延迟补偿系统和方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010501815.X

申请日:

2010.09.30

公开号:

CN102032061A

公开日:

2011.04.27

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):F02D 41/14申请日:20100930|||公开

IPC分类号:

F02D41/14; F02D29/02

主分类号:

F02D41/14

申请人:

通用汽车环球科技运作公司

发明人:

J.迈尔; S.W.米德拉姆-莫勒; K.P.杜德; S.于尔科维奇; Y.G.格真内克

地址:

美国密执安州

优先权:

2009.09.30 US 12/570251

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司 72001

代理人:

彭武

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内容摘要

本发明涉及延迟补偿系统和方法。稳态(SS)延迟模块基于每缸空气量确定用于SS操作状态的SS延迟时段。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、SS延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段。第一动态补偿变量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燃烧的排气从气缸排出时的第二时间之间的时段。SS和预估延迟时段对应于第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧传感器时的第三时间之间的时段。最终当量比模块基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。

权利要求书

1: 一种用于车辆的系统, 包括 : 稳态 (SS) 延迟模块, 所述 SS 延迟模块基于每缸空气量 (APC) 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、 SS 延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段 ; 其中, 第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段 ; 以及 其中, SS 和预估延迟时段对应于所述第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧 (EGO) 传感器时的第三时间之间的时段 ; 和 最终当量比 (EQR) 模块, 所述 EQR 模块基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给 气缸的燃料量。
2: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中, 动态补偿模块基于第一和第二延迟时段的求和 确定预估延迟时段、 基于 SS 延迟时段与第二动态补偿变量的第一乘积确定第一延迟时段、 以及基于先前预估延迟时段与第二动态补偿变量的第二乘积确定第二延迟时段。
3: 根据权利要求 2 所述的系统, 其中, 先前预估延迟时段对应于由动态补偿模块确定 的上一个预估延迟时段。
4: 根据权利要求 2 所述的系统, 其中, SS 延迟时段对应于在第一时间之前一定数量的 燃烧事件内由 SS 延迟模块确定的 SS 延迟时段, 其中, 该数量是第一动态补偿变量。
5: 根据权利要求 2 所述的系统, 其中, 第二动态补偿变量是第一值和第二值中的一个。
6: 根据权利要求 1 所述的系统, 其中, 动态补偿模块基于 APC 将第二动态补偿变量选择 性地设定为第一值和第二值中的一个, 其中第一值和第二值不相等。
7: 根据权利要求 6 所述的系统, 其中, 动态补偿模块在 APC 增加时将第二动态补偿变量 设定为第一值和第二值中的一个, 且在 APC 减少时将第二动态补偿变量设定为第一值和第 二值中的另一个。
8: 根据权利要求 1 所述的系统, 还包括 : 传感器延迟模块, 所述传感器延迟模块基于预估延迟确定排气的预期当量比 (EQR) ; 传感器输出模块, 所述传感器输出模块将预期 EQR 选择性地转换为由 EGO 传感器输出 的 EGO 测量值的单位 ; 和 偏差模块, 所述偏差模块基于预期 EQR 与 EGO 测量值之间的差确定偏差。
9: 根据权利要求 8 所述的系统, 其中, 最终 EQR 模块基于偏差调节在第三时间之后提供 给气缸的燃料量。
10: 一种用于车辆的方法, 包括 : 基于每缸空气量 (APC) 确定用于稳态 (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、 SS 延迟时段以及先前预估延迟时段确 定预估延迟时段 ; 其中, 第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段 ; 以及 其中, SS 和预估延迟时段对应于所述第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧 (EGO) 传感器时的第三时间之间的时段 ; 以及 2 基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。

说明书


延迟补偿系统和方法

    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.12/570,251(8540P-000987)。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 EGO 上游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 稳态 (SS) 延迟模块基于每缸空气量确定用于 SS 操作状态的 SS 延迟时段。 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、 SS 延迟时段以及先前预估延迟时段 确定预估延迟时段。 第一动态补偿变量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燃烧的排气从气缸排出时的第二时间之间的时段。 SS 和预估延迟时段 对应于第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧传感器时的第三时间之间的时段。 最终当量比模块基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料。
     一种方法包括 : 基于每缸空气量 (APC) 确定用于稳态 (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、 SS 延迟时段以及先前预估延迟时段确 定预估延迟时段。 第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段。SS 和预估延 迟时段对应于第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧 (EGO) 传感器时的第三时
     间之间的时段。 所述方法还包括基于预估延迟时段调节在第三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. 一种用于车辆的系统, 包括 :
     稳态 (SS) 延迟模块, 所述 SS 延迟模块基于每缸空气量 (APC) 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、 SS 延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段 ;
     其中, 第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段 ; 以及
     其中, SS 和预估延迟时段对应于所述第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排 气氧 (EGO) 传感器时的第三时间之间的时段 ; 和
     最终当量比 (EQR) 模块, 所述 EQR 模块基于预估延迟时段调节在第三时间之后提 供给气缸的燃料量。
     2. 根据方案 1 所述的系统, 其中, 动态补偿模块基于第一和第二延迟时段的求和 确定预估延迟时段、 基于 SS 延迟时段与第二动态补偿变量的第一乘积确定第一延迟时段、 以及基于先前预估延迟时段与第二动态补偿变量的第二乘积确定第二延迟时段。
     3. 根据方案 2 所述的系统, 其中, 先前预估延迟时段对应于由动态补偿模块确定 的上一个预估延迟时段。
     4. 根据方案 2 所述的系统, 其中, SS 延迟时段对应于在第一时间之前一定数量的 燃烧事件内由 SS 延迟模块确定的 SS 延迟时段, 其中, 该数量是第一动态补偿变量。
     5. 根据方案 2 所述的系统, 其中, 第二动态补偿变量是第一值和第二值中的一个。
     6. 根据方案 1 所述的系统, 其中, 动态补偿模块基于 APC 将第二动态补偿变量选择 性地设定为第一值和第二值中的一个, 其中第一值和第二值不相等。
     7. 根据方案 6 所述的系统, 其中, 动态补偿模块在 APC 增加时将第二动态补偿变量 设定为第一值和第二值中的一个, 且在 APC 减少时将第二动态补偿变量设定为第一值和第 二值中的另一个。
     8. 根据方案 1 所述的系统, 还包括 :
     传感器延迟模块, 所述传感器延迟模块基于预估延迟确定排气的预期当量比 (EQR) ;
     传感器输出模块, 所述传感器输出模块将预期 EQR 选择性地转换为由 EGO 传感器 输出的 EGO 测量值的单位 ; 和
     偏差模块, 所述偏差模块基于预期 EQR 与 EGO 测量值之间的差确定偏差。
     9. 根据方案 8 所述的系统, 其中, 最终 EQR 模块基于偏差调节在第三时间之后提供 给气缸的燃料量。
     10. 根据方案 8 所述的系统, 还包括取回模块, 所述取回模块取回在第一时间之前 提供给气缸的空气 / 燃料混合物的一个或多个当量比 (EQR), 并且基于所述一个或多个当 量比和预估延迟确定取回 EQR,
     其中, 传感器延迟模块基于取回 EQR 确定预期 EQR。11. 一种用于车辆的方法, 包括 :
     基于每缸空气量 (APC) 确定用于稳态 (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、 SS 延迟时段以及先前预估延迟时 段确定预估延迟时段 ;
     其中, 第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段 ; 以及
     其中, SS 和预估延迟时段对应于所述第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排 气氧 (EGO) 传感器时的第三时间之间的时段 ; 以及
     基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。
     12. 根据方案 11 所述的方法, 还包括 :
     基于第一和第二延迟时段的求和确定预估延迟时段 ;
     基于 SS 延迟时段与第二动态补偿变量的第一乘积确定第一延迟时段 ; 以及
     基于先前预估延迟时段与第二动态补偿变量的第二乘积确定第二延迟时段。
     13. 根据方案 12 所述的方法, 其中, 先前预估延迟时段对应于所确定的上一个预 估延迟时段。 14. 根据方案 12 所述的方法, 其中, SS 延迟时段对应于在第一时间之前一定数量 的燃烧事件内所确定的 SS 延迟时段, 其中, 该数量是第一动态补偿变量。
     15. 根据方案 12 所述的方法, 其中, 第二动态补偿变量是第一值和第二值中的一个。
     16. 根据方案 11 所述的方法, 还包括基于 APC 将第二动态补偿变量选择性地设定 为第一值和第二值中的一个, 其中第一值和第二值不相等。
     17. 根据方案 16 所述的方法, 还包括在 APC 增加时将第二动态补偿变量设定为第 一值和第二值中的一个, 且在 APC 减少时将第二动态补偿变量设定为第一值和第二值中的 另一个。
     18. 根据方案 11 所述的方法, 还包括 :
     基于预估延迟确定排气的预期当量比 (EQR) ;
     将预期 EQR 选择性地转换为由 EGO 传感器输出的 EGO 测量值的单位 ; 以及
     基于预期 EQR 与 EGO 测量值之间的差确定偏差。
     19. 根据方案 18 所述的方法, 还包括基于偏差调节在第三时间之后提供给气缸的 燃料量。
     20. 根据方案 18 所述的方法, 还包括 :
     取回在第一时间之前提供给气缸的空气 / 燃料混合物的一个或多个当量比 (EQR) ;
     基于所述一个或多个当量比和预估延迟确定取回 EQR ; 以及
     基于取回 EQR 确定预期 EQR。
     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 ; 以及 图 5 是描绘由根据本发明原理的方法所执行的示例性步骤的流程图。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 延迟使用预期输出来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。
     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 包括指令生成 器模块 102、 外环模块 104、 内环模块 106、 以及参考生成模块 108。指令生成器模块 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 的比率来表示。
     指令生成器模块 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)。指令生成器模块 102 还确定期望下游排气输出 ( 期望 DS EGO)。指令生成器模块 102 可基于例如发动机操作状态确定期望 DS EGO。
     指令生成器模块 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 :
     取回 EQR(k) = (1+ID(k)-PD(k))* 存储 EQR(k-ID(k))+(3)
     (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) 时的预估延迟 :
     (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 个燃烧事件之后的 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) 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。
     现参考图 5, 描述了示出示例性方法 500 的流程图。控制过程可在步骤 501 开始, 其中控制过程存储最终 EQR 请求的 EQR。换句话说, 控制过程在步骤 501 中存储当前最终 EQR。在步骤 502, 控制过程确定 SS 延迟。控制过程可基于例如 APC 确定 SS 延迟。控制过 程在步骤 506 确定预估延迟。仅作为示例, 控制过程可使用方程 (4) 确定预估延迟, 如上所 述。
     在步骤 510, 控制过程确定整数延迟。 控制过程可基于将取整函数应用于预估延迟 来确定整数延迟。 换句话说, 在步骤 510, 控制过程可将预估延迟下舍入为最接近的整数, 以 确定整数延迟。控制过程在步骤 514 确定取回 EQR。控制过程可基于预估延迟、 整数延迟、 以及 N 个存储 EQR 中的一个或多个确定取回 EQR。仅作为示例, 控制过程可使用方程 (3) 确 定取回 EQR, 如上所述。
     控制过程在步骤 518 确定预期 EQR。控制过程可基于存储 EQR 和 US EGO 传感器 38 的特性确定预期 EQR。仅作为示例, 控制过程可使用方程 (5) 确定预期 EQR, 如上所述。 控制过程在步骤 522 确定预期 US EGO。仅作为示例, 控制过程可通过将预期 EQR 转换为 US EGO 信号的单位来确定预期 US EGO。控制过程接着返回至步骤 501。 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。
    

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1、10申请公布号CN102032061A43申请公布日20110427CN102032061ACN102032061A21申请号201010501815X22申请日2010093012/57025120090930USF02D41/14200601F02D29/0220060171申请人通用汽车环球科技运作公司地址美国密执安州72发明人J迈尔SW米德拉姆莫勒KP杜德S于尔科维奇YG格真内克74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人彭武54发明名称延迟补偿系统和方法57摘要本发明涉及延迟补偿系统和方法。稳态SS延迟模块基于每缸空气量确定用于SS操作状态的SS延迟时段。动态补偿模块基于。

2、动态操作状态的第一和第二动态补偿变量、SS延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段。第一动态补偿变量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燃烧的排气从气缸排出时的第二时间之间的时段。SS和预估延迟时段对应于第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧传感器时的第三时间之间的时段。最终当量比模块基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图5页CN102032064A1/2页21一种用于车辆的系统,包括稳态SS延迟模块,所述SS延迟模块基于每缸空气量APC确定。

3、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、SS延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段;其中,第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段;以及其中,SS和预估延迟时段对应于所述第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧EGO传感器时的第三时间之间的时段;和最终当量比EQR模块,所述EQR模块基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。2根据权利要求1所述的系统,其中,动态补偿模块基于第一和第二延迟时段的求和确定预估延迟时段、基于SS延。

4、迟时段与第二动态补偿变量的第一乘积确定第一延迟时段、以及基于先前预估延迟时段与第二动态补偿变量的第二乘积确定第二延迟时段。3根据权利要求2所述的系统,其中,先前预估延迟时段对应于由动态补偿模块确定的上一个预估延迟时段。4根据权利要求2所述的系统,其中,SS延迟时段对应于在第一时间之前一定数量的燃烧事件内由SS延迟模块确定的SS延迟时段,其中,该数量是第一动态补偿变量。5根据权利要求2所述的系统,其中,第二动态补偿变量是第一值和第二值中的一个。6根据权利要求1所述的系统,其中,动态补偿模块基于APC将第二动态补偿变量选择性地设定为第一值和第二值中的一个,其中第一值和第二值不相等。7根据权利要求6。

5、所述的系统,其中,动态补偿模块在APC增加时将第二动态补偿变量设定为第一值和第二值中的一个,且在APC减少时将第二动态补偿变量设定为第一值和第二值中的另一个。8根据权利要求1所述的系统,还包括传感器延迟模块,所述传感器延迟模块基于预估延迟确定排气的预期当量比EQR;传感器输出模块,所述传感器输出模块将预期EQR选择性地转换为由EGO传感器输出的EGO测量值的单位;和偏差模块,所述偏差模块基于预期EQR与EGO测量值之间的差确定偏差。9根据权利要求8所述的系统,其中,最终EQR模块基于偏差调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。10一种用于车辆的方法,包括基于每缸空气量APC确定用于稳态SS操作状。

6、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、SS延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段;其中,第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段;以及其中,SS和预估延迟时段对应于所述第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧EGO传感器时的第三时间之间的时段;以及权利要求书CN102032061ACN102032064A2/2页3基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。权利要求书CN102032061ACN102032064A1/9页4延迟补偿系统和方法0001相关申请的交叉引用。

7、0002本申请涉及于2009年09月30日提交的美国专利申请NO12/570,2518540P000987。上述申请的公开内容在此作为参考全文引入。技术领域0003本发明涉及内燃机,且更具体地涉及氧传感器。背景技术0004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。0005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。

8、的排气。0006控制内环可使用来自于EGO上游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。0007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。

9、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0008稳态SS延迟模块基于每缸空气量确定用于SS操作状态的SS延迟时段。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、SS延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段。第一动态补偿变量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燃烧的排气从气缸排出时的第二时间之间的时段。SS和预估延迟时段对应于第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧传感器时的第三时间之间的时段。最终当量比模块基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料。0009一种方法包括基于每缸空气量APC确定用于稳态SS操作状态的S。

10、S延迟时段;基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量、SS延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段。第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段。SS和预估延迟时段对应于第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧EGO传感器时的第三时说明书CN102032061ACN102032064A2/9页5间之间的时段。所述方法还包括基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。0010本发明涉及下述技术方案。00111一种用于车辆的系统,包括0012稳态SS延迟模块,所述SS延迟模块基于每缸空气量APC确定用。

11、于SS操作状态的SS延迟时段;0013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、SS延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段;0014其中,第一动态补偿变量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从气缸排出时的第二时间之间的时段;以及0015其中,SS和预估延迟时段对应于所述第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧EGO传感器时的第三时间之间的时段;和0016最终当量比EQR模块,所述EQR模块基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。00172根据方案1所述的系统,其中,动态补偿模块基于第一和第二延迟时段。

12、的求和确定预估延迟时段、基于SS延迟时段与第二动态补偿变量的第一乘积确定第一延迟时段、以及基于先前预估延迟时段与第二动态补偿变量的第二乘积确定第二延迟时段。00183根据方案2所述的系统,其中,先前预估延迟时段对应于由动态补偿模块确定的上一个预估延迟时段。00194根据方案2所述的系统,其中,SS延迟时段对应于在第一时间之前一定数量的燃烧事件内由SS延迟模块确定的SS延迟时段,其中,该数量是第一动态补偿变量。00205根据方案2所述的系统,其中,第二动态补偿变量是第一值和第二值中的一个。00216根据方案1所述的系统,其中,动态补偿模块基于APC将第二动态补偿变量选择性地设定为第一值和第二值中。

13、的一个,其中第一值和第二值不相等。00227根据方案6所述的系统,其中,动态补偿模块在APC增加时将第二动态补偿变量设定为第一值和第二值中的一个,且在APC减少时将第二动态补偿变量设定为第一值和第二值中的另一个。00238根据方案1所述的系统,还包括0024传感器延迟模块,所述传感器延迟模块基于预估延迟确定排气的预期当量比EQR;0025传感器输出模块,所述传感器输出模块将预期EQR选择性地转换为由EGO传感器输出的EGO测量值的单位;和0026偏差模块,所述偏差模块基于预期EQR与EGO测量值之间的差确定偏差。00279根据方案8所述的系统,其中,最终EQR模块基于偏差调节在第三时间之后提供。

14、给气缸的燃料量。002810根据方案8所述的系统,还包括取回模块,所述取回模块取回在第一时间之前提供给气缸的空气/燃料混合物的一个或多个当量比EQR,并且基于所述一个或多个当量比和预估延迟确定取回EQR,0029其中,传感器延迟模块基于取回EQR确定预期EQR。说明书CN102032061ACN102032064A3/9页6003011一种用于车辆的方法,包括0031基于每缸空气量APC确定用于稳态SS操作状态的SS延迟时段;0032基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量、SS延迟时段以及先前预估延迟时段确定预估延迟时段;0033其中,第一动态补偿变量对应于在燃料被提供用于发动机气缸时的第一。

15、时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气从气缸排出时的第二时间之间的时段;以及0034其中,SS和预估延迟时段对应于所述第一时间与在排气达到位于催化剂上游的排气氧EGO传感器时的第三时间之间的时段;以及0035基于预估延迟时段调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。003612根据方案11所述的方法,还包括0037基于第一和第二延迟时段的求和确定预估延迟时段;0038基于SS延迟时段与第二动态补偿变量的第一乘积确定第一延迟时段;以及0039基于先前预估延迟时段与第二动态补偿变量的第二乘积确定第二延迟时段。004013根据方案12所述的方法,其中,先前预估延迟时段对应于所确定的上一个预估延迟时段。。

16、004114根据方案12所述的方法,其中,SS延迟时段对应于在第一时间之前一定数量的燃烧事件内所确定的SS延迟时段,其中,该数量是第一动态补偿变量。004215根据方案12所述的方法,其中,第二动态补偿变量是第一值和第二值中的一个。004316根据方案11所述的方法,还包括基于APC将第二动态补偿变量选择性地设定为第一值和第二值中的一个,其中第一值和第二值不相等。004417根据方案16所述的方法,还包括在APC增加时将第二动态补偿变量设定为第一值和第二值中的一个,且在APC减少时将第二动态补偿变量设定为第一值和第二值中的另一个。004518根据方案11所述的方法,还包括0046基于预估延迟确。

17、定排气的预期当量比EQR;0047将预期EQR选择性地转换为由EGO传感器输出的EGO测量值的单位;以及0048基于预期EQR与EGO测量值之间的差确定偏差。004919根据方案18所述的方法,还包括基于偏差调节在第三时间之后提供给气缸的燃料量。005020根据方案18所述的方法,还包括0051取回在第一时间之前提供给气缸的空气/燃料混合物的一个或多个当量比EQR;0052基于所述一个或多个当量比和预估延迟确定取回EQR;以及0053基于取回EQR确定预期EQR。0054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。

18、的范围。附图说明0055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;说明书CN102032061ACN102032064A4/9页70056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;0057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;0058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;以及0059图5是描绘由根据本发明原理的方法所执行的示例性步骤的流程图。具体实施方式0060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。

19、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。0061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。0062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。0063ECM基于提供用于燃烧的空气/燃料混合。

20、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延迟使用预期输出来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。0064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。0065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。

21、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。0066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。0067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。

22、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。0068发动机系统10还包括发动机控制模块ECM30,其调节发动机系统10的操作。ECM30与进气系统14、燃料系统16、以及点火系统18通信。ECM30还与各种传感器通信。仅作为示例,ECM30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。说明书CN102032061ACN102032064A5/9页80069MAF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。。

23、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。0070ECM30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,ECM30与上游EGO传感器USEGO传感器38以及下游EGO传感器DSEGO传感器40通信。USEGO传感器38位于催化剂28的上游,DSEGO传感器40位于催化剂28的下游。USEGO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。0071USEGO传感器38。

24、和DSEGO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,USEGO传感器38基于催化剂28上游的氧浓度产生上游EGOUSEGO信号,且DSEGO传感器40基于催化剂28下游的氧浓度产生下游EGODSEGO信号。0072USEGO传感器38和DSEGO传感器40每个均可包括转换式EGO传感器、通用EGOUEGO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02V和高电压例如,大约08V之间转换。UEGO传感器产生EGO信号并且提供在浓与稀。

25、之间的测量值,该EGO信号对应于排气的当量比EQR。0073现参考图2,示出了ECM30的示例性实施方式的功能框图。ECM30包括指令生成器模块102、外环模块104、内环模块106、以及参考生成模块108。指令生成器模块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的比率来表示。0074指令生成器模块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。

26、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,10。指令生成器模块102还确定期望下游排气输出期望DSEGO。指令生成器模块102可基于例如发动机操作状态确定期望DSEGO。0075指令生成器模块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USEGO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。0076外环模块104还可产生用于基本E。

27、QR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。0077外环模块104基于USEGO信号和DSEGO信号估计催化剂28的氧存储量。外环说明书CN102032061ACN102032064A6/9页9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。

28、DSEGO信号与期望DSEGO之间的差。0078内环模块106基于USEGO信号与预期USEGO之间的差确定上游EGO校正USEGO校正见图3。USEGO校正可例如对应于基本EQR请求的校正以最小化USEGO信号与预期USEGO之间的差。0079参考生成模块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。0080内环模块106基于基本EQR请求和U。

29、SEGO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、USEGO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。ECM30基于最终EQR请求控制燃料系统16。0081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USEGO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。0082预期USEGO模块202确定预期USEGO。预期USEGO模块2。

30、02基于最终EQR请求确定预期USEGO。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USEGO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。0083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USEGO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USEGO传感器38位置时的时间与在得到的排气反映到USEGO信号中时的时间之间的延迟。0084预期USEGO模块202存储最终EQR请求的E。

31、QR。预期USEGO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USEGO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USEGO传感器38测量的EQR。0085偏差模块204基于由USEGO传感器38提供的USEGO信号和由预期USEGO模块202提供的预期USEGO确定上游EGO偏差USEGO偏差。更具体地,偏差模块204基于USEGO信号与预期USEGO之间的差确定USEGO偏差。0086缩放模块206基于USEGO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USEGO偏差确定燃料偏差。仅作。

32、为示例,缩放模块206可使用下述方程确定燃料偏差0087说明书CN102032061ACN102032064A7/9页100088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00892燃料偏差KMAP,RPMUSEGO偏差0090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。0091补偿器模块208基于燃料偏差确定USEGO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USEGO校正。0092最终EQR模块210基于基本EQR。

33、请求、参考信号、USEGO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、USEGO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USEGO传感器38中的故障。0093现参考图4,示出了预期USEGO模块202的示例性实施方式的功能框图。预期USEGO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USEGO模块。

34、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。0094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。0095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/燃料混合反映到USEGO信号中时的时间之间的事件的最大数。

35、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。0096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USEGO传感器38位置处的排气是基于取。

36、回EQR提供的空气/燃料混合物燃烧的结果。0097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EQR0098取回EQRK1IDKPDK存储EQRKIDK30099PDKIDK存储EQRKIDK10100其中,IDK是在事件K时的整数延迟,PDK是在事件K时的预估延迟,存储EQRKIDK是在KIDK个事件以前的缓冲器中的存储EQR,存储EQRKIDK1是在KIDK1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说明书CN102032061ACN102032064A8/9页11的确定。0101SS延迟模块320可基于APC确定稳态延迟SS延迟。仅作为示例。

37、,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。0102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USEGO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。

38、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。0103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时的预估延迟01044预估延迟KKSS延迟KN1KPDK10105其中,SS延迟KN是在N个燃烧事件之后的SS延迟,PDK1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。

39、化。0106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。0107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USEGO传感器38的一个或多个特性确定预期EQR。USEGO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的预。

40、期EQR01080109其中,是USEGO传感器38的时间常数例如,秒,N是发动机速度,预期EQRK1是传感器延迟模块326所输出的上一个预期EQR,取回EQRK是针对事件K从取回模块316接收的取回EQR。0110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USEGO。仅作为示例,传感器输出模块328可将预期EQR转换为USEGO信号的单位例如,当USEGO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USEGO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USEGO信号比较。传感器输出模块328向。

41、偏差模块204提供预期USEGO,用于与US说明书CN102032061ACN102032064A9/9页12EGO传感器38所提供的USEGO信号比较。0111现参考图5,描述了示出示例性方法500的流程图。控制过程可在步骤501开始,其中控制过程存储最终EQR请求的EQR。换句话说,控制过程在步骤501中存储当前最终EQR。在步骤502,控制过程确定SS延迟。控制过程可基于例如APC确定SS延迟。控制过程在步骤506确定预估延迟。仅作为示例,控制过程可使用方程4确定预估延迟,如上所述。0112在步骤510,控制过程确定整数延迟。控制过程可基于将取整函数应用于预估延迟来确定整数延迟。换句话说。

42、,在步骤510,控制过程可将预估延迟下舍入为最接近的整数,以确定整数延迟。控制过程在步骤514确定取回EQR。控制过程可基于预估延迟、整数延迟、以及N个存储EQR中的一个或多个确定取回EQR。仅作为示例,控制过程可使用方程3确定取回EQR,如上所述。0113控制过程在步骤518确定预期EQR。控制过程可基于存储EQR和USEGO传感器38的特性确定预期EQR。仅作为示例,控制过程可使用方程5确定预期EQR,如上所述。控制过程在步骤522确定预期USEGO。仅作为示例,控制过程可通过将预期EQR转换为USEGO信号的单位来确定预期USEGO。控制过程接着返回至步骤501。0114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。说明书CN102032061ACN102032064A1/5页13图1说明书附图CN102032061ACN102032064A2/5页14图2说明书附图CN102032061ACN102032064A3/5页15图3说明书附图CN102032061ACN102032064A4/5页16图4说明书附图CN102032061ACN102032064A5/5页17图5说明书附图CN102032061A。

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