CN106499530B - 用于空燃比不平衡的识别和减轻的方法和系统 - Google Patents

用于空燃比不平衡的识别和减轻的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于空燃比不平衡的识别和减轻的方法和系统。提供了用于识别不平衡的汽缸并且减轻不平衡的汽缸的方法和系统。在一个示例中，一种方法可以包括，基于来自被设置在排气道中的催化剂上游和下游的两个排气氧传感器的读数识别不平衡的汽缸，并且基于根据读数确定的故障的量值减轻不平衡。

Description

用于空燃比不平衡的识别和减轻的方法和系统
技术领域
本发明大体涉及用于识别不平衡的发动机汽缸并且减轻不平衡的方法和系统。
背景技术
现代车辆使用三元催化剂(TWC)用于汽油发动机的排气后处理。由于对机动车排放的收紧的政府法规，多汽缸发动机中的每个发动机汽缸的空燃比被密切地监测。理想地，每个发动机汽缸应当被设计为具有用于准确地测量汽缸的空燃比的排气成分传感器。然而，实际上，由于负担能力约束，被设置在TWC上游和下游的排气氧传感器可以被用来将空燃比控制在化学计量比附近。
解决汽缸不平衡的其他尝试包括基于催化剂前传感器和催化剂后传感器检测并且减轻空燃比不平衡。Yoshikawa等人在U.S.8695568B2中示出了一种示例方法。在其中，空燃比控制单元基于催化剂前传感器的输出执行主空燃比控制，并且基于催化剂后传感器的输出执行辅助空燃比控制。汽缸间不平衡基于发动机转速的改变而被进一步检测。
然而，发明人在此已经认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，由于分区的排气流，催化剂前传感器和催化剂后传感器会对每个发动机汽缸的空燃比具有不同的灵敏性。尤其是在自然进气式发动机中，发动机汽缸的物理几何形状和布置在排气系统中产生不均匀的、分区的排气流状况。由于可以在一些示例中被使用的整体催化剂设计，分区的排气流被保持通过催化剂。诸如汽缸之间的空燃比不平衡的各种故障可能使这种不均匀的、分区的排气流状况加重，使得催化剂前传感器或催化剂后传感器都不能平等地检测来自所有汽缸的排气浓度。因此，在U.S.8695568B2中执行的空燃比控制不能成功地减轻不平衡。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种用于识别并且减轻汽缸不平衡的方法来解决，该方法包含：基于被设置在催化剂上游的第一传感器和在催化剂下游的第二传感器中的每个，识别不平衡的汽缸，其中第一和第二传感器被设置在相对于排气道的中心轴线的相对侧上；以及经由燃料喷射器基于故障的量值(magnitude)来调整不平衡的汽缸的空燃比。以此方式，不平衡的汽缸可以利用分区的排气流来识别。进一步的，不平衡的汽缸中的空燃比在没有额外的测量结果的情况下被修正。
作为一个示例，汽缸间(cylinder-to-cylinder)不平衡可以基于催化剂前传感器和催化剂后传感器的输出而被检测。催化剂前传感器被设置在相对于排气道的中心轴线的相对侧上。响应于识别不平衡的汽缸，针对不平衡的汽缸计算空燃比中的故障的量值。到不平衡的汽缸的燃料喷射量然后基于故障的量值而被修正。因此，汽缸组中的单独汽缸和多个汽缸两者的空燃比信息可以被测量并且被控制。以此方式，代替减轻分区的排气流以便改善空燃比控制，分区的排气流被接受，并且被用来确定并随后修正汽缸间不平衡。
利用被设置在相对于排气道的中心线的相对侧上两个传感器识别不平衡的汽缸的技术效果在于，每个汽缸的空燃比可以通过不同的传感器来准确地检测。将催化剂前传感器设置在催化剂的上游并且将催化剂后传感器设置在催化剂的下游的技术效果在于，在发动机系统中使用的排气氧传感器的总数量可以被最小化。基于催化剂前传感器和催化剂后传感器的输出调整不平衡的汽缸的空燃比的技术效果是，可以在不采集关于发动机系统的额外信息的情况下减轻汽缸间不平衡。因此，当前方法简化了汽缸间不平衡的检测和减轻。
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必要特征，要求保护的主题的范围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现方式。
附图说明
图1示出了示例车辆系统的示意描绘。
图2展示了排气后处理系统中的分区的排气流。
图3示出了图示用于检测并且减轻汽缸间不平衡的示例方法的流程图。
图4示出了用于基于两个排气氧传感器的输出识别不平衡的汽缸并且确定不平衡的汽缸的故障的量值的示例查询表。
具体实施方式
以下描述涉及用于检测并且减轻汽缸间(cylinder-to-cylinder)不平衡的系统和方法。所述系统和方法可以在车辆(诸如在图1中描绘的车辆系统)中被实施。如在图2中示出的，车辆可以包括多汽缸发动机系统和排气后处理系统。如果多个汽缸中的一个具有产生空气-燃料不平衡的故障，那么排气成分可能是跨排气道的横截面不均匀的，并且单个排气氧传感器不能检测不平衡。为了当不平衡故障较小时检测并且减轻空燃比不平衡，被耦接至排气道的催化剂前传感器和催化剂后传感器被用于发动机系统中。由于在图2中示出的分区的排气流，催化剂前传感器和催化剂后传感器对每个发动机汽缸的空燃比具有不同的灵敏性。利用不同的灵敏性，图3示出了用于识别并且减轻汽缸间空燃比不平衡的示例方法。图4示出了用于基于催化剂前传感器和催化剂后传感器的读数确定不平衡的汽缸的示例查询表。进一步的，不平衡的汽缸的故障的量值也可以被确定。
图1图示了示出多汽缸发动机10的一个汽缸的示意图，发动机10可以被包括在机动车的推进系统中。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132的输入控制。在这个示例中，输入装置130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134。发动机10的燃烧室(即，汽缸)30可以包括燃烧室壁32，活塞36被设置在其中。活塞36可以被耦连至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统耦连至车辆的至少一个驱动轮。进一步的，启动马达可以经由飞轮耦连至曲轴40，以实现发动机10的启动操作。
燃烧室30可以经由进气道42从进气歧管44接收进气，并且可以经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48可以经由各自的进气门52和排气门54与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。在这个示例中，进气门52和排气门54可以经由一个或更多个凸轮通过凸轮致动来控制，并且可以使用可以由控制器12操作以改变气门操作的凸轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或更多个。进气门52和排气门54的位置可以分别由位置传感器55和57确定。在可替代的实施例中，进气门52和/或排气门54可以由电动气门致动控制。例如，汽缸30可以可替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT系统的凸轮致动控制的排气门。
在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可以被配置为具有一个或更多个喷射器，其用于将燃料提供至汽缸内。作为非限制性的示例，汽缸30被示出为包括一个燃料喷射器66，其中从燃料系统172向燃料喷射器66供应燃料。燃料喷射器66被示出为直接耦连至汽缸30，以便与经由电子驱动器68从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射进汽缸30中。以此方式，燃料喷射器66提供了到燃烧汽缸30的所谓的燃料直接喷射(在下文中也被称为“DI”)。
应认识到，在替代的实施例中，喷射器66可以是进气道喷射器，其将燃料提供到汽缸30上游的进气道内。也应认识到，汽缸30可以从多个喷射器接收燃料，诸如多个进气道喷射器、多个直接喷射器或其组合。
继续图1，进气道42可以包括具有节流板64的节气门62。在这个具体的示例中，节流板64的位置可以通过控制器12经由提供给节气门62所包括的电动马达或致动器(即通常被称为电子节气门控制(ETC)的构造)的信号而被改变。以此方式，节气门62可以被操作为改变提供给燃烧室30以及其他发动机汽缸的进气。节流板64的位置可以通过节气门位置信号TP提供给控制器12。进气道42可以包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122，用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP。
在选择的操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号SA，点火系统88能够经由火花塞92向燃烧室30提供点火火花。尽管示出了火花点火部件，但在一些实施例中，在有或没有点火火花的情况下，发动机10的燃烧室30或一个或更多个其他燃烧室都可以操作在压缩点火模式。
催化剂前排气氧传感器126被示为在排放控制装置70的上游耦接至排气道48。催化剂前传感器126可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如线性宽带氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态窄带氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。在一个实施例中，催化剂前传感器126是被配置为提供与存在于排气中的氧气量成比例的输出(诸如电压信号)的UEGO。控制器12利用该输出来确定排气空燃比。
排放控制装置70被示为沿着催化剂前传感器126下游的排气道48布置。装置70可以是被配置为还原NOx并氧化CO和未燃的碳氢化合物的三元催化剂(TWC)。在一些实施例中，装置70可以是NOx捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
第二催化剂后排气氧传感器128被示为在排放控制装置70的下游耦接至排气道48。催化剂后传感器128可以被设置为相对于排气道48的中心轴线(在图2中详细地示出)与催化剂前传感器126相对。下游传感器128可以是用于提供排气空燃比指示的任何合适的传感器，诸如UEGO、EGO、HEGO等。在一个实施例中，催化剂后传感器128可以是被配置为指示在排气经过催化剂之后排气的相对变浓或变稀的HEGO。因此，HEGO可以提供转变点形式的输出或在排气从稀(lean)转变到浓(rich)处的电压信号。
进一步的，在所公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可以通过EGR通道140将期望的一部分排气从排气道48送至进气道42。提供给进气道42的EGR量可以通过控制器12经由EGR阀142而被改变。进一步的，EGR传感器144可以被布置在EGR通道内，并且可以提供排气的压力、温度和浓度中的一个或更多个的指示。在一些情况下，EGR系统可以被用来调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。
控制器12在图1中被示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、在这个具体示例中作为只读存储芯片106示出的用于可执行程序和校准数值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效存取器(KAM)110和数据总线。控制器12可以接收来自耦连至发动机10的传感器的各种信号，除了之前所讨论的那些信号外，还包括：来自质量空气流量传感器120的进气质量空气流量计(MAF)的测量；来自耦接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却液温度(ECT)；来自耦连至曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他类型)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)；以及来自传感器122的歧管绝对压力(MAP)信号。发动机转速RPM可以由控制器12根据信号PIP产生。控制器12基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的命令采用图1的各种致动器来调整发动机操作。例如，燃烧空燃比可以通过调整经由燃料喷射器92喷射到汽缸30内的燃料量而被调整。
存储介质只读存储器106可以用计算机可读数据编程，该计算机可读数据表示可由处理器102执行的用于实现以下描述的方法以及被预期到但没有具体列出的其他变体的非临时性指令。
如上所述，图1仅示出了多汽缸发动机的一个汽缸，并且每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
图2展示了示例三汽缸发动机系统200的排气道48中的不均匀的、分区的排气流。发动机系统200包括三个汽缸1、2和3。催化剂70被耦接至排气道48。催化剂70的中心轴线与排气道240的中心轴线重叠。催化剂前传感器126在催化剂70的上游被耦接至排气道48，并且催化剂后传感器128在催化剂70的下游被耦接至排气道。催化剂前传感器和催化剂后传感器相对于排气道240的中心轴线被设置在排气道的相对侧上。中心轴线240是沿着排气流通过催化剂砖的通道的方向的纵向轴线。与催化剂后传感器128相比，来自汽缸1的更多排气流过催化剂前传感器126，如以虚线211示出的。与催化剂前传感器126相比，来自汽缸3的更多排气流过催化剂后传感器128，如以虚线231示出的。来自汽缸2的排气的大部分流过排气道240的中心轴线。因此，催化剂前传感器126对汽缸1的空燃比更灵敏；并且催化剂后传感器128对汽缸3的空燃比更灵敏。催化剂前传感器126和催化剂后传感器128对汽缸2的空燃比具有相同的灵敏性。
图3示出了用于确定不平衡的汽缸并且基于来自催化剂前传感器(诸如图2中的传感器126)和催化剂后传感器(诸如图2中的传感器128)的读数减轻不平衡的示例方法300。
用于执行方法300和本文中包括的其余方法的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储上的指令并且配合从发动机系统的传感器(诸如在上面参照图1-2描述的传感器)接收的信号来执行。控制器可以根据在下面描述的方法采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
方法300在301处开始，其中工况被评估。工况可以包括但不限于发动机操作状况、燃烧空燃比、发动机冷却液温度、催化剂温度等。工况可以通过耦接至控制器的一个或更多个传感器而被测量，或者可以基于可用数据而被估计或推测。
在302处，方法300基于评估的工况确定空燃比控制策略。燃料控制策略可以通过控制器中的燃料控制模块来实现。控制策略可以包括开环和闭环燃料控制。在开环燃料控制中，根据空燃比与对应的燃料喷射器操作之间的预定关系，喷射燃料量。在闭环燃料控制中，燃料喷射量可以基于根据催化剂前排气氧传感器或催化剂后排气氧传感器所测量的空燃比的反馈而被确定。在一示例中，闭环燃料控制可以利用PID控制器来实现。被喷射到发动机汽缸内的燃料量可以通过调整燃料控制模块中的倍增器而被调整。
如果开环燃料控制被选择，那么方法300继续到303，其中发动机以当前燃料控制策略来操作。如果闭环燃料控制被选择，那么方法300继续到304。
在304处，方法300利用催化剂前传感器和催化剂后传感器测量上游和下游空燃比。基于测量的空燃比，燃烧之前的排气成分和空气-燃料成分可以被确定。
用于汽油的化学计量空燃比通常接近14.7。空燃比可以被表示为相对空燃比λ。化学计量相对空燃比接近1。λ的倒数是当量比(equivalence ratio)Φ。当量比是相对燃料-空气比，并且当量比Φ对于化学计量燃烧来说通常接近1。
在一实施例中，催化剂前传感器是UEGO传感器，并且催化剂后传感器是HEGO传感器。来自HEGO传感器的读数可以基于传递函数来转换，使得它们可与来自UEGO传感器的读数比较。
在305处，方法300确定是否可以没有限制地调整燃料喷射量。例如，当PID控制器被使用时，方法300可以检查燃料控制是否处于限幅(at clip)。为了避免积分器饱和(windup)，PID控制器中的积分值可以被限幅。如果燃料控制处于限幅，那么方法300确定是否在313处继续监测空燃比。如果燃料控制未处于限幅，那么方法300继续到306。
在313处，方法300确定是否必须在闭环燃料控制中继续监测空燃比。例如，响应于工况的改变，方法300可以确定退出。如果方法300确定继续监测空燃比，那么在304处测量催化剂上游和下游的空燃比。否则，方法300结束。
在306处，来自催化剂前传感器和催化剂后传感器两者的测量的空燃比被处理。在一示例中，测量结果可以被平均并且被滤波，以去除高频噪声并增加信噪比。
在307处，方法300确定汽缸空燃比不平衡是否存在。如果催化剂前传感器和催化剂后传感器的相对燃料-空气比都等于1，那么方法300可以确定汽缸是平衡的，并且进一步的调整不必要。方法300然后继续到313，并且如果需要的话，可以继续通过闭环燃料控制来监测空燃比。如果来自催化剂前传感器和催化剂后传感器的相对燃料-空气比中的一个不等于1，那么方法300继续到308以识别不平衡的汽缸。
在308处，方法300确定基于来自306的经处理的测量结果是否可以确定不平衡的汽缸。例如，如果两个排气氧传感器具有相反的读数，诸如当一个传感器的相对燃料-空气比大于1并且另一个传感器的相对燃料-空气比小于1，那么不平衡的汽缸不能被确定。方法300然后移动到312，其中对应的诊断代码可以被设定。
否则，如果来自两个排气氧传感器的读数都是浓的或稀的，或如果一个排气氧传感器的相对燃料-空气比等于1，那么不平衡的汽缸和不平衡故障的类型(不平衡浓或不平衡稀)可以基于查询表而被确定。查询表可以基于催化剂前传感器和催化剂后传感器的测量结果而被构建。
在一实施例中，不平衡故障可以通过对不平衡的汽缸的空燃比具有更高灵敏性的排气氧传感器中的一个来确定。作为一示例，对于三汽缸组汽缸，不平衡的汽缸可以基于在图4中示出的查询表来确定。在图4中，催化剂前传感器的相对燃料-空气比Φ1和催化剂后传感器的相对燃料-空气比Φ2可以从在图1-2中示出的发动机系统被采集。在第一示例中，如果催化剂前传感器的相对燃料-空气比大于1并且催化剂后传感器的相对燃料-空气比等于1，那么方法300可以确定汽缸1为不平衡浓。在第二示例中，如果催化剂前传感器的相对燃料-空气比小于1并且催化剂后传感器的相对燃料-空气比等于1，那么方法300可以确定汽缸1为不平衡稀。在第三示例中，如果催化剂前传感器的相对燃料-空气比大于1并且催化剂后传感器的相对燃料-空气比大于1，那么方法300可以确定汽缸2为不平衡浓。在第四示例中，如果催化剂前传感器的相对燃料-空气比小于1并且催化剂后传感器的相对燃料-空气比小于1，方法300可以确定汽缸2为不平衡稀。在第五示例中，如果催化剂前传感器的相对燃料-空气比等于1并且催化剂后传感器的相对燃料-空气比大于1，那么方法300可以确定汽缸3为不平衡浓。在第六示例中，如果催化剂前传感器的相对燃料-空气比等于1并且催化剂后传感器的相对燃料-空气比小于1，那么方法300可以确定汽缸3为不平衡稀。在识别不平衡的汽缸和对应的汽缸故障之后，方法300移动到309。
在309处，不平衡的汽缸的故障的量值被确定。在一实施例中，故障的量值可以基于对不平衡的汽缸的空燃比具有更高灵敏性的传感器来确定。例如，如果在步骤308处(诸如第一示例，在308处)确定汽缸1为不平衡浓，那么对汽缸1的空燃比更灵敏的催化剂前传感器的读数可以被用来计算故障的量值。具体地，汽缸1的浓故障可以利用Φ1-1来计算。在另一示例中，如果在步骤308处确定汽缸2为不平衡稀(诸如在308处的第四示例)，因为催化剂前传感器和催化剂后传感器对汽缸2的空燃比具有相同的灵敏性，那么来自传感器中的任一个的相对燃料-空气比可以被用来计算故障的量值。具体地，汽缸2的稀故障可以利用1-Φ1或1-Φ2来计算。
在另一实施例中，故障的量值可以通过催化剂前传感器输出Φ1与催化剂后传感器输出Φ2之间的比来确定。如在图4中示出的，在第一示例中，如果汽缸1为不平衡浓，那么故障的量值可以利用Φ1/Φ2-1来计算。在第二示例中，如果汽缸1已经被确定不平衡稀，那么故障的量值可以利用1-Φ1/Φ2来计算。在第三示例中，如果汽缸2已经被确定不平衡浓，那么故障的量值可以利用Φ1-1或Φ2-1来计算。在第四示例中，如果汽缸2已经被确定不平衡稀，那么故障的量值可以利用1-Φ1或1-Φ2来计算。在第五示例中，如果汽缸3已经被确定不平衡浓，那么故障的量值可以利用Φ2/Φ1-1来计算。在第六示例中，如果汽缸3已经被确定不平衡稀，那么故障的量值可以利用1-Φ2/Φ1来计算。
在310处，汽缸间不平衡经由调整被喷射到不平衡的汽缸内的燃料量来减轻。燃料调整量基于在步骤309处确定的故障的量值。燃料调整可以通过调整控制器的燃料控制模块中的倍增器来实现。对于不平衡浓汽缸，倍增器可以利用1与故障量值之间的差来进行设定。例如，如果不平衡的汽缸为不平衡浓，其中故障的量值等于30％，那么倍增器可以被设定为1-30％＝70％。对于不平衡稀汽缸，倍增器可以利用故障的量值与1的和来进行设定。例如，如果不平衡的汽缸为不平衡稀，其中故障的量值等于30％，倍增器可以被设定为1+30％＝130％。
在311处，方法300确定汽缸不平衡是否被改善。改善可以通过比较当前排气氧传感器输出与在减轻不平衡之前采集的输出来确定。例如，如果与在减轻不平衡之前的读数相比来自两个排气氧传感器的当前相对燃料-空气比都更接近1，那么方法300确定存在改善，并且移动到313。在313处，方法300确定是否继续监测空燃比。如果不存在汽缸不平衡的改善，那么方法300在312处设定诊断代码，并且然后退出。
以此方式，基于两个排气氧传感器对每个汽缸的空燃比的不同灵敏性，汽缸间不平衡可以被识别。不平衡的汽缸和故障的量值还可以在没有额外的测量结果的情况下基于传感器输出来确定。不平衡的汽缸中的空燃比不平衡可以通过基于根据传感器输出计算的故障的量值来调整燃料喷射量而被进一步减轻。因此，利用分区的排气流，不平衡的汽缸可以在闭环燃料控制中利用简单的计算被迅速地识别并且被减轻。当前方法可以进一步与其他反馈控制方法进行组合，以在不平衡期间实现快速的空燃比调整。
作为一个实施例，一种用于多汽缸发动机的方法包括，基于被设置在催化剂上游的第一传感器和催化剂下游的第二传感器中的每个识别不平衡的汽缸，其中第一和第二传感器被设置在相对于排气道的中心轴线的相对侧上；以及经由燃料喷射器来调整不平衡的汽缸的空燃比。在该方法的第一示例中，第一传感器对第一汽缸的空燃比相比于对其余汽缸的空燃比更灵敏，其中中心轴线是沿着排气流通过催化剂砖的通道的方向的纵向轴线。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中第二传感器对第三汽缸的空燃比相比于对其他汽缸的空燃比更灵敏。该方法的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中第一传感器和第二传感器对第二汽缸的空燃比具有相同的灵敏性。该方法的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中如果第一和第二传感器两者的读数都是浓的，那么第二汽缸的空燃比为不平衡浓。该方法的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中如果第一和第二传感器两者的读数都是稀的，那么第二汽缸的空燃比为不平衡稀。该方法的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中不平衡的汽缸的空燃比基于不平衡的汽缸的故障的量值来调整，故障的量值基于第一传感器和第二传感器中的对不平衡的汽缸的空燃比具有更高灵敏性的一个传感器来确定。该方法的第七示例可选地包括第一至第六示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中第一传感器是UEGO传感器，并且第二传感器是HEGO传感器。
作为一个实施例，一种用于多汽缸发动机的方法包括：基于催化剂上游的第一传感器和催化剂下游的第二传感器中的每个，检测汽缸间不平衡，其中第一传感器和第二传感器对每个汽缸的空燃比具有不同的灵敏性；基于第一和第二传感器中的每个，确定不平衡的汽缸中的故障的量值；以及基于故障的量值通过调整被喷射到不平衡的汽缸内的燃料来减轻汽缸间不平衡。在该方法的第一示例中，第一和第二传感器被设置在相对于排气道的中心轴线的相对侧上。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中第一传感器对第一汽缸的空燃比相比于对其余汽缸的空燃比更灵敏，第二传感器对第三汽缸的空燃比相比于对其余汽缸的空燃比更灵敏，并且第一和第二传感器对第二汽缸的空燃比具有相同的灵敏性。该方法的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或更多个，并且进一步包括：第一汽缸的故障的量值基于来自第一传感器与第二传感器的相对燃料-空气比之间的比，第三汽缸的故障的量值来自第二传感器与第一传感器的相对燃料-空气比之间的比。该方法的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中第二汽缸的故障的量值基于来自第一传感器的相对燃料-空气比与1进行比较。该方法的第五示例可选地包括第一至第四示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中第二汽缸的故障的量值基于来自第二传感器的相对燃料-空气比与1进行比较。该方法的第六示例可选地包括第一至第五示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中被喷射到不平衡的汽缸内的燃料经由更新与不平衡的汽缸相关联的燃料喷射器的倍增器而被调整，并且倍增器的更新量基于不平衡的汽缸的故障的量值。
作为一个实施例，一种发动机系统包括多个汽缸；至少一个燃料喷射器，用于将燃料喷射到汽缸中的每个内；排气道；催化剂，其被耦接至排气道；第一排气氧传感器，其在催化剂的上游被耦接至排气道；第二排气氧传感器，其在催化剂的下游被耦接至排气道，其中第一和第二排气氧传感器相对于排气道的中心轴线彼此相对地进行设置；以及控制器，其被配置为具有被存储在非临时性存储器上用于以下步骤的计算机可读指令：基于催化剂前排气氧传感器和催化剂后排气氧传感器的读数，经由查询表识别不平衡的汽缸；以及响应于识别不平衡的汽缸，基于不平衡的汽缸的故障的量值减轻不平衡的汽缸。在该方法的第一示例中，其中与来自第三汽缸的排气相比，来自第一汽缸的更多排气流过第一排气氧传感器，并且与来自第一汽缸的排气相比，来自第三汽缸的更多排气流过第二排气氧传感器。该方法的第二示例可选地包括第一示例，并且进一步包括，其中不平衡的汽缸的故障的量值基于第一和第二排气氧传感器的读数来确定。该方法的第三示例可选地包括第一和第二示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中不平衡的汽缸通过调整经由燃料喷射器被喷射到不平衡的汽缸的燃料量来减轻。该方法的第四示例可选地包括第一至第三示例中的一个或更多个，并且进一步包括，其中第一排气氧传感器是UEGO传感器，并且第二排气氧传感器是HEGO传感器，并且HEGO传感器的输出经由传递函数来转换。
注意，本文中包括的示例控制和估计方法能够与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在本文中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，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实现。在本文中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/或功能可以以所示顺序执行、并行地执行，或者在一些情况下被省略。同样，所述处理顺序不是实现本文中所描述的示例实施例的特征和优点所必须要求的，而是为了便于说明和描述而被提供。取决于所使用的特定策略，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。进一步的，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，其中通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的系统中的指令而使所描述的动作得以实现。
应认识到，在本文中所公开的配置和方法本质上是示范性的，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以及其他的特征、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。这类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以通过修改现有权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求而要求保护。这类权利要求，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 (19)

1.一种用于多汽缸发动机的方法，其包含：
基于被设置在催化剂上游的第一传感器和在所述催化剂下游的第二传感器中的每个，识别不平衡的汽缸，其中所述第一传感器和所述第二传感器被设置在相对于排气道的中心轴线的相对侧上；以及
经由燃料喷射器调整所述不平衡的汽缸的空燃比。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一传感器对第一汽缸的所述空燃比相比于对其余汽缸的空燃比更灵敏，其中所述中心轴线是沿着排气流通过催化剂砖的通道的方向的纵向轴线。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述第二传感器对第三汽缸的所述空燃比相比于对其余汽缸的空燃比更灵敏。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一传感器和所述第二传感器对第二汽缸的所述空燃比具有相同的灵敏性。
5.根据权利要求4所述的方法，其中如果所述第一传感器和所述第二传感器两者的读数都是浓，那么所述第二汽缸的空燃比为不平衡浓。
6.根据权利要求4所述的方法，其中如果所述第一传感器和所述第二传感器两者的读数都是稀，那么所述第二汽缸的空燃比为不平衡稀。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述不平衡的汽缸的所述空燃比基于所述不平衡的汽缸的故障的量值来调整，所述故障的量值基于所述第一传感器和所述第二传感器中的对所述不平衡的汽缸的所述空燃比具有更高灵敏性的一个传感器来确定。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一传感器是UEGO传感器，并且所述第二传感器是HEGO传感器。
9.一种用于多汽缸发动机的方法，其包含：
基于在催化剂上游的第一传感器和在所述催化剂下游的第二传感器中的每个，检测汽缸间不平衡，其中所述第一传感器和所述第二传感器对每个汽缸的空燃比具有不同的灵敏性；
基于所述第一传感器和所述第二传感器中的每个，确定不平衡的汽缸中的故障的量值；以及
基于所述故障的所述量值通过调整被喷射到所述不平衡的汽缸内的燃料来减轻所述汽缸间不平衡，
其中所述第一传感器和所述第二传感器被设置在相对于排气道的中心轴线的相对侧上。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一传感器对第一汽缸的所述空燃比相比于对其余汽缸的空燃比更灵敏，所述第二传感器对第三汽缸的所述空燃比相比于对其余汽缸的空燃比更灵敏，并且所述第一传感器和所述第二传感器对第二汽缸的所述空燃比具有相同的灵敏性。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述第一汽缸的所述故障的所述量值基于来自所述第一传感器与所述第二传感器的相对燃料-空气比之间的比，所述第三汽缸的所述故障的所述量值来自所述第二传感器与所述第一传感器的相对燃料-空气比之间的比。
12.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二汽缸的所述故障的所述量值基于来自所述第一传感器的相对燃料-空气比与1进行比较。
13.根据权利要求10所述的方法，其中所述第二汽缸的所述故障的所述量值基于来自所述第二传感器的相对燃料-空气比与1进行比较。
14.根据权利要求9所述的方法，其中被喷射到所述不平衡的汽缸内的所述燃料经由更新与所述不平衡的汽缸相关联的燃料喷射器的倍增器来调整，并且所述更新的量基于所述不平衡的汽缸的所述故障的所述量值。
15.一种发动机系统，其包含：
多个汽缸；
至少一个燃料喷射器，用于将燃料喷射到所述汽缸中的每个内；
排气道；
催化剂，其被耦接至所述排气道；
第一排气氧传感器，其在所述催化剂的上游被耦接至所述排气道；
第二排气氧传感器，其在所述催化剂的下游被耦接至所述排气道，其中所述第一排气氧传感器和所述第二排气氧传感器相对于所述排气道的中心轴线彼此相对地进行设置；以及
控制器，其被配置为具有被存储在非临时性存储器上用于以下步骤的计算机可读指令：
基于所述第一排气氧传感器和第二排气氧传感器的读数，经由查询表识别不平衡的汽缸；以及
响应于识别所述不平衡的汽缸，基于所述不平衡的汽缸的故障的量值减轻所述不平衡的汽缸。
16.根据权利要求15所述的发动机系统，其中与来自第三汽缸的排气相比，来自第一汽缸的更多排气流过所述第一排气氧传感器，并且与来自第一汽缸的排气相比，来自第三汽缸的更多排气流过所述第二排气氧传感器。
17.根据权利要求15所述的发动机系统，其中所述不平衡的汽缸的所述故障的所述量值基于所述第一排气氧传感器和第二排气氧传感器的读数而被确定。
18.根据权利要求15所述的发动机系统，其中所述不平衡的汽缸通过调整经由燃料喷射器被喷射到所述不平衡的汽缸的燃料量而被减轻。
19.根据权利要求15所述的发动机系统，其中所述第一排气氧传感器是UEGO传感器，并且所述第二排气氧传感器是HEGO传感器，并且所述HEGO传感器的输出经由传递函数被转换。
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