用于估計(jì)動(dòng)力總成中容積效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于實(shí)時(shí)地估計(jì)內(nèi)燃機(jī)中容積效率的方法以及包括能實(shí)時(shí)地估計(jì)容 積效率的控制模塊的動(dòng)力總成。
【背景技術(shù)】
[0002] -些車(chē)輛包括用于推進(jìn)的動(dòng)力總成。動(dòng)力總成可以包括用于產(chǎn)生輸出扭矩的內(nèi)燃 機(jī)。具體地說(shuō)，內(nèi)燃機(jī)燃燒空氣/燃料混合物以便產(chǎn)生輸出扭矩。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明涉及一種用于實(shí)時(shí)地估計(jì)內(nèi)燃機(jī)中容積效率的方法，內(nèi)燃機(jī)是動(dòng)力總成的 一部分，動(dòng)力總成包括與內(nèi)燃機(jī)流體連通的進(jìn)氣歧管，該方法包括：
[0004] 使用聯(lián)接到進(jìn)氣歧管的氧傳感器監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管中的氣體的氧氣百分比；和
[0005] 經(jīng)由控制模塊至少部分地基于被監(jiān)測(cè)的進(jìn)氣歧管中氣體的氧氣百分比而實(shí)時(shí)地 確定內(nèi)燃機(jī)的容積效率。
[0006] 在該方法中，進(jìn)一步包括使用歧管絕對(duì)壓力（MAP)傳感器監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管壓力。
[0007] 在該方法中，進(jìn)一步包括使用聯(lián)接到進(jìn)氣歧管的歧管空氣流量（MAF)傳感器監(jiān)測(cè) 進(jìn)氣歧管中的質(zhì)量空氣流量。
[0008] 在該方法中，進(jìn)一步包括使用聯(lián)接到進(jìn)氣歧管的歧管空氣溫度（MAT)傳感器監(jiān)測(cè) 進(jìn)氣歧管溫度。
[0009] 在該方法中，其中動(dòng)力總成進(jìn)一步包括與進(jìn)氣歧管選擇性流體連通的排氣歧管， 且該方法進(jìn)一步包括使用空氣/燃料比傳感器監(jiān)測(cè)離開(kāi)排氣歧管的排氣的空氣/燃料比。 [0010] 在該方法中，進(jìn)一步包括經(jīng)由控制模塊至少部分地基于離開(kāi)排氣歧管的排氣中的 空氣/燃料比確定排氣歧管已燃燒氣體分?jǐn)?shù)。
[0011] 在該方法中，進(jìn)一步包括經(jīng)由控制模塊至少部分地基于進(jìn)氣歧管中氣體的氧氣百 分比確定進(jìn)氣歧管已燃燒氣體分?jǐn)?shù)。
[0012] 在該方法中，進(jìn)一步包括經(jīng)由控制模塊至少部分地基于進(jìn)氣歧管溫度和進(jìn)氣歧管 壓力確定汽缸充氣的質(zhì)量。
[0013] 在該方法中，其中經(jīng)由控制模塊實(shí)時(shí)地確定容積效率包括，經(jīng)由控制模塊至少部 分地基于排氣歧管已燃燒氣體分?jǐn)?shù)、進(jìn)氣歧管已燃燒氣體分?jǐn)?shù)和進(jìn)氣歧管中汽缸充氣的質(zhì) 量實(shí)時(shí)地確定內(nèi)燃機(jī)的容積效率。
[0014] 本發(fā)明還涉及一種動(dòng)力總成，其包括：
[0015] 進(jìn)氣歧管；
[0016] 氧傳感器，操作性地聯(lián)接到進(jìn)氣歧管，使得氧傳感器能監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管中氣體的氧 氣百分比；
[0017] 內(nèi)燃機(jī)，與進(jìn)氣歧管流體連通；
[0018] 排氣歧管，與內(nèi)燃機(jī)流體連通，其中排氣歧管與進(jìn)氣歧管選擇性地流體連通；和
[0019] 控制模塊，與氧傳感器通信，其中控制模塊被編程為至少部分地基于被監(jiān)測(cè)的進(jìn) 氣歧管中氣體中的氧氣百分比而實(shí)時(shí)地確定內(nèi)燃機(jī)的容積效率。
[0020] 在該動(dòng)力總成中，進(jìn)一步包括歧管絕對(duì)壓力（MAP)傳感器，其操作性地聯(lián)接到進(jìn) 氣歧管，使得MAP傳感器能監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管壓力。
[0021] 在該動(dòng)力總成中，進(jìn)一步包括歧管空氣流量（MAF)傳感器，其操作性地聯(lián)接到進(jìn) 氣歧管，使得MAF傳感器能監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管中的質(zhì)量空氣流量。
[0022] 在該動(dòng)力總成中，進(jìn)一步包括歧管空氣溫度（MAT)傳感器，其操作性地聯(lián)接到進(jìn) 氣歧管，使得MAT傳感器能監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管溫度。
[0023] 在該動(dòng)力總成中，進(jìn)一步包括排氣歧管和空氣/燃料比傳感器，所述排氣歧管與 進(jìn)氣歧管選擇性地流體連通，且所述空氣/燃料比傳感器操作性地聯(lián)接到排氣歧管，使得 空氣/燃料比傳感器能監(jiān)測(cè)離開(kāi)排氣歧管的排氣中的空氣/燃料比。
[0024] 在該動(dòng)力總成中，其中控制模塊被編程為至少部分地基于離開(kāi)排氣歧管的排氣中 的空氣/燃料比確定排氣歧管已燃燒氣體分?jǐn)?shù)。
[0025] 在該動(dòng)力總成中，其中控制模塊配置為至少部分地基于進(jìn)氣歧管中氣體的氧氣百 分比確定進(jìn)氣歧管已燃燒氣體分?jǐn)?shù)。
[0026] 在該動(dòng)力總成中，其中控制模塊被編程為至少部分地基于進(jìn)氣歧管溫度和進(jìn)氣歧 管壓力確定汽缸充氣的質(zhì)量。
[0027] 在該動(dòng)力總成中，其中控制模塊被為編程至少部分地基于排氣歧管已燃燒氣體分 數(shù)、進(jìn)氣歧管已燃燒氣體分?jǐn)?shù)和進(jìn)氣歧管中的汽缸充氣質(zhì)量確定容積效率。
[0028] 在火花點(diǎn)火式內(nèi)燃機(jī)中，有用的是實(shí)時(shí)地確定容積效率以便調(diào)整汽缸充氣。在本 發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)"容積效率"是指汽缸中理論和實(shí)際的空氣質(zhì)量之間的比，且術(shù)語(yǔ)"汽缸充氣" 是指將在特定時(shí)刻供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣歧管中的氣體量（新鮮空氣和/或排氣）。有 用的是根據(jù)估計(jì)的容積效率調(diào)整汽缸充氣，以便使得燃料效率最大化且使得燃料排放最小 化。為此，汽缸充氣可被調(diào)整以便維持內(nèi)燃機(jī)中化學(xué)計(jì)量的空氣/燃料比。術(shù)語(yǔ)"空氣/燃 料比"是指存在于內(nèi)燃機(jī)中空氣對(duì)燃料的質(zhì)量比。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)在化學(xué)計(jì)量的空氣/燃料比下 運(yùn)行時(shí)，內(nèi)燃機(jī)被供應(yīng)正好足夠的空氣以完全地燃燒可用燃料。
[0029] 本發(fā)明涉及用于實(shí)時(shí)地估計(jì)內(nèi)燃機(jī)中容積效率的方法。內(nèi)燃機(jī)限定至少一個(gè)汽缸 且是動(dòng)力總成的一部分。動(dòng)力總成包括與內(nèi)燃機(jī)流體連通的進(jìn)氣歧管和與內(nèi)燃機(jī)流體連通 的排氣歧管。排氣歧管與進(jìn)氣歧管選擇性地流體連通。用于實(shí)時(shí)地估計(jì)內(nèi)燃機(jī)中容積效率 的方法包括以下步驟：(a)使用聯(lián)接到進(jìn)氣歧管的氧傳感器監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管中氣體的氧氣百 分比；和（b)經(jīng)由控制模塊，至少部分地基于進(jìn)氣歧管中氣體的氧氣百分比實(shí)時(shí)地確定內(nèi) 燃機(jī)的容積效率。
[0030] 本發(fā)明還涉及動(dòng)力總成，包括能執(zhí)行如上所述方法步驟的控制模塊。
[0031] 在下文結(jié)合附圖進(jìn)行的對(duì)實(shí)施本發(fā)明的較佳模式做出的詳盡描述中能容易地理 解上述的本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)以及其他的特征和優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1是包括內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力總成的框圖；和
[0033] 圖2是用于實(shí)時(shí)地估計(jì)圖1的內(nèi)燃機(jī)的容積效率的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034] 參見(jiàn)附圖，其中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部件，圖1示意性地示出了包括用于 推進(jìn)的動(dòng)力總成102的車(chē)輛100。動(dòng)力總成102包括進(jìn)氣歧管104,其能從大氣接收新鮮空 氣A。進(jìn)氣歧管104與內(nèi)燃機(jī)106流體連通。因此，新鮮空氣A可從進(jìn)氣歧管104流動(dòng)到內(nèi) 燃機(jī)106。內(nèi)燃機(jī)106是動(dòng)力總成102的一部分且限定至少一個(gè)汽缸108。在所示實(shí)施例 中，內(nèi)燃機(jī)106限定多個(gè)汽缸108。每一個(gè)汽缸108可接收燃料F，例如汽油，以便燃燒汽缸 108內(nèi)部的空氣/燃料混合物。汽缸108中的空氣/燃料混合物的燃燒隨后轉(zhuǎn)換成扭矩，以 推進(jìn)車(chē)輛100。
[0035] 動(dòng)力總成102另外包括與內(nèi)燃機(jī)106流體連通的排氣歧管110。因此，從汽缸108 的燃燒生成的排出氣體E可從內(nèi)燃機(jī)106流動(dòng)到排氣歧管110。排出氣體E的至少一部分 可隨后離開(kāi)排氣歧管110,而排出氣體E的另一部分可在稱為廢氣再循環(huán)（EGR)的過(guò)程中再 循環(huán)到進(jìn)氣歧管104。為此，排氣歧管110選擇性地與進(jìn)氣歧管104流體連通。EGR閥112 可控制再循環(huán)到進(jìn)氣歧管104的排出氣體E的量。排出氣體E隨后與進(jìn)氣歧管104內(nèi)的新 鮮空氣A混合且隨后該混合物（即汽缸充氣AC)可供應(yīng)到內(nèi)燃機(jī)106。由此，在本發(fā)明中， 術(shù)語(yǔ)"汽缸充氣"是指將在特定時(shí)刻供應(yīng)到汽缸108的進(jìn)氣歧管104內(nèi)的氣體（新鮮空氣 A和/或排出氣體E)的量。
[0036] 動(dòng)力總成102進(jìn)一步包括與內(nèi)燃機(jī)106、進(jìn)氣歧管104和排氣歧管110電子通信的 控制模塊114。術(shù)語(yǔ)"控制模塊"、"控制"、"控制器"、"控制單元"、"處理器"和相似的術(shù)語(yǔ)是 指專用集成電路（一個(gè)或多個(gè)）（ASIC)、電子電路（一個(gè)或多個(gè)）、執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或 固件程序或例行程序的中央處理單元（一個(gè)或多個(gè)）（優(yōu)選是微處理器（一個(gè)或多個(gè)））和 相關(guān)的存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)部分（只讀的、可編程只讀的、隨機(jī)存取的、硬件驅(qū)動(dòng)的等）、組合邏輯 電路（一個(gè)或多個(gè)）、時(shí)序邏輯電路（一個(gè)或多個(gè)）、輸入/輸出電路（一個(gè)或多個(gè)）和裝 置、適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)節(jié)和緩存電路、和其他部件中的一個(gè)或多個(gè)的一個(gè)或各種組合，以提供所 述的功能。"軟件"、"固件"、"程序"、"指令"、"例行程序"、"代碼"、"算法"和相似的術(shù)語(yǔ)是 指任何控制器可執(zhí)行的指令集，包括標(biāo)定和查找表。在所示實(shí)施例中，控制模塊114包括至 少一個(gè)處理器116和至少一個(gè)存儲(chǔ)器118 (或任何非瞬時(shí)實(shí)體計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)）。存儲(chǔ) 器118可存儲(chǔ)控制器可執(zhí)行指令集，且處理器116可執(zhí)行存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器118中的控制器可 執(zhí)行的指令集。
[0037] 控制模塊114與歧管空氣流量（MAF)傳感器120、歧管絕對(duì)壓力（MAP)傳感器122、 歧管空氣溫度（MAT)傳感器124、氧傳感器126和寬范圍空氣/燃料比傳感器128通信（例 如電子通信）。MAF傳感器120操作性地聯(lián)接到進(jìn)氣歧管104且可因此測(cè)量和監(jiān)測(cè)進(jìn)入進(jìn) 氣歧管104的新鮮空氣A的質(zhì)量空氣流量（MAF)(即質(zhì)量空氣流量MAF)?？刂颇K114可 從MAF傳感器120接收輸入信號(hào)并且基于該輸入信號(hào)確定質(zhì)量空氣流量MAF。MAP傳感器 122操作性地聯(lián)接到進(jìn)氣歧管104且可因此測(cè)量和監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管104內(nèi)的氣體壓力（即進(jìn) 氣歧管壓力Pm)。控制模塊114可從MAP傳感器122接收輸入信號(hào)并隨后基于該輸入信號(hào) 確定進(jìn)氣歧管壓力。氧傳感器126可以是二氧化誥、或氧化誥、lamda傳感器且操作性地 聯(lián)接到進(jìn)氣歧管104,且可因此測(cè)量和監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管104內(nèi)的氣體中氧氣的百分比（氧氣百 分比〇2)。例如，氧傳感器126可測(cè)量和監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管104內(nèi)的氣體的氧氣百分比或進(jìn)氣歧 管104內(nèi)的氣體的氧氣質(zhì)量百分比?？刂颇K114可從氧傳感器126接收輸入信號(hào)且隨后 基于該輸入信號(hào)確定氧氣百分比〇2。MAT傳感器124操作性地聯(lián)接到進(jìn)氣歧管104且可因 此測(cè)量和監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管104內(nèi)的氣體溫度（即進(jìn)氣歧管溫度T)?？刂颇K114可從MAT傳 感器124接收輸入信號(hào)且基于該輸入信號(hào)確定進(jìn)氣歧管溫度T。空氣/燃料比傳感器128 操作性地聯(lián)接到排氣歧管110且可因此測(cè)量和監(jiān)測(cè)排氣歧管110中排出氣體E的空氣/燃 料比（即空氣/燃料比λ )?？刂颇K114可從空氣/燃料比傳感器128接收輸入信號(hào)且 基于該輸入信號(hào)確定空氣/燃料比λ。
[0038] 參考圖2,控制模塊114具體被編程為執(zhí)行方法200的指令，用于實(shí)時(shí)地估計(jì)內(nèi)燃 機(jī)106的容積效率。方法200在步驟202開(kāi)始，且使用氧傳感器126測(cè)量和監(jiān)測(cè)進(jìn)氣歧管 104內(nèi)的氣體的氧氣百分比（即氧氣百分比02)。在本發(fā)明中，術(shù)語(yǔ)"氧氣百分比"是指與進(jìn) 氣歧管104內(nèi)氧氣關(guān)于進(jìn)氣歧管104內(nèi)的總氣體的氧氣百分?jǐn)?shù)。作為非限制性的例子，氧 氣百分比〇2可以以體積（即氧氣體積百分比）或質(zhì)量（氧氣質(zhì)量百分比）來(lái)表示。氧傳 感器126可產(chǎn)生表不氧氣百分比02的輸入信號(hào)且隨后將該輸入信號(hào)發(fā)送到控制模塊114。 控制模塊114被編程且配置為從氧傳感器02接收輸入信號(hào)且基于該輸入信號(hào)確定氧氣百 分比〇2。方法200隨后前進(jìn)到步驟204。
[0039] 步驟204測(cè)量和監(jiān)測(cè)進(jìn)入進(jìn)氣歧管104的新鮮空氣Α的質(zhì)量空氣