用于诊断燃料系统压力传感器的系统和方法

用于诊断燃料系统压力传感器的系统和方法
【专利摘要】本发明涉及用于诊断燃料系统压力传感器的系统和方法。所述系统包括点火检测模块、压力传感器、压力偏差模块和压力传感器诊断模块。所述点火检测模块检测发动机何时启动。当所述发动机启动时并且当发动机的燃料系统的净化阀关闭时，所述压力传感器产生表明所述燃料系统内的第一压力的第一压力信号。所述压力偏差模块确定在第一时段中所述第一压力信号的偏差量。所述压力传感器诊断模块基于在所述第一时段中所述第一压力信号的偏差量来确定所述压力传感器的状态。
【专利说明】用于诊断燃料系统压力传感器的系统和方法

【技术领域】
[0001]本公开总体上涉及车辆诊断系统，且更具体地涉及用于诊断车辆的燃料系统的压力传感器的系统和方法。

【背景技术】
[0002]在此提供的【背景技术】描述用于总体上介绍本公开的背景的目的。当前署名发明人的工作(在【背景技术】部分描述的程度上)以及本描述中否则不足以作为申请时现有技术的各方面，既不明显地也非隐含地被承认为与本公开相抵触的现有技术。
[0003]内燃发动机在汽缸内燃烧空气和燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。进入发动机的空气流经由节气门被调节。更具体而言，节气门调整节流面积，这增加或减小进入发动机的空气流。随着节流面积增加，进入发动机的空气流增加。燃料控制系统调整燃料喷射的速率以向汽缸提供期望的空气/燃料混合物和/或实现期望的扭矩输出。增加提供至汽缸的空气和燃料的量增加了发动机的扭矩输出。
[0004]在火花点火发动机中，火花引发提供给汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，汽缸中的压缩燃烧了提供给汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流量可以是用于调整火花点火发动机的扭矩输出的主要机制，而燃料流量可以是用于调整压缩点火发动机的扭矩输出的主要机制。


【发明内容】

[0005]一种系统包括点火检测模块、压力传感器、压力偏差模块和压力传感器诊断模块。所述点火检测模块检测发动机何时启动。当所述发动机启动时并且当发动机的燃料系统的净化阀关闭时，所述压力传感器产生表明所述燃料系统内的第一压力的第一压力信号。所述压力偏差模块确定在第一时段中所述第一压力信号的偏差量。所述压力传感器诊断模块基于在所述第一时段中所述第一压力信号的偏差量来确定所述压力传感器的状态。
[0006]在其他特征中，所述压力偏差模块基于在所述第一时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
[0007]在其他特征中，所述压力传感器诊断模块在所述第一压力信号的偏差量小于第一阈值的情况下确定所述压力传感器正常地操作，并且在所述第一压力信号的偏差量大于或等于第一阈值的情况下确定所述压力传感器有故障。所述第一阈值基于所述净化阀的泄漏定额(rating)被确定。
[0008]在其他特征中，当所述燃料系统的净化阀以占空比循环时，所述压力传感器随后产生表明所述燃料系统内的第二压力的第二压力信号。所述压力偏差模块确定在第二时段中所述第二压力信号的偏差量。所述系统还包括净化流量诊断模块，在所述第一压力信号的偏差量小于所述第一阈值并且所述第二压力信号的偏差量小于第二阈值的情况下，所述净化流量诊断模块诊断出与通过所述净化阀的流量相关的故障。
[0009]在其他特征中，所述压力偏差模块基于在所述第二时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
[0010]在其他特征中，所述净化流量诊断模块基于所述净化阀中的流量限制与所述偏差量之间的预定关系来确定所述第二阈值。
[0011]在其他特征中，所述净化流量诊断模块基于在所述第二时段期间提供至所述发动机的增压量来调节所述偏差量。
[0012]在其他特征中，所述净化流量诊断模块基于提供至所述发动机的增压量来确定所述第二阈值。
[0013]在其他特征中，所述系统还包括阀控制模块，所述阀控制模块在所述第二时段期间将所述净化阀的占空比控制在预定值。
[0014]在其他特征中，所述系统还包括通风阀控制模块，所述通风阀控制模块在所述第二时段期间打开所述燃料系统的通风阀。
[0015]在其他特征中，一种方法包括:检测发动机何时启动；当所述发动机启动时并且当发动机的燃料系统的净化阀关闭时，利用压力传感器来产生表明所述燃料系统内的第一压力的第一压力信号；确定在第一时段中所述第一压力信号的偏差量；以及基于在所述第一时段中所述第一压力信号的偏差量来确定所述压力传感器的状态。
[0016]在其他特征中，所述方法还包括:基于在所述第一时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
[0017]在其他特征中，所述方法还包括:在所述第一压力信号的偏差量小于第一阈值的情况下确定所述压力传感器正常地操作，并且在所述第一压力信号的偏差量大于或等于第一阈值的情况下确定所述压力传感器有故障；以及基于所述净化阀的泄漏定额来确定所述第一阈值。
[0018]在其他特征中，所述方法还包括:当所述燃料系统的净化阀以占空比循环时，随后产生表明所述燃料系统内的第二压力的第二压力信号；确定在第二时段中所述第二压力信号的偏差量；以及在所述第一压力信号的偏差量小于所述第一阈值并且所述第二压力信号的偏差量小于第二阈值的情况下，诊断出与通过所述净化阀的流量相关的故障。
[0019]在其他特征中，所述方法还包括:基于在所述第二时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
[0020]在其他特征中，所述方法还包括:基于所述净化阀中的流量限制与所述偏差量之间的预定关系来确定所述第二阈值。
[0021]在其他特征中，所述方法还包括:基于在所述第二时段期间提供至所述发动机的增压量来调节所述偏差量。
[0022]在其他特征中，所述方法还包括:基于提供至所述发动机的增压量来确定所述第二阈值。
[0023]在其他特征中，所述方法还包括:在所述第二时段期间将所述净化阀的占空比保持在预定值。
[0024]在其他特征中，所述方法还包括:在所述第二时段期间打开所述燃料系统的通风阀。
[0025]本发明还可包括下列方案。
[0026]1.一种系统,所述系统包括:
点火检测模块，所述点火检测模块检测发动机何时启动；
压力传感器，当所述发动机启动时并且当发动机的燃料系统的净化阀关闭时，所述压力传感器产生表明所述燃料系统内的第一压力的第一压力信号；
压力偏差模块，所述压力偏差模块确定在第一时段中所述第一压力信号的偏差量；以及
压力传感器诊断模块，所述压力传感器诊断模块基于在所述第一时段中所述第一压力信号的偏差量来确定所述压力传感器的状态。
[0027]2.根据方案I所述的系统，其中，所述压力偏差模块基于在所述第一时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
[0028]3.根据方案I所述的系统，其中，所述压力传感器诊断模块在所述第一压力信号的偏差量小于第一阈值的情况下确定所述压力传感器正常地操作，并且在所述第一压力信号的偏差量大于或等于第一阈值的情况下确定所述压力传感器有故障，且其中，所述第一阈值基于所述净化阀的泄漏定额被确定。
[0029]4.根据方案3所述的系统，其中，当所述燃料系统的净化阀以占空比循环时，所述压力传感器随后产生表明所述燃料系统内的第二压力的第二压力信号，且其中，所述压力偏差模块确定在第二时段中所述第二压力信号的偏差量，所述系统还包括:
净化流量诊断模块，在所述第一压力信号的偏差量小于所述第一阈值并且所述第二压力信号的偏差量小于第二阈值的情况下，所述净化流量诊断模块诊断出与通过所述净化阀的流量相关的故障。
[0030]5.根据方案4所述的系统，其中，所述压力偏差模块基于在所述第二时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
[0031]6.根据方案4所述的系统，其中，所述净化流量诊断模块基于所述净化阀中的流量限制与所述偏差量之间的预定关系来确定所述第二阈值。
[0032]7.根据方案4所述的系统，其中，所述净化流量诊断模块基于在所述第二时段期间提供至所述发动机的增压量来调节所述偏差量。
[0033]8.根据方案4所述的系统，其中，所述净化流量诊断模块基于提供至所述发动机的增压量来确定所述第二阈值。
[0034]9.根据方案4所述的系统，还包括阀控制模块，所述阀控制模块在所述第二时段期间将所述净化阀的占空比控制在预定值。
[0035]10.根据方案4所述的系统，还包括通风阀控制模块，所述通风阀控制模块在所述第二时段期间打开所述燃料系统的通风阀。
[0036]11.一种方法，所述方法包括:
检测发动机何时启动； 当所述发动机启动时并且当发动机的燃料系统的净化阀关闭时，利用压力传感器来产生表明所述燃料系统内的第一压力的第一压力信号；
确定在第一时段中所述第一压力信号的偏差量；以及
基于在所述第一时段中所述第一压力信号的偏差量来确定所述压力传感器的状态。
[0037]12.根据方案11所述的方法，还包括:基于在所述第一时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
[0038]13.根据方案11所述的方法，还包括:
在所述第一压力信号的偏差量小于第一阈值的情况下确定所述压力传感器正常地操作，并且在所述第一压力信号的偏差量大于或等于第一阈值的情况下确定所述压力传感器有故障；以及
基于所述净化阀的泄漏定额来确定所述第一阈值。
[0039]14.根据方案13所述的方法，还包括:
当所述燃料系统的净化阀以占空比循环时，随后产生表明所述燃料系统内的第二压力的第二压力信号；
确定在第二时段中所述第二压力信号的偏差量；以及
在所述第一压力信号的偏差量小于所述第一阈值并且所述第二压力信号的偏差量小于第二阈值的情况下，诊断出与通过所述净化阀的流量相关的故障。
[0040]15.根据方案14所述的方法，还包括:基于在所述第二时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
[0041]16.根据方案14所述的方法，还包括:基于所述净化阀中的流量限制与所述偏差量之间的预定关系来确定所述第二阈值。
[0042]17.根据方案14所述的方法，还包括:基于在所述第二时段期间提供至所述发动机的增压量来调节所述偏差量。
[0043]18.根据方案14所述的方法，还包括:基于提供至所述发动机的增压量来确定所述第二阈值。
[0044]19.根据方案14所述的方法，还包括:在所述第二时段期间将所述净化阀的占空比保持在预定值。
[0045]20.根据方案14所述的方法，还包括:在所述第二时段期间打开所述燃料系统的通风阀。
[0046]通过详细描述、权利要求和附图，本公开的其它应用领域将变得显而易见。详细描述和具体示例仅意图用于举例说明的目的，而并非意图限制本公开的范围。

【专利附图】

【附图说明】
[0047]通过详细描述和附图将会更全面地理解本公开，附图中:
图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能框图；
图3是示出根据本公开的原理的示例性控制方法的流程图； 图4是示出根据本公开的原理的示例性压力传感器信号的曲线图；
图5和6是示出根据本公开的原理的用于诊断通过净化阀的流量的示例性值的曲线图；以及
图7是示出根据本公开被执行的燃料系统压力传感器的诊断结果的示例的曲线图。
[0048]在附图中，附图标记可被重复使用，以标示类似和/或相同的元件。

【具体实施方式】
[0049]燃料系统可包括燃料箱和蒸发排放(EVAP)系统，该EVAP系统收集来自燃料箱的燃料蒸汽并且将该燃料蒸汽选择性地提供至发动机，该发动机燃烧该燃料蒸汽。该EVAP系统可包括罐、通风阀、(在密封燃料系统上的)白昼控制阀、和净化阀。罐从燃料箱吸收燃料蒸汽。当通风阀打开时，通风阀允许环境空气进入该罐。净化阀允许燃料蒸汽从罐流动至发动机的进气系统。当通风阀打开以允许空气流通过该罐并且净化阀打开以允许燃料蒸汽进入进气系统时，进气系统中的真空可以将燃料蒸汽从该罐抽吸到进气系统。因此，不是将燃料蒸汽从燃料箱直接引出到大气中，燃料蒸汽在发动机内燃烧，这减少了排放并且提高了燃料经济性。
[0050]控制系统可执行诊断以确保EVAP系统正在正确地运行。在诊断期间，控制系统可关闭通风阀并且打开净化阀，以在燃料系统内产生真空。然后，控制系统在诊断时段期间可使用压力传感器来监测燃料系统中的压力。如果压力减少的量小于阈值，这表明通过净化阀的流量是不足的，那么控制系统可诊断出EVAP系统中的故障。
[0051]如果发动机配置有诸如涡轮增压器的增压装置，那么由于执行诊断所需的时间量，控制系统在增压操作期间可能不会执行该诊断。在该诊断期间，燃料系统的密封部分中的压力可被监测达20至30秒的诊断时段，以允许在燃料系统内建立真空。然而，增压操作可能仅持续达5至10秒的时段，并且如果在诊断时段结束之前增压操作时段就结束了，那么诊断的结果可能是不可靠的。
[0052]此外，在诊断期间，诊断系统关闭通风阀，以将罐从大气隔绝。因此，环境空气不被允许流经该罐，且因此在诊断期间燃料蒸汽不会从罐被净化到进气系统。结果，执行诊断可能降低EVAP可减少排放并提高燃料经济性所能达到的量。
[0053]可基于燃料系统压力传感器来诊断通过净化阀的流量。具体地，可确定由压力传感器产生的信号中的变化。与通过净化阀的流量相关的故障可基于该压力偏差被诊断。净化阀以具有打开时段的一定频率来打开和关闭，所述打开时段基于净化阀的占空比。当净化阀打开和关闭时，通过净化阀的流量导致压力信号的变化。然而，如果存在净化阀中的流量限制，那么压力信号可能不如基于净化阀的占空比所预期那么大程度地改变。当压力偏差小于阈值时，可能诊断到与通过净化阀的流量相关的故障。可基于净化阀中的流量限制和压力偏差之间的预定关系来确定该阈值。
[0054]压力信号可能被监测达相对短的时段(例如，一秒)以确定压力偏差。可执行该诊断以评估在增压操作期间通过净化阀的流量。此外，当系统和方法执行该诊断时，通风阀可打开或关闭。因此，执行该诊断可能不会降低EVAP可减少排放并提高燃料经济性所能达到的量。
[0055]在一些示例中，燃料系统压力传感器可能是嘈杂的。例如，燃料系统压力传感器可以产生电气噪声。替代性地或此外，燃料系统压力传感器可经受到由发动机点火产生的噪声。该噪声可能影响EVAP净化流量诊断的可靠性。例如，当由于EVAP系统的故障而事实上EVAP系统并未进行净化时，嘈杂的燃料系统压力传感器可能错误地表明:EVAP系统正在净化并且净化流量诊断被通过。
[0056]根据本公开的系统和方法当该车辆启动并且尚未开始净化时执行燃料系统压力传感器的诊断。具体地，当车辆启动时并且在净化开始之前，该系统和方法确定由压力传感器产生的信号的偏差。该系统和方法确定该偏差是否小于或等于预定阈值。如果该偏差小于阈值，那么压力传感器被确定为不是嘈杂的并且可靠地执行后续EVAP净化流量诊断。如果该偏差大于或等于阈值，那么该压力传感器被确定为嘈杂的、不能可靠地执行后续EVAP净化流量诊断、并且必须被更换。
[0057]参考图1，发动机系统100包括发动机102，该发动机燃烧空气/燃料混合物以基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入来产生用于车辆的驱动扭矩。驾驶员输入可以基于加速器踏板的位置。驾驶员输入还可以基于巡航控制系统，该巡航控制系统可以是改变车辆速度以保持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。
[0058]空气通过进气系统108被吸入发动机102中。进气系统108包括进气歧管110和节气门112。仅仅是举例，节气门112可包括具有可旋转叶片的蝶阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116，节气门致动器模块116调节节气门112的开度，以控制吸入进气歧管110的空气的量。
[0059]来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的汽缸中。虽然发动机102可包括多个汽缸，但为了说明目的，示出单个代表性汽缸118。仅仅是举例，发动机102可包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个和/或12个汽缸。ECM 114可指令汽缸致动器模块120选择性地停用汽缸中的一些，这在某些发动机操作条件下可以改善燃料经济性。
[0060]发动机102可使用四冲程循环来操作。以下描述的四个冲程被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每周旋转期间，在汽缸118内进行四个冲程中的两个。因此，汽缸118经历所有四个冲程需要两周的曲轴旋转。
[0061]在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入汽缸118中。ECM 114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块调节燃料喷射以实现期望空燃比。燃料可以在中央位置处或在多个位置处(例如，在每个汽缸118的进气阀122附近)喷入进气歧管110中。在各种实施方式中，燃料可以直接喷入汽缸中或喷入与汽缸相关联的混合室中。燃料致动器模块124可以停止向停用的汽缸喷射燃料。
[0062]所喷射的燃料在汽缸118中与空气混合并产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在该情况下汽缸118中的压缩点燃该空气/燃料混合物。替代性地，发动机102可以是火花点火发动机，在该情况下，基于来自ECM 114的信号，火花致动器模块126激励汽缸118中的火花塞128，从而点燃空气/燃料混合物。可相对于活塞处于其称为上止点(TDC)的最高位置的时间来规定火花的正时。
[0063]火花致动器模块126可由规定在TDC之前或之后多远处的正时信号控制，以生成火花。由于活塞位置与曲轴旋转直接相关，因此火花致动器模块126的操作可以与曲轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可停止向停用汽缸提供火花。
[0064]生成火花可被称为点火事件。火花致动器模块126可具有针对每个点火事件改变火花正时的能力。当火花正时信号在上一点火事件和下一点火事件之间变化时，火花致动器模块126还可以能够针对下一点火事件改变火花正时。在各种实施方式中，发动机102可包括多个汽缸，火花致动器模块126可针对发动机102中的全部汽缸将相对于TDC的火花正时改变以相同量。
[0065]在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴。燃烧冲程可被定义为在活塞到达TDC的时刻和活塞返回至下止点(BDC)的时刻之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且使得燃烧副产物通过排气阀130排出。燃烧副产物从车辆经由排气系统134排出。
[0066]进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可以控制汽缸118的多个进气阀(包括进气阀122)和/或可以控制多组汽缸(包括汽缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可以控制汽缸118的多个排气阀和/或可以控制多组汽缸(包括汽缸118)的排气阀(包括排气阀130)。
[0067]汽缸致动器模块120可通过禁止打开进气阀122和/或排气阀130而停用汽缸118。在各种实施方式中，可由除凸轮轴之外的装置(诸如电磁或电液致动器)来控制进气阀122和/或排气阀130。
[0068]进气阀122打开的时刻可由进气凸轮移相器148相对于活塞TDC而改变。排气阀130打开的时刻可由排气凸轮移相器150相对于活塞TDC而改变。移相器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号而控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。当实施时，可变阀升程也可由移相器致动器模块158控制。
[0069]发动机系统100可包括增压装置，所述增压装置提供加压空气至进气歧管110。例如，图1示出了涡轮增压器，该涡轮增压器包括由流过排气系统134的热排气供能的热涡轮160-1。涡轮增压器还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2，其压缩引入节气门112中的空气。在各种实施方式中，由曲轴驱动的机械增压器(未示出)可以压缩来自节气门112的空气并将压缩空气输送至进气歧管110。
[0070]废气门162可允许排气绕过涡轮160-1，从而减少涡轮增压器的增压(进气空气压缩量)。ECM 114可经由增压致动器模块164来控制涡轮增压器。增压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器的增压。在各种实施方式中，多个涡轮增压器可以由增压致动器模块164来控制。涡轮增压器可具有可变的几何构型，这可由增压致动器模块164来控制。
[0071]中间冷却器(未示出)可耗散在空气被压缩时所产生的压缩空气充气中所包含的热中的一些。压缩空气充气还可从排气系统134的部件吸热。虽然为了说明的目的而示出为分开的，但涡轮160-1和压缩机160-2可附接到彼此，从而使进气空气设置成紧邻热排气。
[0072]发动机102燃烧由燃料系统166提供的燃料。燃料系统166包括燃料箱168、罐170、通风阀172、净化阀174、止回阀176和喷射泵177。罐170从燃料箱168吸收燃料。当通风阀172打开时，该通风阀172允许环境空气进入罐170中。当净化阀174打开时，净化阀174允许燃料蒸汽从罐170流向进气系统108。止回阀176防止流量从进气系统108到达罐170。ECM 114控制阀致动器模块178，所述阀致动器模块调节通风阀172和净化阀174的位置。ECM 114可以打开通风阀172和净化阀174，以净化从罐170至进气系统108的燃料蒸汽。
[0073]燃料蒸汽通过第一流路179a或第二流路179b从罐170流动到进气系统108。当增压装置正在操作时(例如，当废气门162关闭时)，在第一流路179a的出口处的压力小于在第二流路179b的出口处的压力。因此，燃料蒸汽通过第一流路179a从罐170流动到进气系统108。当增压装置不操作时(例如，当废气门162打开时)，在第一流路179a的出口处的压力大于在第二流路17%的出口处的压力。因此，燃料蒸汽通过第二流路17%从罐170流动到进气系统108。
[0074]当增压装置正在操作时，来自压缩机160-2上游的进气空气的压力小于来自压缩机160-2下游的进气空气的压力。喷射泵177利用该压差以产生真空，该真空将燃料蒸汽从罐170抽吸到进气系统108中。燃料蒸汽流经喷射泵177并且从压缩机160-2上游进入进气系统108。
[0075]发动机系统100可利用曲轴位置(CKP)传感器180来测量曲轴的位置。发动机制冷剂的温度可利用发动机制冷剂温度(ECT)传感器182来测量。ECT传感器182可定位在发动机102内或在冷却剂循环所在的其他位置，例如在散热器(未示出)处。
[0076]可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184来测量进气歧管110内的压力。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，所述发动机真空度为环境空气压力与进气歧管110内的压力之差。可使用空气质量流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110中的空气的质量流率。在各种实施方式中，MAF传感器186可位于还包括节气门112的外壳中。
[0077]节气门致动器模块116可使用一个或多个节气门位置传感器(TPS) 190来监测节气门112的位置。可使用进气空气温度(IAT)传感器192测量吸入发动机102的环境空气的温度。可使用环境空气压力(AAP)传感器194来测量被吸入发动机102中的环境空气的压力。可使用燃料系统压力(FSP)传感器196来测量燃料系统166内的压力。FSP传感器196可产生表明燃料系统压力的信号197。FSP传感器196可如图所示位于在罐170和净化阀174之间延伸的管线198中，或位于罐170中。ECM 114可使用来自传感器的信号来为发动机系统100做出控制决策。
[0078]ECM 114还可执行诊断以评估通过净化阀174的流量。ECM 114可确定由FSP传感器196产生的信号197的偏差，并且基于该压力偏差来诊断与通过净化阀174的流量相关的故障。当该压力偏差小于阈值时，ECM 114可以诊断出故障。当诊断到故障时，ECM 114可设置诊断故障码(DTC)和/或致动维修指示器199。维修指示器199通过利用可视消息(例如，文本)、可听消息(例如，蜂鸣)和/或触觉消息(例如，振动)来表明需要维修。
[0079]参考图2，ECM 114的示例性实施方式包括发动机速度模块202、发动机真空模块204、期望净化流量模块206、阀控制模块208、压力偏差模块210、净化流量诊断模块212、点火检测模块214和压力传感器诊断模块216。发动机速度模块202确定发动机速度。发动机速度模块202可基于来自CKP传感器180的曲轴位置来确定发动机速度。例如，发动机速度模块202可基于与检测到的齿数对应的曲轴旋转时段来确定发动机速度。发动机速度模块202输出发动机速度。
[0080]发动机真空模块204确定发动机真空度。发动机真空模块204可基于来自MAP传感器184的歧管压力以及来自AAP传感器194的大气压力来确定发动机真空度。当歧管压力小于大气压力时，歧管压力和大气压力之差可被称为发动机真空度。当歧管压力大于大气压力时，歧管压力和大气压力之差可被称为增压。发动机真空模块204输出发动机真空度(或增压)。
[0081]期望净化流量模块206确定通过净化阀174的流量的期望量。期望净化流量模块206可基于发动机真空度和/或发动机速度来确定期望净化流量。期望净化流量模块206输出期望净化流量。
[0082]阀控制模块208输出信号至阀致动器模块178，以控制通风阀172和净化阀174的位置。阀控制模块208可输出占空比以控制净化阀174的位置。例如，当占空比被设置为25%时，净化阀174可针对25%的时间量打开并且针对75%的时间量关闭。阀控制模块208可增大或减小占空比，以实现期望净化流量。
[0083]压力偏差模块210确定由FSP传感器196产生的信号197的偏差。如上所述，信号197表明燃料系统压力。压力偏差模块210可基于前一压力读数与当前压力读数之间的绝对差的运行总和来确定压力偏差。例如，压力偏差模块210可利用诸如下述的关系式基于当前压力读数(PR) Pr S、前一压力读数(PR) prv和前一压力偏差(PV) prv来确定当前压力偏差(PV) prs:
(I) (PV)prs = I PRprs - PRprv | + (PV)prv
净化流量诊断模块212基于在诊断时段(例如，一秒)内的压力偏差来诊断与通过净化阀174的流量相关的故障。净化流量诊断模块212可基于在多个诊断时段(例如，五个一秒的时段)内的压力偏差来诊断所述故障。当增压装置正在操作时或当增压装置不在操作时，净化流量诊断模块212可执行该诊断。净化流量诊断模块212可输出表明诊断时段何时开始和结束的信号。在诊断时段期间，阀控制模块208可将净化阀174的占空比保持在预定百分比(例如，在从25%至75%范围内的百分比)。在诊断时段期间，阀控制模块208可打开或关闭通风阀172。
[0084]当压力偏差小于阈值时该净化流量诊断模块212可诊断出故障，这表明通过净化阀174的流量限制大于期望量。当诊断出故障时，净化流量诊断模块212可设置DTC。当在两个不同的点火循环期间设置DTC时，净化流量诊断模块212可致动维修致动器199。在一个点火循环期间，点火系统(未示出)从关闭切换至接通(或运行)，并接着返回至关闭。净化流量诊断模块212可基于净化阀174中的流量限制与压力偏差之间的关系来确定该阈值。通过确定在流量限制的各种已知量下的压力偏差，可通过经验测试来预先确定该关系。
[0085]压力偏差可能受增压影响。例如，对于净化阀174中的流量限制的给定量，压力偏差在增压相对高时可能会比在增压相对低时更大。净化流量诊断模块212可基于该增压来调节压力偏差。例如，净化流量诊断模块212可相对于增压来标准化压力偏差。继而，净化流量诊断模块212可使用同一阈值来诊断在不同增压水平下的故障。替代性地，净化流量诊断模块212可基于该增压来确定阈值。
[0086]压力传感器诊断模块216在当发动机启动时的诊断时段内诊断FSP传感器196，以确保当车辆操作时随后执行的净化流量诊断是可靠的。具体地，点火检测模块214检测发动机何时启动(即，点火接通)。此时，净化流量控制未被接通，净化阀174的占空比是零，并且净化阀173关闭。
[0087]压力传感器诊断模块216确定在诊断时段内由FSP传感器196产生的信号197的偏差。如上所述，信号197表明燃料系统压力。压力偏差模块210可基于前一压力读数和当前压力读数之间的绝对差的运行总和来确定压力偏差。例如，压力偏差模块210可基于当前压力读数(PR)prs、前一压力读数(PR)prv和前一压力偏差(PV)prv使用诸如下述的关系式来确定当前压力偏差(PV) prs:
(I)(PV)prs = I PRprs - PRprv | + (PV)prv
如果在诊断时段内信号197的偏差量小于预定阈值，则压力传感器诊断模块216确定FSP传感器196正常地操作(例如，具有可接受的噪声水平以便能够提供可靠的净化流量诊断)。如果信号197的偏差量大于或等于预定阈值，则压力传感器诊断模块216确定FSP传感器196是有故障的(例如，具有不可接受的噪声水平从而不能够提供可靠的净化流量诊断)。
[0088]预定阈值基于净化阀173的泄漏定额被确定。例如根据所建立的标准，净化阀173的最差情况(即，最大允许)泄漏定额可以是0.020。因此，预定阈值可以基于0.020或0.040的泄漏定额被确定。
[0089]压力传感器诊断模块216在诊断时段的结束时产生信号，以表明在诊断时段内基于如上所述被执行的诊断确定的FSP传感器196的状态。例如，如果信号197的偏差量大于或等于预定阈值，则压力传感器诊断模块216可产生信号以表明FSP传感器196是有故障的。
[0090]压力传感器诊断模块216在诊断时段的结束时还可提供信号给净化流量控制模块212。净化流量控制模块212在FSP传感器196是有故障的时可挂起净化流量诊断，并且仅当FSP传感器196正常地操作时可执行净化流量诊断。在确定FSP传感器196正常地操作之后，净化流量控制模块212可执行如上所述的净化流量诊断，并且净化流量诊断的结果是可靠的。当FSP传感器196被诊断是有故障的时，FSP传感器196必须被更换，或者使用有故障的FSP传感器196执行的净化流量诊断可能是不可靠的。
[0091]当发动机启动时并且在净化流量控制开始之前如上所述地执行的FSP传感器196的诊断可提供多个益处。在不存在诊断的情况下，嘈杂的FSP传感器196可能错误地通过EVAP净化流量诊断。FSP传感器196的诊断包括快速通过/失败判定、增加净化流量体积，并且可以在不存在任何附加硬件(例如，燃料箱隔离阀)的情况下被执行。
[0092]在不存在如上所述的FSP传感器196的诊断的情况下，替代方案可包括不使用基于上述偏差方法的EVAP净化流量诊断。替代性地，燃料箱隔离阀可被添加在燃料箱和罐之间，使得当隔离阀被指令关闭时，EVAP系统上的体积减少至仅罐体积加上管线体积。在没有隔离阀的情况下，建立真空用的时间必须大于10秒。然而如果使用燃料箱隔离阀，则可能需要燃料箱隔离阀诊断。替代性地，罐排通电磁阀(CVS)在处于增压操作下时可以被指令关闭，并且可以在密封的罐中形成足够的真空。比较而言，如上所述的FSP传感器196的诊断不仅不需要这些替代方案中的任何方案，而且使得随后的EVAP净化流量诊断是非侵入式的(CVS打开)。
[0093]参考图3，示出了方法250的示例，所述方法用于诊断FSP传感器并随后可靠地诊断与通过燃料系统的净化阀的流量相关的故障。在252，该方法确定发动机是否接通。该方法等待直到发动机被接通。在254在发动机被接通之后，该方法开始诊断时段。在256，在净化阀关闭并且在净化流量诊断和控制开始之前，该方法执行FSP传感器诊断。例如，该方法可利用如上所述的关系式(I)来执行FSP传感器诊断。在258，该方法确定诊断时段是否结束。如果诊断时段尚未结束，那么该方法返回至256。在260，如果诊断时段已经结束，则该方法基于所执行的诊断来确定FSP传感器是否有故障。在262，如果FSP传感器是有故障的，则该方法点亮维修指示器以指示该FSP传感器是有故障的。
[0094]在诊断FSP传感器之后，燃料系统向发动机提供燃料，所述发动机可配置有诸如涡轮增压器的增压装置。在304，该方法确定是否开始诊断时段以执行EVAP净化流量诊断。当增压装置正在操作时或当增压装置不在操作时，该方法可开始诊断时段。该方法等待直到诊断时段开始。
[0095]在306，在诊断时段开始之后，该方法监测发动机真空度。该方法可基于发动机的进气歧管内的压力与大气压力之差来确定发动机真空度。当歧管压力小于大气压力时，歧管压力与大气压力之差可被称为发动机真空度。当歧管压力大于大气压力时，歧管压力与大气压力之差可被称为增压。
[0096]在308，该方法监测燃料系统内的压力。该方法可利用产生表明燃料系统压力的信号的压力传感器来测量燃料系统压力。在310，该方法将燃料系统的净化阀的占空比保持在预定百分比(例如，在25%至75%的范围内的百分比)。此外，该方法可在诊断时段期间打开或关闭燃料系统的通风阀。
[0097]在312,该方法确定由压力传感器产生的信号的偏差。该方法可基于前一压力读数和当前压力读数之间的绝对差的运行总和来确定压力偏差。例如，该方法可利用如上所述的关系式(I)来确定压力偏差。在314，该方法可基于在诊断时段期间提供至发动机的增压的量来调节压力偏差。例如，该方法可相对于增压来标准化压力偏差。
[0098]在316，该方法确定是否停止诊断时段。当在该方法开始诊断时段之后流逝了预定时段(例如，一秒)时，该方法可停止诊断时段。如果该方法决定停止该诊断时段，则该方法在318继续。否则，该方法在306继续。在各种实施方式中，该方法可确定在多个诊断时段(例如，五个一秒时段)内的压力偏差。
[0099]在318，该方法确定压力偏差是否小于阈值。该方法可基于净化阀中的流量限制与压力偏差之间的关系来确定阈值。通过确定在流量限制的各种已知量下的压力偏差，可通过经验测试来预先确定该关系。例如当压力偏差并未相对于增压被标准化时，该方法还可基于增压来确定阈值。如果压力偏差小于该阈值，那么该方法在320继续。否则，该方法在304继续。
[0100]在320，该方法诊断与净化阀中的流量限制相关的故障。当诊断出故障时，该方法可设置DTC。当在两个不同点火循环期间设置DTC时，该方法可致动维修指示器。如果FSP传感器诊断被通过，则与净化阀中的流量限制相关的故障检测可以是可靠的。如果FSP传感器诊断失败，则与净化阀中的流量限制相关的故障检测可以是不可靠的。
[0101]参考图4，在402、404、406和408示出了在一秒诊断时段期间可由燃料系统压力传感器产生的信号的示例。相对于X轴410和y轴412绘制信号402、404、406和408。x轴410代表单位为秒的时间。y轴412代表信号的无量纲幅值。
[0102]信号402、404、406和408中的每个的偏差可利用如上所述的关系式(I)来确定。如果关系式(I)被用来确定该变化，则信号402、404、406和408的偏差分别是0、1、4和16。因此，当信号402、404、406和408的变化或偏差的量增加时，使用关系式(I)确定的偏差也增加。
[0103]参考图5，相对于X轴506和y轴508绘制了第一组压力偏差量502和第二组压力偏差量504。X轴506代表单位为千帕(kPa)的发动机真空度。y轴508代表每秒的压力偏差。由于沿X轴506的值全都是负的，因此X轴506可被称为代表提供至发动机的增压的量。增压量在幅值上等于沿X轴506的值，但是在极性上相反。
[0104]压力偏差量503对应于净化阀内的流量限制的第一量。在该示例中，不具有任何流量限制的净化流路具有0.197英寸(in)的直径以及0.0304平方英寸(in2)的截面面积，并且流量限制的第一量具有0.0182 in2的截面面积。因此，由流量限制的第一量限制的净化流路具有0.125 in的直径以及0.0123 in2的截面面积。流量限制的第一量可对应于净化流量的最差执行的可接受的量。
[0105]压力偏差量504对应于净化阀内的流量限制的第二量。流量限制的第二量具有
0.0292 in2的截面面积。因此，由流量限制的第二量限制的净化流路具有0.040 in的直径以及0.001 in2的截面面积。流量限制的第二量可对应于净化流量的最佳执行的可接受的量。
[0106]可使用线性回归来获得通过压力偏差量502的最佳匹配线510。可通过从最佳匹配线510减去偏移来确定用于诊断净化流量故障的阈值。由于压力偏差量502随着增压增加而增加，因此阈值也可随着增压增加而增加。
[0107]参考图6，相对于X轴606和y轴608绘制了第一组压力偏差量602和第二组压力偏差量604。X轴606代表单位为kPa的发动机真空度。y轴608代表每秒的压力偏差。由于沿X轴606的值都是负的，因此X轴606可被称为代表提供至发动机的增压的量。增压量在幅值上等于沿X轴606的值，但是在极性上相反。
[0108]通过相对于增压标准化图5的压力偏差量502、504来获得压力偏差量602、604。通过将压力偏差量602、604除以其相应最佳匹配线来标准化压力偏差量502、504。通过将偏移添加至压力偏差量604的最佳匹配线来确定用于诊断净化流量故障的阈值610。例如，阈值610可等于压力偏差量502的平均值与如下积之和，所述积即为乘数(例如，4)与压力偏差量502的标准偏差之积。由于压力偏差量602、604相对于增压被标准化，因此单值阈值(例如，0.3)可被用于诊断与通过净化阀的流量相关的故障，而与增压量无关。
[0109]参考图7，示出了根据本公开执行的FSP传感器诊断的结果的示例。相对于X轴706和Y轴708绘制了第一组压力偏差量702和第二组压力偏差量704。x轴706代表单位为kPa的发动机真空度。y轴708代表所感测的每秒的压力偏差。阈值710基于通过净化阀的允许泄漏而定。
[0110]如果FSP传感器诊断得到大于阈值710的第一组压力偏差量702，则FSP传感器是嘈杂的并且必须被更换。使用嘈杂的FSP传感器随后执行的EVAP净化流量诊断和控制可能是不可靠的。如果FSP传感器诊断得到小于阈值710的第二组压力偏差量704，则FSP传感器正常地操作。使用FSP传感器随后执行的EVAP净化流量诊断和控制是可靠的。
[0111]以上描述在本质上仅是说明性的，并且决不意在限制本公开、其应用或用途。本公开的宽泛教导可以以多种方式实现。因此，尽管本公开包括特定的例子，但是本公开的真实范围不应该受限于此，这是因为其它修改通过研究附图、说明书和所附权利要求将变得显而易见。如本文使用的，短语A、B和C中的至少一个应该被解释为意味着使用非排他性逻辑或(OR)的逻辑(A或B或C)。应该理解，在不改变本公开的原理的情况下，可以以不同的顺序(或并行地)执行方法中的一个或多个步骤。
[0112]在本申请中，包括以下的定义，术语“模块”可以替换为术语“电路”。术语“模块”可以指代以下器件、是以下器件的一部分或包含以下器件:专用集成电路(ASIC);数字、模拟或混合模/数离散电路；数字、模拟或混合模/数集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA);执行代码的处理器(共享、专用或成组)；存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或成组)；提供描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述器件的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。
[0113]上面使用的术语“代码”可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以涉及程序、例程、函数、类和/或对象。术语“共享的处理器”涵盖执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器。术语“成组的处理器”涵盖与附加处理器一起执行来自一个或多个模块的一些或全部代码的处理器。术语“共享的存储器”涵盖存储来自多个模块的一些或全部代码的单个存储器。术语“成组的存储器”涵盖与附加存储器一起存储来自一个或多个模块的一些或全部代码的存储器。术语“存储器”可以是术语“计算机可读介质”的子集。术语“计算机可读介质”不涵盖通过介质传播的瞬态电气和电磁信号，并且因此可被认为是有形的且非瞬态的。非瞬态有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储装置和光学存储装置。
[0114]本申请中描述的设备和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序被部分或全部地实现。计算机程序包含存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包含和/或依赖于存储的数据。
【权利要求】
1.一种系统，所述系统包括: 点火检测模块，所述点火检测模块检测发动机何时启动； 压力传感器，当所述发动机启动时并且当发动机的燃料系统的净化阀关闭时，所述压力传感器产生表明所述燃料系统内的第一压力的第一压力信号； 压力偏差模块，所述压力偏差模块确定在第一时段中所述第一压力信号的偏差量；以及 压力传感器诊断模块，所述压力传感器诊断模块基于在所述第一时段中所述第一压力信号的偏差量来确定所述压力传感器的状态。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压力偏差模块基于在所述第一时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述压力传感器诊断模块在所述第一压力信号的偏差量小于第一阈值的情况下确定所述压力传感器正常地操作，并且在所述第一压力信号的偏差量大于或等于第一阈值的情况下确定所述压力传感器有故障，且其中，所述第一阈值基于所述净化阀的泄漏定额被确定。
4.根据权利要求3所述的系统，其中，当所述燃料系统的净化阀以占空比循环时，所述压力传感器随后产生表明所述燃料系统内的第二压力的第二压力信号，且其中，所述压力偏差模块确定在第二时段中所述第二压力信号的偏差量，所述系统还包括: 净化流量诊断模块，在所述第一压力信号的偏差量小于所述第一阈值并且所述第二压力信号的偏差量小于第二阈值的情况下，所述净化流量诊断模块诊断出与通过所述净化阀的流量相关的故障。
5.根据权利要求4所述的系统，其中，所述压力偏差模块基于在所述第二时段中当前压力读数和前一压力读数之差、当前压力读数和前一压力读数的绝对值、以及当前压力读数和前一压力读数的绝对值的运行总和来确定所述偏差量。
6.根据权利要求4所述的系统，其中，所述净化流量诊断模块基于所述净化阀中的流量限制与所述偏差量之间的预定关系来确定所述第二阈值。
7.根据权利要求4所述的系统，其中，所述净化流量诊断模块基于在所述第二时段期间提供至所述发动机的增压量来调节所述偏差量。
8.根据权利要求4所述的系统，其中，所述净化流量诊断模块基于提供至所述发动机的增压量来确定所述第二阈值。
9.根据权利要求4所述的系统，还包括阀控制模块，所述阀控制模块在所述第二时段期间将所述净化阀的占空比控制在预定值。
10.一种方法，所述方法包括: 检测发动机何时启动； 当所述发动机启动时并且当发动机的燃料系统的净化阀关闭时，利用压力传感器来产生表明所述燃料系统内的第一压力的第一压力信号； 确定在第一时段中所述第一压力信号的偏差量；以及 基于在所述第一时段中所述第一压力信号的偏差量来确定所述压力传感器的状态。
【文档编号】F02D41/22GK104213996SQ201410244253
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年6月4日 优先权日:2013年6月4日
【发明者】R.杰克森, J.F.范吉尔德 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司