CN104713729A - 用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法和系统 - Google Patents

用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种用于诊断汽油直喷式(GDI)发动机的故障的方法和系统，其在GDI发动机发生故障时可以通过强制驱动控制相关设备(或部件)来诊断导致故障的设备(或部件)。用于诊断GDI发动机的故障的方法可以包括验证是否从控制发动机的发动机控制单元输出故障代码；以及在从发动机控制单元输出故障代码时，通过用设定控制值强制驱动发动机的燃料系统设备来诊断燃料系统设备是否处于故障状态。

Description

用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法和系统
相关申请交叉引用
本申请要求2013年12月17日提交的韩国专利申请第10-2013-0157588号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于诊断汽油直喷式(GDI)发动机的故障的方法和系统，其诊断将燃料直接喷射到燃烧室中的汽油直喷式发动机的故障。
背景技术
作为汽油将燃料直接喷射到燃烧室中的发动机的汽油直喷式(GDI)发动机来在高压燃料泵中再次增压从安装在油箱中的低压燃料泵供应的燃料，并且将经增压的燃料供应至喷射器，以直接将燃料喷射到燃烧室中。
汽油直喷式发动机与高压系统和低压系统组合，从而形成GDI发动机系统，高压系统由高压控制阀、高压燃料泵、燃料压力传感器和喷射器构成，低压系统由低压燃料泵、燃料泵控制器和燃料压力传感器构成。
在GDI发动机系统中，由于燃料需要在高压下被喷射到燃烧室中，燃料供应系统进一步在高压系统中对由低压系统初级加压的燃料加压。由高压系统加压的燃料通过喷射器直接喷射到燃料室中。
在GDI发动机中，当燃料系统的部件中发生故障时会导致诸如输出不足、过度燃料消耗等等的问题，结果，需要诊断故障的类型。
现有的GDI发动机故障诊断(测试)的一个示例包括蒸发泄漏测试：当怀疑在GDI发动机的蒸发系统的部件中发生故障时，通过用发动机控制单元(ECU)的控制逻辑控制清洗阀来测量油箱中的压力以判断是否蒸发系统的该部分处于故障状态。
而且，可通过在油箱中安装燃料压力传感器来感测油箱中的压力变化而发现导致故障的部件。
然而，在现有的GDI发动机的情况下，当由于部件的异常表现而不是断开和短路而发生故障时，发动机控制单元仅显示诸如“对于目标压力的低压”或“对于目标压力的高压”的故障代码，因此，成因部件(设备)导致不知道实际问题是什么的现象。
因此，在相关的技术中，由于作为GDI发动机的燃料部件的喷射器、泵、压力传感器等等被任意更换，因此可能出现相同的问题。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明已致力于提供一种用于诊断GDI发动机中的故障的方法和系统，其在在GDI发动机中出现故障时可以通过强制驱动控制相关的设备(部件)来诊断导致故障的设备(部件)，防止故障再次出现，并且快速修复导致故障的设备(部件)。
本发明的多个方面提供一种用于诊断汽油直喷式(GDI)发动机的方法，包括：验证是否从控制发动机的发动机控制单元(ECU)输出故障代码；以及如果从发动机控制单元输出了故障代码，则通过用设定控制值强制驱动发动机的燃料系统设备来诊断燃料系统设备是否处于故障状态。
燃料系统设备可以包括燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器。
该方法可以进一步包括：如果从发动机控制单元输出了故障代码，则向下控制低压燃料泵的压力直到低压燃料泵的压力达到第一设定向下压力(例如，5bar)；如果低压燃料泵的压力变成第一设定向下压力，则将燃料压力传感器诊断为正常的；额外地向下控制低压燃料泵的压力直到低压燃料泵的压力变成第二设定向下压力(例如，4bar)；如果低压燃料泵的压力变成第二设定向下压力，则计算从第一设定向下压力到第二设定向下压力的变化倾斜；以及如果变化倾斜在设定值范围内(例如，1至10)，则将低压燃料泵诊断为正常的，并且如果变化倾斜不在设定值范围内，则将低压燃料泵诊断为处于故障状态。
该方法可以进一步包括如果即使低压燃料泵的向下压力控制时间超过设定时间(例如，10到60秒)，低压燃料泵的压力仍不变成第一设定向下压力，则将燃料压力传感器诊断为处于故障状态。
该方法可以进一步包括：用设定目标最大压力值(例如，150bar)控制高压燃料泵；如果高压燃料泵的压力变成目标最大压力值，计算向上压力变化倾斜直到高压燃料泵的压力变成目标最大压力值；以及如果向上压力变化倾斜在所述值范围(例如，1到10)内，则将高压燃料泵诊断为正常的，并且如果向上压力变化倾斜不在设定值范围内，则将高压燃料泵诊断为处于故障状态。
该方法可以进一步包括：禁止喷射器的操作；在阻止喷射器的操作之后，验证对应于喷射器的气缸中的失火；以及如果在气缸中出现失火，则将喷射器诊断为正常的，并且如果在气缸中没有出现失火，则将喷射器诊断为处于故障状态。
可以按燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和喷射器的顺序依次地执行燃料系统设备是否处于故障状态的诊断。
本发明的多个其他方面提供一种用于诊断汽油直喷式(GDI)发动机的故障的系统，包括：发动机控制单元(ECU)、低压燃料泵、高压燃料泵、喷射器、燃料压力传感器和故障诊断器，发动机控制单元(ECU)配置成控制发动机；低压燃料泵配置成对油箱的汽油燃料初级加压；高压燃料泵配置成对通过低压燃料泵加压的燃料次级加压；喷射器配置成将通过高压燃料泵加压的燃料直接喷射到发动机的燃烧室中；燃料压力传感器配置成检测低压燃料泵和高压燃料泵的压力；以及故障诊断器配置成如果从发动机控制单元输出故障代码，则诊断燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器是否处于故障状态，其中故障诊断器可以执行用于执行本发明的用于诊断GDI发动机中的故障的方法的命令。
根据本发明的多个方面，当在GDI发动机中出现故障时，可以通过强制驱动控制相关的设备(部件)来诊断导致故障的设备(部件)，因此可以防止故障的再次出现并且可以快速修复导致故障的设备(部件)。
本发明的方法和装置具有其它特征和优点，这些其它特征和优点将从结合于此的附图和以下具体实施方式中显而易见，或在附图和具体实施方式中详细陈述，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。
附图说明
图1为根据本发明的用于诊断GDI发动机的故障的示例性系统的构造图。
图2至4为根据本发明的用于诊断GDI发动机的故障的示例性方法的流程图。
图5为根据本发明的用于描述用于诊断GDI发动机的故障的示例性方法和示例性系统的运行的曲线图。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各个实施方式，其示例在附图中示出并在下文中描述。尽管本发明将与示例性实施方式相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方式。相反，本发明意图不仅覆盖示例性实施方式，而且覆盖可包含在如所附权利要求所定义的本发明的精神和范围内的各种替代方案、修改、等效物以及其它实施方式。
此外，在说明书中，除非另作说明，词“包括”和诸如“包括了”和“包含”之类的变型将被理解成隐含包括所陈述的要素，但不排除任何其他要素。
图1为根据本发明的各个实施方式的用于诊断GDI发动机的故障的系统的构造框图。根据本发明的各个实施方式的用于诊断GDI发动机的故障的系统为诊断并验证导致GDI发动机故障的设备或部件的故障诊断系统。
根据本发明的各个实施方式的用于诊断GDI发动机的故障的系统可包括发动机控制单元(ECU)100、低压燃料泵40、高压燃料泵30、喷射器20、燃料压力传感器60和故障诊断器200，发动机控制单元(ECU)100一般用于控制GDI发动机10(在下文中，简称为“发动机”)；低压燃料泵40用于对油箱50的汽油燃料初级加压；高压燃料泵30用于对由低压燃料泵40加压的燃料次级加压；喷射器20用于将由高压燃料泵30加压的燃料直接喷射到发动机10的燃料室中；燃料压力传感器60用于检测低压燃料泵40和高压燃料泵50的燃料压力；故障诊断器200用于在从发动机控制单元100输出了故障代码时诊断燃料压力传感器60、低压燃料泵40、高压燃料泵30和/或喷射器20是否处于故障状态。
在本发明的各个实施方式中，发动机10、ECU100、油箱50、低压燃料泵40、高压燃料泵30、喷射器20和/或燃料压力传感器60可以与相关技术中使用的相同或相似，因此，将省略对它们的详细描述。
从ECU100输出的故障代码可以与相关技术中使用的相同或相似。
故障诊断器200为包括一个或多个微处理器和/或由设定程序操作的微处理器的硬件，并且设定程序可由一系列命令形成，该一系列命令用于执行以下将描述的根据本发明的各个实施方式的用于诊断GDI发动机中的故障的方法。
在本发明的各个实施方式中，故障诊断器200可独立配置的，考虑到设计方面，其可以进一步可配置成包括ECU100，或包括在ECU100中。
在下文中，将参照所附附图详细描述根据本发明的各个实施方式的用于诊断GDI发动机的故障的方法。
图2为示出了根据本发明的各个实施方式的用于诊断GDI发动机的燃料压力传感器和低压燃料泵中的故障的方法的流程图。图3为示出了根据本发明的各个实施方式的用于诊断GDI发动机的高压燃料泵中的故障的方法的流程图。图4为示出了根据本发明的各个实施方式的用于诊断GDI发动机的喷射器中的故障的方法的流程图。
如图2所示，在从ECU100输出故障代码情况下，故障诊断器200执行向下压力控制直到低压燃料泵40变成第一设定向下压力(例如，5bar)((S110)、(S120)和(S130))。
从ECU100输出的故障代码可与相关技术中使用的相同或相似。
当低压燃料泵40的压力变成第一设定向下压力时，故障诊断器200判断燃料压力传感器60正常检测第一设定向下压力，从而诊断燃料压力传感器60是正常的(S140)。
故障诊断器200诊断燃料压力传感器60是正常的，并且其后再执行向下压力控制直到低压燃料泵40的压力变成第二设定向下压力(例如，4bar)(S150)。
当低压燃料泵40的压力变成第二设定向下压力时(S160)，故障诊断器200计算从第一设定向下压力到第二设定向下压力的变化倾斜(S170和图5中所示)。
当在步骤170中计算的变化倾斜在设定值范围内(例如，1到10)时(S180)，故障诊断器200将低压燃料泵40判断为正常操作，以将低压燃料泵40诊断为正常的(S190)，并且当变化倾斜不在设定值范围内时，将低压燃料泵40诊断为处于故障状态(S195)。可以根据设计方面和/或测试值确定设定值范围。
同时，虽然低压燃料泵40的向下压力控制时间超过设定时间(例如，10至60秒)，当低压燃料泵40的压力不变成第一设定向下压力时，故障诊断器200可以将燃料压力传感器60诊断为处于故障状态((S135)和(S145))。可以根据设计方面和/或测试值确定设定值范围。
参照图3，故障诊断器200诊断低压燃料泵40并且其后将高压燃料泵30控制到设定目标最大压力值(例如，150bar)以用于诊断高压燃料泵30(S210)。
当高压燃料泵30的压力根据故障诊断器200的控制变成目标最大压力值时(S220)，故障诊断器200计算向上压力变化倾斜直到高压燃料泵30的压力变成目标最大压力值(S230和图5所示)。
当计算到的向上压力变化倾斜在设定值范围内(例如，1到10)时(S240)，故障诊断器200判断高压燃料泵30正常操作，以将高压燃料泵30诊断为正常的(S250)，并且当计算到的向上压力变化倾斜不在设定值范围内时，将高压燃料泵30诊断为处于故障状态(S255)。可以根据设计方面和/或测试值确定设定值范围。
参照图4，故障诊断器200诊断高压燃料泵30，并且其后禁止喷射器20的操作以诊断喷射器20(S310)。在喷射器20的操作被阻止之后，故障诊断器200验证在对应于喷射器20的气缸中是否出现失火(S320)。
作为在步骤S320中验证是否出现失火的结果，当在气缸中出现失火时，故障诊断器200将喷射器200诊断为正常的(S330)，并且由于当气缸中不出现失火时喷射器20操作得不正常，故障诊断器200将喷射器20诊断为处于故障状态(S335)。
如上所述，故障诊断器200按燃料压力传感器60、低压燃料泵40、高压燃料泵30以及喷射器20的顺序依次执行燃料系统设备是否处于故障状态。
本发明的特定示例性实施方式的上述描述是为了说明和描述而给出。它们不旨在穷举或将本发明限制于所描述的精确形式，而且鉴于以上教导，许多修改和变化显然是可能的。选择和描述示例性实施方式以说明本发明的某些原理和它们的实际应用，由此使本领域普通技术人员能作出和利用本发明的各个示例性实施方式及其替代方案或修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价技术方案限定。

Claims (14)

1.一种用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法，包括：
验证是否从控制发动机的发动机控制单元输出故障代码；以及
在从所述发动机控制单元输出故障代码的情况下，通过用设定控制值强制驱动发动机的燃料系统设备来诊断燃料系统设备是否处于故障状态。
2.根据权利要求1所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法，其中：
所述燃料系统设备包括燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器。
3.根据权利要求2所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法，进一步包括：
如果从所述发动机控制单元输出故障代码,则控制所述低压燃料泵的向下压力直到所述低压燃料泵的压力达到第一设定向下压力；
如果所述低压燃料泵变成所述第一设定向下压力，则将所述燃料压力传感器诊断为正常；
额外地向下控制所述低压燃料泵的压力直到所述低压燃料泵的压力变成第二设定向下压力；
如果所述低压燃料泵的压力变成所述第二设定向下压力，则计算从所述第一设定向下压力到所述第二设定向下压力的变化倾斜；以及
如果所述变化倾斜在设定值范围内，则将所述低压燃料泵诊断为正常的，并且如果所述变化倾斜不在设定值范围内，则将所述低压燃料泵诊断为处于故障状态。
4.根据权利要求3所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法，进一步包括：
如果即使所述低压燃料泵的向下压力控制时间超过设定时间，所述低压燃料泵的压力仍不变成所述第一设定向下压力，则将所述燃料压力传感器诊断为处于故障状态。
5.根据权利要求2所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法，进一步包括：
用设定目标最大压力值控制所述高压燃料泵；
如果所述高压燃料泵的压力变成目标最大压力值，则计算向上压力变化倾斜直到所述高压燃料泵的压力变成所述目标最大压力值；以及
如果所述向上压力变化倾斜在设定值范围内，则将所述高压燃料泵诊断为正常的，并且如果所述向上压力变化倾斜不在设定值范围内，则将所述高压燃料泵诊断为处于故障状态。
6.根据权利要求2所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法，进一步包括：
阻止所述喷射器的操作；
在阻止所述喷射器的操作之后，验证对应于所述喷射器的气缸中的失火；以及
如果在所述气缸中出现失火，则将所述喷射器诊断为正常的，并且如果在所述气缸中没有出现失火，则将所述喷射器诊断为处于故障状态。
7.根据权利要求2所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法，其中：
按所述燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵以及喷射器的顺序依次地执行燃料系统设备是否处于故障状态的诊断。
8.一种用于诊断汽油直喷式发动机的故障的系统，包括：
发动机控制单元，所述发动机控制单元配置为控制发动机；
低压燃料泵，所述低压燃料泵配置成对油箱的汽油燃料初级加压；
高压燃料泵，所述高压燃料泵配置成对通过所述低压燃料泵加压的燃料次级加压；
喷射器，所述喷射器将通过所述高压燃料泵加压的燃料直接喷射到发动机的燃烧室中；
燃料压力传感器，所述燃料压力传感器配置成检测所述低压燃料泵和高压燃料泵的燃料压力；以及
故障诊断器，所述故障诊断器配置成如果从所述发动机控制单元输出故障代码，则诊断所述燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器是否处于故障状态，
其中所述故障诊断器执行用于执行根据权利要求1所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法的命令。
9.一种用于诊断汽油直喷式发动机的故障的系统，包括：
发动机控制单元，所述发动机控制单元配置为控制发动机；
低压燃料泵，所述低压燃料泵配置成对油箱的汽油燃料初级加压；
高压燃料泵，所述高压燃料泵配置成对通过所述低压燃料泵加压的燃料次级加压；
喷射器，所述喷射器将通过所述高压燃料泵加压的燃料直接喷射到发动机的燃烧室中；
燃料压力传感器，所述燃料压力传感器配置成检测所述低压燃料泵和高压燃料泵的燃料压力；以及
故障诊断器，所述故障诊断器配置成如果从所述发动机控制单元输出故障代码，则诊断所述燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器是否处于故障状态，
其中所述故障诊断器执行用于执行根据权利要求2所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法的命令。
10.一种用于诊断汽油直喷式发动机的故障的系统，包括：
发动机控制单元，所述发动机控制单元配置为控制发动机；
低压燃料泵，所述低压燃料泵配置成对油箱的汽油燃料初级加压；
高压燃料泵，所述高压燃料泵配置成对通过所述低压燃料泵加压的燃料次级加压；
喷射器，所述喷射器将通过所述高压燃料泵加压的燃料直接喷射到发动机的燃烧室中；
燃料压力传感器，所述燃料压力传感器配置成检测所述低压燃料泵和高压燃料泵的燃料压力；以及
故障诊断器，所述故障诊断器配置成如果从所述发动机控制单元输出故障代码，则诊断所述燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器是否处于故障状态，
其中所述故障诊断器执行用于执行根据权利要求3所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法的命令。
11.一种用于诊断汽油直喷式发动机的故障的系统，包括：
发动机控制单元，所述发动机控制单元配置为控制发动机；
低压燃料泵，所述低压燃料泵配置成对油箱的汽油燃料初级加压；
高压燃料泵，所述高压燃料泵配置成对通过所述低压燃料泵加压的燃料次级加压；
喷射器，所述喷射器将通过所述高压燃料泵加压的燃料直接喷射到发动机的燃烧室中；
燃料压力传感器，所述燃料压力传感器配置成检测所述低压燃料泵和高压燃料泵的燃料压力；以及
故障诊断器，所述故障诊断器配置成如果从所述发动机控制单元输出故障代码，则诊断所述燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器是否处于故障状态，
其中所述故障诊断器执行用于执行根据权利要求4所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法的命令。
12.一种用于诊断汽油直喷式发动机的故障的系统，包括：
发动机控制单元，所述发动机控制单元配置为控制发动机；
低压燃料泵，所述低压燃料泵配置成对油箱的汽油燃料初级加压；
高压燃料泵，所述高压燃料泵配置成对通过所述低压燃料泵加压的燃料次级加压；
喷射器，所述喷射器将通过所述高压燃料泵加压的燃料直接喷射到发动机的燃烧室中；
燃料压力传感器，所述燃料压力传感器配置成检测所述低压燃料泵和高压燃料泵的燃料压力；以及
故障诊断器，所述故障诊断器配置成如果从所述发动机控制单元输出故障代码，则诊断所述燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器是否处于故障状态，
其中所述故障诊断器执行用于执行根据权利要求5所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法的命令。
13.一种用于诊断汽油直喷式发动机的故障的系统，包括：
发动机控制单元，所述发动机控制单元配置为控制发动机；
低压燃料泵，所述低压燃料泵配置成对油箱的汽油燃料初级加压；
高压燃料泵，所述高压燃料泵配置成对通过所述低压燃料泵加压的燃料次级加压；
喷射器，所述喷射器将通过所述高压燃料泵加压的燃料直接喷射到发动机的燃烧室中；
燃料压力传感器，所述燃料压力传感器配置成检测所述低压燃料泵和高压燃料泵的燃料压力；以及
故障诊断器，所述故障诊断器配置成如果从所述发动机控制单元输出故障代码，则诊断所述燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器是否处于故障状态，
其中所述故障诊断器执行用于执行根据权利要求6所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法的命令。
14.一种用于诊断汽油直喷式发动机的故障的系统，包括：
发动机控制单元，所述发动机控制单元配置为控制发动机；
低压燃料泵，所述低压燃料泵配置成对油箱的汽油燃料初级加压；
高压燃料泵，所述高压燃料泵配置成对通过所述低压燃料泵加压的燃料次级加压；
喷射器，所述喷射器将通过所述高压燃料泵加压的燃料直接喷射到发动机的燃烧室中；
燃料压力传感器，所述燃料压力传感器配置成检测所述低压燃料泵和高压燃料泵的燃料压力；以及
故障诊断器，所述故障诊断器配置成如果从所述发动机控制单元输出故障代码，则诊断所述燃料压力传感器、低压燃料泵、高压燃料泵和/或喷射器是否处于故障状态，
其中所述故障诊断器执行用于执行根据权利要求7所述的用于诊断汽油直喷式发动机的故障的方法的命令。
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