一种发动机短期燃油修正控制方法及控制系统

技术领域

本发明属于发动机控制领域，具体涉及一种发动机短期燃油修正控制方法及控制系统。

背景技术

随着人们对环境的关注，越来越多的人重视汽车排放，而发动机空燃比对于排放有着至关重要的影响。在发动机电控系统中，空燃比闭环控制通过对喷油(燃油喷射量)实时修正，能够将实际空燃比控制在理论空燃比附近，此时催化器转化效率最高，最有利于环境。但是，由于车辆制造散差、喷油器老化导致燃油喷射量会存在较大偏差，若仍按照既定喷油量喷射，实际空燃比会偏离理论空燃比很多，而空燃比闭环控制调节范围有限，因此，发动机燃油修正控制策略应运而生。发动机燃油修正分为短期燃油修正和长期燃油修正。其中，短期燃油修正是根据氧传感器反馈的前期工作循环中混合气浓稀情况来对喷油量进行实时修正控制。目前，发动机短期燃油修正控制方法存在喷油量修正不准确，进而影响空燃比不准确，从而影响了汽车排放。

公开号为TW452629B，专利名称为内燃机空燃比控制裝置的专利公开了一种空燃比控制方法，该方法根据氧传感器反馈的工作循环中混合气浓稀情况来对喷油量进行实时修正控制；对目标空燃比进行了低通滤波修正，从而得到最终的目标空燃比。该方法仅通过低通滤波得出目标空燃比，所得目标空燃比不准确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机短期燃油修正控制方法及控制系统，该方法和系统能对燃油修正补偿，进而改善发动机排放性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种发动机短期燃油修正控制方法，通过对短期燃油修正的目标空燃比进行延迟和滤波处理，以及对短期燃油修正的目标空燃比进行延迟和滤波处理的自学习实现发动机短期燃油修正。

按上述方案，所述发动机短期燃油修正控制方法包括如下步骤：

(1)进行发动机短期燃油修正的激活条件判断；

(2)当激活条件成立时，进行目标空燃比延时处理；

(3)对延时处理后的目标空燃比进行延时处理次数自学习条件判断；

(4)当延时处理次数自学习条件成立时，对目标空燃比进行延时处理次数更新并下电保护；

(5)对目标空燃比进行滤波处理；

(6)进行目标空燃比滤波系数自学条件判断；

(7)当目标空燃比滤波系数自学条件成立时，进行目标空燃比滤波系数更新并下电保护；

(8)获取短期燃油修正误差；

(9)根据短期燃油修正误差和短期燃油修正误差变化率进行燃油修正PID控制；

(10)输出最终的短期燃油修正值。

当延时处理次数自学习条件不成立时，目标空燃比延时处理次数不更新；直接对目标空燃比进行滤波处理。

当目标空燃比滤波系数自学条件不成立时，目标空燃比滤波系数不更新，直接获取短期燃油修正误差。

按上述方案，发动机短期燃油修正的激活条件为：

a、氧传感器已活化一段时间；

b、发动机处于运行状态或者停机过程；

c、催化器诊断未开始；

d、未出现喷油系统相关零部件故障；

e、任一缸未出现断油请求，且断油恢复后需要延迟一段时间T后才允许进行自学习激活；

当以上条件均满足时，进行发动机短期燃油修正的激活：

在短期燃油修正过程中任何一阶段出现激活条件中任一条不满足时，终止短期燃油修正补偿，直至下一次激活条件满足后才可继续开始短期燃油修正补偿。

按上述方案，进行目标空燃比延时处理的方法为：

基于发动机台架标定获得，通过在每一工况下，设定不同的目标空燃比，监测催化器前线性氧传感器的反应延时时间，在线性氧传感器获取的空燃比数值与设定的目标空燃比数值保持一致时，记录出其延迟时间，将不同空燃比同一工况下的延时时间取平均值作为该工况下的延时时间。

按上述方案，所述延时时间为发动机延时点火次数。

按上述方案，对延时处理后的目标空燃比进行延时处理次数自学习条件判断的方法为：

延时处理次数自学习条件为：

a、发动机水温超过预设温度；

b、发动机处于转速闭环工况，此时发动机转速波动不超过±30rpm；

c、发动机负荷波动在预设波动范围内；

d、高压共轨燃油压力误差在正负1Mpa；

当以上4个条件均满足一段时间T1后，记录发动机平均转速和发动机平均负荷，累加该平均转速和平均负荷下自学习满足的次数，在自学习次数达到预设次数Cnt1时，将目标空燃比加上正的补偿量ΔAFR

其中r1为权重系数，学习完成后，则该平均转速和平均负荷下自学习满足的次数清零，后续在自学习条件满足后重新累加。

按上述方案，目标空燃比滤波系数自学条件为：

a、发动机水温超过预设温度；

b、发动机处于转速闭环工况，此时发动机转速波动不超过±30rpm；

c、发动机负荷波动在预设波动范围内；

d、高压共轨燃油压力误差在正负1Mpa；

e、延迟处理的空燃比AFR

f、未进行发动机延时点火次数自学习更新；

以上6个条件均满足一段时间T2后，记录发动机平均转速和发动机平均负荷，累加该平均转速和平均负荷下自学习满足的次数；在自学习次数达到预设次数Cnt2时，如果出现短期燃油修正误差绝对值在预设时间T3内的总和超过预设总和时，说明短期燃油修正目标值很大，此时滤波系数设置不对，需要更新：

短期燃油修正误差绝对值在预设时间T3内的总和超过预设和，且短期燃油修正误差在该预设时间T3内的总和超过预设总和，则说明滤波系数过于偏激，需要更新对应转速和负荷下的滤波系数，此时仅向上更新，在延迟处理的AFR

短期燃油修正误差绝对值在预设时间T3内的总和超过预设总和，且短期燃油修正误差在该预设时间T3内的和小于预设和，则说明滤波系数过于偏激，需要更新对应转速和负荷下的滤波系数，此时仅向下更新，在延迟处理的AFR

短期燃油修正误差绝对值在预设时间T3内的和超过预设和，且短期燃油修正误差在该预设时间T3内的和在某数值之间，则说明滤波系数过大造成波动频繁，需要更新对应转速和负荷下的滤波系数，此时向下和向上更新均进行，将其当前的滤波系数加上一定预设值。

按上述方案，所述获取短期燃油修正误差的方法为：

情况1、当目标空燃比AFR

a、实际氧传感器读取的实际空燃比大于目标空燃比AFR

b、实际氧传感器读取的实际空燃比小于目标空燃比AFR

c、其他情况下，短期燃油修正误差等于0；

从a到c的优先级越来越低；

情况2、当目标空燃比AFR

a、实际氧传感器读取的实际空燃比小于目标空燃比AFR

b、实际氧传感器读取的实际空燃比大于目标空燃比AFR

c、其他情况下，短期燃油修正误差等于0；

除了情况1和情况2，短期燃油修正误差等于目标空燃比AFR

按上述方案，所述滤波处理为一阶低通滤波处理。

本发明还提供一种发动机短期燃油修正控制系统，该系统采用上述发动机短期燃油修正控制方法对发动机燃油进行修正。

本发明的有益效果在于：

通过对短期燃油修正的目标空燃比进行延迟和滤波处理，以及对短期燃油修正的目标空燃比进行延迟和滤波处理的自学习实现发动机短期燃油修正，从而得出准确的发动机短期燃油喷油量，进而得出准确的空燃比，提高汽车排放性能；

本发明将短期燃油修正延迟发动机点火次数和滤波系数的学习存储到工况对应的自学习单元内，在下次发动机运转到相似工况时，采用自学习单元的延迟发动机点火次数和滤波系数的值，即可根据发动机实际反映情况进行更新，从而更精准的进行喷油量的补偿，从而提高汽车排放性能。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是发动机短期燃油修正控制方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

一种发动机短期燃油修正控制方法，通过对短期燃油修正的目标空燃比进行延迟和滤波处理，以及对短期燃油修正的目标空燃比进行延迟和滤波处理的自学习实现发动机短期燃油修正。

参见图1，该发动机短期燃油修正控制方法包括如下步骤：

(1)进行发动机短期燃油修正的激活条件判断；

(2)当激活条件成立时，进行目标空燃比延时处理；

(3)对延时处理后的目标空燃比进行延时处理次数自学习条件判断；

(4)当延时处理次数自学习条件成立时，对目标空燃比进行延时处理次数更新并下电保护；

(5)对目标空燃比进行滤波处理；

(6)进行目标空燃比滤波系数自学条件判断；

(7)当目标空燃比滤波系数自学条件成立时，进行目标空燃比滤波系数更新并下电保护；

(8)获取短期燃油修正误差；

(9)根据短期燃油修正误差和短期燃油修正误差变化率进行燃油修正PID控制；

(10)输出最终的短期燃油修正值。

当延时处理次数自学习条件不成立时，目标空燃比延时处理次数不更新；直接对目标空燃比进行滤波处理。

当目标空燃比滤波系数自学条件不成立时，目标空燃比滤波系数不更新，直接获取短期燃油修正误差。

下面以一个实例进行说明：

首先判断发动机短期燃油修正的激活条件，在激活条件不满足时，可能会出现对燃油误补偿，不进行短期燃油修正。在以下条件均满足时，才会进行短期燃油修正补偿：

1、氧传感器已活化一段时间，本实例取0.5s；

2、发动机处于运行状态或者停机过程；

3、催化器诊断未开始；催化器诊断需要进行空燃比强制控制，燃油控制开环；

4、未出现喷油系统相关零部件故障，如氧传感器，喷油器和油轨系统等；

5、任一缸未出现断油请求，且断油恢复后需要延迟一段时间T后才允许进行自学习激活；该时间T是发动机实际转速n，实际负荷rho和当前水温T

如果在短期燃油修正过程中任何一阶段出现激活条件中任一条不满足时，终止短期燃油修正补偿，直至下一次激活条件满足后才开始短期燃油修正补偿。

在进行短期燃油修正补偿时，根据短期燃油修正误差进行PID控制来对喷油量进行的实时修正控制。那么短期燃油修正误差由短期燃油修正目标值与短期燃油修正实际值的差决定。其中短期燃油修正实际值即为催化器前的线性氧传感器反馈的实际空燃比。而用于短期燃油修正的目标空燃比与发动机真实请求的目标空燃比存在反映时间差，这是因为发动机真实请求的目标空燃比是请求当前时刻的目标空燃比，但是线性氧传感器检测的实际空燃比是发动机前期工作循环燃烧的空燃比，存在时间延迟，因此有必要将发动机喷油控制请求的目标空燃比AFR

延迟处理输出的AFR

首次发动机延时点火次数通过在发动机开发过程中台架标定获得，但是随着车辆销售后零部件的老化，可能出现发动机延迟点火次数变化，为了保证燃油修正的准确性，发动机延时点火次数会不断自学习更新，在自学习更新工况下主动调整目标空燃比来监测其反应延迟，其自学习更新的条件为：

1、发动机水温超过预设温度，本实例发动机预设温度为60℃。确保温度较高时主动调整空燃比对发动机燃烧稳定性影响较小；

2、发动机处于转速闭环工况，此时发动机转速波动不超过±30rpm；

3、发动机负荷波动在预设波动范围内，本实例发动机负荷波动在预设波动范围为±45mgpl；

4、高压共轨燃油压力误差在正负1Mpa.

以上4个条件均满足一段时间T1后，记录平均转速和平均负荷，累加该平均转速和平均负荷下自学习满足的次数，在自学习次数达到预设次数Cnt1(本实例取200)时，将目标空燃比加上正的补偿量ΔAFR

其中r1为权重系数，本实例权重系数为0.03.学习完成后，则该平均转速和平均负荷下自学习满足的次数清零，后续在自学习条件满足后重新累加。且自学习值则会填入对应转速和负荷工况表中，获取为新的AFR

进一步地，将延迟处理和自学习更新后的AFR

AFR

其中AFR

首次的滤波系数r2如下，其标定依据是，短期燃油修正的调整过程中，对发动机转速波动的干扰不超过正负15rpm。

滤波系数r2是通过发动机开发过程中台架和实车测试标定获得，但随着车辆销售后零部件老化，可能出现参数的变化，为了保证对发动机转速波动的干扰不超过正负15rpm，滤波系数r2会不断自学习更新，滤波系数r2的更新分为向上更新和向下更新。向上更新是指延迟处理的AFR

1、发动机水温超过预设温度，本实例为发动机预设温度为60℃。确保本身发动机燃烧稳定性较好，避免错误判断认为是滤波系数不合理导致转速波动；

2、发动机处于转速闭环工况，此时发动机转速波动不超过±30rpm；

3、发动机负荷波动在预设波动范围内，本实例发动机负荷波动在预设波动范围为±45mgpl；

4、高压共轨燃油压力误差为正负1Mpa；

5、延迟处理的AFR

6、未进行发动机延时点火次数自学习更新。

以上条件均满足一段时间T2后，记录平均转速和平均负荷，累加该平均转速和平均负荷下自学习满足的次数，在自学习次数达到预设次数Cnt2(本实例取10)时，如果出现短期燃油修正误差绝对值在预设时间T3(本实例取5s)内的总和超过预设总和(本实例取4.5)时，说明短期燃油修正目标值很大，此时可能滤波系数设置不对，需要更新：

短期燃油修正误差绝对值在预设时间T3(本实例取5s)内的总和超过预设和(本实例取4.5)，且短期燃油修正误差在该预设时间T3内的总和超过预设总和(本实例取4)，则说明滤波系数过于偏激，需要更新对应转速和负荷下的滤波系数，此时仅向上更新，在延迟处理的AFR

短期燃油修正误差绝对值在预设时间T3(本实例取5s)内的总和超过预设总和(本实例取4.5)，且短期燃油修正误差在该预设时间T3内的和小于预设和(本实例取0.2)，则说明滤波系数过于偏激，需要更新对应转速和负荷下的滤波系数，此时仅向下更新，在延迟处理的AFR

短期燃油修正误差绝对值在预设时间T3(本实例取5s)内的和超过预设和(本实例取4.5)，且短期燃油修正误差在该预设时间T3内的和在某数值之间(本实例取0.9到1.1之间，说明短效修正上下波动很大)，则说明滤波系数过大造成波动频繁，需要更新对应转速和负荷下的滤波系数，此时向下和向上更新均进行，将其当前的滤波系数加上一定预设值，本实例取0.003。

进一步地，短期燃油修正误差确定方法为：

情况1、目标空燃比AFR

1.1)实际氧传感器读取的实际空燃比大于目标空燃比AFR

1.2)实际氧传感器读取的实际空燃比小于目标空燃比AFR

1.3)其他情况下，短期燃油修正误差等于0；

从1到3的优先级越来越低。

情况2、目标空燃比AFR

2.1)实际氧传感器读取的实际空燃比小于目标空燃比AFR

2.2)实际氧传感器读取的实际空燃比大于目标空燃比AFR

2.3)其他情况下，短期燃油修正误差等于0。

情况3、其他情况下，短期燃油修正误差等于目标空燃比AFR

其中，AFR

进一步地，根据短期燃油修正误差获取其变化率。

进一步地，根据短期燃油修正误差和短期燃油修正误差变化率，进行PID控制获得实时的短期燃油修正。

本发明还提供另一个实施例，一种发动机短期燃油修正控制系统，该系统采用上述发动机短期燃油修正控制方法对发动机燃油进行修正，从而得出准确的燃油比，提高了汽车排放性能。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。