[发明专利]用于平衡气缸空燃比的方法和系统

说明书

本公开提供了“用于平衡气缸空燃比的方法和系统”。提供了用于检测发动机气缸中的气缸间空燃比(AFR)失衡的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括：基于发动机气缸的单独的曲轴加速度相对于由所述发动机的所有气缸产生的均值曲轴加速度来检测所述气缸的AFR失衡；以及经由燃料乘数调整所述气缸的燃料量，基于失衡源从多个燃料乘数值中选择所述燃料乘数值。通过这种方式，可以使用现有的发动机系统传感器来准确地检测和校正AFR失衡。

技术领域

本说明书总体上涉及用于确定车辆的内燃发动机中的气缸间扭矩失衡的方法及系统。

背景技术

发动机排放合规性包括检测整个发动机气缸的空燃比(AFR)失衡。当一个或多个发动机气缸中的AFR与其他发动机气缸中的AFR不同时，可能会发生AFR失衡。例如，由于联接到每个气缸的空气通道的尺寸和形状变化、进气歧管泄漏、联接到每个气缸的燃料喷射器的燃料流量可变性、整个气缸的排气再循环分布不均匀以及整个气缸的抽取不均匀，可能会导致气缸AFR失衡。除了排放降低之外，气缸间AFR失衡可能会导致扭矩扰动，从而降低发动机性能和车辆操控性。

Behr等人在美国7,802,563中示出了一种用于检测气缸间AFR失衡的示例性方法。其中，基于通用排气氧(UEGO)传感器在选择的工况期间以等于或高于气缸的点火频率的频率做出的响应来识别AFR失衡。具体地，当发动机不在瞬态条件期间操作时，如果由UEGO传感器检测到的高频差分信号的积分高于阈值，则识别失衡。用于AFR失衡检测的又其他方法包括基于由压力传感器估计的排气歧管压力和/或由曲轴扭矩传感器估计的单独的气缸扭矩输出来检测AFR失衡。

然而，本文的发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，当如Behr的方法那样使用排气传感器时，可能存在其中由于排气在排气传感器处的混合不充分而未检测到气缸间AFR失衡的状况。此外，由于排气传感器的预热不足，因此排气传感器在发动机冷起动状况期间可能无法可靠地检测气缸间AFR失衡。作为另一个示例，当使用排气歧管压力来检测AFR失衡时，所述检测可能会受到压力传感器与气缸之间的距离的影响。随着距离的增加，来自其他气缸的排气更可能与来自正在评估的气缸的排气混合。因而，这些方法的可靠性可能会基于工况而变化，并且由于不可靠的AFR失衡检测而导致的任何调整都可能会导致进一步的AFR失衡和扭矩扰动。另外，用于AFR失衡检测的单独的气缸扭矩测量依靠曲轴扭矩传感器的测量，可能并非每个发动机系统都包括所述曲轴扭矩传感器。

发明内容

在一个示例中，上述问题可以通过一种方法来解决，所述方法包括：基于由多缸发动机的气缸产生的第一曲轴加速度相对于由所述发动机的所有气缸产生的第一均值曲轴加速度来指示所述气缸的空燃比(AFR)失衡；以及响应于所述AFR失衡，经由燃料乘数(multiplier)调整所述气缸的燃料量，基于失衡源从多个燃料乘数中选择所述燃料乘数。通过这种方式，可以使用现有的车辆硬件非侵入性地准确识别AFR失衡，并且经由调整对失衡气缸的燃料供应来校正AFR失衡。

作为一个示例，失衡源可以包括一个或多个失衡源，包括标称失衡、排气再循环(EGR)失衡和抽取失衡中的一者或多者。例如，在提供EGR时由于气缸之间的EGR分布不均匀而可能会发生EGR失衡，当从燃料蒸气存储滤罐中抽取燃料蒸气时由于气缸之间的分布不均匀而可能会发生抽取失衡，并且由于到每个气缸的空气通道的尺寸/形状不同和/或燃料喷射器变化而可能会发生标称失衡。因此，当存在一个以上的失衡源时，可以组合与每个失衡源相关联的燃料乘数。此外，可以基于在校准窗口(例如，曲柄转角窗口)期间从曲轴位置传感器接收到的数据来确定每个气缸的曲轴加速度。

作为另一个示例，响应于由气缸产生的第一曲轴加速度比第一均值曲轴加速度大至少第一阈值，可以认为失衡气缸相对于发动机的其他气缸是富化的。因此，燃料乘数可以将失衡气缸的燃料量相对于其他气缸减少。相反，响应于由失衡气缸产生的第一曲轴加速度比第一均值曲轴加速度小至少第一阈值，可以认为失衡气缸相对于发动机的其他气缸是稀化的，并且燃料乘数可以将失衡气缸的第一量相对于其他气缸增大对应量。