專利名稱：用于確定內(nèi)燃機(jī)的燃燒參數(shù)的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)的操作和控制，包括均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火 (HCCI)發(fā)動才幾。
背景技術(shù)：
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)。
內(nèi)燃機(jī)，尤其是機(jī)動車內(nèi)燃機(jī)，通常落入以下兩類之一， 即火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)和壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)。傳統(tǒng)的火花點(diǎn)火發(fā)動機(jī)，例如，
汽油發(fā)動機(jī)，通常通過將燃料/空氣混合物引入燃燒氣缸中來運(yùn)行，所 述燃料/空氣混合物然后在壓縮沖程中被壓縮且由火花塞點(diǎn)火。傳統(tǒng)的 壓縮點(diǎn)火發(fā)動機(jī)，例如柴油發(fā)動機(jī)，通常通過在壓縮沖程的上止點(diǎn) (TDC)附近將增壓燃料引導(dǎo)到或者噴射到燃燒氣缸中來運(yùn)行，所述 燃料/空氣混合物在噴射時點(diǎn)火。傳統(tǒng)的汽油發(fā)動機(jī)和柴油發(fā)動機(jī)兩者 的燃燒都包括由流體力學(xué)控制的預(yù)混合或擴(kuò)散火焰。每種發(fā)動機(jī)都具 有優(yōu)勢和缺陷?？傮w來說，汽油發(fā)動機(jī)產(chǎn)生較少的排放但是效率較低， 而總體來說，柴油發(fā)動機(jī)效率較高但產(chǎn)生較多的排放。 更近以來，內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)引入其它類型的燃燒方法。這些燃 燒構(gòu)思中的一種在本領(lǐng)域中稱為均質(zhì)充氣壓縮點(diǎn)火(HCCI) 。 HCCI 燃燒模式包括由氧化化學(xué)而不是流體力學(xué)控制的分布式無焰自動點(diǎn)火 燃燒過程。在以受控自動點(diǎn)火燃燒模式操作的典型發(fā)動機(jī)中，進(jìn)氣充 氣的組分、溫度和在進(jìn)氣閥關(guān)閉時間時的殘余水平是幾乎均質(zhì)的。由 于受控自動點(diǎn)火是分布式動力學(xué)控制燃燒過程，因此發(fā)動機(jī)是以非常 稀的燃料Z空氣混合物(即，比燃料/空氣當(dāng)量點(diǎn)稀)操作且具有相對低 的峰值燃燒溫度，從而形成非常少的NOx排放。與柴油發(fā)動機(jī)中所使 用的分層燃料/空氣燃燒混合物相比，受控自動點(diǎn)火的燃料/空氣混合物 是相對均質(zhì)的，因而基本上消除在柴油發(fā)動機(jī)中形成煙和微粒排放物 的濃區(qū)域。由于該非常稀的燃料/空氣混合物，以受控自動點(diǎn)火模式操 作的發(fā)動機(jī)能夠以不限流的方式操作，以實現(xiàn)類4以柴油燃料的經(jīng)濟(jì)性。
5
在中等發(fā)動機(jī)速度和負(fù)載操作時，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)氣沖程
期間閥定時方案和排氣再換氣(使用排氣來加熱進(jìn)入燃燒空間的氣缸 充氣以促進(jìn)自動點(diǎn)火)相結(jié)合對于提供足夠的熱量給氣缸充氣是非常 有效的，使得在壓縮沖程期間的自動點(diǎn)火引起具有低噪音的穩(wěn)定燃燒。 然而，該方法在怠速速度和負(fù)載狀況處或附近不能令人滿意地工作。 當(dāng)從中等速度和負(fù)載狀況趨近于怠速速度和負(fù)載時，排氣溫度降低。 在急速速度和負(fù)載附近時，在再換氣排氣中沒有足夠的能量來產(chǎn)生可
靠的自動點(diǎn)火。因而，在以HCCI模式操作時，在怠速狀況，燃燒過程 的不同循環(huán)的變化過高，而不允許穩(wěn)定燃燒。從而，有效地操作HCCI 發(fā)動機(jī)的主要問題之一是適當(dāng)?shù)乜刂迫紵^程，使得能夠在操作狀況 范圍內(nèi)實現(xiàn)導(dǎo)致低排放、最佳放熱速率和低噪音的穩(wěn)固且穩(wěn)定的燃燒。 多年來已經(jīng)知道HCCI燃燒的益處。然而，產(chǎn)品實施的主要障礙是不能 控制HCCI燃燒過程。 HCCI發(fā)動機(jī)能夠在部分負(fù)載和較低發(fā)動機(jī)速度狀況時以 自動點(diǎn)火燃燒模式操作和在高負(fù)載和高速狀況時以常規(guī)火花點(diǎn)火燃燒 模式操作之間進(jìn)行過渡。這兩種燃燒模式需要不同的發(fā)動機(jī)操作來保 持穩(wěn)固燃燒。例如，在自動點(diǎn)火燃燒模式中，發(fā)動機(jī)在節(jié)氣門全開的 情況下以稀燃料空氣比操作以使得發(fā)動機(jī)泵送損失最小化。相比而言， 在火花點(diǎn)火燃燒模式中，節(jié)氣門被控制成限制進(jìn)氣空氣流且發(fā)動機(jī)以 當(dāng)量燃料空氣比操作。 在典型HCCI發(fā)動機(jī)中，發(fā)動機(jī)空氣流通過使用可變閥致 動(VVA)系統(tǒng)調(diào)整進(jìn)氣節(jié)氣門位置或者調(diào)整進(jìn)氣閥和排氣閥的開啟 和關(guān)閉來控制，所述VVA系統(tǒng)包括選擇性多級閥升程，例如提供兩個 或更多閥升程曲線的多級凸輪凸角。需要在持續(xù)進(jìn)行的發(fā)動機(jī)操作期 間在這兩種燃燒模式之間平滑過渡，以防止在過渡期間的發(fā)動機(jī)不點(diǎn) 火或者部分燃燒。 HCCI發(fā)動機(jī)的燃燒過程很大程度上取決于如下因素在 進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸充氣成分、溫度和壓力。因此，發(fā)動機(jī)的控制輸 入(例如燃料質(zhì)量和噴射定時以及進(jìn)氣/排氣閥曲線)必須被小心地協(xié) 調(diào)以確保穩(wěn)固的自動點(diǎn)火燃燒?？傮w來說，為了最佳燃料經(jīng)濟(jì)性，HCCI 發(fā)動機(jī)以未限流的方式且使用稀空氣燃料混合物操作。此外，在使用 排氣再壓縮閥方案的HCCI發(fā)動機(jī)中，氣缸充氣溫度通過借助于改變排氣閥關(guān)閉定時而從先前循環(huán)捕獲不同量的熱殘余氣體來控制。通常， HCCI發(fā)動機(jī)配備有一個或更多氣缸壓力傳感器和氣缸壓力處理單元，
CA50 ( 50%的燃料質(zhì)量燃燒的位置)、IMEP和NMEP等。HCCI燃燒 控制的目標(biāo)是通過實時調(diào)整多個輸入(例如進(jìn)氣和排氣閥定時、節(jié)氣 門位置、EGR閥開度、噴射定時等)來保持期望燃燒定相(由CA50 表示)。因而，所述氣缸壓力處理單元通常采用昂貴的高性能DSP(數(shù) 字信號處理)芯片來處理大量的氣缸壓力樣本，從而實時產(chǎn)生燃燒參 數(shù)。 在本發(fā)明中，提供用于基于內(nèi)燃機(jī)的瞬時放熱來確定燃燒 參數(shù)的方法和控制方案，其降低對DSP芯片和其它密集數(shù)據(jù)處理成本
的需要。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，提供用于確定內(nèi)燃機(jī)的燃燒參 數(shù)的方法。所述方法包括監(jiān)測燃燒循環(huán)期間的氣缸壓力和曲軸角； 和確定峰值氣缸壓力和所述峰值氣缸壓力的曲軸角位置。確定在所述 峰值氣缸壓力的曲軸角位置時和在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸容 積?；诜逯禋飧讐毫?、在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力、峰 值氣缸壓力的曲軸角位置、在峰值氣缸壓力的位置時的氣缸容積以及
燒參數(shù)與燃燒循環(huán)的氣缸充氣的瞬時放熱相關(guān)聯(lián)。 本發(fā)明的這些和其它方面在下文參考附圖和實施例的說 明進(jìn)行描述。


本發(fā)明可以在某些部件和部件設(shè)置中采用物理形式，本 發(fā)明的實施例被詳細(xì)描述且在形成本發(fā)明一部分的附圖中示出，且在 附圖中 圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的示意圖；和
圖2和3是根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)曲線圖。
具體實施例方式 現(xiàn)在參考附圖，其中所示的內(nèi)容僅僅是為了說明本發(fā)明， 而非為了限制本發(fā)明，圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實施方式構(gòu)造的內(nèi)燃 機(jī)10和附隨控制模塊5的示意圖。發(fā)動機(jī)選擇性地以受控自動點(diǎn)火模 式和常規(guī)火花點(diǎn)火模式操作。 示例性發(fā)動機(jī)10包括具有往復(fù)活塞14的多缸直接噴射四 沖程內(nèi)燃機(jī)，活塞14可在氣缸中滑動移動，氣缸限定可變?nèi)莘e燃燒室 16。每個活塞連接到旋轉(zhuǎn)曲軸12 (CS),活塞的線性往復(fù)運(yùn)動通過旋 轉(zhuǎn)曲軸12轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。空氣進(jìn)氣系統(tǒng)提供進(jìn)氣空氣給進(jìn)氣歧管， 進(jìn)氣歧管將空氣引導(dǎo)并分配到進(jìn)氣流道29中，到達(dá)每個燃燒室16?？?氣進(jìn)氣系統(tǒng)包括用于監(jiān)測和控制空氣流量的空氣流管道和裝置。所述 裝置優(yōu)選包括用于監(jiān)測空氣質(zhì)量流量(MAF)和進(jìn)氣空氣溫度(T:n) 的空氣質(zhì)量流量傳感器32。節(jié)氣門閥34,優(yōu)選為電子控制裝置，響應(yīng) 于來自于控制模塊的控制信號(ETC)控制發(fā)動機(jī)的空氣流量。在歧管 中有壓力傳感器36，壓力傳感器36適合于監(jiān)測歧管絕對壓力(MAP) 和大氣壓力(BARO)。有用于將排氣從發(fā)動機(jī)排氣再循環(huán)到進(jìn)氣歧管 的外部流動通道，外部流動通道具有流量控制閥，稱為排氣再循環(huán) (EGR)閥38?？刂颇K5可操作通過控制EGR閥的開度來控制至發(fā) 動機(jī)空氣進(jìn)氣的排氣的質(zhì)量流量。 從進(jìn)氣流道29進(jìn)入每個燃燒室16的空氣流由一個或多個 進(jìn)氣閥20控制。從每個燃燒室經(jīng)由排氣流道39到排氣歧管的燃燒氣 體的流量由一個或多個排氣閥18控制。進(jìn)氣閥和排氣閥的開啟和關(guān)閉 優(yōu)選用雙凸輪軸(如圖所示)控制，雙凸輪軸的旋轉(zhuǎn)由曲軸12的旋轉(zhuǎn) 來關(guān)聯(lián)和標(biāo)引。發(fā)動機(jī)配備有用于控制進(jìn)氣閥和排氣閥的閥升程的裝 置，稱為可變升程控制器(VLC)?？勺冮y升程系統(tǒng)包括可操作將閥 升程或開度控制為兩個不同級(例如，用于負(fù)載速度(load speed)、 低負(fù)載操作的低升程閥開度(約4-6mm)和用于高速、高負(fù)載操作的 高升程閥開度(約8-10mm))之一的裝置。發(fā)動機(jī)還配備有用于控制 進(jìn)氣閥和排氣閥的開啟和關(guān)閉的定相(即，相對定時)的裝置，稱為 可變凸輪定相(VCP),以控制超過由兩級VLC升程所實現(xiàn)的定相。 有用于發(fā)動機(jī)進(jìn)氣的VCP/VLC系統(tǒng)22和用于發(fā)動機(jī)排氣的VCP/VLC 系統(tǒng)24。 VCP/VLC系統(tǒng)22、 24由控制模塊控制，且提供信號反饋給控制模塊，所述信號反饋包括進(jìn)氣凸輪軸和排氣凸輪軸的凸輪軸旋轉(zhuǎn) 位置。當(dāng)發(fā)動機(jī)用排氣再壓縮閥方案運(yùn)行于自動點(diǎn)火模式時，通常使 用低升程操作，且當(dāng)發(fā)動機(jī)運(yùn)行于火花點(diǎn)火燃燒模式時，通常使用高
升程操作。如技術(shù)人員已知的那樣，VCP/VLC系統(tǒng)具有有限的權(quán)限范
圍，在此權(quán)限范圍內(nèi)，進(jìn)氣和排氣閥的開啟和關(guān)閉能得到控制?？勺?凸輪定相系統(tǒng)可操作改變相對于曲軸和活塞位置的閥開啟時間，稱為
定相。典型的VCP系統(tǒng)具有30°-50°的凸輪軸旋轉(zhuǎn)的定相權(quán)限的范圍， 因此允許控制系統(tǒng)提前或延遲開啟和關(guān)閉發(fā)動機(jī)閥。定相權(quán)限的范圍 受到VCP的硬件和致動VCP的控制系統(tǒng)的限定和限制。定相權(quán)限的范 圍由VCP的硬件和致動VCP的控制系統(tǒng)限定和限制。VCP/VLC系統(tǒng) 使用由控制模塊5控制的電動-液壓、液壓和電控力中的一種來致動。
發(fā)動機(jī)包括燃料噴射系統(tǒng)，燃料噴射系統(tǒng)包括多個高壓燃 料噴射器28,每個燃料噴射器28適合于響應(yīng)于來自于控制模塊的信號 (INJ—PW)將一定質(zhì)量的燃料直接噴射進(jìn)燃燒室之一中。從燃料分配 系統(tǒng)(未示出)供應(yīng)增壓燃料給燃料噴射器28。 發(fā)動機(jī)包括火花點(diǎn)火系統(tǒng)，火花能量響應(yīng)于來自于控制模 塊的信號(IGN)通過火花點(diǎn)火系統(tǒng)提供給火花塞26,以點(diǎn)火或者輔 助點(diǎn)火每個燃燒室中的氣缸充氣?；鸹ㄈ?6在某些狀況下(例如，在 冷啟動和接近低負(fù)載操作極限期間)增強(qiáng)發(fā)動機(jī)的點(diǎn)火定時控制。 發(fā)動機(jī)配備有各種傳感裝置以監(jiān)測發(fā)動機(jī)操作，傳感裝置 包括具有輸出RPM的曲軸旋轉(zhuǎn)速度傳感器42和用于進(jìn)氣和排氣凸輪 軸的凸輪軸旋轉(zhuǎn)速度傳感器。有適合于監(jiān)測缸內(nèi)壓力30且具有輸出 COMBUSTION的燃燒傳感器30、和適用于監(jiān)測排氣的具有輸出EXH 的傳感器40 (通常是寬范圍的空氣/燃料比傳感器)。燃燒傳感器30 包括適合于監(jiān)測缸內(nèi)燃燒壓力的壓力傳感裝置。 發(fā)動機(jī)設(shè)計成在發(fā)動機(jī)速度和負(fù)載的擴(kuò)展范圍內(nèi)用自動 點(diǎn)火燃燒(HCCI燃燒)基于汽油或類似燃料混合物以不限流的方式操 作。在不利于HCCI燃燒模式操作的狀況下，發(fā)動機(jī)借助于常規(guī)或改進(jìn) 控制方法以受控節(jié)氣門操作運(yùn)行于火花點(diǎn)火燃燒模式，以獲得滿足操 作者扭矩請求的最大發(fā)動機(jī)功率。燃料供應(yīng)優(yōu)選包括將燃料噴射引導(dǎo) 到每個燃燒室中?？蓮V泛獲得的類別的汽油及其輕乙醇混合物是優(yōu)選如較高乙醇的混合物(例如，E80、 E85 )、純乙醇(E99 )、純甲醇(M100 )、 天然氣、氫氣、沼氣、各種重整物、合成氣等?？刂颇K優(yōu)選地是通用數(shù)字計算機(jī)，通用數(shù)字計算機(jī)大體 包括微處理器或中央處理單元、存儲介質(zhì)(包括非易失性存儲器和隨 機(jī)存取存儲器(RAM),非易失性存儲器包括只讀存儲器(ROM)和 電可編程只讀存儲器(EPROM))、高速時鐘、模數(shù)(D/A)和數(shù)模(A/D) 電路、輸入/輸出電路和裝置(I/O)以及合適的信號調(diào)節(jié)和緩沖電路。 控制模塊具有一組機(jī)器可讀取代碼形式的控制算法，所述控制算法包 括存儲在非易失性存儲器中并被執(zhí)行以提供每個計算機(jī)的各自功能的 常駐程序指令和標(biāo)定值。所述算法通常在預(yù)定循環(huán)期間被執(zhí)行使得每 個算法在每個循環(huán)中至少被執(zhí)行一次。算法由中央處理單元執(zhí)行，且 可操作監(jiān)測來自前述傳感裝置的輸入并且執(zhí)行控制和診斷程序從而用 預(yù)定標(biāo)定值控制致動器的操作。在持續(xù)進(jìn)行的發(fā)動機(jī)和車輛操作期間， 循環(huán)通常以固定間隔例如每3.125、 6.25、 12.5、 25和100毫秒被執(zhí)行。 替代性地，算法可響應(yīng)于事件的發(fā)生而纟皮執(zhí)行。 控制模塊5執(zhí)行存儲在其中的算法代碼，以控制前述致動 器來控制發(fā)動機(jī)操作，包括節(jié)氣門位置、火花正時、燃料噴射質(zhì)量和 定時、進(jìn)氣和/或排氣閥升程、定時和定相、和控制再循環(huán)排氣流量的 EGR閥位置。閥升程、定時和定相包括兩級閥升程和負(fù)閥重疊(NVO)。 控制模塊5適于接收來自操作員的輸入信號(例如，節(jié)氣門踏板位置 和制動踏板位置)從而確定操作員扭矩請求(T0—REQ)，且適于接收來 自傳感器的輸入信號(表示發(fā)動機(jī)速度(RPM )、進(jìn)氣空氣溫度(TIN )、 冷卻劑溫度和其他環(huán)境條件)。控制模塊5操作以根據(jù)存儲器中的查 詢表確定火花正時(在需要時)、EGR閥位置、進(jìn)氣閥和排氣閥定時 和兩級升程過渡設(shè)定點(diǎn)、以及燃料噴射定時的瞬時控制設(shè)置，并計算 進(jìn)氣和排氣系統(tǒng)中的燃燒氣體比例。 現(xiàn)在參考圖2,示出了示例內(nèi)燃機(jī)的缸內(nèi)溫度基于等體積 理想燃燒循環(huán)模型被近似為曲軸角e的函數(shù)。相關(guān)溫度和其它參數(shù)包 括 TIVC:在進(jìn)氣閥關(guān)閉時的溫度；
Tsoc:在燃燒開始時的溫度；
TEOC:在燃燒結(jié)束時的溫度；
10
pIVC:在進(jìn)氣閥關(guān)閉時的壓力； p"進(jìn)氣歧管壓力；可用MAP傳感器測量； psoc:在燃燒開始時的壓力； pmax:峰值氣缸壓力，可用燃燒壓力傳感器測量； VIVC:在進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸容積，使用已知slider等式
和來自于曲軸和凸輪軸位置傳感器的輸入確定；以及 VLPP:在峰值壓力的位置處的氣缸容積，使用已知slider 等式和來自于曲軸和凸輪軸位置傳感器的輸入確定；
eIVC:在進(jìn)氣閥關(guān)閉時的曲軸角；以及
eu>P:在峰值壓力的位置處的曲軸角，可使用曲軸位置傳 感器結(jié)合氣缸壓力傳感器測量； Qlhv:燃料的低熱值； mf:燃料質(zhì)量； r:氣體常數(shù)；
比熱比；以及 Cv:等體積時的比熱； 具體參數(shù)如下計算或估計
<formula>formula see original document page 11</formula>



5 = (QLHV *R* mf)/Cv* piVC * V!vc，即 溫度包括在發(fā)動機(jī)循環(huán)內(nèi)從已知等體積理想燃燒循環(huán)模
型計算的近似氣缸充氣溫度。模式呈現(xiàn)瞬時燃燒且適合于描述自動點(diǎn) 火燃燒，通常具有比常規(guī)火花點(diǎn)火燃燒更快的燃料燃燒速率。燃燒參 數(shù)5包括由于燃燒引起的瞬時放熱，由在進(jìn)氣閥關(guān)閉時的溫度Twc標(biāo)
空制模塊
法)來確定。燃燒參數(shù)計算相對簡單， 燃燒參凄 中的代碼(包括一個或多個 因而不需要昂貴的信號處理和數(shù)據(jù)分析硬件來監(jiān)測氣缸壓力。峰值氣 缸壓力和峰值氣缸壓力的對應(yīng)曲軸旋轉(zhuǎn)位置使用燃燒壓力傳感器30和曲軸傳感器42來測量。如上所述，使用來自于進(jìn)氣凸輪位置傳感器的 反饋來確定進(jìn)氣閥關(guān)閉。 —旦進(jìn)氣閥關(guān)閉，氣缸中捕獲的空氣質(zhì)量就保持相同，直 到排氣閥開啟為止。因而，可以使用以下等式1所述的理想氣體定律 來導(dǎo)出關(guān)系式 包括標(biāo)準(zhǔn)化的瞬時放熱的燃燒參數(shù)5使用以下等式2來計
算 在此，假定比熱比y在整個發(fā)動才幾循環(huán)內(nèi)是常數(shù)。如等式 2所示， 一旦檢測或確定峰值氣缸壓力pmax、在進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓 力pIVC、峰值氣缸壓力的位置和相關(guān)氣缸容積VLPP、以及與進(jìn)氣閥關(guān) 閉相關(guān)的氣缸容積V1VC,就通過實時執(zhí)行算法來容易地計算燃燒參數(shù)現(xiàn)在參考圖3,提供了從示例性發(fā)動機(jī)獲得的試驗數(shù)據(jù)， 示出了 CA50(即，50%的燃料質(zhì)量燃燒的曲軸角位置)和從試驗數(shù)據(jù) 計算的燃燒參數(shù)5。示例性發(fā)動機(jī)以7mg/cycle的固定燃料供應(yīng)速率操 作，發(fā)動機(jī)速度在2000rpm和3000rpm之間變化。結(jié)果表明，在發(fā)動 機(jī)速度增加時，CA50參數(shù)狀態(tài)提前。可以推測，由CA50參數(shù)狀態(tài)表 示的燃燒定相的提前是由于每次燃料供應(yīng)速率隨發(fā)動機(jī)速度增加而增 加，從而增加氣缸壁溫度，因而增加燃料燃燒速率。燃燒定相的響應(yīng) 反映在燃燒參數(shù)5中；即，當(dāng)燃燒定相提前時，因為瞬時放熱由于快 速燃燒燃料而增加，因而燃燒參數(shù)5增加。這表明標(biāo)準(zhǔn)化瞬時放熱 (即燃燒參數(shù)5)與燃燒定相有強(qiáng)的相關(guān)性，因而可用于控制以自動點(diǎn) 火模式(例如，HCCI燃燒控制)操作的發(fā)動機(jī)的燃燒定相。在本發(fā)明中，描述了在使得不導(dǎo)致控制模塊的中央處理單 元(CPU)過載的情況下實時計算參數(shù)(S)可行的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。參考圖 2示出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的兩個實施例。從氣缸壓力傳感器(COMBUSTION) 和曲軸傳感器CS一RPM輸出的信號包括輸入。有模擬峰值檢測器電路，
,—V，P包括獲得從氣缸壓力傳感器輸入的模擬信號的最大值(Pmax)的模擬電路。使用模擬電路來檢測峰值壓力值的優(yōu)勢在于在以高曲軸角分辨率收集和存儲氣缸壓力信號時不會加重CPU及其模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器
(ADC)的負(fù)擔(dān)。然而，為了計算參數(shù)(5),需要峰值壓力的位置。使用全通濾波器和模擬比較器電路(顯示為雙輸入比較器)來通知CPU和負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)位置確定(CS—RPM)的外圍設(shè)備關(guān)于峰值壓力的曲軸位置。全通濾波器的功能是使得峰值氣缸壓力測量延遲而不使之失真。模擬比較器電路連續(xù)地監(jiān)測壓力信號，以確定其何時小于通過全通濾波器延遲的壓力信號的最大值。當(dāng)延遲的最大氣缸壓力信號大于氣缸壓力信號時，檢測到壓力信號的最大值且比較器觸發(fā)其數(shù)字輸出。在比較器的輸出端處的觸發(fā)信號觸發(fā)CPU中負(fù)責(zé)發(fā)動機(jī)位置確定的外圍設(shè)備。在接收到觸發(fā)信號時，外圍設(shè)備獲得發(fā)動機(jī)位置并將其存儲為峰值壓力的位置值(LPP)。當(dāng)CPU軟件中的相關(guān)任務(wù)計算標(biāo)準(zhǔn)化瞬時放熱時，它讀取LPP參數(shù)并命令A(yù)DC外圍設(shè)備將模擬峰值檢測器電路輸出端處的模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。由于Vwc和P^c也可以容易地被分別計算和測量，因此一旦完成峰值壓力轉(zhuǎn)換，軟件就執(zhí)行算法形式的等式1。為了檢測下一循環(huán)的LPP和Pmax，軟件重新設(shè)定模擬峰值檢測器電路。此外，軟件能夠使用曲軸(CS—RPM)測量來補(bǔ)償由于比較器和/或數(shù)字濾波器中的已知延遲引起的引入LPP的誤差。雖然本發(fā)明已經(jīng)參考某些實施例描述，但是應(yīng)當(dāng)理解的是在所述的發(fā)明構(gòu)思的精神和范圍內(nèi)可以作出變化。因此，本發(fā)明并不打算限制為所公開的實施例，本發(fā)明將具有由所附權(quán)利要求的語言所允許的全部范圍。
1權(quán)利要求
1.一種用于確定內(nèi)燃機(jī)的燃燒參數(shù)的方法，包括監(jiān)測燃燒循環(huán)期間的氣缸壓力和曲軸角；確定峰值氣缸壓力和所述峰值氣缸壓力的曲軸角位置；確定在所述峰值氣缸壓力的曲軸角位置時的氣缸容積；確定在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力；確定在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸容積；和基于峰值氣缸壓力、在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力、峰值氣缸壓力的曲軸角位置、在峰值氣缸壓力的位置時的氣缸容積以及在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸容積來計算燃燒參數(shù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所計算的燃燒參數(shù)與燃燒 循環(huán)的氣缸充氣的瞬時》t熱相關(guān)耳關(guān)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于燃燒循環(huán)的氣缸充氣 的比熱比來計算燃燒參數(shù)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于峰值氣缸壓力、在燃 燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力、峰值氣缸壓力的曲軸角位置、在 峰值氣缸壓力的位置時的氣缸容積以及在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的 氣釭容積來計算燃燒參數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，還包括在持續(xù)進(jìn)行的發(fā)動機(jī)操作 期間計算每個燃燒循環(huán)的燃燒參數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括具有存儲介質(zhì)的制造物品， 所述存儲介質(zhì)具有在其中編碼的計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序可操作
7. —種用于在內(nèi)燃機(jī)操作期間監(jiān)測燃燒定相的方法，包括: 監(jiān)測燃燒循環(huán)期間的氣缸壓力和曲軸角； 確定峰值氣缸壓力和所述峰值氣缸壓力的曲軸角位置； 確定在所述峰值氣缸壓力的曲軸角位置時的氣缸容積；基于峰值氣缸壓力、在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力、峰 值氣缸壓力的曲軸角位置、在峰值氣缸壓力的位置時的氣缸容積以及 在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸容積來計算能與曲軸角相關(guān)聯(lián)的燃燒參數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所計算的燃燒參數(shù)與燃燒循環(huán)的氣缸充氣的瞬時;^文熱相關(guān)聯(lián)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，還包括基于燃燒循環(huán)的氣缸充氣 的比熱比來計算燃燒參數(shù)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，還包括基于峰值氣缸壓力、在 燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力、峰值氣缸壓力的曲軸角位置、 在峰值氣缸壓力的位置時的氣缸容積以及在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時 的氣缸容積來計算燃燒參數(shù)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求IO所述的方法，其中，燃燒參數(shù)在每個發(fā)動機(jī) 循環(huán)計算一次。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括具有存儲介質(zhì)的制造物 品，所述存儲介質(zhì)具有在其中編碼的計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序可 操作在每個發(fā)動機(jī)循環(huán)計算一次燃燒參數(shù)。
13. —種用于在以自動點(diǎn)火燃燒模式操作的內(nèi)燃機(jī)操作期間監(jiān)測 燃燒定相的方法，包括以自動點(diǎn)火燃燒模式操作所述內(nèi)燃機(jī)；監(jiān)測每個燃燒循環(huán)期間的氣缸壓力和曲軸角；確定峰值氣缸壓力和所述峰值氣缸壓力的曲軸角位置；確定在所述峰值氣缸壓力的曲軸角位置時的氣缸容積；基于峰;直氣缸壓力、在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力、峰 值氣缸壓力的曲軸角位置、在峰值氣缸壓力的位置時的氣缸容積以及 在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸容積來計算燃燒參數(shù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括基于燃燒循環(huán)的氣缸充 氣的比熱比來計算燃燒參數(shù)，所計算的燃燒參數(shù)能與燃燒循環(huán)的氣缸 充氣的瞬時》文熱相關(guān)聯(lián)。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所計算的燃燒參數(shù)能與 曲軸角相關(guān)耳關(guān)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括基于峰值氣缸壓力、在 燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力、峰值氣缸壓力的曲軸角位置、在峰值氣缸壓力的位置時的氣缸容積以及在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時 的氣缸容積來計算燃燒參數(shù)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，燃燒參數(shù)在每個發(fā)動機(jī)循環(huán)計 算一次。
18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括具有存儲介質(zhì)的制造物 品，所述存儲介質(zhì)具有在其中編碼的計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序可 操作在每個發(fā)動機(jī)循環(huán)計算一次燃燒參數(shù)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，包括控制模塊，所述控制模塊作內(nèi)燃機(jī):且適合于在以自^;、火燃燒模式操作期間監(jiān)測內(nèi):燃機(jī)":燒定相。
全文摘要
提供用于確定內(nèi)燃機(jī)的燃燒參數(shù)的方法。所述方法包括監(jiān)測燃燒循環(huán)期間的氣缸壓力和曲軸角；以及確定峰值氣缸壓力、所述峰值氣缸壓力的曲軸角位置、和進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力?；诜逯禋飧讐毫?、在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸壓力、峰值氣缸壓力的曲軸角位置、在峰值氣缸壓力的位置時的氣缸容積以及在燃燒循環(huán)的進(jìn)氣閥關(guān)閉時的氣缸容積來計算燃燒參數(shù)。燃燒參數(shù)與燃燒循環(huán)的氣缸充氣的瞬時放熱相關(guān)聯(lián)。
文檔編號F02D41/00GK101688489SQ200880021176
公開日2010年3月31日 申請日期2008年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月24日
發(fā)明者J·-M·康 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司