用于估算气缸压力的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于估算内燃发动机装置(10)中的气缸压力(CP)的方法(100)，该方法包括以下步骤：在膨胀冲程期间由致动器启动(110)阀的打开；监测(120)所述阀以确定所述阀打开时的时间点(Tp)；确定(130)所述时间点(Tp)处的、燃烧气缸与在所述阀下游的流体介质排气通路(29，39，60)中的位置之间的压差(DP)；接收(140)指示所述时间点(Tp)处的流体介质通路中的压力(EP)的数据；以及，基于所确定的压差(DP)和指示所述流体介质通路中的压力的所述数据来确定(150)所述时间点(Tp)处的气缸压力(CP)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于估算气缸压力的方法
本专利技术涉及一种用于估算内燃发动机装置中的气缸压力的方法。特别地，本专利技术涉及一种用于估算车辆的内燃发动机装置中的气缸压力的方法。本专利技术还涉及一种内燃发动机装置，该内燃发动机装置通常包括控制单元，该控制单元用来执行用于估算内燃发动机装置中的气缸压力的方法。本专利技术适用于各种类型的车辆，特别是重型车辆，例如卡车、公共汽车、建筑设备、工程机械(例如轮式装载机、铰接式运输车、自卸卡车、挖掘机和反铲装载机等)。尽管将主要针对卡车来描述本专利技术，但本专利技术并非特别局限于此，而是还可以用于其他车辆，例如轿车等。本专利技术还可以应用于用于发电的任何其他类型的内燃发动机装置中，例如应用于包括内燃发动机和用于发电的发电机的装置中。
技术介绍
普通往复式内燃发动机(例如柴油内燃发动机)总体上被构造成在各种类型的操作条件下运行，例如在低发动机负荷、中发动机负荷和高发动机负荷下运行。此外，这些类型的内燃发动机可能不仅需要满足与环境方面(例如废气)相关的法规，而且还需要对其进行优化以满足安全法规。另外，对优化车辆的总体燃料消耗以提高燃料经济性有持续的兴趣。对于内燃柴油发动机，燃烧控制是一种用于不仅减少发动机废气排放而且减少气缸之间变化(cylinder-to-cylindervariation)的可能方法。结果，已经提出并开发了几种不同的用于控制内燃发动机装置的策略，特别是在重型车辆(例如卡车)领域中。这些发动机控制系统中的许多系统都被校准，以确保发动机在测试环境下(例如在测试单元中)运行时的安全峰值气缸压力水平。在这种类型的模拟或测试期间，监测气缸压力曲线(pressuretraces)。气缸中的压力通常由被布置成与单个气缸流体连通的一个或多个气缸压力传感器监测。然而，压力传感器的高成本和频繁校准以及整个发动机设计通常给制造商带来困难。常规地，内燃发动机的燃烧气缸包括进气阀和排气阀，其中，在活塞在燃烧气缸中的向下运动期间，进气阀在进气阶段被布置在打开位置。此后，进气阀在活塞到达气缸的下止点(BDC)时关闭，并且在压缩阶段、燃烧阶段和排气阶段期间关闭，并且在活塞到达上止点(TDC)时再次打开以用于下一个即将到来的进气冲程。然而，在模拟或测试环境中难以反映出在正常使用中的车辆中操作发动机的操作条件。这意味着内燃发动机的设置通常设有很大的安全裕量，以适应在发动机的正常使用期间由于不同的环境条件而导致的任何偏差。此外，重型发动机通常经受各种类型的苛刻的耐久性要求。US20060054136A1公开了用于基于气缸中的压力来控制内燃发动机的装置的一个示例。这种类型的装置包括可变阀机构，以用于至少改变进气阀或排气阀的打开面积。特别地，基于由该可变阀机构改变的进气阀或排气阀的打开面积来计算气缸中的压力。基于气缸中的压力来控制内燃发动机。尽管在本领域中已有各种活动，但仍然需要一种改进的、估算内燃发动机装置中的气缸压力的方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种更简单的估算内燃发动机装置(例如柴油内燃发动机)中的气缸压力的方法，该方法能够在车辆中的发动机装置的正常运行期间执行。该目的至少部分地通过根据权利要求1的方法来实现。根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于估算内燃发动机装置中的气缸压力的方法。该内燃发动机装置包括内燃发动机，该内燃发动机具有燃烧气缸和能够在燃烧气缸内在下止点与上止点之间移动的往复式活塞。该内燃发动机装置还包括与燃烧气缸流体连通的流量控制阀组件。该流量控制阀组件包括能够在打开位置与关闭位置之间操作的阀以及能操作成提供用于打开所述阀的打开力的致动器。此外，该方法包括以下步骤：-在膨胀冲程期间由该致动器启动所述阀的打开；-监测所述阀以确定所述阀打开时的时间点；-确定该时间点处的、燃烧气缸与在所述阀下游的流体介质通路中的位置之间的压差；-接收指示该时间点处的流体介质通路中的压力的数据；-基于所确定的压差和指示流体介质通路中的压力的所述数据来确定该时间点处的气缸压力。由于根据示例实施例的该方法的这些步骤，通过检测并使用所述阀两侧的压差的单个时间点作为起始点来估算气缸压力，可以提供一种通用且简单的估算气缸压力的方法。换句话说，本专利技术基于通过操作致动器来请求阀的打开并监测该阀的行为以识别该阀何时打开。以此方式，可以基于所述压差和流体介质通路中的压力来进一步确定该特定时间点处的气缸压力。这样，该方法被配置成利用该阀的阀位置反馈(即，该阀打开的时间点)作为用于估算气缸压力的手段，因此不依赖于用于监测气缸中的气缸压力的压力传感器。该方法的示例实施例对于在车辆中的发动机装置的正常运行期间估算气缸压力特别有用。举例来说，根据示例实施例的方法可以用作发动机管理系统(EMS)的集成部分。因此，对于任何给定组的操作条件，可以在发动机装置和车辆的运行期间优化发动机设置。此外，该方法允许将峰值气缸压力(PCP)维持在安全水平，同时可以在车辆运行期间优化发动机性能和燃料经济性。根据示例实施例的方法甚至可以允许使用更加动态的PCP，这是因为可以通过该方法在发动机装置和车辆的运行期间优化发动机设置。因此，该方法对于在具有重型发动机的重型车辆(其通常对发动机装置提出苛刻的耐用性要求)中实施是特别有用的。通过提供一种允许在车辆中的发动机的正常运行期间估算气缸压力的方法，能够持续地优化发动机性能而不具有过大PCP的风险，因此有助于提高发动机性能和车辆的燃料经济性。此外，通过具有至少一个如上所述的流量控制阀组件，可以决定何时应该开始打开所述阀的过程，并且还可以至少部分地控制在燃烧循环中何时打开所述阀。此外，通过使用流量控制阀组件，可以提供提高的操作自由度，而不会对发动机装置的总体设计产生负面影响。因此，通过在膨胀冲程期间由致动器启动所述阀的打开(即，在致动器力足以实际打开所述阀之前)的步骤中使用流量控制阀组件并且随后监测所述阀以确定所述阀打开时的时间点，可以立即确定给定时间点的压差。内燃发动机通常是车辆(例如卡车等)的内燃发动机。因此，该方法的示例实施例特别适用于车辆的内燃发动机装置。该方法的示例实施例同样可以适用于旨在用于发电、船舶动力推进等的其他类型的内燃发动机，而且也可以适用于包括内燃发动机的各种混合动力系统。因此，这些示例实施例可以例如用于各种类型的发电机组应用，包括柴油发电机、柴油发动机与发电机的组合等。此外，该方法的示例实施例也可以被结合在其他类型的发动机发电机以及铁路机车、船舶、轮渡、泵(例如水泵)中。通常，这样的系统可以包括柴油内燃发动机和被可操作地连接到该发动机的发电机。应当注意，当该时间点处的在所述阀下游的流体介质通路中的位置是指该时间点处的排气通路中的位置时，针对系统总体上描述了本文中提到的示例实施例和示例优点。然而，当所述阀下游的流体介质通路中的位置是进气通路中的位置时，也可以执行该方法。因此，当该时间点处的在所述阀下游的流体介质通路中的位置是该时间点处的排气通路中的位置时、以及当所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于估算内燃发动机装置(10)中的气缸压力(CP)的方法(100)，所述内燃发动机装置包括内燃发动机(12)，所述内燃发动机具有燃烧气缸(3)和能够在所述燃烧气缸内在下止点(BDC)与上止点(TDC)之间移动的往复式活塞(23)，并且所述内燃发动机装置还包括流量控制阀组件(28，38)，所述流量控制阀组件与所述燃烧气缸流体连通，并且所述流量控制阀组件包括能够在打开位置与关闭位置之间操作的阀(92)以及能操作成提供用于打开所述阀的打开力的致动器(91)，/n其特征在于，所述方法包括以下步骤：/n-在膨胀冲程期间由所述致动器启动(110)所述阀的打开；/n-监测(120)所述阀以确定所述阀打开时的时间点(Tp)；/n-确定(130)所述时间点(Tp)处的、所述燃烧气缸与在所述阀下游的流体介质通路(29，39，60)中的位置之间的压差(DP)；/n-接收(140)指示所述时间点(Tp)处的所述流体介质通路中的压力(EP)的数据；以及/n-基于所确定的压差(DP)和指示所述流体介质通路中的压力的所述数据来确定(150)所述时间点(Tp)处的气缸压力(CP)。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于估算内燃发动机装置(10)中的气缸压力(CP)的方法(100)，所述内燃发动机装置包括内燃发动机(12)，所述内燃发动机具有燃烧气缸(3)和能够在所述燃烧气缸内在下止点(BDC)与上止点(TDC)之间移动的往复式活塞(23)，并且所述内燃发动机装置还包括流量控制阀组件(28，38)，所述流量控制阀组件与所述燃烧气缸流体连通，并且所述流量控制阀组件包括能够在打开位置与关闭位置之间操作的阀(92)以及能操作成提供用于打开所述阀的打开力的致动器(91)，
其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-在膨胀冲程期间由所述致动器启动(110)所述阀的打开；
-监测(120)所述阀以确定所述阀打开时的时间点(Tp)；
-确定(130)所述时间点(Tp)处的、所述燃烧气缸与在所述阀下游的流体介质通路(29，39，60)中的位置之间的压差(DP)；
-接收(140)指示所述时间点(Tp)处的所述流体介质通路中的压力(EP)的数据；以及
-基于所确定的压差(DP)和指示所述流体介质通路中的压力的所述数据来确定(150)所述时间点(Tp)处的气缸压力(CP)。


2.根据权利要求1所述的方法，还包括以下步骤(160)：通过建模，基于所确定的所述时间点处的气缸压力(CP)而根据从上止点定义的所述往复式活塞的曲柄角度(CAD)来估算气缸压力。


3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述步骤(160)中的所述建模是理论内燃模型和经验内燃模型中的任一种。


4.根据权利要求2或3中的任一项所述的方法，其中，所述方法包括以下步骤(162)：从根据所述曲柄角度的所述估算的气缸压力来确定峰值气缸压力(PCP)。


5.根据权利要求2至4中的任一项所述的方法，还包括以下步骤(170)：基于根据所述曲柄角度的所述估算的气缸压力来调节通向进气阀的流体介质的流量。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，监测所述阀以确定所述阀打开时的时间点(Tp)的所述步骤(120)还包括感测所述阀的位置的步骤。


7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述流量控制阀组件包括定位传感器，并且，监测所述阀以确定所述阀打开时的时间点的...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴维·卡尔松，斯塔凡·隆格伦，
申请(专利权)人：沃尔沃卡车集团，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE