使用進(jìn)氣氧傳感器的濕度確定和補(bǔ)償系統(tǒng)和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及使用進(jìn)氣氧傳感器的濕度確定和補(bǔ)償系統(tǒng)和方法，具體地，一種用于車輛的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)包括氧質(zhì)量流率模塊、每氣缸氧量模塊和燃料控制模塊。所述氧質(zhì)量流率模塊基于進(jìn)入發(fā)動機(jī)的質(zhì)量空氣流率（MAF）和使用進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣氧（IO）傳感器測量的氧的以體積計的百分比來產(chǎn)生流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率。所述每氣缸氧量模塊基于流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率來產(chǎn)生對于所述發(fā)動機(jī)的氣缸的燃燒事件的氧的質(zhì)量。所述燃料控制模塊基于所述氧的質(zhì)量來控制對于所述燃燒事件的向所述氣缸的燃料供給。
【專利說明】使用進(jìn)氣氧傳感器的濕度確定和補(bǔ)償系統(tǒng)和方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
本申請涉及在2012年4月5日提交的美國專利申請N0.13/440，570、在2012年3月21日提交的美國專利申請N0.13/425，723和在2012年6月7日提交的要求在2012年3月6日提交的美國臨時專利申請N0.61/607,078的權(quán)益的美國專利申請N0.13/490821。通過引用將上述申請的公開內(nèi)容全部并入本文。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002]本申請涉及內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，且更具體地涉及用于基于濕度控制發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0003]這里提供的【背景技術(shù)】描述用于總體上介紹本發(fā)明的背景。當(dāng)前所署名發(fā)明人的在本【背景技術(shù)】部分中所描述的程度上的工作，以及本描述的在申請時可能不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)的各方面，既非明示也非默示地被承認(rèn)為與本發(fā)明相抵觸的現(xiàn)有技術(shù)。
[0004]空氣通過進(jìn)氣歧管被吸入到發(fā)動機(jī)中。節(jié)氣門控制進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流?？諝馀c來自一個或多個燃料噴射器的燃料混合，從而形成空氣/燃料混合物?？諝?燃料混合物在發(fā)動機(jī)的一個或多個氣缸內(nèi)燃燒。空氣/燃料混合物的燃燒可以通過例如燃料的噴射或火花塞提供的火花而點(diǎn)燃。
[0005]空氣/燃料混合物的燃燒產(chǎn)生扭矩和廢氣。扭矩通過在空氣/燃料混合物的燃燒期間的熱釋放和膨脹而產(chǎn)生。發(fā)動機(jī)經(jīng)由曲軸將扭矩傳遞到變速器，變速器經(jīng)由驅(qū)動系將扭矩傳遞到一個或多個車輪。廢氣從氣缸排出到排氣系統(tǒng)。
[0006]發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)控制發(fā)動機(jī)的扭矩輸出。ECM可以基于駕駛員輸入和/或其它適當(dāng)?shù)妮斎雭砜刂瓢l(fā)動機(jī)的扭矩輸出。駕駛員輸入可以包括例如加速器踏板位置、制動器踏板位置和/或一個或多個其它適當(dāng)?shù)鸟{駛員輸入。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]—種用于車輛的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)包括氧質(zhì)量流率模塊、每氣缸氧量模塊和燃料控制模塊。所述氧質(zhì)量流率模塊基于進(jìn)入發(fā)動機(jī)的質(zhì)量空氣流率(MAF)和使用進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣氧(IO)傳感器測量的氧的以體積計的百分比來產(chǎn)生流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率。所述每氣缸氧量模塊基于流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率來產(chǎn)生對于所述發(fā)動機(jī)的氣缸的燃燒事件的氧的質(zhì)量。所述燃料控制模塊基于所述氧的質(zhì)量來控制對于所述燃燒事件的向所述氣缸的燃料供給。
[0008]一種用于車輛的發(fā)動機(jī)控制方法，包括:基于進(jìn)入發(fā)動機(jī)的質(zhì)量空氣流率(MAF)和使用進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣氧(IO)傳感器測量的氧的以體積計的百分比來產(chǎn)生流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率；以及基于流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率來產(chǎn)生對于所述發(fā)動機(jī)的氣缸的燃燒事件的氧的質(zhì)量。所述方法還包括:基于所述氧的質(zhì)量來控制對于所述燃燒事件的向所述氣缸的燃料供給。
[0009]本發(fā)明還提供如下方案:
1、一種用于車輛的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，包括:
氧質(zhì)量流率模塊，所述氧質(zhì)量流率模塊基于進(jìn)入發(fā)動機(jī)的質(zhì)量空氣流率(MAF)和使用進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣氧(IO)傳感器測量的氧的以體積計的百分比來產(chǎn)生流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率；
每氣缸氧量模塊，所述每氣缸氧量模塊基于流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率來產(chǎn)生對于所述發(fā)動機(jī)的氣缸的燃燒事件的氧的質(zhì)量；以及
燃料控制模塊，所述燃料控制模塊基于所述氧的質(zhì)量來控制對于所述燃燒事件的向所述氣缸的燃料供給。
[0010]2、根據(jù)方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:
分壓模塊，所述分壓模塊從所述IO傳感器接收IO信號并基于所述IO信號確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的分壓；以及
濃度模塊，所述濃度模塊基于所述氧的分壓來確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的以體積計的第二百分比，并基于到所述進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣再循環(huán)(EGR)的流率、到所述進(jìn)氣系統(tǒng)的燃料蒸氣的流率和歧管壓力中的至少一個，將所述氧的百分比選擇性地設(shè)為等于所述氧的第二百分比和所述氧的第二百分比的存儲值中的一個。
[0011]3、根據(jù)方案2所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濃度模塊:
當(dāng)所述EGR的流率為零、所述燃料蒸氣的流率為零且所述歧管壓力大于預(yù)定壓力時，將所述氧的百分比設(shè)為所述氧的第二百分比；以及
當(dāng)所述EGR的流率大于零、所述燃料蒸氣的流率大于零和所述歧管壓力小于所述預(yù)定壓力中的至少之一時，將所述氧的百分比設(shè)為所述氧的第二百分比的存儲值。
[0012]4、根據(jù)方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氧質(zhì)量流率模塊根據(jù)所述MAF和所述氧的百分比產(chǎn)生所述氧的質(zhì)量流率。
[0013]5、根據(jù)方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氧質(zhì)量流率模塊將所述氧的質(zhì)量流率設(shè)為等于所述MAF與所述氧的百分比的乘積。
[0014]6、根據(jù)方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述每氣缸氧量模塊根據(jù)所述氧的質(zhì)量流率產(chǎn)生所述氧的質(zhì)量。
[0015]7、根據(jù)方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:
分壓模塊，所述分壓模塊從所述IO傳感器接收IO信號并基于所述IO信號確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的分壓；以及
濃度確定模塊，所述濃度確定模塊基于所述氧的分壓來確定所述氧的百分比。
[0016]8、根據(jù)方案7所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濃度確定模塊根據(jù)所述氧的分壓確定所述氧的百分比。
[0017]9、根據(jù)方案8所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濃度確定模塊進(jìn)一步基于歧管壓力來確定所述氧的百分比。
[0018]10、根據(jù)方案I所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括濕度確定模塊，所述濕度確定模塊根據(jù)所述氧的百分比確定流入所述發(fā)動機(jī)中的空氣的相對濕度。
[0019]11、一種用于車輛的發(fā)動機(jī)控制方法,包括: 基于進(jìn)入發(fā)動機(jī)的質(zhì)量空氣流率(MAF)和使用進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣氧(IO)傳感器測量的氧的以體積計的百分比來產(chǎn)生流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率；
基于流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率來產(chǎn)生對于所述發(fā)動機(jī)的氣缸的燃燒事件的氧的質(zhì)量；以及
基于所述氧的質(zhì)量來控制對于所述燃燒事件的向所述氣缸的燃料供給。
[0020]12、根據(jù)方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:
從所述IO傳感器接收IO信號；
基于所述IO信號確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的分壓；
基于所述氧的分壓來確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的以體積計的第二百分比；以及基于到所述進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣再循環(huán)(EGR)的流率、到所述進(jìn)氣系統(tǒng)的燃料蒸氣的流率和歧管壓力中的至少一個，將所述氧的百分比選擇性地設(shè)為等于所述氧的第二百分比和所述氧的第二百分比的存儲值中的一個。
[0021]13、根據(jù)方案12所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:
當(dāng)所述EGR的流率為零、所述燃料蒸氣的流率為零且所述歧管壓力大于預(yù)定壓力時，將所述氧的百分比設(shè)為所述氧的第二百分比；以及
當(dāng)所述EGR的流率大于零、所述燃料蒸氣的流率大于零和所述歧管壓力小于所述預(yù)定壓力中的至少之一時，將所述氧的百分比設(shè)為所述氧的第二百分比的存儲值。
[0022]14、根據(jù)方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:根據(jù)所述MAF和所述氧的百分比產(chǎn)生所述氧的質(zhì)量流率。
[0023]15、根據(jù)方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:將所述氧的質(zhì)量流率設(shè)為等于所述MAF與所述氧的百分比的乘積。
[0024]16、根據(jù)方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:根據(jù)所述氧的質(zhì)量流率產(chǎn)生所述氧的質(zhì)量。
[0025]17、根據(jù)方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:
從所述IO傳感器接收IO信號；
基于所述IO信號確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的分壓；以及 基于所述氧的分壓來確定所述氧的百分比。
[0026]18、根據(jù)方案17所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:根據(jù)所述氧的分壓確定所述氧的百分比。
[0027]19、根據(jù)方案18所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:進(jìn)一步基于歧管壓力來確定所述氧的百分比。
[0028]20、根據(jù)方案11所述的發(fā)動機(jī)控制方法，其特征在于，還包括:根據(jù)所述氧的百分比來確定流入所述發(fā)動機(jī)中的空氣的相對濕度。
[0029]本發(fā)明進(jìn)一步的適用范圍將通過下文提供的詳細(xì)描述而變得顯而易見。應(yīng)當(dāng)理解的是，該詳細(xì)描述和具體示例僅用于說明目的，而并非旨在限制本發(fā)明的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0030]通過詳細(xì)描述和附圖將會更全面地理解本發(fā)明，附圖中:
圖1A和圖1B是不例發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的功能框圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)控制模塊的一部分的功能框圖；
圖3是根據(jù)本發(fā)明的每氣缸氧量模塊的功能框圖；
圖4是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機(jī)控制模塊的一部分的另一功能框圖；以及圖5是描繪出根據(jù)本發(fā)明的在不使用濕度傳感器的情況下基于環(huán)境濕度來確定每氣缸氧量的示例方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]空氣通過車輛的進(jìn)氣系統(tǒng)流入發(fā)動機(jī)中。空氣可以包括例如氧(02)、氮(N2)和水蒸氣(濕度)。發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)控制發(fā)動機(jī)的操作。然而，流入發(fā)動機(jī)中的空氣中的濕度會影響發(fā)動機(jī)的性能，并且會阻礙ECM控制發(fā)動機(jī)以實(shí)現(xiàn)期望的發(fā)動機(jī)扭矩輸出。
[0032]更具體地講，流入發(fā)動機(jī)中的空氣中的較輕的水蒸氣分子代替較重的氧分子，并且在燃燒事件期間氣缸內(nèi)的氧的量影響燃燒和性能。例如，發(fā)動機(jī)扭矩輸出會隨著氧的量減少而減小，反之亦然。
[0033]環(huán)境濕度可使用濕度傳感器測量。然而，濕度傳感器的添加會增大車輛成本。因此，本發(fā)明的車輛不包括對流入發(fā)動機(jī)中的環(huán)境空氣的濕度進(jìn)行測量的濕度傳感器。
[0034]本發(fā)明的ECM可以在沒有濕度傳感器的測量的情況下確定對于發(fā)動機(jī)的燃燒事件的氧的量(例如，質(zhì)量)。ECM可以例如基于來自進(jìn)氣氧(IO)傳感器的測量來確定對于燃燒事件的氧的質(zhì)量，因?yàn)镮O傳感器的測量受到濕度影響。另外地或替換地，ECM可以基于來自IO傳感器的測量來確定環(huán)境濕度。
[0035]現(xiàn)在參照圖1A和圖1B，給出了發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10的示例的功能框圖。盡管將依照火花點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)來討論發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10，但是本申請也可應(yīng)用于其它類型的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)，包括壓縮點(diǎn)火式發(fā)動機(jī)系統(tǒng)和混合發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。
[0036]空氣經(jīng)由進(jìn)氣系統(tǒng)被吸入到發(fā)動機(jī)8中。進(jìn)氣系統(tǒng)包括進(jìn)氣門12和進(jìn)氣歧管14。節(jié)氣門12調(diào)節(jié)進(jìn)入進(jìn)氣歧管14的空氣流。節(jié)氣門致動器模塊16控制節(jié)氣門12的致動。發(fā)動機(jī)8燃燒發(fā)動機(jī)8的氣缸內(nèi)的空氣/燃料混合物。燃料系統(tǒng)17選擇性地將燃燒噴射到發(fā)動機(jī)8中。燃料從燃料箱(未示出)提供到燃料系統(tǒng)17。點(diǎn)火系統(tǒng)19選擇性地向發(fā)動機(jī)8提供火花以用于點(diǎn)火。
[0037]空氣/燃料混合物的燃燒驅(qū)動曲軸并產(chǎn)生排氣。發(fā)動機(jī)8將排氣輸出到排氣歧管18。催化劑20接收來自排氣歧管18的排氣，并與排氣的各種組分發(fā)生反應(yīng)。僅舉例，催化劑20可以包括三效催化劑(TWC)、催化轉(zhuǎn)換器或其它適當(dāng)類型的催化劑。
[0038]EGR系統(tǒng)選擇性地使排氣的一部分再循環(huán)回到進(jìn)氣系統(tǒng)。盡管示出并且將討論排氣再循環(huán)回到進(jìn)氣歧管14，但是排氣可以再循環(huán)回到排氣系統(tǒng)中的其它位置(包括進(jìn)氣氧傳感器的上游，下面對此進(jìn)行介紹)。
[0039]EGR系統(tǒng)包括EGR閥24和EGR管道26。發(fā)動機(jī)8的操作在進(jìn)氣歧管14內(nèi)產(chǎn)生真空(相對于環(huán)境壓力的低壓)。打開EGR閥24允許排氣再循環(huán)回到進(jìn)氣歧管14。EGR致動器模塊27可控制EGR閥24的致動。
[0040]EGR系統(tǒng)還可以包括EGR冷卻器28，當(dāng)排氣在其流回到進(jìn)氣歧管14的途中通過EGR冷卻器28時，EGR冷卻器28冷卻排氣。在各種實(shí)施方式中，EGR系統(tǒng)還可以包括冷卻器旁路系統(tǒng)，可控制冷卻器旁路系統(tǒng)以允許排氣旁路通過EGR冷卻器28。排氣可從催化劑20的下游再循環(huán)回到進(jìn)氣系統(tǒng)，如圖1A所示。如圖1B所示，排氣可替代地從催化劑20的上游再循環(huán)回到進(jìn)氣系統(tǒng)。
[0041]盡管未示出，但燃料蒸氣凈化系統(tǒng)收集來自燃料箱的燃料蒸氣。燃料蒸氣凈化系統(tǒng)被控制為選擇性地允許進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的真空，從而將收集的燃料蒸氣吸到進(jìn)氣系統(tǒng)以用于發(fā)動機(jī)8內(nèi)的燃燒。
[0042]發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM) 34調(diào)節(jié)發(fā)動機(jī)系統(tǒng)10的操作。例如，ECM 34可以通過節(jié)氣門致動器模塊16控制節(jié)氣門12的開度、通過EGR致動器模塊27控制EGR閥24的開度、通過燃料系統(tǒng)17控制燃料噴射量和正時以及通過點(diǎn)火系統(tǒng)19控制火花正時。ECM 34還可以控制未示出的其它發(fā)動機(jī)致動器，包括進(jìn)氣門和排氣門致動器、增壓裝置(例如，一個或多個渦輪增壓器和/或增壓機(jī))和/或一個或多個其它適當(dāng)?shù)陌l(fā)動機(jī)致動器。
[0043]ECM 34與各種傳感器例如歧管絕對壓力(MAP)傳感器36、進(jìn)氣氧(10)傳感器38和排氣氧(EO)傳感器40通信。ECM 34還與發(fā)動機(jī)速度傳感器42、質(zhì)量空氣流量(MAF)傳感器44、發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度傳感器46、排氣溫度傳感器48和/或一個或多個其它適當(dāng)?shù)膫鞲衅魍ㄐ拧?br> [0044]MAP傳感器36產(chǎn)生指示進(jìn)氣歧管14中的絕對壓力的MAP信號。發(fā)動機(jī)速度傳感器42基于曲軸的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生信號。用轉(zhuǎn)每分鐘(RPM)表示的發(fā)動機(jī)速度可以基于曲軸的旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生。
[0045]IO傳感器38產(chǎn)生與進(jìn)氣歧管14內(nèi)的氧的分壓對應(yīng)的IO信號(例如，電流或電壓)。EO傳感器40產(chǎn)生與排氣中的氧的分壓對應(yīng)的EO信號(例如，電流或電壓)。EO傳感器40被定位成使得它基于再循環(huán)回到發(fā)動機(jī)8的排氣來產(chǎn)生EO信號。例如，當(dāng)排氣從催化劑20的上游再循環(huán)時，EO傳感器40位于催化劑20的上游，如圖1A所示。當(dāng)排氣從催化劑20的下游再循環(huán)時，如圖1B所示，EO傳感器40位于催化劑20的下游。
[0046]IO傳感器38是寬范圍類型的氧傳感器。EO傳感器40也可以是寬范圍類型的氧傳感器。寬范圍氧傳感器也可以稱作寬帶氧傳感器或通用氧傳感器。切換類型的氧傳感器產(chǎn)生信號，并且當(dāng)氧濃度分別在上限和下限時將信號在第一預(yù)定值和第二預(yù)定值之間切換。與切換類型的氧傳感器相比，寬范圍類型的氧傳感器可以在第一預(yù)定值和第二預(yù)定值之間改變信號，以提供在上限和下限之間的連續(xù)的測量。
[0047]發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度傳感器46產(chǎn)生指示發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度的冷卻劑溫度信號。排氣溫度傳感器48在排氣流經(jīng)EGR冷卻器28和/或其它處理裝置之前產(chǎn)生指示排氣溫度的排氣溫度信號。
[0048]MAF傳感器44產(chǎn)生指示進(jìn)入進(jìn)氣歧管14中的空氣的質(zhì)量流率的MAF信號。ECM34可以確定發(fā)動機(jī)負(fù)載。僅舉例，ECM 34可以基于發(fā)動機(jī)8的發(fā)動機(jī)輸出扭矩和/或燃料供給速率來確定發(fā)動機(jī)負(fù)載。燃料供給速率可以是例如每燃燒事件的燃料的量(例如，體積或質(zhì)量)。
[0049]現(xiàn)在參照圖2，給出了 ECM 34的示例實(shí)施方式的一部分的功能框圖。駕駛員扭矩模塊202可以基于一個或多個駕駛員輸入208例如加速器踏板位置、制動器踏板位置、巡航控制輸入和/或一個或多個其它適當(dāng)?shù)鸟{駛員輸入來確定駕駛員扭矩請求204?？梢曰隈{駛員扭矩請求204和/或一個或多個其它扭矩請求來控制一個或多個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)。
[0050]例如，節(jié)氣門控制模塊212可以基于駕駛員扭矩請求204確定期望的節(jié)氣門開度216。節(jié)氣門致動器模塊16可以基于期望的節(jié)氣門開度216調(diào)節(jié)節(jié)氣門12的開度。火花控制模塊220可以基于駕駛員扭矩請求204確定期望的火花正時224。點(diǎn)火系統(tǒng)19可以基于期望的火花正時224產(chǎn)生火花。燃料控制模塊228可以基于駕駛員扭矩請求204確定一個或多個期望的燃料供給參數(shù)232。例如，期望的燃料供給參數(shù)232可以包括燃料噴射正時和量。燃料系統(tǒng)17可以基于期望的燃料供給參數(shù)232噴射燃料。EGR控制模塊272可以基于駕駛員扭矩請求204確定期望的EGR閥開度276。EGR致動器模塊27可以基于期望的EGR閥開度276調(diào)節(jié)EGR閥24的開度。
[0051]ECM 34可以包括氧確定模塊236 (還參見圖3)。流入發(fā)動機(jī)8的空氣中的濕度會影響發(fā)動機(jī)8的性能。因?yàn)檠?O2)分子比水蒸氣分子重，所以流入發(fā)動機(jī)8的空氣中的水蒸氣分子代替氧分子。在燃燒事件期間氣缸內(nèi)的氧的量影響發(fā)動機(jī)8的性能。環(huán)境濕度可使用濕度傳感器測量。然而，濕度傳感器的添加會增大車輛成本。
[0052]氧確定模塊236確定對于發(fā)動機(jī)8的每個燃燒事件將存在的氧(O2)的量(例如，質(zhì)量)。該量將被稱作每氣缸氧量(0PC)240。與隨環(huán)境濕度改變的OPC 240相比，每氣缸空氣量(APC)不隨濕度改變。因?yàn)榛贗O傳感器38的測量所確定的IO濃度受環(huán)境濕度影響，所以氧確定模塊236基于IO濃度來確定OPC 240。
[0053]可基于OPC 240控制或調(diào)節(jié)一個或多個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)。例如，燃料控制模塊228可以利用OPC 240指令燃料噴射，從而產(chǎn)生期望的(例如，化學(xué)計量的)空氣/燃料混合物。扭矩估計模塊244可以估計發(fā)動機(jī)8的扭矩輸出。發(fā)動機(jī)8的估計的扭矩輸出將被稱作估計扭矩248。節(jié)氣門控制模塊212可以使用估計扭矩248來執(zhí)行一個或多個發(fā)動機(jī)空氣流參數(shù)例如節(jié)氣門面積、MAP和/或一個或多個其它適當(dāng)?shù)目諝饬鲄?shù)的閉環(huán)控制。節(jié)氣門控制模塊212可基于估計扭矩248來調(diào)節(jié)期望的節(jié)氣門開度216。
[0054]扭矩估計模塊244可以使用扭矩關(guān)系來確定估計扭矩248。例如，扭矩估計模塊244可以使用如下關(guān)系來確定估計扭矩248:
(1)T= f (0PC, S，I, E, AF, 0T, #，EGR),
其中，扭矩(T)是估計扭矩248，并且是每氣缸氧量(OPC) 240、火花提前/正時(S)、進(jìn)氣開度正時和持續(xù)時間(I)、排氣開度正時和持續(xù)時間(E)、空氣/燃料比(AF)、油溫(0T)、激活氣缸的數(shù)量(#)和EGR質(zhì)量流率(EGR)的函數(shù)。此關(guān)系可以通過方程式來建模和/或可以以映射(例如，查詢表)的形式存儲。
[0055]火花控制模塊220可以使用火花關(guān)系來確定期望的火花正時224。火花關(guān)系可以基于上面的扭矩關(guān)系、求逆以求解期望的火花正時。僅舉例，對于給定的扭矩請求(Tdes),火花控制模塊220可以使用如下火花關(guān)系來確定期望的火花正時224:
(2)Sdes = r1 (Tdes, 0PC, I, E, AF, 0T, #，EGR)
火花關(guān)系可以體現(xiàn)為方程式和/或體現(xiàn)為查詢表?？諝?燃料比(AF)可以是實(shí)際的空氣/燃料比，例如由燃料控制模塊228所報告的。可另外地或替代地基于OPC 240控制一個或多個其它發(fā)動機(jī)操作參數(shù)。
[0056]現(xiàn)在參照圖3，給出了氧確定模塊236的示例實(shí)施方式的功能框圖。分壓確定模塊304可以基于由IO傳感器38產(chǎn)生的IO信號312來確定進(jìn)氣氧(IO)分壓308 (例如，單位為帕斯卡或Pa)。 [0057] IO信號312可以基于流經(jīng)IO傳感器38的電流。通過IO傳感器38的電流可以稱作泵送電流。分壓確定模塊304確定作為IO信號312的函數(shù)的IO分壓308。分壓確定模塊304可以使用將IO信號312與IO分壓308相關(guān)聯(lián)的關(guān)系來確定IO分壓308。該關(guān)系可以體現(xiàn)為方程式或體現(xiàn)為查詢表。
[0058]濃度確定模塊316基于IO分壓308確定IO濃度320。IO濃度320可以表示為在IO傳感器38的位置處存在的氧在氣體(空氣和/或排氣)中的百分比(以體積計)。僅舉例，理想的干燥空氣可以具有以體積計大約20.9%的氧的百分比。根據(jù)濕度、環(huán)境壓力和環(huán)境溫度條件，以空氣的體積計的氧的百分比可以是在大約19.5和大約20.9之間的值。
[0059]濃度確定模塊316確定作為IO分壓308的函數(shù)的IO濃度320。濃度確定模塊316可以使用將IO分壓308與IO濃度320相關(guān)聯(lián)的關(guān)系來確定IO濃度320。該關(guān)系可以體現(xiàn)為方程式或查詢表。
[0060]濃度確定模塊316還可以校正IO濃度320，以補(bǔ)償使用MAP傳感器36測量的MAP328。僅舉例，濃度確定模塊316可以使用將IO分壓308和MAP 328與IO濃度320相關(guān)聯(lián)的表和/或一個或多個函數(shù)來確定IO濃度320。
[0061]在各種實(shí)施方式中，濃度確定模塊316可以基于MAP 328來確定校正(未示出)并基于IO分壓308來確定未補(bǔ)償?shù)腎O濃度(未示出)。濃度確定模塊316可以例如使用將IO分壓308與未補(bǔ)償?shù)腎O濃度相關(guān)聯(lián)的表或一個或多個函數(shù)來確定未補(bǔ)償?shù)腎O濃度。濃度確定模塊316可以例如使用將MAP 328與校正相關(guān)聯(lián)的表或一個或多個函數(shù)來確定校正。濃度確定模塊316可基于校正和未補(bǔ)償?shù)腎P濃度來確定IO濃度320。濃度確定模塊316可以例如將IO濃度320設(shè)為等于未補(bǔ)償?shù)腎O濃度與校正的乘積和總和中之一。
[0062]選擇模塊332基于選擇信號340的狀態(tài)來選擇IO濃度320和存儲的IO濃度336中的一個。選擇模塊332可以例如當(dāng)選擇信號340處于第一狀態(tài)時選擇IO濃度320，并且當(dāng)選擇信號340處于第二狀態(tài)時選擇存儲的IO濃度336。
[0063]存儲模塊344輸出存儲的IO濃度336。存儲模塊344基于選擇信號340的狀態(tài)選擇性地將存儲的IO濃度336更新為IO濃度320。例如，當(dāng)選擇信號340處于第一狀態(tài)時，存儲模塊344將存儲的IO濃度336設(shè)為等于IO濃度320。當(dāng)選擇信號340處于第二狀態(tài)時，存儲模塊344可以保持存儲的IO濃度336且不將存儲的IO濃度336設(shè)為等于IO濃度320。
[0064]選擇控制模塊348產(chǎn)生選擇信號340。選擇控制模塊348可以例如基于EGR流、燃料蒸氣流和/或排氣竄漏狀況產(chǎn)生選擇信號340。當(dāng)?shù)竭M(jìn)氣系統(tǒng)的EGR流為零(例如，當(dāng)EGR閥24關(guān)閉時)、到進(jìn)氣系統(tǒng)的燃料蒸氣流為零(例如，燃料蒸氣凈化閥關(guān)閉)以及排氣竄漏低時，選擇控制模塊348可以例如將選擇信號340設(shè)為第一狀態(tài)。當(dāng)下述中至少之一時:到進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR流大于零、到進(jìn)氣系統(tǒng)的燃料蒸氣流大于零和排氣竄漏不為低，選擇控制模塊348可以將選擇信號設(shè)為第二狀態(tài)。例如，當(dāng)MAP 328或發(fā)動機(jī)負(fù)載大于預(yù)定值時，排氣竄漏可以被視為是低的。
[0065]以這種方式，當(dāng)?shù)竭M(jìn)氣系統(tǒng)的EGR流為零、到進(jìn)氣系統(tǒng)的燃料蒸氣流為零和排氣竄漏低時，選擇IO濃度320，并將存儲的IO濃度336更新為IO濃度320。另外，當(dāng)下述中至少之一時:到進(jìn)氣系統(tǒng)的EGR流大于零、到進(jìn)氣系統(tǒng)的燃料蒸氣流大于零和排氣竄漏不為低，存儲的IO濃度336被選擇且不被更新。
[0066]選擇模塊332輸出IO濃度320和存儲的IO濃度336中的所選擇的一個作為選擇的IO濃度352。速率限制模塊356可以實(shí)現(xiàn)為對選擇的IO濃度352的變化進(jìn)行速率限制。速率限制模塊356輸出選擇的IO濃度352的速率限制版本，其被稱作當(dāng)前IO濃度360。為了施加速率限制，速率限制模塊356可以將當(dāng)前IO濃度360朝向選擇的IO濃度352調(diào)節(jié)每預(yù)定時段的預(yù)定量。濃度模塊364可以包括濃度確定模塊316、選擇模塊332、存儲模塊344、選擇控制模塊348和速率限制模塊356。
[0067]氧質(zhì)量流率模塊364確定流入發(fā)動機(jī)8的氧的質(zhì)量流率(例如，每單位時間的氧的質(zhì)量)。流入發(fā)動機(jī)8的氧的質(zhì)量流率將被稱作氧質(zhì)量流率368。氧質(zhì)量流率模塊364基于使用MAF傳感器44測量的MAF (質(zhì)量空氣流率)372和當(dāng)前IO濃度360來確定氧質(zhì)量流率368。氧質(zhì)量流率模塊364可以確定作為MAF 372和當(dāng)前IO濃度360的函數(shù)的氧質(zhì)量流率368。函數(shù)可以體現(xiàn)為一個或多個方程式和/或查詢表。僅舉例，氧質(zhì)量流率模塊364可以將氧質(zhì)量流率368設(shè)為等于MAF 372和當(dāng)前IO濃度360的乘積。
[0068]每氣缸氧量模塊376基于氧質(zhì)量流率368確定OPC 240 (例如，單位為克)。每氣缸氧量模塊376確定作為氧質(zhì)量流率368的函數(shù)的OPC 240。如上所述，OPC 240可用于控制或調(diào)節(jié)一個或多個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)。
[0069]現(xiàn)在參照圖4，給出了 ECM 34的示例實(shí)施方式的一部分的另一功能框圖。在各種實(shí)施方式中，濕度確定模塊260可以實(shí)現(xiàn)為確定流入發(fā)動機(jī)8的空氣的相對濕度264。如上所述，不包括濕度傳感器?？苫谙鄬穸?64來控制或調(diào)節(jié)一個或多個發(fā)動機(jī)操作參數(shù)。
[0070]濕度確定模塊260基于IO傳感器38的測量來確定相對濕度264。濕度確定模塊260可使用以下方程式來確定相對濕度264:
⑶ VF53X 20.95J ，
其中，RH是相對濕度(表示為百分比)，PAir是環(huán)境(大氣)空氣壓力，02Air是基于IO傳感器38的測量所確定的IO濃度， VPsat使用如下方程式來確定:


f8.07131-f 173 卩.63 I]
(4)vp = 1Q I (233.428+7^丄’
Saf — 7.500617
其中，TAir是環(huán)境空氣溫度。環(huán)境壓力和溫度可以使用環(huán)境壓力和溫度傳感器來測量、基于一個或多個其它測量的參數(shù)來確定或者以其它適當(dāng)?shù)姆绞絹慝@得。IO濃度(O2to)可以是例如當(dāng)前IO濃度360或其它適當(dāng)?shù)腎O濃度。
[0071]在各種實(shí)施方式中,濕度確定模塊260可以基于如下關(guān)系來確定相對濕度264:
(5)PaJ請輸=Po3mwQ2 + P,%MWm3+P^jmwHsO ,
其中，Pto是環(huán)境空氣壓力，MWto是環(huán)境空氣的分子量，P02是環(huán)境空氣的氧的分壓，Mff02是氧的分子量，Pn2是環(huán)境空氣的氮(N2)的分壓，pH2(l是環(huán)境空氣的水蒸氣的分壓，MWhm是水的分子量。氧、氮和水的分子量分別為32、28和18。已知的是:
pft m,, * MWf
⑷’ -^ = 3.773,
Pc?.-,爪 O2 財其中，mN2是氮的質(zhì)量，m02是氧的質(zhì)量。下面的方程式可以基于方程式(5)、方程式(6)以及氧、氮和水的分子量導(dǎo)出:
【權(quán)利要求】
1.一種用于車輛的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，包括: 氧質(zhì)量流率模塊，所述氧質(zhì)量流率模炔基于進(jìn)入發(fā)動機(jī)的質(zhì)量空氣流率(MAF)和使用進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣氧(IO)傳感器測量的氧的以體積計的百分比來產(chǎn)生流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率； 每氣缸氧量模塊，所述每氣缸氧量模炔基于流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率來產(chǎn)生對于所述發(fā)動機(jī)的氣缸的燃燒事件的氧的質(zhì)量；以及 燃料控制模塊，所述燃料控制模炔基于所述氧的質(zhì)量來控制對于所述燃燒事件的向所述氣缸的燃料供給。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 分壓模塊，所述分壓模塊從所述IO傳感器接收IO信號并基于所述IO信號確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的分壓；以及 濃度模塊，所述濃度模炔基于所述氧的分壓來確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的以體積計的第二百分比，并基于到所述進(jìn)氣系統(tǒng)的廢氣再循環(huán)(EGR)的流率、到所述進(jìn)氣系統(tǒng)的燃料蒸氣的流率和歧管壓力中的至少一個，將所述氧的百分比選擇性地設(shè)為等于所述氧的第二百分比和所述氧的第二百分比的存儲值中的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濃度模塊: 當(dāng)所述EGR的流率為零、所述燃料蒸氣的流率為零且所述歧管壓力大于預(yù)定壓力時，將所述氧的百分比設(shè)為所述氧的第二百分比；以及 當(dāng)所述EGR的流率大于零、`所述燃料蒸氣的流率大于零和所述歧管壓力小于所述預(yù)定壓力中的至少之一時，將所述氧的百分比設(shè)為所述氧的第二百分比的存儲值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氧質(zhì)量流率模塊根據(jù)所述MAF和所述氧的百分比產(chǎn)生所述氧的質(zhì)量流率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述氧質(zhì)量流率模塊將所述氧的質(zhì)量流率設(shè)為等于所述MAF與所述氧的百分比的乘積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述每氣缸氧量模塊根據(jù)所述氧的質(zhì)量流率產(chǎn)生所述氧的質(zhì)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 分壓模塊，所述分壓模塊從所述IO傳感器接收IO信號并基于所述IO信號確定所述進(jìn)氣系統(tǒng)中的氧的分壓；以及 濃度確定模塊，所述濃度確定模炔基于所述氧的分壓來確定所述氧的百分比。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濃度確定模塊根據(jù)所述氧的分壓確定所述氧的百分比。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述濃度確定模塊進(jìn)一步基于歧管壓力來確定所述氧的百分比。
10.一種用于車輛的發(fā)動機(jī)控制方法,包括: 基于進(jìn)入發(fā)動機(jī)的質(zhì)量空氣流率(MAF)和使用進(jìn)氣系統(tǒng)中的進(jìn)氣氧(IO)傳感器測量的氧的以體積計的百分比來產(chǎn)生流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率； 基于流入所述發(fā)動機(jī)的氧的質(zhì)量流率來產(chǎn)生對于所述發(fā)動機(jī)的氣缸的燃燒事件的氧的質(zhì)量；以及基于所述氧的質(zhì)量來控制對于所述燃燒`事件的向所述氣缸的燃料供給。
【文檔編號】F02D41/00GK103485908SQ201310225243
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年6月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月7日
【發(fā)明者】B.J.宋, E.E.拜爾, B.W.莫謝羅施, C.K.科赫 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司