专利名称：用于发动机转矩输入每缸空气计算的安全性的制作方法
技术领域：
在此提供的背景说明是为了总体上呈现本披露背景的目 的。本署名的发明人的工作，就描述在背景技术段的范围来说，以及在 提交时否则不足以成为现有技术的说明方面，不被明显地和隐含地接受 为本披露的现有技术。 在其它特征中，当所述计时器大于第一周期时，所述APC 诊断模块在所述APC存储模块中设定所述第一 APC值之前限制所述第 一 APC值。 在另外的特征中，当所述第二 APC值小于或等于所述总和 时，所述APC诊断^t块递减所述计时器。 在其它特征中，所述APC安全系统还包括诊断允许才莫块。 所述诊断允许模块基于发动机速度来允许或禁止所述APC诊断模块。在其它特征中，所述第一气缸是按照点火顺序下一个要点火的气缸，所述第二气缸在所述第一气缸之后点火。 在另外的特征中，所述方法还包括还基于发动机估算转 矩输出相对于APC的导数来确定所述APC阈值。 在其它特征中，所述方法还包括在所述第二APC值大于 所述总和时递增计时器。 在另外的特征中，所述方法还包括在至少一个预定位置 中设定所述第一 APC值。
0022在其它特征中，所述方法还包括当所述计时器大于第一 周期时，在所述设定之前限制所述第一 APC值。在其它特征中，所述 限制包括基于所述第二 APC值来限制所述第一 APC值。 在另外的特征中，所述选择性地诊断包括当所述计时器 大于第二周期时，诊断到所述故障，其中，所述第二周期大于所述第一 周期。
图；和 以下说明本质上仅为示范性的且绝不意图限制本发明、它 的应用、或使用。为了清楚起见，在附图
中使用相同的附图标记标识类 似的元件。如在此所4吏用的，短语A、 B和C中的至少一个应当理解为 是指使用非排他逻辑或的一种逻辑(A或B或C)。应当理解的是，方1 °如、在此、^使用的f术语模块指的是专用集成电路(ASIC )、 电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、 或组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所迷功能的其他合适的部件。 APC诊断才莫块基于APC阈值和所述第一和第二 APC值来 选择性地诊断所述APC确定才莫块中的故障。更具体地，所述APC诊断 模块在所述第二 APC值大于所述第一 APC值和所述APC阈值的总和时 选择性地诊断所述APC确定模块中的故障。 来自进气歧管110的空气通过相关进气门122被吸入到气 缸118中。ECM114控制由燃料喷射系统124喷射的燃料量。燃料喷射 系统124可以在中心位置处将燃料喷射入进气歧管IIO或在多个位置处
7(例如在每个气缸的进气门的附近)喷射入进气歧管110。可选地，燃
料喷射系统124可以将燃料直接喷入气缸。 进气门122可以由进气凸轮轴140控制，同时排气门130 可以由排气凸轮轴142控制。在各种实施例中，多个进气凸轮轴可以控 制每个气缸的多个进气门和/或可以控制多组气缸的进气门。相似地，多
个排气凸轮轴可以控制每个气缸的多个排气门和/或可以控制多组气缸 的排气门。气缸致动器模块120可以通过中断燃料和火花的提供和/或禁 用气缸排气门和/或进气门而停用气缸。 发动机系统100也可以包括增压装置，所述增压装置向进 气歧管IIO提供加压的空气。例如，如图l所示，所述增压装置可以包 括涡轮增压器160。该涡轮增压器160可以将压缩空气充气提供给进气 歧管110。该涡轮增压器160可以由例如流经排气系统134的废气提供 动力。用于产生压缩空气充气的空气可以从进气歧管110和/或任何其它 合适的源获得。可选发动机系统可以包括增压器，所述增压器提供压缩空气给进气歧管110并由曲轴驱动。发动机系统IOO也可以包括废气再循 环(EGR)阀170, EGR阀170基于来自ECM 114的EGR信号而将废 气选择性地改向，以返回至进气歧管110。 发动才几系统100可以包括各测量发动才几参数的各种传感 器。例如，发动机系统100包括发动机速度传感器180,发动机速度传 感器180以每分钟转数(RPM)来测量发动机速度。发动机速度传感器 180可以例如基于曲轴的旋转速度来测量发动机速度。发动机系统100 也包括歧管绝对压力(MAP)传感器184、空气质量流量(MAF)传感 器186、节气门位置传感器(TPS) 188、进气空气温度(IAT)传感器 190、和/或任何其它合适的传感器。 MAP传感器184测量进气歧管110中的压力。在各种实施 例中，可以测量发动机真空度，发动机真空度为环境空气压力(即，大 气压力)与进气歧管110中的压力之间的差。MAF传感器186测量通过 节气门阀112的空气质量流量。 一个或更多节气门位置传感器(如，TPS 188)测量节气门阀112的位置。IAT传感器190测量吸进发动机系统 100的空气的温度。ECM 114可以使用来自各个传感器的信号以作出发 动才几系统100的控制决定。 现参考图2,示出了示例性发动机控制系统200的功能框 图。发动机控制沖莫块(ECM) 114包括车轴转矩裁定冲莫块216。所述车 轴转矩裁定模块216在来自于所述驾驶员输入模块104的驾驶员输入和 其它车轴转矩请求之间进行裁定。例如，所述驾驶员输入可以包括加速 踏板位置。所述其它车轴转矩请求可以包括在换档期间请求的转矩减 小，在车轮打滑期间请求的转矩减小、和控制车辆速度的转矩请求。 所述即时转矩可以4吏用快速响应的发动才几致动器实现，而 较慢的发动机致动器目标在于实现所述预测转矩。例如，火花正时可以 使用火花致动器模块126相对快地调整，而凸轮移相器角度和节气门位 置可能响应较慢。所述车轴转矩裁定^t块216将所述预测转矩和即时转 矩输出给驱动转矩裁定模块218。 所述驱动转矩裁定冲莫块218将接收的预测和即时转矩与驱 动转矩请求进行裁定。所述驱动转矩请求可以包括例如用于发动机过速 保护的转矩减小和用于防止失速的转矩增加。 所述预测转矩控制^莫块224基于预测转矩确定期望发动机 参数。仅作为示例，所述预测转矩控制模块224可以基于预测转矩确定 期望歧管绝对压力(MAP )、期望节气门面积、和/或期望每缸空气(APC )。 所述即时转矩控制模块226基于即时转矩确定期望火花提 前。例如，所述期望火花提前可以相对于预定火花正时(如，为产生最 大量转矩而标定的火花正时)来确定。所述火花致动器模块126基于该 期望火花提前来控制所述火花正时。 增压排定模块228基于期望MAP控制增压致动器模块 162,且增压致动器模块162控制所述增压装置。节气门致动器模块116 基于期望节气门面积控制节气门阀112的开度。移相器排定模块230基 于期望APC产生进气和排气移相器指令。移相器排定模块230还可以基 于其它发动机参数(如发动机速度)来产生进气和排气移相器指令。移相器致动器模块158基于所述指令控制进气和排气凸轮移相器148和 150。 转矩估算模块232确定发动机102的估算转矩输出。转矩 估算模块232可以基于APC、火花提前、MAF、和/或任何其它合适参 数来确定估算转矩。所述估算转矩可以定义为通过将火花提前设定为标 定值在当前空气流量状况下能够即时产生的转矩量。该值可以基于发动 机102在所述发动机速度和APC时能够产生最大转矩量的火花提前来 标定。 根据本申请的转矩估算模块232包括确定第一APC和第二 APC的APC安全模块(APCSM ) 300 (见图3 )。所述第一 APC和第 二 APC可以分别称为APd和APC2。 APC安全模块300基于在计算第 一 APC和第二 APC时的工作状况确定APC阈值。现在参考图3,示出了 APC安全模块(APCSM ) 300的示 例性实施例的功能框图。APC安全模块300包括APC确定模块302、 APC存储模块304、计算模块306、和APC阈值确定模块308。 APC安 全模块300也包括APC诊断模块310和诊断允许模块312。 ECM 114按照预定顺序指令发动机102各个气缸的点火事 件。气缸点火的顺序可以称为点火顺序。APC确定才莫块302基于由MAF 传感器186测量的MAF来确定第一 APC ( APd )和笫二 APC ( APC2)。 第一 APC和第二 APC也可以基于进气和排气移相器角度、RPM、 MAP、 和/或任何其它合适参数来确定。APC确定模块302以预定速率(如， 每个点火事件一次)计算和输出该对APC (即， 一个第一 APC和一个 第二APC)。第一 APC对应于4安照点火顺序下一个气缸内在该气缸点火时的估算空气量。第二 APC对应于按照点火顺序在下一个气缸之后 的气缸内在该气缸点火时的估算空气量。换句话说，第二 APC对应于 在下一个气缸之后的气缸内的估算空气量。 当被允许时，APC诊断模块310确定第一和第二 APC之间 的差。APC诊断模块310基于从第二 APC减去第一 APC来确定笫一和 第二APC之间的差。换句话说，APC诊断才莫块310使用以下公式来确 定第一和第二 APC之间的差
<formula>formula see original document page 13</formula>
其中，差是第一和第二 APC之间的差，APd和APC2分别是第一和第 二 APC。APC诊断模块310基于对第一和第二 APC之间的差与APC
阈值的比较来递增或递减计数器或计时器，如计时器314。例如，当第 一和第二 APC之间的差大于APC阈值时，APC诊断模块310递增计时 器314。换句话说，当第二 APC大于第一APC与APC阈值的总和时， APC诊断模块310递增计时器314。否则，APC诊断模块310可以递减 计时器314。 APC诊断模块310将第一 APC提供给APC存储模块304 以便存储。然而，APC诊断模块310可以在将第一 APC提供给APC存 储才莫块304之前限制第一APC。更具体地，APC诊断纟莫块310基于计时 器314与第 一时间周期的比较来选择性地限制所提供的第一 APC。APC诊断模块310可以任何合适的方式限制第一 APC。 APC诊断模块310可以基于例如第二 APC和APC阈值来限制提供给 APC存储模块304的第一 APC。仅作为示例，APC诊断模块310可以 使用以下公式来限制第一 APC:
^PC; = ^1PC2 —vlPCI竭值(5 )
其中，APd和APC2分别是第一和第二 APC。 APC诊断^t块310基于计时器314与第二时间周期的比较 来选择性地诊断APC确定模块302中的故障。APC诊断模块310基于 所述诊断来产生APC故障指示器(例如，信号)。仅作为示例，当计 时器314大于或等于第二时间周期时，APC诊断模块310诊断到故障。 第二周期可以是可标定的，且可以设定为例如约175.0 ms或200.0 ms。 仅作为示例，笫二周期可以设定为之后驾驶员可以感觉到发动机102输 出的转矩的变化的最大时间量。在步骤416,控制过程限制笫一 APC并在APC存储^莫块 304中设定第一APC。由此，当计时器超过第一周期时，控制过程限制 第一 APC。控制过程可以基于第二 APC和APC阈值来限制第一 APC。 仅作为示例，控制过程可以使用上述公式(5)来设定第一APC。 控制过程以步骤418继续，其中，控制过程确定计时器是 否大于或等于第二周期。如果是真，那么控制过程前进到步骤420;否 则，控制过程返回到步骤404。仅作为示例，第二周期可以设定为200.0 ms。在步骤420，控制过程诊断并报告故障，且控制过程结束。由此， 当计时器超过第二周期时，控制过程报告故障。当报告故障时，也可以 采取补救动作，如降4氐发动机102的转矩输出。 回到步骤424(即，当第一 APC与第二 APC之间的差小于 或等于APC阈值时)，控制过程递减计时器。因而，控制过程基于第 一 APC与第二 APC之间的差是否大于APC阈值来递减计时器或递增计 时器。如果是，控制过程递增计时器；否则，控制过程递减计时器。在 步骤426中，控制过程确定计时器是否小于零(O.Os)。如果是，控制 过程返回到步骤402，其中，计时器设定为零；否则，控制过程返回到 步骤404。换句话说，控制过程将计时器限制为零。 现在本领域中技术人员能够从前述说明理解到，本发明的 广泛教示可以以多种形式实施。因此，尽管本发明包括特定的示例，由 于当研究附图、说明书和以下权利要求书时，其他修改对于技术人员来 说是显而易见的，所以本发明的真实范围并不如此限制。
权利要求
1.一种用于车辆的每缸空气(APC)安全系统，包括APC确定模块，所述APC确定模块基于进入发动机的空气质量流量(MAF)来分别确定所述发动机的第一和第二气缸的第一和第二APC值；APC阈值确定模块，所述APC阈值确定模块基于所述第一APC值和所述第一气缸的火花正时来确定APC阈值；和APC诊断模块，所述APC诊断模块在所述第二APC值大于所述第一APC值和所述APC阈值的总和时选择性地诊断所述APC确定模块中的故障。
2. 根据权利要求1所述的APC安全系统，其中，所述第一气缸是按 照点火顺序下一个要点火的气缸，所述笫二气缸在所述第 一气缸之后点 火。
3. 根据权利要求1所述的APC安全系统，其中，所述APC阈值确定 模块进一步基于所述发动机的估算转矩输出相对于APC的导数来确定 所述APC阈值。
4. 根据权利要求1所述的APC安全系统，其中，所述APC诊断模块 在所述第二APC值大于所述总和时递增计时器。
5. 根据权利要求4所述的APC安全系统，还包括APC存储模块，其 中，所述APC诊断模块在所述APC存储模块的至少一个预定位置中设定 所述第一APC值。
6. 根据权利要求5所述的APC安全系统，其中，当所述计时器大于 第 一 周期时，所述APC诊断模块在所述APC存储模块中设定所述第一 APC值之前限制所述第一APC值。
7. 根据权利要求6所述的APC安全系统，其中，所述APC诊断模块 基于所述第二APC值来限制所述第一APC值。
8. 根据权利要求6所述的APC安全系统，其中，当所述计时器大于 第二周期时，所述APC诊断模块诊断到所述故障，其中，所述笫二周期 大于所述第一周期。
9. 根据权利要求4所述的APC安全系统，其中，当所述第二APC值 小于或等于所述总和时，所述APC诊断模块递減所述计时器。
10. 根据权利要求1所述的APC安全系统，还包括诊断允许冲莫块，其中，所述诊断允许模块基于发动机速度来允许或禁止所述APC诊断模块。
11. 根据权利要求10所述的APC安全系统，其中，当所述发动机速 度小于速度阈值时，所述诊断允许模块禁止所述APC诊断模块。
12. —种用于车辆的每缸空气(APC)系统的方法，包括 基于进入发动机的空气质量流量(MAF)来分别确定所述发动机的第一和第二气缸的第一和第二APC值；基于所述第一APC值和所述第一气缸的火花正时来确定APC阈值；和在所述第二 APC值大于所述第一APC值和所述APC阈值的总和时， 选择性地诊断所述笫一APC值中的故障。
13. 根据权利要求12所述的方法，其中，所述笫一气缸是按照点火 顺序下一个要点火的气缸，所述第二气缸在所述第一气缸之后点火。
14. 根据权利要求12所述的方法，还包括进一步基于所述发动机 的估算转矩输出相对于APC的导数来确定所述APC阈值。
15. 根据权利要求12所述的方法，还包括在所述笫二APC值大于 所述总和时递增计时器。
16. 根据权利要求15所述的方法，还包括在至少一个预定位置中 设定所述第一APC值。
17. 根据权利要求16所述的方法，还包括当所述计时器大于第一 周期时，在所述设定之前限制所述第一APC值。
18. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述限制包括基于所述第 二 APC值来限制所述第一 APC值。
19. 根据权利要求17所述的方法，其中，所述选择性地诊断包括 当所述计时器大于第二周期时，诊断到所述故障，其中，所述笫二周期 大于所述第一周期。
20. 根据权利要求15所述的方法，还包括当所述第二APC值小于或等于所述总和时，递减所述计时器。
21. 根据权利要求12所述的方法，还包括基于发动机速度来允许 或禁止所述诊断。
22. 根据权利要求21所述的方法，其中，所述允许或禁止包括当 所述发动机速度小于速度阈值时，禁止所述诊断。
全文摘要
本发明涉及用于发动机转矩输入每缸空气计算的安全性。一种用于车辆的每缸空气(APC)安全系统包括APC确定模块、APC阈值确定模块、和APC诊断模块。所述APC确定模块基于进入发动机的空气质量流量(MAF)来分别确定发动机的第一和第二气缸的第一和第二APC值。所述APC阈值确定模块基于所述第一APC值和所述第一气缸的火花正时来确定APC阈值。所述APC诊断模块在所述第二APC值大于所述第一APC值和所述APC阈值的总和时选择性地诊断所述APC确定模块中的故障。
文档编号F02D43/00GK101586504SQ20091014170
公开日2009年11月25日 申请日期2009年5月21日 优先权日2008年5月21日
发明者B·D·勒曼, J·M·斯滕普尼克, L·K·维金斯, M·H·科斯丁, R·德保拉, T·J·哈特里 申请人:通用汽车环球科技运作公司