燃料控制诊断系统和方法
【专利摘要】本发明公开了燃料控制诊断系统和方法。车辆的故障诊断系统包括误差模块、比例积分（PI）模块和故障模块。误差模块基于由排气氧传感器生成的信号的样本和所述样本的目标值之间的差值确定误差。PI模块基于所述误差确定比例校正值、基于所述误差确定积分校正值以及基于比例校正值和积分校正值确定加燃料校正值。故障模块基于积分校正值和加燃料校正值选择性地诊断故障。
【专利说明】燃料控制诊断系统和方法
[0001] 相关申请的交叉应用 本申请文件要求于2013年9月19日提交的美国临时申请No. 61/879, 880的权益。上 述申请的公开的全部内容以引用的方式并入本文。
【技术领域】
[0002] 本公开涉及内燃发动机，并且更具体地涉及用于燃料控制系统的诊断系统和方 法。
【背景技术】
[0003] 本文提供的背景描述出于大体阐述本公开上下文之目的。当前提及的发明人的工 作--以在此【背景技术】部分中所描述的为限--以及在提交时否则可能不构成现有技术 的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本公开的现有技术。
[0004] 燃料控制系统控制为发动机提供的燃料供应。燃料控制系统包括内部控制回路和 外部控制回路。该内部控制回路可以使用来自位于排气系统中催化剂上游的排气氧（EGO) 传感器的数据。该催化剂接收由发动机输出的排气。
[0005] 内部控制回路基于来自上游EGO传感器的数据控制提供给发动机的燃料量。仅作 为示例，当上游EGO传感器指示排气(燃料)浓时，内部控制回路可以减少提供给发动机的燃 料量。相反，内部控制回路在排气是稀时可以增加提供给发动机的燃料量。基于来自上游 EGO传感器的数据调节提供给发动机的燃料量将在发动机内燃烧的空气/燃料混合物调制 为接近理想的空气/燃料混合物(例如，化学计量混合物)。
[0006] 外部控制回路可以使用来自位于催化剂下游的EGO传感器的数据。仅作为示例， 外部控制回路可以使用上游EGO传感器和下游EGO传感器的响应来确定由催化剂存储的氧 量以及其它合适的参数。外部控制回路在下游EGO传感器提供意外响应时还可以使用下游 EGO传感器的响应来校正上游EGO传感器和/或下游EGO传感器的响应。
【发明内容】
[0007] 车辆的故障诊断系统包括误差模块、比例积分（PI)模块和故障模块。误差模块基 于由排气氧传感器生成的信号的样本和所述样本的目标值之间的差值确定误差。PI模块基 于所述误差确定比例校正值、基于所述误差确定积分校正值、以及基于比例校正值和积分 校正值确定加燃料校正值。故障模块基于积分校正值和加燃料校正值选择性地诊断故障。
[0008] 在进一步的特征中，当量比（EQR)模块基于所述加燃料校正值控制发动机的加燃 料。
[0009] 在更进一步的特征中，EQR模块基于加燃料校正值和请求的EQR的总和控制发动 机的加燃料。
[0010] 在另外进一步的特征中，PI模块将积分校正值限制为第一预定最大值，并且将比 例校正值限制为第二预定最大值，以及故障模块进一步基于第一预定最大值和第二预定最 大值选择性地诊断故障。
[0011] 在进一步的特征中，第一求平均值模块确定在一时间段期间确定的积分校正值的 各数值的第一平均值。第二求平均值模块确定在所述时间段期间确定的加燃料校正值的各 数值的第二平均值。故障模块基于第一平均值和第二平均值以及第一预定最大值和第二预 定最大值选择性地诊断故障。
[0012] 在另外进一步的特征中，第一标准化模块基于第一平均值和第一预定最大值确定 第一标准化值。第二标准化模块，其基于第二平均值和第二预定最大值确定第二标准化值。 故障模块基于第一和第二标准化值选择性地诊断故障。
[0013] 在另外进一步的特征中，在以下至少一种情况下故障模块指示发生了故障：第一 标准化值大于第一预定故障值；以及第二标准化值大于第二预定故障值。
[0014] 在进一步的特征中，在以下至少一种情况下故障模块指示未发生故障：第一标准 化值小于第一预定故障值；以及第二标准化值小于第二预定故障值。
[0015] 在更进一步特征中：第一标准化模块基于第一平均值除以第一预定最大值设置第 一标准化值；以及第二标准化值基于第二平均值除以第二预定最大值设置第二标准化值。
[0016] 在另外进一步的特征中，故障模块在故障出现时亮起故障指示灯（MIL)。
[0017] 用于车辆的故障诊断方法，其包括：基于由排气氧传感器生成的信号的样本和所 述样本的目标值之间的差值确定误差；基于所述误差确定比例校正值；基于所述误差确定 积分校正值；基于比例校正值和积分校正值确定加燃料校正值；以及基于积分校正值和加 燃料校正值选择性地指示发生了故障。
[0018] 在进一步的特征中，故障诊断方法进一步包括：基于加燃料校正值控制发动机的 加燃料。
[0019] 在更进一步的特征中，故障诊断方法进一步包括：基于加燃料校正值和请求的当 量比（EQR)的总和控制发动机的加燃料。
[0020] 在另外进一步的特征中，所述故障诊断方法进一步包括：将积分校正值限制为第 一预定最大值；将比例校正值限制为第二预定最大值；以及进一步基于第一和第二预定最 大值选择性地诊断故障。
[0021] 在进一步的特征中，故障诊断方法进一步包括：确定在一时间段期间确定的积分 校正值的各数值的第一平均值；确定在所述时间段内确定的加燃料校正值的各数值的第二 平均值；以及基于第一平均值和第二平均值以及第一预定最大值和第二预定最大值选择性 地诊断故障。
[0022] 在更进一步的特征中，故障诊断方法进一步包括：基于第一平均值和第一预定最 大值确定第一标准化值；基于第二平均值和第二预定最大值确定第二标准化值；以及基于 第一和第二标准化值选择性地诊断故障。
[0023] 在另外进一步的特征中，故障诊断方法进一步包括在以下至少一种情况下指示发 生了故障：第一标准化值大于第一预定故障值；以及第二标准化值大于第二预定故障值。
[0024] 在进一步的特征中，故障诊断方法进一步包括在以下至少一种情况下指示未发生 故障：第一标准化值小于第一预定故障值；以及第二标准化值小于第二预定故障值。
[0025] 在更进一步的特征中，故障诊断方法进一步包括：基于第一平均值除以第一预定 最大值设置第一标准化值；以及基于第二平均值除以第二预定最大值设置第二标准化值。
[0026] 在另外进一步的特征中，故障诊断方法进一步包括：在发生故障时亮起故障指示 灯（MIL)。
[0027] 1、一种车辆故障诊断系统，其包括： 误差模块，其基于由排气氧传感器生成的信号的样本和所述样本的目标值之间的差值 确定误差； 比例积分（PI)模块，其基于所述误差确定比例校正值、基于所述误差确定积分校正值 以及基于比例校正值和积分校正值确定加燃料校正值；以及 故障模块，其基于积分校正值和加燃料校正值选择性地诊断故障。
[0028] 2、根据方案1所述的故障诊断系统，其进一步包括当量比（EQR)模块，其基于加燃 料校正值控制发动机的加燃料。
[0029] 3、根据方案2所述的故障诊断系统，其中，所述EQR模块基于加燃料校正值和请求 的EQR的总和控制发动机的加燃料。
[0030] 4、根据方案1所述的故障诊断系统，其中： 所述PI模块将积分校正值限制为第一预定最大值，并且将比例校正值限制为第二预 定最大值；以及 所述故障模块进一步基于第一预定最大值和第二预定最大值选择性地诊断故障。
[0031] 5、根据方案4所述的故障诊断系统，其进一步包括： 第一求平均值模块，其确定在一时间段期间确定的积分校正值的各数值的第一平均 值；以及 第二求平均值模块，其确定在所述时间段期间确定的加燃料校正值的各数值的第二平 均值， 其中，故障模块基于第一平均值和第二平均值以及第一预定最大值和第二预定最大值 选择性地诊断故障。
[0032] 6、根据方案5所述的故障诊断系统，其进一步包括： 第一标准化模块，其基于第一平均值和第一预定最大值确定第一标准化值；以及 第二标准化模块，其基于第二平均值和第二预定最大值确定第二标准化值； 其中，故障模块基于第一标准化值和第二标准化值选择性地诊断故障。
[0033] 7、根据方案6所述的故障诊断系统，其中，在以下至少一种情况下所述故障模块 指示发生了故障： 第一标准化值大于第一预定故障值；以及 第二标准化值大于第二预定故障值。
[0034] 8、根据方案6所述的故障诊断系统，其中，在以下至少一种情况下所述故障模块 指示未发生故障： 第一标准化值小于第一预定故障值；以及 第二标准化值小于第二预定故障值。
[0035] 9、根据方案6所述的故障诊断系统，其中： 所述第一标准化模块基于第一平均值除以第一预定最大值设置第一标准化值；以及 所述第二标准化模块基于第二平均值除以第二预定最大值设置第二标准化值。
[0036] 10、根据方案1所述的故障诊断系统，其中，所述故障模块在发生故障时亮起故障 指示灯（MIL)。
[0037] 11、一种用于车辆的故障诊断方法，其包括： 基于由排气氧传感器生成的信号的样本和所述样本的目标值之间的差值确定误差； 基于所述误差确定比例校正值； 基于所述误差确定积分校正值； 基于比例校正值和积分校正值确定加燃料校正值；以及 基于积分校正值和加燃料校正值选择性地指示发生了故障。
[0038] 12、根据方案11所述的故障诊断方法，其进一步包括：基于加燃料校正值控制发 动机的加燃料。
[0039] 13、根据方案12所述的故障诊断方法，其进一步包括：基于加燃料校正值和请求 的当量比（EQR)的总和控制发动机的加燃料。
[0040] 14、根据方案11所述的故障诊断方法，其进一步包括： 将积分校正值限制为第一预定最大值； 将比例校正值限制为第二预定最大值；以及 基于第一预定最大值和第二预定最大值选择性地诊断故障。
[0041] 15、根据方案14所述的故障诊断方法，其进一步包括： 确定在一时间段期间确定的积分校正值的各数值的第一平均值； 确定在所述时间段期间确定的加燃料校正值的各数值的第二平均值；以及 基于第一平均值和第二平均值以及第一预定最大值和第二预定最大值选择性地诊断 故障。
[0042] 16、根据方案15所述的故障诊断方法，其进一步包括： 基于第一平均值和第一预定最大值确定第一标准化值； 基于第二平均值和第二预定最大值确定第二标准化值；以及 基于第一标准化值和第二标准化值选择性地诊断故障。
[0043] 17、根据方案16所述的故障诊断方法，其进一步包括：在以下至少一种情况下指 示发生了故障 ： 第一标准化值大于第一预定故障值；以及 第二标准化值大于第二预定故障值。
[0044] 18、根据方案16所述的故障诊断方法，其进一步包括：在以下至少一种情况下指 示未发生故障： 第一标准化值小于第一预定故障值；以及 第二标准化值小于第二预定故障值。
[0045] 19、根据方案16所述的故障诊断方法，其进一步包括： 基于第一平均值除以第一预定最大值设置第一标准化值；以及 基于第二平均值除以第二预定最大值设置第二标准化值。
[0046] 20、根据方案11所述的故障诊断方法，其进一步包括：在发生故障时亮起故障指 示灯（MIL)。
[0047] 本公开的进一步适用范围将从详细的说明书、权利要求书以及附图变得显而易 见。详细的说明和特定示例意在仅出于说明之目的，并不意在限制本公开的范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0048] 本公开将从详细的说明和附图得以更加充分的理解，其中： 图1是根据本公开的示例发动机系统的功能框图； 图2是根据本公开的示例发动机控制模块的功能框图； 图3是根据本公开的示例内部回路模块的功能框图； 图4是根据本公开的示例外部回路模块的功能框图； 图5是根据本公开的示例诊断模块的功能框图；以及 图6是描绘了在根据本公开的燃料控制系统中诊断故障的示例方法的流程图。
[0049] 在附图中，附图标记可以重复使用以标识相似和/或相同的元件。
【具体实施方式】
[0050] 发动机燃烧空气和燃料的混合物以产生扭矩。排气氧（EGO)传感器测量在催化剂 上游和下游的排气中的氧量。EGO传感器还可以称为空气/燃料传感器。宽范围空气/燃 料（WRAF)传感器和通用EGO (UEGO)传感器测量在指示浓运行和稀运行的值之间的值，而 开关EGO和开关空气/燃料传感器在指示浓运行和稀运行的值之间转变。
[0051] 发动机控制模块（ECM)基于来自EGO传感器的反馈控制燃料喷射。例如，ECM确定 用于位于催化剂下游的EGO传感器测量值的目标值，并且基于目标值和测量值之间的差值 确定加燃料校正值。ECM基于加燃料校正值调节发动机的加燃料。
[0052] ECM利用比例积分（PI)控制系统来确定加燃料校正值。更具体地说，ECM基于目 标值和测量值之间的差值确定比例校正值和积分校正值。ECM基于比例校正值和积分校正 值确定加燃料校正值。本公开的ECM基于积分校正值和加燃料校正值选择性地诊断故障。
[0053] 现参考图1，示出了示例发动机系统10的功能框图。发动机系统10包括：发动机 12、进气系统14、燃料喷射系统16、点火系统18以及排气系统20。虽然示出了并且将根据 汽油发动机对发动机系统10进行描述，但是本申请也可适用于柴油发动机系统、混合发动 机系统以及其它合适类型的具有燃料蒸气吹洗系统的发动机系统。
[0054] 进气系统14可以包括节气门22和进气歧管24。节气门22控制进入到进气歧管 24内的空气流。空气从进气歧管24流入发动机12内的一个或多个气缸中，比如气缸25。 虽然仅不出了气缸25,但是发动机12可以包括一个以上的气缸。燃料喷射系统16包括多 个燃料喷射器并且控制用于发动机12的(液体）燃料喷射。
[0055] 由空气/燃料混合物的燃烧生成的排气从发动机12中排出到排气系统20。排气 系统20包括排气歧管26和催化剂28。仅作为示例，催化剂28可以包括三效催化剂（TWC) 和/或其它合适类型的催化剂。催化剂28接收由发动机12输出的排气，并且与排气的各 种成分发生反应。
[0056] 发动机系统10还包括发动机控制模块（ECM) 30,该发动机控制模块（ECM) 30调节 发动机系统10的运行。ECM 30与进气系统14、燃料喷射系统16和点火系统18通信。ECM 30还与各种传感器通信。仅作为示例，ECM 30可以与质量空气流量（MAF)传感器32、歧管 空气压力（MAP)传感器34、曲轴位置传感器36以及其它合适的传感器通信。
[0057] MF传感器32测量流入进气歧管24的空气的质量流速并且基于质量流速生成 MAF信号。MAP传感器34测量进气歧管24内的压力并且基于该压力生成MAP信号。在某 些实施方式中，进气歧管24内的真空可以相对于大气压力进行测量。
[0058] 曲轴位置传感器36监测发动机12的曲轴(未示出）的旋转并且基于曲柄的旋转生 成曲柄位置信号。曲柄位置信号可以用于确定发动机转速(例如，以每分钟的转数)。曲柄 位置信号还可以用于气缸识别和一个或多个其它合适的目的。
[0059] ECM 30还与排气氧（EGO)传感器通信，该排气氧（EGO)传感器与排气系统20关联。 仅作为示例，ECM 30与上游EGO传感器（US EGO传感器）38和下游EGO传感器（DS EGO传 感器）40通信。US EGO传感器38位于催化剂28的上游，并且DS EGO传感器40位于催化 剂28的下游。US EGO传感器38可以位于例如排气歧管26的排气流道(未示出）的汇流点 或其它合适的位置。
[0060] US EGO传感器38和DS EGO传感器40测量在其相应位置处的排气中的氧量，并且 基于该氧量生成EGO信号。仅作为示例，US EGO传感器38基于催化剂28上游的氧量生成 上游EGO (US EG0)信号。DS EGO传感器40基于催化剂28下游的氧量生成下游EGO (DS EG0)信号。
[0061] US EGO传感器38和DS EGO传感器40各自可以包括：开关EGO传感器、通用EGO (UEGO)传感器(也称为宽带或宽范围EGO传感器)或其它合适类型的EGO传感器。开关EGO 传感器以电压为单位生成EGO信号。在氧浓度分别为稀和浓时，生成的EGO信号在低电压 (例如，接近0.1 V)和高电压(例如，接近0.8 V)之间。UEGO传感器生成与排气的当量比 (EQR)相对应的EGO信号，并且提供在浓和稀之间的测量值。
[0062] 现参考图2,显示了 ECM 30的示例实施方式的一部分的功能框图。ECM 30可以包 括：命令生成器模块202、外部回路模块204、内部回路模块206、参考生成模块208以及诊 断模块210。
[0063] 命令生成器模块202可以确定一个或多个发动机运行条件。仅作为示例，发动机 运行条件可以包括但不限于：发动机转速212、每缸空气（APC)、发动机负荷216和/或其它 合适的参数。在某些发动机系统中，可以为一个或多个将来的燃烧事件预测APC。发动机负 荷216可以基于例如APC与发动机12的最大APC之比来确定。可选地，发动机负荷216可 以基于指示的平均有效压力（MEP)、发动机扭矩或另一合适的指示发动机负荷的参数来确 定。
[0064] 命令生成器模块202生成基本当量比（EQR)请求220。基本EQR请求220例如可 以基于APC来生成并且用于实现空气/燃料混合物的目标当量比（EQR)。仅作为示例，目标 EQR可以包括化学计量EQR (即，1.0)。EQR可以指空气/燃料混合物与化学计量空气/燃 料混合物之比。命令生成器模块202还确定目标下游排气输出（目标DS EG0)224。命令生 成器模块202可以基于例如一个或多个发动机运行条件确定目标DS EGO 224。
[0065] 命令生成器模块202还可以生成用于基本EQR请求220的一个或多个开环加燃料 校正值228。开环加燃料校正值228可以包括：例如，传感器校正值和误差校正值。仅作为 示例，传感器校正值可以对应于对基本EQR请求220的校正值，以调节US EGO传感器38的 测量值。误差校正值可以对应于基本EQR请求220中的校正值，以考虑可能出现的误差，t匕 如在APC确定时的误差和因为燃料蒸气吹洗引起的误差。
[0066] 外部回路模块204 (仍然见图4)还生成用于基本EQR请求220的一个或多个开环 加燃料校正值，比如下游校正值（DS校正值）232。外部回路模块204可以生成例如氧存储 校正值和氧存储维持校正值。仅作为示例，氧存储校正值可以对应于基本EQR请求220中 的校正值，以在预定的时间段内将催化剂28的氧存储量调节到目标氧存储量。氧存储维持 校正值可以对应于基本EQR请求220中的校正值，以将催化剂28的氧存储量调节到接近目 标氧存储量。
[0067] 外部回路模块204基于US EGO信号236 (由US EGO传感器38生成)和DS EGO信 号238 (由DS EGO传感器40生成）可以估计催化剂28的氧存储量。外部回路模块204可 以生成开环加燃料校正值以将催化剂28的氧存储量调节到目标氧存储量，以及/或者将氧 存储量维持在接近目标氧存储量。
[0068] 外部回路模块204生成DS校正值232以最小化DS EGO信号238和目标DS EGO 224之间的差值。下面结合图4的示例对DS校正值232的生成进一步论述。诊断模块210 (仍然见图5)选择性地诊断外部回路模块204中的故障的出现。
[0069] 内部回路模块206 (仍然见图3)基于在US EGO信号236和预期US EGO之间的差 值确定上游EGO误差。US EGO误差可以对应于例如基本EQR请求220中的校正值，以最小 化US EGO信号236和预期US EGO之间的差值。内部回路模块206使US EGO误差标准化 来产生标准化的误差，并且基于该标准化的误差选择性地调节基本EQR请求220。
[0070] 内部回路模块206还确定用于汽缸25的失衡(加燃料)校正值。内部回路模块206 确定用于每个汽缸的失衡校正值。失衡校正值还可以指为单个汽缸燃料校正值（ICFC)或 加燃料校正值。用于气缸的失衡校正值可以对应于例如基本EQR请求220中的校正值，以 使该汽缸的输出与其它汽缸的输出平衡。
[0071] 参考生成模块208生成参考信号240。仅作为示例，参考信号240可以包括：正弦 波、三角波或其它合适类型的周期信号。参考生成模块208可以选择性地改变参考信号240 的振幅和频率。仅作为示例，参考生成模块208可以随着发动机负荷216的增加而增加频 率和振幅，反之亦然。参考信号240可以提供给内部回路模块206和一个或多个其它模块。
[0072] 参考信号240可以用于确定最终EQR请求244以在预定浓EQR和预定稀EQR之间 来回转变提供给催化剂28的排气的EQR。仅作为示例，预定浓EQR可以接近3%浓(例如， 1.03的EQR)，并且预定稀EQR可以接近3%稀(例如，接近0.97的EQR)。转变EQR可以提高 催化剂28的效率。此外，转变EQR可以用于诊断US EGO传感器38、催化剂28、DS EGO传 感器40和/或一个或多个其它部件中的故障。
[0073] 内部回路模块206基于基本EQR请求220和标准化的误差确定最终EQR请求244。 内部回路模块206进一步基于传感器校正值、误差校正值、氧存储校正值以及氧存储维持 校正值、参考信号240和用于汽缸25的失衡校正值确定最终EQR请求244。ECM 30基于最 终EQR请求244控制燃料喷射系统16。仅作为示例，ECM 30可以使用脉冲宽度调制（PWM) 控制燃料喷射系统16。
[0074] 现参考图3,显示了内部回路模块206的示例实施方式的功能框图。内部回路模块 206可以包括：预期US EGO模块302、误差模块304、采样模块305、缩放模块306以及标准 化模块308。内部回路模块206还可以包括：失衡校正模块309、初始EQR模块310以及最 终EQR模块312。
[0075] 预期US EGO模块302确定预期US EGO 314。在US EGO传感器308是WRAF传感 器或UEGO传感器的实施方式中，预期US EGO模块302基于最终EQR请求244确定预期US EGO 314。预期US EGO 314对应于US EGO信号236的给定样本的预期值。然而，发动机系 统10的延迟防止因为燃烧产生的排气立刻反映到US EGO信号236中。发动机系统10的 延迟可以包括：例如，发动机延迟、传输延迟和传感器延迟。
[0076] 发动机延迟可以对应于在例如将燃料提供到发动机12的汽缸时的时间和在将产 生的排气从汽缸中排出时的时间之间的时间段。运输延迟可以对应于在将产生的排气从汽 缸中排出时的时间和在产生的排气到达US EGO传感器38的位置时的时间之间的时间段。 传感器延迟可以对应于在产生的排气到达US EGO传感器38的位置时的时间和在产生的排 气反映到US EGO信号236中时的时间之间的延迟。
[0077] US EGO信号236还可以反映由发动机12的不同气缸生成的排气的混合物。预期 US EGO模块302在确定预期US EGO 314时会考虑排气混合以及发动机延迟、传输延迟和 传感器延迟。预期US EGO模块302存储最终EQR请求244的EQR。预期US EGO模块302 基于一个或多个存储的EQR、排气混合以及发动机延迟、传输延迟和传感器延迟确定预期US EGO 314。
[0078] 误差模块304基于在给定采样时间获取的US EGO信号的样本（US EGO样本）322 和用于给定采样时间的预期US EGO 314确定上游EGO误差（US EGO误差）318。更具体地 说，误差模块304基于在US EGO样本322和预期US EGO 314之间的差值确定US EGO误差 318。
[0079] 采样模块305选择性地对US EGO信号236进行采样并且将样本提供给误差模块 304。采样模块305可以以预定速率，比如每预定数量的曲轴角度（CAD)对US EGO信号236 进行采样，该曲轴角度（CAD)如通过使用曲轴位置传感器36测量的曲柄位置324指示的。 预定速率可以例如基于发动机12的汽缸的数量、实施的EGO传感器的数量、汽缸的点火次 序和发动机12的配置等进行设置。仅作为示例，对于具有一个汽缸排和一个EGO传感器的 四缸发动机而言，预定速率可以每发动机循环基于约八个CAD的采样或另外合适的速率。
[0080] 缩放模块306基于US EGO误差318确定缩放误差326。缩放模块306可在基于US EGO误差318确定缩放误差326时应用一个或多个增益或其它合适的控制因子。仅作为示 例，缩放模块306可以使用下列方程来确定缩放误差326 : MAF (1) 缩放误差*US EGO误差， 其中缩放误差是缩放误差326,MF是使用MF传感器32测量的MF 330,以及US EGO 是US EGO误差318。在各种实施方式中，缩放模块306可以使用下列关系来确定缩放误差 326 ： (2) 缩放误差=k (MAP、RPM)*US EGO 误差， 其中RPM是发动机转速212, MAP是使用MAP传感器34测量的MAP 334, k是MAP 334 和发动机转速212的函数，以及US EGO误差是UE EGO误差318。在某些实施方式中，附 加地或可选地，k可以是发动机负荷216的函数。
[0081] 标准化模块308基于缩放误差326确定标准化的误差328。仅作为示例，标准化模 块308可以包括：比例积分（PI)控制器、比例（P)控制器、积分（I)控制器或比例积分微分 (PID)控制器，该比例积分微分（PID)控制器基于缩放误差326确定标准化的误差328。
[0082] 在涉及开关空气/燃料传感器或开关EGO传感器的实施方式中，预期US EGO 314 可以设置为当前命令的加燃料状态（即，预定浓状态或预定稀状态)。标准化模块308基于 US EGO信号236 (或样本）不同于预期US EGO 314的时间段确定标准化的误差328。以这 种方式，标准化的误差328基于US EGO传感器38指示在从先前命令的加燃料状态过渡到 当前命令的加燃料状态之后的先前命令的加燃料状态的时间段而确定。
[0083] 失衡校正模块309监测US EGO信号236的US EGO样本322。失衡校正模块309 基于（当前)US EGO样本322和预定数量的先前US EGO样本322的平均值确定用于发动机 12的汽缸的失衡值。
[0084] 失衡校正模块309确定偏差值，该偏差值将一个失衡值与发动机12的一个汽缸相 关(关联)。失衡校正模块309基于汽缸的点火次序分别将发动机的其它汽缸与其它失衡值 相关。失衡校正模块309分别基于与汽缸关联的失衡值确定用于发动机12的汽缸的失衡 (加燃料)校正值。例如，失衡校正模块309可以基于与汽缸25关联的失衡值确定用于汽缸 25的失衡校正值342。
[0085] 初始EQR模块310基于基本EQR请求220、参考信号240、标准化的误差328、开环 加燃料校正值228以及DS校正值232确定初始EQR请求346。仅作为示例，初始EQR模块 310可以基于基本EQR请求220、参考信号240、标准化的误差328、开环加燃料校正值228 以及DS校正值232的总和确定初始EQR请求346。
[0086] 最终EQR模块312基于初始EQR请求346和失衡校正值342确定最终EQR请求 244。更具体地说，最终EQR模块312基于与点火次序中下一个气缸关联的失衡校正值342 校正初始EQR请求346。最终EQR模块312可以例如将最终EQR请求244设置为等于初始 EQR请求346和失衡校正值342的乘积，或者等于初始EQR请求346和失衡校正值342之 和。燃料喷射系统16基于最终EQR请求244控制用于点火次序中下一个气缸的燃料喷射。
[0087] 现参考图4,显示了外部回路模块204的示例实施方式的功能框图。采样模块404 以预定速率对DS EGO信号238进行采样。例如，采样模块404可以每预定数量的CAD或每 预定时间段对DS EGO信号238采样一次，该预定数量的CAD通过曲柄位置324指示。
[0088] 误差模块408基于在给定采样时间获取的DS EGO信号的样本（DS EGO样本）416 和用于给定采样时间的目标DS EGO 224确定下游误差（DS误差)412。更具体地说，误差模 块408基于在DS EGO样本416和目标DS EG0224之间的差值确定DS误差412。例如，误差 模块408可以将DS误差412设置为等于或者基于DS EGO样本416减去目标DS EGO 224。
[0089] 比例积分（PI)模块420基于DS误差412生成DS校正值232。更具体地说，比例 项模块424基于DS误差412和比例增益确定比例校正值428。例如，比例项模块424可以 将比例校正值428设置为等于或者基于DS误差412与比例增益的乘积，这可以表示为： P=Kp*e (t), 其中P是比例校正值428, K P是比例增益，以及e (t)是在时间t时的DS误差412。 比例项模块424还将比例校正值428限制为预定最大比例校正值(未示出）。预定最大比例 校正值对应于比例校正值428的最大正值或负值。例如，当比例校正值428的量值大于预 定最大比例校正值时，比例模块424保持比例校正值428的符号（正或负）并且将比例校正 值428设置为预定最大比例校正值。预定最大比例校正值可以设置(标定）为不同，以用于 不同的车辆。
[0090] 积分项模块432基于DS误差412和积分增益确定积分校正值436。例如，积分项 模块432可以将积分校正值436设置为等于或者基于DS误差412和DS误差412在预定时 间段内的积分的乘积，这可以表示为：
【权利要求】
1. 一种车辆故障诊断系统，其包括： 误差模块，其基于由排气氧传感器生成的信号的样本和所述样本的目标值之间的差值 确定误差； 比例积分（PI)模块，其基于所述误差确定比例校正值、基于所述误差确定积分校正值 以及基于比例校正值和积分校正值确定加燃料校正值；以及 故障模块，其基于积分校正值和加燃料校正值选择性地诊断故障。
2. 根据权利要求1所述的故障诊断系统，其进一步包括当量比（EQR)模块，其基于加燃 料校正值控制发动机的加燃料。
3. 根据权利要求2所述的故障诊断系统，其中，所述EQR模块基于加燃料校正值和请求 的EQR的总和控制发动机的加燃料。
4. 根据权利要求1所述的故障诊断系统，其中： 所述PI模块将积分校正值限制为第一预定最大值，并且将比例校正值限制为第二预 定最大值；以及 所述故障模块进一步基于第一预定最大值和第二预定最大值选择性地诊断故障。
5. 根据权利要求4所述的故障诊断系统，其进一步包括： 第一求平均值模块，其确定在一时间段期间确定的积分校正值的各数值的第一平均 值；以及 第二求平均值模块，其确定在所述时间段期间确定的加燃料校正值的各数值的第二平 均值， 其中，故障模块基于第一平均值和第二平均值以及第一预定最大值和第二预定最大值 选择性地诊断故障。
6. 根据权利要求5所述的故障诊断系统，其进一步包括： 第一标准化模块，其基于第一平均值和第一预定最大值确定第一标准化值；以及 第二标准化模块，其基于第二平均值和第二预定最大值确定第二标准化值； 其中，故障模块基于第一标准化值和第二标准化值选择性地诊断故障。
7. 根据权利要求6所述的故障诊断系统，其中，在以下至少一种情况下所述故障模块 指示发生了故障： 第一标准化值大于第一预定故障值；以及 第二标准化值大于第二预定故障值。
8. 根据权利要求6所述的故障诊断系统，其中，在以下至少一种情况下所述故障模块 指示未发生故障： 第一标准化值小于第一预定故障值；以及 第二标准化值小于第二预定故障值。
9. 根据权利要求6所述的故障诊断系统，其中： 所述第一标准化模块基于第一平均值除以第一预定最大值设置第一标准化值；以及 所述第二标准化模块基于第二平均值除以第二预定最大值设置第二标准化值。
10. -种用于车辆的故障诊断方法，其包括： 基于由排气氧传感器生成的信号的样本和所述样本的目标值之间的差值确定误差； 基于所述误差确定比例校正值； 基于所述误差确定积分校正值； 基于比例校正值和积分校正值确定加燃料校正值；以及 基于积分校正值和加燃料校正值选择性地指示发生了故障。
【文档编号】F02D41/22GK104454204SQ201410480536
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年9月19日 优先权日:2013年9月19日
【发明者】D.W.杰克斯, S.W.梅杰斯, I.J.麦克尤恩 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司