专利名称：用于调节发动机空燃比的方法
技术领域：
本发明涉及用于调节发动机空燃比的方法和系统。该方法对于包括位于发动机排气系统中的ー个或多个催化剂的发动机特别有用。
背景技术：
催化剂通常与发动机排气系统相连用于减少常规发动机排出物。催化剂可配置有不同涂层用于提高催化剂效率并减少催化剂起燃时间(例如，催化剂达到预定效率所花费的时间量)。然而，即使使用较高性能的催化剂涂层，控制发动机排气进入催化剂仍然很重要，否则催化剂效率会劣化。美国专利6，591，605中，可通过经由来自时间变化信号和催化剂后氧传感器(post catalyst oxygen sensor)的输出的组合的反馈调节发动机空燃比来改善催化剂效率。然而，如果在催化剂后氧传感器的输出和时间变化信号之间存在误差，则单个误差调节项同时解决振幅、相位和频率的误差。结果，为了催化剂后氧传感器输出的相位误差而调节发动机空燃比可能引起催化剂后氧传感器输出在振幅和/或频率上的不希望的扰动。因此，在ー些エ况期间，使得催化剂后氧传感器的输出与时间变化信号一致可能比较困难。
发明内容
发明人在此已经认识到上述缺点并已经开发出用于改善发动机空气-燃料控制的方法。本发明的一个示例包括一种用于调节发动机的空燃比的方法，其包括经由频率调节和占空比调节来调节应用于发动机汽缸的空燃比，频率和占空比调节基于从位于催化剂下游的氧传感器中获得的信号的占空比和频率。通过经由频率和占空比调节来调节供给发动机的空燃比，可使得催化剂后氧传感器的输出以更快的速率与需求的响应一致(converge to a desired response)。特别地，当针对催化剂后氧传感器输出和预定信号之间的频率误差和/或占空比误差对发动机空燃比做出各自调节时，可补偿误差而对于其他信号属性有较小的影响。本发明可提供几个优势。具体地，该方法可改善催化剂转化效率。另外，由于可独立于频率误差对占空比误差进行补偿，所以该方法可提供更稳定的车辆排放物。进ー步地，该方法提供了可用于超出基本发动机エ况的宽范围エ况的占空比和频率调节。根据本发明一个实施例，根据參照需求的催化剂后氧传感器电压的氧传感器的输出电压确定第二占空比。根据本发明另ー个实施例，响应于发动机エ况调节需求的催化剂后氧传感器电压。根据本发明另ー个实施例，响应于催化剂エ况调节需求的催化剂后氧传感器电压。根据本发明一个实施例，随着发动机转速増加而增加第二频率。根据本发明另一方面，提供一种用于调节发动机空燃比的系统，包括位于发动机、排气通道中的第一氧传感器；位于发动机排气通道中的催化剂；位于排气通道中催化剂下游的第二氧传感器；和控制器，所述控制器配置用于响应于第二氧传感器的输出的占空比和频率调节所述发动机的空燃比，第二氧传感器的输出的占空比和频率基于需求的催化剂后氧传感器电压。根据本发明一个实施例，系统进一歩包括位于排气系统中的微粒过滤器。根据本发明一个实施例，控制器进ー步配置用于基于发动机エ况调节需求的催化剂后氧传感器电压。根据本发明另ー个实施例，控制器进ー步配置用于响应于增加发动机负荷而増加需求的催化剂后氧传感器电压。根据本发明另ー个实施例，控制器进ー步配置用于不响应于第二氧传感器调节发动机空气-燃料的第一模式和响应于第二氧传感器调节发动机空气-燃料的第二模式。
根据本发明一个实施例，第二模式为闭环燃料控制模式，且控制器进ー步配置用于响应于第二氧传感器且响应于催化剂的温度延迟调节发动机的空燃比。上述优势和其他优势，以及本发明的特征在下面単独參考具体实施方式
或者结合附图后将变得显而易见。应该理解，提供上述简要说明用于以简化形式介绍将在详细说明部分进ー步描述的一系列概念。并不意味着确定本权利要求主题的关键或者重要特征，保护范围由具体说明部分后面的权利要求唯一地确定。另外，权利要求主题不限于解决上述或者在本说明书任何部分提及的缺点的实施。
在此描述的优势通过单独阅读实施例的示例(在此称为具体实施方式
)或者參考附图将变得更加容易理解，其中图I为发动机的示意图；图2显示了空气-燃料控制系统的框图；图3为用于调节发动机空燃比的相关信号的示例图表；以及图4为示例发动机空气-燃料控制方法的流程图。
具体实施例方式本发明涉及调节发动机空燃比。在一个非限制性的示例中，发动机可配置为图I中说明的系统的一部分。可经由图2中说明的控制器调节发动机空燃比。图I中的系统和图2中的控制器可以组合以提供图3中说明的信号。图3中的信号显示了怎样调节发动机空气燃料以及如何从催化剂后氧传感器的输出获得占空比和频率信息。图4显示了经由图I中说明的控制器的可执行指令调节发动机空燃比的方法。现在參考图1，通过电子发动机控制器12来控制内燃发动机10(包括多个汽缸，图I中显示了一个汽缸)。发动机10包括燃烧室30和汽缸壁32，活塞36位于其中且与曲轴40相连。燃烧室30显示为通过对应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。各个进气门和排气门可由进气凸轮51和排气凸轮53运转。可替代地，进气门和排气门中的一个或多个可由机电控制的阀线圈和电枢总成运转。可通过进气凸轮传感器55确定进气凸轮51的位置。可通过排气凸轮传感器57确定排气凸轮53的位置。燃料喷射器66显示为位于直接喷射燃料进入汽缸30 (本领域内技术人员已知为直接喷射)的位置。可替代地，燃料可直接喷射至进气道(本领域内技术人员已知为进气道喷射)。燃料喷射器66与来自控制器12的F 信号的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道(未显示)的燃料系统(未显示)输送至燃料喷射器66。从响应控制器12的驱动器68提供运行电流至燃料喷射器66。另外，进气歧管44显示为与可选的电子节气门62相连通，电子节气门调节节流板64的位置以控制从进气ロ42至进气歧管44的气流。在一个示例中，可以使用低压直接喷射系统，其中燃料压カ可被提高至大约20-30巴。可替代地，可以利用高压双级燃料系统以产生更高的燃料压力。无分电器点火系统88响应于控制器12通过火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用或宽域排气氧(UEGO)传感器126显示为连接至催化转化器72上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。加热型排气氧(HEGO)传感器82显示为位于UEGO传感器126下游。在其他示例中，UEGO传感器可以替代HEGO传感器82。微粒过滤器70配置为存储用于后续氧化的微粒物质。在一些示例中，微粒过滤器可由多孔基材构成。催化转化器72显示为位于微粒过滤器70下游且在一个示例中可以包括多个催化剂块。在另ー示例中，可使用多个排放控制装置，每个排放控制装置均带有多个催化剂块。在一个示例中，催化转化器72可为三元催化剂。在其他示例中，催化转化器72可位于微粒过滤器70上游。图I中控制器12显示为常规的微型计算机，包括微处理器単元102、输入/输出端ロ 104、只读存储器106、随机访问存储器108、不失效存储器(keep alive memory) 110、和常规数据总线。控制器12显示为从连接至发动机10的传感器接收多个信号，除了前述信号之外还包括来自连接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；连接至加速踏板130用于感应脚132施加的力的位置传感器134 ;来自连接至进气歧管44的压カ传感器122的发动机歧管压力(MAP)测量值；来自感应曲轴40位置的霍尔效应传感器118的发动机位置传感器；来自传感器120的进入发动机的空气质量測量值；以及来自传感器58的节气门位置測量值。也可感测(未显示传感器)大气压供控制器12处理。在本发明的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每次转动时产生预定数量的等间隔的脉冲，根据其可确定发动机转速(RPM)。在一些实施例中，发动机可与混合动カ车辆中的电机/电池系统相连。混合动カ车辆可具有并联配置、串联配置或者其变形或组合。另外，在一些实施例中，可采用其他发动机配置，例如柴油发动机。在运转期间，发动机10中的各个汽缸通常经历四冲程循环该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程、和排气冲程。总体上，在进气冲程期间，排气门54关闭而进气门52打开。空气通过进气歧管44导入燃烧室30，而活塞36移动至汽缸底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36的位置在汽缸底部附近，并且在此冲程的最后(例如，当燃烧室30处于其最大容量吋)通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程期间，进气门52与排气门54关闭。活塞36朝汽缸盖移动以便在燃烧室30内压缩空气。活塞36在此冲程最后且最接近汽缸盖的位置(例如，当燃烧室30处于其最小容量吋)通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在接下来被称为喷射的过程中，燃料被导入燃烧室。在接下来被称为点火的过程中，喷射的燃料可通过已知点火方式(例如火花塞92)点火导致燃烧。在膨胀冲程期间，膨胀的气体推动活塞36回到BDC。曲轴40将活塞运动转换为旋转轴的旋转扭矩。最終，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气燃料混合物释放至排气歧管48，而活塞则返回TDC。请注意，上文仅显示为示例，进气门和排气门打开和/或关闭正时可变化以便例如提供正气门重叠或负气门重叠、延迟进气门关闭、或多种其它示例。现在參考图2，显示了空气-燃料控制系统的框图。在202处，控制系统200确定了基础发动机空燃比。在一个示例中，基础发动机空燃比存储在由发动机转速和负荷索引的表中。该表包含经验确定的适用于不同发动机转速和负荷的空燃比。可为发动机温度调节从表中获得的基础发动机空燃比。例如，在发动机温度较低时，可以富化(richen)基础发动机空燃比以补偿较低的燃料挥发性。另外，可为不同的燃料类型调节基础发动机空燃比。例如，对于汽油，发动机暖机的基础空燃比可为14. 6 1，而对于汽油/醇燃料混合物，基础空燃比可为12. I I。从202处获得的基础发动机空燃比被引至相加点220。在204处，控制系统200确定用于催化剂激活的基础发动机空燃比。在一个示例 中，发动机转速和负荷索引两个表格。第一表格包括用于调节发动机空燃比以激活催化剂的不同频率。第二表格包括用于调节发动机空燃比的不同占空比。第一表格和第二表格的输出的组合为具有频率和占空比的发动机空气-燃料调制信号。例如，如图3显示，在60%富(rich)占空比下为0. 7Hz，其中该占空比为空气-燃料调制信号的富(rich)部分。可以为催化剂温度和燃料类型进一步调节用于催化剂激活的基础发动机空燃比。在一个示例中，随着催化剂温度降低，増加频率并降低或者减小占空比中的富部分。较高的频率和较低或减小的占空比富部分解决了当催化剂较冷时较少可用的氧气存储可用性。还可以为微粒过滤器即将发生的或者正在进行的再生而调节用于催化剂激活的基础发动机空燃比。在一个示例中，可以响应于用于即将发生微粒过滤器再生的请求而增加占空比的稀部分。例如，如果确定应该通过氧化微粒过滤器保持的烟粒来再生微粒过滤器，可以调节用于催化剂激活的基础发动机空燃比的稀(lean，或稀燃)部分至増加的稀占空比(例如75%稀占空比)。通过稀化用于催化剂激活的发动机空燃比，可在富和稀排气之间循环催化剂(甚至在再生期间当微粒过滤器正消耗排气中的氧气时)以提供有效率的催化剂运行。一旦微粒过滤器再生完成，通过增加用于催化剂激活的基础发动机空燃比的占空比的富部分可富化用于催化剂激活的基础发动机空燃比。因此，在发动机停止之前，可以以增加的占空比富部分使发动机运转预定时间量。另外，还可以为自动发动机停止/起动状况调节用于催化剂激活的基础发动机空燃比。例如，如果发动机和车辆エ况使得将发起或者预期自动停止，用于催化剂激活的基础发动机空燃比可増加富占空比以便減少在发动机自动停止之前存储在催化剂中的氧气量。通过在发动机停止之前減少存储在催化剂中的氧气量，可以允许催化剂处于更佳状况用于发动机重新启动，这是因为催化剂没有充满氧气。在一些示例中，也可调节用于催化剂激活的基础发动机空燃比的振幅并且该振幅可从由发动机转速和负荷索引的表格中查询。用于催化剂激活的基础发动机空燃比从204中被引至相加点240和245处。在一个示例中，用于催化剂激活的基础发动机空燃比包括频率和占空比。在另ー个示例中，用于催化剂激活的基础发动机空燃比包括频率、振幅和占空比。
在206处，控制系统200确定来自一个或多个催化剂后氧传感器的反馈用于纠正用于催化剂激活的基础发动机空燃比。在一个示例中，可以从图3描述的催化剂后氧传感器的输出确定频率、占空比和振幅。这样，催化剂后氧传感器提供反馈用于纠正用于催化剂激活的基础发动机空燃比的频率、占空比和振幅的变动。从206处的输出被引至相加点245。
在相加点245处，从用于催化剂激活的基础发动机空燃比中减去用于催化剂激活的测量的发动机空燃比的频率、占空比和振幅以提供发动机空燃比催化剂激活频率、占空比和振幅的误差项。每个发动机空燃比催化剂激活频率、占空比和振幅误差与在210处的増益相乗。该增益可以为包括发动机转速、发动机负荷和催化剂温度的ー个或多个变量的函数。该增益可以为线性或者非线性的。在相加点240处，用于催化剂激活的基础发动机空燃比被加至对用于催化剂激活的基础发动机空燃比的误差调节中。因此，取决于基础发动机空燃比的误差调节，増加或者减小用于催化剂激活的基础发动机空燃比。特别地，在相加点240处，经由源自在206处确认催化剂激活的用于振幅、频率和占空比的误差项而修改用于催化剂激活的基础发动机空燃比的振幅、频率和占空比。在相加点220处，基础发动机空燃比被加至调节后的用于催化剂激活的基础发动机空燃比。相加点220处的输出为由频率、振幅、占空比和DC补偿确定的需求的发动机空燃比。在相加点220处的输出被引导至209处和相加点230处。在209处，提供发动机模型使得在相加点250处可以使得需求的和实际的发动机信号被校准。发动机模型209的输出被引至相加点250。在相加点250处，由所需求的发动机空燃比得到的模拟发动机输出减去根据氧传感器的输出确定的测量的发动机空燃比以提供发动机空燃比误差。发动机空燃比误差被引至増益208处，其中发动机空气-燃料误差与増益相乗。该增益可以为线性或者非线性的并且可以为发动机转速、发动机负荷和催化剂温度的函数。发动机转速和负荷提供了穿过催化剂的质量流率的指示。增益输出208被引至相加点230处。在相加点230处，需求的发动机空燃比和需求的发动机空燃比误差相加以提供指令发动机空燃比。可以经由燃料喷射器和/或节气门调节输出指令发动机空燃比。在ー个示例中，通过增加燃料脉冲宽度而富化发动机空燃比。可以通过减小燃料脉冲宽度而稀化发动机空燃比。可以根据希望的发动机扭矩需求确定发动机空气量，且进入发动机的空气质量可以除以需求空燃比以提供将喷射入发动机的燃料量。在其他示例中，可以用发动机空燃比取代入值。发动机空燃比经由调节发动机节气门和调节发动机燃料喷射器的组合输出至发动机10。发动机10燃烧喷射燃料并将排气输出至催化剂72。排气氧含量反馈至相加点250和206以提供发动机空气-燃料或者\反馈。因此，图I和图2的系统用于调节发动机空燃比，其包括位于发动机的排气通道的第一氧传感器；位于发动机的排气通道的催化剂；位于催化剂下游的排气通道中的第二氧传感器；以及控制器，控制器配置用于响应于第二氧传感器的占空比和频率输出调节发动机空燃比，而第二氧传感器的占空比和频率输出基于需求的催化剂后氧传感器电压。该系统进一歩包括位于排气系统中的微粒过滤器。系统进一歩包括额外的控制器指令以基于发动机エ况调节需求的催化剂后氧传感器电压。系统还包括额外的控制器指令用于响应于増加发动机负荷而增加需求的催化剂后氧传感器电压。系统进一歩包括额外的控制器指令用于不响应于第二氧传感器调节发动机空燃比的第一模式以及响应于第二氧传感器调节发动机空燃比的第二模式。系统还包括第二模式为闭环燃料控制模式的情形，且进一歩包含额外的控制器指令用于响应于第二氧传感器且响应于催化剂的温度延迟调节发动机空燃比。现在參考图3，显示了用于调节发动机空燃比的相关信号图表。可以通过图I的系统和图2和图4的方法提供图3的信号。图3中从顶部起第一幅图为需求的发动机空燃比相对时间的图示。Y轴代表需求的基础发动机空燃比。X轴代表时间，时间从图左至右増加。线302代表化学计量空燃比。高于线302代表稀エ况而低于线302代表富エ况。在此示例中，基础发动机空燃比为化学计量空燃比(例如，对于汽油为14.6)。当发动机以近化学计量空气-燃料混合物(mixture) 运转时发动机排放物可有效地转化为H2O和CO2。从图3上面起第二幅图显示了示例稀偏置信号(lean bias signal) 304。化学计量空气-燃料混合物处于信号304的高和低部分之间的一半处。信号304为稀偏置因为其具有高于或者稀于化学计量空气-燃料混合物的更大比例的信号。图3从上算起第三幅图显示了示例富偏置信号(rich bias signal) 306。类似于第二幅图，化学计量空气-燃料混合物处于信号306的高和低部分之间的一半处。信号306为富偏置，因为其具有低于或者富于化学计量空气-燃料混合物的更大比例的信号。因此，可以从第二和第三幅图中观察出，富或稀空气-燃料混合物偏置可以并入具有恒定频率的信号。在一些示例中，还可以通过增加该信号的富或者稀振幅而增加富或者稀燃料偏置。图3中从顶部起第四幅图显示了来自图3中从顶部起第一幅图的需求基础空燃比和图3最顶部起第三幅图的富偏置的和。Y轴代表发动机空燃比。X轴代表时间且时间从图左至右増加。注意图示的信号307在化学计量空燃比附近振荡且更大部分时间处于低水平。这样的发动机空燃比通过可选地供应氧气和氧化剂至催化剂可改善催化剂的效率。图3中从上起第五幅图显示了示例需求的平均催化剂后HEGO电压(postcatalyst HEGO voltage) 0 Y轴代表催化剂后HEGO电压而X轴代表时间。时间从图左侧开始且向图右侧増加。在此示例中，线308代表0. 6伏的恒定需求的催化剂后HEGO控制设置(control setting)。在其他示例中，需求催化剂后HEGO电压可随着发动机和/或催化剂エ况改变且可包含滞后现象。图3顶部起第六幅图显示了相对于需求的平均催化剂后HEGO控制设置308的催化剂后ffiGO传感器309的电压输出。Y轴代表催化剂后HEGO电压且X轴代表时间。时间从图左侧向右侧增加。图3上方起第七幅图显示了处理后的催化剂后HEGO电压。Y轴代表相对于需求的平均催化剂后ffiGO控制设置的HEGO状态。X轴代表时间且时间从图左侧向右侧增加。高信号指示了相对于需求的平均催化剂后ffiGO控制设置的富HEGO信号而低信号指示了相对于需求的平均催化剂后ffiGO控制设置的稀HEGO信号。第六和第七幅图相关联，其中第六幅图的信号是第七幅图的信号的基础。在催化剂后HEGO传感器信号309与需求的平均催化剂后HEGO控制设置308交错之前的时间，HEGO传感器信号高于需求的平均催化剂后ffiGO控制设置且指示了在废气组分方面相对需求的平均催化剂后ffiGO控制设置的富况。在催化剂后HEGO传感器信号309与需求的平均催化剂后HEGO控制设置交错以后，催化剂后HEGO传感器信号309相对于需求的平均催化剂后HEGO控制设置为稀。催化剂后HEGO传感器信号309在320、322和324处与需求催化剂后HEGO控制设置相交。在毎次阈值交错处，处理后的催化剂后ffiGO电压电平会变化。例如，在320处的阈值交错对应于340处的电平转换。类似地，在322和324处的阈值交错对应于342和344处的电平转换。当催化剂后ffiGO信号309比需求的平均催化剂后HEGO控制设置308富吋，处理后的催化剂后HEGO信号指示富况。当催化剂后HEGO信号309比需求的平均催化剂后HEGO控制设置308稀时，处理后的催化剂后HEGO信号指示稀况。可以通过測量处理后的催化剂后ffiGO边缘之间的时间而确定HEGO信号周期。例如，箭头360指示了处理后的催化剂后HEGO电压的高边缘之间的时间，或者处理后的催化剂后HEGO信号的周期。根据该周 期可以确定关于需求的平均催化剂后ffiGO设置308的催化剂后HEGO信号309的频率。经測量指引段(leader)362的时间可确定处理后的催化剂后HEGO电压的富占空比部分。并且，通过由箭头360代表的时间和由箭头362的代表的时间的比例可以确定富占空比。还应当注意可以在每次阈值交错之间提供相对于需求的平均催化剂后HEGO的HEGO信号309的振幅。在一个示例中，当HEGO信号309指示需求的平均催化剂后HEGO控制设置的富况时，在ffiGO传感器信号309和需求的平均催化剂后HEGO控制设置308之间的最高HEGO电压可以输出为HEGO富侧振幅(rich side amplitude)。类似地，当HEGO信号309指示需求的平均催化剂后HEGO控制设置的稀况时，在HEGO传感器信号309和需求的平均催化剂后HEGO控制设置308之间的最低HEGO电压可以输出为HEGO稀侧振幅(leanside amplitude)。这样，可经催化剂后HEGO信号309和需求的平均催化剂后HEGO控制设置308而 測量用于催化剂激活的基础发动机空燃比。进ー步地，可以从催化剂后HEGO信号309中得到用于催化剂激活的基础发动机空燃比的频率、占空比和振幅。现參考图4，显示了示例发动机空气-燃料控制方法的流程图。可根据图I中控制器12的指令执行图4的方法。在402处，方法400判断是否开启闭环燃料控制。在一个示例中，在发动机达到预定温度之后或者发动机已经在发动机停止后运转了预定量的时间之后，可开始闭环燃料控制。如果方法400判断存在进入闭环燃料控制的条件，方法400前进至404处。在404处，方法400确定需求发动机空燃比和用于催化剂激活的需求基础发动机空燃比。在一个示例中，基础发动机空燃比存储在由发动机转速和负荷索引的表格中。表格包含适用于不同发动机转速和负荷的由经验确定的空燃比。发动机转速和负荷可以为确定穿过催化剂的排气流率的基础。因此，需求发动机空燃比和用于催化剂激活的需求基础发动机空燃比可响应穿过催化剂的排气流率。可以为发动机温度调节从表格中获得的基础发动机空燃比。类似地，可以确定用于催化剂激活的需求的基础发动机空燃比。在一个示例中，发动机转速和负荷索引两个表格。第一表格包含了用于调节发动机空燃比以激活催化剂的不同频率。第二表格包括用于调节发动机空燃比的不同占空比。第一表格和第二表格的输出的组合为具有频率和占空比的发动机空气-燃料调制信号。可进ー步为催化剂温度和燃料类型调节用于催化剂激活的需求的基础发动机空燃比。在一个示例中，随着催化剂温度降低而增加用于催化剂激活频率的基础发动机空燃比并且减小占空比。更高的频率和更低的占空比解决了催化剂较冷时的较少的可用氧气存储。在一些示例中，需求的基础发动机空燃比的频率高于用于催化剂激活的需求的基础发动机空气燃料比的频率。因此，在发动机运转期间发动机系统的不同部分在不同时间可需求不同频率。例如，在冷起动期间，需求的基础发动机空燃比和用于催化剂激活的需求发动机空燃比可具有相同的频率请求。在较高的催化剂温度下，当氧气存储可用时，用于催化剂激活的基础发动机空燃比的频率可低于需求的基础发动机空燃比的频率。可为微粒过滤器再生和预期的发动机停止和起动提供针对用于催化剂激活的需求基础发动机空燃比的额外调节。在一个示例中，可以响应于微粒过滤器即将发生的再生而增加占空比的稀部分。因此，可以在微粒过滤器再生开始之前调节催化剂状态使得在微粒过滤器再生期间改善催化剂转化效率。另外，在微粒过滤器再生期间可以増加用于催化剂激活的发动机空燃比的占空比的稀部分以促进催化剂效率和微粒过滤器中的微粒物质 的氧化。在其他示例中，还可以响应于微粒过滤器再生调节用于催化剂激活的发动机空燃比的频率和/或振幅。在又一个示例中，可以响应于自动起动或停止发动机(例如，驾驶员没有采取具体动作停止发动机；驾驶员可施加制动或者释放加速器踏板但是驾驶员未通过仅意图停止发动机的开关或者指令积极请求发动机停止)的请求调节频率和占空比。在一个示例中，响应于自动请求停止发动机而增加占空比的富部分。在驾驶员要求发动机停止期间不会采取这样的动作。在确定需求发动机空燃比和用于催化剂激活的需求基础发动机空燃比之后方法400前进至406处。在406处，方法400更新需求发动机空燃比和用于催化剂激活的发动机空燃比。方法400访问在方法400先前执行期间根据催化剂后氧传感器确定的催化剂激活信息。例如，来自412处的催化剂激活信息被用于更新用于催化剂激活的需求发动机空燃比。在一个示例中，从用于催化剂激活的需求基础发动机空燃比的需求频率、占空比和振幅中减去经催化剂后氧传感器确定的频率、占空比和振幅以提供发动机空燃比的误差项用于催化剂激活频率、占空比和振幅。误差项被乘以增益然后加至基础发动机空燃比和用于催化剂激活的基础发动机空燃比。在更新基础发动机空燃比和用于催化剂激活的基础发动机空燃比之后方法400前进至408处。在408处，基础发动机空燃比和用于催化剂激活的基础发动机空燃比被输出至发动机。在一个示例中，流入发动机的空气质量除以基础发动机空燃比和用于催化剂激活的基础发动机空燃比之和以确定将喷射进入发动机汽缸的燃料质量。燃料质量被转换为燃料喷射器开启时间而发动机燃料喷射器在该开启时间激活。这样，可调节提供至发动机的发动机空气燃料。从而，用于催化剂激活的发动机空燃比的频率、占空比和振幅中的每个都可以独立于其他參数而调节。在发动机空燃比输出之后，方法400前进至410处。在410处,读出发动机排气系统中的氧传感器的输出电压。在ー个不例中，氧传感器位于如图I所示的位置。可基于发动机位置或者基于时间间隔而对氧传感器电压进行采样。在一些エ况下，可以延迟氧传感器的读取直至满足预定条件以便延迟用于催化剂激活的发动机空燃比的调节。例如，当催化剂和氧传感器较冷时，氧传感器可不进行读数直至氧传感器达到预定温度。在确定排气氧传感器的输出电压之后，方法400前进至412处。在412处，方法400确定用于纠正用于催化剂激活的发动机空燃比的催化剂激活反馈。在一个示例中，经由处理位于催化剂下游的氧传感器的输出而确定催化剂激活。如果氧传感器的输出电压高于需求催化剂后氧传感器电压，处理后的氧传感器电压信号指示富况(rich condition)。如果氧传感器的输出电压低于需求的催化剂后氧传感器电压,处理后的氧传感器电压信号指示稀况(lean condition)。在富况或稀况之间的时间可用于确定催化剂中用于催化剂激活的发动机空气燃料比的频率。ffiGO传感器富于或者稀于需求平均催化剂后ffiGO控制设置的时间为用于确定催化剂激活的富或者稀占空比的基础。图3的描述提供了示例信号以及用于确定催化剂激活的占空比、频率和振幅来纠正催化剂激活的发动机空燃比的程序。在根据催化剂后氧传感器确定催化剂激活的反馈后，方法400前进至414处。
在414处，确定催化剂激活误差。在一个示例中，通过从需求发动机空燃比和用于催化剂激活的需求发动机空燃比中减去412处确定的催化剂激活的反馈确定催化剂激活误差。例如，可以根据 PCHEG0_DC_Err = Desired_PCHS_DC-PCHEGO_DC_avg 来确定占空比误差，其中PCHEG0_DC_Err为催化剂后HEGO占空比误差，Desired_PCHS_DC为需求催化剂后HEGO占空比，且PCHEG0_DC_avg为在时间间隔或者发动机循环间隔期间的富或者稀占空比的平均值。类似地，可以根据 PCHEG0_Frq_Err = Desired_PCHS_Frq_PCHEGO_Frq_avg 来确定频率误差，其中PCHEG0_Frq_Err为催化剂后HEGO频率误差，Desired_PCHS_Frq为需求的催化剂后ffiGO频率，且PCHEG0_Frq_avg为时间间隔或者发动机循环间隔期间的平均催化剂激活频率。当方法400后续再次执行时，在406处，方法400利用在414处确定的误差參数。在确定催化剂激活误差之后，方法400退出。这样，来自催化剂后氧传感器的信息为纠正用于催化剂激活的发动机空燃比的基础。方法400提供了对用于催化剂激活的发动机空燃比的占空比、频率和振幅的对应调节。这样，方法400分离并调节用于催化剂激活的发动机空燃比的占空比、频率和振幅。因此，方法400提供用于调节发动机空燃比，包括基于从位于催化剂下游的氧传感器获得的占空比和频率调节应用于发动机汽缸的空燃比的频率和占空比。这样，调节发动机空燃比以在催化剂中激活更高的转化效率。方法进ー步包括经由发动机供给气体氧气浓度调节应用于发动机汽缸的空燃比，并且可以随着催化剂劣化的増加和氧气存储容量的减小而减小应用至发动机汽缸的空气-燃料的振幅以及占空比。在一个示例中，方法包括当发动机燃烧汽油时对从位于催化剂下游的氧传感器中获得的信号的占空比应用第一增益，以及当发动机燃烧醇类或者汽油和醇类的混合物时对从位于催化剂下游的氧传感器获得的信号的占空比应用第二増益。方法还包括当发动机燃烧汽油时对从位于催化剂下游的氧传感器中获得的信号的频率应用第一増益，且当发动机燃烧醇类或者醇类和汽油的混合物时对从位于催化剂下游的氧传感器中获得的信号的频率应用第二増益。该方法还包括根据需求占空比、需求频率以及从位于催化剂下游的氧传感器中获得的信号的占空比和频率确定占空比误差和需求频率误差。该方法还包括响应于催化剂温度调节需求占空比和需求频率。该方法进ー步包括响应于穿过催化剂的流率调节需求占空比和需求频率。在另ー个示例中，方法400提供用于调节发动机空燃比的方法，其包括以第一占空比和第一频率为发动机提供空气-燃料；并经由第二频率和第二占空比调节第一占空比和第一频率，第二频率低于第一频率，第二占空比响应于位于发动机排气系统中的催化剂下游的氧传感器的输出。该方法包括基于需求的催化剂后占空比(post catalyst dutycycle)和第二占空比之间的误差调节第一占空比。该方法还包括响应于微粒过滤器的状态调节需求催化剂后占空比。该方法还包括根据參照需求的催化剂后氧传感器电压的氧传感器电压输出确定第二占空比。该方法包括响应于发动机エ况调节需求的催化剂后氧传感器电压。该方法还包括响应于催化剂エ况调节需求的催化剂后氧传感器电压。该方法包括随着发动机转速增加而增加第二频率。本领域内普通技术人员应该理解，图4中描述的程序可代表任意数目的处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等)中的ー个或多个。这样，可以以所说明的顺序执行、并列执行所说明的多个步骤或功能，或者在某些情况下可以有所省略。类似地，处理顺序并不是达到在此描述的目的、特征和优势所必需的，而是提供用于易于说明和描述。尽管没有明确说明，本领域内普通技术人员会认识到取决于使用的特定策略可以重复执行描述的步骤或者功能中的ー个或多个。此处作为说明书的总结。本领域内技术人员通过阅读本申请，可产生多个替代或者修改方式而不会背离本说明书的精神和范围。例如，以天然气、汽油、柴油或者替代燃料运转的13、14、I5、V6、V8、VlO和V12发动机可利用本发明来获得优势。权利要求
1.一种用于调节发动机空燃比的方法，包括 基于从位于催化剂下游的氧传感器中获得的占空比和频率调节应用于发动机汽缸的空燃比的频率和占空比。
2.如权利要求I所述的方法，进一步包括经由发动机进气氧浓度调节应用于所述发动机汽缸的空燃比，并进一步包括随着催化剂劣化的增加和催化剂氧存储容量的减小，减小应用于所述发动机汽缸的所述空燃比的振幅和占空比。
3.如权利要求I所述的方法，其中，当所述发动机燃烧汽油时，对从位于所述催化剂下游的所述氧传感器获得的信号的占空比应用第一增益，且其中当所述发动机燃烧醇类或者汽油和醇类的混合物时，对从位于所述催化剂下游的所述氧传感器获得的信号的占空比应用第二增益。
4.如权利要求I所述的方法，其中，当发动机燃烧汽油时，对从位于所述催化剂下游的 所述氧传感器获得的信号的频率应用第一增益，且其中当发动机燃烧醇类或者汽油和醇类的混合物时，对从位于所述催化剂下游的所述氧传感器获得的信号的频率应用第二增益。
5.如权利要求I所述的方法，其中，根据需求占空比、需求频率以及从位于所述催化剂下游的所述氧传感器获得的信号的占空比和频率确定占空比误差和需求频率误差。
6.如权利要求5所述的方法，其中，响应于所述催化剂的温度调节所述需求占空比和所述需求频率。
7.如权利要求6所述的方法，其中，响应于穿过所述催化剂的流率调节所述需求占空比和所述需求频率。
8.一种用于调节发动机的空燃比的方法，包括 以第一占空比和第一频率向所述发动机供应空气-燃料；以及 经由第二频率和第二占空比调节所述第一占空比和所述第一频率，所述第二频率低于所述第一频率，且所述第二占空比响应于位于所述发动机的排气系统中的催化剂下游的氧传感器的输出。
9.如权利要求8所述的方法，其中，基于需求的催化剂后占空比和第二占空比之间的误差调节所述第一占空比。
10.如权利要求9所述的方法，其中，响应于微粒过滤器的状态调节所述需求的催化剂后占空比。
全文摘要
本发明公开了一种用于调节发动机空燃比的方法。在一个示例中，响应于催化剂后氧传感器的占空比和频率调节发动机空燃比。该方法可改善催化剂效率。
文档编号F02D41/14GK102733972SQ201210091250
公开日2012年10月17日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年4月8日
发明者丹尼斯·克雷格·雷德, 布鲁斯·考尔比·安德森 申请人:福特环球技术公司