专利名称：使用海拔补偿估算内燃机残余废气系数的系统和方法
技术领域：
该部分的内容仅提供与本披露有关的背景信息，且可能 不构成现有技术。 残余废气通过影响装料质量、稀释、温度和火焰速度而 影响火花点火式发动机的燃烧过程。这些影响对于优化发动机怠速稳 定性、燃料经济性和N0x排放来说是重要的。当前的残余废气估算策 略不准确且不能针对不同的海拔进行调节。
发明内容
进一步的应用范围从在此提供的i兌明显而易见。应当理 解，说明和具体示例仅用于图示说明的目的，而不限定本披露的范围。
0009] 在此所述的附图仅用于图示说明的目的，而决不限定本 披露的范围。图1是根据本披露、计算残余废气系数(RGF)的发动机
控制系统的功能方块OO"l图2A示出了示范性的RGF估算模块；图3是基于示范性发动机和操作点的进气和排气凸轮位 置的实际RGF的曲线图； 图4是对图3的示范性发动机和操作点用本披露建模的 RGF的曲线图； 图5是示范性发动机和操作点的实际RGF和用本披露建 ;溪的RGF之间的误差的曲线0016图6是对示范性发动机和操作点用MIT模型建模的RGF 的曲线图； 图8是实际RGF和根据本披露建才莫的RGF之间的误差的 直方图；和 图9-12示出了带有或没有气压校正因数的两种压,力的 RGF误差。
具体实施例方式
用或使用。应当理解，在整个附图中，相应的附图标记表示相同或相 应的部件或特征。 RGF用方程以歧管压力、发动4几速度、大气压力、进气 凸轮位置、和排气凸轮位置描述。本披露提供用于计算RGF的改进模 型。本披露相对于其它模型往往具有较低的误差。 第一和第二方程都包含标定参凄t。这些标定参数是方程A 中的"a"值和方程B中的"b"值。模型可借助于用1维气体动力学 程序确定实际残余废气系数且确定使实际和建冲莫后的RGF之间的误差 最小的标定系数而被标定。 用于计算残余废气系数的方法(称为MIT方法)由以下 方程描述。
<formula>formula see original document page 6</formula>其中，每个变量在SAE 931025中定义，SAE 931 025在此作为参考引 入。该文件描述了使用基于发动机常数(如气门重叠度)和两个经验导出的常数的静态公式估算残余废气。实践中，该模型不具有足够的
准确性。 进气阀22选择性地打开和关闭，以使得燃料/空气混合 物能够进入汽缸18。进气阀位置用进气凸轮轴24调节。活塞(未示出) 压缩汽缸18中的燃料/空气混合物。火花塞26启动燃料/空气混合物 的燃烧，从而驱动汽缸18中的活塞。活塞驱动曲轴(未示出)以产生 驱动转矩。当排气阀28处于打开位置时，汽缸18内的燃烧排气被挤 出排气端口。排气阀位置用排气凸轮轴30调节。排气在排气系统内处 理且释放给大气。虽然示出了单个进气和排气阀22、 28,但应当理解， 发动机12每个汽缸18可以包括多个进气和排气阀22、 28。 发动机系统1G还包括进气凸^^相位器32和排气凸轮相 位器34,进气凸轮相位器32和排气凸轮相位器34分别调节进气和排 气凸轮轴24、 30的旋转定时和/或升程。更具体而言，进气和排气凸 轮轴24、 30的定时可以相对于彼此或相对于汽缸18内的活塞位置或 曲轴位置延迟或提前。由此，进气和排气阀22、 28的位置可以相对于 彼此或相对于汽缸18内的活塞位置调节。通过调节进气阀22和排气 阀28的位置，可以调节吸取到汽缸18中的空气/燃料混合物的数量。 此外，可以调节通过排气阀28排出的排气的数量。控制模块40基于加速器踏板(未示出)的位置和由节气 门位置传感器(TPS) 42产生的节气门位置信号产生节气门控制信号。 节气门致动器基于所述节气门控制信号调节节气门位置。节气门致动
器可以包括马达或步进马达，步进马达提供对节气门位置的有限和/或
粗调控制。控制模块40也调节燃料喷射系统20和凸轮轴相位器32、 34,如下文更i半细地讨-论的。控制模块40可控制火花塞点火的定时和/或能量。定时 可以相对于汽缸18内的活塞位置或相对于进气阀22和/或排气阀28 的位置提前或延迟。发动机系统10本质上仅为示范性的。例如，发动 机系统IO可包括其它的传感器、使用涡轮增压器或增压器强制进气、 和/或其它变型。 现在参见图6，示出了在相同的操作点处用MIT模型建模 的RGF。该图示出了对在4000RPM和61kPa的歧管压力时示范性内燃枳^ 而言基于进气和排气凸轮位置用MIT模型建模的RGF。 RGF通过影响装料质量、稀释度、温度和火焰速度而影响 火花点火式发动机的燃烧过程。这些影响对于优化发动机怠速稳定性、 燃料经济性和N0x排放来说是重要的。因而，本披露的控制模块可使 用改进的RGF来计算装料质量、稀释度、温度和火焰速度中的至少一 个，以改进发动机急速稳定性、燃料经济性和N0x排放中的至少一个。
权利要求
1. 一种发动机控制系统，包括第一因数计算模块，所述第一因数计算模块根据进气凸轮位置(ICAM)、排气凸轮位置(ECAM)、发动机速度(RPM)和第一标定因数计算第一因数；第二因数计算模块，所述第二因数计算模块根据ICAM、ECAM、RPM和第二标定因数计算第二因数；残余废气系数(RGF)估算模块，所述RGF估算模块根据所述第二因数和针对海拔进行调节的所述第一因数估算RGF值；和发动机操作模块，所述发动机操作模块根据所述RGF值调节至少一个发动机操作参数。
2. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，其特征在于，所述第一 因数计算模块根据以下方程计算所迷第 一 因数<formula>formula see original document page 2</formula>其中，a。， a,,... a,是所述第一标定因数。
3. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，其特征在于，所述第二 因数计算模块根据以下方程计算所述笫二因数<formula>formula see original document page 2</formula>其中，bo， b,, ... b,是所述笫二标定因数。
4. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，其特征在于，所述RGF<formula>formula see original document page 2</formula>估算模块根据以下方程估算所迷RGF值 膨,我薩,夠L 腹厕其中，Pb,是大气压，MAP是歧管绝对压力。
5. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，其特征在于，P^。是估 算的。
6. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，其特征在于，P^。在操作期间周期性;也感测。
7. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，其特征在于，所述发动 机操作模块基于所述RGF值计算装料质量、稀释度、温度和火焰速度中 的至少一个。
8. 根据权利要求l所述的发动机控制系统，其特征在于，所述发动 机操作模块基于所述RGF值调节发动机怠速速度、燃料和/或节气门中 的至少一个。
9. 一种方法，包括根据进气凸轮位置(ICAM)、排气凸轮位置(ECAM)、发动机速度 (RPM)和第一标定因数计算第一因数；根据ICAM、 ECAM、 RPM和第二标定因数计算第二因数； 根据所述第二因数和针对海拔进行调节的所述第 一 因数估算残余 废气系数(RGF)值；和根据所述R GF值调节至少 一 个发动机操作参数。
10. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述第一因数基于<formula>formula see original document page 3</formula>其中，a。， ai, ... a9是所述第一标定因数。
11. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述笫二因数基于<formula>formula see original document page 3</formula>其中，b ， b,，... N是所迷第二标定因数。
12. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述RGF值基于<formula>formula see original document page 3</formula>其中，P^。是大气压，MAP是歧管绝对压力。
13. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括估算P^。。
14. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于还包括在操作期间周期性地感测Pb,。
15. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述发动机操作冲莫 块基于所述RGF值计算装料质量、稀释度、温度和火焰速度中的至少一个。
16. 根据权利要求9所述的方法，其特征在于，还包括基于所述RGF 值调节发动机怠速速度、燃料和/或节气门中的至少 一 个。
全文摘要
本发明涉及使用海拔补偿估算内燃机残余废气系数的系统和方法。一种发动机控制系统包括第一因数计算模块，第一因数计算模块根据进气凸轮位置(ICAM)、排气凸轮位置(ECAM)、发动机速度(RPM)和第一标定因数计算第一因数。第二因数计算模块根据ICAM、ECAM、RPM和第二标定因数计算第二因数。残余废气系数(RGF)估算模块根据第二因数和针对海拔进行调节的第一因数估算RGF值。一种方法包括根据进气凸轮位置(ICAM)、排气凸轮位置(ECAM)、发动机速度(RPM)和第一标定因数计算第一因数；根据ICAM、ECAM、RPM和第二标定因数计算第二因数；和根据第二因数和针对海拔进行调节的第一因数估算残余废气系数(RGF)值。根据RGF值调节至少一个发动机操作参数。
文档编号F02D41/26GK101392697SQ200810149220
公开日2009年3月25日 申请日期2008年9月17日 优先权日2007年9月17日
发明者J·迈尔, L·K·维金斯, Y·G·格岑内克 申请人:通用汽车环球科技运作公司