專利名稱：監(jiān)控進(jìn)氣口空氣過(guò)濾器的方法和裝置的制作方法
監(jiān)控進(jìn)氣口空氣過(guò)濾器的方法和裝置
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)，尤其涉及一種監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口空氣過(guò)濾器的方法 和裝置，該發(fā)動(dòng)機(jī)是作為混合動(dòng)力系統(tǒng)一個(gè)元件。
背景技術(shù)：
本章節(jié)的陳述僅僅提供本發(fā)明揭示內(nèi)容的背景信息，而并不作為現(xiàn)有技術(shù)。
內(nèi)燃機(jī)內(nèi)設(shè)有使用空氣過(guò)濾設(shè)備的空氣進(jìn)氣系統(tǒng)，用以阻止有害顆粒進(jìn) 入到發(fā)動(dòng)機(jī)和燃燒室?？諝膺^(guò)濾器上的元件的有效壽命取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行 環(huán)境。例如，相比于在清潔的環(huán)境中的車輛，在滿是灰塵的環(huán)境下工作的車 輛需要對(duì)空氣過(guò)濾元件進(jìn)行更頻繁的維護(hù)和/或替換。對(duì)空氣過(guò)濾元件維護(hù) 的延誤會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)泵氣損失的增加，從而導(dǎo)致燃油經(jīng)濟(jì)性的降低，并且同 樣惡化了汽車的操縱性能。
過(guò)濾元件的過(guò)度堵塞會(huì)約束氣流，這意味著通過(guò)空氣過(guò)濾器時(shí)會(huì)產(chǎn)生明 顯的壓降。當(dāng)通過(guò)過(guò)濾元件的氣流增加時(shí)，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速和重栽情況 下壓降上升，從而導(dǎo)致上述泵氣損失的增加。
用以監(jiān)控空氣過(guò)濾元件堵塞的現(xiàn)有系統(tǒng)使用壓降測(cè)量法或者其他指示 器來(lái)確定何時(shí)維護(hù)和替換過(guò)濾元件。在一些現(xiàn)有系統(tǒng)中，沿著空氣過(guò)濾元件 逆流方向集成一大氣壓力傳感器，用以通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)來(lái)監(jiān)控壓降，包括通過(guò) 過(guò)濾元件的壓降。 一些其他系統(tǒng)集成了控制算法，用以確定過(guò)濾器之后和節(jié) 氣閥的逆流方向的壓力，從而確定大氣壓，并也可用以監(jiān)控通過(guò)過(guò)濾元件的 壓降。
大氣壓力隨著天氣條件和海拔高度而改變。在機(jī)動(dòng)車輛中，大氣壓力的精確確定對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)各種控制功能是非常必要的。例如，為了取得預(yù)期的燃燒 以及可接受的尾氣排放，必須準(zhǔn)確測(cè)量進(jìn)入到發(fā)動(dòng)機(jī)的空氣和燃油的數(shù)量。 當(dāng)大氣壓力降低時(shí)，必須延遲點(diǎn)火定時(shí)，并且使空氣/燃油混合物的可燃性 更高。另外，大氣壓力還可用來(lái)控制怠速旁通氣流，檢查應(yīng)急條件以及運(yùn)行 診斷功能。
大氣壓力可以在各種方式下進(jìn)行測(cè)量。目前，在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用中，大 氣壓力的測(cè)量通過(guò)使用 一 大氣壓力傳感器實(shí)現(xiàn)。該傳感器可安裝在汽車上能 感知真實(shí)大氣壓力的任何合適位置。傳感器產(chǎn)生 一種指示大氣壓力的輸出信
器的成本太高，人們總期待，特別是在汽車應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)，能夠減低成本。
在不需要使用獨(dú)個(gè)的或者專用的大氣壓力傳感器的情況下，人們開(kāi)發(fā)了 計(jì)算大氣壓力的方法。眾所周知，例如，當(dāng)車輛節(jié)氣門全開(kāi)(也就是WOT,
Wide-Open-Throttle時(shí))以及在一些情況下，當(dāng)車輛節(jié)氣門在節(jié)氣門部分開(kāi)啟
的一些位置上使用現(xiàn)有的歧管絕對(duì)壓力傳感器時(shí)，可以測(cè)算大氣壓力。然而 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火或者旋轉(zhuǎn)時(shí)，典型性地存在著更低的節(jié)氣門位置臨界值，而在 節(jié)氣門位置極限下方不能可靠地測(cè)算大氣壓力。
在裝備了混合動(dòng)力系的車輛，也就是內(nèi)燃機(jī)連接于電氣機(jī)械變速箱或者 液壓機(jī)械變速箱，發(fā)動(dòng)機(jī)典型性地使用一個(gè)電子節(jié)氣門控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)從 節(jié)氣閥控制中分離了操作者的油門踏板輸入?；旌蟿?dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行可以包 括在或低于較低的節(jié)氣門位置臨界值的長(zhǎng)期運(yùn)行，用以測(cè)算大氣壓力，以及 較少發(fā)生WOT情形的可能，從而導(dǎo)致了大氣壓力計(jì)算的不可靠。這種運(yùn)行 的結(jié)果就是大氣壓力值很少被更新，從而成為"過(guò)期的"，并且不可靠地用 于監(jiān)控空氣過(guò)濾元件。
因此，提供一種用于監(jiān)控混合車輛中帶有空氣過(guò)濾器的進(jìn)氣系統(tǒng)的方法 是非常值得期待的。

發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明的--個(gè)實(shí)施例，本發(fā)明提供一種監(jiān)控進(jìn)氣口空氣過(guò)濾器的方 法和系統(tǒng)，用于混合動(dòng)力的內(nèi)燃機(jī)，以有效地將輸出扭矩傳送給動(dòng)力傳動(dòng)系 統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)上有一個(gè)系統(tǒng)可控的節(jié)氣閥。該方法包括確定第一壓力狀態(tài)，該
第 一壓力狀態(tài)包括環(huán)境大氣壓力；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高氣流量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)
時(shí)，確定空氣過(guò)濾器下游的第二壓力狀態(tài)，并控制混合動(dòng)力系，用以保持傳
送的輸出扭矩到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；以及比較第 一 和第二壓力狀態(tài)。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，通過(guò)對(duì)本發(fā)明下面實(shí)施例的具體描述的理 解和閱讀，本發(fā)明的這些或其他方面是顯而易見(jiàn)的。


本發(fā)明在某些部件以及部件排列上可以采取實(shí)物形態(tài)，以下結(jié)合附圖對(duì) 這些部件以及部件排列的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述和說(shuō)明，其中
圖1是本發(fā)明的一個(gè)示意圖。
圖2A和2B是本發(fā)明的算法流程圖。
具體實(shí)施方式
參考附圖，以下描述僅用于說(shuō)明本發(fā)明，而不應(yīng)當(dāng)視為對(duì)本發(fā)明的限定。 圖1是混合電動(dòng)汽車10的示意圖?；旌想妱?dòng)汽車10包括一內(nèi)燃機(jī)12、 一 電力功率源14、--發(fā)電機(jī)16以及至少一控制;漠塊18?；旌想妱?dòng)汽車10可 以具有任何合適的動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)配置，例如本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的串連混 合驅(qū)動(dòng)，并聯(lián)混合驅(qū)動(dòng)，或者分離混合驅(qū)動(dòng)。內(nèi)燃機(jī)12包括具有旋轉(zhuǎn)曲柄 的多缸發(fā)動(dòng)機(jī)。旋轉(zhuǎn)曲柄的旋轉(zhuǎn)通過(guò)速度傳感器20感知。速度傳感器20可 以為任何類型的合適傳感器，適應(yīng)于產(chǎn)生曲柄旋轉(zhuǎn)速度的一個(gè)信號(hào)指示。這 種傳感器的一個(gè)例子如鄰近于發(fā)動(dòng)機(jī)的齒狀調(diào)速輪(未圖示)的電磁式拾波 器，齒狀調(diào)速輪連接到一計(jì)數(shù)器上，該計(jì)數(shù)器計(jì)算單位時(shí)間的脈沖并提供這 種常規(guī)基礎(chǔ)上的計(jì)數(shù)。
如上描述的發(fā)動(dòng)機(jī)2包括自然吸氣的空氣進(jìn)氣系統(tǒng)，其中進(jìn)氣流從大氣壓力下的空氣進(jìn)入到空氣進(jìn)口并通過(guò)空氣過(guò)濾裝置22，該空氣過(guò)濾裝置
22包括盒體和空氣過(guò)濾元件23?？諝膺^(guò)濾裝置的出口設(shè)有包括一個(gè)空氣流 量(Mass Air Flow, MAF )傳感器25的管道系統(tǒng)以及設(shè)有一個(gè)系統(tǒng)可控的進(jìn) 氣管理裝置。在本實(shí)施例中，進(jìn)氣管理裝置包括一個(gè)電子節(jié)氣門控制 (Electronic Throttle Control, ETC )裝置24,電子節(jié)氣門控制(ETC )裝置24 包括一個(gè)由控制模塊18控制的節(jié)氣板。ETC裝置24由控制模塊18進(jìn)行控 制，用以調(diào)節(jié)流入到進(jìn)氣歧管26的氣流并分配到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中。與進(jìn)氣歧 管26相連的是一個(gè)壓力傳感器28，用以測(cè)量歧管絕對(duì)壓力(Manifold Absolute Pressure, MAP ) 。 MAP傳感器28在節(jié)氣板順流的進(jìn)氣歧管26內(nèi)產(chǎn)生絕對(duì)壓 力的 一 個(gè)信號(hào)指示。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行通常以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)速度和負(fù)載或者空氣流量 為特征，其涉及到發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)，該運(yùn)行點(diǎn)可以在從低速度、低負(fù)載條件到 高速度、高負(fù)載條件的范圍內(nèi)。
電力功率源4可以為任何合適的類型。例如，電源14可以為單個(gè)電池、 帶有多個(gè)相互連接電池的電池組、電容器、或者也可以使用燃油電池。作為 選擇，也可以使用如水壓功率源的非電力功率源。為了簡(jiǎn)單起見(jiàn)，下述描述 將主要涉及本發(fā)明實(shí)施例中整合的電力功率源。
發(fā)電機(jī)16可以為任何合適的類型，如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)組或者具有 電動(dòng)機(jī)或電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，或交流發(fā)電起動(dòng)機(jī)的電氣機(jī)械傳動(dòng)裝置。如圖1所示， 發(fā)電機(jī)16連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12以及功率源14上。尤其是，發(fā)電機(jī)6可以由功 率源14供電，并可合適地用于發(fā)動(dòng)機(jī)12的驅(qū)動(dòng)或者--個(gè)/多個(gè)汽車牽引輪 30的驅(qū)動(dòng)。另外，電力可以反向通過(guò)發(fā)電機(jī)16用以給功率源充電或驅(qū)動(dòng)發(fā) 動(dòng)機(jī)12。在圖1所示的實(shí)施例中，發(fā)電機(jī)16連接到包括有差速器32的動(dòng) 力傳動(dòng)系統(tǒng)上。差速器32連接于一對(duì)車軸或驅(qū)動(dòng)橋34上，每個(gè)驅(qū)動(dòng)橋34 都連接到一個(gè)汽車牽引輪30上。
控制模塊18監(jiān)控操控者的輸入，包括操控者典型性地通過(guò)加速踏板輸 入的扭矩請(qǐng)求(Torque Request, T。 REQ),控制模塊18還控制混合電力車10的 各個(gè)方面來(lái)滿足操控者的扭矩請(qǐng)求并獲取其他功能。例如，控制模塊18可
9以連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12、功率源14以及發(fā)電機(jī)16上，用以監(jiān)控和控制它們的 運(yùn)行情況和性能。另外，控制模塊18也處理各種傳感器的輸入，用以控制 發(fā)動(dòng)機(jī)12和發(fā)電機(jī)16。
控制模塊18優(yōu)選為一般用途的數(shù)字電腦，通常包括微處理器或中央處 理器單元，存儲(chǔ)媒體，包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、 可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(EPROM)，也就是說(shuō)，非易失性存儲(chǔ)器、高速時(shí) 鐘、模擬轉(zhuǎn)數(shù)字(A/D)和數(shù)字轉(zhuǎn)模擬(D/A)電路、輸入/輸出電路和裝置 (I/O)以及適當(dāng)?shù)男盘?hào)調(diào)節(jié)和緩沖電路?？刂颇K帶有一組控制算法，包 括駐留程序指示和儲(chǔ)存在ROM內(nèi)的校準(zhǔn)，并且被執(zhí)行用以提供各自的功能。 通過(guò)使用 一些類型的控制器局域網(wǎng)絡(luò)(Controller Area Network, CAN )可以完 成控制模塊和任何其他車輛上計(jì)算機(jī)之間的信息傳輸。
在預(yù)設(shè)的周期內(nèi)典型性地執(zhí)行算法，這樣保證每個(gè)周期內(nèi)每個(gè)運(yùn)算至少 被執(zhí)行一次。儲(chǔ)存在非易失性存儲(chǔ)器裝置中的算法通過(guò)中央處理器單元被執(zhí) 行，并可監(jiān)控來(lái)自感應(yīng)設(shè)備的輸入以及執(zhí)行控制和診斷任務(wù)，用以使用預(yù)設(shè) 校正來(lái)控制運(yùn)行。周期在規(guī)定間隔內(nèi)被典型地執(zhí)行，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛的 運(yùn)行中每3.125、 6.25、 12.5、 25、 100以及1000毫秒。作為選擇，可以執(zhí) 行算法來(lái)響應(yīng)事件的發(fā)生。
如圖2A和2B所示，流程圖提供了對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步描述。流程圖詳 細(xì)的描述了算法和校正，并且算法和校正已經(jīng)簡(jiǎn)化為機(jī)器代碼，用以在控制 模塊18內(nèi)執(zhí)行。車輛運(yùn)行的開(kāi)始初始化系統(tǒng)(步驟50)包括核實(shí)執(zhí)行代碼 的需求。初始化后，確定進(jìn)入準(zhǔn)則是否滿足(步驟52)，包括識(shí)別所有傳 感器和執(zhí)行器中的故障存在，以及確定可接受的運(yùn)行條件的存在。步驟54 中，確定包括有MAF、 MAP、環(huán)境大氣壓力Pl以及停滯壓力P2的參數(shù)狀 態(tài)。在最有利于測(cè)量和識(shí)別由于堵塞引起的氣流限制的條件下，也就是說(shuō)， 在發(fā)動(dòng)機(jī)高速和高負(fù)載情況下發(fā)生的發(fā)動(dòng)機(jī)更高氣流，優(yōu)選測(cè)量通過(guò)空氣過(guò) 濾元件的壓降(亦即Pl-P2)。確定環(huán)境壓力PJ和停滯壓力P2之差，并與 泄漏臨界壓力差進(jìn)行比較來(lái)確定進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的泄漏(步驟56),其中泄漏臨界壓力差已先根據(jù)空氣流量(亦即ThrJLea.k(MAF))來(lái)預(yù)校準(zhǔn)。如果檢測(cè)到 泄漏故障指示器(NL)增加且測(cè)量遍數(shù)計(jì)數(shù)器(N)復(fù)位為0 (步驟70)的泄漏 時(shí)，泄漏測(cè)試算法被中斷。當(dāng)泄漏故障指示器(NL)超過(guò)預(yù)設(shè)極限Thr—NL(步 驟72)時(shí)，將"無(wú)過(guò)濾器/泄漏"的結(jié)果作為識(shí)別故障報(bào)告發(fā)送給控制模塊(步 驟64),并通知操控者對(duì)空氣過(guò)濾器進(jìn)行維護(hù)(步驟66)。
在步驟46中當(dāng)沒(méi)有檢測(cè)到泄漏時(shí)，環(huán)境壓力Pl和停滯壓力P2之差與 堵塞過(guò)濾器臨界壓力差進(jìn)行比較，用以確定通過(guò)空氣過(guò)濾器的壓降是否指示 了堵塞過(guò)濾器(步驟58),其中根據(jù)空氣流量(亦即Thr—Plug(MAF))預(yù) 校正堵塞過(guò)濾器臨界壓力差。當(dāng)環(huán)境壓力Pl和停滯壓力P2之差小于堵塞過(guò) 濾器臨界值時(shí)，亦即
<formula>formula see original document page 11</formula>
時(shí)，確定過(guò)濾器為正常工作。泄漏故障指示器(NO和故障指示器(FI) 復(fù)位為零，并且增加測(cè)量遍數(shù)計(jì)數(shù)器(N)(步驟80)。當(dāng)測(cè)量遍數(shù)計(jì)數(shù)器超 過(guò)預(yù)設(shè)臨界值Thr—N時(shí)(步驟S2),停止先前設(shè)給操控者維護(hù)空氣過(guò)濾器的 指示(舉例而言，"保養(yǎng)空氣過(guò)濾器"指示燈)(步驟84)。否則監(jiān)控空 氣過(guò)濾器到行程的終點(diǎn)。
當(dāng)環(huán)境壓力Pl和停滯壓力P2之差大于堵塞過(guò)濾器臨界值時(shí)，也就是 說(shuō)Pl-P2 > Thr—Plug(MAF)時(shí)，故障指示器(FI)增加并且測(cè)量遍數(shù)計(jì)數(shù)器 (N)和泄漏故障指示器(Nl)復(fù)位為零(步驟60),指示存在故障，該故障也 就是在行程中進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)的氣流限制的一些形態(tài)。當(dāng)故障指示器(FI)超過(guò) 故障指示器臨界值(步驟62 )，識(shí)別故障(步驟64 )并通知操控者(步驟 66)，優(yōu)選車輛儀表盤(pán)上的"保養(yǎng)空氣過(guò)濾器"指示燈的--些形式。優(yōu)選地， 每次車輛行程中描述的算法被執(zhí)行 一 次，或者每次發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)-關(guān)運(yùn)行周期上 算法被執(zhí)行一次。
堵塞過(guò)濾器臨界值(Thr_Plug(MAF))包括校正極限數(shù)組，該校正極限 數(shù)組被預(yù)定為發(fā)動(dòng)機(jī)氣流(MAF )標(biāo)準(zhǔn)的范圍，并最好利用具有生產(chǎn)專用進(jìn)氣系統(tǒng)的典型發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)擴(kuò)展，該進(jìn)氣系統(tǒng)使用了堵塞空氣過(guò)濾元件或其他模 擬氣流限制裝置。
步驟60 - 66包括通過(guò)重復(fù)測(cè)試和通知車輛操控者來(lái)校驗(yàn)故障存在的方 法。故障臨界FI—Thr可包括一些連續(xù)故障的發(fā)生，或者，作為選擇，在Y 個(gè)連續(xù)反復(fù)測(cè)量中發(fā)生X個(gè)故障，或其他可行的故障測(cè)試方案。
步驟52中的進(jìn)入準(zhǔn)則包括識(shí)別所有傳感器中故障存在以及確定可接受 運(yùn)行條件的存在。所關(guān)注的故障包括與ETC設(shè)備24、 MAF傳感器25、 MAP 傳感器28、發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器20,以及裝備在系統(tǒng)中的任何環(huán)境空氣壓力 傳感器(例如用以監(jiān)控P1和P2)相關(guān)聯(lián)的故障。所關(guān)注的故障包括與在設(shè) 備和控制模塊之間的電力功率源和線束相關(guān)聯(lián)的故障。ETC設(shè)備故障包括測(cè) 量節(jié)氣門位置的傳感器故障、節(jié)氣門馬達(dá)控制故障，這樣致使ETC設(shè)備24 不可控，或者與從節(jié)氣門位置計(jì)算的氣流期待值相比氣流太高的檢測(cè)，或者 與從節(jié)氣門位置的氣流期待值相比氣流太低。比較MAF傳感器輸出，用以 確定其運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，并與計(jì)算的氣流讀數(shù)相一致。核對(duì)MAP傳感器 28用以確定其運(yùn)行在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，也就是說(shuō)，在上限之下并在下限之上。 同樣，如果缺少了發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器20或者其不穩(wěn)定，發(fā)動(dòng)機(jī)速度故障可 能出現(xiàn)。
如圖2B所示，現(xiàn)在詳細(xì)描述大氣壓力Pl和停滯壓力P2的確定。大氣 壓力Pl是環(huán)境壓力的測(cè)量，環(huán)境壓力隨著車輛海拔高度以及大氣條件而改 變。大氣壓力Pl的確定(步驟150)包括使用適當(dāng)?shù)亩ㄎ桓袘?yīng)裝置來(lái)測(cè)量大 氣壓力，或者使用來(lái)自也適用其他功能的傳感器的信,t,來(lái)測(cè)量/估量大氣壓 力。大氣壓力Pl既可以在預(yù)設(shè)的時(shí)滯之后，也可以，優(yōu)選地在汽車行駛了 一預(yù)設(shè)距離之后，有規(guī)律地并周期性地被更新，從而保證大氣壓力能正確的 反映環(huán)境條件。
混合動(dòng)力車的大氣壓力P l可以通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)12未點(diǎn)火和未旋轉(zhuǎn)的車輛的 運(yùn)行周期來(lái)確定。這可以發(fā)生在車輛停止情況下發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)被關(guān)閉時(shí)，或者在運(yùn)行過(guò)程中僅由發(fā)電機(jī)16提供車輛牽引扭矩來(lái)驅(qū)動(dòng)車輛10而發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng) 被關(guān)閉時(shí)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)12未旋轉(zhuǎn)時(shí)系統(tǒng)空氣壓力與填充有大氣空氣的進(jìn)氣歧
管26相平衡，從沒(méi)有或者有很少的空氣氣流時(shí)測(cè)算出大氣壓力與MAP傳感 器28所測(cè)量的壓力相同。優(yōu)選地，為了允許進(jìn)氣歧管26有足夠的時(shí)間來(lái)平 衡大氣空氣壓力，發(fā)動(dòng)機(jī)停止旋轉(zhuǎn)后的預(yù)設(shè)時(shí)間(例如5秒)流逝后再進(jìn)行 測(cè)算。
在低氣流運(yùn)行條件時(shí)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)低速度下部分節(jié)氣門運(yùn)行時(shí)，可測(cè)算 大氣壓力P1。發(fā)動(dòng)機(jī)低速度情況下部分節(jié)氣門運(yùn)行時(shí)，大氣壓力P1的測(cè)算 包括預(yù)設(shè)校正表或基于歧管壓力(MAP)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度(RPM)、節(jié)氣門位置 (TPS)以及/或空氣氣流(MAF)的方程式。預(yù)設(shè)校正優(yōu)選地包括通過(guò)空氣 氣流和節(jié)氣門位置決定的多數(shù)壓力補(bǔ)償(Offset(MAF, TPS))。壓力補(bǔ)償被 附加到MAP狀態(tài)中以評(píng)估大氣壓力Pl。利用具有生產(chǎn)專用空氣進(jìn)氣系統(tǒng)并 使用清潔空氣過(guò)濾元件的典型發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)進(jìn)行壓力補(bǔ)償?shù)男Ｕ?。使用壓力補(bǔ)償 校正來(lái)測(cè)算大氣壓力的一項(xiàng)方法記述在申請(qǐng)?zhí)枮?1/464314 (代理人標(biāo)號(hào) GP307834)，名稱為"用于在混合動(dòng)力車中測(cè)算大氣壓力的系統(tǒng)和方法" 的美國(guó)專利申請(qǐng)中，該專利申請(qǐng)尚未被授予專利權(quán)，在此引作參考。
確定停滯壓力P2 (步驟152和步驟]54 )。停滯壓力P2包括在ETC設(shè) 備24的節(jié)氣門葉片逆流的進(jìn)氣空氣管道系統(tǒng)內(nèi)的壓力狀態(tài)。優(yōu)選地，停滯 壓力在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行高點(diǎn)時(shí)確定，發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行高點(diǎn)發(fā)生在發(fā)動(dòng)機(jī)高速度和高負(fù) 載情況下，例如在/或接近于WOT情況下。在節(jié)氣門全開(kāi)時(shí)測(cè)算停滯壓力 P2同樣需要上述預(yù)設(shè)的校正表或基于歧管壓力(MAP)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度(RPM)、 節(jié)氣門位置以及/或空氣氣流(MAF)的方程式。預(yù)設(shè)校正優(yōu)選地包括補(bǔ)償 壓力值(補(bǔ)償(MAP， TPS))，補(bǔ)償壓力值被附加至MAP壓力，用以測(cè)算停 滯壓力P2。在采用進(jìn)氣泵設(shè)備的系統(tǒng)中，例如采用渦輪增壓器(未圖示) 的進(jìn)氣系統(tǒng)，，停滯壓力P2被定義為空氣管道內(nèi)的壓力，該空氣管道位于 空氣清潔元件之后并且在渦輪增壓器的進(jìn)氣口上游，停滯壓力P2通過(guò)使用 壓力感應(yīng)設(shè)備可以直接測(cè)量。優(yōu)選地，在上述高氣流條件下確定停滯壓力P2,并在從當(dāng)大氣壓力P1 被測(cè)量時(shí)的預(yù)設(shè)的流逝間隔內(nèi)被測(cè)量。為了在從當(dāng)大氣壓力Pl被測(cè)量時(shí)的
預(yù)設(shè)的流逝間隔內(nèi)確定停滯壓力P2,控制模塊執(zhí)行控制模式來(lái)千擾性地指
令發(fā)動(dòng)機(jī)為節(jié)氣門全開(kāi)的情形。同時(shí)在相應(yīng)的級(jí)別上控制模塊執(zhí)行算法進(jìn)行
管理所有的動(dòng)力系扭矩輸出來(lái)滿足操作者的扭矩請(qǐng)求(To.—req)，以提供由于 發(fā)動(dòng)機(jī)在/或接近WOT時(shí)運(yùn)行所產(chǎn)生的增加的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩輸出(步驟152 )。 這包括，通過(guò)相應(yīng)地增加通過(guò)發(fā)電機(jī)16電能發(fā)電以及電源14充電的形式被 吸收的扭矩，以及通過(guò)減小發(fā)電機(jī)16到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)Z或者其中一些組合裝 置的扭矩輸出，控制模塊執(zhí)行扭矩控制模式來(lái)管理增加的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。在該 做法下，到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩輸出沒(méi)有明顯的變化，因此操作者察覺(jué)不 到扭矩的波動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)在或者接近WOT時(shí)，在高氣流率下的P2 被測(cè)算或者測(cè)量，指令常規(guī)的動(dòng)力系運(yùn)行(步驟156),并且扭矩控制和管 理模式隨著控制節(jié)氣門到正常運(yùn)行而逐步停止和間斷。
泄漏測(cè)試(步驟56)基于以氣流為基礎(chǔ)的壓降，該壓降在正確裝配的 空氣進(jìn)氣系統(tǒng)內(nèi)，空氣進(jìn)氣系統(tǒng)設(shè)有充分清潔的過(guò)濾元件。在沒(méi)有泄漏的系 統(tǒng)配置上，在WOT運(yùn)行時(shí)環(huán)境壓力P1和測(cè)量的停滯壓力P2之間存在壓降。 如果由于系統(tǒng)的錯(cuò)誤裝配或者由于管道系統(tǒng)中的孔導(dǎo)致泄漏，或者如果過(guò)濾 元件缺失，環(huán)境壓力PI和停滯壓力P2之間的壓降(優(yōu)選地在WOT運(yùn)行時(shí) 確定)是可察覺(jué)地較小的。在基于MAF的典型系統(tǒng)的預(yù)生產(chǎn)測(cè)試中可以確 定和校正泄漏的臨界值(Thr一Leak(MAF))。作為選擇，泄漏測(cè)試可包括單 個(gè)分離的測(cè)試，其中該測(cè)試確定環(huán)境壓力PI和在發(fā)動(dòng)機(jī)低流量運(yùn)行下確定 的停滯壓力P2之間的壓降。由于泄漏或者過(guò)濾元件的缺失，環(huán)境壓力PI 和在低或者關(guān)閉節(jié)氣門運(yùn)行下測(cè)量的停滯壓力P2之間的壓降是明顯地較小 的，并且在典型系統(tǒng)的預(yù)生產(chǎn)測(cè)試時(shí)可以確定和校正泄漏臨界值 (Thr一Leak(MAF))。這里描述的泄漏測(cè)試主要用于識(shí)別發(fā)生在空氣清潔器和 連接到MAF傳感器25的管道的泄漏和錯(cuò)誤裝配。第二算法，舉例而言，進(jìn) 口空氣流合理性算法，使用發(fā)動(dòng)機(jī)速度Z負(fù)載測(cè)量法和來(lái)自MAF傳感器25的信號(hào)來(lái)識(shí)別MAF傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)之間是否存在泄漏。
在一個(gè)典型的ETC系統(tǒng)上，TPS對(duì)MAF的校準(zhǔn)是一固定關(guān)系。當(dāng)ETC 被控制到WOT時(shí)，也就是100 /。 TPS，如果真正的最大節(jié)氣門開(kāi)啟發(fā)生在 100%指示的節(jié)氣門位置之前，結(jié)果可包括在WOT時(shí)不工作的節(jié)氣門葉片移 動(dòng)位置或者一非線性扭矩響應(yīng)。如果真正的WOT節(jié)氣門位置從通過(guò)100% TPS指示的節(jié)氣門位置改變，存在著潛在的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩容量的損失。
如下等式1可確定指示的節(jié)氣門位置(TPS): TPS = (TPS—腸s - TPS — rnin) *100% [1] (TPS max - T PS一rain)
其中，TPS—meas包括當(dāng)前測(cè)量TPS讀數(shù)；
TPS一min包括在最小氣流時(shí)的TPS讀數(shù)；以及
TPS一max包括在最大氣流時(shí)的TPS讀數(shù)。
在上述條件下，其中控制模塊指令ETC為節(jié)氣門全開(kāi)位置，控制模塊 選擇性地執(zhí)行算法來(lái)控制ETC逐步增加節(jié)氣門的開(kāi)啟。逐步增加節(jié)氣門的 開(kāi)啟包括控制節(jié)氣門在離散步驟下單一地增加，離散步驟典型地通過(guò)TPS 讀數(shù)測(cè)量，舉例而言，75%, 80%, 85%等,直到ETC節(jié)氣門葉片到達(dá)最大位 置或停止，通過(guò)所需電流指示來(lái)控制ETC。讀數(shù)來(lái)自于MAF傳感器，并且 在每步確定TPS,確定空氣流量和相應(yīng)的節(jié)氣門位置。評(píng)測(cè)空氣流量和節(jié)氣 門位置結(jié)果來(lái)識(shí)別最大的空氣流量和相應(yīng)的TPS讀數(shù)。最大空氣流量發(fā)生 時(shí)的TPS讀數(shù)為最大的TPS讀數(shù)，也就是說(shuō)，為了以后的控制目的，TPS—max 儲(chǔ)存在一個(gè)非易失性的存儲(chǔ)設(shè)備內(nèi)。在一項(xiàng)實(shí)施方案中，控制模塊隨著節(jié)氣 門位置的增加監(jiān)控氣流。當(dāng)碰到機(jī)械阻位或者氣流開(kāi)始降低時(shí)(意味著節(jié)氣 門葉片已經(jīng)越過(guò)了最大氣流)，控制算法開(kāi)始慢慢地減小節(jié)氣門，直到氣流 到達(dá)最大值。運(yùn)算算法可以允許周期性地進(jìn)行，例如，大約每10次關(guān)鍵循 環(huán)一次，或者由于存儲(chǔ)損壞，在TPS—max位置損失之后。有使之能夠?qū)崿F(xiàn)的 準(zhǔn)則，用以保證當(dāng)沒(méi)有故障發(fā)生在獲知或者使用的傳感器上時(shí)，包括，舉例而言，MAF傳感器故障時(shí)，獲知才發(fā)生。同樣有一比例限制，用以通過(guò)小 于校正的數(shù)量保證TPS一max位置的改變來(lái)提供穩(wěn)定性。
本發(fā)明通過(guò)特定優(yōu)選實(shí)施例的引用進(jìn)行了描述，容易理解，在本發(fā)明 描述的發(fā)明概念的精神和范圍內(nèi)可以作出各種修改。相應(yīng)的，本發(fā)明不應(yīng)當(dāng) 限制于揭示的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)根據(jù)權(quán)利要求的描述獲取全面的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.監(jiān)控進(jìn)氣口空氣過(guò)濾器的方法，用于將輸出扭矩有效傳送到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力系的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有一系統(tǒng)可控的節(jié)氣門，包括確定包括環(huán)境大氣壓力的第一壓力狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高氣流量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，確定空氣過(guò)濾器下游的第二壓力狀態(tài)，并控制混合動(dòng)力系保持傳送輸出扭矩到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；以及比較第一和第二壓力狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法包括當(dāng)?shù)谝?、第二壓力?態(tài)之差大于一臨界值時(shí)，識(shí)別進(jìn)氣口空氣過(guò)濾器的故障。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，該方法基于空氣流量確定該臨界值。
4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，該方法還包括從第一壓力狀態(tài)的 流逝間隔內(nèi)確定第二壓力狀態(tài)。
5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高氣流量發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，第二壓力狀態(tài)的確定還包括在節(jié)氣門全開(kāi)條件下控制發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行；以及當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在節(jié)氣門全開(kāi)條件下時(shí)，確定空氣過(guò)濾器下游的第二壓力狀態(tài)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，空氣過(guò)濾器下游的第二壓力狀態(tài) 的確定包括當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在節(jié)氣門全開(kāi)條件下時(shí)，直接測(cè)量空氣過(guò)濾器下游 的壓力。
7. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在節(jié)氣門全開(kāi)條件 下時(shí)，空氣過(guò)濾器下游的第二壓力狀態(tài)的確定包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量和進(jìn)氣口歧管壓力；根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量確定壓力補(bǔ)償；以及根據(jù)壓力補(bǔ)償和進(jìn)氣口歧管壓力測(cè)算節(jié)氣閥上游的第二壓力狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制混合動(dòng)力系保持傳送輸出扭矩到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)滿足操作者的扭矩需求，還包括調(diào)節(jié)混合動(dòng)力系發(fā)電機(jī) 的扭矩輸出，以抵消在節(jié)氣門全開(kāi)的條件下運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)而產(chǎn)生的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的增力口。
9. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)混合動(dòng)力系發(fā)電機(jī)的扭矩輸出包括增加電池的電能充電。
10. 如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，調(diào)節(jié)混合動(dòng)力系發(fā)電機(jī)的扭矩輸 出包括降低發(fā)電機(jī)到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的扭矩輸出。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第--V玉力狀態(tài)的確定包括直接用 傳感器測(cè)量環(huán)境大氣壓力。
12. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第--壓力狀態(tài)的確定包括依據(jù)在 發(fā)動(dòng)機(jī)未旋轉(zhuǎn)的時(shí)期內(nèi)測(cè)量的歧管絕對(duì)壓力來(lái)確定第一壓力狀態(tài)。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，第一壓力狀態(tài)的確定包括發(fā)動(dòng)機(jī) 運(yùn)行在低氣流流量時(shí)確定歧管絕對(duì)壓力，以及根據(jù)歧管絕對(duì)壓力和發(fā)動(dòng)機(jī)氣 流測(cè)算第一壓力狀態(tài)。
14. 一種識(shí)別空氣進(jìn)氣口系統(tǒng)故障的方法，用于將輸出扭矩有效傳送到動(dòng)力傳 動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力系的內(nèi)燃機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有 一 系統(tǒng)可控的節(jié)氣門，包括確定包括環(huán)境大氣壓力的第一壓力狀態(tài)；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在低流量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，確定節(jié)氣門上游的第二壓力狀態(tài)；比較第 一 和第二壓力狀態(tài)以識(shí)別空氣進(jìn)氣口系統(tǒng)內(nèi)泄漏的存在；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高流量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，確定節(jié)氣門上游的第二壓力狀態(tài) 并控制混合動(dòng)力系保持傳送輸出扭矩到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；以及當(dāng)?shù)谝?、第二壓力狀態(tài)之差大于一臨界值時(shí)，識(shí)別空氣進(jìn)氣口系統(tǒng)內(nèi)的氣 流限制故障。
15. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，氣流限制是由部分堵塞的空氣過(guò)濾元件產(chǎn)生。
16. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，該方法還包括在第一壓力狀態(tài) 的流逝間隔內(nèi)確定第二壓力狀態(tài)。
17. 如權(quán)利要求14所述的方法，其特征奪于，節(jié)氣門上游的第二壓力狀態(tài)的 確定還包括，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高流量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)氣門 全開(kāi)條件下運(yùn)行。
18. 如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，控制發(fā)動(dòng)機(jī)在節(jié)氣門全開(kāi)條件 下運(yùn)行還包括以步進(jìn)的方式無(wú)變化地增加節(jié)氣I' 一]位置，并在每一步監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)空氣流量 和節(jié)氣門位置；以及對(duì)應(yīng)于最大空氣流量設(shè)置節(jié)氣門位置作為最大節(jié)氣門位置。
19. 制造的產(chǎn)品包括一儲(chǔ)存介質(zhì)，該儲(chǔ)存介質(zhì)包含有機(jī)器可執(zhí)行的程序，用于 監(jiān)控將輸出扭矩有效傳送到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力系內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣口 空氣過(guò)濾系統(tǒng)運(yùn)行地，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有一系統(tǒng)可控的節(jié)氣門，所述程序包括用于確定包括環(huán)境大氣壓力的第一壓力狀態(tài)的代碼；用于確定當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高流量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)空氣過(guò)濾器下游的第二壓 力狀態(tài)，并控制混合動(dòng)力系保持傳送輸出扭矩到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的代碼；以及用于比較第一、第二壓力狀態(tài)的代碼。
20. 如權(quán)利要求19所述的產(chǎn)品，其特征在于，用于確定空氣過(guò)濾器下游的第 二壓力狀態(tài)的代碼包括用于直接確定節(jié)氣門上游的壓力狀態(tài)的代碼。
21. 如權(quán)利要求19所述的產(chǎn)品，其特征在于，用于確定空氣過(guò)濾器下游的第二壓力狀態(tài)的代碼包括用于確定來(lái)自渦輪增壓器進(jìn)口上游的壓力狀態(tài)的代碼。
全文摘要
本發(fā)明提供一種監(jiān)控進(jìn)氣口空氣過(guò)濾器的方法和系統(tǒng)，用于將輸出扭矩傳送到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的混合動(dòng)力系的內(nèi)燃機(jī)。該發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有可控節(jié)氣門。該方法包括確定包括環(huán)境大氣壓力的第一壓力狀態(tài)；在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行在高流量發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行點(diǎn)時(shí)確定空氣過(guò)濾器下游的第二壓力狀態(tài)；控制混合動(dòng)力系保持傳送輸出扭矩到動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)；以及比較第一、第二壓力狀態(tài)。
文檔編號(hào)F02M35/09GK101307739SQ200810005078
公開(kāi)日2008年11月19日 申請(qǐng)日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者P·A·鮑爾勒 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司