CN100412339C - 二次空气系统流量变化的燃料控制补偿 - Google Patents

二次空气系统流量变化的燃料控制补偿 Download PDF

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Abstract

一个在发动机内保持一个最佳的排气燃料空气比的发动机控制系统及方法。在一个SAI系统中测量二次空气喷射(SAI)压力。将SAI压力测定值转换为SAI流量值。基于SAI流量值得到燃料补偿值。基于燃料补偿值对送到发动机的燃料进行补偿。在第二实施例中，基于SAI压力测定值得到燃料补偿值。基于燃料补偿值对送到发动机的燃料进行补偿。在第三实施例中，计算在发动机的空气入口处的一次流量值。基于SAI流量及一次流量值计算燃料补偿值。基于燃料补偿值对送到发动机的燃料进行补偿。

Description

二次空气系统流量变化的燃料控制补偿
技术领域
本发明涉及排放燃料空气比的管理，更具体地涉及利用二次空气喷射流的燃料补偿来控制消耗燃料空气比。
背景技术
已经知道在具有内燃机的汽车的排气流通道中使用催化转化器。该催化转化器包括一个覆盖有催化剂材料的基片，该催化剂材料能够促进烃分子、一氧化碳分子的氧化并促进汽车排气中释放的氮氧化物的减少。当催化剂高于最小温度时有效地进行催化作用，以激化所需的氧化作用及使排气具有适当的燃料空气比(F/A)。
为了性能和排放控制需要对送到内燃机的燃料空气比进行优化。由于催化剂未达到操作温度时，大部分输送的燃料未经燃烧就排出了，所以增加了起动时排放控制的难度。现已使用了一些方法来减少废气排放，增加催化转化器的操作性，包括增加怠速时的发动机速度，推迟点火正时和/或减少输出的燃料。但是已知的这些方法均有缺点。例如，提高怠速时的速度降低了燃料经济性，而且可能增加发动机的噪音和振动。另外，点火的推迟和燃料减少可能引起怠速不稳。
在起动期间提高催化转化器的性能的一个方法是利用二次空气喷射(SAI)系统。一个SAI泵的输出位于催化转化器的排气系统上游，用来将空气喷射到废气中，以与来自发动机的未燃烧或部分燃烧的燃料反应，从而加热催化剂。但是，当随着时间的推移，泵的性能下降时，由于SAI泵流量的变化，所以在不同的车辆及发动机的各种动作及外部条件中下，很难提供最佳的排放燃料空气比。也就是说，根据常识，喷射进排气中的二次空气可能不会产生进入催化转化器的最佳的排气F/A。
发明内容
一个在内燃机中保持最佳的排气F/A的发动机控制系统和方法。测量SAI系统压力并且转化为SAI系统流量计算量。基于SAI流量计算量产生一个燃料补偿值。基于燃料补偿值对送入发动机的燃料进行补偿。
另一个特征，在低于预定值时，将送到发动机的燃料减少燃料补偿值，在高于预定值时，将送到发动机的燃料增加燃料补偿值。基于SAI系统流量计算量的一个函数得到该燃料补偿值。基于SAI系统压力测定值的一个函数得到该流量计算值。
一种在内燃机中保持一个最佳的尾气F/A的发动机控制系统和方法。测量SAI系统压力。基于该SAI系统压力测定值得到燃料补偿值。基于燃料补偿值对送入发动机的燃料进行补偿。
另一个特征，低于预定值时，将送到发动机的燃料减少燃料补偿值，在高于预定值时，将送到发动机的燃料增加燃料补偿值。基于SAI系统压力测定值的一个函数得到燃料补偿值。
一种在内燃机中保持一个最佳的尾气F/A的发动机控制系统和方法。基于一次流量计算量确定预定的最佳燃料空气比，其是由各种传感器(如质量型空气流量传感器(MAF)和/或歧管空气压力(MAP)、入口空气温度(IAT)、发动机速度传感器(RPM))的输入及发动机的规格确定的。测量SAI系统压力，并且转换成SAI系统流量计算量。基于一次流量计算量及SAI流量计算量计算燃料补偿值。基于燃料补偿值补偿送入发动机的燃料。
另一个特征，将SAI系统压力测定值转换为流量计算量。该燃料补偿值是基于所需的排放F/A。所需的排放F/A与补偿的F/A及一次流量的乘积成比例，该一次流量是由一次的和SAI流量的和导出的。
通过下文的详细描述，本发明其它的应用范围会变得更清晰。需要了解的是，虽然描述了本发明的优先实施例，但是详细的描述及特定实施例只是用于描述而并不是对本发明的范围的限制。
附图说明
根据详细的描述及附图可以更充分地理解本发明，其中：
图1是一个根据本发明的控制燃料空气比的发动机控制系统的功能块图；
图2是一个流程图，描述了根据第一种方法控制燃料空气比的步骤；
图3是一个流程图，描述了根据第二种方法控制燃料空气比的步骤；及
图4是一个流程图，描述了根据第三种方法控制燃料空气比的步骤。
具体实施方式
下面关于优选实施例的描述只是对原理的一种解释而决不是对本发明、其应用或使用的限制。
参考图1，表示了一个示范性的发动机控制系统8。一个节气门10和一个燃料系统12确定了通过入口16进入发动机14的燃料和一次空气。一个点火系统18在发动机14中点燃燃料和一次空气的混合物。通过排气歧管20排出燃料和一次空气混合物燃烧所产生的尾气。催化转化器22吸收尾气并且减少尾气的排放标准。
一个控制器30与发动机控制系统8的各种部件通信，包括但并不限于一个节气门位置传感器32(TPS)、入口歧管空气压力(MAP)28、入口空气温度(IAT)29、燃料系统12、点火系统18和一个发动机速度传感器34(RPM)。控制器30接收MAP、IAT和RPM信号及来自一个质量型空气流量传感器(MAF)的一个一次空气流量信号。用MAP、IAT、RPM和MAF信号来确定进入发动机14的一次流量。然后利用一次流量数据和最佳的预定非补偿F/A来计算从燃料系统12送入发动机14的燃料。控制器30还与点火系统18通信以确定点火正时。
控制器30可以接收从发动机控制系统8的其它组件中传来的附加的反馈，包括但并不限于从一个冷却剂温度传感器42传来的冷却剂温度及从一个节气门位置传感器(TPS)32传来的节气门位置。这些变量及其它变量可能影响到整体特性和发动机控制系统8的性能。控制器30利用从各种发动机部件中收集的数据以控制并在某些情况下对发动机的性能进行优化。
在本发明中，控制器30与一个安放在SAI泵(23)和SAI控制阀(24)之间的SAI诊断压力传感器或SAI系统压力传感器46通信。就象将详细叙述的那样，SAI系统压力传感器46将测得的压力传送到控制器30。控制器30对测得的压力进行翻译，以确定燃料调节或补偿值，并传送到燃料系统12。一般说来，SAI压力传感器46测量的压力与SAI的流量成比例，而流量与所需的燃料补偿量成比例。因此，如果检测到一个压力大于所需的级别，那么就会存在过剩的SAI流量，这会导致排气小于最佳的F/A，控制器命令增加通过燃料系统12输送的燃料，以回到最佳的F/A。类似的，如果检测到一个压力小于所需的级别，那么SAI流量就会不足，会导致排气大于最佳的F/A，控制器命令减少通过燃料系统12输送的燃料，以回到最佳的F/A。
现在将根据第一实施例解释SAI的压力测量。压力测量从SAI压力传感器46传送到控制器30。控制器30用一个函数将测量到的SAI压力转换成SAI流量。然后在第二函数中利用SAI流量，确定所需的燃料补偿值。
在第二实施例中，控制器30通过第三函数直接将测量到的SAI压力翻译为所需的燃料补偿值。在第三实施例中，除用SAI压力传感器46所确定的SAI流量计算量外，还使用了在入口16处的一次流量计算量。特别地，用下面的数学公式保证最佳的排放燃料空气比(排气F/A)。
排气F/A≈(补偿F/A*一次流量)/(一次流量+SAI流量)(1)
其中，补偿F/A ＝未补偿的F/A*补偿值
现在参考图2，通常在100示出根据第一实施例的在内燃机中保持最佳排气F/A的步骤。控制开始于步骤102。在步骤104中，控制器30确定发动机14是否工作。如果没有，控制结束于步骤120。如果发动机14正在工作，则将一个来自SAI压力传感器46的SAI测量压力传送到控制器30。在步骤110中，控制利用第一函数将测量压力转换为计算的流量。在步骤114中，用第二函数确定燃料补偿值或调整因子。该补偿值将输送的燃料修正为预定的值。如果传来的流量计算量高于预定值，则用补偿值增加输送的燃料量。同样地，低于预定值的流量计算量会导致一个减少输送燃料的补偿值。在步骤116，使用补偿值以控制修正的燃料输送率。然后控制循环转到步骤104。
参考图3，通常在200示出根据第二实施例的保持一个最佳排气F/A的步骤，其中与第一方法100中相似的步骤用一个200开头的数字来限定。在第二方法200中，通过一个直接根据SAI压力传感器46获得的SAI压力的函数在步骤212中确定一个补偿值。
现在转到图4，通常在300示出根据第三实施例的保持最佳排气F/A的步骤。第三种方法300所采用的与第一方法100中相似的步骤用一个300开头的数字来限定。在步骤330中，控制器30在入口6处确定一次流量测定值。在步骤334中，从排气F/A等式(1)、一次及SAI流量和未补偿的F/A中确定一个补偿值。
尤其是，控制利用了排气F/A的等式(1)中的所需F/A值，得到补偿的发动机F/A。补偿的发动机F/A是未补偿F/A与控制的燃料补偿值或微调值的乘积。一次流量是在入口6处测得的气流，SAI流量是由SAI压力传感器46测定值得到的转换后的气流计算量。
很明显，本领域技术人员从前述中能够用不同的形式实现本发明的主要技术。因此，虽然根据特定实施例描述了本发明，但是由于技术人员在研究了附图、实施例和所附权利要求的基础上而得到其它改变方式是显而易见的，所以并不能因此限制本发明的真正的范围。

Claims (10)

1. 一种在内燃机中保持最佳排放燃料空气比的控制系统，包括：
一台发动机，具有一个一次空气入口和一个燃料喷射系统；
一个排气系统，与所述发动机连接并具有一个催化转化器；
一个与排气系统连接的二次空气喷射系统；
一个二次空气喷射压力传感器，其位于所述二次空气喷射系统中产生一个二次空气喷射压力测定值；
一个测量在所述一次空气入口中的一次流量值的传感器；和
一个控制器，与所述二次空气喷射压力传感器、用于测量一次流量值的传感器、所述一次空气入口和所述燃料喷射系统通信，基于从所述二次空气喷射压力传感器得到的所述二次空气喷射压力测定值、所测量的一次流量值、和预定的未补偿燃料空气比来确定燃料补偿值，以便基于该燃料补偿值来补偿送入所述发动机中的燃料。
2. 如权利要求1所述的控制系统，其中所述二次空气喷射压力传感器位于所述催化转化器的上游的所述二次空气喷射系统中。
3. 如权利要求1所述的控制系统，其中所述二次空气喷射压力传感器将一个二次空气喷射压力测定值传送到所述控制器。
4. 如权利要求3所述的控制系统，其中所述控制器将所述二次空气喷射压力测定值转换为二次空气喷射流量值。
5. 如权利要求1所述的控制系统，其中所述控制器基于所述燃料补偿值补偿输送到所述发动机的燃料，当低于预定值时，将输送到所述发动机的燃料减少一个补偿值，当高于所述预定值时，将输送到所述发动机的燃料增加一个补偿值。
6. 一种在具有一个燃料喷射系统和一个排气系统的内燃机中保持最佳的排放燃料空气比的方法，包括：
确定一个最佳的排放燃料空气比；
测量二次空气喷射系统中的压力；
将二次空气喷射压力测定值转换为一个二次空气喷射流量值；
计算发动机的空气入口处的一次流量；
从一次流量值和燃料喷射系统中确定未补偿的燃料空气比；
基于二次空气喷射流量值、一次流量值和未补偿的燃料空气比得到一个燃料补偿值；和
基于所述燃料补偿值补偿输送到发动机的燃料，以达到预定目标。
7. 如权利要求6所述的方法，其中压力的测量包括测量在一个与催化转化器上游的排气系统连接的二次空气喷射系统中的压力。
8. 如权利要求6所述的方法，其中二次空气喷射压力的转换包括从基于二次空气喷射压力测定值的函数得到二次空气喷射流量值。
9. 如权利要求6所述的方法，其中一次流量值的计算包括用传感器测量一次流量值。
10. 如权利要求6所述的方法，其中燃料输送的补偿包括当低于预定值时，将输送到发动机的燃料减少一个燃料补偿值，当高于预定值时，将输送到发动机的燃料增加一个燃料补偿值。
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