CN101387234B - 进入空气温度合理性诊断 - Google Patents

Abstract

本发明涉及进入空气温度合理性诊断，具体而言，一种确定发动机的进入空气温度(IAT)传感器的故障状态是否存在的方法包括基于估算的第一ICT和先前估算的第一质量空气流量(MAF)来估算第一进气温度(ICT)，并且基于先前估算的第二ICT和当前测量的MAF来估算第二ICT。基于第一ICT和第二ICT确定IAT差。基于IAT差确定IAT传感器的故障状态是否存在。

Description

进入空气温度合理性诊断

技术领域

本公开涉及内燃机，更具体地说，涉及进入空气温度传感器合理性诊断。

背景技术

本部分的陈述仅提供涉及本公开的背景信息而可不构成现有技术。

内燃机燃烧燃料和空气的混合物来产生驱动扭矩。更具体地说，空气经过节气门吸入发动机。空气与燃料混合且空气和燃料的混合物在汽缸中使用活塞压缩。空气和燃料混合物在汽缸中燃烧来在汽缸内往复地驱动活塞，活塞转而转动地驱动发动机的曲轴。

发动机运行基于若干参数而调节，这些参数包括，但不限于，进入空气温度(IAT)、歧管绝对压力(MAP)、节气门位置(TPS)、发动机RPM和大气压(P_BARO)。具体参考节气门，节气门之前的状态参数(例如，空气温度和压力)是可用于发动机控制和诊断的很好的参考。传统的内燃机包括直接测量IAT的IAT传感器。然而在一些实例中，IAT传感器会由于损害、磨损和/或许多其它因素而变得不准确。因此，应监测IAT传感器来确定基于IAT传感器读数而确定的IAT是否合理。

一些传统的内燃机系统包括第二IAT传感器，为了确定第一IAT传感器是否合理，将第二IAT传感器的读数与第一传感器的读数相比较。这个附加的IAT传感器增加了成本和复杂性且其自身也必须对准确性进行监测。

发明内容

因此，本发明提供确定发动机的进入空气温度(IAT)传感器的故障状态是否存在的方法。该方法包括基于先前估算的第一进气温度(ICT)和估算的第一质量空气流量(MAF)来估算第一ICT，并基于先前估算的第二ICT和当前测量的MAF来估算第二ICT。基于第一ICT和第二ICT确定IAT差。基于IAT差确定IAT传感器的故障状态是否存在。

在另一个特征中，该方法还包括基于第一ICT和第二ICT计算ICT差，其中IAT差基于ICT差确定。

在另一个特征中，确定故障状态是否存在的步骤包括比较IAT差与阀值IAT差，并且当IAT差大于阀值IAT差时指示IAT故障。

在另一个特征中，该方法还包括基于节气门入口压力、经过节气门的有效流通面积、测量的MAP、测量的IAT和先前估算的MAF中的至少一个来估算第一MAF。

在另一个特征中，第一ICT基于估算的来自发动机入口歧管的第一发动机流率(EFR)估算。

在又一个特征中，第二ICT基于估算的来自发动机入口歧管的第二发动机流率(EFR)估算。

在再一个特征中，第一和第二ICT基于各自的第一和第二排气再循环(EGR)的值估算。

适应性的其他范围从本文提供的描述将变得显而易见。应当理解的是，描述和具体例子仅用于示出的目的，而不意在限制本公开的范围。

附图说明

本文描述的附图仅用于示出目的，且不意在以任何方式限制本公开的范围。

图1为根据本公开的进入空气温度(IAT)合理性控制而调整的内燃机系统的功能方框图；

图2为示出了由本公开的IAT合理性控制执行的示范性步骤的流程图；以及

图3为示出了执行IAT合理性控制的示范性模块的功能方框图。

具体实施方式

优选实施例的下列描述在本质上仅仅是示范性的而不以任何方式意图限制本发明、其应用或使用。为了清楚的目的，相同标号将在图中用来标识相同元件。如本文所使用，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组)和存储器、组合逻辑电路或提供所述功能性的其它适当部件。

现在参照图1，示出了示范性内燃机系统10。该发动机系统10包括发动机12、入口歧管14和排气歧管16。空气经过空气过滤器17和节气门18吸入入口歧管14。空气与燃料混合，并且燃料和空气混合物在发动机12的汽缸20中燃烧。更具体地说，燃料和空气混合物在汽缸20内由活塞(未示出)压缩并开始燃烧。燃烧过程释放能量用来往复地驱动汽缸20中的活塞。由燃烧过程产生的废气经过排气歧管16排出并在排气后处理系统(未示出)中处理后释放到大气。尽管示出的是单汽缸20，但可以预期的是本发明的进入空气合理性控制可以与具有多于一个汽缸的发动机一起应用。

控制模块30基于多个发动机运行参数调节发动机运行，这些运行参数包括，但不限于，节气门前静态压力(P_PRE)、节气门前停滞压力(P_PRE0)(即，节气门上游空气压力)、进入空气温度(IAT)、质量空气流量(MAF)、歧管绝对压力(MAP)、有效节气门面积(A_EFF)、发动机RPM和大气压(P_BARO)。P_PRE0和P_PRE基于节气门前估算控制确定，其在2006年8月14日提交的一般受让、共同未决的序列号No.11/464,340的美国专利申请中公开。

IAT、MAF、MAP和发动机RPM基于由均为发动机系统的标准传感器的IAT传感器32、MAF传感器34、MAP传感器36和发动机RPM传感器38各自产生的信号确定。A_EFF基于由也是标准传感器的节气门位置传感器产生的节气门位置信号确定。节气门位置传感器42产生节气门位置信号(TPS)。A_EFF与TPS之间的关系用安装有临时停滞压力传感器50(图1中用虚线示出)的发动机功率计测试先前确定。成品车辆在其中包括预编程的关系且因此不要求停滞压力传感器的存在。

本公开的IAT合理性控制监测IAT传感器32的精确度。更具体地说，确定第一估算的进气温度(ICT)的值

和第二估算的ICT的值且IAT传感器32的精确度基于和

之间的差

监测。更具体地说，

对应于由IAT传感器32感知的IAT和实际IAT的差(ΔIAT)。例如，正方向或反方向的

越大，ΔIAT越大。作为记号，符号“^”指示估算的(也就是说，不是直接测量的)值。

基于下列关系确定：

${I\hat{C}T1}_t={I\hat{C}T1}_{t-1}+[\frac{{\mathrm{\ΔMAP}}_t}{{\mathrm{MAP}}_t}\·{I\hat{C}T1}_{t-1}-\frac{\mathrm{\Δt}\·R\·({M\hat{A}F1}_t+{E\hat{G}R}_t-{E\hat{F}R1}_t)}{{\mathrm{MAP}}_t\·V_{\mathrm{INT}}}\·{I\hat{C}T1}_{t-1}^2]---\left(1\right)$

其中：t为当前时间步长；

t-1为先前时间步长；

Δt为t和t-1之间的差；

R为对于空气的气体常数(287m²/(s²·°K)；

为估算的MAF；

为被估算的进入入口歧管的排气再循环(在EGR系统存在的情况下)；

为从入口歧管流出(即，进入汽缸)的气体流量；以及

V_INT为入口歧管容量(常数)。

根据下列关系确定：

其中：P_INLET为节气门入口处的绝对压力；

A_EFF为经过节气门的有效流通面积且基于节气门位置(TPS)确定；以及

MAF_LAG为第一级延迟过滤值，其在0到1之间的范围变化，分辨度为0.1。

φ基于节气门两侧的压力比(P_R)确定，P_R提供为：

$P_R=\frac{{\mathrm{MAP}}_t}{P_{\mathrm{LNLET}}}---\left(3\right)$

如果P_R不大于0.5283，经过节气门的流被限制或阻塞，且φ恒定并等于0.685。如果P_R大于0.5283且小于1，φ基于下列关系确定：

基于下列关系确定：

${E\hat{F}R1}_t=\frac{\mathrm{RPM}\·{\mathrm{MAP}}_t\·B_{\mathrm{CORR}}\·N\·V_{\mathrm{DISP}}\·V_{\mathrm{EFF}}}{120\·R\·{I\hat{C}T1}_{t-1}}---\left(5\right)$

其中：B_CORR为基于P_BARO和RPM确定的修正因子；

V_EFF为发动机的容积效率且基于RPM和MAP_t确定；

N为发动机中的汽缸数；以及

V_DISP为发动机位移。

基于下列关系确定：

${I\hat{C}T2}_t={I\hat{C}T2}_{t-1}+[\frac{{\mathrm{\ΔMAP}}_t}{{\mathrm{MAP}}_t}\·{I\hat{C}T2}_{t-1}-\frac{\mathrm{\Δt}\·R\·({M\hat{A}F2}_t+{E\hat{G}R}_t-{E\hat{F}R2}_t)}{{\mathrm{MAP}}_t\·V_{\mathrm{INT}}}\·{I\hat{C}T2}_{t-1}^2]---\left(6\right)$

其中，

设置为等于当前测量的MAF(MAF_t)。因此，除了应用MAF_t而不是实际估算之外，等式6与等式1相同。而且，

基于下列关系确定：

${E\hat{F}R2}_t=\frac{\mathrm{RPM}\·{\mathrm{MAP}}_t\·B_{\mathrm{CORR}}\·N\·V_{\mathrm{DISP}}\·V_{\mathrm{EFF}}}{120\·R\·{I\hat{C}T2}_{t-1}}---\left(7\right)$

因此，等式7与以上等式5相同。

现在参照图2，将详细描述由IAT合理性控制执行的示范性步骤。

在步骤300，控制监测车辆运行参数。在步骤301，控制确定是否检测到任何适用的活动诊断故障。适用的活动故障是那些将阻止诊断系统做出正确或可靠的检测的故障。适用的活动故障可包括，但不限于，MAF传感器故障、TPS故障和MAP传感器故障。应当理解的是，其它故障信号也可考虑。如果检测到任何活动诊断故障，控制循环回到步骤301。在步骤302，控制基于运行参数计算

在步骤304，控制基于运行参数计算在步骤305，控制计算并且在步骤306过滤在步骤307，控制基于过滤的

确定ΔIAT。在步骤308，控制确定ΔIAT是否大于ΔIAT_THR。如果ΔIAT大于ΔIAT_THR，控制在步骤310继续。如果ΔIAT不大于ΔIAT_THR，控制在步骤312继续。在步骤310，控制用IAT传感器指示故障。在步骤312，控制用IAT传感器和控制端指示通过。

现在参照图3，将详细描述执行IAT控制的示范性模块。该示范性模块包括

模块400、

模块402、差模块404、ΔIAT模块406、比较器模块410、“非”模块411、IAT故障模块412和IAT通过模块414。模块400和

模块402分别基于如前详细描述的发动机运行参数确定

和

差模块404基于和确定

ΔIAT模块406基于过滤的

确定ΔIAT。在一个实施例中，ΔIAT模块406可以用导出公式处理

来计算ΔIAT。在一个备选实施例中，ΔIAT模块406包括预编程查询表并用

作为输入从该查询表确定ΔIAT。

比较器模块410将ΔIAT与ΔIAT_THR比较并基于此产生信号，该信号输出到IAT故障模块412。例如，如果ΔIAT大于ΔIAT_THR，比较器模块410产生例如等于“1”的信号，而IAT故障模块412指示IAT故障。如果ΔIAT不大于ΔIAT_THR，比较器模块410产生例如等于“0”的信号，而IAT故障模块412不指示IAT故障。“非”模块411使从比较器模块410输出的信号反相。IAT通过模块414基于“非”模块411的输出指示IAT通过。

本领域技术人员现在从前面描述可理解，本发明广泛的教导可以以多种形式应用。因此，虽然联系其特殊实例描述了本发明，但由于在研究了附图、说明书和所附权利要求书后其它更改对于技术人员将变得显而易见，所以本发明的真实范围不应如此受限。

Claims (21)

1.一种确定发动机的进入空气温度传感器的故障状态是否存在的方法，包括：

根据先前估算的第一进气温度和估算的第一质量空气流量来估算第一进气温度；

根据先前估算的第二进气温度和当前测量的质量空气流量来估算第二进气温度；

根据所述第一进气温度和所述第二进气温度确定进入空气温度差；以及

根据所述进入空气温度差确定所述进入空气温度传感器的故障状态是否存在。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据所述第一进气温度和所述第二进气温度计算进气温度差，其中，所述进入空气温度差根据所述进气温度差确定。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定故障状态是否存在的步骤包括：

将所述进入空气温度差与阀值进入空气温度差进行比较；以及

当所述进入空气温度差大于所述阀值进入空气温度差时指示进入空气温度故障。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据节气门入口压力、经过节气门的有效流通面积、测量的歧管绝对压力、测量的进入空气温度和先前估算的质量空气流量中的至少一个来估算所述第一质量空气流量。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一进气温度根据来自所述发动机的入口歧管的估算的第一发动机流率而估算。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二进气温度根据来自所述发动机的入口歧管的估算的第二发动机流率而估算。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一进气温度和第二进气温度根据各自的第一排气再循环和第二排气再循环的值而估算。

8.一种确定发动机的进入空气温度传感器的故障状态是否存在的系统，包括：

根据先前估算的第一进气温度和估算的第一质量空气流量来估算第一进气温度的第一模块；

根据先前估算的第二进气温度和当前测量的质量空气流量来估算第二进气温度的第二模块；

根据所述第一进气温度和所述第二进气温度来确定进入空气温度差的第三模块；以及

根据所述进入空气温度差来确定所述进入空气温度传感器的所述故障状态是否存在的第四模块。

9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括根据所述第一进气温度和所述第二进气温度计算进气温度差的第五模块，其中，所述进入空气温度差根据所述进气温度差确定。

10.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第四模块通过如下步骤确定故障状态是否存在：

将所述进入空气温度差与阀值进入空气温度差进行比较；以及

当所述进入空气温度差大于所述阀值进入空气温度差时指示进入空气温度故障。

11.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述系统还包括根据节气门入口压力、经过节气门的有效流通面积、测量的歧管绝对压力、测量的进入空气温度和先前估算的质量空气流量中的至少一个来估算所述第一质量空气流量的第五模块。

12.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一进气温度根据来自发动机的入口歧管的估算的第一发动机流率而估算。

13.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第二进气温度根据来自发动机的入口歧管的估算的第二发动机流率而估算。

14.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述第一进气温度和第二进气温度根据各自的第一排气再循环和第二排气再循环的值而估算。

15.一种使用进入空气温度传感器运行发动机的方法，包括：

根据先前估算的第一歧管绝对压力和估算的第一质量空气流量来估算第一进气温度；

根据先前估算的第二进气温度和当前测量的质量空气流量来估算第二进气温度；

根据所述第一进气温度和所述第二进气温度确定进入空气温度差；

根据所述进入空气温度差确定修正的进入空气温度的值；以及

根据所述修正的进入空气温度的值运行发动机。

16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据所述第一进气温度和所述第二进气温度计算进气温度差，其中，所述进入空气温度差根据所述进气温度差确定。

17.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

将所述进入空气温度差与阀值进入空气温度差进行比较；以及

当所述进入空气温度差大于所述阀值进入空气温度差时指示进入空气温度故障。

18.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括根据节气门入口压力、经过节气门的有效流通面积、测量的歧管绝对压力、测量的进入空气温度和先前估算的质量空气流量中的至少一个来估算所述第一质量空气流量。

19.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一进气温度根据来自发动机的入口歧管的估算的第一发动机流率而估算。

20.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第二进气温度根据来自发动机的入口歧管的估算的第二发动机流率而估算。

21.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述第一进气温度和第二进气温度根据各自的第一排气再循环和第二排气再循环的值而估算。

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