基于窄域氧传感器的小型发动机电喷系统自学习实现方法技术领域
本发明涉及小型发动机电喷系统控制策略技术领域，尤其涉及一种基于窄
域氧传感器的小型发动机电喷系统自学习实现方法。
背景技术
对于中小型发动机电控系统中都会配有窄域氧传感器，ECU会根据窄域氧传
感器信号来实时调节喷油量达到闭环控制的目的，使发动机运行在理想空燃比，
达到节能环保的目的，既能降低尾气排放又能达到省油的目的。但每当发动机
运行时，窄域氧传感器都会重新被加热，需要3-5分钟的时间才能达到工作温
度，然后才能正常工作，闭环控制才会开启，上次运行的闭环控制的实时调节
系数不会保存下来，导致在闭环控制开启之前，发动机运行在开环状态下，这
就可能导致了发动机运行在喷油偏浓或偏稀的状态，发动机运行不稳，增加排
放污染物。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于窄域氧传感器的小型发动机电
喷系统自学习实现方法，保证发动机运行的稳定性，经济环保的控制策略。基
于窄域氧传感器的小型发动机电喷系统自学习功能能够把闭环控制实时的调节
系数根据发动机不同运行工况记录下来，保证发动机在闭环控制开启之前能够
运行稳定，达到节能环保的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于窄域氧传感
器的小型发动机电喷系统自学习实现方法，电喷系统处在闭环控制状态时，将
基于窄域氧传感器电压信号闭环控制的实时调节系数调节到1，从而得到两个自
学习系数，两个自学习系数分别为加法系数和乘法系数，然后将加法系数和乘
法系数存储在ECU单元中，当发动机处于开环运行状态下时，利用加法系数和
乘法系数计算获得实时调节系数。
加法系数的计算：首先取闭环控制系数fLcM和目标值1的差值dfLcM,当自
学习功能使能后，ECU内部通过K型积分把K积分器的输入量dfLcM进行积分得
出加法系数OfsLcAdSyn，加法系数OfsLcAdSyn被用来实时的修正喷油量，从而
影响实际的空燃比，即闭环控制系数fLcM也会实时变化，随着不断的积分出来
的加法系数OfsLcAdSyn，加法系数是以加法的方式来实时反馈修正喷油量，最
终时闭环控制系数fLcM为1，目标空燃比也达到理想空燃比，从而达到自学习
的目的，而加法系数OfsLcAdSyn会记录在ECU内部，即使闭环控制不工作，发
动机运行类似工况时闭环控制系数一直为1，达到经济环保的目的。
乘法系数的计算：乘法系数分别中负载工况系数fLcAdLo和高负载工况
fLcAdUp，最终把两个系数计算成为最终的乘法修正系数fLcAd。
fLcAdLo和fLcAdUp的计算过程和加法系数计算原理相同，都是通过K型积
分来处理闭环控制系数fLcM和目标值1之间的差值，从而使fLcM达到1的目
标值。乘法系数是以乘法的关系来实时反馈调节喷油量，使目标空燃比为理想
空燃比，闭环控制系数为1，达到自学习的目的，把自学习的系数保存到ECU，
达到即使闭环控制不开启的情况下，发动机也运行在理想空燃比的状态下，经
济环保。
在小型发动机处于怠速运行和低负载工况下获得加法系数，在中高速负载
和最大负载的工况下，ECU根据已获得的加法系数来自学习乘法系数fLcAd，自
学习的结果保存在ECU中，从而在发动机开环状态下的不同工况都能使发动机
运行在理想空燃比状态下。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：通过使用自学习功能，能够把
发动机闭环控制的调节系数通过自学习的功能记录下来，这样在发动机下次运
行时，通过自学习的加法系数和乘法系数调整喷油量，使发动机运行稳定，并
工作在理想空燃比状态下(汽油的为14.7)。自学习功能在闭环控制开启后会一
直自学习，这样就会保证自学习的精度及稳定性。
附图说明
图1是本发明的自学习算法功能使能逻辑图；
图2是本发明的自学习算法功能逻辑控制总图；
图3是本发明的自学习算法功能调整区间使能逻辑图；
图4是本发明的自学习算法功能调整区间条件设定逻辑图；
图5是本发明的自学习算法功能自动计算逻辑总图；
图6-图8是自学习功能乘法系数自学习计算逻辑图；
图9为自学习功能加法系数自学习计算逻辑图。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、
完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全
部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性
劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明
还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不
违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例
的限制。
如图2所示，本发明公开了一种基于窄域氧传感器的小型发动机电喷系统
自学习实现方法，电喷系统处在闭环控制状态时，将基于窄域氧传感器电压信
号闭环控制的实时调节系数调节到1，从而得到两个自学习系数，两个自学习系
数分别为加法系数和乘法系数，然后将加法系数和乘法系数存储在ECU单元中，
当发动机处于开环运行状态下时，利用加法系数和乘法系数计算获得实时调节
系数。
加法系数的计算：首先取闭环控制系数fLcM和目标值1的差值dfLcM,当自
学习功能使能后，ECU内部通过K型积分把K积分器的输入量dfLcM进行积分得
出加法系数OfsLcAdSyn，加法系数OfsLcAdSyn被用来实时的修正喷油量，从而
影响实际的空燃比，即闭环控制系数fLcM也会实时变化，随着不断的积分出来
的加法系数OfsLcAdSyn，加法系数是以加法的方式来实时反馈修正喷油量，最
终时闭环控制系数fLcM为1，目标空燃比也达到理想空燃比，从而达到自学习
的目的，而加法系数OfsLcAdSyn会记录在ECU内部，即使闭环控制不工作，发
动机运行类似工况时闭环控制系数一直为1，达到经济环保的目的。
乘法系数的计算：乘法系数分别中负载工况系数fLcAdLo和高负载工况
fLcAdUp，最终把两个系数计算成为最终的乘法修正系数fLcAd。
图6为fLcAdLo的计算过程，图7为fLcAdUp的计算过程，图8为fLcAd
的计算过程。
fLcAdLo和fLcAdUp的计算过程和加法系数计算原理相同，都是通过K型积
分来处理闭环控制系数fLcM和目标值1之间的差值，从而使fLcM达到1的目
标值。乘法系数是以乘法的关系来实时反馈调节喷油量，使目标空燃比为理想
空燃比，闭环控制系数为1，达到自学习的目的，把自学习的系数保存到ECU，
达到即使闭环控制不开启的情况下，发动机也运行在理想空燃比的状态，经济
环保。
在小型发动机处于怠速运行和低负载工况下获得加法系数，在中高速负载
和最大负载的工况下，ECU根据已获得的加法系数来自学习乘法系数fLcAd，自
学习的结果保存在ECU中，从而在发动机开环状态下的不同工况都能使发动机
运行在理想空燃比状态下，通过使用自学习功能，能够把发动机闭环控制的调
节系数通过自学习的功能记录下来，这样在发动机下次运行时，通过自学习的
加法系数和乘法系数调整喷油量，使发动机运行稳定，并工作在理想空燃比状
态下(汽油的为14.7)。自学习功能在闭环控制开启后会一直自学习，这样就会
保证自学习的精度及稳定性。
如图1所示，本发明小型发动机电喷控制策略是在闭环控制开启后才使能
(B_Lc为窄域氧传感器闭环控制开启标志位)，并且在加速，减速时会暂时关
闭，保证自学习的稳定性和准确性，
B_LC＝1，窄域氧传感器闭环控制开启
B_Pg＝0，碳罐净化未处于激活状态
B_Trs＝0，发动机未处于加速状态
B_Brk＝0，发动机未处于减速状态
B_FlAdPha＝1，燃油调整状态激活
B_Wot＝0，油门未全开，且CW_NotLcAd(bit5)＝0
Tm，发动机缸头温度，大于VAL_TmLcAdp的值(可标定)
Tps_b，油门位置，不大于VAL_TpsLcAdp的值(可标定)
B_FlAdpDis＝0，基本的调整被禁用。
如图2，是本发明的自学习算法功能逻辑控制总图，关于条件使能和计算方
法都在此模块中，S1是空燃比控制调整被重置或被禁止的条件逻辑计算；S2自
学习调节区间的使能条件；S3是调整变量的计算。
S1模块为可标定的使能条件，即可以人为的决定是否开启自学习功能
S2模块是工况区分的标定，通过发动机转速N_b，进气量Maf,负载Ld_b的
条件限制的标定，来区分是低怠速工况，中负载工况，高负载工况，以此决定
在当前工况下是加法系数自学习还是乘法系数自学习。
B_fLcAdLo:为中负载工况标志位。
B_fLcAdUp：为高负载工况标志位。
B_OfsLcAdSyn：为低怠速负载工况标志位。
S3模块即为加法系数和乘法系数的具体计算过程，通过K型积分来不断的
自学习加法系数和乘法系数，使闭环控制系数fLcM为1。
如图是本发明的自学习算法功能调整区间使能逻辑图，当CW_NotLcAd＝1(二
进制位00000001，从右到左，以此为第0位，第1位，…第7位)，当第1位
和第2位为0时，B_NofLcAd和B_NoOfsLcAdSyn为0，则使能了自学习调整区
间。
如图4是本发明的自学习算法功能调整区间条件设定逻辑图。可根据发动
机实际运行工况来调整，自学习加法系数使能标志位B_OfsLcAdSyn(怠速，低
负载工况)和乘法系数使能标志位B_fLcAdLo(中负载工况)和B_fLcAdUp(高
负载工况)的自学习区间。
如图5-图9，是本发明的自学习算法功能自动计算逻辑图，通过对fLcM和
1之间的差值反复积分来实时自学习加法系数OfsLcAd和乘法系数fLcAd。
总之，本发明通过在闭环运行过程中通过自学习获得乘法系数和加法系数，
而且是在闭环运行的全过程中进行学习和调整，当发动机处于初始运行阶段，
窄域氧传感器处于加热过程时，ECU根据自学习过程获得的加法系数和乘法系数
反推获得调整系数，从而精确控制开环运行过程的喷油量，使喷油量始终保持
在理想空燃比状态下，运行更加稳定，节能环保。
具体算法设计思路：
1)闭环控制自学习使能条件设置。
首先要使能窄域氧传感器的闭环控制功能，其次发动机要足够的暖机，不会由
于发动机温度的变化影响自学习效果，再有不能有其他额外的加浓系数，避免
自学习不准确。详细条件见图1；
2)闭环控制自学习模块设置介绍
S1模块为可标定的使能条件，即可以人为的决定是否开启自学习功能
S2模块是工况区分的标定，通过发动机转速N_b，进气量Maf,负载Ld_b的
条件限制的标定，来区分是低怠速工况，中负载工况，高负载工况，以此决定
在当前工况下是加法系数自学习还是乘法系数自学习。
B_fLcAdLo:为中负载工况标志位。
B_fLcAdUp：为高负载工况标志位。
B_OfsLcAdSyn：为低怠速负载工况标志位。
S3模块即为加法系数和乘法系数的具体计算过程，通过K型积分来不断的
自学习加法系数和乘法系数，使闭环控制系数fLcM为1。
详细：加法系数的计算：首先取闭环控制系数fLcM和目标值1的差值dfLcM,
当自学习功能使能后，ECU内部通过K型积分把K积分器的输入量dfLcM进行积
分得出加法系数OfsLcAdSyn，加法系数OfsLcAdSyn被用来实时的修正喷油量，
从而影响实际的空燃比，即闭环控制系数fLcM也会实时变化，随着不断的积分
出来的加法系数OfsLcAdSyn，加法系数是以加法的方式来实时反馈修正喷油量，
最终时闭环控制系数fLcM为1，目标空燃比也达到理想空燃比，从而达到自学
习的目的，而加法系数OfsLcAdSyn会记录在ECU内部，即使闭环控制不工作，
发动机运行类似工况时空燃比一直为1，达到经济环保的目的。
乘法系数的计算：乘法系数分别中负载工况系数fLcAdLo和高负载工况
fLcAdUp，最终把两个系数计算成为最终的乘法修正系数fLcAd。
图6为fLcAdLo的计算过程，图7为fLcAdUp的计算工程，图8为fLcAd
的计算过程。
fLcAdLo和fLcAdUp的计算过程和加法系数计算原理相同，都是通过K型积
分来处理闭环控制系数fLcM和目标值1之间的差值，从而使fLcM达到1的目
标值。乘法系数是以乘法的关系来实时反馈调节喷油量，使目标空燃比为理想
空燃比，闭环控制系数为1，达到自学习的目的，把自学习的系数保存到ECU，
达到即使闭环控制不开启的情况下，发动机也运行在理想空燃比的状态，经济
环保。
3)闭环控制自学习意义
ECU最终会保存自学习获得的加法系数和乘法系数，用来实时调整喷油量，
即使窄域氧传感器闭环控制不开启也能保证发动机运行在理想空燃比状态下，
达到经济环保的目的。