響應於從發動機汽缸壓力估算出的氧氣濃度的發動機系統控制的製作方法
2023-05-01 00:00:56 4
響應於從發動機汽缸壓力估算出的氧氣濃度的發動機系統控制的製作方法
【專利摘要】在此披露了響應於從發動機汽缸壓力估算出的氧氣濃度的發動機系統控制方法。
【專利說明】響應於從發動機汽缸壓力估算出的氧氣濃度的發動機系統控制
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求於2011年8月31日提交的美國臨時申請號61/529，512的權益。
【技術領域】
[0003]本披露總體上涉及的領域包括發動機系統監測與控制。
[0004]背景
[0005]內燃發動機系統可以包括帶有多個汽缸(限定多個燃燒室)的發動機，氣體和燃料在這些燃燒室中燃燒以便轉換成機械動力。這個系統還可以包括一個空氣進氣系統以便將進氣運送到這些汽缸，並且包括一個排氣系統以便將排氣從這些汽缸運走。這個系統可以進一步包括與用來調節發動機燃料供應、吸氣以及點火正時的一個或多個控制器通信的多種系統傳感器，以便在燃油消耗、排氣排放、以及輸出功率方面來優化發動機性能。
[0006]本發明的示例性實施例的概述
[0007]一種方法的一個實施例包括:對發動機系統中的發動機的一個汽缸內的壓力進行感測；並且響應於所感測到的該汽缸內的壓力對發動機系統中的氧氣濃度進行估算。
[0008]一種方法的另一個實施例包括:確定一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差、並且確定一個氧氣濃度設計點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差。該方法還包括:響應於該氧氣濃度偏差來產生一個氧氣濃度控制輸出值，並且響應於該增壓壓力偏差以及該氧氣濃度控制輸出值來產生一個增壓控制輸出值。
[0009]一種方法的一個進一步的實施例包括:確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差，並且確定在一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差。該方法還包括:響應於該增壓壓力偏差來產生一個增壓壓力控制輸出值，並且響應於該氧氣濃度偏差以及該增壓壓力控制輸出值來產生一個氧氣濃度控制輸出值。
[0010]還披露了用於實施以上一個或多個方法實施例的產品和電腦程式產品的不同實施例。
[0011]從以下所提供的詳細的說明中本發明的其他示例性實施例會變得清楚。應理解這些詳細說明以及具體實例在披露了本發明的示例性實施例的同時，僅旨在用於說明的目的而非旨在限制本發明的範圍。
[0012]附圖的簡要說明
[0013]從詳細的說明以及這些附圖中將會更加全面地理解本發明的多個示例性實施例，在附圖中:
[0014]圖1展示了帶有多個傳感器的一個內燃發動機系統的一個實施例的示意圖；
[0015]圖2展示了用於圖1的內燃發動機系統的一個控制方案的一個實施例的示意圖；
[0016]圖3展示了用於圖1的內燃發動機系統的控制方案的另一個實施例的示意圖；並且
[0017]圖4展示了用於圖1的內燃發動機系統的控制方案的另外一個實施例的示意圖。
[0018]示例性實施例的詳細說明
[0019]以下對這些實施例的說明在本質上僅僅是示例性的，並且絕非旨在對本發明、其應用或用途進行限制。
[0020]在此披露了響應於從發動機汽缸壓力估算出的氧氣濃度的發動機系統控制的方法的不同實施例。例如，一種方法的一個實施例包括:對一個發動機系統中的發動機的一個汽缸內的壓力進行感測；並且響應於所感測到的該汽缸內的壓力對發機系統中的氧氣濃度進行估算。
[0021]一種方法的另一個實施例包括:確定一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差、並且確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差。該方法還包括:響應於該氧氣濃度偏差而產生一個氧氣濃度控制輸出值，並且響應於該增壓壓力偏差以及該氧氣濃度控制輸出值而產生一個增壓控制輸出值。該氧氣濃度控制輸出值可以用來調節一個發動機系統裝置，例如，一個渦輪增壓器可變渦輪幾何形狀致動器、一個渦輪增壓器EGR旁路閥、和/或類似物。
[0022]一種方法的一個另外的實施例包括:確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差，並且確定一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差。該方法還包括:響應於該增壓壓力偏差而產生一個增壓壓力控制輸出值，並且響應於該氧氣濃度偏差以及該增壓壓力控制輸出值而產生一個氧氣濃度控制輸出值。該氧氣濃度控制輸出值可以用來調節一個發動機系統裝置，例如，一個排氣再循環閥、節流閥、和/或類似物。
[0023]現在參見圖1，這些方法可以與一個內燃發動機系統10結合使用。一般而言，系統10包括從空氣與燃料的混合物的燃燒來形成機械功的一臺內燃發動機12、用於為發動機12提供空氣的一個進氣或抽吸系統14、以及用於將燃燒氣體總體上從發動機12運走的一個排氣系統16。而且，系統10可以包括跨過該抽吸系統14和排氣系統16而聯通的一臺渦輪增壓器18，用來壓縮用於燃燒的空氣以便增加發動機的輸出。渦輪增壓器18可以是可變幾何形狀渦輪機類型的渦輪增壓器。本領域技術人員將認識到，可以使用燃料系統(未示出)來向發動機提供燃料，並且一個控制系統100可以包括一個或多個適當的處理器和存儲器(未單獨示出)以便實施在此披露的這些方法的至少一些部分。
[0024]內燃發動機12可以是任何適當類型的發動機，如像柴油發動機的一種自動點火發動機、或者像汽油發動機的火花點火發動機。內燃發動機12可以使用任何類型的適當液體或氣態燃料。發動機12包括在一個汽缸體中的多個汽缸25和活塞(未單獨示出)，該汽缸體與一個汽缸蓋(未單獨示出)一起限定多個燃燒室(未單獨示出)。發動機12還可以包括若干傳感器。例如，可以在該汽缸體中提供一個油壓傳感器20以便測量發動機油壓，還可以提供一個發動機速度和/或位置傳感器22以便測量發動機曲軸(未示出)的旋轉速度和/或位置。而且，汽缸體中的一個冷卻劑溫度傳感器24測量流過其的發動機冷卻劑的溫度。
[0025]最後，發動機12可以包括與這些發動機汽缸25相聯通的多個發動機汽缸壓力傳感器26以便測量其中的壓力。這些壓力傳感器26可以定位成與這些發動機汽缸25直接聯通，例如用於估算與發動機的燃燒曲線相關的多個參數。這些發動機汽缸壓力傳感器26可以是分開的裝置或者可以被整合在其他裝置例如壓力感測電熱塞(PSG)中。
[0026]而且，這些壓力傳感器26可以定位成與這些發動機汽缸25在上遊或下遊相聯通，例如用於估算與發動機的氣體交換壓力曲線相關的多個參數(例如，在打開進氣閥和排氣閥的過程中)。例如，這些壓力傳感器26可以被布置成在該抽吸系統14中的任何適當位置處於上遊聯通，例如與進氣歧管36相聯通。在另一個實例中，這些壓力傳感器26可以被布置成在該排氣系統16中的任何適當位置處於下遊聯通，例如與排氣歧管50相聯通。
[0027]雖然根據在此描述的這些方法可以使用這些汽缸壓力傳感器26，但典型地它們被用於增強發動機系統控制和/或診斷。例如，這些汽缸壓力傳感器26可以增強對汽缸間的正時及燃料供應的控制以補償單個汽缸的差異。這些汽缸壓力傳感器26還可以用來補償燃料辛烷與十六烷的差異，並且它們可以用來使用先進的燃燒技術如均勻充氣壓縮點火(HCCI)來執行閉環點火控制。如在此將在下文中進一步描述的，在此描述的這些方法利用這些汽缸壓力傳感器26的存在來估算進氣歧管36和/或這些發動機汽缸25中的氧氣濃度。
[0028]該抽吸系統14除了適當的導管和連接器之外還可以包括:用於過濾進入空氣的一個空氣過濾器28、用於壓縮經過濾的空氣的一個渦輪增壓器壓縮機30、用於冷卻經壓縮的空氣的一個中冷器32、以及用於抑制經冷卻的空氣的流動的一個節流閥34。該抽吸系統14還可以包括一個進氣歧管36，以用於接收被節流的空氣並且將其分配給發動機12的這些燃燒室。
[0029]該抽吸系統14還可以包括多個傳感器。例如，可以提供與該進氣歧管36相聯通的一個進氣歧管壓力傳感器38以用於測量流向這些發動機汽缸25的空氣的壓力，並且可以提供一個溫度傳感器40以便測量流向這些汽缸25的空氣的溫度。可以將一個空氣品質流量傳感器42和環境溫度傳感器44布置在空氣過濾器28的下遊並且在渦輪增壓器壓縮機30的上遊。可以適當地將一個速度傳感器46聯接到渦輪增壓器壓縮機30上以用於測量其旋轉速度。可以使用一個節流位置傳感器48 (如一個整合的角度位置傳感器)來測量節流閥34的位置。
[0030]排氣系統16除了適當的導管與連接器之外還可以包括一個排氣歧管50，以用來收集來自發動機12的這些燃燒室中的排氣並且將它們向下遊運送到排氣系統16的其餘部分。該排氣系統16還可以包括與排氣歧管50在下遊聯通的一個渦輪增壓器渦輪機52、一個催化轉化器54(例如緊密聯接的柴油機氧化催化器(DOC)裝置)、以及用於控制排氣繞過渦輪增壓器渦輪機52到該DOC單元的旁路通行的一個渦輪廢氣門閥56。而且，該排氣系統16可以包括在一個炭煙過濾器60上遊的一個氮氧化物(NOx)吸附器單元58，該炭煙過濾器可以在一個排氣尾管62的上遊。
[0031]另外，該排氣系統16和/或抽吸系統14可以包括一個排氣再循環(EGR)裝置64以便使排氣從發動機12的排氣歧管50再循環到發動機12的進氣歧管36。EGR裝置64可以包括與排氣歧管50在下遊聯通的一個EGR冷卻器旁路閥66 (以用於控制排氣回到進氣歧管36的再循環)、在該EGR冷卻器旁路閥66下遊的一個用於冷卻EGR氣體的EGR冷卻器68、以及用於控制EGR氣體的流動的一個EGR閥70。EGR裝置64還可以包括與EGR閥70在節流閥34下遊並且在進氣歧管36上遊的一個位置相聯通的一個EGR混合單元72，以用於將EGR氣體與節流的空氣進行混合。
[0032]而且，如在此使用的，HP EGR可以包括在渦輪增壓器渦輪機的上遊並且在渦輪增壓器壓縮機的下遊的排氣與吸氣子系統之間的一個高壓排氣再循環路徑，並且LP EGR可以包括在該渦輪增壓器渦輪機的下遊並且在該渦輪增壓器壓縮機的上遊的排氣與吸氣子系統之間的一個低壓排氣再循環路徑。
[0033]排氣系統16可以進一步包括多個傳感器。可以將一個位置傳感器74布置在潤輪增壓器18的附近以用於測量該可變幾何形狀渦輪機的位置，並且可以將一個NOx傳感器75布置在渦輪機52的下遊。可以將溫度傳感器76、78放置在這個催化轉化器54的上遊以及下遊，以用於測量在該催化轉化器54的進口和出口處的排氣的溫度。可以將一個氧氣(O2)傳感器80布置在該吸附器單元58的上遊以用於測量排氣中的氧氣。可以跨越該炭煙過濾器60布置一個或多個壓力傳感器82，以用於測量跨越它們的壓降。可以將一個尾管溫度傳感器84放置在一個尾管出口的正好上遊以用於測量離開該排氣系統16的排氣的溫度。最後，可以使用一個位置傳感器86來測量EGR冷卻器旁路閥66的位置，並且可以使用另一個位置傳感器88來測量EGR閥70的位置。
[0034]除了在此示出和討論的這些傳感器之外，本文披露的這些方法可以涵蓋其他任何適當的傳感器及其相關參數。例如，這些傳感器還可以包括加速踏板傳感器、車輛速度傳感器、傳動系速度傳感器、過濾器傳感器、流動傳感器、振動傳感器、撞擊傳感器、進氣與排氣壓力傳感器、渦輪增壓器速度和噪音傳感器、和/或類似的傳感器。此外，當前披露的這些方法可以涵蓋其他發動機系統參數，包括渦輪增壓器效率、部件汙損或平衡問題、過濾器負荷、柴油機微粒過濾器(DPF)再生狀態、EGR率、HP/LP EGR分數或比率、汽缸填充物不良分布、和/或類似參數。換言之，可以使用任何傳感器來感測任何適當的物理參數，包括電氣的、機械的、和/或化學的參數。在此使用時，術語傳感器包括用於感測任何發動機系統參數的任何適當的硬體和/或軟體。
[0035]然而，根據一個實施例，在進氣歧管36或在這些發動機汽缸25中可以不使用氧氣傳感器。因此，可以避免使用這類傳感器的成本和複雜性。
[0036]該控制系統100可以根據儲存的多個指令和/或數據來接收和處理來自這些不同傳感器的輸入、並且對不同的致動器發出輸出信號。這個控制系統100可以包括例如一個電路、一個電子器件電路或晶片、和/或一個計算機。在一個說明性的計算機實施例中，這個控制系統100總體上可以包括一個或多個處理器、可以聯接到這個或這些處理器上的多個存儲裝置、以及將這個或這些處理器聯接到一個或多個其他裝置上的一個或多個接口。雖然未示出，但這個或這些處理器以及這些其他加電的系統裝置可以由一個電源來提供電力，例如，一個或多個電池、燃料電池，或類似物。
[0037]該一個或多個處理器可以執行多個指令，這些指令為所披露的系統10和方法提供了至少一些功能性。如在此使用的，術語指令可以包括，例如，控制邏輯、計算機軟體和/或固件、可編程的指令、或其他適合的指令。這個處理器可以包括例如一個或多個微處理器、微控制器、專用集成電路、可編程邏輯裝置、場可編程門陣列、和/或任何其他適當類型的一個或多個電子處理裝置。
[0038]並且，這個存儲裝置可以被配置成用於為由發動機系統接收的或加載到其上的數據、和/或對處理器可執行的多個指令提供存儲。這些數據和/或指令可以例如被存儲為多個查詢表、公式、運算法則、映射圖、模型、和/或任何其他適合的格式。這個存儲器可以包括例如RAM、ROM、EPROM、和/或任何其他適當類型的儲存物品和/或裝置。
[0039]進一步，這些接口可以包括例如模擬/數字或數字/模擬轉換器、信號調節器、放大器、濾波器、其他電子裝置或軟體模塊、和/或任何其他適合的接口。這些接口可以符合例如RS-232、並行、小型計算機系統接口、通用串行總線、CAN、MOST、LIN、FlexRay、和/或任何其他適合的協議。這些接口可以包括電路、軟體、固件、或任何其他裝置，以便協助或使得這個控制系統100與其他裝置處於聯通。
[0040]這些方法或其部分可以在一種電腦程式產品中實施，該電腦程式產品包括攜帶在計算機可讀介質上的指令，以供一個或多個處理器用來實施這些方法步驟中的一個或多個。該電腦程式產品可以包括一個或多個軟體程序(包括處於原始碼、對象代碼、可執行代碼或其他格式的程序指令)；一個或多個固件程序；或者多個硬體描述語言(HDL)文件；以及任何程序相關的數據。該數據可以包括數據結構、查詢表、或處於任何其他適當格式的數據。這些程序指令可以包括程序模塊、例程、程序、對象、部件和/或類似物。該電腦程式可以在一個處理器上或彼此聯通的多個處理器上執行。
[0041]這個或這些程序可以體現在計算機可讀介質上，這些計算機可讀介質可以包括一個或多個儲存裝置、製造物品、或類似物。說明性的計算機可讀介質包括計算機系統存儲器，例如RAM(隨機存取存儲器)、R0M(只讀存儲器);半導體存儲器，例如EPROM(可擦除可編程ROM)、EEPROM(可電擦除可編程ROM)、閃速存儲器、以及磁的或光的盤或帶；和/或類似物。該計算機可讀介質還可以包括計算機與計算機的連接，例如當通過網絡或另一種通信連接(有線、無線或其組合)而傳遞或提供數據時。以上這些實例的任何一種或多種組合也都包括在計算機可讀介質的範圍之內。因此應理解的是，該方法可以通過能夠執行與在此披露的這些方法的一個或多個步驟相對應的指令的任何電子物品和/或裝置來執行。
[0042]圖2展示了一個控制結構或系統200的一個說明性實施例，該結構或系統可以全部或部分地用於實施一種或多種發動機控制方法。這個實施例在許多方面與圖1的實施例相似，並且這些實施例之間的同樣的數字總體上標明貫穿附圖的多個視圖中相同或相應的元件另外，這些實施例的說明通過引用結合到彼此中並且其共同的主題總體上可以不在這裡重複。
[0043]系統200或方法可以包括閉環控制一個或多個發動機系統裝置中的任何一個，例如，一個或多個EGR閥270。系統200還可以包括發動機10以及這些汽缸壓力傳感器26。這個或這些汽缸壓力傳感器26可以產生一個或多個信號以便在產生一個氧氣濃度估算值202時使用。
[0044]氧氣濃度可以對於良好發動機操作具有最直接的作用，並且可以在燃燒過程中對於該汽缸壓力的形狀具有重要作用。從而，可以從汽缸壓力感測值可靠地估算出氧氣濃度。氧氣濃度估算值202可以通過模型、計算、方程、公式、電路、和/或任何其他適當的裝置、應急手段或類似方法產生。
[0045]可以通過任何適當方式來使汽缸壓力與氧氣濃度相互關聯。首先，可以在試車跑道上、在測力計上、在排放物測試實驗室、和/或類似情況下在裝有儀表的車輛中運行發動機系統。在發動機系統運行過程中，可以使用與該發動機系統的發動機的多個發動機汽缸相聯通的多個發動機汽缸壓力傳感器來感測汽缸壓力。然後，可以在發動機進氣歧管和/或一個或多個發動機汽缸中使用一個或多個氧氣傳感器來感測氧氣濃度。所感測的任何或所有參數的值都可以按任何適當的方式儲存以用於後續的數據分析。
[0046]可以對這些不同參數進行分析或評估以使發動機汽缸壓力與發動機系統中的氧氣濃度相互關聯。這樣的相互關聯可以按任何適當的方式進行。例如，汽缸壓力可以公式化地與氧氣濃度相關聯。在另一個實例中，汽缸壓力可以通過經驗和統計的方式與氧氣濃度相關聯。在任何情況下，汽缸壓力與氧氣濃度之間的相互關聯或關係都可以通過公式、經驗、聲學和/或類似的方式來建立模型。例如，可以從適當的測試來形成經驗模型並且經驗模型可以包括查詢表、映射圖、以及可以將汽缸壓力與氧氣濃度進行交叉參照的類似形式。
[0047]在此使用時，術語「模型」可以包括使用多個變量(如查詢表、映射圖、公式、運算法則和/或類似數據)表示某些事物的任何結構。多個模型可以是專用的並且具體用於任何給定的發動機系統的確切的設計和性能規格。在一個實例中，這些發動機系統模型可以進而對發動機速度和進氣歧管壓力以及溫度進行響應。這些發動機系統模型可以在每次發動機參數變化時被更新，並且可以是使用包括發動機速度和通過進氣壓力、溫度、以及通用氣體常數來確定的發動機進氣密度或氧氣濃度的多個輸入的多個多維查詢表。
[0048]在一個實例中，可以對汽缸壓力傳感器信號的頻率內容進行分析或評估以估算這些其他發動機系統參數。例如，可以對汽缸壓力傳感器信號或其部分的頻譜進行分析以便使用傅立葉分析、拉普拉斯分析、小波分析和/或類似方法來確定氧氣濃度。而且，這樣的預處理可以與例如基於模型的途徑或人工智慧途徑(像神經網絡)相結合，來評估所感測的發動機汽缸壓力與氧氣濃度之間的關係。
[0049]相應地，發動機汽缸壓力測量值被用作氧氣濃度的替代物，並且因此用於代替或擴大氧氣濃度的測量值。雖然可以對發動機運行過程中的任何給定時刻的汽缸壓力進行測量，但一個優選的方面包括使用非燃燒時的汽缸壓力測量值，例如燃燒前和/或燃燒後的壓力。更具體的說，剛好在燃燒之前但基本上是在壓縮完成時感測發動機汽缸壓力。
[0050]系統200或方法可以包括一個氧氣濃度設定點204、用來在該設定點204與氧氣濃度估算值202之間產生偏差的一個運算節點206、以及基於閉環控制器208的氧氣濃度，該閉環控制器可以響應該偏差而產生一個閉環氧氣濃度設定點。節點206可以對該設定點進行任何適當的運算操作，像求和、減法、疊加、求平均、和/或任何其他適當的組合。閉環控制器208可以作為輸出產生用於任何適當發動機系統裝置(例如，用於EGR閥270的一個致動器位置命令)的閉環命令或設定點。閉環控制器208可以包括比例控制器、比例積分控制器、比例微分控制器、比例積分微分控制器、或可以是分開的或以任何適當方式整合到一個控制器或一個處理器上的任何其他適當類型的控制器中的一種或多種。如箭頭所指示的，控制器208可以作為額外的輸入來接收任何適當類型的一個或多個額外參數。
[0051]在操作中，可以感測發動機系統10的發動機12的一個或多個汽缸25中的壓力，可以響應於感測到的這個或這些汽缸25中的壓力來估算該發動機系統10中的氧氣濃度，並且可以響應於估算出的氧氣濃度值來控制該發動機系統10。更具體地說，可以確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差。然後，可以響應於該氧氣濃度偏差來產生一個氧氣濃度控制輸出值，並且該氧氣濃度控制輸出值可以被用來控制一個或多個發動機系統裝置，例如，EGR閥270、發動機節流閥、或類似裝置。相應地，可以通過一種緊密且響應的方式對進氣歧管36和/或這些發動機汽缸25中的氧氣濃度進行控制。
[0052]氧氣濃度可以是來自發動機汽缸中和/或發動機系統的進氣歧管中的氧氣濃度的估算值。氧氣濃度也可以是通過對所感測的壓力的頻率進行分析並且使該頻率與氧氣濃度的相互關聯來進行估算的。
[0053]圖3展示了一個增壓控制系統300的一個說明性實施例，該增壓控制系統可以全部或部分地用於實施一種或多種增壓控制方法。這個實施例在許多方面與圖1和圖2的實施例相類似並且貫穿這些附圖中的多個視圖，這些實施例之間的類似的數字總體上指代類似的或對應的元件。另外，這些實施例的說明通過引用結合到彼此中並且其共同的主題總體上可以不在這裡重複。
[0054]系統300或方法可以包括任何適當發動機系統裝置356的閉環控制，例如，一個用於可變渦輪機幾何形狀渦輪增壓器的致動器、一個渦輪增壓器進氣閥、一個渦輪增壓器旁路閥或廢氣門閥、或任何其他適當的裝置。系統300還可以包括發動機10，以及被放置在任何適當位置的一個或多個渦輪增壓器增壓壓力傳感器302以及這些汽缸壓力傳感器26。這個或這些增壓壓力傳感器302可以產生用於實際增壓壓力的一個或多個信號，並且這個或這些汽缸壓力傳感器26可以產生一個或多個信號以便在產生氧氣濃度估算值202時使用。
[0055]系統300或方法可以包括一個增壓壓力設定點304、用於產生該設定點304與來自這個或這些傳感器302的實際增壓壓力之間的偏差的一個運算節點306、以及一個增壓壓力閉環控制器308，該增壓壓力閉環控制器可以響應該增壓壓力偏差而產生一個閉環增壓控制設定點。節點306可以對該設定點及信號進行任何適當的運算操作，像求和、減法、疊加、求平均、和/或任何其他適當的組合。閉環控制器308可以作為輸出產生一個閉環命令或設定點(像用於該增壓控制裝置356的一個致動器位置命令)。閉環控制器308可以包括比例控制器、比例積分控制器、比例微分控制器、比例積分微分控制器、或可以是分開的或以任何適當方式整合到一個控制器或一個處理器上的任何其他適當類型的控制器中。如箭頭所指示的，控制器308可以作為額外的輸入接收任何適當類型的一個或多個額外參數。另外，控制器308從基於氧氣濃度的控制器208接收輸出值。
[0056]在操作中，確定一個增壓壓力設定點與實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差，並且確定氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差。然後，響應於該氧氣濃度偏差而產生一個氧氣濃度控制輸出值。之後，響應於該增壓壓力偏差以及該氧氣濃度控制輸出值而產生一個增壓控制輸出值，並且響應於該增壓控制輸出值對一個增壓控制裝置進行控制。
[0057]圖4展示了一個氧氣濃度控制系統400的一個說明性實施例，該系統可以全部或部分地用於實施一種或多種增壓控制方法。這個實施例在許多方面類似於圖1至圖3的實施例，並且貫穿這些附圖中的多個視圖，這些實施例之間的類似的數字總體上指代類似的或對應的元件。另外，這些實施例的說明通過引用結合到彼此中並且其共同的主題總體上可以不在這裡重複。
[0058]該控制系統400可以包括氧氣濃度控制器208以及圖3的增壓控制器308，其中該增壓控制器308可以被用作到該氧氣濃度控制器208的輸入而不是反過來應用。相應地，在操作中，確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差，並且確定一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差。然後，響應於該增壓壓力偏差而產生一個增壓壓力控制輸出值。之後，響應於該氧氣濃度偏差以及該增壓壓力控制輸出值而產生一個氧氣濃度控制輸出值，並且可以響應於該氧氣濃度控制輸出值來對一個或多個發動機系統裝置(例如，EGR閥270)、節流閥或類似裝置進行控制。
[0059]通過在此描述的一個或多個實施例，可以在一個發動機進氣歧管和/或多個發動機汽缸中實現令人希望的情況，包括令人希望的氣體成分(主要是氧氣濃度)、氣體溫度、氣體壓力、和/或氣體運動(通過一個或多個渦旋閥或類似物來控制)。
[0060]以下是對在本發明的範圍之內的多個選定實施例的說明。然而，本發明不局限於下文描述的這些具體實施例，並且每個實施例可以單獨使用或者與任何一個或多個其他實施例或其要素以任何組合方式使用。
[0061]本發明的實施例1可以包括一種方法，該方法包括:對發動機系統中的發動機的一個汽缸中的壓力進行感測；並且響應於所感測到的該汽缸內的壓力對該發動機系統中的氧氣濃度進行估算。
[0062]本發明的實施例2可以包括如在實施例1中所闡述的方法，並且進一步包括響應於所估算出的氧氣濃度值來對發動機進氣歧管或發動機汽缸中的至少一者中的氧氣濃度進行控制。
[0063]本發明的實施例3可以包括如在實施例1至2的一個或多個中所闡述的方法，其中該估算步驟包括以下各項的至少一個:估算發動機汽缸中的氧氣濃度、或估算發動機系統的進氣歧管中的氧氣濃度。
[0064]本發明的實施例4可以包括如在實施例1至3的一個或多個中所闡述的方法，其中該估算步驟包括對所感測到的壓力的頻率進行分析並且使該頻率與氧氣濃度相互關聯。
[0065]本發明的實施例5可以包括如在實施例1至4的一個或多個中所闡述的方法，其中該控制步驟包括調節至少一個EGR閥。
[0066]本發明的實施例6可以包括如在實施例1至5的一個或多個中所闡述的方法，其中該控制步驟包括調節一個節流閥。
[0067]本發明的實施例7可以包括一種程序產品，該程序產品包括一種計算機可讀介質，該計算機可讀介質包括可由計算機控制的發動機系統執行來致使該系統實現如在實施例I至6的一個或多個中所闡述的方法的多個指令。
[0068]本發明的實施例8可以包括一種產品，該產品包括:用於測量發動機汽缸壓力的至少一個發動機汽缸壓力傳感器；儲存多個程序指令和數據的至少一個存儲裝置；以及至少一個控制系統，該至少一個控制系統被聯接到該傳感器和存儲器上並且響應於這些程序指令來致使該計算機控制的系統執行如在實施例1至6的一個或多個中所闡述的方法。
[0069]本發明的實施例9可以包括如在實施例8中所闡述的產品，其中該至少一個控制系統包括一個氧氣濃度閉環控制器。
[0070]本發明的實施例10可以包括一種方法，該方法包括:確定一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差，並且確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差。根據這個實施例，該方法還可以包括:響應於該氧氣濃度偏差而產生一個氧氣濃度控制輸出值,並且響應於該增壓偏差以及該氧氣濃度控制輸出值而產生一個增壓控制輸出值。
[0071]本發明的實施例11可以包括如在實施例10中所闡述的方法，並且進一步包括響應於該增壓控制輸出值而對增壓壓力進行控制。
[0072]本發明的實施例12可以包括如在實施例10至11的一個或多個中所闡述的方法，其中該控制步驟包括對一個可變渦輪機幾何形狀致動器或一個EGR旁路閥中的至少一個進行調節。
[0073]本發明的實施例13可以包括如在實施例10至12的一個或多個中所闡述的方法，該方法進一步包括:感測一個發動機汽缸中的壓力以提供實際汽缸壓力；並且感測渦輪增壓器增壓壓力以提供實際增壓壓力。
[0074]本發明的實施例14可以包括一種程序產品，該程序產品包括一種計算機可讀介質，該計算機可讀介質包括可由一個計算機控制的發動機系統執行來致使該系統實施如在實施例10至13的一個或多個中所闡述的方法的多個指令。
[0075]本發明的實施例15可以包括一種產品，該產品包括:用於測量發動機汽缸壓力的至少一個發動機汽缸壓力傳感器；用於測量渦輪增壓器增壓壓力的至少一個渦輪增壓器增壓壓力傳感器；儲存多個程序指令和數據的至少一個存儲裝置；以及至少一個控制系統，該至少一個控制系統被聯接到這些傳感器和存儲器上並且響應於這些程序指令來致使該計算機控制的系統執行如在實施例10至13的一個或多個中所闡述的方法。
[0076]本發明的實施例16可以包括如在實施例15中所闡述的產品，其中該至少一個控制系統包括一個氧氣濃度閉環控制器、以及一個增壓壓力閉環控制器。
[0077]本發明的實施例17可以包括一種方法，該方法包括:確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差；並且確定一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差。實施例17的方法還可以包括:響應於該增壓壓力偏差而產生一個增壓壓力控制輸出值；並且響應於該氧氣濃度偏差以及該增壓壓力控制輸出值而產生一個氧氣濃度控制輸出值。
[0078]本發明的實施例18可以包括如在實施例17中所闡述的方法，並且進一步包括:響應於氧氣濃度控制輸出值而對發動機進氣歧管或發動機汽缸的至少一個中的氧氣濃度進行控制。
[0079]本發明的實施例19可以包括如在實施例17至18的一個或多個中所闡述的方法，該方法進一步包括:感測一個發動機汽缸中的壓力以提供實際汽缸壓力；並且感測渦輪增壓器增壓壓力以提供實際增壓壓力。
[0080]本發明的實施例20可以包括一種程序產品，該程序產品包括一種計算機可讀介質，該計算機可讀介質包括可一個計算機控制的發動機系統執行來致使該系統實施如實施例17至19的一個或多個中所闡述的方法的多個指令。
[0081]本發明的實施例21可以包括一種產品，該產品包括:用於測量發動機汽缸壓力的至少一個發動機汽缸壓力傳感器；用於測量渦輪增壓器增壓壓力的至少一個渦輪增壓器增壓壓力傳感器；儲存多個程序指令和數據的至少一個存儲裝置；以及至少一個控制系統，該至少一個控制系統被聯接到這些傳感器和存儲器上並且響應於這些程序指令來致使該計算機控制的系統去執行如在實施例17至19的一個或多個中所闡述的方法。
[0082]本發明的實施例22可以包括如在實施例21中所闡述的產品，其中該至少一個控制系統包括一個氧氣濃度閉環控制器、以及一個增壓壓力閉環控制器。
[0083]以上對本發明的實施例的說明在本質上僅僅是示例性的，並且因此其多種變體不得被認為是脫離了本發明的精神和範圍。
【權利要求】
1.一種方法，包括: 對一個發動機系統中的發動機的一個汽缸內的壓力進行感測；並且 響應於所感測到的該汽缸內的壓力對該發動機系統中的氧氣濃度進行估算。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括響應於該估算出的氧氣濃度值對一個發動機進氣歧管或該發動機汽缸的至少一者中的氧氣濃度進行控制。
3.如權利要求1所述的方法，其中該估算步驟包括以下各項的至少一個:估算該發動機汽缸中的氧氣濃度、或者估算該發動機系統的一個進氣歧管中的氧氣濃度。
4.如權利要求1所述的方法，其中該估算步驟包括對該感測到的壓力的頻率進行分析並且使該頻率與氧氣濃度相互關聯。
5.如權利要求1所述的方法，其中該控制步驟包括調節至少一個EGR閥。
6.如權利要求1所述的方法，其中該控制步驟包括調節一個節流閥。
7.一種電腦程式產品，包括一種計算機可讀介質，該計算機可讀介質包括可由一個計算機控制的發動機系統執行來致使該系統實施根據權利要求1所述的方法的多個指令。
8.—種產品,包括: 用於測量發動機汽缸壓力的至少一個發動機汽缸壓力傳感器； 儲存多個程序指令和數 據的至少一個存儲裝置；以及 至少一個控制系統，該至少一個控制系統被聯接到該傳感器和存儲器上並且響應於這些程序指令來致使該計算機控制的系統去執行根據權利要求1所述的方法。
9.如權利要求8所述的產品，其中該至少一個控制系統包括一個氧氣濃度閉環控制器。
10.一種方法，包括: 確定一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差； 確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差； 響應於該氧氣濃度偏差來產生一個氧氣濃度控制輸出值；並且 響應於該增壓壓力偏差以及該氧氣濃度控制輸出值來產生一個增壓控制輸出值。
11.如權利要求10所述的方法，進一步包括: 響應於該增壓控制輸出值來控制增壓壓力。
12.如權利要求11所述的方法，其中該控制步驟包括對一個可變渦輪機幾何形狀致動器或一個EGR旁路閥中的至少一者進行調節。
13.如權利要求10所述的方法，進一步包括: 感測一個發動機汽缸中的壓力以提供該實際汽缸壓力；並且 感測渦輪增壓器增壓壓力以提供該實際增壓壓力。
14.一種電腦程式產品，包括一種計算機可讀介質，該計算機可讀介質包括可由一個計算機控制的發動機系統執行來致使該系統實施根據權利要求10所述的方法的多個指令。
15.—種產品,包括: 用於測量發動機汽缸壓力的至少一個發動機汽缸壓力傳感器； 用於測量渦輪增壓器增壓壓力的至少一個渦輪增壓器增壓壓力傳感器；儲存多個程序指令和數據的至少一個存儲裝置；以及 至少一個控制系統，該至少一個控制系統聯接到這些傳感器和存儲器上並且響應於這些程序指令來致使該計算機控制的系統去執行根據權利要求10所述的方法。
16.如權利要求15所述的產品，其中該至少一個控制系統包括一個氧氣濃度閉環控制器、以及一個增壓壓力閉環控制器。
17.—種方法,包括: 確定一個氧氣濃度設定點與從實際汽缸壓力估算出的一個估算氧氣濃度值之間的氧氣濃度偏差； 確定一個增壓壓力設定點與一個實際增壓壓力之間的增壓壓力偏差； 響應於該增壓壓力偏差來產生一個增壓壓力控制輸出值；並且 響應於該氧氣濃度偏差以及該增壓壓力控制輸出值來產生一個氧氣濃度控制輸出值。
18.如權利要求17所述的方法，進一步包括: 響應於該氧氣濃度控制輸出值來對一個發動機進氣歧管或一個發動機汽缸的至少一者中的氧氣濃度進行控制。
19.如權利要求17所述的方法，進一步包括: 感測一個發動機汽缸中的壓力以提供該實際汽缸壓力；並且 感測渦輪增壓器增壓壓力以提供該實際增壓壓力。
20.一種電腦程式產品，包括一種計算機可讀介質，該計算機可讀介質包括可由一個計算機控制的發動機系統執行來致使該系統實施根據權利要求17所述的方法的多個指令。
21.—種產品,包括: 用於測量發動機汽缸壓力的至少一個發動機汽缸壓力傳感器； 用於測量渦輪增壓器增壓壓力的至少一個渦輪增壓器增壓壓力傳感器； 儲存多個程序指令和數據的至少一個存儲裝置；以及 至少一個控制系統，該至少一個控制系統被聯接到這些傳感器和存儲器上並且響應於這些程序指令來致使該計算機控制的系統去執行根據權利要求17所述的方法。
22.如權利要求21所述的產品，其中該至少一個控制系統包括一個氧氣濃度閉環控制器、以及一個增壓壓力閉環控制器。
【文檔編號】F02D35/00GK103748344SQ201280040453
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2012年8月23日 優先權日:2011年8月31日
【發明者】J·舒蒂, W·溫策爾 申請人:博格華納公司