延迟标定系统和方法 相关申请的交叉引用
本 申 请 涉 及 于 2009 年 09 月 30 日 提 交 的 美 国 专 利 申 请 No.12/570,280(8540P-000983)。上述申请的公开内容在此作为参考全文引入。
技术领域
本发明涉及内燃机， 且更具体地涉及氧传感器。背景技术 在此提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。 当前所署名发明人的 工作 ( 在背景技术部分描述的程度上 ) 和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各 方面， 既不明显地也非隐含地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
燃料控制系统控制向发动机的燃料供应。燃料控制系统包括控制内环和控制外 环。控制内环可使用来自于位于排气系统中催化剂上游的排气氧 (EGO) 传感器的数据。催 化剂接收由发动机输出的排气。
控制内环可使用来自于上游 EGO 传感器的数据来控制提供给发动机的燃料量。仅 作为示例， 当上游 EGO 传感器表示排气是浓的时， 控制内环可减少提供给发动机的燃料量。 相反地， 控制内环在排气是稀的时可增加提供给发动机的燃料量。基于来自于上游 EGO 传 感器的数据调节提供给发动机的燃料量会将在发动机中燃烧的空气 / 燃料混合物调整为 大约期望空气 / 燃料混合物 ( 即， 化学计量比混合物 )。
控制外环可使用来自于位于催化剂下游的 EGO 传感器的数据。仅作为示例， 控制 外环可使用来自于上游和下游 EGO 传感器的数据以确定由催化剂存储的氧量以及其它合 适参数。控制外环还可使用来自于下游 EGO 传感器的数据， 以在下游 EGO 传感器提供异常 数据时校正由上游和 / 或下游 EGO 传感器提供的数据。
发明内容 一种用于车辆的标定系统包括稳态 (SS) 延迟模块、 动态补偿模块、 理论延迟模 块、 标定模块、 以及最终当量比 (EQR) 模块。所述 SS 延迟模块根据由每缸空气量 (APC) 索 引的 SS 延迟时段的第一映射确定用于 SS 操作状态的 SS 延迟时段。所述动态补偿模块基 于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段。 SS 和预估延迟时段对应于 在燃料提供用于发动机气缸时的第一时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到 位于催化剂上游的排气氧 (EGO) 传感器时的第二时间之间的时段。所述理论延迟模块基于 标定 APC 输出理论延迟时段并且根据由 APC 索引的理论延迟时段的第二映射确定理论延迟 时段。所述标定模块产生标定 APC、 基于理论延迟和标定 APC 填充第一映射、 以及基于理论 延迟和 SS 延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量。所述最终 EQR 模块基于预估延 迟时段调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
一种标定方法， 包括 ： 根据由每缸空气量 (APC) 索引的 SS 延迟时段的第一映射确
定用于 SS 操作状态的 SS 延迟时段 ； 基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预 估延迟时段， 其中 SS 和预估延迟时段对应于在燃料提供用于发动机气缸时的第一时间与 在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧 (EGO) 传感器时的 第二时间之间的时段 ； 基于标定 APC 输出理论延迟时段 ； 根据由 APC 索引的理论延迟时段 的第二映射确定理论延迟时段 ； 产生标定 APC ； 基于理论延迟和标定 APC 填充第一映射 ； 基 于理论延迟和 SS 延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量 ； 以及基于预估延迟时段 调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
本发明涉及下述技术方案。
1. 一种用于车辆的标定系统， 包括 ：
稳态 (SS) 延迟模块， 所述 SS 延迟模块根据由每缸空气量 (APC) 索引的 SS 延迟时 段的第一映射确定用于 SS 操作状态的 SS 延迟时段 ；
动态补偿模块， 所述动态补偿模块基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量 确定预估延迟时段， 其中 SS 和预估延迟时段对应于在燃料被提供用于发动机气缸时的第 一时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧 (EGO) 传 感器时的第二时间之间的时段 ；
理论延迟模块， 所述理论延迟模块基于标定 APC 输出理论延迟时段并且根据由 APC 索引的理论延迟时段的第二映射确定所述理论延迟时段 ；
标定模块， 所述标定模块产生标定 APC、 基于理论延迟和标定 APC 填充第一映射、 以及基于理论延迟和 SS 延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量 ； 和
最终当量比 (EQR) 模块， 所述最终 EQR 模块基于预估延迟时段调节在第二时间之 后提供给气缸的燃料量。
2. 根据方案 1 所述的标定系统， 其中， 标定模块将标定 APC 从第一标定 APC 选择性 地斜变为第二 APC、 基于依照第一标定 APC 输出的预定数量的理论延迟时段确定第一标定 APC 的平均延迟时段、 以及基于平均延迟时段和第一标定 APC 填充第一映射的项目。
3. 根据方案 2 所述的标定系统， 其中， 标定模块在预定数量的理论延迟已经基于 第一标定 APC 输出之后将标定 APC 斜变为第二标定 APC。
4. 根据方案 2 所述的标定系统， 其中， 标定模块将平均延迟时段四舍五入为最接 近的整数并且基于最接近的整数和第一标定 APC 填充第一映射的项目。
5. 根据方案 2 所述的标定系统， 其中， 标定模块确定第二标定 APC 的第二平均延迟 时段 ； 将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数 ； 将第二平均延迟时段四舍五入为第二最 接近的整数 ； 以及当最接近的整数等于第二最接近的整数时， 基于最接近的整数和由第一 和第二标定 APC 界定的 APC 范围填充第一映射的项目。
6. 根据方案 1 所述的标定系统， 其中， 标定模块选择性地产生标定 APC 的脉冲 ； 监 测脉冲之后的理论延迟时段和 SS 延迟时段 ； 以及基于理论延迟时段和 SS 延迟时段对脉冲 的响应确定第一动态补偿变量。
7. 根据方案 6 所述的标定系统， 其中， 标定模块确定在 SS 延迟时段和理论延迟时 段开始响应于脉冲的时间之间的延迟差 ； 以及基于延迟差确定第一动态补偿变量。
8. 根据方案 7 所述的标定系统， 其中， 标定模块基于延迟差和预定数量的先前延 迟差的平均值确定第一动态补偿变量。9. 根据方案 1 所述的标定系统， 其中， 标定模块选择性地产生标定 APC 的正脉冲和 标定 APC 的负脉冲 ； 以及基于 SS 延迟时段和理论延迟时段分别在正脉冲和负脉冲之后开始 响应的时间之间的延迟差确定第二动态补偿变量的第一和第二值。
10. 根据方案 9 所述的标定系统， 其中， 动态延迟模块分别在 APC 增加和降低时选 择第一和第二值中的一个 ； 以及将第二动态补偿变量设定为所选择的一个。
11. 一种用于车辆的标定方法， 包括 ：
根据由每缸空气量 (APC) 索引的稳态 (SS) 延迟时段的第一映射确定用于 SS 操作 状态的 SS 延迟时段 ；
基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段， 其中 SS 和预 估延迟时段对应于在燃料被提供用于发动机气缸时的第一时间与在源自于燃料和空气混 合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧 (EGO) 传感器时的第二时间之间的时段 ；
基于标定 APC 输出理论延迟时段 ；
根据由 APC 索引的理论延迟时段的第二映射确定所述理论延迟时段 ；
产生标定 APC ；
基于理论延迟和标定 APC 填充第一映射 ； 基于理论延迟和 SS 延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量 ； 以及
基于预估延迟时段调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
12. 根据方案 11 所述的标定方法， 还包括 ：
将标定 APC 从第一标定 APC 选择性地斜变为第二 APC ；
基于依照第一标定 APC 输出的预定数量的理论延迟时段确定第一标定 APC 的平均 延迟时段 ；
基于平均延迟时段和第一标定 APC 填充第一映射的项目。
13. 根据方案 12 所述的标定方法， 还包括在预定数量的理论延迟已经基于第一标 定 APC 输出之后将标定 APC 斜变为第二标定 APC。
14. 根据方案 12 所述的标定方法， 还包括 ：
将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数 ； 以及
基于最接近的整数和第一标定 APC 填充第一映射的项目。
15. 根据方案 12 所述的标定方法， 还包括 ：
确定第二标定 APC 的第二平均延迟时段 ；
将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数 ；
将第二平均延迟时段四舍五入为第二最接近的整数 ； 以及
当最接近的整数等于第二最接近的整数时， 基于最接近的整数和由第一和第二标 定 APC 界定的 APC 范围填充第一映射的项目。
16. 根据方案 11 所述的标定方法， 还包括 ：
选择性地产生标定 APC 的脉冲 ；
监测脉冲之后的理论延迟时段和 SS 延迟时段 ； 以及
基于理论延迟时段和 SS 延迟时段对脉冲的响应确定第一动态补偿变量。
17. 根据方案 16 所述的标定方法， 还包括 ：
确定在 SS 延迟时段和理论延迟时段开始响应于脉冲的时间之间的延迟差 ； 以及
基于延迟差确定第一动态补偿变量。
18. 根据方案 17 所述的标定方法， 还包括基于延迟差和预定数量的先前延迟差的 平均值确定第一动态补偿变量。
19. 根据方案 11 所述的标定方法， 还包括 ：
选择性地产生标定 APC 的正脉冲和标定 APC 的负脉冲 ； 以及
基于 SS 延迟时段和理论延迟时段分别在正脉冲和负脉冲之后开始响应的时间之 间的延迟差确定第二动态补偿变量的第一和第二值。
20. 根据方案 19 所述的标定方法， 还包括 ：
分别在 APC 增加和降低时选择第一和第二值中的一个 ； 以及
将第二动态补偿变量设定为所选择的一个。
本发明的进一步应用领域从下文提供的详细说明显而易见。应当理解的是， 详细 说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本发明的范围。 附图说明
图 1 是根据本发明原理的发动机系统的示例性实施方式的功能框图 ；
图 2 是根据本发明原理的发动机控制模块的示例性实施方式的功能框图 ； 图 3 是根据本发明原理的内环模块的示例性实施方式的功能框图 ； 图 4 是根据本发明原理的预期上游排气输出模块的功能框图 ； 图 5-6 是描绘根据本发明原理的示例性方法的流程图 ； 以及 图 7 是根据本发明原理的延迟对比事件的示例性曲线图。具体实施方式
以下说明本质上仅为示例性的且绝不旨在限制本发明、 它的应用、 或使用。 为了清 楚起见， 在附图中使用相同的附图标记标识类似的元件。如在此所使用的， 短语 A、 B和C的 至少一个应当理解为意味着使用非排他逻辑 “或” 的一种逻辑 (A 或 B 或 C)。应当理解的 是， 方法内的步骤可以以不同顺序执行而不改变本发明的原理。
如在此所使用的， 术语模块指的是专用集成电路 (ASIC)、 电子电路、 执行一个或更 多软件或固件程序的处理器 ( 共享的、 专用的、 或组 ) 和存储器、 组合逻辑电路、 和 / 或提供 所述功能的其他合适的部件。
发动机控制模块 (ECM) 可控制提供给发动机的燃料量， 以产生期望空气 / 燃料混 合物。源自于空气 / 燃料混合物的燃烧的排气从发动机排出到排气系统。排气通过排气系 统行进到催化剂。排气氧 (EGO) 传感器测量催化剂上游的排气中的氧并且基于测量的氧生 成输出。
ECM 基于提供用于燃烧的空气 / 燃料混合物的当量比 (EQR) 确定 EGO 传感器的预 期输出。ECM 基于 EGO 传感器的输出与预期输出之间的差选择性地调节在未来燃烧事件期 间提供的燃料量。本发明的 ECM 延迟使用预期输出以考虑在提供燃料混合物时的时间与在 EGO 传感器的输出反映源自于空气 / 燃料混合物燃烧的排气测量值时的时间之间的时段。
为了确定延迟时段， ECM 确定用于稳态操作状态的稳态延迟时段。ECM 从稳态延迟 模型确定稳态延迟时段， 稳态延迟模型包括每缸空气量 (APC) 到稳态延迟时段的映射。ECM考虑 APC 的动态变化并且使用第一和第二动态补偿变量结合稳态延迟时段来确定延迟时 段。本发明的标定模块填充映射的项目 (entry) 并且确定第一和第二动态补偿变量。
现参考图 1， 示出了发动机系统 10 的示例性实施方式的功能框图。发动机系统 10 包括发动机 12、 进气系统 14、 燃料系统 16、 点火系统 18 以及排气系统 20。发动机 12 例如 可包括汽油发动机、 柴油发动机、 混合动力发动机或者其它合适类型的发动机。
进气系统 14 包括节气门 22 和进气岐管 24。节气门 22 控制进入到进气岐管 24 中 的空气流。空气从进气岐管 24 流动到发动机 12 内的一个或多个气缸中， 例如气缸 25。虽 然仅示出了一个气缸 25， 但是发动机 12 可包括多个气缸。
燃料系统 16 控制向发动机 12 的燃料供应。点火系统 18 选择性地点火发动机 12 的气缸内的空气 / 燃料混合物。空气 / 燃料混合物中的空气经由进气系统 14 提供， 空气 / 燃料混合物中的燃料由燃料系统 16 提供。在一些发动机系统中， 例如在柴油发动机系统 中， 可省去点火系统 18。
源自于空气 / 燃料混合物的燃烧的排气从发动机 12 排出到排气系统 20。排气系 统 20 包括排气岐管 26 和催化剂 28。仅作为示例， 催化剂 28 可包括催化剂转化器、 三元催 化剂 (TWC)、 和 / 或其它合适类型的催化剂。催化剂 28 接收由发动机 12 输出的排气并且减 少排气中各种成分的量。 发动机系统 10 还包括发动机控制模块 (ECM)30， 其调节发动机系统 10 的操作。 ECM 30 与进气系统 14、 燃料系统 16、 以及点火系统 18 通信。ECM 30 还与各种传感器通信。仅 作为示例， ECM 30 可与空气质量流量 (MAF) 传感器 32、 岐管空气压力 (MAP) 传感器 34、 曲 轴位置传感器 36 以及其它合适传感器通信。
MAF 传感器 32 测量流入到进气岐管 24 中的空气质量流率并且基于质量流率产生 MAF 信号。MAP 传感器 34 测量进气岐管 24 内的压力并且基于该压力产生 MAP 信号。在一 些实施方式中， 发动机真空度可关于大气压力来测量。曲轴位置传感器 36 监测发动机 12 的曲轴 ( 未示出 ) 的旋转并且基于曲轴的旋转产生曲轴位置信号。曲轴位置信号可用来确 定发动机速度 ( 例如， 单位转 / 分 )。曲轴位置信号还可用于气缸识别。
ECM 30 还与排气氧 (EGO) 传感器通信， EGO 传感器与排气系统 20 相关联。仅作 为示例， ECM 30 与上游 EGO 传感器 (US EGO 传感器 )38 以及下游 EGO 传感器 (DS EGO 传感 器 )40 通信。US EGO 传感器 38 位于催化剂 28 的上游， DS EGO 传感器 40 位于催化剂 28 的 下游。US EGO 传感器 38 例如可位于排气岐管 26 的排气流道 ( 未示出 ) 的合流点或者其它 合适位置。
US EGO 传感器 38 和 DS EGO 传感器 40 在其相应位置测量排气中的氧浓度， 并且 基于氧浓度产生 EGO 信号。仅作为示例， US EGO 传感器 38 基于催化剂 28 上游的氧浓度 产生上游 EGO(US EGO) 信号， 且 DS EGO 传感器 40 基于催化剂 28 下游的氧浓度产生下游 EGO(DSEGO) 信号。
US EGO 传感器 38 和 DS EGO 传感器 40 每个均可包括转换式 EGO 传感器、 通用 EGO(UEGO) 传感器 ( 即， 宽范围 EGO 传感器 )、 或者其它合适类型的 EGO 传感器。转换式 EGO 传感器产生以伏特为单位的 EGO 信号， 并且在氧浓度为稀和浓时分别将 EGO 信号在低电压 ( 例如， 大约 0.2V) 和高电压 ( 例如， 大约 0.8V) 之间转换。UEGO 传感器产生 EGO 信号并且 提供在浓与稀之间的测量值， 该 EGO 信号对应于排气的当量比 (EQR)。
现参考图 2， 示出了 ECM 30 的示例性实施方式的功能框图。ECM30 包括指令发生 器模块 102、 外环模块 104、 内环模块 106、 以及参考生成模块 108。指令发生器模块 102 可 确定发动机操作状态。 仅作为示例， 发动机操作状态可包括但不局限于发动机速度、 每缸空 气量 (APC)、 发动机负载、 和 / 或其它合适参数。APC 可针对在一些发动机系统中的一个或 多个未来燃烧事件预估。发动机负载例如可由发动机 12 的 APC 与最大 APC 的比来表示。
指令发生器模块 102 产生基本当量比 (EQR) 请求。基本 EQR 请求可对应于要在发 动机 12 的一个或多个气缸内燃烧的空气 / 燃料混合物的期望当量比 (EQR)。仅作为示例， 期望 EQR 可包括化学计量比 EQR( 即， 1.0)。指令发生器模块 102 还确定期望下游排气输出 ( 期望 DS EGO)。指令发生器模块 102 可基于例如发动机操作状态确定期望 DS EGO。
指令发生器模块 102 还可产生用于基本 EQR 请求的一个或多个开环燃料供应校 正。燃料供应校正例如可包括传感器校正和偏差校正。仅作为示例， 传感器校正可对应于 对基本 EQR 请求的校正， 以适应 US EGO 传感器 38 的测量值。偏差校正可对应于基本 EQR 请求的校正， 以考虑可能出现的偏差， 例如在确定 APC 时的偏差以及由向发动机 12 提供燃 料蒸汽 ( 即， 燃料蒸汽吹扫 ) 引起的偏差。
外环模块 104 还可产生用于基本 EQR 请求的一个或多个开环燃料供应校正。外环 模块 104 例如可产生氧存储量校正和氧存储量维持校正。仅作为示例， 氧存储量校正可对 应于基本 EQR 请求的校正， 以在预定时段内将催化剂 28 的氧存储量调节至期望氧存储量。 氧存储量维持校正可对应于基本 EQR 请求的校正， 以将催化剂 28 的氧存储量调整为大约期 望氧存储量。
外环模块 104 基于 US EGO 信号和 DS EGO 信号估计催化剂 28 的氧存储量。外环 模块 104 可产生燃料供应校正， 以将催化剂 28 的氧存储量调节至期望氧存储量和 / 或将氧 存储量维持在大约期望氧存储量。外环模块 104 还可产生燃料供应校正以最小化 DS EGO 信号与期望 DSEGO 之间的差。
内环模块 106 基于 US EGO 信号与预期 US EGO 之间的差确定上游 EGO 校正 (US EGO 校正 )( 见图 3)。US EGO 校正可例如对应于基本 EQR 请求的校正以最小化 US EGO 信号与 预期 US EGO 之间的差。
参考生成模块 108 产生参考信号。仅作为示例， 参考信号可包括正弦波、 三角形 波、 或其它合适类型的周期信号。参考生成模块 108 可选择性地改变参考信号的幅值和频 率。仅作为示例， 参考生成模块 108 可在发动机负载增加时增加频率和幅值， 在发动机负载 减少时减少频率和幅值。参考信号可被提供给内环模块 106 和一个或多个其它模块。
内环模块 106 基于基本 EQR 请求和 US EGO 校正确定最终 EQR 请求。内环模块 106 还基于传感器校正、 偏差校正、 氧存储量校正、 氧存储量维持校正、 以及参考信号来确定最 终 EQR 请求。仅作为示例， 内环模块 106 基于基本燃料指令、 US EGO 校正、 传感器校正、 偏 差校正、 氧存储量校正、 氧存储量维持校正、 以及参考信号的求和来确定最终 EQR 请求。ECM 30 基于最终 EQR 请求控制燃料系统 16。
现参考图 3， 示出了内环模块 106 的示例性实施方式的功能框图。 内环模块 106 可 包括预期 US EGO 模块 202、 偏差模块 204、 缩放模块 206、 补偿器模块 208 以及最终 EQR 模块 210。
预期 US EGO 模块 202 确定预期 US EGO。预期 US EGO 模块 202 基于最终 EQR 请求确定预期 US EGO。然而， 发动机系统 10 的延迟防止源自于燃烧的排气立即反映到 US EGO 信号中。发动机系统 10 的延迟例如可包括发动机延迟、 传输延迟以及传感器延迟。
发动机延迟可对应于例如在将燃料提供给发动机 12 的气缸时的时间与在得到的 已燃烧空气 / 燃料 ( 排气 ) 混合物从气缸排出时的时间之间的时段。传输延迟可对应于在 得到的排气从气缸排出时的时间与在得到的排气达到 US EGO 传感器 38 位置时的时间之间 的时段。传感器延迟可对应于在得到的排气达到 US EGO 传感器 38 位置时的时间与在得到 的排气反映到 US EGO 信号中时的时间之间的延迟。
预期 US EGO 模块 202 存储最终 EQR 请求的 EQR。预期 US EGO 模块 202 基于发动 机延迟、 传输延迟以及传感器延迟确定延迟。 预期 US EGO 模块 202 延迟使用存储 EQR， 直到 延迟已经经过为止。一旦延迟已经经过， 存储 EQR 应当对应于由 US EGO 传感器 38 测量的 EQR。
偏差模块 204 基于由 US EGO 传感器 38 提供的 US EGO 信号和由预期 US EGO 模块 202 提供的预期 US EGO 确定上游 EGO 偏差 (USEGO 偏差 )。更具体地， 偏差模块 204 基于 US EGO 信号与预期 US EGO 之间的差确定 US EGO 偏差。
缩放模块 206 基于 US EGO 偏差确定燃料偏差。缩放模块 206 可应用一个或多个 增益或者其它合适控制因子来基于 US EGO 偏差确定燃料偏差。仅作为示例， 缩放模块 206 可使用下述方程确定燃料偏差 ：
在其它实施方式中， 缩放模块 206 可使用下述方程确定燃料偏差 ：
(2) 燃料偏差＝ k(MAP， RPM)*USEGO 偏差
其中， RPM 是发动机速度， k 基于 MAP 和发动机速度而确定。在一些实施方式中， k 可以基于发动机负载而确定。
补偿器模块 208 基于燃料偏差确定 US EGO 校正。仅作为示例， 补偿器模块 208 可 应用比例积分 (PI) 控制方案、 比例 (P) 控制方案、 比例积分微分 (PID) 控制方案、 或者其它 合适控制方案来基于燃料偏差确定 US EGO 校正。
最终 EQR 模块 210 基于基本 EQR 请求、 参考信号、 US EGO 校正以及一个或多个开 环燃料供应校正来确定最终 EQR 请求。仅作为示例， 最终 EQR 模块 210 可基于基本 EQR 请 求、 参考信号、 US EGO 校正以及开环燃料供应校正的求和来确定最终 EQR 请求。燃料系统 16 基于最终 EQR 请求控制向发动机 12 的燃料供应。使用参考信号来确定最终 EQR 请求可 被实施以例如提高催化剂 28 的效率。此外， 使用参考信号可用于诊断 US EGO 传感器 38 中 的故障。
现参考图 4， 示出了预期 US EGO 模块 202 的示例性实施方式的功能框图。预期 US EGO 模块 202 可包括存储模块 314、 取回模块 316、 稳态延迟 (SS 延迟 ) 模块 320 以及动态补 偿模块 322。预期 US EGO 模块 202 还可包括取整模块 324、 传感器延迟模块 326 以及传感 器输出模块 328。
存储模块 314 将最终 EQR 请求的 EQR 存储到缓冲器中。仅作为示例， 存储模块 314 可包括环形或圆形缓冲器。当接收到最终 EQR 请求时， 存储模块 314 将最终 EQR 请求的当
前 EQR 存储到缓冲器中的下一位置。该下一位置例如可对应于最早 EQR 所存储的缓冲器位 置。
缓冲器可包括预定数量的位置。由此， 缓冲器可包括当前 EQR 和 N 个存储 EQR， 其 中 N 是大于零且小于预定数量的整数。预定数量可被标定并例如可设置成大于在最终 EQR 请求的燃料被提供时的时间与在得到的已燃烧空气 / 燃料混合物反映到 US EGO 信号中时 的时间之间的事件的最大数量。例如每次在空气 / 燃料混合物在发动机 12 的气缸内点火 时可发生事件 ( 例如， 燃烧事件 )。 仅作为示例， 最大数量可在发动机 12 气缸数量的大约三 倍与大约四倍之间变化， 且预定数量可大约为发动机 12 气缸数量的五倍。
取回模块 316 从存储模块 314 选择性地取回 N 个存储 EQR 中的一个或多个， 并且 基于所述 N 个存储 EQR 中的一个或多个确定取回 EQR。仅作为示例， 取回模块 316 可基于 N 个存储 EQR 中的两个确定取回 EQR。取回模块 316 还基于预估延迟和整数延迟确定取回 EQR。整数延迟可对应于在缓冲器中最终 EQR 请求的当前 EQR 与 N 个存储 EQR 中的一个之 间的位置数量。很可能存在于 US EGO 传感器 38 位置处的排气是基于取回 EQR 提供的空气 / 燃料混合物燃烧的结果。
仅作为示例， 取回模块 316 可使用下述方程确定在给定事件 (k) 时的取回 EQR ： (3) 取回 EQR(k) ＝ (1+ID(k)-PD(k))* 存储 EQR(k-ID(k))+
(PD(k)-ID(k))* 存储 EQR(k-ID(k)-1)
其中， ID(k) 是在事件 k 时的整数延迟， PD(k) 是在事件 k 时的预估延迟， 存储 EQR(k-ID(k)) 是在 k-ID(k) 个事件以前的缓冲器中的存储 EQR， 存储 EQR(k-ID(k)-1) 是在 k-ID(k)-1 个事件以前的缓冲器中的存储 EQR。在下文将进一步讨论整数延迟和预估延迟 的确定。
SS 延迟模块 320 可基于 APC 确定稳态延迟 (SS 延迟 )。仅作为示例， SS 延迟模块 320 可基于稳态延迟模型 (SS 延迟模型 ) 确定 SS 延迟， 该 SS 延迟模型包括以 APC 索引的 SS 延迟的映射。在其它实施方式中， SS 延迟模块 320 可基于 MAF、 发动机负载、 或其它合适 参数确定 SS 延迟。SS 延迟的长度可对应于在稳态操作状态期间发动机延迟和传输延迟的 求和。
动态补偿模块 322 基于 SS 延迟确定预估延迟。更具体地， 动态补偿模块 322 确定 预估延迟， 以考虑 APC 的瞬变 ( 即， 系统动态性质 )， 该瞬变可导致 SS 延迟从在空气 / 燃料 混合物提供用于气缸时的时间与在得到的已燃烧空气 / 燃料混合物达到 US EGO 传感器 38 的位置时的时间之间的实际延迟偏离。仅作为示例， 增加的 APC 瞬变可引起实际延迟小于 SS 延迟。当减少的 APC 瞬变发生时， 情况可能相反 ( 即， 实际延迟可大于 SS 延迟 )。
动态补偿模块 322 考虑 APC 瞬变并且相应地输出预估延迟。仅作为示例， 动态补 偿模块 322 可使用下述方程确定在给定燃烧事件 (k) 下的预估延迟 ：
(4) 预估延迟 (k) ＝ (K)*SS 延迟 (k-n)+(1-K)*PD(k-1)
其中， SS 延迟 (k-n) 是在 n 个燃烧事件以前的 SS 延迟， PD(k-1) 由动态补偿模块 322 输出的上一个预估延迟。n 和 k 可称为动态补偿变量。动态补偿变量考虑 APC 瞬变。仅 作为示例， K 的值可基于 APC 是增加还是减少来设定。n 的值可对应于燃料喷射事件与气缸 排气事件之间的事件数量。仅作为示例， n 的值在四缸发动机中可等于 4， 在八缸发动机中 可在 6 至 8 之间变化。
取整模块 324 接收预估延迟并且基于预估延迟确定整数延迟。更具体地， 取整模 块 324 可将取整函数应用于预估延迟来确定整数延迟。换句话说， 取整模块 324 可将预估 延迟下舍入为最接近的整数。取整模块 324 向取回模块 316 提供整数延迟。取回模块 316 基于预估延迟、 整数延迟、 以及上述讨论的一个或多个存储 EQR 确定取回 EQR。
传感器延迟模块 326 从取回模块 316 接收取回 EQR、 考虑传感器延迟、 并且基于 US EGO 传感器 38 的一个或多个特性确定预期 EQR。US EGO 传感器 38 的特性例如可包括时间 常数、 多孔性以及其它合适特性。仅作为示例， 传感器延迟模块 326 可使用下述方程确定在 给定燃烧事件 (k) 下的预期 EQR ：
其中， τ 是 US EGO 传感器 38 的时间常数 ( 例如， 秒 )， N 是发动机速度， 预期 EQR(k-1) 是传感器延迟模块 326 所输出的上一个预期 EQR， 取回 EQR(k) 是针对事件 k 从取 回模块 316 接收的取回 EQR。传感器输出模块 328 从传感器延迟模块 326 接收预期 EQR， 并且基于预期 EQR 确 定预期 US EGO。仅作为示例， 传感器输出模块 328 可将预期 EQR 转换为 US EGO 信号的单 位 ( 例如， 当 US EGO 传感器 38 包括转换式 EGO 传感器时为电压 )。在一些实施方式中， 例 如在 US EGO 传感器 38 包括宽范围 EGO 传感器时， 可省去传感器输出模块 328 并且预期 EQR 可与 US EGO 信号比较。传感器输出模块 328 向偏差模块 204 提供预期 US EGO， 用于与 US EGO 传感器 38 所提供的 USEGO 信号比较。
本发明的预期 US EGO 模块 202 还可包括标定模块 340 和理论延迟模块 344。标定 模块 340 标定 SS 延迟模块 320 和动态补偿模块 322。仅作为示例， 标定模块 340 标定 SS 延 迟模块 320 的 SS 延迟模型以及动态补偿模块 322 的动态补偿变量 ( 即， n 和 K 的值 )。SS 延迟模型可由 SS 延迟模块 320 用于确定 SS 延迟， 动态补偿变量可由动态补偿模块 322 用 于确定预估延迟。
标定模块 340 产生用于标定 SS 延迟模块 320 和动态补偿模块 322 的标定 APC。标 定 APC 可对应于适于标定 SS 延迟模型和 / 或动态补偿变量的 APC。标定模块 340 控制标定 APC 的形状， 如下文所述。
关于 SS 延迟模型的标定， 标定模块 340 可将标定 APC 定形为斜变曲线。仅作为示 例， 标定模块 340 可将标定 APC 以预定增量从最小 APC 斜变至最大 APC。在其它实施方式 中， 标定模块 340 可将标定 APC 以预定减量从最大 APC 斜变至最小 APC， 或者可将标定 APC 以其它合适的方式斜变。标定 APC 中的预定增量或预定减量可能是可标定的， 且可例如以 大约 1.0mg 的 APC 变化。
标定模块 340 向理论延迟模块 344 提供标定 APC， 且理论延迟模块 344 基于标定 APC 输出理论延迟。 理论延迟模块 344 可基于理论模型确定理论延迟， 该理论模型将 APC 映 射到理论延迟。理论模型可基于排气系统 20 的延迟预标定， 该排气系统 20 的延迟基于排 气系统 20 的特性按理论计算得出 ( 例如， 使用理想气流 )。
标定模块 340 监测理论延迟并且收集用于每个标定 APC 的理论延迟数据。当已经
收集到足够量的理论延迟数据时， 标定模块 340 可将标定 APC 斜变为下一个标定 APC。仅 作为示例， 足够量的理论延迟数据可包括用于每个标定 APC 和气缸的大约 20 个理论延迟样 本。
标定模块 340 确定用于每个标定 APC 的平均延迟。 仅作为示例， 标定模块 340 可基 于给定标定 APC 的理论延迟样本的求和除以用于确定求和的样本数量来确定给定标定 APC 的平均延迟。
标定模块 340 可确定用于每个标定 APC 的平均整数延迟。仅作为示例， 标定模块 340 可通过将给定标定 APC 的平均延迟上舍入或下舍入为最接近的整数来确定给定标定 APC 的平均整数延迟。
标定模块 340 比较用于标定 APC 的平均整数延迟。标定模块 340 可基于具有相同 平均整数延迟分组标定 APC。 换句话说， 标定模块 340 可确定是否不止一个标定 APC 具有相 等的平均整数延迟。如果是， 标定模块 340 可将这些标定 APC 分组到一起， 用于填充 SS 延 迟模型的项目。
标定模块 340 用标定 APC 和平均整数延迟填充 SS 延迟模型的项目。更具体地， 当 仅一个标定 APC 对应于一个平均整数延迟时， 标定模块 340 用标定 APC 填充 SS 延迟模型的 输入项目 ( 即， APC)。
当两个或更多个标定 APC 具有相等的平均整数延迟时， 标定模块 340 用 APC 范围 填充 SS 延迟模型的输入项目。 APC 范围可受共享平均整数延迟的两个或更多个标定 APC 中 的最小一个和最大一个界定。标定模块 340 用相应平均整数延迟填充 SS 延迟模型的输出 项目 ( 即， SS 延迟 )。
标定模块 340 还确认当标定 APC 减少时平均整数延迟增加。如果对应于标定 APC( 或 APC 范围 ) 的较大一个的第一平均整数延迟大于对应于标定 APC( 或 APC 范围 ) 的 较小一个的第二平均整数延迟， 理论延迟数据可能是无效的。这在理论延迟不随着 APC 增 加而增加时可能如此。当理论延迟数据是无效的时， 标定模块 340 可废弃该理论延迟数据。
关于动态补偿模块 322 的标定， 标定模块 340 可在脉冲增大和减少时定形标定 APC。在标定 APC 中的脉冲之后， 标定模块 340 可基于理论延迟和 SS 延迟确定动态补偿变 量 ( 例如， n 和 K 的值 )。
标定模块 340 可产生标定 APC 中的脉冲增大或减少。脉冲引起基于标定 APC 确定 的 SS 延迟中的快速变化。然而， 当理论延迟中的变化受排气系统 20 的特性约束时， 由理论 延迟模块 344 输出的理论延迟更慢地反应。
标定模块 340 确定在 SS 延迟开始变化时的时间与在理论延迟开始由于给定脉冲 而变化时的时间之间的延迟差 ( 例如， 以事件计 )。 标定模块 340 可基于在预定数量的脉冲 之后确定的预定数量的延迟差来确定动态补偿模块 322 的 n 值。 仅作为示例， 标定模块 340 可基于预定数量的延迟差确定 n 值。在一些实施方式中 ( 例如， 其中排气流道具有不同长 度 )， 标定模块 340 可确定用于发动机 12 的每个气缸的 n 值。
标定模块 340 可通过在标定 APC 中进一步产生脉冲来确定动态补偿模块 322 的第 一和第二 K 值。仅作为示例， 标定模块 340 可使用最小均方分析、 回归分析或者其它合适分 析来确定第一和第二 K 值。
例如， 第一和第二 K 值可被选择成最优化动态补偿模块 322 对 APC 瞬变的响应。 第一和第二 K 值中的一个可使用标定 APC 中的增加脉冲来确定， 而所述 K 值中的另一个可使 用减少脉冲来确定。由此， 第一和第二 K 值中的一个可由动态补偿模块 322 响应于增加的 APC 瞬变使用， 而所述 K 值中的另一个可响应于减少的 APC 瞬变使用。
当 n 值是实数 ( 即， 不是整数 ) 时， 标定模块 340 可针对最接近 n 值的两个整数中 的每个确定第一和第二 K 值。于是， 标定模块 340 可基于两个最接近的整数 n 值中的一个 以及提供更期望响应的相应第一和第二 K 值来设定 n 值以及第一和第二 K 值。
现参考图 5， 示出了描述由方法 500 执行的示例性步骤的流程图。 控制过程可在步 骤 502 开始， 其中控制过程设定标定 APC。仅作为示例， 控制过程可将标定 APC 设定等于最 小 APC 或等于最大 APC。控制过程在步骤 506 基于标定 APC 确定理论延迟。控制过程推进 到步骤 510， 其中控制过程确定是否已经收集到足够的理论延迟数据。如果是， 控制过程推 进到步骤 514 ； 如果否， 控制过程返回至步骤 506。
控制过程在步骤 514 确定标定 APC 是否等于预定 APC。 如果否， 控制过程步骤在步 骤 518 增加或减少标定 APC， 并且返回至步骤 506。如果是， 控制过程推进到步骤 522。仅作 为示例， 当控制过程在步骤 502 中将标定 APC 设定为最小 APC 时， 控制过程可在步骤 518 逐 步增加标定 APC， 并且预定 APC 可为最大 APC。
在步骤 522， 控制过程分别确定标定 APC 的平均延迟。仅作为示例， 控制过程可基 于针对给定标定 APC 所收集的理论延迟数据样本的求和除以用于确定求和的理论延迟数 据样本的数量来确定给定标定 APC 的平均延迟。在步骤 526 中， 控制过程分别确定用于标 定 APC 的平均整数延迟。仅作为示例， 控制过程可通过将标定 APC 的平均延迟四舍五入为 最接近的整数来确定给定标定 APC 的平均整数延迟。
在步骤 530， 控制过程确定 APC 范围。仅作为示例， 控制过程可比较平均整数延迟 并且确定两个或更多个平均整数延迟是否相等。如果是， 控制过程可限定由对应于相等平 均整数延迟的标定 APC 中的最小一个和所述标定 APC 中的最大一个界定的 APC 范围。控制 过程在步骤 534 标定 SS 延迟模块 320。控制过程标定 SS 延迟模块 320， 且更具体地标定 SS 延迟模型， 以便将 APC 和 APC 范围映射到相应平均整数延迟。于是， 控制过程可结束。
现参考图 6， 示出了描述由另一示例性方法 600 执行的步骤的流程图。控制过程 可在步骤 602 开始， 其中控制过程设定标定 APC。控制过程可将标定 APC 设定为例如最小 APC、 最大 APC、 或其它合适 APC。控制过程在步骤 606 脉冲增加或减少标定 APC。控制过程 在步骤 610 监测 SS 延迟和理论延迟。
控制过程在步骤 614 确定延迟差。控制过程可基于在 SS 延迟开始响应于脉冲时 的时间与在理论延迟开始响应于脉冲时的时间之间的事件数量来确定延迟差。 控制过程在 步骤 618 确定是否已经收集足够的延迟差数据。 如果是， 控制过程推进到步骤 622 ； 如果否， 控制过程返回至步骤 606。仅作为示例， 当已经确定预定数量的延迟差时， 可收集足够的延 迟差数据。
控制过程在步骤 622 确定动态补偿变量。 更具体地， 控制过程在步骤 622 确定 n 值 以及第一和第二 K 值。控制过程确定第一和第二 K 值中的一个用于增加的 APC 瞬变以及所 述 K 值中的另一个用于减少的 APC 瞬变。控制过程在步骤 626 标定动态补偿模块 322。于 是， 控制过程可结束。
参考图 7， 示出了事件对比延迟的示例性曲线图。在大约第八个事件时在标定 APC中出现示例性正脉冲。因此， 在大约第八个事件时 SS 延迟开始降低。示例性迹线 702 跟踪 SS 延迟并反映源自于脉冲的 SS 延迟的降低。
然而， 在响应于脉冲时， 理论延迟慢于 SS 延迟 702。示例性迹线 706 跟踪理论延 迟。理论延迟 706 在大约第十二个燃烧事件时开始响应于脉冲。在 SS 延迟和理论延迟开 始响应于脉冲的时间之间的延迟差可基于 SS 延迟和理论延迟开始响应的时间之间的时段 确定。仅作为示例， 图 7 的示例中的延迟差为大约四个事件 ( 即， 12-8)。n 值可基于预定数 量的延迟差确定。
本发明的广泛教示可以以多种形式实施。 因此， 尽管本发明包括特定的示例， 但是 由于当研究附图、 说明书和所附权利要求书时， 其它修改对于技术人员来说是显而易见的， 所以本发明的真实范围不应如此限制。