用于操作内燃发动机的计算机程序的制作方法

本申请要求申请号为202015004194.9、申请日为2015年6月11日的德国专利申请的优先权，优先权申请的内容通过引用的方式整体并入本文。

技术领域

本公开涉及用于一种操作内燃发动机(例如，机动车辆的内燃发动机)的计算机程序。更特别地，本公开涉及一种用于生成指示发动机气缸内的空气/燃料比的信号的计算机程序。

背景技术：

已知的是，机动车辆的内燃发动机至少包括用于将计量数量的燃料喷射进入发动机气缸的燃料喷射器、用于允许空气量与进入气缸的燃料混合的进气阀、以及用于排出气缸内空气/燃料混合物的燃烧产生的排气的排气阀。排气阀与后处理系统流体连通，后处理系统包括排气管和设置在排气管中的氧浓度传感器(例如，氧传感器(lambda sensor)或氮氧化物NO_x传感器)。氧浓度传感器生成指示排气中氧浓度的信号(即，电信号)，其可被电子控制单元转换为指示发动机气缸内的空气/燃料比的第一信号。

电子控制单元还可被配置为生成代表发动机气缸内的所预期的空气/燃料比的第二信号，其不是基于来自氧浓度传感器的信号，而是在传递入发动机的空气量和燃料喷射量的基础上估计得到。此第二信号通常用于启动内部控制机(internal control engine)的许多不同的控制策略，特别是使用前述氧浓度传感器的控制策略。

因此，这些策略的可靠性通常依赖于由电子控制单元生成的第二信号实际上如何跟随(adhere to)在氧浓度传感器的辅助下生成的第一信号。

技术实现要素：

本发明的实施例的目的是提供一种能够当第二信号在内燃发动机的寿命期间变化时将第二信号适应至第一信号的解决方案，所述第二信号由电子控制单元生成，所述第一信号基于氧浓度传感器(例如氧传感器或NO_x传感器)的实际响应生成。另一目的是使用简单、合理且相当便宜的解决方案来达到此目的。这些目的和其他目的通过具有独立权利要求中所列举的特征的解决方案来实现。独立权利要求中所列举的特征代表解决方案的辅助方面。

特别地，本公开的实施例提供了一种用于操作内燃发动机的计算机程序，所述内燃发动机包括用于将燃料喷射入发动机气缸的燃料喷射器、用于将排气从发动机气缸排出的排气管、以及设置在排气管中的氧浓度传感器(例如，氧传感器或NO_x传感器)，所述计算机程序包括程序代码，当在计算机上运行时，所述程序代码用于执行以下步骤：

-将由氧浓度传感器生成的信号转换为指示发动机气缸中的空气/燃料比的第一信号，

-操作燃料喷射器以执行燃料喷射，

-生成指示由于燃料喷射、发动机气缸中的预期的空气/燃料比的第二信号，

-对第二信号滤波以获得滤波信号，以及

-使用滤波信号操作发动机，

其中，滤波信号通过周期性地执行控制循环来获得，所述控制循环包括以下步骤：

-采样所述第一信号的值，

-采样所述第二信号的值，

-按照在先前的控制循环期间采样的第一信号的值、第二信号的采样值、和第一信号的采样值的函数来计算时间常数，以及

-按照在先前的控制循环期间计算的滤波信号的值、第二信号的采样值、和计算的时间常数的函数来计算滤波第二信号的值。

因此，用于对第二信号(即，有电子控制单元生成的原始信号)滤波的时间常数基于由氧浓度传感器测量的空气/燃料比的实际值而逐循环调整，由此自动地将由电子控制单元生成的滤波信号与氧浓度传感器的信号相适应和定相(phasing)。

根据本解决方案的方面，滤波信号的值可使用以下方程计算：

$x_{2if}=e^{-\frac{T}{\mathrm{\τ}}}\·x_{2(i-1)f}+(1-e^{-\frac{T}{\mathrm{\τ}}})\·x_{2i}$

其中：

τ是时间常数，

x_2if是滤波信号的值，

x_2(i-1)f是在先前的控制循环期间的滤波信号的值，

x_2i是第二信号的采样值，以及

T是两个连贯控制循环之间的时间周期。

此方面提供了使用所谓的指数滤波器来计算滤波信号的值，所述指数滤波器是对信号应用一阶滤波的简单和可靠的解决方案。

根据本解决方案的另一方面，时间常数可使用以下方程计算：

$\mathrm{\τ}=\frac{T}{\log \frac{x_{1i}-x_{2i}}{x_{1(i-1)}-x_{2i}}}$

其中：

τ是时间常数，

x_1i是第一信号的采样值，

x_1(i-1)是在先前的控制循环期间的第一信号的采样值，

x_2i是第二信号的采样值，以及

T是两个连贯控制循环之间的时间周期。

此方面提供用于计算滤波器中使用的时间常数的可靠的解决方案。

本解决方案的另一方面提供，计算机程序可包括程序代码，当在计算机上运行时，所述程序代码用于当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动燃料喷射量的闭环控制策略的步骤。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述闭环控制策略，其可有助于避免烟的生成并且/或者合适地执行后处理设备(例如LNT)的再生处理。特别地，此闭环控制策略可通常包括以下步骤：

-计算第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)和其目标值之间的差，

-使用计算的差作为控制器的输入(所述控制器例如比例-积分(PI)或比例-积分-微分(PID)控制器)，以及

-使用所述控制器的输出来调整通过燃料喷射的燃料量。

根据本发明的另一方面，所述计算机程序可包括程序代码，当在计算机上运行时，所述程序代码用于当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动燃料喷射量的学习过程的步骤。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述学习过程，其可有助于校正燃料喷射器中的一个或多个操作参数。此学习过程可通常包括步骤，所述步骤为使用第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)来估计燃料量，所述燃料量已通过在发动机切断(cut off)期间执行的测试燃料喷射的方式被喷射。

根据本发明的另一方面，所述计算机程序可包括程序代码，当在计算机上运行时，所述程序代码用于当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动后处理设备(例如LNT)的诊断策略的步骤，所述后处理设备位于氧浓度传感器上游的排气管中。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述诊断策略，其可有助于向驾驶员警示所述后处理设备的可能的故障。此诊断策略可通常包括以下步骤：

-计算第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)和其设定值之间的差，以及

-如果计算的差超过其预定阈值则识别后处理设备的故障。

所提出的解决方案可以用计算机程序产品的形式执行，所述计算机程序产品包括载体和贮存于载体之上的计算机程序。本解决方案可被实施为电磁信号，所述信号被调制以承载代表计算机程序的一系列数据位(data bits)。

本解决方案还可被实施为内燃发动机，所述内燃发动机包括用于将燃料喷射入发动机气缸的燃料喷射器、用于将排气从发动机气缸排出的排气管、设置在排气管中、用于生成第一信号的氧浓度传感器、以及电子控制单元，所述第一信号指示发动机气缸中的空气/燃料比的变化，所述电子控制单元配置为执行所述计算机程序。

本公开的另一实施例提供操作内燃发动机的方法，其中所述内燃发动机包括用于将燃料喷射入发动机气缸的燃料喷射器、用于将排气从发动机气缸排出的排气管、以及设置在排气管中的氧浓度传感器，并且其中所述方法包括以下步骤：

-将由氧浓度传感器生成的信号转换为指示发动机气缸中的空气/燃料比的第一信号，

-操作燃料喷射器以执行燃料喷射，

-生成指示由于燃料喷射、发动机气缸中的预期的空气/燃料比的第二信号，

-对第二信号滤波以获得滤波信号，

-使用滤波信号操作发动机，

其中，滤波信号通过周期性地执行控制循环来获得，所述控制循环包括以下步骤：

-采样所述第一信号的值，

-采样所述第二信号的值，

-按照在先前的控制循环期间采样的第一信号的值、第二信号的采样值、和第一信号的采样值的函数来计算时间常数，以及

-按照在先前的控制循环期间计算的滤波信号的值、第二信号的采样值、和计算的时间常数的函数来计算滤波第二信号的值。

此实施例基本实现了上述相同的效果，特别是自动地将滤波信号与氧浓度传感器的信号相适应和定相。

根据本解决方案的方面，滤波信号的值可使用以下方程计算：

$x_{2if}=e^{-\frac{T}{\mathrm{\τ}}}\·x_{2(i-1)f}+(1-e^{-\frac{T}{\mathrm{\τ}}})\·x_{2i}$

其中：

τ是时间常数，

x_2if是滤波信号的值，

x_2(i-1)f是在先前的控制循环期间的滤波信号的值，

x_2i是第二信号的采样值，以及

T是两个连贯控制循环之间的时间周期。

因此，此方面提供了使用所谓的指数滤波器来计算滤波信号的值，所述指数滤波器是对信号应用一阶滤波的简单和可靠的解决方案。

根据本解决方案的另一方面，时间常数可使用以下方程计算：

$\mathrm{\τ}=\frac{T}{\log \frac{x_{1i}-x_{2i}}{x_{1(i-1)}-x_{2i}}}$

其中：

τ是时间常数，

x_1i是第一信号的采样值，

x_1(i-1)是在先前的控制循环期间的第一信号的采样值，

x_2i是第二信号的采样值，以及

T是两个连贯控制循环之间的时间周期。

此方面提供用于计算滤波器中使用的时间常数的可靠的解决方案。

本解决方案的另一方面提供，所述方法包括当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动燃料喷射量的闭环控制策略的步骤。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述闭环控制策略，其可有助于避免烟的生成并且/或者合适地执行后处理设备(例如LNT)的再生处理。此闭环控制策略可通常包括以下步骤：

-计算第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)和其目标值之间的差，

-使用计算的差作为控制器的输入(所述控制器例如比例-积分(PI)或比例-积分-微分(PID)控制器)，以及

-使用所述控制器的输出来调整通过燃料喷射的燃料量。

根据本发明的另一方面，所述方法可包括当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动燃料喷射量的学习过程的步骤。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述学习过程，其可有助于校正燃料喷射器中的一个或多个操作参数。此学习过程可通常包括步骤，所述步骤为使用第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)来估计燃料量，所述燃料量已通过在发动机切断(cut off)期间执行的测试燃料喷射的方式被喷射。

根据本发明的另一方面，所述方法可包括当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动后处理设备(例如LNT)的诊断策略的步骤，所述后处理设备位于氧浓度传感器上游的排气管中。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述诊断策略，其可有助于向驾驶员发出所述后处理设备的可能的故障的信号。此诊断策略可通常包括以下步骤：

-计算第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)和其设定值之间的差，

-如果计算的差超过其预定阈值则识别后处理设备的故障。

本公开的另一实施例提供用于操作内燃发动机的装置，所述内燃发动机包括用于将燃料喷射入发动机气缸的燃料喷射器、用于将排气从发动机气缸排出的排气管、设置在排气管中的氧浓度传感器，所述装置包括：

-用于将由氧浓度传感器生成的信号转换为指示发动机气缸中的空气/燃料比的第一信号的器件，

-用于操作燃料喷射器以执行燃料喷射的器件，

-用于生成指示由于燃料喷射、发动机气缸中的预期的空气/燃料比的第二信号的器件，

-用于对第二信号滤波以获得滤波信号的器件，

-用于使用滤波信号操作发动机的期间，

其中，用于对第二信号滤波的器件包括用于周期性地执行控制循环的器件，其包括：

-第一器件，用于采样所述第一信号的值，

-第二器件，用于采样所述第二信号的值，

-第三器件，用于按照在先前的控制循环期间采样的第一信号的值、第二信号的采样值、和第一信号的采样值的函数来计算时间常数，

-第四器件，用于按照在先前的控制循环期间计算的滤波信号的值、第二信号的采样值、和计算的时间常数的函数来计算滤波第二信号的值。

此实施例基本实现了上述相同的效果，特别是自动地将滤波信号与氧浓度传感器的信号相适应和定相。

根据本解决方案的方面，所述第四器件可被配置为使用以下方程计算滤波信号的值：

$x_{2if}=e^{-\frac{T}{\mathrm{\τ}}}\·x_{2(i-1)f}+(1-e^{-\frac{T}{\mathrm{\τ}}})\·x_{2i}$

其中：

τ是时间常数，

x_2if是滤波信号的值，

x_2(i-1)f是在先前的控制循环期间的滤波信号的值，

x_2i是第二信号的采样值，以及

T是两个连贯控制循环之间的时间周期。

因此，此方面提供了使用所谓的指数滤波器来计算滤波信号的值，所述指数滤波器是对信号应用一阶滤波的简单和可靠的解决方案。

根据本解决方案的另一方面，所述第四器件可被配置为使用以下方程计算时间常数：

$\mathrm{\τ}=\frac{T}{\log \frac{x_{1i}-x_{2i}}{x_{1(i-1)}-x_{2i}}}$

其中：

τ是时间常数，

x_1i是第一信号的采样值，

x_1(i-1)是在先前的控制循环期间的第一信号的采样值，

x_2i是第二信号的采样值，以及

T是两个连贯控制循环之间的时间周期。

此方面提供用于计算滤波器中使用的时间常数的可靠的解决方案。

本解决方案的另一方面提供，所述汽车系统可包括当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动燃料喷射量的闭环控制策略的器件。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述闭环控制策略，其可有助于避免烟的生成并且/或者合适地执行后处理设备(例如LNT)的再生处理。此闭环控制策略可通常包括：

-用于计算第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)和其目标值之间的差的器件，

-用于使用计算的差作为控制器的输入(所述控制器例如比例-积分(PI)或比例-积分-微分(PID)控制器)的器件，以及

-用于使用所述控制器的输出来调整通过燃料喷射的燃料量的器件。

根据本发明的另一方面，所述汽车系统可包括当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动燃料喷射量的学习过程的器件。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述学习过程，其可有助于校正燃料喷射器中的一个或多个操作参数。此学习过程可通常包括器件，所述器件用于使用第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)来估计燃料量，所述燃料量已通过在发动机切断(cut off)期间执行的测试燃料喷射的方式被喷射。

根据本发明的另一方面，所述汽车系统可包括当滤波信号的值超过其预定阈值时执行启动后处理设备(例如LNT)的诊断策略的器件，所述后处理设备位于氧浓度传感器上游的排气管中。利用本解决方案提供的滤波信号的可靠性，此方面允许及时地激活上述诊断策略，其可有助于向驾驶员发出所述后处理设备的可能的故障的信号。此诊断策略可通常包括：

-用于计算第一信号(在氧浓度传感器的辅助下生成)和其设定值之间的差的器件，以及

-用于如果计算的差超过其预定阈值则识别后处理设备的故障的器件。

附图说明

本发明将在下文中结合以下附图描述，其中相似的附图标记指示相似的元件。

图1是根据本解决方案的实施例的汽车系统的示意图。

图2是属于图1的汽车系统的内燃发动机的截面A-A。

图3是代表由汽车系统的电子控制单元实施、用于生成信号的策略的流程图，所述信号指示与来自氧浓度传感器的信号相符的空气/燃料比。

图4是代表包括在图3的策略中的递归控制循环的流程图。

图5是图表，其示出了加速器踏板位置、由电子控制单元生成的空气/燃料比的原始信号、由氧浓度传感器生成的信号以及从原始信号获得的滤波信号随时间的变化。

具体实施方式

下文详细描述本质上仅是示例性的且不意在限制本发明或本申请以及本发明的使用。另外，没有通过以下详细描述或前述本发明的背景技术中提到的任何理论限制范围的意图。

一些实施例可包括汽车系统100，如图1和2所示，其包括具有发动机缸体120的内燃发动机(ICE)100，发动机缸体120限定至少一个气缸125，气缸125具有活塞140，活塞140被联接以旋转曲轴145。气缸盖130与活塞140配合，以限定出燃烧腔室150。燃料和空气混合物(未示出)被设置在燃烧腔室150中且被点火，导致引起活塞140的往复运动的热膨胀排气。燃料由至少一个燃料喷射器160提供，且空气穿过至少一个进气端口210。燃料以高压力从燃料轨170提供至燃料喷射器160，燃料轨170与高压流体泵180流体连通，高压流体泵180增加从燃料源190接收的燃料的压力。每一个气缸125具有至少两个阀215，由凸轮轴135促动，凸轮轴135与曲轴145一起适时旋转。阀215选择性地允许空气从端口210进入燃烧腔室150，并替换地允许排气通过端口220离开。在一些示例中，凸轮移相器155可以选择性地改变凸轮轴135和曲轴145之间的正时。

空气可穿过进气歧管200分配至空气进气端口(一个或多个)210。空气进气导管205可将空气从大气环境提供至进气歧管200。在其他实施例中，节气门本体330可被设置以调节进入歧管200的空气流量。还有其他实施例中，可设置强迫空气系统，诸如涡轮增压器230的，其具有可旋转地联接至涡轮250的压缩机240。压缩机240的旋转增加导管205和歧管200中的空气的压力和温度。设置在导管205中的中间冷却器260可降低空气的温度。涡轮250通过接收来自排气歧管225的排气而旋转，排气歧管225在排气膨胀穿过涡轮250之前将排气从排气端口220引导穿过一系列叶片(vanes)。此例子示出了可变几何涡轮(VGT)，其具有VGT促动器290，VGT促动器290布置为移动叶片以改变穿过涡轮250的排气的流量。在其他实施例中，涡轮增压器230可以是固定几何和/或包括排气门。

排气离开涡轮250并被引导进入排气系统270。排气系统270可包括排气管275，排气管275具有一个或多个排气后处理设备。后处理设备可以是配置为改变排气的组成的任何设备。后处理设备的一些例子包括、但不限于，催化转换器(二元或三元)、氧化催化剂(DOC)、稀薄NO_x捕集器(LNT)、碳氢化合物吸附器、选择性催化还原(SCR)系统、以及颗粒过滤器(DPF)。在本例子中，后处理设备可特别地包括联接至氧化催化剂的LNT 280，和位于LNT 280下游的DPF 285。其他实施例可包括排气再循环(EGR)系统300，其联接在排气歧管225和进气歧管200之间。EGR系统300可包括EGR冷却器310以降低EGR系统300中的排气的温度。EGR阀320调节EGR系统300中的排气的流量。

汽车系统100还可包括电子控制单元(ECU)450，电子控制单元450与一个或多个传感器和/或与ICE 110相关的设备通信。ECU 450可接收来自各个传感器的输入信号，各个传感器配置为生成与各个物理参数成比例的信号，各个物理参数与ICE 110相关。传感器包括、但不限于，质量空气流量和温度传感器340、歧管压力和温度传感器350、燃烧压力传感器360、冷却剂和油温度和液位传感器380、燃料轨压力传感器400、凸轮位置传感器410、曲柄位置传感器420、排气压力和温度传感器430、氧浓度传感器435(例如氧传感器或NO_x传感器)、EGR温度传感器440、和加速器踏板位置传感器445。氧浓度传感器435位于排气管275中，例如在LNT 280的下游，并且被配置为生成指示排气中的氧浓度的信号(例如电信号)。另外，ECU 450可生成输出信号至各个控制设备，控制设备被布置以控制ICE 110的操作，包括、但不限于，燃料喷射器160、节气门本体330、EGR阀320、VGT促动器290、和凸轮移相器155。注意，使用虚线指示ECU 450和各个传感器和设备之间的通信，但是为了清楚省略了一些虚线。

现在转到ECU 450，此装置可包括数字中央处理单元(CPU)，数字中央处理单元与存储器系统和接口总线通信。CPU被配置为执行指令，并发送信号至接口总线/接收来自接口总线的信号，指令在存储器系统460中存储为程序。存储器系统460可包括各种存储类型，存储类型包括光存储、磁存储、固态存储、以及其他非易失性存储器(non-volatile memory)。接口总线被配置为发送、接收和调制去往/来自各个传感器和控制设备的模拟和/或数字信号。程序可实施本文公开的方法，其允许CPU执行这样的方法的步骤并控制ICE 110。

存储在存储器系统460中的程序从外部经由电缆或以无线方式传输。在汽车系统100外部，其通常可见为计算机程序产品，计算机程序产品在现有技术中也称为计算机可读介质或机器可读介质，并且应当被理解为居于载体上的计算机程序代码，载体本质上是暂时性或非暂时性的，其结果是计算机程序产品可被认为是本质上暂时性或非暂时性的。

暂时性计算机程序产品的例子是信号，例如诸如光信号的电磁信号，信号是用于计算机程序代码的暂时性载体。承载这样的计算机程序代码可通过调制信号来实现，调制信号通过常规调制技术(诸如用于数字数据的QPSK)进行，使得代表计算机程序代码的二进制数据被外加在暂时性电磁信号上。当经由WiFi连接以无线方式将这样的计算机程序代码传输至便携式计算机时使用这样的信号。

在非暂时性计算机程序产品的情况中，计算机程序代码被实施在有形存储介质中。存储介质则是上述非暂时性载体，使得计算机程序代码永久或非永久地以可检索的方式存储在此存储介质之中或之上。存储介质可以是在计算机技术中已知的常规类型，诸如闪存、专用集成电路(Asic)、CD或类似物。

取代ECU 450，汽车系统100可具有不同类型的处理器以提供电子逻辑，电子逻辑例如嵌入式控制器、车载计算机、或可在车辆中部署的任何处理模块。

如图3的流程图中所示意性代表的，ECU 450可通常配置为连续地接收由氧浓度传感器435生成的信号、并将其转换(图框S100)为第一信号EqR_sensor，第一信号EqR_sensor代表在ICE 110的燃烧腔室150内点燃的混合物的空气/燃料比(A/F)。特别地，由ECU 450在氧浓度传感器435的辅助下生成的第一信号EqR_sensor的值可以是当量比EqR的值，其根据以下公式表示：

$EqR=\frac{1}{\mathrm{\λ}}$

其中，λ是按以下定义的λ参数：

$\mathrm{\λ}=\frac{A/F}{{\mathrm{\α}}_{stoich}}$

其中，A/F是空气/燃料比且α_stoich是化学计量空气/燃料比(air-to-fuel stoichiometric ratio)。

在生成第一信号EqR_sensor时，ECU 450通常还可配置为操作燃料喷射器160以执行将燃料喷射进入相应燃烧腔室150(图框S105)。特别地，ECU 450可配置为基于若干发动机操作参数确定喷射到燃烧腔室150的燃料量，并然后相应操作燃料喷射器160，发动机操作参数包括例如由传感器445感测的加速器踏板位置。

基于燃料喷射量的值，ECU 450可被进一步配置为生成第二信号EqR_ECU，第二信号EqR_ECU代表由于燃料喷射、燃烧腔室150内预期的空气/燃料当量比(图框S110)。为了生成第二信号EqR_ECU，ECU 450可配置为如以上所解释地确定燃料喷射量(按质量计)的值、确定在发动机循环(燃料喷射在发动机循环中执行)期间进入燃烧腔室的空气量(按质量计)、并按空气量的确定值和燃料喷射量的确定值之间的比值计算空气/燃料比的值。

空气量的值可基于由质量空气流量和温度传感器340做出的测量、通过ECU 450确定(例如，计算或估计)。以此方式，假设有如图5中所示的加速器踏板位置AP的突然变化，其对应燃料喷射量的突然增加，则ECU 450将生成第二信号EqR_ECU，第二信号EqR_ECU具有随时间的相应突然变化。然而，第二信号EqR_ECU将不会大致对应在氧浓度传感器435辅助下生成的第一信号EqR_sensor，因为第一信号EqR_sensor被下列因素影响：由喷射的燃料量产生的排气到达氧浓度传感器435有延迟，以及氧浓度传感器435相应排气中氧浓度变化的动力学。

为此，ECU 450可被配置为通过指数滤波器的方式对第二信号EqR_ECU进行实时滤波(图框S115)，指数滤波器的时间常数基于氧浓度传感器435的第一信号EqR_sensor而改变，以获得随第一信号EqR_sensor自动定相(phased)和成形(shaped)的滤波信号EqR_ECU-filtered。此滤波处理可以通过周期性地重复图4中所表示的控制循环而被执行。此控制循环可以以高频率重复，例如在两个连贯循环之间的预定时间周期T可以小于30ms(毫秒)或者甚至小于10ms。

控制循环(i)使得ECU 450采样的第一信号EqR_sensor(在氧浓度传感器435的辅助下生成)当前值x_1i(图框S200)，以及由ECU450估计的第二信号EqR_ECU的当前值x_2i(图框S205)。第二信号EqR_ECU的当前值x_2i可然后被使用(图框S210)以根据以下指数滤波器的方程计算滤波信号EqR_ECU-filtered的当前值x_2if：

$x_{2if}=e^{-\frac{T}{\mathrm{\τ}}}\·x_{2(i-1)f}+(1-e^{-\frac{T}{\mathrm{\τ}}})\·x_{2i}$

其中：

x_2(i-1)f是在上一控制循环(i-1)期间计算的滤波信号EqR_ECU-filtered的值，

T是两个连贯控制循环之间的时间周期，以及

τ是滤波器的时间常数。

滤波信号EqR_ECU-filtered的值x_2(i-1)f可被ECU 450从存储器系统取回(图框S215)并在每个控制循环的结束处更新为滤波信号EqR_ECU-filtered的最后计算值x_2if。

滤波器的时间常数τ可使用方程计算(图框S220)，方程从指数滤波器的方程推导而来，但是倒置了未知参数：

$\mathrm{\τ}=\frac{T}{\log \frac{x_{1i}-x_{2i}}{x_{1(i-1)}-x_{2i}}}$

其中：

x_1i是第一信号EqR_sensor的当前值，

x_1(i-1)是在上一控制循环期间的第一信号EqR_sensor的值，

x_2i是第二信号EqR_ECU的当前值，以及

T是两个连贯控制循环之间的时间周期。

第一信号EqR_sensor的值x_1(i-1)可被ECU 450从存储器系统取回(图框S225)并在每个控制循环的结束处更新为第一信号EqR_sensor的最后采样值x_1i。

此递归控制循环的宏观效果可通过看图5来理解。如果第二信号EqR_ECU改变但第一信号EqR_sensor保持常数，则计算的时间常数将也极高，由此保持滤波信号EqR_ECU-filtered为常数。当第一信号EqR_sensor开始变化时，时间常数τ变小，允许滤波信号EqR_ECU-filtered跟随传感器响应。在第一信号EqR_sensor的瞬态阶段(transient phase)，时间常数τ被连续调整并应用至第二信号EqR_ECU，由此生成滤波信号EqR_ECU-filtered，滤波信号EqR_ECU-filtered自动达到与第二信号EqR_ECU相同的稳态值,并具有与第一信号EqR_sensor相同的动力学,包括响应的延迟。滤波信号EqR_ECU-filtered可被包括在使用氧浓度传感器435的许多不同的发动机控制策略中。

例如，在ICE 110的正常操作期间，当滤波信号EqR_ECU-filtered的值x_2if超过其预定阈值时，ECU 450可被配置为启动由燃料喷射器160喷射的燃料量的闭环控制策略。此闭环控制策略可通常包括以下步骤：采样第一信号EqR_sensor(在氧浓度传感器435的辅助下生成)的值，计算第一信号EqR_sensor的采样值与其目标值的差，使用计算的差(误差)作为控制器的输入(控制器例如比例-积分(PI)或比例-积分-微分(PID)控制器，并使用控制器的输出来调整由燃料喷射所喷射的燃料量，通过这样的方式来最小化计算的误差。

附加地或是作为替代，滤波信号EqR_ECU-filtered可以在ICE 110操作在切断(cut-off)条件时被使用，以评估已被命令执行小的喷射(即，少量燃料的喷射)的燃料喷射器160的效率。在此情况下，当滤波信号EqR_ECU-filtered的值x_2if超过其预定阈值时，ECU 450可被配置为启动燃料喷射量的学习过程，其通常提供采样第一信号EqR_sensor(在氧浓度传感器435的辅助下生成)的值并且使用采样值来估计已被喷射的燃料量。

燃料喷射量的估计值和其预期值之间的差可被用于校正在ICE 110的操作期间的燃料喷射器160的促动。

附加地或作为替代，滤波信号EqR_ECU-filtered可被用于诊断后处理设备中的一个的效率(例如LNT 280的效率)，后处理设备位于氧浓度传感器435上游的排气管275中。在此情况下，在ECU 450已经命令预定的燃料喷射之后，当滤波信号EqR_ECU-filtered的值x_2if超过其预定阈值时，ECU 450可被配置为启动诊断过程，诊断过程通常包括以下步骤：采样第一信号EqR_sensor(在氧浓度传感器435的辅助下生成)的值，计算第一信号EqR_sensor的采样值与其设定值的差，并且如果计算的差超过其预定阈值的话则识别后处理设备的故障。后处理系统的任何故障可以被ECU 450发信号至汽车系统100的驾驶员，例如通过打开汽车系统100的仪表板中的警示灯。

尽管至少一个示例性实施例已经在前述详细描述中呈现，应意识到存在大量变体。应意识到，一个示例性实施例或多个示例性实施例可以仅为示例，并且非意图以任何方式限制本发明的范围、可用性或配置。更确切地，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实施示例性实施例的便利的指导，应理解可以在示例性实施例中描述的元件的布置和功能方面进行各种变化，而不违背所附权利要求和它们的法律等同体中的本发明的范围。

附图标记

100 汽车系统

110 内燃发动机

120 发动机缸体

125 气缸

130 气缸盖

135 凸轮轴

140 活塞

145 曲轴

150 燃烧腔室

155 凸轮移相器

160 燃料喷射器

170 燃料轨

180 燃料泵

190 燃料源

200 进气歧管

205 空气进气导管

210 进气端口

215 阀

220 排气端口

225 排气歧管

230 涡轮增压器

240 压缩机

250 涡轮

260 中间冷却器

270 排气系统

275 排气管

280 LNT

285 DPF

290 VGT促动器

300 排气再循环系统

310 EGR冷却器

320 EGR阀

330 节气门本体

340 质量空气流量和温度传感器

350 歧管压力和温度传感器

360 燃烧压力传感器

380 冷却剂和油温度和液位传感器

400 燃料轨压力传感器

410 凸轮位置传感器

420 曲柄位置传感器

430 排气压力和温度传感器

435 氧浓度传感器

440 EGR温度传感器

445 加速器踏板位置传感器

450 ECU

460 存储器系统

S100 图框

S105 图框

S110 图框

S200 图框

S205 图框

S210 图框

S215 图框

S220 图框

S225 图框