專利名稱：檢測堵塞燃料噴射器的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動機，具體地涉及檢測堵塞燃料噴射器的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在此提供的背景技術(shù)描述是為了大致介紹本發(fā)明的背景的目的。在本背景技術(shù)中 描述的本發(fā)明發(fā)明人的工作，以及說明書中的不能以其它方式作為申請日時的現(xiàn)有技術(shù)的方面，都即沒有明確地又沒有隱含地被承認(rèn)是對抗本發(fā)明的在先技術(shù)。內(nèi)燃發(fā)動機通過可由節(jié)氣門調(diào)節(jié)的吸氣系統(tǒng)將空氣吸入進氣歧管。進氣歧管內(nèi)的空氣被分配給多個氣缸并且與燃料混合從而生成空氣/燃料(Α/F)混合物。相應(yīng)地，燃料可以通過多個燃料噴射器經(jīng)由氣缸的進氣口噴入或是直接噴入氣缸內(nèi)。一個燃燒周期內(nèi)燃料噴射器可噴射一次(單脈沖燃料噴射)或是噴射多次(多脈沖燃料噴射)。Α/F混合物被氣缸內(nèi)的活塞壓縮并繼而被燃燒。例如，多脈沖燃料噴射會提供更高效的燃燒并且因此可以減少發(fā)動機排放。Α/F混合物的燃燒驅(qū)動活塞，活塞可旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動曲軸并生成推動車輛的驅(qū)動扭矩。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種發(fā)動機控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)包括轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊、堵塞燃料噴射器檢測模塊以及燃料噴射控制模塊。轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊測量燃料噴射器停止激發(fā)狀態(tài)下的該燃料噴射器的電信號。堵塞燃料噴射器檢測模塊在電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差在預(yù)定范圍之外時檢測堵塞燃料噴射器。燃料噴射控制模塊基于堵塞燃料噴射器的檢測來控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射。提供了一種控制發(fā)動機的方法。該方法包括測量在燃料噴射器停止激發(fā)狀態(tài)下的該燃料噴射器的電信號。該方法包括當(dāng)電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差超出預(yù)定范圍時檢測堵塞燃料噴射器。該方法還包括基于堵塞燃料噴射器的檢測控制發(fā)動機內(nèi)燃料噴射。本發(fā)明公開的其它使用領(lǐng)域?qū)南旅嫣峁┑脑敿氄f明中變得更清楚。應(yīng)該理解，詳細說明和具體實例僅僅是為了示例性目的，而并不是為了限定本發(fā)明的范圍。而且，本發(fā)明進一步提供下面的技術(shù)方案。技術(shù)方案I. 一種發(fā)動機控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊，其測量燃料噴射器停止激發(fā)時的該燃料噴射器的電信號;堵塞燃料噴射器檢測模塊，其在電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差在預(yù)定的范圍之外時檢測到堵塞燃料噴射器；以及燃料噴射控制模塊，其基于堵塞燃料噴射器的檢測來控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射。技術(shù)方案2.根據(jù)技術(shù)方案I所述的控制系統(tǒng)，其中，堵塞燃料噴射器檢測模塊進一步基于多個發(fā)動機工作參數(shù)中的至少一個來檢測堵塞燃料噴射器。技術(shù)方案3.根據(jù)技術(shù)方案2所述的控制系統(tǒng)，其中多個發(fā)動機工作參數(shù)包括空/燃不平衡、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、以及單個氣缸燃料控制。技術(shù)方案4.根據(jù)技術(shù)方案I所述的控制系統(tǒng),其中堵塞燃料噴射器檢測模塊基于該燃料噴射器的螺線管內(nèi)的磁通量衰減來確定累積偏差。技術(shù)方案5.根據(jù)技術(shù)方案4所述的控制系統(tǒng)，其中堵塞燃料噴射器檢測模塊基于 通過螺線管的電流和跨過螺線管的電壓降中的至少一個來確定磁通量衰減。技術(shù)方案6.根據(jù)技術(shù)方案5所述的控制系統(tǒng),其中堵塞燃料噴射器檢測模塊基于燃料軌壓力和氣缸壓力來確定累積偏差。技術(shù)方案7.根據(jù)技術(shù)方案I所述的控制系統(tǒng)，其中堵塞燃料噴射器檢測模塊在該燃料噴射器的轉(zhuǎn)變期間確定電信號相對于參數(shù)化估計參考波形的累積偏差。技術(shù)方案8.根據(jù)技術(shù)方案I所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)檢測到堵塞燃料噴射器時燃料噴射控制模塊調(diào)整燃料噴射。技術(shù)方案9.根據(jù)技術(shù)方案I所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)未檢測到堵塞燃料噴射器時燃料噴射控制模塊保持正常的燃料噴射。技術(shù)方案10.根據(jù)技術(shù)方案I所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)堵塞燃料噴射器被檢測到時，燃料噴射控制模塊完成生成故障信號和設(shè)置標(biāo)記中的至少一項。技術(shù)方案11. 一種發(fā)動機控制方法，該方法包括測量燃料噴射器停止激發(fā)時的該燃料噴射器的電信號；當(dāng)電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差超出預(yù)定范圍時，檢測到堵塞燃料噴射器；以及基于堵塞燃料噴射器的檢測控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射。技術(shù)方案12.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中檢測堵塞燃料噴射器進一步基于多個發(fā)動機工作參數(shù)中的至少一個。技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其中多個發(fā)動機工作參數(shù)包括空/燃不平衡、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、以及單個氣缸燃料控制。技術(shù)方案14.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中基于該燃料噴射器的螺線管內(nèi)的磁通量衰減來確定累積偏差。技術(shù)方案15.根據(jù)技術(shù)方案14所述的方法，進一步包括基于通過螺線管的電流和跨過螺線管的電壓降中的至少一個來確定磁通量衰減。技術(shù)方案16.根據(jù)技術(shù)方案15所述的方法,其中進一步基于燃料軌壓力和氣缸壓力來確定累積偏差。技術(shù)方案17.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中在該燃料噴射器的轉(zhuǎn)變期間內(nèi)執(zhí)行確定電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差。技術(shù)方案18.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中當(dāng)檢測到堵塞燃料噴射器時，基于堵塞燃料噴射器的檢測控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射包括調(diào)節(jié)燃料噴射。
技術(shù)方案19.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，其中當(dāng)檢測到堵塞燃料噴射器時，基于堵塞燃料噴射器的檢測控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射包括維持正常的燃料噴射。技術(shù)方案20.根據(jù)技術(shù)方案11所述的方法，進一步包括當(dāng)堵塞燃料噴射器被檢測到時，完成生成故障信號和設(shè)置標(biāo)記中的至少一項。


根據(jù)詳細的說明以及相應(yīng)的附圖將會更清楚地理解本發(fā)明，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的示例性氣缸的截面圖；圖3A是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃料噴射器的截面圖，其具有處在開啟位置的針； 圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃料噴射器的截面圖，其具有處在從開啟位置向關(guān)閉位置轉(zhuǎn)換的針；圖3C是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的燃料噴射器的截面圖，其具有處在關(guān)閉位置的針；圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的示例性控制模塊的功能框圖；圖5是模擬的燃料噴射器脈沖曲線圖，其代表在四個不同的噴射器脈沖持續(xù)時間內(nèi)正常的和堵塞的燃料噴射器的脈沖；圖6所示為圖5中所示的一個噴射器脈沖持續(xù)時間內(nèi)正常的和堵塞的開/閉燃料噴射器的模擬電壓和電流跡的曲線圖；圖7為根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的用于檢測堵塞燃料噴射器的示例性方法的流程圖；圖8所示為圖7中所示方法應(yīng)用到圖5中的不同脈沖持續(xù)時間的模擬結(jié)果的曲線圖；以及圖9所示為在預(yù)定時間捕獲的正常的和堵塞的燃料噴射器相對于閾值的積分差別的曲線圖。
具體實施例方式下面的描述本質(zhì)上僅僅是示例性的并且決不試圖限制本發(fā)明以及其應(yīng)用或用途。為了清楚，在附圖中使用相同的附圖標(biāo)記表示相同的元件。如同在這里使用的，術(shù)語“至少一個A，B, C”應(yīng)該理解為表示使用非排他邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，在不改變本發(fā)明原理的情況下，方法中的那些步驟可以以不同的順序執(zhí)行。如同在這里使用的，術(shù)語“模塊”可能指的是下列各項的一部分或包括下列各項專用集成電路(ASIC);電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行編碼的處理器(共享的，專用的，或分組的)；提供所述功能的其它合適部件；或者上述的部分或是全部的組合，例如在芯片系統(tǒng)中。術(shù)語“模塊”可以包括存儲器(共享的，專用的，或分組)以存儲處理器執(zhí)行的編碼。前面所用的術(shù)語“編碼”可包括軟件、固件、和/或微碼，并且可以指程序、例行程序、函數(shù)、分類、和/或目標(biāo)。如同在前使用的，術(shù)語“共享”意味著來自多個模塊的部分或全部編碼都使用單個(共享)的處理器來執(zhí)行。而且，來自多個模塊的部分或全部編碼可以被存儲在單個(共享的)的存儲器中。如前所述的術(shù)語“分組”意味著來自單個模塊的部分或全部編碼使用一組處理器或一組執(zhí)行引擎來執(zhí)行。例如，一個處理器的多個磁芯和/或多個進程可被認(rèn)為是執(zhí)行引擎。在多個實施方式中，執(zhí)行引擎可以在一個處理器內(nèi)被分組、在多個處理器之間被分組，并且在處于多個位置的多個處理器之間被分組，例如并行處理設(shè)備內(nèi)的多個服務(wù)器。并且，單個模塊的部分或全部編碼可以使用一組存儲器來存儲。在此描述的裝置和方法可以通過由一個或多個處理器執(zhí)行的一個或多個計算機程序來實現(xiàn)。計算機程序包括處理器可執(zhí)行命令，其中命令被存儲在非瞬態(tài)有形計算機可讀介質(zhì)上。計算機程序還可以包括存儲的數(shù)據(jù)。非瞬態(tài)有形計算機可讀介質(zhì)的非限制性實例有非易失性存儲器、磁存儲器、以及光存儲器。燃料噴射器可包括當(dāng)提供有電流或電壓時生成磁場的螺線管。具體地，磁場移動燃料噴射器的針，從而打開燃料噴射器。當(dāng)開啟時，燃料噴射器會將加壓燃料噴入發(fā)動機氣缸的進氣口或是直接噴入氣缸內(nèi)。加壓燃料可以通過燃料軌來供應(yīng)。同樣地，從螺線管移除供給的電流/電壓會除去磁場從而導(dǎo)致針回到默認(rèn)位置，例如完全閉合和停止向發(fā)動機內(nèi)噴射燃料。 在發(fā)動機燃燒循環(huán)的燃料噴射期間，燃料噴射器還可以執(zhí)行超過一次的燃料噴射。例如，增加在每個燃料噴射器期間的噴射次數(shù)可以增加燃燒效率和/或降低排放。在一個燃料噴射期間的燃料噴射還可以被稱之為燃料噴射“脈沖”。由于有故障的噴射器，一個或多個燃料噴射脈沖可能不會被輸送。有故障的噴射器脈沖也可被稱為“堵塞的燃料噴射器”。換句話說，在燃料噴射期間，燃料噴射器可能不會執(zhí)行期望次數(shù)的燃料噴射。常規(guī)控制系統(tǒng)可以利用缺火診斷系統(tǒng)來檢測到有故障的燃料噴射脈沖。然而使用缺火診斷系統(tǒng)來檢測故障的燃料噴射脈沖強加了每個燃料噴射脈沖持續(xù)時間的約束，因此增加了排放。因此，公開了一種用于檢測故障的燃料噴射脈沖的系統(tǒng)和方法。所述系統(tǒng)和方法可實施于以彈道學(xué)方式或非彈道學(xué)方式運行的燃料噴射器，并且不需要使用氧(O2)傳感器反饋。該系統(tǒng)和方法在燃料噴射器停止激發(fā)的情況下測量該燃料噴射器的電信號。然后當(dāng)該電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差處于預(yù)先確定范圍之外時，系統(tǒng)和方法檢測到堵塞燃料噴射器。系統(tǒng)和方法然后根據(jù)堵塞燃料噴射器的檢測來控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射?，F(xiàn)在參見圖1，所示為包括發(fā)動機102的發(fā)動機系統(tǒng)100的一個實例。發(fā)動機102可以是火花點火(SI)發(fā)動機，柴油機，勻質(zhì)充量壓縮點火(HCCI)發(fā)動機，或者其它合適類型發(fā)動機。此外，發(fā)動機系統(tǒng)100還可以是混合動力系統(tǒng)以及因此可包括額外的部件，例如但不局限于電馬達和蓄電池系統(tǒng)。發(fā)動機102通過進氣系統(tǒng)106將空氣吸入進氣歧管104中，其中進氣系統(tǒng)106可以通過節(jié)氣門108來調(diào)節(jié)。例如，可以通過電子節(jié)流控制(ETC)來電氣地控制節(jié)氣門108?？諝赓|(zhì)量流量(MAF)傳感器110測量通過節(jié)氣門108并且進入進氣歧管104的空氣質(zhì)量流量。進氣歧管104中的空氣被分配給多個氣缸112并且與燃料相組合從而生成空氣/燃料(Α/F)混合物。雖然示出了 6個氣缸，但是發(fā)動機102可以是其它數(shù)量的氣缸。燃料噴射器114可噴射燃料以生成Α/F混合物。例如，燃料噴射器114可分別將燃料噴入各氣缸112的進氣口，或是直接噴入氣缸112內(nèi)。Α/F混合物在各氣缸112內(nèi)被活塞(未示出)壓縮。根據(jù)發(fā)動機102的類型，火花塞116點燃壓縮的Α/F混合物?？蛇x擇地，Α/F混合物可以被壓縮一直到發(fā)生自動點火。燃料箱118可選擇性地向燃料軌120提供加壓燃料(例如通過燃料泵)。燃料軌壓力傳感器122測量燃料共軌120內(nèi)的燃料壓力。燃料軌120將加壓燃料供給燃料噴射器114以噴射進入發(fā)動機102。各氣缸內(nèi)Α/F混合物的燃燒驅(qū)動活塞(未示出)，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動曲軸124并且生成驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。發(fā)動機速度傳感器126測量曲軸124的旋轉(zhuǎn)速度(也就是轉(zhuǎn)速)。例如，發(fā)動機速度傳感器126可以測量單位為轉(zhuǎn)/分(RPM)的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。曲軸124上的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩通過變速器130傳遞給車輛的傳動系統(tǒng)128。例如，變速器130將會通過一個流體耦合器例如一個液力變矩器(未示出)連接到曲軸124。燃燒生成的排氣被排出各氣缸112進入到排氣歧管132。排氣歧管132內(nèi)的排氣在被釋放到大氣之前被排氣處理系統(tǒng)134處理。例如，排氣處理系統(tǒng)134包括氧化催化劑(OC)、氮氧化物(NOx)吸附器/吸收器、貧NOx捕集器(LNT)、選擇性催化還原(SCR)系統(tǒng)、 顆粒(物質(zhì)PM)濾波器、三元催化轉(zhuǎn)化器中的至少一個。駕駛員輸入模塊140將來自車輛駕駛者的輸入(例如通過加速踏板)編譯給控制模塊150。控制模塊150控制發(fā)動機系統(tǒng)100的運行?？刂颇K150可以接收來自節(jié)氣門108、MAF傳感器110、燃料噴射器114、火花塞116、燃料軌壓力傳感器122、發(fā)動機速度傳感器126、變速器130、排氣處理系統(tǒng)134、和/或駕駛者輸入模塊140的信號?？刂颇K150控制節(jié)氣門108、燃料噴射器114、火花塞116、變速器130、和/或排氣處理系統(tǒng)134?？刂颇K150還可以執(zhí)行本發(fā)明的系統(tǒng)或方法。參見圖2，所示為氣缸112的截面圖。氣缸112包括活塞200。燃料噴射器114和火花塞116被連接到氣缸112。進氣閥202調(diào)節(jié)進入燃燒室204內(nèi)的進氣量。控制模塊150可激勵燃料噴射器114從燃料軌122將燃料噴入燃燒室204內(nèi)?？刂颇K150可以激勵燃料噴射器114?；鸹ㄈ?16將會點燃燃燒室204內(nèi)的燃料。排氣閥210打開以允許排氣離開燃燒室204。所示氣缸112包括燃料噴射器114，但是燃料噴射器114還可以將燃料噴射在氣缸112的外部(也就是進氣口燃料噴射)?，F(xiàn)在參見圖3A-3C，燃料噴射器114的第一實施方式包括燃料噴射器殼體256、出口 258、針260、螺線管262、以及彈簧264。燃料噴射器114可經(jīng)由殼體256連接到發(fā)動機102?？刂颇K150可以為螺線管262提供功率從而在螺線管262的磁芯內(nèi)生成磁場。磁通量指的是流過螺線管262的磁場量。為螺線管262提供給功率在此后稱為“激發(fā)燃料噴射器114”。因此，控制模塊150會激發(fā)燃料噴射器114從而在螺線管262的磁芯內(nèi)生成磁場。減少給螺線管262的功率在此后稱為“停止激發(fā)燃料噴射器114”。例如，當(dāng)燃料噴射器114被停止激發(fā)時，控制模塊150為燃料噴射器114提供零功率。因此，當(dāng)控制模塊150停止激發(fā)燃料噴射器114時，螺線管262內(nèi)的磁場衰減。磁通量衰變指的是流過螺線管262的磁通量的衰變(也就是衰弱)。因此，磁場衰變可與燃料噴射器114的針260的關(guān)閉時長成正比。針260可包括針頭266和針尖268。燃料噴射器114被停止激發(fā)時，針頭266位于緊鄰螺線管262的位置?？刂颇K150可激發(fā)燃料噴射器114從而將針頭266拉回到螺線管262內(nèi)。因此，控制模塊150可以激發(fā)燃料噴射器114從而將針尖268拉到噴射器殼體256內(nèi)。當(dāng)針尖268被拉入噴射器殼體256內(nèi)時，燃料噴射器114的出口 258打開。下文中，當(dāng)控制模塊150激發(fā)燃料噴射器114時針260被認(rèn)為是處于打開位置。圖3A中的針260就處于打開位置。當(dāng)針閥260位于打開位置時燃料可流過出口 258并進入燃燒室204。雖然在針閥260被拉入噴射器殼體256時燃料噴射器114被圖解和描述為噴射燃料，但其它的噴射器也可采用從殼體256突出的針來噴射燃料。當(dāng)控制模塊150停止激發(fā)燃料噴射器114時，彈簧264推動針260進入關(guān)閉位置。因此，當(dāng)燃料噴射器114被停止激發(fā)時，針260從打開位置轉(zhuǎn)變到關(guān)閉位置。圖3B示出了針260從打開位置到關(guān)閉位置的轉(zhuǎn)變。在燃料噴射器114停止激發(fā)的一段時間后針260可處于關(guān)閉位置，也稱為燃料噴射器114的針260的關(guān)閉期間。當(dāng)針260位于關(guān)閉 位置時，燃料不會流過出口 258并進入燃燒室204。圖3C所示的針260位于關(guān)閉位置。控制模塊150在一個時間段內(nèi)(下文中稱為“脈沖周期”)可提供功率(例如脈沖)從而激發(fā)燃料噴射器114。在脈沖周期期間燃料會流過出口 258并進入燃燒室204?？刂颇K150可以改變脈沖周期的時長從而控制噴射進入燃燒室204的燃料量。控制模塊150可增長脈沖周期從而增加噴射進入燃燒室204的燃料量?？刂颇K150可減短脈沖周期長度從而減少噴射進入燃燒室204的燃料量。附加地或是作為替代地，控制模塊150控制每發(fā)動機燃燒循環(huán)內(nèi)燃料噴射脈沖的數(shù)量。用初次脈沖或二次脈沖來描述用于激發(fā)燃料噴射器114的脈沖。與二次脈沖相t匕，初次脈沖具有相對更長的脈沖周期。僅作為例子，初次脈沖將針頭266拉入螺線管262直到針頭266到達一個產(chǎn)生恒流速的穩(wěn)定位置。二次脈沖是具有相對較短脈沖周期的脈沖。僅作為例子，二次脈沖可具有少于500微秒的脈沖周期。二次脈沖還指在初次脈沖之后施加的脈沖。在一些實施方式中，在一個氣缸循環(huán)中在初次脈沖之后可應(yīng)用一個或多個二次脈沖(也就是分流噴射)。例如，在應(yīng)用初次脈沖之后應(yīng)用二次脈沖從而提供初次脈沖燃料的一小部分(例如初次脈沖的40% )。由于縮短的脈沖周期，與初次脈沖相比，二次脈沖將針頭266拉入螺線管262內(nèi)一個較短的距離。當(dāng)脈沖為二次脈沖時，噴射的燃料量和脈沖持續(xù)時間之間的關(guān)系是非線性的。當(dāng)脈沖為初次脈沖時，噴射的燃料量和脈沖持續(xù)時間之間的關(guān)系可為線性的。控制模塊150可采用二次脈沖來噴射更少量的燃料。例如，控制模塊150應(yīng)用初次脈沖之后緊跟著應(yīng)用二次脈沖來控制發(fā)動機102內(nèi)的燃燒過程。而且，控制模塊150可應(yīng)用二次脈沖從而控制排氣的溫度和組分以幫助排放的控制。如前所述，雖然描述了初次和二次脈沖，但燃料噴射器114也被描述成每個燃料噴射周期內(nèi)執(zhí)行N次燃料噴射脈沖，其中N為大于或等于2的整數(shù)。而且，當(dāng)控制模塊150在脈沖周期內(nèi)激發(fā)燃料噴射器114時，燃料噴射器114也可能沒能噴射燃料。響應(yīng)于控制模塊150的脈沖而未噴射燃料在下文被稱為“失敗的燃料噴射脈沖”。本發(fā)明的控制系統(tǒng)和方法總的來說適用于任何類型的燃料噴射器，其包括但不局限于頂部加料噴射器和側(cè)部加料噴射器。同樣地，本發(fā)明的控制系統(tǒng)和方法總的來說適用于任何類型的燃料噴射器噴嘴，其包括但不局限于針形(頂針)噴嘴、圓盤噴嘴以及球式噴嘴?，F(xiàn)在參見圖4，示出了控制模塊150的一個實例?？刂颇K150包括多個處理器400、螺線管驅(qū)動器410、以及電流/電壓傳感回路420。多個處理器400可包括轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450、堵塞燃料噴射器檢測模塊460、以及燃料噴射控制模塊470。例如，多個處理器400可以個別地或是整體地執(zhí)行模塊450、460和470的功能。而且，僅為了示例性目的，附圖3A-3C中控制模塊150在此被描述成與燃料噴射器114的第一實施方式相互作用。作為替代，控制模塊150可以被構(gòu)造成與在前描述的可替代的燃料噴射器結(jié)構(gòu)相互作用?？刂颇K150內(nèi)的多個處理器400被用來控制發(fā)動機燃料噴射系統(tǒng)。可以理解，雖然在此示出和描述了多個處理器400，但是也可用單個處理器來實施從而執(zhí)行每個模塊450,460和470。在發(fā)動機循環(huán)中的合適時間點，例如峰值和保持，燃料噴射控制模塊470向螺線管驅(qū)動器410發(fā)送命令，因此螺線管驅(qū)動器410輸送所需的電流從而激發(fā)燃料噴射器114的螺線管262。電壓/電流傳感回路420檢測穿過螺線管362的電壓水平并提供一個表征信號給轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450。電壓/電流傳感回路420還檢測流過螺線管362的電流水平并且提供一個表征信號給轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450。 現(xiàn)在參見圖5，4個曲線圖(A-D)示出了不同的燃料噴射脈沖模擬結(jié)果。公共的豎軸480表不電壓，公共的水平軸482表不時間。燃料噴射脈沖表不噴射器線圈的輸出電壓信號，其在不同發(fā)動機運行條件下使不同量的燃料進入氣缸。每個脈沖都一個相應(yīng)的轉(zhuǎn)變期間(分別為484A-484D)，在這個轉(zhuǎn)變期間期間可以確定累積偏差。應(yīng)當(dāng)理解，4個曲線圖A-D所示為實例結(jié)果并被用作演示目的。在火花點火直噴(SIDI)發(fā)動機中，在燃燒循環(huán)期間可以在多個時間點噴射燃料。與SIDI發(fā)動機相關(guān)的這種增強控制被用來提高馬力，減少排放，以及爆震抑制。在圖6中拿脈沖持續(xù)時間T4(曲線圖D，時間段484D)做示范。當(dāng)燃料噴射器114被打開(ON),電壓軌跡500朝著供給的蓄電池電壓向上移動。豎軸504表不電壓,例如單位為伏特(V)，水平軸508表示時間，例如每單位長度表示500微秒(us)。當(dāng)燃料噴射器114被關(guān)閉(OFF)，電壓軌跡500尖峰下降同時燃料噴射器114的線圈繞組周圍的磁場衰減。然后電壓軌跡500衰變至零并且螺線管262關(guān)閉了燃料噴射器114。在區(qū)域512所示，正常的燃料噴射器的電壓衰敗(標(biāo)記為516)和堵塞的燃料噴射器(標(biāo)記為520)的電壓衰變相比是有差別的。同樣地，當(dāng)燃料噴射器114被打開(ON)，電流軌跡530朝著供給的電流向上移動。豎軸534表示電流，例如單位為安(A)，水平軸538表示時間，例如單位長度為500us。當(dāng)燃料噴射器114被關(guān)閉(OFF)，電流軌跡510衰變至零并且螺線管262關(guān)閉了燃料噴射器114。再參見圖4，轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450與燃料噴射器114的螺線管262通信。具體地，轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450接收燃料噴射器114的電信號。電信號可以指示(i)測得的通過螺線管262的電流，(ii)測得的穿過螺線管262的電壓降，或者兩者的組合。轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450可監(jiān)測電信號?？稍谌剂蠂娚淦?14的轉(zhuǎn)變期間內(nèi)監(jiān)控電信號。堵塞燃料噴射器檢測模塊460能確定電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差。例如，波形可以存儲在存儲器中。累積偏差可表示在燃料噴射器114的轉(zhuǎn)變期間內(nèi)電信號相與參考波形的偏差。當(dāng)電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差超出預(yù)定范圍時，堵塞燃料噴射器檢測模塊460能檢測到堵塞燃料噴射器。基于測得電流和測得電壓(電信號)中的至少一個，堵塞燃料噴射器檢測模塊460還能確定螺線管262中的磁通量衰減。堵塞燃料噴射器檢測模塊460能基于磁通量衰減來確定燃料噴射器114的轉(zhuǎn)變期間。應(yīng)該理解，轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450同樣能確定轉(zhuǎn)變期間。因此，堵塞燃料噴射器檢測模塊460能基于磁通量衰減來確定累積偏差。例如，能基于確定的磁通量衰減利用查閱表來確定燃料噴射器114的針260的轉(zhuǎn)變期間。轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450還能接收來自燃料軌壓力傳感器122的指示燃料軌壓力的信號。轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450進一步基于測得的燃料軌壓力和/或氣缸壓力來確定燃料噴射器114的針260的轉(zhuǎn)變期間。例如，可以基于其它發(fā)動機參數(shù)來估計氣缸壓力?？蛇x擇地，氣缸壓力傳感器可實施為直接測量氣缸壓力。當(dāng)確定的轉(zhuǎn)變期間處于預(yù)定的范圍之內(nèi)時，能檢測到合格的燃料噴射脈沖并且堵塞燃料噴射器檢測模塊460會通知燃料噴射控制模塊470繼續(xù)正常的燃料噴射控制。堵塞燃料噴射器檢測模塊460還接收分別來自MAF傳感器110和發(fā)動機速度傳感器126的表示MAF以及發(fā)動機轉(zhuǎn)速的信號。堵塞燃料噴射器檢測模塊460基于MAF和命令 的燃料噴射量來確定空氣/燃料(Α/F)不平衡。例如，Α/F不平衡可表明在命令的Α/F比和要求的Α/F比之間存在一個差。堵塞燃料噴射器檢測模塊460還進一步基于Α/F不平衡、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、以及單獨氣缸燃料控制中的至少一個來檢測堵塞燃料噴射器。燃料噴射控制模塊470可以接收來自堵塞燃料噴射器檢測模塊460的表示堵塞燃料噴射器的信號。燃料噴射控制模塊470可以基于接收的信號來控制燃料噴射。具體地，當(dāng)檢測到堵塞燃料噴射器時，燃料噴射控制模塊470會調(diào)節(jié)燃料噴射。例如，在檢測堵塞燃料噴射器后，燃料噴射控制模塊470會增加燃料噴射。燃料噴射控制模塊470此后能基于調(diào)整后的燃料噴射周期生成一個用于螺線管驅(qū)動器的螺線管控制信號。例如，控制信號可以是PWM控制信號。此外，當(dāng)檢測到堵塞燃料噴射器時，燃料噴射控制模塊470可以生成一個故障信號或是設(shè)置一個標(biāo)記。故障信號或標(biāo)記能被用于診斷目的。就像所示的那樣，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以完全在控制模塊150內(nèi)實施。更具體地，堵塞燃料噴射器檢測完全可以在控制模塊150內(nèi)執(zhí)行，以及故障脈沖檢測結(jié)果可以被控制模塊150用于后續(xù)的燃料噴射控制?？蛇x擇地，本發(fā)明的系統(tǒng)和方法至少可以部分地在控制模塊150外部執(zhí)行。更具體地，轉(zhuǎn)變期間確定和/或堵塞燃料噴射器檢測可以通過燃料噴射器驅(qū)動器ASIC(也就是單獨的燃料噴射控制模塊)來執(zhí)行。多種原因會導(dǎo)致燃料噴射器問題。燃料噴射器114會阻塞或是磨損同時妨礙有效的運行。附加地或可選擇地，燃料噴射器114的繞組可以出現(xiàn)短路或開路。再看圖6，電壓軌跡500可以呈現(xiàn)燃料噴射器線圈的基本問題，例如堵塞噴射器。具體地，當(dāng)燃料噴射器114關(guān)閉時，電壓軌跡500的電壓驟降。如果此處沒有驟降，燃料噴射器114則就堵塞了。如果與其它燃料噴射器相比一個燃料噴射器的驟降延遲，那么該燃料噴射器就是慢的，從而導(dǎo)致該相應(yīng)氣缸在富燃條件下運行。在針260回到停止位置期間，轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450通過來自電壓/電流傳感回路420的輸入來監(jiān)控提供電流的電壓。參見圖7，所示為控制模塊150執(zhí)行的流程圖表700。例如，可以用多個處理器400或者更具體地為堵塞燃料噴射器檢測模塊460來執(zhí)行程序。在啟動程序之前，在步驟704，對于堵塞燃料噴射器估計在轉(zhuǎn)變時的第一階噴射器電壓衰退的時間常數(shù)。將平均的時間常數(shù)估計值T存入存儲器708。在步驟712啟動程序時并且在噴射器被命令停止(停止激發(fā))之后，在步驟716在噴射器電壓衰退期間在預(yù)定的電壓水平上對螺線管電壓采樣并將螺線管電壓賦值給變量(K)。然后在步驟720計算具有初始值K和時間常數(shù)T的第一階濾波器的初始狀態(tài)響應(yīng)。分別在步驟724和728計算衰退期間測量的噴射器的偏差以及在一個預(yù)定的采樣時間窗口內(nèi)進行積分。然后在步驟732將積分偏差與閾值進行比較。如果積分偏差小于閾值，在步驟736將堵塞燃料噴射器標(biāo)記設(shè)置為故障(或“I”)?？刂迫缓蠼K止或是回到步驟712進行一個或多個另外的循環(huán)。如果積分偏差大于或等于閾值，在步驟740將堵塞燃料噴射器設(shè)置為非故障(或“O”)。控制然后終止或回答步驟712進行一個或多個另外的循環(huán)。再看圖5，電壓軌跡的四個圓環(huán)區(qū)域表示四個不同的脈沖持續(xù)時間，這就是由圖7中的程序進行抽樣和執(zhí)行的。即使脈沖有四個不同的持續(xù)時間，燃料噴射器的響應(yīng)要么是正常的要么是堵塞的，這是相當(dāng)一致的。如同程序700描述的那樣，堵塞噴射器的四個軌跡由第一階系統(tǒng)響應(yīng)建模從而估計時間常數(shù)T和初值K，如圖8所示。豎軸800表示電壓，水平軸802表示時間。曲線804表示估計的(或建模得到的)噴射器脈沖，曲線806表示堵塞噴射器脈沖，曲線808表示正常噴射器脈沖。這些曲線包括針對每一個脈沖持續(xù)時間的曲線(分別為A-D，或484A-484D)。如圖8所示，估計的模型能準(zhǔn)確地預(yù)測有四個不同脈沖 持續(xù)時間的堵塞燃料噴射器的性能。參見圖9，示出了針對四個不同脈沖持續(xù)時間的堵塞燃料噴射器(跡束E)和正常的燃料噴射器(跡束F)的積分偏差。豎軸900表示積分偏差，水平軸902表示時間。如同在程序700描述的那樣，在預(yù)定時間Tl (線H)設(shè)置閾值(線G)。如圖表清楚所示，閾值可以用于區(qū)分正常和故障燃料噴射器，如圖9所示。在Tl，噴射器關(guān)閉后，計算的積分偏差可與閾值相比，以便檢測燃料噴射器是否故障(實時)。應(yīng)當(dāng)理解，雖然在此描述了第一階濾波器，但其它建模技術(shù)也可以實施。其它建模技術(shù)可以包括但不局限于反正切和多項式曲線擬合。本發(fā)明廣泛的教導(dǎo)可以通過多種形式來實施。因此，雖然本發(fā)明包括了一些特定實施例，但是本發(fā)明的真實范圍不會被限定，因為對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，基于附圖、說明書和附加權(quán)利要求的教導(dǎo)對本發(fā)明進行其它改變將會變得明了。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動機控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)包括 轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊，其測量燃料噴射器停止激發(fā)時的該燃料噴射器的電信號； 堵塞燃料噴射器檢測模塊，其在電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差在預(yù)定的范圍之外時檢測到堵塞燃料噴射器；以及 燃料噴射控制模塊，其基于堵塞燃料噴射器的檢測來控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中，堵塞燃料噴射器檢測模塊進一步基于多個發(fā)動機工作參數(shù)中的至少一個來檢測堵塞燃料噴射器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制系統(tǒng)，其中多個發(fā)動機工作參數(shù)包括空/燃不平衡、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、以及單個氣缸燃料控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中堵塞燃料噴射器檢測模塊基于該燃料噴射器 的螺線管內(nèi)的磁通量衰減來確定累積偏差。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制系統(tǒng)，其中堵塞燃料噴射器檢測模塊基于通過螺線管的電流和跨過螺線管的電壓降中的至少一個來確定磁通量衰減。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的控制系統(tǒng)，其中堵塞燃料噴射器檢測模塊基于燃料軌壓力和氣缸壓力來確定累積偏差。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中堵塞燃料噴射器檢測模塊在該燃料噴射器的轉(zhuǎn)變期間確定電信號相對于參數(shù)化估計參考波形的累積偏差。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)檢測到堵塞燃料噴射器時燃料噴射控制模塊調(diào)整燃料噴射。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的控制系統(tǒng)，其中當(dāng)未檢測到堵塞燃料噴射器時燃料噴射控制模塊保持正常的燃料噴射。
10.一種發(fā)動機控制方法,該方法包括 測量燃料噴射器停止激發(fā)時的該燃料噴射器的電信號； 當(dāng)電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差超出預(yù)定范圍時，檢測到堵塞燃料噴射器；以及 基于堵塞燃料噴射器的檢測控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射。
全文摘要
本發(fā)明涉及檢測堵塞燃料噴射器的系統(tǒng)和方法。提供了一種發(fā)動機控制系統(tǒng)。控制系統(tǒng)可包括轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊、堵塞燃料噴射器檢測模塊、以及燃料噴射控制模塊。轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊測量燃料噴射器停止激發(fā)時的該燃料噴射器的電信號。堵塞燃料噴射器模塊在電信號與參數(shù)化估計參考波形的累積偏差在預(yù)定的范圍之外時檢測到堵塞燃料噴射器。燃料噴射控制模塊基于堵塞燃料噴射器的檢測來控制發(fā)動機內(nèi)的燃料噴射。
文檔編號F02D41/22GK102889146SQ20121023468
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月20日
發(fā)明者A·P·巴納斯科, Y-M·陳, S·M·奈克 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責(zé)任公司