基于物理学的单汽缸填装模型制造技术

一种系统包括单汽缸残留计算模块，用于计算发动机汽缸内的残留量(即，所捕获的排气)。温度计算模块基于残留量计算发动机汽缸内的温度。第一单汽缸空气(APC)计算模块基于温度计算发动机汽缸内的总填装含量，并且基于总填装含量和残留量计算在发动机汽缸内捕获的第一空气量。残留质量分数(RMF)计算模块基于EVC处的所捕获排气的量和总填装含量计算排气的RMF。第二APC计算模块确定进入发动机汽缸中的所填装含量的回流，并且基于回流和第一空气含量计算在发动机汽缸内捕获的第二空气量。

【技术实现步骤摘要】

本公开涉及用于估算内燃机操作参数的系统和方法。
技术介绍
在此所提供的背景描述是为了一般地呈现本公开的上下文的目的。在
技术介绍
部分以及本说明书的各个方面中描述的指出姓名的专利技术人的工作所进行的程度，并不表明其在本公开提交时具有作为现有技术的资格，从未明示或暗示其被认可为本公开的现有技术。内燃机在汽缸内燃烧空气和燃料的混合物以驱动活塞，这产生驱动转矩。在一些类型的发动机中，进入发动机的空气流可经由节流阀调节。该节流阀可调节节流阀打开面积，这增加或者减少进入发动机的空气流。随着节流阀打开面积的增加，进入发动机的空气流增加。燃料控制系统调节注入的燃料量，从而将所期望的空气/燃料的混合物提供到汽缸，和/或以实现所期望的转矩输出。随着提供给汽缸的空气和燃料的数量的增加，发动机的转矩输出增加。发动机的运行可根据各种参数和特征进行控制。例如，可控制发动机来最大化容积效率，这指示通过活塞吸入到汽缸中的空气量与在静态条件下可吸入的空气总量的比率。各种特征可经测量、估算和/或模拟以确定发动机的容积效率。
技术实现思路
一种系统包含计算发动机汽缸内残留量的单汽缸残留计算模块。残留对应于在发动机汽缸内捕获的排气(即，所捕获排气)。汽缸内温度计算模块基于计算出的所捕获排气量和残留量与以预定曲柄角吸入的空气均匀混合且没有压力梯度穿过进气阀(例如，下死点)的假定，计算发动机汽缸内的温度。第一单汽缸空气(APC)计算模块基于计算出的温度、计算在发动机汽缸内在预定的曲柄角下的总填装含量，并且基于总填装含量和计算出的残留气体量计算在发动机汽缸内捕获的第一空气量。残留质量分数(RMF)计算模块基于在EVC处所捕获排气量以及总填装含量，计算在发动机汽缸内所捕获排气的RMF。第二APC计算模块确定在下死点(BDC)后、如果进气阀未全部关闭所填装含量进入进气流道的回流，并且基于回流和第一空气量，计算在发动机汽缸内捕获的第二(最终)空气量。发动机控制模块基于RMF和第二(最终)空气量的至少一个控制发动机的至少一个参数。方法包含计算在发动机汽缸内的残留(捕获排气)量，基于计算出的残留量以及残留量与以预定曲柄角吸入的空气均匀混合且没有压力梯度穿过进气阀(例如，下死点)的假定、计算发动机汽缸内的温度，基于计算出的温度、计算在预定曲柄角下发动机汽缸内的总填装含量，基于总填装含量和计算出的残留气体量、计算在发动机汽缸内捕获的第一空气量，基于在EVC处捕获的排气量和总填装含量、计算在发动机汽缸内捕获的排气的残留质量分数(RMF)，确定在下死点(BDC)后、如果进气阀未完全关闭所填装的含量进入进气流道的回流，基于回流和第一空气量计算在发动机汽缸内捕获的第二空气量；以及基于RMF和第二空气量中的至少一个，控制发动机的至少一个参数。根据具体实施方式、权利要求和附图，将会清楚本公开的其它应用领域。具体实施方式以及具体实施例仅仅是用于示例目的，而不是为了限定本公开的范围。附图说明从具体实施方式和附图中全面理解本公开，其中：图1为根据本公开的原理的示例发动机系统；图2为根据本公开的原理实施汽缸内压力模型的示例发动机控制模块。图3示出了根据本公开的原理在排气回流过程中的示例流动型式；以及图4示出了根据本公开的原理用于计算单汽缸空气(APC)和单汽缸残留(RPC)的示例方法。在附图中，附图标记可重复使用来标识类似和/或相同元件。具体实施方式各种单汽缸空气(APC)值可用来确定发动机的转矩、容积效率，和/或一个或多个其它控制参数。例如，APC值包含，但不限于，进入一个或多个发动机汽缸的空气量，和/或在燃烧循环的特定阶段(例如，在下死点，或BDC处)一个或多个汽缸内捕获的空气量。仅为了示例，指示发动机燃烧性能的其它参数包含在吸入过程期间、汽缸内的残留(捕获排气)(例如，单汽缸残留，或RPC)。RPC可指代在吸入过程的某些阶段(例如，下死点(BDC)或进气阀闭合(IVC))、剩余在汽缸内的残留排气质量。APC和RPC指示在一个汽缸(或发动机所有汽缸内)内每次填装的氧气量和百分比，进一步指示潜在的发动机功率输出。因此，有效地控制氧气的量和百分比是值得期待的以最大化发动机性能，并且精确地确定APC和RPC改进了对氧气的量和百分比的控制和发动机燃烧的质量。根据各种方法，可确定和/或预测RPC和/或APC。按照本公开的原理的系统和方法实现了基于物理学的单汽缸填装模型以确定具有改进精度的RPC和APC。例如，该模型提供了连续的捕获APC的估算和预测，以及实时的RPC估算和预测，从而获得改进的燃料经济性。例如，传统系统实施独立的/分开的RPC和APC模型，然而本公开的系统和方法实施单个模型来RPC和APC两者。现在参考图1，呈现了示例发动机系统100的功能性框图。该发动机系统100包含发动机112，进气系统114、燃料喷射系统116，点火系统118以及排气系统120。尽管发动机系统100依据汽油发动机进行展示和描述，本申请适用于柴油发动机系统，混合发动机系统，以及具有燃油蒸汽净化系统的其他合适的发动机系统类型。进气系统114可以包括节流阀122、进气歧管124，和进气阀123。节流阀122控制进入进气歧管124的空气流。空气通过进气阀123从进气歧管124流入发动机112内的一个或多个汽缸，诸如汽缸125。尽管仅仅示出汽缸125，发动机112可包含一个以上汽缸。燃料喷射系统116包含多个燃料喷射器并且控制用于发动机112的(液体)燃料喷射。燃料蒸汽可选择地经由进气系统114提供给发动机112。由空气/燃料混合物燃烧导致的排气通过排气阀127从发动机112排出到排气系统120。排气系统120包含排气阀127、排气歧管126，和催化剂128。仅为了示例，催化剂128可包含三元催化剂(TWC)和/或另外合适的催化剂类型。催化剂128接收由发动机112输出的排气并与排气的各种组分发生反应。发动机系统100还包含调节发动机系统100运行的发动机控制模块(ECM)130。ECM130与进气系统114、燃料喷射系统116，和点火系统118连通。ECM130还与各种传感器连通。仅为了示例，ECM130可与质量空气流(MAF)传感器132、歧管空气压力(MAP)传感器134、曲柄轴位置传感器136，和其他合适的传感器连通。MAF传感器132测量流入进气歧管124的空气的质量流量，并生成基于该质量流量的MAF信号。MAP传感器134测量进气歧管124内的压力，并生成基于该压力的MAP信号。在一些实施例中，进气歧管124内的真空可相对于环境压力来测量。曲柄轴位置传感器136监测发动机112的曲柄轴的旋转(未示出)，并基于该曲柄轴的旋转生成曲柄轴位置信号。曲柄轴位置信号可用来确定发动机转速(例如，每分钟转数)。曲柄轴位置信号还可用于汽缸识别以及一种或多种其他合适的目的。ECM130实施根据本公开的原理的计算RPC和APC的模型(如图2中更详细地描述)。仅为了示例，计算出的APC可对应于按汽缸点火次序将会在下一个汽缸内捕获的预测空气质量、按点火次序实际上在当前(激活的)汽缸内捕获的空气质量等等。ECM130然后可使用计算出的RPC和/或APC确定发动机系统100的容积效率(VE)或其本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，其包括：单汽缸残留(RPC)计算模块，其计算发动机汽缸内的残留量，其中所述残留对应于在所述发动机汽缸内捕获的排气；汽缸内温度计算模块，其基于所计算出的残留量计算所述发动机汽缸内的温度；第一单汽缸空气(APC)计算模块，其(i)基于所计算出的温度计算所述发动机汽缸内在预定的曲柄角下的总填装含量，并且(ii)基于所述总填装含量和所计算出的残留气体量计算在所述发动机汽缸内捕获的第一空气量；残留质量分数(RMF)计算模块，其基于所述总填装含量计算在所述发动机汽缸内捕获的所述排气的RMF；第二APC计算模块，其(i)确定至所述发动机汽缸中的回流，并且(ii)基于所述回流和所述第一空气量计算在所述发动机汽缸内捕获的第二空气量；以及发动机控制模块，其基于所述RMF和所述第二空气量中的至少一个控制发动机的至少一个参数。

【技术特征摘要】
2015.07.31 US 62/199611;2016.02.26 US 15/0544981.一种系统，其包括：单汽缸残留(RPC)计算模块，其计算发动机汽缸内的残留量，其中所述残留对应于在所述发动机汽缸内捕获的排气；汽缸内温度计算模块，其基于所计算出的残留量计算所述发动机汽缸内的温度；第一单汽缸空气(APC)计算模块，其(i)基于所计算出的温度计算所述发动机汽缸内在预定的曲柄角下的总填装含量，并且(ii)基于所述总填装含量和所计算出的残留气体量计算在所述发动机汽缸内捕获的第一空气量；残留质量分数(RMF)计算模块，其基于所述总填装含量计算在所述发动机汽缸内捕获的所述排气的RMF；第二APC计算模块，其(i)确定至所述发动机汽缸中的回流，并且(ii)基于所述回流和所述第一空气量计算在所述发动机汽缸内捕获的第二空气量；以及发动机控制模块，其基于所述RMF和所述第二空气量中的至少一个控制发动机的至少一个参数。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述RPC计算模块进行以下至少一项：计算所述发动机汽缸的排气阀闭合(EVC)位置处的所述残留量，基于与所述发动机汽缸相关联的零流动角计算所述残留量，以及(i)计算所述残留气体量的变化以及(ii)基于所计算出的变化计算所述残留量。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述第一APC计算模块进行以下至少一项：计算所述发动机汽缸的所述预定曲柄角下的所述总填装含量，以及基于所述总填装含量与所计算出的残留量之间的差值计算所述第一空气量。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二残留计算模块计算所述发动机汽缸的下死点(BDC)位置处的所述排气的所述RMF，其中所述第二APC计算模块计算所述发动机汽缸的进气阀闭合位置处的所述第二空气量，且其中所述第二APC计算模块基于所述回流与所述第一空气量之间的差值计算所述第二空气量。5.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：N·金，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US