专利名称：选择性排气再循环诊断系统和方法
选择性排气再循环诊断系统和方法技术领域
本公开涉及内燃发动机并且更具体地涉及发动机排气再循环诊断系统和方法。
背景技术：
这里提供的背景技术是为了大体呈现公开内容的背景。截止到本发明背景部分中 描述的目前命名的发明人的工作以及本说明书的各方面不另外视为在提交时的现有技术， 其既不明确也不隐含地被认为是抵触本公开的现有技术。
发动机燃烧空气和燃料来产生扭矩。空气通过空气引入系统流入发动机内。通过 一个或更多个燃料喷射器来提供燃料。由于燃烧导致的排气从发动机被排放到排气系统。 空气质量流量(MAF)传感器测量进入空气引入系统的空气的质量流动速率。
排气再循环(EGR)系统将排气再循环回到空气引入系统。对于流回到空气引入系 统的排气，排气系统内的压力必须大于空气引入系统内的压力。EGR系统可以被控制成向每 个汽缸提供排气、空气和燃料的目标混合物。在没有保持目标混合时发动机可能不按计划 运转。此外，例如出于机载诊断(OBD)的原因和/或一个或更多个其他适当原因，可能需要 识别出EGR系统中故障的存在。发明内容
用于车辆的系统包括第一排气流速(EGF)估计模块、第二 EGF估计模块和EGF故障 探测模块。第一 EGF估计模块基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回进气歧管的排气的第 一流速。第二 EGF估计模块基于发动机转速和发动机负载估计再循环回进气歧管的排气的 第二流速。EGF故障探测模块基于第一流速和第二流速选择性地指示出排气再循环(EGR) 系统中存在故障。
在其他特征中，用于车辆的系统包括第一排气流速(EGF)估计模块和EGF故障探 测模块。第一 EGF估计模块基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回进气歧管的排气的第一 流速。EGF故障探测模块基于第一流速选择性地指示出排气再循环(EGR)阀中存在泄漏。
方法包括基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回进气歧管的排气的第一流速； 基于发动机转速和发动机负载估计再循环回进气歧管的排气的第二流速；以及基于第一流 速和第二流速选择性地指示出排气再循环(EGR)系统中存在故障。
在其他特征方面，方法包括基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回进气歧管的 排气的第一流速；以及基于第一流速选择性地指示出排气再循环(EGR)阀中存在泄漏。
本发明还提供了以下方案。
方案1. 一种用于车辆的系统，包括第一排气流速(EGF)估计模块，其基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回所述进气歧 管的排气的第一流速；第二 EGF估计模块，其基于发动机转速和发动机负载估计再循环回所述进气歧管的排 气的第二流速；以及EGF故障探测模块，其基于所述第一流速和所述第二流速选择性地指示出排气再循环 (EGR)系统中存在故障。
方案2.根据方案I所述的系统，其中所述第二 EGF估计模块还基于EGR阀的开度 来估计所述第二流速。
方案3.根据方案I所述的系统，其中所述故障指示出故障的进气氧(IO)传感器、 故障的排气氧(EO)传感器、故障的发动机转速传感器、不同于预期的EGR阀开度以及脉动 的排气流中的至少一者。
方案4.根据方案I所述的系统，其中所述EGF故障探测模块基于所述发动机转速 的变化和所述发动机负载的变化选择性地禁用所述指示。
方案5. —种用于车辆的系统，包括第一排气流速(EGF)估计模块，其基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回所述进气歧 管的排气的第一流速；以及EGF故障探测模块，其基于所述第一流速选择性地指示出排气再循环(EGR)阀中存在 泄漏。
方案6.根据方案5所述的系统，其中当所述EGR阀关闭时所述EGF故障探测模块 基于所述第一流速和预定流速之间的差值选择性地指示出存在泄漏。
方案7.根据方案6所述的系统，其中当所述差值大于预定值时所述EGF故障探测 模块指示出存在泄漏。
方案8.根据方案5所述的系统，还包括第二 EGF估计模块，其基于发动机转速和 发动机负载估计再循环回所述进气歧管的排气的第二流速。
方案9.根据方案8所述的系统，其中当所述EGR阀打开时，所述EGF故障探测模 块基于所述第一流速和所述第二流速之间的差值选择性地指示出存在泄漏。
方案10.根据方案9所述的系统，其中当所述差值大于预定值时所述EGF故障探 测模块指示出存在泄漏。
方案11. 一种方法，包括基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回所述进气歧管的排气的第一流速；基于发动机转速和发动机负载估计再循环回所述进气歧管的排气的第二流速；以及 基于所述第一流速和所述第二流速选择性地指示出排气再循环(EGR)系统中存在故障。
方案12.根据方案11所述的方法，其中还基于EGR阀的开度来估计所述第二流 速。
方案13.根据方案11所述的方法，其中所述故障指示出故障的进气氧(IO)传感 器、故障的排气氧(EO)传感器、故障的发动机转速传感器、不同于预期的EGR阀开度以及脉 动的排气流中的至少一者。
方案14.根据方案11所述的方法，还包括基于所述发动机转速的变化和所述发 动机负载的变化选择性地禁用所述指示。
方案15. —种方法,包括基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回所述进气歧管的排气的第一流速；以及 基于所述第一流速选择性地指示出排气再循环(EGR)阀中存在泄漏。
方案16.根据方案15所述的方法，其中当所述EGR阀关闭时基于所述第一流速和 预定流速之间的差值选择性地指示出存在泄漏。
方案17.根据方案16所述的方法，还包括当所述差值大于预定值时指示出存在 泄漏。
方案18.根据方案15所述的方法，还包括基于发动机转速和发动机负载估计再 循环回所述进气歧管的排气的第二流速。
方案19.根据方案18所述的方法，其中当所述EGR阀打开时，基于所述第一流速 和所述第二流速之间的差值选择性地指示出存在泄漏。
方案20.根据方案19所述的方法，还包括当所述差值大于预定值时指示出存在 泄漏。
通过本文下面提供的详细描述，本公开的进一步应用领域将变得明显。应理解详 细描述和具体示例意在仅作为说明性的目的，并且不意图限制本公开的范围。
通过详细描述和附图，将更全面地理解本公开，其中图1是根据本发明的发动机系统的示例的功能框图；图2是根据本发明的发动机控制模块的示例的功能框图；图3是根据本发明的排气流速(EGF)故障探测模块的示例的功能框图；图4是根据本发明的用于确定EGR系统的故障存在的示例性方法的流程图；图5是根据本发明的发动机控制模块的另一示例的功能框图；图6是根据本发明的泄漏探测模块的示例的功能框图；以及 图7是根据本发明的用于确定EGR阀的泄漏存在的示例性方法的流程图。
具体实施方式
下面的描述实际上仅是示例性的，决不意图限制本公开、其应用或用途。为了清晰 的目的，相同附图标记将在附图中使用以标识相似元件。如本文使用的，短语A、B和C中的 至少一个应被解释为使用非排他性逻辑或的逻辑(A或B或C)。应理解，方法中的步骤可以 按不同顺序被执行而不改变本公开的原理。
如本文使用的，术语模块可以指代下列各项、作为下列各项的一部分、或者包括下 列各项专用集成电路(ASIC)、电子电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)JAS 代码的处理器(共享、专用或成组)、提供所述功能的其他适当部件、或者上述一些或全部的 组合，例如片上系统。术语模块可以包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或 成组)。
上面使用的术语代码可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例 程、函数、类和/或对象。上面使用的术语“共享的”表示来自多个模块的一些或全部代码 可以使用单个(共享的)处理器来执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个 (共享的)存储器存储。上面使用的术语“成组的”表示来自单个模块的一些或全部代码可 以采用一组处理器或一组执行引擎来执行。例如，处理器的多个核和/或多个线程可以被 认为是执行引擎。在各种实现方式中，执行引擎可以在一个处理器范围、在多个处理器范围和在多个位置的处理器(诸如并行处理布置的多个服务器)范围内成组。此外，来自单个模 块的一些或全部代码可以使用一组存储器来存储。
排气再循环(EGR)系统将排气再循环回到进气歧管。可以基于将排气再循环回到 进气歧管的目标量来控制EGR系统。不过在一些情况下，EGR系统可以将多于或少于目标 量的排气量再循环回到进气歧管。仅作为示例，当存在EGR故障时，EGR系统会将更多或更 少的排气再循环回到进气歧管。可以是由于但不限于故障的进气氧传感器、故障的排气氧 传感器、故障的发动机转速传感器、不同于预期的EGR阀打开(开度)以及脉动的排气流而导 致EGR故障。
ECM可以使用来自进气氧传感器、排气氧传感器和空气质量流量(MAF)传感器的 测量值来估计被传输到进气歧管的排气的第一量。ECM可以使用发动机转速、发动机负载和 EGR阀的打开来估计被传输到进气歧管的排气的第二量。ECM比较第一和第二量。ECM基于 第一和第二量选择性地指示出是否存在EGR故障。
现在参考图1，示出了发动机系统10的示例的功能框图。本公开可应用于其他类 型的发动机系统。发动机系统10包括进气歧管12、发动机14和EGR系统16。
空气可以通过节气门15被吸入到进气歧管12内。发动机14燃烧汽缸内的空气 /燃料混合物从而驱动曲轴。发动机14将排气输出到排气歧管18。催化剂20从排气歧 管18接收排气并且与排气的各种成分反应。仅作为示例，催化剂20可以包括三元催化剂 (TffC),催化转化器或其他适当的排气催化剂。
EGR系统16可以将一部分排气再循环回进气歧管12。EGR系统16可以包括EGR 阀24和EGR管道26。EGR系统16还可以包括EGR冷却器28、EGR旁通阀30和EGR旁通管 道32。EGR冷却器28、EGR旁通阀30和EGR旁通管道32可以以各种实施方式从EGR系统 16排出。
打开EGR阀24允许排气经由EGR管道26被抽吸通过EGR冷却器28。在EGR阀 24打开时打开EGR旁通阀30允许排气经由EGR旁通管道32绕过EGR冷却器28。EGR阀 24和EGR旁通阀30的打开可以配合，例如将冷却排气(经由EGR管道26)和未冷却排气(经 由EGR旁通管道32)的所需混合物再循环回进气歧管12。
发动机控制模块(ECM) 34调节发动机系统10的操作。ECM 34与歧管绝对压力 (MAP)传感器36、进气氧(10)传感器38和排气氧(EO)传感器40通信。ECM 34还与发动 机转速(RPM)传感器42、空气质量流量(MAF)传感器44、发动机冷却剂温度传感器46和排 气温度传感器48通信。
MAP传感器36生成指示进气歧管12中的绝对压力的MAP信号。RPM传感器42生 成指示RPM的RPM信号。IO传感器38生成指示进气歧管12内存在的氧量(例如浓度)的 IO信号。进气歧管12内存在的氧量将被称为进气氧量。EO传感器40生成指示排气中存 在的氧量(例如浓度)的EO信号。排气中存在的氧量将被称为排气氧量。虽然EO传感器 40被描述为位于催化剂20下游，不过EO传感器40可以位于催化剂20上游。发动机冷却 剂温度传感器46生成指示发动机冷却剂温度的冷却剂温度信号。排气温度传感器48生成 指示在EGR排气流动通过EGR冷却器28和/或其他处理装置(未示出)之前的排气温度的 排气温度信号。
MAF传感器44生成指示进入进气歧管12的空气的质量流速的MAF信号。ECM 34确定发动机负载。仅作为示例，ECM 34可以基于发动机输出扭矩和/或发动机14的燃料加注速率来确定发动机负载。燃料加注速率可以例如是每个燃烧事件的燃料量(例如体积或质量)。
ECM 34基于发动机负载、RPM、进气氧量和排气氧量来确定EGR系统16的运转状态。运转状态可以表明EGR系统16是否具有EGR故障。ECM 34基于ECR的所需量来改变 EGR阀24的开度。例如，ECM 34可以通过增加EGR阀24的开度来增加回到进气歧管12的 EGR的量(例如流速)，并且反之亦然。
现在参考图2，示出了 ECM 34的示例的功能框图。ECM 34包括第一排气流速(EGF) 估计模块52、第二 EGF估计模块54、EGF故障探测模块56、EGR控制模块58和存储器60。
第一 EGF估计模块52生成第一 EGF。第一 EGF指的是回到进气歧管12的EGR的第一探测流速。第一 EGF估计模块52基于进气氧量、排气氧量和MAF计算第一 EGF。仅作为示例，第一 EGF可以使用等式(I)和等式(2)来计算
权利要求
1.一种用于车辆的系统，包括 第一排气流速(EGF)估计模块，其基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回所述进气歧管的排气的第一流速； 第二 EGF估计模块，其基于发动机转速和发动机负载估计再循环回所述进气歧管的排气的第二流速；以及 EGF故障探测模块，其基于所述第一流速和所述第二流速选择性地指示出排气再循环(EGR)系统中存在故障。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二EGF估计模块还基于EGR阀的开度来估计所述第二流速。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述故障指示出故障的进气氧(IO)传感器、故障的排气氧(EO)传感器、故障的发动机转速传感器、不同于预期的EGR阀开度以及脉动的排气流中的至少一者。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述EGF故障探测模块基于所述发动机转速的变化和所述发动机负载的变化选择性地禁用所述指示。
5.一种用于车辆的系统，包括 第一排气流速(EGF)估计模块，其基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回所述进气歧管的排气的第一流速；以及 EGF故障探测模块，其基于所述第一流速选择性地指示出排气再循环(EGR)阀中存在泄漏。
6.根据权利要求5所述的系统，其中当所述EGR阀关闭时所述EGF故障探测模块基于所述第一流速和预定流速之间的差值选择性地指示出存在泄漏。
7.根据权利要求6所述的系统，其中当所述差值大于预定值时所述EGF故障探测模块指示出存在泄漏。
8.根据权利要求5所述的系统，还包括第二EGF估计模块，其基于发动机转速和发动机负载估计再循环回所述进气歧管的排气的第二流速。
9.一种方法，包括 基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回所述进气歧管的排气的第一流速； 基于发动机转速和发动机负载估计再循环回所述进气歧管的排气的第二流速；以及 基于所述第一流速和所述第二流速选择性地指示出排气再循环(EGR)系统中存在故障。
10.一种方法，包括 基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回所述进气歧管的排气的第一流速；以及 基于所述第一流速选择性地指示出排气再循环(EGR)阀中存在泄漏。
全文摘要
本发明涉及选择性排气再循环诊断系统和方法。用于车辆的系统包括第一排气流速(EGF)估计模块、第二EGF估计模块和EGF故障探测模块。第一EGF估计模块基于进气歧管内的氧浓度估计再循环回进气歧管的排气的第一流速。第二EGF估计模块基于发动机转速和发动机负载估计再循环回进气歧管的排气的第二流速。EGF故障探测模块基于第一流速和第二流速选择性地指示出排气再循环(EGR)系统中存在故障。
文档编号F02M25/07GK103016213SQ20121035400
公开日2013年4月3日 申请日期2012年9月21日 优先权日2011年9月21日
发明者B.J.宋, V.拉马潘, D.W.伯利 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司