用于跳过点火式发动机的进气诊断制造技术

描述了各种各样用于检测在内燃发动机中的、所命令的空气进气的失效的方法和安排。在一些实施例中，监测进气歧管压力。空气进气事件产生进气歧管压力的波动，这被记录下。通过诊断滤波器处理该信号以帮助确定实际进气是否与所命令的进气相匹配。在其他实施例中，将所测量的曲轴加速度与估算的曲轴加速算进行对比。如果这两个量相差出阈值量，则检测到进气故障。还可以组合这两种检测方法。所描述的方法尤其良好适用于以具有汽缸停用的跳过点火模式和/或动态点火水平调整模式来运行的发动机。

For the diagnosis of skip ignition engine intake

A wide variety of methods and arrangements for detecting the failure of an ordered air intake in an internal combustion engine are described. In some embodiments, the intake manifold pressure is monitored. An air intake event produces fluctuations in the intake manifold pressure, which is recorded. The signal is processed by a diagnostic filter to assist in determining whether the actual intake is matched to the desired intake. In other embodiments, the measured crankshaft acceleration is compared with an estimated crankshaft acceleration calculation. If the two quantities differ in a threshold value, an air inlet fault is detected. These two methods can also be combined. The described method is especially good for engines running in a skip ignition mode and / or a dynamic ignition level adjustment mode with cylinder deactivation.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于跳过点火式发动机的进气诊断相关申请的交叉引用本申请要求于2014年10月23日提交的临时申请号62/067,873的优先权。
本专利技术总体上涉及用于诊断内燃发动机中的进气故障的方法和机构。不同实施例涉及对进气歧管压力和/或曲轴角加速度的测量和分析以诊断进气故障。
技术介绍
现今在运行中的多数车辆是通过内燃(IC)发动机来供能的。内燃发动机典型地具有多个汽缸或发生燃烧所在的其他工作室。由发动机产生的动力取决于递送至每个工作室的燃料和空气的量。内燃发动机的燃料效率可以通过改变发动机排量而有实质性改善。这允许在需要时可获得最大转矩，还可以通过在不需要最大转矩时使用较小的排量而显著地减少泵送损失并改善热效率。现今实现一个可变排量发动机的最常见的方法是基本上同时停用一组气缸。在此方法中，当希望跳过燃烧事件时，与所停用的汽缸相关联的进气阀和排气阀保持关闭并且没有燃料喷射。例如，8缸可变排量发动机可以停用这些缸中的一半(即，4个缸)，这样使得仅使用剩余的四个缸进行运转。现今可获得的可商购的可变排量发动机典型地仅支持两种或至多三种排量。改变发动机的有效排量的另一种发动机控制方法被称为“跳过点火”发动机控制。总的来说，跳过点火式发动机控制设想在所选点火时机过程中选择性地跳过某些缸的点火。因此，特定汽缸可以在一个发动机循环过程中被点火、并且然后在下一个发动机循环过程中被跳过、并且在下下一个发动机循环过程中被选择性地跳过或点火。以此方式，对有效发动机排量的更加精细的控制成为可能。例如，对4缸发动机中的每隔两个缸进行点火将提供有效减少最大发动机排量的1/3，这是通过简单地停用一组缸来产生均匀的点火图案所不能获得的分量排量。类似地，在3缸发动机中每隔一个汽缸进行点火将提供1/2的有效排量，这是通过简单地停用一组汽缸所不能获得的。美国专利号8,131,445(通过引用结合于此)传授了一种使用动态跳过点火运行方法的连续可变排量发动机，该发动机允许使用单独的汽缸停用平均出任何点火汽缸分数。以跳过点火运行的连续可变排量模式中，所递送的转矩量一般严重依赖于点火分数或没有被跳过的燃烧事件分数。在其他跳过点火方法中，可以从由一组可用的点火图案或分数选定特定的点火图案或点火分数。为了以动态跳过点火控制来运行，必须以比这些汽缸一直启用的情况更复杂的方式来控制进气阀和排气阀。确切地说，这些进气阀和/或排气阀在跳过的工作循环过程中保持关闭以便使泵送损失最小化。这与依靠所有气缸运转的一个发动机形成对照，在该发动机中，这些进气阀和排气阀在每个工作循环中开启和关闭。现今在用的多数车辆使用凸轮轴来打开和关闭这些进气阀。阀系可以结合凸轮相位器来控制相对于曲轴的阀门打开和关闭的定时。一些凸轮操作发动机还具有可调阀升程。例如，一些发动机具有使阀在“高升程”水平与“低升程”水平之间切换的机构；例如，对于“高升程”最大为11mm的升程以及对于“低升程”最大为4mm的升程。作为对凸轮控制阀的替代方案，一些发动机使用电子阀致动，因为阀运动没有受到凸轮轴旋转限制，所以这在阀打开方面具有更多的灵活性。对于凸轮操作阀，一种用于将阀停用的方法是将可折叠阀挺杆结合到阀系中。为了将阀启用，挺杆保持其完全伸开，并且为了将阀停用，挺杆折叠从而不会将凸轮凸部轮廓传递至阀。阀的启用/停用是由螺线管控制的，该螺线管通过将高压油提供至可折叠挺杆来使得阀停用。存在其他机构来使具有凸轮操作阀的发动机中的阀停用。美国专利申请号14/487,563、14/582,008和14/700,494传授了在燃烧事件后感测排气阀打开失效的方法，它们各自通过引用以其全文结合于此。如在这些申请中所指出的，排气阀打开失效将导致高压燃烧气体困在汽缸中，这可能在进气阀尝试对抗这种高压而打开时引起进气阀及其关联机构的损坏。进气阀在跳过点火控制下的启用或停用失效还可能在发动机运行方面具有有害影响。进气阀打开失效将导致错过计划中的点火事件。这可能引起将未燃烧的碳氢化合物传输至发动机排气并且可能导致不可接受的排放物。还将存在发动机转矩损失并且增加的发动机粗爆性。进气阀关闭失效可能导致增加的泵送损失和在排放气体中有害地影响催化转化器的过量氧气。在凸轮调整机构中的失效还可能引起排放物和发动机性能问题。在所有情况下，可能需要将有关进气阀和凸轮失效的信息传达至车辆车载诊断(OBD)系统以满足政府规程，例如由加州空气资源委员会(CARB)强制实施的那些规程。因此希望定时确定实际汽缸空气进气是否与所命令的操作相准确匹配。
技术实现思路
描述了各种各样用于检测在内燃发动机中的、所命令的空气进气的失效的方法和安排。在一些实施例中，监测进气歧管压力。空气进气事件产生进气歧管压力的波动，这被记录下。通过诊断滤波器处理该信号以帮助确定实际进气是否与所命令的进气相匹配。当检测到进气故障时，可以产生进气故障信号来识别故障。在其他实施例中，一种用于检测内燃发动机中的汽缸的进气失效的方法利用曲轴角加速度中的波动。所测量的角加速度与基准角加速度进行对比。如果所测量的值偏差多于规定阈值，则产生故障信号。在一些实施例中，该故障信号是在发生故障的同一发动机循环过程中产生的。在其他实施例中，基于进气歧管压力的诊断可以与基于曲轴加速度的诊断组合来提供更高的进气故障检测准确度。所描述的方法尤其良好适用于以具有汽缸停用的跳过点火模式和/或动态点火水平调整模式来运行的发动机。使用所描述的技术可以检测各种不同的进气故障，包括进气阀启用失效、进气阀停用失效和阀升程故障(例如，阀升程过低和/或阀升程过高)。在非排他性的实施例中，对表明进气歧管压力的信号进行滤波以减少该进气歧管压力信号的低频信号分量。然后将经滤波的信号与故障阈值进行对比，并且当经滤波的信号超过该故障阈值时产生故障信号。在一些实施例中，使用互补滤波器来对该进气歧管信号进行滤波。附图说明通过参照以下结合附图给出的说明，可以最好地理解本专利技术及其优点，在附图中：图1是示出了内燃发动机的一个汽缸的一部分的示意图。图2是阀升程对曲轴转角的代表性绘图。图3是针对高升程和低升程阀规划的、汽缸空气进气质量(MAC)对凸轮转角的代表性绘图。图4是根据本专利技术的特定实施例的发动机控制器和进气故障检测单元的框图。图5A是在正常跳过点火运行期间进气歧管绝对压力(MAP)和点火使能信号对时间的代表性绘图。图5B是进气故障期间进气歧管绝对压力(MAP)和点火使能信号对时间的代表性绘图。图6是根据本专利技术的特定实施例的诊断滤波器电路的框图。图7A是根据本专利技术的实施例的诊断滤波器的输出的代表性绘图。图7B是根据本专利技术的实施例的表明进气故障的输出信号的代表性绘图。图8是根据本专利技术的实施例的用于产生表明进气故障的输出信号的系统的框图。图9是受试汽缸针对不同类型的进气事件跨发动机循环吸收和产生的转矩的代表性绘图。图10是受试汽缸针对不同类型的进气事件跨发动机循环引起的计算曲轴加加速度(crankshaftjerk)的代表性绘图。在附图中，有时使用相同的参考号来表示相同的结构要素。还应当认识到，附图中的描绘是图解的而不是按比例的。具体实施方式本专利技术是用于确定在内燃发动机中空气进气失效的方法和设备。进气失效可能由于进气阀启用或停用失效或者对阀升程命令的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种检测在具有进气歧管的内燃发动机中的汽缸的进气故障的方法，该方法包括：感测进气歧管压力并且产生表明该进气歧管压力的进气歧管压力信号；对该进气歧管压力信号进行滤波以减少该进气歧管压力信号的低频信号分量；将经滤波的进气歧管压力信号与故障阈值进行对比；并且如果经滤波的进气歧管压力信号超过该故障阈值，则产生故障信号。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.23 US 62/067,8731.一种检测在具有进气歧管的内燃发动机中的汽缸的进气故障的方法，该方法包括：感测进气歧管压力并且产生表明该进气歧管压力的进气歧管压力信号；对该进气歧管压力信号进行滤波以减少该进气歧管压力信号的低频信号分量；将经滤波的进气歧管压力信号与故障阈值进行对比；并且如果经滤波的进气歧管压力信号超过该故障阈值，则产生故障信号。2.一种检测在具有进气歧管和曲轴的内燃发动机中的汽缸的进气故障的方法，该方法包括：测量进气歧管压力；将所测量的进气歧管压力与预期的进气歧管压力进行对比；测量曲轴角加速度；将所测量的曲轴角加速度与预期的曲轴角加速度进行对比；当(i)所测量的进气歧管压力从该预期的进气歧管压力偏离多于第一规定阈值，并且(ii)所测量的曲轴角加速度从该预期的曲轴角加速度偏离多于第二规定阈值时产生故障信号。3.如权利要求2所述的检测进气故障的方法，进一步包括对表明该进气歧管压力的信号进行滤波以减少该进气歧管压力信号的低频信号分量，并且将经滤波的进气歧管压力信号使用在对所测量的进气歧管压力与该预期的进气歧管压力的对比中。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，使用互补滤波器对该进气歧管信号进行滤波。5.如权利要求4所述的方法，进一步包括将该互补滤波器的输出与该互补滤波器的延迟输出加以求和以获得有助于识别进气故障的输出信号。6.如权利要求1或权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，该经滤波的进气歧管压力信号具有以零为中心的输出。7.一种检测在具有曲轴的内燃发动机中的汽缸的进气故障的方法，该方法包括：测量该曲轴的角加速度以产生曲轴加速度信号；将该曲轴角加速度信号与基准角加速度进行对比，其中该基准至少部分地基于所命令的跳过/点火决定；并且当该曲轴角加速度信号从该基准角加速度偏离多于规定阈值时产生故障信号。8.如权利要求2至7中任一项所述的方法，其中，该预期或基准的加速度进一步至少部分地基于阀升程规划。9.如权利要求2至8中任一项所述的方法，其中，该预期或基准的加速度进一步至少部分地基于进气歧管压力或每汽缸充气质量。10.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括使该发动机以跳过点火模式来运行，由此在该内燃发动机以该跳过点火运行模式运行时发生进气故障检测。11.如权利要求1至9中任一项所述的方法，进一步包括使该发动机以动态点火水平调整模式来运行，其中在该内燃发动机以该动态点火水平调整运行模式运行时发生发动机进气故障检测。12.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该故障信号是在其中发生故障的同一发动机循环过程中产生的。13.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中该进气故障选自由以下各项构成的组：阀启用失效，表明当预期打开进气阀时该阀打开失效；阀停用失效，表明当预期使得该进气阀保持关闭时该阀保持关闭失效；阀升程过低失效，表明该进气阀升程低于预期；以及阀升程过高阈值，表明该进气阀升程高于预期。14.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该进气故障表明进气阀未如希望的打开。15.如权利要求1、4至6或者10至13中任一项所述的方法，其中，该故障阈值是阀启用失效阈值，并且该故障信号是在该经滤波的歧管压力信号超过该阀启用失效阈值时产生的，由此该进气故障表明当进气阀预期要打开时该进气阀未能打开。16.如权利要求1、4至6或者10至13中任一项所述的方法，其中，该故障阈值是阀停用失效阈值，并且该故障信号是在该经滤波的歧管压力信号降至该阀停用失效阈值以下时产生的，由此该进气故障表明当进气阀预期要保持关闭时该进气阀打开。17.如权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，该进气故障对应于阀升程故障，在该阀升程故障中进气阀打开但是未能打开所希望的量。18.如权利要求17所述的方法，其中，该故障阈值是阀升程过低阈值，并且该故障信号是在该经滤波的歧管压力信号超过该阀升程过低阈值时产生的，由此该进气故障表明进气阀升程低于预期。19.如权利要求17所述的方法，其中，该故障阈值是阀升程过高阈值，并且该故障信号是在该经滤波的歧管压力信号降至该阀升程过高阈值以下时产生的，由此该进气故障表明进气阀升程高于预期。20.一种被安排成控制发动机的运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：师魁·凯文·陈，A·J·考维克基，乔尔·D·凡埃斯，罗伯特·S·贝利，穆罕默德·R·皮尔雅伯里，
申请(专利权)人：图拉技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US