用于发动机燃料和扭矩控制的方法和系统与流程

本说明书总体上涉及一种联接到内燃发动机的进气通道的氧传感器。

背景技术：

发动机可以配置有联接到进气通道的氧传感器，用于确定新鲜进气空气的氧含量。特别地，传感器测量均衡之后的空气充气中的氧分压。对于稀释剂的存在，可以进一步校正空气充气，该稀释剂能够与在传感器处的氧反应，从而影响传感器的输出。例如，氧传感器输出针对来自egr、净化(purge)燃料蒸气、曲轴箱通风燃料蒸气等的湿度、碳氢化合物的存在被校正。surnilla等人在美国专利申请20140251285中示出了此类方法的一个示例。

然后，校正的空气充气估计可以用于控制发动机燃料供给。然而，本文的发明人已经认识到，氧传感器具有需要经滤波以确定平均信号值的噪声。例如，可以使用经由模拟电子器件或经由数字计算机算法进行的无限脉冲响应(iir)滤波来处理传感器的输出。此类处理增加了延迟，而该延迟降低了使用氧传感器数据的控制器的性能潜能。此外，该处理在计算上是昂贵的，并且在当前的ecu架构的情况下可能是不可行的。进一步地，信号处理在瞬态操作期间(例如当发动机转速增加时)可能失去精确性和/或发动机转速需要甚至更多的计算资源。

技术实现要素：

上述问题可以通过用于发动机的方法至少部分地解决，其包括：以均匀的时间增量对进气氧传感器信号进行采样，将每个采样信号存储在缓冲器中，以发动机曲柄角的均匀增量在缓冲器中处理所存储的采样信号，以及基于所处理的采样信号中选择的一个来调节发动机操作参数(诸如发动机燃料供给)。以这种方式，可以在最小化延迟的同时去除氧传感器噪声。

作为示例，在当发动机以启用的egr、净化或曲轴箱通风中的一个或多个来操作的条件期间，控制器可以基于联接到发动机的进气通道的氧传感器的输出，来估计进气空气充气的净氧含量。净氧含量可以不需要被补偿稀释剂(诸如净化或曲轴箱燃料蒸气以及egr)的存在。具体地，本发明人已经认识到，催化氧传感器测量需要匹配燃料量的净空气浓度。因此，基于氧传感器的输出的空气充气估计对空气中的稀释剂的存在不敏感(因此独立于稀释剂的存在)，允许氧传感器用作歧管压力传感器。氧传感器信号可以以均匀的时间增量进行采样，并且每个采样的信号存储在缓冲器中。传感器样本中的每个可以在采样时用曲轴的相应角度标记。当要计算空气充气(例如，每一点火周期一次)时，从缓冲器中检索具有对应于期望的角度周期(诸如过去的一个点火周期)的角度标记的氧传感器样本(例如，来自紧接在前的点火周期的样本)。这些信号被平均并且用于计算特定汽缸的空气充气。一旦确定了汽缸的空气充气，就可以计算出适当的燃料喷射量。

以均匀的时间增量采样氧传感器信号然后在缓冲器中以发动机曲柄角的均匀增量来处理它们的技术效果是，现有ecu在曲轴角的精细增量(例如，6曲轴度)下对样本和过程传感器信号两者的无能力被克服。对于发送到缓冲器的每个传感器信号使用角度标记，避免了需要在预先指定的角度处具有控制器中断，因为每个样本不需要被立即处理。如此，这允许在下一个汽缸点火事件即将发生时(例如，在三汽缸发动机上每240°)，执行用于给定汽缸点火事件的一组信号的处理。结果，可以使用现有的氧传感器提供空气充气的精确估计，同时最小化估计空气充气所需的处理功率。因此，这允许更快和更精确的发动机燃料供给和扭矩控制，从而改善发动机性能。

应当理解，提供以上发明内容是为以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由随附的权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方案。

附图说明

图1示出了包括进气氧传感器(iao2)的发动机系统的示意图。

图2示出了示例进气氧传感器的示意图。

图3示出了基于用于燃料控制和扭矩估计的进气氧传感器的输出的空气质量计算的框图。

图4示出了用于操作图1的进气氧传感器以用于确定进入汽缸的空气充气并调节发动机操作参数的方法的流程图。

图5示出了说明用于处理进气氧传感器的输出以用于至少发动机燃料供给控制的方法的流程图。

图6示出了点火正时图，其示出四个单独汽缸的汽缸事件，及其对应的曲轴角和通过进气氧传感器的iao2传感器采样事件。

图7示出了以两个不同的发动机转速对正弦波进行采样和缓冲的示例。

具体实施方式

以下描述涉及用于使用位于发动机(诸如图1的发动机系统)的进气通道中的氧传感器，来精确估计发动机中的进气空气充气的系统和方法。图2中示出了进气氧传感器的示例实施例。在存在稀释剂流(诸如存在egr流、净化燃料蒸气流或曲轴箱燃料蒸气流)的情况下估计的氧传感器的未校正输出可用于确定进气空气充气的净氧含量，并用于燃料和扭矩控制(图3至图4)。控制器可以经配置以均匀的时间增量(例如，1毫秒时间增量)对氧传感器输出进行采样，并对样本进行角度标记。这些曲轴角标记的氧传感器信号样本可以被缓冲，并且可以在发动机操作期间访问缓冲的样本的子集，以确定进入汽缸的空气充气，并且随后调节所述发动机的操作参数。如参考图5详细描述的，具有对应于最近点火周期的角度标记的样本可以在当前点火周期期间被检索和平均，以用于发动机燃料和扭矩控制。传感器的采样计划(图6)以均匀的时间间隔被预先指定，并且一旦每个样本已经被角度标记，则将信息存储在控制器可访问的缓冲器中。在较高和较低发动机转速下的传感器输出的采样和缓冲的示例比较在图7中示出。以这种方式，减少了信号处理时间，而不降低结果的精度。

现在参考图1，示出了说明可以包括在汽车的推进系统中的多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和经由输入装置130来自车辆操作者132的输入来控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和踏板位置传感器134用于生成比例踏板位置信号pp。发动机10的燃烧室(即，汽缸)30可以包括燃烧室壁32，活塞36位于燃烧室壁32中。活塞36可联接到曲轴40，使得活塞的往复运动转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间传动系统联接到车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动器马达可以经由飞轮联接到曲轴40，以实现发动机10的起动操作。

燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气空气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气通道48能够经由相应的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。

在该示例中，进气门52和排气门54可以经由相应的凸轮致动系统51和凸轮致动系统53的凸轮致动来控制。凸轮致动系统51和凸轮致动系统53可以各自包括一个或多个凸轮，并且可以利用可由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(cps)、可变凸轮正时(vct)、可变气门正时(vvt)和/或可变气门升程(vvl)系统中的一个或多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和位置传感器57来确定。在另选实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电动气门致动来控制。例如，汽缸30可以另选地包括经由电动气门致动来控制的进气门和经由包括cps和/或vct系统的凸轮致动来控制的排气门。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，汽缸30被示为包括一个燃料喷射器66。燃料喷射器66被示出直接联接到汽缸30，用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号fpw的脉宽成比例地将燃料直接喷射到汽缸30。以这种方式，燃料喷射器66将燃料的所谓直接喷射(下文也称为“di”)提供到燃烧汽缸30中。

应当理解，在另选实施例中，喷射器66可以是向汽缸30上游的进气口提供燃料的进气道喷射器。还应当理解，汽缸30可以从多个喷射器接收燃料，诸如多个进气道喷射器、多个直接喷射器或其组合。

燃料系统72中的燃料箱可以容纳具有不同燃料质量的燃料，诸如不同的燃料成分。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的辛烷值、不同的蒸发热、不同的燃料共混物和/或其组合等。作为示例，发动机可以使用含醇燃料共混物，诸如e85(其为约85％乙醇和15％汽油)或m85(其为约85％甲醇和15％汽油)。另选地，发动机可以使用存储在箱中的其它比率的汽油和乙醇操作，所述其它比率包括100％的汽油和100％的乙醇，以及其间的可变比率，这取决于操作者向箱供应的燃料的醇含量。此外，燃料箱的燃料特性可频繁变化。在一个示例中，驾驶员可以一天用e85再次填充燃料箱，而下一天用e10再次填充燃料箱，并且再下一天用e50再次填充燃料箱。如此，基于在再填充时箱中剩余的燃料的水平和组成，燃料箱组成可以动态地改变。

在另一个示例中，燃料系统可以包括用于储存第一液体燃料(诸如汽油燃料或柴油燃料)的第一燃料箱，以及用于储存第二气体燃料(诸如压缩天然气(cng))的第二燃料箱。在此类示例中，第一燃料可以被联接到直接喷射器并且经由直接喷射输送到汽缸，而第二燃料可以被联接到进气道喷射器并经由进气道喷射输送到汽缸。这里，应当理解，第二气体燃料可以在压力下以液体形式储存在燃料箱中，并且以液体形式输送到燃料轨道，燃料在汽缸中转化为气态形式。

应当理解，虽然在一个实施例中，发动机可以通过经由直接喷射器喷射可变燃料共混物来操作，但是在另选实施例中，发动机可以通过使用两个喷射器并且改变来自每个喷射器的相对喷射量来操作。将进一步理解的是，当利用来自增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器(未示出)的增压来操作发动机时，增压极限可以随着可变燃料混合物的醇含量增加而增加。

继续图1，进气通道42可以包括具有节流板64的节气门62。在该具体示例中，节流板64的位置可以由控制器12经由提供到包括在节气门62内的电动马达或致动器的信号来改变，这种配置通常被称为电子节气门控制(etc)。以这种方式，可以操作节气门62以改变提供给其它发动机汽缸中的燃烧室30的进气空气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号tp被提供给控制器12。进气通道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于向控制器12提供相应的信号maf和信号map。在一个实施例中，进气通道42可另外包括用于测量环境湿度的湿度传感器121。在另一个实施例中，湿度传感器121可以另外地或另选地放置在排气通道48中。

在选择的操作模式下，点火系统88能够响应于来自控制器12的火花提前信号sa，经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。虽然示出了火花点火组件，但在一些实施例中，发动机10的燃烧室30或一个或多个其它燃烧室可以在具有或不具有点火火花的压缩点火模式下操作。

排气传感器126(例如，排气氧传感器)被示出联接到排放控制装置70上游的排气通道48。传感器126可以是用于提供排气空气/燃料比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或ego、hego(加热型ego)、nox传感器、hc传感器或co传感器。在非燃料供给条件期间，传感器还可以在可变电压模式下操作，用于估计发动机中所接收的环境空气的湿度含量。

排放控制装置70被示为沿着排气传感器126下游的排气通道48布置。装置70可以是三元催化剂(twc)、nox捕集器、各种其它排放控制装置或其组合。在一些实施例中，在发动机10的操作期间，排放控制装置70可通过在特定空气/燃料比内操作发动机的至少一个汽缸而周期性地复位(reset)。

进一步地，在所公开的实施例中，排气再循环(egr)系统可以将排气的期望部分从排气通道48经由egr通道140传送到进气通道44。提供给进气通道44的egr的量可以由控制器12经由egr阀142而改变。egr传感器144可以被布置在egr通道内，并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。在一些条件下，egr系统可用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度，从而提供在一些燃烧模式期间控制点火正时的方法。进一步地，在一些条件期间，通过控制排气门正时(诸如通过控制可变气门正时机构)，可以将一部分燃烧气体保留或捕集在燃烧室中。

线性氧传感器(本文也称为进气氧传感器)172可以位于进气节气门下游的进气通道处。进气氧传感器172可用于促进egr调节。另外，进气氧传感器可以用于估计在进气通道中接收的环境空气的氧含量。传感器测量进气中的净氧，并且可以用于确定进入发动机汽缸的氧流速。在非燃料条件期间，传感器还可以在可变参考电压模式下操作，用于估计在进气通道中所接收的环境空气的湿度含量。进一步地，如本文所详述的，进气氧传感器的输出可用于空气充气估计，而不依赖于稀释剂的存在。然后，该(未调节的)空气充气估计能够用于发动机燃料控制，因为由传感器所估计的净空气充气对应于必须为燃料供给而考虑的空气量。相比之下，稀释剂所调节的空气充气估计用于发动机扭矩控制，因为稀释剂烃在汽缸中燃烧并有助于扭矩产生。实质上，通过基于氧传感器的经调节的输出来调节发动机燃料供给，氧传感器能够有利地用作歧管压力(map)传感器。在一些示例中，可以基于由氧传感器确定的空气充气估计来确认或校正发动机map传感器的输出。

pcv端口182可以经配置以将曲轴箱通风气体(漏气)输送到进气节气门62下游的发动机进气歧管。在一些实施例中，通过曲轴箱强制通风(pcv，其包括空气和曲轴箱气体)进气道182的pcv的流动可以由专用的pcv端口阀来控制。同样，净化端口184可以经配置以将净化气体沿通道44从燃料系统罐输送到发动机进气歧管。在一些实施例中，通过净化端口184的净化气体(其包括空气和罐净化燃料蒸气)的流动可以由专用的净化端口阀(也称为罐净化阀)来控制。由于净化气体和pcv气体直接供应到进气歧管，并且由于净化气体和pcv气体在进气氧传感器172的上游被接收，因此它们影响传感器的输出。也就是说，传感器在适当的稀释剂情况下测量空气中的氧浓度。由于稀释剂置换氧，它们降低空气中的氧浓度。具体地，由氧传感器通过首先燃烧/催化传感器上的烃来测量燃料烃(诸如净化燃料蒸气)。通过催化传感器上的烃，进气氧传感器172测量空气中的净氧。换句话说，如果所有的燃料烃都燃烧，则传感器仅测量空气中的氧浓度。

控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元(cpu)102、输入/输出端口(i/o)104、在该特定示例中被示为只读存储器芯片(rom)106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(ram)108、保活存储器(kam)110，以及数据总线。控制器12可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，除了先前论述的那些信号之外，还包括来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量(maf)的测量；来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ect)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)的表面点火感测信号(pip)；来自节气门位置传感器的节气门位置(tp)；以及来自传感器122的绝对歧管压力信号map。发动机转速信号rpm可以由控制器12从信号pip生成。

存储介质只读存储器106能够用表示指令的计算机可读数据来编程，该指令可由处理器102执行用于执行下文描述的方法以及预期但未具体列出的其它变体。参考图4至图5描述示例性方法。

如上所述，图1示出多汽缸发动机的仅一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自身组的进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。

接下来，图2示出了经配置以测量进气流中的氧(o2)浓度的氧传感器200的示例实施例的示意图。例如，传感器200可以作为图1的进气氧传感器172来操作。传感器200包括以层叠配置来布置的一种或多种陶瓷材料的多个层。在图2的实施例中，五个陶瓷层被描述为层201、层202、层203、层204和层205。这些层包括能够传导离子氧的一层或多层固体电解质。合适的固体电解质的示例包括但不限于氧化锆基材料。进一步地，在一些实施例中，加热器207可设置成与层热连通以提高层的离子导电性。尽管所描述的氧传感器由五个陶瓷层形成，但应当理解，氧传感器可以包括其它合适数量的陶瓷层。

层202包括产生扩散路径210的一种或多种材料。扩散路径210经配置以经由扩散将排气引入第一内部腔222中。扩散路径210可以经配置以允许排气的一种或多种组分(包括但不限于期望的分析物(例如，o2))以比分析物能够通过泵送电极对212和电极对214而被泵入或泵出的更有限的速率扩散到内部腔222中。以这种方式，可以在第一内部腔222中获得化学计量水平的o2。

传感器200进一步包括在层204内的第二内部腔224，该第二内部腔224通过层203与第一内部腔222分隔开。第二内部腔224经配置以保持等于化学计量条件的恒定氧分压，例如，存在于第二内部腔224中的氧水平等于如果空气燃料比是化学计量比的情况下排气将具有的氧水平。通过电池的输出电压来检测化学计量水平。第二内部腔224中的氧浓度通过泵送电压vp而保持恒定。这里，第二内部腔224可以被称为参考单元。泵送电流与相对空气燃料比成比例，所述相对空气燃料比与氧分压成比例。

一对感测电极216和218设置为与第一内部腔222和参考单元224连通。由于排气中的氧浓度高于或低于化学计量水平，感测电极对216和218检测可能在第一内部腔222和参考单元224之间形成的浓度梯度。可以由稀排气混合物引起高氧浓度，而由富混合物引起低氧浓度。

一对泵送电极212和214设置成与内部腔222连通，并且经配置以从内部腔222电化学泵送选定的气体成分(例如，o2)通过层201并离开传感器200。另选地，该对泵送电极212和泵送电极214可以经配置以电化学泵送所选择的气体通过层201并进入内部腔222。这里，泵送电极对212和214可以被称为o2泵送单元。

电极212、电极214、电极216和电极218可以由各种合适的材料制成。在一些实施例中，电极212、电极214、电极216和电极218可以至少部分地由催化分子氧离解的材料制成。此类材料的示例包括但不限于含有铂和/或银的电极。

将氧电化学泵出或泵入内部腔222的过程包括在泵送电极对212和214两端施加电压vp(例如，参考电压)。施加到o2泵送单元的泵送电压vp将氧泵入或泵出第一内部腔222，以便维持腔泵送单元中氧的化学计量水平。所得到的泵送电流ip与所评估的充气(当传感器是排气传感器时的排气，当传感器是进气氧传感器时的进气空气)中的氧浓度成比例。控制系统(图2中未示出)根据维持第一内部腔222内的化学计量水平所需的施加泵送电压vp的强度而产生泵送电流信号ip。因此，稀混合物将导致氧被泵出内部腔222，并且富混合物将导致氧被泵送到内部腔222中。

应当理解，本文所描述的氧传感器仅是进气氧传感器的示例实施例，并且进气氧传感器的其它实施例可以具有另外的和/或替代的特征和/或设计。

进一步地，图2的氧传感器可操作为可变电压氧传感器，其经配置以在水分子不离解的第一、较低电压(例如，第一参考电压)处以及水分子完全离解的第二、较高电压(例如，第二参考电压)处操作。如此，第二电压高于第一电压。

如下面详细描述的，图2的氧传感器能够有利地用于燃料供给和扭矩控制。具体地，氧传感器可以用于估计空气充气的净氧含量，而不需要补偿稀释剂(诸如湿度、egr、净化和pcv烃)。这允许氧传感器输出直接用于在更宽范围的发动机工况下(包括当egr正在流动、pcv蒸气正在流动时和/或在执行净化时的条件)的空气充气估计。通过不需要在燃料供给控制中校正稀释剂浓度，减少了由于稀释剂燃料估计中的误差导致的燃料供给误差，并且提高了燃料供给精度。另外，还能够同时执行自适应燃料获悉(诸如燃料喷射器偏移的获悉)。由于这允许确定进入汽缸的净氧流速，氧传感器实质上能够用作map传感器。另外，基于氧传感器输出而确定的氧浓度可用于确认、校正或替换经由专用发动机map传感器(诸如图1的传感器122)确定的歧管空气充气压力。

当燃料蒸气净化和曲轴箱通风关闭时，以下情况成立：

iao2_based_map＝iao2_sensed_oxygen_partial_pressure/21kpa，

其中iao2_based_map是基于氧传感器输出而确定的歧管空气充气压力或氧浓度，并且iao2_sensed_oxygen_partial_pressure是氧传感器的未调节的输出。

进气氧传感器(例如，图2的进气氧传感器和/或图1的线性氧传感器172)也在较低、第一参考电压(例如，约450mv)下作为传统氧传感器操作。该较低电压在本文中可被称为基本参考电压。换句话说，线性氧传感器可以作为氧传感器操作，以便确定燃烧空气燃料比。

更进一步地，可以通过在可变电压(vv)模式下操作操作进气氧传感器以提供环境湿度估计。当在vv模式下操作时，氧传感器的参考电压从较低的基本电压(例如，约450mv，本文中也称为额定条件)增加到较高的目标电压(例如，在900mv至1100mv范围内)。在一些示例中，较高的目标电压可以是水分子在氧传感器处部分或完全离解的电压，而基本电压是水分子在传感器处不离解的电压。

现在转到图3，框图300示出了经由用于燃料控制和扭矩估计的进气氧传感器的空气质量计算的示意图。如此，该图是图3的程序的替代描述。本文的发明人已经认识到，基于由进气氧传感器所测量的净氧所估计的空气充气对于燃料供给控制是正确的。然而，该估计对参与汽缸中的燃烧的稀释剂和燃料烃具有影响，从而产生扭矩。因此，(未调节的)空气充气估计对于扭矩估计是不精确的。为了克服这些问题，基于净进气氧的空气充气用于燃料控制。然后，如下所述，由于根据空气质量校正的稀释剂引起的氧变化以及校正值用于扭矩控制。应当理解，当稀释剂流入发动机进气时可以执行图3的程序，诸如当排气再循环(egr)、净化燃料蒸气(在本文中也称为净化流)以及曲轴箱强制通风燃料蒸气(在本文也称为pcv流)中的一个或多个被启动时。

在302处，接收来自联接到发动机的进气通道的进气氧传感器(iao2)的输出。如此，这是进气氧传感器的未调节的输出，其反映进气空气的净氧含量(net_o2)。在一个示例中，进气氧传感器的输出包括在向传感器施加参考电压时输出的泵送电流。参考电压是水分子在传感器处不离解的电压，诸如450mv。传感器输出被馈送到控制器k1，控制器k1使用未调节的传感器输出来计算用于燃料控制的空气质量。特别地，通过iao2的净氧测量用于确定具有标准氧浓度(std_o2＝20.92％)的等效空气充气。控制器k1还可以接收来自传感器的关于空气质量304(air_mass)的输入，诸如来自maf传感器的空气质量流速。控制器k1然后可以将用于燃料控制的空气质量(cylinder_air_mass_for_fuel_control)计算为：

cylinder_air_mass_for_fuel_control＝cylinder_air_mass*(net_o2/std_o2)。

然后可以将用于燃料控制的计算的空气质量输入到控制器k2中以确定燃料喷射质量(fuel_inj_mass)。特别地，可以计算用于发动机燃料控制的燃料喷射质量以提供额定空气燃料比(例如，nominal_afr_of_fuel，例如化学计量比)。燃料喷射可以被确定为：

fuel_inj_mass＝cylinder_air_mass_for_fuel_control/nominal_afr_of_fuel。

以这种方式，基于进气氧传感器的未调节的输出，独立于稀释剂而调节发动机燃料供给。在一个示例中，这构成发动机燃料控制的前馈部分。控制器k2可以基于自适应燃料获悉进一步接收关于燃料供给误差的反馈信息。例如，基于来自排气空气燃料比传感器的反馈，控制器可以获悉分配给喷射误差(也称为燃料计量误差)的误差。然后可以基于获悉的误差更新燃料喷射质量。换句话说，控制器基于进气氧传感器的输出来估计汽缸空气充气，而不校正稀释剂的存在，然后基于所估计的空气充气来估计发动机燃料供给。如此，利用所公开的方法获悉的燃料供给误差包含由于燃料喷射器流量误差引起的燃料供给误差，以及与利用n-密度方法或maf传感器方法计算空气充气相关联的误差。然而，不包括与由稀释剂(诸如湿度和egr)所引起的误差相关联的燃料供给误差，以及与烃(诸如pcv燃料和净化燃料)相关联的误差。通过依靠进气氧传感器来消除这些稀释剂和烃误差。

控制器还可以在基于联接到发动机的排气通道的排气氧传感器的输出而获悉自适应燃料校正同时使稀释剂流动。特别地，用于燃料控制(即由控制器k1输出)的计算出的汽缸空气质量可以被输入到因此生成燃料校正因子(fuel_correction_factor)的自适应燃料控制器(adaptive_fuel_ctrlr)。因此，自适应获悉引起校正空气充气估计或燃料计量中的误差的获悉函数(诸如表格、矢量或标量)。在一个示例中，获悉函数是倍增器。在另一示例中，获悉函数是加数。在现有的自适应获悉方法中，难以分离两个误差，并且为了方便起见，现有方法倾向于将误差分配给燃料计量侧。由于进气氧传感器报告氧的净分压，基于此的空气充气估计使得能够精确估计自适应燃料，因为传感器输出变得对曲轴箱通风流速或燃料蒸气净化速率不敏感。特别地，由于来自净化系统的烃通过进气氧传感器精确地测量，并且测量进入发动机的净氧，所以即使在净化流动的情况下也能够运行自适应燃料策略。

在一个示例中，可基于由于命令给燃料喷射器的脉宽的预期空气燃料比的变化，以及由排气传感器所估计的空气燃料比的测量变化之间的差异而自适应地获悉燃料校正。这里，基于进气氧传感器的输出来调节发动机燃料供给量。然后，控制器可以基于所确定的燃料喷射量来调节命令的燃料喷射器脉宽。如此，这构成程序300的发动机燃料控制部分。

应当理解，除了获悉自适应燃料校正之外，控制器还可以获悉一个或多个发动机组件的偏移，同时使一个或多个稀释剂流向发动机。这些可以包括例如进气歧管气流传感器的偏移，诸如用于估计air_mass的传感器。如果被获悉，则可以在所校正的air_mass被输入到控制器k1(和k5，如下文详述)之前，基于所获悉的偏移来校正air_mass304。

转到程序300的扭矩控制部分，首先确定由于进气空气中存在的每种稀释剂引起的氧含量的变化。在本示例中，描述了两种稀释剂306、稀释剂308，然而，应当理解，可以类似地处理多种另外的稀释剂。在一个示例中，第一稀释剂包括egr，并且使用dpfe或dpov方法来使用差压传感器测量第一稀释剂(diluent_1)的浓度。在另一个示例中，第二稀释剂包括湿度，并且使用专用湿度传感器或经由以可变电压模式操作的排气氧传感器测量第二稀释剂(diluent_2)的浓度。应当理解，可以存在其它稀释剂，并且它们可以使用合适的方法被测量。

估计每种稀释剂的浓度并将其输入到控制器(控制器k3和控制器k4)用于估计由于稀释剂(delta_o2_diluent_1和delta_o2_diluent_2)所引起的进气空气中的氧变化。例如，第一稀释剂diluent_1的浓度被输入到控制器k3，用于估计delta_o2_diluent_1，而第二稀释剂diluent_2的浓度被输入到控制器k4，用于估计delta_o2_diluent_2。由每种稀释剂引起的氧浓度的变化可以被确定为：

delta_o2_diluent_1＝diluent_1_concentation*diluent_1_to_o2_factor以及

delta_o2_diluent_2_concentration＝diluent_2*diluent_2_to_o2_factor，

其中diluent_1_to_o2_factor和diluent_2_to_o2_factor被确定为/定义为diluent_1和diluent_2中的每一个的每摩尔稀释剂的氧的摩尔百分比。然后将来自每种稀释剂的氧含量的变化相加，并与干燥空气的基本氧含量(base_o2)进行比较。然后将差值输入到控制器k5，以确定用于扭矩估计的空气质量。结果是全部空气质量估计减去非空气事物的质量。控制器k5基于组合的稀释剂效应，并且进一步基于由304处的maf传感器所估计的空气质量(或空气质量流速air_mass)来确定用于扭矩估计的汽缸空气质量(cylinder_air_mass_for_tq_est)。特别地，通过基于稀释剂浓度(如由稀释剂传感器所估计的)而减小进气氧传感器的输出，控制器校正对于稀释剂的存在的进气氧传感器的输出。控制器k5然后可以将用于扭矩估计的空气质量确定为：

cylinder_air_mass_for_tq_est＝cylinder_air_mass-o2_diluent_1_mass-o2_diluent_2_mass

在校正用于稀释剂的进气氧传感器的输出之后，控制器可以基于响应于校正(空气充气)输出而估计的汽缸扭矩来调节发动机致动器。例如，控制器可以基于所确定的空气质量来调节联接到发动机的进气通道的进气节气门，以进行扭矩估计，从而实现发动机扭矩控制。在另一示例中，控制器可以调节联接到egr通道的egr阀的位置以实现扭矩控制。在其它示例中，控制器可以调节火花点火正时和/或变速器换挡时间。此外，可以针对稀释剂调节注水量。

换句话说，在通过进气氧传感器进行氧估计之后，均衡之后的氧分压用于空气燃料比控制，而均衡之前的氧分压用于扭矩估计。申请人的方法涉及如何调节“均衡之后”估计以确定“均衡之前”估计。

以这种方式，当使一种或多种稀释剂流入发动机时，发动机控制可以响应于独立于稀释剂的进气氧传感器的输出来调节发动机燃料供给，并且获悉自适应燃料校正。通过使用用于发动机燃料供给控制的氧传感器的未调节的输出，能够使用进气氧传感器来正确地估计用于燃料控制功能的空气充气。同时，通过使用用于发动机扭矩控制的氧传感器的稀释剂调节的输出，可以确定用于扭矩估计的空气充气，同时消除燃料烃的影响。如此，这提高了扭矩精度，其改善了车辆驾驶性能、变速器换挡进度和变速器换挡期间的扭矩控制。

应当理解，如果进气氧传感器是非催化氧传感器，则传感器输出将在均衡之前读取氧(和任何氧化剂)的分压。其中，传感器输出将产生用于扭矩计算的正确的空气充气估计。

现在转到图4，示出用于即使在稀释剂流存在的情况下操作进气氧传感器以用于精确的发动机燃料和扭矩控制的示例方法400。该方法允许在更宽的工况范围内可靠地估计进气空气充气，而不需要停用净化、pcv或egr流。另外，能够同时执行组件(component)偏移的自适应获悉。

在402处，该方法包括估计和/或测量发动机操作参数，诸如发动机转速、map、maf、大气压力、发动机温度、排气温度、egr等。在404处，可以确定是否存在任何稀释剂流入进气歧管。具体地，可以确定egr是否正在流入进气通道、净化燃料蒸气是否在流入进气通道以及曲轴箱通风燃料蒸气是否正在流入进气通道中的一个或多个。如此，方法400允许精确的空气充气估计，即使在任何稀释剂烃流入发动机进气的情况下。在一个示例中，egr可以在低到中等发动机转速/负载条件下流动，以提高燃料经济性并减少nox排放。作为另一示例，响应于发动机负载高于阈值并且燃料系统罐充满，净化燃料蒸气可以流动到进气。作为又一示例，曲轴箱通风燃料蒸气可以在发动机操作期间机会性地流动到进气。

如果确认稀释剂流，则在406处，确定稀释剂浓度。例如，如果egr流动，则可以经由经配置为差压传感器(诸如经由dpov方法或dpfe方法)的egr传感器来确定egr浓度(或egr空气燃料比)。作为另一个示例，如果净化蒸气或pcv蒸气正在流动，则可以经由排气空气燃料比传感器的变化(例如，来自额定空气燃料比的变化)来估计稀释剂浓度。

在确定稀释剂浓度后，该方法移动到408。如果在404处确认没有稀释剂流，则该方法移动到405以确定进气空气中的湿度的浓度。在一个示例中，基于湿度传感器的输出来估计进气空气湿度。在另一示例中，进气空气湿度可以基于在非燃料供给条件期间，以可变电压模式操作的进气氧传感器的输出而预先估计。该方法然后移动到408。

在408处，该方法包括经由进气氧传感器估计进气空气的氧含量。具体地，控制器可以以均匀的时间增量对氧传感器输出进行采样，并且在采样时利用发动机曲柄角对每个采样进行标记。然后可将样本储存在缓冲器中。关于基于时间的采样、基于曲柄角的标记和氧传感器样本的缓冲的细节参考图5进一步详细描述。

接下来，在410处，可以确定是否已经请求燃料和/或扭矩估计。在一个示例中，可以在每一点火周期/事件请求一次燃料和扭矩估计。在另一示例中，可以请求燃料和扭矩估计用于发动机燃料和扭矩控制。如果不请求燃料和/或扭矩估计，则在411处，不执行基于氧传感器输出的空气充气估计，并且该方法返回到408，以在预定义的均匀时间增量上恢复对进气氧传感器进行采样。另外，控制器可以继续对每个样本进行曲柄角标记，并将样本存储在缓冲器中。

在412处，该方法包括从存储在缓冲器中的多个样本中选择一个或多个样本，并处理所选样本以确定用于燃料和扭矩控制的空气充气估计。如本文所使用的，估计进气歧管空气充气包括估计进入发动机汽缸的净氧流速。如参考图5详细描述的，这包括回顾对应于最近点火周期的样本并且使用那些样本用于空气充气估计。

如参考图3详细描述的，使用氧传感器输出用于燃料和扭矩估计包括在414处使用未校正/未调节的氧传感器输出来估计用于燃料控制的空气充气质量。进一步地，在416处，该方法包括使用稀释剂校正/调节的氧传感器输出来估计用于扭矩控制的空气充气质量。这包括通过基于在来自egr、净化和/或曲轴箱通风的进气中所接收的燃料蒸气的浓度的因子，来减少进气氧传感器的未调节的输出。

进气氧传感器(iao2)方法在将气体燃料(诸如cng)喷射到发动机中、节气门上游或压缩机上游(经由进气道喷射)，同时喷射一些诸如汽油或柴油的燃料的系统中可以是特别有利的，因为气体燃料可以比进气道喷射液体燃料置换(因此稀释)更大部分的空气。以这种方式，通过使用进气氧传感器作为主空气充气传感器，发动机燃料控制对由各种稀释剂(诸如燃料蒸气烃)的存在而引起的燃料供应中的不确定性不敏感。具体地，基于空气充气所估计的燃料供给是尚未被喷射(并因此需要喷射)的燃料供给。已经喷射的任何燃料(以稀释剂和烃蒸气的形式)在用于燃料控制的空气充气估计中不被考虑，因为其不需要被添加。通过获知进入发动机汽缸的氧流速，减小了由于egr、湿度、净化、pcv和其它稀释剂或烃中的误差而引进的燃料供给误差，使得燃料供给控制显著更精确。

在418处，该方法包括基于来自空气燃料比传感器(诸如排气空气燃料比传感器)的反馈来获悉自适应燃料校正。例如，控制器可以基于估计的空气燃料比和期望的空气燃料比之间的偏移来获悉喷射器偏移。作为示例，由排气uego传感器所测量的空气/燃料比误差可以包含燃料喷射器误差和基于n-密度或maf的气流误差。因此，自适应获悉也可以利用egr、净化和流入进气的pcv烃中的一个或多个来执行。例如，能够在运行罐净化的同时执行燃料系统自适应，因为罐净化通过使用进气氧传感器从噪声变化到信号。

有效地，自适应燃料项可以经配置为与期望燃料质量相加(或者在一些情况下相乘)以将排气测量相对燃料空气比驱动到期望值(例如，到1.000的化学计量比)的积分器项。积分器可以是条件特定的。示例条件可以包括发动机转速、燃料喷射脉宽、汽缸质量、发动机负载和空气流速。因此，在一个示例中，与较低空气流速相比，可以将单独的积分器用于较高的空气流速。如此，燃料供给误差可以反映燃料喷射器误差和气流估计误差。

在420处，该方法包括基于空气充气估计和获悉的偏移来调节发动机操作参数。这包括基于所获悉的燃料喷射器偏移来调节发动机燃料供给，以及基于所获悉的空气流量传感器偏移来进一步调节发动机扭矩致动器。例如，控制器可以基于空气充气估计和燃料喷射器误差来调节即将到来的点火周期的燃料喷射质量。这包括基于空气充气估计来确定前馈燃料喷射质量，以实现汽缸中的化学计量比(即，基于进气氧传感器的未经调节的输出所确定的用于燃料估计的空气质量)，以及基于所获悉的喷射器偏移/误差而反馈调节燃料喷射质量。调节燃料喷射器脉宽以提供确定的燃料喷射质量。然后，通过激活燃料喷射器达考虑燃料温度和压力输送该燃料所需的时间，输送期望燃料。通过控制驱动燃料喷射器的电信号的脉宽来提供所需的激活时间。

控制器还可以基于用于扭矩控制的空气充气估计来调节一个或多个发动机操作参数。例如，控制器可以基于空气充气估计和maf误差来针对即将到来的点火周期调节节气门开度。这包括基于空气充气估计(即，基于进气氧传感器的稀释剂调节的输出所确定的用于扭矩估计的空气质量)确定前馈节气门位置，以及基于所获悉的maf偏移/误差来反馈调节节气门位置。也可以被调节的其它发动机操作参数包括egr阀位置、进气门和/或排气门正时、增压压力或其它合适的参数。更进一步地，可以调节水注射量以改变用作稀释剂的水的量。

以这种方式，在使燃料蒸气从净化罐、曲轴箱和/或egr通道流到发动机进气时，响应于进气氧传感器的未调节的输出来调节发动机燃料供给，同时响应于进气氧传感器的调节的输出来调节发动机扭矩致动器，该调节的输出基于燃料蒸气的浓度而被调节。因此，能够减轻与进气空气烃和稀释剂相关联的燃料和扭矩误差。具体地，燃料系统误差能够纯粹与喷射器的燃料供给误差和总空气质量流速估计相关。

如上所述，系统能够基于进气氧传感器的输出来确定每个汽缸的空气充气的更精确的估计，使得能够类似于map传感器使用氧传感器。用于处理map信号的一种常规方法需要在角度域中，以两倍的点火频率对传感器进行采样，然后基于两个样本的平均值来确定空气充气估计。这样做是为了减小来自传感器信号的压力脉动。然而，这种方法可能需要在非常特定的时间进行传感器采样，使得该过程在传感器信号的标准机制(例如，产生中断时)在计算上是昂贵的。为了在每一发动机循环上在每个汽缸的特定时间从传感器收集信号，需要控制器的中断以及控制器资源的协作以不断地监测发动机位置。这种方法可能是不切实际的和/或昂贵的。原则上，以特定曲轴角增量对传感器进行采样可以允许在所需时间(例如，在ivc)确定map。这些角度由联接到曲轴40的霍尔效应传感器118测量。然而，在曲轴角增量处的传感器采样可能是资源密集的和/或可能在瞬态事件期间(诸如当发动机转速因此曲轴速度增加时)容易出错。控制发动机的有效方式可以是通过在曲轴角的均匀增量下采样和处理发动机参数的能力。然而，由于此类方法是资源密集的，本公开通过首先采样(例如，1毫秒的间隔)以及稍后处理(例如，3缸发动机上的240°或120°增量)来完成类似的任务。

通过以均匀的时间增量(例如每毫秒)对进气氧传感器(现在作为map传感器操作)进行采样，以曲轴的当前角度标记每个样本，将这些结果放置在控制器可访问的数据缓冲器中，控制器能够运用并且有效地处理数据。可以基于iao2样本计算空气充气，通常每一点火周期(即，每次燃料供给请求一次)计算一次。在计算先于燃料喷射事件的空气充气之前，控制器可以浏览用于角度标记或标记集合的缓冲器中的角度标记，以便识别对应于最近点火周期的样本(即，紧接在前的点火周期)，并使用对应的传感器数据来计算空气充气，如下面关于图3至图4所述。然后可以使用该空气充气来计算燃料喷射量。一旦进行了燃料喷射计算，在一些示例中，可以清除缓冲器以接受下一批角度标记的iao2传感器读数。在其它示例中，缓冲器可以是先进先出缓冲器，其中每个新样本(或样本集合)替换缓冲器中的最旧样本。该缓冲器的容量可以基于在其处预测系统操作的最慢的发动机转速。发动机的速度越慢，越多的角度标记的压力信号必须被存储在缓冲器中。在一个具体示例中，为了在450rpm的最低发动机转速下每一毫秒支持上述采样和存储iao2信号样本一次，缓冲器可以具有267个样本的容量(例如，以便存储在两次曲轴旋转的发动机循环期间收集的每个样本)。如果仅需要来自完全发动机循环的样本的一部分，则缓冲器可以按比例较小。例如，如果在450rpm的四缸发动机中仅需要来自一个汽缸事件的样本，则将仅需要67个样本(60/450/2＝67)。类似地，当使用较慢的采样速率时，可需要较少的采样。

上述用于计算空气充气的机构可用于发动机中，其中直接喷射的液体燃料通常在进气门关闭之后喷射，和/或其中进气道燃料中的气体燃料在进气门关闭之前喷射。估计的空气充气可以用于计算预期的燃料-空气充气的相对燃料-空气比(也称为phi)。该预期的燃料-空气充气可以与从排气传感器诸如通用排气氧(uego)传感器所确定的实际燃料-空气充气进行比较。将来的燃料供给校正可以基于将预期的phi与如从uego传感器所推断的phi进行比较。由于直接喷射发动机通常在进气门关闭之后喷射其燃料的一部分，所以在进气门关闭之后的燃料喷射脉冲能够以更高精度的空气充气测量来调节phi。

现在转到图5，描述了在iao2传感器处所收集并用于空气充气估计的样本的采样、处理和缓冲。应当理解，在稀释剂流动到发动机进气时，诸如当排气从排气通道再循环到发动机的进气通道时，执行下面描述的采样、存储和处理。

处理传感器噪声的典型方式是使用模拟滤波器来平滑信号，对该信号进行采样，然后可能进一步对样本进行数字滤波。通常，每个控制周期结束一个uego值。如在本文详细描述的，通过以高速(例如，1000hz)进行采样、缓冲信号，然后以较慢的速度(较长周期)处理缓冲的数据，能够获得比如果仅以较慢的速度进行采样的更高质量的信号。一个示例包括在4汽缸发动机上在等于180°的角位移上计算氧传感器样本的平均值。这样做会避免几乎所有与发动机点火/进气/排气事件相关的噪音。另一示例方法包括选择使用氧传感器信号的特定角度，诸如在进气门关闭(ivc)处。

方法500包括，在502处，以均匀的时间增量对进气氧传感器(iao2)输出进行采样。诸如采样的一个示例在图6和图7中示出。在一个实施例中，iao2传感器采样速率可以被指定为每毫秒一个传感器读数。在另一个实施例中，采样速率可以是五毫秒的间隔。在又一示例中，可以以1000hz执行采样。在其它实施例中，采样速率可以是不同的或者在采样频率的指定范围内可调。应当理解，该信号不需要与发动机转速同步地采样。固定时间增量采样使得能够以低开销，诸如通过发动机控制器的低电平驱动器与主发动机控制器处理事件并行地执行采样。此外，减少了处理器中需要的同步中断。此外，时间增加的采样频率使得点火频率的较高谐波减小。

在504处，该方法包括在采样时用发动机曲柄角标记每个样本。曲轴角可以通过霍尔效应传感器(诸如图1的传感器118)来测量。角度值用于标记来自iao2传感器的信号。在图6中描绘了采样实例与对应的曲轴角的当前确定之间的关系，其将在下面更详细地解释。在一些示例中，只要发动机正在操作，就会进行iao2信号的采样以及借助于它们的同时曲柄角的即时标记。另外，采样和标记独立于稀释剂存在而发生(即，与egr、净化或pcv是否流向发动机进气无关)。注意，虽然传感器采样以均匀的时间间隔进行，但是检测曲柄角的速率取决于发动机的转速。当发动机以较高转速操作时，曲轴的转速也较高。这些动力学在图6和图7中描述，其中对于给定的采样频率，连续采样的角度标记之间的间隙随着发动机转速而变化(由于汽缸在压缩冲程中所花费的时间随发动机转速的变化而变化)。通过以均匀的时间增量采样传感器并对样本进行角度标记，可以克服对中断(诸如1度或6度角度中断)的需要。

在一些示例中，用于当采用iao2样本时确定曲柄角的另选方法是基于当前中断的曲柄角，以及当下发动机角速度(例如，发动机转速)的知识来推断曲柄角。实际上，这是将近似曲柄角分配给iao2样本而不是使用源自发动机位置感测/外推的更高精度角度数据的方式。

在506处，将角度标记的iao2信号存储在缓冲器中。该缓冲器可以在控制器的存储器内，或在可操作地(例如，通信地)联接到控制器的组件中。可以存储在该缓冲器中的角度标记样本的数量取决于发动机的速度。如上所述，发动机的速度越快，每个汽缸冲程(对应于180度)将在曲轴处行进越快。由于iao2信号以预定的均匀的时间增量被采样，所以在相同的180度曲轴角位移期间，快速发动机将产生比慢速发动机更少的角度标记信号。因此，缓冲器容量可以由发动机运行期间的发动机的速度范围的最低边界，或者由希望支持本文所述的采样的最低速度来决定。可以存储在缓冲器处的角度标记的iao2信号的最大数量可以对应于该最低发动机转速。通过将标记的样本存储在缓冲器中，减少了处理每个样本的需要，使得信号处理与现有的pcm采样和处理结构更加兼容。

存储在缓冲器中的数据可以遵循一个或多个缓冲器清除协议。在一个实施例中，关于新的带有角度标记的信号的信息将进入缓冲器队列的开始处的缓冲器，在队列的末端移置最早存储的信号。在另一个实施例中，可以在点火序列结束时清除整个缓冲器。在其它实施例中，来自两个或更多个先前点火冲程的较旧的角度标记的iao2传感器信号可以被存储在控制器的存储器内，以产生更精确的空气充气估计。注意，在该示例中描述了一个缓冲器的使用，但是在其它实施例中，每个操作汽缸可以被分配其自身的缓冲器。

图7示出了在映射图700处以两种不同的发动机转速采样和缓冲传感器数据的示例。在一个示例中，当发动机处于600rpm时对较低的发动机转速样本进行采样，而当发动机处于6000rpm时对较高的发动机转速样本进行采样。在本示例中，每个曲线图示出了如果正弦波被采样，则缓冲器在两种不同的发动机转速下看起来如何。样本由正弦波上的空心圆描绘。sampling_1、sampling_2和sampling_3处会显示采样过程的增量时间处的缓冲器。通过在较高和较低发动机转速下比较任何给定缓冲器能够看出，当发动机转速较低时比当发动机转速较高时在给定采样时间捕集更大数量的样本并将其存储在缓冲器中。

在508处，该方法包括确定是否请求空气充气估计。如果没有请求空气充气估计，则方法500返回到502以继续iao2信号的采样，随后是它们的角度标记并且随后存储在缓冲器中，如分别在504和506处所描述的。在一个示例中，可以在燃料供给事件之前请求空气充气估计，诸如每一点火周期一次。如果在508处确定已经请求了空气充气估计，则方法500继续开始相关信号的处理。应当理解，虽然本示例描述了响应于燃料供给请求/空气充气估计请求而执行的处理，但是在替代示例中，可以以均匀时间增量的间隔来处理经标记和缓冲的iao2信号，诸如每一点火周期或每15毫秒一次。

在509处，该方法包括确定将要从其检索样本的(缓冲器的)期望的角度周期。期望的角度周期可以被选择以减小爆震周期性噪声，并且因此可以基于在508处查询的估计而变化。期望的角度周期可以包括期望的角度范围。在当前示例中，在请求空气充气估计的情况下，期望的角度周期可以对应于缓冲器中的(因为请求的)最近180度。在另一示例中，期望的角度周期可以对应于缓冲器中的最近720度。在其它示例中，期望的角度周期可以是单曲柄角时间而不是时间范围。在一个示例中，参考图7的采样和缓冲，映射图700的每个缓冲器描绘了在180度周期内收集和存储的样本(空心圆)。

在510处，方法500包括从缓冲器检索对应于期望的角度周期的样本。例如，控制器可以检索具有指定的曲柄角标记的两个或更多个样本。作为一个示例，控制器可以搜索缓冲器并且由于空气充气估计请求被接收而从对应于最近180度的缓冲器检索样本。基于发动机转速，对应于最近180度的缓冲器中的样本的数量可以变化(例如，对于较高的发动机转速，样本的数量较少，并且对于较低的发动机转速，样本的数量较多)，如参考图7的采样和缓冲示例所解释的。其中，控制器可以确定匹配指定的曲柄角的(一个或多个)角度标记的iao2信号，诸如与过去的一个点火周期(例如，4缸发动机的最近180度)一致的曲柄角。其中，检索缓冲器中对应于最近180度的每个样本，如果最近180度的采样中的发动机转速较低，则可以产生较大数量的样本，且如果最近180度的采样中的发动机转速较高，则可以产生较小数量的样本。应当理解，在替代示例中，控制器可以搜索缓冲器并且检索对应于过去的点火周期的交替正整数(n)(即，对于4缸发动机的最近n倍180度，诸如720度)的角度标记样本。在其它示例中，控制器可以检索对应于角度域中的点火频率的两个或更多个样本。在又一示例中，经处理的采样信号中的两个或更多个在每一点火周期被选择一次，并且包括对应于紧接在前的点火周期的信号。另选地，控制器可以取回对应于每个汽缸事件的多个样本，并将那些样本用于适当的汽缸事件。更进一步地，控制器可以从对应于角度中的特定事件(诸如进气门关闭(ivc))的期望周期检索单个样本。

一旦经选择，在512处，该方法包括处理所选择的样本。例如，控制器可以确定所检索的样本的平均值，其中控制器将对应于过去的一个点火周期的样本求平均值。这产生了参考上述示例的针对4缸发动机的在最近180度上的平均iao2信号。在替代示例中，平均值可以是加权的或其它统计平均值。在其它示例中，控制器可以为每个汽缸事件采取多个样本，并取这些信号的平均值并将其用于适当的汽缸事件。

在514处，可以(直接地)使用经处理的样本(例如所选样本的计算平均值)，以估计用于燃料控制的空气充气。另外的实施例可以使用来自存储在缓冲器中的两个或更多个过去的点火周期的角度标记的iao2信号的外推，或者基于在紧接的前一点火周期上所收集的缓冲存储的角度标记的信号的内插，以估计进气空气充气。如参考图4所描述的，估计包括确定对应于所确定的平均值的空气质量，而不校正稀释剂的存在。然后可以将该空气充气估计用于燃料控制。另外，控制器可以用对稀释剂的存在的校正来调节对应于所确定的平均值的空气质量。该空气充气估计然后能够用于扭矩控制。

可以使用基于平均传感器输出结合汽缸的体积所估计的空气质量(或歧管空气流速)来估计空气充气，以根据理想气体定律pv＝nrt确定汽缸捕集质量。另选地，将质量流速与汽缸空气充气相关的表格、控制器和其它算法或者其它合适的方法可用于估计空气充气。一旦已经计算了空气充气，方法500移动到516以调节所选择的发动机操作参数。该操作的发动机参数可以是待喷射到汽缸室中的燃料的量，例如为了获得燃烧室中的化学计量比的燃料空气比的目的。然而，也可以调节其它发动机操作参数，诸如egr阀位置、进气和/或排气门正时、增压压力或其它合适的参数。

当操作发动机参数是待被喷射到汽缸室中以实现期望扭矩，同时以化学计量比操作在汽缸中燃烧的空气/燃料的燃料量时，首先使用上述速度密度算法来计算进入汽缸的空气和再循环排气的质量。然后，从egr阀两侧的压力差计算再循环气体的质量，并从进入汽缸的空气和排气中减去再循环气体的质量，以提供进入汽缸的新鲜空气质量。然后计算期望的燃料以实现汽缸中的化学计量，并且通过启动燃料喷射器达考虑到燃料温度和压力输送期望的燃料所需的时间来输送该燃料。所需的激活时间由驱动燃料喷射器的电信号的脉宽提供。方法500然后退出。

作为一个示例，每一汽缸事件计算汽缸空气充气一次。也就是说，对于均匀点火4汽缸发动机，每180°曲轴旋转计算汽缸空气充气。在一个示例中，以1000hz对iao2传感器进行采样，并且将样本存储在缓冲器中。每次控制器需要来自iao2传感器的输入时，基于在最近180°期间采集的样本的平均值获得输入。这减小了与点火事件相关的噪声。由于发动机转速变化，我们需要“返回时间”或“返回角度”不同数量的样本，以便在最近180°检索样本集合。在“返回时间”方法中，控制器计算以当前速度旋转180°并使用该1毫秒样本数量所花费的毫秒数。如果曲柄角标记也可用，则控制器能够可选地“返回角度”，而不是返回时间。另选地，控制器可使用角度标记数据来找到(在缓冲的样本内)角度中的特定事件(诸如进气门关闭(ivc))处的iao2值。

应当理解，尽管参照来自进气氧传感器的信号描述了图4至图5的方法，但该处理可以类似地应用于来自安装在发动机排气流中的排气(氧)传感器的信号。另外，该处理可以扩展到具有与发动机事件相关的噪声的发动机的一个或多个其它压力(或分压)传感器。

现在将参照图6的曲线图600描述发动机10的操作，尤其是描述了点火顺序，图6示出了发动机10的四个汽缸的点火正时图。对于每个图表，在y轴线上示出了汽缸号，并在x轴线上示出了发动机冲程。进一步地，每个汽缸内的点火和对应的燃烧事件由汽缸内的压缩冲程和做功冲程之间的星形符号表示。发动机10可以按以下点火顺序点火：以均匀间隔1-3-2-4(或2-4-1-3或3-2-4-1或4-1-3-2，因为点火是循环的)。例如，每180°曲柄角可以点火一个汽缸。每个汽缸的点火正时图的x轴线相对于具有cyl.3的做功冲程的起点的发动机曲柄角而设置为0度。由于所有四个汽缸相对于彼此异相，角度值0分别对应于cyl.2的压缩循环、cyl.4的进气循环以及cyl.1的排气循环的开始。在cyl.3的图表下方，存在描绘以均匀时间增量采样的以角度标记的进气氧传感器信号的附加图604。基于发信号通知样本的发动机转速(曲线602)，样本之间的曲柄角间隔可以更高或更低。例如，当发动机转速较低时，连续样本之间的曲柄角间隔可以较大，并且当发动机转速较高时，该间隔可以较小。然而，这些iao2样本的收集进度一致地进行，例如每毫秒一次。(图1的)进气氧传感器172在进气歧管处检测到的氧含量对所有四个汽缸施加相同的氧含量。

图6中所示的第一冲程，从曲轴角180度的曲轴角开始，显示cyl.2穿过其压缩冲程，在其结束发生点火，如星形符号所示。同时，cyl.4，cyl.1和cyl.3分别穿过它们的进气冲程、排气冲程和做功冲程。当每个汽缸向图6中的右侧进行时，重复该整个序列，在其四冲程循环内朝向下一个适当的冲程进行。

如610和612所示，在每一点火周期接收一次空气充气估计请求。在一个示例中，针对汽缸事件的空气充气估计请求与给定汽缸的进气门关闭事件一致(例如，在610处的cyl.3以及在312处的cyl.2)。在一些情况下，空气充气估计请求与进气传感器的采样一致，诸如在612处。在其它情况下，它们不一致，诸如在610处。

如上文关于方法500所描述，响应于610处的空气充气估计请求，控制器可回顾缓冲器中来自一个点火周期的样本，且选择对应于最近点火周期以及点火频率的至少两个样本。例如，控制器可以选择样本620和样本630(实线圆圈)，同时拒绝样本618、样本622、样本624和样本626。基于进气冲程发生时的时间选择特定样本。样本选择还可以通过进气氧传感器的位置以及传感器与感应缸(inductingcylinder)之间的空气充气的体积来确定。类似地，响应于612处的空气充气估计请求，控制器可以回顾缓冲器中来自一个点火周期的样本，并选择对应于最近点火周期和点火频率的至少两个样本。例如，控制器可以选择样本640和样本646(虚线圆圈)，同时拒绝样本638和样本642。

在替代示例中，基于在610处的空气充气估计请求，控制器可以检索缓冲器中从180度到过去的所有样本，包括样本622、样本624、样本626和样本630，同时拒绝样本620、样本618以及任何先前的样本，因为它们对应于到过去超过180度。然后可以基于样本622至样本630的平均值来估计空气充气。类似地，基于612处的空气充气估计请求，控制器可以检索缓冲器中从180度到过去的所有样本，其仅包括样本642和样本646，同时拒绝样本640、样本638以及任何先前样本，因为它们对应于到过去超过180度。然后可以基于样本642和样本646的平均值来估计空气充气。

在替代示例中，基于角度标记，控制器可以查找并识别进气传感器样本，该进气传感器样本最接近map并在ivc之前(但不是之后)取得。然后可以使用该样本来计算空气充气。

以这种方式，可以更精确地执行汽缸空气充气估计。通过使用氧传感器的未调节的输出来估计用于燃料控制的空气充气，即使在存在稀释剂的情况下也能够精确地控制发动机燃料供给。此外，能够在稀释剂流动时执行自适应燃料获悉，使得能够在驾驶周期内更频繁地完成自适应燃料获悉。以这种方式估计的空气充气有助于更有效地调节发动机的操作参数，诸如进入汽缸的燃料喷射量。所公开的方法以均匀的时间间隔对进气氧传感器信号进行采样，用曲轴的同时角度标记这些信号，并将这些信号存储在缓冲器中。该方法进一步当由发动机系统请求空气充气时，搜索缓冲器，以便识别来自与点火频率同步的最近点火周期的一个或多个样本。然后，所识别的样本用于直接估计用于燃料控制的空气，即使稀释剂(诸如egr)流动到发动机。然后，使用进入汽缸的精确空气充气估计调节发动机操作参数，例如，进入汽缸的燃料喷射量。通过从缓冲器检索角度标记的进气氧传感器信号(或多个信号)，来确定空气充气的技术效果是更精确地估计汽缸空气充气，以便调节发动机的燃料供给和扭矩。

发动机的一个示例方法包括：在使一种或多种稀释剂流入发动机时，响应于独立于稀释剂的进气氧传感器的输出来调节发动机燃料供给；以及获悉自适应燃料校正。在前述示例中，另外地或可选地，一种或多种稀释剂包括排气再循环(egr)、净化燃料蒸气和曲轴箱通风燃料蒸气，并且其中进气氧传感器联接到发动机的进气通道。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，独立于稀释剂调节发动机燃料供给包括基于进气氧传感器的未调节的输出来调节发动机燃料供给。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，调节发动机燃料供给包括，基于进气氧传感器的输出估计汽缸空气充气，而不校正稀释剂的输出，以及基于估计的汽缸空气充气估计发动机燃料供给。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，调节发动机燃料供给和获悉自适应燃料校正包括基于进气氧传感器的输出来前馈调节发动机燃料供给量，以及基于由排气传感器所估计的空气燃料比来反馈调节发动机燃料供给量。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括基于调节的发动机燃料供给量来调节燃料喷射器脉宽。在任何或所有前述示例中，另外地或可选地，该方法进一步包括，在使一种或多种稀释剂流动到发动机的同时，获悉包括进气歧管气流传感器的一个或多个发动机组件的偏移。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括校正用于稀释剂的进气氧传感器的输出，以及基于响应于所校正的输出而估计的汽缸扭矩来调节发动机致动器。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，校正包括经由稀释剂传感器而估计稀释剂浓度，以及基于稀释剂浓度而减小进气氧传感器的输出。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，进气氧传感器的输出包括在向传感器施加参考电压时输出的泵送电流，参考电压包括其中水分子在传感器处不离解的电压，该经调节发动机致动器包括联接到进气通道的进气节气门以及联接到egr通道的egr阀中的一个或多个。

用于发动机的另一示例方法包括：在使燃料蒸气从净化罐、曲轴箱和排气再循环通道中的一个或多个流动到发动机进气时，响应于进气氧传感器的未调节的输出来调节发动机燃料供给；以及响应于传感器的调节的输出来调节发动机扭矩致动器，该调节的输出基于燃料蒸气的浓度被调节。在前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括基于由排气传感器输出的燃烧空气燃料比在流动期间获悉燃料喷射器偏移，在基于进气氧传感器的流动期间获悉湿度偏移，以及基于所获悉的偏移进一步调节发动机燃料供给。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，进气氧传感器的未调节的输出包括在施加参考电压时输出的泵送电流，其中水分子不离解，并且其中进气氧传感器的调节的输出包括，由基于燃料蒸气的浓度的因子减小的调节的输出。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括以均匀的时间增量对进气氧传感器采样，将每个采样信号存储在缓冲器中，以发动机曲柄角的均匀增量处理缓冲器中存储的采样信号，以及基于经处理的采样信号中的一个或多个来估计汽缸进气空气充气。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，经处理的采样信号中的一个或多个包括对应于紧接在前的点火周期的信号。

另一示例系统包括：发动机，其具有从进气通道供应有进气空气的汽缸；氧传感器，其联接到进气通道；egr通道，用于将排气从排气通道再循环到进气通道，该egr通道包括egr阀和egr传感器；联接到所述排气通道的排气传感器；用于将燃料喷射到所述汽缸中的直接燃料喷射器；以及控制器。控制器可以配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，其用于：在将排气再循环到进气通道时，以预定的采样速率从氧传感器采样信号；对于每个样本，用对应的发动机曲柄角标记样本；将每个标记样本存储在缓冲器中；以及响应于将燃料喷射到汽缸中的请求，从缓冲器获取具有对应于紧接在请求之前的点火周期的曲柄角标记的至少两个样本；基于所检索的至少两个样本的平均值来计算汽缸的空气充气估计；基于所计算的空气充气估计来确定燃料喷射量；基于所获悉的燃料喷射器误差来校正燃料喷射量；以及基于所校正的燃料喷射量向燃料喷射器命令脉宽。在前述示例中，附加地或可选地，直接燃料喷射器经配置以将第一、液体燃料喷射到汽缸中，该系统进一步包括用于将第二气体燃料喷射到汽缸的进气道中的进气道燃料喷射器。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，基于所计算的空气充气估计的燃料喷射量独立于egr浓度，并且其中控制器包括用于响应于egr浓度校正空气充气估计的进一步的指令，egr浓度基于egr传感器；以及基于所校正的空气充气估计来调节一个或多个发动机扭矩致动器，该一个或多个发动机扭矩致动器包括egr阀。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，控制器包括进一步的指令，其用于基于当将排气再循环到进气通道时排气传感器的输出自适应地获悉燃料喷射器误差。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，对来自氧传感器的信号进行采样包括施加参考电压，其中水分子不离解到氧传感器，并且在施加参考电压时对输出的泵送电流进行采样。

用于发动机的又一示例方法包括：以均匀的时间增量对进气氧传感器信号进行采样；将每个采样信号存储在缓冲器中；在发动机曲柄角的均匀增量下处理缓冲器中存储的采样信号；以及基于经处理的采样信号中的所选择的两个或更多个来调节发动机操作参数。在前述示例中，附加地或可选地，基于经处理的采样信号中的所选择的两个或更多个来调节发动机操作参数，包括基于经处理的采样信号中的所选择的两个或更多个的平均值来调节燃料喷射量。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，以发动机曲柄角的均匀增量来处理缓冲器中存储的采样信号包括以发动机点火频率来处理存储的采样信号。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括，在将每个采样信号存储在缓冲器中之前，利用与采样信号被采样时发动机曲柄角对应的发动机曲柄角标记对每个采样信号进行标记。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，每次发动机点火事件执行一次处理，并且其中以发动机曲柄角的均匀增量处理缓冲器中存储的采样信号包括：在给定汽缸的点火事件从缓冲器中选择至少两个采样信号，该至少两个采样信号具有对应于紧接在(给定汽缸的)之前的点火事件的发动机曲柄角的发动机曲柄角标记；处理所选择的采样信号以估计进气歧管空气充气；并且其中调节燃料喷射量包括基于所估计的进气歧管空气充气来调节燃料喷射量。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，估计进气歧管空气充气包括估计进入发动机汽缸的净氧流速。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，进气氧传感器联接到发动机进气通道，并且其中在将排气从排气通道再循环到进气通道的同时执行采样、存储和处理。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括响应于基于排气空气燃料比传感器所获悉的燃料喷射器误差、在再循环排气时所获悉的燃料喷射器误差来校正燃料喷射量；以及调节燃料喷射器脉宽以将燃料以校正的燃料喷射量喷射到给定汽缸。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括基于再循环排气的烃浓度来校正所估计的进气歧管空气充气，以及基于所校正的进气歧管空气充气来调节发动机扭矩致动器。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，再循环排气的烃浓度由联接到egr通道的空气燃料比传感器来估计，并且其中发动机扭矩致动器包括联接到egr通道的egr阀。

用于发动机的另一示例方法包括：以预定时间间隔对进气歧管氧传感器信号进行采样，以生成包括多个样本的数据集；用发动机曲柄角对所述数据集的每个样本进行标记；以及响应于燃料喷射请求，以基于数据集的所选择的两个或更多个样本所估计的进气空气充气为基础来调节燃料喷射，所选择的两个或更多个样本具有对应于在燃料喷射请求之前的一个点火周期的发动机曲柄角标记。在前述示例中，附加地或可选地，燃料喷射请求包括对于发动机的给定汽缸的燃料喷射请求，并且其中所选择的两个或更多个样本中的至少一个具有相对于数据集中的所有其它样本最接近指定发动机曲柄角的曲柄角标记，该指定的发动机曲柄角对应于给定汽缸的进气门关闭事件。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，用发动机曲柄角标记数据集的每个样本包括：对于给定样本，在给定样本被采样的时间点检索发动机的曲柄角，以及用所检索的曲柄角对给定样本进行标记。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括将数据集存储在可操作地联接到进气氧传感器的控制器的存储器的缓冲器中。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括在基于所选择的两个或更多个样本所估计的进气空气充气量来调节燃料喷射之后，从缓冲器丢弃数据集的剩余样本。

又一示例系统包括：发动机，其具有从进气通道供应有进气空气的汽缸；氧传感器，其联接到进气通道；燃料系统，其包括联接到用于存储燃料蒸气的罐的燃料箱，用于将罐燃料蒸气净化到进气通道的净化通道，以及联接到净化通道的净化阀；排气传感器，其联接到排气通道；直接燃料喷射器，用于将燃料喷射到所述汽缸中；以及控制器。控制器可以配置有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，其用于：在将燃料蒸气从罐净化到进气通道的同时，以预定的采样速率从氧传感器采样信号；对于每个样本，用对应的发动机曲柄角标记样本；将每个标记样本存储在缓冲器中；以及响应于将燃料喷射到汽缸中的请求，从缓冲器检索具有对应于紧接在请求之前的点火周期的曲柄角标记的至少两个样本；基于所检索的至少两个样本的平均值来计算汽缸的空气充气估计；基于所计算的空气充气估计来确定燃料喷射量；基于所获悉的燃料喷射器误差来校正燃料喷射量；以及基于所校正的燃料喷射量向燃料喷射器命令脉宽。在前述示例中，附加地或可选地，直接燃料喷射器经配置以将第一、液体燃料喷射到汽缸中，该系统进一步包括用于将第二、气体燃料喷射到汽缸的进气道中的进气道燃料喷射器。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，基于所计算的空气充气估计的燃料喷射量独立于净化燃料蒸气浓度，并且其中控制器包括进一步的指令，其用于：响应于净化燃料蒸气浓度来校正空气充气估计，净化燃料浓度基于联接到净化通道的净化传感器；以及基于所校正的空气充气估计来调节一个或多个发动机扭矩致动器，该一个或多个发动机扭矩致动器包括所述净化阀。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，控制器包括进一步的指令，其用于在将罐燃料蒸气净化到进气通道的同时基于排气传感器的输出自适应地获悉燃料喷射器误差。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，对来自氧传感器的信号进行采样包括施加参考电压，其中水分子不离解到氧传感器，并且在施加参考电压时对输出的泵送电流进行采样。

注意，本文包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统与各种传感器、致动器和其它发动机硬件组合来执行。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。如此，所示的各种动作、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行执行或在一些情况下被省略。同样，处理的顺序不是实现本文所描述的示例实施例的特征和优点所必须的，而是为了便于说明和描述而提供。取决于所使用的特定策略，可以重复地执行所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示要编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行系统中的指令来执行，该系统包括与电子控制器组合的各种发动机硬件组件。

应当理解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些具体实施例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术能够应用于v-6、i-4、i-6、v-12，对置4缸和其它发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。

所附权利要求具体地指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其它组合和子组合，可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护。此类权利要求，无论是在范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等或不同，都被认为包括在本公开的主题内。