[发明专利]用于控制内燃机中的燃料供给和点火的预测壁温度建模

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月23日提交的题目为“用于控制内燃机中的燃料供给和点火的预测壁温度建模(Predictive Wall Temperature Modeling for Control of Fuel Delivery and Ignition in Internal Combustion Engines)”的美国专利申请第62/107，311号、以及2015年2月17日提交的题目为“用于控制内燃机中的燃料供给和点火的预测壁温度建模(Predictive Wall Temperature Modeling for Control of Fuel Delivery and Ignition in Internal Combustion Engines)”的美国专利申请第62/117，331号的优先权，所述申请公开的全部内容通过引用的方式结合于此。

技术领域

本发明所描述的主题涉及一种控制用于内燃机操作的燃料供给和点火(火花)正时的系统和方法。

背景技术

在内燃机中，燃料流通常映射于电子燃料喷射(electronic fuel injection，EFI)系统，以在加热的发动机的稳定状态下获得所需的发动机空燃(空气/燃料)比。由发动机控制单元(engine control unit，ECU)使用一系列的表或者“映射”和一系列的编辑器(modifier)，以在贯穿速度和负载的工作范围的周期内确定和控制燃料的喷射。根据从各种用于应当被传递的燃料喷射量以及点火(点火正时)的传感器获取的数据(其可以包括环境压力、环境温度、发动机温度、制冷剂温度、启动特性、电池电压、气流传感器等等)，通常存在有各种编辑器。通常，根据温度传感器的加热映射将处理由冷至热的转换所需的燃料修正。该曲线通常是平滑的并且能够更正由于影响吸入空气的发动机温度而导致的气流差异。温度的改变直接影响空气密度并因此影响用于燃烧的可用氧气量，该用于燃烧的可用氧气量进而影响喷射器期望供应的燃料的最佳量。

发动机温度传感器可以设置在诸如冷却剂的液体中(例如，水或者机油)，或者诸如壁或者进气口的其他结构的金属中。所述传感器在发动机中的物理位置可能与影响气流的位置不一致。虽然这些传感器能够获取稳定状态特性，但是由于用于测量气流的传感器的位置欠佳，因此传感器的位置的温度会导致错误的燃料修正。这种传感器将不能测量影响气流的物理特性，例如在吸入期间与气流接触的金属温度。在工作期间，发动机会在其金属表面中具有热梯度，其区别于稳定状态的温度分布(例如，从冷开始的短暂但快速的加速后)。这将会导致一些表面与由传感器进行测量并且用于确定燃料供给量的均衡状态相比过冷或过热。在金属温度梯度未知的情况下，发动机燃料系统持续地供应固定映射的质量流体。

在一些方法中，在排气中的氧传感器的输出能够用于缓解上面所描述的温度检测问题，但是不是在所有发动机应用中均可以使用氧传感器。此外，需求更准确或者更快速的燃料变化。在这些以及其他环境中，更准确的温度测量或者计算将会很有用。

发明内容

当前的主题的各个方面可以包括一种控制用于内燃机操作的燃料供给和点火(火花)正时的系统和方法。在一个方面，当前主题的方法可以包括确定发动机的汽缸的一部分的热侧温度边界条件和冷侧温度边界条件。此外，该方法可以包括映射所述的汽缸的一部分的热侧温度边界条件，以反映燃烧的热能贡献。此外，该方法可以包括运行有限元热传递模型，以计算在热侧温度边界和冷侧温度边界之间的多个节点中的第一节点的第一温度。该方法可以进一步包括根据计算的所述第一温度，补偿一个或多个发动机工作参数，该补偿导致燃料效率和/或发动机爆震的改变。