[发明专利]用于估计排气压力的系统和方法

说明书

本申请提供基于排气空气/燃料比传感器估计排气压力的方法和系统。在一个示例中，方法包括基于排气空气/燃料比(AFR)传感器的周期性波形输出估计排气压力，并且基于估计的排气压力调整至少一个发动机工作参数。可以基于周期性波形输出的标准偏差和频率中的一个或多个估计排气压力。

技术领域

本说明书总体涉及用于估计内燃发动机中排气压力的方法和系统。

背景技术

可以将流动通过内燃发动机的排气通道的排气流的排气压力的测量和/或估计用作各种运载工具控制策略中的输入，以便控制发动机工作。在一个示例中，发动机可以包括定位在发动机的排气通道中、催化剂上游的专用的独立压力传感器，以测量排气压力。因此，精确的排气压力测量对于控制各种运载工具控制策略的操作可能是重要的。

另外地，发动机中过多的排气压力可能导致增加的泵送损失和燃料消耗。排气中的流动限制，诸如微粒过滤器，可能加剧排气压力峰值。例如，微粒过滤器限制排气流动并且随着其更多地被碳烟加载而增加排气压力。微粒过滤器可以周期性地再生以净化累积的微粒物质。然而，此类再生事件可能伴随燃料消耗为代价。结果，需要精确的排气压力估计以确定微粒过滤器的加载状态，并且在最小化燃料消耗的最佳时间安排微粒过滤器的再生。此外，排气压力的精确估计对于防止和/或最小化排气压力峰值是重要的。

然而，一些发动机可能不包括排气压力传感器。专用的排气压力传感器可能增加发动机系统成本和发动机系统控制复杂性。在此类示例中，排气压力可以基于替代的发动机工况诸如进气质量气流，和/或传感器测量来建模。

发明内容

然而，本文的发明人已经认识到，这些排气压力模型可以具有可以级联到使用建模排气压力的另外的模型的误差。例如，以基于进气质量气流来测量排气压力为目的的方法可以具有降低的精确度，因为他们不考虑排气限制(诸如排气压力的微粒过滤器)的影响。另外地，某些模型可以被一个窗口所限制，在该窗口中排气压力只能在某些发动机工况下进行建模。结果，在窗口外部工作期间基于排气压力估计的发动机控制可以具有降低的精确度。

在一个示例中，可以通过用于在闭环燃料控制期间监测来自排气空气/燃料比(AFR)传感器的周期性波形输出，基于周期性波形输出的循环的标准偏差和平均频率中的一个或多个来估计排气压力，以及基于所述估计的排气压力来调整至少一个发动机工作参数的方法来解决上述问题。以这种方式，现有的发动机传感器(例如，排气AFR传感器)可以用于更准确地估计发动机排气压力，从而基于排气压力估计来增加发动机控制的精确度。

作为一个示例，AFR传感器可以包括排气氧传感器并且可以被配置成测量排气中的氧分压。控制器可以基于从AFR传感器接收的输出来调整喷射到一个或多个发动机汽缸中的燃料量。因此，可以基于AFR传感器来反馈控制燃料喷射。然而，因为氧传感器测量取样排气中的氧分压，所以由传感器测量的氧气量因为排气压力并且因此排气密度的增加而增加。因此AFR传感器的输出中的波动可以用于推断排气压力的变化。特别的，AFR传感器输出可以包括周期性波形信号，其起因于在比化学计量更稀薄的燃料喷射命令和比化学计量更富集的燃料喷射命令之间的连续的振动。AFR传感器的周期性波形信号的频率、振幅和/或标准偏差中的一个或多个可以与排气压力的变化成比例地波动。因此，AFR传感器的波形输出的特征变化可以指示排气压力的变化。控制器然后可以基于确定的排气压力的变化来调整发动机工作。

在另一个表示中，方法包括：在闭环燃料控制期间监测燃料控制器的周期性波形输出；基于控制器的波形输出来估计排气压力；以及基于所估计的排气压力来调整至少一个发动机工作参数。

在又一个表示中，发动机系统包括排气氧传感器、一个或多个燃料喷射器以及具有存储在非瞬时性存储器中的计算机可读指令的控制器，其中计算机可读指令用于：基于来自排气氧传感器的输出来确定将被一个或多个燃料喷射器喷射的命令的燃料量；调整一个或多个燃料喷射器以喷射命令的燃料量；以及基于持续时间内来自排气氧传感器的输出和命令的燃料量的变化中的一个或多个来估计排气压力。