专利名称：利用氧传感器的柴油机的闭环a/f比控制的制作方法
技术领域：
本发明涉及柴油机，尤其涉及利用氧传感器的柴油机的空气/燃料(A/F)比的闭环控制。
背景技术：
柴油机通过吸进和压缩空气产生驱动扭矩。燃料喷入压缩的空气中，并且压缩的热引起空气/燃料混合物的自动点火。结果，柴油机不包括使空气/燃料混合物点火的火花塞。利用开环控制(即没有反馈)调节空气与燃料(A/F)的比。空气/燃料混合物的燃烧驱动气缸内的活塞。活塞再驱动曲轴，将驱动扭矩传递至驱动系。
根据燃料供应率和喷射定时调节柴油机的扭矩输出。单独的柴油机的燃料供应率和喷射定时在发动机测力计上显示。更具体地是，根据发动机的转速(RPM)和发动机负载，使用测力计数据建立燃料供应率和喷射定时查找表。将该查找表在每一台柴油机的控制模块的存储器中编成程序。
因为该查找表是从具体形式的柴油机的侧力计数据建议的，相对每一台单独的柴油机它们没有被标定，或者用别的方法调整。结果，A/F比控制的精度取决于发动机零件和其工作(例如喷射器流量，空气质量流量计，发动机容积效率)偏离在该测力计上使用的柴油机系统的范围。
发明的说明因此，本发明提供了柴油机的燃料控制系统。该燃料控制系统包括第一个模块，该模块根据在闭环燃料控制周期内的反馈信号，计算方框学习乘式(BLM)。第二个模块根据在开环燃料控制周期内的BLM，调节柴油机的基本燃料供应率。
在一个特点中，根据发动机转速(RPM)和发动机负载，从查找表，确定该基本的燃料供应率。
在另一个特点中，根据该BLM和中间的BLM值之间的比，调节该基本的燃料供应率。
在又一个特点中，该燃料控制系统还包括一个氧传感器，该传感器根据从柴油机排出的废气中的氧含量，产生一个氧传感器信号(OSS)。反馈信号为该OSS。
在再一些特点中，该第二个模块从查找表确定基本的燃料供应率，和根据该BLM和该基本的燃料供应率，确定调整的燃料供应率。为了提供多个BLM，可在该查找表的发动机工作范围内用外推法求该BLM。根据多个BLM中的一个调节燃料供应率。
本发明的另一些应用领域，从后面的详细说明中将会清楚。应当理解，表示本发明的优选实施例的详细说明和具体例子只是为了说明的目的，而不是限制本发明的范围。
附图的简要说明从详细说明和附图中可以更充分地了解本发明。其中
图1为根据本发明，根据可调节的燃料控制系统调节柴油机系统的功能方框图；图2为表示由本发明的可调节的燃料控制系统执行的示例性步骤的流程图；和图3为实行本发明的可调节的燃料控制的示例性模块的功能方框图。
优选实施例说明下面的优选实施例的说明只是示例性的，不是要限制本发明，它的应用或使用。为了清楚起见，在附图中，相同的符号表示相同的零件。这里所用的术语“模块”是指特定的专用集成电路(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，专用的或成组的)和存储器，综合的逻辑电路，和/或其他适当的提供所述的功能的零件。
图1中示意性地表示一个示例性的柴油机系统10。该柴油机系统10只是示例性的，并且这里所述的可调节的燃料控制可以在各种柴油机系统中实现。该柴油机系统10包括一台柴油机12，一条进气歧管14，一个公共的干线燃料喷射系统16和一个排气系统18。该示例性发动机12包括放置在以V形式布局的相邻的气缸组22、24中的6个气缸20。虽然，图1表示6个气缸(N＝6)，但发动机12可以包括附加的或较少的气缸20。例如，可以为具有2，4，5，8，10，12和16个气缸的发动机。
空气被吸入该进气歧管14中，分配至气缸20并在气缸中被压缩。利用该公共的干线式喷射系统16，将燃料喷射至气缸20中，并且压缩的空气的热点燃空气/燃料混合物。废气从气缸20排出，并进入该排气系统18中。在一些情况下，该柴油机系统10可以包括一个涡轮26，它将额外的空气泵入气缸20中，与燃料和从该进气歧管14吸入的空气一起燃烧。
该排气系统18包括排气歧管28，30；排气导管29，31；催化剂38和一个柴油颗粒过滤器(DPF)40。由第一和第二气缸组22，24形成第一和第二个部分废气。该排气歧管28，30将一部分废气从相应的气缸组22，24引导至排气导管29，31中。将废气引导至涡轮22中，以驱动该涡轮22。混合的废气流从该涡轮22流过该催化剂38和该DPF40。当流至大气中时，该DPF 40从该综合的废气流中滤掉颗粒。
控制模块42根据本发明的可调节的燃料控制系统，调节该柴油机系统10的工作。更具体地是，该控制模块42与一个进气歧管绝对压力(MAP)传感器44，一个空气质量流量(MAF)传感器45和一个发动机转速传感器46进行通信。该MAP传感器44产生一个表示在该进气歧管14内的空气压力的信号，该MAF传感器45根据流入发动机12中的空气流量，产生一个MAF信号；而该发动机转速传感器46产生一个指示发动机转速(RPM)的信号。氧传感器48根据废气中的氧含量产生一个氧传感器信号(OSS)。该氧传感器48最好为通常的开关式氧传感器。如下面更详细地说明那样，该控制模块42根据RPM，发动机负载和方框学习乘式(BLM)确定燃料供应率。一般，燃料供应率用每个燃烧过程的燃料体积来测量，并且通过该燃料供应率控制发动机的扭矩输出。
在正常工作过程中，该控制模块42利用开环控制系统调节发动机的燃料供应。更具体地说，该控制模块42从存储在存储器中的预先形成的查找表确定燃料供应率。燃料供应率根据RPM和发动机负载确定。而发动机负载则根据MAP和/或MAF确定。如下面更详细地所述，根据BLM调节燃料供应率，并且调节该喷射系统16，以提供所希望的燃料供应率。在开环控制过程中，该控制模块不利用表示实际的燃料供应率等于所希望的燃料供应率的任何反馈，调节发动机的工作。另外，可以调节发动机，使它在A/F比的广大范围内运转(例如80/1～13/1)。
该控制模块42周期性地开始DPF的再生过程。更具体地说，DPF40变得充满，必需再生，除去收集的柴油颗粒。在再生过程中，柴油颗粒在DPF 40内烧掉，使得DPF 40可以继续其过滤功能。一个示例性的再生方法包括在主要的燃烧过程后，将燃料喷入废气流中。后燃烧的喷入的燃料在催化剂38上燃烧。燃料在催化剂38中燃烧过程中放出的热使废气温度升高，将在DPF 40中的收集的颗粒烧掉。
本发明的可调节的燃料控制系统提供了长期的燃料修整值或BLM。该BLM根据在柴油机系统10的闭环控制过程中的OSS确定。更具体地说，该BLM在A/F比控制至可被氧传感器48检测的一个已知值(例如，大约14.4)的周期内确定。例如，在DPF再生过程中，A/F比在一个可检测的范围内。在这个周期内，使用闭环控制，根据OSS调节发动机的工作。根据OSS监视A/F比，并且该控制模块42调节燃料供应将A/F比保持在所希望的值(例如14.4)。
BLM是加在燃料供应查找表上的一个调节因子。该BLM开始为一个中间值(例如128)，并且在闭环控制过程中，根据OSS向上或向下调节。经过几个周期的闭环控制，该BLM稳定在一个可根据由该查找表确定的燃料供应率，提供所希望的A/F比的值上。在接下去的使用开环控制的工作过程中，根据该BLM调节燃料供应率。更具体地说，根据相对于中间的BLM的BML调节燃料供应率。例如，如果BLM等于140，燃料供应率增加140/128(例如，大约14％)。如果BLM等于110，则燃料供应率降低110/128(例如，大约9％)。用这种方法，考虑到发动机变化，BLM从预先编程的值调节燃料供应率。
BLM可根据短期积分器值调节。在闭环控制过程中，该积分器值根据OSS增加或减小。根据滞后，该BLM跟踪该积分器。更具体地说，如果该积分器值变化，超出预先确定的范围(例如0.95～1.05)以外，则BLM增加或减小。例如，如果该积分器值大于1.05，则BLM增加。如果该积分器值小于0.95，则BLM减小。当该积分器值回至预先确定的范围内，则BLM保持在其最近的值。
另外，还可在查找表的发动机工作范围内，用外推法求BLM。用这种方法，可在发动机工作范围内给BLM值加权，并且对于查找表的每一个单元或单元组BLM值改变。根据单元组的该单元的具体的BLM，增加或减小燃料供应率。例如，如果一个单元或一个单元组包括值为140的BLM，则该单元的燃料供应率或在该单元组中的各种燃料供应率增加140/128(例如，大约9％)。另一个单元或一组单元包括值为110的BLM。因此，该单元的燃料供应率或在该组单元中的各种燃料供应率减少110/128(例如，大约14％)。
现参见图2，详细说明本发明的可调节的燃料控制系统执行的示例性步骤。在步骤200中，控制系统确定，该发动机能否利用闭环控制工作。例如，如果要进行DPF的再生过程，则可利用闭环控制调节该发动机。如果没有闭环控制，则控制回路返回。如果有闭环控制，则在步骤202中控制继续。
在步骤202中，如上面详细说明的那样。控制系统根据OSS调节该BLM。在步骤204中，控制系统确定是否可使用开环控制(即正常的柴油机工作)。例如，如果DPF再生过程结束，则控制返回至开环。如果不使用开环控制，则控制回路返回至步骤202。如果要使用开环控制，在步骤206中正常的(即开环)发动机工作过程中，控制系统根据BLM调节燃料供应率，并且控制结束。
图3表示执行本发明的可调节的燃料控制的示例性模块。该示例性模块包括一个BLM模块300，一个燃料供应模块302和一个发动机控制模块304。该BLM模块300在闭环发动机工作过程中，根据OSS计算该BLM。该燃料供应模块302根据RPM和MAF和/或MAP确定基本的燃料供应率。该燃料供应模块302根据该BLM调节基本的燃料供应率。该发动机控制模块304根据该燃料供应率调节发动机的工作。
业内内士根据上述的说明现在可以知道，本发明的广泛的说明可用许多形式实现。因此，虽然已结合具体例子说明了本发明，但本发明的范围不受限制，因为熟练的从业者在研究了附图，说明书和下面的权利要求书后显然知道，可以作其他的改进。
权利要求
1.一种柴油机的燃料控制系统，包括根据在闭环燃料控制周期内反馈信号，计算方框学习乘式BLM的第一模块；和根据在开环燃料控制周期内的所述BLM，调节所述柴油机的基本燃料供应率的第二模块。
2.如权利要求1所述的燃料控制系统，其特征为，所述的基本燃料供应率是根据发动机每分钟转速和发动机负载，由查找表确定的。
3.如权利要求1所述的燃料控制系统，其特征为，所述基本燃料供应率是根据所述的BLM和中间BLM值之间的比调节的。
4.如权利要求1所述的燃料控制系统，其特征为，还包括一个氧传感器，该传感器根据来自所述柴油机的废气的氧含量产生一个氧传感器信号OSS，其中，所述反馈信号是所述OSS。
5.如权利要求1所述的燃料控制系统，其特征为，所述第二模块根据查找表确定所述的基本燃料供应率，并且根据所述BLM和所述基本燃料供应率确定调节的燃料供应率。
6.如权利要求5所述的燃料控制系统，其特征为，所述BLM是在所述查找表的发动机工作范围内，用外推法求得的，以提供多个BLM，其中，所述燃料供应率是根据所述多个BLM中的一个调节的。
7.一种调节柴油机燃料供应的方法，包括在闭环燃料控制周期内。根据反馈信号计算一个方框学习乘式；和在开环燃料控制周期内，根据所述BLM调节所述柴油机的基本燃料供应率。
8.如权利要求7所述的方法，其特征为，还包括根据发动机每分钟转速和发动机负载，由查找表确定所述基本燃料供应率。
9.如权利要求7所述的方法，其特征为，所述燃料供应率是根据所述BLM和中间BLM值之间的比调节的。
10.如权利要求7所述的方法，其特征为，还包括根据来自所述柴油机的废气的氧含量，产生氧传感器信号，其中，所述反馈信号是所述OSS。
11.如权利要求7所述的方法，其特征为，还包括由查找表确定所述的基本燃料供应率；和根据所述BLM和所述基本燃料供应率，计算调节的燃料供应率。
12.如权利要求11所述的方法，其特征为，还包括在所述查找表的发动机工作范围内，用外推法计算所述BLM，以提供多个BLM，其中，所述燃料供应率是根据所述多个BLM中的一个调节的。
13.在开环燃料控制周期内，调节柴油机燃料供应的方法，包括开始闭环燃料控制周期；产生反馈信号；在所述闭环燃料控制周期内，根据所述反馈信号计算一个方框学习乘式；开始所述开环燃料控制周期；和在所述开环燃料控制周期内，根据所述BLM，调节所述柴油机的基本燃料供应率。
14.如权利要求13所述的方法，其特征为，还包括，根据发动机每分钟转速和发动机负载，由查找表确定所述基本燃料供应率。
15.如权利要求13所述的方法，其特征为，所述燃料供应率是根据所述BLM和中间BLM值之间的比调节的。
16.如权利要求13所述的方法，其特征为，还包括，根据来自所述柴油机的废气的氧含量，产生氧传感器信号，其中所述反馈信号是所述OSS。
17.如权利要求13所述的方法，其特征为，还包括由查找表确定所述基本燃料供应率；和根据所述BLM和所述基本燃料供应率计算调节的燃料供应率。
18.如权利要求17所述的方法，其特征为，还包括在所述查找表的发动机工作范围内，用外推法求得所述BLM，以提供多个BLM，其中，所述燃料供应率是根据所述多个BLM中的一个调节的。
全文摘要
柴油机的燃料控制系统包括根据在闭环燃料控制周期内的反馈信号，计算方框学习乘式的第一模块。第二模块根据在开环燃料控制周期内的BLM，调节该柴油机的基本燃料供应率。
文档编号F02D41/14GK1924329SQ20061012673
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月1日 优先权日2005年9月2日
发明者V·鲁伊斯 申请人:通用汽车环球科技运作公司