缺火檢測(cè)系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年3月15日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)編號(hào)61/799, 180和2013 年10月30日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)編號(hào)61/897, 686的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的通過引用 以每項(xiàng)專利申請(qǐng)的全文結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明總體上涉及在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的跳過點(diǎn)火控制過程中進(jìn)行的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)診 斷。不同實(shí)施例涉及一種缺火檢測(cè)系統(tǒng)和減輕缺火工作室的沖擊的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 跳過點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)控制被認(rèn)為提供多個(gè)益處，包括增加燃料效率的潛能?？傮w上，跳 過點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)想在選定點(diǎn)火時(shí)機(jī)過程中選擇性地跳過某些汽缸的點(diǎn)火。因此，例如， 一個(gè)特定汽缸可以在一個(gè)點(diǎn)火時(shí)機(jī)過程中被點(diǎn)火并且接著可以在下一個(gè)點(diǎn)火時(shí)機(jī)過程中 被跳過并且隨后在下一個(gè)點(diǎn)火時(shí)機(jī)過程中被選擇性地跳過或點(diǎn)火。這與常規(guī)可變排量發(fā)動(dòng) 機(jī)操作形成對(duì)照，在常規(guī)可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)操作中，在某些低負(fù)荷操作條件的過程中停用固 定的一組汽缸。
[0005] 當(dāng)可變排量發(fā)動(dòng)機(jī)中的一個(gè)汽缸被停用時(shí)，它的閥門不被致動(dòng)，并且盡管活塞仍 典型地往復(fù)，但在動(dòng)力沖程過程中并不燃燒燃料。由于被"停止"的汽缸不遞送任何凈正轉(zhuǎn) 矩，剩余汽缸上的成比例負(fù)載增加，從而允許這些剩余汽缸以提高的熱力學(xué)效率操作。通過 跳過點(diǎn)火控制，當(dāng)此類閥門停用機(jī)構(gòu)可供使用時(shí)，在空氣不被栗送穿過汽缸并且在被跳過 工作循環(huán)過程中無燃料被遞送和/或燃燒的意義上，汽缸也優(yōu)選地在被跳過工作循環(huán)過程 中被停用。通常，在被跳過工作循環(huán)過程中無空氣被引進(jìn)至已停用汽缸，從而減少栗送損 失。然而，在其他情況下，可能希望在選定的被跳過工作循環(huán)過程中，將排放氣體捕獲在已 停用汽缸內(nèi)、或引進(jìn)空氣但不將其從已停用汽缸釋放。在此類情況下，被跳過汽缸可以有效 地充當(dāng)一個(gè)氣體彈簧。盡管停用被跳過汽缸總體上是優(yōu)選的，但是應(yīng)當(dāng)理解，在一些發(fā)動(dòng)機(jī) 中或在一些工作循環(huán)過程中，或在希望真正停用汽缸的一些情形下，這可能不是可行的。當(dāng) 一個(gè)汽缸被跳過但未被停用時(shí)，在被跳過工作循環(huán)過程中，從進(jìn)氣歧管吸入的進(jìn)入氣體被 有效地栗送穿過該汽缸。
[0006] 盡管跳過點(diǎn)火控制的概念已經(jīng)出現(xiàn)好久，但它在傳統(tǒng)上尚未用于可商購(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī) 中，所以實(shí)施跳過點(diǎn)火控制的另外挑戰(zhàn)確保發(fā)動(dòng)機(jī)的其他發(fā)動(dòng)機(jī)/動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)在跳過點(diǎn) 火控制過程中有效工作。一種這樣的系統(tǒng)涉及發(fā)動(dòng)機(jī)診斷。如熟悉本領(lǐng)域的人員所充分理 解的，現(xiàn)代車輛合并發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)，這些發(fā)動(dòng)機(jī)管理系統(tǒng)在車輛操作過程中對(duì)不同動(dòng)力 傳動(dòng)系統(tǒng)和車輛部件執(zhí)行原位診斷。這些診斷系統(tǒng)通常被稱作"車載診斷"（OBD)系統(tǒng)，并 且存在在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)執(zhí)行的數(shù)個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)診斷方案?，F(xiàn)代OBD系統(tǒng)存儲(chǔ)并報(bào)告有關(guān)不同車 輛子系統(tǒng)、包括動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的操作和健康狀態(tài)的大量信息。例如，一些OBD系統(tǒng)被安排來 檢測(cè)其中一個(gè)汽缸缺火（即，當(dāng)該汽缸點(diǎn)火失敗或在該汽缸中存在不完全燃燒時(shí)）的一種 情形。
[0007] 盡管現(xiàn)有技術(shù)OBD系統(tǒng)良好適合于在常規(guī)全汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中檢測(cè)缺火，但 它們通常不適合于在一個(gè)跳過點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中使用。另外，無法在一個(gè)常規(guī)控制的 發(fā)動(dòng)機(jī)中停用一個(gè)汽缸限制了可能的減輕方法。例如，一個(gè)常規(guī)控制的發(fā)動(dòng)機(jī)中的一種現(xiàn) 有技術(shù)減輕方法是停止給缺火汽缸加燃料。這消除了缺火問題（未加燃料的汽缸無法缺 火），但該缺火汽缸將空氣栗送至催化轉(zhuǎn)化器中，從而降低了該催化轉(zhuǎn)化器將所不希望的 NOx從排放氣體中分離出的能力。本發(fā)明設(shè)想用于檢測(cè)以一種跳過點(diǎn)火方式操作的一個(gè)發(fā) 動(dòng)機(jī)中的缺火的不同安排、方法和技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 描述了用于在跳過點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中檢測(cè)缺火的多種方法和安排。在一個(gè)方 面中，一個(gè)窗口被分配給一個(gè)目標(biāo)工作室的一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)機(jī)。在不同實(shí)施例中，該窗口與 曲軸的旋轉(zhuǎn)相關(guān)。在該窗口過程中，測(cè)量一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)（例如，曲軸角加速度或另一個(gè)曲 軸相關(guān)的參數(shù)）的變化。關(guān)于該目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)機(jī)之前的一個(gè)點(diǎn)火時(shí)機(jī)是一次跳過還是一次點(diǎn) 火，和/或該目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)機(jī)之后的一個(gè)點(diǎn)火時(shí)機(jī)是一次跳過還是一次點(diǎn)火做出確定。至少 部分地基于此跳過/點(diǎn)火確定和發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)測(cè)量，關(guān)于該目標(biāo)工作室是否已經(jīng)缺火做出確 定。在不同實(shí)施例中，如果該目標(biāo)工作室被識(shí)別為持續(xù)缺火，則修改點(diǎn)火順序，這樣使得該 目標(biāo)工作室被停用并且從該點(diǎn)火順序中被排除。
[0009] 該缺火檢測(cè)方法可以根據(jù)一種特定應(yīng)用的需要而廣泛變化。例如，在一些實(shí)施例 中，上述跳過/點(diǎn)火確定還包括確定與相對(duì)工作室（即，在該窗口過程中與該目標(biāo)工作室相 對(duì)的工作室）相關(guān)聯(lián)的一個(gè)點(diǎn)火時(shí)機(jī)是一次跳過還是一次點(diǎn)火。在再一些實(shí)施例中，該缺 火檢測(cè)方法將其他工作室的另外的或不同的點(diǎn)火時(shí)機(jī)考慮在內(nèi)。
[0010] 在另一個(gè)方面中，描述了一種使用一個(gè)轉(zhuǎn)矩模型來確定缺火的方法。一個(gè)窗口被 分配給一個(gè)目標(biāo)點(diǎn)火時(shí)機(jī)。關(guān)于不同點(diǎn)火時(shí)機(jī)是跳過還是點(diǎn)火做出確定。使每個(gè)點(diǎn)火時(shí)機(jī) 與可供使用的工作室中的不同一個(gè)相關(guān)聯(lián)。提供幫助指示由這些工作室產(chǎn)生的預(yù)期發(fā)動(dòng)機(jī) 轉(zhuǎn)矩的一個(gè)轉(zhuǎn)矩模型。該轉(zhuǎn)矩模型是至少部分地基于以上跳過/點(diǎn)火確定。在該窗口過程 中，測(cè)量一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)（例如，曲軸角加速度）?；谒鶞y(cè)量的發(fā)動(dòng)機(jī)參數(shù)和該轉(zhuǎn)矩模型 來關(guān)于缺火是否已經(jīng)發(fā)生做出確定。在不同實(shí)施例中，除了或替代缺火，還檢測(cè)其他發(fā)動(dòng)機(jī) 問題、如引火提前（sparkadvance)的設(shè)置錯(cuò)誤。
【附圖說明】
[0011] 通過參照以下結(jié)合附圖給出的說明，可以最好地理解本發(fā)明及其優(yōu)點(diǎn)，在附圖 中：
[0012] 圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特定實(shí)施例的一種在一個(gè)跳過點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng) 中檢測(cè)缺火的方法的流程圖。
[0013] 圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特定實(shí)施例的一種缺火檢測(cè)系統(tǒng)的方框圖。
[0014] 圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特定實(shí)施例的點(diǎn)火時(shí)機(jī)和相關(guān)聯(lián)角窗口區(qū)段的方框圖。
[0015] 圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)特定實(shí)施例的一種使用一個(gè)轉(zhuǎn)矩模型來檢測(cè)缺火或其他 錯(cuò)誤的方法的流程圖。
[0016] 在附圖中，有時(shí)使用相同的參考號(hào)來表示相同的結(jié)構(gòu)元件。還應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，附圖中 的描繪是圖解的而不是按比例的。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 本發(fā)明涉及一種缺火檢測(cè)系統(tǒng)。更確切地說，本發(fā)明涉及用于在跳過點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī) 控制系統(tǒng)中檢測(cè)缺火的不同技術(shù)和安排，以及減輕一個(gè)缺火工作室的沖擊的方法。
[0018] 如在背景中指出的，現(xiàn)有技術(shù)缺火檢測(cè)系統(tǒng)總體上不適合于在一個(gè)跳過點(diǎn)火發(fā)動(dòng) 機(jī)控制系統(tǒng)中檢測(cè)缺火。例如，不同現(xiàn)有技術(shù)缺火檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)曲軸轉(zhuǎn)速的意外變化，并且 使用此意外變化來確定一次缺火是否已經(jīng)發(fā)生。由于所預(yù)期的是曲軸加速度將保持大體一 致，這在常規(guī)的全汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)操作中效果良好。盡管從一次點(diǎn)火到下一次點(diǎn)火在曲軸加速 度方面存在一些變差，但在很大程度上由于每個(gè)汽缸都被點(diǎn)火，曲軸加速度峰值和輪廓在 尺寸和形狀上保持大體一致。因此，當(dāng)相對(duì)于一個(gè)特定汽缸的點(diǎn)火檢測(cè)到曲軸加速度的顯 著差異時(shí)，該缺火檢測(cè)系統(tǒng)可以確定該汽缸已經(jīng)缺火。
[0019] 然而在跳過點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)操作中，可以跳過任何工作室或工作循環(huán)。也就是說，一個(gè) 特定工作室可能在一個(gè)工作循環(huán)過程中被點(diǎn)火，在下一個(gè)工作循環(huán)過程中被跳過，并且在 下一個(gè)工作循環(huán)過程中被點(diǎn)火或跳過。其結(jié)果是，曲軸加速度峰值和輪廓可能隨著點(diǎn)火順 序改變而突然改變，即使所有工作室都適當(dāng)?shù)攸c(diǎn)火，即無缺火。不同于在現(xiàn)有技術(shù)缺火檢測(cè) 系統(tǒng)中，曲軸加速度的任何顯著下降不能被假定為指示一次缺火，因?yàn)樵谝粋€(gè)跳過點(diǎn)火發(fā) 動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中，選定工作循環(huán)可以在幾乎任何時(shí)間被跳過，這些選定工作循環(huán)中的每一 個(gè)也可能導(dǎo)致曲軸加速度的下降。
[0020] 常規(guī)缺火確定系統(tǒng)還未適當(dāng)?shù)貙⒉煌ぷ魇业狞c(diǎn)火或跳過對(duì)在一個(gè)跳過點(diǎn)火發(fā) 動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)中測(cè)量曲軸加速度具有的影響考慮在內(nèi)。為了說明這一點(diǎn)，考慮其中針對(duì)一 次可能的缺火檢查一個(gè)特指汽缸的實(shí)例。在一個(gè)所分配窗口過程中（例如，在該特指汽缸 的燃燒沖程的至少部分過程中），在該特指汽缸中發(fā)生燃燒。在該窗口過程中測(cè)量曲軸加速 度。如果曲軸加速度下降到低于一個(gè)預(yù)先確定的閾值，則確定在該特指汽缸中已經(jīng)發(fā)生一 次缺火。
[0021] 在跳過點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)操作中，如果該缺火確定系統(tǒng)和/或缺火閾值將其他汽缸的跳 過或點(diǎn)火對(duì)所測(cè)量曲軸加速度的沖擊考慮在內(nèi)，那么該缺火確定的準(zhǔn)確度得以提高。也就 是說，該系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)將在該窗口之前執(zhí)行或在該窗口之后將執(zhí)行的用于其他汽缸的點(diǎn)火命令 (即跳過或點(diǎn)火）考慮在內(nèi)。應(yīng)當(dāng)注意，盡管該特指汽缸的點(diǎn)火可能在該窗口過程中對(duì)曲軸 加速度做出最大貢獻(xiàn)，但存在影響曲軸轉(zhuǎn)矩的數(shù)個(gè)其他因素。例如，在壓縮沖程過程中，壓 縮進(jìn)入空氣需要能量，并且該能量來自曲軸，從而充當(dāng)該曲軸上的一個(gè)負(fù)轉(zhuǎn)矩。具有多個(gè)汽 缸的發(fā)動(dòng)機(jī)通常被設(shè)計(jì)成在一致間隔處它們的工作循環(huán)彼此異相，這樣使得一個(gè)汽缸的壓 縮發(fā)生，同時(shí)在另一個(gè)汽缸中發(fā)生燃燒。在正常的全汽缸操作中，由每次點(diǎn)火產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩、 每個(gè)壓縮沖程所需要的轉(zhuǎn)矩、以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩在穩(wěn)態(tài)操作過程中傾向于相對(duì)恒 定。因此，汽缸相位的均勻間距傾向于導(dǎo)致每個(gè)汽缸以差不多一樣的方式受其他汽缸中正 發(fā)生的事件影響，這在正常的全汽缸操作過程中，有助于促進(jìn)與每個(gè)點(diǎn)火時(shí)機(jī)相關(guān)聯(lián)的峰 值和輪廓之間的一致性。
[0022] 在跳過點(diǎn)火操作中，其他汽缸的影響將并不總是如此一致。例如，在一些實(shí)現(xiàn)方式 中，這些閥門可能以一種方式操作，在該方式中在"被點(diǎn)火"工作循環(huán)過程中，進(jìn)氣閥和排氣 閥以正常順序被打開，并且在整個(gè)被跳過工作循環(huán)中都被保持閉合。這將導(dǎo)致在工作循環(huán) 的每個(gè)沖程過程中施加至曲軸的力在一個(gè)被跳過工作循環(huán)過程中不同于在一個(gè)被點(diǎn)火工 作循環(huán)中將看見的。最顯著的，在其中使用低壓排氣捕獲的一個(gè)被跳過工作循環(huán)過程中，僅 少量的殘留排放氣體將保持在汽缸中，并且因此在一個(gè)被跳過工作循環(huán)中在壓縮沖程過程 中所施加的轉(zhuǎn)矩將非常不同于在活動(dòng)（被點(diǎn)火）工作循環(huán)過程中所施加的轉(zhuǎn)矩，因?yàn)樵诒?跳過工作循環(huán)過程中將沒有壓縮進(jìn)入氣體所需要的相對(duì)大的負(fù)轉(zhuǎn)矩。由于與一個(gè)汽缸相關(guān) 聯(lián)的壓縮沖程將典型地與另一個(gè)的燃