专利名称：用于确定缸内压力传感器的压力偏移的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于确定内燃机的缸内压力传感器的压力偏移的方法，该内燃机一般为柴油机。
背景技术：
当前柴油机控制系统被设计用于通过至少一个特征燃烧参数的闭环控制来调整每一个汽缸内的燃料喷射，所述特征燃烧参数譬如50%已燃燃料质量分数(MFB50)或指示平均有效压力(IMEP)，其计算需要直接测量每一个发动机循环中在汽缸自身内的压力，也被称为缸内压力。为了测量缸内压力，柴油机控制系统通常设置有压力传感器，其直接定位到汽缸内，通常集成在电热塞中，用于响应内部压力产生电信号。然而，由汽缸内压力传感器所输送的信号通常被降低一差值，该差值由传感器可以输送的信号的下限所限定，从而实际缸内压力并不直接与所输送的信号相关，而是与该信号和该差值之和相关。实际上，该差值导致一压力偏移，该压力偏移使得由传感器测得的缸内压力从实际缸内压力偏离。这些传感器的一个缺点是上述差值通常随着多个发动机操作参数(主要是发动机速度和发动机负荷)而改变。因此，为了在柴油机工作期间连续地监控实际缸内压力，在每一个发动机循环中必须进行至少一次传感器的压力偏移的计算。压力偏移在压缩冲程期间，燃烧阶段开始之前使用已知的多变压缩的物理方程进行计算Ρ( θ ) . V( θ )κ = cons tan t (1)其中P是实际缸内压力，V是在汽缸内的体积，θ是曲柄角，而K是多变指数。上述方程可以被改写为[ρ( θ ) + Δρ] . V( θ )κ = cons tant (2)其中ρ是由传感器测得的缸内压力，而Δρ是压力偏移。将最后一个方程应用到一对不同时刻A和B，得到[ρ(θΑ) + Δρ] ·ν(θΑ)κ= [ρ(θΒ) + Δρ] ·ν(θΒ)κ(3)由此，可以计算到压力偏移为
_ —j^kr鲁v^kr· (4).然而，发现由缸内压力传感器输送的电信号通常受到很多噪声的影响，例如由于点火塞电流，其可以在缸内压力传感器本身感应到的压力曲线中产生虚假的压力尖峰。这些虚假压力尖峰又可以导致在压力偏移计算中的误差。错误的压力偏移计算包括MFB50的计算，以及任意与缸内压力具有强相关性的特征燃烧参数的计算，由此降低了整个发动机控制系统的可靠性。
发明内容
本发明的目的是为了提供一种用于缸内压力传感器的压力偏移的鲁棒计算的方法。本发明的另一目的是提供一种较少受到可在由传感器感应的压力曲线上呈现的虚假尖峰的影响的偏移计算。本发明的另一目的是通过简单、合理和非常廉价的方案实现上述目的。这些和/或其它目的通过本发明的如在本发明主要方面所记载的特征来实现。本发明其它方面记载了本发明的优选和/或特别有利的特征。本发明的实施例提供了一种用于确定内燃机的缸内压力传感器的压力偏移的方法，包括下列步骤在汽缸中的发动机循环期间设定多对时刻，在每一对时刻的每一个时刻中获取由缸内压力传感器测得的压力，计算多个压力偏移值，每一个都是在相应对时刻中测得的压力的函数，设定可接受压力偏移范围，选定落入可接受压力偏移范围中的压力偏移值，如果选定的压力偏移值的数量大于最小可允许极限，计算最终压力偏移作为选定的压力偏移值的函数。实际上，通过设定可接受压力偏移范围和选择落入该范围的压力偏移值，本方法抛弃了可能受到虚假压力尖峰影响的压力偏移值，以由此提供可靠的最终压力偏移。根据本发明的实施例，最终压力偏移被计算作为选定压力偏移值的平均值。这样，最终压力偏移的计算非常简单和快捷。根据本发明的另一实施例，如果选定的压力偏移值的数量不大于最小可允许极限，最终压力偏移被选定等于在该方法的前一实施中确定的最终压力偏移。实际上，当选定的偏移值数量不大于最小可允许极限时，这意味着大部分计算的压力偏移值受到了虚假压力尖峰的影响，从而在当前阶段不能计算可靠的最终压力偏移。由此，通过假定压力偏移等于前一阶段的压力偏移，可以有效地降低测量误差。根据本发明的另一实施例，对于选定压力偏移值的数量的最小可允许极限被计算作为计算的压力偏移值的总数量的百分数。
由此，最小可允许极限的计算非常简单和快捷。根据本发明的另一实施例，每一对时刻的每一个时刻被设定在发动机循环的压缩冲程中，通常在燃烧阶段开始之前。这样，每一个压力偏移值可以有利地使用背景技术部分中记载的方程(4)来计
笪弁。根据本发明的另一实施例，设定多对时刻包括下列步骤在发动机循环中设定多个采样窗口，其中所述采样窗口宽度逐渐增大而且一一包含，以及选定每一个采样窗口的极限点作为一对时刻。
这样多对时刻的设置可以非常简单和快捷。根据本发明的另一实施例，该多个采样窗口中较小的采样窗口具有预定宽度。实际上，该宽度表示在单对中的两个时刻之间的最小距离，并且可以有利地被确定从而合理地避免两个时刻均落入虚假压力尖峰中，那样的话可产生完全不可靠地压力偏移值。根据本发明的另一实施例，设定可接受压力偏移范围包括下列步骤将压力幅度量化为多个相邻且不重叠并且尺寸相同的压力区域，确定大部分压力偏移值落入其中的压力区域，以及选定至少所述确定的压力区域作为可接受压力偏移范围。该策略有利之处在于可以设定这样的可接受范围，其非常恰当地仅包含那些没有受到由于虚假压力尖峰导致的误差的影响的压力偏移值。根据本发明的另一实施例，设定可接受压力偏移范围包括步骤还将与先前确定的压力区域相邻的两个压力区域包括在可接受偏移范围中。这方面的优点是加宽了可接受压力偏移范围，以由此降低最压力幅度的量化中产生的最终误差的负面影响。根据本发明的另一实施例，压力幅度被量化从而所述压力区域中的一个在该方法的前一实施期间确定的最终压力偏移上居中。这方面的优点是改善了压力幅度的量化，因为非常可能的是新的最终压力偏移在前一最终压力便宜附近。根据本发明的方法可以以计算机程序的形式实现，该计算机程序包括计算机代码以执行本发明的方法的所有步骤，且以计算机程序产品的方式实现，该计算机程序产品包括该计算机程序。根据本发明的优选实施例，该计算机程序产品包括用于IC发动机的控制装置， 例如发动机的ECU，其中该程序被存储在该控制装置中从而控制装置以本方法相同的方式限定了本发明。在该情况下，当控制装置执行计算机程序时，根据本发明的方法的所有步骤都被执行。根据本发明的方法还可以以电磁信号的方式实现，该信号被调制以承载表示计算机程序的一系列数据位，以执行本发明的方法的所有步骤。
现在将通过实例参考附图对本发明进行描述，在附图中图1是根据本发明的实施例中的流程图；图2示出了在发动机循环期间的缸内压力曲线；图3是图1的放大细节；图4是示出了根据本发明的实施例的一方面的压力幅度的量化图。参考标号10 缸内压力传感器20汽缸30 曲柄
40活塞
50燃烧室
θ时刻
Sff采样窗口
MAAD最小可允许角度距离
Ρ(θ)压力值
Δρ(θ)压力偏移值
APOR可接受压力偏移范围
PR压力区域
MAL最小可允许极限
FPO最终压力偏移
FP0*前一最终压力偏移
具体实施例方式本发明的实施例提供了一种用于确定关联到四冲程柴油机的汽缸20的缸内压力传感器10的压力偏移的方法。该方法在柴油机的工作期间每一个发动机循环执行一次。在四冲程柴油机中，发动机循环在每次曲柄30旋转720°的时候发生，同时活塞 40依次执行进气冲程，压缩冲程，膨胀冲程和排气冲程。在发动机循环期间，在汽缸内的理论压力曲线具有图2中的图表所示的特征形状，其中横坐标轴表示曲柄角度位置而纵坐标轴表示压力幅度。用于确定缸内传感器10的压力偏移的方法包括图1中所示的主要步骤。第一步包括设定在发动机循环中的多对时刻，分别表示为[Θ1Α，Θ1Β]，[Θ2Α，
02B]，...，[θ M'这些时刻被分别以曲柄角度位置来限定。如图2和3所示，所有的时刻Θ1Α，Θ1Β，Θ2Α，Θ2Β，…，Oha, Qnfi都彼此分离开并且定位在压缩冲程中，在缸体20内燃烧阶段开始之前。第一对时刻[θ 1Α，θ 1Β]的设定包括设定在压缩冲程中的第一采样窗口 SW1，和选定所述第一采样窗口 SW1的极限点为时刻θ1Α和Θ1Β。第一采样窗口 SW1的宽度被预定为在单对的两个时刻之间最小可允许角度距离 MAAD0第二对时刻[θ 2Α，θ 2Β]的设定包括设定在压缩冲程中的第二采样窗口 SW2，其在宽度上较大并完全包含第一采样窗口 SW2,和选定第二采样窗口 SW2的极限点为时刻θ 24和
Q
U 2Β°以这样的方式，在时刻Θ2Α和Θ2Β之间的距离必须大于最小可允许角度距离 MAAD0随后每一对角度[θ iA，θ iB]的设定包括设定在压缩冲程中的采样窗口 SWi,其在宽度上较大并完全包含所有之前的采样窗口，和选定所述采样窗口 SWi的极限点为时刻 θ ω 禾口 θ iBO
实际上，多对时刻[θ 1Α，θ 1Β]，[ Θ2Α，Θ2Β…]，…，[ΘΜ, θ J的设定通常包括设定在燃烧冲程中的多个采样窗口，其宽度逐渐增加并且相互包含，并且选定每一个采样窗口的极限点为一对时刻。该方法还包括在每一对的每一个时刻θ ^获取由缸内压力传感器10测得的压力， 以便与获得分别指示为[Ρ(Θ1Α)，Ρ(Θ1Β)]，[ρ(θ2Α)，ρ(θ2Β)]，…，P(Oiib)]的多个对的压力值。每一对压力值[ρ( θ iA)，ρ( θ iB)]于是被用于按照前言中所述的方程(4)计算相应的压力偏移值Api
权利要求
1.一种用于确定内燃机的缸内压力传感器(10)的压力偏移的方法，包括下列步骤 在汽缸Co)中的发动机循环期间设定多对时刻(eiA，θ Β),在每一对时刻(eiA，eiB)的每一个时刻中获取由缸内压力传感器( ο)测得的压力(P(eiA)，p(eiB))，计算多个压力偏移值(δ Pi)，该压力偏移值的每一个都是在相应对时刻(eiA，eiB)中测得的压力(p(eiA),p(0iB))的函数， 设定可接受压力偏移范围(APOR)，选定落入可接受压力偏移范围(APOR)中的压力偏移值(Api)，以及如果选定的压力偏移值(Api)的数量大于最小可允许极限(MAL)，计算最终压力偏移 (FPO)作为选定的压力偏移值(Api)的函数。
2.如权利要求1所述的方法，其中最终压力偏移(FPO)被计算作为选定的压力偏移值 (Api)的平均值。
3.如权利要求1所述的方法，其中，如果选定的压力偏移值(Api)的数量不大于最小可允许极限(MAL)，最终压力偏移(FPO)被选定等于在该方法的前一实施中确定的最终压力偏移(FPCf)。
4.如权利要求1所述的方法，其中对于选定的压力偏移值(Api)的数量的最小可允许极限(MAL)被计算作为计算的压力偏移值(Api)的总数量的百分数。
5.如权利要求1所述的方法，其中每一对时刻(θiA，θ iB)的每一个时刻被设定在发动机循环的压缩冲程中。
6.如权利要求1所述的方法，其中设定多对时刻(θiA，θ iB)包括下列步骤 在发动机循环中设定多个采样窗口(SWi),其中所述采样窗口(SWi)宽度逐渐增大而且一一被包含，以及选定每一个采样窗口 (Sffi)的极限点作为一对时刻(P ( θ iA)，ρ ( θ iB))。
7.如权利要求6所述的方法，其中该多个采样窗口中较小的采样窗口(SW1)具有预定宽度(MAAD)。
8.如权利要求1所述的方法，其中设定可接受压力偏移范围(APOR)包括下列步骤 将压力幅度量化为多个相邻且不重叠并且尺寸相同的压力区域(PRi)，确定大部分压力偏移值(Api)落入其中的压力区域(PRtl)，以及选定至少所述确定的压力区域(PRtl)作为可接受压力偏移范围(APOR)。
9.如权利要求8所述的方法，其中，设定可接受压力偏移范围(APOR)包括步骤还将与先前确定的压力区域(PRq)相邻的两个压力区域(PR1, PR1)包括在可接受偏移范围 (APOR)中。
10.如权利要求8所述的方法，其中压力幅度被量化从而所述压力区域中的一个(PRtl) 在该方法的前一实施期间确定的最终压力偏移(FPCf)上居中。
11.一种计算机程序，包括用于执行如前述权利要求中任一项所述的方法的计算机代码。
12.—种计算机程序产品，包括控制装置，该控制装置中存储了如权利要求11所述的计算机程序。
13.—种电磁信号，其被调制为用于表示如权利要求11所述的计算机程序的一系列数据位的载体。
全文摘要
本发明的实施例提供了一种用于确定内燃机的缸内压力传感器的压力偏移的方法，包括下列步骤在汽缸中的发动机循环期间设定多对时刻(θiA，θiB)；在每一对时刻(θiA，θiB)的每一个时刻中获取由缸内压力传感器(10)测得的压力(p(θiA))，p(θiB))；计算多个压力偏移值(Δpi)，每一个都是在相应对时刻(θiA，θiB)中测得的压力(p(θiA)，p(θiB))的函数；设定可接受压力偏移范围(APOR)；选定落入可接受压力偏移范围(APOR)中的压力偏移值(Δpi)；以及，如果选定的压力偏移值(Δpi)的数量大于最小可允许极限(MAL)，计算最终压力偏移(FPO)作为选定的压力偏移值(Δpi)的函数。
文档编号G01L27/00GK102192838SQ20111002485
公开日2011年9月21日 申请日期2011年1月24日 优先权日2010年1月22日
发明者亚历桑德罗·卡塔尼斯, 克劳迪奥·芒弗拉托 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司