一种动态确定每个气缸的空气流量以控制内燃发动机的工作的方法包括，首先初始化每个气缸的空气流量(MAC)的值。然后接收歧管压力(MAP)信号、空气流量(MAF)信号和进气温度(IAT)信号。根据该MAF、IAT和初始化的MAC计算估计的歧管压力。对该MAP应用滤波器。根据该估计的歧管压力和滤波的歧管压力确定歧管压力误差。计算歧管压力误差和初始化MAC的乘积。修改该乘积。基于该修改的乘积和初始化的MAC而将每个气缸的空气流量计算为第二乘积。基于每个气缸的空气流量来控制发动机工作。
1.一种动态确定每个气缸的空气流量以控制内燃发动机工作的方法，包括：初始化每个气缸的空气流量(MAC)值；
接收歧管压力(MAP)信号、空气流量(MAF)信号和进气温度(IAT)信号；
根据所述空气流量(MAF)、所述进气温度(IAT)和所述初始化的每个气缸的空气流量(MAC)计算估计的歧管压力；
根据所述估计的歧管压力和所述滤波的歧管压力确定歧管压力误差；
计算所述歧管压力误差和所述初始化的每个气缸的空气流量(MAC)的乘积；和修改所述乘积；
基于所述修改的乘积和所述初始化的每个气缸的空气流量(MAC)的第二乘积来计算每个气缸的空气流量；和基于所述每个气缸的空气流量来控制发动机工作，
其中对于第一时间计算估计的歧管压力是基于所述进气温度(IAT)、所述初始化的每个气缸的空气流量(MAC)值、所述空气流量(MAF)、气体常数(R)和歧管容积值(Vman)的，其中对于第一时间以后计算估计的歧管压力是基于所述进气温度(IAT)、先前确定的每个气缸的空气流量(MAC)、所述空气流量(MAF)、气体常数(R)和歧管容积值(Vman)的。
2.如权利要求1所述的方法，其中计算估计的歧管压力是基于以下方程：其中I AT是进气温度，MAF是空气流量，MAC是每个气缸的空气流量，R是气体常数，Vman是歧管容积值，并且P为估计的歧管压力。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述初始化的每个气缸的空气流量(MAC)值被初始化为不等于零的值。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述对歧管压力误差的确定包括从所述估计的歧管压力中减去所述滤波的歧管压力。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述修改包括应用具有增益值的积分。
6.如权利要求1所述的方法，还包括基于所述计算的每个气缸的空气流量来控制对内燃发动机的燃料输送。
7.一种确定具有进气歧管的内燃发动机的每个气缸的空气流量的系统，包括：第一信号输入设备，接收基于该进气歧管的绝对压力的歧管压力(MAP)信号；
第二信号输入设备，接收基于进入该发动机的空气流量的空气流量(MAF)信号；
第三信号输入设备，接收基于该发动机的进气歧管中的空气温度的进气温度(IAT)信号；和处理器，接收所述歧管压力(MAP)信号、所述空气流量(MAF)信号和所述进气温度(IAT)信号，并且滤波所述歧管压力(MAP)信号，基于初始化的每个气缸的空气流量(MAC)值、所述空气流量(MAF)信号和所述进气温度(IAT)信号来计算估计的歧管压力(MAP)值，根据所述估计的歧管压力和所述滤波的歧管压力确定歧管压力误差，计算所述歧管压力误差和所述初始化的每个气缸的空气流量(MAC)的乘积，修改所述乘积，并且基于所述修改的乘积和所述初始化的每个气缸的空气流量(MAC)的第二乘积来计算每个气缸的空气流量，其中对于第一时间，所述处理器基于气体常数(R)、歧管容积(Vman)、所述进气温度(IAT)信号、所述空气流量(MAF)信号和初始化的每个气缸的空气流量(MAC)值来计算所述估计的歧管压力(MAP)，其中对于第一时间以后，所述处理器基于气体常数(R)、歧管容积(Vman)、所述进气温度(IAT)信号、所述空气流量(MAF)信号和先前确定的每个气缸的空气流量来计算所述估计的歧管压力(MAP)。
8.如权利要求7所述的系统，其中所述处理器基于以下方程来计算估计的歧管压力(MAP)：其中IAT是进气温度，MAF是空气流量，MAC是每个气缸的空气流量，R是气体常数，Vman是歧管容积值，并且P为估计的歧管压力。
9.如权利要求7所述的系统，其中所述初始化的每个气缸的空气流量(MAC)值被初始化为不等于零的值。
10.如权利要求7所述的系统，其中所述第二乘积被设定为等于确定的所述每个气缸的空气流量。
11.如权利要求7所述的系统，还包括信号生成设备，其基于所述每个气缸的空气流量而生成燃料信号。
不使用容积效率图估计每个气缸的空气流量率
技术领域
[0001] 本发明涉及一种用于内燃发动机的空气流量(mass air flow)系统，更特别地，涉及用于确定内燃发动机每个气缸的空气流量的系统和方法。
背景技术
[0002] 存在各种用于确定内燃发动机每个气缸的空气流量的方法。一种用于动态计算每个气缸的空气流量的常用方法使用容积效率。这种方法需要表示发动机通气(breathing)的容积效率表.
[0003] 如所定义的，容积效率表需要相当数量的控制器存储器。表中的每个值必须被单独校正以符合不同的发动机特性.一旦被校正，该容积效率表在瞬时操作期间不总是发动机通气的准确表示.消除容积效率表对于确定每个气缸的空气流量将是有利的。
发明内容
[0004] 因此，一种动态确定每个气缸的空气流量以控制内燃发动机的工作的方法包括，首先初始化每个气缸的空气流量(MAC)值。然后接收歧管压力(MAP)信号、空气流量(MAF)信号和进气(induction air)温度(IAT)信号。根据该MAF、IAT和初始化的MAC计算估计的歧管压力。对该MAP应用滤波器。根据该估计的歧管压力和滤波的歧管压力确定歧管压力误差。计算歧管压力误差和初始化MAC的乘积。修改该乘积。基于该修改的乘积和初始化MAC计算每个气缸的空气流量作为第二乘积。基于每个气缸的空气流量来控制发动机工作。
[0005] 在其他特征中，该方法包括基于该IAT、MAC值、MAF、气体常数R和歧管容积值Vman计算估计的歧管压力。该计算估计的歧管压力的方法是基于以下数学模型：
[0006]
[0007] 在其他特征中，该方法包括基于该IAT、先前确定的每个气缸空气流量(MAC)、MAF、气体常数R和歧管容积值Vman计算估计的歧管压力。
[0008] 在其他特征中，该确定方法包括从估计的歧管压力中减去该滤波的歧管压力。
[0009] 在其他特征中，该修改方法包括应用具有增益值的积分(integration)。
[0010] 根据下文中提供的详细说明，本发明的其他应用领域将变得清楚。应当理解，该详细说明和特定示例虽然表示了本发明的优选实施例，但是其仅用于示例性目的，而不是要限制本发明的范围。
附图说明
[0011] 根据该详细说明和附图，本发明将变得更容易理解，其中：
[0012] 图1是示出了一个内燃发动机系统的功能性框图；
[0013] 图2是示出了用于每个气缸空气流量确定模块的数据流的数据流示意图；和[0014] 图3是示出了当确定每个气缸的空气流量时由每个气缸空气流量确定模块执行的步骤的流程图。
具体实施方式
[0015] 以下对优选实施例的说明实质上仅仅是示范性的，而决不是用于限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，在附图中使用相同的参考数字标识相似的元件。如这里所使用的，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、用于执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专门或成组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他适当部件。
[0016] 现在参照图1，发动机系统10包括点燃空气燃料混合物以产生传动转矩的发动机12。空气通过节气门16被吸入进气歧管14。节气门16调节进入进气歧管14的空气流量。
进气歧管14内的空气被分配入气缸18中。虽然示出了四个气缸18，但是可以认识到，发动机可以具有多个气缸，包括但不限于2、3、5、6、8、10、12和16个气缸。
[0017] 当空气通过进气端口被吸入气缸18时，燃料喷射器(未示出)喷射与空气混合的燃料。进气阀22选择性开启和关闭以使得该空气/燃料混合物进入气缸18.该进气阀位置由进气凸轮轴24调节.活塞(未示出)压缩气缸18内的空气/燃料混合物.火花塞26启动点燃该空气/燃料混合物，驱动气缸18中的活塞。该活塞驱动曲轴(未示出)以产生传动转矩.当排气阀30位于开启位置时，气缸18内的燃烧废气通过排气歧管28被压出.排气阀位置由排气凸轮轴32调节。该废气在废气系统(未示出)中进行处理.虽然示出了单个进气和排气阀22、30，但是可以认识到，发动机12在每个气缸18内可以包括多个进气和排气阀22、30.
[0018] 还可以在系统中包括废气再循环(EGR)系统(未示出)。该EGR系统包括调节回流入进气歧管14的废气的EGR值.该EGR系统通常被实施以调节排放(emission).然而，被再循环回到进气歧管14中的废气量还降低了进气歧管中的空气温度并且影响了发动机转矩输出。
[0019] 空气流量(MAF)传感器34探测进入该系统的进气流量并且生成MAF信号36.进气温度(IAT)传感器38探测进气的温度并生成IAT信号40。歧管绝对压力(MAP)传感器42探测进气歧管内的压力并生成MAP信号44。控制模块46基于该传感器信号36、40和44确定每个气缸的空气流量(MAC).该确定的MAC然后由发动机系统1 0使用以控制发动机工作.例如，可以基于该确定的每个气缸的空气流量来控制燃料输送.
[0020] 现在参照图2，在50示出了用于确定MAC的控制模块(图1的46)的子系统。该MAC模块50接收MAP信号44、MAF信号36和IAT信号40。MAC模块50确定MAC而不使用容积效率表.代替地，MAC模块50使用绝热歧管填充动力学的数学模型和以下歧管压力状态方程：
[0021]
[0022] 其中，R是气体常数，Vman是进气歧管的容积.这些值是几乎恒定的，并且由发动机的尺寸和类型所决定.Tman是歧管绝对温度。dmt/dt是通过节气门叶片的气流率(MAF)，dmc/dt是进入发动机的气流率(MAC)。
[0023] 更特别地，MAP滤波器模块52接收MAP信号44并对该信号应用滤波器。该滤波器去除该信号中由于系统噪声而产生的错误波动.MAP滤波器模块52输出经过滤波的MAP54。MAP估计器模块56接收该MAF信号36、IAT信号40和初始MAC值57.读初始MAC值
57是对每个气缸空气流量的初始估计。该初始MAC值57可以初始化为不等于零的任何值。
基于随后对每个气缸空气流量的确定，MAP估计器模块接收该确定的MAC作为输入。基于该接收的输入，MAP估计器模块56使用上述歧管压力状态方程，利用IAT、MAF和两个接收的MAC值之一作为输入，计算估计的MAP 58。以下方程表示了该关系：
[0024]
[0025] 该MAP估计器模块56对于第一时间确定使用初始MAC值，并且对于随后对每个气缸空气流量的确定使用该确定的MAC。
[0026] 误差模块60基于滤波的MAP 54和估计的MAP 58来计算该估计的歧管压力的误差，其中MAP误差62等于滤波的MAP 54减去估计的MAP 58。互相关器模块64接收该MAP误差62并将其应用于初始MAC值57，其中相关值66等于初始MAC值57乘以MAP误差62。修改模块68接收相关值66并且将具有适当增益的积分应用于该相关值66。修改值70被传送到乘法器模块72，其中该修改值70被乘以初始MAC以等于确定的MAC 74。然后将确定的MAC 74传送到MAP估计器模块56以用于下一次确定MAC，并且还输出到控制发动机工作的控制模块(图1的46)的其他模块。
[0027] 现在参照图3，示出了用于动态确定MAC的步骤的流程图。在步骤100，初始化初始MAC值。该值可以被初始化为不等于零的初始可选择值。在步骤110，接收关于IAT、MAF和MAP的传感器信号。在步骤120，基于该MAF信号、IAT信号和初始MAC或确定的MAC来计算估计的MAP。步骤120基于如上所述的改进的歧管状态方程模型计算该估计的MAP。在步骤130，对该MAP信号应用滤波器。在步骤140，如上所述根据估计的MAP和滤波的MAP确定MAP误差。在步骤150，计算MAP误差和初始MAC的乘积。在步骤160，通过使用适当的增益对该值积分来修改步骤150的乘积。在步骤170，将该修改的乘积乘以初始MAC。该乘积产生了用于控制发动机系统工作的每个气缸的空气流量值。在步骤170之后，控制循环返回步骤110。图3的步骤在发动机循环期间连续运行。该确定的MAC将在较少循环内收敛于“真实的”MAC。
[0028] 现在，根据前述说明，本领域普通技术人员可以理解，本发明的宽泛教导可以以各种形式实现.因而，虽然本发明是结合其特定示例进行说明的，但是本发明的真实范围不应当仅限于此，因为在学习附图、说明书和所附权利要求的基础上，其他修改对于熟练技术人员来说是显而易见的。
