的期间没有空气进出的状态变化过程中，缸内容积（V)和缸内 压力（P)能够记为下式（1)所示的多方变化。该式中，n表示多方指数。
[0024]【数学式1】 数1 PVn=-定??⑴
[0025] 将利用该式将图4所示、由图中的X标记的缸内容积和缸内压力计算出的下死点 (BTDC180degCA)的缸内压力定义为初始缸内压力。对于该初始缸内压力，例如可以利用以 通过DoE等预先决定的运转条件而测量到的缸内压力，预先计算各运转条件下的初始缸内 压力，利用运转条件（发动机转速、进气歧管压力、VVT相位角等）对计算出的初始缸内压力 进行近似，从而能在图3的模块301中进行计算。作为用于计算初始缸内压力（Pin)的近 似式的例子，可以将使用了发动机转速（Ne)、进气歧管压力（Pb)、近期VVT相位角（InVVT)、 排气VVT相位角（ExVVT)的一次近似式写成下式（2)那样。该式中，K*_Pin表示比例系数， Kcnt_Pin表示常数项。
[0026]【数学式2】 数2 Pin =Kcnt_Pin+Kne_PinXNe+Kpb_PinXPb? ? (2) +Kinvvt-PinXInVVT+Kexvvt-PinXExVVT
[0027] 计算初始缸内压力（Pin)的近似式并不限于上式，可以使用更多表示运转状态的 参数，也可以使用二次式、三次式那样提高了次数的近似式。
[0028] 接着，对模块302中示出的着火延迟（IgDly)和模块303中示出的燃烧速度 (Vcomb)的计算方法进行说明。 首先，基于图5(a)、（b) (c) (d)所示的利用后述的方法计算出的燃烧速度的示例来说 明着火延迟和燃烧速度的定义。这里，图5(a)示出曲柄角与燃烧比率（MFB)的关系，图 5(b)示出曲柄角与热释放率（dQ)的关系，图5(c)示出曲柄角与燃烧速度（Vc〇mb(i))的 关系，图5(d)示出曲柄角与修正后燃烧速度（Vcomb)的关系。着火延迟定义为图5(d)所 示那样从点火时期到燃烧速度上升为止的延迟期间，获得该延迟期间的操作即为实际着火 延迟期间计算单元。作为上述延迟期间的单位，可以使用时间[ms]，也可以使用曲柄角度 [degCA]。 另外，有时如图5(c)所示那样在燃烧开始时产生燃烧速度的浪涌，因此可以如后述那 样将该浪涌考虑在内来对着火延迟进行修正。此外，关于燃烧速度，将燃烧开始时的初始 浪涌部分以及燃烧后半段的递减部分以外的部分的平均值定义为燃烧速度。它们与初始 缸内压力的计算一样，能够利用以通过DoE等预先决定的运转条件而测量到的缸内压力， 计算出着火延迟和燃烧速度，并利用运转条件（发动机转速、填充效率、点火时期、空燃比、 EGR率等）对计算出的着火延迟和燃烧速度进行近似，从而进行计算。作为计算着火延迟 (IgDly)与燃烧速度（Vcomb)的近似式的例子，可以将使用了发动机转速（Ne)、填充效率 (Ec)、点火时期（IG)、空燃比（AFR)、以及EGR率（EGR)的一次近似写成下式（3)、（4)那样。 该式中，K*_*表示比例系数，Kcnt_*表示常数项。
[0029]【数学式3】 数3 IgDly=Kcnt_IgDly+Kne_IgDlyXNe+Kec_IgDlyXEc? ? (3) +Kig_IgDIyXIG+Kafr_IgDIyXAFR+Kegr_IgDIyXEGR
[0030]【数学式4】 数4 Vcomb=Kcnt_VC0mb+Kne_VC0mbXNe+Kec_VC0mbXEc? * (4) +Kig_VCOfflbXIG+Kafr_VCOfflbXAFR+Kegr_VCOfflbXEGR
[0031] 上述式（3)相当于着火延迟计算单元的实现方式即着火延迟近似单元，上述式 (4)相当于燃烧速度计算单元的实现方式即燃烧速度近似单元，但计算着火延迟（IgDly) 和燃烧速度（Vcomb)的近似式并不限于上式，可以使用更多表示运转状态的参数，也可以 使用二次式、三次式那样提高了次数的近似式。此外，由于燃烧速度如图5(c)所示，倾向于 从热释放率的峰值位置附近开始逐渐减小，因此可以在后述的燃烧模拟时，在检测到热释 放率达到峰值之后，对燃烧速度进行逐渐减小的修正。
[0032] 在燃烧模拟单元23中，利用由运转状态检测单元20计算出的运转状态、以及由燃 烧参数近似单元22计算出的初始缸内压力、着火延迟、燃烧速度来实施燃烧模拟。
[0033] 接着，参照图6对燃烧模拟单元23中执行的运算进行说明。图6是表示燃烧模 拟的运算内容的流程图。该运算在从压缩行程开始（下死点）到膨胀行程结束（下死点） 为止的360[degCA]的曲柄角度内执行。更具体而言，可以在规定曲柄角度的中断处理内进 行运算，也可以在多个曲柄角度的中断处理内分别进行运算。此外，也可以在每隔规定时 间的中断处理内分别进行运算。另外，在理想的情况下，只要能在整个运转区域的曲柄角度 360[degCA]期间结束运算即可，但当无法在高旋转区域结束运算处理时，可以在例如曲柄 角度720[degCA]期间、即发动机1转两圈期间对一次燃烧进行运算。
[0034] 在步骤601中，首先执行燃烧模拟的初始化处理。这里，代入初始缸内压 力（Pin)以作为缸内压力（Pcyl)的初始值，代入相当于压缩行程的开始点（下死点） 的-180 [degCA]以作为曲柄角度（Ang)的初始值，基于下式（5)，由点火时期（IG)和着火延 迟（IgDly)来计算着火时期（IA)。该式中，（O)表示初始值。
[0035]【数学式5】 数5 Pcyl(〇) =Pin Ang(O) = -180 ? ? (5) IA=IG+IgDly
[0036]另外，根据填充效率（Ec)、总EGR率（EGR)以及缸内容积（V(O))计算缸内气体的 密度（P(〇))，并利用下式（6)的状态方程计算缸内温度的初始值（Tcyl(O))。
[0037]【数学式6】 数6 Pcyl =PRTcyl ??(6)
【主权项】
1. 一种内燃机的缸内压力推定装置，其特征在于，包括：运转状态检测单元（20)，对内 燃机（1)的运转状态进行检测； 着火延迟计算单元（302)，基于所述运转状态检测单元（20)所检测到的运转状态来计 算点火后因燃烧而开始产生热为止的期间、即着火延迟；以及 燃烧速度计算单元（303)，基于所述运转状态来计算燃烧速度， 在经过点火后的着火延迟期间之后，对火花塞的间隙部所产生的火焰呈以所述火花塞 的间隙部为中心的椭圆体状并以所述燃烧速度扩大到缸内壁面的情况进行模拟， 将所述火焰的内侧设为既燃部，将外侧设为未燃部，分别计算所述既燃部与所述未燃 部的缸内压力， 基于所述既燃部与所述未燃部的缸内压力来推定整个缸内的缸内压力。
2. 如权利要求1所述的内燃机的缸内压力推定装置，其特征在于， 基于所述火焰的体积变化量来计算热释放率。
3. 如权利要求1所述的内燃机的缸内压力推定装置，其特征在于， 基于所述火焰的体积变化量来计算热释放率， 基于根据所述热释放率计算出的热量来计算所述既燃部的缸内温度， 基于所述既燃部的缸内温度来计算所述既燃部的缸内压力， 基于所述未燃部的缸内压力、所述既燃部的缸内压力、以及燃烧比率来推定整个缸内 的缸内压力。
4. 如权利要求2或3所述的内燃机的缸内压力推定装置，其特征在于， 所述燃烧速度在所述热释放率达到峰值后逐渐减小。
5. 如权利要求1至3的任一项所述的内燃机的缸内压力推定装置，其特征在于， 基于所述火焰的体积和缸内容积来计算燃烧比率。
6. 如权利要求1至3的任一项所述的内燃机的缸内压力推定装置，其特征在于，具有以 下单元来作为燃烧速度和着火延迟的适应方法： 临时燃烧比率计算单元（1106)，利用能自由变更的临时燃烧速度来模拟火焰扩大为椭 圆体状的情况，从而计算临时燃烧比率； 实际燃烧速度导出单元（1108)，对临时燃烧速度进行变更，直到根据预先测量到的缸 内压力计算出的实际燃烧比率与所述临时燃烧比率大致一致为止，并将所述实际燃烧比率 与所述临时燃烧比率大致一致时的所述临时燃烧速度作为实际燃烧速度进行导出； 实际着火延迟期间计算单元，将点火后所述实际燃烧速度为零的期间作为实际着火延 迟进行计算；以及 燃烧速度近似单元以及着火延迟近似单元，能根据所述运转状态对所述实际燃烧速度 以及所述实际着火延迟进行近似。
7. 如权利要求1至3的任一项所述的内燃机的缸内压力推定装置，其特征在于，具有以 下单元来作为燃烧速度和着火延迟的适应方法： 临时燃烧比率计算单元（1106)，利用能自由变更的临时燃烧速度来模拟火焰扩大成椭 圆体状的情况，从而计算临时燃烧比率； 实际燃烧速度导出单元（1108)，对临时燃烧速度进行变更，直到根据预先测量到的缸 内压力计算出的实际燃烧比率与所述临时燃烧比率大致一致为止，并将所述实际燃烧比率 与所述临时燃烧比率大致一致时的所述临时燃烧速度作为实际燃烧速度进行导出； 实际着火延迟期间计算单元，将点火后所述实际燃烧速度为零的期间作为实际着火延 迟进行计算；以及 燃烧速度近似单元以及着火延迟近似单元，能根据所述运转状态对所述实际燃烧速度 以及所述实际着火延迟进行近似， 对于因所述适应方法而产生的实际燃烧速度的初期浪涌部分，对着火延迟进行修正， 以使得当燃烧速度一定时燃烧量相同。
【专利摘要】本发明提供一种能利用常数较少的燃烧模型来以更高的精度推定缸内压力行为的内燃机的缸内压力推定装置。包括：对内燃机的运转状态进行检测的运转状态检测单元(20)；基于所述运转状态检测单元(20)所检测到的运转状态来计算点火后因燃烧而开始产生热量为止的期间、即着火延迟的着火延迟计算单元(302)；以及基于所述运转状态来计算燃烧速度的燃烧速度计算单元(303)，在经过点火后的着火焰期间之后，对火花塞的间隙部所产生的火焰面呈以所述火花塞的间隙部为中心的椭圆体状并以所述燃烧速度扩大到缸内壁面的情况进行模拟，将所述火焰面的内侧设为既燃部，将外侧设为未燃部，从而分别计算所述既燃部与所述未燃部的缸内压力，并基于所述既燃部与所述未燃部的缸内压力来推定整个缸内的缸内压力。
【IPC分类】G01L23-00
【公开号】CN104655360
【申请号】CN201410359408
【发明人】叶狩秀树
【申请人】三菱电机株式会社
【公开日】2015年5月27日
【申请日】2014年7月25日
【公告号】DE102014204109B3, US20150142294