CN101813033B - 用于控制内燃发动机中燃烧调相的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于控制内燃发动机中燃烧调相的方法和设备。具体地，操作发动机包括监控发动机曲柄位置，对应的发动机转矩，以及发动机操作点。响应所识别出的峰值转矩位置和优选的峰值转矩位置之间的差来调节发动机控制参数的状态。

Description

用于控制内燃发动机中燃烧调相的方法和设备

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年2月23日提交的美国临时中请No.61/154,514的权益，在此通过引用将其并入本文。

技术领域

本发明涉及内燃发动机的控制。

背景技术

本部分的陈述仅提供与本发明相关的背景技术信息，并且可能不构成现有技术。

已知的发动机操作包括将燃料和空气输送至燃烧室并将相应的混合物点燃，并且将由点燃的混合物所生成的压力经由可运动的活塞传递给曲轴。所关注的发动机操作参数包括：缸内压力、发动机转矩、具体的燃料消耗、排放以及其他。发动机控制参数包括：燃料质量和喷射正时；火花点火式发动机内的火花点火正时；发动机气门打开和关闭的定向、大小和持续时间；再循环废气比率(fraction)、以及其他参数。已知的发动机控制方案包括：监腔发动机操作参数的状态；以及，控制发动机控制参数从而实现对应于缸内压力、发动机转矩、具体的燃料消耗和排放的优选目标。

已知可以利用对应于缸内燃烧参数的数据来控制独立气缸内的燃烧。一个示例性的缸内燃烧参数包括峰值气缸压力(LPP)在曲柄角度中的位置，其是缸内燃烧压力峰值的指示。在进行着的发动机操作期间，缸内压力传感器为独立气缸监控其缸内压力，并且被耦接到信号处理装置。已知的发动机控制方案利用监控得到的独立气缸的缸内压力来控制发动机控制参数，包括例如，火花正时、燃料喷射正时和EGR质量流量。

另一个示例性的缸内燃烧参数是质量燃烧比率(MBF)的位置，其表示在一个给定的曲柄角度处被燃烧的气缸充气量的百分比的估计。所关注的一个质量燃烧比率是50％质量燃烧比率(CA50)，其表示在独立汽缸充气量的50％被燃烧时的曲柄角度位置。

监控该50％质量燃烧比率是一种将汽缸的燃烧调相(combustion phasing)参数化已知方法。在操作于特定的一组参数情况下的发动机燃烧期间，对于给定的发动机操作条件，50％质量燃烧比率可以预测到位于一个小范围内。估计50％质量燃烧比率的一个已知方法包括检查来自燃烧室内的压力数据，包括分析燃烧室内由于燃烧所引起的压力升高。存在各种方法来量化燃烧室内由于燃烧所引起的压力升高。一种方法包括以拉斯维勒途径(Rassweiler approach)为基础的压力比管理(PRM)，其中拉斯维勒途径利用燃烧引起的分压升高来估计50％质量燃烧比率。在已知的条件下并且在已知时刻，已知的充气量的燃烧倾向于在燃烧室内始终如一地产生可预测的压力上升。PRM推导出从在给定曲柄角度处的燃烧下所测得的气缸压力到所计算的拖动(motored)压力的压力比，其中如果在给定的曲柄角度处气缸内没有发生燃烧，则估计一个压力值。在拖动压力之上的任何压力升高都能归因于燃烧所引入的能量。因此，PRM可以被用来利用在给定曲柄角度处的标准化的压力比值和有助于估计50％质量燃烧比率的分压比对气缸内的燃烧过程(包括燃烧调相信息)进行描述。

已知的发动机控制方案包括在曲柄角度内监控峰值气缸压力(LPP)，其是缸内燃烧压力峰值的一个指示。在进行着的发动机操作期间，使用耦接到信号处理装置的缸内压力传感器，以便监控独立气缸的缸内压力。已知的发动机控制方案利用所监控到的独立气缸的缸内压力来控制发动机控制参数，包括例如，火花正时、燃料喷射正时和EGR质量流量。

发明内容

一种用于操作多缸内燃发动机的方法，包括：在独立气缸事件(event)期间，监控来自发动机转矩感测装置的信号输出以确定发动机转矩，以及监控来自曲柄位置传感器的对应的发动机曲柄位置，并且确定相关联的发动机操作点。识别出该独立气缸事件的峰值转矩的位置，该峰值转矩位置包括对应于独立气缸事件的峰值发动机转矩的发动机曲柄位置。确定所识别的峰值转矩位置和优选的峰值转矩位置之间的差，该优选的峰值转矩位置与发动机操作点相关联。响应于所识别的峰值转矩位置和优选的峰值转矩位置之间的差来调节发动机控制参数的状态。

在另一方面，本发明提供了一种用于操作多缸内燃发动机的方法，所述方法包括：在独立气缸事件期间，监控来自发动机转矩感测装置的信号输出以确定发动机转矩，以及监控来自曲柄位置传感器的对应的发动机曲柄位置，并且确定相关联的发动机操作点；识别出该独立气缸事件的峰值转矩的位置，该峰值转矩位置包括对应于该独立气缸事件的峰值发动机转矩的发动机曲柄位置；确定所识别的峰值转矩位置和优选的峰值转矩位置之间的差，该优选峰值转矩位置与发动机操作点相关联；响应于所识别的峰值转矩位置和优选的峰值转矩位置之间的差来调节发动机控制参数的状态。

优选地，所述方法进一步包括：将所述发动机控制到所选的发动机操作点；在最小状态和最大状态之间扫描所述发动机控制参数，并且监控关于所述发动机操作点的发动机转矩和对应的曲柄位置；识别出关于所述发动机转矩的最大状态以及关于所述发动机控制参数的对应状态；以及，确定所述优选的峰值转矩位置，其包括对应于所述发动机控制参数状态的发动机操作点的曲柄位置，所述发动机控制参数的状态在所述发动机操作点处达到所述发动机转矩的最大状态。

优选地，响应于所述识别出的峰值转矩位置和所述优选的峰值转矩位置之间的差来调节所述发动机控制参数的状态包括：响应所述优选的峰值转矩位置和所述识别出的峰值转矩位置之间的差来调节火花点火正时。

优选地，响应于所述识别出的峰值转矩位置和所述优选的峰值转矩位置之间的差来调节所述发动机控制参数的状态包括：响应于所述优选的峰值转矩位置和所述识别出的峰值转矩位置之间的差来调节燃料喷射正时。

优选地，所述方法进一步包括：在循环的独立气缸事件期间，监控每个气缸的发动机曲柄位置和对应的发动机转矩，并且监控相关联的发动机操作点；为每个气缸识别出与循环的独立气缸事件相关联的峰值转矩位置的状态，并且计算与其相关联的峰值转矩位置的平均值；以及，将所述峰值转矩的位置识别为对所述峰值转矩位置进行计算所得的平均值。

优选地，所述转矩感测装置包括被构造成测量在所述发动机和变速器齿轮箱之间经由挠性板传递的发动机转矩的转矩感测装置。

优选地，所述转矩感测装置包括被构造成测量在所述发动机和变速器齿轮箱之间经由挠性板传递的发动机转矩的多个转矩感测装置。

在又一方面，本发明提供了一种用于操作多缸内燃发动机的方法，所述多缸内燃发动机包括耦接到输出构件的曲轴，所述方法包括：在独立气缸事件期间，利用附接到所述输出构件的转矩感测装置监控发动机转矩，并且监控对应的发动机曲柄位置；确定与所述独立气缸事件相关联的发动机操作点；识别出所述独立气缸事件的峰值发动机转矩位置；以及，响应于所述识别的峰值发动机转矩的位置和所述优选的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节发动机控制参数的状态。

优选地，所述优选的峰值发动机转矩的位置与所述发动机操作点相关联。

优选地，所述方法进一步包括：将所述发动机控制到所选的发动机操作点；在最小状态和最大状态之间扫描所述发动机控制参数，并且监控关于所述发动机操作点的发动机转矩和对应的曲柄位置；识别出所述发动机转矩的最大状态以及所述发动机控制参数的对应状态；以及，确定所述优选的峰值发动机转矩位置，其包括对应于所述发动机控制参数的状态的发动机操作点的曲柄位置，所述发动机控制参数的状态在所述发动机操作点处达到所述发动机转矩的最大状态。

优选地，响应于所述以别出的峰值发动机转矩的位置和所述优选的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节所述发动机控制参数的状态包括：响应于所述优选的峰值发动机转矩的位置和所述识别出的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节火花点火正时。

优选地，响应于所述识别出的峰值发动机转矩的位置和所述优选的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节所述发动机控制参数的状态包括：响应于所述优选的峰值发动机转矩的位置和所述识别出的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节燃料喷射正时。

优选地，所述方法进一步包括：在循环的独立气缸事件期间，监控每个气缸的所述发动机转矩和对应的发动机曲柄位置，并且监控相关联的发动机操作点；为每个气缸识别出与循环的独立气缸事件相关联的峰值发动机转矩位置的状态，并且计算与其相关联的峰值发动机转矩位置的平均值；以及，将所述峰值发动机转矩的位置识别为对所述峰值发动机转矩的位置进行计算所得的平均值。

在另一方面，本发明提供了一种用于操作内燃发动机的设备，所述内燃发动机包括经由挠性板耦接到变速器齿轮箱的输出构件，所述设备包括：附接到所述挠性板的多个转矩感测装置；控制模块，其利用附接到所述挠性板的多个转矩感应装置来监控发动机转矩，并且监控对应的发动机曲柄位置，确定发动机操作点，识别出与独立气缸事件的峰值发动机转矩位置对应的发动机曲柄位置，并且响应于所述识别出的对应于所述峰值发动机转矩位置的发动机曲柄位置和关于所述发动机操作点的优选的发动机曲柄位置之间的差来调节发动机控制参数的状态。

优选地，所述发动机操作点的优选发动机曲柄位置包括对应于所述发动机操作点的优选的峰值发动机转矩位置的发动机曲柄位置。

附图说明

作为实例，现在将参照附图来描述一个或多个实施例，附图中：

图1是根据本发明的多缸内燃发动机的示意图，该多缸内燃发动机包括耦接到变速器装置齿轮箱的发动机输出构件，并且包括曲轴位置传感器和转矩感测装置；

图2是根据本发明的控制方案的示意性框图，其中描绘了用于响应于操作者的转矩请求将内燃发动机的操作控制到操作点从而达到峰值转矩位置的优选或期望状态的控制方案；

图3是根据本发明的数据曲线图，其中描绘了发动机燃烧参数相对于发动机曲柄角度的关系，其中发动机燃烧参数包括了气缸压力、质显燃烧比率和发动机转矩。

具体实施方式

现在参考附图，其中的描绘仅仅是用作对实施例进行说明的目的，而不是用于限制本发明的目的。图1示意性地示出了根据本发明的一个实施例所构造的多缸内燃发动机10。示例性的发动机10在每个气缸中均具有可往复运动的活塞，其限定了可变容积的燃烧室11。该往复运动的活塞耦接到曲轴12。曲轴12耦接到发动机输出构件14，输出构件14优选耦接到变速器装置的齿轮箱30和动力传动系，以便响应操作者的转矩请求将发动机转矩传递到该处。发动机输出构件14优选包括挠性板16，发动机转矩通过挠性板16传递到变速器装置的齿轮箱30。发动机10包括构造成用于监控与发动机操作相关联的发动机状态的感测装置和控制发动机操作的不同区域的致动器。感测装置和致动器被信号地且操作性地连接到控制模块(CM)50。要认识到的是，发动机10可以采用四冲程操作，其中每个发动机燃烧循环包括曲轴12的720度的角度转动，并且被分成重复循环的包括了进气-压缩-膨胀-排气的燃烧冲程。可以认识到的是，发动机10能以各种燃烧循环之一来操作，包括四冲程燃烧循环、二冲程燃烧循环、以及六冲程燃烧循环。可以认识到的是，发动机10能够包括构造成以一种或多种发动机燃烧模式操作的发动机，该发动机燃烧模式包括例如火花点火式、压燃式、受控的自动点火式(即，均质充量压燃式)、以及预混充量压燃式。

感测装置包括曲轴位置传感器18和相关联的曲柄轮19，其被构造成监控曲轴12的转角Θ，由此，控制模块50确定发动机曲柄角度和曲轴12的旋转速度N、以及每个活塞的位置和相关联的燃烧冲程。在一个实施例中，曲柄轮19包括一个360X的轮，其对应于曲轴12的360度旋转，该旋转可以通过曲轴位置传感器18监控。可以认识到的是，曲轴编码器装置和其他旋转位置感测装置可以用来得到相类似的测量结果。当曲柄轮19包括360X轮时，包括发动机转矩感测的燃烧感测能以离散的方式与每个曲轴旋转角度相关联。可以认识到是，低分辨率的曲轴位置传感器也可以类似地与增强转矩分辨技术一起使用。

发动机10被构造成监控发动机载荷。可以认识到的是，发动机载荷是可利用感测装置直接测量或从相关输入推定的发动机参数。在一个实施例中，发动机载荷能够利用进气歧管绝对压力(MAP)传感器确定。在一个实施例中，发动机载荷能够利用加速踏板传感器确定。在一个实施例中，发动机载荷能利用发动机空气流量传感器确定。在一个实施例中，发动机载荷能够基于发动机燃料流量推定。可以对应曲轴12的旋转速度N和发动机载荷来确定发动机操作点。

发动机10包括转矩感测装置20，其被构造成通过监控挠性板16内的变形来测量在发动机10和变速器装置的齿轮箱30之间经由挠性板16传递的发动机转矩。可替代地，转矩感测装置20可以安装在另外的位置，例如直接安装到曲轴12上。可以采用单个转矩感测装置20。可替代地，也可以采用多个转矩感测装置20。曲轴12优选与挠性板16同轴，并且被刚性耦接到挠性板16，从而与其一起旋转。挠性板16优选利用多个紧固件32在外缘附近被耦接到齿轮箱30，同时允许发动机10通过挠性板16传递发动机转矩以驱动齿轮箱30。正如在此处所用，术语“发动机转矩”指的是任何作用到发动机10的曲轴12上的转动力矩。术语“挠性板”包括用于在动力系中传递发动机转矩的任何元件，包括例如挠性板和飞轮。

转矩感测装置20通过使在挠性板16内引起的变形(例如负的和正的应变)量化来测量在发动机10和齿轮箱30之间经由挠性板16传递的发动机转矩。这包括使挠性板16的应变场量化，这些应变场例如圆周的参考长度、应力和应变、或是能够利用基于表面声波(SAW)式转矩传感器测量的波传播速度的变化。可以理解的是，挠性板16呈现的真实应变是与所经受的应力、单位横截面积、以及挠性板16的材料的弹性模量直接成比例的，这要求关于挠性板16的具体参数来配置转矩感测装置20和相关的信号处理硬件以及算法。在一个实施例中，在所预期的发动机转矩条件下执行挠性板的有限元应力分析，以便以别出挠性板16上的最佳应力点，从而指示出用于贴附转矩感测装置20的一个或多个感测元件的一个或多个优选位置。

转矩感测装置20被固定地附接到挠性板16，并且优选具有相对于挠性板16内的应变而发生变化的信号输出。转矩感测装置20的感测元件优选附接到挠性板16的发动机一侧的表面上，并且可以被焊接、螺栓接合和/或使用合适的高温环氧树脂粘接到挠性板16。转矩感测装置20的感测元件优选采用下列多种合适技术中的一种来测量应变、位移、应力或波传播速度，这些技术是基于例如光的、磁的、压电的、磁致弹性的、或阻抗的技术。例如，感测元件可以包括至少一个应变仪装置，其被用来通过响应于与挠性板16中的应变相关联的线性变形来改变阻抗从而测量应变。更优选地，应变仪也进行热补偿，从而最小化温度变化的影响，从而得到挠性板16预期会经受的宽的温度范围。

转矩感测装置20和曲轴位置传感器18被信号地连接到数字信号处理(DSP)电路40，其包括微控制器、数字信号处理电路和/或专用集成电路(ASIC)。信号处理电路40被构造成对挠性板16的具体参数负责，包括前述的挠性板16的预期应力、单位横截面积、挠性板16的材料的弹性模显。信号处理电路40生成优选与挠性板16所经受的真实应变直接成比例的信号输出。可以认识到的是，信号处理电路40被构造成监控由转矩感测装置20和曲轴位置传感器18所生成的数据信号，并且生成与发动机转矩对应的输出信号，其中发动机转矩被离散成曲轴12的具体旋转角度。信号处理电路40进一步被构造成在进行着的发动机操作期间关于每个气缸事件为每个气缸11检测发动机转矩峰值(或最大发动机转矩)和对应的曲轴12的旋转角度Θ，在此被称之为峰值转矩位置(LPT)。信号处理电路40被信号地连接到控制模块50，以将检测到的峰值转矩位置(LPT)传给控制模块50。

发动机10包括多个致动器，正如本领域技术人员能理解的那样，每个致动器对于操作状态均是可控的，以便响应于操作者的命令、周围环境、以及系统约束来操作发动机10。可控的发动机致动器可以包括：例如发动机上配备的燃料喷射器、EGR阀、节气门、可变凸轮调相装置、可变发动机气门提升装置、以及火花点火系统。

控制模块50被构造成在进行着的发动机操作期间监控发动机操作状态并且通过指令发动机控制参数的状态来控制发动机操作。可以认识到的是，被描述为通过所述控制模块50执行的功能可以被组合成一个或多个装置，例如实施在软件、固件、专用集成电路(ASIC)、组合逻辑电路、分立的辅助电路、或其它能提供所述功能的合适部件中。控制模块50具有一系列的控制命令组，这止些命令组在预定的循环周期内被执行，使得在每个循环周期内每个命令组至少被执行一次。通常在进行着的发动机和车辆操作期间以有规律的间隔来执行循环周期，例如每0.1，1.0，3.125，6.25，12.5，25和100毫秒就执行循环。可替代地，可以响应于某一事件的发生来执行命令组。基于事件的命令和发动机操作包括来自转矩感测装置20的发动机转矩监控，其中对应经过曲柄轮的每一齿来进行测量。控制模块50执行命令组从而指令发动机控制参数的状态，包括控制前述的致动器(包括节气位置、燃料喷射质量和正时、EGR阀位置)，从而控制再循环废气的流量、火花点火正时或电热塞操作，并在被如此配置的系统上控制进气门和/或排气门正时、调相和升程。而且，可以理解的是，尽管控制模块50和数字信号处理(DSP)电路40被分别加以说明，但是它们各自的功能可以被组合成单一的模块。像在此所使用的那样，控制模块、控制器、模块、处理器、处理电路以及类似术语都意味着下列其中的一个或多个的任何合适的组合：一个或多个专用集成电路(ASIC)、一个或多个电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的一个或多个中央处理单元(优选为一个或多个微处理器)以及相关联的内存和存储器(只读、可编程只读、随机访问、硬盘驱动器等)、一个或多个组合逻辑电路、一个或多个输入/输出电路和装置、合适的信号调节与缓冲电路、以及能提供在此所描述功能的其它合适部件。

图2为描绘了控制方案200的示意性框图，控制方案200用于控制内燃发动机(例如，像参照图1所示而构造的内燃机10)的操作。响应于操作者的转矩请求，将内燃发动机10的操作控制到操作点，以获得峰值转矩位置LPT_d的优选或期望状态。换言之，对内燃发动机10进行控制，以便在对应于优选的峰值转矩位置LPT_d的曲轴12的曲柄角度Θ处关于每个气缸11在每个气缸事件期间均获得峰值转矩，其中峰值转矩位置LPT_d的优选状态是基于发动机操作点来确定。总的控制方案图200包括：监控发动机操作以关于每个气缸事件(j)为每个气缸(i)检测峰值转矩位置，也就是LPT_i，j(210)；在N个发动机循环期间内为每个气缸确定峰值转矩位置的平均值，并在N个发动机循环期间内为所有气缸确定峰值转矩位置的平均值还确定出在发动机操作点处的峰值转矩位置LPT_d的优选状态(240)。分别确定出峰值转矩位置的优选状态LPT_d和峰值转矩位置的监测状态LPT_m(也就是

或

)之间的差(250)。紧接着，执行控制方案以识别出发动机控制参数U_m(230)。基于峰值转矩位置的优选状态LPT_d和峰值转矩位置的监测状态LPT_m(也就是或

)各自之间的差，利用发动机控制参数U_m来控制发动机10的操作。控制系统被设计成在每一发动机事件处部利用

来控制每个独立的气缸，或利用

来控制气缸的平均水平。

发动机10的操作被监控，包括利用转矩感测装置20和曲轴位置传感器18来监控发动机转矩(转矩)和对应的曲柄角度(Θ)。优选被监控的其它发动机操作参数包括发动机操作点，在发动机速度(RPM)和载荷(MAP)，EGR阀(EGR)的到达位置，以及发动机气门凸轮相位器(凸轮相位器)的到达位置方面。应该认识到的是，这些被监控的发动机操作参数是说明性的。还应该认识到的是，根据发动机构造的具体情况，还可以监控其他发动机操作参数。

利用转矩感测装置20和曲轴位置传感器18来监控发动机转矩(转矩)和对应的曲柄角度(Θ)，并且对其进行分析以便关于每个气缸事件j为每个气缸i在曲柄角度(Θ)中检测峰值转矩位置LPT_i，j，如前面所述那样(210)。

在数量为M_cyc个发动机循环期间，对每个汽缸事件j关于每个气缸i的峰值转矩位置LPT_i，j进行分析，以便为每个气缸i(i＝1，...N_cyl)确定峰值转矩位置的平均值

，并且在M_cyc个发动机循环期间，为全部N_cyl个气缸确定峰值转矩位置的平均值

这些能够使用下面的公式来确定。

$L\stackrel{\‾}{P}{T}_i=\frac{1}{M_{\mathrm{cyc}}}\underset{j=1}{\overset{M_{\mathrm{cyc}}}{\mathrm{\Σ}}}{\mathrm{LPT}}_{i,j},i=1,...N_{\mathrm{cy}1}---\left[1\right]$

$L\stackrel{=}{P}T=\frac{1}{N_{\mathrm{cyl}}}\underset{i=1}{\overset{N_{\mathrm{cy}1}}{\mathrm{\Σ}}}L\stackrel{\‾}{P}{T}_i---\left[2\right]$

还确定了在发动机操作点(MAP，RPM)处的峰值转矩位置的优选状态LPT_d(MAP，RPM)(240)。可以认识到的是，具有多个峰值转矩位置的优选状态LPT_d(MAP，RPM)，每一个都对应于发动机操作点在关于发动机载荷(MAP)和速度(RPM)的最大状态和最小状态之间的子范围。在发动机操作点处，相应计算出峰值转矩位置的优选状态LPT_d和峰值转矩位置的监控状态LPT_m之间的差(ΔLPT)(250)。

在发动机操作点处利用LPT控制器(230)，基于计算得出的峰值转矩位置的优选状态LPT_d和峰值转矩位置的监控状态LPT_m之间的差(ΔLPT)来控制发动机10的操作。LPT控制器执行控制方案，以便在相关联的发动机操作点处识别出关于发动机控制参数U_m的合成值。LPT控制器优选包括比例积分控制方案，其考虑了在M_cyc个发动机循环期间关于每个气缸i的峰值转矩位置

和所有N_cy1个气缸的峰值转矩位置的平均值从而为能够在发动机控制中使用的发动机控制参数U_m确定合成值。在一个实施例中，发动机控制参数U_m是为每个气缸i＝1到N_cyl确定的火花点火正时θ_i ⁿ。

在一个实施例中，可以利用代表性的发动机硬件配置和控制系统来离线地确定对应于发动机操作点的峰值转矩位置的优选状态LPT_d。这包括操作被配置成用于在发动机测功机上火花点火操作的代表性发动机和控制系统，以便确定对应于发动机操作点的峰值转矩位置的优选状态LPT_d。这包括以所选的发动机速度/载荷操作点来操作代表性的发动机，其中所选的发动机速度/载荷操作点跨越可达到的速度/载荷操作点的整个范围。在每个所选的发动机速度/载荷操作点处，控制系统在关于每个气缸的火花提前范围内扫描火花点火正时。为每个速度/载荷操作点确定发动机转矩、曲柄角度、和相应的火花提前。峰值发动机转矩位置(也就是与每个发动机循环中每缸的最大发动机转矩相关联的曲柄角度)和相应的火花提前被确定。建立一种关系，其包括当发动机在具体的发动机操作点操作时能达到优选的峰值转矩位置LPT_d的优选的火花提前，其中具体的发动机操作点可以通过发动机操作参数(例如，发动机转速(RPM)和载荷(MAP))来描述。在一个实施例中，生成校正阵列，其包括对应于发动机转速(RPM)和载荷(MAP)的具体离散范围的优选峰值转矩位置LPT_d，用LPT_d(RPM，MAP)表示。与发动机操作点LPT_d(RPM，MAP)相关联的优选的峰值转矩位置的校正阵列可以存储在控制模块50的存储装置之一中。可替代地，与发动机操作点LPT_d(RPM，MAP)相关联的优选的峰值转矩位置可以用能够在控制模块50中执行的公式的形式来表示。

可替代地，可以利用被构造成用于压燃操作的代表性发动机硬件配置和控制系统来离线地确定对应于发动机操作点的峰值转矩位置的优选状态LPT_d。在发动机测功机上操作代表性发动机，以便确定对应于发动机操作点的峰值转矩位置的优选状态LPT_d。这包括以所选的发动机速度/载荷操作点来操作代表性发动机和控制系统，其中所选的发动机速度/载荷工作点跨越可达到的速度/载荷操作点的整个范围。在每一个所选的发动机速度/载荷操作点处，控制系统在预定范围内为每个气缸扫描燃料喷射正时。为每一个速度/载荷操作点确定发动机转矩、曲柄角度、和对应的燃料喷射正时。峰值发动机转矩位置(也就是与每一发动机循环中每个气缸的最大发动机转矩相关的曲柄角度)和对应的燃料喷射正时也被确定。

控制模块50确定优选的发动机控制状态，以便为发动机操作点LPT_d(MAP，RPM)实现优选的峰值转矩位置。在一个实施例中，如所示的那样，对于内燃发动机10的控制操作，其优选发动机控制状态包括响应于在发动机操作点处的优选的峰值转矩位置LPT_d(MAP，RPM)和监控的LPT_m之间的差(也就是(ΔLPT))来控制每个气缸内的点火正时(火花正时)。可替代地，内燃发动机10的控制操作包括对于在发动机操作点处优选的峰值转矩位置LPT_d(MAP，RPM)和监控的LPT_m之间的差响应于优选的和监控的状态之间的差来控制燃料喷射正时。因此，在每个独立的发动机循环期间可以为独立的发动机气缸控制燃烧调相，以便达到优选的峰值转矩位置LPT_d(MAP，RPM)。总体的关系包括确定优选的发动机控制状态，以便为每个发动机操作点关于每个气缸事件来达到优选的燃烧调相。优选的发动机控制状态(例如，点火正时)控制发动机操作，以便达到优选的峰值转矩位置，进而达到优选的燃烧调相。安装在发动机输出构件(例如，曲轴)或挠性板上的高带宽转矩传感器可以用来监控与独立气缸燃烧相关联的发动机转矩，并且监控独立的气缸燃烧调相。利用来自转矩传感器的信息，用于发动机致动器的控制状态(包括例如点火正时和燃料喷射质量和/或正时)被确定和控制在实现发动机性能参数的水平，所述发动机性能参数在进行的操作期间与燃料效率、排放、噪声和其他操作参数有关。在发动机操作条件导致了高的燃料效率时，在使用了气缸内压力传感器的50％质量燃烧比率位置和在每事件的每个气缸中产生的峰值转矩位置之间存在关联。然后确定在曲柄角度上的期望的峰值转矩位置。在实时的发动机操作和对应的发动机控制期间，在期望值处通过直接测量峰值转矩位置就可以达到优选的发动机性能参数状态。通过这种方式，利用转矩传感器作为反馈，优选的燃烧调相可以通过控制一个独立的气缸点火和独立的燃料喷射器中的一个来实现。因此，可以直接无干扰地测量发动机转矩，并且可以利用包含在所测量的高带宽转矩信号中的信息来调节各种发动机控制变量，包括例如点火正时、燃料喷射正时以及质量。

图3是数据曲线图，其中描绘了发动机燃烧参数的状态相对于发动机曲柄角度的关系，其中发动机曲柄角度是相对于活塞上止点(TDC)的位置来绘制的。数据曲线图描绘了在与示例性的多缸发动机的单个发动机工作点相关联的中个气缸内关于发动机事件的结果，操作点包括发动机速度和载荷状态。发动机燃烧参数状态包括气缸压力(压力)，其包括峰值压力曲柄角度位置(LPP)、质量燃烧比率(MBF)，且其包括50％质量燃烧比率的曲柄角度位置(CA50)；以及发动机转矩，其包括峰值转矩的曲柄角度位置(LPT)。作为其他发动机操作点的示例，这些结果表明峰值转矩位置(LPT)、峰值压力位置(LPP)和50％质量燃烧比率的位置(CA50)之间的一致。峰值转矩位置(LPT)是可以在不进入燃烧室内部的情况下直接测量的，但是单个气缸的峰值压力位置(LPP)需要独立的气缸压力传感器，并且50％质量燃烧比率(CA50)需要基于其他参数(例如，气缸压力)来进行估计。

本发明已经描述了某些优选实施例以及对其的改变。对于那些阅读和理解了本说明书的技术人员来说，可能很容易想到进一步的改变和替代。因此，本发明并不意图被限定成作为实施本发明所设想的最佳模式而公开的特定实施例，而是本发明将包括落入所附权利要求范围内的所有实施例。

Claims (15)

1.一种用于操作多缸内燃发动机的方法，其特征在于，包括：

在独立气缸事件期间，监控来自发动机转矩感测装置的信号输出以确定发动机转矩，以及监控来自曲柄位置传感器的发动机曲柄位置，并且确定相关联的发动机操作点；

识别出所述独立气缸事件的峰值转矩位置，所述峰值转矩位置包括对应于所述独立气缸事件的峰值发动机转矩的发动机曲柄位置；

确定所述识别出的峰值转矩位置和优选的峰值转矩位置之间的差，所述优选的峰值转矩位置与所述发动机操作点相关联；以及

响应于所述识别出的峰值转矩位置和所述优选的峰值转矩位置之间的差来调节发动机控制参数的状态。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：

将所述发动机控制到所选的发动机操作点；

在最小状态和最大状态之间扫描所述发动机控制参数，并且监控关于所述发动机操作点的发动机转矩和对应的曲柄位置；

识别出关于所述发动机转矩的最大状态以及关于所述发动机控制参数的对应状态；以及

确定所述优选的峰值转矩位置，其包括对应于所述发动机控制参数状态的发动机操作点的曲柄位置，所述发动机控制参数状态在所述发动机操作点处达到所述发动机转矩的最大状态。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于所述识别出的峰值转矩位置和所述优选的峰值转矩位置之间的差来调节所述发动机控制参数的状态包括：响应于所述优选的峰值转矩位置和所述识别出的峰值转矩位置之间的差来调节火花点火正时。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，响应于所述识别出的峰值转矩位置和所述优选的峰值转矩位置之间的差来调节所述发动机控制参数的状态包括；响应于所述优选的峰值转矩位置和所述识别出的峰值转矩位置之间的差来调节燃料喷射正时。

5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括

在循环的独立气缸事件期间，监控每个气缸的发动机曲柄位置和对应的发动机转矩，并且监控相关联的发动机操作点；

为每个气缸识别出与循环的独立气缸事件相关联的峰值转矩位置的状态，并且计算与其相关联的峰值转矩位置的平均值；以及

将所述峰值转矩的位置识别为对所述峰值转矩位置进行计算所得的平均值。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述转矩感测装置包括被构造成测量在所述发动机和变速器齿轮箱之间经由挠性板传递的发动机转矩的转矩感应装置。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述转矩感测装置包括被构造成测量在所述发动机和变速器齿轮箱之间经由挠性板传递的发动机转矩的多个转矩感测装置。

8.一种用于操作多缸内燃发动机的方法，所述多缸内燃发动机包括耦接到输出构件的曲轴，其特征在于，所述方法包括：

在独立气缸事件期间，利用附接到所述输出构件的转矩感测装置监控发动机转矩，并且监控对应的发动机曲柄位置；

确定与所述独立气缸事件相关联的发动机操作点；

识别出所述独立气缸事件的峰值发动机转矩位置；以及

响应于所述识别出的峰值发动机转矩位置和所述优选的峰值发动机转矩位置之间的差来调节发动机控制参数的状态。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述优选的峰值发动机转矩位置与所述发动机操作点相关联。

10.根据权利要求9所述的方法，进一步包括：

将所述发动机控制到所选的发动机操作点；

在最小状态和最大状态之间扫描所述发动机控制参数，并且监控关于所述发动机操作点的发动机转矩和对应的曲柄位置；

识别出所述发动机转矩的最大状态以及所述发动机控制参数的对应状态；以及

确定所述优选的峰值发动机转矩位置，其包括对应于所述发动机控制参数状态的发动机操作点的曲柄位置，所述发动机控制参数的状态在所述发动机操作点处达到所述发动机转矩的最大状态。

11.根据权利要求8所述的方法，其中，响应于所述识别出的峰值发动机转矩的位置和所述优选的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节所述发动机控制参数的状态包括：响应于所述优选的峰值发动机转矩的位置和所述识别出的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节火花点火正时。

12.根据权利要求8所述的方法，其中，响应于所述识别出的峰值发动机转矩的位置和所述优选的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节所述发动机控制参数的状态包括：响应于所述优选的峰值发动机转矩的位置和所述识别出的峰值发动机转矩的位置之间的差来调节燃料喷射正时。

13.根据权利要求8所述的方法，进一步包括：

在循环的独立气缸事件期间，监控每个气缸的所述发动机转矩和对应的发动机曲柄位置，并且监控相关联的发动机操作点；

为每个气缸识别出与循环的独立气缸事件相关联的峰值发动机转矩位置的状态，并且计算与其相关联的峰值发动机转矩位置的平均值；以及

将所述峰值发动机转矩的位置识别为对所述峰值发动机转矩的位置进行计算所得的平均值。

14.一种用于操作内燃发动机的设备，所述内燃发动机包括经由挠性板耦接到变速器齿轮箱的输出构件，其特征在于，所述设备包括：

附接到所述挠性板的多个转矩感测装置；

控制模块；

利用附接到所述挠性板的多个转矩感测装置来监控发动机转矩，并且监控对应的发动机曲柄位置；

确定发动机操作点；

识别出与独立气缸事件的峰值发动机转矩位置对应的发动机曲柄位置；以及

响应于所述识别出的与所述峰值发动机转矩位置对应的发动机曲柄位置和所述发动机操作点的优选的发动机曲柄位置之间的差来调节发动机控制参数的状态。

15.根据权利要求14所述的设备，其中，所述发动机操作点的优选发动机曲柄位置包括对应于所述发动机操作点的优选的峰值发动机转矩位置的发动机曲柄位置。

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