用于控制内燃机的方法和系统技术方案

一种用于控制内燃机的方法，该方法包括：感测发动机的汽缸中的燃烧特性；从所感测的特性来生成燃烧特性信号；在燃烧特性信号和预定燃烧特性迹线上执行主成分分析以便确定用于燃烧特性信号和预定燃烧特性迹线的第一模式系数；确定燃烧特性信号的第一模式系数与预定燃烧特性迹线的第一模式系数之间的差异；以及基于该差异来控制内燃机。

Methods and Systems for Controlling Internal Combustion Engines

A method for controlling an internal combustion engine includes: sensing combustion characteristics in the cylinder of an engine; generating combustion characteristic signals from the detected characteristics; performing principal component analysis on combustion characteristic signals and predetermined combustion characteristic tracks to determine the first mode coefficients for combustion characteristic signals and predetermined combustion characteristic tracks; and determining the first mode of combustion characteristic signals. The difference between the formula coefficient and the first mode coefficient of the predicted combustion characteristic trace, and the control of internal combustion engine based on the difference.

【技术实现步骤摘要】
用于控制内燃机的方法和系统
本公开涉及一种用于控制内燃机的方法和系统。
技术介绍
本节总体呈现本公开的背景。当前署名的专利技术人的工作，就其在本节所描述的程度而言，以及在提交申请时可不被另视为现有技术的该描述的各个方面，既不明确地也不隐含地被认作针对本公开的现有技术。燃烧定相(或者在发动机循环中当在汽缸中发生燃烧时的时间)会影响由汽缸产生的转矩。汽缸的燃烧定相可能以曲柄角为特征，在该曲柄角下，汽缸燃烧掉汽缸中的燃油的50％，这可以被称为曲柄角50(CA50)。发动机控制系统可以控制发动机的汽缸的CA50，以便使得每个汽缸产生其峰值转矩，并且因而提高燃油效率、经济性、以及性能。进一步地，按照使燃烧实现最佳CA50的方式控制每个汽缸可以提高发动机平衡。发动机控制系统可以通过调节汽缸的火花定时以使发动机中的各个汽缸之间的CA50的差异最小化来使汽缸达到平衡。发动机控制系统可以通过如下方式来估计汽缸的CA50：在发动机循环期间测量汽缸中的压力并且在发动机循环期间基于所测量的汽缸压力来确定由于汽缸中的燃烧而释放的总热量。汽缸的CA50可以大约等于使得释放50％的总热量的曲柄角。因此，发动机控制系统可以基于所释放的总热量以及释热率来确定使得释放50％的总热量的曲柄角，并且将CA50设定为等于所确定的曲柄角。按照上文描述的方式来估算发动机的每个汽缸的CA50会在每个汽缸中需要压力传感器并且涉及大量计算负担，这可能在控制每个汽缸的CA50时导致不良响应时间。该不良响应时间会减小CA50控制的效力，这可能导致减小燃油效率、减小性能、以及降低车辆耐久性和驾驶性能。此外，为了估计汽缸的CA50，压力迹线信号必须被区分开。然而，区分极容易受到噪声影响。压力迹线信号内存在的噪声在该信号被区分时会被放大，这会导致CA50估计的不准确。为了最小化或者避免噪声的不利影响，压力迹线信号可能需要被过滤以去除或者最小化噪声。该过滤反而增加了计算负担。CA50的计算和/或估计是计算密集的。每个汽缸的过滤、区分、以及估计需要大量计算，这可能较昂贵且易出现噪声误差。
技术实现思路
在一个示例性方面中，一种用于控制内燃机的方法，该方法包括：感测发动机的汽缸中的燃烧特性；从感测的特性来生成燃烧特性信号；在燃烧特性信号和预定燃烧特性迹线上执行主成分分析以便确定用于燃烧特性信号和预定燃烧特性迹线的第一模式系数；确定燃烧特性信号的第一模式系数与预定燃烧特性迹线的第一模式系数之间的差异；以及基于该差异来控制内燃机。在另一示例性方面中，燃烧特性信号是来自汽缸的压力传感器的汽缸压力信号。在另一示例性方面中，预定燃烧特性迹线是预定汽缸压力迹线。在另一示例性方面中，燃烧特性信号是来自汽缸的火花塞的间隙电阻信号。在另一示例性方面中，预定燃烧特性迹线是预定间隙电阻迹线。在另一示例性方面中，预定燃烧特性迹线与汽缸的预定CA50相对应。在另一示例性方面中，控制内燃机是通过基于差异调节火花定时信号来完成。在另一示例性方面中，控制内燃机是通过基于差异调节燃油喷射定时信号来完成。按照该方式，可以通过控制内燃机中的燃烧并且提供用于使发动机中的多个汽缸中的燃烧达到平衡的选项来提高燃油经济性、效率、性能、驾驶性能、以及耐久性，同时显著地减小计算工作量，这会使得显著地节约获取这些益处所需要的设备的成本，并且同时还提高用于提供这些优点的方法和系统的响应能力。进一步地，与常规方法和系统相反，完全排除了对CA50的直接计算。本公开的其它适用领域将在下文提供的详细描述中变得显而易见。应理解，详细描述和特定示例意在仅仅用于图示的目的并且不意在限制本公开的范围。当结合附图来看详细描述(包括权利要求书和示例性实施例)时，本专利技术的上述特征和优点、以及其它特征和优点容易显而易见。附图说明本公开将从详细描述和附图中得到更加全面地理解，在附图中：图1是对内燃机的主成分分析的示意图；图2A是示出了来自多缸发动机中的每个汽缸的汽缸压力信号的曲线图；图2B是示出了来自图2A的汽缸压力信号的总体均值的曲线图；图2C是示出了每个汽缸的汽缸压力信号与总体均值之间的差异的曲线图；图2D是示出了根据本专利技术的示例性实施例所获取的主成分模式的曲线图；图2E是示出了用于每个汽缸的前五个模式的系数的曲线图；图2F是示出了每个汽缸的第一模式系数与每个对应汽缸的CA50之间的相关性的曲线图；图3是根据本公开的示例性实施例的发动机燃烧控制系统300的示意图；图4A是多缸发动机的每个汽缸的CA50值的曲线图；图4B是多缸发动机的每个汽缸的第一模式系数值的曲线图；以及图5示出了根据本公开的示例性实施例的方法的流程图500。具体实施方式专利技术人发现，当燃烧不平衡时，来自内燃机的发动机汽缸的燃烧特性信号的第一模态系数与在这些汽缸中发生的燃烧的CA50之间存在强相关性。作为该发现的结果，专利技术人已经研发出一种用于控制内燃机的方法和系统，其中，可以用主成分分析来代替CA50分析并且在燃油经济性、燃油效率、以及性能上获取相似的(如果不是相同或者更好的话)改进。本公开在不用经受必须执行CA50分析的缺陷的情况下提供这些显著优点，因而避免了CA50分析的显著的计算密集型工作量以及对噪声的敏感性。进一步地，主成分分析对计算工作量的减小提供了附加益处，即，提高了在响应于干扰对发动机的控制上的响应能力，这在燃油效率、经济性、驾驶性能、以及性能上带来了更进一步的改进。共同受让且共同未决的美国专利申请序列第15/252,322号描述了一种用于确定汽缸的CA50且然后基于车辆发动机中的该确定来使各个汽缸达到平衡的系统和方法，其公开内容全部并入本文。在该公开中，与常规发动机平衡方法和系统相比，CA50的用于使发动机达到平衡的计算工作量减小。其不是针对发动机中的每一个汽缸计算CA50并且然后使这些汽缸达到平衡，而是仅仅计算其中一个汽缸的CA50并且基于对该一个汽缸的CA50计算来使其余汽缸达到平衡。按照该方式，例如，在四缸发动机中，计算工作量可以减小大约75％。然而，虽然可以通过从计算所有汽缸的CA50到计算仅仅一个汽缸的CA50来减小计算工作量，但计算该一个汽缸的该CA50带来的计算工作量仍较大。相比较而言，专利技术人在此公开了一种方法和系统，该方法和系统基于在操作期间感测到的燃烧特性信号的主成分分析来控制内燃机中的燃烧并且然后将该结果与预定燃烧特性信号的主成分分析作比较，例如，预定燃烧特性信号可以与在期望的CA50、燃油效率、经济性、性能、以及/或者相似物(没有限制性)下操作的发动机相对应。燃烧特性信号可以是汽缸压力迹线、离子传感器迹线、火花塞间隙电阻迹线(与离子传感器迹线是同一件事？)、或者其它感测燃烧特性(没有限制性)。本公开的示例性实施例在燃烧特性信号和预定燃烧特性信号上执行主成分分析以便确定第一模态系数。主成分分析是一种统计过程，其使用正交变换将一组观察值转换为一组被称为主成分的线性不相关的变量。给定一组可能相关的信号的观察值，可以通过主成分分析来获取最显著的共同模式(第一主模式)及其对单个信号的贡献(第一模态系数)。示例性实施例然后比较第一模式系数并且基于该比较的结果来控制发动机。尽管主成分分析将被分析的信号分离为多个谐波或者成分模式，但仅仅主导谐波是显著的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于控制内燃机的方法，所述方法包括：感测所述发动机的汽缸中的燃烧特性；从所述感测的特性来生成燃烧特性信号；在所述燃烧特性信号和预定燃烧特性迹线上执行主成分分析以便确定用于所述燃烧特性信号和所述预定燃烧特性迹线的第一模式系数；确定所述燃烧特性信号的所述第一模式系数与所述预定燃烧特性迹线的所述第一模式系数之间的差异；以及基于所述差异来控制所述内燃机。

【技术特征摘要】
2017.09.08 US 15/6991351.一种用于控制内燃机的方法，所述方法包括：感测所述发动机的汽缸中的燃烧特性；从所述感测的特性来生成燃烧特性信号；在所述燃烧特性信号和预定燃烧特性迹线上执行主成分分析以便确定用于所述燃烧特性信号和所述预定燃烧特性迹线的第一模式系数；确定所述燃烧特性信号的所述第一模式系数与所述预定燃烧特性迹线的所述第一模式系数之间的差异；以及基于所述差异来控制所述内燃机。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述燃烧特性信号包括来自所述汽缸的压力传感器的汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜俊模，林赫傑，J·A·摩根，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US