專利名稱：檢測(cè)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(dòng)機(jī)，具體地涉及檢測(cè)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(shuō)明書中的不能以其它方式作為申請(qǐng)日時(shí)的現(xiàn)有技術(shù)的方面，都即沒(méi)有明確地又沒(méi)有隱含地被承認(rèn)是對(duì)抗本發(fā)明的在先技術(shù)。內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)可由節(jié)氣門調(diào)節(jié)的吸氣系統(tǒng)將空氣吸入進(jìn)氣歧管。進(jìn)氣歧管內(nèi)的空氣被分配給多個(gè)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(guò)多個(gè)燃料噴射器經(jīng)由氣缸的進(jìn)氣口噴入或是直接噴入氣缸內(nèi)。一個(gè)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(huì)提供更高效的燃燒并且因此可以減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放。Α/F混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞，活塞可旋轉(zhuǎn)地轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸并生成推動(dòng)車輛的驅(qū)動(dòng)扭矩。

發(fā)明內(nèi)容
提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)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、堵塞燃料噴射器檢測(cè)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(cè)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(hào)。堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊在電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差在預(yù)定范圍之外時(shí)檢測(cè)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(cè)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料噴射。提供了一種控制發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括測(cè)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(hào)。該方法包括當(dāng)電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差超出預(yù)定范圍時(shí)檢測(cè)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(cè)控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)燃料噴射。本發(fā)明公開(kāi)的其它使用領(lǐng)域?qū)南旅嫣峁┑脑敿?xì)說(shuō)明中變得更清楚。應(yīng)該理解，詳細(xì)說(shuō)明和具體實(shí)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(jìn)一步提供下面的技術(shù)方案。技術(shù)方案I. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)量燃料噴射器停止激發(fā)時(shí)的該燃料噴射器的電信號(hào);堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊，其在電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差在預(yù)定的范圍之外時(shí)檢測(cè)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(cè)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)模塊進(jìn)一步基于多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)來(lái)檢測(cè)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(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)包括空/燃不平衡、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、以及單個(gè)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(cè)模塊基于該燃料噴射器的螺線管內(nèi)的磁通量衰減來(lái)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(cè)模塊基于 通過(guò)螺線管的電流和跨過(guò)螺線管的電壓降中的至少一個(gè)來(lái)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(cè)模塊基于燃料軌壓力和氣缸壓力來(lái)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(cè)模塊在該燃料噴射器的轉(zhuǎn)變期間確定電信號(hào)相對(duì)于參數(shù)化估計(jì)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(cè)到堵塞燃料噴射器時(shí)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(cè)到堵塞燃料噴射器時(shí)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(cè)到時(shí)，燃料噴射控制模塊完成生成故障信號(hào)和設(shè)置標(biāo)記中的至少一項(xiàng)。技術(shù)方案11. 一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法，該方法包括測(cè)量燃料噴射器停止激發(fā)時(shí)的該燃料噴射器的電信號(hào)；當(dāng)電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差超出預(yù)定范圍時(shí)，檢測(cè)到堵塞燃料噴射器；以及基于堵塞燃料噴射器的檢測(cè)控制發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)堵塞燃料噴射器進(jìn)一步基于多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)。技術(shù)方案13.根據(jù)技術(shù)方案12所述的方法，其中多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)包括空/燃不平衡、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、以及單個(gè)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(lái)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(jìn)一步包括基于通過(guò)螺線管的電流和跨過(guò)螺線管的電壓降中的至少一個(gè)來(lái)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(jìn)一步基于燃料軌壓力和氣缸壓力來(lái)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(hào)與參數(shù)化估計(jì)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(cè)到堵塞燃料噴射器時(shí)，基于堵塞燃料噴射器的檢測(cè)控制發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)到堵塞燃料噴射器時(shí)，基于堵塞燃料噴射器的檢測(cè)控制發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)一步包括當(dāng)堵塞燃料噴射器被檢測(cè)到時(shí)，完成生成故障信號(hào)和設(shè)置標(biāo)記中的至少一項(xiàng)。


根據(jù)詳細(xì)的說(shuō)明以及相應(yīng)的附圖將會(huì)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(gè)實(shí)施例的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的功能框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)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(gè)實(shí)施例的燃料噴射器的截面圖，其具有處在開(kāi)啟位置的針； 圖3B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的燃料噴射器的截面圖，其具有處在從開(kāi)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(gè)實(shí)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(gè)實(shí)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(gè)不同的噴射器脈沖持續(xù)時(shí)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(gè)噴射器脈沖持續(xù)時(shí)間內(nèi)正常的和堵塞的開(kāi)/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(gè)實(shí)施例的用于檢測(cè)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(shí)間的模擬結(jié)果的曲線圖；以及圖9所示為在預(yù)定時(shí)間捕獲的正常的和堵塞的燃料噴射器相對(duì)于閾值的積分差別的曲線圖。
具體實(shí)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(yǔ)“至少一個(gè)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(yǔ)“模塊”可能指的是下列各項(xiàng)的一部分或包括下列各項(xiàng)專用集成電路(ASIC);電子電路；組合邏輯電路；現(xiàn)場(chǎng)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(yǔ)“模塊”可以包括存儲(chǔ)器(共享的，專用的，或分組)以存儲(chǔ)處理器執(zhí)行的編碼。前面所用的術(shù)語(yǔ)“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(yǔ)“共享”意味著來(lái)自多個(gè)模塊的部分或全部編碼都使用單個(gè)(共享)的處理器來(lái)執(zhí)行。而且，來(lái)自多個(gè)模塊的部分或全部編碼可以被存儲(chǔ)在單個(gè)(共享的)的存儲(chǔ)器中。如前所述的術(shù)語(yǔ)“分組”意味著來(lái)自單個(gè)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(lái)執(zhí)行。例如，一個(gè)處理器的多個(gè)磁芯和/或多個(gè)進(jìn)程可被認(rèn)為是執(zhí)行引擎。在多個(gè)實(shí)施方式中，執(zhí)行引擎可以在一個(gè)處理器內(nèi)被分組、在多個(gè)處理器之間被分組，并且在處于多個(gè)位置的多個(gè)處理器之間被分組，例如并行處理設(shè)備內(nèi)的多個(gè)服務(wù)器。并且，單個(gè)模塊的部分或全部編碼可以使用一組存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)。在此描述的裝置和方法可以通過(guò)由一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行的一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。計(jì)算機(jī)程序包括處理器可執(zhí)行命令，其中命令被存儲(chǔ)在非瞬態(tài)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上。計(jì)算機(jī)程序還可以包括存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)。非瞬態(tài)有形計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的非限制性實(shí)例有非易失性存儲(chǔ)器、磁存儲(chǔ)器、以及光存儲(chǔ)器。燃料噴射器可包括當(dāng)提供有電流或電壓時(shí)生成磁場(chǎng)的螺線管。具體地，磁場(chǎng)移動(dòng)燃料噴射器的針，從而打開(kāi)燃料噴射器。當(dāng)開(kāi)啟時(shí)，燃料噴射器會(huì)將加壓燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣口或是直接噴入氣缸內(nèi)。加壓燃料可以通過(guò)燃料軌來(lái)供應(yīng)。同樣地，從螺線管移除供給的電流/電壓會(huì)除去磁場(chǎng)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(dòng)機(jī)內(nèi)噴射燃料。 在發(fā)動(dòng)機(jī)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(guò)一次的燃料噴射。例如，增加在每個(gè)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(gè)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(gè)或多個(gè)燃料噴射脈沖可能不會(huì)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(shuō)，在燃料噴射期間，燃料噴射器可能不會(huì)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(lái)檢測(cè)到有故障的燃料噴射脈沖。然而使用缺火診斷系統(tǒng)來(lái)檢測(cè)故障的燃料噴射脈沖強(qiáng)加了每個(gè)燃料噴射脈沖持續(xù)時(shí)間的約束，因此增加了排放。因此，公開(kāi)了一種用于檢測(cè)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(shí)施于以彈道學(xué)方式或非彈道學(xué)方式運(yùn)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(cè)量該燃料噴射器的電信號(hào)。然后當(dāng)該電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差處于預(yù)先確定范圍之外時(shí)，系統(tǒng)和方法檢測(cè)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(cè)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料噴射?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖1，所示為包括發(fā)動(dòng)機(jī)102的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的一個(gè)實(shí)例。發(fā)動(dòng)機(jī)102可以是火花點(diǎn)火(SI)發(fā)動(dòng)機(jī)，柴油機(jī)，勻質(zhì)充量壓縮點(diǎn)火(HCCI)發(fā)動(dòng)機(jī)，或者其它合適類型發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100還可以是混合動(dòng)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(dá)和蓄電池系統(tǒng)。發(fā)動(dòng)機(jī)102通過(guò)進(jìn)氣系統(tǒng)106將空氣吸入進(jìn)氣歧管104中，其中進(jìn)氣系統(tǒng)106可以通過(guò)節(jié)氣門108來(lái)調(diào)節(jié)。例如，可以通過(guò)電子節(jié)流控制(ETC)來(lái)電氣地控制節(jié)氣門108?？諝赓|(zhì)量流量(MAF)傳感器110測(cè)量通過(guò)節(jié)氣門108并且進(jìn)入進(jìn)氣歧管104的空氣質(zhì)量流量。進(jìn)氣歧管104中的空氣被分配給多個(gè)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(gè)氣缸，但是發(fā)動(dòng)機(jī)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(jìn)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(dòng)機(jī)102的類型，火花塞116點(diǎn)燃?jí)嚎s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(dòng)點(diǎn)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(guò)燃料泵)。燃料軌壓力傳感器122測(cè)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(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)102。各氣缸內(nèi)Α/F混合物的燃燒驅(qū)動(dòng)活塞(未示出)，其旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)曲軸124并且生成驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器126測(cè)量曲軸124的旋轉(zhuǎn)速度(也就是轉(zhuǎn)速)。例如，發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器126可以測(cè)量單位為轉(zhuǎn)/分(RPM)的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。曲軸124上的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩通過(guò)變速器130傳遞給車輛的傳動(dòng)系統(tǒng)128。例如，變速器130將會(huì)通過(guò)一個(gè)流體耦合器例如一個(gè)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(jìn)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(gè)。駕駛員輸入模塊140將來(lái)自車輛駕駛者的輸入(例如通過(guò)加速踏板)編譯給控制模塊150。控制模塊150控制發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100的運(yùn)行?？刂颇K150可以接收來(lái)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(dòng)機(jī)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(hào)?？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(jiàn)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(jìn)氣閥202調(diào)節(jié)進(jìn)入燃燒室204內(nèi)的進(jìn)氣量?？刂颇K150可激勵(lì)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(lì)燃料噴射器114?；鸹ㄈ?16將會(huì)點(diǎn)燃燃燒室204內(nèi)的燃料。排氣閥210打開(kāi)以允許排氣離開(kāi)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(jìn)氣口燃料噴射)?，F(xiàn)在參見(jiàn)圖3A-3C，燃料噴射器114的第一實(shí)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(dòng)機(jī)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(chǎng)。磁通量指的是流過(guò)螺線管262的磁場(chǎng)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(huì)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(chǎng)。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(shí)，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(shí)，螺線管262內(nèi)的磁場(chǎng)衰減。磁通量衰變指的是流過(guò)螺線管262的磁通量的衰變(也就是衰弱)。因此，磁場(chǎng)衰變可與燃料噴射器114的針260的關(guān)閉時(shí)長(zhǎng)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(shí)，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(shí)，燃料噴射器114的出口 258打開(kāi)。下文中，當(dāng)控制模塊150激發(fā)燃料噴射器114時(shí)針260被認(rèn)為是處于打開(kāi)位置。圖3A中的針260就處于打開(kāi)位置。當(dāng)針閥260位于打開(kāi)位置時(shí)燃料可流過(guò)出口 258并進(jìn)入燃燒室204。雖然在針閥260被拉入噴射器殼體256時(shí)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(lái)噴射燃料。當(dāng)控制模塊150停止激發(fā)燃料噴射器114時(shí)，彈簧264推動(dòng)針260進(jìn)入關(guān)閉位置。因此，當(dāng)燃料噴射器114被停止激發(fā)時(shí)，針260從打開(kāi)位置轉(zhuǎn)變到關(guān)閉位置。圖3B示出了針260從打開(kāi)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(shí)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(shí)，燃料不會(huì)流過(guò)出口 258并進(jìn)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(gè)時(shí)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(huì)流過(guò)出口 258并進(jìn)入燃燒室204?？刂颇K150可以改變脈沖周期的時(shí)長(zhǎng)從而控制噴射進(jìn)入燃燒室204的燃料量?？刂颇K150可增長(zhǎng)脈沖周期從而增加噴射進(jìn)入燃燒室204的燃料量?？刂颇K150可減短脈沖周期長(zhǎng)度從而減少噴射進(jìn)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(dòng)機(jī)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(lái)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(duì)更長(zhǎng)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(dá)一個(gè)產(chǎn)生恒流速的穩(wěn)定位置。二次脈沖是具有相對(duì)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(shí)施方式中，在一個(gè)氣缸循環(huán)中在初次脈沖之后可應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)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(gè)較短的距離。當(dāng)脈沖為二次脈沖時(shí)，噴射的燃料量和脈沖持續(xù)時(shí)間之間的關(guān)系是非線性的。當(dāng)脈沖為初次脈沖時(shí)，噴射的燃料量和脈沖持續(xù)時(shí)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(lái)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(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)102內(nèi)的燃燒過(guò)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(gè)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(shí)，燃料噴射器114也可能沒(méi)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(lái)說(shuō)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(lái)說(shuō)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(jiàn)圖4，示出了控制模塊150的一個(gè)實(shí)例?？刂颇K150包括多個(gè)處理器400、螺線管驅(qū)動(dòng)器410、以及電流/電壓傳感回路420。多個(gè)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(cè)模塊460、以及燃料噴射控制模塊470。例如，多個(gè)處理器400可以個(gè)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(shí)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。控制模塊150內(nèi)的多個(gè)處理器400被用來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃料噴射系統(tǒng)?？梢岳斫?，雖然在此示出和描述了多個(gè)處理器400，但是也可用單個(gè)處理器來(lái)實(shí)施從而執(zhí)行每個(gè)模塊450,460和470。在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中的合適時(shí)間點(diǎn)，例如峰值和保持，燃料噴射控制模塊470向螺線管驅(qū)動(dòng)器410發(fā)送命令，因此螺線管驅(qū)動(dòng)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(cè)穿過(guò)螺線管362的電壓水平并提供一個(gè)表征信號(hào)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(cè)流過(guò)螺線管362的電流水平并且提供一個(gè)表征信號(hào)給轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450。 現(xiàn)在參見(jiàn)圖5，4個(gè)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(shí)間。燃料噴射脈沖表不噴射器線圈的輸出電壓信號(hào)，其在不同發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行條件下使不同量的燃料進(jìn)入氣缸。每個(gè)脈沖都一個(gè)相應(yīng)的轉(zhuǎn)變期間(分別為484A-484D)，在這個(gè)轉(zhuǎn)變期間期間可以確定累積偏差。應(yīng)當(dāng)理解，4個(gè)曲線圖A-D所示為實(shí)例結(jié)果并被用作演示目的。在火花點(diǎn)火直噴(SIDI)發(fā)動(dòng)機(jī)中，在燃燒循環(huán)期間可以在多個(gè)時(shí)間點(diǎn)噴射燃料。與SIDI發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的這種增強(qiáng)控制被用來(lái)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(shí)間T4(曲線圖D，時(shí)間段484D)做示范。當(dāng)燃料噴射器114被打開(kāi)(ON),電壓軌跡500朝著供給的蓄電池電壓向上移動(dòng)。豎軸504表不電壓,例如單位為伏特(V)，水平軸508表示時(shí)間，例如每單位長(zhǎng)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(shí)燃料噴射器114的線圈繞組周圍的磁場(chǎng)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(kāi)(ON)，電流軌跡530朝著供給的電流向上移動(dòng)。豎軸534表示電流，例如單位為安(A)，水平軸538表示時(shí)間，例如單位長(zhǎng)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(jiàn)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(hào)。電信號(hào)可以指示(i)測(cè)得的通過(guò)螺線管262的電流，(ii)測(cè)得的穿過(guò)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(cè)電信號(hào)?？稍谌剂蠂娚淦?14的轉(zhuǎn)變期間內(nèi)監(jiān)控電信號(hào)。堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊460能確定電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差。例如，波形可以存儲(chǔ)在存儲(chǔ)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(hào)相與參考波形的偏差。當(dāng)電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差超出預(yù)定范圍時(shí)，堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊460能檢測(cè)到堵塞燃料噴射器?；跍y(cè)得電流和測(cè)得電壓(電信號(hào))中的至少一個(gè)，堵塞燃料噴射器檢測(cè)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(cè)模塊460能基于磁通量衰減來(lái)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(cè)模塊460能基于磁通量衰減來(lái)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(lái)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(lái)自燃料軌壓力傳感器122的指示燃料軌壓力的信號(hào)。轉(zhuǎn)變期間波形監(jiān)視器模塊450進(jìn)一步基于測(cè)得的燃料軌壓力和/或氣缸壓力來(lái)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(dòng)機(jī)參數(shù)來(lái)估計(jì)氣缸壓力。可選擇地，氣缸壓力傳感器可實(shí)施為直接測(cè)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(shí)，能檢測(cè)到合格的燃料噴射脈沖并且堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊460會(huì)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(cè)模塊460還接收分別來(lái)自MAF傳感器110和發(fā)動(dòng)機(jī)速度傳感器126的表示MAF以及發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信號(hào)。堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊460基于MAF和命令 的燃料噴射量來(lái)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(gè)差。堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊460還進(jìn)一步基于Α/F不平衡、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、以及單獨(dú)氣缸燃料控制中的至少一個(gè)來(lái)檢測(cè)堵塞燃料噴射器。燃料噴射控制模塊470可以接收來(lái)自堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊460的表示堵塞燃料噴射器的信號(hào)。燃料噴射控制模塊470可以基于接收的信號(hào)來(lái)控制燃料噴射。具體地，當(dāng)檢測(cè)到堵塞燃料噴射器時(shí)，燃料噴射控制模塊470會(huì)調(diào)節(jié)燃料噴射。例如，在檢測(cè)堵塞燃料噴射器后，燃料噴射控制模塊470會(huì)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(gè)用于螺線管驅(qū)動(dòng)器的螺線管控制信號(hào)。例如，控制信號(hào)可以是PWM控制信號(hào)。此外，當(dāng)檢測(cè)到堵塞燃料噴射器時(shí)，燃料噴射控制模塊470可以生成一個(gè)故障信號(hào)或是設(shè)置一個(gè)標(biāo)記。故障信號(hào)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(shí)施。更具體地，堵塞燃料噴射器檢測(cè)完全可以在控制模塊150內(nèi)執(zhí)行，以及故障脈沖檢測(cè)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(cè)可以通過(guò)燃料噴射器驅(qū)動(dòng)器ASIC(也就是單獨(dú)的燃料噴射控制模塊)來(lái)執(zhí)行。多種原因會(huì)導(dǎo)致燃料噴射器問(wèn)題。燃料噴射器114會(huì)阻塞或是磨損同時(shí)妨礙有效的運(yùn)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(kāi)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(wèn)題，例如堵塞噴射器。具體地，當(dāng)燃料噴射器114關(guān)閉時(shí)，電壓軌跡500的電壓驟降。如果此處沒(méi)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(gè)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(yùn)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(guò)來(lái)自電壓/電流傳感回路420的輸入來(lái)監(jiān)控提供電流的電壓。參見(jiàn)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(gè)處理器400或者更具體地為堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊460來(lái)執(zhí)行程序。在啟動(dòng)程序之前，在步驟704，對(duì)于堵塞燃料噴射器估計(jì)在轉(zhuǎn)變時(shí)的第一階噴射器電壓衰退的時(shí)間常數(shù)。將平均的時(shí)間常數(shù)估計(jì)值T存入存儲(chǔ)器708。在步驟712啟動(dòng)程序時(shí)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(duì)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(jì)算具有初始值K和時(shí)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(jì)算衰退期間測(cè)量的噴射器的偏差以及在一個(gè)預(yù)定的采樣時(shí)間窗口內(nèi)進(jìn)行積分。然后在步驟732將積分偏差與閾值進(jìn)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(jìn)行一個(gè)或多個(gè)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”)?？刂迫缓蠼K止或回答步驟712進(jìn)行一個(gè)或多個(gè)另外的循環(huán)。再看圖5，電壓軌跡的四個(gè)圓環(huán)區(qū)域表示四個(gè)不同的脈沖持續(xù)時(shí)間，這就是由圖7中的程序進(jìn)行抽樣和執(zhí)行的。即使脈沖有四個(gè)不同的持續(xù)時(shí)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(gè)軌跡由第一階系統(tǒng)響應(yīng)建模從而估計(jì)時(shí)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(shí)間。曲線804表示估計(jì)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(duì)每一個(gè)脈沖持續(xù)時(shí)間的曲線(分別為A-D，或484A-484D)。如圖8所示，估計(jì)的模型能準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)有四個(gè)不同脈沖 持續(xù)時(shí)間的堵塞燃料噴射器的性能。參見(jiàn)圖9，示出了針對(duì)四個(gè)不同脈沖持續(xù)時(shí)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(shí)間。如同在程序700描述的那樣，在預(yù)定時(shí)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(jì)算的積分偏差可與閾值相比，以便檢測(cè)燃料噴射器是否故障(實(shí)時(shí))。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(shí)施。其它建模技術(shù)可以包括但不局限于反正切和多項(xiàng)式曲線擬合。本發(fā)明廣泛的教導(dǎo)可以通過(guò)多種形式來(lái)實(shí)施。因此，雖然本發(fā)明包括了一些特定實(shí)施例，但是本發(fā)明的真實(shí)范圍不會(huì)被限定，因?yàn)閷?duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，基于附圖、說(shuō)明書和附加權(quán)利要求的教導(dǎo)對(duì)本發(fā)明進(jìn)行其它改變將會(huì)變得明了。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)量燃料噴射器停止激發(fā)時(shí)的該燃料噴射器的電信號(hào)； 堵塞燃料噴射器檢測(cè)模塊，其在電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差在預(yù)定的范圍之外時(shí)檢測(cè)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(cè)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)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(cè)模塊進(jìn)一步基于多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)中的至少一個(gè)來(lái)檢測(cè)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(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)工作參數(shù)包括空/燃不平衡、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、以及單個(gè)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(cè)模塊基于該燃料噴射器 的螺線管內(nèi)的磁通量衰減來(lái)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(cè)模塊基于通過(guò)螺線管的電流和跨過(guò)螺線管的電壓降中的至少一個(gè)來(lái)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(cè)模塊基于燃料軌壓力和氣缸壓力來(lái)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(cè)模塊在該燃料噴射器的轉(zhuǎn)變期間確定電信號(hào)相對(duì)于參數(shù)化估計(jì)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(cè)到堵塞燃料噴射器時(shí)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(cè)到堵塞燃料噴射器時(shí)燃料噴射控制模塊保持正常的燃料噴射。
10.一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制方法,該方法包括 測(cè)量燃料噴射器停止激發(fā)時(shí)的該燃料噴射器的電信號(hào)； 當(dāng)電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差超出預(yù)定范圍時(shí)，檢測(cè)到堵塞燃料噴射器；以及 基于堵塞燃料噴射器的檢測(cè)控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料噴射。
全文摘要
本發(fā)明涉及檢測(cè)堵塞燃料噴射器的系統(tǒng)和方法。提供了一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)?？刂葡到y(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(cè)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(cè)量燃料噴射器停止激發(fā)時(shí)的該燃料噴射器的電信號(hào)。堵塞燃料噴射器模塊在電信號(hào)與參數(shù)化估計(jì)參考波形的累積偏差在預(yù)定的范圍之外時(shí)檢測(cè)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(cè)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃料噴射。
文檔編號(hào)F02D41/22GK102889146SQ20121023468
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)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(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作有限責(zé)任公司