CN107654302B - 燃料控制系统及延时补偿方法 - Google Patents

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Abstract

延迟模块基于接收的对第一环路的基础请求设置对第二环路的延迟基础请求。第一和第二环路之间的第一时段对应于：氧传感器的第一延迟时段；以及排气从发动机的气缸流动至氧传感器的第二延迟时段。闭合环路模块确定第二环路的闭合环路校正，这基于：对第二环路的延迟基础请求；来自氧传感器的测量；第一环路的闭合环路校正；以及第三环路的闭合环路校正。第二和第三环路之间的第二时段对应于氧传感器的第一延迟时段。加法模块基于基础请求以及第二环路的闭合环路校正设置对第二控制环路的最终请求。

Description

燃料控制系统及延时补偿方法
技术领域
本公开涉及内燃机，并且更具体地涉及燃料控制系统和方法。
背景技术
在此提供的背景技术描述是为了一般地呈现本公开的背景。当前署名的发明人的工作就其在该背景部分所描述的以及在提交时可以不另外被作为是现有技术的多个方面的描述而言既不明确地也不隐含地被认可为是本公开的现有技术。
燃料控制系统控制至发动机的燃料供应。燃料控制系统基于目标当量比(EQR)确定目标燃料供给参数。为达到目标EQR，燃料控制系统基于来自一个或多个通用排气氧(UEGO)传感器的数据控制提供至发动机的燃料量。例如只有当UEGO传感器指示排气相对于目标EQR是(燃料)浓的，燃料控制系统可减少提供至发动机的燃料量。相反地，当排气相对于目标EQR是稀的时，燃料控制系统可增加提供至发动机的燃料量。基于UEGO测量调节提供至发动机的燃料量以约为目标EQR(例如化学计量EQR)调整在发动机内燃烧的空气/燃料混合物。
发明内容
在一个特征中，描述了车辆的燃料控制系统。基于接收的对第一控制环路的基础EQR请求，当量比(EQR)延迟模块设置对第二控制环路的延迟基础EQR请求。第一和第二控制环路之间的第一时段对应于以下总和：排气氧(EGO)传感器的第一延迟时段；加上排气从发动机的气缸流动至EGO传感器的第二延迟时段。闭合环路模块确定第二控制环路的闭合环路校正，这基于对第二控制环路的延迟基础EQR请求；使用EGO传感器测量的第二控制环路的EQR；为第一控制环路确定的闭合环路校正的第一值；以及为第三控制环路确定的闭合环路校正的第二值。第二和第三控制环路之间的第二时段对应于EGO传感器的第一延迟时段。基于对第二控制环路的基础EQR请求以及对第二控制环路的闭合环路校正，加法模块设置对第二控制环路的最终EQR请求。燃料致动器模块基于最终EQR请求控制至发动机的燃料喷射。
在进一步的特征中，加法模块设置对第二控制环路的最终EQR请求，其等于对第二控制环路的基础EQR请求加上对第二控制环路的闭合环路校正。
在进一步的特征中，随着对第二控制环路的延迟基础EQR请求、使用EGO传感器测量的第二控制环路的EQR、为第一控制环路确定的闭合环路校正的第一值以及为第三控制环路确定的闭合环路校正的第二值的变化，反馈模块确定第二控制环路的反馈值；反馈模块确定第二控制环路的反馈值。基于为第二控制环路确定的反馈值和分别为一个或多个其它控制环路确定的反馈值的一个或多个值，闭合环路模块确定第二控制环路的闭合环路校正。
在进一步的特征中，基于为第二控制环路确定的反馈值和分别为一个或多个控制环路确定的反馈值的一个或多个值，闭合环路模块通过使用比例积分(PI)控制器确定第二控制环路的闭合环路校正。
在进一步的特征中，反馈模块设置反馈值，这基于：对第二控制环路的延迟基础EQR请求；减去(i)使用EGO传感器测量的第二控制环路的EQR与(ii)为第一控制环路确定的闭合环路校正的第一值之间的第一差值；减去为第三控制环路确定的闭合环路校正的第二值。
在进一步的特征中，排气流率模块确定通过发动机的排气系统的排气的流率，并且EQR延迟模块基于排气流率设置第一时段和第二时段中的至少一个。
在进一步的特征中：第一时段是固定的预定值；并且EQR延迟模块基于排气流率设置第二时段。
在进一步的特征中，排气流率模块基于进入发动机的空气的质量流率和发动机速度中的至少一个确定通过发动机的排气系统的排气的流率。
在进一步的特征中，EGO传感器位于发动机排气系统中的催化剂的上游。
在进一步的特征中，指令生成器模块基于化学计量的EQR生成基础EQR请求。
在一个特征中，用于车辆的燃料控制方法包括，基于接收的对第一控制环路的基础当量比(EQR)请求，设置对第二控制环路的延迟基础EQR请求，其中第一和第二控制环路之间的第一时段对应于以下总和：排气氧(EGO)传感器的第一延迟时段；加上排气从发动机的气缸流动至EGO传感器的第二延迟时段。燃料控制方法进一步包括：确定第二控制环路的闭合环路校正，这基于：对第二控制环路的延迟基础EQR请求、使用EGO传感器测量的第二控制环路的EQR、为第一控制环路确定的闭合环路校正的第一值以及为第三控制环路确定的闭合环路校正的第二值，其中，第二和第三控制环路之间的第二时段对应于EGO传感器的第一延迟时段。燃料控制方法进一步包括：基于第二控制环路的基础EQR请求和第二控制环路的闭合环路校正设置第二控制环路的最终EQR请求；以及基于最终EQR请求控制至发动机的燃料喷射。
在进一步的特征中，设置最终EQR请求包括设置对第二控制环路的最终EQR请求，其等于对第二控制环路的基础EQR请求加上对第二控制环路的闭合环路校正。
在进一步的特征中，燃料控制方法进一步包括，随着对第二控制环路的延迟基础EQR请求、使用EGO传感器测量的第二控制环路的EQR、为第一控制环路确定的闭合环路校正的第一值以及为第三控制环路确定的闭合环路校正的第二值的变化，确定第二控制环路的反馈值；确定第二控制环路的反馈值。确定闭合环路校正包括基于为第二控制环路确定的反馈值和分别为一个或多个其它控制环路确定的反馈值的一个或多个值确定第二控制环路的闭合环路校正。
在进一步的特征中，确定闭合环路校正包括基于为第二控制环路确定的反馈值和分别为一个或多个控制环路确定的反馈值的一个或多个值通过使用比例积分(PI)控制器确定第二控制环路的闭合环路校正。
在进一步的特征中，设置反馈值包括基于以下设置反馈值：对第二控制环路的延迟基础EQR请求；减去(i)使用EGO传感器测量的第二控制环路的EQR与(ii)为第一控制环路确定的闭合环路校正的第一值之间的第一差值；减去为第三控制环路确定的闭合环路校正的第二值。
在进一步的特征中，燃料控制方法进一步包括：确定通过发动机的排气系统的排气的流率；以及基于排气流率设置第一时段和第二时段中的至少一个。
在进一步的特征中：第一时段是固定的预定值；并且设置第一时段和第二时段中的至少一个包括基于排气流率设置第二时段。
在进一步的特征中，确定排气流率包括基于进入发动机的空气的质量流率和发动机速度中的至少一个确定通过发动机的排气系统的排气的流率。
在进一步的特征中，EGO传感器位于发动机排气系统中的催化剂的上游。
在进一步的特征中，燃料控制方法进一步包括基于化学计量的EQR生成基础EQR请求。
从详细描述、权利要求和附图中，本公开的进一步应用领域将变得显而易见。详细描述和特定实例仅仅是用于示例目的，而不是为了限定本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图中将能更充分地理解本公开，其中：
图1是实例发动机系统的功能框图；
图2是实例发动机控制系统的功能框图；
图3是实例燃料控制模块的实例实施方式的功能框图；以及
图4是绘示了控制发动机的燃料供给的实例方法的流程图。
在附图中，附图标记可能会被再次使用来指代相似和/或相同元件。
具体实施方式
发动机燃烧空气和燃料的混合物以产生扭矩。排气氧气(EGO)传感器在催化剂的上游和下游位置处测量排气中的氧气量。EGO传感器也可称为空气/燃料传感器。宽域空气/燃料(WRAF)传感器和通用EGO(UEGO)传感器测量指示浓稀操作的值之间的值，而转换EGO和转换空气/燃料传感器仅在指示浓稀操作的值之间切换。
燃料控制模块通过使用反馈控制和前馈控制生成最终当量比(EQR)请求。燃料控制模块基于最终EQR请求控制燃料喷射。关于反馈控制，燃料控制模块基于由排气中的催化剂的上游的EGO传感器在给定时刻测量的所测量EQR与该给定时刻的期望EQR之间的差值调节基础EQR请求。燃料控制模块基于以下进一步讨论的诸如补偿发动机延迟、传输延迟和传感器延迟的延迟确定期望EQR。关于前馈控制，燃料控制模块基于所调节基础EQR请求和基础EQR请求确定最终EQR请求。反馈控制和前馈控制的这种使用最小化了最终EQR请求的过冲和下冲并且允许燃料控制模块更加紧密地跟踪和实现最终EQR请求。
现在参照图1，呈现了实例发动机系统100的功能框图。车辆的发动机系统100包括基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入燃烧空气/燃料混合物以产生扭矩的发动机102。
通过进气系统108空气被吸入发动机102。进气系统108可包括进气歧管110和节流阀112。仅仅例如，节流阀112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块(ECM)114控制节流致动器模块116，并且节流致动器模块116调节节流阀112的开度以控制进入进气歧管110的空气流。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸。尽管发动机102包括多个气缸，出于示例目的示出了单个代表气缸118。仅仅例如，发动机102可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。ECM 114可指导气缸致动器模块120在某些情况下选择性地停用一些气缸，这可提高燃料效率。
通过使用四冲程循环或其它合适发动机循环发动机102可操作。以下描述的四冲程循环的四个冲程将称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴的每个回转期间(未示出)，四个冲程中的两个在气缸118内发生。因此，两个曲轴回转对气缸118经历所有四个冲程来说是必需的。对于四冲程发动机而言，一个发动机循环可对应于两个曲轴回转。
当气缸118被启动时，在进气冲程期间来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入气缸118。ECM 114控制调节燃料喷射以达到目标空气/燃料比的燃料致动器模块124。燃料可在中心位置处或在诸如靠近每个气缸的进气阀122的多个位置处被喷射入进气歧管110。在各种实施方式中(未示出)，燃料可被直接喷射入气缸或喷射入与气缸相关联的混合室/端口。燃料致动器模块124可暂停至已停用气缸的燃料的喷射。
所喷射燃料与空气混合并且在气缸118中产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102可为压缩点火发动机，在这种情况下压缩导致空气/燃料混合物的点火。替代地，发动机102可为火花点火发动机，在这种情况下火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号为气缸118中的火花塞128提供能量，火花塞128点燃空气/燃料混合物。诸如均质冲量压缩点火(HCCI)发动机的一些类型的发动机可进行压缩点火和火花点火。火花正时可相对于当活塞处于其将称为上止点(TDC)的最高位置时的时间来指定。
火花致动器模块126可由表示应当在TDC之前或之后多远生成火花的正时信号控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接相关，所以火花致动器模块126的操作可与曲轴的位置同步。火花致动器模块126可中止向停用的气缸供应火花或向停用的气缸提供火花。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以定义为活塞到达TDC与活塞回到将称为下止点(BDC)的最低位置时的时间之间的时间。
在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130排出燃烧副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。排气系统134包括催化剂136，例如三效催化剂(TWC)。催化剂136与排气的组分反应，例如氮氧化物(NOx)、一氧化碳(CO)和二氧化碳(CO2)等。
上游排气氧(EGO)传感器(USEGO传感器)138位于催化剂136的上游。下游EGO传感器(DSEGO传感器)139位于催化剂136的下游。USEGO传感器138例如可位于排气歧管的排气流道的汇合点处或者其它合适位置处。
USEGO传感器138和DSEGO传感器139测量在其相应位置处的排气中的氧气量并且基于氧气量生成EGO信号。仅仅例如，USEGO传感器138基于催化剂136上游的氧气量生成上游EGO(USEGO)信号。DSEGO传感器139基于催化剂136下游的氧气量生成下游EGO(DSEGO)信号。
USEGO传感器138和DSEGO传感器139可各自包括通用EGO(UEGO)传感器(也称为宽带EGO传感器或宽域EGO传感器)，或其它合适类型的EGO传感器。EGO传感器也可以称为空气/燃料比传感器。例如，宽域EGO传感器可称为宽域空气/燃料(WRAF)传感器。转换EGO传感器生成以电压为单位的EGO信号，并且当氧浓度水平是稀或者浓时相应地转换EGO信号为低电压(例如，大约0.2V)或者高电压(例如，大约0.8V)。相比之下，UEGO传感器生成对应于排气的EQR且提供浓稀之间的测量的EGO信号。
进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可控制气缸118的多个进气阀(包括进气阀122)和/或可控制多组气缸(包括气缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可控制气缸118的多个排气阀和/或可控制多组气缸(包括气缸118)的排气阀(包括排气阀130)。尽管示出并且已经讨论了基于凸轮轴的阀致动机构，但是可实施无凸轮阀致动器。尽管示出了分离的进气凸轮轴和排气凸轮轴，但是可使用具有用于进气阀和排气阀的凸耳的凸轮轴。
气缸致动器模块120可通过中止进气阀122和/或排气阀130的打开来停用气缸118。进气阀122的打开时间可通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC来改变。排气阀130的打开时间可通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC改变。相位器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在各种实施方式中，可以省略凸轮相位。可变阀升程(未示出)也可由相位器致动器模块158控制。在各种其它实施方式中，进气阀122和/或排气阀130可由除了凸轮轴之外的其它致动器来控制，例如机电致动器、电动液压致动器和电磁致动器等。
发动机系统100可包括为进气歧管110提供增压空气的一个或多个增压装置，例如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出了包括涡轮增压器涡轮160-1的涡轮增压器，涡轮增压器涡轮160-1由流经排气系统134的排气驱动。涡轮增压器还包括由涡轮增压器涡轮160-1驱动且压缩导入节流阀112的空气的涡轮增压器压缩机160-2。发动机系统100可包括多于一个的增压装置，例如顺序涡轮增压器或并联涡轮增压器。
废气门162控制经过和绕过涡轮增压器涡轮160-1的排气流。废气门也可以称为(涡轮增压器)涡轮旁通阀。废气门162可允许排气旁通绕过涡轮增压器涡轮160-1以降低由涡轮增压器提供的进气空气压缩量。ECM114可经由废气门致动器模块164来控制涡轮增压器。废气门致动器模块164可通过控制废气门162的开度来调整涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可由废气门致动器模块164控制。涡轮增压器可具有可变几何结构，这可通过涡轮致动器模块(未示出)控制。
冷却器(例如，充气冷却器或中间冷却器)可以消散压缩空气充气中含有的一部分热量，该热量在空气被压缩时生成。虽然出于示例目的而分开示出，但是涡轮增压器涡轮160-1和涡轮增压器压缩机160-2可彼此机械连接，从而将进气空气置于与热排气紧密接近。压缩空气充气可从排气系统134的部件吸收热量。
发动机系统100可包括排气再循环(EGR)阀170，EGR阀170选择地将排气再引导回到进气歧管110。EGR阀170可位于涡轮增压器涡轮160-1的上游。EGR阀170可由EGR致动器模块172控制。
曲轴位置可以通过使用曲轴位置传感器180测量。发动机速度可基于通过使用曲轴位置传感器180测量的曲轴位置被确定。发动机冷却剂的温度可通过使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可位于发动机102内或位于冷却剂循环的其它位置，例如散热器(未示出)。
进气歧管110内的压力可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，即环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差值。可使用空气质量流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110的空气质量流率。在各种实施方式中，MAF传感器186可位于还包括节流阀112的壳体中。
可使用一个或多个节流位置传感器(TPS)190测量节流阀112的位置。吸入发动机102的空气的温度可使用进气空气温度(IAT)传感器192测量。发动机系统100还可包括一个或多个其它传感器193。其它传感器193包括环境空气压力传感器、加速器踏板位置(APP)传感器和离合器踏板位置(CPP)传感器(例如，在手动变速的情况下)，并且可包括一个或多个其它类型的传感器。APP传感器测量车辆的乘客舱室内的加速器踏板的位置。CPP传感器测量测量的乘客舱室内的离合器踏板的位置。其它传感器193还可包括一个或多个测量车辆的纵向加速度的加速度传感器。ECM114可使用来自传感器的信号为发动机系统100做出控制决定。
例如，ECM 114可与变速器控制模块194通信以通过变速器195中的换档来协调发动机操作。例如，在换档过程中，ECM 114可降低发动机扭矩。例如，ECM 114可与混合控制模块196通信以协调发动机102与电动机198的操作。电动机198还可用作发电机，并且可用于为车辆电气系统的使用和/或为电池中的储存产生电能。尽管仅仅示出和讨论了电动机198，但是可实施多个电动机。在各种实施方式中，ECM 114、变速器控制模块194和混合控制模块196的各种功能可集成进一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统均可称为发动机致动器。每个发动机致动器具有相关联的致动器值。例如，节流致动器模块116可称为发动机致动器，并且节流开度面积可称为致动器值。在图1的实例中，节流致动器模块116通过调节节流阀112的叶片的角度来实现节流开度面积。
火花致动器模块126也可称作发动机致动器，而对应的致动器值可为火花正时的量。其它发动机致动器可包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、废气门致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些致动器，致动器值可分别对应于气缸启动/停用顺序(或模式)、燃料供给比率、进气和排气凸轮相位器角度、目标废气门开度和EGR阀开度。ECM 114可控制致动器值，以使发动机102生成所需的发动机输出扭矩。
现在参照图2，呈现了实例发动机控制系统的功能框图。扭矩请求模块204基于一个或多个驾驶员输入212确定发动机102的扭矩请求208。驾驶员输入212可包括例如，加速器踏板位置、制动踏板位置、巡航控制输入和/或一个或多个其它合适的驾驶员输入。例如，扭矩请求208可随着加速器踏板位置增加而增加(相对于预定静止加速器踏板位置，例如零)，并且反之亦然。此外或者另外，扭矩请求模块204可基于一个或多个其它扭矩请求确定扭矩请求208，例如由ECM 114生成的扭矩请求和/或从车辆的其它模块接收的扭矩请求，例如变速器控制模块194、混合控制模块196和底盘控制模块等。
一个或多个发动机致动器基于扭矩请求208和/或一个或多个其它参数被控制。例如，节流控制模块216可基于扭矩请求208确定目标节流开度220。节流致动器模块116可基于目标节流开度220调节节流阀112的开度。
火花控制模块224基于扭矩请求208确定目标火花正时228。火花致动器模块126基于目标火花正时228生成火花。燃料控制模块232基于扭矩请求208确定一个或多个目标燃料供给参数236。例如，目标燃料供给参数236可包括最终当量比(EQR)请求、喷射该量的燃料喷射的数量以及每个喷射的正时。燃料致动器模块124基于目标燃料供给参数236喷射燃料。最终EQR请求在下面进一步讨论。
相位器控制模块237基于扭矩请求208确定目标进气和排气凸轮相位器角度238、239。相位器致动器模块158可基于目标进气和排气凸轮相位器角度238、239分别调节进气和排气凸轮相位器148、150。
废气门控制模块240基于扭矩请求208设置目标废气门开度242。废气门致动器模块164基于目标废气门开度242控制废气门162的开度。仅仅例如，废气门致动器模块164可基于目标废气门开度242通过使用使目标废气门开度与目标DC相关的函数和映射确定应用于废气门162的目标占空比(DC)。废气门致动器模块164可基于目标DC将信号应用于废气门162。
气缸控制模块244以气缸(“下一个气缸”)的预定点火次序生成用于下一个气缸的启动/停用指令248。启动/停用指令248指示下一个气缸是否应该被启动或停用。仅仅例如，气缸控制模块244可在下一个气缸应该被启动时将启动/停用指令248设置为第一状态(例如1)，并且在下一个气缸应该被停用时将启动/停用指令248设置为第二状态(例如0)。尽管启动/停用指令248被讨论为以预定点火次序为下一个气缸而生成，启动/停用指令248可以预定点火次序紧接着下一个气缸为第二气缸生成，以预定点火次序紧接着第二气缸为第三气缸生成，或者以预定点火次序接着下一个气缸为另一气缸生成。
当启动/停用指令248指示下一个气缸应该被停用时，气缸致动器模块120停用下一个气缸的进气和排气阀。当启动/停用指令248指示下一个气缸应该被启动时，气缸致动器模块120允许下一个气缸的进气和排气阀的打开和关闭。
当启动/停用指令248指示下一个气缸应该被停用时，燃料控制模块232暂停下一个气缸的燃料供给。当启动/停用指令248指示下一个气缸应该被启动时，燃料控制模块232设置目标燃料供给参数236以向下一个气缸提供燃料。当启动/停用指令248指示下一个气缸应该被启动时，火花控制模块224可向下一个气缸提供火花。当启动/停用指令248指示下一个气缸应该被停用时，火花控制模块224可向下一个气缸提供火花或者暂停至下一个气缸的火花。
气缸停用不同于燃料切断(例如减速燃料切断)。当气缸被停用时，气缸的进气和排气阀保持关闭。当至气缸的燃料被切断时，气缸的进气和排气阀仍可被打开和关闭。
指令生成器模块252可确定一个或多个发动机操作条件。仅仅例如，发动机操作条件可包括但不限于发动机速度、每气缸空气量(APC)、发动机负载和/或其它合适参数。在一些发动机系统中，APC可为一个或多个未来燃烧事件而被预测。发动机负载可基于例如发动机102的APC与最大APC的比而被确定。替代地，发动机负载可基于指示平均有效压力(IMEP)、发动机扭矩或指示发动机负载的另一合适参数而被确定。
指令生成器模块252还生成基础当量比(EQR)请求256。基础EQR请求256基于催化剂136上游的空气/燃料混合物的目标当量比(EQR)。仅仅例如，目标EQR可包括化学计量的EQR(即1.0)。在各种实施方式中，指令生成器模块252可在预定的浓EQR与稀EQR之间切换基础EQR请求256。指令生成器模块252还可基于诸如扭矩请求208的一个或多个操作参数调节基础EQR请求256。例如，当扭矩请求208增加时，指令生成器模块252可给基础EQR请求256加更浓的燃料。
如以下进一步讨论的，燃料控制模块232接收基础EQR请求256并且基于基础EQR请求256和在给定时刻使用USEGO传感器138获得的所测量EQR与该给定时刻的期望EQR之间的任何误差生成最终EQR请求。燃料控制模块232基于喷射燃料的时间与由于燃料喷射造成的排气将被反映在所测量EQR中的时间之间的延迟确定期望EQR。这些延迟一般可称为发动机系统100的延迟。
图3是燃料控制模块232的实例实施方式的功能框图。燃料控制模块232可包括EQR延迟模块304、反馈模块308、闭合环路模块312和校正延迟模块316。
发动机系统100的延迟可包括，例如，发动机延迟、传输延迟和传感器延迟。发动机延迟可对应于例如燃料被提供至发动机102的气缸时与所得排气从气缸被排出时之间的时段。发动机延迟可为固定值或例如基于发动机速度(RPM)的变量。传输延迟可对应于所得排气从气缸被排出时与所得排气到达USEGO传感器138的位置时之间的时段。传输延迟是例如基于排气流率的变量。传感器延迟可对应于所得排气到达USEGO传感器138的位置时与所得排气被反映在USEGO信号中时之间的延迟。传感器延迟可为固定值或根据传感器时间常数的变量。
EQR延迟模块304基于基础EQR请求256确定延迟基础EQR 318。延迟基础EQR请求318也可称为预测EQR，因为其对应于给定时间的所测量EQR的预测值。EQR延迟模块304可包括传感器延迟模块320和传输延迟模块324。传感器延迟模块320和传输延迟模块324基于排气流率330分别确定传感器延迟和传输延迟。传感器延迟模块320可例如使用使排气流率与传感器延迟相关的等式或查找表确定传感器延迟。传输延迟模块324可例如使用使排气流率与传输延迟相关的等式或查找表确定传输延迟。
排气流率模块328例如使用使MAF和发动机速度与排气流率相关的等式或查找表基于进入发动机102的MAF 332和发动机速度336确定排气流率330。MAF 332可使用MAF传感器186测量，并且发动机速度336可使用曲轴位置传感器180测量。
在确定延迟基础EQR 318时，EQR延迟模块304考虑了传感器延迟和传输延迟。EQR延迟模块304存储基础EQR请求256的EQR并且可基于给出传感器延迟和传输延迟的一个或多个所存储EQR确定延迟基础EQR 318。例如，EQR延迟模块304可基于或等于存储了一定数量的早期控制环路的基础EQR请求256的EQR为当前控制环路设置延迟基础EQR318，其中早期控制环路的该数量对应于传感器延迟和传输延迟的数学总和。
反馈模块308基于延迟基础EQR 318和多个闭合环路校正确定反馈值340。第一差值模块344基于或等于延迟闭合环路校正364与所测量EQR352之间的差值设置EQR误差348。所测量EQR 352对应于由USEGO传感器138测量的当前EQR。如以下进一步讨论的，延迟闭合环路校正364被延迟以考虑传感器延迟和传输延迟。
第二差值模块356基于或等于延迟基础EQR 318与EQR误差348之间的差值来设置第二EQR差值358。第三差值模块360基于或等于第二EQR差值358与第二延迟闭合环路校正366之间的差值来设置反馈值340。如以下进一步讨论的，与为考虑传感器延迟和传输延迟而延迟的延迟闭合环路校正364相比，第二延迟闭合环路校正366被延迟以仅仅考虑传感器延迟。
闭合环路模块312基于反馈值340确定闭合环路校正368。仅仅例如，闭合环路模块312可包括比例积分(PI)控制器、比例(P)控制器、积分(I)控制器、比例积分微分(PID)控制器或基于反馈值340确定闭合环路校正368的另一个合适类型的闭合环路控制器。
校正延迟模块316基于闭合环路校正368确定延迟闭合环路校正364和第二延迟闭合环路校正366。和EQR延迟模块304一样，校正延迟模块316可包括传感器延迟模块372和传输延迟模块376。传感器延迟模块372基于排气流率330确定传感器延迟，并且传输延迟模块376基于排气流率330确定传输延迟。传感器延迟模块372可例如使用使排气流率与传感器延迟相关的等式或查找表确定传感器延迟。传输延迟模块376可例如使用使排气流率与传输延迟相关的等式或查找表确定传输延迟。
传感器延迟模块372施加传感器延迟，而传输延迟模块376施加传输延迟。延迟闭合环路校正364因此考虑传感器延迟和传输延迟。例如，传感器延迟模块372存储闭合环路校正368的EQR并且可基于给出传感器延迟的一个或多个所存储EQR确定第二延迟闭合环路校正366。例如，传感器延迟模块372可基于或等于存储了第二数量的早期控制环路的闭合环路校正368的EQR为当前控制环路设置第二延迟闭合环路校正366，其中第二数量的早期控制环路对应于传感器延迟。
79传输延迟模块376存储第二延迟闭合环路校正366的EQR并且可基于一个或多个给出传输延迟的所存储EQR确定延迟闭合环路校正364。例如，传输延迟模块376可基于或等于存储了第三数量的早期控制环路的第二延迟闭合环路校正366的EQR为当前控制环路设置延迟闭合环路校正364，其中第三数量的早期控制环路对应于传输延迟。传感器延迟模块320和传输延迟模块324的功能类似或等同于传感器延迟模块372和传输延迟模块376，以将传感器延迟和传输延迟施加在基础EQR请求256上。
加法模块380基于基础EQR请求256和闭合环路校正368确定最终EQR请求384。例如加法模块380可基于或等于基础EQR请求256与闭合环路校正368的数学总和设置最终EQR请求384。最终EQR请求384是以上讨论的目标燃料供给参数236的其中一个。燃料致动器模块124基于最终EQR请求384和其它目标燃料供给参数236控制至发动机102的燃料喷射。
图4是绘示了控制发动机的燃料供给的实例方法的流程图。在404处，燃料控制模块232可获得用于当前控制环路的基础EQR请求256。在408处，燃料控制模块232存储基础EQR请求256的EQR。未来的一定数量的控制环路对应于传感器延迟与传输延迟的数学总和，该所存储EQR将用作延迟基础EQR 318。如上所述，延迟基础EQR 318可称为预测EQR，因为其代表用于当前控制环路的所测量EQR 352的预测值。在412处，对于当前控制环路，EQR延迟模块304获取在当前控制环路之前存储了一定数量的控制环路的基础EQR请求256的EQR，并且将该获取EQR用作延迟基础EQR 318。再次地，该数量的控制环路对应于传感器延迟与传输延迟的数学总和。传感器和传输延迟模块320、324基于排气流率330分别确定传感器延迟和传输延迟。
在416处，反馈模块308确定反馈值340。第一差值模块344基于延迟闭合环路校正364与当前控制环路的所测量EQR 352之间的差值确定EQR误差348。所测量EQR 352使用USEGO传感器138来测量。延迟闭合环路校正364是考虑了传感器延迟和传输延迟的闭合环路校正368的延迟形式。下面将进一步讨论下一个控制环路的延迟闭合环路校正364的更新。第二差值模块356基于或等于延迟基础EQR 318与EQR误差348之间的差值设置当前控制环路的第二EQR差值358。第三差值模块360基于或等于第二EQR差值358与当前控制环路的第二延迟闭合环路校正366设置当前控制环路的反馈值340。第二延迟闭合环路校正366是考虑了传感器延迟的闭合环路校正368的延迟形式。下面将进一步讨论下一个控制环路的第二延迟闭合环路校正366的更新。
在420处，闭合环路模块312分别基于为当前控制环路确定的反馈值340和为先前控制环路确定的一个或多个其它先前反馈值确定当前控制环路的闭合环路校正368。例如，闭合环路模块312可通过使用PI控制控制器确定闭合环路校正368。
在424处，校正延迟模块316存储闭合环路校正368。未来的一定数量的控制环路对应于传感器延迟与传输延迟的数学总和，该存储的闭合环路校正368将用作延迟闭合环路校正364。
在428处，加法模块380基于或等于基础EQR请求256与当前控制环路的闭合环路校正368的数学总和设置当前控制环路的最终EQR请求384。在432处，燃料致动器模块124基于最终EQR请求384控制至气缸的燃料喷射。
在436处，传感器延迟模块372更新下一个控制环路的第二延迟闭合环路校正366，并且传输延迟模块376更新下一个控制环路的延迟闭合环路校正364。例如，传感器延迟模块372可基于或等于存储了第二数量的早期控制环路的闭合环路校正368的EQR设置下一个控制环路的第二延迟闭合环路校正366，其中第二数量的早期控制环路对应于传感器延迟。传输延迟模块376可基于或等于存储了第三数量的早期控制环路的第二延迟闭合环路校正366的EQR设置下一个控制环路的延迟闭合环路校正364，其中第三数量的早期控制环路对应于传输延迟。控制返回至404，等待下一个控制环路。
尽管已经提供了燃料控制的实例，延迟模块304、反馈模块308、闭合环路模块312和校正延迟模块316可以用于控制另一个发动机致动器或者用在具有延迟的另一类型的系统中。
前面的描述在本质上仅仅是示例性的并且绝不旨在限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教导可以通过各种形式来实施。因此，虽然本公开包括具体实例，但是本公开的真实范围不应该局限于此，因为在学习了附图、说明书和所附权利要求之后，其它修改将会变得显而易见。应该理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或多个步骤可以不同次序(或同时)执行。进一步，虽然每个实施例在上面被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施例而描述的这些特征中的任何一个或多个可以实施于任何其它实施例的特征中和/或与任何其它实施例的特征结合，即使没有明确描述结合。换句话说，所述实施例并不相互排斥，并且一个或多个实施例彼此的置换仍保留在本公开的范围内。
元件之间(例如模块、电路元件、半导体层等)的空间关系和功能关系通过使用各种术语来描述，包括“连接”、“接合”、“耦合”、“相邻”、“接近”、“在...顶部”、“之上”、“之下”和“设置”。除非明确描述为“直接的”，当在上述公开中描述第一和第二元件之间的关系时，该关系可以是直接关系，其中在第一和第二元件之间不存在其它中间元件，但是也可以是间接关系，其中在第一和第二元件之间(空间地或功能地)存在一个或多个中间元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应该被理解为意指使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)，并且不应该被理解为意指“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可用术语“电路”取代。术语“模块”可指，是以下的一部分或包括以下：专用集成电路(ASIC)、数字、模拟或混合型模拟/数字离散电路、数字、模拟或混合型模拟/数字集成电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)、执行代码的处理器电路(共用的、专用的或组的)、存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共用的、专用的或组的)、提供所述功能的其它合适硬件部件或者上述的一些或所有的组合，例如在片上系统内。
模块可包括一个或多个接口电路。在一些实例中，接口电路可包括连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可被分配在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可允许负载平衡。在进一步的实例中，服务器(也被称作远程服务器或云端服务器)模块可代表客户端模块完成一些功能。
如以上所使用的，术语代码可包括软件、固件和/或微代码，并且可指程序、例程、功能、类别、数据结构和/或对象。术语共享处理器电路涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器电路。术语组处理器电路涵盖执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器电路，其与其它处理器电路相组合。多个处理器电路的引用涵盖离散管芯上的多个处理器电路、单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个芯板、单个处理器电路的多个线程或上述的组合。术语共享存储器电路涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语组存储器电路涵盖存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的存储器电路，其与其它存储器相组合。
术语存储器电路是术语计算机可读介质的子集。如本文所使用的，术语计算机可读介质不涵盖通过介质(例如在载波上)传播的瞬时性电信号或瞬时性电磁信号；术语计算机可读介质因此可被认为是有形的和非瞬时性的。非瞬时性有形计算机可读介质的非限制性实例是非易失性存储器电路(例如快闪存储器电路、可擦除可编程只读存储器电路或掩膜只读存储器电路)、易失性存储器电路(例如静态随机访问存储器电路或动态随机访问存储器电路)、磁性存储介质(例如模拟或数字磁带或硬盘驱动器)，以及光存储介质(例如CD、DVD或蓝光光盘)。
本申请中描述的装置和方法可部分地或完全地由专用计算机实施，该专用计算机通过配置通用型计算机而被创造，以执行一个或多个包含在计算机程序中的具体功能。上述功能方框、流程图部件和其它元件用作软件规格，其可以通过技术人员或程序员的常规工作转化为计算机程序。
计算机程序包括存储在至少一个非瞬时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括或依赖于存储数据。计算机程序可涵盖与专用计算机的硬件相互作用的基本输入/输出系统(BIOS)、与专用计算机的具体设备相互作用的设备驱动器、一个或多个操作系统、用户应用、后台服务和后台应用等。
计算机程序可包括：(i)将被解析的描述性文本，例如HTML(超文本标记语言)或XML(扩展标记语言)、(ii)汇编代码、(iii)由编译器从源代码生成的目标代码、(iv)用于解释器的执行的源代码和(v)即时编译器的编译和执行的源代码等。仅仅作为实例，源代码可使用来自包括C、C++、C#、ObjectiveC、Haskell、Go、SQL、R、Lisp、
Figure BDA0001342483770000181
Fortran、Perl、Pascal、Curl、OCaml、
Figure BDA0001342483770000182
HTML5、Ada、ASP(动态服务器页面)、PHP、Scala、Eiffel、Smalltalk、Erlang、Ruby、
Figure BDA0001342483770000191
Lua和
Figure BDA0001342483770000192
的语言的句法来编写。
权利要求中表述的元件都不旨在是35U.S.C.§112(f)定义的装置加功能元件，除非元件使用短语“用于...的装置”来明确地表述，或者在方法权利要求使用短语“...的操作”或“...的步骤”的情况下。

Claims (10)

1.一种车辆的燃料控制系统，包含：
当量比EQR延迟模块，其基于接收的对第一控制环路的基础EQR请求设置对第二控制环路的延迟基础EQR请求，
其中所述第一和第二控制环路之间的第一时段对应于以下的总和：
排气氧EGO传感器的第一延迟时段；以及
排气从发动机的气缸流动至所述EGO传感器的第二延迟时段；
基于以下来确定所述第二控制环路的闭合环路校正的闭合环路模块：
所述第二控制环路的所述延迟基础EQR请求；
使用所述EGO传感器测量的所述第二控制环路的EQR；
为所述第一控制环路确定的所述闭合环路校正的第一值；以及
为第三控制环路确定的所述闭合环路校正的第二值，
其中，所述第二和第三控制环路之间的第二时段对应于所述EGO传感器的所述第一延迟时段；
加法模块，其基于对所述第二控制环路的所述基础EQR请求以及对所述第二控制环路的所述闭合环路校正设置对所述第二控制环路的最终EQR请求；以及
燃料致动器模块，其基于所述最终EQR请求控制至所述气缸的燃料喷射。
2.如权利要求1所述的燃料控制系统，其中，所述加法模块设置对所述第二控制环路的所述最终EQR请求，其等于对所述第二控制环路的所述基础EQR请求加上对所述第二控制环路的所述闭合环路校正。
3.如权利要求1所述的燃料控制系统，其进一步包含根据以下来确定所述第二控制环路的反馈值的反馈模块：
所述第二控制环路的所述延迟基础EQR请求；
使用所述EGO传感器测量的所述第二控制环路的所述EQR；
为所述第一控制环路确定的所述闭合环路校正的所述第一值；以及
为所述第三控制环路确定的所述闭合环路校正的所述第二值，
其中，所述闭合环路模块基于为所述第二控制环路确定的反馈值和分别为所述第一控制环路或第三控制环路确定的反馈值的一个或多个值确定所述第二控制环路的所述闭合环路校正。
4.如权利要求3所述的燃料控制系统，其中，所述闭合环路模块基于为所述第二控制环路确定的反馈值和分别为所述第一控制环路或所述第三控制环路确定的反馈值的一个或多个值通过使用比例积分控制器确定所述第二控制环路的所述闭合环路校正。
5.如权利要求3所述的燃料控制系统，其中，所述反馈模块基于以下来设置所述反馈值：
所述第二控制环路的所述延迟基础EQR请求；减去
（i）使用所述EGO传感器测量的所述第二控制环路的所述EQR与（ii）为所述第一控制环路确定的所述闭合环路校正的所述第一值之间的第一差值；减去
为所述第三控制环路确定的所述闭合环路校正的所述第二值。
6.如权利要求1所述的燃料控制系统，其进一步包含确定通过所述发动机的排气系统的排气流率的排气流率模块，
其中，所述EQR延迟模块基于所述排气流率设置所述第一时段和所述第二时段中的至少一个。
7.如权利要求6所述的燃料控制系统，其中：
所述第一时段是固定的预定值；以及
所述EQR延迟模块基于所述排气流率设置所述第二时段。
8.如权利要求6所述的燃料控制系统，其中，所述排气流率模块基于进入所述发动机的空气的质量流率和发动机速度中的至少一个确定通过所述发动机的所述排气系统的排气的所述流率。
9.如权利要求1所述的燃料控制系统，其中，所述EGO传感器位于所述发动机的排气系统中的催化剂的上游。
10.如权利要求1所述的燃料控制系统，其进一步包含基于化学计量的EQR生成所述基础EQR请求的指令生成器模块。
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