[发明专利]使用质量空气流量传感器估计质量空气流量的方法和系统

说明书

提供了一种用于估计内燃发动机的每气缸空气质量的方法和系统。以数字方式对来自MAF传感器的输出信号进行处理，以提供估计的每气缸空气质量(APC)。该系统包括：MAF传感器；数据采集单元，其被构造成接收来自MAF传感器的输出信号，并且产生具有大于一个样本每点火事件的采样率的采样信号；多带通(MBP)滤波器，其被构造成移除由通过MAF传感器的气流脉动和振荡引起的信号分量；包络检测器，其被构造成检测MBP滤波信号的下包络和上包络；MAF估计器，其被构造成基于检测到的下包络和上包络来估计质量空气流量；信号抽取器；低通滤波器；以及APC转换器，其将低通滤波信号转换为估计的APC。

技术领域

本公开涉及发动机控制系统，并且更特别地涉及一种用于通过使用质量空气流量传感器来估计至内燃发动机的质量空气流量的方法和系统。

背景技术

现代内燃发动机使用质量空气流量(MAF)传感器将质量空气流量的实时测量结果提供到发动机中，使得发动机控制模块(ECM)可以针对当前发动机转速和负载条件，调度适量的燃料。用于机动车辆中的常见MAF传感器根据热线式风速计(还被称为传感器线)的原理来工作，其使用恒定电流或者恒定温度原理。加热元件被维持在高于周围温度的受控温度。该加热元件暴露于流入发动机中的空气中，气流从加热元件中汲取热量。要求一定的功率量，以维持加热元件的温度，并且因此，加热元件的电压随着气流速度而变化。MAF传感器可以缩放加热元件的电压以提供随着流量变化的频率或者电压输出。

根据热线式风速计的原理来工作的MAF传感器，当在进气系统内的单个方向上(也被称为单向气流)进行测量时，将向发动机提供高精度。然而，在具有可变气门正时、压力感应、高级排放控制系统、气缸停缸技术和用于改进燃料节省和排放控制的其它发动机改进手段的现代内燃发动机中，进气系统中的实际气流可能不是单向的。由于上文所提到的发动机进步和改进，通过进气系统的气流可能会跨MAF传感器经历脉动和振荡，而不是纯单向流动。气流的脉动和振荡可能会影响MAF传感器的准确度，因此会影响燃料经济性和排放控制。

因此，虽然用于估计流向内燃发动机的质量空气流量的当前系统和方法实现了其预期的目的，但是需要一种用于估计现代发动机中的质量空气流量的经改进的方法和系统，以解决进气系统内流向内燃发动机的气流、非单向气流的脉动和振荡。

发明内容

根据若干方面，提供了一种用于估计内燃发动机的每气缸空气质量的方法。该方法包括：从质量空气流量(MAF)传感器接收MAF传感器输出信号；对MAF传感器输出信号进行采样以产生经采样的MAF信号；使经采样的MAF信号穿过多带通(MBP)滤波器；确定MBP滤波的经采样的MAF信号的上包络和下包络；作为上包络和下包络中的至少一个的函数，生成估计的MAF信号；使估计的MAF信号穿过抽取器以产生抽取的MAF信号；使抽取的MAF信号穿过低通滤波器；以及根据低通滤波的抽取的MAF信号计算每气缸质量空气。

在本公开的附加方面，每气缸质量空气使用以下公式来计算：APC＝MAF*120000/(Ncyl*RPM)。其中，APC是以毫克(mg)/气缸为单位的每气缸空气；MAF是以克每秒(g/s)为单位的质量空气流量；Ncyl是气缸数目；并且RPM是内燃发动机的每分钟转数。

在本公开的另一方面，对MAF信号进行采样的步骤包括以大于一个样本每气缸点火事件的采样率对MAF信号进行采样。

在本公开的另一方面，采样率是3个样本每气缸点火事件。

在本公开的另一方面，使经采样的MAF信号穿过多带通(MBP)滤波器以产生MBP滤波的MAF信号的步骤包括，通过MBP滤波器对经采样的MAF信号进行滤波以移除预定不需要的信号分量。

在本公开的另一方面，该方法进一步包括作为下包络的函数，生成估计的MAF信号。