CN102032062A - 延迟标定系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及延迟标定系统和方法。一种标定方法，包括：根据由每缸空气量(APC)索引的稳态(SS)延迟时段的第一映射确定SS延迟时段；基于第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段；基于标定APC输出理论延迟时段；根据由APC索引的理论延迟时段的第二映射确定理论延迟时段；产生标定APC；基于理论延迟和标定APC填充第一映射；基于理论延迟和SS延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量；以及基于预估延迟时段选择性地调节提供给气缸的燃料量。

Description

延迟标定系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请涉及于2009年09月30日提交的美国专利申请No.12/570,280(8540P-000983)。上述申请的公开内容在此作为参考全文引入。
技术领域
本发明涉及内燃机，且更具体地涉及氧传感器。
背景技术
在此提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。当前所署名发明人的工作(在背景技术部分描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既不明显地也非隐含地被承认为与本发明相抵触的现有技术。
燃料控制系统控制向发动机的燃料供应。燃料控制系统包括控制内环和控制外环。控制内环可使用来自于位于排气系统中催化剂上游的排气氧(EGO)传感器的数据。催化剂接收由发动机输出的排气。
控制内环可使用来自于上游EGO传感器的数据来控制提供给发动机的燃料量。仅作为示例，当上游EGO传感器表示排气是浓的时，控制内环可减少提供给发动机的燃料量。相反地，控制内环在排气是稀的时可增加提供给发动机的燃料量。基于来自于上游EGO传感器的数据调节提供给发动机的燃料量会将在发动机中燃烧的空气/燃料混合物调整为大约期望空气/燃料混合物(即，化学计量比混合物)。
控制外环可使用来自于位于催化剂下游的EGO传感器的数据。仅作为示例，控制外环可使用来自于上游和下游EGO传感器的数据以确定由催化剂存储的氧量以及其它合适参数。控制外环还可使用来自于下游EGO传感器的数据，以在下游EGO传感器提供异常数据时校正由上游和/或下游EGO传感器提供的数据。
发明内容
一种用于车辆的标定系统包括稳态(SS)延迟模块、动态补偿模块、理论延迟模块、标定模块、以及最终当量比(EQR)模块。所述SS延迟模块根据由每缸空气量(APC)索引的SS延迟时段的第一映射确定用于SS操作状态的SS延迟时段。所述动态补偿模块基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段。SS和预估延迟时段对应于在燃料提供用于发动机气缸时的第一时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧(EGO)传感器时的第二时间之间的时段。所述理论延迟模块基于标定APC输出理论延迟时段并且根据由APC索引的理论延迟时段的第二映射确定理论延迟时段。所述标定模块产生标定APC、基于理论延迟和标定APC填充第一映射、以及基于理论延迟和SS延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量。所述最终EQR模块基于预估延迟时段调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
一种标定方法，包括：根据由每缸空气量(APC)索引的SS延迟时段的第一映射确定用于SS操作状态的SS延迟时段；基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段，其中SS和预估延迟时段对应于在燃料提供用于发动机气缸时的第一时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧(EGO)传感器时的第二时间之间的时段；基于标定APC输出理论延迟时段；根据由APC索引的理论延迟时段的第二映射确定理论延迟时段；产生标定APC；基于理论延迟和标定APC填充第一映射；基于理论延迟和SS延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量；以及基于预估延迟时段调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
本发明涉及下述技术方案。
1.一种用于车辆的标定系统，包括：
稳态(SS)延迟模块，所述SS延迟模块根据由每缸空气量(APC)索引的SS延迟时段的第一映射确定用于SS操作状态的SS延迟时段；
动态补偿模块，所述动态补偿模块基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段，其中SS和预估延迟时段对应于在燃料被提供用于发动机气缸时的第一时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧(EGO)传感器时的第二时间之间的时段；
理论延迟模块，所述理论延迟模块基于标定APC输出理论延迟时段并且根据由APC索引的理论延迟时段的第二映射确定所述理论延迟时段；
标定模块，所述标定模块产生标定APC、基于理论延迟和标定APC填充第一映射、以及基于理论延迟和SS延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量；和
最终当量比(EQR)模块，所述最终EQR模块基于预估延迟时段调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
2.根据方案1所述的标定系统，其中，标定模块将标定APC从第一标定APC选择性地斜变为第二APC、基于依照第一标定APC输出的预定数量的理论延迟时段确定第一标定APC的平均延迟时段、以及基于平均延迟时段和第一标定APC填充第一映射的项目。
3.根据方案2所述的标定系统，其中，标定模块在预定数量的理论延迟已经基于第一标定APC输出之后将标定APC斜变为第二标定APC。
4.根据方案2所述的标定系统，其中，标定模块将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数并且基于最接近的整数和第一标定APC填充第一映射的项目。
5.根据方案2所述的标定系统，其中，标定模块确定第二标定APC的第二平均延迟时段；将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数；将第二平均延迟时段四舍五入为第二最接近的整数；以及当最接近的整数等于第二最接近的整数时，基于最接近的整数和由第一和第二标定APC界定的APC范围填充第一映射的项目。
6.根据方案1所述的标定系统，其中，标定模块选择性地产生标定APC的脉冲；监测脉冲之后的理论延迟时段和SS延迟时段；以及基于理论延迟时段和SS延迟时段对脉冲的响应确定第一动态补偿变量。
7.根据方案6所述的标定系统，其中，标定模块确定在SS延迟时段和理论延迟时段开始响应于脉冲的时间之间的延迟差；以及基于延迟差确定第一动态补偿变量。
8.根据方案7所述的标定系统，其中，标定模块基于延迟差和预定数量的先前延迟差的平均值确定第一动态补偿变量。
9.根据方案1所述的标定系统，其中，标定模块选择性地产生标定APC的正脉冲和标定APC的负脉冲；以及基于SS延迟时段和理论延迟时段分别在正脉冲和负脉冲之后开始响应的时间之间的延迟差确定第二动态补偿变量的第一和第二值。
10.根据方案9所述的标定系统，其中，动态延迟模块分别在APC增加和降低时选择第一和第二值中的一个；以及将第二动态补偿变量设定为所选择的一个。
11.一种用于车辆的标定方法，包括：
根据由每缸空气量(APC)索引的稳态(SS)延迟时段的第一映射确定用于SS操作状态的SS延迟时段；
基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段，其中SS和预估延迟时段对应于在燃料被提供用于发动机气缸时的第一时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧(EGO)传感器时的第二时间之间的时段；
基于标定APC输出理论延迟时段；
根据由APC索引的理论延迟时段的第二映射确定所述理论延迟时段；
产生标定APC；
基于理论延迟和标定APC填充第一映射；
基于理论延迟和SS延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量；以及
基于预估延迟时段调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
12.根据方案11所述的标定方法，还包括：
将标定APC从第一标定APC选择性地斜变为第二APC；
基于依照第一标定APC输出的预定数量的理论延迟时段确定第一标定APC的平均延迟时段；
基于平均延迟时段和第一标定APC填充第一映射的项目。
13.根据方案12所述的标定方法，还包括在预定数量的理论延迟已经基于第一标定APC输出之后将标定APC斜变为第二标定APC。
14.根据方案12所述的标定方法，还包括：
将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数；以及
基于最接近的整数和第一标定APC填充第一映射的项目。
15.根据方案12所述的标定方法，还包括：
确定第二标定APC的第二平均延迟时段；
将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数；
将第二平均延迟时段四舍五入为第二最接近的整数；以及
当最接近的整数等于第二最接近的整数时，基于最接近的整数和由第一和第二标定APC界定的APC范围填充第一映射的项目。
16.根据方案11所述的标定方法，还包括：
选择性地产生标定APC的脉冲；
监测脉冲之后的理论延迟时段和SS延迟时段；以及
基于理论延迟时段和SS延迟时段对脉冲的响应确定第一动态补偿变量。
17.根据方案16所述的标定方法，还包括：
确定在SS延迟时段和理论延迟时段开始响应于脉冲的时间之间的延迟差；以及
基于延迟差确定第一动态补偿变量。
18.根据方案17所述的标定方法，还包括基于延迟差和预定数量的先前延迟差的平均值确定第一动态补偿变量。
19.根据方案11所述的标定方法，还包括：
选择性地产生标定APC的正脉冲和标定APC的负脉冲；以及
基于SS延迟时段和理论延迟时段分别在正脉冲和负脉冲之后开始响应的时间之间的延迟差确定第二动态补偿变量的第一和第二值。
20.根据方案19所述的标定方法，还包括：
分别在APC增加和降低时选择第一和第二值中的一个；以及
将第二动态补偿变量设定为所选择的一个。
本发明的进一步应用领域从下文提供的详细说明显而易见。应当理解的是，详细说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
图1是根据本发明原理的发动机系统的示例性实施方式的功能框图；
图2是根据本发明原理的发动机控制模块的示例性实施方式的功能框图；
图3是根据本发明原理的内环模块的示例性实施方式的功能框图；
图4是根据本发明原理的预期上游排气输出模块的功能框图；
图5-6是描绘根据本发明原理的示例性方法的流程图；以及
图7是根据本发明原理的延迟对比事件的示例性曲线图。
具体实施方式
以下说明本质上仅为示例性的且绝不旨在限制本发明、它的应用、或使用。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记标识类似的元件。如在此所使用的，短语A、B和C的至少一个应当理解为意味着使用非排他逻辑“或”的一种逻辑(A或B或C)。应当理解的是，方法内的步骤可以以不同顺序执行而不改变本发明的原理。
如在此所使用的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所述功能的其他合适的部件。
发动机控制模块(ECM)可控制提供给发动机的燃料量，以产生期望空气/燃料混合物。源自于空气/燃料混合物的燃烧的排气从发动机排出到排气系统。排气通过排气系统行进到催化剂。排气氧(EGO)传感器测量催化剂上游的排气中的氧并且基于测量的氧生成输出。
ECM基于提供用于燃烧的空气/燃料混合物的当量比(EQR)确定EGO传感器的预期输出。ECM基于EGO传感器的输出与预期输出之间的差选择性地调节在未来燃烧事件期间提供的燃料量。本发明的ECM延迟使用预期输出以考虑在提供燃料混合物时的时间与在EGO传感器的输出反映源自于空气/燃料混合物燃烧的排气测量值时的时间之间的时段。
为了确定延迟时段，ECM确定用于稳态操作状态的稳态延迟时段。ECM从稳态延迟模型确定稳态延迟时段，稳态延迟模型包括每缸空气量(APC)到稳态延迟时段的映射。ECM考虑APC的动态变化并且使用第一和第二动态补偿变量结合稳态延迟时段来确定延迟时段。本发明的标定模块填充映射的项目(entry)并且确定第一和第二动态补偿变量。
现参考图1，示出了发动机系统10的示例性实施方式的功能框图。发动机系统10包括发动机12、进气系统14、燃料系统16、点火系统18以及排气系统20。发动机12例如可包括汽油发动机、柴油发动机、混合动力发动机或者其它合适类型的发动机。
进气系统14包括节气门22和进气岐管24。节气门22控制进入到进气岐管24中的空气流。空气从进气岐管24流动到发动机12内的一个或多个气缸中，例如气缸25。虽然仅示出了一个气缸25，但是发动机12可包括多个气缸。
燃料系统16控制向发动机12的燃料供应。点火系统18选择性地点火发动机12的气缸内的空气/燃料混合物。空气/燃料混合物中的空气经由进气系统14提供，空气/燃料混合物中的燃料由燃料系统16提供。在一些发动机系统中，例如在柴油发动机系统中，可省去点火系统18。
源自于空气/燃料混合物的燃烧的排气从发动机12排出到排气系统20。排气系统20包括排气岐管26和催化剂28。仅作为示例，催化剂28可包括催化剂转化器、三元催化剂(TWC)、和/或其它合适类型的催化剂。催化剂28接收由发动机12输出的排气并且减少排气中各种成分的量。
发动机系统10还包括发动机控制模块(ECM)30，其调节发动机系统10的操作。ECM 30与进气系统14、燃料系统16、以及点火系统18通信。ECM 30还与各种传感器通信。仅作为示例，ECM 30可与空气质量流量(MAF)传感器32、岐管空气压力(MAP)传感器34、曲轴位置传感器36以及其它合适传感器通信。
MAF传感器32测量流入到进气岐管24中的空气质量流率并且基于质量流率产生MAF信号。MAP传感器34测量进气岐管24内的压力并且基于该压力产生MAP信号。在一些实施方式中，发动机真空度可关于大气压力来测量。曲轴位置传感器36监测发动机12的曲轴(未示出)的旋转并且基于曲轴的旋转产生曲轴位置信号。曲轴位置信号可用来确定发动机速度(例如，单位转/分)。曲轴位置信号还可用于气缸识别。
ECM 30还与排气氧(EGO)传感器通信，EGO传感器与排气系统20相关联。仅作为示例，ECM 30与上游EGO传感器(US EGO传感器)38以及下游EGO传感器(DS EGO传感器)40通信。US EGO传感器38位于催化剂28的上游，DS EGO传感器40位于催化剂28的下游。US EGO传感器38例如可位于排气岐管26的排气流道(未示出)的合流点或者其它合适位置。
US EGO传感器38和DS EGO传感器40在其相应位置测量排气中的氧浓度，并且基于氧浓度产生EGO信号。仅作为示例，US EGO传感器38基于催化剂28上游的氧浓度产生上游EGO(US EGO)信号，且DS EGO传感器40基于催化剂28下游的氧浓度产生下游EGO(DSEGO)信号。
US EGO传感器38和DS EGO传感器40每个均可包括转换式EGO传感器、通用EGO(UEGO)传感器(即，宽范围EGO传感器)、或者其它合适类型的EGO传感器。转换式EGO传感器产生以伏特为单位的EGO信号，并且在氧浓度为稀和浓时分别将EGO信号在低电压(例如，大约0.2V)和高电压(例如，大约0.8V)之间转换。UEGO传感器产生EGO信号并且提供在浓与稀之间的测量值，该EGO信号对应于排气的当量比(EQR)。
现参考图2，示出了ECM 30的示例性实施方式的功能框图。ECM30包括指令发生器模块102、外环模块104、内环模块106、以及参考生成模块108。指令发生器模块102可确定发动机操作状态。仅作为示例，发动机操作状态可包括但不局限于发动机速度、每缸空气量(APC)、发动机负载、和/或其它合适参数。APC可针对在一些发动机系统中的一个或多个未来燃烧事件预估。发动机负载例如可由发动机12的APC与最大APC的比来表示。
指令发生器模块102产生基本当量比(EQR)请求。基本EQR请求可对应于要在发动机12的一个或多个气缸内燃烧的空气/燃料混合物的期望当量比(EQR)。仅作为示例，期望EQR可包括化学计量比EQR(即，1.0)。指令发生器模块102还确定期望下游排气输出(期望DS EGO)。指令发生器模块102可基于例如发动机操作状态确定期望DS EGO。
指令发生器模块102还可产生用于基本EQR请求的一个或多个开环燃料供应校正。燃料供应校正例如可包括传感器校正和偏差校正。仅作为示例，传感器校正可对应于对基本EQR请求的校正，以适应US EGO传感器38的测量值。偏差校正可对应于基本EQR请求的校正，以考虑可能出现的偏差，例如在确定APC时的偏差以及由向发动机12提供燃料蒸汽(即，燃料蒸汽吹扫)引起的偏差。
外环模块104还可产生用于基本EQR请求的一个或多个开环燃料供应校正。外环模块104例如可产生氧存储量校正和氧存储量维持校正。仅作为示例，氧存储量校正可对应于基本EQR请求的校正，以在预定时段内将催化剂28的氧存储量调节至期望氧存储量。氧存储量维持校正可对应于基本EQR请求的校正，以将催化剂28的氧存储量调整为大约期望氧存储量。
外环模块104基于US EGO信号和DS EGO信号估计催化剂28的氧存储量。外环模块104可产生燃料供应校正，以将催化剂28的氧存储量调节至期望氧存储量和/或将氧存储量维持在大约期望氧存储量。外环模块104还可产生燃料供应校正以最小化DS EGO信号与期望DSEGO之间的差。
内环模块106基于US EGO信号与预期US EGO之间的差确定上游EGO校正(US EGO校正)(见图3)。US EGO校正可例如对应于基本EQR请求的校正以最小化US EGO信号与预期US EGO之间的差。
参考生成模块108产生参考信号。仅作为示例，参考信号可包括正弦波、三角形波、或其它合适类型的周期信号。参考生成模块108可选择性地改变参考信号的幅值和频率。仅作为示例，参考生成模块108可在发动机负载增加时增加频率和幅值，在发动机负载减少时减少频率和幅值。参考信号可被提供给内环模块106和一个或多个其它模块。
内环模块106基于基本EQR请求和US EGO校正确定最终EQR请求。内环模块106还基于传感器校正、偏差校正、氧存储量校正、氧存储量维持校正、以及参考信号来确定最终EQR请求。仅作为示例，内环模块106基于基本燃料指令、US EGO校正、传感器校正、偏差校正、氧存储量校正、氧存储量维持校正、以及参考信号的求和来确定最终EQR请求。ECM 30基于最终EQR请求控制燃料系统16。
现参考图3，示出了内环模块106的示例性实施方式的功能框图。内环模块106可包括预期US EGO模块202、偏差模块204、缩放模块206、补偿器模块208以及最终EQR模块210。
预期US EGO模块202确定预期US EGO。预期US EGO模块202基于最终EQR请求确定预期US EGO。然而，发动机系统10的延迟防止源自于燃烧的排气立即反映到US EGO信号中。发动机系统10的延迟例如可包括发动机延迟、传输延迟以及传感器延迟。
发动机延迟可对应于例如在将燃料提供给发动机12的气缸时的时间与在得到的已燃烧空气/燃料(排气)混合物从气缸排出时的时间之间的时段。传输延迟可对应于在得到的排气从气缸排出时的时间与在得到的排气达到US EGO传感器38位置时的时间之间的时段。传感器延迟可对应于在得到的排气达到US EGO传感器38位置时的时间与在得到的排气反映到US EGO信号中时的时间之间的延迟。
预期US EGO模块202存储最终EQR请求的EQR。预期US EGO模块202基于发动机延迟、传输延迟以及传感器延迟确定延迟。预期US EGO模块202延迟使用存储EQR，直到延迟已经经过为止。一旦延迟已经经过，存储EQR应当对应于由US EGO传感器38测量的EQR。
偏差模块204基于由US EGO传感器38提供的US EGO信号和由预期US EGO模块202提供的预期US EGO确定上游EGO偏差(USEGO偏差)。更具体地，偏差模块204基于US EGO信号与预期US EGO之间的差确定US EGO偏差。
缩放模块206基于US EGO偏差确定燃料偏差。缩放模块206可应用一个或多个增益或者其它合适控制因子来基于US EGO偏差确定燃料偏差。仅作为示例，缩放模块206可使用下述方程确定燃料偏差：
Figure BSA00000296432800101
在其它实施方式中，缩放模块206可使用下述方程确定燃料偏差：
(2)燃料偏差＝k(MAP，RPM)*USEGO偏差
其中，RPM是发动机速度，k基于MAP和发动机速度而确定。在一些实施方式中，k可以基于发动机负载而确定。
补偿器模块208基于燃料偏差确定US EGO校正。仅作为示例，补偿器模块208可应用比例积分(PI)控制方案、比例(P)控制方案、比例积分微分(PID)控制方案、或者其它合适控制方案来基于燃料偏差确定US EGO校正。
最终EQR模块210基于基本EQR请求、参考信号、US EGO校正以及一个或多个开环燃料供应校正来确定最终EQR请求。仅作为示例，最终EQR模块210可基于基本EQR请求、参考信号、US EGO校正以及开环燃料供应校正的求和来确定最终EQR请求。燃料系统16基于最终EQR请求控制向发动机12的燃料供应。使用参考信号来确定最终EQR请求可被实施以例如提高催化剂28的效率。此外，使用参考信号可用于诊断US EGO传感器38中的故障。
现参考图4，示出了预期US EGO模块202的示例性实施方式的功能框图。预期US EGO模块202可包括存储模块314、取回模块316、稳态延迟(SS延迟)模块320以及动态补偿模块322。预期US EGO模块202还可包括取整模块324、传感器延迟模块326以及传感器输出模块328。
存储模块314将最终EQR请求的EQR存储到缓冲器中。仅作为示例，存储模块314可包括环形或圆形缓冲器。当接收到最终EQR请求时，存储模块314将最终EQR请求的当前EQR存储到缓冲器中的下一位置。该下一位置例如可对应于最早EQR所存储的缓冲器位置。
缓冲器可包括预定数量的位置。由此，缓冲器可包括当前EQR和N个存储EQR，其中N是大于零且小于预定数量的整数。预定数量可被标定并例如可设置成大于在最终EQR请求的燃料被提供时的时间与在得到的已燃烧空气/燃料混合物反映到US EGO信号中时的时间之间的事件的最大数量。例如每次在空气/燃料混合物在发动机12的气缸内点火时可发生事件(例如，燃烧事件)。仅作为示例，最大数量可在发动机12气缸数量的大约三倍与大约四倍之间变化，且预定数量可大约为发动机12气缸数量的五倍。
取回模块316从存储模块314选择性地取回N个存储EQR中的一个或多个，并且基于所述N个存储EQR中的一个或多个确定取回EQR。仅作为示例，取回模块316可基于N个存储EQR中的两个确定取回EQR。取回模块316还基于预估延迟和整数延迟确定取回EQR。整数延迟可对应于在缓冲器中最终EQR请求的当前EQR与N个存储EQR中的一个之间的位置数量。很可能存在于US EGO传感器38位置处的排气是基于取回EQR提供的空气/燃料混合物燃烧的结果。
仅作为示例，取回模块316可使用下述方程确定在给定事件(k)时的取回EQR：
(3)取回EQR(k)＝(1+ID(k)-PD(k))*存储EQR(k-ID(k))+
(PD(k)-ID(k))*存储EQR(k-ID(k)-1)
其中，ID(k)是在事件k时的整数延迟，PD(k)是在事件k时的预估延迟，存储EQR(k-ID(k))是在k-ID(k)个事件以前的缓冲器中的存储EQR，存储EQR(k-ID(k)-1)是在k-ID(k)-1个事件以前的缓冲器中的存储EQR。在下文将进一步讨论整数延迟和预估延迟的确定。
SS延迟模块320可基于APC确定稳态延迟(SS延迟)。仅作为示例，SS延迟模块320可基于稳态延迟模型(SS延迟模型)确定SS延迟，该SS延迟模型包括以APC索引的SS延迟的映射。在其它实施方式中，SS延迟模块320可基于MAF、发动机负载、或其它合适参数确定SS延迟。SS延迟的长度可对应于在稳态操作状态期间发动机延迟和传输延迟的求和。
动态补偿模块322基于SS延迟确定预估延迟。更具体地，动态补偿模块322确定预估延迟，以考虑APC的瞬变(即，系统动态性质)，该瞬变可导致SS延迟从在空气/燃料混合物提供用于气缸时的时间与在得到的已燃烧空气/燃料混合物达到US EGO传感器38的位置时的时间之间的实际延迟偏离。仅作为示例，增加的APC瞬变可引起实际延迟小于SS延迟。当减少的APC瞬变发生时，情况可能相反(即，实际延迟可大于SS延迟)。
动态补偿模块322考虑APC瞬变并且相应地输出预估延迟。仅作为示例，动态补偿模块322可使用下述方程确定在给定燃烧事件(k)下的预估延迟：
(4)预估延迟(k)＝(K)*SS延迟(k-n)+(1-K)*PD(k-1)
其中，SS延迟(k-n)是在n个燃烧事件以前的SS延迟，PD(k-1)由动态补偿模块322输出的上一个预估延迟。n和k可称为动态补偿变量。动态补偿变量考虑APC瞬变。仅作为示例，K的值可基于APC是增加还是减少来设定。n的值可对应于燃料喷射事件与气缸排气事件之间的事件数量。仅作为示例，n的值在四缸发动机中可等于4，在八缸发动机中可在6至8之间变化。
取整模块324接收预估延迟并且基于预估延迟确定整数延迟。更具体地，取整模块324可将取整函数应用于预估延迟来确定整数延迟。换句话说，取整模块324可将预估延迟下舍入为最接近的整数。取整模块324向取回模块316提供整数延迟。取回模块316基于预估延迟、整数延迟、以及上述讨论的一个或多个存储EQR确定取回EQR。
传感器延迟模块326从取回模块316接收取回EQR、考虑传感器延迟、并且基于US EGO传感器38的一个或多个特性确定预期EQR。US EGO传感器38的特性例如可包括时间常数、多孔性以及其它合适特性。仅作为示例，传感器延迟模块326可使用下述方程确定在给定燃烧事件(k)下的预期EQR：
Figure BSA00000296432800131
其中，τ是US EGO传感器38的时间常数(例如，秒)，N是发动机速度，预期EQR(k-1)是传感器延迟模块326所输出的上一个预期EQR，取回EQR(k)是针对事件k从取回模块316接收的取回EQR。
传感器输出模块328从传感器延迟模块326接收预期EQR，并且基于预期EQR确定预期US EGO。仅作为示例，传感器输出模块328可将预期EQR转换为US EGO信号的单位(例如，当US EGO传感器38包括转换式EGO传感器时为电压)。在一些实施方式中，例如在US EGO传感器38包括宽范围EGO传感器时，可省去传感器输出模块328并且预期EQR可与US EGO信号比较。传感器输出模块328向偏差模块204提供预期US EGO，用于与US EGO传感器38所提供的USEGO信号比较。
本发明的预期US EGO模块202还可包括标定模块340和理论延迟模块344。标定模块340标定SS延迟模块320和动态补偿模块322。仅作为示例，标定模块340标定SS延迟模块320的SS延迟模型以及动态补偿模块322的动态补偿变量(即，n和K的值)。SS延迟模型可由SS延迟模块320用于确定SS延迟，动态补偿变量可由动态补偿模块322用于确定预估延迟。
标定模块340产生用于标定SS延迟模块320和动态补偿模块322的标定APC。标定APC可对应于适于标定SS延迟模型和/或动态补偿变量的APC。标定模块340控制标定APC的形状，如下文所述。
关于SS延迟模型的标定，标定模块340可将标定APC定形为斜变曲线。仅作为示例，标定模块340可将标定APC以预定增量从最小APC斜变至最大APC。在其它实施方式中，标定模块340可将标定APC以预定减量从最大APC斜变至最小APC，或者可将标定APC以其它合适的方式斜变。标定APC中的预定增量或预定减量可能是可标定的，且可例如以大约1.0mg的APC变化。
标定模块340向理论延迟模块344提供标定APC，且理论延迟模块344基于标定APC输出理论延迟。理论延迟模块344可基于理论模型确定理论延迟，该理论模型将APC映射到理论延迟。理论模型可基于排气系统20的延迟预标定，该排气系统20的延迟基于排气系统20的特性按理论计算得出(例如，使用理想气流)。
标定模块340监测理论延迟并且收集用于每个标定APC的理论延迟数据。当已经收集到足够量的理论延迟数据时，标定模块340可将标定APC斜变为下一个标定APC。仅作为示例，足够量的理论延迟数据可包括用于每个标定APC和气缸的大约20个理论延迟样本。
标定模块340确定用于每个标定APC的平均延迟。仅作为示例，标定模块340可基于给定标定APC的理论延迟样本的求和除以用于确定求和的样本数量来确定给定标定APC的平均延迟。
标定模块340可确定用于每个标定APC的平均整数延迟。仅作为示例，标定模块340可通过将给定标定APC的平均延迟上舍入或下舍入为最接近的整数来确定给定标定APC的平均整数延迟。
标定模块340比较用于标定APC的平均整数延迟。标定模块340可基于具有相同平均整数延迟分组标定APC。换句话说，标定模块340可确定是否不止一个标定APC具有相等的平均整数延迟。如果是，标定模块340可将这些标定APC分组到一起，用于填充SS延迟模型的项目。
标定模块340用标定APC和平均整数延迟填充SS延迟模型的项目。更具体地，当仅一个标定APC对应于一个平均整数延迟时，标定模块340用标定APC填充SS延迟模型的输入项目(即，APC)。
当两个或更多个标定APC具有相等的平均整数延迟时，标定模块340用APC范围填充SS延迟模型的输入项目。APC范围可受共享平均整数延迟的两个或更多个标定APC中的最小一个和最大一个界定。标定模块340用相应平均整数延迟填充SS延迟模型的输出项目(即，SS延迟)。
标定模块340还确认当标定APC减少时平均整数延迟增加。如果对应于标定APC(或APC范围)的较大一个的第一平均整数延迟大于对应于标定APC(或APC范围)的较小一个的第二平均整数延迟，理论延迟数据可能是无效的。这在理论延迟不随着APC增加而增加时可能如此。当理论延迟数据是无效的时，标定模块340可废弃该理论延迟数据。
关于动态补偿模块322的标定，标定模块340可在脉冲增大和减少时定形标定APC。在标定APC中的脉冲之后，标定模块340可基于理论延迟和SS延迟确定动态补偿变量(例如，n和K的值)。
标定模块340可产生标定APC中的脉冲增大或减少。脉冲引起基于标定APC确定的SS延迟中的快速变化。然而，当理论延迟中的变化受排气系统20的特性约束时，由理论延迟模块344输出的理论延迟更慢地反应。
标定模块340确定在SS延迟开始变化时的时间与在理论延迟开始由于给定脉冲而变化时的时间之间的延迟差(例如，以事件计)。标定模块340可基于在预定数量的脉冲之后确定的预定数量的延迟差来确定动态补偿模块322的n值。仅作为示例，标定模块340可基于预定数量的延迟差确定n值。在一些实施方式中(例如，其中排气流道具有不同长度)，标定模块340可确定用于发动机12的每个气缸的n值。
标定模块340可通过在标定APC中进一步产生脉冲来确定动态补偿模块322的第一和第二K值。仅作为示例，标定模块340可使用最小均方分析、回归分析或者其它合适分析来确定第一和第二K值。
例如，第一和第二K值可被选择成最优化动态补偿模块322对APC瞬变的响应。第一和第二K值中的一个可使用标定APC中的增加脉冲来确定，而所述K值中的另一个可使用减少脉冲来确定。由此，第一和第二K值中的一个可由动态补偿模块322响应于增加的APC瞬变使用，而所述K值中的另一个可响应于减少的APC瞬变使用。
当n值是实数(即，不是整数)时，标定模块340可针对最接近n值的两个整数中的每个确定第一和第二K值。于是，标定模块340可基于两个最接近的整数n值中的一个以及提供更期望响应的相应第一和第二K值来设定n值以及第一和第二K值。
现参考图5，示出了描述由方法500执行的示例性步骤的流程图。控制过程可在步骤502开始，其中控制过程设定标定APC。仅作为示例，控制过程可将标定APC设定等于最小APC或等于最大APC。控制过程在步骤506基于标定APC确定理论延迟。控制过程推进到步骤510，其中控制过程确定是否已经收集到足够的理论延迟数据。如果是，控制过程推进到步骤514；如果否，控制过程返回至步骤506。
控制过程在步骤514确定标定APC是否等于预定APC。如果否，控制过程步骤在步骤518增加或减少标定APC，并且返回至步骤506。如果是，控制过程推进到步骤522。仅作为示例，当控制过程在步骤502中将标定APC设定为最小APC时，控制过程可在步骤518逐步增加标定APC，并且预定APC可为最大APC。
在步骤522，控制过程分别确定标定APC的平均延迟。仅作为示例，控制过程可基于针对给定标定APC所收集的理论延迟数据样本的求和除以用于确定求和的理论延迟数据样本的数量来确定给定标定APC的平均延迟。在步骤526中，控制过程分别确定用于标定APC的平均整数延迟。仅作为示例，控制过程可通过将标定APC的平均延迟四舍五入为最接近的整数来确定给定标定APC的平均整数延迟。
在步骤530，控制过程确定APC范围。仅作为示例，控制过程可比较平均整数延迟并且确定两个或更多个平均整数延迟是否相等。如果是，控制过程可限定由对应于相等平均整数延迟的标定APC中的最小一个和所述标定APC中的最大一个界定的APC范围。控制过程在步骤534标定SS延迟模块320。控制过程标定SS延迟模块320，且更具体地标定SS延迟模型，以便将APC和APC范围映射到相应平均整数延迟。于是，控制过程可结束。
现参考图6，示出了描述由另一示例性方法600执行的步骤的流程图。控制过程可在步骤602开始，其中控制过程设定标定APC。控制过程可将标定APC设定为例如最小APC、最大APC、或其它合适APC。控制过程在步骤606脉冲增加或减少标定APC。控制过程在步骤610监测SS延迟和理论延迟。
控制过程在步骤614确定延迟差。控制过程可基于在SS延迟开始响应于脉冲时的时间与在理论延迟开始响应于脉冲时的时间之间的事件数量来确定延迟差。控制过程在步骤618确定是否已经收集足够的延迟差数据。如果是，控制过程推进到步骤622；如果否，控制过程返回至步骤606。仅作为示例，当已经确定预定数量的延迟差时，可收集足够的延迟差数据。
控制过程在步骤622确定动态补偿变量。更具体地，控制过程在步骤622确定n值以及第一和第二K值。控制过程确定第一和第二K值中的一个用于增加的APC瞬变以及所述K值中的另一个用于减少的APC瞬变。控制过程在步骤626标定动态补偿模块322。于是，控制过程可结束。
参考图7，示出了事件对比延迟的示例性曲线图。在大约第八个事件时在标定APC中出现示例性正脉冲。因此，在大约第八个事件时SS延迟开始降低。示例性迹线702跟踪SS延迟并反映源自于脉冲的SS延迟的降低。
然而，在响应于脉冲时，理论延迟慢于SS延迟702。示例性迹线706跟踪理论延迟。理论延迟706在大约第十二个燃烧事件时开始响应于脉冲。在SS延迟和理论延迟开始响应于脉冲的时间之间的延迟差可基于SS延迟和理论延迟开始响应的时间之间的时段确定。仅作为示例，图7的示例中的延迟差为大约四个事件(即，12-8)。n值可基于预定数量的延迟差确定。
本发明的广泛教示可以以多种形式实施。因此，尽管本发明包括特定的示例，但是由于当研究附图、说明书和所附权利要求书时，其它修改对于技术人员来说是显而易见的，所以本发明的真实范围不应如此限制。

Claims (10)

1.一种用于车辆的标定系统，包括：
稳态(SS)延迟模块，所述SS延迟模块根据由每缸空气量(APC)索引的SS延迟时段的第一映射确定用于SS操作状态的SS延迟时段；
动态补偿模块，所述动态补偿模块基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段，其中SS和预估延迟时段对应于在燃料被提供用于发动机气缸时的第一时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧(EGO)传感器时的第二时间之间的时段；
理论延迟模块，所述理论延迟模块基于标定APC输出理论延迟时段并且根据由APC索引的理论延迟时段的第二映射确定所述理论延迟时段；
标定模块，所述标定模块产生标定APC、基于理论延迟和标定APC填充第一映射、以及基于理论延迟和SS延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量；和
最终当量比(EQR)模块，所述最终EQR模块基于预估延迟时段调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
2.根据权利要求1所述的标定系统，其中，标定模块将标定APC从第一标定APC选择性地斜变为第二APC、基于依照第一标定APC输出的预定数量的理论延迟时段确定第一标定APC的平均延迟时段、以及基于平均延迟时段和第一标定APC填充第一映射的项目。
3.根据权利要求2所述的标定系统，其中，标定模块在预定数量的理论延迟已经基于第一标定APC输出之后将标定APC斜变为第二标定APC。
4.根据权利要求2所述的标定系统，其中，标定模块将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数并且基于最接近的整数和第一标定APC填充第一映射的项目。
5.根据权利要求2所述的标定系统，其中，标定模块确定第二标定APC的第二平均延迟时段；将平均延迟时段四舍五入为最接近的整数；将第二平均延迟时段四舍五入为第二最接近的整数；以及当最接近的整数等于第二最接近的整数时，基于最接近的整数和由第一和第二标定APC界定的APC范围填充第一映射的项目。
6.根据权利要求1所述的标定系统，其中，标定模块选择性地产生标定APC的脉冲；监测脉冲之后的理论延迟时段和SS延迟时段；以及基于理论延迟时段和SS延迟时段对脉冲的响应确定第一动态补偿变量。
7.根据权利要求6所述的标定系统，其中，标定模块确定在SS延迟时段和理论延迟时段开始响应于脉冲的时间之间的延迟差；以及基于延迟差确定第一动态补偿变量。
8.根据权利要求7所述的标定系统，其中，标定模块基于延迟差和预定数量的先前延迟差的平均值确定第一动态补偿变量。
9.根据权利要求1所述的标定系统，其中，标定模块选择性地产生标定APC的正脉冲和标定APC的负脉冲；以及基于SS延迟时段和理论延迟时段分别在正脉冲和负脉冲之后开始响应的时间之间的延迟差确定第二动态补偿变量的第一和第二值。
10.一种用于车辆的标定方法，包括：
根据由每缸空气量(APC)索引的稳态(SS)延迟时段的第一映射确定用于SS操作状态的SS延迟时段；
基于动态操作状态的第一和第二动态补偿变量确定预估延迟时段，其中SS和预估延迟时段对应于在燃料被提供用于发动机气缸时的第一时间与在源自于燃料和空气混合物燃烧的排气达到位于催化剂上游的排气氧(EGO)传感器时的第二时间之间的时段；
基于标定APC输出理论延迟时段；
根据由APC索引的理论延迟时段的第二映射确定所述理论延迟时段；
产生标定APC；
基于理论延迟和标定APC填充第一映射；
基于理论延迟和SS延迟时段的比较确定第一和第二动态补偿变量；以及
基于预估延迟时段调节在第二时间之后提供给气缸的燃料量。
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