专利名称：发动机怠速作业故障源控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，尤其涉及发动机怠速故障检测控制系统。
背景技术：
内燃机在驱动活塞的气缸内燃烧燃料和空气的混合物来产生驱动转矩。该发动机通过联接装置驱动传动机构，还驱动其他载荷包括但但不限于，交流发电机，多种泵(如油泵、冷却剂泵)和空气压缩机。该发动机是按照所要求的空燃(A/F)比来运行的。A/F比有时是贫的(即燃料减少)，有时是富的(即燃料增加)。一个点火系统引燃气缸内的A/F混合物。
汽车在运行时，会出现发动机怠速时段。发动机怠速出现在汽车处在或接近零车速且司机没有从节流阀输入(即没有使发动机运行)时。这时能发生发动机急颤怠速，从而该发动机转速在一阈值之下颤动或下降，造成发动机停止转动。剧颤怠速会损害汽车的质量和客户的满意程度。
在传统的汽车系统中，曾采用低怠速和高怠速诊断法。但这些怠速诊断法只是检查发动机怠速转速分别在高、低怠速转速阈值之上或之下的时间长度，并不能验明该剧颤怠速状态的根源。
本发明概述因此，本发明提供一个发动机怠速故障控制系统用来鉴别发动机内剧颤怠速的根源。该发动机怠速故障控制系统包括第一模块用来监测发动机的怠速转速并产生剧颤怠速信号，和第二模块用来监测燃料控制参数，还有第三模块用来根据燃料控制参数和剧颤怠速信号确定剧颤怠速的根源。
本发明的一个特征是第三模块根据剧颤怠速的根源设定一个根源标记。
本发明概述因此，本发明提供一个发动机怠速故障控制系统用来辩认发动机内剧颤怠速的根源。该发动机怠速故障控制系统包括第一模块用来监测发动机的怠速转速并产生剧颤怠速信号，和第二模块用来监测燃料控制参数，还有第三模块用来根据燃料控制参数和剧颤怠速信号确定剧颤怠速的根源。
本发明的一个特征是第三模块根据剧颤怠速的根源设定一个根源标记。
另一个特征是当燃料控制参数小于阈值参数并且发动机怠速转速下降时，第三模块确定根源为点火故障。
再一个特征是当燃料控制参数有变化并且发动机怠速转速颤动时，第三模块确定根源为发动机上过载。当燃料控制参数有变化，发动机怠速转速颤动，并且进入发动机内的空气质量流(MAF)大于阈值MAF时，第三模块确定根源为过载。
再有另一个特征是该发动机怠速故障控制系统还包括第四模块用来监测氧气传感器信号(OSS)。当燃料控制参数大于阈值参数，发动机怠速转速颤动，并且OSS小于阈值OSS时，第三模块确定该根源为贫燃料状态。当燃料控制参数小于阈值参数，发动机怠速转速颤动，并且OSS大于阈值OSS时，第三模块确定根源为富燃料状态。
还有另一个特征是燃料控制参数为燃料控制的长期乘子(LTM)。
从下面的详细说明中可以明白本发明另外一些应用领域。应该知道指出本发明优选实施例的详细说明和具体例子，其用意只是为了阐明本发明，并不要限制本发明的范围。
附图简要说明从下面的说明和附图中可较完整地了解本发明，其中
图1为一示范的汽车系统的功能方块图；图2为一流程图，示出按照本发明进行发动机怠速故障检测控制时的示范步骤；及图3为一功能方块图，示出执行本发明的发动机怠速故障检测控制的示范模块。
优选实施例详细说明下面关于优选实施例的说明只是示范性的，决不意欲用来限制本发明、其用途或使用。为了清晰的目的，相同的标号将被用来在这些图中鉴别相似的元件。本文所使用的术语“模块”指一个用途专门的集成电路(ASIC)、一个电子线路、一个执行一个或多个软件或固件程序的处理器(分享的、专用的、或成组的)和存储器、一个组合的逻辑线路及/或提供所述功能度的其他合适的构件。
现在参阅图1，其中示出一个示范的汽车系统。该汽车系统包括一个通过转矩转换器(TC)16驱动传动机构14的发动机12。更具体点说，空气通过节流阀18被吸入到进气歧管(IM)20内，由歧管将空气分配给各气缸(未示出)。该空气和燃料按合适的空气对燃料(A/F)的比率混合，该A/F混合物在气缸内被燃烧，从而产生驱动转矩。燃烧产物通过废气歧管(EM)22从该发动机12被排出并在被释放到大气中之前在一催化转换器23中被处理。
有一控制模块24根据各种发动机运行参数调整发动机12的运行。有一空气质量流(MAF)传感器根据进入到发动机12内的MAF产生MAF信号。有一发动机RPM传感器30根据发动机12曲轴(未示出)的转速产生RPM信号。有一前面的或催化剂前的氧气传感器32根据从发动机12流出废气中的氧含量产生氧气传感器信号(OSS)。有一节流阀位置传感器34产生节流阀位置信号(TPS)可表明司机通过节流阀的输入。控制模块24根据一个长期乘子(LTM)调整A/F比。具体点说，LTM是一个应用于供给燃料率的调节因子。LTM初始时是在一个中间值(例如128)上，然后在进行闭环燃料控制时根据OSS向上或向下调节。经过一段时间，LTM停留在某一值上，利用该值根据从一览表上确定的供给燃料率可得到合适的A/F比。
本发明的发动机怠速故障检测控制系统监测发动机在怠速时的RPM。如果节流阀的位置(TPS)或节流区域小于相关的阈值(即没有司机的足蹬输入)并且汽车的速率低于阈值的汽车速率(即汽车没有移动)，发动机就是在怠速。如果发动机的RPM降落到阈值RPM(RPMTHR)之下，发动机怠速故障检测控制系统就可根据发动机的运行参数确定故障的根源并根据故障的根源起动补救措施。发动机运行参数包括，但并不限于，停车防止器标记(FLAGSS)、发动机RPM、前OSS、用来控制燃料的LTM、MAF和TPS。故障根源包括，但并不限于，A/F比是贫的(即贫燃料)、A/F比是富的(即富燃料)、点火故障和发动机过载。
根据发动机的RPM，FLAGSS被设定及/或重新设定。但应知道可以使用其他更为复杂的逻辑方法。如果发动机RPM降落到RPMTHR(如475RPM)之下，FLAGSS立即被设定为真。一旦为真，FLAGSS保持为真，即使发动机RPM可能增加到RPMTHR之上。如果在一个阈值时间或者一个阈值计数内(例如样本计数器的数目为X的样本或者经过一段滞留时间(tDELAY))，发动机RPM仍保持大于RPMTHR，FLAGSS就被重新设定为假。如果FLAGSS没有被设定为假而停车防止器仍能起作用，发动机怠速故障控制系统就继续确定故障根源。
在确定故障根源时，发动机怠速故障控制系统确定LTM是否大于一个高的LTM阈值(LTMTHRHI)。较具体点说，对于LTM的移动平均值(LTMAVG)(例如就一个12.5ms的样本环的25个样本而言)，如果LTM的移动平均值大于LTMTHR(例如为101％)，LTM就是高的。如果在一个阈值时间或阈值计数内，该LTM的平均值都小于LTMTHRHI，LTM可被考虑重新设定为不高。发动机怠速故障控制系统还确定LTM是否是低的(LO)。如果移动平均值LTM小于LTM下降(LTMTHRLO)(例如79％)，LTM就是低的。当在一个阈值时间或阈值计数内，该LTM的平均值都大于LTMTHRLO，该LTM可被考虑重新设定为不低。在发动机怠速时如果该移动平均值LTM保持在LTMTHRLO和LTMTHRHI之间，该移动平均值LTM可被认为non-HI(不高)和non-LO(不低)(即在MID(中间)范围内)。
发动机怠速故障控制系统还确定前OSS是否是HI(高)或LO(低)。较具体点说，如果移动平均值OSS大于一个高的OSS阈值(OSSTHRHI)(例如750mV)，前OSS就是高的(HI)。在一个阈值时间或阈值计数内如果平均值前OSS小于OSSTHRHI，前OSS可被考虑重新设定为不高。如果移动平均值前OSS小于一个低的阈值OSS(OSSTHRLO)(例如75mV)，前OSS就是低的(LO)。如果对于一个阈值时间或阈值计数，如果平均值前OSS都大于OSSTHRLO，移动平均值OSS可被认为不高(non-HI)和不低(non-LO)(即在中间(MID)范围内)，如果在发动机怠速时移动平均值OSS能保持在OSSTHRLO和OSSTHRHI之间的话。
发动机怠速故障控制系统还监测发动机RPM的LO/HI变化。较具体点说，如果FLAGSS为真，并且发动机RPM大于变化RPM的阈值(RPMVARTHR)(例如900RPM)，发动机RPM颤动，那么可被认为不稳定。但若在一个阈值时间或阈值计数内，发动机RPM保持大于RPMVARTHR，那么RPM又可被认为是稳定的。发动机怠速故障控制系统还可确定发动机RPM是否在减少。更具体点说，如果FLAGSS为真，并且发动机RPM的移动平均值(例如50样本的移动平均值)减少或减速(例如dRPMAVG/dt＜0)，那么检测到的是正在减少的发动机RPM。
MAF也被监测以便确定MAF是否可被认为HI。较具体说，当发动机RPM小于RPMTHR，在该点的MAF被存储作为初始值(MAFINT)。其时MAF与MAFINT之间的差被计算出来(ΔMAF)。将AMAF与一阈值的差(例如7g/s)比较。如果ΔMAF大于ΔMAFTHR，那么MAF被认为是高的。
发动机怠速故障控制系统确定故障根源的情况总结如下表
表1故障根源为贫A/F比时，FLAGSS为真，发动机RPM不稳定，前OSS为LO而LTM为HI。故障根源为富A/F比时，FLAGSS为真，发动机RPM不稳定，前OSS为HI而LTM为LO。故障根源为点火故障时，FLAGSS为真，发动机RPM减少，前OSS为LO而LTM为LO。故障根源为发动机上过载时，FLAGSS为真，发动机RPM不稳定，前OSS为HI，LTM被变化而MAF为HI。
现在参阅图2，我们将详述由发动机怠速故障控制系统执行的示范步骤。在步骤200，控制系统确定发动机是否在怠速(即没有节流阀的输入并且汽车不移动)。如果发动机不在怠速，控制系统就返回。如果发动机在怠速，控制系统就在步骤202监测发动机的RPM。在步骤204，控制系统确定发动机RPM是否降落到RPMTHR之下。如果没有降落到RPMTHR之下，控制系统返回到步骤200。如果降落到RPMTHR之下，控制系统进到步骤206。
在步骤206，控制系统将FLAGSS设为真。在步骤208，控制系统确定发动机RPM是否恢复(即发动机RPM在阈值时间或阈值计数内都大于RPMTHR)。如果发动机RPM恢复，控制系统就步骤210将FLAGSS设为假，控制系统返回到步骤200。如果发动机RPM没有恢复控制系统就在步骤212监测发动机的运行参数。
在步骤214，控制系统确定LTM是否HI，前OSS是否LO，发动机RPM是否不稳定。如果LTM为HI，前OSS为LO，并且发动机RPM不稳定，控制系统就在步骤216辩认故障根源为A/F比贫乏。如果LTM不HI，前OSS不LO，或发动机RPM稳定，控制系统就在步骤218确定LTM是否LO，前OSS是否HI，发动机PRM是否不稳定。如果LTM为LO，前OSS为HI，并且发动机RPM不稳定，控制系统就在步骤220辩认故障根源为A/F比富余。如果LTM不LO，前OSS不HI或发动机RPM稳定，控制系统就进到步骤222。
在步骤222控制系统确定LTM是否LO，前OSS是否LO，发动机RPM是否在减少。如果LTM为LO，前OSS为LO，并且发动机PRM在减少，控制系统就在步骤224鉴别故障根源为点火故障。如果LTM不LO，前OSS不LO，或发动机RPM不减少，控制系统就在步骤226确定LTM是否有变化，前OSS是否HI，发动机RPM是否不稳定。如果LTM有变化，前OSS为HI，并且发动机RPM不稳定，控制系统就在步骤228鉴别故障根源为过载。如果LTM没有变化，前OSS不HI或发动机RPM稳定，控制系统就返回到步骤200。控制系统在步骤216、220、224和228鉴别故障根源后就根据故障根源在步骤230起动补救措施，控制到此终止。示范的补救行动包括但并不限于，增加供给发动机的燃料，减少供给发动机的燃料，调节发动机的载荷(例如减少交流发电机的载荷)和将发动机关闭。另一个可作示范的补救措施包括设定一个指出故障根源的保养标记。这样在执行保养程序时保养技术员就能立即鉴别并修复故障。
现在参阅图3，其中示出执行发动机怠速故障控制的示范模块。该示范模块包括一个RPM LO检测模块300、一个RPM LO/HI检测模块302、一个RPM HI检测模块304、一个LTMAVG模块306、一个贫检测模块308和一个OSSAVG模块310。该示范模块还包括一个富检测模导体312、一个点火故障检测模块314、一个TPS限制模块316、一个MAF变化率检测模块318、一个RPM检查模块320、一个OSS HI检测模块322、一个RPM变化率模块324和一个载荷模块326。还分别设有多个AND(与)门328、330、332和334以及一个NOT(非)门或反转器336。有一个故障模块338接受来自AND门328、330、332、334的输出并根据故障根源起动补救措施。
RPM LO检测模块300根据发动机RPM将FLAGSS设定为真或假。RPM LO检测模块300的输出是一个根据FLAGSS是真(例如1)还是假(例如0)而定的二进制输出(即0或1)。RPM LO/HI检测模块302根据RPM LO检测模块300的输出和RPM HI检测模块304的输出确定发动机RPM是在颤动或是稳定。RPM LO/HI检测模块302根据发动机RPM是不稳定(例如1)还是稳定(例如0)产生一个二进制信号。RPM LO/HI检测模块302的输出被送到AND门300、334和载荷模块326。RPM HI检测模块304根据发动机RPM和RPM LO检测模块300的输出确定发动机RPM是否HI。RPM HI检测模块304根据发动机RPM是高(例如1)还是不高(例如0)产生一个二进制信号。RPM HI检测模块304的输出被送到RPM LO/HI检测模块302和NOT门336。
LTMAVG模块306计算LTM的移动平均值。LTMAVG被输出到贫检测模块308、富检测模块312和点火故障检测模块314。OSSAVG模块310计算OSS的移动平均值。OSSAVG被输出到贫检测模块308、富检测模块312、点火故障检测模块314和OSS HI检测模块322。TPS限制模块316确定司机是否有任何通过节流阀的输入。TPS限制模块316根据有司机输入(例如0)或没有司机输入(例如1)产生一个二进制信号。TPS限制模块316的输出被送到再一个AND门即328、330、332和334。
RPM检查模块320确定发动机RPM是否在阈值RPM(例如500RPM)之下。RPM检查模块320根据发动机RPM是小于RPM阈值(例如1)还是大于RPM阈值(例如0)产生一个二进制信号。MAF变化率检测模块318确定MAF是否增加超过MAFINT。MAF变化率检测模块318根据MAF是增加到超过MAFINT一个阈值数量(例如1)还是没有增加到超过MAFINT一个阈值数量(例如0)产生一个二进制信号。MAF变化率检测模块318的输出被送往AND门334。
贫检测模块308根据LTMAVG模块306和OSSAVG模块310的输出确定LTM是否HI和OSS是否LO。贫检测模块308根据LTMAVG是HI(例如1)或LTMAVG不是HI(例如0)产生第一个二进制信号，又根据OSSAVG是LO(例如1)或不是LO(例如0)产生第二个二进制信号。第一个输出被送到AND门和载荷模块326。第二个输出被送往AND门328。
富检测模块312根据LTMAVG模块306和OSSAVG模块310的输出确定LTM是否LO和OSS是否HI。富检测模块312根据LTMAVG是LO(例如1)或LTMAVG不是LO(例如0)产生第一个二进制信号，又根据OSSAVG是HI(例如1)或OSSAVG不是HI(例如0)产生第二个二进制信号。第一和第二输出都被送往AND门330和载荷模块326。
点火故障检测模块314根据LTMAVG模块306和OSSAVG模块310的输出确定LTMAVG是否LO和OSSAVG是否LO。点火故障检测模块314根据LTMAVG是LO(例如1)或LTMAVG不是LO(例如0)产生第一个二进制信号，又根据OSSAVG是LO(例如1)或OSSAVG不是LO(例如0)产生第二个二进制信号。第一和第二输出都被送往AND门。
OSS HI检测模块322根据OSSAVG模块310的输出确定OSS是否HI。OSS HI检测模块322根据OSS是HI(例如1)或不是HI(例如0)产生一个二进制信号。OSS HI检测模块的输出被送往AND门334。RPM变化率模块324根据发动机RPM确定RPM是否在减少。RPM变化率模块324根据发动机RPM在减少(例如1)或不在减少(例如0)产生一个二进制信号，该信号被送往AND门332。载荷模块326确定发动机载荷是否HI。较具体点说，如果LTMAVG既不HI也不LO(即在MID范围)而OSSAVG为HI，发动机载荷就被认为HI。载荷模块326根据发动机载荷是HI(例如1)或不是HI(例如0)产生一个二进制信号。载荷模块326的输出被送往AND门334。
AND门328、330、332、334分别根据送来的输入产生二进制信号。更具体点说，AND门328根据故障根源是贫燃料(例如1)或不是贫燃料(例如0)；AND门330根据故障根源是富燃料(例如1)或不是富燃料(例如0)；AND门332根据故障根源是点火故障(例如1)或不是点火故障(例如0)；AND门334根据故障根源是过载(例如1)或不是过载(例如0)，分别产生二进制信号。
从上面的说明，本行业的行家现在可以知道，本发明的广大内容可用各种形式来实行。因此，虽然本发明已结合具体例子予以说明，本发明的真正范围应不以这些例子为限。因为熟练的行家在研究本发明的说明、附图和下面的权利要求书后显然是可以作出各种修改的。
权利要求
1.一种鉴别发动机剧颤怠速源的发动机怠速故障控制系统，包括一个监测所说发动机怠速转速并产生剧颤怠速信号的第一模块；一个监测燃料控制参数的第二模块；及一个根据所说燃料控制参数和所说剧颤怠速信号确定剧颤怠速根源的第三模块。
2.权利要求1的发动机怠速故障控制系统，其特征在于，所说第三模块根据所说剧颤怠速根源设定一个根源标记。
3.权利要求1的发动机怠速故障控制系统，其特征在于，当所说燃料控制参数小于一个阈值参数并且所说发动机的怠速转速在减少时，所说第三模块确定所说根源为点火故障。
4.权利要求1的发动机怠速故障控制系统，其特征在于，当所说燃料控制参数有变化并且所说发动机怠速转速在颤动时，所说第三模块确定所说根源为所说发动机过载。
5.权利要求1的发动机怠速故障控制系统，其特征在于，当所说燃料控制参数有变化，所说发动机怠速转速在颤动，并且进入所说发动机的空气质量流(MAF)大于阈值MAF时，所说第三模块确定所说根源为所说发动机过载。
6.权利要求1的发动机怠速故障控制系统，其特征在于，还包括一个监测氧传感器信号(OSS)的第四模块。
7.权利要求6的发动机怠速故障控制系统，其特征在于，当所说燃料控制参数大于阈值燃料控制参数，所说发动机怠速转速在颤动，并且所说OSS小于阈值OSS时，所说第三模块确定所说源为贫燃料状态。
8.权利要求6的发动机怠速故障控制系统，其特征在于，当所说燃料控制参数小于阈值参数，所说发动机怠速转速在颤动，并且所说OSS大于阈值OSS时，所说第三模块确定所说根源为富燃料状态。
9.权利要求1的发动机怠速故障控制系统，其特征在于，所说燃料控制参数为燃料控制长期乘子(LTM)。
10.一种鉴别发动机剧颤怠速根源的方法，包括监测所说发动机的怠速转速；根据所说怠速转速有选择地产生剧颤怠速信号；监测燃料控制参数；及根据所说燃料控制参数和所说剧颤怠速信号鉴别剧颤怠速的根源。
11.权利要求10的方法，其特征在于，还包括根据所说剧颤怠速根源设定根源标记。
12.权利要求10的方法，其特征在于，当所说燃料控制参数小于阈值参数并且所说发动机怠速转速在减少时，所说根源被鉴别为点火故障。
13.权利要求10的方法，其特征在于，当所说燃料控制参数有变化并且所说怠速转速在颤动时，所说根源被鉴别为所说发动机过载。
14.权利要求13的方法，其特征在于，当所说燃料控制参数有变化，所说发动机怠速转速在颤动，并且进入所说发动机的空气质量流(MAF)大于阈值MAF时，所说根源被鉴别为所说过载。
15.权利要求10的方法，其特征在于，还包括监测氧气传感器信号(OSS)。
16.权利要求15的方法，其特征在于，当所说燃料控制参数大于阈值参数，所说发动机怠速转速在颤动，并且所说OSS小于阈值OSS时，所说根源被鉴别为贫燃料状态。
17.权利要求15的方法，其特征在于，当所说燃料控制参数小于阈值参数，所说发动机怠速转速在颤动，并且所说OSS大于阈值OSS时，所说根源被鉴别为富燃料状态。
18.权利要求10的方法，其特征在于，所说燃料控制参数为燃料控制长期乘子(LTM)。
19.一种鉴别发动机剧颤怠速根源的方法，包括根据所说发动机的怠速转速有选择地产生剧颤怠速信号；监测燃料控制长期乘子(LTM)；监测氧气传感器信号(OSS)；及根据所说剧颤怠速信号，所说LTM和所说OSS，鉴别剧颤怠速根源。
20.权利要求19的方法，其特征在于，还包括根据所说近似根源设定根源标记。
21.权利要求19的方法，其特征在于，当所说LTM小于阈值LTM，所说发动机的怠速转速在减少，并且所说OSS小于阈值OSS时，所说根源被鉴别为点火故障。
22.权利要求19的方法，其特征在于，当所说LTM大于阈值LTM，所说发动机怠速转速在颤动，并且所说OSS小于阈值OSS时，所说根源被鉴别为贫燃料状态。
23.权利要求19的方法，其特征在于，当所说燃料控制参数小于阈值参数，所说发动机怠速转速在颤动，并且所说OSS大于阈值OSS时，所说根源被鉴别为富燃料状态。
24.权利要求19的方法，其特征在于，还包括监测进入所说发动机内的空气质量流(MAF)。
25.权利要求24的方法，其特征在于，当所说LTM有变化，所说发动机怠速转速在颤动，所说MAF大于阈值MAF时，所说根源被鉴别为所说的过载。
全文摘要
一种鉴别发动机剧颤怠速根源的发动机怠速故障控制系统包括一个监测发动机怠速转速并产生剧颤怠速信号的第一模块，一个监测燃料控制参数的第二模块，及一个根据燃料控制参数和剧颤怠速信号确定剧颤怠速根源的第三模块。
文档编号G01M99/00GK1971017SQ20061014930
公开日2007年5月30日 申请日期2006年11月21日 优先权日2005年11月21日
发明者K·D·麦拉恩, W·王 申请人:通用汽车环球科技运作公司