專利名稱:控制多汽缸內(nèi)燃機(jī)中混合物比例的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及一種控制配備有放置在催化式排氣凈化器上游的至少 兩個(gè)拉姆達(dá)傳感器的多汽缸內(nèi)燃機(jī)中混合物比例的方法。
背景技術(shù):
多汽缸內(nèi)燃機(jī)包括多個(gè)汽缸,每個(gè)汽缸循環(huán)燃燒混合物,該混合物 由助燃物(從大氣中吸入的新鮮空氣)以及燃料(汽油、柴油燃料或類(lèi) 似物)組成,并且其必須使混合物比例值(即,助燃物和燃料之間的比 值)等于預(yù)期值,該預(yù)期值根據(jù)內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行條件而變化,并通常接近于 排氣系統(tǒng)中催化式排氣凈化器正確運(yùn)行所需的化學(xué)計(jì)算值。
為最優(yōu)化催化式排氣凈化器的轉(zhuǎn)換效率,已建議通過(guò)使用其振幅和
使混合物比例值(因而排放氣體中氧氣的比例)在等于或接近于化學(xué)計(jì) 算值的平均值附近振蕩。
測(cè)量排出氣體中氧氣的含量被用來(lái)控制混合物比例,該測(cè)量由位于 催化式排氣凈化器上游的拉姆達(dá)傳感器提供。
當(dāng)單個(gè)拉姆達(dá)傳感器放置在催化式排氣凈化器上游時(shí),該由單個(gè)拉
姆達(dá)傳感器所提供的測(cè)量值被用來(lái)控制內(nèi)燃機(jī)中所有汽缸的混合物比
例。特別地,調(diào)控所噴射燃料量的單個(gè)PID控制器被用來(lái)跟蹤混合物比 例的預(yù)期值,其將由單個(gè)拉姆達(dá)傳感器所提供的測(cè)量值用作反饋?zhàn)兞俊?當(dāng)存在多個(gè)拉姆達(dá)傳感器時(shí),配備有拉姆達(dá)傳感器的發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸被 劃分為多個(gè)組(通常由一到三個(gè)汽缸組成),并且每個(gè)拉姆達(dá)傳感器都 被安裝在排氣歧管上游,排氣歧管將所有汽缸的排出氣體以一定方式混 合從而使同樣的拉姆達(dá)傳感器測(cè)量各自汽缸組的排出氣體中的氧氣含 量;通過(guò)使用各自拉姆達(dá)傳感器所提供的測(cè)量值獨(dú)立控制每組汽缸的混 合物比例,而與其他汽缸組的混合物比例無(wú)關(guān)。尤其是,PID控制器被 用于各個(gè)汽缸組,其通過(guò)將各自拉姆達(dá)傳感器所提供的測(cè)量值用作反饋?zhàn)兞?,調(diào)控噴射到汽缸組的燃料量以跟蹤混合物比例的預(yù)期值。
當(dāng)存在多個(gè)拉姆達(dá)傳感器時(shí),上述控制混合物比例的方法表現(xiàn)出了 一些缺點(diǎn),因諸多組汽缸的混合物比例控制是相互獨(dú)立的,很難使饋送 到催化式排氣凈化器的排出氣體混合物比例達(dá)到期望振蕩。換言之,每 個(gè)混合物比例的控制都試圖達(dá)到排出氣體混合物比例的期望振蕩,但是 因不可避免出現(xiàn)的小不對(duì)稱,使諸多混合物比例控制引起的振蕩可能并 不完全同步,并且因此影響催化式排氣凈化器的整個(gè)振蕩(由諸多混合 物比例控制引起的振蕩之和構(gòu)成)在振幅和頻率方面可能非常不同于期 望振蕩。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種控制配備有放置在催化式排氣凈化器上 游的至少兩個(gè)拉姆達(dá)傳感器的多汽缸內(nèi)燃機(jī)中混合物比例的方法,本控 制方法不存在上述缺點(diǎn),且尤其是,其是簡(jiǎn)單易懂并有經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)施 方案。
根據(jù)本發(fā)明,提供了 一種控制多汽缸內(nèi)燃機(jī)中混合物比例的方法, 該內(nèi)燃機(jī)配備有放置在普通催化式排氣凈化器上游的至少兩個(gè)拉姆達(dá) 傳感器以及至少兩個(gè)汽缸組,每個(gè)氣缸組都與各自的拉姆達(dá)傳感器相關(guān)
聯(lián),該控制方法包括以下步驟 確定混合物比例的目標(biāo)值;
通過(guò)與第 一汽缸組相關(guān)聯(lián)的主拉姆達(dá)傳感器讀取混合物比例的第一 真值;通過(guò)與第二汽缸組相關(guān)聯(lián)的從拉姆達(dá)傳感器讀取混合物比例的第 二真值;以及
將主拉姆達(dá)傳感器所提供的混合物比例第 一真值用作反饋?zhàn)兞浚?jì)算 噴射進(jìn)第一汽缸組汽缸的第一燃料量以跟蹤混合物比例目標(biāo)值; 該控制方法的特征在于其包含以下附加步驟 計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值的目標(biāo)值; 計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值;
根據(jù)混合物比例的平均目標(biāo)值和第二真值平均值之間差值的函數(shù),計(jì) 算噴射燃料量的修正值;并且
通過(guò)將該修正值應(yīng)用到噴射進(jìn)第 一汽缸組汽缸的第 一燃料量,計(jì)算噴射進(jìn)第二汽缸組汽缸的第二燃料量。
現(xiàn)在將參考附圖描述本發(fā)明,其示出了兩個(gè)非限制性實(shí)施方案,其
中
圖l是根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明主題的控制方法運(yùn)行的一種內(nèi)燃機(jī)的示意 圖;以及
圖2是根據(jù)構(gòu)成本發(fā)明主題的控制方法運(yùn)行的另 一種內(nèi)燃機(jī)的示 意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中,參考數(shù)字1(以其整體)表示包括兩個(gè)汽缸2的內(nèi)燃機(jī), 每個(gè)汽缸都通過(guò)至少一個(gè)各自的進(jìn)氣閥(未示出)連接至進(jìn)氣歧管(未 示出),并通過(guò)至少一個(gè)各自的排氣閥(未示出)連接至排氣歧管3。 排氣系統(tǒng)4被連接至排氣歧管3,該排氣系統(tǒng)將燃燒產(chǎn)生的氣體排放進(jìn) 大氣,并且包含有催化式排氣凈化器5以及放置在催化式排氣凈化器5 下游的至少一個(gè)消音器(未示出)。
每個(gè)汽缸2都通過(guò)排氣管6連接至排氣歧管3,該排氣管從汽缸2 開(kāi)始并直至排氣歧管3;拉姆達(dá)傳感器7被連接至每個(gè)排氣管6,該傳 感器可提供開(kāi)/關(guān)型二進(jìn)制輸出以表示排放氣體混合物比例是否高于或 低于化學(xué)計(jì)算值,或可提供表示排出氣體中氧氣含量的線性輸出值。
每個(gè)汽缸2都經(jīng)過(guò)進(jìn)氣歧管(未示出)接收新鮮空氣(即,來(lái)自大 氣中的空氣),并從燃料噴射系統(tǒng)(未示出)接收燃料,其可以是間接 或直接的類(lèi)型。該新鮮空氣和燃料彼此混合形成每個(gè)汽缸2內(nèi)燃燒的混 合物,以產(chǎn)生引起內(nèi)燃機(jī)1的驅(qū)動(dòng)軸(未示出)旋轉(zhuǎn)的扭矩。該內(nèi)燃機(jī) l包括電子控制單元8,其可引導(dǎo)燃料噴射系統(tǒng),從而使汽缸2內(nèi)燃燒 的混合物比例等于根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件變化的預(yù)期值,并基本接近于催 化式排氣凈化器6正確運(yùn)行所需的化學(xué)計(jì)算值。
現(xiàn)在將描述電子控制單元8所使用的控制汽缸2內(nèi)燃燒混合物比 例,或決定噴射進(jìn)汽缸2的燃料量的控制步驟。
為控制汽缸2內(nèi)燃燒的混合物比例,該電子控制單元8將該兩個(gè)汽缸8劃分為兩個(gè)汽缸組9,且每個(gè)氣缸組都與各自的拉姆達(dá)傳感器7相 關(guān)聯(lián)。換言之,汽缸組9a的汽缸2將排出氣體排放進(jìn)配備有各自拉姆 達(dá)傳感器7a的排氣管6,而汽缸組9b的汽缸2將排出氣體排放進(jìn)配備 有各自拉姆達(dá)傳感器7b的排氣管6。通過(guò)這種方式,每個(gè)拉姆達(dá)傳感 器7都檢測(cè)了由各自汽缸組9的汽缸2所排放的排出氣體的成份。而且, 該電子控制單元8將拉姆達(dá)傳感器7a視為主要的或"主"傳感器,并 將拉姆達(dá)傳感器7b視為次級(jí)的或"從"傳感器,從而使用主拉姆達(dá)傳 感器7a的信號(hào)執(zhí)行汽缸2內(nèi)燃燒的混合物比例的控制,而從拉姆達(dá)傳 感器7b的信號(hào)僅用于修正與從拉姆達(dá)傳感器7b相關(guān)聯(lián)的汽缸組9b。 將拉姆達(dá)傳感器7a視為主方,而將拉姆達(dá)傳感器7b視為從方的事實(shí)僅 僅是在設(shè)計(jì)階段既定的慣例,并且顛倒過(guò)來(lái)也沒(méi)問(wèn)題(即,將拉姆達(dá)傳 感器7a視為從方,而將拉姆達(dá)傳感器7b視為主方)。
電子控制單元8確定混合物比例的目標(biāo)值,其一般接近于化學(xué)計(jì)算 值,并通常隨發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件而變化(例如,在冷發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下,可 維持更濃的混合物比例)。接著該電子控制單元8通過(guò)與第一汽缸組9a 相關(guān)聯(lián)的主拉姆達(dá)傳感器7a讀取混合物比例的第一真值,并將主拉姆 達(dá)傳感器7a所提供的混合物比例第一真值作為反饋?zhàn)兞?,?jì)算噴射進(jìn) 第一汽缸組9a的汽缸2的第一燃料量以跟蹤混合物比例的目標(biāo)值。例 如,通過(guò)將主拉姆達(dá)傳感器7a所提供的混合物第一真值作為反饋?zhàn)兞浚?電子控制單元8使用PID控制器來(lái)限定噴射進(jìn)汽缸組9a的汽缸2的燃 料量以跟蹤混合物比例的目標(biāo)值。
另外,電子控制單元8通過(guò)與汽缸組9b相關(guān)聯(lián)的從拉姆達(dá)傳感器 7b讀取混合物比例的第二真值;計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比例第二真值 平均值的目標(biāo)值;計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比例第二真值的平均值;根據(jù) 混合物比例的平均目標(biāo)值和第二真值的平均值之間的差值的函數(shù),計(jì)算 噴射燃料量的修正值;并且通過(guò)將該修正值應(yīng)用到噴射進(jìn)第一汽缸組 9a汽缸2的第一燃料量,計(jì)算噴射進(jìn)第二汽缸組9b汽缸2的第二燃料 量。例如,為確定噴射進(jìn)第二汽缸組9b汽缸2的燃料量,用代數(shù)方法 將修正值加到(或乘以)噴射進(jìn)第一汽缸組9a汽缸2的第一燃料量。
需要強(qiáng)調(diào)的是,噴射進(jìn)第二汽缸組9b汽缸2的第二燃料量直接從 噴射進(jìn)第一汽缸組9a的汽缸2的第一燃料量獲得,其區(qū)別于僅僅通過(guò)修正值獲得。因此,噴射進(jìn)第二汽缸組9b的汽缸2的第二燃料量與噴 射進(jìn)第一汽缸組9a汽缸2的第一燃料量完全同相。因此可輕易并準(zhǔn)確 地獲得反饋到催化式排氣凈化器5的排出氣體中混合物比例的振蕩,因 為如果噴射進(jìn)第二汽缸組9b汽缸2的第二燃料量與噴射進(jìn)第一汽缸組 9a汽缸2的第一燃料量完全同相,那么由第二汽缸組9b的汽缸2所排 放的排出氣體混合物比例與第一汽缸組9a的汽缸2所排放的排出氣體 的混合物比例也完全同相。
根據(jù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案,電子控制單元8計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比 例第一真值的平均值,并且接著基于該混合物比例第一真值的平均值和 /或基于混合物比例目標(biāo)值計(jì)算混合物比例第二真值平均值的目標(biāo)值。 需要強(qiáng)調(diào)的是,混合物比例的第二真值平均值的目標(biāo)值可等于或甚至 (稍微)不同于混合物比例第一真值的平均值;例如,混合物比例第二 真值平均值的目標(biāo)值可用來(lái)修正混合物比例第一真值的平均值和混合 物比例目標(biāo)值之間不希望的偏差。
檢測(cè)窗口可在時(shí)間基礎(chǔ)上定義(即,其可以秒進(jìn)行測(cè)量因而有穩(wěn)定 的持續(xù)時(shí)間),或基于主拉姆達(dá)傳感器7a執(zhí)行整流的次數(shù)定義(即, 其可在多個(gè)整流中被測(cè)量并因此具有可變的持續(xù)時(shí)間)。
根據(jù)一個(gè)可能的實(shí)施方案,電子控制單元8執(zhí)行修正值歷史分析, 基于修正值歷史分析的結(jié)果計(jì)算歷史修正值,并默認(rèn)應(yīng)用歷史修正值, 以通過(guò)將歷史修正值應(yīng)用到噴射進(jìn)第一汽缸組9a汽缸2的第一燃料量 來(lái)確定噴射進(jìn)第二汽缸組9b汽缸2的第二燃料量。換言之,電子控制 單元8初始使用歷史修正值,如果需要,隨后基于在混合物比例的平均 目標(biāo)值和第二真值平均值之間的差值修改該修正值。
圖2示出一種不同的內(nèi)燃機(jī)1,其完全類(lèi)似于上迷圖1中示出的內(nèi) 燃機(jī),除了其包含劃分為兩個(gè)汽缸組9的四個(gè)汽缸2,每組有兩個(gè)汽缸 2。
顯而易見(jiàn)的是,上述的控制方法可應(yīng)用于任何配備有放置在普通催 化式排氣凈化器上游的至少兩個(gè)拉姆達(dá)傳感器的多汽缸內(nèi)燃機(jī)。例如, 內(nèi)燃機(jī)可包括劃分為耦合至三個(gè)拉姆達(dá)傳感器的三個(gè)汽缸組的六個(gè)汽 缸;在這種情況下, 一個(gè)拉姆達(dá)傳感器是主方,而另兩個(gè)拉姆達(dá)傳感器 是從方。替代地,內(nèi)燃機(jī)可包括劃分為耦合至四個(gè)拉姆達(dá)傳感器的四個(gè)
8汽缸組的四個(gè)汽缸;在這種情況下, 一個(gè)拉姆達(dá)傳感器是主方,并且其 他三個(gè)拉姆達(dá)傳感器是從方。
上述控制混合物比例方法的優(yōu)點(diǎn)是,噴射進(jìn)第二汽缸組9b汽缸2 的第二燃料量與噴射進(jìn)第一汽缸組9a的汽缸2的第一燃料量完全同相, 并且因此由第二汽缸組9b汽缸2排放的排出氣體混合物比例與由第一 汽缸組9a汽缸2排放的排出氣體混合物比例也同相。這樣,可輕易并 準(zhǔn)確地獲得饋送到催化式排氣凈化器5的排出氣體混合物比例的振蕩。
易懂的實(shí)施方案y因?yàn)樗籢要相對(duì)于通常已經(jīng)存在的組件安裝任^其
他組件,而且最重要的是,它需要使用與汽缸組的數(shù)目(即,拉姆達(dá)傳 感器的數(shù)目)無(wú)關(guān)的單獨(dú)的PID控制器,而不是如傳統(tǒng)控制中所需的每 個(gè)汽缸組(即,每個(gè)拉姆達(dá)傳感器)的PID控制器。
權(quán)利要求
1. 控制多汽缸內(nèi)燃機(jī)(1)中混合物比例的方法,該內(nèi)燃機(jī)配備有放置在普通催化式排氣凈化器(5)上游的至少兩個(gè)拉姆達(dá)傳感器(7)以及至少兩個(gè)汽缸組(9),其每個(gè)氣缸組都與各自的拉姆達(dá)傳感器(7)相關(guān)聯(lián),該控制方法包括以下步驟確定混合物比例的目標(biāo)值;通過(guò)與第一汽缸組(9a)相關(guān)聯(lián)的主拉姆達(dá)傳感器(7a)讀取混合物比例的第一真值;通過(guò)與第二汽缸組(9b)相關(guān)聯(lián)的從拉姆達(dá)傳感器(7b)讀取混合物比例的第二真值;以及將主拉姆達(dá)傳感器(7a)所提供的混合物比例第一真值用作反饋?zhàn)兞?,?jì)算噴射進(jìn)第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量以跟蹤混合物比例目標(biāo)值;該控制方法的特征在于其包含以下附加步驟計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值的目標(biāo)值;計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值;根據(jù)混合物比例的平均目標(biāo)值和第二真值平均值之間差值的函數(shù),計(jì)算噴射燃料量的修正值;以及通過(guò)將該修正值應(yīng)用到噴射進(jìn)第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量,計(jì)算噴射進(jìn)第二汽缸組(9b)汽缸(2)的第二燃料量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法,其中用代數(shù)方法將所述修正值 加至噴射進(jìn)第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量,以確定噴射進(jìn)第 二汽缸組(9b)汽缸(2)的第二燃料量。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法,其中所述修正值乘以噴射進(jìn)第 一汽缸組(9a)汽缸(2 )的第一燃料量,以確定噴射進(jìn)第二汽缸組(9b ) 汽缸(2)的第二燃料量。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法,其中計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比 例第二真值平均值的目標(biāo)值的所述步驟提供以下附加步驟計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比例第一真值的平均值;以及根據(jù)混合物比例第 一真值平均值的函數(shù),計(jì)算混合物比例第二真值平 均值的目標(biāo)值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法,其中根據(jù)混合物比例目標(biāo)值的 函數(shù)計(jì)算所述混合物比例的第二真值平均值的目標(biāo)值。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法,其中所述檢測(cè)窗口基于時(shí)間基 礎(chǔ)定義。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制方法,其中所述檢測(cè)窗口基于主拉姆 達(dá)傳感器(7a)執(zhí)行的整流次數(shù)而定義。
8.根據(jù)權(quán)利要求l所述的控制方法,其包括以下附加步驟 執(zhí)行修正值歷史分析;基于修正值歷史分析的結(jié)果計(jì)算歷史修正值;以及默認(rèn)應(yīng)用歷史修正值,以通過(guò)將歷史修正值應(yīng)用到噴射進(jìn)第 一汽缸組(9a)的汽缸(2)的第一燃料量,來(lái)計(jì)算噴射進(jìn)第二汽缸組(9b)汽缸(2)的第二燃料量。
全文摘要
控制多汽缸內(nèi)燃機(jī)(1)中混合物比例的方法,該控制方法提供如下通過(guò)與第一汽缸組(9a)相關(guān)聯(lián)的主拉姆達(dá)傳感器(7a)讀取混合物比例的第一真值;通過(guò)與第二汽缸組(9b)相關(guān)聯(lián)的從拉姆達(dá)傳感器(7b)讀取混合物比例的第二真值;通過(guò)將混合物比例第一真值用作反饋?zhàn)兞?,?jì)算噴射進(jìn)第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量以跟蹤混合物比例目標(biāo)值;計(jì)算檢測(cè)窗口內(nèi)混合物比例第二真值平均值;基于混合物比例的目標(biāo)值和第二真值平均值之間的差值計(jì)算噴射燃料量的修正值;以及通過(guò)將該修正值應(yīng)用到噴射進(jìn)第一汽缸組(9a)汽缸(2)的第一燃料量,計(jì)算噴射進(jìn)第二汽缸組(9b)汽缸(2)的第二燃料量。
文檔編號(hào)F02D41/30GK101440752SQ20081016831
公開(kāi)日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者A·阿里桑德里, F·森西, L·蘭波蒂尼, M·菲奧倫蒂尼 申請(qǐng)人:瑪涅蒂瑪瑞利動(dòng)力系公開(kāi)有限公司