本发明涉及基于时间和角度的气缸压力数据采集。一种用于确定基于时间和角度的气缸压力的控制模块，包括：曲轴位置确定模块，所述曲轴位置确定模块确定在第一时间时发动机中的第一曲轴位置；基于时间的气缸压力确定模块，所述基于时间的气缸压力确定模块确定在N个时间时所述发动机中的N个基于时间的气缸压力，其中，N是大于1的整数；和基于角度的气缸压力确定模块，所述基于角度的气缸压力确定模块基于所述第一时间、所述N个基于时间的气缸压力和所述N个时间来确定在第一曲轴位置处的基于角度的气缸压力。
曲轴位置确定模块，所述曲轴位置确定模块确定在第一时间时发动机中的第一曲轴位置以及在第二时间时所述发动机中的第二曲轴位置；
基于时间的气缸压力确定模块，所述基于时间的气缸压力确定模块确定在N个时间时所述发动机中的N个基于时间的气缸压力，其中，N是大于1的整数；和基于角度的气缸压力确定模块，根据第一曲轴位置和第二曲轴位置以及第一时间和第二时间来确定第一曲轴位置和第二曲轴位置之间的曲轴旋转度数处的时间；根据在曲轴旋转度数处的时间、所述N个基于时间的气缸压力和所述N个时间来确定在该曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)，当曲轴旋转度数处的时间(tD)等于所述N个时间(tp)中的一个时，将曲轴旋转度数处的压力(PD)设定为等于在相等的所述N个时间(tp)中的一个(tp)时发生的所述N个气缸压力(Pt)中的一个；当曲轴旋转度数处的时间(tD)不等于所述N个时间(tp)中的一个时，根据曲轴旋转度数处的时间(tD)、所述N个时间中紧低于和紧高于曲轴旋转度数处的时间的两个时间(tPl，tPh)和与所述N个时间中的所述两个时间相对应的所述N个基于时间的气缸压力中的两个基于时间的压力(Ptl，Pth)使用以下公式来确定曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)：
2.根据权利要求1所述的控制模块，还包括滤波器，所述滤波器将表示所述N个基于时间的气缸压力的信号进行滤波。
3.根据权利要求1所述的控制模块，还包括模拟-数字转换器，所述模拟-数字转换器以预定速率采样表示所述N个基于时间的气缸压力的信号。
4.根据权利要求1所述的控制模块，还包括缓冲器，所述缓冲器存储所述N个基于时间的气缸压力和所述N个时间，其中，所述N个时间的范围包括所述第一和第二时间。
5.根据权利要求1所述的控制模块，其中，所述基于角度的气缸压力确定模块确定在所述第一和第二曲轴位置处和在所述第一和第二曲轴位置之间的曲轴旋转的每度处的所述基于角度的气缸压力。
6.一种基于时间和角度的气缸压力数据采集方法，包括：
确定在第一时间时发动机中的第一曲轴位置以及在第二时间时所述发动机中的第二曲轴位置；
确定在N个时间时所述发动机中的N个基于时间的气缸压力，其中，N是大于1的整数；
根据第一曲轴位置和第二曲轴位置以及第一时间和第二时间来确定第一曲轴位置和第二曲轴位置之间的曲轴旋转度数处的时间；根据在曲轴旋转度数处的时间、所述N个基于时间的气缸压力和所述N个时间来确定在该曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)，当曲轴旋转度数处的时间(tD)等于所述N个时间(tp)中的一个时，将曲轴旋转度数处的压力(PD)设定为等于在相等的所述N个时间(tp)中的一个(tp)时发生的所述N个气缸压力(Pt)中的一个；当曲轴旋转度数处的时间(tD)不等于所述N个时间(tp)中的一个时，根据曲轴旋转度数处的时间(tD)、所述N个时间中紧低于和紧高于曲轴旋转度数处的时间的两个时间(tPl，tPh)和与所述N个时间中的所述两个时间相对应的所述N个基于时间的气缸压力中的两个基于时间的压力(Ptl，Pth)使用以下公式来确定曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)：
7.根据权利要求6所述的方法，还包括：将表示所述N个基于时间的气缸压力的信号进行滤波。
8.根据权利要求6所述的方法，还包括：以预定速率采样表示所述N个基于时间的气缸压力的信号。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括：存储所述N个基于时间的气缸压力和所述N个时间，其中，所述N个时间的范围包括所述第一和第二时间。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括：确定在所述第一和第二曲轴位置处和在所述第一和第二曲轴位置之间的曲轴旋转的每度处的所述基于角度的气缸压力。
基于时间和角度的气缸压力数据采集
相关申请的交叉引用
[0001] 本申请要求于2008年4月30日提交的美国临时申请No.61/049,045的权益。上述申请的公开内容在此作为参考全文引入。
技术领域
[0002] 本发明涉及发动机系统，且更具体地涉及用于估算气缸压力的系统和方法。
背景技术
[0003] 在此提供的背景说明是为了总体上呈现本发明背景的目的。本署名的发明人的工作，就描述在背景技术段的范围来说，以及在提交时否则不足以成为现有技术的说明方面，不被明显地和隐含地接受为本发明的现有技术。
[0004] 一些车辆包括内燃机，内燃机产生驱动转矩。更具体地，发动机吸入空气，并将空气与燃料混合以形成燃烧混合物。燃烧混合物被压缩和点火，以驱动在气缸内设置的活塞。活塞驱动曲轴，曲轴将驱动转矩传递给变速器和车轮。
[0005] 基于曲轴旋转来产生曲轴位置信号，且基于气缸中的压力来产生气缸压力信号。控制模块根据曲轴信号确定发动机位置和发动机速度，根据气缸压力信号确定气缸压力。
气缸压力用于控制车辆内的一个或更多子系统。气缸压力测量中的误差可能导致不准确的气缸压力计算，因而可能导致一个或更多车辆子系统无效率地工作。
[0006] 以时域和角度域产生的气缸压力信号分别用于控制发动机中的点火爆震和燃烧。根据以时域和角度域产生的气缸压力信号来确定气缸压力的控制模块需要至少两个模拟-数字(A/D)转换器，一个A/D转换器用来采样以时域产生的气缸压力，另一个A/D转换器用来采样以角度域产生的气缸压力。
[0007] 以角度域产生的气缸压力通常在曲轴旋转的每度处采样。每度的位置基于发动机位置和发动机速度预测。发动机速度的变化可能导致每度的预测位置中的误差，这可能导致以角度域采样的气缸压力中的误差。发明内容[0001]一种控制模块，包括：曲轴位置确定模块，所述曲轴位置确定模块确定在第一时间时发动机中的第一曲轴位置；基于时间的气缸压力确定模块，所述基于时间的气缸压力确定模块确定在N个时间时所述发动机中的N个基于时间的气缸压力，其中，N是大于1的整数；和基于角度的气缸压力确定模块，所述基于角度的气缸压力确定模块基于所述第一时间、所述N个基于时间的气缸压力和所述N个时间来确定在第一曲轴位置处的基于角度的气缸压力。[0002]一种方法，包括：确定在第一时间时发动机中的第一曲轴位置；确定在N个时间时所述发动机中的N个基于时间的气缸压力，其中，N是大于1的整数；和基于所述第一时间、所述N个基于时间的气缸压力和所述N个时间来确定在第一曲轴位置处的基于角度的气缸压力。[0003]本发明的其它应用领域从下文提供的详细说明显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例仅为说明的目的且并没有意图限制本发明的范围。
附图说明
[0008] 从详细说明和附图将更充分地理解本发明，在附图中：
[0009] 图1是根据本发明的车辆的示意图；
[0010] 图2是图1所示的控制模块的功能框图；
[0011] 图3是图示根据本发明的确定气缸压力的方法的流程图；和
[0012] 图4是根据本发明的基于时间的气缸压力和基于角度的气缸压力之间的关系的图示。
具体实施方式
[0013] 以下说明本质上仅为示范性的且绝不意图限制本发明、它的应用、或使用。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识类似的元件。如在此所使用的，短语A、B和C中的至少一个应当理解为意味着使用非排他逻辑或的一种逻辑(A或B或C)。应当理解的是，方法内的步骤可以以不同顺序执行而不改变本发明的原理。
[0014] 如在此所使用的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他合适的部件。
[0015] 现在参考图1，示意性地示出了示例性车辆10。车辆10包括发动机12和控制模块14。发动机12可以是火花点火式内燃机或柴油发动机。发动机12包括多个气缸16，所述气缸16包括多个活塞18，所述活塞18设置用于在气缸中往复运动并通过一系列连接杆22与曲轴20驱动接合。
[0016] 气缸压力传感器24与气缸16连通并测量气缸16中的压力。气缸压力传感器24与控制模块14连通。虽然每个气缸16显示为具有与其连通的气缸压力传感器24，但是应当理解，气缸16中的一个可以具有与其连通的气缸压力传感器24，而其余气缸16没有，如下文讨论的那样。为了简单起见，以下的讨论将涉及单个气缸16和单个气缸压力传感器24。
[0017] 气缸压力传感器24将表示气缸16内的压力的信号提供给控制模块14。曲轴位置传感器26将表示曲轴20的位置的信号提供给控制模块14。控制模块14基于气缸16内的压力和曲轴20的位置来确定在曲轴20的旋转度数处的气缸16内的压力。
[0018] 现在参考图2，控制模块14包括曲轴位置确定模块28、基于时间的气缸压力确定模块30、缓冲器32、和基于角度的气缸压力确定模块34。曲轴位置确定模块28与基于角度的气缸压力确定模块34连通。曲轴位置确定模块28基于由曲轴位置传感器26提供的曲轴位置信号来确定在相应时间发生的曲轴位置。曲轴位置确定模块28将表示所确定的曲轴位置和相应时间的信号提供给基于角度的气缸压力确定模块34。
[0019] 基于时间的气缸压力确定模块30与缓冲器32连通。基于时间的气缸压力确定模块30基于来自于气缸压力传感器24的表示气缸压力的信号来确定气缸压力。基于时间的气缸压力确定模块30可以包括滤波器(未示出)，所述滤波器将表示气缸压力的信号进行滤波，以提高所确定的气缸压力的准确性。基于时间的气缸压力确定模块30也可以包括模拟-数字(A/D)转换器(未示出)，所述A/D转换器以允许过采样的预定速率采样表示气缸压力的信号。基于时间的气缸压力确定模块30将表示所确定的气缸压力和相应时间的信号提供给缓冲器32。
[0020] 缓冲器32与基于角度的气缸压力确定模块34和控制模块14的输出连通。缓冲器32基于来自于基于时间的气缸压力确定模块30的表示所确定的气缸压力和相应时间的信号来存储在多个时间时发生的多个气缸压力。缓冲器32具有足够的存储器来存储所述多个气缸压力和相应多个时间，所述多个时间的范围包括与在发动机12的最低速度时确定的曲轴位置相对应的两个时间。缓冲器32将表示所述多个气缸压力和相应多个时间的信号提供给基于角度的气缸压力确定模块34和控制模块14的输出，表示所述多个气缸压力和相应多个时间的信号可以用来控制发动机12的点火爆震。
[0021] 基于角度的气缸压力确定模块34与控制模块14的输出连通。基于角度的气缸压力确定模块34基于来自于曲轴位置确定模块28的表示所确定的曲轴位置和相应时间的信号以及来自于缓冲器32的表示所述多个气缸压力和相应多个时间的信号来确定在曲轴旋转度数处的气缸压力。由于曲轴旋转度数处的压力根据基于时间的气缸压力来确定，所以仅需要单个A/D转换器来确定基于时间的气缸压力和基于角度的气缸压力。基于角度的气缸压力确定模块34将表示与曲轴旋转度数相对应的压力的信号提供给控制模块14的输出，该信号可以用来控制发动机12中的燃烧。
[0022] 参考图3，将详细描述由控制模块14执行的示例性步骤，所述步骤用来确定气缸16中基于时间的压力和基于角度的压力。在步骤36中，控制确定与第一和第二时间(t1，t2)相对应的第一和第二曲轴位置(θ1，θ2)。曲轴位置可以曲轴20相对于参考点(如，活塞18在气缸16内的位置)的旋转度数来确定。在步骤38中，控制在与预定采样速率或反之与预定采样周期(T)相对应的多个时间(tp)时的多个气缸压力(Pt)。
[0023] 在步骤40，控制根据第一和第二曲轴位置(θ1，θ2)以及第一和第二时间(tθ1，tθ2)来确定在所述第一和第二曲轴位置(θ1，θ2)之间的曲轴旋转度数处的时间(tD)。由此，控制根据发动机位置来反算每度的位置，而不是根据发动机位置和发动机速度来预测每度的位置，这避免由于发动机速度变化而引起的每度的位置中的误差。
[0024] 在步骤42，控制将曲轴旋转度数处的时间(tD)与所述多个时间(tp)进行比较。在步骤44中，当曲轴旋转度数处的时间(tD)等于所述多个时间(tp)中的一个时，控制将曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)设定为等于在所述多个时间(tp)中的相等时间时发生的所述多个气缸压力(Pt)中的一个。
[0025] 在步骤46，当曲轴旋转度数处的时间(tD)不等于所述多个时间(tp)中的一个时，控制根据曲轴旋转度数处的时间(tD)、所述多个时间(tp)中的在大小上与曲轴旋转度数处的时间(tD)最接近的两个时间、和在所述多个时间(tp)中的所述两个时间时发生的所述多个气缸压力(Pt)中的两个来确定曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)。
[0026] 现在参考图4，使用基于时间的气缸压力和基于角度的气缸压力之间的关系的图示来更详细地描述控制模块14的示例性步骤。控制确定在与所述预定采样周期(T)相对应的多个时间(tp)时的多个气缸压力(Pt)，所述多个时间(tp)由顶行的实竖线表示。控制可以将所述预定采样周期(T)设定为等于10μs。控制在由曲轴位置传感器26提供的信号的下降沿处确定第一和第二曲轴位置(θ1，θ2)以及相应的第一和第二时间(tθ1，tθ2)，由曲轴位置传感器26提供的信号由位于所述顶行的实竖线下面的阶梯状线表示。
[0027] 控制通过将每度的时间乘以曲轴旋转度数和所述第一和第二曲轴位置(θ1，θ2)中的一个之间的差并将该乘积分别加到第一和第二时间(tθ1，tθ2)中的一个而确定该曲轴旋转度数处的时间(tD)。曲轴旋转度数处的时间(tD)由竖直虚线表示。控制通过将所述第一和第二时间(tθ1，tθ2)之间的差除以所述第一和第二曲轴位置(θ1，θ2)之间的差来确定每度的时间。控制通过将每度的时间除以所述预定采样周期(T)来确定每度的样本数。控制使用所述每度的样本数作为所述多个气缸压力相对于曲轴旋转度数的指针。
[0028] 控制根据在曲轴旋转度数处的相应时间(tD)、所述多个气缸压力(Pt)、和所述多个时间(tp)来确定在该曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)。曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)由底部实竖线表示。当曲轴旋转度数处的时间(tD)等于所述多个时间(tp)中的一个时，控制将曲轴旋转度数处的压力(PD)设定为等于在相等的预定时间(tp)时发生的所述多个气缸压力(Pt)中的一个。当曲轴旋转度数处的时间(tD)不等于所述多个时间(tp)中的一个时，如图4所示，控制根据曲轴旋转度数处的时间(tD)、所述多个时间中紧低于和紧高于曲轴旋转度数处的时间的两个时间(tPl，tPh)、和与所述多个时间中的所述两个时间相对应的所述多个气缸压力中的两个(Ptl，Pth)使用插值来确定曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)。例如，控制可以使用以下方程来确定曲轴旋转度数处的气缸压力(PD)：
[0029] 现在本领域中技术人员能够从前述说明理解到，本发明的广泛教示可以以多种形式实施。因此，尽管本发明包括特定的示例，由于当研究附图、说明书和以下权利要求书时，其他修改对于技术人员来说是显而易见的，所以本发明的真实范围并不如此限制。
