[发明专利]发动机操作系统和方法

说明书

本公开提供了“发动机操作系统和方法”。提供了用于估计所有发动机气缸的最大缸内压力同时减少压力感测所需的各个气缸的数量的方法和系统。对单个仪表化气缸执行压力感测。对于其余的非仪表化气缸，应用依赖于发动机转速的校正因子，其补偿由于进气门关闭差异引起的气缸之间的压缩压力变化。

技术领域

本说明书总体涉及用于估计车辆发动机中的最大缸内压力以应对空气充气动力学和压缩压力的气缸间变化的方法和系统。

背景技术

越来越低的发动机排放标准要求越来越复杂的发动机控制。改进发动机操作的方法是在发动机气缸中安装压力传感器。压力传感器可以提供有用的反馈信息，其可以指示针对气缸中的每一个(其中安装有压力传感器)以及发动机本身关于燃烧位置、燃烧量、质量方面的发动机燃烧、发动机性能、耐久性和发动机排放。压力传感器可以安装在每个发动机气缸中，使得控制器可以评估气缸操作的方式。例如，如果单个气缸的任何质量分数燃烧位置延迟得比期望的更长，则可以将该气缸的发动机燃料喷射正时提前以在特定气缸的发动机循环期间将质量分数燃烧位置的曲轴位置提前。

在一些发动机系统中，可以通过依赖单个压力传感器来降低处理气缸压力传感器数据的发动机成本和计算能力要求。例如，Fulton等人在US2017/0051700中公开了一种发动机系统，其中单个压力传感器联接在单个发动机气缸上，该发动机气缸提供最低的均方根误差值。经由单个传感器测量单个发动机气缸的气缸压力(例如，最大缸内压力)，同时使用模型和测量的发动机工况基于测量的压力数据推断其余发动机气缸的对应压力值。

然而，本文中发明人已经识别出上述方法的潜在问题。其余发动机气缸的建模化缸内压力值可能容易出错。例如，建模值可能显著偏离测量的气缸压力值(诸如，在每个气缸安装有压力传感器的情况下所获得的值)。这可能主要归因于仪表化气缸和非仪表化气缸之间的空气分配(或动态充气空气效应)和压缩比差异引起的气缸间压缩压力变化。另外，发动机通常在最大极限和校准目标之间保持峰值气缸压力的工程裕度。该工程裕度考虑了发动机间和气缸间的可变性。峰值气缸压力估计的误差可导致更大的裕度，以考虑发动机间和气缸间的可变性。这进而可以限制发动机可以支持的峰值扭矩。

发明人已经认识到，在模型中，缸内压力迹线可以分解为压缩压力分量和燃烧压力分量。虽然燃烧压力与由燃料喷射量和正时管控的燃烧事件有关，但是压缩压力受空气分配和压缩比的影响。虽然非仪表化气缸的燃烧压力重建可以通过经由曲轴振荡模型(其考虑由于燃料喷射量和正时变化引起的燃烧事件的气缸间变化)进行校正来获得，但压缩压力重建无法通过类似手段实现。例如，假设非仪表化气缸的压缩压力与仪表化气缸的压缩压力相同，忽略空气分配和压缩比的气缸间变化。然而，压缩压力的实际气缸间变化随发动机操作参数(诸如发动机转速)而变化。每个气缸的压缩压力对随后的压力迹线(包括燃烧压力)产生影响，并最终对最大缸内压力产生影响。因此，该模型在预测由于压缩压力的气缸间变化引起的最大缸内压力时遇到误差。在一个示例中，如果压缩压力未被准确地知道并且出于安全原因而假设较低值，则可以不必要地限制可以提供给发动机的升压压力的量，从而限制发动机扭矩输出。另一方面，如果在每个气缸中安装压力传感器以减少误差，则将损失对于减少部件使用的成本和复杂性益处。因此，可能难以平衡压力确定的成本和压力确定的精度。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种用于发动机的方法来至少部分地解决，该方法包括：经由压力传感器测量第一气缸中的最大缸内压力；并且基于与所测量的第一气缸的最大气缸压力的差异来推断第二气缸中的最大缸内压力，该差异根据第二气缸的进气门关闭正时和气缸标识中的每一个来确定。以这种方式，可以减少气缸间压力估计变化，而不需要在每个气缸中安装压力传感器。