空气-燃料比传感器退化的偏移缓解制造技术

技术编号:10311935 阅读:130 留言:0更新日期:2014-08-13 14:48
本申请涉及空气-燃料比控制的各种实施例。在一个实施例中,一种方法包括用第一控制结构响应空气燃料比传感器反馈调节向发动机的燃料喷射,和响应空气-燃料比传感器不对称退化用不同的第二控制结构响应空气燃料比传感器反馈调节向该发动机的燃料喷射。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及空气-燃料比传感器退化的偏移缓解
技术介绍
由于传感器的保护罩和用于电-化学处理所需要的时间的原因,空气-燃料比传感器通常可能给反馈信号添加相对小的附加延迟/滞后。退化的传感器(可能在其保护罩被污染的情况下的传感器)可能添加更多的延迟/滞后。例如,退化的传感器信号可能被延迟(但是在其他方面和实际信号一样)或滤波(在时间展开上是实际信号的减小幅值)。在这种情况下,由于大于预期的延迟/滞后,反馈控制器可能不像希望的那样工作。 在一个例子中,为了补偿这种延迟/滞后,空气-燃料控制器可以包括预测的补偿延迟控制结构,例如,史密斯预估器。史密斯预估器可以使控制器能够通过前馈机制调整该系统的连续动态特性,其中当测量的信号不同于史密斯预估器的估测时该前馈机制补偿延迟/滞后。 但是本专利技术人已经认识到用这种方法的若干潜在的问题。例如,预测的补偿延迟控制结构的准确度可能会受到非线性的空气-燃料比传感器退化的影响。例如,预测的补偿延迟控制结构产生不对称故障的偏移,其中延迟或滤波滞后被施加于空气-燃料比转变(例如,稀至浓或浓至稀)的一个方向上,而不是另一个方向。具体说,即使在不对称空气-燃料比传感器故障被识别出时提供偏置,偏移也导致校正过量和其他的反馈控制误差。这种反馈控制误差导致增加被调节的气体NOx、CO和NMHC的排放物。 专利
技术实现思路
本专利技术人已经发现一种用于缓解偏移的途径,以便当识别出空气-燃料比传感器的不对称故障时增加反馈控制的准确度。在一个示例中,方法包括调节空气-燃料控制器的结构以缓解由不对称故障引起的延迟,而不是调节偏置或增益参数。 在一个示例中,方法包括用第一控制结构响应空气-燃料比传感器反馈来调节对发动机的燃料喷射。该方法还包括响应空气-燃料比传感器不对称退化,用不同的第二控制结构响应空气-燃料比传感器反馈来调节对发动机的燃料喷射。具体说,为了合适的控制准确度,第一控制结构包括史密斯预估器延迟补偿器,其取决于空气-燃料比传感器的线性动态运行。而且,第二控制结构包括该空气-燃料比传感器退化的行为的内部模型。该内部模型可以包括该退化的空气-燃料比传感器的实际的不对称行为的模型。因此,在动态线性运行期间该控制器通过史密斯预估器提供准确的补偿延迟,并且通过转换到补偿不对称特征的内部模型,响应识别非线性不对称运行而保持控制精度。以这种方式,可以消除由于不对称故障由史密斯预估器引起的偏移和过调两者。 应当明白,提供上面的
技术实现思路
是为了以简单的形式介绍精选的构思,这种构思在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着视为所主张主题的关键的或基本的特征,所主张主题的范围由随附具体实施方式的权利要求唯一地限定。而且,所主张的主题不限于解决上面或本专利技术的任何部分指出的任何缺点的实施方式。 附图说明 图1示出根据本专利技术实施例的发动机系统。 图2示出根据本专利技术的实施例的补偿延迟的闭环回路燃料控制系统。 图3示出根据本专利技术实施例的具有传感器退化内部模型的补偿延迟的闭环回路燃料控制系统。 图4示出六种离散型排气传感器退化行为。 图5示出在空气-燃料比传感器的不对称的稀至浓延迟故障期间未缓解(non-mitigated)的空气-燃料比控制的示例。 图6示出在空气-燃料比传感器的不对称的稀至浓延迟故障期间缓解的(mitigated)空气-燃料比控制的示例。 图7示出根据本专利技术实施例的用于控制燃料喷射的方法。 具体实施方式 下面的描述涉及空气-燃料控制系统,该控制系统提供多种不同的控制结构以在不同的条件期间基于来自空气-燃料比传感器的反馈调节空气和/或燃料。更具体地说,该空气-燃料控制系统可以利用史密斯预估器延迟补偿器基于该空气-燃料比传感器的线性行为补偿燃烧和排气传播延迟效应。而且,响应空气-燃料比传感器的非线性行为——例如会降低史密斯预估器的准确度的不对称故障——的检测,该空气-燃料控制系统可以将控制结构改变成不同的控制机构,以缓解不对称行为并且实现理想配比的运行。具体说,史密斯预估器延迟补偿器可以补充有包括故障的空气-燃料比信号的非线性不对称行为的附加模型,从而使控制系统成为非线性的内部模型控制器的类型。具体说,非线性不对称行为的模型可以是设置在史密斯预估器的反馈路径中的传感器故障模型,以缓解在由于不对称故障由史密斯预估器的修正所引起的偏移和过调。以这种方式,在空气-燃料比传感器的线性和非线性运行期间,空气燃料控制系统可以保持控制准确度。 图1是示出多缸内燃发动机10的一个汽缸的示意图,该发动机10可以被包括在车辆的推进系统中,其中排气传感器126可以用来确定由发动机10产生的排气的空气-燃料比。该空气燃料比(和其他的运行参数一起)在各种运行模式中作为空气-燃料控制系统的一部分可以用于发动机10的反馈控制。发动机10可以由包括控制器12的控制系统和由经由输入装置130的来自车辆操作者132的输入被至少部分地控制。在这个示例中,输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(即,汽缸)30可以包括具有设置在其中的活塞36的燃烧室壁32。活塞36可以连接于曲轴40以便将活塞的往复运动转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速系统连接于车辆的至少一个驱动车轮。而且,起动机马达可以经由飞轮连接于曲轴40,以能够进行发动机10的起动运行。 燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气空气并且经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中,燃烧室30可以包括两个或更多进气门和/或两个或更多排气门。 在这个示例中,进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和53通过凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和53每个可以包括一个或更多个凸轮并且可以利用由控制器12操作的凸轮轮廓变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统的其中一个或更多个以改变气门运行。进气门52和排气门5本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种方法,包括:用第一控制结构响应空气‑燃料比传感器反馈,调节向发动机的燃料喷射;和响应空气‑燃料比传感器不对称退化,用不同的第二控制结构响应空气‑燃料比传感器反馈,调节向所述发动机的燃料喷射。

【技术特征摘要】
2013.02.11 US 13/764,6431.一种方法,包括:
用第一控制结构响应空气-燃料比传感器反馈,调节向发动机的燃料
喷射;和
响应空气-燃料比传感器不对称退化,用不同的第二控制结构响应空
气-燃料比传感器反馈,调节向所述发动机的燃料喷射。
2.根据权利要求1所述的方法,其中所述第一控制结构包括没有不
对称故障模型的补偿延迟的闭环回路燃料控制结构,并且其中所述不同
的第二控制结构包括这样的模型。
3.根据权利要求2所述的方法,其中所述补偿延迟的闭环回路燃料
控制结构包括是史密斯预估器延迟补偿器。
4.根据权利要求2所述的方法,其中所述模型包括空气-燃料比传感
器退化的行为模型。
5.根据权利要求4所述的方法,其中所述模型通过根据所述空气-
燃料比传感器的不对称故障的方向和幅度移动命令的空气-燃料比的均值
或改变命令的方波的占空比,调节燃料喷射。
6.根据权利要求1所述的方法,其中所述空气-燃料比传感器是通用
排气氧传感器。
7.根据权利要求1所述的方法,其中所述空气-燃料比传感器退化是
不对称故障,其中延迟被施加在空气-燃料比转变的一个方向上。
8.一种车辆,包括:
发动机,其将排气排放到排气系统中;
空气-燃料比传感器,其被设置在所述排气系统中以测量由所述发动

\t机排放的气体的空气-燃料比;和
控制器,其包括处理器和保持指令的电子储存介质,当由所述处理
器执行所述指令时:
用第一控制结构响应空气-燃料比传感器反馈,调节向所述发动机的
燃料喷射;并且
响应检测到所述空气-燃料比传感器的不对称故障,用不同的第二控
制结构响应空气-燃料比传感器反馈,调节对所述发动机的燃料喷射。
9.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员:M·J·杰克维斯S·W·马格纳
申请(专利权)人:福特环球技术公司
类型:发明
国别省市:美国;US

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