[发明专利]用于气缸不平衡估算的方法和系统

说明书

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。

技术领域

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。

背景技术/发明内容

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US 9,470,159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，本发明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。

本发明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。