸位置描述的進(jìn)氣門關(guān)閉定時(shí)(IVC)、 和空氣質(zhì)量流量("a )。計(jì)算充氣質(zhì)量流量A,這包括進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)的總充氣的質(zhì)量流量(步驟84),如下方程6所述。由此，能夠確定氧 氣的進(jìn)氣充氣質(zhì)量流量(02%進(jìn)氣或《_ )(步驟86),如下方程7 所述。確定燃料/02質(zhì)量比(F02R)(步驟88),如下方程3所述。 能夠基于上述參數(shù)的狀態(tài)和進(jìn)氣溫度Tim來確定排氣溫度Tex，如方程 2所示 排氣溫度Tex通過多種方法之一來估計(jì)，包括執(zhí)行從進(jìn)氣 氣體的溫度導(dǎo)出的方程和經(jīng)驗(yàn)導(dǎo)出的參數(shù)狀態(tài)的非線性回歸，和可選 地通過執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型(步驟90)。現(xiàn)在更詳細(xì)地描述所述方法。 現(xiàn)在參考圖4,提供了描述在燃料/02質(zhì)量比(F02R)和 從進(jìn)氣充氣到排氣的溫度增加(Texh-Tin)之間的典型關(guān)系的曲線圖。 結(jié)果表明，每單位氧氣進(jìn)氣充氣質(zhì)量流量的燃料質(zhì)量流量的增加導(dǎo)致 進(jìn)氣空氣-排氣空氣溫度之間的差(Texh-Tin)增加，從而增加排氣溫 度。因而，進(jìn)氣空氣-排氣空氣溫度差(Texh-Tin)和從而排氣溫度均 隨著燃料/氧質(zhì)量比(F02R)的增加而增加。 F02R = i^ (3) 其中，燃料質(zhì)量流率和氧氣進(jìn)氣充氣質(zhì)量流量如方程4 和5所示那樣計(jì)算C"承F^承RPM;和 (4),nlake， (5)62謹(jǐn)=0.23*(卜EGR*義二( 7 ) 影響操作的另一因素是燃料噴射定時(shí)，通常由關(guān)于上止 點(diǎn)(TDC)測(cè)量的相對(duì)于活塞位置的開始噴射(SOI)定時(shí)來控制。已 知延遲SOI定時(shí)會(huì)延遲燃燒放熱，從而導(dǎo)致每個(gè)排氣沖程中的溫度增 加。該影響參考圖6示出，圖6顯示了在-5。TDC至+5。TDC的范圍內(nèi) 隨著SOI定時(shí)延遲，進(jìn)氣空氣-排氣空氣溫度之間的差(Texh-Tin)減 小。
Tex 二 Tim + f(FO 2 R, Fcmd ， EGR, SOI，畫,IVC) ( 9)Te、=T,m + Cl + C2*: + C3*EGR2 + c4*——+ Pl(Femd)( 10)
02 rpm其中，常數(shù)c2， c3和c4能夠通過在試制標(biāo)定動(dòng)作期 間收集的實(shí)際數(shù)據(jù)的最小二乘回歸分析獲得。因素p聽,，J包括燃料供應(yīng) 指令的多項(xiàng)式，通常是三階多項(xiàng)式，且能夠建模為預(yù)先標(biāo)定的數(shù)列。 現(xiàn)在參考圖7，示出了根據(jù)方程IO執(zhí)行的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)模型的執(zhí)行結(jié) 果，在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間發(fā)生的 一 系列試驗(yàn)操作點(diǎn)將實(shí)際(測(cè)量) 排氣溫度與估計(jì)排氣溫度進(jìn)行比較。 其中，常數(shù)d和C2能夠通過在試制標(biāo)定動(dòng)作期間收集的 實(shí)際數(shù)據(jù)的最小二乘回歸分析獲得。因素gKrpm， EGR)和g2(rpm， SOI) 包括通常作為以表式數(shù)列形式存儲(chǔ)在控制模塊的非易失性存儲(chǔ)器中的 二維標(biāo)定執(zhí)行的預(yù)定標(biāo)定值，因素g,基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和EGR質(zhì)量確定， 因素g2基于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和開始噴射定時(shí)。因素p,(Fcmd)包括由燃料供應(yīng) 指令獲得的多項(xiàng)式方程，通常是三階多項(xiàng)式，且能夠建模為預(yù)先標(biāo)定 的數(shù)列。函數(shù)p2(VVT)包括通過確定進(jìn)氣門關(guān)閉(IVC)定時(shí)對(duì)排氣溫 度的影響獲得的多項(xiàng)式方程，能夠建模為在控制模塊中以表式數(shù)列形 式執(zhí)行的預(yù)先標(biāo)定的關(guān)系。使用以數(shù)列執(zhí)行的預(yù)先標(biāo)定的關(guān)系來確定 排氣溫度減小了控制模塊的計(jì)算負(fù)載。這種查詢表需要具體發(fā)動(dòng)機(jī)試 制標(biāo)定動(dòng)作來產(chǎn)生準(zhǔn)確的信息?，F(xiàn)在參考圖8,示出了執(zhí)行根據(jù)方程11的模型的結(jié)果，在示例性發(fā)動(dòng)機(jī)的一定時(shí)間段內(nèi)的一系列試驗(yàn)操作 點(diǎn)將實(shí)際(測(cè)量)排氣溫度與估計(jì)排氣溫度進(jìn)行比較。\123之一。NN的神經(jīng)元的權(quán)重(w)和偏差(b) 通過已知的反向傳播算法進(jìn)行訓(xùn)練，最終估計(jì)的排氣溫度確定為如方 程12所述
網(wǎng) Tex ^Tim + f2(L2W承f,(LlW承u+b》+ b2)( 12)u=〖F02R FCIfld EGR SOI RPM IVC〗丁 ( 13 ) 本發(fā)明具體參照實(shí)施例及其修改進(jìn)行了描述。其他人在 閱讀和理解本說明書之后可容易想到進(jìn)一步的修改和替換。旨在包含
所有這種修改和替換，因?yàn)樗鼈儗儆诒景l(fā)明的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間確定內(nèi)燃機(jī)的排氣溫度的方法，包括確定燃燒充氣的多個(gè)參數(shù)狀態(tài)；據(jù)此估計(jì)燃燒充氣的放熱；和基于所估計(jì)的燃燒充氣的放熱來估計(jì)排氣溫度。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，燃燒充氣的參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速、空氣質(zhì)量流率、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)和燃料噴射定時(shí)、以及再循環(huán) 廢氣比例。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，燃燒充氣的參數(shù)還包括進(jìn)氣 門關(guān)閉定時(shí)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，燃燒充氣的參數(shù)還包括發(fā)動(dòng) 機(jī)的進(jìn)氣空氣的溫度。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，估計(jì)燃燒充氣的放熱包括基 于燃燒充氣的參數(shù)狀態(tài)來回歸非線性溫度方程。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，估計(jì)燃燒充氣的放熱包括基 于所述多個(gè)參數(shù)狀態(tài)執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型以確定燃燒充氣的溫度增加。
7. —種制造物品，包括含有機(jī)器可執(zhí)行程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，所述程 序可操作確定內(nèi)燃機(jī)的排氣溫度，所述程序包括在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作期間確定燃燒充氣的多個(gè)參數(shù)狀態(tài)的代碼；據(jù)此估計(jì)燃燒充氣的放熱的代碼；和基于所估計(jì)的放熱來估計(jì)排氣溫度的代碼。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的物品，其中，燃燒充氣的參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)速、空氣質(zhì)量流率、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)和燃料噴射定時(shí)、以及再循環(huán) 廢氣比例。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的物品，其中，燃燒充氣的參數(shù)還包括進(jìn)氣 門關(guān)閉定時(shí)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的物品，其中，燃燒充氣的參數(shù)還包括發(fā) 動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣空氣的溫度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的物品，其中，估計(jì)燃燒充氣的放熱的代 碼包括可操作以燃燒充氣的參數(shù)狀態(tài)作為輸入來回歸非線性溫度模型 的代碼。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的物品，還包括以表的形式存儲(chǔ)的預(yù)定標(biāo)定值，以基于所述參數(shù)狀態(tài)之一來確定燃燒充氣溫度增加。
13. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的物品，其中，估計(jì)燃燒充氣的放熱的代 碼包括適合于基于所述參數(shù)狀態(tài)來確定燃燒充氣的溫度增加的可執(zhí)行神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型。
14. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的物品，還包括在其中編碼的機(jī)器可執(zhí)行 代碼以在進(jìn)行操作期間每秒至少 一 次確定內(nèi)燃機(jī)的排氣溫度。
15. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的物品，其中，所述內(nèi)燃機(jī)包括壓縮點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)。
16. —種在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間確定壓縮點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)的瞬時(shí)排氣溫度 的方法，所述內(nèi)燃機(jī)機(jī)械設(shè)計(jì)成用于廢氣再循環(huán)且以預(yù)混合燃燒充氣 點(diǎn)火模式操作，所述方法包括確定燃燒充氣的多個(gè)參數(shù)狀態(tài)；根據(jù)燃燒充氣的參數(shù)狀態(tài)來估計(jì)燃燒充氣的放熱；和基于所估計(jì)的放熱和發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣空氣溫度來估計(jì)排氣溫度。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，燃燒充氣的參數(shù)包括再循 環(huán)廢氣比例。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，燃燒充氣的參數(shù)還包括進(jìn) 氣門關(guān)閉定時(shí)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，燃燒充氣的參數(shù)還包括發(fā) 動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣質(zhì)量流率、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)和燃料噴射定時(shí)、以及發(fā) 動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣空氣溫度。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，包括用于執(zhí)行所述方法的裝置。
全文摘要
本發(fā)明包括一種在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行操作期間估計(jì)內(nèi)燃機(jī)的排氣溫度的方法和制造物品。這包括確定燃燒充氣的多個(gè)參數(shù)狀態(tài)。據(jù)此估計(jì)燃燒充氣的放熱，以及基于所估計(jì)的放熱來估計(jì)排氣溫度。燃燒充氣的示例性參數(shù)包括發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣質(zhì)量流率、發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供應(yīng)和燃料噴射定時(shí)、以及再循環(huán)廢氣比例。
文檔編號(hào)F02M25/07GK101622437SQ200880007164
公開日2010年1月6日 申請(qǐng)日期2008年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月6日
發(fā)明者Y·何, Y·王 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司