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專利名稱：以補償?shù)馁|(zhì)量流量差為基礎(chǔ)的快速egr流量限制測試的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，尤其涉及一種用于EGR系統(tǒng)的流量限制測試方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機在氣缸內(nèi)燃燒空氣和燃料混合物，以便在氣缸內(nèi)往復地驅(qū)動活塞。這些活塞可以轉(zhuǎn)動地驅(qū)動一根曲軸，以便向一動力系提供驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。由該燃燒過程產(chǎn)生的廢氣經(jīng)一排氣歧管從發(fā)動機排出、在一排氣系統(tǒng)中加以處理并向大氣泄放。
發(fā)動機系統(tǒng)常常包括一個廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，以減少發(fā)動機排放。EGR包括返回到氣缸中的再循環(huán)廢氣，這限制了可用于燃燒的氧氣量并降低氣缸溫度。EGR能使點火定時保持在一個最佳點，這改善燃料經(jīng)濟性和/或性能。但是，EGR系統(tǒng)內(nèi)的碎屑積累限制了通過其間的廢氣流，并使EGR系統(tǒng)的效率降至最低。
通過EGR系統(tǒng)監(jiān)測流量限制的傳統(tǒng)方法是當EGR處于ON(接通)和當EGR處于OFF(斷開)時測定歧管絕對壓力各(MAP)值之間的峰值MAP差。該方法存在明顯的缺點，就是在不同的發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件下該MAP差可能有大的變化，并且難以校正各種發(fā)動機運轉(zhuǎn)條件的補償因素。其次，該MAP差可以歸因于與該EGR系統(tǒng)無關(guān)的其它因素。
發(fā)明概要因此，本發(fā)明提供一種通過發(fā)動機的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)而監(jiān)測流量限制的發(fā)動機控制系統(tǒng)。該發(fā)動機控制系統(tǒng)包括一個第一模塊，當該EGR系統(tǒng)處于EGR OFF模式時，該第一模塊根據(jù)第一平均EGR質(zhì)量流動速率而計算一個測試EGR質(zhì)量流動速率，當該EGR系統(tǒng)處于EGR ON模式時，該第一模塊根據(jù)第二平均EGR質(zhì)量流動速率而計算該測試EGR質(zhì)量流動速率。一個第二模塊根據(jù)該測試EGR質(zhì)量流動速率而選擇地產(chǎn)生一個失效信號。
在另一特點中，當該測試EGR質(zhì)量流動速率低于一個閾值EGR質(zhì)量流動速率時，該第二模塊產(chǎn)生一個失效信號。
在其它特點中，在發(fā)動機EGR OFF模式運轉(zhuǎn)期間，該第一模塊監(jiān)測歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量，并根據(jù)它們而計算第一平均EGR質(zhì)量流動速率。在發(fā)動機以EGR OFF模式運轉(zhuǎn)的整個期間，該第一模塊根據(jù)歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量的平均值而計算該第一平均EGR質(zhì)量流動速率。
在又一特點中，在發(fā)動機以EGR ON模式運轉(zhuǎn)期間，該第一模塊監(jiān)測歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量，并根據(jù)它們而計算第二平均EGR質(zhì)量流動速率。在發(fā)動機以EGR ON模式運轉(zhuǎn)的整個期間，該第一模塊根據(jù)歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量而計算第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
在又一特點中，該發(fā)動機控制系統(tǒng)還包括一個選擇地產(chǎn)生起動信號的起動模塊。該第一模塊根據(jù)該起動信號而計算該第一和第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
從此后提供的詳細描述可以清楚本發(fā)明的其它應用領(lǐng)域。應當理解，這些特定例子的詳細描述雖然指出了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但只是為了例示的目的而并不限制本發(fā)明的范圍。
附圖簡述從附圖和詳細描述可以更充分地理解本發(fā)明。


圖1是一種包括EGR系統(tǒng)的示范的發(fā)動機系統(tǒng)的示意圖；圖2是例示對EGR ON和EGR OFF條件的示范的歧管絕對壓力(MAP)的曲線圖；圖3是例示由按照本發(fā)明的EGR流程限制控制執(zhí)行的示范步驟的流程圖；圖4是例示執(zhí)行本發(fā)明的EGR流量限制控制的示范模塊的信號流動圖。
優(yōu)選實施例詳述下列優(yōu)選實施例的描述在性質(zhì)上僅是示范而絕不限制本發(fā)明、其用途或使用。為清楚起見，附圖中用同一標號表示相似的部件。如此處使用的，術(shù)語“模塊”指用途特定的集成電路(ASIC)、電子電路、處理器(共用的、專用的或成組的)和執(zhí)行一個或多個軟件或硬件程序、組合邏輯電路和/或提供所述功能的其它合適的部件。
現(xiàn)在參照圖1的示范的發(fā)動機系統(tǒng)10。發(fā)動機系統(tǒng)10包括發(fā)動機12、進氣歧管14和排氣歧管16。發(fā)動機12燃燒氣缸(未示出)內(nèi)的空氣和燃料混合物以驅(qū)動活塞(未示出)，該活塞可轉(zhuǎn)動地驅(qū)動一曲軸18。空氣通過節(jié)流閥20而抽入進氣歧管14，后者將空氣分配到各氣缸。從燃燒過程來的排氣從氣缸排放排氣歧管16。該排氣在一排氣系統(tǒng)(未示出)中處理，并泄放到大氣中。
發(fā)動機系統(tǒng)10還包括一個有一EGR閥24的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)22。該EGR閥24被選擇地驅(qū)動而將一部分廢氣再引回到進氣歧管14中。EGR系統(tǒng)22在一EGR ON(接通)模式和一EGR OFF(斷開)模式之一中運轉(zhuǎn)。在該EGR OFF模式中，該EGR閥24被關(guān)閉而沒有廢氣被循環(huán)而返回到進氣歧管14中。在該EGR ON模式中，該EGR閥24被打開而一部分廢氣被循環(huán)而返回到進氣歧管14中。
控制模塊30調(diào)節(jié)發(fā)動機運轉(zhuǎn)和執(zhí)行本發(fā)明的EGR流通限制控制。發(fā)動機轉(zhuǎn)速傳感器32響應發(fā)動機轉(zhuǎn)速(RPM)并根據(jù)它產(chǎn)生一個RPM信號。歧管絕對壓力(Pm)傳感器34響應進氣歧管內(nèi)的壓力并根據(jù)它產(chǎn)生一個Pm信號。同樣地，進氣歧管溫度傳感器36響應進氣歧管內(nèi)的溫度(T)并根據(jù)它產(chǎn)生一個Tm信號。空氣質(zhì)量流量 傳感器38進入進氣歧管14的空氣質(zhì)量流量并根據(jù)它產(chǎn)生一個 信號。如下面更詳細地討論的，控制模塊30接受RPM信號、Pm信號、Tm信號和 信號，并根據(jù)它們執(zhí)行EGR流量限制控制。
本發(fā)明的EGR流量限制控制根據(jù)平均EGR ON質(zhì)量流動速率 和平均EGR OFF質(zhì)量流動速率 之間的差異而確定一個平均或測試EGR質(zhì)量流動速率 更明確地說，從下列氣體狀態(tài)方程式確定一個進氣歧管空氣質(zhì)量流量 M·m=PmV·mRTm=KPm·RPMTm---(1)]]>式中 是進氣歧管容積流動速率；
Km是一常數(shù)；而R是氣體常數(shù)。
根據(jù)質(zhì)量平衡定理，當EGR為ON時，進氣歧管的連續(xù)方程為ddt(PmVmRTm)=M·MAF+M·EGR-M·CylAir---(2)]]>或M·m-M·REF=M·MAF+M·EGR-M·CylAir---(3)]]>式中 是處于穩(wěn)定態(tài)的參考流量；而 是進入所有氣缸的總空氣質(zhì)量流量。
同樣地，當EGR為OFF時，提供一個用于進氣歧管的連續(xù)方程ddt(PmVmRTm)=M·MAF-M·CylAir---(4)]]>或M·m-M·REF=M·MAF-M·CylAir---(5)]]>在穩(wěn)定態(tài)發(fā)動機運轉(zhuǎn)期間， 等于 也可以預期， 可以根據(jù) Pm、Tm、節(jié)流閥位置和氣缸數(shù)目而計算出來，如1993年12月14日頒布的題為“帶有預測/估算的空氣流測定的發(fā)動機”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利No.5,270,935中公開的，其公開內(nèi)容特意參考合并于此。
假定對規(guī)定的監(jiān)測條件該 相同，那么對一監(jiān)測時期(即EGRON或EGR OFF)的 為M·‾EGR=[KP‾m·RPM‾T‾m-M·‾MAF+M·‾CylAir]EGR_ON]]>-[KP‾m·RPM‾T‾m-M·‾MAF+M·‾CylAir]EGR_OFF]]>(6)式中 是在該監(jiān)測周期內(nèi)的平均 Pm在該監(jiān)測周期內(nèi)的平均Pm；
RPM是在該監(jiān)測周期內(nèi)的平均RPM；Tm是在該監(jiān)測周期內(nèi)的平均 Tm； 是在及該監(jiān)測周期內(nèi)的平均 而 是在該監(jiān)測周期內(nèi)的平均 圖2是例示對EGR ON和EGR OFF監(jiān)測時期的示范Pm值的曲線圖。虛線分別例示對EGR OFF和EGR ON監(jiān)測時期的 Pm。
本發(fā)明的EGR流量限制控制是一種當已經(jīng)遇到能起動的條件時進行的診斷測試。示范的能起動的條件包括(但不限于)減速、節(jié)流閥關(guān)閉和在一預定范圍內(nèi)的發(fā)動機RPM。如果遇到能起動的條件，該EGR流量限制控制轉(zhuǎn)向EGR ON(即EGR閥打開)一個第一時間(如500ms)。該EGR流量限制控制在整個第一時間內(nèi)監(jiān)測Pm、RPM、Tm和 并確定其相應的平均值 Pm、 RPM、 Tm和 然后該EGR流量限制控制轉(zhuǎn)向EGR OFF(即EGR閥關(guān)閉)一個第二時間(如500ms)。該EGR流量限制測試控制在整個第二時間內(nèi)監(jiān)測Pm、RPM、Tm和 并確定其相應在的平均值 Pm、 RPM、 Tm和 該EGR流量限制測試控制根據(jù)這些平均值和上述方程式而確定 被濾波(例如使用一個指數(shù)加權(quán)的活動平均值(EWMA)或一個第一序滯后濾波器)，以減小噪音的沖擊而提供 如果 小于一閾值 就發(fā)出失效信號。以這種模式，單獨一次 大于 的事件可能不會觸發(fā)一次失效。如果 不小于 就發(fā)出通過信號。
現(xiàn)在參照圖3，將詳細描述由EGR流量限制測試控制執(zhí)行的示范步驟。在步驟300中，控制確定是否遇到起動的條件。如果沒有遇到起動的條件，控制沿環(huán)路往回。如果遇到起動的條件，控制在步驟302中設(shè)置一個等于零的計時器(t)。在步驟304中，控制將EGR模式設(shè)置為OFF。在步驟306中，控制監(jiān)測Pm、RPM、Tm、 和 在步驟308中，控制增量t。在步驟310中，控制確定t是否等于或大于一個可校準的閾值(tTHR)(如500ms)。如t不等于或大于tTHR，那么控制沿回路到步驟306。如果t等于或大于tTHR，控制在步驟312中繼續(xù)。
在步驟312中控制重新設(shè)定t等于零。在步驟314中，控制將EGR模式設(shè)定到ON。在步驟316中，控制監(jiān)測Pm、RPM、Tm、 和 在步驟318中，控制增量t。在步驟320中，控制確定t是否等于或大于tTHR(如500ms)。如果t不等于或大于tTHR，控制沿環(huán)路回到步驟316。如果t等于或大于tTHR，控制在步驟322中繼續(xù)。在步驟322中，控制對GER OFF監(jiān)測時間確定 Pm、 RPM、 Tm、 和 在步驟324中，控制對EGR ON監(jiān)測時間確定 Pm、 RPM、 Tm、 和 在步驟326中，控制對EGR ON和EGR OFF監(jiān)測時間分別計算 和 在步驟328中，控制根據(jù) 和 而確定 在步驟330中控制適時修正 在步驟332中，控制確定 是否小于 如果小 小于 那么控制在步驟334中發(fā)出失效的信號而控制結(jié)束。如果 不小于 那么控制在步驟336中發(fā)出通過的信號而控制結(jié)束。
現(xiàn)在參照圖4，圖中例示執(zhí)行本發(fā)明的EGR流量限制控制的示范模塊。該模塊包括一個起動的模塊400、一個EGR模塊402、一個平均化模塊404、一個計算模塊406和一個比較器模塊408。該起動的模塊400接收一個節(jié)流閥位置(TP)信號、一個車輛加速(aVEH)信號和RPM信號，并根據(jù)它來產(chǎn)生一個起動的信號以選擇地起動該EGR流量限制測試控制。當EGR流量限制控制起動時，EGR模塊402在ON和OFF模式之間切換EGR系統(tǒng)。
平均化模塊404接收Pm、RPM、Tm、 和 信號，并對EGROFF和EGR ON監(jiān)測時間兩者確定其各自的平均值(即 Pm、 RPM、 Tm、 和 計算模塊406根據(jù)對EGR ON和EGR OFF監(jiān)測時間內(nèi)兩者的信號平均值而計算 然后計算 比較器模塊408根據(jù) 和 而產(chǎn)生一種失效或通過狀態(tài)。
該技術(shù)的專業(yè)人員現(xiàn)在可以從以上描述中理解，本發(fā)明的廣泛說明可以以各種形式實施。因此，雖然已聯(lián)系其特定例子來描述了本發(fā)明，但本發(fā)明的真實范圍應不限于此，因為在研究了附圖、說明書和下列權(quán)利要求書之后，該技術(shù)的專業(yè)人員將清楚其它的修改。
權(quán)利要求
1.一種通過發(fā)動機的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)監(jiān)測流量限制的發(fā)動機控制系統(tǒng)，包括一個第一模塊，當所述EGR系統(tǒng)處于EGR OFF模式時，根據(jù)第一平均EGR質(zhì)量流動速率計算一個測試EGR質(zhì)量流動速率，當所述EGR系統(tǒng)處于EGR ON模式時，根據(jù)第二平均EGR質(zhì)量流動速率計算一個測試EGR質(zhì)量流動速率；以及一個第二模塊，根據(jù)所述測試EGR質(zhì)量流動速率有選擇地產(chǎn)生一個失效信號。
2.權(quán)利要求1的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于，當所述測試EGR質(zhì)量流動速率小于一閾值EGR質(zhì)量流動速率時，所述第二模塊產(chǎn)生所述失效信號。
3.權(quán)利要求1的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機在以所述EGR OFF模式運轉(zhuǎn)時，所述第一模塊監(jiān)測歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量，并藉以計算所述第一平均EGR質(zhì)量流動速率。
4.權(quán)利要求3的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機在以所述EGR OFF模式運轉(zhuǎn)的整個期間，所述第一模塊根據(jù)所述歧管絕對壓力、所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速、所述歧管溫度、進入所述進氣歧管的所述空氣質(zhì)量流量和進入所述氣缸的所述空氣質(zhì)量流量的平均值計算所述第一平均EGR質(zhì)量流動速率。
5.權(quán)利要求1的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機在以所述EGR ON模式運轉(zhuǎn)期間，所述第一模塊監(jiān)測歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量，并藉以計算所述第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
6.權(quán)利要求5的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機在以所述EGR ON模式運轉(zhuǎn)的整個期間，所述第一模塊根據(jù)所述歧管絕對壓力、所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速、所述歧管溫度、進入所述進氣歧管的所述空氣質(zhì)量流量和進入所述氣缸的所述空氣質(zhì)量流量的平均值計算所述第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
7.權(quán)利要求1的發(fā)動機控制系統(tǒng)，其特征在于還包括一個有選擇地產(chǎn)生起動信號的起動模塊，其中所述第一模塊根據(jù)所述起動信號計算所述第一和第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
8.一種通過內(nèi)燃機的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)監(jiān)測流量限制的方法，包括當所述EGR系統(tǒng)處于EGR OFF模式時根據(jù)第一平均EGR質(zhì)量流動速率計算測試EGR質(zhì)量流動速率，和當所述EGR系統(tǒng)處于EGRON模式時根據(jù)第二平均EGR質(zhì)量流動速率計算測試EGR質(zhì)量流動速率；以及根據(jù)所述測試EGR質(zhì)量流動速率產(chǎn)生一個失效信號。
9.權(quán)利要求8的方法，其特征在于，當所述度驗EGR質(zhì)量流動速率小于一閾值EGR質(zhì)量流動速率時產(chǎn)生所述失效信號。
10.權(quán)利要求8的方法，其特征在于還包括所述發(fā)動機在以所述EGR OFF模式運轉(zhuǎn)期間，監(jiān)測歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量；并藉此計算所述第一平均EGR質(zhì)量流動速率。
11.權(quán)利要求10的方法，其特征在于，根據(jù)所述發(fā)動機在以所述EGR OFF模式運轉(zhuǎn)的整個期間所述歧管絕對壓力、所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速、所述歧管溫度、進入所述進氣歧管的所述空氣質(zhì)量流量和進入所述氣缸的所述空氣質(zhì)量流量的平均值計算所述第一平均EGR質(zhì)量流動速率。
12.權(quán)利要求8的方法，其特征在于還包括所述發(fā)動機在以所述EGR ON模式運轉(zhuǎn)期間監(jiān)測歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量；并藉此計算所述第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
13.權(quán)利要求12的方法，其特征在于，根據(jù)所述發(fā)動機在以所述EGR ON模式運轉(zhuǎn)的整個期間所述歧管絕對壓力、所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速、所述歧管溫度、進入所述進氣歧管的所述空氣質(zhì)量流量和進入所述氣缸的所述空氣質(zhì)量流量的平均值計算所述第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
14.權(quán)利要求8的方法，其特征在于還包括產(chǎn)生一個起動信號，其中所述第一和第二平均EGR質(zhì)量流動速率是根據(jù)所述起動信號計算的。
15.一種監(jiān)測將廢氣再循環(huán)到內(nèi)燃機的進氣歧管中的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的性能的方法，包括產(chǎn)生一個起動信號；當所述EGR系統(tǒng)處于EGR OFF模式時，根據(jù)第一平均EGR質(zhì)量流動速率計算測試EGR質(zhì)量流動速率，和當所述EGR系統(tǒng)處于EGR ON模式時根據(jù)所述起動信號計算第二平均EGR質(zhì)量流動速率；以及當所述測試EGR質(zhì)量流動速率小于一閾值EGR質(zhì)量流動速率時產(chǎn)生一個失效信號。
16.權(quán)利要求15的方法，其特征在于還包括在所述發(fā)動機以所述EGR OFF模式運轉(zhuǎn)期間監(jiān)測歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量，以及藉此計算所述第一平均EGR質(zhì)量流動速率。
17.權(quán)利要求16的方法，其特征在于，根據(jù)在所述發(fā)動機以所述EGR OFF模式運轉(zhuǎn)的整個期間所述歧管絕對壓力、所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速、所述歧管溫度、進入所述進氣歧管的所述空氣質(zhì)量流量和進入所述氣缸的所述空氣質(zhì)量流量計算所述第一平均EGR質(zhì)量流動速率。
18.權(quán)利要求15的方法，其特征在于還包括在所述發(fā)動機以所述EGR ON模式運轉(zhuǎn)期間監(jiān)測歧管絕對壓力、發(fā)動機轉(zhuǎn)速、歧管溫度、進入進氣歧管的空氣質(zhì)量流量和進入氣缸的空氣質(zhì)量流量；以及藉此計算所述第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
19.權(quán)利要求18的方法，其特征在于，根據(jù)在所述發(fā)動機以所述EGR ON模式運轉(zhuǎn)的整個期間所述歧管絕對壓力、所述發(fā)動機轉(zhuǎn)速、所述歧管溫度、進入所述進氣歧管的所述空氣質(zhì)量流量和進入所述氣缸的所述空氣質(zhì)量流量計算所述第二平均EGR質(zhì)量流動速率。
20.權(quán)利要求15的方法，其特征在于，所述起動信號是以發(fā)動機轉(zhuǎn)速、節(jié)流閥位置和車輛加速度中的至少一個為基礎(chǔ)的。
全文摘要
一種監(jiān)測通過發(fā)動機的廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)的流量限制的發(fā)動機控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括一個第一模塊，當EGR系統(tǒng)處于EGR OFF模式時，該第一模塊根據(jù)第一平均EGR質(zhì)量流動速率而計算一個測試EGR質(zhì)量流動速率，當EGR系統(tǒng)處于EGR ON模式時，該第一模塊根據(jù)第二平均EGR質(zhì)量流動速率而計算該測試EGR質(zhì)量流動速率。一個第二模塊根據(jù)該測試EGR質(zhì)量流動速率而選擇地產(chǎn)生一個失效信號。
文檔編號G01M99/00GK1975138SQ20061016369
公開日2007年6月6日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月30日
發(fā)明者W·王, K·D·麥拉恩 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司