用于进气氧感测的静态压力和动态压力补偿的制作方法

用于进气氧感测的静态压力和动态压力补偿的制作方法
【专利摘要】一种氧传感器压力补偿系统包括静态压力补偿模块，该静态压力补偿模块用来接收来自氧传感器的氧传感器信号和来自压力传感器的压力信号并且用来执行静态压力补偿。动态压力补偿模块接收氧传感器信号和压力信号并且执行动态压力补偿。求和模块基于静态压力补偿和动态压力补偿生成经补偿的氧信号。
【专利说明】用于进气氧感测的静态压力和动态压力补偿
[0001]相关申请的交叉引用
本申请与2013年8月15日提交的美国专利申请号13/967,660相关。上述申请的全部公开内容以引用方式并入本文中。

【技术领域】
[0002]本公开涉及由压力变化而产生的氧传感器信号的补偿，并且更特别地涉及用于车辆的进气歧管和排气系统的氧传感器信号的补偿。

【背景技术】
[0003]这里提供的【背景技术】是用于大体呈现本公开背景的目的。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度以及在提交时另外地可不认作现有技术的本说明的方面，既不明确地也不隐含地认为是对抗本发明的现有技术。
[0004]氧传感器可用来感测车辆的进气歧管或排气系统中的氧水平。氧传感器有助于确定进气或排气的氧浓度或组成。然而，氧传感器通常对压力变化敏感。因为压力在操作期间动态地变化，所以可能难以测量进气歧管或排气系统中的氧。无论发动机是自然吸气或强制送气的，可在氧传感器的输出上执行补偿以补偿压力效果。


【发明内容】

[0005]氧传感器压力补偿系统包括静态压力补偿模块，该静态压力补偿模块用来接收来自氧传感器的氧传感器信号和来自压力传感器的压力信号并且用来执行静态压力补偿。动态压力补偿模块接收氧传感器信号和压力信号并且执行动态压力补偿。求和模块基于静态压力补偿和动态压力补偿生成经补偿的氧信号。
[0006]在其它特征中，响应速率协调(matching)模块连接到氧传感器、压力传感器、静态压力补偿模块和动态压力补偿模块以使氧信号和压力信号的响应速率协调。
[0007]在其它特征中，响应速率协调模块包括用来接收氧信号的第一滤波器和用来接收压力信号的第二滤波器。第一和第二滤波器是具有不同常数的一阶滤波器。静态压力补偿模块包括用来将氧信号转换成氧百分比信号的第一查找表和用来接收压力信号并且用来生成校正因子的第二查找表。
[0008]在其它特征中，第一查找表和第二查找表的输出被输入到用来生成静态压力补偿的求和器或用来生成静态压力补偿的乘法器。
[0009]在其它特征中，动态压力补偿模块包括用来接收压力信号并且用来生成静态压力补偿的导数(derivative)的第一查找表。延迟电路接收压力信号。差值电路接收延迟电路的输出和压力信号并且生成压力差。乘法器接收常数、差值电路的输出和第一查找表的输出并且生成动态压力补偿。
[0010]在其它特征中，平滑电路执行经补偿的氧信号的平滑化。
[0011]车辆包括进气歧管和氧传感器压力补偿系统。氧传感器和压力传感器布置在进气歧管中。
[0012]车辆包括排气系统和氧传感器压力补偿系统。氧传感器和压力传感器布置在排气系统中。
[0013]本发明还包括如下方案:
1.一种氧传感器压力补偿系统，包括:
静态压力补偿模块，其用来接收来自氧传感器的氧传感器信号和来自压力传感器的压力信号并且用来执行静态压力补偿；
动态压力补偿模块，其用来接收所述氧传感器信号和所述压力信号并且用来执行动态压力补偿；以及
求和模块，其用来基于所述静态压力补偿和所述动态压力补偿生成经补偿的氧信号。
[0014]2.根据方案I所述的氧传感器压力补偿系统，还包括响应速率协调模块，所述响应速率协调模块连接到所述氧传感器、所述压力传感器、所述静态压力补偿模块和所述动态压力补偿模块以协调所述氧信号和所述压力信号的响应速率。
[0015]3.根据方案2所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述响应速率协调模块包括用来接收所述氧信号的第一滤波器和用来接收所述压力信号的第二滤波器。
[0016]4.根据方案3所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述第一和第二滤波器是具有不同常数的一阶滤波器。
[0017]5.根据方案I所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述静态压力补偿模块包括:
第一查找表，其用来将所述氧信号转换成氧百分比信号；以及第二查找表，其用来接收所述压力信号并且用来生成校正因子。
[0018]6.根据方案5所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述第一查找表和所述第二查找表的输出被输入到:
用来生成所述静态压力补偿的求和器；或用来生成所述静态压力补偿的乘法器。
[0019]7.根据方案I所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述动态压力补偿模块包括:
第一查找表，其用来接收所述压力信号并且用来生成所述静态压力补偿的导数；
延迟电路，其用来接收所述压力信号；
差值电路，其用来接收所述延迟电路的输出和所述压力信号并且用来生成压力差；以及
乘法器，其用来接收常数、所述差值电路的输出和所述第一查找表的输出并且用来生成所述动态压力补偿。
[0020]8.根据方案I所述的氧传感器压力补偿系统，还包括用来执行使所述经补偿的氧信号的平滑化的平滑电路。
[0021]9.一种车辆，包括:
进气歧管，其中，所述氧传感器和所述压力传感器布置在所述进气歧管中；以及根据方案I所述的氧传感器压力补偿系统。
[0022]10.一种车辆，包括:排气系统，其中，所述氧传感器和所述压力传感器布置在所述排气系统中；以及根据方案I所述的氧传感器压力补偿系统。
[0023]11.一种针对压力变化而对氧传感器补偿的方法，包括:
接收来自氧传感器的氧传感器信号和来自压力传感器的压力信号并且执行静态压力补偿；
接收所述氧传感器信号和所述压力信号并且执行动态压力补偿；以及基于所述静态压力补偿和所述动态压力补偿生成经补偿的氧信号。
[0024]12.根据方案11所述的方法，还包括协调所述氧信号和所述压力信号的响应速率。
[0025]13.根据方案12所述的方法，还包括使用用来接收所述氧信号的第一滤波器和用来接收所述压力信号的第二滤波器。
[0026]14.根据方案13所述的方法，其中，所述第一和第二滤波器是具有不同常数的一阶滤波器。
[0027]15.根据方案11所述的方法，还包括:
使用第一查找表用来将所述氧信号转化成氧百分比信号；以及使用第二查找表用来接收所述压力信号并且用来生成校正因子。
[0028]16.根据方案15所述的方法，其中，所述第一查找表和所述第二查找表的输出被输入到:
用来生成所述静态压力补偿的求和器；或用来生成所述静态压力补偿的乘法器。
[0029]17.根据方案11所述的方法，还包括:
使用第一查找表用来接收所述压力信号并且用来生成所述静态压力补偿的导数；
接收经延迟的压力信号和所述压力信号并用来基于此而生成压力差；以及基于常数、所述压力差和所述第一查找表的输出而生成所述动态压力补偿。
[0030]18.根据方案11所述的方法，还包括执行所述经补偿的氧信号的平滑化。
[0031]19.根据方案11所述的方法，还包括布置所述氧传感器和所述压力传感器，所述氧传感器和所述压力传感器布置在发动机的进气歧管中。
[0032]20.根据方案11所述的方法，还包括布置所述氧传感器和所述压力传感器，所述氧传感器和所述压力传感器布置在发动机的排气系统中。
[0033]通过详细描述、权利要求和附图，本公开的其它应用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅意图用于举例说明，而并非意图限制本公开的范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0034]通过详细描述和附图将会更全面地理解本公开，在附图中:
图1A-1C是示出随时间而变的进气歧管压力和氧浓度、随进气歧管压力而变的氧浓度以及在加油门(tip in)和减油门(tip out)期间的氧浓度和进气歧管压力的坐标图；
图2A-2C示出根据本公开的氧传感器压力补偿模块的示例；
图3是示出根据本公开的用于执行氧传感器压力补偿的方法的示例的流程图；
图4是根据本公开的氧传感器压力补偿模块的示例的功能框图；图5是根据本公开的响应速率协调模块的示例的功能框图；
图6是根据本公开的静态压力补偿模块的示例的功能框图；
图7是根据本公开的动态压力补偿模块的示例的功能框图；以及图8是根据本公开的平滑模块的示例的功能框图。
[0035]在附图中，附图标记可再次使用以标示类似的和/或相同的元件。

【具体实施方式】
[0036]现在参见图1A-1C，示出了与氧浓度和进气歧管压力有关的各种坐标图。图1A示出随时间而变的进气歧管压力和氧浓度。图1B示出随进气歧管压力而变的氧浓度以及氧浓度。图1C示出在加油门和减油门期间的进气歧管压力以及进气歧管压力。
[0037]如可理解的，图1A和IB证明氧传感器的输出对氧分子浓度(氧的分压)和总压力都敏感。图1C示出进气歧管压力的较小变化可对应于氧浓度的较大变化并且进气歧管压力的较大变化还可对应于氧浓度的较小变化。在没有动态补偿的情况下，氧浓度在加油门期间跳至更高的值。这可导致低估排气再循环百分比。同样，在减油门期间，氧浓度首先较慢然后较快地变得更低。这可导致高估排气再循环百分比。
[0038]本公开描述了用于针对静态压力和动态压力变化来补偿压力水平以提高氧浓度测量的准确性的系统和方法。
[0039]现在参见图2A-2C，示出了根据本公开的氧传感器压力补偿模块10的示例。在图2A中，氧传感器压力补偿模块10接收氧信号02和压力信号P并且生成经补偿的氧信号
Q9
u^COMP0
[0040]在图2B中，示出了示例性实施，其中，氧传感器压力补偿模块10接收来自氧传感器12的氧信号O2im并且接收来自压力传感器14的压力信号PIM。氧传感器12和压力传感器14布置在车辆的进气歧管18中。氧传感器压力补偿模块10生成经补偿的氧信号O2im
COMP-
在图2C中，示出了示例性实施，其中氧传感器压力补偿模块10接收来自氧传感器22的氧信号O2es并且接收来自压力传感器24的压力信号PES。氧传感器22和压力传感器24布置在车辆的排气系统28中。氧传感器压力补偿模块10生成经补偿的氧信号02ES—roup。
[0041]在图3中，示出了由氧传感器压力补偿模块执行的方法100的示例。在110中，氧传感器压力补偿模块测量进气歧管(或排气系统)中的氧和压力。在114中，对于压力水平和氧执行响应速率协调。在116中，执行静态压力补偿。在120中，执行动态压力补偿。基于静态压力和动态压力补偿生成经补偿的氧信号。在124中，执行经补偿的氧信号的平滑化。
[0042]在图4中，氧传感器压力补偿模块200的示例被示出为包括响应速率协调模块204，模块204执行压力和氧信号的响应速率协调。在一些示例中，可使用一阶滤波器。在一些示例中，一阶滤波器使用不同的滤波器常数。
[0043]氧传感器压力补偿模块200还包括与响应速率协调模块通信的静态压力补偿模块210。静态压力补偿模块210针对静态压力补偿氧信号。在一些示例中，基于02IM spc =02im+ Fem针对静态压力补偿氧信号，其中是校正因子。在其它示例中，针对静态压力或02IM sp。= 02im X Fetm补偿氧信号，其中，Fetm是校正因子。
[0044]氧传感器压力补偿模块200还包括动态压力补偿模块214。动态压力补偿模块214针对动态压力补偿氧信号。在一些示例中，基于02IM dp。= KsAmap针对动态压力变化补偿氧信号，其中，Amap为压力变化，K为常数，并且s为静态压力补偿项的导数。
[0045]静态压力补偿模块210或02IM sp。以及动态压力补偿模块214或02IM dp。的输出被输入到求和模块218，求和模块218对输入求和以生成02ΙΜ ωΜΡ。在一些示例中，求和模块218的输出被输入到平滑模块222，平滑模块222执行经补偿的氧信号02ΙΜ ωΜΡ的平滑化并且生成 02IM—C0MP—F。
[0046]在图5中，示出了响应速率协调模块204的示例。速率响应协调模块包括第一滤波器300和第二滤波器302。第一滤波器300可以是包括延迟电路304和计算模块模型306的第一滤波器。计算模块306接收氧信号02IM、计算模块306的延迟输出和滤波器常数Kl并且生成02IM adj。在一些示例中，第一滤波器300使计算模块306的延迟输出乘以滤波器常数K1。在一些示例中，滤波器常数Kl在O和I之间。
[0047]第二滤波器302可以是包括延迟电路314和计算模块模型316的一阶滤波器。计算模块316接收信号Pim、计算模块316的延迟输出和滤波器常数K2并且生成输出Pim adj。在一些示例中，第二滤波器302使计算模块316的延迟输出乘以滤波器常数K2。在一些示例中，滤波器常数K2在O和I之间。
[0048]在图6中，示出了静态压力补偿模块210的示例。静态压力补偿模块210包括第一查找表320、第二查找表322和求和器或乘法器324。第一查找表320接收经调整的进气歧管氧信号02IM—adj并且输出进气歧管氧百分比信号02m。第二查找表322接收经调整的进气歧管压力信号Pntadj并且输出校正因子&。?。求和器或乘法器324对校正因子和进气歧管氧百分比信号02m求和或使校正因子乘以进气歧管氧百分比信号02m。
[0049]在图7中，示出了动态压力补偿模块214的示例。动态压力补偿模块214包括第一查找表360,第一查找表360基于经调整的进气歧管压力信号PIM—adj生成静态压力补偿项的导数。延迟电路364将延迟的经调整的进气歧管压力信号Pim adj提供给计算电路366的减法输入，计算电路366还接收经调整的进气歧管压力信号Pim adj。计算电路366生成进气歧管压力变化或Amap，其被输出到乘法器368。乘法器368还接收常数K3。乘法器368和查找表360的所有输出被输入至乘法器362，乘法器362生成02IM dp。= K3s Amap。
[0050]在图8 中，求和模块 218 对静态压力 02IM sp。= 02m + Fcorr 或 02IM sp。= 02m x Fcorr和动态压力02IM dp。= K3sAmap求和以生成02ΙΜ ωΜΡ。平滑模块222生成经滤波的补偿的进气歧管氧信号02IM—OTP—F。在一些不例中，平滑模块222可包括滤波器398,滤波器398包括延迟电路400和计算电路402。在一些示例中，滤波器398使计算电路402的延迟输出乘以滤波器常数K4。在一些示例中，滤波器常数K4在O和I之间。
[0051]上面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本公开、其应用或用途。本公开的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本公开包括具体示例，但本公开的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和随附权利要求书的基础上其它修改将变得显而易见。如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时地)执行方法内的一个或多个步骤。
[0052]在本申请中，包括以下讨论的定义，术语模块可替换为术语电路。术语模块可表示、作为其一部分或包括:专用集成电路(ASIC);数字、模拟、或混合模拟/数字离散电路；数字、模拟、或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA);执行代码的处理器(共用的、专用的或成组的)；存储由处理器执行的代码的存储器(共用的、专用的或成组的)；提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或上述中的一些或全部的组合，例如在片上系统中。
[0053]如在上面所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微代码并可指程序、例程、函数、类和/或对象。术语共用的处理器涵盖执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器。术语成组的处理器涵盖与附加的处理器结合执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器。术语共用的存储器涵盖存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。术语成组的存储器涵盖与附加的存储器结合执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。术语存储器可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质不涵盖通过介质传播的暂时性电气和电磁信号，并且可因此被认为是有形的和非暂时的。非暂时的有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。
[0054]本申请中描述的设备和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来部分或完全地实现。计算机程序包括存储在至少一个非暂时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括和/或依赖于所存储的数据。
【权利要求】
1.一种氧传感器压力补偿系统，包括:静态压力补偿模块，其用来接收来自氧传感器的氧传感器信号和来自压力传感器的压力信号并且用来执行静态压力补偿；动态压力补偿模块，其用来接收所述氧传感器信号和所述压力信号并且用来执行动态压力补偿；以及求和模块，其用来基于所述静态压力补偿和所述动态压力补偿生成经补偿的氧信号。
2.根据权利要求1所述的氧传感器压力补偿系统，还包括响应速率协调模块，所述响应速率协调模块连接到所述氧传感器、所述压力传感器、所述静态压力补偿模块和所述动态压力补偿模块以协调所述氧信号和所述压力信号的响应速率。
3.根据权利要求2所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述响应速率协调模块包括用来接收所述氧信号的第一滤波器和用来接收所述压力信号的第二滤波器。
4.根据权利要求3所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述第一和第二滤波器是具有不同常数的一阶滤波器。
5.根据权利要求1所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述静态压力补偿模块包括:第一查找表，其用来将所述氧信号转换成氧百分比信号；以及第二查找表，其用来接收所述压力信号并且用来生成校正因子。
6.根据权利要求5所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述第一查找表和所述第二查找表的输出被输入到:用来生成所述静态压力补偿的求和器；或用来生成所述静态压力补偿的乘法器。
7.根据权利要求1所述的氧传感器压力补偿系统，其中，所述动态压力补偿模块包括:第一查找表，其用来接收所述压力信号并且用来生成所述静态压力补偿的导数；延迟电路，其用来接收所述压力信号；差值电路，其用来接收所述延迟电路的输出和所述压力信号并且用来生成压力差；以及乘法器，其用来接收常数、所述差值电路的输出和所述第一查找表的输出并且用来生成所述动态压力补偿。
8.—种车辆，包括:进气歧管，其中，所述氧传感器和所述压力传感器布置在所述进气歧管中；以及根据权利要求1所述的氧传感器压力补偿系统。
9.一种车辆,包括:排气系统，其中，所述氧传感器和所述压力传感器布置在所述排气系统中；以及根据权利要求1所述的氧传感器压力补偿系统。
10.一种针对压力变化而对氧传感器补偿的方法，包括: 接收来自氧传感器的氧传感器信号和来自压力传感器的压力信号并且执行静态压力补偿；接收所述氧传感器信号和所述压力信号并且执行动态压力补偿；以及基于所述静态压力补偿和所述动态压力补偿生成经补偿的氧信号。
【文档编号】F01N11/00GK104373236SQ201410401996
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2013年8月15日
【发明者】B.J.宋 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司