CN102128095A - 用于清洁电磁阀碎屑的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于清洁电磁阀碎屑的系统和方法。一种发动机控制系统包括主动燃料管理(AFM)控制模块，其利用至少一个AFM阀有选择地启用和禁用AFM模式。该发动机控制系统还包括螺线管故障校正模块，其在禁用AFM模式时有选择地打开和关闭至少一个AFM阀。

Description

用于清洁电磁阀碎屑的系统和方法
技术领域
本发明总的涉及用于清洁车辆中的电磁阀的系统和方法。
背景技术
在此提供的背景描述是为了大体地介绍本发明的背景的目的。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度、以及描述的在提交的时候可能不能构成现有技术的方面既不明确地也不隐含地被承认为抵触本发明的现有技术。
内燃机可包括在低负载情形下停用气缸的发动机控制系统。例如，可利用四个气缸操作八缸发动机，以通过降低泵送损失改善燃料经济性。该过程通常称为主动燃料管理(AFM)。利用发动机气缸中的所有气缸的操作称为“致动”模式(即禁用AFM模式)。“停用”模式(即启用AFM模式)指的是利用少于发动机的气缸中的所有气缸的操作(即一个或多个气缸未动作)。在停用模式中，较少的气缸操作。发动机效率由于较低的发动机泵送损失和较高的燃烧效率而提高。
发明内容
一种发动机控制系统包括主动燃料管理(AFM)控制模块，其利用至少一个AFM阀有选择地启用和禁用AFM模式。该发动机控制系统还包括螺线管故障校正模块，其在禁用AFM模式时有选择地打开和关闭至少一个AFM阀。
本发明提供以下技术方案：
方案1. 一种发动机控制系统，包括：主动燃料管理(AFM)控制模块，其利用至少一个AFM阀有选择地启用和禁用AFM模式；以及螺线管故障校正模块，其在禁用所述AFM模式时有选择地打开和关闭所述至少一个AFM阀。
方案2. 根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述AFM控制模块在启用所述AFM模式时有选择地停用至少一个发动机气缸。
方案3. 根据方案1所述的发动机控制系统，其中，所述AFM控制模块基于来自所述螺线管故障校正模块的输出有选择地启用和禁用所述AFM模式。
方案4. 根据方案1所述的发动机控制系统，还包括：螺线管维护模块，其有选择地打开和关闭所述至少一个AFM阀；以及螺线管诊断模块，其指示AFM电磁阀是否通过诊断。
方案5. 根据方案4所述的发动机控制系统，其中，所述螺线管维护模块利用计数器确定所述螺线管诊断模块进行诊断的次数。
方案6. 根据方案4所述的发动机控制系统，其中，所述螺线管维护模块存储预定数量的过去的诊断结果。
方案7. 根据方案4所述的发动机控制系统，其中，所述螺线管维护模块建立用于打开和关闭所述至少一个AFM阀的进度表，其中所述进度表根据至少一个发动机运行条件。
方案8. 根据方案7所述的发动机控制系统，其中，所述至少一个运行条件包括发动机速度。
方案9. 一种控制发动机的方法，包括：利用至少一个AFM阀有选择地启用和禁用AFM模式；以及当禁用所述AFM模式时有选择地打开和关闭所述至少一个AFM阀。
方案10. 根据方案9所述的方法，还包括当启用所述AFM模式时有选择地停用至少一个发动机气缸。
方案11. 根据方案9所述的方法，还包括基于来自螺线管故障校正模块的输出有选择地启用和禁用所述AFM模式。
方案12. 根据方案9所述的方法，还包括：有选择地打开和关闭所述至少一个AFM阀；以及指示AFM电磁阀是否通过诊断。
方案13. 根据方案12所述的方法，还包括利用计数器确定所述方法进行诊断的次数。
方案14. 根据方案12所述的方法，还包括存储预定数量的过去的诊断结果。
方案15. 根据方案12所述的方法，还包括建立用于打开和关闭所述至少一个AFM阀的进度表，其中所述进度表根据至少一个发动机运行条件。
方案16. 根据方案15所述的方法，其中，所述至少一个发动机运行条件包括发动机速度。
本发明适用性的其它领域将通过以下提供的详细说明而变得明显。应理解的是，详细说明和具体的示例仅用于说明的目的，而不用于限制本发明的范围。
附图说明
通过详细说明和附图将变得更充分地理解本发明，其中：
图1是根据本发明的原理示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本发明的原理的示例性控制模块的功能框图；
图3是描绘在根据本发明的原理的AFM电磁阀维护方法中执行的示例性步骤的流程图；
图4是描绘在根据本发明的原理的第二种AFM电磁阀维护方法中执行的示例性步骤的流程图；
图5是描绘根据本发明的原理的螺线管的激励和去激励的示例性正时的图表；以及
图6是描绘在根据本发明的原理执行的螺线管自修复期间的示例性时间窗的图表。
具体实施方式
以下的说明本质上仅是示例性的，并且决不用于限制本发明、其应用、或使用。为清楚起见，附图中相同的附图标记用于标识相似的元件。如本文所使用的，A、B和C中的至少一个的短语应解释为表示利用非排它性的逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应理解的是，在不改变本发明的原理的情况下，可以不同的顺序执行方法内的步骤。
如本文所使用的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的(共用、专用、或分组的)处理器和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能性的其它合适的部件。
内燃机可包括在低负载情形下停用气缸的发动机控制系统，所述情形可称为主动燃料管理(AFM)。可将至少一个AFM螺线管用于致动和停用气缸。AFM螺线管可包括AFM电磁阀。碎屑可污染阀，这会不利地影响气缸致动和停用。根据本发明的发动机控制系统清洁电磁阀。
现在参考图1，示出示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，该发动机102燃烧空气/燃料混合物，以基于驾驶员输入模块104产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过节气阀112被吸入进气歧管110。仅用于示例，节气阀112可包括具有可旋转叶片的蝶形阀。控制模块114控制节气门致动器模块116，该节气门致动器模块116调节节气阀112的开度，以控制被吸入进气歧管110的空气的量。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸。尽管发动机102可包括多个气缸，但为了说明目的，示出单个代表性的气缸118。仅用于示例，发动机102可包括2、3、4、5、6、8、10、和/或12个气缸。控制模块114可命令气缸致动器模块120有选择地停用一些气缸，这可在某些发动机运行条件下改善燃料经济性。
来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入气缸118。控制模块114控制燃料致动器模块124，该燃料致动器模块124调节燃料喷射，以获得期望的空气/燃料比。燃料可在中央位置喷入进气歧管110，或者可在诸如靠近每个气缸的进气阀的多个位置喷入进气歧管110。在图1没有描绘的各种实现中，燃料可直接喷入气缸，或者喷入与气缸相关的混合室。燃料致动器模块124可停止向被停用的气缸的燃料喷射。
喷入的燃料在气缸118中与空气混合并产生空气/燃料混合物。气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自控制模块114的信号，火花致动器模块126使气缸118中的火花塞128通电，该火花塞128点燃空气/燃料混合物。火花的正时可相对于活塞处于其称为上止点(TDC)的最高位置时的时间被规定。
空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动旋转曲轴(未示出)。然后，活塞开始再次向上运动，并通过排气阀130排出燃烧的副产物。经由排气系统134从车辆排出燃烧的副产物。
火花致动器模块126可由指示应在TDC之前或之后多久提供火花的正时信号所控制。因此，可使火花致动器模块126的操作与曲轴旋转同步。在各种实现中，火花致动器模块126可停止向被停用的气缸提供火花。
进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实现中，多个进气凸轮轴可控制每气缸的多个进气阀，和/或可控制多排气缸的进气阀。相似地，多个排气凸轮轴可控制每气缸的多个排气阀，和/或可控制用于多排气缸的排气阀。气缸致动器模块120可通过禁止进气阀112和/或排气阀130的打开来停用气缸118。
可通过进气凸轮移相器148相对于活塞TDC改变进气阀122打开的时间。可通过排气凸轮移相器150相对于活塞TDC改变打开排气阀130的时间。移相器致动器模块158可基于来自控制模块114的信号控制进气凸轮移相器148和排气凸轮移相器150。当实现时，还可通过移相器致动器模块158控制可变气门升程。
发动机系统100可包括向进气歧管110提供加压空气的升压装置。例如，图1示出涡轮增压器160，该涡轮增压器160包括由流过排气系统134的热废气提供动力的热涡轮160-1。涡轮增压器160还包括由涡轮160-1驱动的冷空气压缩机160-2，该冷空气压缩机160-2压缩导入节气阀112的空气。在各种实现中，由曲轴驱动的增压器可压缩来自节气阀112的空气，并将压缩空气输送至进气歧管110。
废气门162可允许废气绕过涡轮增压器160旁通，从而降低涡轮增压器160的升压(进气的压缩量)。控制模块114经由升压致动器模块164控制涡轮增压器160。升压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调整涡轮增压器160的升压。在各种实现中，可由升压致动器模块164控制多个涡轮增压器。涡轮增压器160可具有可变几何形状，该涡轮增压器160可由升压致动器模块164控制。
中间冷却器(未示出)可耗散当压缩空气时产生的一些压缩空气增压的热。由于空气接近排气系统134，所以压缩空气增压还可吸收热。尽管为了说明而分开地示出，但涡轮160-1和压缩机160-2常常彼此连接，接近于热排气安置进气。
发动机系统100可包括有选择地使废气改向回进气歧管110的废气再循环(EGR)阀170。EGR阀170可位于涡轮增压器160上游。EGR阀170可由EGR致动器模块172控制。
发动机系统100可利用RPM传感器178以每分钟转数(RPM)为单位测量曲轴的速度。可利用发动机冷却剂温度(ECT)传感器180测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器180可位于发动机102内或位于冷却剂循环的其他位置处、诸如散热器(未示出)处。
可利用歧管绝对压力(MAP)传感器182测量进气歧管110内的压力。在各种实现中，可测量发动机真空度，该发动机真空度是环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差。可以使用空气质量流量（MAF）传感器184测量流入进气歧管110的质量流率。在各种实现中，MAF传感器184可位于还可包括节气阀112的壳体中。
节气门致动器模块116可利用一个或多个节气门位置传感器(TPS)186监控节气阀112的位置。可利用进气温度(IAT)传感器188测量被吸入发动机102的空气的环境温度。控制模块114可将来自传感器的信号用于为发动机系统100作出控制决策。
控制模块114可与变速器控制模块190通信，以协调变速器(未示出)内的换挡。例如，控制模块114可在换档期间减小发动机扭矩。控制模块114可与混合控制模块192通信，以协调发动机102和电动机194的操作。
电动机194还可用作发电机，并且可用于产生由车辆电气系统使用和/或用于储存在电池中的电能。在各种实现中，可将控制模块114、变速器控制模块190、和混合控制模块192的各种功能集成到一个或多个模块中。
改变发动机参数的各系统可称为接收致动器值的致动器。例如，节气门致动器模块116可称为致动器，而节气门开口面积可称为致动器值。在图1的示例中，节气门致动器模块116通过调节节气阀112的叶片的角度来获得节气门开口面积。
相似地，火花致动器模块126可称为致动器，同时对应的致动器值可以是相对于气缸TDC的火花提前量。其他致动器可包括升压致动器模块164、EGR致动器模块172、移相器致动器模块158、燃料致动器模块124、和气缸致动器模块120。对于这些致动器，致动器值可分别对应于升压压力、EGR阀开口面积、进气和排气凸轮移相器角度、加燃料速率、和致动的气缸数。控制模块114可控制致动器值，以便从发动机102产生期望的扭矩。
控制模块114可基于主动燃料管理(AFM)控制算法确定何时致动或停用气缸。控制模块114可基于各种发动机运行条件有选择地启用和禁用AFM模式。
当启用AFM模式时，一个或多个AFM螺线管可停用一个或多个气缸。尽管发动机系统100可包括多个AFM螺线管，但为了说明目的，示出单个代表性的AFM螺线管196。例如，AFM螺线管196当被激励时可有选择地打开AFM电磁阀198。在AFM电磁阀198打开的情况下，液压流体可致动液压机构(未示出)，该液压机构可保持进气阀122和/或排气阀130关闭，以停用气缸118。
当禁用AFM模式时，通过一个或多个AFM螺线管196致动一个或多个气缸。例如，AFM螺线管196当被去激励时可有选择地关闭AFM电磁阀198。在AFM电磁阀198关闭的情况下，液压流体不再致动液压机构(未示出)，并且进气阀122和/或排气阀130将恢复操作，以致动气缸118。
控制模块114可基于各种发动机运行条件对AFM电磁阀198进行诊断。例如，控制模块114可评估AFM电磁阀198的操作与AFM螺线管196的激励/去激励之间的正时。由聚集在AFM电磁阀198上的碎屑可能引起正时的延迟。在AFM电磁阀198出故障的情况下，控制模块114可对AFM电磁阀198进行维护。
现在参考图2，示出根据本发明的原理的示例性发动机控制模块114的功能框图。发动机控制模块114包括AFM控制模块202和螺线管故障校正模块204。AFM控制模块202基于各种运行条件有选择地启用和禁用AFM模式。例如，如果歧管绝对压力低于歧管绝对压力阈值，则AFM控制模块202可启用AFM模式。AFM控制模块202可监控AFM模式的状况，并且当检测到问题时可产生故障。例如，如果AFM电磁阀的操作与AFM螺线管的激励/去激励之间的正时延迟，则可产生故障。螺线管故障校正模块204校正AFM电磁阀198的操作中的故障。螺线管故障校正模块204可包括螺线管维护模块206、存储器208、和螺线管诊断模块210。
当AFM控制模块202检测到AFM电磁阀故障时，AFM控制模块202禁用AFM模式。螺线管故障校正模块204进行诊断并校正故障。螺线管故障校正模块204发送给AFM控制模块202“通过”或“失败”值。如果AFM控制模块202接收到通过值，则重新启用AFM模式，并且正常的发动机操作恢复。如果AFM控制模块202接收到失败值，则AFM模式保持禁用，并且AFM控制模块202可输出指示车辆可能需要维修的AFM电磁阀失效。
螺线管故障校正模块204包括螺线管维护模块206、存储器208、和螺线管诊断模块210。螺线管维护模块206清洁AFM电磁阀。例如，螺线管维护模块206有选择地使AFM螺线管196激励和去激励，以逐出碎屑。存储器208存储由螺线管维护模块206使用的数据。螺线管诊断模块210对AFM电磁阀198进行诊断，并可输出表示“通过”或“失败”的值。
螺线管196的激励和去激励的正时可基于各种运行条件由螺线管维护模块206安排进度表。例如，螺线管维护模块206可设定第一值(例如d1)，该第一值表示激励AFM螺线管196所处的凸轮轴的角度。螺线管维护模块206可设定第二值(例如d2)，该第二值表示使AFM螺线管196去激励所处的时间。选择第一和第二计划进度值(即d1和d2)，使得AFM螺线管196的激励和去激励不会干扰正常的发动机操作。例如，可在进气阀提升开始之后设定d1，并可将d2设定在d1之后且在随后的排气阀提升开始之前的一个时间。仅用于示例，d1可以是进气阀提升开始之后30度，而d2可在d1之后42毫秒，该42毫秒可表示在1000RPM时的252度的凸轮轴旋转。本领域的技术人员可意识到的是，每个发动机循环可一次或多次激励和去激励AFM螺线管。此外，本领域的技术人员可意识到的是，d1和d2的值是示例性的，并且可选择其他合适的值。
螺线管维护模块206可存储有关过去的诊断结果的信息，以确定清洁是否成功。例如，螺线管维护模块206可预置用四个值填充的阵列，其中预置各值以表示失败的清洁尝试。在由螺线管诊断模块210进行的各诊断测试之后，螺线管维护模块206用诊断的结果替换阵列中最旧的值。如果阵列中所有的值为通过值，则螺线管维护模块206可确定电磁阀198是清洁的。相反地，如果任一值表示失败，则维护继续。换句话说，阵列指示AFM电磁阀198是否连续通过诊断期望的次数。当螺线管维护模块206确定电磁阀198清洁时，螺线管故障校正模块204向AFM控制模块202发送通过值。存储器208可存储由螺线管维护模块206使用的数据。
螺线管维护模块206基于先前已进行的清洁的次数有选择地清洁AFM电磁阀198。例如，螺线管维护模块206可预置计数器212。计数器212可指示螺线管维护模块206已清洁电磁阀多少次。如果计数器212等于或大于计数器阈值，则电磁阀维护停止，并可将失败结果送回螺线管故障校正模块204。否则，螺线管维护模块206再次进行清洁。存储器208可包括计数器212并存储计数器阈值。
螺线管维护模块206基于某些运行条件有选择地进行螺线管清洁。例如，螺线管维护模块206可从RPM传感器178接收发动机速度数据。螺线管维护模块206可基于发动机速度有选择地进行清洁。例如，当发动机速度高于预定阈值时，螺线管维护模块206可禁用电磁阀198的清洁。仅用于示例，预定阈值可以是1,500RPM。
例如，螺线管维护模块206指令气缸致动器模块120进行螺线管的激励和去激励。例如，气缸致动器模块120可基于计划进度值(即d1和d2)进行螺线管的激励和去激励。当螺线管已被激励和去激励时，螺线管维护模块206指令螺线管诊断模块210对AFM电磁阀198进行诊断。螺线管诊断模块210可在螺线管维护模块206进行电磁阀清洁的相同的电磁阀周期期间进行螺线管诊断。
螺线管诊断模块210基于各种发动机运行条件进行螺线管诊断。螺线管诊断模块210向螺线管维护模块206输出指示通过或失败的值。螺线管诊断模块210还可响应于来自AFM控制模块202的指令进行螺线管诊断，并可向AFM控制模块202直接输出结果。
现在参考图3，示出根据本发明的原理的AFM电磁阀维护方法300。在步骤304中，该方法300确定在AFM电磁阀中是否检测到故障。如果是，则该方法300继续到步骤306，在该步骤306中禁用AFM模式。如果否，则该方法300返回步骤304。在步骤308中，进行电磁阀维护。
在步骤310中，该方法300确定电磁阀是否通过诊断测试。如果是，则该方法300继续到步骤312；否则，该方法300继续到步骤314。在步骤312中，启用AFM模式，并且该方法300结束。
在步骤314中，该方法300确定是否已进行阈值次数的电磁阀维护。如果已进行阈值次数的阀维护，则该方法300继续到步骤316；否则，该方法300返回步骤308。在步骤316中，该方法300输出AFM电磁阀失效，并且该方法300结束。响应于AFM电磁阀失效，则AFM控制模块202可禁用AFM操作模式，并向驾驶员发送车辆可能需要维修的指示。
现在参考图4，示出根据本发明的原理的另一AFM电磁阀维护方法400。在步骤404中，该方法400确定在AFM电磁阀中是否检测到故障。如果是，则该方法400继续到步骤406，在该步骤406中禁用AFM模式。如果否，则该方法400返回步骤404。
在步骤408中，预置计数器和阵列，并且该方法400转至步骤410。在步骤410中，该方法400确定发动机速度是否低于RPM阈值。如果是，则该方法400继续到步骤412。如果否，则该方法400返回步骤410。
在步骤412中，该方法制定进度表并根据进度表进行AFM电磁阀操作。在步骤414中，该方法400进行AFM电磁阀诊断，并且该方法400继续到步骤416。
在步骤416中，该方法400确定步骤414的诊断是否通过。如果是，则该方法400继续到步骤418。如果否，则该方法400继续到步骤420。在步骤418中，该方法400用通过值替换阵列中最旧的值，并且该方法400继续到步骤422。在步骤420中，该方法400用失败值替换阵列中最旧的值，并且该方法400继续到步骤422。
在步骤422中，该方法400确定阵列中所有的值是否都指示通过值。如果是，则该方法400继续到步骤424；否则，该方法400继续到步骤426。在步骤424，该方法400启用AFM模式，并且该方法400结束。
在步骤426中，该方法400将计数器加1并继续到步骤428。在步骤428中，该方法400确定计数器是否大于或等于计数器阈值。如果是，则该方法400继续到步骤430；否则，该方法400返回步骤410。
在步骤430中，该方法400禁用AFM模式，输出AFM电磁阀失效指示，并且该方法400结束。
现在参考图5，图表以度为单位描绘了根据本发明的原理的示例性螺线管的激励和去激励的正时。螺线管激励的正时(即d1)对应于进气阀提升开始之后预定的进气凸轮轴角度。例如，可在进气阀提升开始之后30度激励螺线管。螺线管去激励的正时(即d2)对应于在螺线管被激励之后且在随后的排气阀提升开始之前以毫秒为单位的时间。例如，可在激励螺线管之后42毫秒使螺线管去激励。仅用于示例，42毫秒可表示在1000RPM时的252度的曲柄角。
现在参考图6，示出描绘了根据本发明的原理作为发动机速度的函数激励螺线管的持续时间的图表。602表示螺线管对于给定的发动机速度(以RPM为单位)能保持被激励的时间(以毫秒为单位)。604表示电磁阀激励的阈值持续时间；低于阈值的螺线管激励对于正常的发动机操作可能是强迫的。606表示对于非强迫的螺线管激励发动机速度变得太高的阈值。例如，当发动机速度高于阈值时，至少一个进气和/或排气阀可能打开得比AFM螺线管能致动和停用液压机构快。仅用于示例，在进气/排气阀打开的同时致动的液压机构可能造成不想要的振动、噪音、或损坏。
能以各种形式实现本发明宽广的教导。因此，尽管本发明包括特定的示例，但由于通过对附图、说明书、和所附权利要求书的研究，其它的改进将对熟练的从业者变得显而易见，所以本发明的真实范围不应受限制。

Claims (10)

1. 一种发动机控制系统，包括：
主动燃料管理(AFM)控制模块，其利用至少一个AFM阀有选择地启用和禁用AFM模式；以及
螺线管故障校正模块，其在禁用所述AFM模式时有选择地打开和关闭所述至少一个AFM阀。
2. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述AFM控制模块在启用所述AFM模式时有选择地停用至少一个发动机气缸。
3. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，其中，所述AFM控制模块基于来自所述螺线管故障校正模块的输出有选择地启用和禁用所述AFM模式。
4. 根据权利要求1所述的发动机控制系统，还包括：
螺线管维护模块，其有选择地打开和关闭所述至少一个AFM阀；以及
螺线管诊断模块，其指示AFM电磁阀是否通过诊断。
5. 根据权利要求4所述的发动机控制系统，其中，所述螺线管维护模块利用计数器确定所述螺线管诊断模块进行诊断的次数。
6. 根据权利要求4所述的发动机控制系统，其中，所述螺线管维护模块存储预定数量的过去的诊断结果。
7. 根据权利要求4所述的发动机控制系统，其中，所述螺线管维护模块建立用于打开和关闭所述至少一个AFM阀的进度表，
其中所述进度表根据至少一个发动机运行条件。
8. 根据权利要求7所述的发动机控制系统，其中，所述至少一个运行条件包括发动机速度。
9. 一种控制发动机的方法，包括：
利用至少一个AFM阀有选择地启用和禁用AFM模式；以及
当禁用所述AFM模式时有选择地打开和关闭所述至少一个AFM阀。
10. 根据权利要求9所述的方法，还包括当启用所述AFM模式时有选择地停用至少一个发动机气缸。
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