CN100529368C - 闭环燃油控制的装置和方法 - Google Patents

Abstract

控制燃油进入汽车引擎的方法。从检测引擎废气的传感器接收反馈信号。将具有和反馈信号频率相同的频率的的抖动信号加到燃油控制信号上控制燃油进入引擎。根据所述频率将比例/积分校正加到燃油控制信号上。

Description

闭环燃油控制的装置和方法

技术领域

本发明一般涉及汽车燃油控制系统，更具体地说，涉及闭环控制系统。

背景技术

在汽车燃油控制系统中，一般提供闭环控制来控制进入引擎的空气燃油比。废气氧传感器通常检测引擎废气中的氧含量。汽车控制模块可以根据氧含量信息不断调节加到引擎中的燃油。

闭环燃油控制可以基于开关型氧传感器，或者基于能提供比例当量比(ER)信息的更昂贵的比例传感器。当所检测的空气-燃油比高于或低于传感器的理想配比给定值的窄范围时，开关型传感器实质上循环到低或高状态。因此，开关型传感器信号可以指示废气流是具有富油理想配比还是具有贫混合气理想配比。但和比例传感器不同的是，开关型传感器不能有效地检测各种范围的空气燃油比。由于缺少比例ER信息，开关型传感器通常和积分型闭环控制算法结合使用。

发明内容

在一个实施例中，本发明针对控制燃油进入汽车引擎的方法。从检测引擎废气的传感器接收反馈信号。将频率基本上等于反馈信号频率的抖动信号加到燃油控制信号上控制燃油进入引擎。根据抖动信号频率将比例/积分校正加到燃油控制信号上。

在另一种配置中，控制燃油进入汽车引擎的系统包括检测引擎废气的传感器。控制模块根据来自传感器的反馈信号发出燃油控制信号控制燃油进入引擎。控制模块在燃油控制信号上加上抖动信号，抖动信号对反馈信号作出响应而振荡，并且在抖动信号的振荡周期超过抖动信号的极限周期时校正燃油控制信号。

在另一实施方案中，本发明针对控制燃油进入汽车引擎的方法。从检测引擎废气的传感器接收反馈信号。根据所述反馈信号，将抖动信号加到燃油控制信号上控制燃油进入引擎。当抖动信号的振荡周期超过抖动信号的极限周期时，改变时间误差计数器。根据改变后的计数器来校正燃油控制信号。

在又一配置中，一种用于控制燃油进入汽车引擎的系统包括检测引擎废气的传感器。控制模块根据来自传感器的反馈信号发出燃油控制信号控制燃油进入引擎。控制模块在燃油控制信号上加上抖动信号，抖动信号对反馈信号作出响应而振荡，并根据抖动信号的振荡周期改变时间误差计数器。控制模块利用已改变的计数器来确定比例/积分校正，并将校正加到燃油控制信号上。

本发明的其它应用领域从以下的详细说明中显而易见。显然，这些详细说明和具体实例示出了本发明的示范实施例，但仅是为了说明，并非用来限制本发明的范围。

附图说明

从以下详细说明和附图可以更充分地理解本发明，附图中：

图1是按照本发明一个实施例的控制燃油进入汽车引擎的系统的功能方框图；以及

图2是说明按照本发明一个实施例的闭环燃油控制方法的定时图。

具体实施方式

对本发明各种实施例的以下说明仅是说明性质的，绝不是用来限制本发明、其应用或用途。为清晰起见，在附图中相同的标号用于标识类似的元件。在本文中，术语模块和/装置是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或群组的)和存储器、组合逻辑电路，或提供所述功能的其它适合的部件。本文中结合开关型氧传感器来说明本发明的各种配置。但应指出，本发明也可结合其它类型的传感器来实现，包括提供比例当量比信息的传感器。

现参阅图1，图中示出包括按照本发明一个实施例的闭环燃油控制系统的汽车，总的用标号20表示。燃油从燃油箱26通过油路30以及多个喷油嘴32进入引擎22。空气通过进气歧管34进入引擎22。电子节流阀控制器(ETC)36，根据加速踏板40的位置和控制模块42执行的节流阀控制算法来调节位于进气歧管34入口附近的节流阀片38。在汽车20的控制操作中，控制模块42可以使用传感器信号44指示进气歧管34中的压力。控制模块42还可使用传感器信号46指示经过节流阀片38进入进气歧管34的密集空气流，用信号48指示进气歧管34中的空气温度，以及用节流阀位置传感器信号50指示节流阀片38的开启量。

引擎22包括多个汽缸52，它们接收来自喷油嘴32的燃油，驱动曲轴58。来自燃油箱26的蒸汽被收集在活性炭储存罐60中。碳罐60可以通过通风阀62向大气排气。碳罐60可以通过清污阀64净化。当蒸汽从碳罐60中被清除出去之后，它进入进气歧管34并在引擎汽缸52中燃烧。控制模块42控制通风阀62、清污阀64、喷油嘴32和点火系统54的操作。控制模块42还连接到加速踏板传感器66，所述传感器检测加速踏板的位置并将代表踏板位置的信号发送到控制模块42。

催化转化器68接收从引擎22通过排气歧管70来的废气。废气传感器72检测管道70中的废气，并向控制模块42发送信号，例如指示废气是贫油或富油。如下所述，废气传感器72的信号输出由控制模块42作为闭环方式中的反馈，用以调节例如通过喷油嘴32进入引擎22的燃油。

在本发明的一个实施例中，控制模块42接收来自废气传感器72的反馈信号，并将抖动信号，即，受控扰动信号，加到燃油控制信号上，控制进入喷油嘴32的燃油。在一种示范配置中，燃油控制信号具有在理想配比下或接近理想配比的控制给定值给定值。抖动信号的形成方法是：当废气传感器信号高于控制给定值时，从燃油控制信号中减去抖动幅度，而当废气传感器信号低于控制给定值时，加上抖动幅度。抖动信号具有基本上和反馈信号相同的频率。控制模块42根据所述频率将比例/积分校正加到燃油控制信号上。

当把抖动信号加到燃油控制信号上时，抖动信号迫使引擎废气的当量比(ER)在传感器72的理想配比ER控制给定值附近摆动。这种摆动往往很小，不足以影响引擎22的工作。在稳态时间间隔内，抖动信号的振荡遵循基于汽车参数(例如引擎速度、废气传送时间和/或传感器72的响应时间)的极限周期。这样，在稳态条件下，例如，传感器72没有发送任何瞬时误差信号时，所述极限周期是可重复的。

控制模块42根据抖动信号的振荡周期使时间误差计数器增值或减值。根据已改变的计数器，控制模块42将比例/积分(P/I)校正信号加到燃油控制信号上。当例如发生瞬时传感器误差时，引擎废气ER的振荡频率可减慢。时间误差计数器的数值可以反映这种减慢。控制模块42利用计数器数值来施加比例校正。控制模块42将比例校正加到燃油控制信号上，所述信号就影响引擎ER。

控制模块42还相对于燃油控制信号进行积分控制。在稳态条件下，由抖动信号极限周期来确定闭环积分校正速率。当发生了瞬时误差并由时间误差计数器反映出来时，积分校正速率随时间误差计数器成比例地增加。

将结合图2中总的用标号100表示的定时图来说明本发明的一种配置。线108代表从废气传感器72到控制模块42的反馈信号。传感器反馈信号108在传感器控制给定值112附近改变，这样，传感器72指示理想配比的当量比。控制模块42发出抖动信号116，在稳态条件下，根据汽车参数(例如引擎速度、废气传送时间和/或传感器响应时间)抖动信号自动达到极限周期120。抖动信号116迫使引擎废气当量比(以线124代表)在传感器72的控制给定值112附近摆动。右侧的轴128代表引擎当量比124，以当量比单位表示。左侧的轴130、132和134表示抖动信号116、比例校正138和积分校正142，都以当量比单位表示。

控制模块42维持时间误差计数器，用线150表示。当抖动信号116对传感器信号108与给定值的交叉点作出响应而升高或降低时，计数器150归零，然后增值，直到抖动信号116随后又升高或下降。这样，误差计数器150就跟踪抖动信号116的振荡周期。控制模块42利用计数器150来确定比例校正138，如本专业中众所周知的。控制模块42还根据计数器150来确定积分校正142。在稳态时间间隔期间，例如在时间间隔158和160期间，积分校正142以抖动信号116的极限频率振荡。当时间误差计数器150指示传感器72的误差时，例如在时间间隔162期间，积分校正速率随计数器150成比例地增加。

上述燃油控制系统的配置和有关方法使得有可能将比例闭环燃油控制和改进的积分控制一起包括到利用开关型氧传感器的排气有害物控制系统中。上述抖动信号的极限频率在稳态条件下可精确重复。通过使用上述配置，结合比比例传感器更便宜的传感器，汽车排气有害物控制就可得到改进。

现在，本专业的技术人员从上述说明中可以理解：本发明的广泛内容可以用各种形式实现。所以，虽然已结合其具体实例说明本发明，但本发明的真正范围不应限于此，因为对于本专业的技术人员而言，在研究了附图、说明书以及以下的权利要求书后，其它的改动就显而易见了。

Claims (18)

1.一种控制燃油进入汽车引擎的方法，所述方法包括：

从检测引擎废气的传感器接收反馈信号；

将频率基本上等于所述反馈信号频率的抖动信号加到控制燃油进入引擎的燃油控制信号上，所述抖动信号对所述反馈信号作出响应而振荡；以及

根据所述抖动信号频率将比例/积分校正加到所述燃油控制信号上。

2.如权利要求1所述的方法，其中在稳态时间间隔内所述抖动信号频率包括所述抖动信号的极限频率。

3.如权利要求1所述的方法，其中执行所述施加信号步骤以便迫使所述引擎废气的当量比在所述传感器的控制给定值附近摆动。

4.如权利要求1所述的方法，其中所述加比例/积分校正的步骤包括：

在稳态时间间隔内根据所述抖动信号的极限周期确定积分校正速率；以及

对所述传感器的瞬时误差作出响应而按比例地提高积分校正速率。

5.如权利要求1所述的方法，其中所述施加抖动信号的步骤包括使所述抖动信号的阶跃与所述反馈信号穿越所述传感器的控制给定值那一刻同时发生。

6.如权利要求1所述的方法，其中所述抖动信号根据引擎速度、废气传送时间和所述传感器的响应时间中的至少一项而达到极限周期。

7.如权利要求1所述的方法，其中所述施加比例/积分校正的步骤包括：

根据所述抖动信号频率改变误差计数器的计数值；以及

根据所述误差计数器的计数值施加所述比例/积分校正。

8.一种用于控制燃油进入汽车引擎的系统，所述系统包括：

传感器，它检测所述引擎的废气；

控制模块，它根据来自所述传感器的反馈信号发出燃油控制信号控制燃油进入所述引擎；

其中所述控制模块还包括：

用于在所述燃油控制信号上加上抖动信号的单元，所述抖动信号对所述反馈信号作出响应而振荡；以及

用于当所述抖动信号的振荡周期超过所述抖动信号的极限周期时校正所述燃油控制信号的单元。

9.如权利要求8所述的系统，其中所述控制模块利用比例/积分校正来校正所述燃油控制信号。

10.如权利要求8所述的系统，其中所述控制模块：

根据所述抖动信号的振荡周期改变误差计数器的计数值；以及

根据所述已改变的误差计数器的计数值将比例/积分校正信号加到所述燃油控制信号上。

11.如权利要求10所述的系统，其中当所述控制模块改变所述误差计数器的计数值时所述比例/积分校正信号频率增加。

12.如权利要求8所述的系统，其中所述传感器包括开关传感器和比例传感器之一。

13.如权利要求8所述的系统，其中所述抖动信号根据引擎速度、废气传送时间和所述传感器的响应时间中的至少一项达到极限周期。

14.控制燃油进入汽车引擎的方法，所述方法包括：

从检测引擎废气的传感器接收反馈信号；

根据所述反馈信号，将抖动信号加到燃油控制信号上控制进入所述引擎的燃油，所述抖动信号对所述反馈信号作出响应而振荡；

当所述抖动信号的振荡周期超过所述抖动信号的极限周期时，改变时间误差计数器的计数值；以及

根据已改变的计数器的计数值校正所述燃油控制信号。

15.如权利要求14所述的方法，其中所述校正步骤包括加比例校正和积分校正中的至少一种校正。

16.如权利要求14所述的方法，其中还包括：

根据所述极限周期确定稳态时间间隔期间的积分校正速率；以及

对所述传感器的瞬时误差作出响应而按比例地提高所述积分校正速率。

17.如权利要求14所述的方法，其中还包括施加具有与所述反馈信号频率相同的频率的所述抖动信号。

18.一种用于控制燃油进入汽车引擎的系统，所述系统包括：

传感器，它检测所述引擎的废气；

控制模块，它根据来自所述传感器的反馈信号发出燃油控制信号控制燃油进入所述引擎；

其中所述控制模块还包括：

用于在所述燃油控制信号上加上抖动信号的单元，所述抖动信号对所述反馈信号作出响应而振荡；

用于根据所述抖动信号的振荡周期改变时间误差计数器的计数值的单元；

用于利用所述已改变的计数器的计数值确定比例/积分校正的单元；以及

用于将所述校正加到所述燃油控制信号上的单元。

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