基于零相位滤波的空气－燃料不平衡检测制造技术

本发明专利技术涉及基于零相位滤波的空气－燃料不平衡检测。一种控制系统，包括：氧传感器，其基于发动机排气中的氧浓度水平产生氧信号；滤波模块，其基于氧信号确定已滤波信号；以及，空气－燃料不平衡检测模块，其基于氧信号和已滤波信号检测发动机中的空气－燃料不平衡。一种方法，包括：基于发动机排气中的氧浓度水平产生氧信号；基于氧信号确定已滤波信号；以及，基于氧信号和已滤波信号检测发动机中的空气－燃料不平衡。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及发动机控制，并且更具体地涉及利用空气-燃料不平衡检测的发动机排放控制。
技术介绍
此处的背景资料陈述只是为了大体上介绍本专利技术的背景。以在此
技术介绍
部分中 所描述的为限、在提交时可能不构成现有技术的当前署名专利技术人的工作以及该描述的各方 面，既不明确地也不默示地被承认为是针对本专利技术的现有技术。 内燃发动机压縮并点燃气缸中的空气和燃料混合物以产生动力。空气-燃料混合 物中的不平衡会在排出气缸的排气中产生过多排放物。氧浓度传感器可以测量排气中的氧 浓度水平。通过测量排气中的氧浓度，可以调整空气-燃料混合物，从而提高燃烧效率并且 减少过多的排放物。
技术实现思路
因此，本专利技术提供一种控制系统，包括氧传感器，其基于发动机排气中的氧浓度 水平产生氧信号；滤波模块，其基于氧信号确定已滤波信号；以及空气-燃料不平衡检测模 块，其基于氧信号和已滤波信号检测发动机中的空气-燃料不平衡。此外，本专利技术提供一种 方法，包括基于发动机排气中的氧浓度水平产生氧信号；基于氧信号确定已滤波信号；以 及，基于氧信号和已滤波信号检测发动机中的空气-燃料不平衡。 从下面提供的具体实施方式将明显看出本专利技术的更多适用领域。应当理解，具体 实施方式和特定例子仅用于说明的作用而不意图限制本专利技术的范围。附图说明 通过具体实施方式和附图将更充分地理解本专利技术，其中 图1是依据本专利技术的包含空气_燃料不平衡系统的车辆的原理框图； 图2是依据本专利技术的控制模块的原理框图； 图3是流程图，示出了依据本专利技术的空气-燃料不平衡检测方法的示例性步骤； 图4示出了代表没有空气_燃料不平衡的发动机排气中的氧含量的示例性信号； 图5示出了代表有空气-燃料不平衡的发动机排气中的氧含量的示例性信号；以 及 图6示出了基于指示空气-燃料不平衡和无空气-燃料不平衡的氧传感器信号的 示例性信号。具体实施例方式下列描述本质上只是示例性的，绝不是用于限制本专利技术、其应用或使用。为了清楚 起见，在附图中，会使用相同的附图标记表征相似的元件。本文所使用的措辞A、 B和C中的至少一个应当解释成意味着使用非排它逻辑或的逻辑(A或B或C)。应当理解，方 法中的步骤可以按不同顺序执行，只要不改变本专利技术的原理。 本文所用的术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软 件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或其它 的提供所述功能的适当部件。 现在参照图1，车辆10包括发动机12、排气系统14和控制模块16。空气通过进气 歧管18吸入发动机中。空气在发动机12的气缸(未示出)内与燃料一起燃烧。燃烧过程 产生的排气经由排气系统14排出发动机12。排气系统14包括催化转化器22、催化剂前或 进口氧(02)传感器24和催化剂后或出口氧(02)传感器26。在催化转化器22中对排气进 行处理，并排入大气。 进口和出口 02传感器24、26基于排气的02含量产生信号。这些信号被传递给控 制模块16。控制模块16基于这些信号确定A/F比。控制模块16与燃料系统28通讯，燃料 系统28调节至发动机12的燃料流量。通过这种方式，控制模块16调整并调节供给发动机 12的A/F比。 进口和出口 02传感器24、26通常是窄范围开关传感器。然而，应当认识到，进口和 出口 02传感器24、26并不局限于窄范围型开关传感器。由02传感器24、26产生的电压输 出信号是基于流过该02传感器的排气的相对于化学计量(stoichiometry)的02含量。这 些信号在稀A/F比与浓A/F比范围之间变化，该范围包括化学计量A/F比。由进口 02传感 器24产生的02传感器信号在浓值与稀值之间来回转换。 控制模块16基于这些02传感器信号调节燃料流量。例如，如果进口 02传感器指 示稀状态，控制模块16就增加至发动机12的燃料流量。相反地，如果进口 02传感器指示 浓状态，控制模块16就减少至发动机12的燃料流量。燃料量是基于燃料偏差增益确定的， 该燃料偏差增益是基于传感器信号确定的。 发动机12中的空气_燃料不平衡引起02传感器24的快速开关，产生高频02传感 器信号。流过进气歧管18的空气量以及发动机12的转速可能会引起不希望有的排气分离。 取决于02传感器24的灵敏度水平，排气分离可能会引起02传感器信号噪声和对空气_燃 料不平衡的误判。本专利技术的空气-燃料不平衡检测系统和方法具有足够的信噪(S/N)比， 从而防止对空气_燃料不平衡的误判。 本专利技术的空气-燃料不平衡检测系统和方法基于02传感器信号检测发动机12中 的空气_燃料不平衡。更具体地说，空气_燃料不平衡检测系统和方法对02传感器信号进 行滤波并且基于未滤波02传感器信号和已滤波02传感器信号检测空气_燃料不平衡。空 气_燃料不平衡检测系统和方法采用这样的滤波器，该滤波器从未滤波02传感器信号中去 除任何高频不平衡，以便可利用未滤波和已滤波02传感器信号来确认空气_燃料不平衡。 通过去除任何高频不平衡但由于02传感器24的灵敏度而不去除噪声的滤波器达到了足够 的S/N比。 控制模块16依据本专利技术的空气-燃料不平衡检测系统和方法的原理检测空 气_燃料不平衡。当发动机12在运转时，控制模块16使用零相位、低通数字滤波器对02传 感器信号进行滤波，从而获得已滤波02传感器信号。控制模块16计算02传感器信号与已 滤波02传感器信号之间的差值，并且基于这个差值计算方差，从而产生指示空气_燃料不5平衡级别的指数。当这个指数超过预定阈值时，控制模块16就检测出空气-燃料不平衡。 现在参照图2，控制模块16包括滤波模块200和空气-燃料不平衡检测模块202。 滤波模块200从催化剂前02传感器24接收02传感器信号。滤波模块200使用低通滤波器 对02传感器信号进行滤波，从而产生已滤波02传感器信号。低通滤波器从02传感器信号 中去除指示空气-燃料不平衡的高频成分。低通滤波器也是零相位滤波器，或是具有精确 零相位失真的滤波器。 空气-燃料不平衡检测模块202从催化剂前02传感器24接收未滤波02传感器信 号，并从滤波模块200接收已滤波02传感器信号。空气-燃料不平衡检测模块202计算未 滤波与已滤波02传感器信号之间的差值，并且确定该差值的方差。更具体地说，空气-燃料 不平衡检测模块202设定这个方差等于未滤波与已滤波02传感器信号之间的差值的平方。 空气-燃料不平衡检测模块202基于这个方差确定空气_燃料不平衡级别指数。 更具体地说，空气_燃料不平衡检测模块202可以设定这个指数等于这个方差。可替代地， 空气_燃料不平衡检测模块202可以对这个方差进行滤波，并且设定这个指数等于已滤波 方差，从而避免由未滤波指数的变化引起的对空气-燃料不平衡的错误检测。空气-燃料不 平衡检测模块202确定这个指数是否超过预定阈值。当这个指数超过了预定阈值，空气-燃 料不平衡检测模块202就检测出空气-燃料不平衡并且产生检修指示信号。 现在参照图3，将描述依据本专利技术的空气-燃料不平衡检测方法的示例性步骤。在 步骤300处，控制基于发动机排气中的02浓度水平产生02传感器信号。在步骤302处，控 制对02传感器信号进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制系统，包括：　　滤波模块，其基于氧信号确定已滤波信号，该氧信号基于发动机排气中的氧浓度水平；以及　　空气－燃料不平衡检测模块，其基于所述氧信号和所述已滤波信号检测所述发动机中的空气－燃料不平衡。

【技术特征摘要】
US 2008-10-1 12/243045一种控制系统，包括滤波模块，其基于氧信号确定已滤波信号，该氧信号基于发动机排气中的氧浓度水平；以及空气-燃料不平衡检测模块，其基于所述氧信号和所述已滤波信号检测所述发动机中的空气-燃料不平衡。2. 如权利要求1所述的控制系统，还包括产生所述氧信号且为催化剂前氧传感器的氧 传感器。3. 如权利要求1所述的控制系统，其中，当检测到所述空气_燃料不平衡时，所述空 气_燃料不平衡检测模块设定检修指示。4. 如权利要求1所述的控制系统，其中，所述滤波模块对所述氧信号进行滤波以确定 所述已滤波信号。5. 如权利要求4所述的控制系统，其中，所述滤波模块使用低通滤波器对所述氧信号 进行滤波。6. 如权利要求4所述的控制系统，其中，所述滤波模块使用零相位滤波器对所述氧信 号进行滤波。7. 如权利要求4所述的控制系统，其中，所述滤波模块使用数字滤波器对所述氧信号 进行滤波。8. 如权利要求1所述的控制系统，其中，所述空气_燃料不平衡检测模块 确定所述氧信号与所述已滤波信号之间的差值； 基于所述差值的方差确定指数；以及当所述指数超过了预定阈值时，检测出所述空气_燃料不平衡。9. 如权利要求8所述的控制系统，其中，所述空气-燃料不平衡检测模块计算所述差值 的所述方差并且对所述差值的所述方差进行滤波以确定所述指数。10. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：Z王，L王，IJ麦欧文，I阿尼洛维奇，SW梅杰斯，CS李，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]