使用排气压力读数检测内燃发动机故障的诊断系统和方法技术方案

本披露提供了一种诊断系统和方法，具体为使用排气压力读数检测内燃发动机故障的诊断系统和方法，该诊断系统和方法(a)使用指示成功点火和跳过两者的模型来确定跳过点火控制的内燃发动机的气缸是否已经成功点火或成功跳过，并且(b)使用滤波后的排放气体压力读数来检测与EGR系统和/或涡轮增压器系统相关联的故障。的故障。的故障。

【技术实现步骤摘要】
使用排气压力读数检测内燃发动机故障的诊断系统和方法
[0001]本申请是申请日为2020年11月16日、申请号为CN 202080085030.0(国际申请号为PCT/US2020/060754)、专利技术名称为“使用排气压力读数检测内燃发动机故障的诊断系统和方法”的进入中国国家阶段的PCT申请的分案申请。
[0002]相关申请的交叉引用
[0003]本申请要求于2020年2月24日提交的美国临时专利申请号62/980,821的优先权，该美国临时专利申请出于所有目的通过援引并入本文。

技术介绍

[0004]本专利技术总体上涉及一种用于检测内燃发动机故障的诊断系统和方法，并且更具体地涉及(a)使用指示成功点火和跳过两者的模型来确定跳过点火控制的内燃发动机的气缸是否已经成功点火或成功跳过，以及(b)使用滤波后的排放气体压力读数来检测与排放气体再循环(EGR)系统和/或涡轮增压器系统相关联的阀故障。
[0005]现今操作中的大多数车辆由内燃(IC)发动机提供动力。内燃发动机典型地具有多个气缸，在这些气缸中发生燃烧。在正常行驶条件下，内燃发动机产生的转矩在宽泛的范围内变化，以便满足驾驶者的操作需求。在不需要全转矩的情况下，许多类型的内燃发动机的燃油效率可以通过动态地改变发动机的排量而显著提高。改变发动机排量的最常见方法是停用一组一个或多个气缸。例如，对于六缸发动机而言，可以停用一组两个、三个或四个气缸。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式发动机控制。通常，跳过点火式发动机控制考虑在一些点火时机期间选择性地对气缸进行点火，而在其他点火时机期间选择性地跳过气缸点火。因此，特定的气缸可以在三个连续的工作循环中被点火、跳过以及点火或跳过。
[0006]在可变排量发动机和跳过点火控制的发动机两者中，跳过气缸可以被停用，使得气缸的进气阀和排气阀中的一者或两者在跳过的工作循环期间保持关闭。在跳过的工作循环中，停用的工作循环通过发动机泵送极少空气或不泵送空气，这通常会提高发动机效率并且增加发动机排放气体的温度。
[0007]由于各种诊断原因，已知在多种不同类型的内燃发动机的进气歧管和排气歧管中都使用了压力传感器。例如，在美国专利号9,995,652、9,891,137和9,835,522中，位于进气歧管中的(多个)压力传感器用于帮助确定在气缸的工作循环期间进气阀是否已经发生进气故障。美国专利号9,890,732披露了(多个)排气压力传感器的使用，这些传感器用于帮助检测气缸工作循环的点火失败和/或气缸排气阀的操作故障。专利号9,316,565披露了一种气缸点火失败检测系统，该系统依赖于排气压力波动的变化，将波动与诊断阈值进行比较，并且基于这个比较来确定是否已经发生气缸点火失败。在美国专利公开2011/0144888中，披露了一种用于减少排量控制的发动机的气缸阀监测系统。当气缸被停用时，阀监测系统用于通过将测量的排气压力与阈值进行比较来确定对应的进气阀和/或排气阀是正确地关闭(即，停用)还是不正确地打开。阈值是基于当前发动机和环境运行条件确定的，基于先前燃烧事件或循环的滑动窗口和/或通过数学或统计技术进行调整。如果测量的压力超过阈
值，则确定阀发生了故障且不正确地打开。
[0008]然而，以上列出的现有技术参考文献均未涉及这样一种发动机诊断系统和方法：该系统和方法(a)使用指示成功点火和跳过两者的模型来确定跳过点火控制的内燃发动机的气缸是否已经成功点火或成功跳过，并且(b)使用滤波后的排放气体压力读数来检测与EGR系统和/或涡轮增压器系统相关联的阀故障。

技术实现思路

[0009]本申请针对一种诊断系统和方法，该诊断系统和方法(a)使用指示成功点火和跳过两者的模型来确定跳过点火控制的内燃发动机的气缸是否已经成功点火或成功跳过，并且(b)使用滤波后的排放气体压力读数来检测与EGR系统和/或涡轮增压器系统相关联的阀故障。
[0010]在一个非排他性实施例中，本专利技术涉及一种方法，该方法包括：分别针对内燃发动机的(a)成功点火和(b)成功跳过的气缸生成排气压力的第一模型和第二模型；发出命令以在该内燃发动机的工作循环期间对该气缸进行点火或跳过；以及在该命令是在该工作循环期间对该气缸进行点火的情况下通过将测量的排气压力与(a)该第一模型进行比较，并且在该命令是在该工作循环期间跳过该气缸的情况下通过将该测量的排气压力与(b)该第二模型进行比较，来确定该气缸是否成功点火或跳过。
[0011]在另一个非排他性实施例中，本专利技术涉及一种系统，该系统包括具有多个气缸的内燃发动机和跳过点火式发动机控制器，该控制器被布置成以跳过点火方式操作该内燃发动机的气缸，该跳过点火操作包括在一些工作循环期间对这些气缸进行点火并且在其他工作循环期间跳过这些气缸。该系统进一步包括存储单元，该存储单元被布置成存储(a)指示该内燃发动机的气缸成功点火的排气压力的第一模型和(b)指示该内燃发动机的气缸成功跳过的排气压力的第二模型。该系统还包括故障检测系统，该故障检测系统被布置成通过将测量的排气压力与(a)针对点火命令的第一模型和(b)针对跳过命令的第二模型进行比较，针对不成功点火或不成功跳过的气缸工作循环生成故障信号。
[0012]在又一个非排他性实施例中，本专利技术涉及另一种系统，该系统包括具有多个气缸的内燃发动机和跳过点火式发动机控制器，该控制器被布置成以跳过点火方式操作该内燃发动机的气缸，该跳过点火操作包括在一些工作循环期间对这些气缸进行点火并且在其他工作循环期间跳过这些气缸。该系统进一步包括故障检测系统，该故障检测系统被布置成(a)对在该多个气缸的多个工作循环中的测量排气压力信号进行滤波，并且(b)在滤波后的测量排气压力信号低于阈值压力的情况下，生成诊断故障信号。
附图说明
[0013]参考结合附图进行的以下描述可以最佳地理解本专利技术及其优点，在附图中：
[0014]图1是根据本专利技术的非排他性实施例的故障检测系统的逻辑图，该故障检测系统与可选地与排放气体再循环(EGR)系统和/或涡轮增压系统一起使用的跳过点火控制的内燃发动机协同使用。
[0015]图2A是几个工作循环中的预期排放气体压力波动的示例性曲线图，示出了几个成功的气缸点火和不成功的点火(例如，非预期的跳过)。
[0016]图2B是根据本专利技术的非排他性实施例的几个工作循环中的预期排放气体压力波动的第一示例性曲线图和示出在一些数据处理之后的几个成功气缸点火和不成功点火的第二曲线图的另一个示例。
[0017]图2C是几个工作循环中的预期排放气体压力波动的示例性曲线图，示出了几个成功的气缸跳过和不成功的跳过。
[0018]图2D是根据本专利技术的非排他性实施例的几个工作循环中的预期排放气体压力波动的第一示例性曲线图和示出在一些数据处理之后的几个成功气缸跳过和不成功跳过的第二曲线图的另一个示例。
[0019]图2E是根据另一个非排他性实施例的替代性故障检测系统的逻辑图。
[0020]图3A是根据本专利技术的非排他性实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种方法，包括：确定内燃发动机的气缸在气缸事件中是否被命令点火或跳过；将与气缸事件相关的测量的排气压力与以下两者之一进行比较：(a)在确定气缸被命令为跳过的情况下与指示成功跳过或不成功跳过的第一排气压力阈值进行比较；(b)在确定气缸被命令为点火的情况下与指示成功点火或不成功点火的第二排气压力阈值进行比较，分别基于(a)或(b)的比较来确定气缸在气缸事件期间是否按命令成功跳过或按命令成功点火。2.根据权利要求1所述的方法，其中，该第一排气压力阈值和该第二排气压力阈值来自在该内燃发动机或类似的内燃发动机的测试期间多个气缸事件期间产生的经验数据。3.根据权利要求1所述的方法，其中，从在多个气缸事件期间测量的不成功跳过和成功跳过两者的平均排气压力获得该第一排气压力阈值。4.根据权利要求3所述的方法，其中，定义针对不成功跳过和成功跳过两者的平均排气压力包括：定义在多个气缸事件期间测量的不成功气缸跳过和成功气缸跳过两者的排气压力分布；分别从所定义的排气压力分布定义针对不成功跳过和成功跳过两者的平均排气压力。5.根据权利要求1所述的方法，其中，从在多个气缸事件期间测量的不成功点火和成功点火两者的平均排气压力获得该第二排气压力阈值。6.根据权利要求5所述的方法，其中，定义针对不成功点火和成功点火两者的平均排气压力包括：定义在多个气缸事件期间测量的不成功气缸点火和成功气缸点火两者的排气压力分布；分别从所定义的排气压力分布定义针对不成功点火和成功点火两者的平均排气压力。7.根据权利要求1所述的方法，其中，(a)还包括确定该测量的排气压力是高于还是低于该第一排气压力阈值，该第一排气压力阈值位于针对成功跳过的排气压力的第一分布范围与针对不成功跳过的排气压力的第二分布范围之间。8.根据权利要求1所述的方法，其中，(b)还包括确定该测量的排气压力是高于还是低于该第二排气压力阈值，该第二排气压力阈值位于针对成功点火的排气压力的第一分布范围与针对不成功点火的排气压力的第二分布范围之间。9.根据权利要求1所述的方法，还包括训练神经网络以定义所述第一排气压力阈值和所述第二排气压力阈值。10.根据权利要求9所述的方法，其中，训练神经网络以定义所述第一排气压力阈值和所述第二排气压力阈值还包括：向该神经网络的输入层提供一个或多个输入；通过处理所述神经网络的一个或多个隐藏层的节点中的所述一个或更多个输入，生成指示成功跳过和不成功跳过的第一排气压力模型和指示成功点火和不成功点火的第二排气压力模型；以及
在所述神经网络的输出处，分别从所述第一排气压力模型和所述第二排气压力模型获得所述第一排气压力阈值和所述第二排出压力阈值。11.根据权利要求10所述的方法，其中，该一个或多个输入选自：排气压力样本；进气歧管压力样本；排放气体再循环(EGR)阀位置样本；可变几何形状涡轮增压器(VGT)叶片位置样本；废气门位置样本；该内燃发动机的一个或多个气缸中的每一个的跳过或点火状态信号；发动机速度；气缸负载；以及在跳过的工作循环期间和点火的工作循环期间的缸内压力模型。12.根据权利要求1所述的方法，还包括使用在多个气缸事件中的测量的排气压力，以分别确定针对内燃发动机的多个气缸的点火命令和跳过命令被成功执行还是不成功执行。13.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于在该多个气缸事件中的测量的排气压力的滤波后版本中的压降是否低于预定阈值来确定与内燃发动机配合操作的排放气体再循环(EGR)系统是否存在错误操作。14.根据权利要求1所述的方法，还包括：基于在该多个气缸事件中的测量的排气压力的滤波后版本中的压降的程度来确定与内燃发动机配合操作的涡轮增压器系统是否存在错误操作。15.根据权利要求1所述的方法，其中，该测量的排气压力是使用位于以下位置之一的一个或多个压力测量传感器测量的：(i)位于将该气缸流体联接到与该内燃发动机相关联的排气歧管的排气流道；(ii)在排气歧管内；(iii)在该排气歧管下游；或(iv)(i)至(iii)的任何组合。16.根据权利要求1所述的方法，还包括以以下模式之一操作所述内燃发动机：气缸停用模式，在该气缸停用模式，第一组气缸被连续地点火而第二组气缸被连续地跳过，同时所述内燃发动机以小于所述内燃发动机的全排量的有效减小排量操作；跳火
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【专利技术属性】
技术研发人员：师魁，
申请(专利权)人：康明斯公司，
类型：发明
国别省市：