CN104033311A - 控制双燃料车辆中的发动机以防止由于发动机失火而损坏催化剂的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种控制双燃料车辆中的发动机以防止由于发动机失火而损坏催化剂的系统和方法。一种根据本公开的原理的系统包括失火检测模块和燃料控制模块。所述失火检测模块检测发动机的气缸中的失火。所述燃料控制模块控制第一燃料系统以便输送第一燃料到气缸并且控制第二燃料系统以便输送第二燃料到气缸。所述第一燃料和所述第二燃料是不同类型的燃料。当在气缸中检测到失火时，所述燃料控制模块从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。

Description

控制双燃料车辆中的发动机以防止由于发动机失火而损坏催化剂的系统和方法
技术领域
本公开涉及用于在双燃料车辆中控制发动机以防止由于发动机失火（misfire）而损坏催化剂的系统和方法。
背景技术
在此提供的背景描述用于总体上介绍本公开的背景之目的。在本背景技术部分描述的范围内，当前署名的发明人的成果，以及在提交时可能不另外地构成为现有技术的本描述的方面，既非明示也非暗示地被承认作为对抗本公开的现有技术。
内燃发动机使气缸内的空气和燃料混合物燃烧来驱动活塞，这产生驱动扭矩。到发动机中的空气流是通过节气门调整的。更具体地，节气门调节节气面积，这增加或减少到发动机中的空气流。随着节气面积增加，到发动机中的空气流增加。燃料控制系统调节燃料喷射的速率，以便提供期望的空气/燃料混合物到气缸以及/或者以便实现期望的扭矩输出。增加提供到气缸的空气和燃料的量使发动机的扭矩输出增加。
在火花点火发动机中，火花起动提供到气缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，气缸中的压缩使提供到气缸的空气/燃料混合物燃烧。火花正时和空气流可以是用于调节火花点火发动机的扭矩输出的主要机制，而燃料流可以是用于调节压缩点火发动机的扭矩输出的主要机制。当发动机失火时，提供到气缸的空气/燃料混合物可能根本未燃烧或者可能仅部分燃烧。
发明内容
一种根据本公开的原理的系统包括失火检测模块和燃料控制模块。所述失火检测模块检测发动机的气缸中的失火。所述燃料控制模块控制第一燃料系统以便输送第一燃料到气缸并且控制第二燃料系统以便输送第二燃料到气缸。所述第一燃料和所述第二燃料是不同类型的燃料。当在气缸中检测到失火时，所述燃料控制模块从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。
本发明还存在如下方案：
1. 一种系统，包括：
失火检测模块，所述失火检测模块检测发动机的气缸中的失火；以及燃料控制模块，所述燃料控制模块：
控制第一燃料系统来输送第一燃料到气缸；
控制第二燃料系统来输送第二燃料到气缸，其中所述第一燃料和所述第二燃料是不同类型的燃料；以及
当气缸中检测到失火时，从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。
2. 如方案1所述的系统，其中，所述第二燃料系统独立于所述第一燃料系统而输送所述第二燃料到气缸。
3. 如方案1所述的系统，其中，当气缸中的失火比率大于预定比率时，所述燃料控制模块从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。
4. 如方案3所述的系统，其中，当在预定数量的发动机循环期间的失火百分比小于预定百分比时，所述燃料控制模块从输送所述第一燃料到气缸切换成输送所述第二燃料到气缸。
5. 如方案4所述的系统，其中，所述燃料控制模块基于在发动机速度、发动机负载、失火百分比和催化剂损坏之间的预定关系来选择所述预定百分比。
6. 如方案5所述的系统，其中，所述第一燃料是气体燃料并且所述第二燃料是液体燃料。
7. 如方案6所述的系统，其中，当在所述预定数量的发动机循环期间的失火百分比大于所述预定百分比时所述燃料控制模块选择性地输送所述第二燃料到气缸。
8. 如方案7所述的系统，其中：
当在所述第一燃料系统、所述第二燃料系统和火花塞电路中的至少一个中检测到故障时，所述燃料控制模块输送所述第二燃料到气缸；以及
所述火花塞电路包括在气缸中生成火花的火花塞以及供应功率到所述火花塞的电子部件。
9. 如方案8所述的系统，还包括气缸去激活模块，所述气缸去激活模块在：
所述第二燃料输送到气缸时；以及
气缸周期性失火时，将气缸去激活。
10. 如方案9所述的系统，还包括扭矩限制模块，所述扭矩限制模块在：
所述第二燃料输送到气缸时；以及
所述发动机随机性失火时，限制发动机的扭矩输出。
11. 一种方法，包括：
检测发动机的气缸中的失火；以及
控制第一燃料系统来输送第一燃料到气缸；
控制第二燃料系统来输送第二燃料到气缸，其中所述第一燃料和所述第二燃料是不同类型的燃料；以及
当气缸中检测到失火时，从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。
12. 如方案11所述的方法，其中，所述第二燃料系统独立于所述第一燃料系统而输送所述第二燃料到气缸。
13. 如方案11所述的方法，还包括当气缸中的失火比率大于预定比率时从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。
14. 如方案13所述的方法，还包括当在预定数量的发动机循环期间的失火百分比小于预定百分比时从输送所述第一燃料到气缸切换成输送所述第二燃料到气缸。
15. 如方案14所述的方法，还包括基于在发动机速度、发动机负载、失火百分比和催化剂损坏之间的预定关系来选择所述预定百分比。
16. 如方案15所述的方法，其中，所述第一燃料是气体燃料并且所述第二燃料是液体燃料。
17. 如方案16所述的方法，还包括当在所述预定数量的发动机循环期间的失火百分比大于所述预定百分比时选择性地输送所述第二燃料到气缸。
18. 如方案17所述的方法，还包括当在所述第一燃料系统、所述第二燃料系统和火花塞电路中的至少一个中检测到故障时，输送所述第二燃料到气缸，其中所述火花塞电路包括在气缸中生成火花的火花塞以及供应功率到所述火花塞的电子部件。
19. 如方案18所述的方法，还包括在：
所述第二燃料输送到气缸时；以及
气缸周期性失火时，将气缸去激活。
20. 如方案19所述的方法，还包括在：
所述第二燃料输送到气缸时；以及
所述发动机随机性失火时，限制发动机的扭矩输出。
通过详细说明、权利要求和附图，本公开进一步的应用领域将变得清楚。详细说明和具体示例仅用于阐释的目的，而并非旨在限制本公开的范围。
附图说明
通过举例说明和附图将会更充分地理解本公开，附图中：
图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能框图；
图2是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能框图；以及
图3是示出了根据本公开的原理的示例性控制方法的流程图。
在附图中，附图标记可重复使用以标识类似和/或相同元件。
具体实施方式
当发动机失火时，未燃烧的燃料可从发动机的气缸排出。未燃烧的燃料可之后在发动机的排气系统中的催化转换器内燃烧，这可以增加催化转换器中催化剂的温度。因此，催化剂可能被损坏，并且催化剂减少排放的能力可能降低。另外，由发动机产生的排放的水平可能由于失火而增加。
失火检测系统可以基于发动机速度的改变检测失火并且可以将失火的气缸去激活（deactivate）。将失火的气缸去激活可以防止对催化剂的损坏。然而，将失火的气缸去激活也可能将发动机扭矩输出减少例如百分之25到百分之33，这可能负面影响可驾驶性能。
双燃料车辆的发动机中可能发生失火。双燃料车辆可包括两个独立燃料系统，所述两个独立燃料系统将燃料从两个独立燃料源输送到发动机的气缸。另外，所述两个燃料系统可以输送两种不同类型的燃料，例如液体燃料(例如，汽油、柴油、液化石油气(LPG))和气体燃料(例如，压缩的天然气、蒸汽化的LPG、氢)。
根据本公开的系统和方法在检测到失火时切换输送到双燃料车辆中发动机的气缸的燃料的类型。例如，所述系统和方法可以从输送气体燃料切换成输送液体燃料。在检测到失火时切换输送到气缸的燃料的类型可以免除失火，并且从而在不负面影响可驾驶性能的情况下防止催化剂损坏并且减少排放。
失火可由火花或燃料的不充分输送或者空气与燃料的不充分混合所导致。因此，当液体燃料或气体燃料输送到气缸时，火花塞电路中的故障可以导致失火。因此，如果火花塞电路中检测到故障，当检测到失火时，所述系统和方法可以不切换输送到气缸的燃料的类型。如果火花塞电路中检测到故障并且失火可能损坏催化剂，那么所述系统和方法可以输送液体燃料到气缸。液体燃料可以通过蒸发冷却降低催化剂的温度，并且如果气缸的平均空气/燃料比率是富集的空气/燃料比率，在催化剂处或附近可以不燃烧、反应或者氧化。另外，相对于气体燃料（例如压缩的天然气），使用液体燃料可以允许空气/燃料比率以更大的量富集而不会导致失火。换句话说，相对于液体燃料，在使用气体燃料时，空气/燃料比率可以富集的量可能受到限制。另外，相对于诸如汽油的液体燃料，使用诸如LPG的液体燃料可以允许空气/燃料比率以更大量富集而不会导致失火。进一步，除了冷却催化剂，使空气/燃料比率富集可以增加发动机的扭矩输出，这可以补偿气缸失火导致的扭矩输出减小。
参阅图1，发动机系统100包括发动机102，所述发动机102使空气/燃料混合物燃烧来产生用于车辆的驱动扭矩。发动机102基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入产生驱动扭矩。驾驶员输入可以基于加速器踏板的位置。驾驶员输入还可基于巡航控制系统，所述巡航控制系统可以是改变车辆速度来保持预定跟随距离的自适应巡航控制系统。
发动机102通过进气系统108吸入空气。进气系统108包括进气歧管110和节气门112。节气门112可包括具有可旋转叶片的蝶阀。发动机控制模块(ECM)114控制节气门致动器模块116，所述节气门致动器模块116调整节气门112的打开来控制吸入到进气歧管110的空气的量。
来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的气缸中。虽然发动机102可包括多个气缸，但是为了说明目的示出了单个代表性气缸118。仅举例来说，发动机102可包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个气缸。
ECM 114可以基于从点火系统120接收的输入来使发动机102起动和停止。点火系统120可包括钥匙或按钮。ECM 114可以在驾驶员将钥匙从关闭位置转动到打开(或运转)位置时或者在驾驶员按压按钮时起动发动机102。ECM 114可以在驾驶员将钥匙从打开位置转动到关闭位置时或者在当发动机102运行的时候驾驶员按压按钮时使发动机102停止。ECM 114可以在发动机102运行时将一个或多个气缸去激活，从而可以在某些发动机运行条件下改进燃料经济性。
发动机102可使用四冲程循环运行。下面描述的四个冲程被命名为：进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每转期间，在气缸118内发生四个冲程中的两个。因此，气缸118需要两个曲轴转来经历所有四个冲程。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气门122吸入到气缸118中。ECM 114控制喷射器致动器模块123，所述喷射器致动器模块123调整燃料喷射器124和燃料喷射器125的打开持续时间以便实现期望的空气/燃料比率。燃料可以在中心位置处或者在多个位置处（例如在每个气缸的接近进气门122处）喷射到进气歧管110中。燃料喷射器124、125可以将燃料直接喷射到气缸中和/或喷射到与气缸关联的混合腔室中。喷射器致动器模块123可以停止喷射燃料到被去激活的气缸中。
喷射的燃料与空气在气缸118中混合并且形成空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在这种情况下气缸118中的压缩使空气/燃料混合物点燃。备选地，发动机102可以是火花点火发动机，在这种情况下火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号激励气缸118中的火花塞128，从而点燃空气/燃料混合物。可以相对于当活塞处在其最顶端位置（被称为上止点(TDC)）时的时间来指定火花的正时。
火花致动器模块126可以通过正时信号控制，所述正时信号指定在TDC之前或之后多久生成火花。因为活塞位置与曲轴位置直接相关，所以火花致动器模块126的运行可与曲轴角度同步。在各种实施方式中，火花致动器模块126可以停止提供火花到被去激活的气缸。
生成火花可被称为点火事件。火花致动器模块126可具有改变每个点火事件的火花正时的能力。当火花正时信号在上一个点火事件与下一个点火事件之间变化时，火花致动器模块126可能甚至能够改变下一个点火事件的火花正时。在各种实施方式中，发动机102可包括多个气缸，并且火花致动器模块126可以对于发动机102中所有气缸以相同量来相对于TDC改变火花正时。
在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧将活塞向下驱动，从而驱动曲轴。燃烧冲程可以被限定为在活塞到达TDC与活塞返回到下止点(BDC)之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC开始向上移动并且通过排气门130排出燃烧的副产物。燃烧的副产物通过排气系统134从车辆排出。排气系统134包括降低排放的催化转换器136。
进气门122可以通过进气凸轮轴140控制，而排气门130可以通过排气凸轮轴142控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可以控制气缸118的多个进气门(包括进气门122)和/或可以控制多列气缸(包括气缸118)的进气门(包括进气门122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可以控制气缸118的多个排气门和/或可以控制多列气缸(包括气缸118)的排气门(包括排气门130)。
进气门122打开的时间可以通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC改变。排气门130打开的时间可以通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC改变。气门致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施的时候，可变气门升程还可以通过气门致动器模块158控制。
气门致动器模块158可以通过禁用进气门122和/或排气门130的打开来将气缸118去激活。气门致动器模块158可以分别通过将进气门122和排气门130从进气凸轮轴140和排气凸轮轴142脱开来禁用进气门122和排气门130的打开。在各种实施方式中，可以通过凸轮轴之外的装置（例如电液和/或电磁致动器）来控制进气门122和/或排气门130。
发动机系统100可包括燃料系统160和燃料系统162。燃料系统160包括燃料箱164、燃料泵166、燃料管路168、燃料轨170和燃料喷射器124。燃料箱164可以存储液体燃料，例如汽油、柴油或者液化石油气(LPG)。燃料泵166通过燃料管路168将燃料从燃料箱164输送到燃料轨170。燃料轨170将燃料分送到燃料喷射器124。
燃料系统162包括燃料箱172、燃料泵174、燃料管路176、燃料轨178和燃料喷射器125。燃料箱172可以存储气体燃料，例如蒸发的LPG、压缩的天然气、或氢。燃料泵174将燃料通过燃料管路176从燃料箱172输送到燃料轨178。燃料轨178将燃料分送到燃料喷射器125。ECM 114控制泵致动器模块179，所述泵致动器模块179调整燃料泵166和燃料泵174的输出以便分别在燃料管路168和燃料管路176中实现期望的压力。
发动机系统100可以使用曲轴位置(CKP)传感器180测量曲轴的位置。可以使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器182可以定位在发动机102内或者冷却剂循环的其他位置，例如散热器(未示出)处。
可以使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量进气歧管110内的压力。在各种实施方式中，可以测量发动机真空，所述发动机真空是环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差值。可以使用质量空气流(MAF)传感器186测量流入到进气歧管110中的空气的质量流速。在各种实施方式中，MAF传感器186可定位在壳体中，所述壳体还包括节气门112。
节气门致动器模块116可以使用一个或多个节气门位置传感器(TPS)190来监测节气门112的位置。可以使用进气温度(IAT)传感器192来测量吸入到发动机102中的空气的环境温度。可以使用火花电路电压(SCV)传感器194测量火花塞电路内的电压。火花塞电路可包括火花塞128、火花致动器模块126和/或用于供应功率到火花塞128的其他电气部件(例如，继电器、导线、连接器)。
可以使用喷射器电路电压(ICV)传感器196测量燃料喷射器电路内的电压。燃料喷射器电路可以包括燃料喷射器124、125，喷射器致动器模块123以及/或者用于供应功率到所述燃料喷射器124、125的其他电气部件(例如，继电器、导线、连接器)。燃料喷射器124可包括在第一喷射器电路中并且燃料喷射器125可包括第二喷射器电路中，所述第二喷射器电路与所述第一喷射器电路间隔开。另外，ICV传感器196可包括多个传感器，所述多个传感器可以测量喷射器电路中的每个中的一个或多个位置处的电压。ECM 114可以使用来自传感器的信号做出对发动机系统100的控制决策。
参阅图2，ECM 114的示例性实施方式包括发动机速度模块202、发动机负载模块204、失火检测模块206、故障检测模块208和燃料控制模块214。发动机速度模块202确定发动机速度。发动机速度模块202可以基于来自CKP传感器180的曲轴位置来确定发动机速度。例如，发动机速度模块202可以对应于多个齿式检测基于曲轴旋转的时段来确定发动机速度。发动机速度模块202输出发动机速度。
发动机负载模块204确定发动机负载。发动机负载模块204可以相对于预定空气流容积基于来自MAF传感器186的进气空气的质量流速确定发动机负载。因此，发动机负载可以表达为百分比。发动机负载模块204输出发动机负载。
失火检测模块206检测发动机102中的失火。失火检测模块206可以基于与气缸相关的发动机速度的改变来检测发动机102的气缸中的失火。在一个示例中，失火检测模块206基于与气缸相关的发动机加速度和加速度率（jerk）来检测气缸中的失火。当发动机加速度和加速度率小于预定值时，失火检测模块206可以检测失火。失火检测模块206可以通过相对于时间对发动机速度微分来确定发动机加速度和加速度率。失火检测模块206可以基于发动机速度和发动机负载选择预定值。另外，失火检测模块206可以将发动机加速度和加速度率与多组预定值相比较以便检测不同类型的失火。
在另一个示例中，失火检测模块206基于与发动机加速度和加速度率成反比例的值来检测失火。为了确定这些值，失火检测模块206可以确定与气缸事件（例如点火事件或失火）相关的事件时段。例如，对于具有八个气缸的四循环发动机，所述事件时段可对应于曲轴旋转90度。失火检测模块206可以确定第一差值，所述第一差值是在对于当前气缸的事件时段与对于在先气缸（其在点火次序上先于当前气缸）的事件时段之间的。失火检测模块206可以确定第二差值，所述第二差值是在当前气缸的第一差值与在先气缸的第一差值之间的。所述第一和第二差值与发动机加速度和加速度率成反比。
失火检测模块206可以基于与气缸相关联的第一和第二差值来检测发动机102的气缸中的失火。当第一和第二差值大于预定值时，失火检测模块206可以检测失火。失火检测模块206可以基于发动机速度和发动机负载选择预定值。另外，失火检测模块206可以将第一和第二差值与多组预定值相比较以便检测不同类型的失火。与基于发动机加速度和加速度率检测失火相比，基于第一和第二差值检测失火可以是更高效和更准确的。
当检测到失火所在的比率大于预定比率时，失火检测模块206可以设定与失火相关的诊断故障代码(DTC)。例如，当在预定数量的发动机循环(例如，100个发动机循环)期间在发动机102的气缸中检测的失火的数量大于预定失火数量时，失火检测模块206可以设定失火DTC。失火检测模块206可以输出指示是否设定失火DTC的信号。
故障检测模块208检测火花塞电路、燃料系统160和燃料系统162中的故障。故障检测模块208可以基于由SCV传感器194测量的电压来检测火花塞电路中的故障。火花塞电路中检测到的故障可包括功率短路、接地短路和/或开路。故障检测模块208可以通过确定火花塞驱动器的实际电压是否对应于命令的驱动器电压来检测这些故障。发动机102可每个气缸包括一个点火线圈，并且ECM 114对于每个点火线圈都可包括独立驱动器。
燃料系统160中检测的故障可包括第一喷射器电路中的故障，所述第一喷射器电路与燃料喷射器124相关。燃料系统160中检测的故障可包括第二喷射器电路中检测的故障，所述第二喷射器电路与燃料喷射器125相关。故障检测模块208可以基于由ICV传感器196测量的电压来检测喷射器电路中的故障。喷射器中检测的故障可包括功率短路、接地短路和/或开路。故障检测模块208可以基于喷射器电路中测量的电流来检测喷射器电路中的故障。例如，当测量的电流大于预定电流时，故障检测模块208可以检测到短路。故障检测模块208可以之后基于由ICV传感器196测量的电压来确定所述短路是功率短路还是接地短路。故障检测模块208输出信号指示在火花塞电路、第一喷射器电路和/或第二喷射器电路中是否检测到故障。
失火类型模块210确定检测的失火的类型。例如，失火类型模块210可以确定失火是周期性的还是随机性的。周期性失火是在多个发动机循环期间在相同气缸中发生的失火。周期性失火可以以规则的间隔距离（例如每两个发动机循环或者每三个发动机循环）在每个发动机循环或者在多个发动机循环时发生在相同气缸中。随机性失火是不在相同气缸中从一个发动机循环到另一个发动机循环而发生的失火。在四冲程发动机中，发动机循环可对应于曲轴旋转720度。
失火类型模块210可以基于从失火检测模块206接收的失火检测信息来确定失火是周期性的还是随机性的。失火检测信息可包括在预定数量的发动机循环(例如，100个发动机循环)期间发动机102的每个气缸中检测的失火的数量。当在预定数量的发动机循环期间在气缸中检测的失火的数量大于预定的失火数量时，失火类型模块210可以确定气缸周期性失火。失火类型模块210可以输出信号指示发动机102的气缸中的哪一个(如果有的话)周期性失火。
失火类型模块210可以确定失火是催化剂损坏还是排放水平。催化剂损坏的失火可以损坏催化转换器136中的催化剂。排放水平的失火可以增加排放水平而不损坏催化剂。
当在预定数量的发动机循环期间检测的失火数量大于第一值时，失火类型模块210可以确定失火是催化剂损坏。失火类型模块210可以确定相对于在预定数量的发动机循环期间的点火事件的总量的失火百分比。当失火百分比大于第一百分比(例如，百分之12)时，失火类型模块210可以确定失火是催化剂损坏。可以预先确定第一值和/或第一百分比。另外，失火类型模块210可以基于在发动机速度、发动机负载、失火百分比和催化剂损坏之间的预定关系来确定第一百分比。失火类型模块210可以输出信号指示失火是催化剂损坏还是排放水平。
在图2的示例性实施方式中，ECM 114还包括扭矩限制模块212、燃料控制模块214、火花控制模块216和气门控制模块218。扭矩限制模块212可以将发动机102的周期性失火的气缸去激活。关于这点，扭矩限制模块212可被称为气缸去激活模块。扭矩限制模块212可以输出信号指示哪个气缸被去激活。
燃料控制模块214控制燃料系统160以便将第一燃料输送到气缸118。例如，燃料控制模块214可以输出第一燃料速率，并且喷射器致动器模块123可以调整燃料喷射器124的打开持续时间从而实现所述第一燃料速率。燃料控制模块214控制燃料系统162以便输送第二燃料到气缸118。例如，燃料控制模块214可以输出第二燃料速率，并且喷射器致动器模块123可以调整燃料喷射器125的打开持续时间从而实现所述第二燃料速率。第一燃料和第二燃料可以是不同类型的燃料。例如，第一燃料可以是液体燃料而第二燃料可以是气体燃料。在另一个示例中，第一燃料可以是诸如汽油的液体燃料而第二燃料可以是诸如LPG的液体燃料。
当将气缸去激活时，燃料控制模块214可以指令喷射器致动器模块123停止输送燃料到气缸。火花控制模块216控制火花致动器模块126。当将气缸去激活时，火花控制模块216可以指令火花致动器模块126停止在气缸中生成火花。气门控制模块218控制气门致动器模块158。当将气缸去激活时，气门控制模块218可以指令气门致动器模块158停止打开气缸的进气和排气门。
当检测到随机性失火时，扭矩限制模块212可以限制发动机102的扭矩输出。另外，扭矩限制模块212可以降低发动机102的扭矩输出的上限。限制发动机的扭矩输出可以降低排出气体的温度，这可以防止催化剂由于失火而过热并且由此防止损坏催化剂。扭矩限制模块212可以输出信号指示发动机扭矩限制。燃料控制模块214、火花控制模块216和气门控制模块218可以基于发动机扭矩限制分别调节燃料输送、火花输送和气门打开。
当气缸118中检测到失火时，燃料控制模块214可以切换输送到气缸118的燃料的类型。例如，燃料控制模块214可以从输送第一燃料到气缸118切换成输送第二燃料到气缸118。备选地，燃料控制模块214可以从输送第二燃料到气缸118切换成输送第一燃料到气缸118。
如果所述失火是催化剂损坏并且在燃料系统160、162或者火花塞电路中检测到故障，当检测到失火时，燃料控制模块214可以不切换输送到气缸118的燃料的类型。另外，如果在第一燃料或第二燃料输送到气缸118时检测到失火，燃料控制模块214可以不切换输送到气缸118的燃料的类型。例如，在燃料控制模块214切换输送到气缸118的燃料的类型之后，如果在输送任一种燃料时检测到失火，那么燃料控制模块214可以不再次切换输送到气缸118的燃料的类型。
如果发动机102包括多个气缸，当在任何气缸中检测到失火时，燃料控制模块214可以切换输送到发动机102的所有气缸的燃料的类型。备选地，燃料控制模块214可以仅切换输送到失火的气缸的燃料的类型。如果失火是催化剂损坏和/或在燃料系统160、162或火花塞电路中检测到故障，当检测到失火时，燃料控制模块214可以不切换输送到任何气缸的燃料的类型。另外，如果在第一燃料或第二燃料任一种输送到气缸时检测到失火，燃料控制模块214可以不切换输送到任何气缸的燃料的类型。
当设定失火DTC时，燃料控制模块214可以切换输送到发动机102的气缸的燃料的类型。如果失火是催化剂损坏并且在燃料系统160、162或火花塞电路中检测到故障，当设定失火DTC时，燃料控制模块214可以不切换输送到发动机102的气缸的燃料的类型。另外，如果在第一燃料或第二燃料任一种输送到气缸时设定失火DTC，燃料控制模块214可以不切换输送到任何气缸的燃料的类型。
除了设定失火DTC，在检测到失火比率大于预定比率时，失火检测模块206可以将失火故障指示器的状态调节成激活。失火检测模块206可以确定是否对于每个驱动循环将失火故障指示器设定为激活或非激活一次或多次。为了完成驱动循环，可以满足两个要求。第一，发动机系统100可以被激活达至少第一预定时段(例如，3秒)。第二，在点火系统120关闭之后，发动机系统100可以被去激活达第二预定时段(例如，6秒)。当发动机102开始起动时，可以激活发动机系统100。在驱动循环期间，燃料控制模块214可以不切换输送到任何气缸的燃料的类型，直到失火检测模块206将失火故障指示器的状态切换成激活。
如果在驱动循环期间失火检测模块206将失火故障指示器的状态设定为激活，当发动机102关闭第二预定时段时(例如，当驱动循环终止时)失火检测模块206可以将失火故障指示器的状态设定为停用。随后，当发动机102再次启动时(例如，当下一个驱动循环开始时)，燃料控制模块214可以输送在燃料类型切换之前输送的燃料。如果失火故障指示器再次设定为激活，燃料控制模块214可以再次切换输送的燃料的类型。
当在气缸118中检测到催化剂损坏的失火时，燃料控制模块214可以输送液体燃料到气缸118。如果当检测到催化剂损坏的失火时燃料控制模块214输送气体燃料到气缸118，燃料控制模块214可以从输送气体燃料到气缸118切换成输送液体燃料到气缸118。如果燃料控制模块214已输送液体燃料到气缸118，燃料控制模块214可以继续输送液体燃料到气缸118。
如果发动机102包括多个气缸，当在任何气缸中检测到催化剂损坏的失火时燃料控制模块214可以输送液体燃料到发动机102中的所有气缸。备选地，燃料控制模块214可以将液体燃料仅输送到那些其中检测到催化剂损坏的失火的气缸。燃料控制模块214可以输送气体燃料到那些其中未检测到催化剂损坏的失火的气缸。
参阅图3，用于在双燃料车辆中控制发动机来防止由于发动机失火而损坏催化剂的示例性方法在302处开始。在304处，所述方法确定发动机中失火的比率。例如，所述方法可以确定在预定数量的发动机循环(例如，100个发动机循环)期间发动机中检测到多少次失火。所述方法还可以确定哪个气缸与每个失火相关。如上面参阅图2描述的，所述方法可以基于发动机速度的改变和/或与曲轴旋转相关的时段来检测失火。所述方法可以确定在预定数量的发动机循环期间失火相对于点火事件的总数的百分比。
在306处，所述方法确定是否设定失火故障指示器。当失火的比率大于预定比率时，所述方法可以设定失火故障指示器。所述方法可以确定在当前驱动循环期间是否设定失火故障指示器一次或多次。如果设定了失火故障指示器，所述方法继续进行至308。否则，所述方法继续进行至304。
在308处，所述方法确定失火是否是催化剂损坏。当在预定数量的发动机循环期间检测到的失火数量大于第一值时，所述方法可以确定失火是催化剂损坏。如上所述，所述方法可以确定在预定数量的发动机循环期间失火相对于点火事件总数的百分比。当失火百分比大于第一百分比(例如，百分之12)时，所述方法可以确定失火是催化剂损坏。第一值和/或第一百分比可以是预定的。另外，所述方法可以基于在发动机速度、发动机负载、失火百分比和催化剂损坏之间的预定关系来确定第一百分比。如果失火是催化剂损坏，所述方法继续进行至310。否则，所述方法继续进行至312。在各种实施方式中，所述方法可以在确定是否设定失火故障指示器之前确定失火是否是催化剂损坏。备选地，所述方法可以同时确定是否设定失火故障指示器以及失火是否是催化剂损坏。
在312处，所述方法切换输送到发动机的一个或多个气缸(例如，所有气缸)的燃料的类型。例如，所述方法可以从使用第一燃料系统输送液体燃料切换成使用第二燃料系统输送气体燃料。备选地，所述方法可以从使用第一燃料系统输送气体燃料切换成使用第二燃料系统输送液体燃料。第二燃料系统可以独立于第一燃料系统输送燃料到发动机的气缸。
在310处，所述方法确定双燃料车辆的燃料系统中是否检测到故障。例如，所述方法可以确定燃料喷射器电路中是否检测到开路。燃料喷射器电路可包括燃料喷射器以及用于供应功率到所述燃料喷射器的电气部件(例如，继电器、导线和连接器)。如果在燃料系统中检测到故障，所述方法继续进行至316。否则，所述方法继续进行至314。
在314处，所述方法使用液体燃料来允许燃料富集并且从而冷却催化转换器并增加发动机的扭矩输出。例如，如果所述方法输送气体燃料到发动机的气缸，所述方法可以从输送气体燃料切换成输送液体燃料。如果所述方法已输送液体燃料到发动机的气缸，所述方法可以继续输送所述液体燃料到气缸。
在316处，所述方法确定是否在发动机的火花塞电路中检测到故障。火花塞电路可包括火花塞以及用于供应功率到所述火花塞的电气部件(例如，继电器、导线和连接器)。如果在火花塞电路中检测到故障，所述方法继续进行至314。否则，所述方法继续进行至318。
在318处，当任一种燃料输送到发动机的气缸时，所述方法确定是否检测到催化剂损坏的失火。例如，在使用第一燃料系统输送气体燃料时以及在使用第二燃料系统输送液体燃料时，所述方法都可以确定是否检测到催化剂损坏的失火。如果在任一种燃料输送到发动机的气缸时检测到催化剂损坏的失火，所述方法继续进行至314。如果在任一种燃料输送到发动机的气缸时没有检测到催化剂损坏的失火，或者如果所述方法尚未切换输送到气缸的燃料的类型，所述方法继续进行至312。
在320处，所述方法确定发动机中检测到的失火是否是周期性的。当在预定数量的发动机循环(例如，100个发动机循环)期间气缸中检测到的失火数量大于预定失火数量时，所述方法可以确定气缸周期性失火。如果检测到周期性失火，所述方法继续进行至322。否则，所述方法继续进行至324。
在322处，所述方法将发动机的周期性失火的气缸去激活。当将气缸去激活时，所述方法可以停止输送燃料和火花到气缸以及/或者停止打开气缸的进气和排气门。在324处，所述方法限制发动机的扭矩输出。另外，所述方法可以降低发动机的扭矩输出的上限。
前面的描述本质上仅是示例性的，决非旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广义教导可以各种形式实施。因此，虽然本公开包括特定示例，本公开的真实范围不应局限于这些示例，因为在对附图、详细说明和随后的权利要求书进行研究之后，其他修改将变得显而易见。如在此使用的，短语“A、B和C中的至少一个”应被解释为意指逻辑的(A或B或C)，其使用非排他性逻辑“或”。 应当理解的是，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以不同的次序(或同时)执行。
在本申请中(包括下面的定义)，术语“模块”可用术语“电路”代替。术语“模块”可涉及、是下列各项的一部分、或包括：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或者混合模拟/数字离散电路；数字、模拟或者混合模拟/数字集成电路、组合逻辑电路；场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享的、专用的或成组的)；存储由处理器执行的代码的存储器(共享的、专用的或成组的)；提供所述功能的其他适当硬件；或者上述中的某些或全部的组合（如在系统级芯片中）。
如上面使用的，术语“代码”可包括软件、固件和/或微代码，并且可涉及程序、例程、函数、类和/或对象。术语“共享处理器”包括执行来自多个模块的某些或全部代码的单个处理器。术语“成组处理器”包括与附加处理器组合地执行来自一个或多个模块的某些或全部代码的处理器。术语“共享存储器”包括存储来自多个模块的某些或全部代码的单个存储器。术语“成组存储器”包括与附加存储器组合地存储来自一个或多个模块的某些或全部代码的存储器。术语“存储器”可以是术语“计算机可读介质”的子集。术语“计算机可读介质”不包括传播穿过介质的临时性电气和电磁信号，并且可以因此被认为是有形和非临时性的。非临时性有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁性存储器和光学存储器。
本申请中描述的装置和方法可由一个或多个计算机程序部分或完全实施，所述一个或多个计算机程序由一个或多个处理器执行。计算机程序包括处理器可执行的指令，所述处理器可执行的指令存储于至少一个非临时性有形计算机可读介质上。计算机程序还可包括和/或依赖于所存储的数据。

Claims (10)

1. 一种系统，包括：
失火检测模块，所述失火检测模块检测发动机的气缸中的失火；以及燃料控制模块，所述燃料控制模块：
控制第一燃料系统来输送第一燃料到气缸；
控制第二燃料系统来输送第二燃料到气缸，其中所述第一燃料和所述第二燃料是不同类型的燃料；以及
当气缸中检测到失火时，从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。
2. 如权利要求1所述的系统，其中，所述第二燃料系统独立于所述第一燃料系统而输送所述第二燃料到气缸。
3. 如权利要求1所述的系统，其中，当气缸中的失火比率大于预定比率时，所述燃料控制模块从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。
4. 如权利要求3所述的系统，其中，当在预定数量的发动机循环期间的失火百分比小于预定百分比时，所述燃料控制模块从输送所述第一燃料到气缸切换成输送所述第二燃料到气缸。
5. 如权利要求4所述的系统，其中，所述燃料控制模块基于在发动机速度、发动机负载、失火百分比和催化剂损坏之间的预定关系来选择所述预定百分比。
6. 如权利要求5所述的系统，其中，所述第一燃料是气体燃料并且所述第二燃料是液体燃料。
7. 如权利要求6所述的系统，其中，当在所述预定数量的发动机循环期间的失火百分比大于所述预定百分比时所述燃料控制模块选择性地输送所述第二燃料到气缸。
8. 如权利要求7所述的系统，其中：
当在所述第一燃料系统、所述第二燃料系统和火花塞电路中的至少一个中检测到故障时，所述燃料控制模块输送所述第二燃料到气缸；以及
所述火花塞电路包括在气缸中生成火花的火花塞以及供应功率到所述火花塞的电子部件。
9. 如权利要求8所述的系统，还包括气缸去激活模块，所述气缸去激活模块在：
所述第二燃料输送到气缸时；以及
气缸周期性失火时，将气缸去激活。
10. 一种方法，包括：
检测发动机的气缸中的失火；以及
控制第一燃料系统来输送第一燃料到气缸；
控制第二燃料系统来输送第二燃料到气缸，其中所述第一燃料和所述第二燃料是不同类型的燃料；以及
当气缸中检测到失火时，从输送所述第一燃料到气缸选择性地切换成输送所述第二燃料到气缸。
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