用於確定缸內壓力傳感器的壓力偏移的方法

2023-05-18 22:40:41

專利名稱：用於確定缸內壓力傳感器的壓力偏移的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於確定內燃機的缸內壓力傳感器的壓力偏移的方法，該內燃機一般為柴油機。
背景技術：
當前柴油機控制系統被設計用於通過至少一個特徵燃燒參數的閉環控制來調整每一個汽缸內的燃料噴射，所述特徵燃燒參數譬如50%已燃燃料質量分數(MFB50)或指示平均有效壓力(IMEP)，其計算需要直接測量每一個發動機循環中在汽缸自身內的壓力，也被稱為缸內壓力。為了測量缸內壓力，柴油機控制系統通常設置有壓力傳感器，其直接定位到汽缸內，通常集成在電熱塞中，用於響應內部壓力產生電信號。然而，由汽缸內壓力傳感器所輸送的信號通常被降低一差值，該差值由傳感器可以輸送的信號的下限所限定，從而實際缸內壓力並不直接與所輸送的信號相關，而是與該信號和該差值之和相關。實際上，該差值導致一壓力偏移，該壓力偏移使得由傳感器測得的缸內壓力從實際缸內壓力偏離。這些傳感器的一個缺點是上述差值通常隨著多個發動機操作參數(主要是發動機速度和發動機負荷)而改變。因此，為了在柴油機工作期間連續地監控實際缸內壓力，在每一個發動機循環中必須進行至少一次傳感器的壓力偏移的計算。壓力偏移在壓縮衝程期間，燃燒階段開始之前使用已知的多變壓縮的物理方程進行計算Ρ( θ ) . V( θ )κ = cons tan t (1)其中P是實際缸內壓力，V是在汽缸內的體積，θ是曲柄角，而K是多變指數。上述方程可以被改寫為[ρ( θ ) + Δρ] . V( θ )κ = cons tant (2)其中ρ是由傳感器測得的缸內壓力，而Δρ是壓力偏移。將最後一個方程應用到一對不同時刻A和B，得到[ρ(θΑ) + Δρ] ·ν(θΑ)κ= [ρ(θΒ) + Δρ] ·ν(θΒ)κ(3)由此，可以計算到壓力偏移為
_ —j^kr魯v^kr· (4).然而，發現由缸內壓力傳感器輸送的電信號通常受到很多噪聲的影響，例如由於點火塞電流，其可以在缸內壓力傳感器本身感應到的壓力曲線中產生虛假的壓力尖峰。這些虛假壓力尖峰又可以導致在壓力偏移計算中的誤差。錯誤的壓力偏移計算包括MFB50的計算，以及任意與缸內壓力具有強相關性的特徵燃燒參數的計算，由此降低了整個發動機控制系統的可靠性。

發明內容
本發明的目的是為了提供一種用於缸內壓力傳感器的壓力偏移的魯棒計算的方法。本發明的另一目的是提供一種較少受到可在由傳感器感應的壓力曲線上呈現的虛假尖峰的影響的偏移計算。本發明的另一目的是通過簡單、合理和非常廉價的方案實現上述目的。這些和/或其它目的通過本發明的如在本發明主要方面所記載的特徵來實現。本發明其它方面記載了本發明的優選和/或特別有利的特徵。本發明的實施例提供了一種用於確定內燃機的缸內壓力傳感器的壓力偏移的方法，包括下列步驟在汽缸中的發動機循環期間設定多對時刻，在每一對時刻的每一個時刻中獲取由缸內壓力傳感器測得的壓力，計算多個壓力偏移值，每一個都是在相應對時刻中測得的壓力的函數，設定可接受壓力偏移範圍，選定落入可接受壓力偏移範圍中的壓力偏移值，如果選定的壓力偏移值的數量大於最小可允許極限，計算最終壓力偏移作為選定的壓力偏移值的函數。實際上，通過設定可接受壓力偏移範圍和選擇落入該範圍的壓力偏移值，本方法拋棄了可能受到虛假壓力尖峰影響的壓力偏移值，以由此提供可靠的最終壓力偏移。根據本發明的實施例，最終壓力偏移被計算作為選定壓力偏移值的平均值。這樣，最終壓力偏移的計算非常簡單和快捷。根據本發明的另一實施例，如果選定的壓力偏移值的數量不大於最小可允許極限，最終壓力偏移被選定等於在該方法的前一實施中確定的最終壓力偏移。實際上，當選定的偏移值數量不大於最小可允許極限時，這意味著大部分計算的壓力偏移值受到了虛假壓力尖峰的影響，從而在當前階段不能計算可靠的最終壓力偏移。由此，通過假定壓力偏移等於前一階段的壓力偏移，可以有效地降低測量誤差。根據本發明的另一實施例，對於選定壓力偏移值的數量的最小可允許極限被計算作為計算的壓力偏移值的總數量的百分數。
由此，最小可允許極限的計算非常簡單和快捷。根據本發明的另一實施例，每一對時刻的每一個時刻被設定在發動機循環的壓縮衝程中，通常在燃燒階段開始之前。這樣，每一個壓力偏移值可以有利地使用背景技術部分中記載的方程(4)來計
笪弁。根據本發明的另一實施例，設定多對時刻包括下列步驟在發動機循環中設定多個採樣窗口，其中所述採樣窗口寬度逐漸增大而且一一包含，以及選定每一個採樣窗口的極限點作為一對時刻。
這樣多對時刻的設置可以非常簡單和快捷。根據本發明的另一實施例，該多個採樣窗口中較小的採樣窗口具有預定寬度。實際上，該寬度表示在單對中的兩個時刻之間的最小距離，並且可以有利地被確定從而合理地避免兩個時刻均落入虛假壓力尖峰中，那樣的話可產生完全不可靠地壓力偏移值。根據本發明的另一實施例，設定可接受壓力偏移範圍包括下列步驟將壓力幅度量化為多個相鄰且不重疊並且尺寸相同的壓力區域，確定大部分壓力偏移值落入其中的壓力區域，以及選定至少所述確定的壓力區域作為可接受壓力偏移範圍。該策略有利之處在於可以設定這樣的可接受範圍，其非常恰當地僅包含那些沒有受到由於虛假壓力尖峰導致的誤差的影響的壓力偏移值。根據本發明的另一實施例，設定可接受壓力偏移範圍包括步驟還將與先前確定的壓力區域相鄰的兩個壓力區域包括在可接受偏移範圍中。這方面的優點是加寬了可接受壓力偏移範圍，以由此降低最壓力幅度的量化中產生的最終誤差的負面影響。根據本發明的另一實施例，壓力幅度被量化從而所述壓力區域中的一個在該方法的前一實施期間確定的最終壓力偏移上居中。這方面的優點是改善了壓力幅度的量化，因為非常可能的是新的最終壓力偏移在前一最終壓力便宜附近。根據本發明的方法可以以電腦程式的形式實現，該電腦程式包括計算機代碼以執行本發明的方法的所有步驟，且以電腦程式產品的方式實現，該電腦程式產品包括該電腦程式。根據本發明的優選實施例，該電腦程式產品包括用於IC發動機的控制裝置， 例如發動機的ECU，其中該程序被存儲在該控制裝置中從而控制裝置以本方法相同的方式限定了本發明。在該情況下，當控制裝置執行電腦程式時，根據本發明的方法的所有步驟都被執行。根據本發明的方法還可以以電磁信號的方式實現，該信號被調製以承載表示電腦程式的一系列數據位，以執行本發明的方法的所有步驟。


現在將通過實例參考附圖對本發明進行描述，在附圖中圖1是根據本發明的實施例中的流程圖；圖2示出了在發動機循環期間的缸內壓力曲線；圖3是圖1的放大細節；圖4是示出了根據本發明的實施例的一方面的壓力幅度的量化圖。參考標號10 缸內壓力傳感器20汽缸30 曲柄
40活塞
50燃燒室
θ時刻
Sff採樣窗口
MAAD最小可允許角度距離
Ρ(θ)壓力值
Δρ(θ)壓力偏移值
APOR可接受壓力偏移範圍
PR壓力區域
MAL最小可允許極限
FPO最終壓力偏移
FP0*前一最終壓力偏移
具體實施例方式本發明的實施例提供了一種用於確定關聯到四衝程柴油機的汽缸20的缸內壓力傳感器10的壓力偏移的方法。該方法在柴油機的工作期間每一個發動機循環執行一次。在四衝程柴油機中，發動機循環在每次曲柄30旋轉720°的時候發生，同時活塞 40依次執行進氣衝程，壓縮衝程，膨脹衝程和排氣衝程。在發動機循環期間，在汽缸內的理論壓力曲線具有圖2中的圖表所示的特徵形狀，其中橫坐標軸表示曲柄角度位置而縱坐標軸表示壓力幅度。用於確定缸內傳感器10的壓力偏移的方法包括圖1中所示的主要步驟。第一步包括設定在發動機循環中的多對時刻，分別表示為[Θ1Α，Θ1Β]，[Θ2Α，
02B]，...，[θ M'這些時刻被分別以曲柄角度位置來限定。如圖2和3所示，所有的時刻Θ1Α，Θ1Β，Θ2Α，Θ2Β，…，Oha, Qnfi都彼此分離開並且定位在壓縮衝程中，在缸體20內燃燒階段開始之前。第一對時刻[θ 1Α，θ 1Β]的設定包括設定在壓縮衝程中的第一採樣窗口 SW1，和選定所述第一採樣窗口 SW1的極限點為時刻θ1Α和Θ1Β。第一採樣窗口 SW1的寬度被預定為在單對的兩個時刻之間最小可允許角度距離 MAAD0第二對時刻[θ 2Α，θ 2Β]的設定包括設定在壓縮衝程中的第二採樣窗口 SW2，其在寬度上較大並完全包含第一採樣窗口 SW2,和選定第二採樣窗口 SW2的極限點為時刻θ 24和
Q
U 2Β°以這樣的方式，在時刻Θ2Α和Θ2Β之間的距離必須大於最小可允許角度距離 MAAD0隨後每一對角度[θ iA，θ iB]的設定包括設定在壓縮衝程中的採樣窗口 SWi,其在寬度上較大並完全包含所有之前的採樣窗口，和選定所述採樣窗口 SWi的極限點為時刻 θ ω 禾口 θ iBO
實際上，多對時刻[θ 1Α，θ 1Β]，[ Θ2Α，Θ2Β…]，…，[ΘΜ, θ J的設定通常包括設定在燃燒衝程中的多個採樣窗口，其寬度逐漸增加並且相互包含，並且選定每一個採樣窗口的極限點為一對時刻。該方法還包括在每一對的每一個時刻θ ^獲取由缸內壓力傳感器10測得的壓力， 以便與獲得分別指示為[Ρ(Θ1Α)，Ρ(Θ1Β)]，[ρ(θ2Α)，ρ(θ2Β)]，…，P(Oiib)]的多個對的壓力值。每一對壓力值[ρ( θ iA)，ρ( θ iB)]於是被用於按照前言中所述的方程(4)計算相應的壓力偏移值Api
權利要求
1.一種用於確定內燃機的缸內壓力傳感器(10)的壓力偏移的方法，包括下列步驟 在汽缸Co)中的發動機循環期間設定多對時刻(eiA，θ Β),在每一對時刻(eiA，eiB)的每一個時刻中獲取由缸內壓力傳感器( ο)測得的壓力(P(eiA)，p(eiB))，計算多個壓力偏移值(δ Pi)，該壓力偏移值的每一個都是在相應對時刻(eiA，eiB)中測得的壓力(p(eiA),p(0iB))的函數， 設定可接受壓力偏移範圍(APOR)，選定落入可接受壓力偏移範圍(APOR)中的壓力偏移值(Api)，以及如果選定的壓力偏移值(Api)的數量大於最小可允許極限(MAL)，計算最終壓力偏移 (FPO)作為選定的壓力偏移值(Api)的函數。
2.如權利要求1所述的方法，其中最終壓力偏移(FPO)被計算作為選定的壓力偏移值 (Api)的平均值。
3.如權利要求1所述的方法，其中，如果選定的壓力偏移值(Api)的數量不大於最小可允許極限(MAL)，最終壓力偏移(FPO)被選定等於在該方法的前一實施中確定的最終壓力偏移(FPCf)。
4.如權利要求1所述的方法，其中對於選定的壓力偏移值(Api)的數量的最小可允許極限(MAL)被計算作為計算的壓力偏移值(Api)的總數量的百分數。
5.如權利要求1所述的方法，其中每一對時刻(θiA，θ iB)的每一個時刻被設定在發動機循環的壓縮衝程中。
6.如權利要求1所述的方法，其中設定多對時刻(θiA，θ iB)包括下列步驟 在發動機循環中設定多個採樣窗口(SWi),其中所述採樣窗口(SWi)寬度逐漸增大而且一一被包含，以及選定每一個採樣窗口 (Sffi)的極限點作為一對時刻(P ( θ iA)，ρ ( θ iB))。
7.如權利要求6所述的方法，其中該多個採樣窗口中較小的採樣窗口(SW1)具有預定寬度(MAAD)。
8.如權利要求1所述的方法，其中設定可接受壓力偏移範圍(APOR)包括下列步驟 將壓力幅度量化為多個相鄰且不重疊並且尺寸相同的壓力區域(PRi)，確定大部分壓力偏移值(Api)落入其中的壓力區域(PRtl)，以及選定至少所述確定的壓力區域(PRtl)作為可接受壓力偏移範圍(APOR)。
9.如權利要求8所述的方法，其中，設定可接受壓力偏移範圍(APOR)包括步驟還將與先前確定的壓力區域(PRq)相鄰的兩個壓力區域(PR1, PR1)包括在可接受偏移範圍 (APOR)中。
10.如權利要求8所述的方法，其中壓力幅度被量化從而所述壓力區域中的一個(PRtl) 在該方法的前一實施期間確定的最終壓力偏移(FPCf)上居中。
11.一種電腦程式，包括用於執行如前述權利要求中任一項所述的方法的計算機代碼。
12.—種電腦程式產品，包括控制裝置，該控制裝置中存儲了如權利要求11所述的電腦程式。
13.—種電磁信號，其被調製為用於表示如權利要求11所述的電腦程式的一系列數據位的載體。
全文摘要
本發明的實施例提供了一種用於確定內燃機的缸內壓力傳感器的壓力偏移的方法，包括下列步驟在汽缸中的發動機循環期間設定多對時刻(θiA，θiB)；在每一對時刻(θiA，θiB)的每一個時刻中獲取由缸內壓力傳感器(10)測得的壓力(p(θiA))，p(θiB))；計算多個壓力偏移值(Δpi)，每一個都是在相應對時刻(θiA，θiB)中測得的壓力(p(θiA)，p(θiB))的函數；設定可接受壓力偏移範圍(APOR)；選定落入可接受壓力偏移範圍(APOR)中的壓力偏移值(Δpi)；以及，如果選定的壓力偏移值(Δpi)的數量大於最小可允許極限(MAL)，計算最終壓力偏移(FPO)作為選定的壓力偏移值(Δpi)的函數。
文檔編號G01L27/00GK102192838SQ20111002485
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月24日 優先權日2010年1月22日
發明者亞歷桑德羅·卡塔尼斯, 克勞迪奧·芒弗拉託 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司