[发明专利]对排气系统的反馈更精确响应的燃料控制系统和方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求于2009年9月29日提交的美国临时申请No.61/246,685的权益。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，且更具体地涉及用于在空气/燃料当量比(EQR)偏移的情况下对来自于排气系统中排气氧(EGO)传感器的反馈改善响应的燃料控制系统和方法。

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。

内燃机在气缸中燃烧空气/燃料(A/F)混合物以驱动活塞并产生驱动扭矩。A/F混合物中空气与燃料的比可称为A/F比。A/F比可通过控制节气门和燃料控制系统中的至少一个来调节。然而，A/F比还可通过控制其它发动机部件(例如，排气再循环或EGR系统)来调节。例如，A/F比可被调节，以控制发动机的扭矩输出和/或控制发动机所产生的排放。

燃料控制系统可包括内反馈回路和外反馈回路。更具体地，内反馈回路可使用来自于排气氧(EGO)传感器的数据，EGO传感器位于发动机系统的排气系统中催化转化器的上游(即，催化剂前EGO传感器)。内反馈回路可使用来自于催化剂前EGO传感器的数据，以控制供应给发动机的期望燃料量(即，燃料指令)。

例如，当催化剂前EGO传感器感测发动机所产生的排气中的浓A/F比时(即，未燃烧燃料蒸汽)，内反馈回路可减少燃料指令。替代性地，例如，当催化剂前EGO传感器感测排气中的稀A/F比时(即，过量氧)，内反馈回路可增加燃料指令。换句话说，内反馈回路可将A/F比保持在理想A/F比或者接近理想A/F比(例如，化学计量比，或14.7∶1)，因而增加了发动机的燃料经济性和/或减少了发动机所产生的排放。

特别地，内反馈回路可执行比例积分(PI)控制以校正燃料指令。而且，燃料指令可基于短期燃料调整或长期燃料调整进一步被校正。例如，短期燃料调整可通过改变PI控制的增益来校正燃料指令。此外，例如当短期燃料调整不能在期望时间段内将燃料指令完全校正时，长期燃料调整可校正燃料指令。

在另一方面，外反馈回路可使用来自于设置在催化转化器之后的EGO传感器(即，催化剂后EGO传感器)的信息。外反馈回路可使用来自于催化剂后EGO传感器的数据，以校正(即，标定)来自于催化剂前EGO传感器、催化剂后EGO传感器、和/或催化转化器的意外读数。例如，外反馈回路可使用来自于催化剂后EGO传感器的数据，以将催化剂后EGO传感器保持在期望电压水平。换句话说，外反馈回路可保持期望量的氧存储在催化转化器中，因而改善排气系统的性能。此外，外反馈回路可通过改变阈值来控制内反馈回路，该阈值由内反馈回路使用以确定A/F比是浓的还是稀的。

排气成分(例如，A/F比)可影响EGO传感器的性能，因而影响EGO传感器值的精确性。结果是，燃料控制系统被设计成基于不同于所期望的值进行操作。例如，燃料控制系统被设计成“不对称地”操作。换句话说，例如，燃料控制系统对于稀A/F比的偏差响应可不同于燃料控制系统对于浓A/F比的偏差响应。

不对称性通常设计成根据发动机操作参数而定。具体地，不对称性根据排气成分而定，排气成分根据发动机操作参数而定。通过调节内反馈回路的增益和阈值而间接实现该不对称性，需要在各个发动机操作状态下进行大量测试。此外，对于每个动力系和车辆类型需要该大量标定，且该大量标定不容易适用其它技术，包括但不局限于可变阀定时和升程。

发明内容

发动机控制系统包括饱和确定模块、调节因子生成模块和燃料控制模块。饱和确定模块确定第一排气氧(EGO)传感器何时饱和，其中第一EGO传感器位于催化剂的上游。调节因子生成模块在第一EGO传感器饱和时产生用于燃料控制模块的积分增益的调节因子。燃料控制模块基于发动机所产生的排气中氧的预期量与测量值之间的差、比例增益、积分增益和积分增益调节因子来调节发动机的燃料指令。

一种方法，包括：确定第一排气氧(EGO)传感器何时饱和，其中第一EGO传感器位于催化剂的上游；在第一EGO传感器饱和时产生用于积分增益的调节因子；以及基于发动机所产生的排气中氧的预期量与测量值之间的差、比例增益、积分增益和积分增益调节因子来调节发动机的燃料指令。

本发明涉及下述技术方案。

1.一种发动机控制系统，包括：