[发明专利]用于基于活塞温度偏差控制发动机的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于基于活塞温度偏差控制发动机的系统和方法。

背景技术

此处提供的背景描述的目的在于总体地呈现本发明的背景。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分中所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本发明的现有技术。

内燃机燃烧汽缸内的空气和燃料混合物以驱动活塞，这产生了驱动转矩。进入发动机的空气流经由节流阀调节，该节流阀调整节流面积以控制进入发动机的空气流。燃料控制系统调整燃料被喷射的速率以向汽缸提供所需空气/燃料混合物和/或实现所需转矩输出。增加被提供到汽缸的空气和燃料的量会增加发动机的转矩输出。

在火花点火发动机中，火花起始被提供给汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，汽缸中的压缩燃烧被提供给汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流可以是用于调整火花点火发动机的转矩输出的主要机制，而燃料流可以是用于调整压缩点火发动机的转矩输出的主要机制。

通过排气系统的废气可以包括颗粒物质。已经开发出诸如颗粒过滤器的排气部件来过滤颗粒物质。然而，这些部件增加了车辆的成本和质量。

美国专利号8,989,989(下文称为“‘989专利”)中(该专利的描述全部结合在此)所述的系统描述了一种系统，该系统包括温度估计模块和燃料控制模块。该温度估计模块基于发动机操作条件估计与汽缸相关联的活塞温度。该燃料控制模块基于估计的活塞温度来控制与汽缸相关联的喷射正时、与汽缸相关联的喷射压力、与汽缸相关联的喷射位置，或与汽缸相关联的每个发动机循环的喷射次数。

发明内容

虽然总体上已经理解了实际活塞温度在正常的发动机操作期间波动，但是常规系统仅极为粗略地调整这些波动。在开发期间，付出了大量努力来校准每个发动机系列的发动机控制系统。作为校准程序的部分，可以感测实际活塞温度且可以优化发动机的控制参数以产生所需结果，例如减少颗粒排放。发动机操作直至条件稳定使得该条件达到基本上“稳定状态”条件。接着可以存储并且参照每个所需稳定状态条件的发动机操作参数以在产品发动机中使用。在这些产品发动机中，可以基于发动机操作参数推断或估计活塞温度，且接着可以控制发动机以产生所需结果。’989专利中所述的发明利用此校准程序来调整发动机操作参数。虽然这大幅减少颗粒排放，但是由’989专利公开的系统通过以二进制方式调整发动机参数仅粗略地对活塞温度做出响应。估计活塞温度并且对活塞温度进行滤波，且接着将该活塞温度与阈值进行比较。仅响应于通过超过此阈值调用的简易触发来调整发动机参数。本发明的发明者已意识到，可通过进一步完善和连续地调整发动机参数获得附加的显著益处。以此方式，可实现颗粒的显著减少以及许多其它益处。

本发明的示例性实施例不仅基于稳定状态活塞温度调整发动机控制信号，而且通过在“第一”查找表中否则将由稳定状态条件引起的值(如’989专利那样做)与“第二”查找表中最近创建的值之间进行内插来进一步修改发动机控制参数。“第二”查找表的值是在校准期间推导出来的，但是填充有当活塞温度为不同于稳定状态活塞温度的已知值时推导的值。例如，校准发动机的活塞温度可以维持在不同于否则已经达到的先前推导的稳定状态活塞温度的温度，同时记录发动机操作条件且优化发动机操作参数以例如提供减少的颗粒排放。本发明的示例性实施例接着计算活塞温度偏差，其启用了这两个表的值之间的内插以提供改善更多、连续优化的结果。以此方式，可实现颗粒排放的显著减少以及其它益处和优点，这在先前是不可能的。

在本发明的一个示例性实施例中，该系统包括温度估计模块，其基于发动机操作条件来估计活塞温度；活塞温度偏差估计模块，其基于发动机操作条件来估计与估计的稳定状态活塞温度的偏差；以及发动机控制器，其在“第一”查找表的值与“第二”查找表的值之间进行内插以向发动机输出控制信号。

根据下文提供的详细描述，本发明的进一步应用领域将变得显而易见。应当理解的是，详细描述和具体实例仅旨在用于说明目的，并且不旨在限制本发明的范围。

附图说明

通过详细说明和附图将更完全地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的示例性实施例的发动机系统的功能框图；

图2A是根据常规系统和方法的说明响应于发动机操作条件的变化而进行的示例性发动机控制参数调整的曲线图；

图2B是根据另一种示例性系统和方法的说明响应于发动机操作条件的变化而基于估计的活塞温度进行的示例性发动机控制参数调整的曲线图；