對排氣系統的反饋更精確響應的燃料控制系統和方法

2023-05-25 18:16:06 2

專利名稱：對排氣系統的反饋更精確響應的燃料控制系統和方法
技術領域：
本發明涉及內燃機，且更具體地涉及用於在空氣/燃料當量比(EQR)偏移的情況 下對來自於排氣系統中排氣氧(EGO)傳感器的反饋改善響應的燃料控制系統和方法。
背景技術：
在此提供的背景說明是為了總體上介紹本發明背景的目的。當前所署名發明人的 工作(在背景技術部分描述的程度上)和本描述中否則不足以作為申請時的現有技術的各 方面，既不明顯地也非隱含地被承認為與本發明相牴觸的現有技術。
內燃機在氣缸中燃燒空氣/燃料(A/F)混合物以驅動活塞並產生驅動扭矩。A/ F混合物中空氣與燃料的比可稱為A/F比。A/F比可通過控制節氣門和燃料控制系統中的 至少一個來調節。然而，A/F比還可通過控制其它發動機部件(例如，排氣再循環或EGR系 統)來調節。例如，A/F比可被調節，以控制發動機的扭矩輸出和/或控制發動機所產生的 排放。
燃料控制系統可包括內反饋迴路和外反饋迴路。更具體地，內反饋迴路可使用來 自於排氣氧(EGO)傳感器的數據，EGO傳感器位於發動機系統的排氣系統中催化轉化器的 上遊(即，催化劑前EGO傳感器)。內反饋迴路可使用來自於催化劑前EGO傳感器的數據， 以控制供應給發動機的期望燃料量(即，燃料指令)。
例如，當催化劑前EGO傳感器感測發動機所產生的排氣中的濃A/F比時(即，未燃 燒燃料蒸汽)，內反饋迴路可減少燃料指令。替代性地，例如，當催化劑前EGO傳感器感測排 氣中的稀A/F比時(即，過量氧)，內反饋迴路可增加燃料指令。換句話說，內反饋迴路可將 A/F比保持在理想A/F比或者接近理想A/F比(例如，化學計量比，或14. 7 1)，因而增加 了發動機的燃料經濟性和/或減少了發動機所產生的排放。
特別地，內反饋迴路可執行比例積分(PI)控制以校正燃料指令。而且，燃料指令 可基於短期燃料調整或長期燃料調整進一步被校正。例如，短期燃料調整可通過改變PI控 制的增益來校正燃料指令。此外，例如當短期燃料調整不能在期望時間段內將燃料指令完 全校正時，長期燃料調整可校正燃料指令。
在另一方面，外反饋迴路可使用來自於設置在催化轉化器之後的EGO傳感器(即， 催化劑後EGO傳感器)的信息。外反饋迴路可使用來自於催化劑後EGO傳感器的數據，以 校正(即，標定)來自於催化劑前EGO傳感器、催化劑後EGO傳感器、和/或催化轉化器的 意外讀數。例如，外反饋迴路可使用來自於催化劑後EGO傳感器的數據，以將催化劑後EGO 傳感器保持在期望電壓水平。換句話說，外反饋迴路可保持期望量的氧存儲在催化轉化器 中，因而改善排氣系統的性能。此外，外反饋迴路可通過改變閾值來控制內反饋迴路，該閾值由內反饋迴路使用以確定A/F比是濃的還是稀的。
排氣成分(例如，A/F比)可影響EGO傳感器的性能，因而影響EGO傳感器值的精 確性。結果是，燃料控制系統被設計成基於不同於所期望的值進行操作。例如，燃料控制系 統被設計成「不對稱地」操作。換句話說，例如，燃料控制系統對於稀A/F比的偏差響應可 不同於燃料控制系統對於濃A/F比的偏差響應。
不對稱性通常設計成根據發動機操作參數而定。具體地，不對稱性根據排氣成分 而定，排氣成分根據發動機操作參數而定。通過調節內反饋迴路的增益和閾值而間接實現 該不對稱性，需要在各個發動機操作狀態下進行大量測試。此外，對於每個動力系和車輛類 型需要該大量標定，且該大量標定不容易適用其它技術，包括但不局限於可變閥定時和升 程。發明內容
發動機控制系統包括飽和確定模塊、調節因子生成模塊和燃料控制模塊。飽和確 定模塊確定第一排氣氧(EGO)傳感器何時飽和，其中第一EGO傳感器位於催化劑的上遊。調 節因子生成模塊在第一 EGO傳感器飽和時產生用於燃料控制模塊的積分增益的調節因子。 燃料控制模塊基於發動機所產生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差、比例增益、積分 增益和積分增益調節因子來調節發動機的燃料指令。
一種方法，包括確定第一排氣氧(EGO)傳感器何時飽和，其中第一 EGO傳感器位 於催化劑的上遊；在第一 EGO傳感器飽和時產生用於積分增益的調節因子；以及基於發動 機所產生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差、比例增益、積分增益和積分增益調節因 子來調節發動機的燃料指令。
本發明涉及下述技術方案。
1. 一種發動機控制系統，包括
飽和確定模塊，所述飽和確定模塊確定第一排氣氧(EGO)傳感器何時飽和，其中 第一 EGO傳感器位於催化劑的上遊；
調節因子生成模塊，所述調節因子生成模塊在第一 EGO傳感器飽和時產生用於燃 料控制模塊的積分增益的調節因子；和
燃料控制模塊，所述燃料控制模塊基於發動機所產生的排氣中氧的預期量與測量 值之間的差、比例增益、所述積分增益和所述積分增益調節因子來調節發動機的燃料指令。
2.根據方案1所述的發動機控制系統，其中，飽和確定模塊在第一EGO傳感器的測 量值在脈動周期上大於第一閾值或者在所述脈動周期上小於第二閾值時確定第一 EGO傳 感器飽和，且其中第一閾值大於第二閾值。
3.根據方案2所述的發動機控制系統，還包括
期望當量比(EQR)確定模塊，所述期望EQR確定模塊基於第二 EGO傳感器的測量 值、進氣歧管絕對壓力(MAP)和發動機速度來確定期望EQR，其中第二 EGO傳感器位於催化 劑的下遊。
4.根據方案3所述的發動機控制系統，還包括
預期EGO電壓模塊，所述預期EGO電壓模塊基於期望EQR確定第一 EGO傳感器的預期測量值。
5.根據方案4所述的發動機控制系統，還包括
偏差確定模塊，所述偏差確定模塊基於來自於第一 EGO傳感器的測量值與來自於 第一 EGO傳感器的預期測量值之間的差確定偏差。
6.根據方案5所述的發動機控制系統，還包括
平均預期電壓模塊，所述平均預期電壓模塊基於來自於第一 EGO傳感器的預期測 量值和預定時間段確定平均預期電壓。
7.根據方案6所述的發動機控制系統，其中，調節因子生成模塊還包括
額定調節因子生成模塊，所述額定調節因子生成模塊在第一 EGO傳感器飽和時產 生額定積分增益調節因子，其中額定積分增益調節因子基於平均預期電壓以及第一和第二 閾值。
8.根據方案7所述的發動機控制系統，其中，調節因子生成模塊還包括
濾波模塊，所述濾波模塊濾波額定積分增益調節因子以產生積分增益調節因子， 並且基於重置信號將積分增益調節因子設定等於1。
9.根據方案8所述的發動機控制系統，其中，濾波模塊包括一階離散濾波器。
10.根據方案8所述的發動機控制系統，還包括
重置控制模塊，所述重置控制模塊在偏差的極性變化時產生重置信號。
11.根據方案10所述的發動機控制系統，還包括
增益控制模塊，所述增益控制模塊產生比例增益和積分增益，其中積分增益包括 基線積分增益和積分增益調節因子的乘積。
12.根據方案11所述的發動機控制系統，其中，燃料控制模塊基於期望EQR、MAF, 偏差、比例增益、積分增益以及積分增益調節因子來確定燃料指令。
13.根據方案12所述的發動機控制系統，其中，燃料控制模塊基於期望EQR、MAF, 比例校正以及積分校正來確定燃料指令，比例校正包括比例增益和偏差的乘積，積分校正 包括積分增益和偏差的乘積的量的積分。
14.根據方案13所述的發動機控制系統，其中，燃料控制模塊基於期望EQR以及比 例校正和積分校正的加權求和來確定燃料指令。
15.根據方案14所述的發動機控制系統，其中，燃料指令包括用於發動機的燃料 噴射器的控制信號。
16. —種方法，包括
確定第一排氣氧(EGO)傳感器何時飽和，其中第一 EGO傳感器位於催化劑的上 遊；
在第一 EGO傳感器飽和時產生積分增益的調節因子；以及
基於發動機所產生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差、比例增益、所述積分 增益和所述積分增益調節因子來調節發動機的燃料指令。
17.根據方案16所述的方法，還包括
在第一 EGO傳感器的測量值在脈動周期上大於第一閾值或者在脈動周期上小於 第二閾值時確定第一 EGO傳感器飽和，且其中第一閾值大於第二閾值。
18.根據方案17所述的方法，還包括
基於第二 EGO傳感器的測量值、進氣歧管絕對壓力(MAP)和發動機速度來確定期望當量比(EQR)，其中第二 EGO傳感器位於催化劑的下遊。
19.根據方案18所述的方法，還包括
基於期望EQR確定第一 EGO傳感器的預期測量值。
20.根據方案19所述的方法，還包括
基於來自於第一 EGO傳感器的測量值與來自於第一 EGO傳感器的預期測量值之間 的差確定偏差。
21.根據方案21所述的方法，還包括
基於來自於第一 EGO傳感器的預期測量值和預定時間段確定平均預期電壓。
22.根據方案21所述的方法，還包括
在第一 EGO傳感器飽和時產生額定積分增益調節因子，其中額定積分增益調節因 子基於平均預期電壓以及第一和第二閾值。
23.根據方案22所述的方法，還包括
濾波額定積分增益調節因子以產生積分增益調節因子；以及
基於重置信號將積分增益調節因子設定等於1。
24.根據方案23所述的方法，其中，濾波包括一階離散濾波。
25.根據方案23所述的方法，還包括
在偏差的極性變化時產生重置信號。
26.根據方案25所述的方法，還包括
產生比例增益和積分增益，其中積分增益包括基線積分增益和積分增益調節因子 的乘積。
27.根據方案沈所述的方法，還包括
基於期望EQR、MAF、偏差、比例增益、積分增益以及積分增益調節因子來確定燃料 指令。
28.根據方案27所述的方法，還包括
基於期望EQR、MAF、比例校正以及積分校正來確定燃料指令，比例校正包括比例增 益和偏差的乘積，積分校正包括積分增益和偏差的乘積的量的積分。
29.根據方案觀所述的方法，還包括
基於期望EQR以及比例校正和積分校正的加權求和來確定燃料指令。
30.根據方案四所述的方法，其中，燃料指令包括用於發動機的燃料噴射器的控 制信號。
本發明的進一步應用領域從下文提供的詳細說明顯而易見。應當理解的是，詳細 說明和具體示例僅旨在用於說明的目的且並不旨在限制本發明的範圍。


從詳細說明和附圖將更充分地理解本發明，在附圖中
圖IA是描述空氣/燃料當量比(EQR)偏移對預期催化劑前排氣氧(EGO)傳感器 測量值的影響的曲線圖IB是描述在濃擾動期間EQR偏移對預期和實際催化劑前EGO傳感器測量值的 影響的曲線圖2是根據本發明的示例性發動機系統的功能框圖3是根據本發明的示例性控制模塊的功能框圖；以及
圖4是根據本發明用於控制供應給發動機的燃料的示例性方法的流程圖。
具體實施方式
以下說明本質上僅為示例性的且絕不旨在限制本發明、它的應用、或使用。為了清 楚起見，在附圖中使用相同的附圖標記標識類似的元件。如在此所使用的，短語A、B和C的 至少一個應當理解為意味著使用非排他邏輯「或」的一種邏輯(A或B或C)。應當理解的 是，方法內的步驟可以以不同順序執行而不改變本發明的原理。
如在此所使用的，術語模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執行一個或更 多軟體或固件程序的處理器(共享的、專用的、或組)和存儲器、組合邏輯電路、和/或提供 所述功能的其他合適的部件。
可基於來自於位於催化轉化器上遊的排氣氧(EGO)傳感器(即，催化劑前EGO傳 感器)的反饋來調節要供應給發動機的期望燃料量(即，燃料指令)。例如，燃料指令可包 括用於多個燃料噴射器的對應於預期燃料量的控制信號。反饋可為發動機所產生的排氣中 氧的預期量與實際量之間的差(即，偏差)。更具體地，反饋可為表示來自於催化劑前EGO 傳感器基於燃料指令的預期電壓測量值(Vraip)與來自於催化劑前EGO傳感器的實際電壓測 量值(Vmeas)之間的差的電壓偏差(νε )。
控制模塊可基於電壓偏差Vot執行燃料指令的比例積分(PI)控制。更確切地說， 燃料指令可使用比例校正和積分校正調節，比例校正和積分校正都可來自於電壓偏差Ve 。 例如，PI控制可基於比例校正和積分校正的加權求和調節燃料指令。
更具體地，比例校正可包括電壓偏差Verr與比例增益(P)的乘積。比例校正可提 供響應於電壓偏差Vot變化的燃料指令的更快校正。在另一方面，積分校正可包括電壓偏 差Vm與積分增益(I)的乘積的積分。積分校正可通過減少穩態偏差來改善燃料指令的精 確性。
EGO傳感器可包括對於小範圍當量比(EQR)(下文中稱為「比例EQR範圍」)與空 氣/燃料EQR成比例的輸出電壓。EQR可定義為化學計量比空氣/燃料(A/F)比(例如， 14.7 1)與實際A/F比的比。因而，僅作為示例，12. 25 1的實際A/F比(比化學計量 比更濃)可對應於1. 20的EQR。比例EQR範圍可集中在化學計量比(即，1. 00的EQR)。然 而，在比例EQR範圍之外，EGO傳感器的輸出電壓可具有對氧濃度以及因而A/F比的較差靈 敏度。因此，發動機控制系統可將EGO電壓人工飽和在比例EQR範圍內。
為了滿足排放目標，指令EQR信號(即，燃料指令)可不具有化學計量比均值。此 外，調節存儲在催化轉化器中的氧可需要無化學計量比EQR偏移。然而，催化劑前EGO傳感 器的預期輸出電壓(Vrap)根據指令EQR信號而變化。然而，平均預期輸出電壓Vm_可根據 EQR偏移而變化。
現參考圖1A，例如，人工飽和極限值可以是針對電壓下限(V1otct)的250mV以及針 對電壓上限(VuppJ的650mV。此外，EGO傳感器可在450mV時讀取化學計量比。三個波形 代表脈動信號以及三個不同EQR偏移(無偏移、+0.5%偏移、以及+1.0%偏移)的預期EGO 傳感器電壓，所述脈動信號帶有1.5%幅值(0.015EQR)、25個樣本的脈動周期。如圖所示，當EQR偏移增加時，預期EGO電壓在飽和上限Vuppct處佔用更多的時間，結果是，平均預期電壓Vrap變化。
然而，直到響應於擾動所採取的總控制動作等於擾動的幅值才可抑制擾動。此外， 大擾動可導致測量催化劑前EGO電壓Vmeas超過電壓極限V1otct或VUPPCT。然而只要EGO電壓 保持飽和，電壓偏差Vot的均值可近似為平均預期電壓Vmean與合適電壓極限(對濃A/F偏 差是Vuppct以及對稀A/F偏差是V1otJ之間的差。對於足夠大的擾動，消除擾動所需的時間 量可大約與積分增益I和平均預期電壓的乘積成反比例。
現參考圖1B，例如，示出了由濃擾動引起的電壓偏差Vot，該濃擾動足夠大以使測 量電壓飽和。在該示例中，在脈動周期(25個樣本)期間電壓偏差Vot的平均幅值隨 著EQR偏移的增加而減少。因而，對於恆定積分增益I，抑制擾動所需的時間量可隨著EQR 偏移的增加而增加。
因此，典型發動機控制系統可限制EQR偏移或不使用EQR偏移。特別地，典型發動 機控制系統可限制或不使用EQR偏移以減少平均預期電壓Vm_的方差。然而，限制或不使 用EQR偏移可防止內迴路跟蹤預期電壓Vexp和/或防止內迴路實現期望(外迴路)EQR偏 移。替代性地，典型發動機控制系統可使用EQR偏移，但是(如前所述)PI控制可能不能校 正一些擾動。換句話說，使用EQR偏移的典型發動機控制系統可包括降低的大規模擾動抑 制屬性。此外，外迴路中的積分器可在不識別期望EQR效應(S卩，積分器終結)的前提下指 令較大EQR偏移。
因此，示出了使用積分增益I的積分增益調節因子(Iaf)來執行燃料指令的PI控 制的系統和方法。更具體地，積分增益調節因子Iaf可調節積分增益I，以保持恆定的大規 模擾動抑制性能。因此，積分增益I與合適電壓極限(對於濃A/F偏差是Vuppct以及對於稀 A/F偏差是V1otct)和平均預期電壓Vnrean之間的差的乘積保持恆定。
換句話說，積分增益調節因子Iaf修正積分增益I，以補償源自於EQR偏移的平均 預期電壓￥_的變化。當電壓偏差Vot飽和的時間長於預定時段(例如，脈動周期)時，可 應用積分增益調節因子Iaf。此外，積分增益調節因子Iaf可被濾波。更具體地，當電壓偏差 Verr的極性變化或者當電壓偏差νε 不再飽和時，可重置濾波器(即，設定為1)。
現參考圖2，發動機系統10包括發動機12。空氣通過入口 14抽吸到進氣岐管18 中，入口 14可由節氣門16調節。進氣岐管18中的空氣壓力可由岐管壓力(MAP)傳感器20 測量。進氣岐管中的空氣可通過進氣閥(未示出)分配到多個氣缸22中。雖然示出六個 氣缸，但是應當理解的是，可採用其它數量的氣缸。
燃料噴射器M將燃料噴射到氣缸22中以形成空氣/燃料(A/F)混合物。雖然燃 料噴射器M在每個氣缸22中實施(即，直接燃料噴射)，但是可能的是，燃料噴射器M可 將燃料噴射到氣缸22的一個或多個進氣口中(即，進氣口燃料噴射)。氣缸22中的AA^g 合物由活塞(未示出)壓縮並由火花塞26點火。A/F混合物的燃燒驅動活塞(未示出)， 該活塞旋轉地轉動曲軸觀，從而產生驅動扭矩。發動機速度傳感器30可測量曲軸觀的旋 轉速度(例如，單位轉/分，或RPM)。
源自於燃燒的排氣通過排氣閥(未示出)從氣缸22排出並進入到排氣岐管32中。 排氣系統34處理排氣以減少排放並接著將排氣從發動機12驅出。第一排氣氧(EGO)傳感 器36產生表示位於催化轉化器37上遊(S卩，之前)的排氣中的氧量的第一電壓。第一 EGO傳感器36在後文中可稱為「催化劑前EGO傳感器」。催化轉化器37處理排氣以減少排放。 第二 EGO傳感器38產生表示位於催化轉化器37下遊(即，之後)的排氣中的氧量的第二 電壓。第二 EGO傳感器38在後文中可稱為「催化劑後EGO傳感器」。
僅作為示例，EGO傳感器36、38可包括但不局限於轉換式EGO傳感器或通用 EGO(UEGO)傳感器。轉換式EGO傳感器產生以伏特為單位的EGO信號，並且在氧濃度水平 為稀或濃時分別將EGO信號轉換為低電壓或高電壓。UEGO傳感器產生以EQR為單位的EGO 信號，並且消除在轉換式EGO傳感器的稀氧濃度水平和濃氧濃度水平之間的轉換。
控制模塊40調節發動機系統10的操作。更具體地，控制模塊40可控制供應給發 動機12的空氣、燃料和火花中的至少一個。例如，控制模塊40可通過控制節氣門調節進入 到發動機12中的空氣流、通過控制燃料噴射器M調節供應給發動機12的燃料、以及通過 控制火花塞沈調節供應給發動機12的火花。控制模塊40還可接收分別來自於催化劑前 EGO傳感器36和催化劑後EGO傳感器38的第一和第二電壓。
控制模塊40可實施本發明的系統和方法。更具體地，控制模塊40可基於EQR偏 移(以及因此，繼而基於平均預期電產生積分增益調節因子Iaf。於是，控制模塊40 可使用積分增益調節因子調節積分增益I。最後，控制模塊40可接著執行PI控制以使用比 例增益P和調節積分增益I來調節發動機12的燃料指令。
現參考圖3，更詳細地示出了控制模塊40。控制模塊40可包括期望EQR確定模塊 50、預期EGO電壓模塊60、平均預期電壓模塊70、偏差確定模塊80、飽和確定模塊90、額定 調節因子生成模塊100、濾波器模塊110、重置控制模塊120、增益控制模塊130以及燃料控 制模塊140。在一個實施例中，額定調節因子生成模塊100和濾波器模塊110可共同地稱為 「調節因子生成模塊」。
期望EQR確定模塊50基於來自於MAP傳感器20、發動機RPM傳感器30以及催化 劑後EGO傳感器38的測量值確定期望EQR(EQRdes)。例如，期望EQR信號EQRdes可以是具有 可變EQR偏移的正弦脈動信號。
預期EGO電壓模塊60基於期望EQR EQRdes預估催化劑前EGO傳感器36的響應。 因此，預期EGO電壓模塊60產生催化劑前EGO傳感器36的預期電壓Vexp。
平均預期電壓模塊70基於來自於預期EGO電壓模塊60的預期電壓Vexp預估脈動 周期上的平均預期電壓^_。
偏差確定模塊80從催化劑前EGO傳感器36接收測量電壓Vmeas以及從預期EGO電 壓模塊60接收預期電壓Vexp。偏差確定模塊80基於測量電壓Vmeas與對應於期望EQR EQRdes 的預期電壓Vrap之間的差確定電壓偏差VOT。換句話說，電壓偏差Verr表示發動機12所產 生的排氣中氧的測量值與預期量之間的差。
飽和確定模塊90接收測量電壓Vmeas。飽和確定模塊60確定電壓Vmeas是否飽和。 更具體地，飽和確定模塊60在電壓Vmeas大於飽和上限Vuppct的時間長於脈動周期(Td)時確 定電壓Vmeas飽和。飽和確定模塊60還在電壓Vmeas小於飽和下限V1otct的時間長於脈動周 期Td時確定電壓Vmeas飽和。例如，飽和上限Vuppct可為高於飽和下限V1otct的電壓。飽和確 定模塊60可在電壓Vmeas飽和時產生飽和信號(S)。
額定調節因子生成模塊100從平均預期電壓模塊130接收平均預期電壓Vmean以及 從飽和確定模塊90接收飽和信號S。額定調節因子生成模塊70在電壓Vmeas飽和時(即，在接收到飽和信號S時)產生額定積分增益調節因子1_。換句話說，當電壓Vnreas未飽和 時，額定積分增益調節因子可等於1。
對於濃EQR偏移(Vmeas > Vexp)，額定積分增益調節因子In。m可如下產生,Vupper ~ ^lower /4、
Inom =Tfr;-Γ,-\ (1)zVvUpper — vmean )
其中，VuppCT、Vlower和Vmean分別表示測量電壓Vmeas的飽和上限和飽和下限以及平均 預期電壓Vm_。
對於，稀EQR偏移(Vmeas < Vexp)，額定積分增益調節因子In。m可如下產生γ π ιVupper ~ ^lower /0、
Inom ；^ (2)zI1Vmesn — vIower}
其中，Vupi^V1。■和Vmean分別表示測量電壓Vmeas的飽和上限和飽和下限以及平均 預期電壓vm_。
濾波模塊110濾波額定積分增益調節因子Im以產生積分增益調節因子Iaf。僅作 為示例，濾波器可以是一階離散濾波器。濾波模塊110還可從重置控制模塊120接收重置 信號(R)。濾波模塊110可基於重置信號R(即，當接收到重置信號R時)重置積分增益調 節因子Iaf。更具體地，過濾模塊110可將積分增益調節因子Iaf設定等於1。
重置控制模塊120接收電壓偏差VeCT。重置控制模塊120基於電壓偏差Ve 產生 重置信號R。更具體地，重置控制模塊120可在電壓偏差Vm的極性變化時產生重置信號R。 如上所述，重置控制模塊120可將重置信號R發送給過濾模塊110，以重置積分增益調節因 子 Iaf0
增益控制模塊130接收積分調節因子Iaf。增益控制模塊130還接收電壓Ve 。增 益控制模塊130產生比例和積分增益(分別為P和I)，以被控制模塊140用於燃料指令的 PI控制。增益控制模塊130可通過調節因子Iaf調節基線積分增益Ibase。例如，基線積分增 益Ib.可乘以積分增益調節因子Iaf，並且該乘積(即，I = IbaseXIaf)可被供應給燃料控制 模塊140。
燃料控制模塊140確定燃料指令(即，所需燃料供應)，以實現給定捕獲空氣品質 估計值的期望EQR EQRdes0僅作為示例，捕獲空氣品質估計值可基於發動機12中的空氣質 量流量(MAF)。然而，捕獲空氣品質估計值還可使用其它傳感器和/或發動機操作參數來確定。
燃料控制模塊140還分別接收比例增益P和積分增益I。燃料控制模塊140還接 收電壓偏差VOT。燃料控制模塊140執行PI控制以基於此調節燃料指令。更具體地，燃料 控制模塊140可基於比例增益P、積分增益I以及電壓偏差Vot調節燃料指令。換句話說， 燃料控制模塊140可確定比例校正和積分校正。
例如，比例校正可以是比例增益P和電壓偏差Vot的乘積。此外，例如，積分校正 可以是積分增益I和電壓偏差Verr的乘積的積分。因而，燃料控制模塊140可基於比例校 正和積分校正的加權求和調節燃料指令。此外，僅作為示例，燃料指令可包括用於燃料噴射 器M的控制信號。然而，應當理解的是，燃料指令可包括用於其它發動機部件(例如，EGR 系統)的控制信號。
現參考圖4，一種控制供應給發動機12的燃料(即，燃料指令)的方法在步驟150 開始。在步驟150，控制模塊40確定發動機12是否啟動(即，運行)。如果是，控制過程可 推進到步驟154。如果否，控制過程可返回至步驟150。
在步驟154，控制模塊40分別確定測量電壓Vmeas以及測量電壓Vmeas的相應飽和上 限Vuppct和飽和下限VlOTCT。此外，控制模塊40可確定表示發動機12所產生的排氣中氧的測 量值與預期量之間的差的電壓偏差入 。
在步驟158，控制模塊40確定測量電壓Vmeas是否飽和(即，分別在飽和上限Vuppct 和飽和下限V1otct之外)。如果是，控制過程可推進到步驟162。如果否，控制過程可推進到 步驟170。
在步驟162中，控制模塊40可產生積分增益調節因子Iaf。例如，控制模塊40可 產生額定積分增益調節因子並且將其濾波以產生積分增益調節因子Iaf。
在步驟166，控制模塊40可確定電壓偏差Ve 的極性是否變化。如果是，控制模塊 可推進到步驟170。如果否，控制過程可推進到步驟174。
在步驟170，控制模塊40重置積分增益調節因子Iaf。換句話說，控制模塊40可將 積分增益調節因子Iaf設置為1，因而忽略額定積分增益調節因子1_。在步驟174，控制模 塊40可產生比例增益P和積分增益I。
在步驟178，控制模塊40可通過積分增益調節因子Iaf調節積分增益I。例如，控 制模塊40可將積分增益I乘以調節因子Iaf (即，I = I X Iaf)。在步驟182中，控制模塊40 可產生比例校正和積分校正。例如，比例校正可以是比例增益P和電壓偏差Vot的乘積，積 分校正可以是積分增益I和電壓偏差Vm的乘積的積分。
在步驟186，控制模塊40可基於比例校正和積分校正調節燃料指令。例如，控制模 塊40可基於比例校正和積分校正的加權求和調節燃料指令。更具體地，燃料指令可包括用 於燃料噴射器M的控制信號。控制過程然後可返回至步驟154。
本發明的廣泛教示可以以多種形式實施。因此，儘管本發明包括特定的示例，但是 由於當研究附圖、說明書和所附權利要求書時，其它修改對於技術人員來說是顯而易見的， 所以本發明的真實範圍不應如此限制。
權利要求
1.一種發動機控制系統，包括飽和確定模塊，所述飽和確定模塊確定第一排氣氧(EGO)傳感器何時飽和，其中第一 EGO傳感器位於催化劑的上遊；調節因子生成模塊，所述調節因子生成模塊在第一 EGO傳感器飽和時產生用於燃料控 制模塊的積分增益的調節因子；和燃料控制模塊，所述燃料控制模塊基於發動機所產生的排氣中氧的預期量與測量值之 間的差、比例增益、所述積分增益和所述積分增益調節因子來調節發動機的燃料指令。
2.根據權利要求1所述的發動機控制系統，其中，飽和確定模塊在第一EGO傳感器的測 量值在脈動周期上大於第一閾值或者在所述脈動周期上小於第二閾值時確定第一 EGO傳 感器飽和，且其中第一閾值大於第二閾值。
3.根據權利要求2所述的發動機控制系統，還包括期望當量比(EQR)確定模塊，所述期望EQR確定模塊基於第二 EGO傳感器的測量值、進 氣歧管絕對壓力(MAP)和發動機速度來確定期望EQR，其中第二EGO傳感器位於催化劑的下 遊。
4.根據權利要求3所述的發動機控制系統，還包括預期EGO電壓模塊，所述預期EGO電壓模塊基於期望EQR確定第一 EGO傳感器的預期 測量值。
5.根據權利要求4所述的發動機控制系統，還包括偏差確定模塊，所述偏差確定模塊基於來自於第一 EGO傳感器的測量值與來自於第一 EGO傳感器的預期測量值之間的差確定偏差。
6.根據權利要求5所述的發動機控制系統，還包括平均預期電壓模塊，所述平均預期電壓模塊基於來自於第一 EGO傳感器的預期測量值 和預定時間段確定平均預期電壓。
7.根據權利要求6所述的發動機控制系統，其中，調節因子生成模塊還包括額定調節因子生成模塊，所述額定調節因子生成模塊在第一 EGO傳感器飽和時產生 額定積分增益調節因子，其中額定積分增益調節因子基於平均預期電壓以及第一和第二閾 值。
8.根據權利要求7所述的發動機控制系統，其中，調節因子生成模塊還包括濾波模塊，所述濾波模塊濾波額定積分增益調節因子以產生積分增益調節因子，並且 基於重置信號將積分增益調節因子設定等於1。
9.根據權利要求8所述的發動機控制系統，其中，濾波模塊包括一階離散濾波器。
10.一種方法，包括確定第一排氣氧(EGO)傳感器何時飽和，其中第一 EGO傳感器位於催化劑的上遊；在第一 EGO傳感器飽和時產生積分增益的調節因子；以及基於發動機所產生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差、比例增益、所述積分增益 和所述積分增益調節因子來調節發動機的燃料指令。
全文摘要
本發明涉及在空/燃當量比偏移的情況下對排氣系統的反饋更精確響應的燃料控制系統和方法。發動機控制系統包括飽和確定模塊、調節因子生成模塊和燃料控制模塊。飽和確定模塊確定第一排氣氧(EGO)傳感器何時飽和，其中第一EGO傳感器位於催化劑的上遊。調節因子生成模塊在第一EGO傳感器飽和時產生用於燃料控制模塊的積分增益的調節因子。燃料控制模塊基於發動機所產生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差、比例增益、積分增益和積分增益調節因子來調節發動機的燃料指令。
文檔編號F01N11/00GK102032060SQ201010299050
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月29日 優先權日2009年9月29日
發明者J·邁爾, K·P·杜德克, S·W·米德拉姆-莫勒, S·於爾科維奇, Y·G·蓋真內克 申請人:通用汽車環球科技運作公司