专利名称：确定热力发动机点火提前量的方法
技术领域：
本发明涉及一种确定点火受控的热力发动机点火提前量的方法。
背景技术：
点火受控的内燃发动机是一种将燃烧获得的热能量转换为机械动力能的装置。在这类发动机中，与柴油发动机不同，燃料混合物并不自发点火，而是在火花塞造成的火花作用下点火。为了使燃料混合物的燃烧效率最大化，燃料混合物的燃烧必须在符合燃烧室的压强峰值且活塞/曲柄处于合适的位置时才可以点火。但是，在火花产生之时到混合物普遍燃烧之间存在延迟，相应于混合物的燃烧阶段开始至达到燃烧室内的压强峰值最大。这就是为什么火花塞点火要事先启动的原因。点火的提前量由计算机进行电子控制，由曲轴的旋转角度表示，相应于点火启动至活塞处于高位死点之间的角度。提前量的值可与出现燃烧室内压强峰值且活塞处于燃烧室内确定的优选位置同步。现在，点火优选提前量的控制和获得是在发动机可能遇到的全部工作状态下进行的。然后这些在实验台上确定的优选的提前量被存储为多个图以及发动机的计算机的控制措施。这个校准阶段目前需要大量的发动机实验。由生产厂商增加的额外的致动器(凸轮轴的相位差)不得不面临越来越严苛的正常环境以及越来越低的消耗，这显著增大了所需进行的发动机实验的数量。
发明内容
本发明申请提供的技术方案可减少这种实验的数量，且因而减少成本和发动机校准阶段所需的时间。与列表出点火提前量然后得出这些所列点之间的线性或多项式的插值法不同，本发明提供的技术方案采用了部分基于内燃机的物理性质的算法。根据本发明，点火提前量由等式计算出来，该等式根据热动力曲线相对于相关列表的提前量得到提前量的差异。更准确地说，本发明涉及借助输入参数的物理模型来确定热力发动机点火提前量的方法，该方法包括以下步骤-通过实验台确定涉及多组的发动机速度-发动机负载的不同校准参数值，所述参数可通过发动机燃烧室内的热动力状态估算平均火焰速度，所述负载-速度值和所述校准参数值构成基准点；-对发动机的每个工作周期确定所述输入参数；-在所述车辆的车载计算机中记录所述基准点，所述输入参数和由至少两个等式表示的所述物理模型；以及
-由所述基准点、所述输入参数和所述物理模型，计算所述发动机的所述点火提前量。该方法的优点在于对于带被控点火的热力发动机的任何类型且全作用模式都是有效的。在一个变型中，所述校准参数包括以下参数相关优选的点火提前量AAOref，相应于混合物总质量的燃烧比的点FMBX& ；相关启动常数Cini ref,燃烧常数Ccbm ref和估算的总的层流火焰速度SL&。在一个变型中，所述输入参数从以下参数中选择-引入缸内的新鲜空气的质量(MaJ-缸内剩余且再循环的燃烧气体的质量(MeBK= MIGE+mEGE)-缸内碳氢燃料的质量(Mcarb)-负载(Ld)-进气阀关闭时缸内的气体平均温度(Tmeuivc))-混合物在常压下的发热能力与常态体积下的发热能力的比(YmeJ-混合物空气+碳氢燃料+燃烧气体的分子量(Mm)-进气打开角(OA)-发动机速度(N)-发动机水温(Teau)。在一个变型中，所述点火提前量AAO根据分别相应于至碳氢燃料燃烧的点 FMBx至点FMBy的燃烧延迟和对FMBx的点火延迟确定。在一个变型中，在燃烧过程中确定发动机的燃烧室内的空气-碳氢燃料混合物的压强和温度变化。在一个变型中，所述物理模型由两个等式表示，一个尤其根据常数(Cini)给出启动至燃烧的延迟(Dini)，另一个尤其根据常数(Ccffi)给出燃烧持续的延迟(Dcffi)。在一个变型中，为了计算所述点火提前量(AAO)a-通过层流火焰速度的比例关系式计算出点火提前量的估算值(AAOestim)；b-通过迭代确定所述点火提前量(AAO)，该一次迭代包括*由所述估算的优选点火提前量AAOestim和所述基准点计算启动延迟Dini，* 由 D皿和 AAOestim 确定 FMBx*由FMBx确定燃烧延迟Dcffi,以及*计算优选的点火提前量ΑΑ0。C-通过考虑发动机温度纠正所述点火提前量AAO的值。在一个变型中，该启动延迟(Dini)可由下列等式计算
权利要求
1.一种借助输入参数的物理模型来确定热力发动机点火提前量的方法，其特征在于， 该方法包括以下步骤-通过实验台确定涉及多组的发动机速度-发动机负载的不同校准参数值，所述参数可通过发动机燃烧室内的热动力状态估算平均火焰速度，所述负载-速度值和所述校准参数值构成基准点；-对发动机的每个工作周期确定所述输入参数；-在所述车的车载计算机中记录所述基准点、所述输入参数和由至少两个等式表示的所述物理模型；以及-由所述基准点、所述输入参数和所述物理模型，计算所述发动机的所述点火提前量。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述校准参数包括以下参数相关优选的点火提前量ΑΑ0&，相应于混合物总质量的燃烧比的点FMBxref ；相关启动常数Cini ref,燃烧常数C。BM ref和估算的总的层流火焰速度SLref。
3.如上述权利要求所述的方法，其特征在于所述输入参数从以下参数中选择 -引入缸内的新鲜空气的质量(MaJ-缸内剩余且再循环的燃烧气体的质量(MeBK) -缸内碳氢燃料的质量(M。art) -负载(Ld)-进气阀关闭时缸内的气体平均温度(Tmeuivc)) -混合物在常压下的发热能力与常态体积下的发热能力的比(Ymel) -混合物空气+碳氢燃料+燃烧气体的分子量(Mm) -进气打开角(OA) -发动机速度(N) -发动机水温(Tmu)。
4.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述点火提前量AAO根据分别相应于至碳氢燃料燃烧的点FMBx至点FMBy的燃烧延迟和对FMBx的点火延迟确定。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于在燃烧过程中确定发动机的燃烧室内的空气-碳氢燃料混合物的压强和温度变化。
6.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于所述物理模型由两个等式表示，一个尤其根据常数α:ΙΝΙ)给出启动至燃烧的延迟(Dini)，另一个尤其根据常数(Caffi)给出燃烧持续的延迟(Dcmb)。
7.如上述权利要求之一所述的方法，其特征在于为了计算所述点火提前量(AAO) a-通过层流火焰速度的比例关系式计算出点火提前量的估算值(AAOestim)；b-通过迭代确定所述点火提前量(AAO)，该一次迭代包括 *由所述估算的优选点火提前量AAOestim和所述基准点计算启动延迟Dini， *由D皿和AAOestim确定FMBx *由FMBx确定燃烧延迟Dcffi,以及 *计算优选的点火提前量ΑΑ0。C-通过考虑发动机温度纠正所述点火提前量(AAO)的值。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述步骤b包括两步迭代，通过采用一次迭代获得的FMBx的值进行第二次迭代。
9.如权利要求7所述的方法，其特征在于所述步骤b的FMBx的值由FMBx= D皿-AAOestta确定；Dini的值由一次迭代获得。
10.如权利要求7 9之一所述的方法，其特征在于该点火提前量AAO由下式确定 AAO = -FMByref+DINI itl+DCMB itlFMBy为通过校准获得的FMB值，Dini itl和Daffi itl为通过所述一次迭代获得的值。
全文摘要
本发明涉及一种借助输入参数的物理模型来确定车辆的热力发动机点火提前量的方法。该方法包括以下步骤-通过实验台确定涉及多组的发动机速度-发动机负载的不同校准参数值，所述负载-速度值和所述校准参数值构成基准点；-对车辆的每个工作周期确定所述输入参数；-在所述车辆的车载计算机中记录所述基准点，所述输入参数和由至少两个等式表示的所述物理模型；以及-由所述基准点、所述输入参数和所述物理模型，计算所述发动机的所述点火提前量。
文档编号F02D35/02GK102428260SQ201080021614
公开日2012年4月25日 申请日期2010年2月11日 优先权日2009年3月16日
发明者L·诺瓦克, S·穆赫塔里 申请人:标致·雪铁龙汽车公司