CN103807042A - 使用燃料蒸气清除率的废气氧传感器故障检测系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及使用燃料蒸气清除率的废气氧传感器故障检测系统和方法。交通工具的诊断系统包括误差模块、当量比（EQR）模块、阈值确定模块、和故障指示模块。误差模块基于由在催化剂上游的废气氧传感器（EGO）测量的废气中的氧量和该量的预期值之间的差确定误差值。EQR模块基于该误差值选择性地控制燃料喷射。阈值确定模块基于从蒸气筒到发动机的进气歧管的燃料蒸气流率确定误差阈值。故障指示模块基于误差值和误差阈值选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
Description
技术领域
本公开涉及内燃发动机并且更具体地涉及燃料控制系统和方法。
背景技术
此处提供的背景描述是用于概括地给出本发明的背景。在这个背景部分中所描述的本发明发明人的工作，以及本说明书中其它不能被作为申请时的现有技术的方面，都不能被明确地或隐含地认为是对抗本公开的现有技术。
燃料控制系统控制对发动机的燃料提供。燃料控制系统包括内控制回路和外控制回路。内控制回路可使用来自废气氧（EGO）传感器的数据，该传感器在废气系统中被定位在催化剂的上游。催化剂接收由发动机输出的废气。
内控制回路给予来自上游EGO传感器的数据控制提供给发动机的燃料量。仅作为示例，当上游EGO传感器指示废气是（燃料）富的时，内控制回路可减少提供给发动机的燃料量。相反，当废气是贫的时，内控制回路可增加提供给发动机的燃料量。给予来自上游EGO传感器的数据调节提供给发动机的燃料量将在发动机内燃烧的空/燃混合物调整到约在期望的空/燃混合物（例如，化学当量混合物）。
外控制回路可使用来自定位在催化剂下游的EGO传感器的数据。仅作为示例，外控制回路可使用上游和下游EGO传感器的响应来确定由催化剂存储的氧量或其它合适的参数。外控制回路也可在下游EGO传感器提供了出乎意料的响应时使用下游EGO传感器的响应来修正上游和/或下游EGO传感器的响应。
发明内容
交通工具的诊断系统包括误差模块、当量比（EQR）模块、阈值确定模块、和故障指示模块。误差模块基于由在催化剂上游的废气氧传感器（EGO）测量的废气中的氧量和该量的预期值之间的差确定误差值。EQR模块基于该误差值选择性地控制燃料喷射。阈值确定模块基于从蒸气筒到发动机的进气歧管的燃料蒸气流率确定误差阈值。故障指示模块基于误差值和误差阈值选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
交通工具的诊断方法包括： 基于由在催化剂上游的废气氧传感器（EGO）测量的废气中的氧量和该量的预期值之间的差确定误差值；并且基于该误差值选择性地控制燃料喷射。诊断方法还包括： 基于从蒸气筒到发动机的进气歧管的燃料蒸气的流率确定误差阈值；并且基于误差值和误差阈值选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
本公开的其它应用领域将通过下面提供的具体描述而明白易懂。应当理解的是，详细描述和具体的示例都是仅用于说明目的而不是用于限制本公开的范围。
本发明还提供了如下方案：
方案1. 一种交通工具的诊断系统，包括：
误差模块，其基于由在催化剂上游的废气氧传感器（EGO）测量的废气中的氧量和该量的预期值之间的差确定误差值；
当量比（EQR）模块，其基于误差值选择性地控制燃料喷射；
阈值确定模块，其基于从蒸气筒到发动机的进气歧管的燃料蒸气流率确定误差阈值；以及
故障指示模块，其基于误差值和误差阈值选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
方案2. 如方案1所述的诊断系统，还包括：
缩放模块，其基于误差值生成缩放误差值；以及
标准化模块，其基于缩放误差生成标准化误差值，
其中故障指示模块基于标准化误差值和误差阈值的比较选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
方案3. 如方案2所述的诊断系统，其中，故障指示模块在标准化误差值大于误差阈值时指示在EGO传感器中存在故障并且在标准化误差值小于误差阈值时指示在EGO传感器中不存在故障。
方案4. 如方案3所述的诊断系统，其中，EQR模块响应故障指示模块指示在EGO传感器内不存在故障而根据标准化误差值控制燃料喷射，以及
其中EQR模块响应故障指示模块指示在EGO传感器内存在故障而与标准化误差值无关地控制燃料喷射。
方案5. 如方案1所述的诊断系统，还包括，清除控制模块，其选择性地开始泄漏测试、在泄漏测试期间阻挡空气流进入蒸气筒并使燃料蒸气能流到进气歧管、以及基于在泄漏测试中测量的燃料箱内的压力指示在燃料系统中是否存在泄漏。
方案6. 如方案5所述的诊断系统，还包括禁用模块，其在泄漏测试期间使故障指示模块不能工作。
方案7. 如方案6所述的诊断系统，其中，禁用模块在泄漏测试结束之后的预定时长内使故障指示不能进行。
方案8. 如方案1所述的诊断系统，其中，阈值确定模块根据从蒸气筒到进气歧管的燃料蒸气的流率来确定误差阈值。
方案9. 如方案1所述的诊断系统，其中，故障指示模块在EGO传感器中存在故障时在内存内设置预定代码。
方案10. 如方案9所述的诊断系统，还包括监视模块，其响应于在内存内设置预定代码来点亮指示灯。
方案11. 一种交通工具的诊断方法，包括：
基于由在催化剂上游的废气氧传感器（EGO）测量的废气中的氧量和该量的预期值之间的差确定误差值；
基于误差值选择性地控制燃料喷射；
基于从蒸气筒到发动机的进气歧管的燃料蒸气流率确定误差阈值；以及
基于误差值和误差阈值选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
方案12. 如方案11所述的诊断方法，还包括：
基于误差值生成缩放误差值；
基于缩放误差生成标准化误差值；以及
基于标准化误差值和误差阈值的比较选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
方案13. 如方案12所述的诊断方法，还包括：
在标准化误差值大于误差阈值时指示在EGO传感器内存在故障；以及
在标准化误差值小于误差阈值时指示在EGO传感器内不存在故障。
方案14. 如方案13所述的诊断方法，还包括：
响应于指示在EGO传感器内不存在故障根据标准化误差值控制燃料喷射；以及
响应于指示在EGO传感器内存在故障与标准化误差值无关地控制燃料喷射。
方案15. 如方案11所述的诊断方法，还包括：
选择性地开始泄漏测试；
在泄漏测试期间阻挡空气流进入蒸气筒并且使燃料蒸气能流到进气歧管；以及
基于在泄漏测试期间测得的燃料箱内的压力指示在燃料系统内是否存在泄漏。
方案16. 如方案15所述的诊断方法，还包括，在泄漏测试期间防止选择性地指示在EGO传感器内存在故障。
方案17. 如方案16所述的诊断方法，还包括，在泄漏测试结束后预定时长内防止选择性地指示在EGO传感器内存在故障。
方案18. 如方案11所述的诊断方法，还包括，根据从蒸气筒到进气歧管的燃料蒸气的流率来确定误差阈值。
方案19. 如方案11所述的诊断方法，还包括，当在EGO传感器内存在故障时在内存内设置预定代码。
方案20. 如方案19所述的诊断方法，还包括，响应于在内存内设置预定代码来点亮指示灯。
附图说明
本公开将通过具体描述和附图而被更全面地理解，附图中：
图1是根据本申请的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本申请的示例性燃料控制系统的功能框图；
图3是根据本申请的示例性发动机控制模块的功能框图；
图4是根据本申请的示例性内回路模块的功能框图；
图5是根据本申请的示例性故障检测模块的功能框图；以及
图6是描述根据本申请的检测在定位在催化剂上游的废气氧传感器中的故障的示例方法的流程图。
具体实施方式
发动机燃烧空气和燃料的混合物来产生扭矩。燃料喷射器可喷射从燃料箱抽吸的液体燃料。一些条件，例如热、散热、和燃料类型可引起燃料在燃料箱内汽化。蒸气筒捕获燃料蒸气，并且燃料蒸气可被从蒸气筒吸到发动机。发动机将废气排出到废气系统。废气氧（EGO）传感器测量在催化剂上游的废气中的氧量。EGO传感器也可被称为空/燃传感器。宽量程空/燃（WRAF）传感器和通用EGO（UEGO）传感器测量在指示富和贫操作的值之间的值，同时开关EGO和开关空/燃传感器在指示富和贫操作的值之间切换。
发动机控制模块（ECM）控制燃料喷射。在包含WRAF或UEGO传感器的实施方式中，ECM基于在由EGO传感器测量的在给定时刻的氧量和在该给定时刻应该由EGO传感器测得的该氧量的预测值之间的差确定误差值。在包含开关传感器的实施方式中，ECM可基于开关传感器指示其不处于命令状态（富或贫）的时长确定误差值。例如，如果命令状态是富，那么ECM可基于开关传感器在命令了向富状态的过渡之后指示贫操作的时长来确定误差值。如果命令状态是贫，那么ECM可基于开关传感器在命令了向贫状态的过渡之后指示富操作的时长来确定误差值。ECM基于该误差值选择性地调节燃料喷射。出于讨论目的，空/燃传感器和EGO传感器将都被称为EGO传感器。
ECM还基于误差值和预定误差值的比较来确定EGO传感器中是否存在故障。更具体地说，ECM可在误差值大于预定误差值时确定在EGO传感器中存在故障。误差值变得大于预定误差值指示EGO传感器对所命令的条件不再响应（即，被卡住）或响应得过慢。预定误差值可基于这样的误差值来设置，即高于该误差值发动机就可能不平顺地操作和/或停机。
但是，在一些情况下，发动机可能在误差值大于预定误差值时不会不平顺地操作和/或停机。仅作为示例，发动机可能在燃料蒸气被从蒸气筒提供到发动机时，即使误差值大于预定误差值，也不会不平顺地操作和/或停机。因此本申请的ECM基于被提供到发动机的燃料蒸气量（例如，质量流率、质量等）调节预定误差值。
现在参照图1，给出了示例性发动机系统10的功能框图。发动机系统10包括发动机12、进气系统14、燃料喷射系统16、点火系统18、和废气系统20。虽然示出了发动机系统10并且是参照汽油发动机来描述发动机系统10，但是本申请可适用于柴油发动机系统、混合动力发动机系统、和具有燃料蒸气清除系统的其它合适类型的发动机系统。
进气系统14可包括节气门22和进气歧管24。节气门22控制进入进气歧管24的空气流。空气从进气歧管24流进发动机12中的一个或多个气缸内，例如气缸25。虽然仅示出了一个气缸25，但是发动机12可包括多于一个的气缸。燃料喷射系统16包括多个燃料喷射器并控制发动机12的（液体）燃料喷射。入下面进一步讨论的（例如，见图2），燃料蒸气也通过进气系统14被选择性地提供到发动机12。
从空/燃混合物的燃烧产生的废气被从发动机12排出到废气系统20。废气系统20包括废气歧管26和催化剂28。仅作为示例，催化剂28可包括三元催化剂（TWC）和/或另一合适类型的催化剂。催化剂28接收由发动机12输出的废气并与废气中的各种成分反应。
发动机系统10还包括发动机控制模块（ECM）30，其调节发动机系统10的操作。ECM30与进气系统14、燃料喷射系统16和点火系统18通信。ECM30还与各种传感器通信。仅作为示例，ECM30可与空气质量流量（MAF）传感器32、歧管空气压力（MAP）传感器34、曲轴位置传感器36、和其它合适的传感器通信。
MAF传感器32测量流入进气歧管24的空气的质量流率并基于质量流率产生MAF信号。MAP传感器34测量进气歧管24内的压力并基于该压力产生MAP信号。在一些实施方式中，在进气歧管24内的真空度可相对于环境压力来测量。
曲轴位置传感器36监视发动机12的曲轴（未示出）的旋转并基于曲轴的旋转产生曲轴位置信号。曲轴位置信号可被用于确定发动机速度（例如，以每分钟转数为单位）。曲轴位置信号也可被用于气缸识别和一个或多个其它合适目的。
ECM30还与和废气系统20相关联的废气氧（EGO）传感器通信。仅作为示例，ECM30与上游EGO传感器（US EGO 传感器）38和下游EGO传感器（DS EGO 传感器）40通信。US EGO传感器38定位在催化剂28的上游，而DS EGO传感器40定位在催化剂28的下游。US EGO传感器38可被定位，例如，在废气歧管26的废气分支管（未示出）的汇合点或其它合适的位置。
US EGO传感器38和DS EGO传感器40测量在它们各自位置处的废气中的氧量并基于氧量生成EGO信号。仅作为示例，US EGO传感器38基于在催化剂28上游的氧量生成上游EGO（US EGO）信号。DS EGO传感器40基于在催化剂28下游的氧量生成下游EGO（DS EGO）信号。
US EGO传感器38和DS EGO传感器40可每一个都包括开关EGO传感器、通用EGO（UEGO）传感器（也称为宽带或宽量程EGO传感器）、或另一合适类型的EGO传感器。开关EGO传感器生成以电压为单位的EGO信号，并且当氧浓度分别为贫和富时，在低电压（例如，约0.1V）和高电压（例如，约0.8V）之间切换EGO信号。UEGO传感器产生对应废气的当量比（EQR）的EGO信号并提供在富和贫之间的测量结果。
现在参照图2，给出了示例性燃料控制系统的功能框图。燃料系统100提供液体燃料和燃料蒸气给发动机12。燃料系统100包括包含液体燃料的燃料箱102。一个或多个燃料泵（未示出）将液体燃料从燃料箱102抽吸并提供给燃料喷射器。
一些条件，例如热、振动、和散热可引起液体燃料在燃料箱102内汽化。蒸气筒104捕获并存储汽化的燃料（燃料蒸气）。蒸气筒104可包括一个或多个捕获并存储燃料蒸气的物质，例如一个或多个类型的炭。
发动机12的操作在进气歧管24内建立真空。清除阀106可被选择性地打开以从蒸气筒104将燃料蒸气吸到进气歧管24。清除控制模块110控制清除阀106以控制到发动机12的燃料蒸气流。虽然清除控制模块110和ECM30是以独立的模块被示出和讨论，但是ECM30可包括清除控制模块110。
清除控制模块110还控制开关（通风）阀112。当开关阀112出于通风位置时，清除控制模块110可选择性地打开清除阀106以将燃料蒸气从蒸气筒104清除到进气歧管24。清除控制模块110可通过控制清除阀106的打开和关闭控制燃料蒸气被从蒸气筒104清除的速率（清除率）。仅作为示例，清除阀106可包括电磁阀，并且清除控制模块110可通过控制被应用到清除阀106的信号的占空比来控制清除率。清除控制模块110可控制清除率，例如以实现目标清除率。
进气歧管24内的真空将燃料蒸气从蒸气筒104通过清除阀106吸到进气歧管24。清除率可基于被应用到清除阀106的信号的占空比、进气歧管24内的压力、和蒸气筒104内的燃料蒸气量来确定。当燃料蒸气被从蒸气筒104吸走时，环境空气被通过开关阀112吸入蒸气筒104。
清除控制模块110致动开关阀112到通风位置并在发动机12正在运行的同时控制清除阀106的占空比。当发动机12不是正在运行时（例如，钥匙断开），清除控制模块110可致动清除阀106到关闭位置。以这种方式，清除阀106在发动机12不是正在运行时被保持在关闭位置。
交通工具的驾驶员可通过燃料进口113添加液体燃料到燃料箱102。燃料盖114密封燃料进口113。可通过燃料添加室116到达燃料盖114和燃料进口113。燃料门118可被实施为保护并关闭燃料添加室116。
燃料液位传感器120测量在燃料箱102内的液体燃料量。燃料液位传感器120基于燃料箱102内的液体燃料量产生燃料液位信号。仅作为示例，燃料箱102内的液体燃料量可被表达为体积、燃料箱102的最大体积的百分比、或另一合适的测量燃料箱102内的燃料量的单位。
通过开关阀112被提供到蒸气筒104的环境空气可从燃料添加室116被吸入。过滤器130接收环境空气并从环境空气过滤掉各种微粒。仅作为示例，过滤器130可过滤比预定尺寸，例如约5微米，大的尺寸的微粒。
开关阀112可在给定时刻被致动到通风位置或泵位置。在图2的示例中开关阀112被示出为处于通风位置。当开关阀112处于通风位置时，空气可从过滤器130经由通过开关阀112的第一路径132流到蒸气筒104。当开关阀112处于泵位置时，空气可经由通过开关阀112的第二路径136在真空泵134和蒸气筒104之间流动。
当真空泵134被激活同时开关阀112处于泵位置时，真空泵134可通过开关阀112抽吸气体（例如，空气）并将气体通过过滤器130排出。真空泵134可通过第二路径136和参考孔140抽吸气体。减压阀（未示出）可被实施为选择性地排放燃料系统100内的压力或真空。
第一压力传感器142测量燃料箱102内的第一压力并且基于第一压力产生第一压力信号。仅作为示例，第一压力传感器142可被定位在蒸气筒104的顶部。在各种不同的实施方式中，第一压力传感器142可测量燃料箱102内的真空度，其中真空度是相对于环境压力测量的。第一压力传感器142也可被称为箱压力传感器。
第二压力传感器146测量第二压力并且基于第二压力产生第二压力信号。由第二压力传感器146测量的第二压力可基于开关阀112是处于泵位置还是通风位置。当开关阀112处于泵位置时，由第二压力传感器146测量的压力应该约等于第一压力。当开关阀112处于通风位置时，由第二压力传感器146测量的压力可接近环境空气压力。
清除控制模块110可选择性地执行燃料系统泄漏测试，例如每交通工具的钥匙循环一次。燃料系统泄漏测试包含控制开关阀112和清除阀106以确定在燃料系统100内是否存在至少预定大小的泄漏。清除控制模块110在燃料系统泄漏测试时维持开关阀112处于泵位置。以这种方式，清除控制模块110在燃料系统泄漏测试期间防止环境空气流进入燃料系统100。在燃料系统泄漏测试中清除控制模块110可操作或可不操作真空泵134。
在开关阀112处于泵位置的同时，清除控制模块110选择性地打开和关闭清除阀106以进行燃料系统泄漏测试。当进入燃料系统100的环境空气流在燃料系统泄漏测试期间被阻挡时，燃料箱102内的真空度应该随着燃料蒸气被通过清除阀106吸向进气歧管24而增加。
清除控制模块110可基于燃料箱102内的真空度是变得大于预定真空度来确定并指示在燃料系统100中是否存在泄漏。如果真空度变得大于预定真空度，那么清除控制模块110可指示在燃料系统100内不存在泄漏。如果真空度没有在预定时长内变得大于预定真空度或者如果在燃料系统泄漏测试期间通过清除阀106抽吸的气体（例如，燃料蒸气和/或空气）比预定体积多，那么清除控制模块110可指示在燃料系统100内存在泄漏。
在存在泄漏时可采取一个或多个补救动作。例如，清除控制模块110可在内存内设置一个或多个预定代码（例如，诊断故障代码）、激活指示灯162（例如，故障指示灯或MIL）、和/或执行一个或多个其它合适的补救动作。
指示灯162可例如指示寻求对交通工具的维护可能是合适的。在维护交通工具时，交通工具维护技师可访问内存。该设置的一个或多个预定代码可用于向交通工具维护技师指示燃料系统100包括泄漏。
现在参照图3，给出了ECM30的示例性实施方式的一部分的功能框图。ECM30可包括命令生成器模块202、外回路模块204、内回路模块206、参考生成模块208、和故障检测模块210。
命令生成器模块202可确定一个或多个发动机操作条件。仅作为示例，发动机操作条件可包括，但不限于，发动机速度212、每缸空气质量（APC）、发动机负载216、和/或其它合适的参数。在一些发动机系统中，可预测一个或多个未来燃烧事件的APC。发动机负载216可基于例如APC与发动机12的最大APC的比来确定。发动机负载216可替换地基于指示平均有效压力（IMEP）、发动机扭矩、或指示发动机负载的另一合适的参数来确定。
命令生成器模块202生成基础当量比（EQR）请求220。例如，可基于APC生成基础EQR请求220并且实现空/燃混合物的期望当量比（EQR）。仅作为示例，期望EQR可包括化学当量比EQR（即，1.0）。命令生成器模块202还确定期望下游废气输出（期望DS EGO）224。命令生成器模块202可基于，例如，发动机操作条件中的一个或多个来确定期望DS EGO224。
命令生成器模块202还可生成基础EQR请求220的一个或多个开环燃料添加修正228。开环燃料添加修正228可包括，例如，传感器修正和误差修正。仅作为示例，传感器修正可对应对基础EQR请求220的容纳US EGO传感器38的测量结果的修正。误差修正可对应基础EQR请求220中的消除可能发生的误差的修正，例如在APC的确定中的误差和可归因于燃料蒸气清除的误差。
外回路模块204也可生成基础EQR请求220的一个或多个开环燃料添加修正232。外回路模块204可生成，例如，氧存储修正和氧存储维持修正。仅作为示例，氧存储修正可对应基础EQR请求220中的在预定时长内调节催化剂28的氧存储到期望氧存储的修正。氧存储维持修正可对应基础EQR请求220中的调整催化剂28的氧存储大约处于期望氧存储的修正。
外回路模块204可基于US EGO信号236（由US EGO传感器38生成）和DS EGO信号238（由DS EGO传感器40生成）估计催化剂28的氧存储。外回路模块204可生成开环燃料添加修正232以调节催化剂28的氧存储到期望氧存储和/或维持氧存储大约处于期望氧存储。外回路模块204还可生成开环燃料添加修正232以最小化在DS EGO信号238和期望DS EGO224之间的差。
内回路模块206（也见图4）基于US EGO信号236和预期US EGO之间的差确定上游EGO误差。US EGO误差可对应，例如，基础EQR请求220中的最小化在US EGO信号236和预期US EGO之间的差的修正。内回路模块206标准化US EGO误差以产生标准化误差250并且选择性地基于标准化误差250调节基础EQR请求220。
内回路模块206还确定气缸25的失衡（燃料添加）修正。内回路模块206确定每个气缸的失衡修正。失衡修正还可被称为个别气缸燃料修正（ICFC）或燃料添加修正。气缸的失衡修正可对应例如基础EQR请求220中的平衡该气缸的输出和其它气缸的输出的修正。
参考生成模块208生成参考信号240。仅作为示例，参考信号240可包括正弦波、三角波、或另一合适类型的周期信号。参考生成模块208可选择性地改变参考信号240的幅值和频率。仅作为示例，参考生成模块208可在发动机负载216增加时增加评论和幅值，反之亦然。参考信号240可被提供到内回路模块206和一个或多个其它模块。
参考信号240可被用于确定最终EQR请求244以在预定富EQR和预定贫EQR之间来回转换提供到催化剂28的废气的EQR。仅作为示例，预定富EQR可约为百分之三富（例如，1.03EQR），而预定贫EQR可约是百分之三贫（例如，约0.97EQR）。转换EQR可改善催化剂28的效率。另外，转换EQR在诊断US EGO传感器38、催化剂28和/或DS EGO传感器40中的故障中是有用的。
内回路模块206基于基础EQR请求220和标准化误差250确定最终EQR请求244。内回路模块206还基于传感器修正、误差修正、氧存储修正、和氧存储维持修正、参考信号240、和气缸25的失衡修正确定最终EQR请求244。ECM30基于最终EQR请求244控制燃料喷射系统16。仅作为示例，ECM30可使用脉宽调制（PWM）控制燃料喷射系统16。
故障检测模块210（也见图5）基于标准化误差250和误差阈值确定在US EGO传感器38是否存在故障。故障检测模块210基于（燃料蒸气）清除率254确定误差阈值。清除率254可例如是对燃料蒸气目前正被从蒸气筒104清除的速率的估计或者是命令清除率。在燃料系统泄漏测试的执行期间，故障检测模块210可任选地使不能确定在US EGO传感器38是否存在故障。泄漏测试状态258指示燃料系统泄漏测试是起作用还是未起作用。
现在参照图4，给出了内回路模块206的示例实施方式的功能框图。内回路模块206可包括预期US EGO模块302、误差模块304、采样模块305、缩放模块306、和标准化模块308。内回路模块206也可包括失衡修正模块309、初始EQR模块310、和最终EQR模块312。
预期US EGO模块302确定预期US EGO314。在US EGO传感器38是WRAF传感器或UEGO传感器的实施方式中，预期US EGO模块302基于最终EQR请求244确定预期US EGO314。预期US EGO314对应US EGO信号236的给定样本的预期值。不过，发动机系统10的延迟防止燃烧产生的废气被立即反映在US EGO信号236中。发动机系统10的延迟可包括例如发动机延迟、输运延迟、和传感器延迟。
发动机延迟可对应在例如燃料被提供到发动机12的气缸的时间和所产生的废气被排出气缸的时间之间的时长。输运延迟可对应在所产生的废气被排出气缸的时间和在所产生的废气到达US EGO传感器38的位置的时间之间的时长。传感器延迟可对应在所产生的废气到达US EGO传感器38的位置的时间和所产生的废气被反映在US EGO信号236中时之间的延迟。
US EGO信号236也可反映发动机12的不同气缸产生的废气的混合物。预期US EGO模块302在确定预期US EGO314时说明了废气混合和发动机、输运和传感器延迟。预期US EGO模块302存储最终EQR请求244的EQR。预期US EGO模块302基于一个或多个存储的EQR、废气混合、以及发动机、输运和传感器延迟确定预期US EGO314。
误差模块304基于在给定采样时刻取得的US EGO信号的样本（US EGO样本）322和在该给定采样时刻的预期US EGO314确定上游EGO误差（US EGO误差）318。更具体地说，误差模块304基于在US EGO样本322和预期US EGO314之间的差确定US EGO误差318。
采样模块305选择性地对US EGO信号236进行采样并且提供样本给误差模块304。采样模块305可以预定速率对US EGO信号236进行采样，例如每预定数量的曲轴角度（CAD）进行一次，该曲轴角度由使用曲轴位置传感器36测量的曲轴位置324指示。预定速率可例如基于发动机12的气缸数、所实施的EGO传感器数、气缸的点火顺序、和发动机12的构造来设置。仅作为示例，对于带有一排气缸和一个EGO传感器的四缸发动机来说，预定速率可大约为每发动机循环八个基于CAD的样本或另一合适速率。
缩放模块306基于US EGO误差318确定缩放误差326。缩放模块306可在基于US EGO误差318确定缩放误差326时应用一个或多个增益或其它合适的控制因数。仅作为示例，缩放模块306可使用下面方程确定缩放误差326：
其中Scaled Error是缩放误差326，MAF是使用MAF传感器32测量的MAF330，并且US EGO Error是US EGO误差318。
缩放模块306可使用下面关系确定缩放误差326：
其中RPM是发动机速度212，MAP是使用MAP传感器34测量的MAP334，k是MAP334和发动机速度212的函数，而US EGO Error是US EGO误差318。在一些实施方式中，附加地或替换地k可以是发动机负载216的函数。
标准化模块308基于缩放误差326确定标准化误差250。仅作为示例，标准化模块308可包括基于缩放误差326确定标准化误差250的比例-积分（PI）控制器、比例（P）控制器、积分（I）控制器、或比例-积分-微分（PID）控制器。
在包含开关空/燃传感器或开关EGO传感器的实施方式中，预期US EGO314可被设置为当前命令的燃料添加状态（即，预定富状态或预定贫状态）。标准化模块308基于US EGO信号236（或样本）不同于预期US EGO314的时长确定标准化误差250。以这种方式，标准化误差250是基于US EGO传感器38在从之前命令的燃料添加状态过渡到当前命令的燃料添加状态之后指示之前命令的燃料添加状态的时长来确定的。
失衡修正模块309监视US EGO信号236的US EGO样本322。失衡修正模块309基于（目前的）US EGO样本322和预定数量的之前的US EGO样本322的平均值确定发动机12的气缸的失衡值。失衡修正模块309确定将其中一个失衡值与发动机12的其中一个气缸相关（关联）的补偿值。失衡修正模块309基于气缸的点火顺序分别将发动机的其它气缸与其它失衡值相关联。失衡修正模块309基于分别与气缸相关联的失衡值确定发动机12的气缸的失衡（燃料添加）修正。例如，失衡修正模块309可基于与气缸25相关联的失衡值确定气缸25的失衡修正342。
初始EQR模块310基于基础EQR请求220、参考信号240、标准化误差250和开环燃料添加修正228和232确定初始EQR请求346。仅作为示例，初始EQR模块310可基于基础EQR请求220、参考信号240、标准化误差250和开环燃料添加修正228和232的和确定初始EQR请求346。
最终EQR模块312基于初始EQR请求346和失衡修正342确定最终EQR请求244。更具体地说，最终EQR模块312基于与点火顺序中的下一个气缸相关联的失衡修正342修正初始EQR请求346。最终EQR模块312可例如设置最终EQR请求244等于初始EQR请求346与失衡修正342的乘积或者等于初始EQR请求346和失衡修正342的和。燃料喷射系统16基于最终EQR请求244控制点火顺序中下一个气缸的燃料喷射。
现在参照图5，给出了故障检测模块210的示例实施方式的功能框图。故障检测模块210可包括阈值确定模块404、故障指示模块408、禁用模块412、计时器模块416、内存420和监视模块424。
阈值确定模块404基于清除率254确定误差阈值428。例如，阈值确定模块可使用将清除率254与误差阈值428相关的函数和映射中的其中一个确定误差阈值428。作为清除率254的函数，误差阈值428可以是钟形的。换句话说，误差阈值428可大体上随着清除率254增加到预定清除率而增加。当清除率增加到高于预定清除率时，误差阈值428可大体上减小。
清除率254可例如是燃料蒸气正被从蒸气筒104清除到进气歧管24的目前速率（例如，质量流率、量等）或者清除控制模块110命令的清除率。燃料蒸气正被清除的质量流率可由清除控制模块110和/或ECM30的模块确定，例如，基于蒸气筒104中的燃料蒸气量、进气歧管24中的压力、和清除阀106的打开（例如，占空比）。如果目前速率被表达为量，那么清除率254可例如基于在一段时间上的质量流率的积分确定。
当被启用时，故障指示模块408确定在US EGO传感器38内是否存在故障。故障指示模块408基于标准化误差250和误差阈值428确定在US EGO传感器38内是否存在故障。故障指示模块408在标准化误差250大于误差阈值428时确定在US EGO传感器38内存在故障。当标准化误差250小于误差阈值428时，故障指示模块408可确定在US EGO传感器38内不存在故障。
故障指示模块408产生故障信号432，其指示在US EGO传感器38内是否存在故障。例如，故障指示模块408可在US EGO传感器38内存在故障时在内存420内设置预定代码（例如诊断故障代码，DTC）。
监视模块424监视内存420。监视模块424响应于预定代码的设置而点亮指示灯162或者响应于故障指示模块408指示在US EGO传感器38内存在故障而点亮指示灯162。
响应于故障指示模块408指示在US EGO传感器38内存在故障可附加地或替代地采取一个或多个补救动作。例如，当US EGO传感器38内存在故障时，内回路模块206可与标准化误差250（其是基于US EGO信号236产生的）无关地产生最终EQR请求244。
禁用模块412选择性地启用和禁用故障指示模块408。禁用模块412可通过启用/禁用信号436启用和禁用故障指示模块408。禁用模块412可基于泄漏测试状态258和/或测试停止时长440启用和禁用故障指示模块408。例如，禁用模块412在泄漏测试状态258处于起作用状态（即，在燃料系统泄漏测试正被执行时）禁用故障指示模块408。
计时器模块416在泄漏测试状态258处于起作用状态时将测试停止时长440重置到预定重置值（例如，零）。当泄漏测试状态258处于不起作用状态（即，在燃料系统泄漏测试未被正在执行）时，计时器模块416递增测试停止时长440。以这种方式，测试停止时长440追踪自上一次燃料系统泄漏测试结束所经过的时长。
禁用模块412还在测试停止时长440小于预定时长时禁用故障指示模块408。预定时长可基于在燃料系统泄漏测试结束后标准化误差250稳定所需的时长来标定和设置。禁用故障指示模块408可防止故障指示模块408不正确地确定和指示在US EGO传感器38内存在故障。当测试停止时长440大于预定时长并且泄漏测试状态258处于不起作用状态时，禁用模块412可启用故障指示模块408。
现在参照图6，给出了描述确认在US EGO传感器38中的故障的示例方法的流程图。在504，内回路模块206基于US EGO信号236和US EGO信号236的预期值生成标准化误差250。内回路模块206如上所述地生成标准化误差250。
在508，禁用模块412确定燃料系统泄漏测试是否正在被执行。例如，禁用模块412可在508确定泄漏测试状态258是否处于起作用状态。如果为真，计时器模块416可重置测试停止时长440到预定重置值并且禁用模块412可在512禁用故障指示模块408，并且控制可结束。如果为假，控制可在516继续。
在516，计时器模块416可将测试停止时长440递增预定递增量。禁用模块412在520可确定测试停止时长440是否大于预定时长。如果为假，禁用模块412可禁用故障指示模块408，并且控制可结束。如果为真，控制可在524继续。虽然已经讨论了测试停止时长440的递增、重置测试停止时长440为零、和确定测试停止时长440是否大于预定时长，但也可使用基于预定时长重置测试停止时长440、递减测试停止时长440、和确定测试停止时长440是否小于或等于零。
在524，阈值确定模块404基于清除率254确定误差阈值428。阈值确定模块404可例如使用将清除率254与误差阈值428相关的函数或映射来确定误差阈值428。
故障指示模块408在528确定标准化误差250是否大于误差阈值428。如果为假，故障指示模块408在532指示在US EGO传感器38内不存在故障，并且控制可结束。如果为真，故障指示模块408在536指示在US EGO传感器38内存在故障。故障指示模块408可例如在内存420内设置预定代码。
在540，响应于在US EGO传感器38内存在故障的指示可采取一个或多个补救动作。例如，在540，监视模块424可点亮指示灯162，内回路模块206可与标准化误差250无关地生成最终EQR请求244，和/或可采取一个或多个其它合适的补救动作。此时控制可结束。虽然控制被示出并讨论为结束了，但是图6仅说明了一个控制回路，并且可以预定速率执行多个控制回路，例如每25毫秒或另一合适速率。
前面的描述本质上仅仅是说明性的，并非用于限定本发明、其应用或使用。本公开的概括教导可以不同的形式实施。因此，虽然本公开包括了特定示例，但是本公开的真实范围不应该被如此限制，因为其它的改变将在研究了附图、说明书和下面的权利要求之后而显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记指示相似的元件。当在本文中被使用时，短语A、B和C中的至少一个应该被理解为表示使用非排他性逻辑或的逻辑（A或B或C）。应该理解的是，方法中的一个或多个步骤可在不改变本公开的原理的情况下以不同的顺序（或同时）被执行。
在本文中使用时，术语模块可指的是下列各项、作为其一部分、或包括下列各项：专用集成电路（ASIC）、离散电路、集成电路、组合逻辑电路、现场可编程门阵列（FPGA）、执行代码的处理器（共享的、专用的或集群的）、提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或上面各项的一些或全部的组合，例如片上系统。术语模块可包括存储被处理器执行的代码的内存（共享的、专用的或集群的）。
上面使用的术语代码可包括软件、固件、和/或微代码，并且可指的是程序、例程、函数、类、和/或对象。上面使用的术语共享的，意思是来自多个模块的一些或全部代码可使用单个（共享的）处理器执行。而且，来自多个模块的一些或全部代码可由单个（共享的）内存存储。上面使用的术语集群的，意思是来自单个模块的一些或全部代码可由一群处理器执行。而且，来自单个模块的一些或全部代码可使用一群内存存储。
本文描述的装置和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序部分地或全部实施。计算机程序包括存储在至少一个非瞬态有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可包括和/或依赖所存储的数据。非瞬态有形计算机可读介质的非限定性示例是非易失内存、易失内存、磁存储器、和光存储器。
Claims (10)
1.一种交通工具的诊断系统，包括：
误差模块，其基于由在催化剂上游的废气氧传感器（EGO）测量的废气中的氧量和该量的预期值之间的差确定误差值；
当量比（EQR）模块，其基于误差值选择性地控制燃料喷射；
阈值确定模块，其基于从蒸气筒到发动机的进气歧管的燃料蒸气流率确定误差阈值；以及
故障指示模块，其基于误差值和误差阈值选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
2.如权利要求1所述的诊断系统，还包括：
缩放模块，其基于误差值生成缩放误差值；以及
标准化模块，其基于缩放误差生成标准化误差值，
其中故障指示模块基于标准化误差值和误差阈值的比较选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
3.如权利要求2所述的诊断系统，其中，故障指示模块在标准化误差值大于误差阈值时指示在EGO传感器中存在故障并且在标准化误差值小于误差阈值时指示在EGO传感器中不存在故障。
4.如权利要求3所述的诊断系统，其中，EQR模块响应故障指示模块指示在EGO传感器内不存在故障而根据标准化误差值控制燃料喷射，以及
其中EQR模块响应故障指示模块指示在EGO传感器内存在故障而与标准化误差值无关地控制燃料喷射。
5.如权利要求1所述的诊断系统，还包括，清除控制模块，其选择性地开始泄漏测试、在泄漏测试期间阻挡空气流进入蒸气筒并使燃料蒸气能流到进气歧管、以及基于在泄漏测试中测量的燃料箱内的压力指示在燃料系统中是否存在泄漏。
6.如权利要求5所述的诊断系统，还包括禁用模块，其在泄漏测试期间使故障指示模块不能工作。
7.如权利要求6所述的诊断系统，其中，禁用模块在泄漏测试结束之后的预定时长内使故障指示不能进行。
8.如权利要求1所述的诊断系统，其中，阈值确定模块根据从蒸气筒到进气歧管的燃料蒸气的流率来确定误差阈值。
9.如权利要求1所述的诊断系统，其中，故障指示模块在EGO传感器中存在故障时在内存内设置预定代码。
10.一种交通工具的诊断方法，包括：
基于由在催化剂上游的废气氧传感器（EGO）测量的废气中的氧量和该量的预期值之间的差确定误差值；
基于误差值选择性地控制燃料喷射；
基于从蒸气筒到发动机的进气歧管的燃料蒸气流率确定误差阈值；以及
基于误差值和误差阈值选择性地指示在EGO传感器中存在故障。
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