用于檢測(cè)空氣燃料比不平衡的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及用于控制內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)，并且更具體地涉及用于檢測(cè)和控制內(nèi)燃機(jī)中汽缸與汽缸不平衡的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在內(nèi)燃機(jī)中，通常有必要控制在內(nèi)燃機(jī)中燃燒的混合氣體中空氣和燃料的混合比，以控制空氣-燃料比。這種控制提供了存在于廢氣中的有害成分的有效的催化凈化。如果提供恰好足夠的空氣以完全地燃燒所有的燃料，則該比例被熟知作為化學(xué)計(jì)量混合物。為了執(zhí)行這種空氣-燃料比的控制，在內(nèi)燃機(jī)的廢氣通道中設(shè)置有空氣-燃料比傳感器，并且實(shí)施反饋控制，如此使得將由傳感器檢測(cè)到的空氣-燃料比與預(yù)定的目標(biāo)空氣-燃料比匹配。
[0003]在多缸的內(nèi)燃機(jī)中，通常通過對(duì)于所有的汽缸使用相同的控制量來執(zhí)行空氣-燃料比控制。因此，即使當(dāng)實(shí)施空氣-燃料比的控制時(shí)，實(shí)際的空氣-燃料比可以在汽缸之間變化。此外，當(dāng)提供給每個(gè)汽缸的加燃料可以被調(diào)整和控制為針對(duì)多個(gè)汽缸是相同的時(shí)，其他的因素可以有助于引起汽缸間的不一致。這種其他因素包括諸如充入(空氣+任何再循環(huán)的排氣)成分、噴射定時(shí)的啟動(dòng)、以及汽缸/活塞幾何結(jié)構(gòu)。
[0004]這種汽缸間的不平衡具有引起轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)、降低效率、以及增加排放和部件磨損的可能。
[0005]因此，所需要的是一種系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于檢測(cè)汽缸之間的不平衡，并接著采取積極的措施以減少不平衡。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]簡(jiǎn)言之，在一個(gè)示例中，提供了一種檢測(cè)在內(nèi)燃機(jī)中供給燃料不平衡的方法。該方法包括接收關(guān)于針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)以循環(huán)速率操作的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的氧含量的數(shù)據(jù)。該方法也包括執(zhí)行頻率分量分析，該分析包括關(guān)于所接收到的氧含量數(shù)據(jù)的濾波操作。以發(fā)動(dòng)機(jī)的循環(huán)速率或其諧波執(zhí)行濾波，以獲得濾波的氧含量數(shù)據(jù)。接著，該方法確定以下中的至少一個(gè):1)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)角度，在所述一個(gè)或多個(gè)角度所述濾波的氧含量數(shù)據(jù)展示了相對(duì)于在其他角度的幅值的第一幅值特性；2)通過在預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)角度采樣所獲得的所述濾波的氧含量數(shù)據(jù)的形狀。接著，該方法響應(yīng)于所確定的所述一個(gè)或多個(gè)角度和所述數(shù)據(jù)的形狀中的至少一個(gè)來識(shí)別經(jīng)歷供給燃料不平衡的汽缸。
[0007]在另一個(gè)示例中，提供了用于檢測(cè)內(nèi)燃機(jī)中供給燃料不平衡的設(shè)備，該設(shè)備包括:氧傳感器，其能夠檢測(cè)以循環(huán)速率操作的發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的氧含量；頻率分析器，其能夠接收來自所述氧傳感器的數(shù)據(jù)，并且以取自由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述循環(huán)速率及其諧波組成的組的一個(gè)或多個(gè)頻率對(duì)所接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，以獲得濾波的氧含量數(shù)據(jù)；以下各項(xiàng)中的至少一個(gè):1)角度確定器，所述角度確定器能夠確定所述發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)角度，在所述一個(gè)或多個(gè)角度所述濾波的氧含量數(shù)據(jù)展示了相對(duì)于在其他角度的幅值的第一幅值特性；2)形狀分析器，所述形狀分析器能夠確定由通過在預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)角度采樣所獲得的所述濾波的氧含量數(shù)據(jù)所定義的曲線的形狀；以及不平衡檢測(cè)器，所述不平衡檢測(cè)器能夠響應(yīng)于來自所述角度確定器和所述形狀分析器的至少一個(gè)的輸出來確定經(jīng)歷供給燃料不平衡的汽缸。
[0008]在又一個(gè)示例中，提供了發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊包括具有非暫時(shí)的指令的存儲(chǔ)器，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊解讀該非暫時(shí)的指令時(shí)，使得所述模塊:接收關(guān)于以循環(huán)速率操作的發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的氧含量的數(shù)據(jù)；執(zhí)行頻率分量分析，該步驟包括以取自由所述發(fā)動(dòng)機(jī)的所述循環(huán)速率及其諧波組成的組的一個(gè)或多個(gè)頻率對(duì)所接收的氧含量數(shù)據(jù)進(jìn)行的濾波操作，以獲得濾波的氧含量數(shù)據(jù)；確定以下中的至少一個(gè):1)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)或多個(gè)角度，在所述一個(gè)或多個(gè)角度所述濾波的氧含量數(shù)據(jù)展示了相對(duì)于在其他角度的幅值的第一幅值特性；以及2)通過在預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)角度采樣所獲得的所述濾波的氧含量數(shù)據(jù)的形狀；以及響應(yīng)于所確定的所述一個(gè)或多個(gè)角度和所述數(shù)據(jù)的形狀中的至少一個(gè)來識(shí)別經(jīng)歷供給燃料不平衡的汽缸。
【附圖說明】
[0009]圖1是用于控制汽缸間不平衡的系統(tǒng)的一個(gè)示例性的實(shí)施方式的圖示；
[0010]圖2是圖1的控制計(jì)算機(jī)的一些內(nèi)部特征的一個(gè)示例性的配置的框圖，因?yàn)樗麄兩婕翱刂破组g的不平衡；
[0011]圖3是例示了操作圖2的控制計(jì)算機(jī)的邏輯塊的流程圖；以及
[0012]圖4是由圖1的控制計(jì)算機(jī)所利用的頻率分量數(shù)據(jù)的示例性的圖形表示。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了促進(jìn)對(duì)本發(fā)明的原理的理解，現(xiàn)在將參考附圖中所示的多個(gè)實(shí)施例，并且將使用特定的語言對(duì)其進(jìn)行描述。然而，應(yīng)該理解的是，并不意在對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制。
[0014]現(xiàn)在參考圖1，示出了用于控制內(nèi)燃機(jī)中汽缸間不平衡的系統(tǒng)10的一個(gè)示例性實(shí)施方式的圖示。系統(tǒng)10包括具有進(jìn)氣歧管14的內(nèi)燃機(jī)12，其中，進(jìn)氣歧管14經(jīng)由進(jìn)氣管道20示例性地、流體地耦接到渦輪增壓器18的壓縮機(jī)16的出口，其中，壓縮機(jī)16包括耦接到進(jìn)氣管道22的用于從那里接收新鮮的環(huán)境空氣的壓縮機(jī)進(jìn)口。渦輪增壓器壓縮機(jī)16經(jīng)由驅(qū)動(dòng)軸28被機(jī)械地并且可旋轉(zhuǎn)地耦接到可變幾何渦輪增壓器渦輪26，其中，渦輪26包括經(jīng)由排氣管道流體地耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)12的排氣歧管30的渦輪入口，并且還包括經(jīng)由排氣管道34流體地耦接到周圍環(huán)境的渦輪出口。EGR閥36被設(shè)置為與EGR管道38在一條線上，EGR管道38的一端流體地耦接到進(jìn)氣管道20并且另一端耦接到排氣管道32。發(fā)動(dòng)機(jī)12說明性地包括多個(gè)汽缸，包括第一汽缸108和第二汽缸112。第一汽缸108和第二汽缸112包括由機(jī)軸106驅(qū)動(dòng)的各自的第一活塞101和第二活塞103。應(yīng)當(dāng)理解的是，汽缸108和汽缸112、活塞101和活塞103、以及機(jī)軸106以一種已知的方式操作，使得汽缸108和汽缸112內(nèi)的受控制的燃料的點(diǎn)火將壓力傳遞給活塞101和活塞103，這引起機(jī)軸106的旋轉(zhuǎn)。機(jī)軸106通過360度的旋轉(zhuǎn)行程。
[0015]通過建立任意的0度位置并且接著定義相對(duì)于該0度位置(CP)的機(jī)軸106的旋轉(zhuǎn)位置來定義機(jī)軸106的旋轉(zhuǎn)位置(角位置)。因此，在從0度位置行進(jìn)了一半的旋轉(zhuǎn)之后，機(jī)軸106將被認(rèn)為位于180度位置。一整套的發(fā)動(dòng)機(jī)(四沖程發(fā)動(dòng)機(jī))的周期包含機(jī)軸的兩個(gè)全程旋轉(zhuǎn)。因此，在一整套的周期，機(jī)軸行進(jìn)(旋轉(zhuǎn))了 720度。因此，由機(jī)軸的位置以及發(fā)動(dòng)機(jī)正經(jīng)歷的(兩個(gè))旋轉(zhuǎn)來定義“發(fā)動(dòng)機(jī)角度”。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)角度被定義為0和720度之間的角度，其中，第一個(gè)360度代表機(jī)軸的第一個(gè)旋轉(zhuǎn)，并且角度360-720代表機(jī)軸的第二個(gè)旋轉(zhuǎn)。傳感器49例示性地檢測(cè)旋轉(zhuǎn)的機(jī)軸位置(CP)，并且在信號(hào)路徑51上輸出旋轉(zhuǎn)位置的信號(hào)指示。傳感器49例示性地是針對(duì)機(jī)軸位置的角度確定器。這個(gè)信號(hào)被用于同其他輸入一起確定發(fā)動(dòng)機(jī)角度。因此，上述控制計(jì)算機(jī)42接收這種輸入，并且也包括邏輯塊，該邏輯塊是可操作以確定發(fā)動(dòng)機(jī)角度的角度確定器。
[0016]系統(tǒng)10包括通?？刹僮饕钥刂坪凸芾戆l(fā)動(dòng)機(jī)12的整體操作的控制計(jì)算機(jī)42?？刂朴?jì)算機(jī)42包括存儲(chǔ)單元45以及多個(gè)用于與各種被耦接到發(fā)動(dòng)機(jī)12的傳感器和系統(tǒng)相互作用的輸入端和輸出端。在一個(gè)實(shí)施方式中，控制計(jì)算機(jī)42是基于微處理器的，并且可以是被稱為電子的或發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)、電子的或發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(EMU)等的已知的控制單元，或另選地可以是能夠如下文描述的進(jìn)行操作的通用控制電路。在任何情況下，控制計(jì)算機(jī)42包括一個(gè)或多個(gè)用于控制汽缸間不平衡的控制算法，將在下文中更詳細(xì)地進(jìn)行描述。
[0017]控制計(jì)算機(jī)42包括用于從各種與系統(tǒng)10相關(guān)的傳感器或感測(cè)系統(tǒng)接收信號(hào)的多個(gè)輸入端。例如，系統(tǒng)10包括通過信號(hào)路徑50電連接到控制計(jì)算機(jī)42的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速輸入端的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器ES 48。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器48是可操作的以感測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)12 (的機(jī)軸106)的旋轉(zhuǎn)速度，并且在信號(hào)路徑50上產(chǎn)生指示發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施方式中，傳感器48是霍爾效應(yīng)傳感器，其能夠操作以通過感測(cè)通道(因而，在齒輪或音輪上形成的若干等角間隔的齒)確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。另選地，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器48可以是任何其他已知的傳感器，如剛剛描述的能夠操作包括(但不限于)可變磁阻傳感器等的傳感器。
[0018]系統(tǒng)10還可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)傳感器74，其被設(shè)置成與排氣導(dǎo)管32流體連通(fluid communicat1n)，并且通過信號(hào)路徑76被電連接到控制計(jì)算機(jī)42的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣參數(shù)輸入端0