專利名稱：凸輪相位器運動的空氣動力穩(wěn)定狀態(tài)和瞬變狀態(tài)的檢測方法
技術領域：
本發(fā)明涉及內燃機的控制系統(tǒng)，特別涉及一種用于估算空氣的凸輪相位器穩(wěn)定狀態(tài)和瞬變狀態(tài)的檢測系統(tǒng)和方法。
背景技術：
估算內燃機中的空氣量存在許多方法。一種常用方法是利用空氣質量流量傳感器的測量來估算空氣量。另一種常用方法是利用速度密度的計算來估算空氣量。
第一種方法被證明在與內燃機進氣和排氣凸輪軸連接的凸輪相位器運動期間是不精確的。第二種方法提供了在凸輪相位器瞬變運動狀態(tài)時更為精確的估算方法。常用估算空氣量的方法缺乏檢測凸輪相位器瞬變運轉狀態(tài)或穩(wěn)定運轉狀態(tài)的能力，并且缺乏在瞬變運轉狀態(tài)期間應用合適的空氣估算方法的能力。

發(fā)明內容
根據(jù)本發(fā)明，一種內燃機凸輪相位器運動的空氣動態(tài)穩(wěn)定檢測系統(tǒng)包括一個凸輪位置傳感裝置和一個控制模塊。該凸輪位置傳感裝置根據(jù)內燃機凸輪相位器的位置產生一個位置信號?？刂颇K接收這個位置信號并且對該位置信號使用第一和第二濾波器，以選擇是瞬變狀態(tài)還是穩(wěn)定狀態(tài)?？刂颇K也根據(jù)所選擇的瞬變狀態(tài)條件或穩(wěn)定狀態(tài)條件計算出一個估算空氣量。
在其它的特征中，所述空氣動力穩(wěn)定狀態(tài)檢測系統(tǒng)包括一個第二凸輪位置傳感裝置。該第二凸輪位置傳感裝置產生一個內燃機第二凸輪相位器的第二位置信號。凸輪相位器與內燃機的一個進氣凸輪軸相連接并且第二凸輪相位器與內燃機的一個排氣凸輪軸相連接?？刂颇K使用第三和第四濾波器對第二位置信號進行過濾，根據(jù)第一和第二濾波器的差別和第三和第四濾波器的差別選擇是穩(wěn)定狀態(tài)條件還是瞬變狀態(tài)。
在其它特征中，當控制模塊確定為瞬變狀態(tài)時，控制模塊根據(jù)一個速度密度計算估算出空氣量。當控制模塊確定為穩(wěn)定狀態(tài)條件時，控制模塊根據(jù)一個空氣質量流量傳感器信號和內燃機速度計算出一個估算空氣量。控制模塊根據(jù)估算出的空氣量控制一個內燃機的燃油噴射器。
本發(fā)明的更進一步的適用范圍將從下文的詳細描述中更為明確。應該理解，詳細說明和具體例子以及本發(fā)明所列舉的優(yōu)選實施例的目的僅在于描述而不用于限定本發(fā)明的保護范圍。


從詳細描述和相應的附圖中，能夠更加完全地理解本發(fā)明。其中圖1為一個功能模塊圖，圖示了一個汽車內燃機系統(tǒng)包括一個控制模塊，這個控制模塊根據(jù)本發(fā)明的空氣動力穩(wěn)定狀態(tài)檢測系統(tǒng)和方法來控制內燃機運轉；圖2為一個數(shù)據(jù)流程圖，圖示了一個控制模塊，包括一個根據(jù)本發(fā)明的空氣動態(tài)穩(wěn)定狀態(tài)檢測系統(tǒng)；圖3為一個流程圖，圖示了一個狀態(tài)確定模塊的執(zhí)行步驟；圖4為一個流程圖，圖示了一個空氣估算模塊的執(zhí)行步驟。
具體實施例方式
下面的對優(yōu)選實施例的描述只是實際中的典型例子而不能用于限定本發(fā)明和本發(fā)明的應用及使用。為了清楚起見，在附圖中對相同的部件采用相同的參考標記。在此所使用的術語模塊表示一個專用集成電路(ASIC)、一個電子電路、一和執(zhí)行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享、專用、或群組)、一個組合邏輯電路，和/或其它能提供所述功能的適用元件。
現(xiàn)在參看圖1，一個內燃機系統(tǒng)10包括一個內燃機12，其燃燒空氣燃油的混合物產生驅動轉矩?？諝馔ㄟ^一節(jié)流閥16進入一進氣歧管14。節(jié)流閥16調節(jié)進入進氣歧管14的空氣質量流量。一個空氣質量流量傳感器15檢測進入內燃機的空氣氣流的質量。一個歧管絕對壓力傳感器17檢測在進氣歧管14中的空氣壓力。進入進氣歧管14的空氣被分配到氣缸18中。盡管圖示為一個單氣缸18，但是可以理解，本發(fā)明內燃機控制系統(tǒng)可以運用到含有多氣缸的內燃機中，且并不僅限于包括2，3，4，5，6，8，10和12氣缸的情況。
當空氣由進氣口進入到氣缸18內時，一個燃油噴射器(未顯示出)噴射出混合空氣的燃油。該燃料噴射器可以是一個噴射器帶有一個電子或者機械的燃油噴射系統(tǒng)20、一個作為化油器或其它用于將燃油與進口空氣混合的系統(tǒng)的噴口或出口。對燃油噴射器進行控制，以在氣缸18內提供理想的空氣燃油比(A/F)。
一個進氣閥22選擇性的打開和關閉，使得空氣/燃油的混合物進入氣缸18。進氣閥位置由一個進氣凸輪軸24調節(jié)。一個活塞(未顯示出)在汽缸18內壓縮空氣/燃油的混合物。一個火花塞26點燃空氣/燃油的混合物，驅動汽缸18內的活塞。該活塞驅動一個曲軸(未顯示出)產生驅動轉矩。當排氣閥28處于打開位置時，汽缸18內的燃燒廢氣由排氣口強制排出。排氣閥位置由一排氣凸輪軸30調節(jié)。廢氣在一個排氣系統(tǒng)中處理。盡管圖示為單個進氣和排氣閥22，28，但可以理解，內燃機12可以在每個汽缸18包括多個進氣和排氣閥22，28。
內燃機系統(tǒng)10可以包括一個進氣凸輪相位器32和一個排氣凸輪相位器34，它們分別調節(jié)進氣和排氣凸輪軸24，30的旋轉定時。更具體地說，進氣和排氣凸輪軸24，30的各自的定時和相位角可以相對彼此或氣缸18中的活塞位置或曲軸位置而設置提前或滯后。以這種方式，進氣和排氣閥22，28可以彼此或相對于氣缸18中的活塞位置而調節(jié)。通過調節(jié)進氣閥22和排氣閥28的位置，調節(jié)進入到氣缸18內的空氣/燃油混合物的量和由此產生的內燃機的轉矩。
根據(jù)本發(fā)明，一個控制模塊40檢測凸輪相位器32、34的瞬變和穩(wěn)定運轉狀態(tài)，并且計算出一個估算空氣量62?，F(xiàn)在參看圖2，控制模塊40在此圖中更詳細地顯示出來。控制模塊40接收一個進氣凸輪相位器位置信號52和一個排氣凸輪相位器位置信號54。這個位置可以由檢測凸輪相位器32、34(圖1)得到，也可以由其他的內燃機運轉狀況確定。一個狀態(tài)確定模塊56確定每個凸輪相位器是處于穩(wěn)定運轉狀態(tài)還是處于瞬變運轉狀態(tài)。當凸輪相位器運動時，凸輪相位器處于瞬變運轉狀態(tài)。而當凸輪相位器靜止時，凸輪相位器處于穩(wěn)態(tài)狀態(tài)。一個空氣估算模塊60根據(jù)從狀態(tài)確定模塊56接收到的狀態(tài)標記58計算出估算空氣量62。
現(xiàn)在參看圖3，這個流程示了一個按照本發(fā)明的狀態(tài)確定模塊的執(zhí)行步驟。在步驟100和步驟110中，一對低通濾波器應用到進氣凸輪位置和/或排氣凸輪位置中。在步驟100中應用一個快速低通濾波器。在步驟110中應用一個慢速低通濾波器。當凸輪相位器不運動時，兩個濾波器的輸出是一樣的。然而，當任何一個凸輪相位器運動時，濾波器則會產生不同的輸出。在步驟120中，為排氣凸輪相位器位置和/或進氣凸輪相位器位置計算出濾波器輸出之差。
在步驟130中，如果進氣位置差的絕對值大于或者等于第一可選閾值，或者排氣位置差絕對值大于或者等于第二可選閾值，則確定為瞬變運轉狀態(tài)并將瞬變標記設為TRUE。在步驟130中，如果進氣位置差的絕對值小于第一可選閾值或者排氣位置差別的絕對值小于第二可選閾值，則確定為穩(wěn)態(tài)運轉狀態(tài)并將穩(wěn)定狀態(tài)標記設為TRUE。在一個替換實施例中，一個可變大小的調整值(截斷值)可以應用到所述差中，從而允許凸輪相位器可以從停止位置移動一段距離而不需要提供一個顯著的影響。
現(xiàn)在參看圖4，該圖詳細顯示出一個空氣估算模塊60的執(zhí)行步驟。當瞬變標記設為TRUE時，估算器使用速度密度計算方法估算空氣量。在步驟220中，根據(jù)進氣歧管的壓力、內燃機速度、進氣凸輪相位器位置、排氣凸輪相位器位置和每個氣缸的估算空氣溫度來計算瞬態(tài)估算空氣量。否則，在步驟230中穩(wěn)定狀態(tài)標記為TRUE，在步驟240中根據(jù)一個來自空氣質量流量傳感器的信號和內燃機速度計算出一個穩(wěn)態(tài)估算空氣量。
本領域技術人員現(xiàn)在可以從上述說明中理解出應用本發(fā)明可以進行多種變化的廣泛的教導。因此，當本發(fā)明以相關特例進行描述時，本發(fā)明的真實保護范圍不應僅限于此，因為其他的變化對于本領域專業(yè)技術人員在得知附圖，技術說明和權利要求后變得顯而易見。
權利要求
1.一種內燃機凸輪相位器運動的空氣動力穩(wěn)定狀態(tài)檢測系統(tǒng)，包括一個凸輪位置傳感裝置，其根據(jù)所述內燃機的所述凸輪相位器產生一個位置信號；一個控制模塊，其接收所述位置信號并且對所述位置信號使用第一和第二濾波器來選擇一個瞬變狀態(tài)和一個穩(wěn)定狀態(tài)其中之一，所述控制模塊根據(jù)所述選擇的所述瞬變狀態(tài)和所述穩(wěn)定狀態(tài)計算出一個估算空氣量。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述凸輪相位器連接所述內燃機的一個進氣凸輪軸。
3.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述凸輪相位器連接所述內燃機的一個排氣凸輪軸。
4.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于還包括一個第二凸輪位置傳感裝置，其產生一個所述內燃機的一個第二凸輪相位器的第二位置信號，其中所述凸輪相位器連接所述內燃機的一個進氣凸輪軸，所述第二凸輪相位器連接所述內燃機的一個排氣凸輪軸。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制模塊對所述第二位置信號使用第三和第四濾波器，并且根據(jù)所述第一和第二濾波器之間的差以及第三和第四濾波器之間的差來選擇所述穩(wěn)定狀態(tài)和所述瞬變狀態(tài)其中之一。
6.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于當所述控制模塊確定為瞬變條件時，所述控制模塊根據(jù)一種速度密度計算法來計算所述估算空氣量。
7.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于當所述控制模塊確定為穩(wěn)定狀態(tài)條件時，所述控制模塊根據(jù)一個空氣質量流量傳感器信號和內燃機速度來計算所述估算空氣量。
8.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制模塊根據(jù)所述估算空氣量來控制所述內燃機的一個燃油噴射器。
9.一種凸輪相位器運動的空氣動力穩(wěn)定狀態(tài)檢測方法，包括接收一個凸輪相位器的位置信號；對所述凸輪相位器位置信號使用一個第一濾波器；對所述凸輪相位器位置信號使用一個第二濾波器；計算所述第一濾波器的輸出和第二濾波器的輸出的差；當所述差的絕對值小于預先設定值時選擇穩(wěn)定狀態(tài)；當所述差別的絕對值大于或者等于預先設定值時選擇瞬變條件；根據(jù)所述穩(wěn)定狀態(tài)條件和所述瞬變條件選擇一種計算估算空氣量的方法。
10.如權利要求9所述的方法，其特征在于該方法還包括根據(jù)所述估算空氣量控制燃料輸入。
11.如權利要求9所述的方法，其特征在于該方法還包括當確定為穩(wěn)定狀態(tài)條件時，根據(jù)一空氣質量流量傳感器的輸入和內燃機速度來計算所述估算空氣量。
12.如權利要求9所述的方法，其特征在于計算估算空氣量的步驟包括根據(jù)進氣歧管的絕對壓力、內燃機的速度、進氣凸輪相位器的位置、排氣凸輪相位器的位置、以及每個氣缸估算空氣溫度來計算所述估算空氣量。
13.如權利要求9所述的方法，其特征在于所述第一濾波器的時間常數(shù)比第二濾波器的更快。
14.一種空氣動力穩(wěn)定狀態(tài)測量方法，包括一個第一凸輪位置傳感裝置，其根據(jù)一個與進氣凸輪軸接連的第一凸輪相位器產生一個進氣位置信號；一個第二凸輪位置傳感裝置，其根據(jù)一個與排氣凸輪軸接連的第二凸輪相位器產生一個排氣位置信號；一個狀態(tài)確定模塊，其選擇所述進氣凸輪軸和所述排氣凸輪軸處于一個瞬變狀態(tài)和一個穩(wěn)定狀態(tài)其中之一；一個空氣估算模塊，其根據(jù)所述進氣凸輪軸和所述排氣凸輪軸的所述瞬變條件和所述穩(wěn)定狀態(tài)條件來計算一個估算空氣量。
15.如權利要求14所述的方法，其特征在于所述狀態(tài)確定模塊對所述進氣位置信號和所述排氣位置信號使用第一和第二濾波器，來確定所述第一和第二濾波器的差，并且根據(jù)所述差來確定所述瞬變狀態(tài)和所述穩(wěn)定狀態(tài)。
16.如權利要求14所述的方法，其特征在于當所述進氣凸輪軸的差的絕對值和所述排氣凸輪軸的差的絕對值至少其中之一大于或者等于一個預先設定值時，狀態(tài)確定模塊確定為瞬變狀態(tài)。
17.如權利要求15所述的方法，其特征在于當所述進氣凸輪軸的差的絕對值和所述排氣凸輪軸的差的絕對值至少其中之一小于一個預先設定值時，狀態(tài)確定模塊確定為穩(wěn)定狀態(tài)條件。
18.如權利要求14所述的方法，其特征在于當確定為瞬變條件時，所述空氣估算模塊根據(jù)進氣歧管的絕對壓力、內燃機的速度、進氣凸輪相位器的位置、排氣凸輪相位器的位置、以及每個氣缸估算空氣溫度來計算所述估算空氣量。
19.如權利要求14所述的方法，其特征在于當確定為穩(wěn)定狀態(tài)條件時，所述空氣估算模塊根據(jù)空氣質量流量傳感器的值和內燃機速度來計算所述估算空氣量。
全文摘要
一種內燃機凸輪相位器運動的空氣動力穩(wěn)定狀態(tài)檢測系統(tǒng)包括一個凸輪位置傳感裝置和一個控制模塊。凸輪位置傳感裝置根據(jù)內燃機的凸輪相位器的位置產生一個位置信號?？刂颇K接收這個位置信號并且使用第一和第二濾波器對位置信號進行選擇瞬變或穩(wěn)定狀態(tài)條件?？刂颇K根據(jù)瞬變或穩(wěn)定狀態(tài)條件計算出一個估算空氣量。
文檔編號F02D41/18GK1912360SQ200610151318
公開日2007年2月14日 申請日期2006年7月21日 優(yōu)先權日2005年7月22日
發(fā)明者L·K·維金斯, G·P·馬休斯 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司