用于气缸不平衡估算的方法和系统技术方案

提供了用于获知气缸到气缸空气变化的方法和系统。在PFDI发动机以仅进气道喷射模式操作的状态期间，在进气道燃料喷射之前，可经由直接喷射来降低直接喷射燃料轨压力。然后，在进气道喷射气缸中的火花事件之前，可暂时性打开直接喷射器以使用轨压传感器来估算气缸压缩压力，并从其推断气缸空气充气量。

【技术实现步骤摘要】
用于气缸不平衡估算的方法和系统
本说明书总体涉及用于控制车辆发动机来监测空燃比的气缸到气缸不平衡的方法和系统。
技术介绍
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技术实现思路
可控制诸如空燃比(AFR)的发动机参数以确保改进的发动机性能，从而有效地使用排气催化剂并减少废气排放。特别是，空燃比的气缸到气缸不平衡可导致无效率的发动机操作和发动机外排放的增加。此外，发动机气缸之间可能存在扭矩不平衡，这可能导致噪声、振动和粗糙性(NVH)问题。确定发动机气缸之间的AFR变化的一种方式是经由位于排气催化剂下游的氧传感器来感测发动机排气。通过测量排气分量，可确定给定气缸是否比其他气缸以更浓或更稀的空燃比运行。然后可基于所述变化来调节燃料和/或充气参数，以产生具有目标空燃比的空气燃料混合物。然而，氧传感器可能暴露于是来自不同发动机气缸的气体组合的排气。所以可能难以准确地确定不同发动机气缸之间的空气燃料变化。另外，用于气缸的具有许多气缸的发动机排气系统几何形状可使传感器读数向一个气缸的输出偏置得比其他气缸更多。因此，可能更加难以确定具有多于几个气缸的发动机的空气燃料不平衡。另外一些方法可包括监测曲轴上的扭矩脉冲(或者监测所需AFR处的曲轴加速度)，以及导出扭矩振幅与燃烧空燃比之间的相关性。然而，在所有这些方法中，可能难以区分误差的空气分量与误差的燃料分量。Gottschalk等人在US9,470,159中示出了用于获知基于空气的误差的一种示例性方法。其中，直接燃料喷射器被致动打开以将燃料输送到气缸中。在喷射器被打开和使用时，而且在具有传递函数的情况下，测量直接喷射燃料管线压力的下降以估算气缸中的空气充气量。通过比较以此方式估算的每个气缸的空气充气量，可获知气缸到气缸AFR的空气分量或扭矩变化。然而，本专利技术人在此也已经认识到这种方法的潜在问题。作为一个示例，估算可能受到燃料管线压力传感器的分辨率范围的限制。例如，在低发动机负荷下，当燃料管线压力低时，燃料管线压力的下降可能不足以通过传感器可靠地测量。作为另一个示例，测量的燃料管线压力的下降可能受到活塞在气缸中的位置的影响，具体地，基于活塞是否位于压缩冲程的上止点(TDC)或下止点(BDC)处。作为又一示例，可能难以区分由于基于燃料的误差引起的燃料管线压力的下降与由于基于空气的误差引起的下降。此外，排气再循环(EGR)流可破坏燃料压力传感器输出和基于燃料压力传感器输出估算的空气流量。特别是，基于进气歧管的配置以及接收EGR的进气位置，不同的气缸可获得不同的EGR流，从而影响各个气缸空气充气量估算值。本专利技术人在此已经认识到上述缺点并且已经开发了一种用于确定发动机气缸中的空燃比不平衡和基于空气的误差的方法，所述方法将气缸组之间的AFR变化纳入考虑。在一个示例中，AFR不平衡可由用于发动机的方法确定，所述方法包括：在禁用高压泵的情况下从直接喷射器喷射燃料，以将直接喷射燃料轨压力降低到阈值压力以下；然后，将燃料喷射到气缸中并命令所述直接喷射器在所述气缸中的火花事件之前选择性地打开阈值持续时间，而不从所述直接喷射器喷射任何燃料。以此方式，可准确地获知气缸AFR变化的空气分量并且可靠地区分其与AFR变化的燃料分量。作为一个示例，当以仅PFI模式操作进气道燃料直接喷射(PFDI)发动机时，发动机控制器可经由联接到高压直接喷射(DI)燃料轨的压力传感器来估算气缸的压缩压力。然后，可使用估算的压缩压力来推断气缸的空气充气量。具体地，控制器可在经由进气道喷射器喷射燃料、经由直接喷射器喷射燃料之前禁用联接到DI燃料轨的高压泵(HPP)，以将高压燃料轨泄放到阈值压力(例如，到下限阈值)。然后，可在紧接在火花被输送到气缸之前启用进气道燃料喷射，可命令DI打开一段限定的(较短)持续时间。当直接喷射器打开时，高压燃料轨可暂时性联接到气缸，从而允许经由联接到高压燃料轨的压力传感器来估算气缸中的压缩压力。特别是，压缩压力可被标记为燃料轨压力的瞬态尖峰值。由于压缩压力与气缸容积和吸入每个气缸中的空气量直接相关，所以燃料轨压力的尖峰值可能与该气缸中的空气充气量相关联。通过继续此操作直到估算每个气缸中的空气充气量为止，以及通过对每个气缸重复此操作若干次，可获得每个气缸的稳定平均压力。通过比较每个气缸的值，可获知气缸到气缸AFR变化的空气分量。通过在启用EGR流时以及在禁用EGR流时执行估算，可量化和补偿EGR对基于空气的误差估算值的噪声影响。随后，可使用燃料轨压力来估算AFR变化的燃料分量。其中，可致动HPP以将DI燃料轨压力升高到阈值(例如，上限阈值)，之后可启用将燃料直接喷射到气缸中，并且可使燃料轨压力在每次喷射脉冲后的下降与基于每个脉冲的命令脉冲宽度相关联。以此方式，所述方法提供改进的获知空燃比不平衡的能力。测量气缸压缩压力以估算气缸空气充气量的技术效果在于可更准确地获知气缸组之间的基于空气的误差，并且更准确地区别出基于燃料的误差。通过在仅用进气道喷射对气缸补给燃料的情况下测量DI燃料轨压力的上升，可在更宽范围的发动机负荷(包括低发动机负荷)下在燃料轨压力传感器的稳定区域中获知气缸的压缩压力对燃料轨压力的影响。因此，所述方法确保燃料效率得以改进并且排放得以降低。此外，所述方法可对与EGR流相关联的空燃比不平衡加以补偿，从而使得能够在更宽范围的发动机工况下执行获知，并且不损害EGR用途。通过获知气缸组之间的基于空气的误差，可更好地获知和补偿AFR误差。应当理解，提供上述
技术实现思路
是为了以简化的形式来介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或本质特征，所述要求保护的主题的范围仅由随附于具体实施方式的权利要求书限定。另外，所要求保护的主题并不局限于解决以上或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。附图说明图1是具有气缸的发动机的图示。图2示出了联接到图1的发动机的双喷射器单燃料系统的示意图。图3示出了用于估算气缸到气缸空燃比变化的空气分量的示例性方法的高级流程图。图4示出了用于估算气缸到气缸空燃比变化的燃料分量的示例性方法的高级流程图。图5描绘了在估算气缸空气误差期间，气缸循环中的进气道喷射器和直接喷射器操作相对于气缸气门和火花事件的正时。图6描绘了估算气缸到气缸空气燃料误差的预示性示例，包括确定空气和燃料分量的误差。具体实施方式以下描述涉及用于发动机系统(诸如图1的发动机系统)中的空气燃料误差估算的系统和方法，所述发动机系统被配置用于进气道喷射和直接喷射，如图2的燃料系统中所示。发动机控制器可被配置为执行控制例程，诸如图3至图4的用于检测和区分气缸到气缸空燃比变化的空气分量与所述变化的燃料分量。控制器可在燃烧事件的压缩冲程期间调节直接喷射器打开的正时，如图5所示，以使用燃料轨压力传感器来估算气缸压缩压力，并基于估算的压力来推断气缸空气充气量。参考图6示出了空气和燃料误差估算值的示例。图1描绘了内燃发动机10的燃烧室(或气缸)14的示例性实施例。发动机10可联接在被配置用于在道路上行驶的推进系统中，诸如车辆5。发动机10可至少部分地由控制系统(包括控制器12)控制，以及通过来自车辆驾驶员的输入130经由输入装置132控制。在此示例中，输入装置132包括加速器踏板和踏板位置传感器134，用于产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种方法，其包括：在禁用高压泵的情况下从直接喷射器喷射燃料，以将直接喷射燃料轨压力降低到阈值压力以下；以及然后，将燃料喷射到气缸中并命令所述直接喷射器在所述气缸中的火花事件之前选择性地打开阈值持续时间，而不从所述直接喷射器喷射任何燃料。

【技术特征摘要】
2017.10.06 US 15/727,3371.一种方法，其包括：在禁用高压泵的情况下从直接喷射器喷射燃料，以将直接喷射燃料轨压力降低到阈值压力以下；以及然后，将燃料喷射到气缸中并命令所述直接喷射器在所述气缸中的火花事件之前选择性地打开阈值持续时间，而不从所述直接喷射器喷射任何燃料。2.如权利要求1所述的方法，其还包括：基于所述燃料轨压力在所述选择性打开后的上升来获知气缸空燃比误差。3.如权利要求2所述的方法，其中获知所述气缸空燃比误差包括：基于所述燃料轨压力的所述上升来获知所述气缸的空气充气量估算值。4.如权利要求3所述的方法，其还包括：响应于所述获知的气缸空燃比误差来调节气缸燃料补给，当所述获知的空气充气量估算值超过预期的空气充气量估算值时所述气缸燃料补给增加，当所述获知的空气充气量估算值超过所述预期的空气充气量估算值时所述气缸燃料补给减少。5.如权利要求3所述的方法，其中所述气缸是多个发动机气缸中的一个，所述方法还包括：在多个连续气缸事件中获知所述多个发动机气缸中的每一个的空气充气量估算值。6.如权利要求5所述的方法，其中获知所述气缸空燃比误差还包括：基于所述多个发动机气缸的所述空气充气量估算值之间的偏差来获知所述气缸空燃比误差。7.如权利要求6所述的方法，其中在每个气缸中的多个燃烧事件中对所述多个气缸中的每一个执行所述获知，并且其中给定气缸的所述空气充气量估算值是对所述给定气缸中的所述多个燃烧事件求平均的平均空气充气量估算值。8.如权利要求1所述的方法，其中所述阈值压力是大气压力的函数，并且其中所述阈值持续时间是基于发动机转速和负荷。9.如权利要求2所述的方法，所述阈值压力是下限阈值压力，所述方法还包括：获知所述气缸空燃比误差直到所述燃料轨压力高出上限阈值压力为止，上限阈值压力高于所述下限阈值压力，然后，在禁用所述高压泵的情况下从所述直接喷射器喷射燃料以将所述燃料轨压力降低到所述下限阈值压力，以及在所述燃料轨压力低于所述下限阈值压力之后重新开始所述获知。10.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：约瑟夫·莱尔·托马斯，伊桑·D·桑伯恩，保罗·霍拉，丹尼尔·杜莎，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US