CN101825032B - 一种闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法及系统 - Google Patents
一种闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
一种闭环控制喷油量的电控内燃机的燃油喷射量控制系统及方法，所述系统至少包括燃油喷射器，发动机电控单元ECU，开关型氧传感器，其特征在于，ECU中设置有测量所述氧传感器输出电压A/D转换调理电路，以及用于确定喷油量的数字逻辑处理装置MCU；所述方法包括数字逻辑处理过程，即：ECU定时或与曲轴转角同步获得当前氧传感器的输出信号，判断所述氧传感器是否处于可用状态，并比较当前氧传感器的采样值与一个前面确定了的临界数值的差异，判定当前混合气偏浓或偏稀，立即对喷油量反馈调节；然后ECU动态更新判断混合气稀浓的临界数值，用于下一次判断混合气的稀浓。
Description
技术领域
本发明涉及电控燃油喷射内燃机，特别是采用开关型氧传感器闭环反馈燃油喷射量的电控燃油喷射火花点火式内燃机。
背景技术
内燃机采用电控燃油喷射供油方式，可以精确控制燃油喷射量，从而提高内燃机，尤其是火花点火发动机的性能，特别是采用开关型氧传感器闭环反馈燃油喷射量的系统，可以精确控制混合气在理论化学当量比，从而保证燃烧稳定完全，自动适应发动机生产制造散差、耐久过程变化等不可控制因素，再配合三元催化废气处理装置，可以大幅度降低发动机的有害气体排放。
开关型氧传感器的基本特性是，其输出信号随被测量混合气中氧气浓度的高低而变化，在氧气浓度很低时，一般输出高电压信号，而氧气浓度增加到一定值时，输出电压信号会快速变为0。开关型氧传感器有氧化锆陶瓷型和氧化钛陶瓷型两种，前者输出直接为0-1000mV的电压值，而后者的直接变化物理量为电阻，但一般也设计转化成0-1000mV的输出电压。一般设计时，将输出电压快速变化所对应的氧气浓度，设定为发动机混合气在理论化学当量附近燃烧时，燃烧废气中的残留氧气浓度。对于普通汽油和空气的燃烧而言，理论化学当量为空气与燃料的质量比为14.6-14.8。在混合气浓度比化学当量较浓时，排气系统中的氧传感器输出高电压，而在混合气浓度比化学当量较稀时，氧传感器输出低电压，额定的稀浓转变电压为450-470mV。
然而，氧传感器要正常工作，必须要达到一定的温度条件。当发动机刚启动时，排气温度加热氧传感器使其温度上升需要一定的时间，即使采用电加热式氧传感器，也不能够保证一开始氧传感器就能够正常工作。另外，当氧传感器老化后，或由于制造或使用不当而损坏后，其特性也会发生变化。因此，发动机电控单元ECU必须能够随时判断氧传感器信号的可靠性，不能够简单地以氧传感器信号是否大于470mV或小于450mV作为反馈控制的依据。
现有的公开技术大多数采用比较器来判断氧传感器信号表示的混合气状态是稀还是浓，然后将比较结果输入ECU中的数据处理器(CPU或MCU)，以此来反馈调节喷油量。例如美国专利4,556,033公开了一种方法，通过比较器来比较氧传感器的电压信号OX和一个稀浓转变电压参考值OXR的大小，得到稀浓状态XAF(XAF＝1表示浓，XAF＝0表示稀)，而OXR值跟随XAF和OX值的大小进行调整。例如，当XAF＝1且当前的OX-OXR＞0.12V时，将得到新的OXR＝OX-0.12V。
然而，这种技术中，因为OXR值的任意设定比较复杂，并且容易受到干扰，因此，必须考虑当OXR值出错后如何尽快地恢复到正常值的处理装置，这就使得系统更为复杂。另外，在氧传感器工作条件还没有达到要求，例如冷车启动后的暖机过程中，或当氧传感器老化后，或由于制造或使用不当而损坏后，氧传感器内阻很大而导致其输出信号无法使用或容易误用的状况下，如何防止错误反馈仍然是一个问题。
发明内容
本发明之目的在于提供一种闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量的控制系统及方法，其系统的硬件尽可能简单，复杂的逻辑运算依靠软件来实现，从而简化控制系统。
本发明之另一个目的在于提供一种方法来有效处理在氧传感器工作条件还没有完全达到要求的状态下的氧传感器信号，防止氧传感器内阻很大时其输出信号的误用，同时在暖机过程中尽可能早地使用闭环反馈控制。另外，在氧传感器信号可靠度不高时，还要防止错误反馈过度。
本发明之再一个目的在于提供一种方法来判断氧传感器是否正常，以及喷油量的反馈调节是否正常，从而及时给出关于氧传感器的故障指示。
本发明之目的通过下列技术方案达到，即：
一种闭环控制喷油量的电控内燃机的燃油喷射量控制系统及方法，所述系统至少包括燃油喷射器(喷油器)，发动机电控单元ECU，开关型氧传感器，其特征在于，所述ECU中设置有测量所述氧传感器输出电压的模数转换(A/D转换)调理电路，以及用于确定喷油量的数字逻辑处理装置MCU；所述方法包括数字逻辑处理过程，至少包括以下步骤：所述ECU定时或与曲轴转角同步获得当前氧传感器的输出信号，判断所述氧传感器是否处于可用状态，如果可用，再比较当前氧传感器的采样值与一个前面确定了的临界数值的差异，如果当前氧传感器的采样值大于所述临界数值，则判定当前混合气偏浓，立即停止喷油量增量反馈调节或开始减量调节；如果当前氧传感器的采样值小于所述临界值，则判定当前混合气偏稀，立即停止喷油量减量反馈调节或开始增量调节，以此尽可能地保持混合气趋近于理论化学当量比；然后ECU动态更新判断混合气稀浓的临界数值，根据当前氧传感器的采样值以及最近的氧传感器的采样值历史，重新计算或修正所述临界数值，得到一个新的用于下一次判断混合气稀浓的临界数值。
根据这个技术方案，ECU的硬件部分不需要设计复杂的比较电路，复杂的逻辑运算依靠ECU中的软件来实现，从而使控制系统大为简化。
下列技术方案可对本发明进行进一步改进。
所述氧传感器输出电压的模数转换(A/D转换)调理电路包括：由两个电阻，或一个电阻和两个二极管，构成的判断氧传感器状态的基准参考电压电路，以及一个阻值在兆欧级的、一个限流小电阻，和一个保持电容器，所述氧传感器输出电压经过所述限流小电阻被所述ECU采样。所述限流小电阻可以小到阻值为零。当所述氧传感器输出线路断路或所述氧传感器的内阻大于所述比较参考电阻时，MCU通过A/D转换采样得到一个数据，该数据大于预先设置的、判断所述氧传感器断路或处于完全不能工作状态的基准数值。在所述氧传感器的内阻小于一定值后，所述氧传感器将输出一个随所测量排气中的氧气浓度的大小而变化的信号，通过ECU的A/D转换采样而成为大小在预设的有效取值范围内变化的数值。
所述闭环控制喷油量的电控内燃机的燃油喷射系统，包括一个系统故障显示装置，其特征在于，所述ECU中的逻辑处理过程包括：如果当前氧传感器的采样值超出了预设的取值范围，或者喷油量调节到了最大或最小限值，则ECU立即或在持续一定的时间后结束闭环控制而进入开环控制模式，并输出一个或数个闭环反馈故障信号；如果所述氧传感器的采样值、所述氧传感器采样值的极大值和极小值的差值、以及所述临界数值都重新有了合理的值，则ECU立刻取消闭环反馈故障信号，并重新开始喷油量闭环控制。
根据上述改进方案，当氧传感器出现断路、内阻长时间过大、或信号基本不再波动变化时，ECU就能够停止使用氧传感器信号来反馈控制，并给出氧传感器故障或闭环反馈故障指示。
本发明所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述临界数值根据所述氧传感器进入可用状态后的最近一次或数次出现的极大值和极小值来确定，所述临界数值处于所述极大值和极小值之间，例如所述临界数值等于所述极大值和极小值的一个算术加权平均值。这样就能够得到可靠的临界数值，它的大小始终处于最近已经出现过的氧传感器实际信号值的极大和极小之间。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述极大值的加权系数大于等于0.4小于等于0.8，所述算术加权平均值的加权系数与所述极大值和极小值的差值有关，所述极大值和极小值的差值越大，所述极大值的加权系数也就越大，而所述极小值的加权系数也就越小。这样可以防止临界数值过于偏向稀的方向。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述极大值的确定步骤还包括：比较本次氧传感器的采样值与上次氧传感器的采样值的大小差异，如果本次的数值大，则再与上次确定的极大值相比较，如果本次的数值比上次确定的极大值还大，则将本次氧传感器的采样值作为新的极大值，或通过本次氧传感器的采样值和上次确定的极大值的某种平均计算得到一个新的极大值。这样可以防止氧传感器的采样值出现过于频繁的变化而导致的极大值过小。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述极大值的确定步骤还包括：比较本次氧传感器的采样值与上次氧传感器的采样值的大小差异，如果本次的数值小，则再判断前数次氧传感器的采样值是否没有变小过，如果没有变小过，则再判断当前的极大值和极小值的差值是否大于某个预设的数值，如果大于所述的某个预设的数值，则将本次氧传感器的采样值作为新的极大值，或通过本次氧传感器的采样值和上次确定的极大值的某种平均计算得到一个新的极大值。这样，可以防止暖机过程中氧传感器逐渐变热时极大值的不跟随。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述极大值的初值取为发动机启动后第一个氧传感器的采样值加上一个预先给定的数值，但不得大于氧传感器采样值的有效取值范围的最大值，或直接取为氧传感器采样值的有效取值范围的最大值。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述极小值的确定步骤包括：比较本次氧传感器的采样值与上次氧传感器的采样值的大小差异，如果本次的数值小，则再与上次确定的极小值相比较，如果本次的数值比上次确定的极小值还小，则将本次氧传感器的采样值作为新的极小值，或通过本次氧传感器的采样值和上次确定的极小值的某种平均计算得到一个新的极小值。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述极小值的确定步骤还包括：比较本次氧传感器的采样值与上次氧传感器的采样值的大小差异，如果本次的数值大，则再判断前数次氧传感器的采样值是否没有变大过，如果没有变大过，则再判断当前的极大值和极小值的差值是否大于某个预设的数值，如果大于所述的某个预设的数值，则将本次氧传感器的采样值作为新的极小值，或通过本次氧传感器的采样值和上次确定的极小值的某种平均计算得到一个新的极小值。这样可以防止氧传感器的采样值出现过于频繁的变化而导致的极小值过大。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述极小值的初值取为发动机启动后第一个氧传感器的采样值减去一个预先给定的数值，或直接取为氧传感器采样值的有效取值范围的最大值减去一个预先给定的数值，但不得小于零。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，所述极大值和极小值的确定步骤还包括：如果所述极大值更新后氧传感器的采样值连续数次(例如3次)不变，并且采样值小于临界值，则所述极大值减小一个固定植；如果所述极小值更新后氧传感器的采样值连续数次(例如3次)不变，并且采样值大于临界值，则所述极小值增加一个固定植。这样可以防止氧传感器状态很慢变化(例如怠速工况下暖车或风吹冷却)时极大值和极小值的不跟随。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，还包括以下步骤：当根据本次氧传感器的采样值及所述临界数值判断当前混合气的稀浓后，将对燃油喷射量进行反馈调节，所述对喷油量的反馈调节的范围受当前的极大值和极小值的差值的限制，所述极大值和极小值的差值越大，则允许喷油量的反馈调节的范围也越大，所述极大值和极小值的差值小于某个预设的数值时，停止反馈调节。
所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，还包括以下步骤：当根据氧传感器判断当前混合气的稀浓后，所述对喷油量的反馈调节的范围还受闭环反馈开始后的所述极大值和极小值的更新次数的影响，更新次数达不到预先设定的次数，则所述对喷油量的反馈调节的范围将被限制得更小。
按照上述技术方案，在氧传感器信号可靠性高时，所述极大值和极小值的差值会比较大，因此反馈调节的范围允许更大点；在氧传感器信号可靠性降低时，所述极大值和极小值的差值会变小，因此反馈调节的范围将受到更严格的限制，甚至停止反馈调节。
总之，本发明的益处在于，提供了一种闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法及装置，其系统的硬件简单，复杂的逻辑运算依靠软件来实现，从而不易受到干扰出错；在氧传感器工作条件还没有完全达到要求的状态下，本发明提供了一种方法，可以有效处理氧传感器信号，防止氧传感器内阻很大时其输出信号的误用，同时在暖机过程中尽可能早地使用闭环反馈控制；本发明还提供一种判断氧传感器是否正常耕作的方法，从而能够及时给出关于氧传感器的故障指示。
附图说明
图1为本发明之闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制系统的构成简图。
图2为本发明实施例之发动机电控单元(ECU)的氧传感器调理电路原理简图。
图3为本发明实施例之发动机电控单元(ECU)利用氧传感器信号进行喷油量反馈控制的逻辑框图。
图4为本发明实施例之发动机电控单元(ECU)确定喷油反馈调节量的逻辑框图。
图5为本发明实施例之发动机电控单元(ECU)求取氧传感器信号极值的逻辑框图。
下面借助这些附图来详细说明本发明。
具体实施方式
在图1所示的实施例的控制系统中，ECU 100包括微处理器(MCU)101、角标信号等输入数字信号的整形电路6、氧传感器等输入模拟信号的调理电路7、8和9、喷油器等的输出驱动电路13、14和15、以及只读存储器(ROM)16等，ROM 16也可以为MCU 101自带的，MCU 101至少包括A/D转换输入口10、数字量输入口11、以及输出口12。氧传感器1、发动机温度(冷却水温)传感器2和进气温度传感器3分别通过调理电路9、8和7与A/D转换输入口10相连，节气门位置传感器4直接与A/D转换输入口10相连，角标信号5通过整形电路6与数字量输入口11相连，喷油器19、点火器18和故障指示装置17分别通过输出驱动电路13、14和15与输出口12相连。MCU 101内部包括能够进行复杂数字计算的逻辑处理装置(图中未显示)，通过写入的嵌入式软件来实现各种控制。MCU 101根据嵌入式软件的逻辑和各个传感器(1、2、3、4、5等)测量的数据，计算出驱动各个执行器件(包括喷油器19、点火器18和故障指示装置17等)的输出量，并输出到驱动电路13、14和15，完成控制。
图2为本发明实施例之发动机电控单元(ECU)的氧传感器调理电路原理简图。以氧化锆开关型氧传感器1为例，其等效电路相当于一个电池V0和一个电阻R0(氧传感器内阻)串联，电池V0的输出电压V0代表了排气中的氧浓度，一般地，V0＞470mV表示发动机进气混合气偏浓，V0的最大值约1000mV；V0＜470mV表示发动机进气混合气偏稀，V0的最小值约0mV。氧传感器内阻R0是氧传感器工作条件的函数，氧传感器温度小于300℃时，R0会非常大，接近于断路。在氧传感器老化后，即使氧传感器温度很高，R0仍然会较大。因此，在发动机暖机过程中或者冬天有风环境下长时间怠速过程中，R0仍然会比较大并且不断变化。这种情况下，V0是难以测量准确的。图2所示调理电路，能够通过MCU A/D变换得到的电压值来判断氧传感器是否处于正常工作状态，甚至判断出氧传感器信号的可信度。其原理如下：
标准电源电压Vcc通过分压电阻R1、R2得到一个分压电压，作为判断氧传感器状态的基准参考电压Vr，经过一个比较参考大电阻R3和一个限流小电阻R4，以及一个保持电容器C1，Vr将V0组合起来被MCU采样得到一个氧传感器信号采样值OXS。因为R3＞＞R1，R3＞＞R4，可以近似得到：
OXS＝Vr*(R0+R4)/(R0+R4+R3)+V0*R3/(R0+R4+R3)
由上式可知，当R0＞R3即氧传感器内阻很大时，OXS主要取决于Vr，混合气稀浓变化引起的V0的变化只能引起OXS很小幅度的变化，OXS的最小值将比较大。因此可以通过OXS的波动幅度来判断氧传感器信号的可靠度，OXS波动值的某种平均值可以作为发动机进气混合气稀浓的临界数值，以“OXS的值不超过某一个预设值A”为氧传感器信号可用的一个基本判定条件。当OXS＞＝A时，可以判定为氧传感器未正常工作。氧传感器信号的可靠度可以直接与闭环反馈调节量的限制范围相关联。一个较优的设计为Vr＝1250mV，A＝1100mV，R3＝1MΩ。
当然，图2中的标准电源电压Vcc通过分压电阻R1、R2得到基准参考电压Vr的电路，也可以通过一个电阻和两个二极管组成，两个二极管形成的1250mV左右的恒定电压，同样可以作为Vr。
图3为本发明实施例之发动机电控单元(ECU)利用氧传感器信号进行喷油量反馈控制的逻辑框图。ECU上电后，首先进行各种参数的初始化(步骤30)，例如给氧传感器信号的最大值Maxx和最小值Minx赋初始值，给稀浓临界参数OXR赋初始值，然后进入步骤31等待采样(曲轴转角同步或定时)。Maxx初始值可以取为前述的预设值A，Minx初始值可以取为A-2d，OXR初始值可以取为A-d，这里d为最小可用变动幅度，例如可取d＝80-200mV。步骤32将得到各个采样值，然后进入步骤34判断氧传感器信号是否可用；如果OXS＜A不成立，表明氧传感器信号不可用，将进入步骤33使反馈调节喷油量范围FCR为0，即不反馈，同时给氧传感器信号不可用持续时间Lightoff增加累计时间，再进入步骤36判断Lightoff是否已经超出正常最大值tc，如果已经超出则将错误代码参数MIL1置1。可将tc值取为30-180秒。如果34判断OXS＜A成立，将通过步骤35判断目前混合气状态是稀还是浓，如果OXS＞OXR成立，表明混合气状态是浓，在步骤38给稀浓状态参数AF赋值“R”，反之如果OXS＞OXR不成立，表明混合气状态是稀，在步骤39给稀浓状态参数AF赋值“L”，然后进入步骤40计算新的参数：
FCR＝k*(Maxx-Minx)
OXR＝r*Maxx+(1-r)*Minx
Lightoff＝0
MIL1＝0
这里，k为关联Maxx-Minx和FCR的常数系数，r为加权平均Maxx和Minx得到新的OXR时所用的加权系数，MIL1＝0表示没有“氧传感器不能工作”错误。r的大小与OXS出现峰值的次数有关，初始的k为0，随后每出现一次OXS的极大值或者及小值都增加一个常数f，直到k达到其最大值kz(见图5的步骤76和77)。这样设计是为了确保只有在氧传感器出现了多次波动(例如3次以上)后，才可以认为氧传感器的信号具有足够的可靠性用于喷油量反馈调节。r可以在0.4-0.8之间取值，并且可以与(Maxx-Minx)相关，(Maxx-Minx)越大，r也越大。在步骤41，将把最新的L+1个氧传感器采样值存储在数组OX(i)之中，以备后用。在步骤42，将计算出下次的喷油反馈调节量Dtfi、喷油驱动脉宽、各种错误代码等，并输出到相应的驱动器上。步骤42的一些具体细节如图4所示。在步骤43，将计算出新的氧传感器信号波动的最大值Maxx和最小值Minx，供下次采样后计算新的FCR和OXR等，具体细节如图5所示。
在图4所示的确定喷油反馈调节量的逻辑框图中，步骤50判断是否氧传感器处于正常工作状态，如果FCR＝0，表明氧传感器没有处于正常工作状态，则喷油反馈调节量Dtfi＝0，否则，在步骤51判断浓稀状态是否发生了变化，这里AF0为上一个计算循环的浓稀状态，如果AF＝AF0，说明没有变化，然后在步骤53判断是浓还是稀，如果不是浓，则进入稀状态积分增油调节量计算步骤55：Dtfi＝Dtfi+c1，这里，c1为积分增油调节步长。如果在步骤53判断是浓，则进入浓状态积分减油调节量计算步骤56：Dtfi＝Dtfi-c2，这里，c2为积分减油调节步长。如果在步骤51判断的结果为浓稀状态发生了变化，则在步骤52判断是稀变到浓还是浓变到稀，如果是稀变到浓，则进入微分减油调节量计算步骤57：Dtfi＝Dtfi-c3，这里，c3为微分减油调节步长，c3可以为大于c2的常数，也可以在一定的时间内取为0。如果在步骤52判断是浓变到稀，则进入微分增油调节量计算步骤58：Dtfi＝Dtfi+c4，这里，c4为微分增油调节步长，c4可以为大于c1的常数，也可以在一定的时间内取为0。在计算了Dtfi后，进入步骤59判断反馈调节量是否达到了限制范围边界，这里的实施例中，增减油的限制范围边界对称，即为±FCR，但实际上也可以采用不对称的限制范围边界，例如+FCR，-FCR/2。如果步骤59判断反馈调节量在限制范围边界以内，则进入步骤64将错误码MIL2、MIL3和累计反馈到限时间Mtime复零。错误码MIL2＝1表示目前已经反馈调节到极限，错误码MIL3＝1表示已经很长时间反馈调节到极限，系统可能出现了问题，目前为开环运行。如果步骤59判断反馈调节量没在限制范围边界以内，则进入步骤60使错误码MIL2置1，累计反馈到限时间Mtime累加，再通过步骤61判断累计反馈到限时间Mtime是否达到了超时临界值td，如果达到了则进入步骤62使错误码MIL3置1，同时停止喷油量反馈调节，即令Dtfi＝0，如果步骤61判断的累计反馈到限时间Mtime没有达到超时临界值td，则进入步骤63将Dtfi置为边界值。可将td值取为30-180秒。上述步骤完成后，进入步骤65，先将AF0值更新，然后输出喷油、点火及故障显示控制指令。
在图5所示的求取氧传感器信号极值的逻辑框图中，首先在步骤70判断当前的氧传感器采样值是否大于Maxx，如果是，则说明原来定的氧传感器采样值范围的上限Maxx明显不合理，进入步骤74将OXS作为新的Maxx。如果步骤70判断结果为“否”，则再进入步骤71判断当前的氧传感器采样值是否小于Minx，如果是，则说明原来定的氧传感器采样值范围的下限Minx明显不合理，进入步骤73将OXS作为新的Minx。如果步骤71判断的结果为“否”，则进入步骤72判断是否氧传感器采样值出现了新的峰值或连续数次(L次)不变后又开始下降但距离Minx还有足够大的差异，判断公式为：
OX(i-1)≥OX(i)(i＝2，L)AND OX(0)＜OX(1) AND OX≥Minx+d
如果判断结果为“是”，则说明Maxx需要修改，进入步骤76加权平均OXS和Maxx得到一个新的Maxx，并且计算新的k值。这里，“连续数次(L次)不变后又开始下降”作为更新Maxx的条件，是因为氧传感器在发动机暖机过程中会逐渐起燃，其浓状态对应的输出信号可能会慢速下降。L可以取为2~30之间的某一个数。如果步骤72判断结果为“否”，则进入步骤75判断是否氧传感器采样值出现了新的低谷值或连续数次(L次)不变后又开始上升但距离Maxx还有足够大的差异，判断公式为：
OX(i-1)≤OX(i)(i＝2，L)AND OX(0)＞OX(1) AND OX≤Maxx-d
如果判断结果为“是”，则说明Minx需要修改，进入步骤77加权平均OXS和Minx得到一个新的Minx，并且计算新的k值。如果步骤75判断结果为“否”，则说明OXS处于Maxx和Minx之间，并且当前没有出现极值，Maxx和Minx不需要更新。这里，“连续数次(L次)不变后又开始上升”作为更新Minx的条件，是因为氧传感器在某些条件下会逐渐减变凉，例如冬季室外怠速，其内阻会逐渐变大，导致稀状态对应的输出信号可能会慢速上升。
上述判断中设置条件OX≥Minx+d或OX≤Maxx-d的目的，是限制Maxx-Minx≥d。
上述关于Maxx、Minx和k的更新处理步骤完成后，将通过步骤78继续，返回到图3中的步骤31。
本发明之闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法及系统，适用于单缸及多缸的火花点火当量比燃烧控制的内燃机，尤其适用于汽车及摩托车用火花点火式内燃机。
上述实施例的目的是为了说明本发明，但并不限定本发明。凡利用本发明之构思和精神实质进行的、对于本领域普通专业技术人员而言显而易见的改变设计，仍然属于本发明之权利要求的保护范围。
Claims (16)
1.一种闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，通过定时或曲轴转角同步采样模数转换获得当前氧传感器的输出信号，判断所述氧传感器是否处于可用状态，如果可用，则判断混合气的稀浓，根据所述判断结果，反馈调节喷油量，并动态更新判断混合气稀浓的临界条件，至少包括以下步骤：判断当前氧传感器的信号是否处于预先设置的有效数值范围之内；比较当前氧传感器的采样值与一个前面确定了的临界数值的差异；如果当前氧传感器的采样值大于所述临界数值，则判定当前混合气偏浓，立即停止喷油量增量反馈调节或开始减量调节；如果当前氧传感器的采样值小于所述临界数值，则判定当前混合气偏稀，立即停止喷油量减量反馈调节或开始增量调节；根据当前氧传感器的采样值以及最近的氧传感器的采样值历史，重新计算或修正所述临界数值，得到一个新的用于下一次判断混合气稀浓的临界数值。
2.如权利要求1所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述临界数值根据所述氧传感器进入可用状态后的最近一次或数次出现的极大值和极小值来确定，所述临界数值处于所述极大值和极小值之间。
3.如权利要求2所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述临界数值等于所述极大值和极小值的一个算术加权平均值。
4.如权利要求3所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述极大值的加权系数大于等于0.4小于等于0.8，所述算术加权平均值的加权系数与所述极大值和极小值的差值有关，所述极大值和极小值的差值越大，所述极大值的加权系数也就越大，而所述极小值的加权系数也就越小2。
5.如权利要求3所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述极大值的确定步骤包括：比较本次氧传感器的采样值与上次氧传感器的采样值的大小差异，如果本次的数值大，则再与上次确定的极大值相比较，如果本次的数值比上次确定的极大值还大，则将本次氧传感器的采样值作为新的极大值，或通过本次氧传感器的采样值和上次确定的极大值的平均计算得到一个新的极大值。
6.如权利要求5所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述极大值的确定步骤还包括：比较本次氧传感器的采样值与上次氧传感器的采样值的大小差异，如果本次的数值小，则再判断前数次氧传感器的采样值是否没有变小过，如果没有变小过，则再判断当前的极大值和极小值的差值是否大于某个预设的数值，如果大于所述的某个预设的数值，则将本次氧传感器的采样值作为新的极大值，或通过本次氧传感器的采样值和上次确定的极大值的平均计算得到一个新的极大值。
7.如权利要求6所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述极大值的初值取为发动机启动后第一个氧传感器的采样值加上一个预先给定的数值，但不得大于氧传感器采样值的有效取值范围的最大值，或直接取为氧传感器采样值的有效取值范围的最大值。
8.如权利要求3所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述极小值的确定步骤包括：比较本次氧传感器的采样值与上次氧传感器的采样值的大小差异，如果本次的数值小，则再与上次确定的极小值相比较，如果本次的数值比上次确定的极小值还小，则将本次氧传感器的采样值作为新的极小值，或通过本次氧传感器的采样值和上次确定的极小值的平均计算得到一个新的极小值。
9.如权利要求8所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述极小值的确定步骤还包括：比较本次氧传感器的采样值与上次氧传感器的采样值的大小差异，如果本次的数值大，则再判断前数次氧传感器的采样值是否没有变大过，如果没有变大过，则再判断当前的极大值和极小值的差值是否大于某个预设的数值，如果大于所述的某个预设的数值，则将本次氧传感器的采样值作为新的极小值，或通过本次氧传感器的采样值和上次确定的极小值的平均计算得到一个新的极小值。
10.如权利要求9所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述极小值的初值取为发动机启动后第一个氧传感器的采样值减去一个预先给定的数值，或直接取为氧传感器采样值的有效取值范围的最大值减去一个预先给定的数值，但不得小于零。
11.如权利要求2至10所述之任一闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，所述极大值和极小值的确定步骤包括：如果所述极大值更新后氧传感器的采样值连续数次不变，并且采样值小于临界数值，则所述极大值减小一个固定值；如果所述极小值更新后氧传感器的采样值连续数次不变，并且采样值大于临界数值，则所述极小值增加一个固定值。
12.如权利要求2至10所述之任一闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，当根据本次氧传感器的采样值及所述临界数值判断当前混合气的稀浓后，将对燃油喷射量进行反馈调节，所述对喷油量的反馈调节的范围受当前的极大值和极小值的差值的限制，所述极大值和极小值的差值越大，则允许喷油量的反馈调节的范围也越大，所述极大值和极小值的差值小于某个预设的数值时，停止反馈调节。
13.如权利要求12所述闭环电控燃油喷射内燃机的喷油量控制方法，其特征在于，当根据氧传感器判断当前混合气的稀浓后，所述对喷油量的反馈调节的范围还受闭环反馈开始后的所述极大值和极小值的更新次数的影响，更新次数达不到预先设定的次数，则所述对喷油量的反馈调节的范围将被限制得更小。
14.一种闭环控制喷油量的电控内燃机的喷油量控制系统，至少包括燃油喷射器，发动机电控单元ECU，开关型氧传感器，其特征在于，所述ECU中设置有测量所述氧传感器输出电压的模数转换调理电路，以及用于确定喷油量的数字逻辑处理装置，所述ECU定时或与曲轴转角同步获得当前氧传感器的输出信号值，判断所述氧传感器是否处于可用状态，如果可用，再比较当前氧传感器的采样值与一个前面确定了的临界数值的差异，如果当前氧传感器的采样值大于所述临界数值，则判定当前混合气偏浓，立即停止喷油量增量反馈调节或开始减量调节；如果当前氧传感器的采样值小于所述临界数值，则判定当前混合气偏稀，立即停止喷油量减量反馈调节或开始增量调节，以此尽可能地保持混合气趋近于理论化学当量比；然后ECU动态更新判断混合气稀浓的临界数值，根据当前氧传感器的采样值以及最近的氧传感器的采样值历史，重新计算或修正所述临界数值，得到一个新的用于下一次判断混合气稀浓的临界数值。
15.如权利要求14所述闭环控制喷油量的电控内燃机的喷油量控制系统，其特征在于，所述氧传感器输出电压的模数转换调理电路包括由两个电阻，或一个电阻和两个二极管，构成的判断氧传感器状态的基准参考电压电路，以及一个阻值在兆欧级的比较参考电阻、一个限流小电阻，和一个保持电容器，所述氧传感器输出电压经过所述限流小电阻被所述ECU采样。
16.如权利要求15所述闭环控制喷油量的电控内燃机的喷油量控制系统，包括一个系统故障显示装置，其特征在于，所述ECU中的逻辑处理过程包括：如果当前氧传感器的采样值超出了预设的取值范围，或者喷油量调节到了最大或最小限值，则ECU立即或在持续一定的时间后结束闭环控制而进入开环控制模式，并输出一个或数个闭环反馈故障信号；如果所述氧传感器的采样值、所述氧传感器采样值的极大值和极小值的差值、以及所述临界数值都重新有了合理的值，则ECU立刻取消闭环反馈故障信号，并重新开始喷油量闭环控制。
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