專利名稱：對排氣系統(tǒng)的反饋有改良響應的燃料控制系統(tǒng)和方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機，且更具體地涉及對來自于排氣系統(tǒng)中排氣氧(EGO)傳感器的 反饋有改良響應的燃料控制系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在此提供的背景說明是為了總體上介紹本發(fā)明背景的目的。當前所署名發(fā)明人的 工作(在背景技術(shù)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(xiàn)有技術(shù)的各 方面，既不明顯地也非隱含地被承認為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)。
內(nèi)燃機在氣缸中燃燒空氣/燃料(A/F)混合物以驅(qū)動活塞并產(chǎn)生驅(qū)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(jié)氣門和燃料控制系統(tǒng)中的 至少一個來調(diào)節(jié)。然而，A/F比還可通過控制其它發(fā)動機部件(例如，排氣再循環(huán)或EGR系 統(tǒng))來調(diào)節(jié)。例如，A/F比可被調(diào)節(jié)，以控制發(fā)動機的扭矩輸出和/或控制發(fā)動機所產(chǎn)生的 排放。
燃料控制系統(tǒng)可跟蹤與期望A/F比相對應的信號的軌跡。然而，該軌跡可影響擾 動抑制性能和/或排放降低。例如，軌跡可以是周期性正弦信號。因而，燃料控制系統(tǒng)可包 括內(nèi)反饋回路和外反饋回路，以改善軌跡的跟蹤同時維持擾動抑制性能。
更具體地，內(nèi)反饋回路可使用來自于排氣氧(EGO)傳感器的數(shù)據(jù)，EGO傳感器位于 發(fā)動機系統(tǒng)的排氣系統(tǒng)中催化轉(zhuǎn)化器的上游(即，催化劑前EGO傳感器)。內(nèi)反饋回路可使 用來自于催化劑前EGO傳感器的數(shù)據(jù)，以控制供應給發(fā)動機的期望燃料量(S卩，燃料指令)。
例如，當催化劑前EGO傳感器感測發(fā)動機所產(chǎn)生的排氣中的濃A/F比(即，未燃燒 燃料蒸汽)時，內(nèi)反饋回路可減少燃料指令。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(即，過量氧)時，內(nèi)反饋回路可增加燃料指令。換句話說，內(nèi)反饋回路 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(fā)動機的燃料經(jīng)濟性和/或減少了發(fā)動機所產(chǎn)生的排放。
特別地，內(nèi)反饋回路可執(zhí)行比例積分(PI)控制以校正燃料指令。而且，燃料指令 可基于短期燃料調(diào)整或長期燃料調(diào)整進一步被校正。例如，短期燃料調(diào)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(diào)整不能在期望時間段內(nèi)將燃料指令完 全校正時，長期燃料調(diào)整可校正燃料指令。
在另一方面，外反饋回路可使用來自于設置在催化轉(zhuǎn)化器之后的EGO傳感器(即， 催化劑后EGO傳感器)的信息。外反饋回路可使用來自于催化劑后EGO傳感器的數(shù)據(jù)，以 校正(即，標定)來自于催化劑前EGO傳感器、催化劑后EGO傳感器、和/或催化轉(zhuǎn)化器的 意外讀數(shù)。例如，外反饋回路可使用來自于催化劑后EGO傳感器的數(shù)據(jù)，以將催化劑后EGO傳感器保持在期望電壓水平。換句話說，外反饋回路可保持期望量的氧存儲在催化轉(zhuǎn)化器 中，因而改善排氣系統(tǒng)的性能。此外，外反饋回路可通過改變閾值來控制內(nèi)反饋回路，該閾 值由內(nèi)反饋回路使用以確定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(jié)果是，燃料控制系統(tǒng)被設計成基于不同于所期望的值進行操作。例如，燃料控制系 統(tǒng)被設計成“不對稱地”操作。換句話說，例如，對于稀A/F比的偏差響應可不同于對于濃 A/F比的偏差響應。
不對稱性通常設計成根據(jù)發(fā)動機操作參數(shù)而定。具體地，不對稱性根據(jù)排氣成分 而定，排氣成分根據(jù)發(fā)動機操作參數(shù)而定。通過調(diào)節(jié)內(nèi)反饋回路的增益和閾值而間接實現(xiàn) 該不對稱性，需要在各個發(fā)動機操作狀態(tài)下進行大量測試。此外，對于每個動力系和車輛類 型需要該大量的標定，且不容易適用其它技術(shù)，包括但不局限于可變氣門正時和升程。發(fā)明內(nèi)容
發(fā)動機控制系統(tǒng)包括比例校正模塊和可變比例增益確定模塊。比例校正模塊基于 可變比例增益和發(fā)動機所產(chǎn)生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差產(chǎn)生發(fā)動機的燃料 指令的比例校正?？勺儽壤鲆娲_定模塊基于額定增益和自所述差的極性已經(jīng)變化以來的 時間量確定可變比例增益，其中額定增益基于發(fā)動機操作參數(shù)。
一種方法包括基于可變比例增益和發(fā)動機所產(chǎn)生的排氣中氧的預期量與測量值 之間的差產(chǎn)生發(fā)動機的燃料指令的比例校正；以及基于額定增益和自所述差的極性已經(jīng)變 化以來的時間量確定可變比例增益，其中額定增益基于發(fā)動機操作參數(shù)。
本發(fā)明涉及下述技術(shù)方案。
1. 一種發(fā)動機控制系統(tǒng)，包括
比例校正模塊，所述比例校正模塊基于可變比例增益和發(fā)動機所產(chǎn)生的排氣中氧 的預期量與測量值之間的差而產(chǎn)生至發(fā)動機的燃料指令的比例校正；和
可變比例增益確定模塊，所述可變比例增益確定模塊基于額定增益和自所述差的 極性已經(jīng)變化以來的時間量而確定所述可變比例增益，其中所述額定增益基于發(fā)動機操作 參數(shù)。
2.根據(jù)方案1所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括
傳遞模塊，所述傳遞模塊在所述差的極性變化時產(chǎn)生傳遞信號，其中傳遞信號調(diào) 節(jié)對于燃料指令的積分校正的分量。
3.根據(jù)方案2所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括
積分校正模塊，所述積分校正模塊基于積分增益、所述差、以及傳遞信號產(chǎn)生至發(fā) 動機的燃料指令的積分校正，其中積分增益基于發(fā)動機操作參數(shù)。
4.根據(jù)方案3所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，發(fā)動機操作參數(shù)包括進氣岐管壓力 (MAP)和發(fā)動機速度中的至少一個。
5.根據(jù)方案1所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，自所述差的極性變化以來的時間基 于發(fā)動機事件數(shù)。
6.根據(jù)方案1所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括
期望當量比(EQR)確定模塊，所述EQR確定模塊基于進氣MAP、發(fā)動機速度、以及在催化劑下游位置處的排氣中氧的量中的至少一個確定發(fā)動機的期望EQR。
7.根據(jù)方案6所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括
偏差確定模塊，所述偏差確定模塊基于期望EQR和在催化劑上游位置處的排氣中 氧的量確定所述差。
8.根據(jù)方案7所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，所述差包括第一和第二電壓之間的 差，其中第一電壓對應于期望EQR并且表示在催化劑上游位置處的排氣中氧的預期量，且 其中第二電壓表示在催化劑上游位置處的排氣中氧的測量值。
9.根據(jù)方案3所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括
燃料控制模塊，所述燃料控制模塊基于比例校正和積分校正調(diào)節(jié)至發(fā)動機的燃料 指令。
10.根據(jù)方案9所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，燃料控制模塊基于比例校正和積分 校正的加權(quán)求和調(diào)節(jié)至發(fā)動機的燃料指令。
11. 一種方法，包括
基于可變比例增益和發(fā)動機所產(chǎn)生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差而產(chǎn) 生至發(fā)動機的燃料指令的比例校正；以及
基于額定增益和自所述差的極性已經(jīng)變化以來的時間量而確定所述可變比例增 益，其中所述額定增益基于發(fā)動機操作參數(shù)。
12.根據(jù)方案11所述的方法，還包括
在所述差的極性變化時產(chǎn)生傳遞信號，其中傳遞信號調(diào)節(jié)對于燃料指令的積分校 正的分量。
13.根據(jù)方案12所述的方法，還包括
基于積分增益、所述差、以及傳遞信號產(chǎn)生至發(fā)動機的燃料指令的積分校正，其中 積分增益基于發(fā)動機操作參數(shù)。
14.根據(jù)方案13所述的方法，其中，發(fā)動機操作參數(shù)包括進氣岐管壓力(MAP)和發(fā) 動機速度中的至少一個。
15.根據(jù)方案11所述的方法，其中，自所述差的極性變化以來的時間基于發(fā)動機 事件數(shù)。
16.根據(jù)方案11所述的方法，還包括
基于進氣MAP、發(fā)動機速度、以及在催化劑下游位置處的排氣中氧的量中的至少一 個確定發(fā)動機的期望當量比(EQR)。
17.根據(jù)方案16所述的方法，還包括
基于期望EQR和在催化劑上游位置處的排氣中氧的量確定所述差。
18.根據(jù)方案17所述的方法，其中，所述差包括第一和第二電壓之間的差，其中第 一電壓對應于期望EQR并且表示在催化劑上游位置處的排氣中氧的預期量，且其中第二電 壓表示在催化劑上游位置處的排氣中氧的測量值。
19.根據(jù)方案13所述的方法，還包括
基于比例校正和積分校正調(diào)節(jié)至發(fā)動機的燃料指令。
20.根據(jù)方案19所述的方法，其中，基于比例校正和積分校正的加權(quán)求和調(diào)節(jié)至 發(fā)動機的燃料指令。
本發(fā)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于說明的目的且并不旨在限制本發(fā)明的范圍。


從詳細說明和附圖將更充分地理解本發(fā)明，在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例性控制模塊的功能框圖3A是根據(jù)本發(fā)明的描述在不實施傳遞模塊的情況下響應于擾動對供應給發(fā)動 機的燃料量的示例性比例積分(PI)控制的曲線圖;3B是根據(jù)本發(fā)明的描述在實施傳遞模塊的情況下響應于擾動對供應給發(fā)動機 的燃料量的示例性PI控制的曲線圖；以及
圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于控制供應給發(fā)動機的燃料量的示例性方法的流程圖。
具體實施方式
以下說明本質(zhì)上僅為示例性的且絕不旨在限制本發(fā)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(nèi)的步驟可以以不同順序執(zhí)行而不改變本發(fā)明的原理。
如在此所使用的，術(shù)語模塊指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或更 多軟件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。
供應給發(fā)動機的期望燃料量(即，燃料指令)可基于來自于位于催化轉(zhuǎn)化器上游 的排氣氧(EGO)傳感器(即，催化劑前EGO傳感器)的反饋來調(diào)節(jié)。例如，燃料指令可包括 用于多個燃料噴射器的對應于期望燃料量的控制信號。反饋可以是發(fā)動機所產(chǎn)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，反饋可以是電壓(Vm)，該電壓表示 來自于催化劑前EGO傳感器的預期測量值(基于燃料指令)與來自于催化劑前EGO傳感器 的實際測量值之間的差。
控制模塊可基于電壓Vm執(zhí)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來調(diào)節(jié)，比例校正和積分校正兩者都來自于電壓Ve 。例 如，PI控制可基于比例校正和積分校正的加權(quán)求和調(diào)節(jié)燃料指令。
更具體地，比例校正可包括電壓Vm和比例增益⑵的乘積。比例校正可響應于 電壓Vot的變化提供燃料指令的更快校正。在另一方面，積分校正可包括電壓Vot和積分增 益(I)的乘積的積分。積分校正可通過減少平均穩(wěn)態(tài)偏差來改良燃料指令的精確性。
然而，選擇PI控制方案的比例增益P同時具有優(yōu)勢和缺點。更具體地，大比例增 益P通常引起電壓Vm中的擾動的快速恢復，但是導致差穩(wěn)態(tài)跟蹤。類似地，小比例增益P 通常實現(xiàn)更好的穩(wěn)態(tài)跟蹤，但是具有更慢的響應。因而，典型發(fā)動機控制系統(tǒng)可使用中等比 例增益P執(zhí)行燃料指令的PI控制，以平衡優(yōu)勢和缺點。然而，中等比例增益P可導致降低 的燃料經(jīng)濟性和/或增加排放。此外，積分校正在大擾動期間可導致大振蕩(由于過度校 正)，因而進一步增加穩(wěn)定時間。
系統(tǒng)的穩(wěn)定時間還可取決于積分增益I的幅值。換句話說，在積分增益I增加時， 系統(tǒng)的收斂速率增加。然而，由于設備延遲(dp)，增加積分增益I還可增加過度校正的幅值 (即，過沖)。因而，雖然系統(tǒng)可具有零平均穩(wěn)態(tài)偏差，但是其它統(tǒng)計數(shù)據(jù)(例如，標準偏差) 可增加。然而，中等積分增益I還可導致降低的燃料經(jīng)濟性和/或增加排放(類似于上述 的中等比例增益P)。
因此，提出了一種系統(tǒng)和方法，其使用PI控制方案的可變比例增益(Pv)和傳遞操 作執(zhí)行燃料指令的PI控制?？勺儽壤鲆鍼v包括基于發(fā)動機操作參數(shù)的額定增益分量以 及基于自電壓Vm的極性已經(jīng)變化以來的時間(以發(fā)動機循環(huán)數(shù)計)的比例增益分量。具 體地，額定增益分量相對小以改良穩(wěn)態(tài)跟蹤性能。在另一方面，比例增益分量可與電壓Vot 中擾動的幅值和/或自電壓Vot的極性已經(jīng)變化以來的時間成比例地增加。因此，比例增 益分量可減少穩(wěn)定時間。此外，當電壓Vot的極性變化時，PI控制方案的一個或多個分量可 傳遞(即，互換)，這可進一步減少穩(wěn)定時間并且防止過度校正。
現(xiàn)參考圖1，發(fā)動機系統(tǒng)10包括發(fā)動機12?？諝馔ㄟ^空氣入口 14抽吸到進氣岐 管18中，空氣入口 14可由節(jié)氣門16調(diào)節(jié)。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，可采用其它數(shù)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。例如， 燃料噴射器M可基于燃料指令而致動。雖然燃料噴射器M在每個氣缸22中實施(即，直 接燃料噴射)，但是應當理解的是，一個或多個進氣口噴射器(未示出)可將燃料分別噴射 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A/F混合物由活塞 (未示出)壓縮并由火花塞26點火。A/F混合物的燃燒驅(qū)動活塞(未示出)，該活塞旋轉(zhuǎn) 地轉(zhuǎn)動曲軸觀，從而產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。發(fā)動機速度傳感器30可測量曲軸觀的旋轉(zhuǎn)速度(例 如，單位轉(zhuǎn)/分，或RPM)。
源自于燃燒的排氣通過排氣閥(未示出)從氣缸22排出并進入到排氣岐管32中。 排氣系統(tǒng)34包括催化轉(zhuǎn)化器37，其處理排氣以減少排放。于是，排氣系統(tǒng)34將處理后的 排氣從發(fā)動機12驅(qū)出。催化劑前EGO傳感器36基于位于催化轉(zhuǎn)化器37上游(即，之前) 的排氣中的氧量產(chǎn)生第一 EGO信號。催化劑后EGO傳感器38基于位于催化轉(zhuǎn)化器37下游 (即，之后)的排氣中的氧量產(chǎn)生第二 EGO信號。
僅作為示例，EGO傳感器36、38可包括但不局限于轉(zhuǎn)換式EGO傳感器或通用 EGO(UEGO)傳感器。轉(zhuǎn)換式EGO傳感器產(chǎn)生以伏特為單位的EGO信號，并且在氧濃度水平為 稀或濃時分別將EGO信號轉(zhuǎn)換為低電壓或高電壓。UEGO傳感器可產(chǎn)生以A/F當量比(EQR) 為單位的EGO信號，并且消除在轉(zhuǎn)換式EGO傳感器的稀氧濃度水平和濃氧濃度水平之間的 轉(zhuǎn)換。
控制模塊40接收MAP信號、發(fā)動機速度(RPM)信號、以及分別來自于催化劑前EGO 傳感器36和催化劑后EGO傳感器38的第一和第二 EGO信號?？刂颇K40調(diào)節(jié)發(fā)動機系 統(tǒng)10的操作。更具體地，控制模塊40可控制供應給發(fā)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(jié)氣門調(diào)節(jié)進入到發(fā)動機12中的空氣流、通過控制 燃料噴射器M調(diào)節(jié)供應給發(fā)動機12的燃料(燃料指令)、以及通過控制火花塞沈調(diào)節(jié)供 應給發(fā)動機12的火花。
控制模塊40還可實施本發(fā)明的系統(tǒng)和方法。更具體地，根據(jù)本發(fā)明，控制模塊40 可使用PI控制方案的可變比例增益Pv和傳遞操作執(zhí)行燃料指令的PI控制。
現(xiàn)參考圖2，更詳細地示出了控制模塊40。控制模塊40可包括期望當量比(EQR) 確定模塊45、偏差確定模塊50、比例校正模塊60、積分校正模塊70、傳遞模塊80以及燃料 控制模塊90。
期望EQR確定模塊45基于各個發(fā)動機操作參數(shù)確定期望EQREQRdes。例如，各個發(fā) 動機操作參數(shù)可包括但不局限于MAP (例如，來自于MAP傳感器20)、發(fā)動機速度(例如，來 自于RPM傳感器30)、以及催化劑后EGO濃度(例如，來自于催化劑后EGO傳感器38)。此 外，例如，期望EQR信號EQRdes可為以Td為周期的周期性信號。
偏差確定模塊50從催化劑前EGO傳感器36接收催化劑前EGO測量值。偏差確定 模塊50還從期望EQR確定模塊45接收期望EQREQRdes。偏差確定模塊50基于EQR EQRdes 確定預期EGO測量值。例如，查詢表可包括對應于不同期望EQR值的多個預期EGO測量值。 偏差確定模塊50可基于催化劑前EGO測量值(S卩，實際EGO測量值)和預期EGO測量值確 定偏差。
例如，偏差可以是電壓Ve 。更具體地，電壓Vm可表示預期EGO測量值與實際EGO 測量值之間的差(例如，預期-實際)。偏差確定模塊50還可基于燃料指令和來自于催化 劑前EGO傳感器36的相應測量值之間的延遲確定估計設備延遲dp。僅作為示例，估計設備 延遲可使用查詢表確定，該查詢表將估計設備延遲與MAP和/或空氣質(zhì)量流量(MAF)速率 相關(guān)聯(lián)。
比例校正模塊60從偏差確定模塊50接收電壓Ve 。比例校正模塊60還接收表示 各個發(fā)動機操作參數(shù)的信號。例如，比例校正模塊60可分別從MAP傳感器20和RPM傳感 器30接收表示進氣歧管壓力和發(fā)動機速度的信號。然而，比例校正模塊60可接收表示其 它發(fā)動機操作參數(shù)的信號(例如，排氣再循環(huán)或EGR的百分比、或者EGR閥的位置)。
比例校正模塊60產(chǎn)生用于燃料指令的比例校正，該比例校正由燃料控制模塊90 接收。在一個實施例中，比例校正模塊60可包括產(chǎn)生可變比例增益Pv的附加模塊(未示 出)(例如，可變比例增益產(chǎn)生模塊)。然而，比例校正模塊60也可產(chǎn)生可變比例增益Pv。
比例校正模塊60可基于電壓Vot和可變比例增益(Pv)產(chǎn)生比例校正P。例如，比 例校正P可如下產(chǎn)生
P = PvXVerr (1)
例如，于是可變比例增益Pv可如下產(chǎn)生
Pv = Knom (MAP，RPM) +KvXD1 (n) (2)
其中，Kn。m是額定增益分量(根據(jù)發(fā)動機操作參數(shù)而定)，另一個量[KvXD1(Ii)]是 可變比例增益分量。更具體地，D1是第一恒域函數(shù)(deadzone function)，η是自電壓Ve 的極性已經(jīng)變化以來的時間(以發(fā)動機事件數(shù)計)，&是可變比例增益分量的增益。因此， 當電壓Vot的符號變化時，可變比例增益Pv可為額定校正分量Kn。m(即，可變比例增益分量 可為零)。
第一恒域函數(shù)D1可如下定義
其中，Td是脈動周期(dither period)，η是自電壓Ve 的極性已經(jīng)變化以來的時 間(以發(fā)動機事件數(shù)計)。
如上所述，第一恒域函數(shù)D1是零，直到發(fā)動機事件數(shù)η超過半個脈動周期(Td/2) 為止。換句話說，當η大于半個脈動周期Td/2時，第一恒域函數(shù)D1等于自電壓Vot的極性 已經(jīng)變化以來的發(fā)動機事件數(shù)與半個脈動周期Td/2之間的差。因此，當電壓Vot的極性變 化比半個脈動周期Td/2更頻繁時，可變比例增益Pv并不增加大于額定增益分量Kn。m。
然而，當發(fā)動機事件數(shù)η等于半個脈動周期Td/2之后電壓Vm不變化極性時，那么 可變比例增益Pv隨著發(fā)動機事件數(shù)η線性增加(經(jīng)由第一恒域函數(shù)D1)。因而，可快速移除 大擾動(即，經(jīng)由可變比例增益分量)，同時保持穩(wěn)態(tài)跟蹤性能(即，經(jīng)由額定增益分量)。
積分校正模塊70還可接收電壓Ve 。積分校正模塊70還可接收來自于傳遞模塊 80的傳遞信號(T)以及來自于偏差確定模塊50的估計設備延遲dp。積分校正模塊70產(chǎn) 生用于燃料指令的積分校正I，該積分校正I由燃料控制模塊90接收。積分校正I可結(jié)合 比例校正P來抵消擾動。更具體地，積分校正I可減少收斂時間并改善穩(wěn)態(tài)跟蹤。
積分校正模塊70可基于電壓Verr和積分增益(Ki)產(chǎn)生積分校正I。例如，積分校 正I可如下產(chǎn)生
I (k) = I (k-1) +Ki (MAP，RPM) X Verr+KvXTXD2 (η) (4)
其中，k是當前時間(以發(fā)動機事件數(shù)計)，Ki是積分增益分量(根據(jù)發(fā)動機操作 參數(shù)而定)，Kv是比例校正P的可變分量的增益(先前關(guān)于方程(2)描述)，D2是第二恒域 函數(shù)，T是傳遞信號(來自于傳遞模塊80)。
第二恒域函數(shù)A可如下定義
D2(H):O 如果n<l + d2(5)n-}-dp其它
其中，dp是估計設備延遲(即，燃料指令與來自于催化劑前EGO傳感器36的相應 測量值之間的延遲)，η是自電壓Vot的極性已經(jīng)變化以來的時間(以發(fā)動機事件數(shù)計)。
如上所述，第二恒域函數(shù)&是零，直到發(fā)動機事件數(shù)η超過半個脈動周期Td/2加 上估計設備延遲dp為止。換句話說，當η大于半個脈動周期Td/2加上估計設備延遲dp時， 第二恒域函數(shù)A等于η與半個脈動周期Td/2加上估計設備延遲dp之間的差。
傳遞模塊80也接收電壓Ve 。傳遞模塊80基于電壓Vett產(chǎn)生傳遞信號T。更具體 地，例如，傳遞信號T可如下產(chǎn)生
T = [l如果Veer改變極性(6)jo 其它
換句話說，除傳遞信號T被發(fā)送以外，傳遞信號T將積分校正I的第三分量設置為零(見方程4)。積分校正I的第三分量的傳遞操作可去除可能會出現(xiàn)的激振效應(見圖 3A 和;3B)。
現(xiàn)參考圖3A和;3B，描述了響應于擾動的傳遞操作(即，傳遞模塊80)的影響。更 具體地，圖3A描述了在不進行本發(fā)明的傳遞操作的情況下燃料指令響應于20%擾動的PI 控制。如圖所示，燃料指令需要大約300個樣本(即，穩(wěn)定時間)，以在20%擾動之后將發(fā) 動機A/F當量比(EQR)穩(wěn)定到穩(wěn)態(tài)跟蹤。
在另一方面，圖IBB示出了在進行本發(fā)明的傳遞操作的情況下燃料指令響應于 20%擾動的PI控制。如圖所示，燃料指令需要大約100個樣本以穩(wěn)定發(fā)動機A/F EQR，或者 需要與圖3A(無傳遞操作)相比的三分之一的穩(wěn)定時間。換句話說，實施本發(fā)明的傳遞操 作可進一步減少擾動后的穩(wěn)定時間。
再次參考圖2，燃料控制模塊90接收比例校正P和積分校正I。然而，燃料控制模 塊90還接收其它信號，例如期望EQR EQRdes和電壓VeCT。燃料控制模塊90基于比例校正P 和積分校正I調(diào)節(jié)向發(fā)動機12的燃料指令。例如，燃料控制模塊90可基于比例校正P和 積分校正I的加權(quán)求和調(diào)節(jié)燃料指令。然而，燃料控制模塊90還可基于其它信號調(diào)節(jié)燃料 指令，其它信號例如期望EQR EQRdes和/或電壓VeCT。
現(xiàn)參考圖4，一種控制供應給發(fā)動機12的燃料(即，燃料指令)的方法在步驟102 開始。在步驟102，控制模塊40確定發(fā)動機12是否在運行。如果是，控制過程可推進到步 驟104。如果否，控制過程可返回至步驟102。
在步驟104，控制過程40可確定電壓Ve 。在步驟106，控制模塊40可確定電壓 Ve 的極性是否已經(jīng)變化。如果是，控制過程可推進到步驟108。如果否，控制過程可推進 到步驟110。
在步驟108，控制模塊40可產(chǎn)生傳遞信號T，其可將積分校正I的第三分量設置為 零(即，除非執(zhí)行傳遞操作)。此外，在一個實施例中，控制模塊40可將時間η (以發(fā)動機事 件數(shù)計)重置為零，因為電壓Vm的極性已經(jīng)變化。
在步驟110，控制模塊40可確定比例增益Pv并且使用比例增益Pv產(chǎn)生比例校正 P。在步驟112，控制模塊40可確定積分校正I。
在步驟114，控制模塊40可基于比例校正P和積分校正I校正燃料指令。僅作為 示例，控制模塊40可基于比例校正P和積分校正I的加權(quán)求和校正燃料指令。然后，控制 過程可返回至步驟104。
本發(fā)明的廣泛教示可以以多種形式實施。因此，盡管本發(fā)明包括特定的示例，但是 由于當研究附圖、說明書和所附權(quán)利要求書時，其他修改對于技術(shù)人員來說是顯而易見的， 所以本發(fā)明的真實范圍不應如此限制。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機控制系統(tǒng)，包括比例校正模塊，所述比例校正模塊基于可變比例增益和發(fā)動機所產(chǎn)生的排氣中氧的預 期量與測量值之間的差而產(chǎn)生至發(fā)動機的燃料指令的比例校正；和可變比例增益確定模塊，所述可變比例增益確定模塊基于額定增益和自所述差的極 性已經(jīng)變化以來的時間量而確定所述可變比例增益，其中所述額定增益基于發(fā)動機操作參 數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括傳遞模塊，所述傳遞模塊在所述差的極性變化時產(chǎn)生傳遞信號，其中傳遞信號調(diào)節(jié)對 于燃料指令的積分校正的分量。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括積分校正模塊，所述積分校正模塊基于積分增益、所述差、以及傳遞信號產(chǎn)生至發(fā)動機 的燃料指令的積分校正，其中積分增益基于發(fā)動機操作參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，發(fā)動機操作參數(shù)包括進氣岐管壓力 (MAP)和發(fā)動機速度中的至少一個。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，自所述差的極性變化以來的時間基 于發(fā)動機事件數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括期望當量比(EQR)確定模塊，所述EQR確定模塊基于進氣MAP、發(fā)動機速度、以及在催化 劑下游位置處的排氣中氧的量中的至少一個確定發(fā)動機的期望EQR。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括偏差確定模塊，所述偏差確定模塊基于期望EQR和在催化劑上游位置處的排氣中氧的 量確定所述差。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其中，所述差包括第一和第二電壓之間的 差，其中第一電壓對應于期望EQR并且表示在催化劑上游位置處的排氣中氧的預期量，且 其中第二電壓表示在催化劑上游位置處的排氣中氧的測量值。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動機控制系統(tǒng)，還包括燃料控制模塊，所述燃料控制模塊基于比例校正和積分校正調(diào)節(jié)至發(fā)動機的燃料指令。
10.一種方法，包括基于可變比例增益和發(fā)動機所產(chǎn)生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差而產(chǎn)生至 發(fā)動機的燃料指令的比例校正；以及基于額定增益和自所述差的極性已經(jīng)變化以來的時間量而確定所述可變比例增益，其 中所述額定增益基于發(fā)動機操作參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明涉及對排氣系統(tǒng)的反饋有改良響應的燃料控制系統(tǒng)和方法。發(fā)動機控制系統(tǒng)包括比例校正模塊和可變比例增益確定模塊。所述比例校正模塊基于可變比例增益和發(fā)動機所產(chǎn)生的排氣中氧的預期量與測量值之間的差而產(chǎn)生發(fā)動機的燃料指令的比例校正。所述可變比例增益確定模塊基于額定增益和自所述差的極性已經(jīng)變化以來的時間量而確定可變比例增益，其中額定增益基于發(fā)動機操作參數(shù)。
文檔編號F02D41/04GK102032056SQ201010299049
公開日2011年4月27日 申請日期2010年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者J·邁爾, K·P·杜德, S·W·米德拉姆-莫勒, S·于爾科維奇, Y·G·格真尼 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司