用于降低汽缸空气燃料比不平衡的方法技术

本发明专利技术涉及用于降低汽缸空气燃料比不平衡的方法。描述了用于监测发动机的汽缸中的空气燃料不平衡的方法和系统。发动机转速信号被采样并随后运行通过被设置为采样频率的陷波器。基于所得滤波后的发动机转速的第一频率组成，检测并解决汽缸不平衡。

Method for reducing air fuel ratio imbalance in cylinder

The invention relates to a method for reducing the air-fuel ratio imbalance in a cylinder. A method and system for monitoring the imbalance of air fuel in a cylinder of an engine is described. The engine speed signal is sampled and then run through a trap set to the sampling frequency. Based on the first frequency of the engine speed after the resulting filter, the cylinder imbalance is detected and solved.

【技术实现步骤摘要】
用于降低汽缸空气燃料比不平衡的方法
本说明书总体涉及用于基于曲轴加速度信号检测并解决汽缸中空气燃料比不平衡的方法和系统。
技术介绍
与空气燃料比不平衡相关联的燃烧中的汽缸至汽缸变化可由于各种原因而在发动机中发生。例如，由于汽缸至汽缸的进气门沉积的变化、堵塞的排气再循环(EGR)孔口、电气问题、空气泄漏和/或偏移的燃料喷射器，汽缸至汽缸空气燃料比不平衡可发生。当空气燃料比不平衡发生在一个或多个汽缸中时，发动机性能退化。此外，发动机可能不能维持排放达标且燃料经济性可降低。一种用于检测空气燃料比不平衡的示例方法由Javaherian在U.S.6,668,812中示出。在此，在至少一个发动机循环以当前发动机转速和负载状况从排气氧传感器收集一系列时序信号，并且该系列信号通过离散傅里叶变换转换为特定频率下的空气燃料比不平衡矢量。针对当前发动机转速和负载，该矢量随后被投射到对应于两个标称燃料不平衡模式的离散傅里叶变换的已知大小和相位的两个燃料不平衡参考矢量上。该参考矢量预先被校正并存储在发动机控制器的存储器中。基于所采样的矢量与参考矢量的偏差，检测汽缸中的空气燃料不平衡。然而，本文专利技术人已经认识到此类系统的潜在问题。由于存在高采样率和所需矢量变换的复杂性，使用US6,668,812的方法检测空气燃料不平衡可以是时间、成本和计算密集的。具体地，依靠快速傅里叶变换(FFT)能够导致检测和解决空气燃料比不平衡的延迟。
技术实现思路
本文专利技术人已经认识到上述问题并识别一种方法以至少部分解决上述问题。在一个示例中，上述问题可通过一种方法解决，该方法用于通过采样与发动机点火事件同步的发动机转速、利用陷波器(notchfilter)以选定频率处理所采样的发动机转速并基于标准化的所采样的信号识别发动机不平衡，来以选定频率相对于曲轴角度的变化标准化发动机转速组成(content)。以此方式，使用陷波器能够完成对所采样的发动机转速值的频域分析，从而简化汽缸不平衡的检测而不降低结果可靠性，。作为一个示例，一系列有序的采样的发动机转速值可在发动机的发动机循环内收集，其中，所有汽缸旨在以化学计量比受控。所采样的值可随后使用离散陷波器被滤波，离散陷波器被设置为每一发动机循环一次的频率。此外，在利用陷波器处理所采样的值之前，所采样的值可关于曲轴角度中的变化而被标准化并被存储在发动机控制器的存储器中。在此，在每个点火汽缸的做功冲程期间采样发动机转速信号，且基于每个汽缸的扭矩通过基于火花正时与MBT火花的偏差进行的缩放来标准化所估计的加速度。为了检测发动机汽缸中的空气燃料不平衡的存在，在发动机点火事件内，发动机转速组成可在多个点处进行采样。可基于发动机配置和汽缸点火频率调节采样频率，且该采样频率在一个示例中为发动机点火频率的整数倍。随后使用被设置到采样频率的离散陷波器处理所采样的数据，并利用值来取消每一发动机循环频率一次以获得发动机转速的频域特征。陷波器输出从原始信号扣除。所处理的输出大小随后与阈值比较。基于相对于阈值的大小，可确定汽缸不平衡的存在。此外，不平衡度和不平衡的方向性(即，不平衡比化学计量是富还是稀)也可基于所处理的输出的大小和相位进行确定。随后可调整发动机参数以降低不平衡。例如，不平衡的汽缸的加燃料可被调节以校正不平衡。以这种方式，可监测汽缸至汽缸的空气燃料比的变化。将离散陷波器应用于发动机转速组成的频域特征的技术效果在于可使用更快且更简单的处理方法检测空气燃料比不平衡。具体地，降低对复杂的、时间和计算集中的处理方法(如，傅里叶变换)的需要，而不降低空气燃料比不平衡检测的精度。总之，通过更高可靠性地识别汽缸的空气燃料不平衡，可降低排放并可提高发动机性能。应当理解，提供上面的
技术实现思路
用于以简化的形式介绍在详细描述中进一步描述的概念的选择。这并不意味着标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，所要求保护的主题的保护范围仅由随附的权利要求书唯一限定。此外，所要求保护的主题并不限于解决上面所提到的或在本公开的任何部分中的任何缺点的实施方式附图说明图1示出示例发动机系统的示意图。图2示出映射图，其示出在不同不平衡度下在发动机(如，图1的发动机系统)中的怠速的汽缸的频率组成。图3呈现示例流程图，其示出一种用于确定在发动机(如，图1的发动机系统)中具有空气燃料不平衡的汽缸的程序。图4呈现示例扭矩模型。图5示出使用陷波器对发动机转速进行信号处理的示例的示意图。图6示出陷波器的频率响应的示例映射图。图7示出在不同的稀不平衡度下的滤波后的发动机转速信号的示例比较映射图。图8示出标准化过程的示例。图9示出每一点火循环的两个PIP采样的示例。图10呈现示例流程图，其示出信号标准化过程。具体实施方式以下说明涉及用于识别发动机(如，图1的发动机)中的汽缸的潜在的空气燃料不平衡的系统和方法。在图2中示出示例映射图，其示出在发动机怠速状况下在化学计量和不同程度的稀不平衡下使用发动机转速的离散傅里叶变换的频域特征的比较。发动机控制器可经配置以执行用于空气燃料不平衡监测的控制程序，如参考图3和5示出的，以经由离散陷波器执行发动机转速相对于曲轴加速度变化的频域特征，其中，仅连续频率的窄频带或单个频率被通过至滤波器输出。使用陷波器获得的输出可响应于所选的多个点火频率处的变化，如，每一发动机循环一次(4冲程发动机为两个发动机转数)(图6)。滤波器输出的大小相对于参考信号的大小的变化可用于检测汽缸不平衡的存在和程度(图7)。参考图8-9示出对所采样的数据的示例信号处理。总之，可使用少耗时和计算集中方法精确获悉汽缸空气燃料不平衡。图1示出在内燃发动机10中的示例汽缸30的示意图。汽缸30在本文还可被称为燃烧室30。可由包括控制器12的控制系统和从车辆驾驶员132经由输入装置130的输入来至少部分地控制发动机10。在该示例中，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30可包括燃烧室壁33，其中，活塞36定位在燃烧室壁中。活塞36可被耦接至曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速器系统(未示出)被耦接至车辆的至少一个驱动轮。另外，起动器马达可经由飞轮(未示出)被耦接至曲轴40以使发动机10能够启动运行。燃烧室30可经由进气通道42从进气歧管44接收进气，并且可经由排气歧管48和排气通道58排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管48能够经由相应的进气门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可包括两个或多个进气门和/或两个或多个排气门。在一些示例中，进气通道中的一个或多个可包括升压装置(如，涡轮增压器或机械增压器)。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，涡轮增压器包括布置在进气通道42和44之间的压缩机174，以及沿着排气通道48布置的排气涡轮机176。压缩机174可至少部分由排气涡轮机176经由轴180提供动力，其中，升压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他示例中，如，其中，发动机10设置有机械增压器，排气涡轮机176可被可选择地省略，其中，压缩机174可由来自马达或发动机的机械输入提供动力。在图1的示例中，进气门52和排气门54可经由相应的凸轮致本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：采样与发动机点火同步的发动机转速信号；经由陷波器滤波采样的发动机转速信号；以及基于所述陷波器相对于阈值的输出，指示汽缸空气燃料不平衡。

【技术特征摘要】
2016.02.24 US 15/052,6881.一种方法，包括：采样与发动机点火同步的发动机转速信号；经由陷波器滤波采样的发动机转速信号；以及基于所述陷波器相对于阈值的输出，指示汽缸空气燃料不平衡。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述滤波包括将所述陷波器设置为每一发动机循环一次的频率。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述指示包括基于所述陷波器的输出相对于所述阈值的偏差大小，指示所述不平衡的大小。4.根据权利要求1所述的方法，其中，指示汽缸空气燃料不平衡包括指示所述汽缸的空气燃料比与预定空气燃料比的偏差，所述预定空气燃料比包括化学计量比。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，在所述滤波之前，排除曲轴的发动机转速信号变化，所述排除的发动机转速信号不用于指示所述汽缸空气燃料不平衡。6.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于汽缸空气燃料不平衡的所述指示，调节一个或多个发动机操作参数。7.根据权利要求1所述的方法，其中，采样所述发动机转速信号包括采样耦接至曲轴的曲轴传感器的输出，所述方法还包括基于所述曲轴的获悉的齿轮廓线校正采样的发动机转速信号，其中，校正的所述采样的发动机转速随后经由所述陷波器滤波。8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述曲轴的所述齿轮廓线在初始发动机操作期间获悉一次，并随后在后续发动机操作期间被维持。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述陷波器具有无限的脉冲响应，并且其中，所述陷波器的陷波频率基于所述采样的频率。10.根据权利要求1所述的方法，其中，采样发动机转速信号包括，针对给定发动机汽缸，在所述汽缸的做功冲程期间采样所述发动机转速信号，所述方法还包括在所述滤波之前，针对所述给定发动机汽缸基于所述做功冲程内的所述采样的时间标准化所述采样的发动机转速信号，其中，标准化的发动机转速随后经由所述陷波器滤波。11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述标准化包括，基于在所述做功冲程内的采样时火花正时与MBT火花的偏差，降低所述给定发动机汽缸的扭矩。12.一种用于发动机的方法，包括：在点火汽缸的做功冲程期间采样曲轴加速度；基于所述做功冲程内的采样时间，标准化采样的加速度；经由带阻滤波器滤波所述标准化的采样的加...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·贾姆莫西，I·H·马基，R·R·杰兹，M·I·克鲁兹尼尔，
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