用于检测空气燃料比不平衡的系统和方法_2

文档序号:9543202阅读:来源:国知局
X,如图1所示。发动机排气参数传感器74示例性地是提供排气中氧含量的指示的氧传感器。另选地,传感器74可以被设置为与排气歧管30直接通信。不论哪种情况,传感器74是可操作的以在信号路径76上提供指示由发动机12产生的排气的信号。
[0019]控制计算机42也包括多个用于控制一个或多个与系统10相关的发动机功能的输出端。
[0020]系统10还另选地包括涡轮26,该涡轮26是通常显示为82的可变几何涡轮增压器(VGT)机制的一部分,该可变几何涡轮增压器(VGT)机制对来自控制计算机42的VGT控制信号VGTC做出响应。VGT机制82可以以已知的方式被实现为可控制的机械的机制或电机械的机制的任何组合,来修改涡轮增压器涡轮26的有效的几何形状。因此,控制计算机42是可操作的、以已知的方式控制VGT 82来选择性地控制涡轮增压器18的临界流量(swallowing capacity)和 / 或效率。
[0021]系统10还包括通过数字为K的信号路径88 (其中,K可以是任何正整数)电连接到控制计算机42的燃料指令输出端FC的燃料系统86。燃料系统86对由控制计算机42产生的燃料指令FC做出响应,以已知的方式向发动机12供应燃料。在一个示例中,K等于发动机12中汽缸的数目。因此,在本示例中,K至少是2,使得汽缸108、112各自能够通过控制信号沿着它自己的信号路径88被独立地供给燃料。
[0022]现在参考图2,示出了图1的控制计算机42的某些内部特征的一个示例性的配置的框图,因为他们涉及控制汽缸不平衡。控制计算机42包括默认的供给燃料逻辑块102,接收作为输入的许多发动机操作条件值E0C,发动机操作条件值E0C包括例如,如本领域中已知的发动机转速以及其他发动机操作参数。块102响应于发动机操作条件值E0C的数目,以确定多个供给燃料参数(包括质量燃料流速值以及启动燃料喷射定时值),并且根据这些不同的供给燃料参数来计算默认的供给燃料命令FCD,所有这些都是以本领域已知的方式。默认的供给燃料逻辑块102是可操作的以向最终的供给燃料逻辑块112提供供给燃料命令FCD。
[0023]排气参数和发动机角度关联逻辑块100具有机轴位置输入端CP (或发动机位置输入端),接收信号路径51上的机轴位置信号以及路径76上的排气参数信号(说明性地,氧含量Ox)(块300)。排气参数和发动机角度关联逻辑块100是可操作的(如将在下文中更充分地描述),以确定排气参数0x、接收机轴位置数据CP、并且将这两个输入端关联,使得在它们之间具有逻辑关联。应当理解的是,所述关联可以包括处理,诸如,由于排气传感器位于汽缸的下游或者传感器在测量排气参数中具有关联的延迟和动态特性,或对于排气的变化通常对于发动机角度是反应的,在识别到发动机角度可以具有关于排气的任何影响可以被延迟时,将时间偏移应用于一个信号(诸如,排气参数)。在某些实施方式中,发动机转速(ES)被用于确定所述关联。在其他实施方式中,机轴位置信号中的变化(dCP)被用作发动机转速的指示。因此,所述关联可以是施加于一个输入端的静态偏移、施加于输入端的变化的偏移或其他方式中的一个。不管如何进行关联,一旦正确地关联(校准),所述关联的信号(Ox(CP))被提供在块100的输出端Ox(CP)。信号Ox(CP)是说明性地一组值,其包含排气氧含量值和产生关联的排气氧含量值的关联的发动机角度。
[0024]控制计算机42还包括频率分析逻辑块104 ( “频率分析器”),该频率分析逻辑块104具有接收所述关联信号Ox (CP)和发动机转速ES的输入端。应当理解的是,当某些输入被描述为将要到块100并且在被提供给块104之前被处理时,可预见某些实施方式,其中,每个块100、104的功能被组合成单个块,和/或在两个块之间共享和/或移动某些功能。块中各种功能的分组意味着仅是示例性的而非限制性的。在一个实施方式中,如将在下文中更详细地描述,频率分析逻辑块104被配置成根据其至少某些输入变量来产生一个或多个输出信号,以转发到不平衡确定逻辑110。频率分析逻辑块104执行对于关联的信号Ox (CP)的频率分析(块310)。在一个实施方式中,频率分析逻辑块104根据发动机转速信号确定发动机的循环频率。频率分析逻辑块104接着以循环频率对关联的信号0x(CP)滤波。在其他实施方式中,以循环频率的谐振频率对关联的信号Ox(CP)滤波。在一个实施方式中,这个滤波通过带通滤波器(诸如,陷波滤波器)实施。这个分析提供关于排气成分和发动机角度之间的关系的(滤波的)频率分量数据。在一个实施方式中,频率分量数据被处理成产生滤波的氧含量的均方根数据和/或幅度数据。
[0025]接着,输出这个频率分量。图4不出了输出频率分量数据的一个实施方式的不例性例示。应当理解的是,提供了图4的图形特性是为了便于理解。图4实际上示出了表示四组测量值的四条“曲线”。控制计算机42不需要产生这种图形表示。在一个实施方式中,将均方根数据与阈值进行比较,并且基于具有大于阈值的值的均方根数据有条件地执行其进一步的处理。此外,可以预见这样的实施方式,其中,在定义的时间周期(或循环次数)内的均方根数据的运行平均值被使用并且与阈值而不是瞬时值进行比较。
[0026]控制计算器42还包括从逻辑块104接收频率分量数据的不平衡确定逻辑块110。不平衡确定逻辑块110被配置成处理所接收到的频率分量数据,并且从而确定是否指示汽缸108、112之间的不平衡(“不平衡检测器”)。不平衡确定逻辑块110还用作变化分析器,该变化分析器能够产生经滤波的排气参数数据中变化的量级的统计测量。在第一实施方式中,分析频率分量数据以确定其幅度特性(块320)。在一些实施方式中,分析频率分量数据以确定数据点中具有最大幅度或最小幅度的点。再有,可以分析频率分量数据以确定幅度是0的位置(或阈值距离0内,或最接近于数据点0)。所述分析根据频率分量数据提供一个或多个发动机角度连同幅度数据。接着,所确定的点用于识别一个或多个正经历不平衡的汽缸(块340)。应当理解的是,虽然图1仅示出两个汽缸,但是发动机12经常具有更多(4、6、8、10、12等),使得当一个或多个汽缸相对于其他汽缸是不平衡的时候,许多汽缸可以被平衡。
[0027]通过将所确定的点与将所提供的角度与一个或多个汽缸关联的查找表进行比较来例示性地实现一个或多个汽缸的识别。另选地,利用公式或其他将发动机角度与汽缸关联的方式。应当理解的是,通过有目的地引入不平衡并且注意到他们对排气参数的影响的实验获得这种表格或公式。在一个实施方式中,通过主动地改变每个汽缸中的供给燃料以及确定对所观察到的幅度最敏感的点来实现将发动机角度与汽缸不平衡模式相关联。为了获得更好的信噪比特性,可以在特定的频率改变燃料并且可以确定对于在相同频率的输出的灵敏度。此外,当执行这个实验以进一步提高信噪比时,某些汽缸会被停用。在本说明性的示例中,数据的幅度指示不平衡的严重程度。在一个实施方式中,数据的幅度被比作阈值。基于具有大于阈值的值的最大幅度,有条件地执行数据的进一步处理。
[0028]根据第二实施方式,不平衡确定逻辑块110,从频率分析逻辑块104接收的频率分量数据被处理成执行关于由数据提供的曲线的形状分析(块330)。形状分析例示性地是模式匹配的一种形式。在形状分析的第一实施方式中,这种形状分析是将该曲线与一个或多个参考曲线进行比较和获得描述其间的累积差异的均方根值或用来描述它们之间的相似性的点积中的一个。在形状分析的第二实施方式中,这种形状分析利用神经网络类型应用以将频率分量数据与经历不平衡的汽缸关联。在一个实施方式中,通过以预定的发动机角度对所提供的数据进行采样来执行形状分析。再有,通过提供平衡的和不平衡的频率分量数据的示例来训练形状分析应用。用于形状分析的其他实施方式包括线性判别分析和支持向量机的使用,以适当地转换信号,并且接着识别不平衡模式。在一个实施方式中,模式匹配产生指示对于滤波的排气参数含量数据的形状的匹配程度的值,并且基于具有大于阈值的值的匹配程度,有条件地执行进一步处理。在确定了经历不平衡的汽缸以及不平衡的严重程度之后,将这个数据从不平衡确定逻辑110输出到供给燃料变更逻辑块107。
[0029]供给燃料变更逻辑块107接收关于不平衡的数据,并且确定供给燃料变更以减小和/或消除不平衡。应当理解的是,在
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