專利名稱：用于發動機起動和曲軸轉動－運轉過渡時的燃料控制的制作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機，更具體地涉及在發動機起動和曲軸轉動-運轉(crank-to-run)過渡期間對供應至發動機的燃料進行調節。
背景技術：
內燃機在氣缸內燃燒燃料和空氣混合物，以便驅動活塞產生驅動扭矩。在發動機起動過程中，發動機在包括鑰匙接通、曲軸轉動、曲軸轉動-運轉和運轉的過渡模式下工作。鑰匙接通模式開始起動過程，發動機在曲軸轉動模式期間被轉動曲軸(即被起動電動機驅動)。當發動機加載了燃料并且產生了初始點火時，發動機運轉就過渡至曲軸轉動-運轉模式。最后，當所有的氣缸都被點火并且發動機轉速高于閾值水平時，發動機就過渡至運轉模式。
在過渡的發動機起動期間，對加燃料的精確控制在快速起動發動機和減少起動時間(即過渡至運轉模式所花的時間)變化方面起到重要的作用。傳統的過渡燃料控制系統不能充分地解決燃料損耗，并且不能檢測和改善過渡階段中的不點火和不良起動。另外，傳統的燃料控制系統不夠穩健，需要較多的調校工作。

發明內容
因此，本發明提供了一種在發動機起動和曲軸轉動-運轉過渡期間，用于對供給至內燃機氣缸中的燃料進行調節的燃料控制系統。該燃料控制系統包括第一模塊，其基于多個GPO預測模型來確定多種用于氣缸的步驟前(step-ahead)氣缸空氣質量(GPO)。第二模塊基于該多種步驟前GPO來調節供給至發動機氣缸中的燃料，直到氣缸內發生燃燒事件。
在其它特征中，這種燃料控制系統還包括第三模塊，其基于發動機溫度和基于步驟前GPO所確定的標準燃燒燃料質量，來確定校正的注入燃料質量。第四模塊基于校正的注入燃料質量和發動機溫度來確定原始注入燃料質量。第五模塊基于步驟前GPO和指令的當量比而確定標準燃燒燃料質量。
在其它特征中，該多個GPO預測模型包括在起動期間進行處理的起動模型，在曲軸轉動-運轉期間進行處理的曲軸轉動-運轉模型，以及在運轉期間進行處理的運轉模型。在發生第一次燃燒事件時，第一模塊過渡至處理曲軸轉動-運轉模型，并在發動機轉速超過閥值發動機轉速時過渡至處理運轉模型。
在其它特征中，該多個GPO預測模型包括如果在第一次燃燒事件之后檢測到不點火情況時則在曲軸轉動-運轉期間進行處理的不點火模型。當發動機轉速低于閥值發動機轉速時，將檢測不點火情況。
在其它特征中，該多個GPO預測模型包括如果在第二次燃燒事件之后檢測到不良起動情況時則在曲軸轉動-運轉期間進行處理的不良起動模型。當發動機轉速低于閥值發動機轉速時，將檢測不良起動情況。
在另一特征中，當出現不點火和不良起動中的其中一種狀態時，所述步驟前GPO將利用GPO濾波器(filter)進行過濾。
本發明可適用的其它領域從如下所述的詳細描述中是顯而易見的。應當理解，這些詳細描述和特定示例盡管顯示了本發明的優選實施例，但只是用于說明性目的，而非試圖限制本發明的范圍。


從以下詳細描述和附圖中，可以更全面地理解本發明，其中圖1是采用本發明的過渡燃料控制來進行調節的示例性發動機系統的示意圖；
圖2是顯示了在發動機異常起動的過程中，一種示例性的實際氣缸空氣充量(GPO)對示例性的已過濾GPO的圖表；圖3是顯示了在多個發動機循環中，一種示例性的原始注入燃料質量(RINJ)和示例性的標準燃燒燃料質量(MBFM)的圖表；圖4是信號流程圖，顯示了執行本發明的過渡燃料控制的示例性模塊；和圖5是顯示了根據本發明的GPO預測方案所分解的示例性事件的圖表。
具體實施例方式
對優選實施例的以下描述在本質上僅僅是示例性的，并非試圖限制本發明、其應用或用途。為了清楚起見，在附圖中采用相同的標號來表示相似的元件。本文所有的用語“模塊”指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、用于執行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共用型、專用型或群集處理器)以及存儲器、組合式邏輯電路，和/或提供所述功能的其它合適元件。
現在參見圖1，其示例性地顯示了示例性車輛系統10。該車輛系統包括發動機12，其在氣缸14內燃燒燃料和空氣混合物，以便驅動可滑動地設置在氣缸14中的活塞。活塞驅動曲軸16，以便產生驅動扭矩。空氣通過節氣門20而進入發動機12的進氣歧管18中。空氣被分配至活塞14中，并且與來自加燃料系統22的燃料混合。空氣和燃料混合物被點火或打火，以便啟動燃燒。燃燒所產生的排氣經由排氣歧管24而從氣缸14中排出。儲能裝置(ESD)26為車輛系統的各個部件提供了電能。例如，ESD26提供了用于點火的電能，并且提供電能而用于在發動機起動期間可旋轉地驅動曲軸16。
控制模塊30調節車輛系統10的整體操作。如下詳細所述，控制模塊30響應于各種傳感器所產生的信號。在鑰匙接通模式、曲軸轉動模式、曲軸轉動-運轉模式和運轉模式的過渡期間，控制模塊30基于本發明的過渡燃料控制來調節流向單個氣缸的燃料流。更具體而言，在發動機起動期間，初始模式是鑰匙接通模式，其中駕駛者轉動點火鑰匙來起動發動機。在鑰匙接通模式之后是曲軸轉動模式，其中起動電動機(未示出)可旋轉地驅動活塞，以便在氣缸14內進行空氣處理。曲軸轉動-運轉模式是在運轉模式中的發動機正常運轉之前，產生初始點火的模式。
車輛系統10包括空氣質量流量(MAF)傳感器32，其監測通過節氣門20的空氣流量。節氣門位置傳感器34響應于節流板(未示出)的位置并產生節氣門位置信號(TPS)。進氣歧管壓力傳感器36產生歧管絕對壓力(MAP)信號，并且發動機轉速傳感器38產生發動機轉速(RPM)信號。發動機油溫傳感器40產生發動機油溫(TOIL)信號，而發動機冷卻液溫度傳感器42產生發動機冷卻液溫度(ECT)信號。壓力傳感器44響應于大氣壓力并產生大氣壓力(PBARO)信號。電流和電壓傳感器46，48分別產生ESD26的電流和電壓信號。進氣溫度(IAT)傳感器49產生IAT信號。
本發明的過渡燃料控制計算在從發動機起動至曲軸轉動-運轉期間要注入每個氣缸的原始注入燃料值(RINJ)。更具體地說，過渡燃料控制基于GPO來預測氣缸空氣充量(GPO)，并確定RINJ。過渡燃料控制可執行多個功能，包括但不限于曲軸轉動GPO預測、曲軸轉動-運轉GPO預測、運轉GPO預測、預定的GPO過濾、不點火檢測、不良起動檢測、不良起動恢復檢測、不點火/不良起動GPO預測、過渡規則、所采用的燃料分數(UFF)計算、標稱燃料動態模型和控制、燃料動態控制策略以及單個氣缸燃料預測的調度(scheduling)及指令調度。假定估計真實GPO的最精確的方法是使用下死點(BDC)MAP數據。由于硬件限制，對在指定的氣缸事件中的最接近的MAP測量數據進行抽樣。用于示例性四缸發動機的示例性氣缸事件是在進氣BDC之前處于大約60°-75°的曲柄轉角(CA)下。在氣缸事件之間有特定的CA值。例如對于示例性四缸發動機而言，不同的氣缸事件之間存在180°的CA。
曲軸轉動GPO預測包括第一、第二和第三步驟前GPO預測，以及測量更新。在曲軸轉動模式下的運轉過程中，使用曲軸轉動GPO預測。以下等式與曲軸轉動GPO預測相關GPOk+3|k＝αCRKGPOk+2|k+(1-αCRK)GPOk+1|k(1)GPOk+2|k＝αCRKGPOk+1|k+(1-αCRK)GPOk|k(2)GPOk+1|k＝αCRKGPOk|k+(1-αCRK)GPOk-1|k(3)GPOk|k＝GPOk|k-1+KG(GPOk-GPOk|k-1)(4)等式1是第三步驟前預測，等式2是第二步驟前預測，等式3是第一步驟前預測，而等式4是測量更新。αCRK對于所有發動機起動狀態都是單一固定數，而KG表示穩態的卡爾曼濾波器增益。因為曲軸轉動GPO預測器只運行很短一段時間(例如對于示例性的1-4缸發動機，只有前三個發動機事件時間)，αCRK是手工調整的。下標k|k-1表示當前事件k下的數值，其使用了直至前一事件k-1的信息，k|k表示當前事件k下的數值，其使用了直至當前事件k的信息，k+1|k表示直至未來事件k+1的數值，其使用了當前事件k的信息等等。
GPOk基于如下等式所示進行計算GPOk＝αCRK-VEVECRKMAPk/IATk(5)其中VECRK是在曲軸轉動轉速下的容積效率，其由活塞和氣缸蓋的幾何形狀、并利用已知的壓縮比而計算出來，αCRK-VE是用于匹配VECRK和MAPk|IATk單位的比例系數。
曲軸轉動-運轉GPO預測也包括第一、第二和第三步驟前預測以及測量更新。如下詳細所述，在曲軸轉動GPO預測和曲軸轉動-運轉GPO預測同時進行的過程中，存在一段過渡周期。一旦完全處于曲軸轉動-運轉模式，就只單獨使用曲軸轉動-運轉GPO預測。曲軸轉動-運轉GPO預測用于預測那些在曲軸轉動-運轉過程中將吸入其空氣充量的氣缸的GPO。以下提供了與曲軸轉動-運轉GPO預測相關的等式GPOk+3|k＝αCTRGPOk+2|k(6)GPOk+2|k＝αCTRGPOk+1|k(7)GPOk+1|k＝αCTRGPOk|k(8)GPOk|k＝GPOk|k-1+KG(GPOk-GPOk|k-1)(9)其中，等式6是第三步驟前預測，等式7是第二步驟前預測，等式8是第一步驟前預測，而等式9是測量更新。其中下標CTR表示曲軸轉動-運轉狀態的預測器系數αCTR是TPS和發動機RPM信號的線性樣條函數，并如以下等式所示αCTR=c0+Σi=1nai×UTPS(i)+Σj=1mbj×URPM(j)---(10)]]>其中UTPS(i)=0ifTPS≤TPSiTPS-TPSiotherwise---(11)]]>和URPM(j)=0ifRPM≤RPMiRPM-RPMiotherwise---(12)]]>還提供了以下定義 Ri，m＝{[TPSi，TPSi+1)，[RPMm，∞)}i＝1，2，…n-1(15)Rn，m＝{[TPSn，∞)，[RPMm，∞)} (16)當(TPS，RPM)∈Ri，j時，αCTR可被重寫為αCTR＝δ0+δ1×TPS+δ2×RPM (17)其中
δ0=c0-Σk=1iak×TPSk-Σk=1jbk×RPMk---(18)]]>δ1=Σk=1iak---(19)]]>δ2=Σk=1jbk---(20)]]>TPSi和RPMj的示例性數值分別為(5，15，20，30，∞)和(600，1200，1800，∞)。
在等式9中，GPOk基于以下等式來進行計算GPOk＝αRUN-VEVERUN(MAPk，RPMk)MAPk/IATk(21)其中VERUN(.)是在正常狀態或運轉操作狀態下的容積效率，并基于MAP和RPM來確定，而αRun-VE是用于匹配VERUN(.)和MAPk|IATk單位的比例系數。
運轉GPO預測包括第一、第二和第三步驟前預測以及測量更新。在運轉模式過程中，使用運轉GPO預測。以下提供了與運轉GPO預測相關的等式GPOk+3|k＝αRUNGPOk+2|k+U(TPS，GPC) (22)GPOk+2|k＝αRUNGPOk+1|k+U(TPS，GPC) (23)GPOk+1|k＝αRUNGPOk|k+U(TPS，GPC) (24)GPOk|k＝GPOk|k-1+KG(GPOk-GPOk|k-1) (25)其中等式22是第三步驟前預測，等式23是第二步驟前預測，等式24是第一步驟前預測，而等式25是測量更新。輸入函數U(TPS，GPC)是基于MAF在節氣門(GPC)處所測量的TPS和氣缸空氣充量的函數，并如以下等式所示U(TPS,GPC)=Σi=13βiTPSk-i+1+Σj=13γjGPCk-j+1---(26)]]>運轉GPO預測器和輸入函數的參數約束是β1+β2+β3＝0和1-αRUN＝γ1+γ2+γ3，其中αRUN是單一固定數。在等式24中，GPOk計算如下GPOk＝αRUN-VEVERUN(MAPk，RPMk)MAPk(27)現在參看圖2，在發動機異常起動(如不點火和/或不良起動的狀態)下，GPO測量數據可能具有不希望有的波動。這可能導致GPO預測展現出不希望的特性。圖2中顯示了不良起動的示例性數據跡線圖。已過濾GPO表現得較好(即具有較小的波動)，并因此比GPO預測中的測量GPO更有用。GPO濾波器調度是基于發動機的點火特性來進行的。更具體地說，對于正常的發動機起動(即正常模式)，已過濾GPO(GPOFk)如以下等式所示GPOFk＝0.1GPOFk-1+0.9GPOk(28)對于異常的發動機起動(包括不點火和/或不良起動)，GPOFk如以下等式所示GPOFk＝0.9GPOFk-1+0.1GPOk(29)由于GPO快速減少起始于特定的事件(例如，示例性1-4缸發動機的事件4)，因此，GPO濾波器僅僅從該事件之前被啟用。因此，從該事件之前開始，出現在所有上述預測等式中的GPOk都被GPOFk取代。
在正常的發動機起動下，GPO濾波器的時間常數為0.1，并且在過濾真實GPO測量值中并不起作用。在這種情況下，使用已過濾GPO的好處并不明顯。然而在異常的發動機起動下，GPO濾波器的時間常數可大到0.9。這種方案就提供了一種在整個GPO預測方案中執行的安全網。當發動機從不點火或不良起動中恢復過來時，GPO濾波器就切換到正常工作模式。
基于對在產生第一次點火的各事件之間的RPM差異的監測，來進行發動機不點火檢測。對于具有已知凸輪位置的示例性1-4缸發動機而言，第一次點火發生在事件3和事件4之間。因此，可在事件4中檢測到不點火。用于不點火的檢測規則定義如下如果ΔRPM＝(RPM4-RPM3)＜ΔRPM第一次點火，那么就檢測到不點火。
其中ΔRPM第一次點火(即由于第一次點火所引起的RPM變化)是可調校數值(如大約200PRM)。對于超過四個氣缸的發動機而言，可以相應地調整檢測規則。符號RPMk代表事件k時的RPM。
在第二次燃燒事件之后，可基于閥值RPM來檢測不良起動。在用于示例性1-4缸發動機的正常狀態下，第二次燃燒發生在事件4和事件5之間，并能夠將發動機轉速帶到大于閥值RPM的數值(例如700RPM)。因此，用于不良起動檢測的規則定義如下如果RPMk≥5≤700，那么就檢測到不良起動。
如果發動機在不良起動模式下運轉，并且RPMk≥1400，那么就檢測到了不良起動的恢復。針對不良起動恢復的RPM閥值可被定義為在RPMk≥1400并且可獲得第一個可靠GPC讀數時的瞬時值。當檢測到不良起動恢復時，GPO濾波器就因此而切換到正常模式，并且利用運轉GPO預測器來進行GPO預測。
如果發動機在不點火模式下運轉，那么不點火GPO預測將取代曲軸轉動-運轉GPO預測。不點火GPO預測執行以下等式GPOk+3|k=αMIS3GPOk|k---(30)]]>GPOk+2|k=αMIS2GPOk|k---(31)]]>GPOk+1|k＝αMISGPOk|k(32)GPOk|k＝GPOk|k-1+KG(GPOk-GPOk|k-1) (33)其中等式30是第三步驟前預測，等式31是第二步驟前預測，等式32是第一步驟前預測，而等式33是測量更新，αMIS＝1且KG＝0.8。然而，可以理解，這些值可基于發動機的具體參數而變化。
如果發動機在不良起動模式下運轉，則不良起動GPO預測將取代曲軸轉動-運轉預測。不良起動GPO預測執行以下等式
GPOk+3|k=αPS3GPOk|k---(34)]]>GPOk+2|k=αPS2GPOk|k---(35)]]>GPOk+1|k＝αPSGPOk|k(36)GPOk|k＝GPOk|k-1+KG(GPOk-GPOk|k-1)(37)其中等式34是第三步驟前預測，等式35是第二步驟前預測，等式36是第一步驟前預測，而等式37是測量更新，αPS＝0.98且KG＝0.8。然而，可以理解，這些值可基于發動機的具體參數而變化。
對于示例性四缸發動機而言，用于定義各模式之間的過渡的規則總結如下。在凸輪位置已知的條件下，事件4是從曲軸轉動模式過渡至曲軸轉動-運轉模式的缺省事件。在事件4中，如果RPM變化小于可調校數值(如200RPM)，那么就檢測到弱點火，因此就啟動弱點火GPO預測，并且采用了異常GPO濾波器和弱點火GPO預測。在事件5中，如果發動機轉速小于可調校數值(例如700RPM)，那么就預測到不良起動，并啟動不良起動GPO預測。同時，啟動異常GPO濾波器。否則，就啟動正常GPO濾波器和曲軸轉動-運轉GPO預測。如果發動機轉速超過了不良起動恢復模式或正常起動模式時的可調校RPM閥值(例如1400RPM)，那么預測方案將轉換至運轉GPO預測。對于超過四個氣缸的發動機而言，可采用相似的但經過修改的規則。
現在參見圖3，將詳細描述所采用的燃料分數(UFF)。UFF是在當前燃燒事件中實際燃燒燃料的百分比，并且是基于試驗觀察而得到的。更具體而言，UFF是原始注入燃料質量(RINJ)對標準燃燒燃料質量(MBFM)的分數。有一定量的RINJ不參與燃燒過程。這種現象的效果如圖3中所示，其中RINJ總量未顯示在排氣測量中，并且可以觀察到遞減回歸的效果。這種不完全的燃料利用現象表明，利用率不是常數，而是RINJ的函數。
本發明的過渡燃料控制通過將總體燃料動態分成兩個級聯的子系統，而建立了這種非常重要的非線性模型與非線性輸入(RINJ)相關的UFF和單數增益的標稱燃料動態函數。與輸入(RINJ)相關的UFF函數提供如下CINJ(k)=UFFss(1-2πarctan(RINJ(k)γ(ECT)))RINJ(k)---(38)]]>其中，CINJ是考慮了UFF的校正的注入燃料質量。下標SS表示發動機空氣動態達到穩態時的循環。盡管SS的示例性值等于20(即第20次循環)，但是可以理解，該數值可以根據發動機的具體參數而變化。UFF函數被定義如下UFF=UFF20(1-2πarctan(RINJ(k)γ(ECT)))---(39)]]>在上述表達式中，UFF20表示在第20次循環中計算的UFF。參數γ(ECT)用于表征可滿足校正要求以便實現遞減回歸效果的形狀。該單個基于ECT的參數簡化了調校過程，并且允許在數據豐富程度成為問題時實現穩健的參數估計。對于給定的固定ECT而言，γ(ECT)的大小與在正常發動機起動時的首先指定的RINJ(RINJ(1))處于相同的范圍內。因此，γ(ECT)被視為在最初的若干發動機循環中用于RINJ校正的加權參數。
前向的、質量守恒的或單數增益的標稱燃料動態(NFD)模型用以下等式來表示y(k)＝-β1y(k-1)+α0u(k)+α1u(k-1) (40)其中，y(k)表示MBFM，而u(k)表示CINJ。等式40受到單數的約束1+β1＝α0+α1。盡管該模型結構是第一階線性模型，但是，該模型的參數是ECT的函數。另外，在正常的發動機起動時，參數α0、α1和β1也受到RPM和MAP的輕微影響。然而，在異常的發動機起動過程中，采用這種模型結構和參數配置(即鎖住MAP和RPM影響)的控制可能會由于MAP和RPM的不夠精確預測而導致不適當的燃料動態補償。因此，α0、α1和β1參數僅僅是ECT的函數。當用于過渡燃料控制時，等式40就可被轉換成如下
u(k)=-α1α0u(k-1)+1α0y(k)+β1α0y(k-1)---(41)]]>其中y(k)是所需的氣缸內燃燒的燃料質量(即被指令的燃料)。
現在參見圖4，其顯示了用于燃料動態控制的示例性模塊。燃料控制一般包括GPO預測(即用于曲軸轉動，曲軸轉動-運轉和運轉的多個步驟的GPO預測器)，將預測的GPO和指令的當量比(EQR)轉換成燃料質量指令，基于ECT來確定標稱的倒數燃料動態和基于ECT來確定UFF反函數。EQRCOM被確定為燃料/空氣比對燃料/空氣化學計量比的比例，并且用于抵消燃料成分的差異，以及用于在冷起動條件下為發動機提供穩健的加燃料。燃料對空氣化學計量比是烴類燃料完全氧化時的特定的空氣對燃料的比率。這些模塊包括但不限于GPO預測器模塊500、燃料質量轉換模塊502、標稱燃料動態反函數模塊504和UFF反函數模塊506。
GPO預測器模塊500在基于PBARO、MAP、TPS、RPM、TOIL、SOC、GPC和IAT的基礎上產生GPOk+1|k，GPOk+2|k和GPOk+3|k。所使用的特定預測模型取決于當前的事件和發動機模式(例如不點火和不良起動)，并包括曲軸轉動GPO預測、曲軸轉動-運轉GPO預測和運轉GPO預測、不點火GPO預測和不良起動GPO預測。燃料質量轉換模塊502基于GPO數值和EQRCOM來確定MBFM。標稱燃料動態反函數模塊504基于MBFM和ECT來確定CINJ。UFF反函數模塊506基于CINJ和ECT來確定RINJ。所述氣缸基于各自的RINJ而被注入燃料。
現在參看圖5，其用圖表顯示了對于示例性四缸發動機而言，按事件分解的GPO預測調度方案。可以理解，為了應用于具有不同氣缸數量的發動機，可對GPO預測調度方案進行調整。還應該理解，圖5的圖表是針對處于示例性起動位置的示例性發動機的，其中氣缸#3是能夠被點火的第一氣缸。本發明的過渡燃料控制可適用于其它起動位置(例如氣缸#1是能夠被點火的第一氣缸)。
鑰匙接通事件啟動了發動機的曲軸轉動，并且只有兩個氣缸(例如對于四缸發動機而言)是待發動的，以避免在誤同步的情況下打開閥注入燃料。氣缸#1無法因進氣閥打開而被加注燃料。利用曲軸轉動GPO預測來計算起始燃料注射量。在第一事件(E1)中，在BDC進氣且燃料沒有注入之前，氣缸#1處于75°的CA下，進行誤同步校正，并只進行曲軸轉動GPO預測。還是在E1中，對氣缸#3進行第二步驟GPO預測和對氣缸#4進行第三步驟GPO預測。基于第二和第三步驟GPO預測，來確定各自的RINJ，并基于RINJ對氣缸#3和#4加燃料。
在第二事件(E2)中，在進行BDC和第一步驟GPO預測以及燃料指令之前，氣缸#3處于75°的CA下。曲軸轉動GPO預測和曲軸轉動-運轉GPO預測同時地進行。更具體地說，在E2中，利用曲軸轉動GPO預測，來確定用于氣缸#3的第一步驟前GPO預測和用于氣缸#4的第二步驟GPO預測(見實線箭頭)。利用曲軸轉動-運轉GPO預測，來確定用于氣缸#2的第三步驟GPO預測(見虛線箭頭)。基于GPO預測，來計算各自的RINJ，并基于所述RINJ對氣缸#3、#4和#2添加燃料，直至下一事件。
在第三事件中，在BDC之前，氣缸#4處于75°的CA下，并且同時進行曲軸轉動GPO預測和曲軸轉動-運轉GPO預測，氣缸#3的燃料動態初始條件不再為零，而必須在下一加燃料事件中加以考慮。更具體地說，在E3中，利用曲軸轉動GPO預測來確定用于氣缸#4的第一步驟前GPO預測(見實線箭頭)。利用曲軸轉動-運轉預測來確定用于氣缸#2的第二步驟GPO預測和用于氣缸#1的第三步驟GPO預測(見虛線箭頭)。基于GPO預測來計算各自的RINJ，并基于所述RINJ對氣缸#4、#2和#1加燃料，直至下一事件。
在第四事件(E4)中，在BDC之前，氣缸#2處于75°的CA下，并執行不點火檢測，氣缸#4的燃料動態初始條件不再為零，而必須在下一加燃料事件中加以考慮。如果沒有檢測到不點火，那么就利用曲軸轉動-運轉GPO預測，來確定用于氣缸#2的第一步驟GPO預測、用于氣缸#1的第二步驟GPO預測和用于氣缸#3的第三步驟GPO預測(見實線箭頭)。如果檢測到不點火，那么就利用不點火預測，來確定用于氣缸#2的第一步驟GPO預測、用于氣缸#1的第二步驟GPO預測和用于氣缸#3的第三步驟GPO預測。基于GPO預測來計算各自的RINJ，并基于所述RINJ對氣缸#2、#1和#3加燃料，直至下一事件。
在第五事件(E5)中，在BDC之前，氣缸#1處于75°的CA下，執行不良起動檢測，并且氣缸#2的燃料動態初始條件不再為零，而必須在下一加燃料事件中加以考慮。如果沒有檢測到不良起動，那么就利用運轉預測，來確定用于氣缸#1的第一步驟前GPO預測、用于氣缸#3的第二步驟前GPO預測和用于氣缸#2的第三步驟前GPO預測。如果檢測到不良起動，那么就利用不良起動預測，來確定用于氣缸#1的第一步驟前GPO預測、用于氣缸#3的第二步驟前GPO預測和用于氣缸#2的第三步驟前GPO預測。基于這些預測來計算各自的RINJ，并基于所述RINJ對氣缸#1、#3和#4添加燃料，直至下一事件。后續的事件(E6-En)是相似的，基于點火順序來輪換氣缸(例如，對于示例性四缸發動機而言，1342表示氣缸#3第一次點火順序)。當發動機轉速穩定并大于1400RPM時，就使用運轉GPO預測。
本領域的技術人員從以上描述中可以理解，本發明的廣義講述內容可以多種不同形式來實施。因此，盡管已經結合其特定示例而描述了本發明，但是，本發明的真實范圍不應受到這樣的限制，這是因為本領域技術人員在研究了附圖、說明書和所附權利要求之后，可以清楚其它的修改。
權利要求
1.一種用于在發動機起動和曲軸轉動-運轉過渡期間對供給至內燃機氣缸中的燃料進行調節的燃料控制系統，其包括第一模塊，其基于多個GPO預測模型來確定用于氣缸的多種步驟前氣缸空氣質量(GPO)；和第二模塊，其基于所述多種步驟前GPO來調節供給至所述發動機氣缸中的燃料，直到所述氣缸內發生燃燒事件。
2.根據權利要求1所述的燃料控制系統，其特征在于，所述燃料控制系統還包括第三模塊，其在基于發動機溫度和基于所述步驟前GPO所確定的標準燃燒燃料質量的基礎上，來確定校正的注入燃料質量；和第四模塊，其基于所述校正的注入燃料質量和所述發動機溫度來確定原始注入燃料質量。
3.根據權利要求2所述的燃料控制系統，其特征在于，所述燃料控制系統還包括第五模塊，其基于所述步驟前GPO和指令的當量比來確定所述標準燃燒燃料質量。
4.根據權利要求1所述的燃料控制系統，其特征在于，所述多個GPO預測模型包括在曲軸轉動期間進行處理的曲軸轉動模型，在曲軸轉動-運轉期間進行處理的曲軸轉動-運轉模型，以及在運轉期間進行處理的運轉模型。
5.根據權利要求4所述的燃料控制系統，其特征在于，在發生第一次燃燒事件時，所述第一模塊過渡至處理所述曲軸轉動-運轉模型，并在發動機轉速超過閥值發動機轉速時過渡至處理所述運轉模型。
6.根據權利要求1所述的燃料控制系統，其特征在于，所述多個GPO預測模型包括在第一次燃燒事件之后檢測到不點火的情況下在曲軸轉動-運轉期間進行處理的不點火模型。
7.根據權利要求6所述的燃料控制系統，其特征在于，當發動機轉速低于閥值發動機轉速時，將檢測所述不點火情況。
8.根據權利要求1所述的燃料控制系統，其特征在于，所述多個GPO預測模型包括在第二次燃燒事件之后檢測到不良起動的情況下在曲軸轉動-運轉期間進行處理的不良起動模型。
9.根據權利要求8所述的燃料控制系統，其特征在于，當發動機轉速低于閥值發動機轉速時，將檢測所述不良起動情況。
10.根據權利要求1所述的燃料控制系統，其特征在于，當出現不點火和不良起動中的一種狀態時，就利用GPO濾波器對所述步驟前GPO進行過濾。
11.一種用于在發動機起動和曲軸轉動-運轉過渡期間對供給至內燃機氣缸中的燃料進行調節的方法，其包括基于多個GPO預測模型來確定用于氣缸的多種步驟前氣缸空氣質量(GPO)；和基于所述多種步驟前GPO來調節供給至所述發動機氣缸中的燃料，直到所述氣缸內發生燃燒事件。
12.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括在基于發動機溫度和基于所述步驟前GPO所確定的標準燃燒燃料質量的基礎上，來確定校正的注入燃料質量；和基于所述校正的注入燃料質量和所述發動機溫度來確定原始注入燃料質量。
13.根據權利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，基于所述步驟前GPO和指令的當量比來確定所述標準燃燒燃料質量。
14.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述多個GPO預測模型包括在曲軸轉動期間進行處理的曲軸轉動模型，在曲軸轉動-運轉期間進行處理的曲軸轉動-運轉模型，以及在運轉期間進行處理的運轉模型。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，在發生第一次燃燒事件時，過渡至處理所述曲軸轉動-運轉模型，并在發動機轉速超過閥值發動機轉速時過渡至處理所述運轉模型。
16.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述多個GPO預測模型包括在第一次燃燒事件之后檢測到不點火的情況下在曲軸轉動-運轉期間進行處理的不點火模型。
17.根據權利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，當發動機轉速低于閥值發動機轉速時，檢測所述不點火情況。
18.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述多個GPO預測模型包括在第二次燃燒事件之后檢測到不良起動的情況下在曲軸轉動-運轉期間進行處理的不良起動模型。
19.根據權利要求18所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，當發動機轉速低于閥值發動機轉速時，檢測所述不良起動情況。
20.根據權利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，當出現不點火和不良起動中的一種狀態時，利用GPO濾波器對所述步驟前GPO進行過濾。
21.一種用于在發動機起動和曲軸轉動-運轉過渡期間對供給至內燃機氣缸中的燃料進行調節的方法，其包括基于曲軸轉動GPO預測模型、曲軸轉動-運轉GPO預測模型和運轉預測模型中的一種預測模型，來確定用于氣缸的多種步驟前氣缸空氣質量(GPO)；在基于發動機溫度和基于所述步驟前GPO所確定的標準燃燒燃料質量的基礎上，來確定校正的注入燃料質量；基于所述校正的注入燃料質量和所述發動機溫度來確定原始注入燃料質量；基于所述原始注入燃料質量來調節供給至所述發動機氣缸中的燃料，直至所述氣缸發生燃燒事件。
22.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，基于所述步驟前GPO和指令的當量比來確定所述標準燃燒燃料質量。
23.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，在發生第一次燃燒事件時，過渡至處理所述曲軸轉動-運轉模型，并在發動機轉速超過閥值發動機轉速時過渡至處理所述運轉模型。
24.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，還包括在第一次燃燒事件之后檢測到不點火的情況下在曲軸轉動-運轉期間進行處理的不點火模型。
25.根據權利要求24所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，當發動機轉速低于閥值發動機轉速時，檢測所述不點火情況。
26.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，還包括在第二次燃燒事件之后檢測到不良起動的情況下在曲軸轉動-運轉期間進行處理的不良起動模型。
27.根據權利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，當發動機轉速低于閥值發動機轉速時，檢測所述不良起動情況。
28.根據權利要求21所述的方法，其特征在于，所述方法還包括，當出現不點火和不良起動中的一種狀態時，利用GPO濾波器對所述步驟前GPO進行過濾。
全文摘要
一種用于在發動機起動和曲軸轉動－運轉過渡期間對供給至內燃機氣缸中的燃料進行調節的燃料控制系統，該燃料控制系統包括第一模塊，其基于多個GPO預測模型來確定用于氣缸的多種步驟前氣缸空氣質量(GPO)。第二模塊基于多種步驟前GPO來調節供給至發動機氣缸中的燃料，直至氣缸內發生燃燒事件。
文檔編號F02D41/06GK1932268SQ200610084090
公開日2007年3月21日 申請日期2006年4月29日 優先權日2005年4月29日
發明者Q·馬, S·于爾科維奇, K·P·杜德克, S·K·弗徹爾, R·X·蒙錢普, J·C·米勒 申請人:通用汽車環球科技運作公司