專利名稱：發動機怠速作業故障源控制系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及內燃機，尤其涉及發動機怠速故障檢測控制系統。
背景技術：
內燃機在驅動活塞的氣缸內燃燒燃料和空氣的混合物來產生驅動轉矩。該發動機通過聯接裝置驅動傳動機構，還驅動其他載荷包括但但不限于，交流發電機，多種泵(如油泵、冷卻劑泵)和空氣壓縮機。該發動機是按照所要求的空燃(A/F)比來運行的。A/F比有時是貧的(即燃料減少)，有時是富的(即燃料增加)。一個點火系統引燃氣缸內的A/F混合物。
汽車在運行時，會出現發動機怠速時段。發動機怠速出現在汽車處在或接近零車速且司機沒有從節流閥輸入(即沒有使發動機運行)時。這時能發生發動機急顫怠速，從而該發動機轉速在一閾值之下顫動或下降，造成發動機停止轉動。劇顫怠速會損害汽車的質量和客戶的滿意程度。
在傳統的汽車系統中，曾采用低怠速和高怠速診斷法。但這些怠速診斷法只是檢查發動機怠速轉速分別在高、低怠速轉速閾值之上或之下的時間長度，并不能驗明該劇顫怠速狀態的根源。
本發明概述因此，本發明提供一個發動機怠速故障控制系統用來鑒別發動機內劇顫怠速的根源。該發動機怠速故障控制系統包括第一模塊用來監測發動機的怠速轉速并產生劇顫怠速信號，和第二模塊用來監測燃料控制參數，還有第三模塊用來根據燃料控制參數和劇顫怠速信號確定劇顫怠速的根源。
本發明的一個特征是第三模塊根據劇顫怠速的根源設定一個根源標記。
本發明概述因此，本發明提供一個發動機怠速故障控制系統用來辯認發動機內劇顫怠速的根源。該發動機怠速故障控制系統包括第一模塊用來監測發動機的怠速轉速并產生劇顫怠速信號，和第二模塊用來監測燃料控制參數，還有第三模塊用來根據燃料控制參數和劇顫怠速信號確定劇顫怠速的根源。
本發明的一個特征是第三模塊根據劇顫怠速的根源設定一個根源標記。
另一個特征是當燃料控制參數小于閾值參數并且發動機怠速轉速下降時，第三模塊確定根源為點火故障。
再一個特征是當燃料控制參數有變化并且發動機怠速轉速顫動時，第三模塊確定根源為發動機上過載。當燃料控制參數有變化，發動機怠速轉速顫動，并且進入發動機內的空氣質量流(MAF)大于閾值MAF時，第三模塊確定根源為過載。
再有另一個特征是該發動機怠速故障控制系統還包括第四模塊用來監測氧氣傳感器信號(OSS)。當燃料控制參數大于閾值參數，發動機怠速轉速顫動，并且OSS小于閾值OSS時，第三模塊確定該根源為貧燃料狀態。當燃料控制參數小于閾值參數，發動機怠速轉速顫動，并且OSS大于閾值OSS時，第三模塊確定根源為富燃料狀態。
還有另一個特征是燃料控制參數為燃料控制的長期乘子(LTM)。
從下面的詳細說明中可以明白本發明另外一些應用領域。應該知道指出本發明優選實施例的詳細說明和具體例子，其用意只是為了闡明本發明，并不要限制本發明的范圍。
附圖簡要說明從下面的說明和附圖中可較完整地了解本發明，其中
圖1為一示范的汽車系統的功能方塊圖；圖2為一流程圖，示出按照本發明進行發動機怠速故障檢測控制時的示范步驟；及圖3為一功能方塊圖，示出執行本發明的發動機怠速故障檢測控制的示范模塊。
優選實施例詳細說明下面關于優選實施例的說明只是示范性的，決不意欲用來限制本發明、其用途或使用。為了清晰的目的，相同的標號將被用來在這些圖中鑒別相似的元件。本文所使用的術語“模塊”指一個用途專門的集成電路(ASIC)、一個電子線路、一個執行一個或多個軟件或固件程序的處理器(分享的、專用的、或成組的)和存儲器、一個組合的邏輯線路及/或提供所述功能度的其他合適的構件。
現在參閱圖1，其中示出一個示范的汽車系統。該汽車系統包括一個通過轉矩轉換器(TC)16驅動傳動機構14的發動機12。更具體點說，空氣通過節流閥18被吸入到進氣歧管(IM)20內，由歧管將空氣分配給各氣缸(未示出)。該空氣和燃料按合適的空氣對燃料(A/F)的比率混合，該A/F混合物在氣缸內被燃燒，從而產生驅動轉矩。燃燒產物通過廢氣歧管(EM)22從該發動機12被排出并在被釋放到大氣中之前在一催化轉換器23中被處理。
有一控制模塊24根據各種發動機運行參數調整發動機12的運行。有一空氣質量流(MAF)傳感器根據進入到發動機12內的MAF產生MAF信號。有一發動機RPM傳感器30根據發動機12曲軸(未示出)的轉速產生RPM信號。有一前面的或催化劑前的氧氣傳感器32根據從發動機12流出廢氣中的氧含量產生氧氣傳感器信號(OSS)。有一節流閥位置傳感器34產生節流閥位置信號(TPS)可表明司機通過節流閥的輸入。控制模塊24根據一個長期乘子(LTM)調整A/F比。具體點說，LTM是一個應用于供給燃料率的調節因子。LTM初始時是在一個中間值(例如128)上，然后在進行閉環燃料控制時根據OSS向上或向下調節。經過一段時間，LTM停留在某一值上，利用該值根據從一覽表上確定的供給燃料率可得到合適的A/F比。
本發明的發動機怠速故障檢測控制系統監測發動機在怠速時的RPM。如果節流閥的位置(TPS)或節流區域小于相關的閾值(即沒有司機的足蹬輸入)并且汽車的速率低于閾值的汽車速率(即汽車沒有移動)，發動機就是在怠速。如果發動機的RPM降落到閾值RPM(RPMTHR)之下，發動機怠速故障檢測控制系統就可根據發動機的運行參數確定故障的根源并根據故障的根源起動補救措施。發動機運行參數包括，但并不限于，停車防止器標記(FLAGSS)、發動機RPM、前OSS、用來控制燃料的LTM、MAF和TPS。故障根源包括，但并不限于，A/F比是貧的(即貧燃料)、A/F比是富的(即富燃料)、點火故障和發動機過載。
根據發動機的RPM，FLAGSS被設定及/或重新設定。但應知道可以使用其他更為復雜的邏輯方法。如果發動機RPM降落到RPMTHR(如475RPM)之下，FLAGSS立即被設定為真。一旦為真，FLAGSS保持為真，即使發動機RPM可能增加到RPMTHR之上。如果在一個閾值時間或者一個閾值計數內(例如樣本計數器的數目為X的樣本或者經過一段滯留時間(tDELAY))，發動機RPM仍保持大于RPMTHR，FLAGSS就被重新設定為假。如果FLAGSS沒有被設定為假而停車防止器仍能起作用，發動機怠速故障控制系統就繼續確定故障根源。
在確定故障根源時，發動機怠速故障控制系統確定LTM是否大于一個高的LTM閾值(LTMTHRHI)。較具體點說，對于LTM的移動平均值(LTMAVG)(例如就一個12.5ms的樣本環的25個樣本而言)，如果LTM的移動平均值大于LTMTHR(例如為101％)，LTM就是高的。如果在一個閾值時間或閾值計數內，該LTM的平均值都小于LTMTHRHI，LTM可被考慮重新設定為不高。發動機怠速故障控制系統還確定LTM是否是低的(LO)。如果移動平均值LTM小于LTM下降(LTMTHRLO)(例如79％)，LTM就是低的。當在一個閾值時間或閾值計數內，該LTM的平均值都大于LTMTHRLO，該LTM可被考慮重新設定為不低。在發動機怠速時如果該移動平均值LTM保持在LTMTHRLO和LTMTHRHI之間，該移動平均值LTM可被認為non-HI(不高)和non-LO(不低)(即在MID(中間)范圍內)。
發動機怠速故障控制系統還確定前OSS是否是HI(高)或LO(低)。較具體點說，如果移動平均值OSS大于一個高的OSS閾值(OSSTHRHI)(例如750mV)，前OSS就是高的(HI)。在一個閾值時間或閾值計數內如果平均值前OSS小于OSSTHRHI，前OSS可被考慮重新設定為不高。如果移動平均值前OSS小于一個低的閾值OSS(OSSTHRLO)(例如75mV)，前OSS就是低的(LO)。如果對于一個閾值時間或閾值計數，如果平均值前OSS都大于OSSTHRLO，移動平均值OSS可被認為不高(non-HI)和不低(non-LO)(即在中間(MID)范圍內)，如果在發動機怠速時移動平均值OSS能保持在OSSTHRLO和OSSTHRHI之間的話。
發動機怠速故障控制系統還監測發動機RPM的LO/HI變化。較具體點說，如果FLAGSS為真，并且發動機RPM大于變化RPM的閾值(RPMVARTHR)(例如900RPM)，發動機RPM顫動，那么可被認為不穩定。但若在一個閾值時間或閾值計數內，發動機RPM保持大于RPMVARTHR，那么RPM又可被認為是穩定的。發動機怠速故障控制系統還可確定發動機RPM是否在減少。更具體點說，如果FLAGSS為真，并且發動機RPM的移動平均值(例如50樣本的移動平均值)減少或減速(例如dRPMAVG/dt＜0)，那么檢測到的是正在減少的發動機RPM。
MAF也被監測以便確定MAF是否可被認為HI。較具體說，當發動機RPM小于RPMTHR，在該點的MAF被存儲作為初始值(MAFINT)。其時MAF與MAFINT之間的差被計算出來(ΔMAF)。將AMAF與一閾值的差(例如7g/s)比較。如果ΔMAF大于ΔMAFTHR，那么MAF被認為是高的。
發動機怠速故障控制系統確定故障根源的情況總結如下表
表1故障根源為貧A/F比時，FLAGSS為真，發動機RPM不穩定，前OSS為LO而LTM為HI。故障根源為富A/F比時，FLAGSS為真，發動機RPM不穩定，前OSS為HI而LTM為LO。故障根源為點火故障時，FLAGSS為真，發動機RPM減少，前OSS為LO而LTM為LO。故障根源為發動機上過載時，FLAGSS為真，發動機RPM不穩定，前OSS為HI，LTM被變化而MAF為HI。
現在參閱圖2，我們將詳述由發動機怠速故障控制系統執行的示范步驟。在步驟200，控制系統確定發動機是否在怠速(即沒有節流閥的輸入并且汽車不移動)。如果發動機不在怠速，控制系統就返回。如果發動機在怠速，控制系統就在步驟202監測發動機的RPM。在步驟204，控制系統確定發動機RPM是否降落到RPMTHR之下。如果沒有降落到RPMTHR之下，控制系統返回到步驟200。如果降落到RPMTHR之下，控制系統進到步驟206。
在步驟206，控制系統將FLAGSS設為真。在步驟208，控制系統確定發動機RPM是否恢復(即發動機RPM在閾值時間或閾值計數內都大于RPMTHR)。如果發動機RPM恢復，控制系統就步驟210將FLAGSS設為假，控制系統返回到步驟200。如果發動機RPM沒有恢復控制系統就在步驟212監測發動機的運行參數。
在步驟214，控制系統確定LTM是否HI，前OSS是否LO，發動機RPM是否不穩定。如果LTM為HI，前OSS為LO，并且發動機RPM不穩定，控制系統就在步驟216辯認故障根源為A/F比貧乏。如果LTM不HI，前OSS不LO，或發動機RPM穩定，控制系統就在步驟218確定LTM是否LO，前OSS是否HI，發動機PRM是否不穩定。如果LTM為LO，前OSS為HI，并且發動機RPM不穩定，控制系統就在步驟220辯認故障根源為A/F比富余。如果LTM不LO，前OSS不HI或發動機RPM穩定，控制系統就進到步驟222。
在步驟222控制系統確定LTM是否LO，前OSS是否LO，發動機RPM是否在減少。如果LTM為LO，前OSS為LO，并且發動機PRM在減少，控制系統就在步驟224鑒別故障根源為點火故障。如果LTM不LO，前OSS不LO，或發動機RPM不減少，控制系統就在步驟226確定LTM是否有變化，前OSS是否HI，發動機RPM是否不穩定。如果LTM有變化，前OSS為HI，并且發動機RPM不穩定，控制系統就在步驟228鑒別故障根源為過載。如果LTM沒有變化，前OSS不HI或發動機RPM穩定，控制系統就返回到步驟200。控制系統在步驟216、220、224和228鑒別故障根源后就根據故障根源在步驟230起動補救措施，控制到此終止。示范的補救行動包括但并不限于，增加供給發動機的燃料，減少供給發動機的燃料，調節發動機的載荷(例如減少交流發電機的載荷)和將發動機關閉。另一個可作示范的補救措施包括設定一個指出故障根源的保養標記。這樣在執行保養程序時保養技術員就能立即鑒別并修復故障。
現在參閱圖3，其中示出執行發動機怠速故障控制的示范模塊。該示范模塊包括一個RPM LO檢測模塊300、一個RPM LO/HI檢測模塊302、一個RPM HI檢測模塊304、一個LTMAVG模塊306、一個貧檢測模塊308和一個OSSAVG模塊310。該示范模塊還包括一個富檢測模導體312、一個點火故障檢測模塊314、一個TPS限制模塊316、一個MAF變化率檢測模塊318、一個RPM檢查模塊320、一個OSS HI檢測模塊322、一個RPM變化率模塊324和一個載荷模塊326。還分別設有多個AND(與)門328、330、332和334以及一個NOT(非)門或反轉器336。有一個故障模塊338接受來自AND門328、330、332、334的輸出并根據故障根源起動補救措施。
RPM LO檢測模塊300根據發動機RPM將FLAGSS設定為真或假。RPM LO檢測模塊300的輸出是一個根據FLAGSS是真(例如1)還是假(例如0)而定的二進制輸出(即0或1)。RPM LO/HI檢測模塊302根據RPM LO檢測模塊300的輸出和RPM HI檢測模塊304的輸出確定發動機RPM是在顫動或是穩定。RPM LO/HI檢測模塊302根據發動機RPM是不穩定(例如1)還是穩定(例如0)產生一個二進制信號。RPM LO/HI檢測模塊302的輸出被送到AND門300、334和載荷模塊326。RPM HI檢測模塊304根據發動機RPM和RPM LO檢測模塊300的輸出確定發動機RPM是否HI。RPM HI檢測模塊304根據發動機RPM是高(例如1)還是不高(例如0)產生一個二進制信號。RPM HI檢測模塊304的輸出被送到RPM LO/HI檢測模塊302和NOT門336。
LTMAVG模塊306計算LTM的移動平均值。LTMAVG被輸出到貧檢測模塊308、富檢測模塊312和點火故障檢測模塊314。OSSAVG模塊310計算OSS的移動平均值。OSSAVG被輸出到貧檢測模塊308、富檢測模塊312、點火故障檢測模塊314和OSS HI檢測模塊322。TPS限制模塊316確定司機是否有任何通過節流閥的輸入。TPS限制模塊316根據有司機輸入(例如0)或沒有司機輸入(例如1)產生一個二進制信號。TPS限制模塊316的輸出被送到再一個AND門即328、330、332和334。
RPM檢查模塊320確定發動機RPM是否在閾值RPM(例如500RPM)之下。RPM檢查模塊320根據發動機RPM是小于RPM閾值(例如1)還是大于RPM閾值(例如0)產生一個二進制信號。MAF變化率檢測模塊318確定MAF是否增加超過MAFINT。MAF變化率檢測模塊318根據MAF是增加到超過MAFINT一個閾值數量(例如1)還是沒有增加到超過MAFINT一個閾值數量(例如0)產生一個二進制信號。MAF變化率檢測模塊318的輸出被送往AND門334。
貧檢測模塊308根據LTMAVG模塊306和OSSAVG模塊310的輸出確定LTM是否HI和OSS是否LO。貧檢測模塊308根據LTMAVG是HI(例如1)或LTMAVG不是HI(例如0)產生第一個二進制信號，又根據OSSAVG是LO(例如1)或不是LO(例如0)產生第二個二進制信號。第一個輸出被送到AND門和載荷模塊326。第二個輸出被送往AND門328。
富檢測模塊312根據LTMAVG模塊306和OSSAVG模塊310的輸出確定LTM是否LO和OSS是否HI。富檢測模塊312根據LTMAVG是LO(例如1)或LTMAVG不是LO(例如0)產生第一個二進制信號，又根據OSSAVG是HI(例如1)或OSSAVG不是HI(例如0)產生第二個二進制信號。第一和第二輸出都被送往AND門330和載荷模塊326。
點火故障檢測模塊314根據LTMAVG模塊306和OSSAVG模塊310的輸出確定LTMAVG是否LO和OSSAVG是否LO。點火故障檢測模塊314根據LTMAVG是LO(例如1)或LTMAVG不是LO(例如0)產生第一個二進制信號，又根據OSSAVG是LO(例如1)或OSSAVG不是LO(例如0)產生第二個二進制信號。第一和第二輸出都被送往AND門。
OSS HI檢測模塊322根據OSSAVG模塊310的輸出確定OSS是否HI。OSS HI檢測模塊322根據OSS是HI(例如1)或不是HI(例如0)產生一個二進制信號。OSS HI檢測模塊的輸出被送往AND門334。RPM變化率模塊324根據發動機RPM確定RPM是否在減少。RPM變化率模塊324根據發動機RPM在減少(例如1)或不在減少(例如0)產生一個二進制信號，該信號被送往AND門332。載荷模塊326確定發動機載荷是否HI。較具體點說，如果LTMAVG既不HI也不LO(即在MID范圍)而OSSAVG為HI，發動機載荷就被認為HI。載荷模塊326根據發動機載荷是HI(例如1)或不是HI(例如0)產生一個二進制信號。載荷模塊326的輸出被送往AND門334。
AND門328、330、332、334分別根據送來的輸入產生二進制信號。更具體點說，AND門328根據故障根源是貧燃料(例如1)或不是貧燃料(例如0)；AND門330根據故障根源是富燃料(例如1)或不是富燃料(例如0)；AND門332根據故障根源是點火故障(例如1)或不是點火故障(例如0)；AND門334根據故障根源是過載(例如1)或不是過載(例如0)，分別產生二進制信號。
從上面的說明，本行業的行家現在可以知道，本發明的廣大內容可用各種形式來實行。因此，雖然本發明已結合具體例子予以說明，本發明的真正范圍應不以這些例子為限。因為熟練的行家在研究本發明的說明、附圖和下面的權利要求書后顯然是可以作出各種修改的。
權利要求
1.一種鑒別發動機劇顫怠速源的發動機怠速故障控制系統，包括一個監測所說發動機怠速轉速并產生劇顫怠速信號的第一模塊；一個監測燃料控制參數的第二模塊；及一個根據所說燃料控制參數和所說劇顫怠速信號確定劇顫怠速根源的第三模塊。
2.權利要求1的發動機怠速故障控制系統，其特征在于，所說第三模塊根據所說劇顫怠速根源設定一個根源標記。
3.權利要求1的發動機怠速故障控制系統，其特征在于，當所說燃料控制參數小于一個閾值參數并且所說發動機的怠速轉速在減少時，所說第三模塊確定所說根源為點火故障。
4.權利要求1的發動機怠速故障控制系統，其特征在于，當所說燃料控制參數有變化并且所說發動機怠速轉速在顫動時，所說第三模塊確定所說根源為所說發動機過載。
5.權利要求1的發動機怠速故障控制系統，其特征在于，當所說燃料控制參數有變化，所說發動機怠速轉速在顫動，并且進入所說發動機的空氣質量流(MAF)大于閾值MAF時，所說第三模塊確定所說根源為所說發動機過載。
6.權利要求1的發動機怠速故障控制系統，其特征在于，還包括一個監測氧傳感器信號(OSS)的第四模塊。
7.權利要求6的發動機怠速故障控制系統，其特征在于，當所說燃料控制參數大于閾值燃料控制參數，所說發動機怠速轉速在顫動，并且所說OSS小于閾值OSS時，所說第三模塊確定所說源為貧燃料狀態。
8.權利要求6的發動機怠速故障控制系統，其特征在于，當所說燃料控制參數小于閾值參數，所說發動機怠速轉速在顫動，并且所說OSS大于閾值OSS時，所說第三模塊確定所說根源為富燃料狀態。
9.權利要求1的發動機怠速故障控制系統，其特征在于，所說燃料控制參數為燃料控制長期乘子(LTM)。
10.一種鑒別發動機劇顫怠速根源的方法，包括監測所說發動機的怠速轉速；根據所說怠速轉速有選擇地產生劇顫怠速信號；監測燃料控制參數；及根據所說燃料控制參數和所說劇顫怠速信號鑒別劇顫怠速的根源。
11.權利要求10的方法，其特征在于，還包括根據所說劇顫怠速根源設定根源標記。
12.權利要求10的方法，其特征在于，當所說燃料控制參數小于閾值參數并且所說發動機怠速轉速在減少時，所說根源被鑒別為點火故障。
13.權利要求10的方法，其特征在于，當所說燃料控制參數有變化并且所說怠速轉速在顫動時，所說根源被鑒別為所說發動機過載。
14.權利要求13的方法，其特征在于，當所說燃料控制參數有變化，所說發動機怠速轉速在顫動，并且進入所說發動機的空氣質量流(MAF)大于閾值MAF時，所說根源被鑒別為所說過載。
15.權利要求10的方法，其特征在于，還包括監測氧氣傳感器信號(OSS)。
16.權利要求15的方法，其特征在于，當所說燃料控制參數大于閾值參數，所說發動機怠速轉速在顫動，并且所說OSS小于閾值OSS時，所說根源被鑒別為貧燃料狀態。
17.權利要求15的方法，其特征在于，當所說燃料控制參數小于閾值參數，所說發動機怠速轉速在顫動，并且所說OSS大于閾值OSS時，所說根源被鑒別為富燃料狀態。
18.權利要求10的方法，其特征在于，所說燃料控制參數為燃料控制長期乘子(LTM)。
19.一種鑒別發動機劇顫怠速根源的方法，包括根據所說發動機的怠速轉速有選擇地產生劇顫怠速信號；監測燃料控制長期乘子(LTM)；監測氧氣傳感器信號(OSS)；及根據所說劇顫怠速信號，所說LTM和所說OSS，鑒別劇顫怠速根源。
20.權利要求19的方法，其特征在于，還包括根據所說近似根源設定根源標記。
21.權利要求19的方法，其特征在于，當所說LTM小于閾值LTM，所說發動機的怠速轉速在減少，并且所說OSS小于閾值OSS時，所說根源被鑒別為點火故障。
22.權利要求19的方法，其特征在于，當所說LTM大于閾值LTM，所說發動機怠速轉速在顫動，并且所說OSS小于閾值OSS時，所說根源被鑒別為貧燃料狀態。
23.權利要求19的方法，其特征在于，當所說燃料控制參數小于閾值參數，所說發動機怠速轉速在顫動，并且所說OSS大于閾值OSS時，所說根源被鑒別為富燃料狀態。
24.權利要求19的方法，其特征在于，還包括監測進入所說發動機內的空氣質量流(MAF)。
25.權利要求24的方法，其特征在于，當所說LTM有變化，所說發動機怠速轉速在顫動，所說MAF大于閾值MAF時，所說根源被鑒別為所說的過載。
全文摘要
一種鑒別發動機劇顫怠速根源的發動機怠速故障控制系統包括一個監測發動機怠速轉速并產生劇顫怠速信號的第一模塊，一個監測燃料控制參數的第二模塊，及一個根據燃料控制參數和劇顫怠速信號確定劇顫怠速根源的第三模塊。
文檔編號G01M99/00GK1971017SQ20061014930
公開日2007年5月30日 申請日期2006年11月21日 優先權日2005年11月21日
發明者K·D·麥拉恩, W·王 申請人:通用汽車環球科技運作公司