响应检测到超范围压力信号控制发动机的控制系统和方法

摘要

本发明涉及响应检测到超范围压力信号控制发动机的控制系统和方法。用于操作发动机的方法和控制模块包括：压力范围确定模块，其确定燃料轨中压力传感器的压力值超出范围；燃料轨压力估计模块，其确定预测压力值；以及发动机控制模块，其使用所述预测压力值操作发动机。

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年4月29日提交的美国临时申请No.61/173772的权益。上述申请的公开内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明涉及电子控制系统的诊断系统，且更具体地涉及用于检测电子控制系统的传感器的超出范围情形的控制系统和方法。

背景技术

这里提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景的目的。当前所署名发明人的工作(在本背景技术部分中所描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各方面，既非明示地也非默示地被承认为与本发明相抵触的现有技术。

当前很多发动机厂商使用直接喷射汽油发动机。在直喷发动机中，高度加压汽油经共用的燃料轨被直接喷射到每一个气缸的燃烧室中。这不同于喷射到进气道或气缸口的常规的多点燃料喷射。

汽油直接喷射允许层状充量燃料燃烧用于低负荷下改进的燃料效率和减小的排放。层状燃料充量允许极稀薄燃烧并形成高燃料效率和大功率输出。所喷射燃料的冷却作用以及空气-燃料混合物的均匀分布允许更积极的燃烧正时曲线。极稀薄燃烧模式用于在需要很少加速或不需要加速时的轻负荷运转条件。理论配比模式使用在中等负荷条件期间。燃料在进气冲程期间被喷射并且在气缸中产生均质燃料-空气混合物。燃料动力模式用于快速加速和重负荷。此情况中的空气-燃料混合物比有助于减小爆震的理论配比模式略浓。

直喷发动机构造成具有用于加压喷射器燃料轨的高压燃料泵。压力传感器附接到燃料轨，用于控制反馈。压力传感器提供输入以允许计算压力差信息，其用于计算将燃料输送到气缸的喷射器脉冲宽度。燃料轨中所测量得的燃料压力的错误导致被输送到单个气缸中的燃料质量的误差。

发明内容

本发明提供一种方法和系统，当确定有燃料传送系统的超出范围压力传感器时发动机通过所述方法和系统受到控制。

在本发明的一个方面中，方法包括确定燃料轨中压力传感器的压力值、确定压力值超出范围、确定预测压力值、并使用所述预测压力值操作发动机。

在本发明的另一方面中，用于确定传感器差错的控制模块包括：压力范围确定模块，其确定燃料轨中压力传感器的压力值超出范围；燃料轨压力估计模块，其确定预测压力值；以及发动机控制模块，其使用所述预测压力值操作发动机。

本发明提供下述技术方案。

1)一种方法，包括：

确定燃料轨中压力传感器的压力值；

确定压力值超出范围；

确定预测压力值；以及

使用所述预测压力值操作发动机。

2)如技术方案1所述的方法，其特征在于，确定压力值包括确定第一压力值和在所述第一压力值之后的第二压力值。

3)如技术方案2所述的方法，其特征在于，确定所述压力值超出范围包括确定所述第二压力值超出范围。

4)如技术方案2所述的方法，其特征在于，确定预测压力值包括基于所述第一压力值确定所述预测压力值。

5)如技术方案2所述的方法，其特征在于，确定预测压力值包括基于所述第一压力值和自所述压力值起所喷射的燃料量确定所述预测压力值。

6)如技术方案2所述的方法，其特征在于，确定预测压力值包括基于所述第一压力值、燃料轨容积和自第二时间起所喷射的燃料量确定所述预测压力值。

7)如技术方案2所述的方法，其特征在于，确定预测压力值包括基于所述第一压力值和燃料箱压力确定所述预测压力值。

8)如技术方案2所述的方法，其特征在于，确定预测压力值包括基于所述第一压力值、燃料轨容积、自第二时间起所喷射的燃料量和燃料箱压力确定所述预测压力值。

9)如技术方案1所述的方法，其特征在于，使用所述预测压力值操作发动机包括使用所述预测压力值以受限制的速度操作发动机。

10)如技术方案1所述的方法，其特征在于，使用所述预测压力值操作发动机包括使用所述预测压力值以受限制的转矩操作发动机。

11)如技术方案1所述的方法，其特征在于，使用所述预测压力值操作发动机直到在燃料轨内达到低压燃料泵压力。

12)如技术方案1所述的方法，其特征在于，还包括在确定出所述压力值超出范围之后禁止高压泵。

13)如技术方案1所述的方法，其特征在于，还包括在使用所述预测压力值操作发动机时产生指示。

14)一种控制模块，包括：

压力范围确定模块，其确定燃料轨中压力传感器的压力值超出范围；

燃料轨压力估计模块，其确定预测压力值；以及

发动机控制模块，其使用所述预测压力值操作发动机。

15)如技术方案14所述的控制模块，其特征在于，压力范围确定模块在所述第一压力值超出范围之后确定第二压力值。

16)如技术方案14所述的控制模块，其特征在于，所述预测压力值基于所述第一压力值。

17)如技术方案14所述的控制模块，其特征在于，所述预测压力值基于所述第一压力值和自所述第一压力值起所喷射的燃料量。

18)如技术方案14所述的控制模块，其特征在于，所述发动机控制模块使用所述预测压力值以受限制的速度或者使用所述预测压力值以受限制的转矩操作所述发动机。

19)如技术方案14所述的控制模块，其特征在于，所述发动机控制模块使用所述预测压力值操作所述发动机直到在燃料轨内达到低压燃料泵压力。

20)一种系统，包括：

高压泵；以及

如技术方案14所述的控制模块，在确定出所述压力值超出范围之后所述控制模块禁止所述高压泵。

本发明进一步的适用范围将从在此提供的详细描述变得显而易见。应当理解：虽然详细描述和特定例子示出了本发明的优选实施例，但是所述详细描述和特定例子仅旨在图示目的，并且不旨在限制本发明的范围。

附图说明

从详细描述和附图中将会更完整地理解本发明，其中：

图1是根据本发明的某些实施方式的控制系统的功能框图，所述控制系统基于车速调节发动机正时；

图2是根据本发明的燃料喷射系统的功能框图；

图3是图1中控制系统的框图，用于实施本发明的方法；

图4是用于确定压力传感器差错的方法的流程图；以及

图5是燃料轨压力与时间的关系的曲线图。

具体实施方式

下面对优选实施例的描述本质上仅是示范性的并且绝不是要限制本发明及其应用或使用。如这里所使用的，术语模块指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件程序或者固件程序的处理器(共用的、专用的、或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述功能的其他适合部件。如在这里所使用的，术语升压指通过补充的强制进气系统例如涡轮增压器引入到发动机的一定量的压缩空气。术语正时通常指燃料被引入到发动机的气缸(燃料喷射)开始时的点。

现在参考图1，示意性地示出根据本发明的示范性发动机控制系统10。发动机控制系统10包括发动机12和控制模块14。发动机还可包括进气歧管15、具有燃料喷射器(图2中示出)的燃料喷射系统16、排放系统17和涡轮增压器18。示范性发动机12包括在相邻气缸排22、24中布置成V型布局的6个气缸20。虽然图1描绘了6个气缸(N＝6)，但是应明白发动机12可包括额外的或更少的气缸20。例如，可构思具有2个、4个、5个、8个、10个、12个和16个气缸的发动机。还可以预见发动机12可具有直列式发动机构造。虽然构思了使用直接喷射的汽油供以动力的内燃机，但是本发明还可以应用柴油或可替代燃料源。

在发动机操作期间，借助于由发动机进气冲程所产生的进气真空空气被抽吸到进气歧管15中。空气从进气歧管15被抽吸到每个气缸20中并且在其中被压缩。燃料由喷射系统16喷射，这在图2中进一步描述。空气/燃料混合物被压缩，并且压缩热和/或电能点燃空气/燃料混合物。废气通过排放管26从气缸20中排出。废气驱动涡轮增压器18的涡轮叶片25，其继而驱动压缩机叶片25。压缩机叶片25可将额外的空气(升压)传送到进气歧管15并传送到气缸20中用于燃烧。

涡轮增压器18可以是任何合适的涡轮增压器，例如但不限于可变喷嘴涡轮增压器(VNT)。涡轮增压器18可包括多个可变位置的叶片27，叶片27基于来自控制模块14的信号调节被传送到发动机12中的空气的量。更具体地，叶片27可在全开位置与全关位置之间移动。当叶片27处在全关位置时，涡轮增压器18将最大量的空气传送到进气歧管15中并从而传送到发动机12中。当叶片27处在全开位置时，涡轮增压器18将最小量的空气传送到发动机12的进气歧管中。通过将叶片27选择性地定位在全开与全关位置之间来调节被传送空气的量。

涡轮增压器18包括控制流动到叶片致动器(未示出)的液压流体的电子控制叶片电磁阀28。叶片致动器控制叶片27的位置。叶片位置传感器30基于叶片27的物理位置产生叶片位置信号。升压传感器31基于通过涡轮增压器18传送到进气歧管15的额外空气产生升压信号。虽然在此实施的涡轮增压器被描述为VNT，但是应当明白可以采用应用不同电子控制方法的其他涡轮增压器。

歧管绝对压力(MAP)传感器34位于进气歧管15上，并且基于进气歧管15中的压力提供(MAP)信号。质量空气流量(MAF)传感器36位于空气入口，并且基于流动到进气歧管15中的空气质量提供质量空气流量(MAF)信号。控制模块14使用MAF信号确定流动到进气歧管中的空气质量。进气空气质量可用于响应于发动机起动、催化剂起燃和发动机金属过热保护基于A/F比确定供给到发动机12的燃料。发动机速度(RPM)传感器44例如曲轴位置传感器提供发动机速度信号。进气歧管温度传感器46产生进气空气温度信号。控制模块14将喷射器正时信号传送到喷射系统16。车辆速度传感器49产生车辆速度信号。

排放管26可包括排放再循环(EGR)阀50。EGR阀50可再循环一部分排气。控制器14可控制EGR阀50以实现期望的EGR率。

控制模块14控制发动机系统10的总体操作。更具体地，控制模块14基于各种参数控制发动机系统，所述各种参数包括、但不限于驾驶员输入、稳定控制等。控制模块14可被设置为发动机控制模块(ECM)。

控制模块14还可通过调节到叶片电磁阀28的电流来调节涡轮增压器18的操作。根据本发明实施例控制模块14可与叶片电磁阀28通信以给进气歧管15提供增加的空气流(升压)。

废气氧气传感器60可放置在排放歧管或排放管内，以提供与废气中的氧量相对应的信号。

现在参考图2，进一步详细地示出燃料喷射系统16。燃料轨110具有将燃料传送到发动机的气缸的燃料喷射器112。应当明白：示出燃料轨110具有与图1中发动机12的一排气缸的三个气缸相对应的三个燃料喷射器112。可将多于一个的燃料轨110设置在车辆上。同样，取决于发动机的构造还可以设置更多或更少的燃料喷射器。燃料轨110通过高压燃料泵116和低压燃料泵118从燃料箱114传送燃料。低压燃料泵118可位于燃料箱114中以产生燃料箱压力。控制模块14响应于各种传感器输入控制燃料泵116、118，所述各种传感器输入包括来自压力传感器122的输入信号120。控制模块14还控制喷射器112。下面将进一步描述系统的操作。

现在参考图3，更详细地示出图1的控制模块14。控制模块14可包括确定压力传感器读数是否超出范围的压力范围确定模块210。可将压力传感器读数与(多个)阈值进行比较以确定压力传感器是否超出范围。在确定出压力传感器值时，压力传感器值可存储在压力值存储器中。如果压力范围确定模块210确定压力传感器读数超出范围，压力值存储器212可包括处于范围内的最后的值。

存储在范围内最后的值的存储器214中的范围内最后的值可用于包括燃料轨压力估计的各种确定，如下面将描述。压力范围确定模块210为泵控制模块216提供压力值。泵控制模块216响应于压力值工作。然而，当压力值超出范围时，燃料轨压力估计模块220产生燃料轨压力估计值。燃料轨压力估计值用于估计燃料轨中的燃料，直到燃料轨中的燃料达到由低压燃料泵118提供的压力。燃料轨压力估计模块220可估计燃料轨中先前高压与由低压燃料泵所提供的低压之间的衰减的量。所述衰减可响应于通过燃料喷射器所喷射的燃料的量、箱压力、燃料轨容积和其他因素来确定，其中所述箱压力对应于低压燃料泵压力。计时器222还可将输入提供给燃料轨压力估计模块。因此燃料轨压力估计值还取决于来自计时器222的时间。

响应于所估计的燃料轨压力，发动机在操作时可通过使用发动机控制模块228来限制。例如，由于为发动机提供燃料的减少的能力，发动机控制模块228内的速度限制器模块230可限制发动机的速度。

燃料轨压力估计模块220还可将所估计的燃料轨压力传送到发动机控制模块228的转矩限制器模块232。转矩限制器模块232可限制由发动机所提供的转矩量。

燃料轨压力估计模块220还可与指示模块234通信。指示模块234可产生音频指示、视频指示或这两者的组合。指示模块234可提供发动机正以减小的能力运行并且需要检修的指示。

现在参考图4，提供一种用于操作发动机的方法。在步骤310中，使用来自图2的高压燃料泵116和低压燃料泵118的燃料压力操作燃料系统。在步骤312中，来自压力传感器122的压力值存储在控制模块14的存储器中。在步骤314中，确定压力传感器值是否超出范围。当压力传感器值没有超出范围时，系统使用高压燃料泵和低压燃料泵继续运行。

在步骤314中，当压力传感器值超出范围时，步骤316进入故障待决模式。在步骤316中，在设置故障标记之前可使故障待决模式运行预定量的时间。

在步骤318中，可用最后先前压力值使燃料系统运行预定量的时间。这将为燃料系统提供时间以确定所述故障是否是间歇性故障并且以确定是否可提供范围内值。

在预定量时间之后，在步骤320中可设置故障标记。可设置故障标记以提供补救行动。一种补救行动可以是在步骤322中禁止高压燃料泵。在步骤324中，可基于各种燃料系统因素估计燃料轨压力，所述因素包括自检测到故障后已喷射的燃料量、由低压燃料泵所提供的箱内燃料压力、燃料轨容积和其他因素。所估计的燃料轨压力可取决于燃料系统的多种特征，因此还可以是可标定的。在步骤326中，以所估计的燃料轨压力操作发动机和燃料系统。在步骤328中，确定是否已达到箱内燃料压力。当还未达到箱内燃料压力时，重复步骤328。在步骤328中允许燃料压力估计衰减到由低压燃料泵所提供的箱内燃料压力。在步骤330中，以由低压燃料泵所提供的低压操作系统。在步骤332中，可设置故障模式以给驾驶员或维修技术人员显示已经检测到压力传感器故障。在步骤334中，可通过音频或视频方式表示故障。可在多个时刻产生步骤332和334中的故障模式设置和指示。

现在参考图5，示出发动机速度410和燃料轨压力420的曲线图。在时刻430，检测到燃料轨压力传感器信号超出范围。在时刻430，最后的已知值的燃料压力用于操作发动机和燃料系统。在时刻432，可设置故障并可禁止高压燃料泵。在所述过程期间的任意一点，如果接收到范围内燃料压力信号，那么系统可返回到在压力传感器的良好的值下运行。在时刻432之后，允许压力衰减，直到在时刻434达到由低压传感器所提供的低压。时刻432与434之间的曲线的变化斜率可以是可标定的值。可标定的值可基于各种因素和燃料箱特征，包括所喷射的燃料量、箱内压力和燃料轨容积。

可以多种形式实施本发明的广阔教导。因此，虽然本发明包括具体例子，但本发明的真正范围不应受到如此限制，因为在研究附图、具体实施方式和随附权利要求的基础上其他修改对于本领域技术人员来说是显而易见的。