[发明专利]利用低分辨率编码器和间接积分过程的高精度IMEP计算技术

说明书

技术领域

本发明总体上涉及一种用于计算发动机中的平均有效压力的方法，尤其涉及一种利用间接积分方法计算内燃发动机中的指示平均有效压力（IMEP）的方法，该间接积分方法即使在利用低分辨率的曲轴位置编码器以及利用没有现有IMEP计算方法所需的频繁的气缸压力输入数据测量时也提供了高精度的结果。

背景技术

现代的内燃发动机采用了许多精密复杂的控制策略，以使性能、燃料经济性、排放及其他因素优化。在用于控制发动机操作的许多参数中，指示平均有效压力（IMEP）是更重要的参数之一。IMEP用作对发动机完成的功的量的测量，或用作对发动机提供的扭矩的测量。发动机控制策略通常围绕IMEP设计，当然，这些策略只有当以足够的精确度计算IMEP时才对控制发动机有效。

尽管本领域中已知用于IMEP的计算的方法，但现有的方法需要高分辨率的曲轴位置编码器和对气缸压力数据的频繁测量，以便获得精确的IMEP计算。需要高分辨率的曲轴位置和气缸压力数据具有许多缺点，包括：曲柄位置编码器的成本；与需要用来存储随时间的高分辨率气缸压力数据的数字存储器相关联的成本；以及与电子控制单元中为了处理IMEP计算的大量曲柄位置和气缸压力数据而需要的计算能力相关的成本。

存在对计算指示平均有效压力的方法的需求，该方法为适当的发动机控制提供所需的精确度，但该方法不需要高分辨率的曲轴位置和气缸压力数据来作为输入。这样的方法可在成本节省和简化方面为发动机或车辆制造商提供明显的好处。

发明内容

根据本发明的教导，公开了一种利用稀疏输入数据计算内燃发动机中的指示平均有效压力（IMEP）的间接积分方法。该间接积分方法与现有IMEP计算方法相比需要分辨率低得多的曲轴位置和气缸压力输入数据，而和现有方法的计算值相比提供了非常精确的经计算的IMEP输出结果。通过利用稀疏输入数据，间接积分方法使得能够使用低分辨率曲轴位置编码器，并需要较少的用于数据处理和存储的计算资源。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种用于计算内燃发动机中的平均有效压力的方法，所述方法包括：

限定用于一系列采样事件的采样分辨率，所述采样分辨率是所述采样事件之间的曲轴旋转量；

计算并存储容积阵列，所述容积阵列包含作为每个采样事件的曲轴位置的函数的燃烧室容积；

计算并存储第一和第二容积相关变量的阵列，所述容积相关变量包括对应于所述采样分辨率的每个曲轴位置的值；

运行所述发动机，并在与所述采样分辨率对应的每个曲轴位置处获取气缸压力测量结果；

存储当前采样事件的气缸压力测量结果和先前采样事件的气缸压力测量结果，以便用于计算目的；以及

使用间接积分计算来计算发动机循环的平均有效压力，其中所述间接积分计算是所述气缸压力测量结果、所述第一容积相关变量和所述第二容积相关变量的函数。

方案2. 根据方案1所述的方法，其中，所述第一容积相关变量由如下方程限定：

而所述第二容积相关变量由如下方程限定：

其中k为采样事件序号，n为比热比，Δ为采样分辨率，V是在任一采样事件k算出的来自所述容积阵列的燃烧室容积。

方案3. 根据方案2所述的方法，其中，平均有效压力的所述间接积分计算由如下方程限定：

其中k为采样事件序号，△为采样分辨率，V_cyl为所述发动机中的气缸的气缸容积，P_k+△是在所述当前采样事件时的气缸压力测量结果，G_k是在所述先前采样事件时算出的第一容积相关变量，P_k是在所述先前采样事件时的气缸压力测量结果，H_k是在所述先前采样事件时算出的第二容积相关变量，并且在所述发动机的循环上计算所述和。

方案4. 根据方案2所述的方法，其中，所述比热比为1.4。

方案5. 根据方案1所述的方法，其中，所述采样分辨率为三度或更大的曲轴旋转量。

方案6. 根据方案1所述的方法，其中，所述采样分辨率为六度或更大的曲轴旋转量。

方案7. 根据方案1所述的方法，还包括在发动机控制器中使用所述计算的平均有效压力的值，以便控制所述发动机的操作。