用于计算发动机的点火提前的确定参考空气填充量的方法
【专利摘要】本发明涉及一种确定参考空气填充量的方法，用于计算根据包括空气进入发动机阶段的工作循环运转的可控点火式发动机的点火提前，在所述方法中，确定(13)由所述可控点火式发动机实施的两次工作循环之间的空气进入量(Qn，Qn?1)的变化量，当该空气进入量的变化量大于阈值时，识别(13)所述可控点火式发动机的瞬时转速，其特征在于，当瞬时转速被识别时，估算用于立刻即将到来的工作循环的所述空气进入阶段的空气进入量(Qpred)，保留该预测的空气进入量(Qpred)，作为用于计算所述即将到来的工作循环的点火提前的参考空气填充量(Qref)。
【专利说明】
用于计算发动机的点火提前的确定参考空气填充量的方法
技术领域
[0001]本发明涉及可控点火式内燃发动机领域。本发明更具体地涉及用于计算可控点火式发动机的点火提前的确定参考空气填充量的方法。
【背景技术】
[0002]在可控点火式燃气发动机中，爆震是由于爆炸对燃烧室的壁或者活塞的共振而引发的现象。相关地，术语爆震还表示自发的爆炸现象(有时被称作“自点火”或“自燃”)，其在火花塞的火花发生故障时，引起供给可控点火式发动机的一部分碳氢燃料混合物的燃烧。
[0003]在内燃发动机中，爆震尤其是对于使用者而言不适以及可控点火式发动机过早损坏和/或碳氢燃料消耗增加的源头。
[0004]然而，已知为了避免爆震的出现，改变点火提前的值是可能的。更具体地，当火花塞点火时，推迟火花塞点火以减少存在于燃烧室中的混合物的压缩。因此，使用了不同的利用点火提前的值的变化的已知方法来对抗与可控点火式发动机中的爆震现象。
[0005]点火提前还取决于在进气阶段期间发动机的空气填充量，换言之，进入燃烧室的空气量。然而，在包括填充量的剧烈变化的发动机的工作阶段时，典型地在发动机的瞬时转速时，迅速使点火提前适应填充量的这些变化以避免爆震的出现是必要的。
[0006]例如从文件FR2991002中已知一种为了防止爆震的可控点火式发动机的燃烧控制方法，在该方法中确定两次工作循环之间的空气进入量的变化量，当确定的空气进入量的变化量大于阈值时识别发动机的瞬时转速，并且确定适于识别的瞬时转速的火花塞的点火提前。
[0007]然而，这种方法在发动机快速的瞬时转速的情况下不允许预估用于即将到来的工作循环的空气量的变化，所以也不允许精确地识别即将到来的工作循环的正确瞬时转速，这使得点火提前的计算出错。
[0008]因此，本发明的基本问题是精确地确定用于即将到来的工作循环的空气量。
【发明内容】
[0009]为了解决该问题，根据本发明提出一种确定参考空气填充量的方法，用于计算根据包括空气进入发动机阶段的工作循环运转的可控点火式发动机的点火提前，在该方法中:
[0010]a)确定由可控点火式发动机实施的两次工作循环之间的空气进入量的变化量，
[0011]b)当该空气进入量的变化量大于阈值时，识别可控点火式发动机的瞬时转速，
[0012]其特征在于，当瞬时转速被识别时，
[0013]c)预测用于立刻即将到来的工作循环的空气进入阶段的空气进入量，
[0014]d)应用该预测的空气进入量，作为用于计算立刻即将到来的工作循环的点火提前的参考空气填充量。
[0015]由于用于下一次发动机循环的填充量的该预测，可以应用正确的点火提前并且避免爆震循环。
[0016]在变型例中，步骤a)包括以下步骤:
[0017]a.1)确定在当前工作循环期间的空气进入量，
[0018]a.2)确定在当前工作循环之前的工作循环期间的空气进入量，
[0019]a.3)从在当前工作循环和在当前工作循环之前的工作循环的空气进入量的差值确定空气进入量的变化量。
[0020]在变型例中，步骤c)包括以下步骤:
[0021]c.1)确定在当前工作循环期间的空气进入量，
[0022]c.2)估算在当前工作循环与立刻即将到来的工作循环之间的空气进入量的变化量，
[0023]c.3)从在当前工作循环期间的空气进入量的确定值和估算的空气进入量的变化量，预测用于即将到来的工作循环的空气进入阶段的空气进入量。
[0024]优选地，步骤c.2)包括以下步骤:
[0025]c.2.1)确定根据发动机的工作参数校正的在当前工作循环期间的空气进入量，
[0026]c.2.2)从校正的空气进入量和发动机转速，估算当前工作循环和即将到来的工作循环之间的空气进入量的变化量。
[0027]还优选地，在步骤c.2.1)中发动机的工作参数包括:大气压力、进气温度和啮合速度比。
[0028]在变型例中，
[0029]-确定在当前工作循环期间的空气进入量，
[0030]并且当瞬时转速未被识别时:
[0031]-应用在当前工作循环期间的空气进入量，作为用于计算即将到来的工作循环的点火提前的参考空气填充量。
[0032]优选地，当瞬时转速被识别时:
[0033]-计算保持时间，
[0034]并且当瞬时转速未被识别时:
[0035]-使保持时间固定为其最后一个值，
[0036]-应用在固定的保持时间期间的估算的空气进入量，作为用于即将到来的工作循环的点火提前的计算的参考空气填充量。
[0037]还优选地，根据在当前工作循环期间的空气进入量和发动机转速来确定保持时间。
[0038]本发明也涉及为了实施根据前述变型例中任一个的方法而设计的可控点火式发动机的工作控制单元。
[0039]本发明还涉及一种包括可控点火式发动机以及这种点火式发动机的工作控制单元的机动车辆。
【附图说明】
[0040]通过阅读下文对本发明的非限制性【具体实施方式】的描述，并参照附图，使本发明的其它特点和优点得以显现，在附图中:[0041 ]图1是用于计算点火提前的参考空气填充量的确定模块的示意图；
[0042]图2是空气填充量预测模块的示意图；
[0043]图3是保持时间计算模块的示意图。
【具体实施方式】
[0044]图1示出用于计算可控点火式发动机的点火提前的参考空气填充量预测模块I的实施方式。
[0045]名为四冲程可控点火式发动机典型地包括四个阶段:空气进入燃烧室的阶段、压缩阶段、燃烧气体膨胀的阶段和燃烧气体排放的阶段。在压缩阶段中，在由点火提前定义的工作循环的时刻起动燃烧。点火提前还取决于在进气阶段期间发动机的空气填充量，换言之，进入燃烧室的空气量。
[0046]模块I可以集成到未示出的可控点火式发动机的工作控制单元，例如电子计算机。这种控制单元可以装配包括可控点火式发动机的机动车辆。
[0047]模块I包括空气填充量预测模块2(详见图2)以及保持时间计算模块3(详见图3)。
[0048]根据本发明，模块I允许实施确定用于计算点火提前的参考空气填充量的以下方法:
[0049]在步骤10中，在当前工作循环期间，确定空气进入量Qn，即用于发动机正在做功的工作循环的空气填充量。
[0050]在步骤11中，在当前工作循环之前的工作循环期间，确定空气进入量Qn-1，
[0051]从用于通过可控点火式发动机实施的这两个工作循环的在步骤10和步骤11中确定的空气进入量的值，在步骤13中，基于在当前工作循环和当前工作循环之前的工作循环各自的空气进入量Qn和Qh的差值，确定在实施的这两个工作循环之间空气进入量的变化量。还在步骤13中，当空气进入量的变化量大于阈值时识别可控点火式发动机的瞬时转速。事实上，空气进入量的变化量的该阈值可以介于发动机的最大填充量的2.5%和6%之间。
[0052]瞬时转速的识别可以利用例如布尔变量表示，布尔变量可以当瞬时转速被识别时取第一值，例如I，并且当瞬时转速未被识别时取第二值，例如O。
[0053]根据本发明的原理，当该瞬时转速被识别时，从模块2估算用于立刻即将到来的工作循环的空气进入阶段的预测的进气量Qpred，并且在步骤14中保留即应用估算的空气进入量Qpred，作为用于计算即将到来的工作循环的点火提前的参考空气填充量Qref。
[0054]在相反的情况下，也就是说当瞬时转速未被识别时，保留即应用在当前的工作循环期间、在步骤10中确定的进入的空气进入量Qn，作为用于即将到来的工作循环的点火提前的计算的参考空气填充量Qref。
[0055]图2详细示出模块2的运转。在该模块2中，在步骤16中，确定根据发动机的工作参数校正的在当前工作循环期间的空气进入量Qcor。优选地，所考虑到用于校正在当前工作循环期间的空气进入量的发动机的工作参数包括:大气压力、进气温度和啮合速度比。该校正可以利用第一映射(cartographie)确定，第一映射建立了根据发动机的的工作参数和在当前工作循环期间的空气进入量Qn的校正的空气进入量Qcor。
[0050]在随后的步骤17中，基于在前述步骤16中确定的校正的空气进入量Qcor和在步骤15中确定的发动机转速N，估算当前工作循环和即将到来的工作循环之间的空气进入量的变化量A Q。该空气量的变化量△ Q可以利用第二映射确定，第二映射建立了根据校正的空气进入量Qcor和发动机的转速N的当前工作循环和即将到来的工作循环之间的空气进气量的变化量A Q。级联使用两个映射的行为允许更好地处理控制单元的计算能力。
[0057]然后将在当前的工作循环期间的空气进入量Qn以及当前工作循环和即将到来的工作循环之间的空气进入量的变化量A Q相加以得到用于即将到来的工作循环的空气进入阶段的空气进入量的估算值Qpred。
[0058]图3详细示出模块3的运转。在该保持时间计算模块3中，在步骤18中，根据在步骤1中确定的当前工作循环期间的空气进入量Qn和在步骤15中确定的发动机转速N，确定保持时间tm ο在该实施方式中，连续地确定保持时间，换言之当瞬时转速被识别时。可以例如在每个工作循环中计算保持时间tm。为此，当瞬时转速被识别时，步骤19激活步骤18中对保持时间tm的确定。
[0059]因此，例如，当瞬时转速通过取值为I的布尔变量Bd而被识别时，步骤19准许在步骤18中对保持时间的计算。在相反的情况下，如果瞬时速度未被识别(布尔变量的值因此为O)的，步骤19不准许在步骤18中对保持时间的计算。
[0060]从瞬时转速不再被识别开始，使保持时间固定为最后一个计算的值。在这种情况下，布尔变量变为值O，步骤19不再准许对保持时间的新的计算。在步骤21中，布尔变量的值被取反，这激活了在固定为其最后一个值的保持时间的基础上开始的倒计时20。当剩余时间未被耗尽时，步骤23保持被识别的瞬时状态，例如利用布尔值Qbm，并因此将在固定的保持时间期间的估算的空气进入量Qpred保留，作为用于计算即将到来的工作循环的点火提前的参考空气填充量Qref。
[0061]一旦保持时间被耗尽，参考填充量就将再次为当前填充量。在确定的保持时间期间，延长估算的空气进入量Qpred作为参考空气填充量的使用的事实，用作滞后并且允许避免称为“颤振”也就是发动机运转不稳定的现象。
[0062]本发明的方法允许改进瞬时点火提前的精确度，并因此提高了在这些阶段期间的发动机效率，并且因此减少了二氧化碳的排放。事实上，利用本发明的方法，在瞬时状态下，不会检测到任何爆燃且不会做出对舒适度和发动机效率有害的提前撤回(retrait d’avance)。本发明的方法无需额外的传感器也无需对计算机的结构的修改。
[0063]该方法可以通过可控点火式发动机的工作控制装置的计算机实施。这种装置可以装配包括可控点火式发动机的所有机动车辆。
[0064]由于在发动机控制中的可用的简单的数据，本发明允许为每个循环并且无论发动机的使用状态如何，实现对空气负载的精确预测。这允许在高速瞬时转速时不再做出统一的提前撤回，因为能够计算待应用的正确的点火提前并因此不再存在爆震的风险。
【主权项】
1.一种确定参考空气填充量的方法，用于计算根据包括空气进入发动机阶段的工作循环运转的可控点火式发动机的点火提前，在所述方法中: a)确定(13)由所述可控点火式发动机实施的两次工作循环之间的空气进入量(Qn，Qn-0的变化量， b)当该空气进入量的变化量大于阈值时，识别(13)所述可控点火式发动机的瞬时转速， 其特征在于，当瞬时转速被识别时， c)预测用于立刻即将到来的工作循环的空气进入阶段的空气进入量(Qpred)， d)应用该预测的空气进入量(Qpred)，作为用于计算立刻即将到来的工作循环的点火提前的参考空气填充量(Qref)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a)包括以下步骤: a.1)确定(10)在当前工作循环期间的空气进入量(Qn)， a.2)确定(11)在所述当前工作循环之前的工作循环期间的空气进入量(Qn)， a.3)从在所述当前工作循环和在所述当前工作循环之前的工作循环的空气进入量(Qn，Qn-O的差值确定(13)空气进入量的变化量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述步骤c)包括以下步骤: c.1)确定在所述当前工作循环期间的空气进入量(Qn)， c.2)估算在所述当前工作循环与所述立刻即将到来的工作循环之间的空气进入量的变化量(AQ)， c.3)从在所述当前工作循环期间的空气进入量(Qn)的确定值和估算的空气进入量的变化量(A Q)，预测用于所述即将到来的工作循环的所述空气进入阶段的空气进入量(Qred)。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述步骤c.2)包括以下步骤: c.2.1)确定(16)根据发动机的工作参数校正的在所述当前工作循环期间的空气进入量(Qcor)， c.2.2)从所述校正的空气进入量(Qcor)和发动机转速(N)，估算所述当前工作循环和所述即将到来的工作循环之间的空气进入量的变化量(AQ)。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在所述步骤c.2.1)中所述发动机的工作参数包括:大气压力、进气温度和啮合速度比。6.根据前述权利要求的任一项所述的方法，其特征在于: -确定(10)在所述当前工作循环期间的空气进入量(Qn)， 并且当瞬时转速未被识别时: -应用在所述当前工作循环期间的空气进入量(Qn)，作为用于计算所述即将到来的工作循环的点火提前的参考空气填充量(Qref)。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于: 当瞬时转速被识别时: -计算(18)保持时间(tm)， 并且当瞬时转速未被识别时: -使保持时间(tm)固定为其最后一个值， -应用在固定的保持时间期间的估算的空气进入量(Qpred)，作为用于计算所述即将到来的工作循环的点火提前的参考空气填充量(Qref)。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，根据在所述当前工作循环期间的所述空气进入量(Qn)和所述发动机转速(N)来确定所述保持时间(tm)。9.一种可控点火式发动机的工作控制单元，其特征在于，其设计用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。10.—种包括可控点火式发动机的机动车辆，其特征在于，其包括根据权利要求9所述的可控点火式发动机的工作控制单元。
【文档编号】F02P5/15GK106030098SQ201580009334
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2015年1月16日
【发明人】朱利安·帕罗蒂, 让·路易斯·沙里耶, 塞巴斯蒂安·格拉尔
【申请人】标致雪铁龙集团