CN105221272A - 自适应凸轮角误差估计 - Google Patents

Abstract

本发明涉及自适应凸轮角误差估计。公开用于校正针对发动机间构建变化的凸轮角测量的方法和系统。在一个示例中，方法包括响应于在选定的状况期间的空燃比误差，获悉凸轮角校正以更新测量的凸轮角，以及响应于在另外的状况期间的空燃比误差，获悉空气和加燃料误差。以此方式，由于发动机构建变化所引起的凸轮角误差可以被校正，从而改善其他的空气和燃料自适应方法并且改善发动机排放。

Description

自适应凸轮角误差估计

技术领域

本申请大体涉及车辆的控制，并且具体涉及用于估计凸轮正时误差的系统和方法。

背景技术

可变凸轮正时(VCT)的变化影响发动机容积效率。通常的发动机控制方法使用在特定发动机状况下的离线校准的容积效率表征以对于需要此类信息的功能执行在线计算。例如，在一些控制方法中，容积效率信息和进气歧管压力测量用于计算发动机空气流。进一步地，一些控制方法使用容积效率根据发动机空气流值来计算估计的进气歧管压力。

然而，由于发动机构建变化或其他来源造成的凸轮角测量的误差能够引起估计的容积效率的误差，并且这些误差通过空气流和进气歧管压力估计传播。此外，针对排气门延迟打开或进气门延迟关闭(在升压发动机中的LIVC或Miller循环)的VCT系统的激进使用使容积效率对发动机构建变化非常敏感。

在凸轮正时中校正一些发动机构建变化的常用方法是确保当假设凸轮处于此位置(例如，无动力的默认位置)时测量的凸轮角相对于一些物理学行程末端位置为零。此类方法对发动机构建变化的一些来源(但不是全部)进行校正。例如，关于物理阀门打开或关闭事件的物理学行程末端位置的未对准未得到校正。

发明内容

发明人在此已经认识到以上问题并且已经设计出若干方法来解决上述问题。具体地，公开了用于校正针对发动机之间构建变化的凸轮角测量的方法和系统。在一个示例中，方法包括，响应于在选定状况期间的空燃比误差获悉凸轮角校正以更新测量的凸轮角，以及响应于在另外的状况期间的空燃比误差获悉空气和加燃料误差。以此方式，由于发动机构建变化引起的凸轮角误差可以被校正，从而改善其他的空气和燃料自适应方法并且改善发动机排放。

在另一个示例中，方法包括基于发动机工况产生第一空燃比估计，基于修改的发动机工况产生第二空燃比估计，基于第一空燃比估计和测量的空燃比产生第一误差，基于第二空燃比估计和第一空燃比估计产生第二误差，基于第一误差和第二误差产生凸轮角校正，以及基于凸轮角校正更新凸轮角测量。以此方式，离线容积效率表征信息可以用于将促成空燃比误差的凸轮正时隔离。

在另一个示例中，用于控制发动机的系统包括配置有储存在非临时性存储器中的指令的控制器，当执行该指令时，致使控制器响应于在选定状况期间的空燃比误差获悉凸轮角校正。以此方式，车辆发动机能够消除具体针对发动机的可变凸轮正时校准误差。

当单独或结合附图时，根据以下具体实施方式，本描述的以上优点和其他优点，以及特征将显而易见。

应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念，这些概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或基本特征，要求保护的主题的范围被随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。

附图说明

图1示出示例发动机的示意描述。

图2示出示例控制系统方框图。

图3示出图示说明关于其他的空气和燃料自适应方法的用于自适应凸轮角的示例方法的高级流程图。

图4示出图示说明用于自适应凸轮角的示例方法的高级流程图。

图5示出图示说明示例车辆数据的一组图形。

图6示出基于示例车辆数据的示例发动机性能。

图7示出基于示例车辆数据的迭代的示例发动机性能。

具体实施方式

本描述涉及用于估计机动车辆中凸轮正时误差的系统和方法。具体地，该描述涉及通过校正由于发动机之间构建变化引起的凸轮正时误差来改善容积效率计算。车辆可以配置有可变凸轮正时系统以增大发动机的功率并且改善发动机的排放，该发动机诸如在图1中描绘的示例发动机系统。如由图2中描绘的控制方法所示，可以使用进入发动机的空燃比模型来估计测量的凸轮角的误差。通过在估计凸轮角误差时考虑其他空气和燃料控制策略，可以实现发动机性能效率和改善的排放，如图3所示。也可结合使用图4所示的方法执行凸轮正时和自适应燃料适应。图5-图7示出所公开的系统和方法如何识别由于发动机之间构建变化引起的凸轮角误差的示范。

图1描绘内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例实施例。图1示出发动机10可以从包括控制器12的控制系统接收控制参数，以及经由输入设备192从车辆操作员190接收输入。在该示例中，输入设备192包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器194。

发动机10的汽缸(在此也称为“燃烧室”)30可以包括燃烧室壁32，活塞36被放置在燃烧室壁32中。活塞36可以联接到曲轴40，使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由变速器系统(未示出)联接到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，起动器马达可以经由飞轮联接到曲轴40，以实现发动机10的起动操作。曲轴40联接到油泵208以加压发动机油润滑系统200(曲轴40到油泵208的联接未示出)。外壳136经由正时链条或皮带(未示出)液压联接到曲轴40。

汽缸30能够经由进气歧管或空气道44接收进气空气。进气空气道44除与汽缸30连通之外还能够与发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，进气道的一个或多个可以包括升压设备，诸如涡轮增压器或机械增压器。沿着发动机的进气道可以提供包括节流板62的节气门系统，以用于改变提供到发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。在这个特定的示例中，节流板62联接到电动马达94，使得控制器12经由电动马达94控制椭圆形节流板62的位置。这种配置可以称为电子节气门控制(ETC)，其也能够在怠速速度控制期间使用。

燃烧室30被示为经由各自的进气门52a和52b(未示出)与排气门54a和54b(未示出)与进气歧管44和排气歧管48连通。因此，尽管可以使用每个汽缸四个气门，但在另一示例中，也可以使用每个汽缸的单个进气门和单个排气门。在又一示例中，可以使用每个汽缸两个进气门和一个排气门。

排气歧管48除了接收来自汽缸30的排气之外还接收来自发动机10的其他汽缸的排气。排气传感器76被示为联接到催化转换器70上游的排气歧管48(其中传感器76能够对应于各种不同的传感器)。例如，传感器76可以是用于提供排气空燃比指示的许多已知传感器中的任何一种，诸如线性氧传感器、UEGO、双态氧传感器、EGO、HEGO或者HC或CO传感器。排放控制设备72被示为放置在催化转换器70的下游。排放控制设备72可以为三元催化剂、NOx捕集器、各种其他排放控制设备或其组合。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞92。响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88能够在选定的操作模式下经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。然而，在一些实施例中，火花塞92可以省略，诸如其中发动机10可以通过自动点火或燃料喷射来启动燃烧的情况，如一些柴油发动机也可以是该情况。

在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以配置有一个或多个燃料喷射器以用于向汽缸提供燃料。作为非限制性示例，燃料喷射器66A被示为直接联接到汽缸30，以用于与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号dfpw的脉冲宽度成比例地直接向汽缸中喷射燃料。以此方式，燃烧喷射器66A提供所谓的到汽缸30的燃烧的直接喷射(在下文中也被称为“DI”)。

控制器12被示为微型计算机，其包括：微处理器单元(CPU)102、输入/输出端口(I/O)104、在该特定示例中示为只读存储器芯片(ROM)106的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器(ARM)108、保活存储器(KAM)110和常规数据总线。控制器12被示为接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号外，还包括：来自联接到节气门20的质量空气流量传感器100的所引入的质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自联接到曲轴40的霍尔效应传感器118的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器20的节气门位置TP；来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)；来自爆震传感器182的爆震指示；以及来自传感器180的绝对或相对环境湿度的指示。发动机转速信号RPM由控制器12以常规方式从信号PIP产生，并且来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP提供进气歧管中的真空或压力的指示。在化学计量比操作期间，该传感器能够给出发动机负荷的指示。进一步地，该传感器连同发动机转速能够提供引入汽缸的充气(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的传感器118在曲轴的每转产生预定数目的等间隔脉冲。

控制器12可以进一步包括容积效率表征，该容积效率表征在特定发动机状况下离线校准并且储存在(例如)只读存储器芯片106上的查找表中，以针对要求此类信息的功能执行在线计算。例如，控制器12可以使用容积效率信息和进气歧管压力测量值来计算发动机空气流。进一步地，控制器12可以使用发动机空气流计算值来计算估计的进气歧管压力。

继续图1，其示出可变凸轮轴正时(VCT)系统19。在这个示例中，图示说明顶置凸轮系统，但也可以使用其他方法。特别地，发动机10的凸轮轴130被示为与摇臂132和134连通，以用于致动进气门52a、52b和排气门54a、54b。VCT系统19可以为油压致动(OPA)、凸轮转矩致动(CTA)或其组合。通过调节多个液压阀从而将液压液体(诸如，发动机油)引导至凸轮轴相位器的腔室(诸如提前室或延迟室)内，可以改变气门正时，即：使气门正时提前或延迟。如本文进一步详述的，液压控制阀的操作可以由各自的控制螺线管控制。特别地，发动机控制器可以传输信号到螺线管，以移动调整通过相位器腔室的油的流动的阀槽。在一个示例中，螺线管可以为电子致动的螺线管。如本文所用，凸轮正时的提前和延迟指的是相对凸轮正时，因为完全提前的位置仍可以提供关于上止点的延迟的进气门打开，这仅是一个示例。

凸轮轴130液压联接到外壳136。外壳136形成具有多个齿138的齿轮。外壳136经由正时链条或皮带(未示出)机械联接到曲轴40。因此，外壳136和凸轮轴130以基本上等于曲轴的转速的转速转动。然而，如在本文描述的，通过操纵液压联接，凸轮轴130到曲轴40的相对位置能够通过在延迟室142和提前室144中的液压压力而改变。通过允许高压液压液体进入延迟室142，凸轮轴130与曲轴40之间的相对关系被延迟。因此，进气门52a、52b和排气门54a、54b相对于曲轴40在比正常早的时间打开和关闭。类似地，通过允许高压液压液体进入提前室144，凸轮轴130与曲轴40之间的相对关系被提前。因此，进气门52a、52b和排气门54a、54b相对于曲轴40在比正常晚的时间打开和关闭。

尽管该示例示出这样的一种系统，其中进气门正时和排气门正时同时受控，但也可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时、双等可变凸轮正时或其他可变凸轮正时。进一步地，也可使用可变气门升程。进一步地，可以使用凸轮廓线变换系统以在不同的工况下提供不同的凸轮廓线。更进一步地，配气机构可以为滚柱指轮随动器、直接作用式机械挺杆、电动液压的或者摇臂的其他替代。

继续可变气门正时系统，联接到外壳136和凸轮轴130的齿138允许经由向控制器12提供信号VCT的凸轮正时传感器150测量相对凸轮位置。齿1、2、3和4可以用于测量凸轮正时并且等间隔(例如，在V-8双排汽缸中，彼此间隔90度)，而齿5可以用于汽缸识别。另外，控制器12发送控制信号(LACT、RACT)到常规的螺线管阀(未示出)，以控制液压液体流向延迟室142或提前室144，或者两个都不。

相对凸轮正时能够以各种方式测量。一般来说，在PIP信号的上升缘和接收来自在外壳136上的多个齿138中的其中一个的信号之间的时间或者转动角度给出相对凸轮正时的测量。对于具有两个汽缸组和五齿齿轮的V-8发动机的特定示例，对于特定组的凸轮正时的测量每转接收四次，其中额外的信号用于汽缸识别。

如上所述，图1仅示出多汽缸发动机中的一个汽缸，并且每个汽缸具有其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。

图2描绘图示说明用于使用空气充气敏感性的凸轮正时误差估计的方法的方框图200。方框图200可以由诸如控制器12的发动机控制器实施。注意，示例图表200示＝出两个凸轮角并且包括进入发动机的三个空燃比模型，然而，通常(n+1)个模型可以被要求自适应n个角。例如，关于一个凸轮角的图表可以包括两个模型。

如图2所示，操作参数包括燃料喷射量、MAP、RPM和其他操作参数，每个所述操作参数被传送到分别在212、214和216处所描绘的第一稳态排气AFR(空燃比)、第二稳态排气AFR和第三稳态排气AFR中的每一个。每个AFR模型212、214和216可以基于流过发动机的空气充气和燃料的估计：

${\hat{y}}_i=\frac{air\_chg\_{\mathrm{total}}_i}{({\mathrm{mf}}_{inj}+{\mathrm{mf}}_{other})}$

其中，为稳态排气空燃比，air_chg_total_i为总空气充气估计，mf_inj为喷射的燃料质量，mf_other为进入汽缸的除来自燃料喷射器之外的任何其他燃料，以及i表示特定的模型。例如，mf_other可以模拟在碳罐净化(purge)蒸汽和曲轴箱强制通风(PCV)蒸汽中的燃料。在可选的稳态和暖发动机状况中，应该没有凝结到可以存在的燃料池中的净燃料或从可以存在的燃料池中蒸发的净燃料。为减小模型误差，分析可以局限于排除净化蒸汽燃烧的操作，并且进一步排除其中PCV流估计高于一些阈值使得mf_other可忽略的状况的操作。在所示的示例中，i＝0对应于当前的发动机工状况，而i＝1和i＝2分别对应于修改的进气凸轮角位置和修改的排气凸轮角位置。由于典型的发动机的映射过程包括在不同凸轮角设定和发动机转速下的发动机容积效率的表征，所以如果凸轮角处于不同位置，可以估计将产生的稳态排气AFR。

返回到图2，当前的AFR模型传到三个节点217、218和219。通过计算在由UEGO传感器76测量的当前AFRy与当前估计的AFR之间的差，节点217产生AFR误差并且然后该误差被传到低通滤波器232。同时，通过计算在修改的AFR估计和当前AFR模型之间的差，节点218和219产生导数项，使得导数项和被分别传到低通滤波器234和236。通过低通滤波器232、234和236传送误差和导数项排除对测量的AFR的高频瞬态影响。

然后，将滤过的AFR误差分别与每个导数项和对应的适应增益μ相乘。然后，相乘后的项每个通过积分器1/s传送，以形成估计的凸轮角测量校正和它们结合形成估计的凸轮角测量校正向量在该示例中，估计的凸轮角测量校正向量为具有两个凸轮相位器的发动机的两个元素的向量。类似地，在另一些示例中，在校正向量中的元素的数目可以等于被自适应校正的设备的数目。

每个估计的凸轮角测量校正均穿过求和节点，其中将小微扰Δθ添加到校正然后，将这些微扰的(perturbation)凸轮角校正添加到对应的估计的凸轮角221和223，并且将这些校正的凸轮角估计分别输入到AFR模型214和216。进一步地，将估计的凸轮角测量校正向量添加到来自凸轮角传感器的凸轮角向量(221，223)，并且将该校正的凸轮角向量输入到每个AFR模型212、214和216。

以此方式，可以实施梯度下降方法以自适应地估计减小在测量值与估计值之间的AFR误差所需的凸轮角校正。即，方框图200关于通过随机估计的校正向量粗略估计被建模的AFR的导数：

$\frac{\∂{\hat{y}}_1\left({\widehat{\mathrm{\θ}}}_1\right)}{\∂{\widehat{\mathrm{\θ}}}_1}\≅\frac{\left({\hat{y}}_1-{\hat{y}}_0\right)}{\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}},\frac{\∂{\hat{y}}_2\left({\widehat{\mathrm{\θ}}}_2\right)}{\∂{\widehat{\mathrm{\θ}}}_2}\≅\frac{\left({\hat{y}}_2-{\hat{y}}_0\right)}{\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}},$

其中，为在处的估计的排气AFR，为在远离或(的一些小微扰Δθ处的y的估计，以及为远离或)的一些小微扰Δθ处的y的估计。使用AFR误差与凸轮角校正的负梯度作为在其中改变以减小AFR误差的局部优化方向，并且如上所述通过低通滤波器传送误差和导数项，给出由方框图200体现的以下参数更新规则：

${\widehat{\mathrm{\θ}}}_i(k+1)={\widehat{\mathrm{\θ}}}_i\left(k\right)+{\mathrm{\μ}}_i{G}_{lpf}\left(s\right)\left(y-{\hat{y}}_0\right)\[\frac{G_{lpf}\left(s\right)({\hat{y}}_i-{\hat{y}}_0)}{\mathrm{\Δ}\mathrm{\θ}}\]$

其中，k为时间步长，以及G_lpf(s)为低通滤波器项。

如本文所述提到的，对于两个凸轮角的适应，方框图200包括三个AFR模型：一个用于当前估计下的AFR，并且一个用于针对微扰凸轮角的每个AFR。类似地，对于仅一个凸轮角的适应，适当的方框图可以包括两个AFR模型。通常，对于n个凸轮角的适应，体现如本文以上所述的参数更新规则的方框图可以包括(n+1)个容积效率/空燃比模型。

在该示例中，方框图200产生估计的凸轮角测量校正。然而，测量的稳态空燃比将受到除凸轮角以外的参数(例如，在燃料中的乙醇百分比的估计，以及任何其他由于在燃料喷射器中的误差或者在发动机控制策略中的空气充气估计特征所获悉的适应，该空气充气估计特征通常被称为自适应燃料)的影响。因此，凸轮角适应控制策略可以关于其他控制策略起作用。

在一个示例中，控制策略可以将燃料乙醇百分比的估计与对测量的稳态AFR的其他影响隔离。乙醇百分比可以对化学计量的AFR具有大影响，并且因此凸轮角适应可以在乙醇百分比估计已经收敛之后执行。收敛的(converged)乙醇百分比估计指的是乙醇百分比估计收敛到在公差带内的一个值并且保持在该公差带内达预定的时间段。以此方式，可以提高凸轮角适应精确度。

在另一个示例中，自适应燃料控制策略依赖于喷射的燃料和发动机空气充气的最佳估计，并且影响空气充气估计精确度的凸轮角误差主要是由于发动机之间构建变化而不是其他因素。因此，可以在获悉任何自适应燃料校正之前执行凸轮角适应。以此方式，可以提高自适应燃料精确度。本文进一步关于图3描述用于在乙醇百分比估计已经收敛之后并且在执行任何自适应燃料方法之前执行凸轮角适应的方法。

在另一个示例中，凸轮角和自适应燃料适应可以在发动机操作空间内具有明显的敏感度，从而启用同时适应。例如，排气凸轮角误差可以在延迟值或稍后的排气门事件中比基本排气凸轮正时更多地影响AFR，而喷射器倾斜误差可以针对所有凸轮角类似地影响AFR。

对于不同的凸轮角，AFR对凸轮角误差的敏感度不同，并且因此，在一个示例中，凸轮角适应可以受限于更高敏感度的区域。以此方式，凸轮角适应可以以增加的精确度快速地适应。

在另一个示例中，凸轮角误差的唯一估计可以在不同的区域中获得，例如，高延迟对应于较高敏感度而低延迟对应于较低敏感度。这些唯一估计可以结合以形成凸轮角误差的合成估计。例如，在基本排气凸轮正时(零延迟)，AFR对排气凸轮误差的敏感度是低的。部分由于凸轮正时误差所引起的AFR误差可以获悉大的凸轮正时校正(即，低敏感度可以要求大的校正来解决)。在延迟的排气凸轮正时下，AFR对排气凸轮误差的敏感度是高的。部分由于排气凸轮正时误差所引起的AFR误差可以因此获悉小的排气凸轮正时校正(即，高敏感度可以要求小的校正来解决)。因此，当发动机在这两个状况之间移动时，自适应算法可以调节在大值与小值之间的排气凸轮正时误差估计。如果AFR误差仅由于排气凸轮正时误差引起，那么自适应算法可以快速收敛。

因此，仅可以在较高凸轮敏感度区域期间执行凸轮正时适应。例如，当排气凸轮角大于适应排气凸轮正时误差的阈值时，以及当进气凸轮角大于适应进气凸轮正时误差的阈值时，可以执行凸轮角适应。然后，仅可以在较低凸轮敏感度区域期间，例如，当排气凸轮角小于排气凸轮角阈值以及当进气凸轮角小于进气凸轮角阈值时，执行自适应燃料适应。本文进一步关于图4描述仅在高敏感度区域期间执行凸轮正时适应的方法。

在另一个示例中，最初可以使用相对高的增益执行凸轮角适应，并且一旦适应收敛，可以使用相对低的增益执行适应。以此方式，凸轮角适应方法可以针对不随时间显著变化的车辆与车辆构建误差产生更精确的校正。

凸轮角适应方法可以进一步包括在线验证。如果在AFR估计误差与凸轮角误差之间存在相关性，那么的适应性将改善空气充气估计精确度并且减小AFR估计误差。然而，如果AFR估计误差和凸轮角误差相对不相关，那么可随着时间显著变化，并且因此不收敛到改善空气充气估计精确度的一些组的值。为此，在完成初始适应之后，限定保持在特定移动平均值的预定公差带内达特定时间，如果保持在那个值附近的一些较大的公差带内，那么可以推断出相关性，并且可以用于校正估计的空气充气。然而，如果未完成初始适应，或在初始适应之后在较大公差带以外变化，那么情况则相反，并且对于该特定的车辆，将不被用于校正空气充气估计。

图3示出根据本公开的用于关于其他适应控制方法执行凸轮角适应的示例方法300的高级流程图。本文将关于在图1和图2中描绘的部件和系统描述方法300，但应该清楚，在不脱离本公开的范围的情况下，该方法可以应用于其他系统。方法300可以由控制器12执行，并且可以作为可执行指令储存在非临时性存储器中。

方法300可以在305处开始。在305处，方法300可以包括评估工况。工况可以包括但不限于，喷射的燃料质量、碳罐净化蒸汽和PCV蒸汽中的燃料质量、排气空燃比、汽缸空气量、进气凸轮角、排气凸轮角、发动机转速、发动机负荷、发动机冷却液温度、发动机温度、来自爆震传感器的反馈、歧管压力、当量比、来自踏板位置的期望的发动机输出转矩、火花正时、大气压力、燃料蒸汽净化量等。然后，方法300可以继续到310。

在310处，方法300可以包括执行乙醇百分比估计方法。示例乙醇百分比估计方法可以基于燃料组成(诸如，燃料乙醇含量)调节燃料喷射。燃料组成可以通过使瞬态加燃料效应相关来获悉以测量排气空燃比，该瞬间加燃料效应由较高乙醇含量和较低乙醇含量的不同蒸发率引起。乙醇百分比可以对化学计量的空燃比产生大的影响，并且因此方法300不可以继续进行直到乙醇百分比估计收敛。一旦乙醇百分比估计收敛，可以响应于该乙醇百分比估计调节燃料喷射。然后，方法300可以继续到315。

在315处，方法300可以包括执行凸轮角适应方法，诸如由在图2中所示的方框图200所体现的方法。估计的凸轮角测量校正向量的适应可以改善空气充气估计精确度，并且减小空燃比估计误差。方法300然后可以继续到320。

在320处，方法300可以包括执行自适应燃料方法。示例自适应燃料方法可以包括用于控制进入发动机的空燃比的反馈回路。例如，在发动机附近的反馈回路可以控制排气中的氧浓度，而另一个反馈回路可以调节进入发动机的空燃比。自适应燃料方法在本领域中是熟知的，并且因此将不再进一步描述。

由于此类燃料和空气充气适应方法依赖于喷射的燃料和发动机空气充气的最佳估计，所以不可以执行自适应燃料方法直到完成乙醇百分比估计方法和凸轮角适应方法。然而，在特定状况下，凸轮角和自适应燃料适应可以同时执行。例如，排气凸轮角误差在延迟值处可以比基本排气凸轮正时更多地影响空燃比，但喷射器倾斜误差将针对所有凸轮角类似地影响空燃比。本文将关于图4进一步讨论执行自适应燃料和凸轮角适应。一旦完成自适应燃料适应，方法300可以结束。

图4示出用于在选定的状况期间自适应凸轮角正时误差的示例方法400。方法400包括响应于在选定的状况期间的空燃比误差获悉凸轮角校正以更新测量的凸轮角，并且响应于在另外的状况期间的空燃比误差获悉空气和加燃料误差。在所示的示例中，选定的状况包括高于阈值的测量的凸轮角。因此，方法400展示凸轮正时适应仅可以在较高凸轮敏感度的区域期间执行，而目前的自适应燃料适应仅可以在较低凸轮敏感度的区域期间执行。本文将关于在图1和图2中所描绘的部件和系统描述方法400，但应该清楚，在不脱离本公开的范围的情况下，方法400可以应用于其他系统。方法400可以由控制器12执行，并且可以作为可执行指令储存在非临时性存储器中。

在405处，方法400可以包括评估工况。工况可以包括但不限于，喷射的燃料质量、碳罐净化蒸汽和曲轴箱强制通风(PCV)蒸汽中的燃料质量、燃烧空燃比、空气充气、歧管压力、进气凸轮角、排气凸轮角、喷射的燃料中的乙醇百分比、发动机转速、发动机负荷等。然后，方法400可以继续到410。

在410处，方法400可以包括确定凸轮角是否大于凸轮角误差阈值，其中凸轮角可以包括排气凸轮角和/或进气凸轮角。例如，在基本排气凸轮正时，或零延迟处，AFR对排气凸轮误差的敏感度是低的，使得部分由于排气凸轮正时误差引起的AFR误差可以获悉大的排气凸轮角校正。类似地，在基本进气凸轮正时，或零延迟处，AFR对进气凸轮误差的敏感度是低的，使得部分由于进气凸轮正时误差引起的AFR误差可以获悉大的进气凸轮角校正。在延迟的排气凸轮正时或进气凸轮正时处，AFR对排气凸轮误差或进气凸轮误差的敏感度是高的。部分由于排气凸轮正时误差或进气凸轮正时误差引起的AFR误差可以获悉小的排气凸轮角校正或进气凸轮角校正，因为高敏感度将要求小的凸轮角校正来解决。因此，高于凸轮角误差阈值的区域可以对应于延迟的排气凸轮角或进气凸轮角，而低于凸轮角误差阈值的区域可以对应基本排气凸轮角或进气凸轮角。

如果凸轮角小于凸轮角误差阈值，那么方法400可以继续到415。在415处，方法400可以包括维持工况。维持工况可以包括响应于空燃比误差获悉空气和加燃料误差。例如，维持工况可以包括执行自适应燃料方法。示例自适应燃料方法可以响应于测量的排气AFR和/或排气的氧浓度调节进入发动机的AFR。然后，方法400可以结束。

返回到410，如果凸轮角大于凸轮角误差阈值，那么方法400可以进行到420。在420处，方法400可以包括适应凸轮正时。如本文关于图2所讨论的，适应凸轮正时可以包括获悉凸轮角校正以减小AFR误差。然后，方法400可以结束。

图5示出可以用于确定车辆中存在的排气凸轮角偏移的示例车辆数据500。具体地，曲线511示出随时间变化的标准化的发动机负荷，曲线521示出随时间变化的发动机转速，曲线531示出随时间变化的排气凸轮角，以及曲线533示出随时间变化的进气凸轮角。曲线531示出主要在两个气门之间移动的排气凸轮角(45度和0度)，其在这两个位置之间急剧变化。

图6示出图形600，该图形图示说明针对一个通过车辆数据500获悉的排气凸轮角偏移的模拟。曲线611示出针对提前的位置的获悉的排气凸轮角偏移，其对应于在曲线531中的0度的排气凸轮角位置。曲线617示出针对延迟的位置的获悉的排气凸轮角偏移，其对应于在曲线531中的45度的排气凸轮角位置。因此，获悉了两个值：一个用于完全延迟的位置，而一个用于完全提前的位置。获悉的排气凸轮角偏移的初始状况为零。增益被适当校准，使得在样本车辆数据500的五分钟持续时间期间，该获悉不收敛。

为了模拟可以允许算法收敛的更长的文件，使用最后获悉的值作为下一个传送的起始值，可以多次对数据迭代。图7示出图示说明此类模拟结果的图形700。将车辆数据500输入到控制系统200，并且对其进行迭代直到估计的排气凸轮偏移变化小于特定的量(0.01CA度)。曲线707示出低凸轮角偏移，其对应于在低敏感度区域(具体地，对于低于7曲柄度的凸轮角)中获悉的凸轮角。曲线709示出对应于在高敏感度区域(具体地，对于高于35曲柄度的凸轮角)中获悉的凸轮角。

如本文以上所讨论的，部分由于排气凸轮正时误差引起的AFR误差可以在高敏感度区域中获悉小的排气凸轮角校正，并且在低敏感度区域中获悉大的排气凸轮角校正。事实上，曲线707示出低敏感度凸轮角校正收敛到4.3度，而曲线709示出高敏感度凸轮角校正收敛到2.7度。通过对这两个收敛值求平均，可以确定合成偏移。以图形700为例，此类合成偏移可以为3.5曲柄度。

作为一个实施例，方法包括响应于在选定的状况期间的空燃比误差获悉凸轮角校正以更新测量的凸轮角，以及响应于在另外的状况期间的空燃比误差获悉空气和加燃料误差。在一个示例中，选定的状况包括高于阈值的测量的凸轮角。在另一个示例中，选定的状况包括收敛的乙醇百分比估计。在另一个示例中，选定的状况包括燃料喷射器倾斜误差。在又一个示例中，选定的状况包括收敛在公差带内达特定时间量的凸轮角校正。在另一个示例中，选定的状况包括高于阈值和低于阈值的测量的凸轮角，并且其中凸轮角校正包括高于阈值获悉的第一校正和低于阈值获悉的第二校正。在又一个示例中，特定的工况包括低于阈值的燃料质量，燃料质量包括碳罐净化蒸汽和曲轴箱强制通风蒸汽。

基于空气充气估计从稳态空燃比模型中获悉凸轮角校正。凸轮角校正进一步包括由第一校正和第二校正的平均值形成的合成值。在一个示例中，测量的凸轮角为一个或多个排气凸轮角。在另一个示例中，测量的凸轮角为一个或多个进气凸轮角。在另一个示例中，测量的凸轮角为一个或多个排气凸轮角和一个或多个进气凸轮角。

作为另一个实施例，方法包括基于发动机工况产生第一空燃比估计，基于修改的发动机工况产生第二空燃比估计，基于第一空燃比估计和测量的空燃比产生第一误差，基于第二空燃比估计和第一空燃比估计产生第二误差，基于第一误差和第二误差产生凸轮角校正，以及基于凸轮角校正更新凸轮角测量。在一个示例中，修改的发动机工况包括基于凸轮角测量的微扰而修改的凸轮角测量。

例如，基于第一误差和第二误差产生凸轮角校正包括对第一误差和第二误差的乘积进行积分。使用低通滤波器对第一误差和第二误差进行低通滤波。在一个示例中，在凸轮角校正的收敛之前使用高适应增益产生凸轮角校正，在凸轮角校正的收敛之后使用低适应增益产生凸轮角校正。

在一个示例中，凸轮角测量为排气凸轮角测量。在另一个示例中，凸轮角测量为进气凸轮角测量。在又一个示例中，凸轮角测量包括一个或多个排气凸轮角测量和一个或多个进气凸轮角测量。

作为另一个实施例，用于控制发动机的系统包括配置有储存在非临时性存储器中的指令的控制器，当执行该指令时，其致使控制器响应于在选定的状况期间的空燃比误差获悉凸轮角校正。在一个示例中，选定的状况包括收敛的乙醇百分比估计和高于阈值的凸轮角测量中的至少一者。控制器进一步配置有储存在非临时性存储器中的指令，当执行该指令时，其致使控制器响应于凸轮角校正保持在公差带中达特定的时间量，基于凸轮角校正来更新凸轮角测量。

注意，本文所包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中。本文所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以所说明的顺序执行、并行执行，或者在一些情况下被省略。同样，实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序，但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。根据所使用的特定策略，所示出的动作、操作和/或功能中的一个或多个可以被重复执行。另外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码。

应当认识到，本文所公开的配置和程序本质上是示范性的，并且这些具体的实施例不被认为是限制性的，因为许多变体是可能的。例如，上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种系统和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或多个这种元件的结合，既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求，无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同，都被认为包括在本公开的主题内。

Claims (20)

1.一种方法，其包括：

响应于在选定的状况期间的空燃比误差，获悉凸轮角校正以更新测量的凸轮角；以及

响应于在另外的状况期间的所述空燃比误差，获悉空气和加燃料误差。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述选定的状况包括高于阈值的测量的凸轮角。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述选定的状况包括收敛的乙醇百分比估计。

4.根据权利要求1所述的方法，其中所述选定的状况包括燃料喷射器倾斜误差。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述选定的状况包括在公差带内收敛达特定的时间量的所述凸轮角校正。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述选定的状况包括高于阈值和低于所述阈值的所述测量的凸轮角，并且其中所述凸轮角校正包括高于所述阈值获悉的第一校正和低于所述阈值获悉的第二校正。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述凸轮校正进一步包括由所述第一校正和所述第二校正的平均值形成的合成值。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量的凸轮角为一个或多个排气凸轮角。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述测量的凸轮角为一个或多个进气凸轮角。

10.根据权利要求1所述的方法，其中所述特定的状况包括低于阈值的燃料质量，所述燃料质量包括碳罐净化蒸汽和曲轴箱强制通风蒸汽。

11.根据权利要求1所述的方法，其中基于空气充气估计从稳态空燃比模型获悉所述凸轮角校正。

12.一种方法，其包括：

基于发动机工况产生第一空燃比估计；

基于修改的发动机工况产生第二空燃比估计；

基于所述第一空燃比估计和测量的空燃比产生第一误差；

基于所述第二空燃比估计和所述第一空燃比估计产生第二误差；

基于所述第一误差和所述第二误差产生凸轮角校正；以及

基于所述凸轮角校正更新凸轮角测量。

13.根据权利要求12所述的方法，其中所述修改的发动机工况包括基于所述凸轮角测量的微扰的修改的凸轮角测量。

14.根据权利要求12所述的方法，其中基于所述第一误差和所述第二误差产生所述凸轮角校正包括对所述第一误差和所述第二误差的乘积积分。

15.根据权利要求12所述的方法，其中使用低通滤波器对所述第一误差和所述第二误差进行低通滤波。

16.根据权利要求12所述的方法，其中在所述凸轮角校正的收敛之前使用高适应增益产生所述凸轮角校正，而在所述凸轮角校正的所述收敛之后使用低适应增益产生所述凸轮角校正。

17.根据权利要求12所述的方法，其中所述凸轮角测量包括至少一个排气凸轮角测量和至少一个进气凸轮角测量。

18.一种用于控制发动机的系统，其包括配置有储存在非临时性存储器中的指令的控制器，当执行所述指令时，致使所述控制器响应于在选定的状况期间的空燃比误差获悉凸轮角校正。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述控制器进一步配置有储存在非临时性存储器中的指令，当执行所述指令时，致使所述控制器响应于所述凸轮角校正保持在公差带中达特定的时间量基于所述凸轮角校正而更新凸轮角测量。

20.根据权利要求18所述的系统，其中所述选定的状况包括收敛的乙醇百分比估计和高于阈值的凸轮角测量中的至少一者。