专利名称：用于取消节气门位置传感器的系统和方法
技术领域：
本发明通常涉及一种用于控制发动机系统的系统和方法。特别地，本发明针对一种用于在不使用节气门位置传感器的情况下控制发动机系统的系统和方法。
背景技术：
摩托车发动机控制系统对于诸如印度之类的新兴市场而言太昂贵。常规发动机控制系统包括多个反馈传感器，该多个反馈传感器包括测量节气门板打开的节气门位置传感器。通常，与来自歧管压力传感器的反馈相呼应地使用从节气门位置传感器接收的反馈测量结果以控制燃料喷射过程。需要开发一种用于在无需使用节气门位置传感器的情况下控制发动机系统的系统和方法。
发明内容
已惊奇地发现一种与本发明协调一致的用于在无需使用节气门位置传感器的情况下控制发动机系统的系统和方法。在一个实施例中，一种用于具有至少一个歧管、节气门和曲柄轮的发动机的控制系统，所述系统包括压力传感器，其测量该至少一个歧管中的压力并且产生表示所测量的压力的压力信号；转动传感器，其测量发动机的曲柄轮的旋转速率并且产生表示所测量的旋转速率的旋转信号；处理器，其与压力传感器和转动传感器中的每一个通信以接收压力信号和旋转信号，基于指令集来分析压力信号和旋转信号以估计节气门的位置，并且响应于对压力信号和旋转信号的分析来产生控制信号；以及发动机系统，其与处理器通信以从其接收该控制信号，该发动机系统响应于该控制信号来控制该发动机系统的功能。本发明还提供用于控制发动机的方法。一种方法包括以下步骤a)测量发动机的至少一个歧管中的压力；b)测量发动机的曲柄轮的旋转速率；c)基于在至少一个歧管中测量的压力和所测量的所述曲柄轮的旋转速率来确定发动机的节气门的估计位置；以及d)基于节气门的估计位置来控制发动机系统。另一个方法包括以下步骤a)在发动机的曲柄轮的第一旋转位置下测量该发动机的至少一个歧管中的第一压力；b)在所述曲柄轮的第二旋转位置下测量所述发动机的该至少一个歧管中的第一压力；c)在所述曲柄轮的第二旋转位置下测量所述发动机的该至少一个歧管中的第二压力；
d)确定在所述曲柄轮的第二旋转位置下测量的第二压力与在所述曲柄轮的第二旋转位置下测量的第一压力之间的测量压力增量值；以及e)基于所述测量压力增量值来控制发动机系统。
在本领域技术人员依照附图考虑优选实施例的以下详细描述之后，本发明的上述以及其它优点将变得显而易见，在附图中图1是根据本发明的实施例的发动机控制系统的示意图；图2是根据本发明的实施例的一种用于控制发动机系统的方法的示意性流程图；图3是根据本发明的另一个实施例的一种用于控制发动机系统的方法的示意性流程图；图4是在时间间隔期间模拟图3中描述的用于控制发动机系统的方法的图形表示；以及图5是在间隔期间模拟发动机的运行的图形表示，该图形表示基于发动机的曲柄轮的特定旋转位置下的歧管压力示出多个节气门位置图。
具体实施例方式以下详细描述和附图描述和图示了本发明的不同实施例。该描述和附图用于使本领域技术人员能够实行和使用本发明，而并非旨在以任何方式限制本发明的范围。关于所公开的方法，所介绍的步骤在本质上是示例性的，并且因此步骤的顺序不是必须或关键的。图1图示了根据本发明的实施例的用于内燃机的控制系统10。如所示出的，系统10包括第一传感器12、转动传感器14、处理器16和发动机系统18。控制系统10可以根据需要包括任何数量的组件。控制系统10可以被整合到任何车辆中，该任何车辆例如是具有燃料喷射的四冲程发动机20的摩托车。第一传感器12通常是被定位用于测量内燃机歧管中的歧管绝对压力(MAP)的压力传感器。作为非限制性示例，第一传感器12被布置在燃料喷射发动机20的进气歧管22中。第一传感器12以压力传感器信号的形式将瞬时歧管压力信息提供给处理器16。然而，应当理解的是，可以使用其它压力传感器来测量任何类型的发动机的特定歧管中的绝对压力和差分压力。还应理解的是，可以使用任何数量的压力传感器12。在某些实施例中，模-数转换器24 (ADC)与第一传感器12和处理器16进行数据通信以从第一传感器12接收模拟信号(例如，大约在O伏特至5伏特范围内)，将该模拟信号转换成数字信号，并且将该数字信号传输到处理器16以转换成定量绝对压力值(例如，以kPa为单位)。作为非限制性示例，由处理器16对数字信号的转换是基于存储在查找表中的预定义信息。转动传感器14通常是适用于测量旋转体的旋转位置和旋转速率中的至少一个的可变磁阻处理器。然而，可以使用其它转动/旋转传感器。在某些实施例中，转动传感器14被布置为测量发动机20的三十六齿减一(36-1)曲柄轮26的每分钟转数(rpm)。曲柄轮26的每个齿对应曲柄轮26的10°旋转(10°曲柄角)。应理解的是，下文中使用的术语“曲柄角”是指从发动机20的活塞在其压缩阶段期间处于已知为上止点(TDC)的最高点的位置测量的曲柄轮26的旋转角。例如，在曲柄轮26的360°曲柄角下，发动机20的活塞处于在其排气阶段期间的TDC。因此，整个曲柄轮26在每个发动机循环具有720°的曲柄角。作为非限制性示例，转动传感器14输出表示曲柄轮26的旋转速率的波形。作为另一个非限制性示例，该波形被转换成数字方波并且方波的时间周期被转换成曲柄轮26的定量rpm值。应理解的是，转动传感器14可以适用于测量发动机20的任何设备或组件的旋转。处理器16可以是适用于接收输入信号(例如，从传感器12、14接收的信号中的至少一个)、分析输入信号并且响应于对输入信号的分析来配置发动机系统18的任何设备或系统。在某些实施例中，处理器16是微型计算机。作为非限制性示例，处理器16可以是常规的发动机控制单元(ECU)的一部分。在所示的实施例中，处理器16从传感器12、14和提供给用户的输入端中的至少一个接收输入信号。如所示出的，处理器16基于指令集28分析输入信号。可以包括在任何计算机可读介质内的指令集28包括用于配置处理器16以执行各种任务的处理器可执行指令。处理器16可以执行各种功能，该各种功能例如是控制传感器12、14和发动机系统18的工作。应理解的是，可以使用不同算法和软件来分析输入信号。作为非限制性示例，指令集28包括基于压力数据(例如，推断测量或直接测量的)和曲柄轮26的旋转速率来计算节气门30的推断位置或估计位置的一套数学公式( 例如，ic_thr_est=icm_thr_est (an_rpm，an_atdc_map_std)，$中 an_atdc_map_std=an_atdc_map/lhm_bap_compensation (归一化为 STP)并且 icm_thr_est 是估计的节气门位置)。在某些实施例中，基于归一化的绝对歧管压力和曲柄轮26的旋转速率从查找表32确定节气门30的估计位置。作为另一个非限制性示例，指令集28包括用于估计在进气阀打开(IVO)任务期间节气门角度的数学公(例如，tf_thr_est=tfm_thr_est (an_rpm, tf_ivo_map_std)，其中tf_ivo_map_std=tf_ivo_map/lhm_bap_compensation ；tf_ivo_map 是 IVO 任务期间的 map 读数；并且tfm_thr_est是估计的节气门位置)。在某些实施例中，处理器16包括存储设备34。存储设备34可以是单个存储设备或可以是多个存储设备。此外，存储设备34可以是固态存储系统、磁存储系统、光学存储系统或任何其它适当的存储系统或设备。应理解的是，存储设备34可以适用于存储指令集28。其它数据和信息(诸如由传感器12、14和发动机系统18收集的数据)可以存储和登记于存储设备34中。在某些实施例中，存储装置34包括查找表32和可校准补偿因数36(例如，lhm_bap_compensation,所测量的歧管压力相对于气压测量结果或大气压力的其它补偿因数，等等)。应理解的是，存储设备34可以包括由处理器16引用来执行各种计算的任何数量的查找表，该各种计算例如是将接收的数字信号转换成定量值(例如，测量的歧管压力、节气门位置、旋转速率等等)。处理器16还可以包括可编程组件38。应理解的是，可编程组件38可以与控制系统10的任何其它组件(例如，传感器12、14和发动机系统18)通信。在某些实施例中，可编程组件38适用于管理和控制处理器16的处理功能。具体地说，可编程组件38适用于修改指令集28并且控制对由处理器16接收的输入信号和信息的分析。应理解的是，可编程组件38可以适用于管理和控制传感器12、14和发动机系统18。还应理解的是，可编程组件38可以适用于将数据和信息存储于存储设备34上，并从存储设备34提取数据和信息。
发动机系统18可以是适用于与发动机20交互以影响发动机20工作的任何设备或系统。作为非限制性示例，发动机系统18可以包括用于在预定时间段(S卩，脉冲宽度)将燃料喷射到歧管22中的燃料喷射器40。发动机系统18与处理器16通信以从其接收控制信号来控制发动机系统18的工作。作为另一个非限制性示例，燃料喷射器40的喷射脉冲宽度响应于从处理器16接收的控制信号。图2图示了用于控制发动机系统18的方法200。在步骤202中，使能节气门位置估计，由此能够在不具有常规节气门位置传感器的情况下估计节气门30的板的位置。在步骤204中，第一传感器12在曲柄轮26的预定旋转位置下测量歧管22中的压力。在特定实施例中，转动传感器14感测曲柄轮26何时处于预定旋转位置以发起对发动机20的歧管22中的压力的测量。基本上同时地在步骤206中，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。在某些实施例中，传感器12、14中的每个与处理器16协作以提供分别表示所测量的歧管22中的压力和曲柄轮26的旋转速率的定量值。在步骤208中，处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于所测量的压力和所测量的曲柄轮26的旋转速率来确定发动机20的节气门30的估计位置。作为非限制性示例，处理器16基于指令集28来估计节气门30的位置。 在步骤210中，响应于节气门30的估计位置来控制发动机系统18。作为非限制性示例，发动机系统18响应于节气门30的估计位置来控制进入歧管22中的燃料喷射(例如，喷射脉冲速率)。作为另一个非限制性示例，发动机系统18响应于节气门30的估计位置来控制喷射到歧管22中的燃料质量与空气质量的比率。图3图示了用于控制发动机系统18的方法300。在步骤302中，使能节气门位置估计，由此可以在不具有常规节气门位置传感器的情况下估计节气门30的板的位置。在步骤304中，第一传感器12在曲柄轮26的第一旋转位置下测量发动机20的歧管22中的压力。在特定实施例中，转动传感器14感测曲柄轮26何时处于第一旋转位置以发起对发动机20的歧管22中的压力的测量。基本上同时地在步骤306中，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。在某些实施例中，传感器12、14中的每个与处理器16协作以在曲柄轮26的第一旋转位置下提供分别表示在歧管22中测量的压力和曲柄轮26的旋转速率的定量值。在步骤308中，处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于在曲柄轮26的第一旋转位置下由转动传感器14测量的曲柄轮26的旋转速率和所测量的压力来确定发动机20的节气门30的估计位置。作为非限制性示例，处理器16采用指令集28以估计在曲柄轮26的第一旋转位置下节气门30的位置。在步骤310中，响应于在曲柄轮26的第一旋转位置下测量的压力来控制发动机系统18。作为非限制性示例，发动机系统18响应于在曲柄轮26的第一旋转位置下测量的压力来控制进入歧管22中的燃料喷射(例如，喷射脉冲速率)。作为另一个非限制性示例，发动机系统18响应在曲柄轮26的第一旋转位置下测量的压力来控制喷射到歧管22中的燃料质量与空气质量的比率。在某些实施例中，在曲柄轮26的第一旋转位置下测量的压力被用于发起基本脉冲宽度以输送稳态燃料需求。在步骤312中，第一传感器12在曲柄轮26的第二旋转位置下测量发动机20的歧管22中的压力。在特定实施例中，转动传感器14感测曲柄轮26何时处于第二旋转位置以发起对发动机20的歧管22中的压力的测量。在某些实施例中，传感器12与处理器16协作以在曲柄轮26的第二旋转位置下提供表示在歧管22中测量的压力的定量值。在步骤316中，处理器16从传感器12接收信号并且计算在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力与发动机20的之前循环期间在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的先前压力之间的压力增量值。在步骤318中，响应于在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力与发动机20的之前循环期间在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的先前压力之间的压力增量值来控制发动机系统18。作为非限制性示例，发动机系统18响应压力增量值来控制进入歧管22中的燃料喷射(例如，喷射脉冲速率)。作为另一个非限制性示例，发动机系统18响应于该压力增量值来控制喷射到歧管22中的燃料质量与空气质量的比率。在某些实施例中，该压力增量值被用于辨识瞬态节气门30事件并且发起预动态脉冲宽度以输送大量燃料需求。在步骤320中，第一传感器12在曲柄轮26的第三旋转位置的情况下测量发动机20的歧管22中的压力。在特定实施例中，转动传感器14感测曲柄轮26何时处于第三旋转位置以发起对发动机20的歧管22中的压力的测量。基本上同时地在步骤322中，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。在某些实施例中，传感器12、14中的每个与处理器16协作以在曲柄轮26的第三旋转位置下提供分别表示歧管22中测量的压力和曲柄轮26的旋转速率的定量值。在步骤324中，处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于在曲柄轮26的第三旋转位置下由转动传感器14测量的曲柄轮26的旋转速率和所测量的压力来确定发动机20的节气门30的估计位置。作为非限制性示例，处理器16采用指令集28以估计在曲柄轮26的第三旋转位置下节气门30的位置。在步骤326中，处理器16计算在曲柄轮26的第三旋转位置下节气门30的估计位置与在曲柄轮26的第一旋转位置下节气门30的估计位置之间的节气门30的估计位置增量。在步骤327中，处理器16计算从节气门30的估计位置增量确定的所需脉冲宽度与从压力增量值确定的预动态脉冲宽度之间的脉冲宽度增量值。在步骤328中，响应于脉冲宽度增量值来控制发动机系统18。作为非限制性示例，发动机系统18响应于脉冲宽度增量值来控制进入歧管22中的燃料喷射(例如，喷射脉冲速率)。作为另一个非限制性示例，发动机系统18响应于脉冲宽度增量值来控制喷射到歧管22中的燃料质量与空气质量的比率。在某些实施例中，使用脉冲宽度增量值以发起最终动态脉冲宽度以输送剩余量的燃料需求。应理解的是，可以根据需要重复如上文描述的方法300的步骤。图4中图示了方法300的非限制性示例。第一传感器12在曲柄轮26的第一旋转位置下测量发动机20的歧管22中的压力Ap如所示出的，在曲柄轮26的第一旋转位置下对测量的压力A1进行取样，这是基本上在发动机20的第一循环期间在曲柄轮26的大约450°至大约500°曲柄角时进气阀的关闭的瞬间。基本上同时地，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于在曲柄轮26的第一旋转位置下由转动传感器14测量的曲柄轮26的旋转速率和所测量的压力A1来确定发动机20的节气门30的估计位置A1TP ESTIMATE。响应于在曲柄轮26的第一旋转位置下测量的压力A1来控制发动机系统18，由此测量的压力A1用于发起基本脉冲宽度以输送稳态燃料需求。第一传感器12在曲柄轮26的第二旋转位置下测量发动机20的歧管22中的压力B1。如所示出的，在发动机20的第二循环期间，在曲柄轮26的大约340°至大约380°曲柄角时，在进气阀打开之前，在曲柄轮26的第二旋转位置下对测量的压力B1进行取样。处理器16从第一传感器12接收信号并且计算在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B1与发动机20的第一循环期间在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的先前压力(未示出)之间的压力增量值。响应于在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B1与在发动机20的第一循环期间在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的先前压力之间的压力增量值来控制发动机系统18。如所示出的，该压力增量值并不辨识瞬态节气门30事件并且预动态脉冲宽度未被发起。第一传感器12在曲柄轮26的第三旋转位置下测量发动机20的歧管22中的压力C1。如所示出的，在发动机20的第二循环期间，在曲柄轮26的大约380°至大约420°曲柄角时，在进气阀打开期间，在曲柄轮26的第三旋转位置下对测量的压力C1进行取样。基本上同时地，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于由转动传感器14测量的曲柄轮26的旋转速率和在曲柄轮26的第三旋转位置下测量的压力C1来确定发动机20的节气门30的估计位置CJPESTIMATE。处理器16采用指令集28以估计在曲柄轮26的第三旋转位置下节气门30的位置。处理器16计算在曲柄轮26的第三旋转位置下节气门30的估计位置C1TP ESTIMATE与在曲柄轮26的第一旋转位置下节气门30的估计位置A1TP ESTIMATE之间的节气门30的估计位置的增量值。然后，处理器16计算所需脉冲宽度与预动态脉冲宽度之间的脉冲宽度增量值，所需脉冲宽度是基于估计位置C1TP ESTIMATE与估计位置A1TP ESTIMATE之间的节气门30的估计位置增量值，预动态脉冲宽度是根据测量的压力B1与发动机20的第一循环期间在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的先前压力之间的压力增量值确定的。响应于该脉冲宽度增量值来控制发动机系统18。如所示出的，该脉冲宽度增量值并不发起最终动态脉冲宽度。第一传感器12在曲柄轮26的第一旋转位置下测量发动机20的歧管22中的压力A2。如所示出的，在曲柄轮26的第一旋转位置下对测量的压力A2进行取样，这是基本上在发动机20的第二循环期间在曲柄轮26的大约450°至大约500°曲柄角时进气阀关闭的瞬时。基本上同时地，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于由转动传感器14测量的曲柄轮26的旋转速率和在曲柄轮26的第一旋转位置下所测量的压力A2来确定发动机20的节气门30的估计位置A2TPESTIMATE。响应于在曲柄轮26的第一旋转位置下测量的压力A2来控制发动机系统18，由此测量的压力A2用于发起基本脉冲宽度以输送稳态燃料需求。第一传感器12在曲柄轮26的第二旋转位置下测量发动机20的歧管22中的压力B2。如所示出的，在发动机20的第三循环期间，在曲柄轮26的大约340°至大约380°曲柄角时，在进气阀打开之前，在曲柄轮26的第二旋转位置下对测量的压力B2进行取样。处理器16从第一传感器12接收信号并且计算在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B2与发动机20的第二循环期间在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B1之间的压力增量值。响应于在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B2与在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B1之间的压力增量值来控制发动机系统18。如所示出的，该压力增量值并不辨识瞬态节气门30事件并且预动态脉冲宽度未被发起。第一传感器12在曲柄轮26的第三旋转位置下测量发动机20的歧管22中的压力C2。如所示出的，在发动机20的第三循环期间，在曲柄轮26的大约380°至大约420°曲柄角时，在进气阀打开期间，在曲柄轮26的第三旋转位置下对测量的压力C2进行取样。基本上同时地，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于由转动传感器14测量的曲柄轮26的旋转速率和在曲柄轮26的第三旋转位置下所测量的压力C2来确定发动机20的节气门30的估计位置C2TPESTIMATE。处理器16采用指令集28以估计在曲柄轮26的第三旋转位置下节气门30的位置。处理器16计算在曲柄轮26的第三旋转位置下节气门30的估计位置C2TP ESTIMATE与在曲柄轮26的第一旋转位置下节气门30的估计位置A2TP ESTIMATE之间的节气门30的估计位置的增量值。然后，处理器16计算所需脉冲宽度与预动态脉冲宽度之间的脉冲宽度增量值，所需脉冲宽度是基于根据估计位置C2TP ESTIMATE和估计位置A2TP ESTIMATE确定的节气门30的估计位置增量值，预动态脉冲宽度是根据测量的压力B2与测量的压力B1之间的压力增量值确定的。响应于该脉冲宽度增量值来控制发动机系统18。如所示出的，该脉冲宽度增量值并不发起最终动态脉冲宽度。第一传感器12测量在曲柄轮26的第一旋转位置下发动机20的歧管22中的压力A3。如所示出的，在曲柄轮26的第一旋转位置下对测量的压力A3进行取样，这是基本上在发动机20的第三循环期间在曲柄轮26的大约450°至大约500°曲柄角时进气阀关闭的瞬时。基本上同时地，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于由转动传感器14测量的曲柄轮26的旋转速率和在曲柄轮26的第一旋转位置下所测量的压力A3来确定发动机20的节气门30的估计位置A3TPESTIMATE。响应于在曲柄轮26的第一旋转位置下测量的压力A3来控制发动机系统18，由此测量的压力A3用于发起基本脉冲宽度以输送稳态燃料需求。第一传感器12测量在曲柄轮26的第二旋转位置下发动机20的歧管22中的压力B3。如所示出的，在发动机20的第四循环期间，在曲柄轮26的大约340°至大约380°曲柄角时，在进气阀打开之前，在曲柄轮26的第二旋转位置下对测量的压力B3进行取样。处理器16从第一传感器12接收信号并且计算在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B3与发动机20的第三循环期间在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B2之间的压力增量值。响应于在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B3与在曲柄轮26的第二旋转位置下测量的压力B2之间的压力增量值来控制发动机系统18。如所示出的，该压力增量值被用于辨识瞬态节气门30事件(即，节气门30是打开的)并且预动态脉冲宽度被发起以输送基本量的燃料需求。第一传感器12测量在曲柄轮26的第三旋转位置下发动机20的歧管22中的压力C3。如所示出的，在发动机20的第四循环期间，在曲柄轮26的大约380°至大约420°曲柄角时，在进气阀打开期间，在曲柄轮26的第三旋转位置下对测量的压力C3进行取样。基本上同时地，转动传感器14测量曲柄轮26的旋转速率。处理器16从传感器12、14中的每个接收信号并且基于由转动传感器14测量的曲柄轮26的旋转速率和在曲柄轮26的第三旋转位置下所测量的压力C3来确定发动机20的节气门30的估计位置CJPESTIMATE。处理器16采用指令集28以估计在曲柄轮26的第三旋转位置下节气门30的位置。处理器16计算在曲柄轮26的第三旋转位置下节气门30的估计位置C3 TP ESTIMATE与在曲柄轮26的第一旋转位置下节气门30的估计位置A3 TP ESTIMATE之间的节气门30的估计位置增量值。然后，处理器16计算所需脉冲宽度与预动态脉冲宽度之间的脉冲宽度增量值，该所需脉冲宽度是基于根据估计位置C3 TP ESTIMATE和估计位置A3 TP ESTIMATE确定的节气门30的估计位置增量值，该预动态脉冲宽度是根据测量的压力B3和测量的压力B2间的压力增量值确定的。响应于该脉冲宽度增量值来控制发动机系统18。如所示出的，该脉冲宽度增量值发起最终动态脉冲宽度以输送剩余量的燃料需求。控制系统10和方法200、300提供用于在不需使用节气门位置传感器的情况下控制发动机系统的方法。在某些实施例中，通过使用歧管绝对压力传感器来推断或估计节气门位置允许取消常规节气门位置传感器。相应地，使控制系统10的成本减到最小。图5是模拟发动机20的工作的图形表不。表不曲柄轮26的位置(例如，处于4000RPM)的常规齿扫描绘图(tooth sweep plot) 402 (即，x轴)和测量的歧管绝对压力(MAP>404 (即，y轴)的模拟图400是对照常规齿扫描绘图402绘制的。如所示出的，多个绘图线 406、408、410、412、414、416、418、420、422、424、426 分别表示为 4. 5%、5%、6· 5%、7· 5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%和50%的节气门30的打开位置。线标记428表示沿着常规齿扫描绘图402通常发起步骤318的位置。当在由线标记428指定的位置后大部分燃料被输送到歧管22中时，已实现良好的结果。然后，可以使用其它位置。线标记430表示沿着常规齿扫描绘图402通常发起步骤328的位置。当在由线标记430指定的位置后补充水平的燃料被输送到歧管22中时，已实现良好的结果。应理解的是，通过稍后在进气事件中指定补充燃料任务，可以提供对节气门30的位置的更精确估计，得到总体燃料的更精确输送。然而，可以使用其它位置。线标记432表示指定能够将燃料喷射到歧管22中以到达相关汽缸(未示出)的最后位置的沿着常规齿扫描绘图402的位置。线标记434表示沿着常规齿扫描绘图402的执行步骤310以建立在下一个燃料输送循环中使用的第一压力测量的典型位置。然而，可以使用其它位置。根据前面的描述，本领域普通技术人员能够容易地判定本发明的必要特性，并且在不脱离本发明的精神和范围下，对本发明进行各种改变和修改以使其适于不同应用和条件。
权利要求
1.一种用于具有至少一个歧管、节气门和曲柄轮的发动机的控制系统，所述系统包括 压力传感器，其测量所述至少一个歧管中的压力并且产生表示测量的所述压力的压力信号; 转动传感器，其测量所述发动机的所述曲柄轮的旋转速率并且产生表示测量的所述旋转速率的旋转信号； 处理器，其与所述压力传感器和所述转动传感器中的每一个通信以接收所述压力信号和所述旋转信号，基于指令集分析所述压力信号和所述旋转信号以估计所述节气门的位置，并且响应于对所述压力信号和所述旋转信号的所述分析来产生控制信号；以及 发动机系统，其与所述处理器通信以从所述处理器接收所述控制信号，所述发动机系统响应于所述控制信号来控制所述发动机系统的功能。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压力传感器是绝对压力传感器。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述指令集包括基于测量的所述压力和测量的所述曲柄轮的所述旋转速率来估计所述节气门的所述位置的公式化手段。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发动机系统响应于所述控制信号来控制进入所述至少一个歧管中的燃料喷射。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发动机系统响应于所述控制信号来控制喷射到所述至少一个歧管中的燃料质量与空气质量的比率。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述发动机系统包括燃料喷射器并且响应于所述控制信号来控制所述燃料喷射器的喷射脉冲速率。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述转动传感器测量所述发动机的所述曲柄轮的旋转位置并且所述旋转信号还至少表示测量的所述旋转位置。
8.一种用于控制发动机的方法，所述方法包括以下步骤 a)测量所述发动机的至少一个歧管中的压力； b)测量所述发动机的曲柄轮的旋转速率； c)基于所述至少一个歧管中的测量的所述压力和测量的所述曲柄轮的所述旋转速率来确定所述发动机的节气门的估计位置；以及 d)基于所述节气门的所述估计位置来控制发动机系统。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，使用绝对压力传感器来测量所述压力。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，控制所述发动机系统的所述步骤包括控制进入所述至少一个歧管中的燃料喷射。
11.根据权利要求8所述的方法，其中，所述发动机系统包括燃料喷射器并且控制所述发动机系统的所述步骤包括控制所述燃料喷射器的喷射脉冲速率。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，控制所述发动机系统的所述步骤包括控制被喷射到所述至少一个歧管中的燃料质量与空气质量的比率。
13.根据权利要求8所述的方法，还包括测量所述曲柄轮的旋转位置的步骤，其中，还至少基于所述曲柄轮的所述旋转位置来确定所述节气门的所述估计位置。
14.一种用于控制发动机的方法，所述方法包括以下步骤 a)在所述发动机的曲柄轮的第一旋转位置下测量所述发动机的至少一个歧管中的第一压力； b)在所述曲柄轮的第二旋转位置下测量所述发动机的所述至少一个歧管中的第一压力； c)在所述曲柄轮的所述第二旋转位置下测量所述发动机的所述至少一个歧管中的第二压力； d)确定在所述曲柄轮的所述第二旋转位置下测量的所述第二压力与在所述曲柄轮的所述第二旋转位置下测量的所述第一压力之间的测量压力增量值；以及 e)基于所述测量压力增量值来控制所述发动机系统。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，所述曲柄轮的所述第一旋转位置是在所述发动机的活塞的压缩阶段期间处于相对于上止点位置的大约450°至大约500°的曲柄角。
16.根据权利要求14所述的方法，其中，所述曲柄轮的所述第二旋转位置是在所述发动机的活塞的压缩阶段期间处于相对于上止点位置的大约340°至大约380°的曲柄角。
17.根据权利要求14所述的方法，还包括在所述曲柄轮的所述第一旋转位置下测量所述曲柄轮的旋转速率的步骤。
18.根据权利要求17所述的方法，还包括以下步骤 f)在所述发动机的所述曲柄轮的第三旋转位置下测量所述发动机的所述至少一个歧管中的第一压力； g)在所述曲柄轮的所述第三旋转位置下测量所述发动机的所述曲柄轮的旋转速率； h)基于在所述曲柄轮的所述第一旋转位置下测量的所述第一压力和在所述第一旋转位置下所述曲柄轮的所述旋转速率来确定所述发动机的节气门的第一估计位置； i)基于在所述曲柄轮的所述第三旋转位置下测量的所述第一压力和在所述第三旋转位置下所述曲柄轮的所述旋转速率来确定所述发动机的所述节气门的第二估计位置；以及 j)确定所述节气门的所述第二估计位置与所述节气门的所述第一估计位置之间的所述节气门的估计位置的增量值。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述曲柄轮的所述第三旋转位置是在所述发动机的活塞的压缩阶段期间处于相对于上止点位置的大约380°至大约420°的曲柄角。
20.根据权利要求18所述的方法，还包括以下步骤 k)确定基于所述节气门的估计位置的所述增量值的所需脉冲宽度与基于所述测量压力增量值的预动态脉冲宽度之间的脉冲宽度增量值；以及i)基于所述脉冲宽度增量值来控制所述发动机系统。
全文摘要
一种用于具有至少一个歧管、节气门和曲柄轮的发动机的控制系统包括压力传感器，其测量该至少一个歧管中的压力并且产生表示所测量的压力的压力信号；转动传感器，其测量该发动机的曲柄轮的旋转速率并且产生表示所测量的旋转速率的旋转信号；处理器，其与该压力传感器和该转动传感器中的每一个通信以接收压力信号和旋转信号，基于指令集分析压力信号和旋转信号以估计该节气门的位置，并且响应对压力信号和旋转信号的分析来产生控制信号；以及发动机系统，其接收该控制信号以控制发动机系统的功能。
文档编号F02D41/00GK103032186SQ201210377768
公开日2013年4月10日 申请日期2012年10月8日 优先权日2011年10月6日
发明者T·R·卡伯特森, S·阿拉桑, S·戈帕拉克里斯南 申请人:威斯通全球技术公司