专利名称：进气运动控制阀模糊逻辑诊断的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，尤其涉及管理内燃机进气歧管内的气流。
背景技术：
这部分的陈述仅提供与本发明有关的背景信息，并不构成现有技术。
发动机系统包括具有空气进气歧管的发动机。空气通过入口流入进气歧管。空气过滤器移除入口空气中的灰尘或碎屑。节气门调节进入进气歧管的空气流量。控制器基于空气流量和其它发动机参数确定发动机工作的适当空燃(A/F)比。具有一个或多个气缸的内燃机配置至少一个控制阀，用于控制气缸内的进气状态。该阀位于气缸进气处或位于气缸进气附近。该阀开启和关闭以控制进入气缸的空气的运动和速度。
通常位置传感器安装在阀上，以向控制器指示阀的实际位置。控制系统利用实际位置诊断阀的故障。例如，比较实际位置和命令位置来检测故障。但是，指示阀的位置不足以指示阀的真实状态。根据设计需求应使用额外的方法确保在车辆工作过程中阀正在起作用。
发明内容
因此，提供一种诊断连接内燃机进气歧管的进气运动控制阀故障的方法。该方法包括命令阀执行关闭和开启中的至少一个；基于流入进气歧管的空气质量和流入进气歧管的空气温度利用模糊逻辑确定压力范围；确定进气歧管内的绝对压力变化；比较绝对压力变化和压力范围；和当绝对压力变化在压力范围内时诊断阀发生故障。
在其它特征中，提供一种用于确定连接发动机进气歧管的进气运动控制阀故障的控制系统。该控制系统包括第一输入装置，其接收指示进气歧管内空气绝对压力的歧管绝对压力(MAP)信号；第二输入装置，其接收指示流入进气歧管的空气质量的质量空气流量(MAF)信号；第三输入装置，其接收指示进入进气歧管的空气温度的进气空气温度(IAT)信号；和控制模块，其如此确定进气运动控制阀的故障命令控制阀执行从关闭到开启和从开启到关闭中的至少一个，在命令控制阀执行开启和关闭中的至少一个之后评估MAP信号，其中控制模块如此评估MAP信号计算MAP信号变化，基于MAF信号和IAT信号利用模糊逻辑确定范围，以及比较MAP变化和已确定的范围。
根据此处提供的说明另外的应用范围将显而易见。应理解说明和特殊示例仅用于解释的目的，而不用于限制本公开文献的范围。
此处描述的附图仅用于解释的目的，而不用于以任何方式限制本公开文献的范围。
图1是车辆的功能方框图。
图2是包括进气运动控制阀(CMCV)的发动机气缸的功能方框图。
图3是阐述CMCV控制系统的数据流图。
图4是阐述CMCV故障检测方法的流程图。
具体实施例方式下文的描述本质上仅是示例性的，并不用于限制本公开文献、应用或使用。应理解整个附图中相应的附图标记指示相同或相应的部件和特征。正如本文所使用的，术语模块指特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(通过、专用或者组)和执行一个或多个软件或固件的存储器、组合逻辑电路、或者提供所述功能性的其它合适部件。
现在参考图1，车辆10包括驱动变速器14的发动机12。变速器14是自动或者手动变速器，发动机12通过相应的变矩器或离合器16驱动变速器14。空气通过节气门13流入发动机12。发动机12包括N个气缸18。尽管图1描述了4个气缸(N＝4)，但应意识到发动机12可包括另外或更少的气缸18。例如，可想到具有4、5、6、8、10、12和16个气缸的发动机。空气通过进气歧管20流入发动机12，通过进气歧管20的通道22导入气缸18，然后与燃料一起在气缸18内燃烧。
现在参考图1和2，发动机还包括一个或多个进气运动控制阀(CMCV)24，该阀产生MAP(歧管绝对压力)的同步阶跃变化。CMCV 24位于与各自气缸18连接的各自进气通道22内。尽管图1阐述了4个CMCV 24，但应意识到可实现更少或更多的CMCV 24。
图2的CMCV 24局部抑制来自进气歧管的气流进入气缸18。在低速和轻负荷时，电控CMCV 24关闭，只留下小的开口。空气通过该间隙喷射，在燃烧气缸内产生翻滚效应，迫使燃料更加彻底地混合，快速和平稳地燃烧。当发动机转速上升时，CMCV在预定点开启。在高速时，该阀不影响进气，让全开位置节气门的最大流量进入燃烧室。在不同实施例中，CMCV可以是挡板式阀，其在节气门部分开启时工作，以导致吸入的燃料/空气进气产生翻滚。即使在高的废气再循环水平下，更好地混合燃料和空气也能改善火焰传播。当节气门位置较宽时，阀完全开启以便不阻止气流。
在图1中，控制器28与发动机12和此文讨论的各种输入和传感器通信。歧管绝对压力(MAP)传感器30对应于进气歧管20内的空气压力，生成MAP信号31。节气门位置传感器32对应于节气门13的位置，生成节气门位置(TPS)信号33。质量空气流量(MAF)传感器34对应于流入进气歧管20的空气质量，生成MAF信号35。进气空气温度传感器(IAT)36对应于流入进气歧管20的空气温度，生成IAT信号37。发动机速度传感器38对应于发动机12的转速，生成发动机速度(RPM)信号39。控制器28接收TPS信号33、MAP信号31、IAT信号37、MAF信号35和RPM信号39。控制器28基于本公开文献中的CMCV控制方法控制发动机和CMCV 24的工作。
为了检查CMCV的性能，执行使用模糊逻辑的控制策略。根据本公开文献的控制策略当车辆处于稳态巡航状态时将CMCV 24移动到关闭位置，通过评估发动机工作参数来核实阀已经实际移动到命令的关闭位置。可选地，控制策略将CMCV 24移动到开启位置，核实阀已经实际移动到命令的开启位置。CMCV位置的变化产生MAP变化，MAP变化与CMCV 24的实际位置变化或有效横截面积(Aeff)成比例。关系可由下述方程式表示Aeff=M·*[(R*T)1/2Phi*MAP]---(1)]]> 其中 是从MAF传感器34接收的测量气流。R是空气的理想气体常数。在示例性实施例中R等于288.17N-M/(Kg*K)。T是从IAT传感器36接收的上游空气温度。Phi等于声速流的0.6847，Phi等于亚声速流的下述关系Phi=[2kk-1(Pr^(2/k)-Pr^((k+1)/k))]^1/2---(2)]]>其中k是空气的比热比。在示例性实施例中k等于1.4。Pr是横跨CMCV的压力比，等于CMCV后压力除以MAP。
当能获得CMCV 24后压力时，可简单计算有效横截面积，将其与可选择的阈值比较，以确定CMCV 24的开启和关闭位置。当不能获得CMCV 24后压力时，假设在某些发动机工作条件下Phi主要是MAP的函数，将方程式1简化为下述方程式Aeff=M·*[(R*T)1/2f(MAP)]---(3)]]> 在这种情况下，当控制CMCV从开启到关闭或者从关闭到开启时，监视MAP变化。应用模糊逻辑表提供比较阈值。模糊逻辑表是测量的质量空气流量和进气空气温度的函数。如果MAP变化在提供的阈值内，则诊断CMCV发生故障。
现在参考图3，数据流图阐述CMCV控制系统的不同实施例，CMCV控制系统嵌入在控制器28内。根据本公开文献的CMCV控制系统的不同实施例包括嵌入控制器28内的任意数目子模块。所示子模块可组合和/或进一步分割，以便同样确定CMCV 24的位置和诊断故障。在不同实施例中，图2的控制器28包括歧管压力模块46、使能状态模块48、延迟门模块50和锁存模块52。
歧管压力模块46接收MAP信号31、MAF信号35和IAT信号37作为输入。歧管压力模块46确定歧管压力变化，将该变化与确定的范围比较，基于比较设置ΔMAP状态标记53。范围包括根据模糊逻辑由质量空气流量和空气温度的函数确定的低阈值和高阈值。在不同实施例中根据预定二维查找表确定范围的阈值，该查找表以MAF35和IAT 37作为输入，以ΔMAP作为输出。
使能状态模块48接收TPS信号33、MAP信号31和RPM信号39作为输入。使能状态模块48基于节气门位置33判断车辆是否在稳态情况下工作。使能状态模块48还判断发动机速度和歧管绝对压力是否足够，从而设置使能标记54。延迟门模块50接收关闭命令56作为输入，该关闭命令指示是否下令CMCV 24关闭。延迟门模块50判断是否已经命令CMCV 24关闭一可选时间段，从而设置延迟标记58。
锁存模块52接收ΔMAP状态标记53、使能标记54和延迟标记58作为输入。锁存模块52检测CMCV 24中的故障，从而设置位置错误标记62。基于以下设置位置错误标记指示MAP变化的ΔMAP状态标记53在预定范围内，指示发动机12在稳态巡航状态下工作的使能标记54，和指示已经命令CMCV 24到关闭位置且持续可选时间段的延迟标记58。
锁存模块52还接收复位标记60作为输入。一旦设置锁存模块52能锁存位置错误标记62，直到接收到复位标记60。在不同实施例中，在车辆启动时，在诊断清除代码事件中，和/或其它类似事件中接收复位标记60。在不同实施例中基于通过/故障阈值重新设置位置错误标记62。如果位置错误标记指示在故障之(也称为测试故障)后若干次没有故障(也称为测试通过)，则重新设置位置错误标记62。在不同实施例中，基于另一个通过/故障阈值设置位置错误标记62。例如，如果连续多次检测到故障或者在一时间段内检测到可选次数的故障，则设置位置错误标记62以指示故障。
现在参考图4，流程图阐述用于诊断故障的示例性控制方法，该方法基于MAP的预期变化命令CMCV关闭。正如可意识到的，本公开文献的CMCV控制方法可以不同的形式实现。在示例性实施例中，图4的控制方法在车辆的钥匙周期内每隔一秒持续运行。在接通电源时错误标记初始化为FALSE。
在图4中，在100和110处评估节气门位置，以判断是否存在稳态状态。如果节气门位置变化小于最小值，且如果节气门位置在希望范围内，则存在稳态状态，控制前进到120处评估MAP和RPM。如果在120处MAP在希望范围内且RPM在希望范围内，则控制在130处命令CMCV关闭。否则，如果不满足稳态状态或者MAP和RPM分别在希望范围之外，则控制循环退回，继续在100处监视对应于稳态状态的节气门位置。
如果在130处命令CMCV关闭之后在140处已经流逝了规定时间，则控制前进到评估MAP变化。否则控制在130处等待，直到已经流逝规定时间。在142处控制基于模糊逻辑确定MAP范围。在144处控制计算MAP变化。如果在150处MAP变化在模糊范围内，则检测到故障，控制在160处将位置错误标记设置为TRUE。否则，控制在102处将位置错误标记设置为FALSE。一旦已经检测到故障且位置错误标记设置为TRUE，在接收到复位标记之前，位置错误标记都锁存为TRUE。
正如意识到的，图4不同实施例中作出的所有比较可以其它不同的形式实现，这取决于阈值、次数和范围的选择值。例如，“小于”的比较可等同地实现为不同实施例中的“小于或等于”。“在范围内”的比较可等同地实现为不同实施例中的“小于或等于最大阈值”和“大于或等于最小阈值”的比较。
根据前述说明，熟悉本技术领域的人员现在能意识到本公开文献的宽泛教导可以多种形式实现。因而，尽管已经结合特殊示例描述了该公开文献，但本公开文献的真实范围不应被限制，因为在研究附图、说明书和后附权利要求书之后其它修改对熟练的从业者而言是显而易见的。
权利要求
1.一种诊断连接内燃机进气歧管的进气运动控制阀故障的方法，包括命令阀执行关闭和开启中的至少一个；基于流入进气歧管的空气质量和流入进气歧管的空气温度利用模糊逻辑确定压力范围；确定进气歧管内的绝对压力变化；比较绝对压力变化和压力范围；和当绝对压力变化在压力范围内时诊断阀发生故障。
2.如权利要求1所述的方法，还包括，确定车辆的稳态工作状态，其中当确定稳态工作状态时，命令阀执行关闭和开启中的至少一个。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，确定稳态工作状态包括比较节气门位置和节气门范围；计算节气门位置变化；比较节气门位置变化和预定阈值，和其中如果位置在节气门范围内，且节气门位置变化小于预定阈值，则确定稳态状态。
4.如权利要求1所述的方法，还包括确定进气歧管的绝对压力在预定第二压力范围内；和确定发动机速度在预定发动机速度范围内。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在命令阀执行关闭和开启中的至少一个后已经流逝预定时间段之后，执行确定范围，确定绝对压力变化，以及比较绝对压力变化和压力范围。
6.如权利要求1所述的方法，还包括当诊断到故障时设置故障代码；和在接收到复位命令之前将代码锁存为TRUE。
7.如权利要求1所述的方法，还包括以可选次数重复权利要求1的方法；在可选次数内每当诊断到故障时增加故障计数器；和当故障计数器超过阈值时设置故障代码。
8.如权利要求6所述的方法，还包括以可选次数重复权利要求1的方法；在可选次数内每当没有诊断到故障时增加通过计数器；和当通过计数器超过阈值时重新设置故障代码。
9.一种用于确定连接发动机进气歧管的进气运动控制阀故障的控制系统，其包括第一输入装置，其接收指示进气歧管内空气绝对压力的歧管绝对压力(MAP)信号；第二输入装置，其接收指示流入进气歧管的空气质量的质量空气流量(MAF)信号；第三输入装置，其接收指示进入进气歧管的空气温度的进气空气温度(IAT)信号；和控制模块，其如此确定进气运动控制阀的故障命令控制阀执行从关闭到开启和从开启到关闭中的至少一个，在命令控制阀执行开启和关闭中的至少一个之后评估MAP信号，其中控制模块如此评估MAP信号计算MAP信号变化，基于MAF信号和IAT信号利用模糊逻辑确定范围，以及比较MAP变化和已确定的范围。
10.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，当MAP变化在已确定的范围内时，控制模块确定进气运动控制阀发生故障。
11.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，当确定故障时控制模块设置故障代码，直到接收到复位命令控制模块才重新设置故障代码。
12.如权利要求11所述的控制系统，其特征在于，基于代码清除事件和发动机关闭事件中的至少一个接收复位命令。
13.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，如果可选连续多次确定控制阀发生故障，则控制模块设置故障代码。
14.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，如果在预定时间段内故障发生可选次数，则控制模块设置故障代码。
15.如权利要求9所述的控制系统，还包括第四输入装置，其接收指示连接发动机的节气门位置的节气门位置(TPS)信号；和其中控制模块基于TPS信号确定稳态状态，当MAP变化在预定范围内时如果确定稳态状态，则确定进气运动控制阀发生故障。
16.如权利要求15所述的控制系统，其特征在于，如果节气门信号指示节气门位置在预定节气门范围内且节气门位置变化小于最小阈值，则控制模块确定稳态状态。
17.如权利要求9所述的控制系统，其特征在于，控制模块通过比较MAP信号和预定MAP范围来评估MAP信号，如果MAP信号在MAP范围内，则计算和评估MAP变化。
18.如权利要求17所述的控制系统，还包括第五输入装置，其接收指示发动机转速的发动机速度信号；和其中控制模块比较发动机速度信号和预定发动机速度范围，如果发动机速度信号在发动机速度范围内，则计算和评估MAP变化。
全文摘要
提供一种诊断连接内燃机进气歧管的进气运动控制阀故障的方法。该方法包括命令阀执行关闭和开启中的至少一个；基于流入进气歧管的空气质量和流入进气歧管的空气温度利用模糊逻辑确定压力范围；确定进气歧管内的绝对压力变化；比较绝对压力变化和压力范围；和当绝对压力变化在压力范围内时诊断阀发生故障。
文档编号F02D41/22GK101054928SQ20071009651
公开日2007年10月17日 申请日期2007年4月11日 优先权日2006年4月12日
发明者K·D·麦莱恩, W·王 申请人:通用汽车环球科技运作公司