[发明专利]连续计算每汽缸截留和扫气空气的方法

说明书

与每汽缸截留和扫气空气(APC)相关的计算模型和计算法改进内燃机的扫气和非扫气操作模式以及其间的过渡。将来自传感器(其包括发动机速度传感器、歧管空气压力传感器、大气压力传感器、曲轴位置传感器和阀状态传感器)的数据提供给一对人工神经网络。第一神经网络利用该数据计算气体的标称容积，该气体即截留在汽缸中的空气。第二神经网络利用该数据计算截留比。根据理想气体定律利用第一网络的输出来计算每汽缸截留空气的实际质量。每汽缸截留空气的实际质量还除以由第二网络计算出的截留比来确定每汽缸总空气，并且还进一步用于通过每汽缸总空气减去每汽缸截留空气来计算出每汽缸扫气空气。

技术领域

本公开涉及改进与内燃机中每汽缸截留空气(APC)有关的计算法，并且更具体地涉及改进与在内燃机中扫气和非扫气操作模式期间的每汽缸截留和扫气空气有关的计算模型和计算法。

背景技术

此章节的陈述仅旨在提供与本公开相关的背景信息，而且可以构成或者可以不构成现有技术。

在现代内燃机中，尤其是在那些采用涡轮增压器和可变阀门正时的内燃机中，通过进气歧管进入发动机的一定百分比的空气在进气冲程期间将完全穿过汽缸，即从进气阀到排气阀，并且由此将不会参与燃烧循环。这种情况能够在高凸轮(及阀门开度)重叠期间发生在升压应用上，特别是在较高的压力比下。这种完全穿过汽缸的截留空气被称为扫气空气。

尽管人们在进行初次分析时可能认为这种扫气空气是不利的，但是它的确使得涡轮增压器更快地旋转，由此改进升压响应。扫气空气真正的难点在于，在扫气模式下操作的发动机毫不意外地也在更常规的非扫气模式下操作，在该非扫气模式下，所有穿过进气阀的空气截留在汽缸中用于压缩冲程和做功冲程，而在此之后排出空气。尽管这种发动机通常为扫气模式和非扫气模式下的操作采用了单独的控制模式，但是，非扫气模式(通常在较低的ROM下)与扫气模式(在较高的RPM下)之间的过渡可能较突然，并且能够在燃料、空气流和点火系统的监测和操作这两方面造成不连续性。

因此，在扫气模式和非扫气模式这两种模式下操作的内燃机和控制装置中存在有公认的问题。本发明解决了该问题。

发明内容

通过改进与在扫气和非扫气操作模式期间的每汽缸截留和扫气空气有关的计算模型和计算法以及这些操作模式之间的无缝过渡，本发明旨在改进内燃机的操作。将来自传感器(其包括发动机速度(RPM)传感器、歧管空气压力传感器、大气压力传感器、曲轴位置传感器、进气阀最大开度位置传感器、排气阀最大开度位置传感器和阀状态传感器)的数据提供给一对人工神经网络(ANN)。第一神经网络(截留容积效率ANN)利用该数据计算气体(即截留在汽缸中的空气)的标称容积。第二截留比ANN利用该数据计算截留比。结合理想气体定律，利用第一ANN的输出来计算每汽缸截留空气(APC)的实际质量。每汽缸截留空气的实际质量还除以由第二ANN计算出的截留比来确定每汽缸总空气，并且还进一步用于通过每汽缸总空气减去每汽缸截留空气来计算出每汽缸扫气空气。将会认识到的是，前述计算是实时完成的，并且因此这三个数据输出(每汽缸总空气、每汽缸截留空气和每汽缸扫气空气)是连续地提供且可以并将会由各个发动机和车辆控制模块和系统利用来提升整体发动机和车辆性能。

因此，本发明的一个方面在于提供一种改进在扫气和非扫气模式下操作的内燃机的操作的方法。

本发明的另一个方面在于提供一种扫气和非扫气内燃机的操作的方法，其提供了这种扫气操作模式与非扫气操作模式之间的无缝过渡。

本发明的又一个方面在于提供一种利用人工神经网络改进在扫气和非扫气模式下操作的内燃机的操作的方法。

本发明的又一个方面在于提供一种利用人工神经网络和传感器改进在扫气和非扫气模式下操作的内燃机的操作的方法，其中这些传感器包括歧管空气压力传感器、大气压力传感器、发动机速度传感器和曲轴角度和阀状态传感器。