專利名稱：發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)。更具體地說，本發(fā)明涉及配置成在起動發(fā)動機之后立即以濃空燃比運行發(fā)動機，然后開始空燃比的反饋控制，使得空燃比朝著理論配比點快速收斂的空燃比控制系統(tǒng)。
背景技術：
目前，存在計算和控制發(fā)動機的燃油噴射量的許多發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)。例如，日本特許公開專利公報No.9-177580和日本特許公開專利公報No.10-110645公開計算和控制發(fā)動機的燃油噴射量的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)。這些發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)把空燃比設置為在起動發(fā)動機之后立即被加濃，之后隨著時間的過去逐漸降低，使得空燃比逐漸朝著理論配比值收斂。更具體地說，利用目標空燃比修正系數計算和控制發(fā)動機的燃油噴射量，目標空燃比修正系數的組成值包括穩(wěn)定燃油量增長因子，穩(wěn)定燃油量增長因子被設置成使得在起動發(fā)動機之后，立即使空燃比變濃，并且隨著時間的過去逐漸降低，使得空燃比逐漸朝著理論配比值收斂。穩(wěn)定燃油量增長因子的計算包括對發(fā)動機轉速和負載的補償。此外，設置空燃比反饋修正系數，使得當空燃比反饋控制條件被滿足時，根據來自空燃比傳感器的信號，空燃比朝著理論配比值收斂。
在這樣的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)中，在確定空燃比傳感器有效之后，穩(wěn)定燃油量增長因子被設置為0，穩(wěn)定燃油量增長因子被降低以便達到0的數量(即，此時的穩(wěn)定燃油量增長因子的值)被加入空燃比反饋修正系數中，從而增大空燃比反饋修正系數的值。隨后，啟動空氣燃油量反饋控制，之后把未燃燒燃油量補償值(未燃燒燃油量均衡值)加入目標空燃比修正系數的計算中。未燃燒燃油量補償值用于確保使用重質燃油時的穩(wěn)定性，并被設置成當使用重質燃油時，使等效比λ等于0。
鑒于上面所述，顯然需要一種改進的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)。本發(fā)明解決了本領域中的這種需要以及根據本公開內容，對本領域的技術人員來說明顯的其它需要。

發(fā)明內容
已發(fā)現(xiàn)在上述發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)中，設置穩(wěn)定燃油量增長因子，以便在空燃比傳感器變得有效之前獲得濃空燃比，從而確保足夠的燃油量被提供給發(fā)動機。當空燃比傳感器變得有效，并且開始空燃比反饋控制時，利用空燃比反饋修正系數把等效比λ調整為1，但是該調整受空燃比反饋控制的增益限制。從而，如果當系統(tǒng)開始空燃比反饋控制時，穩(wěn)定燃油量增長因子較大，那么在空燃比收斂于理論配比值之前，空燃比將一直較濃。
另外，由于從確保重質燃油的穩(wěn)定性的觀點設置在開始空燃比反饋控制之后加入的未燃燒燃油量補償值，因此如果使用輕質燃油，那么空燃比將變濃。從而，在利用空燃比反饋修正系數把等效比λ調整為1之前，排氣排放物將處于惡化狀態(tài)。
鑒于這些問題，提出了本發(fā)明。本發(fā)明的一個目的是提供一種能夠使空燃比快速收斂于理論配比點(值)的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)。
為了實現(xiàn)上述目的，提供一種發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)主要包括空燃比設置部分，空燃比傳感器檢測部分，目標空燃比修正部分和空燃比反饋控制部分?？杖急仍O置部分被配置成根據至少一個發(fā)動機運轉條件，設置發(fā)動機的空燃比?？杖急葌鞲衅鳈z測部分被配置成確定空燃比傳感器的狀態(tài)。目標空燃比修正部分被配置成設置目標空燃比修正系數，以緊跟在發(fā)動機被起動之后，使空燃比變濃，之后隨著時間的過去逐漸降低空燃比，從而逐漸收斂于理論配比值，同時當確定空燃比傳感器有效時，目標空燃比修正系數以比確定空燃比傳感器有效之前的先前降低速率高的速率降低?？杖急确答伩刂撇糠直慌渲贸僧斂杖急确答伩刂茥l件被滿足時，根據來自空燃比傳感器的信號，設置空燃比反饋修正系數以執(zhí)行空燃比反饋控制，該空燃比反饋控制使空燃比收斂于理論配比值?？杖急确答伩刂撇糠诌€被配置成在空燃比反饋控制條件被滿足后，使空燃比反饋修正系數保持在基準值規(guī)定的時間量，并在規(guī)定時間量已過去之后開始空燃比反饋控制。
結合附圖，根據公開本發(fā)明的優(yōu)選實施例的下述詳細說明，對本領域的技術人員來說，本發(fā)明的這些及其它目的、特征、方面和優(yōu)點將變得顯而易見。


現(xiàn)在參見構成原始公開內容的一部分的附圖圖1是配有根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)的內燃機的簡化整體示意圖；圖2是根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，由發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)執(zhí)行的用于實現(xiàn)起動后空燃比控制的步驟的控制例程的流程圖；圖3是根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，由發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)執(zhí)行的用于確定空燃比傳感器是否有效的控制例程的流程圖；圖4是根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例，由發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)執(zhí)行的用于確定是否應啟動λ控制的控制例程的流程圖；圖5是圖解說明根據本發(fā)明的優(yōu)選實施例的起動后空燃比控制的第一時間圖；圖6是圖解說明常規(guī)的起動后空燃比控制的時間圖。
具體實施例方式
下面參考附圖，說明本發(fā)明的選擇實施例。根據本公開內容，對本領域的技術人員來說，本發(fā)明的實施例的下述說明顯然只是用于舉例說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明由附加的權利要求及其等同限定。
首先參見圖1，圖1示意圖解說明了配有根據本發(fā)明的第一實施例的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)的內燃發(fā)動機1。如圖1中所示，空氣通過空氣濾清器2進入進氣管3被吸入發(fā)動機1中，進氣管3具有調節(jié)進氣歧管5的氣流的電子節(jié)氣門4。進氣歧管5把氣流分成幾股氣流，以便把進氣傳送給發(fā)動機1的每個氣缸的燃燒室。燃油噴射閥6設置在進氣歧管5的每個通道(分路)中，使得每個氣缸具有一個燃油噴射閥6。把燃油噴射閥6布置成使得根據需要，它們直接面對相應氣缸的燃燒室也是可接受的。
每個燃油噴射閥6是配置成當其螺線管被通電時打開，當通電停止時關閉的電磁燃油噴射閥(噴射器)。
發(fā)動機控制單元(ECU)12控制節(jié)氣門4和燃油噴射閥6的操作，以便調節(jié)發(fā)動機1的空燃比。從而，發(fā)動機控制單元12發(fā)出電控節(jié)氣門4的驅動脈沖信號，和電激勵螺線管并停止每個燃油噴射閥6的驅動脈沖信號。燃油泵(未示出)對燃油加壓，加壓燃油被調壓器調節(jié)到規(guī)定壓力，并被傳遞給燃油噴射閥6。從而，驅動脈沖信號的脈沖寬度控制燃油噴射量。
火花塞7設置在發(fā)動機1的每個氣缸的燃燒室中，用于產生點燃空氣-燃油混合氣，使空氣-燃油混合氣燃燒的火花。
來自發(fā)動機1的每個燃燒室的排氣通過排氣歧管8被排放。EGR通道9從排氣歧管8通向進氣歧管5，使得一部分的排氣可通過EGR閥10被回流到進氣歧管5。排氣凈化催化轉化器11在排氣歧管8的下游的某一位置被設置在排氣管中。
發(fā)動機控制單元12最好包括具有如下所述通過調節(jié)節(jié)氣門4控制進氣量，以及控制燃油噴射閥6的燃油噴射量的空燃比控制程序，以及操縱發(fā)動機1的其它程序的微計算機。發(fā)動機控制單元12最好包括其它常規(guī)組件，例如輸入接口電路，輸出接口電路，模-數轉換器，存儲裝置，比如ROM(只讀存儲器)和RAM(隨機存取存儲器)等。發(fā)動機控制單元12接收來自各個傳感器的輸入信號，并執(zhí)行計算機處理(后面說明)以便控制節(jié)氣門4和/或燃油噴射閥6的操作，從而調節(jié)空燃比。根據本公開內容，對本領域的技術人員來說，發(fā)動機控制單元12的精確結構和算法顯然可以是實現(xiàn)本發(fā)明的功能的硬件和軟件的任意組合。換句話說，說明書和權利要求中使用的“裝置加功能”子句應包括可被用于實現(xiàn)“裝置加功能”子句的功能的任何結構或硬件和/或算法或軟件。
上面提及的各種傳感器包括(但不限于)曲軸轉角傳感器13，空氣流量計14，節(jié)氣門傳感器15，冷卻液溫度傳感器16和空燃比傳感器(氧傳感器)17。曲軸轉角傳感器13被配置和安排成根據曲軸或凸輪軸的旋轉，檢測發(fā)動機1的曲軸轉角，另外還檢測發(fā)動機轉速Ne?？諝饬髁坑?4被配置和安排成檢測進氣管3內的進氣量Qa。節(jié)氣門傳感器15被配置和安排成檢測節(jié)氣門4的開度TVO(對于節(jié)氣門傳感器15來說，為當節(jié)氣門4被完全關閉時，打開的怠速開關也是可接受的)。冷卻液溫度傳感器16被配置和安排成檢測發(fā)動機1的冷卻液的溫度TW?？杖急葌鞲衅?氧傳感器)17被安排在排氣歧管的集氣管部分中，被配置成發(fā)出指示空燃比是濃還是稀的信號。代替使用標準的氧傳感器作為空燃比傳感器17，使用能夠產生正比于空燃比的信號的寬量程空燃比傳感器也是可接受的。另外，空燃比傳感器17可配有當發(fā)動機被起動時，升高檢測元件的溫度，以便較早激活傳感器的內部加熱元件。發(fā)動機控制單元12還接收來自啟動開關18的信號。
發(fā)動機控制單元12主要形成本發(fā)明的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)。從而，發(fā)動機控制單元12被配置成包含空燃比設置部分，空燃比傳感器檢測部分，目標空燃比修正部分和空燃比反饋控制部分?？杖急仍O置部分被配置成根據至少一個發(fā)動機工作條件，設置發(fā)動機1的空燃比，例如，如下所述根據至少一個發(fā)動機工作條件，設置發(fā)動機1的基本燃油噴射量(基本噴射脈沖寬度)Tp?？杖急葌鞲衅鳈z測部分被配置成確定空燃比傳感器17的狀態(tài)。目標空燃比修正部分被配置成至少根據穩(wěn)定燃油量增長因子(factor)KSTB，設置目標空燃比修正系數TFBYA，穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB被設置成在發(fā)動機1被起動之后，立即使空燃比變濃，之后隨著時間的過去逐漸降低空燃比，從而逐漸收斂于理論配比值，同時如下所述，當確定空燃比傳感器17有效(active)時，穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB以比在確定空燃比傳感器17有效之前的先前降低速率更高的速率降低?？杖急确答伩刂撇糠直慌渲贸僧斂杖急确答伩刂茥l件被滿足時，根據來自空燃比傳感器17的信號，設置空燃比反饋修正系數ALPHA，以執(zhí)行空燃比反饋控制，該空燃比反饋控制使空燃比朝著理論配比值收斂?？杖急确答伩刂撇糠诌€被配置成在空燃比反饋控制條件被滿足后，使空燃比反饋修正系數ALPHA保持在基準值規(guī)定時間量，并在規(guī)定時間量已過去之后開始空燃比反饋控制。目標空燃比修正部分還被進一步配置成當開始空燃比反饋控制時，通過把振據此時有效的穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB設置的未燃燒燃油量補償值KUB加入目標空燃比修正系數TFBYA中，同時把穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB設置為0，修正目標空燃比修正系數TFBYA，如下所述。
如下所述，借助本發(fā)明，能夠以考慮到發(fā)動機的工作性能所允許的最大速度把等效比λ調整到1，而不受空燃比反饋控制的正常增益(即在正常工作區(qū)中的有效增益)的限制。另外，即使當發(fā)動機1處于空燃比較濃的區(qū)域時開始反饋控制，也可防止由空燃比反饋修正系數ALPHA的過修正引起的過沖。
現(xiàn)在說明發(fā)動機控制單元12進行的燃油噴射量Ti的計算。
首先，發(fā)動機控制單元12讀入空氣流量計14檢測的進氣量Qa，和曲軸轉角傳感器13檢測的發(fā)動機轉速Ne，并利用下面所示的等式，計算與理論配比的空燃比對應的基本燃油噴射量(基本噴射脈沖寬度)Tp。在下面的等式中，項K是常數。
Tp＝K×Qa/Ne發(fā)動機控制單元12隨后讀入單獨設置的目標空燃比修正系數TFBYA和空燃比反饋修正系數ALPHA。發(fā)動機控制單元12隨后利用下面所示的等式計算最終燃油噴射量(噴射脈沖寬度)Ti。
Ti＝Tp×TFBYA×ALPHA目標空燃比修正系數TFBYA和空燃比反饋修正系數ALPHA的基準值(與理論配比的空燃比對應的值)都為1。
燃油噴射量(噴射脈沖寬度)Ti的計算還包括基于節(jié)氣門開度TVO的瞬時補償，和基于電池電壓的無效噴射脈沖寬度的算術相加，不過為了簡潔起見，省略了這些因素。
一旦計算了燃油噴射量Ti，發(fā)動機控制單元12在與發(fā)動機旋轉同步的規(guī)定正時，把脈沖寬度與燃油噴射量Ti的值對應的驅動脈沖信號發(fā)送給每個氣缸的燃油噴射閥6，從而進行燃油噴射。
下面說明目標空燃比修正系數TFBYA的設置。
通過把基本目標空燃比修正系數TFBYA0乘以補償系數THOS，計算目標空燃比修正系數TFBYA。
TFBYA＝TFBYA0×THOS基本目標空燃比修正系數TFBYA0是利用基本目標空燃比修正系數TFBYA0與發(fā)動機轉速和負載(例如目標扭矩)的曲線圖，分配給根據發(fā)動機轉速和發(fā)動機負載確定的每個工作區(qū)的目標空燃比。在標準(理論配比)工作區(qū)(除高轉速/高負載區(qū)之外的其它區(qū)域)中，基本目標空燃比修正系數TFBYA0等于1，因為發(fā)動機在理論配比的空燃比下運轉。同時，在高轉速/高負載(濃)工作區(qū)(KMR區(qū))中，TFBYA0大于1，因為發(fā)動機在空燃比濃(rich)的條件運轉。
利用下面所示的等式計算補償系數THOS。基準值為1，并且諸如穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB和未燃燒燃油量補償值KUB之類的值被加入到基準值中，以便計算補償系數THOS以及根據需要計算其它因子(為了簡潔起見未示出)。
THOS＝1+KSTB+KUB+...
穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB被設置成使得在發(fā)動機1被起動之后，立即使空燃比變濃，并且之后隨著時間的過去，逐漸降低穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB，使得空燃比逐漸收斂于理論配比值?？扇〉氖?，穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB的計算被設置成補償發(fā)動機轉速和負載(例如目標扭矩)。穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB使空燃比更濃的程度還取決于冷卻液溫度，即，冷卻液溫度越低，那么使空燃比越濃。
一旦穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB被設置為0，就以這樣的方式設置未燃燒燃油量補償值KUB，使得即使使用重質燃油，也能夠確保穩(wěn)定性。未燃燒燃油量補償值KUB被設計成當使用重質燃油時，使λ等于1。
下面說明空燃比反饋修正系數ALPHA的設置。
按照下述方式增大和降低空燃比反饋修正系數ALPHA。當空燃比反饋控制條件被滿足時(至少一個條件是空燃比傳感器17有效)，發(fā)動機控制單元12開始檢查來自空燃比傳感器17的輸出信號，確定空燃比是濃還是稀。如果達到濃-稀轉變點(即，如果當前輸出值為稀，但是前一輸出值為濃)，那么發(fā)動機控制單元12使空燃比反饋修正系數ALPHA增大被設為比較大的值的比例量(比例增益)P(即ALPHA＝ALPHA+P)。之后，只要空燃比繼續(xù)為稀，那么發(fā)動機控制單元12就把空燃比反饋修正系數ALPHA增大一個很小的積分量(積分增益)I(即，ALPHA＝ALPHA+I)。
相反，如果達到稀-濃轉變點(即，如果當前輸出值為濃，但是前一輸出值為稀)，那么發(fā)動機控制單元12使空燃比反饋修正系數ALPHA降低被設為比較大的值的比例量(比例增益)P(即ALPHA＝ALPHA-P)。之后，只要空燃比繼續(xù)為濃，那么發(fā)動機控制單元12就把空燃比反饋修正系數ALPHA降低一個很小的積分量(積分增益)I(即，ALPHA＝ALPHA-I)。
當空燃比反饋控制條件未被滿足時，把空燃比反饋修正系數ALPHA保持為基準值1，或者保持在結束空燃比反饋控制時它所具有的最終值。
圖2是表示從起動發(fā)動機1之后(即當啟動開關狀態(tài)從ON(接通)變到OFF(斷開))立即開始到開始空燃比反饋控制為止的空燃比控制的步驟的流程圖。圖5是對應于相同控制步驟的時間圖。
在步驟S1中，在起動發(fā)動機1之后，發(fā)動機控制單元12確定空燃比傳感器17是否有效。
根據圖3中所示的流程圖執(zhí)行活動性確定。在步驟S101中，發(fā)動機控制單元12確定空燃比傳感器17的輸出VO2是否等于或大于預定的濃活動性水平SR#。如果步驟S101的結果為YES(“是”)，那么發(fā)動機控制單元102進入步驟S102，確定在條件VO2≥SR#持續(xù)被滿足的情況下，是否過去了預定量的時間T1#。如果步驟S102的結果為YES，那么發(fā)動機控制單元12進入步驟S103，確定自從啟動開關(ST/SW)變成OFF以來，是否已過去規(guī)定量的時間T2#。如果步驟S103的結果為YES，即，如果步驟S101-S103的確定結果都為YES，那么發(fā)動機控制單元12進入步驟S104，在步驟S104，活動性檢測標志F1被設置為1，指示空燃比傳感器17已被確定為有效。
從而，在步驟S1中，發(fā)動機控制單元12確定活動性檢測標志F1是否為1。
在活動性檢測標志F1為0，即從起動發(fā)動機1之后立即開始一直到空燃比傳感器17被確定為有效的期間，穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB被設置成使空燃比加濃到與冷卻液溫度相符的程度(即，冷卻液溫度越低，那么使空燃比越濃)。在該初始濃空燃比設置之后，隨著時間的過去，穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB被逐漸降低，使得空燃比逐漸收斂于理論配比值。由于目標空燃比修正系數TFBYA至少部分由穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB確定(因為KUB＝0)，因此目標空燃比修正系數TFBYA按照相同的方式被調節(jié)，即，根據冷卻液溫度被設置成濃值，隨后使之逐漸收斂于理論配比值。在此期間，空燃比反饋修正系數ALPHA被保持為基準值1。
當活動性檢測標志F1改變?yōu)?時，即，當空燃比傳感器17被確定為有效時，發(fā)動機控制單元12進入步驟S2。
在步驟S2中，發(fā)動機控制單元12開始以比在確定空燃比傳感器17有效之前，發(fā)動機控制單元12降低穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB的速率更高的速率，降低穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB。更具體地說，每單位時間，穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB被降低規(guī)定的減少量(DKSSTB#)(參見下面的等式)KSTB＝KSTB-DKSSTB#在步驟S3，發(fā)動機控制單元12確定空燃比反饋控制(λ控制)的啟動條件是否被滿足。根據圖4的流程圖進行關于空燃比反饋控制(λ控制)的條件是否被滿足的確定。在步驟S201，發(fā)動機控制單元12確定空燃比傳感器17的活動性確定標志F1的值是否為1。如果步驟S201的結果為YES，那么發(fā)動機控制單元12進入步驟S202，在步驟S202，發(fā)動機控制單元12確定空燃比傳感器17的輸出VO2是否已達到與理論配比的空燃比對應的值SST#(VO2≤SST#)。
如果步驟S202的結果為YES，那么發(fā)動機控制單元12確定空燃比反饋控制(λ控制)的條件被滿足，并進入步驟S204，在步驟S204，它把λ控制啟動標志F2設為1。如果步驟S202的結果為NO，那么發(fā)動機控制單元12進入步驟S203，確定自從確定空燃比傳感器17有效以來(即自從F1＝1以來)，是否已過去規(guī)定量的時間T3#。這里同樣地，如果結果為YES，那么發(fā)動機控制單元12確定空燃比反饋控制(λ控制)的條件被滿足，并進入步驟S204，在步驟S204，它把λ控制啟動標志F2設為1。
從而，在步驟S3中，發(fā)動機控制單元12確定λ控制啟動標志F2是否為1。
在λ控制啟動標志F2為0的期間，即從確定空燃比傳感器17有效的時刻開始一直到啟動空燃比反饋控制為止，發(fā)動機控制單元12降低穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB，直到它達到0為止，以比在確定空燃比傳感器17有效之前，降低穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB的速率更高的速率(DKSSTB#)執(zhí)行所述降低。由于目標空燃比修正系數TFBYA主要由穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB確定(因為KUB＝0)，因此目標空燃比修正系數TFBYA按照相同的方式被降低。在此期間，空燃比反饋修正系數ALPHA被保持在基準值1。
當λ控制啟動標志F2變成1時，即，當空燃比反饋控制的啟動條件被滿足時，發(fā)動機控制單元12進入步驟S4-S6。
在步驟S4中，發(fā)動機控制單元12將穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB無條件地設置為0(KSTB＝0)。
在步驟S5中，發(fā)動機控制單元12將未燃燒燃油量補償值KUB設置為規(guī)定值(一個非常適合重質燃油的值)。由于目標空燃比修正系數TFBYA按照方程式TFBYA＝TFBYA0×(1+KSTB+KUB+...)被計算，所以只要TFBYA0為1，則目標空燃比修正系數TFBYA就近似等于1+KUB(TFBYA≈1+KUB)。
在步驟S6，發(fā)動機控制單元12開始空燃比反饋控制(λ控制)。更具體地說，發(fā)動機控制單元12執(zhí)行比例和積分控制，以便增大和降低空燃比反饋修正系數ALPHA的設置值。
現(xiàn)在將對比圖6的時間圖中所示的常規(guī)起動后空燃比控制(“起動后”意味著在起動發(fā)動機之后進行的控制)，說明本實施例中由發(fā)動機控制單元12執(zhí)行的控制例程(圖5)。
使用常規(guī)起動后空燃比控制(圖6)，取決于設置常數的值，有時不能充分地降低排氣排放物。
首先，由于當空燃比反饋控制(λ控制)開始時穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB被加到空燃比反饋修正系數ALPHA的初始值，所以當空燃比反饋控制開始并且未燃燒燃油量補償KUB被加入(如果未燃燒燃油量補償值也包括在穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB中)時，則空燃比將被過修正(過補償)。通過將未燃燒燃油量補償值KUB設置為0，可避免這樣的情況，但如果在空燃比反饋修正系數ALPHA收斂后控制變?yōu)殚_環(huán)，則因為沒有修正(補償)量，這可能會出現(xiàn)問題。
第二，由于當開始空燃比的反饋控制時在此時的穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB的值被用作ALPHA的初始值，所以如果KSTB的值較大，則ALPHA限制器將限制ALPHA的初始值，因此可能不能進行ALPHA的充分修正。因此，有可能空燃比將變得太稀。
第三，由于在空燃比反饋控制開始后空燃比反饋修正系數ALPHA的值的變化由積分增益(I)控制，因為積分增益將不小于KSTB和KUB的斜率，如果由于其它區(qū)域的需要積分增益較小，則由加入穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB所引起的增加之后ALPHA朝理論配比值的收斂將較慢。
相反，由本實施例所執(zhí)行的控制(圖5)被描述如下。
在本實施例中，在已確定空燃比傳感器17有效之后空燃比反饋控制(λ控制)的開始被延遲，并且在從空燃比傳感器17被確定有效直到空燃比反饋控制開始期間，空燃比反饋修正系數ALPHA被鉗位在1，目標空燃比修正系數TFBYA(實際上穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB)被減小直到λ等于1為止。因此，可使空燃比迅速變?yōu)槔碚撆浔戎刀c空燃比反饋修正系數ALPHA的增益無關。
此外，在本實施中，由于空燃比傳感器17被確定有效，所以當空燃比傳感器17的輸出表示λ等于1或當規(guī)定的時間量過去時開始空燃比反饋控制。當反饋控制開始時穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB被設置為0，但在其被設置為0之前穩(wěn)定燃油量增長因子KSTB的值不被加入到空燃比反饋修正系數ALPHA的初始值。采用該方法，因為該系統(tǒng)被這樣配置，即不開始空燃比反饋控制直到空燃比達到對應于理論配比空燃比的值為止，并且當空燃比反饋控制開始時加入未燃燒燃油量補償值KUB。
在本實施例中，該系統(tǒng)被這樣配置，即在空燃比傳感器17已被確定有效之后，以比在空燃比傳感器17被確定有效之前的減小速率高的速率，減小目標空燃比修正系數TFBYA。之后，空燃比反饋修正系數ALPHA被保持在基準值(1)規(guī)定時間量，并且在規(guī)定的時間量過去之后開始空燃比反饋控制。因此，以考慮到發(fā)動機的工作性能所允許的最大速度把等效比λ調整到1，而不受空燃比反饋控制的正常增益(即在正常工作區(qū)中的有效增益)的限制。換句話說，當使用空燃比反饋修正系數ALPHA使空燃比收斂時，有必要增加空燃比反饋修正系數ALPHA的增益并且該增益的增加必須以與其它區(qū)域的要求相容的方式被完成。然而，在本實施例中，在緊接發(fā)動機1起動之后，可在該區(qū)域中獨立地設置斜率。即使當發(fā)動機1處于空燃比為較濃的區(qū)域時開始反饋控制，也可防止由于空燃比反饋修正系數ALPHA的過修正引起的過沖。
就本實施例來說，能夠準確地確定空燃比傳感器17是否有效，因為所述確定是基于空燃比傳感器17的輸出(VO2)和自起動發(fā)動機1以來過去的時間量(T2#)做出的。
就本實施例來說，當空燃比傳感器17的輸出已達到對應于理論配比空燃比的值(SST#)時，開始空燃比反饋控制。因此，空燃比以前饋的方式被迅速改變直到其從較濃區(qū)域移動到理論配比點為止，并且當空燃比接近λ＝1時開始空燃比反饋控制。因此，可防止空燃比反饋修正系數ALPHA的過沖并可降低排氣排放物。
就本實施例來說，如果在自確定空燃比傳感器17有效以來已過去規(guī)定的時間量(T3#)之后，空燃比傳感器17的輸出還沒有達到與理論配比的空燃比對應的值(SST#)，那么開始空燃比反饋控制，而不管空燃比。從而，即使由于某一原因，空燃比繼續(xù)較濃，也能夠可靠地開始反饋控制，并通過反饋控制可使空燃比達到理論配比值。
如同這里用于描述上述實施例的，下述方向術語“向前，向后，上面，向下，垂直，水平，下面和橫向”以及任何其它類似的方向術語指的是配備本發(fā)明的車輛的方向。因此，應相對于配備本發(fā)明的車輛解釋這里用于描述本發(fā)明的這些術語。這里用于描述某一組件，部分，裝置等執(zhí)行的操作或功能的術語“檢測”包括不需要物理檢測的組件，部分，裝置等，而是包括執(zhí)行所述操作或功能的確定、測量、建模、預測或計算等。這里使用的術語“配置成”描述包括構成和/或編程為實現(xiàn)所需功能的硬件和/或軟件的設備的組件、部件或部分。此外，權利要求中表示成“裝置加功能”的術語應包括可被用于實現(xiàn)本發(fā)明的該部分的功能的任何結構。這里使用的程度術語，比如“充分地”，“大約”和“近似地”意味著修飾術語的合理偏離量，使得不會顯著改變最終結果。例如，這些術語可被解釋成包括修飾術語的至少±5％的偏離，如果該偏離不會否定它所修飾的詞語的含義。
雖然選擇了精選的實施例來圖解說明本發(fā)明，不過根據本公開內容，對本領域的技術人員來說，在不脫離附加權利要求限定的本發(fā)明的范圍的情況下，顯然能夠做出各種改變和修改。此外，根據本發(fā)明的實施例的前述說明只是例證性的，而不是對由附加權利要求及其等同限定的本發(fā)明的限制。從而，本發(fā)明的范圍并不局限于公開的實施例。
權利要求
1.一種發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，包括空燃比設置部分，被配置成根據至少一個發(fā)動機運轉條件，設置發(fā)動機的空燃比；空燃比傳感器檢測部分，被配置成確定空燃比傳感器的狀態(tài)；目標空燃比修正部分，被配置成設置目標空燃比修正系數，以緊跟在發(fā)動機被起動之后，使空燃比變濃，之后隨著時間的過去逐漸降低所述空燃比，從而逐漸收斂于理論配比值，同時當確定所述空燃比傳感器有效時，所述目標空燃比修正系數以比確定所述空燃比傳感器有效之前的先前降低速率高的速率降低；以及空燃比反饋控制部分，被配置成設置空燃比反饋修正系數，以當空燃比反饋控制條件被滿足時，根據來自所述空燃比傳感器的信號，執(zhí)行使空燃比收斂于所述理論配比值的空燃比反饋控制，所述空燃比反饋控制部分，還被配置成在所述空燃比反饋控制條件被滿足后，使所述空燃比反饋修正系數在規(guī)定的時間量內保持在基準值，并在規(guī)定時間量過去之后開始所述空燃比反饋控制。
2.如權利要求1所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述空燃比傳感器檢測部分還被配置成根據所述空燃比傳感器的輸出和自所述發(fā)動機起動后過去的時間量確定所述空燃比傳感器有效。
3.如權利要求1所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述目標空燃比修正部分還被配置成根據穩(wěn)定燃油量增長因子計算所述目標空燃比修正系數，該穩(wěn)定燃油量增長因子被設置成緊跟在起動所述發(fā)動機之后，使空燃比變濃，之后隨著時間的過去逐漸降低所述空燃比，使得所述空燃比逐漸收斂于所述理論配比值，同時當確定所述空燃比傳感器有效時，所述穩(wěn)定燃油量增長因子以預定的降低速率降低。
4.如權利要求1所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述空燃比傳感器檢測部分還被配置成根據表示已達到對應于理論配比空燃比的值的所述空燃比傳感器的輸出，確定所述空燃比傳感器有效。
5.如權利要求4所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述空燃比反饋控制部分還被配置成在自所述空燃比傳感器被確定有效以來過去了規(guī)定的時間量之后，開始所述空燃比反饋控制，而與所述空燃比無關。
6.如權利要求2所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述目標空燃比修正部分還被配置成根據穩(wěn)定燃油量增長因子計算所述目標空燃比修正系數，該穩(wěn)定燃油量增長因子被設置成緊跟在起動所述發(fā)動機之后，使空燃比變濃，之后隨著時間的過去逐漸降低所述空燃比，使得所述空燃比逐漸收斂于所述理論配比值，同時當確定所述空燃比傳感器有效時，所述穩(wěn)定燃油量增長因子以預定的降低速率降低。
7.如權利要求2所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述空燃比傳感器檢測部分還被配置成根據表示已達到對應于理論配比空燃比的值的所述空燃比傳感器的輸出，確定所述空燃比傳感器有效。
8.如權利要求7所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述空燃比反饋控制部分還被配置成在自所述空燃比傳感器被確定有效以來過去了規(guī)定的時間量之后，開始所述空燃比反饋控制，而與所述空燃比無關。
9.如權利要求3所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述空燃比傳感器檢測部分還被配置成根據表示已達到對應于理論配比空燃比的值的所述空燃比傳感器的輸出，確定所述空燃比傳感器有效。
10.如權利要求9所述的發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)，其中所述空燃比反饋控制部分還被配置成在自所述空燃比傳感器被確定有效以來過去了規(guī)定的時間量之后，開始所述空燃比反饋控制，而與所述空燃比無關。
11.一種控制發(fā)動機空燃比的方法，包括根據至少一個發(fā)動機運轉條件，設置發(fā)動機的空燃比；確定空燃比傳感器的狀態(tài)；設置目標空燃比修正系數，以緊跟在發(fā)動機被起動之后，使空燃比變濃，之后隨著時間的過去逐漸降低所述空燃比，從而逐漸收斂于理論配比值，同時當確定所述空燃比傳感器有效時，所述目標空燃比修正系數以比確定所述空燃比傳感器有效之前的先前降低速率高的速率降低；設置空燃比反饋修正系數，以當空燃比反饋控制條件被滿足時，根據來自所述空燃比傳感器的信號，執(zhí)行使空燃比收斂于所述理論配比值的空燃比反饋控制；以及在所述空燃比反饋控制條件被滿足后，使所述空燃比反饋修正系數在規(guī)定的時間量內保持在基準值，并在規(guī)定時間量過去之后開始所述空燃比反饋控制。
12.如權利要求11所述的方法，其中根據所述空燃比傳感器的輸出和自所述發(fā)動機起動后過去的時間量確定所述空燃比傳感器有效。
13.如權利要求11所述的方法，其中所述目標空燃比修正系數的設置包括穩(wěn)定燃油量增長因子，該穩(wěn)定燃油量增長因子被設置成緊跟在起動所述發(fā)動機之后，使空燃比變濃，之后隨著時間的過去逐漸降低所述空燃比，使得所述空燃比逐漸收斂于所述理論配比值，同時當確定所述空燃比傳感器有效時，所述穩(wěn)定燃油量增長因子以預定的降低速率降低。
14.如權利要求11所述的方法，其中所述空燃比傳感器狀態(tài)為有效的確定是根據表示已達到對應于理論配比空燃比的值的所述空燃比傳感器的輸出。
15.如權利要求14所述的方法，其中在自所述空燃比傳感器被確定有效以來過去了規(guī)定的時間量之后，開始所述空燃比反饋控制，而與所述空燃比無關。
全文摘要
發(fā)動機空燃比控制系統(tǒng)被配置成在起動發(fā)動機之后立即使用濃空燃比，使得空燃比快速收斂于理論配比值，之后開始空燃比反饋控制。在根據空燃比傳感器的輸出和自起動發(fā)動機以來過去的時間量確定空燃比傳感器有效時，以比在確定空燃比傳感器有效之前所使用的速率高的速率，減小為目標空燃比修正系數的分量的穩(wěn)定燃油量增加值。在相同的時間段期間，空燃比反饋修正系數被保持在基準值。在空燃比傳感器的輸出達到對應于理論配比空燃比的值之后，開始空燃比反饋控制。
文檔編號F02D41/06GK1755085SQ20051010695
公開日2006年4月5日 申請日期2005年9月29日 優(yōu)先權日2004年9月29日
發(fā)明者加藤浩志 申請人:日產自動車株式會社