專利名稱：通用型跟蹤空氣燃料比調節(jié)器的離線標定的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機控制系統，且更具體地涉及用于內燃機的燃料控 制系統。
背景技術：
在此提供的背景描述用于一般地給出本發(fā)明的上下文的目的。目前 署名的發(fā)明人在此背景技術部分所描述范圍內的工作以及在提交時不 另外一見作現有技術的其他說明方面都既不明確也不隱含地,皮認為是反 對本發(fā)明的現有技術。
燃料控制系統降低汽油發(fā)動機的排放。燃料控制系統基于由布置在 車輛排氣系統內的一個或多個排氣氧(EGO)傳感器感測到的數據來控 制輸送到發(fā)動機的燃料量。EGO傳感器具有兩種類型通用(寬量程) 型EGO傳感器和開關型EGO傳感器。術語"EGO傳感器"典型地指開關 型EGO傳感器。如在此所使用，EGO傳感器包括寬量程EGO傳感器和開 關型EGO傳感器，除非另外指出。
燃料控制系統可以包括內部反饋回路和外部反饋回路。內部反饋回 路可以使用來自布置在催化轉換器之前的排氣氧(EGO)傳感器(即， 催化劑前EGO傳感器)的數據來控制輸送到發(fā)動機的燃料量。
例如，當催化劑前EGO傳感器感測到排氣內的濃空燃比時(即，未 燃燒的燃料蒸氣)，內部反饋回路可以降低傳送到發(fā)動機的希望的燃料 量(即，減少燃料指令)。當催化劑前EGO傳感器感測到排氣內的稀空 燃比時(即，氧過多)，內部反饋回路可以增加燃料指令。這將空燃比 維持在真實的化學計量比，或理想的空燃比，因此改進了燃料控制系統 的性能。改進燃料控制系統的性能可以改進車輛的燃料經濟性。
內部反饋回路可以使用比例積分控制方法來修正燃料指令。燃料指
4令可以進一 步基于短期燃料調整或長期燃料調整而被修正。短期燃料調 整可以通過基于發(fā)動機運行情況改變比例積分控制方法的增益來修正 燃料指令。當短期燃料調整不能在希望的時間期間內完全修正燃料指令 時，長期燃料調整可以修正燃料指令。
外部反饋回路可以使用來自布置在轉換器后的EGO傳感器(即，催 化劑后EGO傳感器)的信息以當存在意料之外的讀數時修正EGO傳感器 和/或轉換器。例如，外部反饋回路可使用來自催化劑后EGO傳感器的信 息，以將催化劑后EGO傳感器保持在希望的電壓電平。這樣，轉換器維 持希望的氧存儲量，因此改進燃料控制系統的性能。外部反饋回路可以 通過改變內部反々貴回路用以確定空燃比為濃空燃比還是稀空燃比的閾 值來控制內部反饋回路。
排氣成分影響EGO傳感器的運轉特性，因此影響EGO傳感器值的精 確性。其結果是，燃料控制系統被設計為基于與報告值不同的值運行。 例如，燃料控制系統被設計為"非對稱地，，運行，其中用于指示稀空燃 比的閾值與用于指示濃空燃比的閾值不同。
所以非對稱性典型地纟皮設計為根據發(fā)動機運行情況而變。非對稱性通過 調整內部反饋回路的增益和閾值而間接地實現，這要求在各種發(fā)動機運 行情況下進行大量試驗。此外，這種大范圍的標定對于每個動力總成類 型和車輛類型都是需要的且不容易與其他技術相容，這些技術包括但不
限制于可變氣門正時和升程。
發(fā)明內容
一種發(fā)動機燃料控制系統包括仿真模塊和控制模塊。仿真模塊基于 仿真的排氣氧濃度生成仿真的催化劑前排氣氧(EGO)傳感器信號。仿 真模塊基于仿真的催化劑前EGO傳感器信號確定仿真的催化劑前排氣 當量比(EQR)。控制模塊基于希望的排氣氧濃度生成希望的催化劑前 EGO傳感器信號。控制模塊基于希望的催化劑前EGO傳感器信號確定希 望的催化劑前EQR?？刂颇K基于仿真的催化劑前EQR和希望.的催化劑 前EQR確定成本函數。基于成本函數標定燃料控制系統。
一種用于控制向發(fā)動機的燃料供給的方法包括基于仿真的排氣氧 濃度生成仿真的催化劑前排氣氧(EGO)傳感器信號，和基于仿真的催化劑前EGO傳感器信號確定仿真的催化劑前排氣當量比(EQR)。該方 法還包括基于希望的排氣氧濃度生成希望的催化劑前EGO傳感器信號， 和基于希望的催化劑前EGO傳感器信號確定希望的排氣催化劑前EQR。 該方法還包括基于仿真的催化劑前EQR和希望的催化劑前EQR確定成 本函數。該方法還包括基于成本函數標定燃料控制系統。
本發(fā)明的其他應用領域將從下文中提供的詳細描述中變得顯見。應 理解的是詳細描述和特定例子僅用于圖示目的，而不限制本發(fā)明的范圍。
從詳細描述和附圖中將更完全地理解本發(fā)明，其中
圖l是根據本發(fā)明的發(fā)動機系統的典型實施的功能方框圖2是根據本發(fā)明的控制模塊的典型實施的功能方框圖3是根據本發(fā)明的閉環(huán)燃料控制模塊的典型實施的功能方框圖4是根據本發(fā)明的控制仿真模塊的典型實施的功能方框圖5是連接到根據本發(fā)明的控制仿真模塊的發(fā)動機仿真模塊的典型
實施的功能方框圖6是根據本發(fā)明的與多個發(fā)動機發(fā)火事件相關的燃料擾動的典型
圖；和
圖7是描繪了根據本發(fā)明的用于標定閉環(huán)燃料控制模塊的方法的典 型步驟的流程圖。
具體實施例方式
如下描述本質上僅是示例性的，且不意圖限制本發(fā)明，其應用或使 用。為清晰的目的，相同的附圖標記將在附圖中用于指示類似的元件。 如在此所使用，表述"A、 B和C的至少一個"應解釋為使用非排他性的 邏輯"或"的邏輯關系(A或B或C)。應理解的是在方法中的步驟可以 以不同的次序執(zhí)行而不改變本發(fā)明的原理。
如在此所使用，術語"模塊"指的是特定用途集成電路(ASIC), 電子電^各，執(zhí)行了一個或多個軟件或固件程序的處理器(共享處理器， 專用處理器或處理器組)和存儲器，組合邏輯電路，和/或提供了希望的 功能性的其他合適部件。為降低與常規(guī)燃料控制系統相關的標定成本，本發(fā)明的燃料控制系
統允許直接實現希望的運轉狀態(tài)(behavior),包括非對稱的運轉狀態(tài)。 本發(fā)明的燃料控制系統通過開環(huán)控制而非閉環(huán)控制實現希望的運轉狀 態(tài)。開環(huán)控制可以包括使用如下模型作為標定閉環(huán)控制的增益的替代， 該模型將希望的運轉狀態(tài)與實現希望的運轉狀態(tài)所需的燃料指令或抖 動信號關聯。
特別地，燃料控制系統通過開環(huán)控制實現排氣的振蕩氧濃度水平的 希望的運轉狀態(tài)。這樣的振蕩改進了燃料控制系統的性能。例如振蕩防 止發(fā)動機系統的催化轉換器內的低或高的氧存儲水平。燃料控制系統通 過確定排氣的預期氧濃度水平實現振蕩的氧濃度水平，該預期氧濃度水 平確定基于將預期水平與希望水平關聯的模型進行。即使在系統擾動和 /或模型錯誤中，燃料控制系統也補償當前燃料指令以滿足預期氧濃度水 平。燃料控制系統適用于不同的動力總成類型(例如帶有加熱氧傳感器 和/或寬量程傳感器的動力總成)和車輛類型。
本發(fā)明涉及用于標定燃庫+控制系統的系統和方法。該系統和方法包 括運行燃料控制系統的仿真以基于車輛測試數據、預期燃料擾動和發(fā)動 機仿真模塊的擾動識別閉環(huán)控制增益。該系統和方法還包括基于排氣的 希望當量比(EQR)和排氣的實際EQR確定成本函數。該成本函數通過 遺傳算法優(yōu)化，以在最小化希望的EQR和實際的EQR之間的差異的值處 標定閉環(huán)控制增益。
現在參考圖l,圖中示出典型的發(fā)動機系統IO。發(fā)動機系統10包括 發(fā)動機12、進氣系統14、燃料系統16、點火系統18和排氣系統20。發(fā)動 機12可以是帶有燃料噴射的任何類型的內燃機。僅作為例子，發(fā)動機12 可以包括燃料噴射發(fā)動機、汽油直接噴射發(fā)動機、均勻充氣壓縮點火發(fā) 動機或其他類型的發(fā)動機。
進氣系統14包括節(jié)氣門22和進氣歧管24。節(jié)氣門22控制空氣到發(fā)動 機12內的流入。燃料系統16控制燃料到發(fā)動機12內的流入。點火系統18 將由進氣系統14和燃料系統16提供到發(fā)動機12的空氣/燃料混合物點燃。
由空氣/燃料混合物燃燒產生的排氣通過排氣系統20離開發(fā)動機12。 排氣系統20包括排氣歧管26和催化轉換器28。催化轉換器28接收來自排 氣歧管26的排氣且在排氣離開發(fā)動機系統10之前降低其毒性。
發(fā)動機系統10進一步包括基于多種發(fā)動機運行參數調節(jié)發(fā)動機12的運行的控制模塊30?？刂颇K30與燃料系統16和點火系統18通信?？?制模塊30進一步與質量空氣流量(MAF )傳感器32、歧管空氣壓力(MAP ) 傳感器34和發(fā)動機每分鐘轉速(RPM)傳感器36通信?？刂颇K30進一 步與布置在排氣歧管26內的排氣氧(EGO)傳感器(即，催化劑前EGO 傳感器38)通信。
MAF傳感器3 2基于流入進氣歧管24內的空氣的質量生成MAF信號。 MAP傳感器34基于進氣歧管24內的空氣壓力生成MAP信號。RPM傳感器 36基于發(fā)動機12的曲軸(未示出)的轉速生成RPM信號。
催化劑前EGO傳感器38基于排氣歧管26內的排氣的氧濃度水平生 成催化劑前EGO信號。僅作為例子，催化劑前EGO傳感器38可以包括但 不限制于開關型EGO傳感器或通用型EGO(UEGO)傳感器。開關型EGO 傳感器生成以電壓為單位的EGO信號，且分別當氧濃度水平為貧或富時 將EGO信號切換到低電壓或高電壓。UEGO傳感器生成以當量比(EQR) 為單位的EGO信號，且消除了開關型EGO傳感器的貧和富氧濃度水平之 間的切:換。
現在參考圖2，控制模塊30包括設定點發(fā)生器模塊102、燃料確定模 塊104、燃料EGO確定才莫塊106和閉環(huán)燃料控制才莫塊108。設定點生成器 模塊102基于抖動信號和排氣歧管26內排氣的希望氧濃度水平生成希望 的催化劑前EQR信號。
希望的催化劑前EQR信號圍繞希望的氧濃度水平振蕩。設定點生成 器模塊102是開環(huán)指令生成器，且基于發(fā)動機運行情況確定抖動信號和 希望的氧濃度水平。發(fā)動機運行情況可以包括但不限制于曲軸轉速、進 氣歧管24內的空氣壓力和/或發(fā)動機冷卻劑的溫度。
燃料確定模塊104接收希望的催化劑前EQR信號和MAF信號。燃料 確定^f莫塊104基于希望的催化劑前EQR信號和MAF信號確定希望的燃料 指令。更具體地，燃料確定模塊104將希望的催化劑前EQR信號和MAF 信號相乘。
燃料確定模塊104進一 步將希望的催化劑前EQR信號和MAF信號的 乘積與預定的化學計量空燃比相乘，以確定希望的燃料指令。僅作為例 子，化學計量空燃比可為1:14.7。希望的燃料指令由于希望的催化劑前 EQR信號的振蕩(由于抖動)而振蕩。
燃料EGO確定模塊106接收希望的催化劑前EQR信號且基于希望的催化劑前EQR信號生成預期催化劑前EGO信號。預期催化劑前EGO信號 包括響應于希望的燃料指令的排氣歧管26內的排氣的預期氧濃度水平。 閉環(huán)燃料控制模塊108接收MAF信號、希望的燃料指令、預期催化劑前 EGO信號、催化劑前EGO信號、RPM信號和MAP信號。
閉環(huán)燃料控制模塊108基于MAF信號、預期催化劑前EGO信號、催 化劑前EGO信號、RPM信號和MAP信號確定燃料修正因數。燃料修正因 數將預期催化劑前EGO信號和催化劑前EGO信號之間的誤差最小化。閉 環(huán)燃料控制模塊108將燃料修正因數加到希望的燃料指令，以確定用于 燃料系統16的新指令(即，補償的最終燃料指令)。
現在參考圖3，閉環(huán)燃料控制模塊108在圖中示出。閉環(huán)燃料控制模 塊108包括濾波器才莫塊202、減法模塊206、離散積分器模塊208、超前-滯后補償器模塊210和加和模塊212。閉環(huán)燃料控制模塊108進一步包括 比例放縮模塊214、加和模塊216和燃料動力學補償器模塊218。如果催 化劑前EGO傳感器38包括開關型EGO傳感器，則閉環(huán)燃料控制才莫塊108 包括數字轉換器模塊204。
濾波器模塊202接收催化劑前EGO信號且將催化劑前EGO信號濾波 以供閉環(huán)燃料控制;f莫塊108使用。僅作為例子，濾波器模塊202可以包括 但不限制于一階滯后濾波器，該滯后濾波器降低了催化劑前EGO信號的 噪聲。當催化劑前EGO傳感器38包括開關型EGO傳感器時， 一階滯后濾 波器導致催化劑前EGO信號滯后且導致更好地指示了稀和濃空燃比之 間的切換。如果催化劑前EGO傳感器38包括開關型EGO傳感器，則數字 轉換器模塊204接收催化劑前EGO信號。數字轉換器模塊204將催化劑前 EGO信號量化(即，將其轉換為離散和/或數字信號)以供閉環(huán)燃料控制 模塊108使用。
減法模塊206接收預期催化劑前EGO信號和催化劑前EGO信號。減 法才莫塊206將催化劑前EGO信號從預期催化劑前EGO信號減去，以確定 預期催化劑前EGO誤差。離散積分器模塊208接收預期催化劑前EGO誤 差、RPM信號和MAF信號。
離散積分器模塊208離散地將預期催化劑前EGO誤差積分以確定積 分器修正因數。離散積分器模塊208使用比例積分(PI)控制方法來確定 積分器修正因數。積分器修正因數包括基于預期催化劑前EGO信號和催 化劑前EGO信號之間的差的離散積分的偏差。
9離散積分器才莫塊208基于RPM信號和MAF信號確定積分修正因數的 增益。積分器修正因數具有當量比(EQR)的單位。積分器修正因數用 于修正小的預期催化劑前EGO誤差且處理預期催化劑前EGO信號和催 化劑前EGO信號中的緩慢變化。
超前-滯后補償器模塊210接收預期催化劑前EGO誤差、RPM信號 和MAF信號。超前-滯后補償器模塊210離散地將預期催化劑前EGO誤 差積分，以確定超前-滯后修正因數。超前-滯后補償器模塊210使用 PI控制方法以確定超前-滯后修正因數。超前-滯后補償器模塊210包括 基于預期催化劑前EGO信號和催化劑前EGO信號之間的差的離散積分 的偏差。
超前-滯后補償器模塊210基于RPM信號和MAF信號確定超前-滯 后修正因數的增益。超前-滯后修正因數具有當量比(EQR)的單位。 超前-滯后修正因數用于修正大的預期催化劑前EGO誤差，且用于處理 預期催化劑前EGO信號和催化劑前EGO信號的快速變化。
加和模塊212接收積分器修正因數和超前-滯后修正因數，且將修 正因數相加以確定催化劑前EG(M奮正因數。比例放縮才莫塊214接收催化 劑前EGO修正因數和MAF信號。比例放縮模塊214基于催化劑前EGO修 正因數和MAF信號確定燃料修正因數。
更具體地，比例放縮模塊214將催化劑前EGO修正因數與MAF信號 相乘。比例放縮才莫塊214進一步將催化劑前EGO修正因數和MAF信號的 乘積與化學計量空燃比相乘，以確定燃料修正因數。加和才莫塊216接收 燃料修正因數和希望的燃料指令，且將燃料修正因數和希望的燃料指令 相加以確定最終燃料指令。
燃料動力學補償模塊218接收最終燃料指令、RPM信號和MAP信號。 燃料動力學補償器模塊218基于最終燃料指令、RPM信號和MAP信號確 定補償的最終燃料指令。補償的最終燃料指令是發(fā)動機12的標稱燃料動 力學特性的倒數，該標稱燃料動力學特性基于標稱燃料指令、RPM信號 和MAP信號確定。另外，補償的最終燃料指令可以對于發(fā)動機系統10內 的燃料損失(即，噴射到發(fā)動機12內的燃料在燃燒循環(huán)中未燃燒)補償 標稱燃料指令。關于補償的最終燃料指令的其他論述可見2007年7月17 日公布的名為 "Nonlinear Fuel Dynamics Control with Lost Fuel Compensation"的共同轉讓的美國專利No 7,246,004，該發(fā)明的內容在此通過引用完整地合并。
現在參考圖4，圖中示出控制仿真模塊300?？刂品抡婺K300包括 設定點生成器^t塊302、燃料確定^^莫塊304、燃料EGO確定;f莫塊306和閉 環(huán)燃料控制模塊308。控制仿真模塊300進一步包括MAP生成器模塊310、 RPM生成器模塊312、 MAP生成器模塊314和成本函數模塊316?？刂品?真模塊300用于以閉環(huán)燃料控制模塊308的不同增益執(zhí)行燃料控制系統 的仿真。控制仿真模塊300進一步用于基于希望的催化劑前EQR信號和 通過仿真確定的催化劑前EGO信號確定成本函數。
燃料確定模塊304包括與燃料確定模塊104相同的功能性。燃料EGO 確定模塊306包括與EGO確定模塊106相同的功能性。閉環(huán)燃料控制模塊 308包括與閉環(huán)燃料控制^t塊108相同的功能性。
設定點生成器模塊3 02接收車輛測試數據且基于車輛測試數據生成 希望的催化劑前EQR信號。僅作為例子，車輛測試數據可以從以多種駕 駛方案駕駛的代表性車輛采集到。僅作為例子，駕駛方案可以包括但不 限制于聯邦試驗程序(Federal Test Procedure, FTP)、標準駕駛方案和
重載瞬時駕駛方案。
MAF生成器才莫塊3 IO接收車輛測試數據且基于車輛測試數據生成 MAF信號以供控制仿真模塊300使用。RPM生成器模塊312接收車輛測試 數據且基于車輛測試數據生成RPM信號以供控制仿真才莫塊30(H吏用。 MAP生成器纟莫塊314接收車輛測試數據且基于車輛測試數據生成MAP信 號以供控制仿真才莫塊300使用。
成本函數^^莫塊316接收由設定點生成器302生成的希望的催化劑前 EQR信號和由圖5的發(fā)動機仿真沖莫塊生成的催化劑前EGO信號。成本函 數模塊316基于希望的催化劑前EGO信號和催化劑前EGO信號確定希望 的催化劑前EGO誤差。希望的催化劑前EGO誤差根據下式確定
e—" = (￡G,-￡GU)/￡GU) ( 1 ) 其中k是事件次數，EGO是催化劑前EGO且EGOde,d是希望的催化劑前 EGO。僅作為例子，事件可以包括但不限制于發(fā)動機12每次點燃空氣/ 燃料混合物(即，發(fā)動機發(fā)火事件)。
成本函數模塊316確定希望的催化劑前EGO誤差在每個區(qū)域內對于 所有事件的平均值，且確定希望的催化劑前EGO誤差在每個區(qū)域內對于 所有事件的標準差。區(qū)域是這樣的事件的范圍，即其中發(fā)動機運行情況
ii的函數樣條在樣條的預定節(jié)點內。區(qū)域的進一步論述可見2007年12月12 日提交的名為 "Calibration Systems and Methods for Scheduled Linear Control Algorithms in Internal Combustion Engine Control System Using Genetic Algorithms, Penalty Functions, Weighting and Embedding"的共同 轉讓的美國專利申請l 1/954,892,該發(fā)明的內容在此通過引用完整地合 并。對于區(qū)域A的平均希望的催化劑前EGO誤差根據下式確定
其中zonem是區(qū)域。對于區(qū)域S的希望的催化劑前EGO誤差的標準差根據
下式確定
^ (A) = 5/c/(e/rw(A:))VA: e z朋(3 )
成本函數模塊316基于每個區(qū)域的希望的催化劑前EGO誤差的平均
值和標準差確定對于每個區(qū)域的局部成本函數。對于區(qū)域Cm,局部成
本函數根據下式確定
C ,=+ "v乘( 4 )
成本函數才莫塊316基于每個區(qū)域的局部成本函數確定對于所有區(qū)域 的成本函數。對于所有區(qū)域C的成本函數根據下式確定
C二lX,xC^ (5)
m=〗
其中n是區(qū)域的總數，且,w是對于區(qū)域的權重函數。權重函數的進一步 論述可見前述共同轉讓的專利申請。
為保證閉環(huán)燃料控制模塊308的穩(wěn)定性，成本函數模塊316確定閉環(huán) 系統的極點或根。對于希望的催化劑前EGO信號N(Z)的傳遞函數的極點 多項式根據下式確定
#(2) = 2" -C^ X2" - 2 X2"—2 -…一 (6 )
其中c^是基于在單一事件中發(fā)動機運行情況確定的常數。成本函數模塊 316根據下式確定對于區(qū)域pmaxm的極點多項式的極點的最大模
/7maxw 二 max (|H|)5ijV(r) 二 0( 7 )
成本函數模塊316基于在每個區(qū)域內的極點的最大模是否小于或等 于預定值來為每個區(qū)域確定罰函數。如果在每個區(qū)域內極點的最大模小 于或等于預定值，則閉環(huán)燃料控制模塊308是區(qū)域內穩(wěn)定的或適度不穩(wěn) 定的，且罰函數設定為零。如果最大模大于預定值，則閉環(huán)燃料控制模 塊308在區(qū)域內是不穩(wěn)定的，且罰函數基于最大模和預定值被確定。僅作為例子，預定值可以設定為但不限制于0.985。對于區(qū)域CK,罰函數 根據下式確定
其中thresh是預定值。
成本函數模塊316可以將對于每個區(qū)域的罰函數加到對于每個區(qū)域 的成本函數，以補償閉環(huán)燃料控制模塊308的不穩(wěn)定值。對于所有區(qū)域C 的成本函數可以根據下式確定
C = t(Cm+Q/ ) (9)
穩(wěn)定性罰函數的另外論述可見前述共同轉讓的專利申請。
成本函數被輸出到標定模塊(未示出)，標定模塊可以被包含在控 制仿真才莫塊300內或在別處。標定才莫塊以通過遺傳算法最小化成本函數 的值標定閉環(huán)燃料控制模塊108的增益。關于閉環(huán)燃料控制模塊108的增 益標定以及遺傳算法的其他論述可見前述共同轉讓的專利申請。
現在參考圖5,圖中示出連接到控制仿真模塊300的發(fā)動機仿真模塊 400。發(fā)動機仿真模塊400包括脈沖擾動模塊402、階躍擾動模塊404、斜 i皮擾動才莫塊406、擾動選纟奪才莫塊408和加和;摸塊410。發(fā)動#幾仿真一莫塊400 還包括RPM擾動才莫塊412、 MAP擾動才莫塊414、燃料動力學才莫塊416、延 遲才莫塊418和傳感器仿真才莫塊420。發(fā)動機仿真沖莫塊400用于執(zhí)行燃料控 制系統和發(fā)動#兒系統100的仿真。
發(fā)動機仿真模塊400將燃料擾動引入到補償的最終燃料指令以在閉 環(huán)燃料控制模塊108內生成誤差。脈沖擾動模塊402、階躍擾動模塊404 和斜坡擾動才莫塊406分別生成脈沖擾動、階躍擾動和斜坡擾動。這些擾 動是燃料控制系統可能經歷的燃料擾動，且隨機地被放縮而作為補償的 最終燃料指令的百分比。
護u動選擇;f莫塊408接收上述4尤動且隨;f幾地不選纟奪護u動或選擇上述擾 動中的一個來確定燃料擾動。僅作為例子，擾動選擇模塊408可以包括 但不限制于多路復用器或開關。加和模塊410從控制仿真模塊300接收燃 料擾動和補償的最終燃料指令，且將燃料擾動和補償的最終燃料指令求 和。
RPM擾動模塊412和MAP擾動模塊414分別從控制仿真模塊300接收
如果 pmaxm￡^msA
否則RPM信號和MAP信號。RPM擾動沖莫塊412進行濾波且將隨^/L噪聲疊加到 RPM信號上，以確定擾動的RPM信號。MAP擾動模塊414進行濾波且將 隨機噪聲疊加到MAP信號上，以確定護L動的MAP信號。僅作為例子， RPM擾動才莫塊412和MAP擾動才莫塊414可以每個包括但不限制于低通濾 波器。擾動的RPM信號和擾動的MAP信號分別被隨機地放縮為RPM信號 幅值的百分比和MAP信號幅值的百分比。
燃料動力學^t塊416接收補償的最終燃料指令和燃料擾動的和、擾 動的RPM信號和擾動的MAP信號。燃料動力學模塊416基于排氣歧管26 內的排氣的仿真氧濃度水平生成仿真的催化劑前EGO信號。燃料動力學 模塊416基于將仿真的催化劑前EGO信號與發(fā)動機12的標稱燃料動力學 特性相關聯的模型，確定仿真的催化劑前EGO信號。標稱燃料動力學特 性基于補償的最終燃料指令和燃料擾動的和、擾動的RPM信號和擾動的 MAP信號來確定。
延遲才莫塊418接收仿真的催化劑前EGO信號和車輛測試數據，且基 于車輛測試數據確定要延遲仿真的催化劑前EGO信號的事件數。僅作為 例子，要延遲仿真的催化劑前EGO信號的事件數可以被確定為從控制仿 真模塊300輸出補償的最終燃料指令時到傳感器仿真模塊420確定催化 劑前EGO信號時的事件數。延遲模塊418對于確定的事件數將仿真的催 化劑前EGO信號延遲。
傳感器仿真模塊420接收仿真的催化劑前EGO信號且確定催化劑前 EGO信號。傳感器仿真模塊420基于將催化劑前EGO信號與仿真的催化 劑前EGO信號相關聯的模型，確定催化劑前EGO信號。傳感器仿真模塊 420將催化劑前EGO信號輸出到控制仿真才莫塊300。
因此，傳感器仿真模塊420才莫擬催化劑前EGO傳感器3.8。催化劑前 EGO信號與預期催化劑前EGO信號不同，因為燃料動力學補償器模塊 218基于RPM和MAP信號而不是擾動的RPM和擾動的MAP信號來確定 補償的最終燃料指令。通過在閉環(huán)燃料控制模塊108內引入誤差，發(fā)動 機仿真模塊400允許遺傳算法以關于系統擾動可靠穩(wěn)健(robust)的值標 定閉環(huán)控制增益。
現在參考圖6，圖中示出了燃料擾動隨發(fā)動機發(fā)火事件次數而變化 的典型圖。燃料擾動被隨機地放縮為基于車輛測試數據確定的補償的最 終燃料指令的百分比。車輛測試數據從根據FTP (即FTP行駛)駕駛的代表性車輛中采集。
圖中示出斜坡擾動502，其中對于2000次發(fā)動機發(fā)火事件，燃料擾 動逐漸降低達補償的最終燃料指令的20%。圖中示出斜坡擾動504,其 中對于2000次發(fā)動機發(fā)火事件，燃料擾動逐漸降低達補償的最終燃料指 令的5%。圖中示出脈沖擾動506,其中對于一次發(fā)動機發(fā)火事件，燃料 擾動增加補償的最終燃料指令的大致7.5 % 。
圖中示出脈沖擾動508，其中對于一次發(fā)動機發(fā)火事件，燃料擾動 降低了補償的最終燃料指令的大致5%。圖中示出階躍擾動510,其中對 于1000次發(fā)動機發(fā)火事件，燃料擾動增加了補償的最終燃料指令的12.5 %。圖中示出脈沖擾動512,其中對于一次發(fā)動機發(fā)火事件，燃料擾動 降低補償的最終燃料指令的大致10% 。
現在參考圖7,圖中示出用于標定閉環(huán)燃料控制模塊108的方法的典 型步驟的流程圖。方法在步驟602處開始。在步驟604中采集車輛測試數 據。在步驟606中，基于車輛測試數據生成MAF信號(即MAF)。在步 驟608中，基于車輛測試數據生成RPM信號(即RPM)。在步驟610中， 基于車輛測試數據生成MAP信號(即MAP)。在步驟612中，基于車輛 測試數據生成希望的催化劑前EQR信號(即DesiredPre-CatalystEQR)。
在步驟614中生成脈沖擾動。在步驟616中生成階;E夭擾動。在步驟618 中生成斜坡擾動。在步驟620中基于脈沖、階躍或斜坡擾動確定燃料擾 動。在步驟622中基于MAF信號、RPM信號、MAP信號和希望的催化劑 前EQR信號確定補償的最終燃料指令。在步驟624中基于RPM信號生成 擾動的RPM信號(即Disturbed RPM)。在步驟626中基于MAP信號生成 擾動的MAP信號(即Disturbed MAP)。在步驟628中基于燃料4尤動、補 償的最終燃料指令、擾動的RPM信號和擾動的MAP信號生成仿真的催化 劑前EGO信號(即Simulated Pre-Catalyst EGO)。
在步驟630中，基于車輛測試數據確定要延遲仿真的催化劑前EGO 信號的事件的數量。在步驟632中，對于確定的事件數量延遲仿真的催 化劑前EGO信號。在步驟634中，基于仿真的催化劑前EGO信號生成催 化劑前EQR信號(即Pre-Catalyst EQR Signal)。在步驟636中，基于希 望的催化劑前EQR信號和催化劑前EGO信號確定對于所有區(qū)域的成本 函數(即Cost Function )。在步驟638中，對于所有區(qū)域在成本函數上標 定閉環(huán)燃料控制才莫塊108的增益。在步驟640中控制結束。本領域一般技術人員現在可從前述描述中認識到本發(fā)明的廣泛教 示能以多種形式實施。因此，雖然本公開包括特定的例子，但本發(fā)明的 實際范圍不應限制于此，因為對于一般技術人員，在閱讀附圖、說明書 和如下的權利要求時其他修改將變得顯見。
權利要求
1.一種用于發(fā)動機的燃料控制系統，包括仿真模塊，所述仿真模塊基于仿真的排氣氧濃度生成仿真的催化劑前排氣氧傳感器信號，且基于該仿真的催化劑前排氣氧傳感器信號確定排氣的仿真的催化劑前當量比；和控制模塊，所述控制模塊基于希望的排氣氧濃度生成希望的催化劑前排氣氧傳感器信號，基于希望的催化劑前排氣氧傳感器信號確定希望的催化劑前當量比，且基于仿真的催化劑前當量比和希望的催化劑前當量比確定成本函數，其中所述燃料控制系統基于所述成本函數標定。
2. 根據權利要求1所述的仿真系統，其中所述仿真模塊基于所述燃料 控制系統的燃料擾動確定仿真的催化劑前當量比。
3. 根據權利要求2所述的仿真系統，其中所述燃料擾動包括脈沖燃料 擾動、階躍燃料擾動和斜坡燃料擾動中的 一個。
4. 根據權利要求l所述的仿真系統，其中所述仿真模塊基于所述希望 的催化劑前當量比、質量空氣流量、歧管空氣壓力和發(fā)動機每分鐘轉數 確定所述仿真的催化劑前當量比。
5. 根據權利要求4所述的仿真系統，其中所述控制模塊基于從根據駕 駛方案駕駛的車輛采集的車輛測試數據確定質量空氣流量、歧管空氣壓 力和發(fā)動機每分鐘轉數。
6. 根據權利要求l所述的仿真系統，其中所述仿真模塊將擾動引入到 發(fā)動機的每分鐘轉數和發(fā)動機歧管空氣壓力中，且基于所述擾動確定所 述仿真的催化劑前當量比。
7. 根據權利要求1所述的仿真系統，其中所述仿真模塊基于從根據駕 駛方案駕駛的車輛采集的車輛測試數據確定要延遲所述仿真的催化劑 前當量比的 一數量的事件，且對于所述確定數量的事件延遲所述仿真的 催化劑前當量比。
8. 根據權利要求1所述的仿真系統，其中所述控制模塊基于希望的催 化劑前當量比確定罰函數，且其中所述控制模塊基于該罰函數確定成本 函數。
9. 根據權利要求1所述的仿真系統，其中所述燃料控制系統基于將所 述成本函數最小化的遺傳算法被標定。
10. —種用于控制向發(fā)動機的燃料供給的方法，包括基于仿真的排氣氧濃度生成仿真的催化劑前排氣氧傳感器信號；基于該仿真的催化劑前排氣氧傳感器信號確定排氣的仿真的催化劑前當量比；基于希望的排氣氧濃度生成希望的催化劑前排氣氧傳感器信號； 基于該希望的催化劑前排氣氧傳感器信號確定排氣的希望的催化 劑前當量比；基于所述仿真的催化劑前當量比和希望的催化劑前當量比確定成 本函數；和基于所述成本函數標定所述燃料控制系統。
11. 根據權利要求10所述的方法，還包括基于燃料控制系統的燃料 擾動確定仿真的催化劑前當量比。
12. 根據權利要求ll所述的方法，還包括基于脈沖燃料擾動、階3夭 燃料擾動和斜坡燃料擾動中的一個生成燃料擾動。
13. 根據權利要求10所述的方法，還包括基于所述希望的催化劑前 當量比、質量空氣流量、歧管空氣壓力和發(fā)動機每分鐘轉數確定所述仿 真的催化劑前當量比。
14. 根據權利要求13所述的方法，還包括基于從根據駕駛方案駕駛 的車輛采集的車輛測試數據確定質量空氣流量、歧管空氣壓力和發(fā)動機 每分鐘轉數。
15. 根據權利要求10所述的方法，還包括將擾動引入到發(fā)動機的每分鐘轉數和發(fā)動機歧管空氣壓力中；和 基于所述擾動確定所述仿真的催化劑前當量比。
16. 根據權利要求10所述的方法，還包括基于從根據駕駛方案駕駛的車輛采集的車輛測試數據確定要延遲 所述仿真的催化劑前當量比的一數量的事件；和對于所述確定數量的事件延遲所述仿真的催化劑前當量比。
17. 根據權利要求10所述的方法，還包括 基于所述希望的催化劑前當量比確定罰函數；和 基于該罰函數確定所述成本函數。
18. 根據權利要求10所述的方法，還包括基于將所述成本函數最小 化的遺傳算法標定所述燃料控制系統。
全文摘要
本發(fā)明涉及通用型跟蹤空氣燃料比調節(jié)器的離線標定。一種用于發(fā)動機的燃料控制系統，包括仿真模塊和控制模塊。仿真模塊基于仿真的排氣氧濃度生成仿真的催化劑前排氣氧(EGO)傳感器信號。仿真模塊基于仿真的催化劑前EGO傳感器信號確定仿真的催化劑前排氣當量比(EQR)?？刂颇K基于希望的排氣氧濃度生成希望的催化劑前EGO傳感器信號?？刂颇K基于希望的催化劑前EGO傳感器信號確定希望的催化劑前EQR?？刂颇K基于仿真的催化劑前EQR和希望的催化劑前EQR確定成本函數?；诔杀竞瘮禈硕ㄈ剂峡刂葡到y。
文檔編號F02M51/00GK101566107SQ20091013215
公開日2009年10月28日 申請日期2009年4月24日 優(yōu)先權日2008年4月24日
發(fā)明者K·P·杜德克, S·S·V·拉加波帕蘭, S·W·米德拉姆-莫勒, S·于爾科維奇, S·劉, Y·G·格津內克, Y·胡 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司