[發明專利]用于估計排氣壓力的系統和方法

有效

• 申請號: 201710564535.5
• 申請日: 2017-07-12
• 公開（公告）號: CN107620621B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: D·R·馬丁;J·E·羅林格爾;R·E·索爾蒂斯;J·H·昌
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 徐東升;趙蓉民

本申請提供基于排氣空氣/燃料比傳感器估計排氣壓力的方法和系統。在一個示例中，方法包括基于排氣空氣/燃料比(AFR)傳感器的周期性波形輸出估計排氣壓力，并且基于估計的排氣壓力調整至少一個發動機工作參數。可以基于周期性波形輸出的標準偏差和頻率中的一個或多個估計排氣壓力。

技術領域

本說明書總體涉及用于估計內燃發動機中排氣壓力的方法和系統。

背景技術

可以將流動通過內燃發動機的排氣通道的排氣流的排氣壓力的測量和/或估計用作各種運載工具控制策略中的輸入，以便控制發動機工作。在一個示例中，發動機可以包括定位在發動機的排氣通道中、催化劑上游的專用的獨立壓力傳感器，以測量排氣壓力。因此，精確的排氣壓力測量對于控制各種運載工具控制策略的操作可能是重要的。

另外地，發動機中過多的排氣壓力可能導致增加的泵送損失和燃料消耗。排氣中的流動限制，諸如微粒過濾器，可能加劇排氣壓力峰值。例如，微粒過濾器限制排氣流動并且隨著其更多地被碳煙加載而增加排氣壓力。微粒過濾器可以周期性地再生以凈化累積的微粒物質。然而，此類再生事件可能伴隨燃料消耗為代價。結果，需要精確的排氣壓力估計以確定微粒過濾器的加載狀態，并且在最小化燃料消耗的最佳時間安排微粒過濾器的再生。此外，排氣壓力的精確估計對于防止和/或最小化排氣壓力峰值是重要的。

然而，一些發動機可能不包括排氣壓力傳感器。專用的排氣壓力傳感器可能增加發動機系統成本和發動機系統控制復雜性。在此類示例中，排氣壓力可以基于替代的發動機工況諸如進氣質量氣流，和/或傳感器測量來建模。

發明內容

然而，本文的發明人已經認識到，這些排氣壓力模型可以具有可以級聯到使用建模排氣壓力的另外的模型的誤差。例如，以基于進氣質量氣流來測量排氣壓力為目的的方法可以具有降低的精確度，因為他們不考慮排氣限制(諸如排氣壓力的微粒過濾器)的影響。另外地，某些模型可以被一個窗口所限制，在該窗口中排氣壓力只能在某些發動機工況下進行建模。結果，在窗口外部工作期間基于排氣壓力估計的發動機控制可以具有降低的精確度。

在一個示例中，可以通過用于在閉環燃料控制期間監測來自排氣空氣/燃料比(AFR)傳感器的周期性波形輸出，基于周期性波形輸出的循環的標準偏差和平均頻率中的一個或多個來估計排氣壓力，以及基于所述估計的排氣壓力來調整至少一個發動機工作參數的方法來解決上述問題。以這種方式，現有的發動機傳感器(例如，排氣AFR傳感器)可以用于更準確地估計發動機排氣壓力，從而基于排氣壓力估計來增加發動機控制的精確度。

作為一個示例，AFR傳感器可以包括排氣氧傳感器并且可以被配置成測量排氣中的氧分壓。控制器可以基于從AFR傳感器接收的輸出來調整噴射到一個或多個發動機汽缸中的燃料量。因此，可以基于AFR傳感器來反饋控制燃料噴射。然而，因為氧傳感器測量取樣排氣中的氧分壓，所以由傳感器測量的氧氣量因為排氣壓力并且因此排氣密度的增加而增加。因此AFR傳感器的輸出中的波動可以用于推斷排氣壓力的變化。特別的，AFR傳感器輸出可以包括周期性波形信號，其起因于在比化學計量更稀薄的燃料噴射命令和比化學計量更富集的燃料噴射命令之間的連續的振動。AFR傳感器的周期性波形信號的頻率、振幅和/或標準偏差中的一個或多個可以與排氣壓力的變化成比例地波動。因此，AFR傳感器的波形輸出的特征變化可以指示排氣壓力的變化。控制器然后可以基于確定的排氣壓力的變化來調整發動機工作。

在另一個表示中，方法包括：在閉環燃料控制期間監測燃料控制器的周期性波形輸出；基于控制器的波形輸出來估計排氣壓力；以及基于所估計的排氣壓力來調整至少一個發動機工作參數。

在又一個表示中，發動機系統包括排氣氧傳感器、一個或多個燃料噴射器以及具有存儲在非瞬時性存儲器中的計算機可讀指令的控制器，其中計算機可讀指令用于：基于來自排氣氧傳感器的輸出來確定將被一個或多個燃料噴射器噴射的命令的燃料量；調整一個或多個燃料噴射器以噴射命令的燃料量；以及基于持續時間內來自排氣氧傳感器的輸出和命令的燃料量的變化中的一個或多個來估計排氣壓力。