CN102192028A - 用于替代性气体燃料应用的分布式燃料传输系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于替代性气体燃料应用的分布式燃料传输系统。具体地，一种控制系统包括发动机控制模块，所述发动机控制模块产生用于发动机的燃料喷射器的燃料喷射器命令信号和指示发动机的操作特性的发动机参数信号。燃料喷射器控制模块通过网络与发动机控制模块通信。发动机控制模块通过网络将发动机参数信号传递至燃料喷射器控制模块。燃料喷射器控制模块基于燃料喷射器命令信号和发动机参数信号来产生经补偿的燃料喷射器信号。发动机控制模块可基于从燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生用于气体燃料模式的燃料喷射器命令信号。

Description

用于替代性气体燃料应用的分布式燃料传输系统
相关申请的交叉引用
本申请要求于2010年2月16日提交的美国临时申请No.61/304,698的权益。上述申请的全部内容通过引用并入本文中。
背景技术
此处提供的背景技术描述的目的是总体地给出本公开的背景。当前署名的发明人的工作，在该背景技术部分所描述的程度，以及在提交时可能不另构成现有技术的本申请的方面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。
发动机控制模块(ECM)通常构造成对单一液体燃料提供燃料传输功能，液体燃料诸如汽油或其它液体燃料混合物，如E85。ECM可主要基于来自质量空气流量(MAF)传感器的MAF信号来确定气缸新鲜空气充量。ECM基于气缸新鲜空气充量使用开环、闭环和瞬时燃料加注算法来计算所需的燃料质量。在闭环操作期间，ECM监测氧(O2)传感器，使用燃料修整功能来校正燃料加注错误。燃料喷射器特性功能被用于将所需燃料质量按时转换到喷射器中，这由ECM的燃料喷射器输出驱动器执行。
燃料喷射器控制模块(FICM)可被用于使发动机能够以替代性气体燃料操作，诸如压缩的天然气(CNG)和液化石油气(LPG)。FICM连接在ECM和发动机的燃料喷射器之间。对于单燃料应用(一个燃料存储和传输系统)和双燃料应用(两个不同的燃料存储和传输系统，其中各燃料被一次一种地引入发动机的燃烧室中)，FICM都对燃料喷射器直接控制。FICM选择要激活哪一组燃料喷射器(第一燃料源的喷射器或第二燃料源的喷射器)。
在双燃料系统的汽油操作期间，ECM产生不被FICM改变的汽油喷射器控制波形并将其传递到汽油喷射器。在气体燃料操作期间，FICM修改喷射器控制波形以补偿气体燃料燃烧特性、气体燃料传输轨的压力和温度、歧管绝对压力(MAP)、汽油和气体燃料动力学之间的差异、以及汽油和气体燃料喷射器操作特性之间的差异。FICM通过拦截由ECM产生的燃料喷射器控制信号(即，防止其被传递到汽油燃料喷射器)来修改喷射器控制波形。FICM基于从ECM接收到的燃料喷射器控制信号来产生补偿的燃料喷射器信号。基于补偿的燃料喷射器信号来操作气体燃料喷射器，其中，补偿的燃料喷射器信号基于来自ECM的汽油燃料喷射器控制信号。
用于排放控制的闭环燃料喷射操作使用排气氧传感器来提供反馈，以校正开环燃料加注错误，并施加必要的依赖于燃料源的相对空气燃料比(AFR)偏差。O2传感器的响应特性是这样的：其使得当以气体燃料而非汽油进行操作时，燃料控制可以向贫偏移。FICM拦截或超越提供至ECM的O2传感器信号，以补偿该贫偏移。当以气体燃料操作时，FICM防止O2传感器信号被ECM接收，并以FICM产生的模拟的O2传感器信号来替代。在汽油操作期间，FICM不加改变地使O2传感器信号传递到ECM。
来自FICM的模拟的O2传感器信号被ECM使用来执行闭环校正。基于以气体燃料操作时所用的模拟的O2传感器信号的这些闭环校正会造成ECM相应地调整燃料喷射器命令信号。结果，FICM造成ECM产生具有用于气体燃料源操作的适当的相对空气燃料比(AFR)偏差的燃料喷射器命令信号。FICM可包括喷射器驱动器，所述喷射器驱动器提供足够的电流来操作用于LPG和/或CNG燃料源的气体燃料喷射器。LPG和CNG燃料喷射器通常具有与汽油喷射器不同的电特性(即，峰值电流值和保持电流值不同)。
发明内容
提供了一种控制系统，其包括产生燃料喷射器命令信号的发动机控制模块，所述燃料喷射器命令信号用于发动机的燃料喷射器。发动机控制模块(ECM)产生指示发动机的操作特性的发动机参数信号。燃料喷射器控制模块(FICM)通过网络与发动机控制模块通信。ECM通过网络将发动机参数信号传递给FICM。FICM基于燃料喷射器命令信号和发动机参数信号来产生经补偿的燃料喷射器信号。FICM还可基于气体燃料的压力和温度、以及系统电压来产生经补偿的燃料喷射器信号。
在其它特征中，提供了ECM。ECM包括存储有用于主燃料的第一长期乘数的第一调整模块。第二调整模块存储有用于次燃料的第二长期乘数。燃料模式模块通过网络从燃料喷射器控制模块接收燃料模式信号，并基于燃料模式信号使得第一调整模块和第二调整模块中的一个能够有效。当以第一燃料源操作时，闭环燃料模块基于第一长期乘数产生第一增益信号，当以第二燃料源操作时，闭环燃料模块基于第二长期乘数产生第二增益信号。燃料喷射模块基于第一增益信号和第二增益信号中的一个来产生燃料喷射器命令信号。
在其它特征中，上面描述的系统和方法通过由一个或多个处理器执行的计算机程序来实施。该计算机程序可以驻留在有形的计算机可读介质上，例如但不限于：存储器、非易失性数据存储器和/或其它合适的有形存储介质。
本发明还包括以下方案：
方案1.一种控制系统，包括：
发动机控制模块，所述发动机控制模块产生用于发动机的燃料喷射器的燃料喷射器命令信号，并且产生指示了所述发动机操作特性的发动机参数信号；以及
燃料喷射器控制模块，所述燃料喷射器控制模块通过网络与所述发动机控制模块通信，
其中，所述发动机控制模块通过所述网络将所述发动机参数信号传递至所述燃料喷射器控制模块，并且
其中，所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料喷射器命令信号和所述发动机参数信号来产生经补偿的燃料喷射器信号。
方案2.如方案1所述的控制系统，其特征在于：
所述燃料喷射器控制模块产生至少一个偏置信号，并通过所述网络将所述至少一个偏置信号传递给所述发动机控制模块；以及
所述发动机控制模块接收所述至少一个偏置信号中所提供的信息，并基于所述至少一个偏置信号产生所述燃料喷射器命令信号。
方案3.如方案2所述的控制系统，其特征在于：
所述至少一个偏置信号包括氧偏差偏置信号、燃料当量比偏置信号、燃料修整限制偏置信号、燃料喷射器最小脉冲偏置信号、燃料流率偏置信号、和燃料喷射器打开偏置信号中的至少一个；以及
所述发动机参数信号包括从所述发动机控制模块发送至所述燃料喷射器控制模块的发动机参数。
方案4.如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述发动机控制模块包括：
基于第一长期燃料校正乘数和第一氧偏置来产生第一增益信号的第一燃料源调整模块；以及
基于第二长期燃料校正乘数和第二氧偏置来产生第二增益信号的第二燃料源调整模块。
方案5.如方案4所述的控制系统，其特征在于：
所述第一长期燃料校正乘数是基于存储在所述发动机控制模块中的校准值来产生的；以及
所述第二长期燃料校正乘数是基于存储在所述发动机控制模块中的校准值和通过所述网络从所述燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生的。
方案6.如方案4所述的控制系统，其特征在于：
所述燃料喷射器控制模块产生燃料模式信号，所述燃料模式信号指示液体燃料模式和气体燃料模式中的一个；
所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将所述燃料模式信号传递至所述发动机控制模块；
所述发动机控制模块执行第一选择，所述第一选择包括基于所述燃料模式信号选择所述第一长期燃料校正乘数和所述第二长期燃料校正乘数中的一个；
所述发动机控制模块执行第二选择，所述第二选择包括基于所述燃料模式信号选择所述第一氧偏置和所述第二氧偏置中的一个；以及
基于所述第一选择和所述第二选择产生所述燃料喷射器命令信号。
方案7.如方案6所述的控制系统，其特征在于：
所述发动机控制模块基于所述燃料模式信号选择当量比偏置、喷射器流量和打开偏置；以及
基于所述第一选择、所述第二选择、所述当量比偏置、所述喷射器流量和打开偏置来产生所述燃料喷射器命令信号。
方案8.如方案1所述的控制系统，其特征在于：
所述发动机控制模块包括存储校准值的存储器；
所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将偏置信号传递至所述发动机控制模块；以及
所述发动机控制模块基于所述校准值和所述偏置信号产生所述燃料喷射器命令信号。
方案9.如方案1所述的控制系统，其特征在于：
所述发动机控制模块和所述燃料喷射器控制模块以液体燃料模式和气体燃料模式操作；
当处于所述气体燃料模式时，所述发动机控制模块选择用于标称燃料压力和标称燃料温度的喷射器流率、偏置和最小脉冲宽度；
所述发动机控制模块基于根据从所述燃料喷射器控制模块接收到的喷射器流量偏置信号、打开偏置信号和最小脉冲宽度偏置信号而更新的所述喷射器流率、所述偏置和所述最小脉冲宽度来产生所述燃料喷射器命令信号；
所述燃料喷射器控制模块存储所述标称燃料压力和标称燃料温度；
所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料喷射器命令信号和所述标称燃料压力、所述标称燃料温度以及其它发动机参数来确定所请求的用于气体燃料喷射器的燃料质量；以及
其中，所述燃料喷射器控制模块基于所述请求的燃料质量、检测的燃料压力以及检测的燃料温度来产生所述经补偿的燃料喷射器信号。
方案10.如方案1所述的控制系统，其特征在于，发动机控制模块基于从所述燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生用于气体燃料模式的燃料喷射器命令信号。
方案11.如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述发动机控制模块：
从计算的燃料质量中去除丢失燃料质量和瞬时燃料质量，以便产生所得到的燃料质量；以及
基于所述所得到的燃料质量、校准的燃料流量、校准的喷射器打开时间量、校准的喷射器偏置、最小脉冲宽度、以及来自所述燃料喷射器控制模块的偏置信号而产生所述燃料喷射器命令信号；
其中，当产生经补偿的燃料喷射器命令信号时，所述燃料喷射器控制模块不从所述燃料喷射器命令信号中去除丢失燃料部分和瞬时燃料部分。
方案12.如方案1所述的控制模块，其特征在于：
所述燃料喷射器控制模块产生当量比偏置信号和后氧传感器偏差偏置信号；
所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将所述当量比偏置信号和所述后氧传感器偏差偏置信号传递给所述发动机控制模块；以及
所述发动机控制模块基于所述当量比偏置信号和所述后氧传感器偏差偏置信号而使所述发动机燃料控制参数偏置。
方案13.如方案1所述的控制模块，其特征在于：
所述燃料喷射器控制模块选择液体燃料模式和气体燃料模式中的一个，并产生燃料模式信号；
所述发动机控制模块和所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料模式信号在所述液体燃料模式和所述气体燃料模式之间的转换并在预先确定的时间段内在所述液体燃料模式和所述气体燃料模式之间切换，其中，所述切换开始于预先确定的气缸；以及
所述发动机控制模块基于在预先确定的时间段中的以及针对所述发动机的气缸的燃料模式信号来调整燃料脉冲计算。
方案14.如方案13所述的控制模块，其特征在于：
所述燃料喷射器控制模块通过网络将所述燃料模式信号传递至所述发动机控制模块；
所述燃料喷射器控制模块将所述液体燃料模式和所述气体燃料模式之间的转换延迟预先确定的数量的发动机循环；以及
所述发动机控制模块将所述液体燃料模式和所述气体燃料模式之间的转换延迟所述预先确定的数量的发动机循环。
方案15.一种发动机控制模块，包括：
存储用于主燃料的第一长期乘数的第一调整模块；
存储用于次燃料的第二长期乘数的第二调整模块；
燃料模式模块，所述燃料模式模块通过网络从燃料喷射器控制模块接收燃料模式信号，并基于所述燃料模式信号来使能所述第一调整模块和所述第二调整模块中的一个；
闭环燃料模块，当以所述主燃料源操作时，所述闭环燃料模块基于所述第一长期乘数产生第一增益信号，当以所述次燃料操作时，所述闭环燃料模块基于所述第二长期乘数产生第二增益信号；以及
燃料喷射模块，所述燃料喷射模块基于所述第一增益信号和所述第二增益信号中的一个来产生燃料喷射器命令信号。
方案16.如方案15所述的发动机控制模块，其特征在于，还包括：
存储用于所述主燃料的主校准数据的第一校准模块；和
存储用于所述次燃料的次校准数据的第二校准模块，
其中，当以所述主燃料操作时，所述燃料喷射模块基于所述主校准数据产生燃料喷射器命令信号，当以所述次燃料操作时，所述燃料喷射模块基于所述次校准数据产生燃料喷射器命令信号。
方案17.如方案16所述的发动机控制模块，其特征在于：
所述燃料模式模块通过所述网络从所述燃料喷射器控制模块接收次空气/燃料比偏置调整信号、次氧传感器偏置调整信号、次燃料喷射器参数调整信号和诊断限制调整信号；以及
当以所述次燃料操作时，所述燃料喷射模块基于所述次空气/燃料比偏置调整信号、所述次氧传感器偏置调整信号、所述次燃料喷射器参数调整信号和所述诊断限制调整信号来产生所述燃料喷射器命令信号。
方案18.如方案16所述的发动机控制模块，其特征在于：
所述主燃料是基于汽油的燃料；
所述次燃料是气体燃料；
所述主校准数据是汽油燃料校准数据；以及
所述次校准数据是气体燃料校准数据。
方案19.如方案16所述的发动机控制模块，其特征在于，所述主校准数据和所述次校准数据包括相应的燃料系统修整诊断阈值、化学计量比空气/燃料比、当量比偏差和后氧传感器偏差。
方案20.如方案16所述的发动机控制模块，其特征在于，所述主校准数据和所述次校准数据包括相应的喷射器流量值、喷射器偏置、喷射器最小脉冲宽度、丢失燃料值和瞬时燃料值。
方案21.如方案15所述的发动机控制模块，其特征在于，还包括：
诊断模块，所述诊断模块基于通过所述网络从所述燃料喷射器控制模块接收到的第二燃料修整诊断阈值校准、第二贫燃料修整限制偏置和第二富燃料修整限制偏置来产生输出信号；以及
扭矩估计模块，所述扭矩估计模块基于扭矩限制信号且通过在所述发动机的起动和所述次燃料的预热期间限制每气缸空气来控制所述发动机的最大输出扭矩，其中，所述扭矩限制信号可以基于从所述燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生。
本公开的其它可应用领域将从以下提供的详细说明变得清楚。应该理解，详细说明和具体实例仅是用于说明的目的，并且不意图限定本公开的范围。
附图说明
由详细说明及附图，本公开将得到更加全面的理解，附图中：
图1为根据本公开的结合有燃料喷射器和诊断系统的发动机控制系统的功能框图；
图2为根据本公开的燃料喷射器和诊断系统的第一部分的功能框图；
图3为根据本公开的燃料喷射器和诊断系统的第二部分的功能框图；
图4为根据本公开的燃料喷射器和诊断系统的第三部分的功能框图；
图5是根据本公开的双燃料源传输系统的功能框图；
图6示出了对根据本公开的分布式燃料喷射和诊断系统进行操作的方法；以及
图7是根据本公开的、用于双燃料模式的ECM和FCIM转换模式时序的示例性曲线。
具体实施方式
以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且绝不意图限制本公开，其应用或用途。为了清楚，在附图中使用相同的附图标记来指示相似的元件。如本文所用，短语“A，B和C中的至少一个”应被理解为表示使用了非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应该理解，方法中的步骤可以以不同的顺序执行，而不改变本公开的原理。
如本文所用，术语模块指专用集成电路(ASIC)，电子电路，执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用的，专用的，或成组的)和存储器，组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其它合适部件。
用于双燃料供应系统(例如，带有两个不同的燃料源的车辆，诸如液体和气体燃料源(即，当被喷射进入发动机的气缸中时是处于液体状态和气体状态的燃料源))的燃料喷射器控制系统。液体燃料源可以指汽油，E0(即，大约100％汽油)，E85(即，大约15％乙醇和85％汽油)及其它液体燃料源，诸如柴油燃料。示例的气体燃料源是液化石油气(LPG)和压缩天然气(CNG)。替代性燃料源可以指除了汽油或E0之外的燃料源。
燃料喷射器控制系统可包括发动机控制模块(ECM)和燃料喷射器控制模块(FICM)。ECM产生燃料喷射器命令信号。FICM包括双燃料发动机控制系统。双燃料发动机控制系统接收燃料喷射器命令信号并产生经补偿的燃料喷射器命令信号，其被提供至相应的次级(气体)燃料喷射器。当使用汽油时，双燃料发动机控制系统可将燃料喷射器命令信号提供至相应的液体(汽油)燃料喷射器。当使用气体燃料时，双燃料发动机控制系统可提供经补偿的燃料喷射器命令信号。
在第一类型的燃料喷射器控制系统中，ECM可能不知道FICM的存在。换句话说，ECM不监测，不具有存储的信息，和/或不接收对ECM指示FICM的存在的信息。ECM不知道FICM使用气体燃料源来控制发动机操作，和/或不知道气体燃料发动机控制系统的存在。当以气体燃料源操作发动机时，FICM试图去除汽油开环和瞬时燃料校正和/或补偿汽油开环和瞬时燃料校正，以维持正确的燃料控制。
第一类型的燃料喷射器控制系统具有相关的缺点，其中之一是没有或缺少ECM和FICM之间的通信。在ECM和FICM之间没有通信可能导致FICM不精确地估计ECM所预期燃烧的燃料质量。该不精确的估计可能导致ECM中燃料消耗和扭矩计算的错误。在接下来的公开中，提供了其它类型的燃料喷射器控制系统，其中，ECM知道FICM的存在，并与其通信。
排放和车载诊断(OBD)调节变得更为精确了。下面公开了燃料喷射、诊断和发动机控制系统，其包括增加的ECM和FICM通信。该通信允许降低的排放和发动机控制系统的改善的诊断能力。本文公开的燃料喷射、诊断和发动机控制系统的任务和功能可由ECM和FICM分担、主要由ECM执行、主要由FICM执行、和/或既由ECM也由FICM执行(提供了快速反应时间和控制模块的有效使用的双重保障(duplication))。燃料喷射、诊断和发动机控制系统使得气体燃料模块、控制模块和/或子系统能够集成，同时满足排放和诊断调节的需求。
图1中，发动机控制系统的第一部分10被显示为结合有燃料喷射器和诊断系统11(称为燃料传输控制系统)。发动机控制系统包括发动机12、排气系统14和发动机控制模块(ECM)16。燃料喷射器和诊断控制系统11包括ECM 16和FICM 17。ECM 16和FICM 17通过串行和/或并行连接和/或通过控制器局域网(CAN)19(或带有合适的串行数据通信协议的其它网络)来相互通信。发动机控制系统的功能分布在ECM 16和FICM 17之间。示例的串行连接显示为图1中的燃料喷射器命令信号FUEL 18。该通信在以下的描述和附图中进行更为详细的描述和显示。
燃料喷射器和诊断控制系统11可以是双燃料源系统，并且能够以单燃料和双燃料模式操作。图5中示出了双燃料源传输系统的示例。双燃料模式包括第一燃料源(液体)模式和第二燃料源(气体)模式。ECM 16和FICM 17对进入发动机12中的燃料的喷射进行控制。FICM 17连接在ECM 16和发动机12之间。当由发动机12接收的燃料是气体燃料时，FICM 17调整燃料喷射器命令信号FUEL 18。FICM 17产生经补偿的燃料喷射器命令信号FUEL’27，其被提供至燃料喷射器和诊断控制系统11的相应的燃料喷射器(在图1中燃料喷射器共同以附图标记25标识)。ECM16和FICM 17包括燃料喷射器和诊断模块21、23。燃料喷射和诊断模块21、23的示例在图2-4中示出。
燃料喷射和诊断系统11可以例如诊断错误和检测与发动机12、排气系统14和燃料传输(供应)系统15的部件相关联的故障。例如，错误(或误差(error))可以是指指示了相应的传感器和/或发动机控制系统的另一部件的不适当操作的传感器信号。当传感器信号的特性超过阈值时，可能存在错误。传感器信号特性可以包括频率、富状态持续时间和贫状态持续时间、幅值等等。下面描述这些传感器信号特性及其它方面。
故障可以是指对部件正在进行不适当操作的识别(或确认)。虽然错误与部件相关联，但是部件可能没有故障。例如，由传感器产生的传感器信号可指示与该传感器相关联的错误。错误可以是关于传感器的故障的FALSE指示。错误可能由于与其它(一个或多个)部件相关联的故障的缘故而产生。
作为另一示例，氧(O2)传感器可以产生指示O2传感器正在不适当地操作的O2信号。这可以是关于O2传感器的故障的TRUE或FALSE指示。例如，当催化转换器或其它O2传感器具有故障时，该O2传感器可能没有故障(不适当地操作)。下面将进一步对此加以详细描述。
发动机12基于驾驶者输入模块20来燃烧空气/燃料混合物，以产生用于车辆的驱动扭矩。尽管本文描述的是火花点火双燃料类型发动机，但是本公开可适用于其它类型的扭矩发生器，并不被局限于汽油类型发动机、气体燃料类型发动机、柴油类型发动机、丙烷类型发动机和混合动力类型发动机。
空气通过节气门阀26被吸入到发动机12的节气门控制系统24的进气歧管22中。ECM 16命令节气门致动器模块28调节节气门阀26的开度，以控制被吸入进气歧管22的空气量。来自进气歧管22的空气被吸入发动机12的气缸内。虽然发动机12可包括多个气缸，但为了说明之目的，示出了单个代表性气缸30。ECM 16可以指令气缸致动器模块32来选择性地停用一些气缸，以提高燃料经济性。
来自进气歧管22的空气经过进气门34被吸入气缸30内。ECM 16和FICM 17控制由燃料喷射器25喷射的燃料的量。燃料喷射器和诊断控制系统11可以在中心位置处将燃料喷射到进气歧管22中，或者可以在多个位置处，例如靠近每个气缸的进气门附近，将燃料喷射到进气歧管22中。可替代地，燃料喷射系统11可将燃料直接喷射到气缸内。
燃料喷射器和诊断控制系统11(称为分布式燃料传输系统)包括燃料供应系统15，其可以是双燃料传输系统。燃料供应系统15可包括多个燃料源35和燃料致动器37。图5中示出了双燃料传输系统的示例，该示例包括液体燃料传输系统和气体燃料传输系统。
喷射的燃料与空气混合，并且在气缸30内产生空气/燃料混合物。气缸30内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自ECM 16的信号，点火系统42的火花致动器模块40对气缸30中的火花塞44赋能，其点燃空气/燃料混合物。可相对于活塞处于其最高位置时的时间来规定火花正时，该最高位置被称为上止点(TDC)，即空气/燃料混合物被最大压缩的点。
空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动旋转的曲轴(未示出)。活塞然后开始重新向上运动，并且通过排气门48排出燃烧副产物。燃烧的副产物经排气系统14排出车辆。
排气系统14包括催化转换器50、转换器前(初级)O2传感器52以及转换器后(次级)O2传感器54。转换器前O2传感器52位于排气歧管和催化转换器之间且处于催化转换器50的上游(相对于排气而言)。转换器后O2传感器54位于催化转换器50的下游。
催化转换器50通过提高碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化率和氮氧化物(NOx)的还原率来控制排放物。为实现氧化，催化转换器50需要O2。催化转换器50的O2储存容量指示了催化转换器氧化HC和CO的效率以及催化转换器还原NOx的能力。
转换器前O2传感器52与ECM 16连通(或通信)，并测量进入催化转换器50的排气流的O2含量。转换器后O2传感器54与ECM 16连通(或通信)，并测量离开催化转换器50的排气流的O2含量。主O2信号和次O2信号指示了催化转换器50之前和之后在排气系统14中的O2水平。O2传感器52、54产生相应的主O2信号和次O2信号，它们被反馈给ECM 16，用于(一个或多个)空气/燃料比的闭环控制。ECM 16可基于来自O2传感器52、54的O2传感器信号和/或来自FICM 17的O2偏差和偏置信号来执行闭环控制。O2偏差和偏置信号可通过CAN 19接收。
作为一个示例，可以将主O2信号和次O2信号进行加权，从而例如80％基于主O2信号和20％基于次O2信号来产生所命令的空气/燃料比。作为另一示例，次O2信号用于调整基于主O2信号所产生的命令的空气/燃料比。主O2信号可以用于空气/燃料比的粗略调整，次O2信号可以用于空气/燃料比的精细调整。ECM 16基于主O2信号和次O2信号来调整燃料喷射器命令信号。ECM 16调整节气门位置、火花、燃料等来调节发动机扭矩。ECM 16通过基于质量空气流量(MAF)以及经由主O2信号和次O2信号带来的O2传感器反馈而调整喷射的燃料量，从而来调节空气/燃料比。
ECM 16监测主O2信号和次O2信号，并确定何时存在与催化转换器50和/或O2传感器52、54中的一个或多个相关联的错误和/或故障。对O2传感器52、54进行性能诊断，以确定传感器是否正确地工作。例如，当O2传感器52、54中的一个或多个未正确地起作用时，对催化转换器效率的监测有效性会降低。ECM 16可以补偿检测到的(一个或多个)错误和/或(一个或多个)故障。当调节发动机12的(一个或多个)空气/燃料比时，可以实施该补偿。
进气门34可由进气凸轮轴60控制，而排气门48可由排气凸轮轴62控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴可控制每个气缸的多个进气门和/或可控制多组(或多排)气缸的进气门。类似地，多个排气凸轮轴可控制每个气缸的多个排气门和/或可控制多组(多排)气缸的排气门。气缸致动器模块32可以通过暂停燃料和/或火花的供给和/或通过禁用相应的排气门和/或进气门来停用气缸。
进气门34的打开时间可通过进气凸轮相位器64来相对于活塞TDC而改变。排气门48的打开时间可通过排气凸轮相位器66来相对于活塞TDC而改变。相位器致动器模块68基于来自ECM 16的信号来控制相位器64、66。
发动机控制系统可包括增压装置，该增压装置向进气歧管22提供加压空气。例如，图1示出了涡轮增压器70。涡轮增压器70通过流经排气系统14的排气来提供动力，并且将压缩空气充气提供到进气歧管22。用于产生压缩空气充气的空气可以取自于进气歧管22。
废气门72可以允许排气旁路绕开(旁通)涡轮增压器70，由此减少涡轮增压器的输出(或增压)。ECM 16通过增压致动器模块74来控制涡轮增压器70。增压致动器模块74可通过控制废气门72的位置来调节涡轮增压器70的增压。压缩空气充气通过涡轮增压器70提供到进气歧管22。中间冷却器(未示出)可以消散一部分压缩空气充气的热，该热在空气被压缩时产生，并且还由于接近于排气系统14而增加。替代的发动机系统可以包括增压器，增压器向进气歧管22提供压缩空气，并由曲轴驱动。
发动机控制系统可包括排气再循环(EGR)阀80，排气再循环阀80选择性地将排气重新引导回进气歧管22。在各种实施方式中，EGR阀80可以位于涡轮增压器70之后。发动机控制系统可利用RPM传感器90以每分钟转数(RPM)为单位来测量曲轴速度。可使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器92测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器92可位于发动机12内，或者位于冷却剂所循环到的其它位置处，例如散热器(未示出)。
可使用歧管绝对压力(MAP)传感器94测量进气歧管22内的压力。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，其中发动机真空度是环境空气压力与进气歧管22内的压力之间的差。流入进气歧管22中的空气的质量可使用质量空气流量(MAF)传感器96测量。在某些操作条件下，流入气缸的空气的质量可以基于来自其它传感器(例如，MAP传感器、ECT传感器、发动机速度传感器)的输入来估计。在各种实施方式中，MAF传感器96可位于具有节气门阀26的壳体内。ECM 16主要根据MAF传感器来确定气缸新鲜空气充量，并使用开环、闭环和瞬时燃料加注算法来计算期望燃料质量。燃料喷射器特性功能将期望燃料质量按时转换到喷射器中，这由ECM 16的燃料喷射器输出来执行。
节气门致动器模块28可使用一个或多个节气门位置传感器(TPS)98来监测节气门阀26的位置。可使用进气温度(IAT)传感器100测量被吸入发动机控制系统的空气的环境温度。ECM 16可使用来自本文所公开的传感器的信号做出用于发动机控制系统的控制决策。
ECM 16可与变速器控制模块102通信以协调在变速器(未示出)内的换挡。例如，ECM 16可在换挡期间降低扭矩。ECM 16可与混合动力控制模块104通信以协调发动机12和电动马达106的操作。电动马达106也可充当发电机，并且可用于产生电能以供车辆电气系统使用和/或储存在电池中。在各种实施方式中，可以将ECM 16、变速器控制模块102和混合动力控制模块104集成到一个或多个模块中。
为了抽象地指代发动机12的各个控制机构，改变发动机参数的每个系统可被称为致动器。例如，节气门致动器模块28可以改变节气门阀26的叶片位置，从而改变其打开面积。因此，节气门致动器模块28可以被称为致动器，而节气门打开面积可被称为致动器位置。
类似地，火花致动器模块40可被称为致动器，而相应的致动器位置是火花提前的量。其它致动器包括增压致动器模块74、EGR阀80、相位器致动器模块68、燃料喷射系统36、和气缸致动器模块32。对于这些致动器，术语致动器位置可分别对应于增压压力、EGR阀开度、进气和排气凸轮相位器角度、空气/燃料比和所激活的气缸的数量。
在下表中描述了各种信号。在表1和表2中提供了一些信号的名称及首字母缩写，以及产生该信号的控制模块或平台(PLT)。
表1
Figure BSA00000435706000141
Figure BSA00000435706000151
Figure BSA00000435706000161
表1中的信号然后可以通过CAN 19在ECM 16和FICM 17之间传递，和/或在ECM 16和FICM 17中的一个与另一个车辆控制模块之间传递。表2中的信号，除了ECM燃料喷射器信号之外，都是提供至FICM的硬连线输入信号。
表2
  信号名称  发送者
  车辆的HS车辆LAN总线(VHGB)  ECM，FICM，平台
  运行/曲柄继电器输出(RCRO)  ECM，FICM，平台
  附件  ECM，FICM，平台
  燃料泵启用离散值(FPED)  ECM，FICM
  ECM燃料喷射器信号  ECM
其它的车辆控制模块可以通过CAN 19来通信，并可以称为基于PLT的控制模块。基于PLT的控制模块可以是非动力系控制模块。PLT控制模块的一个示例是车体控制模块(BCM)。某些信号可以由多个模块产生。
CAN消息可以通过动力系平台电接口(PPEI)和/或动力系电接口(PTEI)来传递。PPEI指的是动力系控制模块(例如，ECM 16和FICM17)和非动力系控制模块或平台(例如，BCM)之间的CAN消息数据库。PTEI指的是动力系控制模块之间的CAN消息数据库。
在图2-4中，示出了燃料喷射器和诊断系统11’(称为燃料传输控制系统)。燃料喷射器和诊断系统11’包括ECM 16、FICM 17和燃料喷射器组152、154。燃料喷射器组152、154中的每一个与特定的燃料源相关联，并包括燃料喷射器153、155。ECM16通过CAN19与FICM 17通信，燃料喷射器输出156和燃料泵启用离散的硬件信号(例如，以下所述的FPED信号和/或FPEDOCS信号263)。CAN 19包括串行数据通信。燃料喷射器输出156将来自ECM 16的燃料喷射器命令信号182-185传递至FICM 17。虽然燃料喷射器和诊断系统11’显示为是关于4气缸发动机应用，但燃料喷射器和诊断系统11’可以修改为用于带有任何数量的气缸的发动机。
现在参考图2，ECM 16包括产生传递到FICM 17的信号的模块和从F1CM 17接收信号的模块。类似地，FICM 17包括产生传递到ECM 16的信号的模块和从ECM 16接收信号的模块。ECM 16的各模块可在FICM17中具有相应的对等模块，反之亦然。这总体上示出为ECM 16的其它FICM对等接收模块158和FICM 17的其它ECM对等接收模块163。
FICM 17可以例如从ECM 16接收上表中的信号和/或任意以下ECM发动机参数信号(共同以附图标记161标识)：发动机12伏起动器马达命令ON、动力系曲柄有效、发动机怠速有效、发动机歧管绝对压力的正确性、发动机歧管绝对压力、发动机空气增压压力的正确性、发动机空气增压压力、节气门位置的正确性、节气门位置、加速器有效位置、命令的空气燃料比、发动机燃料控制状态、质量空气流量、车辆速度平均驱动的正确性、车辆速度平均驱动、车辆速度平均驱动源、命令的空气燃料比、发动机燃料控制状态、质量空气流量、质量空气流量的正确性、瞬时燃料流量估计、存在燃料控制系统故障、发动机速度状态、发动机速度、大气压力绝对值的正确性、大气压力绝对值、发动机冷却剂温度的正确性、发动机冷却剂温度、发动机进气温度的正确性、发动机进气温度、外部空气温度动力系估计的正确性、外部空气温度动力系估计掩码、以及外部空气温度动力系估计。ECM 16可包括用于产生以上各信号的模块158。FICM 17可包括用于接收以上各信号的模块163。
ECM 16包括第一燃料喷射模块162，第一燃料喷射模块162产生分别提供至燃料喷射器驱动器1-4的燃料喷射器命令信号182-185。虽然示出了四个燃料喷射器驱动器，但本公开可以应用于任何数量的燃料喷射器驱动器和对应的燃料喷射器。第一燃料喷射模块162包括第一燃料源模块164(例如，第一液体燃料模块)和第二燃料源模块166(例如，第一气体燃料模块)。第一和第二燃料源模块164、166基于来自例如MAF模块168、开环空气/燃料(A/F)比模块170、闭环燃料(修整)模块172、以及开环瞬时燃料调整模块174的信号，产生燃料喷射器命令信号182-185。模块168-174可基于校准信号CAL 186产生提供至第一燃料喷射模块162的相应的输出信号(例如，EMAP、CAFR、FAC等)。校准信号CAL 186由校准模块176产生(图3中示出)。ECM 16可进一步包括其它FICM信号传递模块177(即，产生传递到FICM 17的信号187的模块)，如下所述。
闭环燃料模块172可基于来自校准模块176的校准信号和来自调整模块250、252的增益信号而产生增益信号。第一燃料模块162可基于来自闭环燃料模块172的增益信号而产生燃料命令信号。模块172、250和252可以组合成为单个的模块。
ECM 16可包括其它模块178(其中一些在以下公开)，其提供信号给第一燃料喷射模块162。例如，ECM 16可包括燃料模式确定模块180，其接收燃料模式选择信号MODE 188，该信号MODE 188指示了正在使用的燃料模式或燃料源(例如，液体燃料或气体燃料)。燃料模式选择信号MODE 188还可指示其它燃料源信息，诸如，燃料类型、燃料源状态等。燃料模式确定模块180基于燃料模式选择信号MODE 188来产生燃料模式信号MODE’188’。除了在执行模块170-174中的功能时以外，ECM16可以在执行曲柄转动、冷起动排放、火花和保护加注燃料功能时使用燃料模式信号MODE’188’。燃料模式信号MODE’188’用于开环A/F比、瞬时燃料和闭环功能。第一燃料喷射模块162可基于燃料模式信号MODE’188’而选择第一和第二燃料源模块164、166中的一个。
燃料模式选择信号MODE 188被作为燃料模式信号MODE’188’而转送给第一燃料喷射模块162，或可以被修改，使得在ECM 16和FICM 17之间实现燃料模式的正确同步。燃料模式确定模块180可基于燃料模式信号MODE 188来确定何时执行液体燃料模式和气体燃料模式之间的转换。ECM 16从动于FICM燃料模式信号。当来自FICM 17的燃料模式信号改变状态时，则ECM 16被强制执行燃料模式的改变，使得FICM 17和ECM 16都在模式转换之后的某个预先确定的点处被同步(例如，下一次气缸1被喷射的时间+若干数量的发动机循环)。
FICM 17包括燃料模式选择模块190、以及带有第三燃料源模块194(例如，第二液体燃料模块)和第四燃料源模块196(例如，第二气体燃料模块)的第二燃料喷射模块192。燃料模式选择模块190产生发送给ECM 16的燃料模式信号MODE 188并确定所选择的燃料源。第三燃料源模块194接收并传递燃料喷射器命令信号182-185。传递的燃料喷射器命令信号182-185可以与所接收到的燃料喷射器命令信号相似或相同。燃料喷射器命令信号182-185可以是主(例如，汽油)燃料喷射器命令信号。第四燃料源模块196接收燃料喷射器命令信号182-185并产生燃料喷射器命令信号182’-185’。燃料喷射器命令信号182’-185’可以是次(例如，气体)燃料喷射器命令信号。燃料喷射器命令信号182-185被修改以产生燃料喷射器命令信号182’-185’。
闭环燃料偏差
气体闭环燃料控制(即，燃料修整)和λ偏差可以由ECM 16处理。用于排放控制的相对空气/燃料比偏差与燃料源有关。如果在以气体燃料操作时使用液体(例如，汽油)燃料的燃料控制参数，则用于液体(例如，汽油)燃料的燃料控制参数可能造成贫偏移。由于气体燃料具有比典型液体燃料更高的H/C比，所以处于化学计量比的O2传感器的响应会受到排气供给流中更高的氢含量的影响。FICM 17提供替代性燃料当量比偏差偏置(bias offset)和替代性燃料后O2偏差偏置信号。当被燃料模式信号MODE指示时，ECM 16应用这些偏置。
替代性燃料当量比偏差偏置反映了在当前操作条件下对施加给ECM16的‘基本’主燃料偏差的当量比(即，λ的逆)设定点的调整。替代性燃料后O2偏差偏置反应了关于当前操作条件对ECM 16的‘基本’目标主燃料后O2电压(或窗口)的调整(偏置)。这些信号提供了对基本主燃料ECM控制参数的偏置，以允许由ECM 16提供的全范围排放控制。
替代性燃料当量比偏差偏置反映了在当前操作条件下除了ECM 16的‘基本’燃料偏差外的当量比设定点的调整(偏置)。替代性燃料后O2偏差偏置反应了关于当前操作条件对ECM 16的‘基本’目标后O2电压(或窗口)的调整(偏置)。当被燃料模式信号MODE指示时，ECM 16应用这些偏置。当偏差偏置信号可能使ECM闭环控制功能饱和从而超出可获得或可诊断的限制时，来自FICM 17的请求可以受到ECM 16的约束。这有可能发生在例如当后O2目标电压调整被执行时。气体燃料模式的FICM 17可限定用于闭环操作的λ设定点偏置，并将该设定点经由CAN19提交给ECM 16。
燃料模式转换
在ECM 16和FICM 17之间协调燃料模式转换。在一个或多于一个的完整的发动机循环的范围上进行转换。一个发动机循环可以指，例如，在四冲程发动机上，指曲轴的两个完全的旋转，或经历气缸的进气、压缩、点火和排气冲程的循环。发动机循环可以不包括火花。这样执行，是为了在以不同燃料源操作时正确地应用不同的燃料喷射器控制、闭环燃料偏差和闭环调整参数。
一旦来自FICM 17的燃料模式(状态)信号MODE 188改变状态，则从选定(转换)气缸的下一个喷射事件开始，ECM 16改变其燃料脉冲计算结果，并在随后的气缸继续。见图7。在选定的气缸的喷射器完成燃料脉冲的传输之后，FICM 17可开始燃料模式改变。通过检测在最可能影响所选择气缸的燃料脉冲计算结果而不影响其它气缸的燃料脉冲进展的特定气缸事件处的燃料模式改变，ECM 16完成所述改变。当燃料模式状态改变状态时，ECM 16改变对所选(新的)燃料模式的燃料计算来影响所选气缸的下一个喷射事件。至此，随后的燃料喷射计算用于新燃料模式。
在燃料模式转换期间，FICM 17可确定需要燃料模式的改变，并通过在CAN上发送燃料模式信号来请求新的燃料模式。一旦FICM 17在CAN上发出新的燃料模式(燃料模式改变)请求，则FICM 17延迟实际转换到新的燃料控制模式以预先确定数量的发动机循环(例如，一个发动机循环)。在预先确定的数量的发动机循环之后，FICM 17在预先确定的发动机气缸(例如，气缸A)处开始新的燃料控制状态。为了在转换期间在FICM 17和ECM 16之间协调燃料控制模式转换，ECM 16还在接收到新的燃料模式请求之后将ECM 16的燃料控制模式的转换延迟相同的预先确定的数量的发动机循环。ECM 16(在预先确定的发动机循环延迟之后)关于相同的预先确定的发动机气缸来开始新的燃料控制模式。结果，燃料控制模式可有效地从一个气缸改变到下一个。
在图7中，示出了对于顺序燃料喷射的用于双燃料模式的ECM和FCIM转换模式时序的示例性曲线。气缸A-D的压缩事件的上止点表示为A-D。各气缸A-D的各压缩冲程的开始被表示为XA-XD。各气缸A-D的可用燃料计算时间段的结束表示为xA-xD。尽管燃料计算时间段的结束表示为xA-xD，但用于一个或多个气缸A-D的燃料可以在各结束xA-xD之前被计算。在结束xA-xD处或在结束xA-xD之前来更新当前气缸(例如，气缸A)和/或任何其它一个气缸(例如，气缸B-D)的燃料脉冲计算。各气缸A-D的燃料喷射时间段(窗口)是阴影的并表示为InjA-D。气缸A-D的进气门在相应的打开时间段Cy1A-Cy1D是打开的。
第一竖直线197表示气缸A的燃料喷射时间段的结束时间。在结束时间之后来评估从一种燃料模式到另一种燃料模式的模式转换。在所示的示例中，FICM 17当InjA脉冲结束时限制将要评估燃料模式转换。这可以发生在气缸A的进气门打开(怠速、稳态巡航情况)之前，直到气缸A的进气门关闭(瞬态或高速/高负荷情况)。
椭圆形198表示：当FICM燃料模式状态信息(指示液体和气体燃料模式之间的转换)被ECM 16接收到。FICM 17关于在ECM 16和FICM17之间协调的达成一致的气缸(例如，选定的气缸A)将燃料模式状态信息发送给ECM 16。
箭头199表示产生转换请求和能够发生转换之间的延迟时间。该延迟可以至少部分地由于LAN信号延迟。ECM 16在由第二竖直线201表示的过渡时间(在前一个气缸(气缸D)的喷射窗口之后并且在选定的气缸(气缸A)的进气门打开之前的时间)之前接收到转换请求。在过渡时间之后发生转换。在过渡时间后，燃料模式计算从第一模式改变到第二模式。所有气缸A-D的燃料计算可以发生在过渡时间之后。对于低发动机速度、低负荷的情况，可以有约360度的等待时间以允许FICM 17通过LAN信号或CAN信号来传递燃料模式信号MODE 188(即，信号指示了燃料模式的转换)。这一等待时间还允许ECM 16读取更新的燃料模式信息并将该信息应用于燃料加注计算。
在第二竖直线201之后，ECM 16在燃料模式之间转换。在第二竖直线201之后，ECM 16为更新的燃料模式执行燃料模式计算。
ECM在发生CyIID＝B的LoresI事件时评估‘燃料模式’(在LoresC事件更新)。在此处改变燃料模式计算，会得到使ECM在下一个InjA燃料脉冲识别出新燃料模式而不会影响到InjD事件(或其它)的最高可能性。在一些情况下，InjD的燃料脉冲可以被延长，但其不太可能被缩短。
在一些失效模式中，ECM 16可以默认地为主(即，液体)燃料系统提供燃料喷射器输出信号。这发生在当ECM 16检测到丢失FICM的通信故障时。当这发生时，ECM 16将发动机分配燃料模式默认信号设定为真(TURE)。当FICM 17没有检测到丢失ECM的通信故障时，这被完成以允许FICM 17检测ECM 16的动作。丢失FICM和ECM的通信故障可以指，例如，当FICM 17和ECM 16之间的通信被中断、弱化和/或丢失(信号降低或没有接收到)。
FICM 17确定何时执行和/或允许燃料模式转换。在ECM 16检测到选定的气缸已经完成燃料脉冲的传输之后，FICM 17可能不允许燃料模式选择信号MODE 188中的改变发生，以便与ECM 16的燃料源转换方法协调。
在开始燃料模式转换之前，FICM 17可启用/停用燃料关闭螺线管以满足气体燃料系统的起动要求。连续的燃料模式转换可以由FICM 17延迟至少预先确定的时间段(例如，10秒)，以限制在转换和某些操作模式期间存在的干扰。
当ECM 16将发动机分布式燃料模式默认信号设定为真时，FICM 17激活主燃料系统。如本文所述，某些情况可以阻止FICM 17将燃料模式转换为主燃料模式。当这些情况发生时，FICM 17调整FICM 17产生的气体燃料喷射命令，以考虑到对主燃料的使用。
燃料喷射器控制
FICM 17和/或第二燃料喷射模块192直接控制至燃料喷射器153、155的燃料喷射器输出200。当液体燃料系统有效时，FICM 17使ECM 16的喷射器输出脉冲门控至液体燃料喷射器152。当气体燃料源有效时，FICM 17监测来自ECM 16的燃料喷射器命令信号182-185，以起动燃料脉冲并计算合适的气体燃料喷射脉冲宽度。FICM 17包括和/或调整ECM16的限定气体燃料喷射器流率和打开时间偏置的内部校准的策略。在完成ECM校准之后发生气体燃料系统设计变化时，FICM 17传递替代性燃料喷射器流量偏置信号、替代性燃料喷射器开度偏置信号和替代性燃料喷射器最小脉冲偏置信号的合适(即，非零)值。FICM 17可基于来自ECM 16的喷射器命令信号182-185来控制气体燃料喷射。
第四燃料源模块196接收燃料喷射器命令信号182-185并产生燃料喷射器命令信号182’-185’(经补偿的燃料喷射器命令信号)。燃料喷射器命令信号182’-185’可以不同于燃料喷射器命令信号182-185。第二燃料喷射器补偿模块204修改燃料喷射器命令信号182-185以产生燃料喷射器命令信号182’-185’。在图3中进一步示出了第二燃料喷射器补偿模块204。
现在还是参照图3，示出了ECM 16和FICM 17。ECM 16可包括FLP/FLPV模块210和FAC/FACV模块212，其产生相应的信号211、213。校准模块176包括带有校准值216的存储器214。可以为各燃料源存储不同的校准值，其示例在图4中显示。
诊断
ECM 16包括第一诊断模块218，其产生提供至FICM 17的第一错误和故障信号FAILT1219。ECM 16和FICM 17可产生彼此共享的错误和故障信号。ECM 16和FICM 17的任意模块均可基于故障信号来操作。例如，第一和第二燃料喷射模块162、192可基于来自ECM 16和/或FICM 17的故障信号来操作。
FICM 17包括AFIMPO模块220、AFPA模块222、AFIFO模块224和AFIOO模块226，它们将相应的信号221、223、225、227提供至ECM16。FICM 17还包括第二诊断模块228，其产生提供至ECM 16的第二错误和故障信号FAILT2229。第二错误和故障信号FAILT2229可以基于与气体燃料系统相关联(诸如与气体燃料系统的传感器、致动器、气化器、加热器、螺线管、继电器等相关联)的错误和/或故障来产生。图5中示出了示例的气体燃料系统。ECM 16可基于第一和/或第二错误和故障信号FAULT1219，FAULT2229来产生故障指示灯(MIL)信号。MIL信号可发送至MIL 230。
FICM 17监测ECM燃料喷射器输出156(燃料喷射器命令信号182-185)，并确定何时存在故障(即，开路/短路-高(short-hi)/短路-低(short-lo))。为了防止FICM 17不实地检测这些输出上的故障，ECM 16传递发动机喷射器启用信号。这些发动机喷射器启用信号指示了何时禁止FICM诊断。例如，当启用发动机喷射器时，检测何时喷射器驱动器处于开路或“短路-高”状态的诊断可正确地识别故障。类似地，当不启用发动机喷射器时，检测何时喷射器驱动器处于“短路-低”状态的诊断可正确地识别故障。例如，在减速燃料切断(DFCO)和/或扭矩降低事件期间，可以不启用发动机喷射器。当FICM 17检测到关于燃料喷射器输出156中的(一个或多个)故障时，FICM 17可以不执行默认的动作。FICM17可以不执行某些默认动作，以防止所述默认的动作使ECM默认动作无效或与其竞争。
如果FICM 17确定关于特定的燃料系统存在(一个或多个)故障，则FICM 17可执行默认的动作以在液体和气体燃料系统之间转换。FICM17不基于ECM诊断问题代码(DTC)故障状态来采取默认动作。对于OBD(美国OBD2，或欧洲EOBD)应用而言，FICM 17可基于检测到的FICM 17的故障而执行默认动作，并且对应的DTC设置在ECM 16内。FICM 17维持故障燃料系统处于有效状态，直到故障的MIL请求有效，除非所执行的默认动作不与MIL点亮相干扰。
为了维持符合OBD，当执行默认动作时，ECM 16和/或FICM 17不阻止MIL的激活。ECM(主控)16可管理OBD监测，除了气体传感器和致动器。ECM 16可以是主控OBD装置，FICM 17可以是主或次OBD装置。FICM 17可提供OBD报告给ECM 16。
ECM 16可提供一个或多个发动机参数信号以支持FICM 17燃料喷射控制和燃料系统诊断。这些诊断包括控制模块完整性测试(即，RAM/ROM/处理器测试)，以及全面的部件检查(即，燃料关闭螺线管控制回路(或电路)检查)，和系统功能检查(即，气化器加热器性能检查)。
第二燃料喷射器补偿模块204包括轨温度、轨压力和喷射器电压模块240、242、244。第二燃料喷射器补偿模块204基于来自模块240-244的信号产生燃料喷射器命令信号182’-185’。气体燃料轨的轨温度和轨压力以及燃料喷射器电压都提供在轨温度信号、轨压力信号和燃料喷射器电压信号中。第二燃料喷射补偿模块204还包括喷射器控制伺服(ICS)模块246和接收由ICS模块246产生的喷射器正时和流率信号245、247的质量确定模块248。喷射器正时和流率基于脉冲宽度信号(例如，燃料喷射器命令信号182-185)产生。质量确定模块248确定由各燃料喷射器155喷射的气体燃料的质量，并可以产生相应的更新的打开时间和燃料流率信号。更新的时间和燃料流率信号可以提供至燃料喷射器155。
传感器信号
ECM 16可接收各种发动机传感器信号249，诸如曲柄位置信号(CKP)、节气门位置信号(TP)、发动机冷却剂温度信号(ECT)等。传感器信号中的传感器信息或者从传感器信号推导出的传感器信息可通过CAN 19提供至FICM 17。由FICM 17产生的信号(例如，喷射器信号152、154和CAN信号)可基于传感器信息，所述传感器信息包括由ECM 16和燃料喷射器156传递的信号。
FICM 17从气体(或替代性)燃料传输传感器接收各种传感器信号，诸如轨温度信号、压力传感器信号、喷射器电压信号和气体燃料传输传感器信号(共同以附图标记251标识)。气体燃料传输传感器信号251可指示气体燃料致动器(诸如阀、螺线管、气化器、加热器、调节器等)的状态。传感器信息可用于产生第二故障信号FAULT2229、传递给ECM16的其它信号、和/或由FICM 17产生的燃料喷射器命令信号。
FICM 17发送故障信息给ECM 16，以存储故障并设定MIL。根据故障，FICM 17可从气体燃料模式(即，供应到发动机的气体燃料)切换到液体燃料模式(提供至发动机的汽油)。当ECM 16和FICM 17之间的通信被中断时，ECM 16和FICM 17可默认以液体燃料模式操作。
燃料系统调整
FICM(从属)17可能不执行气体成分调整。ECM 16可基于燃料源成分的变化而调整控制。ECM 16可使用存储的燃料成分参数，和/或FICM17可计算燃料成分信息并将其传递给ECM 16。
现在还是参照图4，其示出了ECM 16和FICM 17。ECM 16包括第一燃料源调整模块250和第二燃料源调整模块252，它们访问校准模块176的相应的存储器254、256。第一燃料源调整模块250用于第一(液体)燃料源，第二燃料源调整模块252用于第二(气体)燃料源。两个调整均由ECM 16执行，为燃料源中的每一个执行一个调整。存储器254、256可以位于校准模块176的外部。存储器254、256的每一个可包括基于各燃料源的前O2传感器和后O2传感器反馈的相应的LTM(长期存储器)。LTM可存储信息以短则几天，长则数十年。对每个燃料源均执行长期调整。
第一和第二燃料源调整模块250、252产生增益信号GAIN1253，GAIN2255。增益信号GAIN1，GAIN2可以基于来自调整增益选择模块258的增益选择信号GAINSEL 257来产生。增益选择信号GAINSEL 257基于燃料源产生。取决于燃料源，第一燃料喷射模块162可基于增益信号GAIN1253或GAIN2255来产生燃料喷射器命令信号182-185。
两个不同的调整映射(adaptive maps)(一个用于液体燃料，一个用于气体燃料)可存储在存储器254、256中，并可由ECM 16访问，以分别用于在液体燃料模式和气体燃料模式期间调整燃料品质。各映射都对与使用中的燃料相关联的部件的漂移加以考虑。
燃料系统特定的燃料修整调整被用于双燃料应用。这是燃料喷射器和相关的燃料系统变化的结果。ECM 16能够提供用于两个燃料系统的燃料控制调整。对于双燃料车辆，当以各燃料源操作时，使用专用的调整存储器单元。可用的调整参数包括长期主燃料校正(即，LTM)以及长期次燃料校正(即，后O2偏置)。ECM 16使用燃料模式选择信号MODE188和相关的转换逻辑来决定可以应用哪一组闭环调整增益。不管双燃料应用中的有效的燃料源如何，都保持启用蒸发罐净化控制。
ECM 16保持用于各燃料系统的长期主和次燃料修整调整存储器。ECM 16基于燃料模式状态信号的状态来确定哪一组燃料修整调整存储器单元和相关联的失效限制是有效的。ECM 16还从FICM 17接收贫和富燃料修整失效限制偏置，它们应用于存储在ECM校准存储器中的失效限制。限制偏置通过替代性燃料贫燃料修整限制偏置和替代性燃料富燃料修整限制偏置信号来传递。这些信号的目的是防止ECM校准需要改变以适应气体燃料系统(诊断)进展。
ECM 16还包括FPED模块260和FPEDOCS模块262，它们提供相应的信号261、163给FICM 17。ECM 16还包括基本燃料偏差模块264，基本燃料偏差模块264基于从FICM 17接收到的AFERBO和AFPOBO信号267、269而产生偏差信号BIAS 265。第一燃料喷射模块162可基于偏差信号BIAS 265和增益信号GAIN1253、GAIN2255而产生燃料喷射器命令信号182-185。
基于故障的扭矩估计
ECM 16包括从FICM 17接收AFLFTLO和AFRFTLO信号271、273的第一诊断模块218。第一诊断模块218包括从FICM 17的第二诊断模块228接收燃料喷射器控制模块喷射故障有效(FICMIFA)信号275的故障监测模块266。第一诊断模块218基于AFLFTLO和AFRFTLO信号271、273和FICMIFA信号275而产生第一故障信号FAULT1219。第一故障信号FAULT1219可提供至ECM 16的扭矩估计模块270。扭矩估计模块270所执行的扭矩估计可基于第一故障信号FAULT1219。
扭矩估计模块270可基于燃料模式信号MODE 188’来更新估计的扭矩输出。可以包括其它模块以产生扭矩请求。例如，可以提供模块来仲裁请求，并提供另一模块来作为(一个或多个)经仲裁的扭矩请求的函数而管理扭矩输出。有两种主要方式来控制扭矩：用于快速响应的火花方式和用于较慢请求的带有宽范围的权度节气门(空气流量)方式。燃料的控制通常是控制空气流量的间接结果(即，需要使燃料匹配空气)。
ECM 16关于故障而监测燃料喷射器输出，并将该信息提供至扭矩估计模块270的扭矩估计函数。ECM 16从FICM 17接收燃料喷射器控制模块燃料传输故障有效(FICMDFA)信号277。该信号指示FICM 17何时检测到其输入和/或输出喷射器回路或其它传感器/致动器中的一个中的能够导致ECM扭矩估计精度变差的故障。这允许ECM 16处理FICM喷射器回路故障。FICM 17还提供其它FICM故障的诊断状态信号和状态。当在任何喷射器(输入或输出)回路上出现故障时，FICM 17传递带有“真(TRUE)”值的FICMFDFA信号277。如果还有其它有效的FICM故障，则FICMFDFA信号277也可以被设置为“真”。
扭矩控制
在冷的环境条件下，LPG燃料流量容量受限于气体燃料传输系统的调节器/气化器/加热器的提供足够的蒸气形式的燃料的能力。在高速/高负荷条件下，发动机燃料流量需求可能超出燃料系统能力。在这些状况期间(即，断火、燃料修整、O2监测器)，ECM 16通过控制最大APC(每缸空气质量)来限制发动机扭矩，以防止ECM故障指示。发动机扭矩限制可以作为发动机冷却剂温度的函数来调整。发动机扭矩可以基于替代性燃料预热何时有效来进行限制。双燃料应用可以不使用该特征，这是因为液体燃料系统保持有效，直到气体燃料系统已经被充分地加热。
对于气体燃料喷射，由于新鲜空气充量的置换和降低的充量冷却，预计可能会出现较低的有效VE(容积效率)。对于单燃料应用，ECM扭矩模型可以被校准，以反映气体燃料的操作。
ECM 16计算用于液体燃料和气体燃料两者的燃料命令(将要喷射的燃料的质量)。例如，CNG具有更高的热值(例如，CNG 47kJ/g，而汽油43.5kJ/g)以及更高的化学计量的AFR(CNG 16.4，而汽油14.6)，因此，由于依据燃料的空气置换、降低的充量冷却和化学性质，CNG产生较小的峰值功率和每单位空气的功率。
燃料修整诊断
FICM 17可以不执行燃料修整诊断，因为这可以由ECM 16来执行。ECM 16可以：A)执行气体燃料源(例如，LPG或CNG)的燃料调整学习，以产生专用燃料修整值并执行燃料修整诊断；B)具有气体燃料源的λ偏差(燃料偏差偏置)或专用λ目标；C)执行开环燃料控制；D)执行开环λ目标，并在主控ECM 16中具有专用开环映射；E)基于来自FICM的燃料模式命令在液体和气体燃料模式之间切换；F)具有火花提前量映射，其可用于液体和/或气体燃料源；G)执行用于液体和气体燃料源的扭矩管理；H)存储用于气体燃料用途的专用诊断阈值；以及I)具有专用催化剂功能。
燃料偏差偏置
FICM 17通过CAN 19将燃料偏差偏置提供至ECM 16。燃料偏差偏置(λ)指的是当量比的逆，或者指实际空气-燃料比除以化学计量比。当量比可以等于燃料-氧化剂比除以化学计量比的燃料-氧化剂比。
FICM
FICM 17包括产生AFERBO和AFPOBO信号267、269的AFERBO和AFPOBO模块280、282。AFERBO和AFPOBO信号267、269可以从存储在FICM 17的存储器283中的信息和来自ECM的包含发动机操作状况(例如，发动机速度、歧管绝对压力)的CAN信号产生。AFERBO和AFPOBO信号267、269可以由FICM 17使用，以变换由ECM 16执行的当量比计算。这允许FICM 17调整ECM操作，以提供例如，化学计量比性能。FICM 17的第二诊断模块228包括产生FICMFDFA信号的故障检测模块284。FICM 17还包括产生AFLFTLO和AFRFTLO信号271、273的偏置模块286。
FICM 17还可包括螺线管和继电器控制模块290、燃料切断模块292、车辆操作状态模块294、燃料泵启用模块296、燃料容器填充水平模块298、燃料气化器加热器控制(FVHC)和起动器马达禁止请求(SMIR)模块300、以及LPG燃料泵模块302。很多以上的模块将会在以下进一步描述。
高压和低压的燃料关闭螺线管
螺线管和继电器控制模块290具有对高压(高压力或处于燃料箱处)和低压(低压力或处于燃料轨处)的燃料关闭螺线管的直接控制，或通过继电器对其控制。当被ECM 16的燃料泵启用离散输出硬线所允许时，这些螺线管可以被赋能。当发动机操作作为单独螺线管性能控制和系统故障监测的一部分期间，燃料关闭螺线管可以被暂时地去能。当局域网(LAN)失效而导致燃料模式切换到主燃料时，作为结果，燃料关闭螺线管被停用。燃料泵启用离散输出命令状态信号可以用于ECM硬线信号的诊断，并且可以用于控制目的。FICM 17可以接收ECM硬线信号作为燃料关闭螺线管的启用信号。
燃料关闭开关
燃料切断模块292可以通过来自驾驶员操作的开关(例如，图1中的驾驶员输入模块20)的输入代替系统泄漏诊断来使燃料关闭螺线管停用。在车辆检修期间这允许驾驶员测试燃料关闭螺线管的完整性，以及提供用于排空燃料供应管线的装置。当启用该开关时，FICM 17停用燃料关闭螺线管。所有其它与燃料相关的功能(ECM和FICM)可以是有效的。在驾驶员按下开关并且发动机继续运行的情况下，使驾驶员察觉到燃料关闭螺线管没有正确地关闭。尽管在这些情况下，可以触发(一个或多个)ECM诊断故障，但不管燃料关闭开关的状态如何，ECM 16诊断保持有效。
燃料模式切换
燃料模式切换有效信号可指示BCM正请求气体燃料的使用。FICM17可基于FICM 17接收到的燃料模式切换信号、传感器信号，和/或由ECM 16接收到并传递给FICM 17的传感器信息来确定气体燃料的使用是否适当。FICM 17可基于发动机特性和/或从ECM 16接收到的发动机参数信号来执行这一确定。该确定还可以基于ECM 16的燃料喷射器命令信号来进行。
车辆操作状态
车辆操作状态模块294从ECM 16和PLT接收一个或多个发动机参数信号，以便确定(一个或多个)车辆操作状态。这些信号用于喷射器、气化器、以及通过FICM 17实现的燃料泵控制/调整。
燃料泵启用离散输出和命令状态
燃料泵启用模块296从ECM 16接收燃料泵启用离散(FPED)信号。FPED信号指示了燃料泵是否启用，以及给发动机的燃料传输是否被允许。当FPED信号有效(高)时，燃料泵启用模块296可激活(一个或多个)燃料泵和燃料关闭螺线管。当FPED信号无效(低)时，燃料泵启用模块296可禁用燃料泵和关闭螺线管。在气囊展开事件或类似的安全动作中，ECM 16所确定的FPED信号可用于指示燃料供应应该被禁用。
燃料泵启用模块296还接收燃料泵启用离散输出命令状态(FPEDOCS)信号263，以诊断燃料泵启用离散输出。FPEDOCS信号263反映(mirrors)了燃料泵启用离散值的期待状态。FPEDOCS信号263主要用于FPED信号的诊断。在一些应用中，FICM 17可能不能够使用FPED信号。在这些情况下，FPEDOCS信号263可用于燃料供应控制。
燃料箱填充水平
燃料箱填充水平模块298计算用于双燃料应用和一些单燃料应用的气体燃料(或次燃料)箱填充水平。对于双燃料应用，ECM 16可能不从FICM 17接收或使用燃料水平信息用于控制或诊断目的。ECM 16可以直接监测(气体)单燃料的燃料水平传感器，因为气体燃料水平监测可使用与液体燃料(例如，LPG存储为液体)所用的传感器类似的浮动传感器。在气体燃料应用中，FICM 17可提供燃料水平(显示)信息给ECM 16和/或车体及显示控制模块。FICM 17可基于由ECM 16提供的燃料水平百分比和燃料水平百分比正确性信号而将气体燃料水平信息门控至(gate)平台控制模块。当在ECM 16直接监测燃料水平(硬线)输入的应用中提供燃料水平信息时，FICM 17可门控燃料水平信息。
ECM 16可直接监测主燃料水平传感器(即，用于液体和单燃料LPG燃料系统的‘浮动’液面传感器)。对于能够双燃料的车辆，ECM 16监测(一个或多个)主(液体)燃料水平传感器。液体燃料系统被认为是双燃料应用的主系统。ECM 16可能不从FICM 17接收或使用燃料水平信息用于控制或诊断目的。当气体燃料系统有效时，ECM 16不允许低燃料指示被用于诊断禁用的目的。当低的汽油燃料水平另外禁止燃料系统相关的诊断时，这允许燃料系统相关的诊断保持有效和一致。
对于双燃料应用，ECM 16从FICM 17接收燃料模式选择信号MODE。当气体燃料系统有效(即，由燃料模式状态信号指示)时，ECM16禁止与主燃料相关联的‘低燃料水平’确定，其用于燃料系统相关的诊断禁用(即，与排放有关的燃料水平低信号)。这被执行，从而使得当气体燃料系统有效时，燃料系统相关的诊断保持有效(即，一致)，而不管当前主(液体)燃料水平。在一些应用(气体单燃料应用)中，ECM 16将气体燃料水平传递给FICM 17，使得FICM 17能够提供燃料水平显示信息给车体和显示控制模块。在气体单燃料应用中，可以执行诊断的低燃料水平禁用。
燃料气化器加热器控制和起动器马达禁止请求
在气体燃料系统的轨和喷射器中的燃料应该是气体状态，以便精确地将燃料传输给发动机。主LPG燃料成分的沸点是非常不同的(即，丙烷是-42℃，丁烷是-0.5℃)。需要大量的能量(即，气化的潜热)来使供应给调节器的液体燃料沸腾(即，丙烷423J/g，丁烷386J/g)。为了确保轨中的燃料处于气体形式，使用燃料加热器来辅助气化器(图5中所示，使用例如标号330、332、342的项目)将液体燃料气化为气体状态。当发动机处于或接近正常操作温度时，气化器通常使用内部发动机冷却剂通道来将热传递至燃料。
在冷状况期间，可以使用补充的热源来提供充足的气化燃料来起动和运行发动机，直到发动机冷却剂被充分地加热以通过发动机冷却剂实现液体燃料气化，而不需补充加热。补充加热可以用(一个或多个)电阻元件实现，其称为PTC(正温度系数)加热器。钥匙开启(key-up)之后，FVHC和SMIR模块300评估是否需要来自气化器的PTC加热器的热。当PTC加热器被接合并且将执行起动器马达禁止时，FICM 17将替代性燃料预加热有效(AFPA)信号传递给ECM 16。在一些应用中，可能不能够/不希望在加热器被接合时实现起动器马达禁止。那么，AFPA信号可被用于激活驾驶员警告，诸如等待起动/驾驶警告。FVHC和SMIR模块300从ECM 16接收一个或多个发动机参数信号以确定何时启用(一个或多个)PTC加热器。
ECM 16监测由FICM 17提供的AFPA信号。AFPA信号指示(一个或多个)燃料气化器加热器是有效的，但燃料轨温度过低，不允许发动机起动。当该信号以“真(TRUE)”值被接收到时，ECM 16禁用起动器马达。在ECM 16设定FICM丢失通信DTC的情况下，ECM 16不禁用起动器马达。该动作防止丢失通信的故障，以免导致‘无曲柄转动’的状况。
LPG燃料泵的启用
在冷环境情况期间，燃料箱温度可能低于提供充足的气化燃料轨压力所需的温度(即，丁烷在大约0℃沸腾，并且在燃料调节器/气化器上有压降)。LPG燃料启用模块302给气体燃料泵赋能，以提供充足的燃料压力和流量到燃料调节器和/或气化器入口。在高发动机燃料需求的时间段期间，FICM 17也可以给气体燃料泵赋能。LPG燃料启用模块302可基于从ECM 16接收的一个或多个发动机参数信号和由FICM 17接收的传感器信号来对LPG燃料泵赋能(激活)。
分布式燃料传输系统
分布式燃料传输系统允许气体燃料控制模块的集成，使得能够获得更为精确和鲁棒的气体燃料控制和诊断。集成提供了在ECM 16内的对各燃料的燃料调整，其允许ECM 16诊断液体和气体燃料传输系统，而不需要在FICM 17内复制该功能。集成还通过ECM 16内的CAN接口提供了燃料偏差(当量比)偏置特征，其替代了对FICM 17物理地中断O2传感器信号以实现该功能的需要。集成还允许ECM 16诊断O2传感器，而不需在FICM 17中复制该诊断功能。
分布式燃料传输系统提供了由ECM 16基于通过CAN接口从FICM17接收到的偏差偏置信息而执行的燃料偏差(当量比)偏置特征。这替代了对FICM 17物理地中断O2传感器信号以获得该功能的需要，并允许ECM 16完全地诊断O2传感器而不需在FICM 17内复制该诊断功能。这还通过减少电气硬线接口的数量而增强了发动机控制系统的鲁棒性。
通过去除了在气态燃料操作期间通常存在于ECM燃料喷射器输出中的丢失燃料和瞬时燃料部分，分布式燃料传输系统最小化FICM 17估计所需的燃烧燃料质量的需要。FICM 17可估计燃烧燃料质量，而不去除丢失燃料和瞬时燃料部分，因为这是由ECM 16执行。对于正在使用的燃料，燃烧燃料质量是适当的值。
分布式燃料传输系统还允许FICM 17通过CAN接口增广ECM校准，从而调整ECM燃料控制功能，而不需访问ECM校准信息。当以气体燃料操作时，ECM 16中的校准信息由ECM 16基于从FICM 17接收到的信息(例如，O2偏差偏置值)来更新。ECM控制功能使用由从FICM 17接收到的CAN信息增广的包含在ECM校准模块176中的信息。
CAN接口
CAN接口：i)使能协调ECM 16和FICM 17之间的燃料模式转换；ii)使能在气体燃料操作期间在ECM 16内基于来自FICM 17的偏差请求的闭环燃料偏差(前和后催化剂O2传感器偏差偏置)；iii)使能气体燃料喷射器的特性来控制在ECM 16和FICM 17之间的喷射器脉冲宽度信息交换；和iv)使能FICM 17增广ECM校准。另外，CAN接口19允许FICM17传递当以气体燃料操作时所使用的燃料系统诊断阈值修改值，以及在FICM 17和ECM 16之间交换发动机/燃料系统操作信息。
在上述的图1-4的分布式燃料传输系统中，ECM 16和FICM 17与CAN 19(CAN接口)接口，以相互交换信息。CAN接口用于在ECM 16和FICM 17之间分配和集成发动机控制系统功能。通过燃料模式信号，CAN接口19允许ECM 16和FICM 17之间的以下的协调：燃料校正乘数(LTM)；去除液体燃料动态校正，诸如丢失的和瞬时的燃料动态；闭环燃料偏差；以及气体燃料喷射器的特性。在ECM 16中存在修改，以便使得能够实现这些特征。CAN接口19允许FICM 17传递燃料模式信息，其之后由ECM 16使用。CAN接口19允许：燃料模式的协调和转换；FICM 17修改ECM校准有关的气体燃料喷射器的特性、燃料系统诊断阈值设定、产生和使用；FICM 17请求改变汽油当量比偏差；FICM 17从ECM 16接收发动机操作信息；和交换用于燃料控制和诊断的其它信息(例如，燃料水平、FICM诊断状态、预加热有效)。FICM 17使用发动机操作信息用于气体燃料控制和诊断。
在图5中，示出了双燃料传输系统310。双燃料传输系统310包括ECM 16和FICM 17以及第一和第二燃料喷射供应回路(燃料喷射传输系统)312、314。第一燃料喷射回路312包括第一燃料箱316、燃料泵318、燃料管线320、螺线管和/或继电器322、第一燃料轨324和第一组燃料喷射器326。第一燃料喷射回路312还可以包括第一燃料轨内的传感器(例如，温度传感器、压力传感器)。第一燃料箱316可以存储第一燃料源(例如，液体燃料)。燃料泵318、螺线管和/或继电器322可被共同称为第一燃料源致动器。
第二燃料喷射回路314包括第二燃料箱330、燃料阀332、第二燃料管线334、其它阀336、第二燃料轨338和第二组燃料喷射器340。第二燃料喷射回路314还可包括第二燃料管线334和其它阀336之间的调节器、气化器、和/或加热器342和/或第三燃料管线344。燃料阀332、其它阀336、调节器、气化器、和/或加热器342可被共同称为第二燃料源致动器。第二燃料喷射回路314还可以包括第二燃料轨内的传感器(例如，温度传感器、压力传感器)。第二燃料箱330可以存储第二燃料源(例如，气体燃料)。第二组燃料喷射器340所相关联的发动机的气缸与第一组燃料喷射器326所相关联的相同(即，每个气缸一个液体燃料喷射器和一个气体燃料喷射器)。
ECM 16可控制第一燃料源致动器的操作。FICM 17可控制第一和第二组燃料喷射器326、340以及第二燃料源致动器的操作。FICM 17基于从ECM 16接收到的燃料喷射器命令信号(例如，燃料喷射器命令信号182-185)来控制第一和第二组燃料喷射器326、340的操作。
在分布式燃料传输系统中，FICM 17可对单燃料和双燃料应用的燃料喷射器都具有直接控制。FICM 17具有用于ECM 16的燃料喷射器输出的硬线输入，并使用它们来产生经补偿的气体(第二燃料源)燃料喷射器驱动器输出命令。对于气体燃料喷射器控制而言，调整ECM 16的喷射器波形以补偿气体燃料轨压力、气体燃料轨温度、歧管绝对压力和气体燃料喷射器操作特性的差异。这产生了传输合适量的气体燃料的输出波形。ECM 16可继续监测O2传感器以使用闭环燃料修整功能来校正燃料加注错误。
双燃料系统控制功能分布在ECM 16和FICM 17之间以维持满足需要的排放、诊断、安全性和驾驶品质。其支持液体和气体单燃料以及双燃料应用。对于双燃料应用，在每次冷起动之后，液体燃料传输系统可以是有效的，以便于排放控制，以及确保有足够的热可用于气化气体燃料或防止气体燃料压力调节器‘冻结’。提供热来气化LPG，并且在CNG的情况下，防止了调节器冻结。对于CNG而言，存在温度降低，其与来自箱的压力减小(调节)相关，在某些情况下(例如，当箱内存在水分时)导致水合物(冰-碳氢化合物晶体)的形成，其会损害调节器的性能。
在图6中，示出了操作分布式燃料喷射和诊断系统的方法。尽管主要参照图1-5的实施例描述了该方法，但是该方法可修改以应用于本公开的其它实施例。以下任务可以被迭代地执行。方法可在步骤400处开始。
在步骤402，ECM 16可传递一个或多个发动机操作参数信号给FICM17。在步骤404，FICM 17产生燃料模式选择(状态)信号MODE。在ECM 16和FICM 17之间协调燃料模式转换(例如，在液体和气体燃料模式之间)，从而允许在一个发动机循环的跨度(时间段)中完成燃料模式转换。这被执行，以便在以不同燃料源操作时正确地应用燃料喷射器控制、闭环燃料偏差和闭环调整参数。这被执行，以便在燃料模式转换期间和之后都最小化燃料传输误差。一旦来自FICM 17的燃料模式(状态)信号MODE改变状态，则从预先确定的气缸的下一个喷射事件开始，ECM16改变其燃料脉冲计算，并在随后的气缸继续。
这是由ECM 16通过下述动作来实现的，即：检测在特定气缸事件时的燃料模式改变，其影响首先进行改换的气缸的燃料脉冲计算而不影响其它气缸的处于进行中的燃料脉冲。当燃料模式状态改变状态时，ECM16改变更新的(新的)燃料模式所用的燃料计算，以便影响用于预先确定的在先气缸的下一个喷射事件。在这一点，发动机12的气缸的随后的燃料喷射计算用于新的(随后的)燃料模式。
在步骤406，ECM 16可基于选定的燃料模式而从ECM 16的燃料喷射器命令信号中去除丢失和瞬时的燃料部分。对于某些情况，对气体燃料不要求或不执行冷燃料浓化和瞬时燃料加注调整。对于双燃料应用，当气体燃料系统有效时，ECM 16可去除在以液体燃料操作时通常存在于ECM 16的燃料喷射器输出中的丢失燃料和瞬时燃料部分。
对于单燃料应用，丢失和瞬时燃料校准反映了需要(如果存在的话)气体燃料源(即，通常是校准OFF)。在双燃料应用中，当以气体燃料源操作时，不要求FICM 17去除开环和瞬时燃料(液体燃料)校正以维持正确的燃料控制。在气体燃料模式中，ECM 16去除开环和瞬时燃料(汽油)校正。这还改善ECM燃料消耗和扭矩估计。
在以气体燃料源模式操作时，在起动发动机期间，当燃料传输到发动机时，ECM 16可以不去除开环和瞬时燃料(液体燃料)校正。在气体燃料源有效时，FICM 17通过补偿燃料喷射器命令信号182-185中的液体燃料开环和瞬时校正而调整给气体燃料喷射器的曲柄燃料加注命令。
ECM 16可通过燃料中酒精的成分和燃料中酒精成分的正确性信号来为FICM 17提供液体燃料传输系统乙醇含量的指示。对于双燃料车辆，当液体燃料传输系统有效时，产生基本燃料加注命令，以便用于基本燃料操作(即，E0或最低校准燃料乙醇含量)，其中如前所述，去除了适当的丢失燃料和瞬时燃料部分。这被执行，以便当气体燃料源有效时防止燃料加注命令受到主燃料系统(例如，汽油燃料传输系统)的燃料成分的变化的影响。
在步骤408，FICM 17从存储的偏差表获得O2偏差信息，并从ECM16获得发动机操作参数，并产生传递给ECM 16的O2偏差请求。ECM 16从FICM 17接收AFERBO和AFPOBO信号267、269。O2偏差信号基于确定的燃料质量和在步骤402接收到的其它发动机操作参数来产生。FICM 17基于来自ECM 16的燃料喷射器命令信号确定气体燃料质量，其包括脉冲宽度信息。气体燃料喷射器打开时间基于来自ECM喷射器命令信号的气体燃料质量信息、在FICM存储器283中查询的气体燃料喷射器斜率和偏置信息，并且作为气体燃料压力和温度、操作电压和其它发动机操作参数的函数来确定。FICM 17可进一步基于在步骤402从ECM接收到的发动机参数信号来调整气体燃料质量，从而调整气体燃料喷射器打开时间。
在步骤410，当以气体燃料操作时，ECM 16和FICM 17提供闭环燃料偏差。FICM 17提供其期望的当量比偏置(对于前O2传感器偏差调整)和后O2传感器偏差偏置的CAN信号给ECM 16。当被燃料模式信号MODE指示时，ECM 16应用这些偏置。这些信号提供了ECM控制参数的偏置，以利用由ECM 16提供的全范围排放控制功能。
在步骤412，ECM 16基于燃料模式来执行两个闭环燃料控制调整中的一个。ECM 16提供用于两个燃料传输系统的燃料控制调整。分开的调整存储器单元被认为是：在以气体燃料源操作时与在以液体燃料源操作时是相对的。可用的调整参数包括由FICM 17提供的作为燃料模式状态函数的长期主燃料校正(即，LTM)和长期次燃料校正(即，后O2偏置)。该特征使得ECM 16能够持续对燃料系统的诊断监测，而不需在FICM 17中复制该诊断功能。
在步骤414，ECM 16基于燃料模式信号MODE从ECM 16的存储器获得燃料流率(喷射器斜率)和偏置值。在步骤416，ECM 16从FICM 17接收AFIFO、AFIOO和AFIMPO信号225、227、221。
在步骤418，ECM 16基于ECM存储器中的燃料流率和偏置值、以及从FICM 17接收的AFIFO、AFIOO和AFIMPO信号225、227、221来产生用于标称压力和温度的燃料喷射器命令信号。
ECM 16可基于各种输入和计算(即，发动机参数输入、MAF、开环A/F比、闭环燃料修整值、瞬时燃料调整值等)来计算燃料喷射器打开时间。ECM 16在燃料喷射器输出引脚上输出计算的喷射器波形(脉冲宽度命令)。
ECM 16选择气体喷射器燃料流率、偏置和最小脉冲宽度，以便用于计算标称燃料压力和温度所用的适当的喷射器脉冲宽度。这可以在以气体燃料传输系统操作时(即，如通过来自FICM 17的CAN消息由燃料模式信号MODE确定和传递的那样)执行。相同的标称气体燃料压力和温度指的是由ECM 16和FICM 17两者使用的燃料压力和温度。由ECM 16关于标称恒定的燃料压力和温度进行的喷射器脉冲宽度的设定允许FICM 17更好地确定ECM 16所期望的燃料质量。
当以汽油操作时，ECM燃料脉冲可以关于汽油燃料温度和压力中的实际变化而进行补偿。然而，由于ECM 16现在计算带有恒定标称燃料压力/温度的气体喷射器脉冲宽度(PW)，所以FICM 17不需要估计实际的汽油燃料压力和温度曾经是多少。ECM和FICM在其各自的计算中必须包括相同的标称操作条件(协调的校准)。基于标称操作条件，关于实际的气体燃料温度和压力，通过调整ECM的燃料脉冲来计算FICM 17燃料脉冲。
限定ECM 16中的气体燃料喷射器校准被执行，以便协调ECM 16和FICM 17之间的喷射器脉冲宽度持续时间。该协调允许FICM喷射器脉冲宽度相对于ECM 16的喷射器脉冲宽度是一致的(即，更长的带有相同的喷射开始(SOI)的正时，或更短的带有预先确定的SOI的延迟)，从而使得能够在相同的发动机循环中计算气体燃料质量。
当以气体(例如，LPG/CNG双燃料或单燃料)燃料系统操作时，ECM喷射器输出(即，发动机喷射器输出(A-D))表示在标称燃料压力和温度下的适当的气体燃料喷射命令(即，喷射器流率规格化为标称的压力和温度)。ECM喷射器输出包括用于标称条件下的气体燃料喷射器的打开时间调整。这由ECM 16以表示了ECM校准释放时的最佳已知值的用于气体燃料喷射器流率和偏置的内部校准值来实现。另外，ECM 16从FICM 17接收替代性燃料喷射器流量偏置和替代性燃料喷射器打开偏置信号。
这允许ECM喷射器输出脉冲宽度小于由FICM 17计算的气体燃料喷射输出脉冲宽度。结果，标称操作的系统不会使ECM燃料修整调整指示富错误(rich error)。当气体燃料传输系统有效时，提供恒定喷射器流率和打开时间的ECM推断，因为ECM 16不访问用于计算实际气体燃料喷射器流率和FICM喷射器驱动器校正(即，轨温度、轨压力和气体燃料传输系统的喷射器电压)的数据。
ECM 16限定代表最小气体燃料基本脉冲宽度的校准(即，最小可控的喷射器基本脉冲宽度，假定ECM 16和AFIFO信号225的气体燃料喷射器流率校准)。当气体燃料源有效时，ECM 16使用(最小脉冲宽度)校准来作为喷射器输出命令的下限，以及禁止闭环燃料控制学习。类似于用于气体喷射器流量和打开时间确定的方法，ECM 16接收替代性燃料喷射器最小脉冲偏置信号，以允许FICM 17修改ECM 16的内部校准。
ECM 16包含用于气体燃料传输系统的燃料喷射器控制特性，其允许ECM 16在ECM 16和FICM 17之间同步燃料命令脉冲宽度。当位于气体燃料模式时，从ECM 16传递到FICM 17的传统的燃料喷射器命令信号不具有用于FICM 17以精确地确定ECM 16所期望的燃料质量的足够信息。本文公开的CAN通信改善了FICM对改善的燃料喷射器控制所需的燃料质量的确定。
在步骤420，FICM 17接收燃料喷射器命令信号并确定ECM 16的燃料流率策略。在步骤422，FICM 17可修改燃料喷射器命令信号(ECM喷射器输出)。当以主(即，双燃料中的液体燃料)燃料系统操作时，FICM喷射器输出波形可与ECM喷射器输出(即，发动机喷射器输出(A-D))的波形相同。当处于第一燃料源(液体)模式时，FICM 17可能不驱动液体燃料喷射器，而是将ECM喷射器输出传递至液体燃料喷射器。
在第二燃料源传输系统(气体燃料源传输系统)中，FICM 17基于例如压力和温度来修改流率和打开时间。方法可在步骤424处结束。
上述的任务402-422是说明性实例；依赖于应用，这些任务402-422可顺序地、同步地、同时地、连续地、在重叠的时间段或者以不同的顺序被执行。
在上述任务期间，ECM 16可提供λ偏置闭环值或气体燃料传感器值和气体燃料(例如，LPG)诊断问题代码(DTC)以及其它参数(例如，发动机操作参数)至FICM 17。
上述方法包括由FICM对ECM校准进行修改。FICM可以任选修改ECM校准而不需要访问ECM的校准存储器地址。这通过CAN从FICM向ECM传送偏置信号、当量比信号等而实现。
本文公开的CAN通信在ECM和FICM之间分配控制功能，从而提高系统能力并改善排放和诊断性能。本文公开的实施例使得气体燃料(CNG/LPG)子系统控制模块能够集成在(基本)发动机控制系统中，同时满足由更为严格的排放和诊断规章所规定的要求。
本公开的宽泛的教导可以多种形式来实施。因此，尽管本公开包括具体的实例，但本公开的真实范围不应受到此限制，因为在研究了附图、说明书和权利要求后，本领域技术人员将清楚其它的修改。

Claims (10)

1.一种控制系统，包括：
发动机控制模块，所述发动机控制模块产生用于发动机的燃料喷射器的燃料喷射器命令信号，并且产生指示了所述发动机操作特性的发动机参数信号；以及
燃料喷射器控制模块，所述燃料喷射器控制模块通过网络与所述发动机控制模块通信，
其中，所述发动机控制模块通过所述网络将所述发动机参数信号传递至所述燃料喷射器控制模块，并且
其中，所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料喷射器命令信号和所述发动机参数信号来产生经补偿的燃料喷射器信号。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：
所述燃料喷射器控制模块产生至少一个偏置信号，并通过所述网络将所述至少一个偏置信号传递给所述发动机控制模块；以及
所述发动机控制模块接收所述至少一个偏置信号中所提供的信息，并基于所述至少一个偏置信号产生所述燃料喷射器命令信号。
3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于：
所述至少一个偏置信号包括氧偏差偏置信号、燃料当量比偏置信号、燃料修整限制偏置信号、燃料喷射器最小脉冲偏置信号、燃料流率偏置信号、和燃料喷射器打开偏置信号中的至少一个；以及
所述发动机参数信号包括从所述发动机控制模块发送至所述燃料喷射器控制模块的发动机参数。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述发动机控制模块包括：
基于第一长期燃料校正乘数和第一氧偏置来产生第一增益信号的第一燃料源调整模块；以及
基于第二长期燃料校正乘数和第二氧偏置来产生第二增益信号的第二燃料源调整模块。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于：
所述第一长期燃料校正乘数是基于存储在所述发动机控制模块中的校准值来产生的；以及
所述第二长期燃料校正乘数是基于存储在所述发动机控制模块中的校准值和通过所述网络从所述燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生的。
6.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于：
所述燃料喷射器控制模块产生燃料模式信号，所述燃料模式信号指示液体燃料模式和气体燃料模式中的一个；
所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将所述燃料模式信号传递至所述发动机控制模块；
所述发动机控制模块执行第一选择，所述第一选择包括基于所述燃料模式信号选择所述第一长期燃料校正乘数和所述第二长期燃料校正乘数中的一个；
所述发动机控制模块执行第二选择，所述第二选择包括基于所述燃料模式信号选择所述第一氧偏置和所述第二氧偏置中的一个；以及
基于所述第一选择和所述第二选择产生所述燃料喷射器命令信号。
7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于：
所述发动机控制模块基于所述燃料模式信号选择当量比偏置、喷射器流量和打开偏置；以及
基于所述第一选择、所述第二选择、所述当量比偏置、所述喷射器流量和打开偏置来产生所述燃料喷射器命令信号。
8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：
所述发动机控制模块包括存储校准值的存储器；
所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将偏置信号传递至所述发动机控制模块；以及
所述发动机控制模块基于所述校准值和所述偏置信号产生所述燃料喷射器命令信号。
9.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于：
所述发动机控制模块和所述燃料喷射器控制模块以液体燃料模式和气体燃料模式操作；
当处于所述气体燃料模式时，所述发动机控制模块选择用于标称燃料压力和标称燃料温度的喷射器流率、偏置和最小脉冲宽度；
所述发动机控制模块基于根据从所述燃料喷射器控制模块接收到的喷射器流量偏置信号、打开偏置信号和最小脉冲宽度偏置信号而更新的所述喷射器流率、所述偏置和所述最小脉冲宽度来产生所述燃料喷射器命令信号；
所述燃料喷射器控制模块存储所述标称燃料压力和标称燃料温度；
所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料喷射器命令信号和所述标称燃料压力、所述标称燃料温度以及其它发动机参数来确定所请求的用于气体燃料喷射器的燃料质量；以及
其中，所述燃料喷射器控制模块基于所述请求的燃料质量、检测的燃料压力以及检测的燃料温度来产生所述经补偿的燃料喷射器信号。
10.一种发动机控制模块，包括：
存储用于主燃料的第一长期乘数的第一调整模块；
存储用于次燃料的第二长期乘数的第二调整模块；
燃料模式模块，所述燃料模式模块通过网络从燃料喷射器控制模块接收燃料模式信号，并基于所述燃料模式信号来使能所述第一调整模块和所述第二调整模块中的一个；
闭环燃料模块，当以所述主燃料源操作时，所述闭环燃料模块基于所述第一长期乘数产生第一增益信号，当以所述次燃料操作时，所述闭环燃料模块基于所述第二长期乘数产生第二增益信号；以及
燃料喷射模块，所述燃料喷射模块基于所述第一增益信号和所述第二增益信号中的一个来产生燃料喷射器命令信号。
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