CN101270697B - 使用电子节气门控制的空气流量校正学习 - Google Patents

使用电子节气门控制的空气流量校正学习 Download PDF

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Abstract

一种电子节气门控制的校正系统和方法，包括：一个发生器模块，其根据一个第一空气学习索引产生一个学习校正值。所述的学习校正值用来补偿一个节气门位置。和一个校正模块，当一个空气学习值等于一个预定的稳定性阈值时，其把一个学习校正值写入一个节气门位置校正阵列。

Description

使用电子节气门控制的空气流量校正学习
技术领域
本发明总体上涉及车辆电子节气门控制，尤其涉及车辆节气门空气流量校正。
背景技术
内燃机驱动的车辆一般采用进气系统传感器，包括但不仅仅限于：一个节气门位置传感器(TPS)，一个质量空气流量(MAF)传感器和一个歧管绝对压力(MAP)传感器。一个发动机控制系统实施一个电子节气门控制(ETC)系统，该系统基于一个节气门位置信号、一个MAF信号和一个MAP信号调节发动机的扭矩。发动机控制系统也能采用点火提前/延迟、凸轮相位和/或调节汽缸的燃油供应来调节发动机的扭矩。
节气门体沉积(deposits)通常在内燃机操作期间发生。理解和补偿节气门体沉积具有挑战性。ETC系统组件的统计学意义上的造型(build)变化也能改变节气门位置和空气流量的相互关系。
ETC系统能适应因节气门体沉积、节气门传感器变化、质量空气流量计变化以及制造容差所引起的空气流量变化。ETC系统常常缓慢适应或学习补偿空气流量变化。调节阻塞节气门体中的节气门位置以允许空气流量的增加从而补偿因阻塞导致的较小的空气流量。更大空气流量的增加防止诸如怠速侧倾和熄火等驱动性问题的发生。
当控制器重闪或交换后，补偿节气门阻塞的空气流量学习值被丢失，从而引发驱动性问题。学习补偿值的速度可能成为改善驱动性能以及稳定怠速的妨碍。在学习速度和控制精度之间取得平衡可能通常是一项艰苦的任务。
发明内容
一种电子节气门控制的校正系统和方法，包括：一个发生器模块，根据第一空气学习索引(index)产生学习校正值。所述的学习校正值用来补偿节气门的位置。一个校正模块，当一个空气学习值等于预定的稳定阈值时，其向节气门位置校正阵列写入学习校正值。
在其它的特征中，节气门传感器测量节气门位置信号，索引模块基于所测量的节气门位置信号产生所述的第一空气学习索引。
在其它的特征中，空气学习值被设为零，当稳定条件不满足时，第二空气学习索引被设置等于第一空气学习索引。
在其它的特征中，稳定性条件包括至少下述条件中的一个：空气学习索引不超过空气学习阈值，第一空气学习索引等于第二学习索引，以及空气学习索引大于零。
在其它的特征中，当学习校正值存储在所述的节气门位置校正阵列的所述的第一空气学习索引中时，校正模块增加一个第一空气学习索引的易失性直方图(histogram)。一个切断模块更新一个由基于易失性直方图的空气学习索引所编址的非易失性直方图。当所述的易失性直方图中至少一个单元超过零时，切断模块更新所述的非易失性直方图。
在其它的特征中，一个初始化模块清除空气学习值，设定第二空气学习索引等于零，并当如下情况至少出现一样时确定空气学习阈值：电源启动、启动重置和其它的重置操作。初始化模块设置空气学习阈值等于非易失性直方图的一个单元，这个单元包括一个大于零的值。
本发明的进一步的应用领域将会在后续的详细描述中变得显而易见。应该理解到，指示本发明优选实施例的详细描述和特定的例子，仅仅是为了说明本发明，但不是有意限制本发明的应用领域。
附图说明
从详细的描述和相应的附图，本发明会得到更加全面的理解，这些附图是：
图1是本发明的车辆方框图；
图2是描述本发明的电子节气门控制校正系统的方框图；
图3是本发明说明初始化路径的示例性方法的流程图；
图4是本发明说明空气学习校正路径的示例性方法的流程图；
图5是本发明说明切断路径的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面的优选实施例的描述本质上仅仅是示例性的，而决不是有意限制本发明、本发明的应用或使用。为了清楚起见，在附图中使用的同样数字表示同一个部件。此处所用的术语“模块”指一个特定用途集成电路(ASIC)、一个电子电路、一个处理器(共享、专用或群组)和执行一个或更多软件或硬件程序的存储器、一个组合逻辑电路、和/或其它的提供所描述的功能的适用的组件。
如图1所示，车辆用126表示，其包括发动机128和控制器130。控制器130优先为发动机的控制模块；然而，控制器130即可单独做控制器，也可和其它的车载控制器一起使用。控制器130包括一个处理器，一个存储器，例如随机存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、和/或其它合适的电子存储器。
发动机128包括一个具有一个燃油喷射器134和一个火花塞136的汽缸132。尽管仅示出了一个汽缸132，很容易明白，发动机128还典型地包括多个具有燃油喷射器134和火花塞136的汽缸132。例如，发动机128可以包括4、5、6、8、10或12个汽缸132。
空气通过入口140吸入到发动机128的进气歧管138。节气门142调节通过入口140的空气流量。燃油和空气在汽缸132中混合并被火花塞136点燃。节气门142被致动以控制流入进气歧管138的空气。控制器130基于流入汽缸132的空气调节通过燃油喷射器134的燃油流量，以控制汽缸132中的空燃比(A/F)。
控制器130与产生发动机速度信号的发动机速度传感器144进行通信。控制器130也与产生质量空气流量信号的质量空气流量(MAF)传感器146和产生歧管绝对压力信号的歧管绝对压力(MAF)传感器148分别进行通信。控制器130也与产生节气门位置信号的节气门位置传感器(TPS)150进行通信。
如图2所示，控制器130包括一个存储器52，该存储器52存储诸如初试化标记54是否被设定、非易失性(NV)直方图56是否更新、校正阵列58是否更新等信息。在初始化事件中，初始化标记54设定为真。初始化事件包括但不限于：电源启动、启动重置和/或其它的重置操作。
电子节气门控制校正系统50包括一个监视初始化标记54的初始化模块62。如果初始化标记54设定为真，初始化模块62通过检查NV直方图56确定空气学习阈值。该空气学习阈值基于校正阵列58的一个最低单元索引，在校正阵列58中，学习校正值得到计算，或者在前个关键周期中被“学习”。学习校正值用于校正因重新定位节气门叶片引起的空气流量变化。NV直方图56存储给定的学习空气流量校正单元在前一个关键周期中被更新的次数。
初始化模块62初始化旧的空气学习索引值，使一个空气学习值为零，并清除易失性(V)直方图各单元。空气学习索引为校正阵列58的指针。空气学习值存储连续读写的数目，当在一个关键周期给定空气学习索引时，发生读写。当执行如图4所描述的空气学习校正路径200时，第二空气学习索引描述一个单环路旧的空气学习索引值。V直方图存储在一个单一关键周期中校正阵列58的一个给定单元被更新的次数。
在第一空气学习索引，校正模块64向校正阵列58写入学习校正值。发生器模块61根据由索引模块60确定的第一空气学习索引产生学习校正值。索引模块60把第一空气学习索引作为期望的节气门位置(level)的函数来确定，并把空气学习索引传递给校正模块64。索引模块60与节气门位置传感器150进行通信，以确定当前节气门的期望位置。
然后，校正模块64检查第一空气学习索引是否满足三个条件：(1)空气学习阈值是否超过或等于第一空气学习索引；(2)第一空气学习索引是否等于第二空气学习索引；和(3)第一空气学习索引是否大于零。如果三个条件均满足，校正模块64增加空气学习值，并且校正模块64确定空气学习值是否超过或等于稳定性阈值。在一个示例性实施例中，稳定性阈值可以被校准。如果空气学习值超过或等于稳定阈值，空气学习阈值更新为由第一空气学习索引所参考的单元，并且校正模块64向校正阵列58的附加单元写入学习校正值。在一个示例性实施例中，校正模块64把从校正阵列58的一个第一单元cell0得到的学习校正值写入在当前关键周期中还未写入的第一空气学习索引的相邻的校正阵列58中的一个单元cellfirst air-learn index-l。
在另一实施例中，校正模块64能把一个经校准的由第一空气学习索引确定的学习校正值的百分比写入邻接由第一空气学习索引参考的校正阵列58的单元中的多个校准单元。
如果这三个条件中的任意一个没有被满足，校正模块64把空气学习值设定为等于零，并且把第二空气学习索引设定为等于第一空气学习索引。
无论这三个条件是否被满足，校正模块64都根据最初向校正阵列58写入的学习校正值来增加V直方图。
切断模块66确定在V直方图中的每一单元中是否存在一个单元包含一个等于零的值。在一个示例性实施例中，切断模块66从确定是否所有的V直方图中的单元均等于零开始。如果所有的V直方图中的单元均不等于零，那么切断控制器66开始从第一个单元cell0读入V直方图。如果V直方图的第一单元的值不等于零，那么切断控制器66确定V直方图的第一单元的所有值之和以及相应的NV直方图56的单元是否超过NV直方图阈值。
如果NV直方图阈值超过所有值之和，那么切断模块66通过相应的V直方图单元值增加NV直方图56的单元值。如果所有值之和超过NV直方图阈值，那么切断模块66把NV直方图56的当前单元值设定为等于NV直方图阈值。切断模块66继续增加环路指针以移向NV直方图56的下一个单元。
如果V直方图的当前单元值不等于零，切断模块66根据一个校准值减小NV直方图56的当前单元值。切断模块66继续增大回路指针以移向NV直方图56的下一个单元。
切断模块66确定NV直方图的回路指针是否大于或等于零以及是否小于或等于一个预定值n。在一个示例性实施例中，n可以等于16。如果回路指针等于或大于零并且小于或等于n，切断模块66确定V直方图的下一个单元值是否等于零，上述的程序重复执行，直至所有的单元达到值n。
在另一实施例中，控制器130更新基于残余值的校正阵列58。控制器130检查存储的残余值，该残余值等于由质量空气流量传感器146测量的实际空气流量和由预定的压缩流量方程(未示出)计算的估计空气流量值之差。存储的残余值驻留在对应存储学习校正值的校正阵列58每一单元的残余阵列中(未示出)。控制器130将存储在校正阵列58的第一空气学习索引之下的每个残余阵列单元的值和预定的残余阈值进行比较。控制器130向校正阵列58的每一个低位单元写入第一空气学习索引的学习校正值，在此低位单元中，相应的残余值超过预定的残余阈值。由控制器130向校正阵列58的低位单元每执行一次写入学习校正值后，控制器130清除残余阵列从而为下一个学习事件作准备。
现在参见图3，方法200表示了初始化路径。初始化模块62在步骤202开始方法200。在步骤204中，初始化模块62确定初始化标记54是否已设定为真。如果初始化事件已发生且初始化标记54已设定为真，那么初始化模块62执行到步骤206。如果初始化标记54并没设定为真，方法200结束。
在步骤206中，初始化模块62确定空气学习阈值的最大值。在步骤208中，初始化模块62清除一个空气学习值、一个第二空气学习索引以及驻留在V直方图中的值。
在步骤210，初始化模块62确定校正阵列58中的最低位单元索引，该最低位单元存储前一个关键周期的学习校正值。在步骤212中，初始化模块62设定空气学习阈值等于最低位单元索引，该最低位单元学习在前述步骤210发生的学习值。方法200结束于步骤214。
现在参见图4，方法250表示空气学习校正路径。空气学习校正模块64在步骤252开始方法250。在步骤254，空气学习校正模块64向校正阵列58的第一空气学习索引写入学习校正值。校正阵列58由空气学习索引所编址。然后校正模块64检查如下三个条件是否得到满足：(1)在步骤256，空气学习阈值是否等于或超过或就是第一空气学习索引；(2)在步骤258，第一空气学习索引是否等于第二空学习索引；和(3)在步骤260，第一空气学习索引是否大于零。
如果三个条件均满足，然后在步骤262增加空气学习值。在步骤264，校正模块64确定空气学习值是否等于或超过稳定性阈值。如果空气学习值不等于或大于稳定性阈值，那么校正模块返回到步骤254。如果在步骤264空气学习值等于或超过稳定性阈值，那么在步骤266，校正模块64设定空气学习阈值等于第一空气学习索引。
在步骤268，校正模块64把来自步骤254的学习校正值写入到校正阵列58的其它单元。在一个示例性实施例中，校正模块64能把来自cell0的学习校正值写入cellfirst air-learn index-l中。在步骤270，校正模块64增加V直方图，在步骤272结束方法250。
如果在步骤256、258、260三个条件的任一个得不到满足，那么在步骤274，校正模块64设定空气学习值等于零。在步骤278，校正模块64设定第二空气学习索引等于第一空气学习索引。在步骤270，校正模块64增加V直方图，在步骤272结束方法272。在一个示例性实施例中，方法250可能在一个单一关键周期中周期性地重复进行。
现在参见图5，方法300表示切断路径。切断模块66在步骤302开始方法300。在步骤303，切断模块66确定是否所有的V直方图单元均等于零。如果所有的V直方图单元均不等于零，切断模块执行到步骤304。然而，如果所有的V直方图单元均等于零，切断模块66在步骤314结束。在步骤304，切断模块66确定是否当前的V直方图单元值等于零。在一个示例性实施例中，切断模块66能在V直方图单元的cell0开始其确定过程。如果当前的V直方图单元值不等于零，切断模块66继续执行步骤316。
在步骤316，切断模块66确定NV直方图56的当前单元的值之和以及相应的V直方图单元的值是否超过NV直方图阈值。如果NV直方图阈值超过当前单元的值之和，那么切断模块66在步骤320依据V直方图值增加NV直方图单元值。如果当前单元的值之和超过NV直方图阈值，那么切断模块66在步骤318设定NV直方图56的当前单元值等于NV直方图阈值。然后，切断模块66继续执行步骤310。
然而，在步骤304，如果当前单元等于零，切断模块66根据在步骤308得到的校准值减少NV直方图56的当前单元值。在步骤310，切断模块的增加回路指针以移向NV直方图56的下一个单元。在步骤312，切断模块66确定回路指针是否超过或等于零，并且小于或等于预定的值n。在一个示例性实施例中，n的值可等于但并不限于16。如果回路记数大于或等于零，并且小于或等于n，切断模块66返回步骤304。如果回路记数不大于或等于零，并且小于或等于n，切断操作在步骤314结束。
自前述的详细描述，本领域技术人员能认识到本发明有多种不同的实现形式。因而，尽管本发明以一些特定的实施例进行了描述，但本发明的真正保护范围不应仅限于此。因为，其它的改进相对于本发明的附图、说明书以及权利要求来说，对于本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (18)

1.一种电子节气门控制的校正系统，包括：
一个发生器模块，其对应于一个第一空气学习索引产生一个学习校正值，所述的学习校正值用于补偿一个节气门的位置；
一个校正模块，当一个空气学习值等于一个预定的稳定性阈值时，其把所述的学习校正值写入一个节气门位置校正阵列；和
一个测量节气门位置的节气门位置传感器和一个索引模块，该索引模块基于所述的节气门位置产生所述的第一空气学习索引。
2.如权利要求1所述的校正系统，其中，稳定性条件至少包括下述中的一个：所述的第一空气学习索引不超过空气学习阈值，所述的第一空气学习索引等于一个第二空气学习索引，以及所述的第一空气学习索引大于零。
3.如权利要求2所述的校正系统，其中，当稳定性条件不满足时，所述的空气学习值被设定等于零，第二空气学习索引被设定等于所述的第一空气学习索引。
4.如权利要求1所述的校正系统，其中，当所述的学习校正值存储在所述的节气门位置校正阵列中的第一空气学习索引处时，所述的校正模块在所述的第一空气学习索引处增加一个易失性直方图。
5.如权利要求2所述的校正系统，其中，当稳定性条件满足时，所述的校正模块增加所述的空气学习值，并且当所述的空气学习值等于所述预定的稳定性阈值时，将空气学习阈值更新为等于所述的第一空气学习索引。
6.如权利要求4所述的校正系统，还包括：
一个切断模块，其更新一个由基于所述的易失性直方图的空气学习索引所编址的非易失性直方图。
7.如权利要求6所述的校正系统，其中，当所述的易失性直方图中至少一个单元大于零时，所述的切断模块更新所述的非易失性直方图。
8.如权利要求7所述的校正系统，还包括：
一个初始化模块，其当至少下述中的一个：电源启动、启动重置或其它的重置操作出现时，清除所述空气学习值，设定第二空气学习索引等于零，并确定空气学习阈值。
9.如权利要求8所述的校正系统，其中，所述的初始化模块设定所述的空气学习阈值等于所述的非易失性直方图中的一个单元，其中所述的单元包含一个大于零的值。
10.一种控制电子节气门系统的方法，包括：
测量节气门位置和产生基于所述节气门位置的第一空气学习索引；
对应于所述第一空气学习索引，产生一个学习校正值，其中，所述的学习校正值用于补偿所述节气门位置；以及
当空气学习值等于一预定的稳定性阈值时，根据所述的学习校正值，更新所述的节气门位置校正阵列。
11.如权利要求10所述的方法，其中，稳定性条件至少包括如下其中之一：所述的第一空气学习索引不超过空气学习阈值，所述的第一空气学习索引等于第二空气学习索引，以及所述的第一空气学习索引大于零。
12.如权利要求11所述的方法，其中，当所述的稳定性条件不满足时，所述的空气学习值设定等于零，并且第二空气学习索引设定等于所述的第一空气学习索引。
13.如权利要求10所述的方法，进一步包括：
当所述的学习校正值存储在所述的节气门位置校正阵列的第一空气学习索引时，在所述的第一空气学习索引处增加易失性直方图。
14.如权利要求11所述的方法，其中，当所述的稳定性条件满足时，所述的校正模块增加空气学习值，并且当所述空气学习值等于所述的预定稳定性阈值时，把空气学习阈值更新为等于所述的第一空气学习索引。
15.如权利要求13所述的方法，进一步包括：
更新由基于所述的易失性直方图的空气学习索引所编址的非易失性直方图。
16.如权利要求15所述的方法，其中，当所述的易失性直方图中的至少一个单元超过零时，更新所述的非易失性直方图。
17.如权利要求15所述的方法，其中，当至少如下条件之一：电源启动、启动重置和其它的重置操作发生时，所述的空气学习值被清除，一个第二空气学习索引设定为零，空气学习阈值被决定。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述的空气学习阈值设定等于所述的非易失性直方图的一个单元，其中所述的单元包含一个大于零的值。
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