專利名稱：用于在侵入測試過程中控制發動機扭矩的方法和設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及車輛控制系統，特別是涉及用于在侵入測試過程中控制發動機內的扭 矩的車輛控制系統。
背景技術：
本節提供了和本發明有關的背景信息，其并不必然是現有技術。這里所提供的背 景信息是用于從總體上呈現本發明背景的目的。發明人的一部分工作在背景技術部分中被 描述，這部分內容以及在提交申請時該描述中不另構成現有技術的方面，既不明確也不暗 示地被承認是破壞本發明的現有技術。機動車輛可包括動力系，動力系包括動力裝置(例如發動機、電動機、和/或它們 的組合)、多速變速器、以及差動器或最終傳動系。動力裝置可以包括用于產生驅動扭矩的 發動機，該扭矩通過變速器的多個齒數比中的一個傳遞到最終傳動系，以驅動車輛的輪子。 所述發動機可以通過燃燒發動機汽缸內的空氣燃料混合物來產生驅動扭矩。所述空氣燃料 混合物可以由一個或多個電子控制模塊控制。一些系統診斷是在車輛運行的時候在車輛上進行的。由于車輛是在運行中，因此 系統診斷可能是侵入式的。系統診斷的一種類型是燃料調節系統診斷(FASD)。FASD在診 斷許多燃料輸送、空氣輸送和一些排氣系統故障上是有效的。由于FASD測試的一些部分是 侵入式的，因此由空氣/燃料輸送紊亂(尤其是在怠速或低速情況下)引起的駕駛性問題對 于車輛操作者而言就很明顯。

發明內容
本發明提供了用于減少車輛上的侵入式系統診斷對駕駛性的影響的系統和方法。在本發明的一方面，一種控制發動機的方法包括關閉罐凈化閥，執行系統診斷， 確定扭矩變化，將發動機扭矩改變為對應于扭矩變化的變化后的扭矩，以及打開凈化閥。在本發明的另一方面，一種用于控制發動機的控制系統包括控制模塊。所述控制 模塊包括在系統診斷過程中關閉罐凈化閥的蒸發控制閥模塊。扭矩確定模塊確定系統診斷 結束時的扭矩變化。扭矩調節模塊將發動機扭矩改變為對應于扭矩損失的增加的扭矩。所 述蒸發控制閥模塊在診斷結束時打開所述凈化閥。本發明還提供了以下方案
方案1. 一種控制發動機的方法，包括 關閉罐凈化閥； 執行系統診斷； 確定扭矩的變化；
為所述系統診斷結束時的燃料供應變化而產生發動機扭矩儲備； 當所述系統診斷結束時，利用快速發動機致動器抵消來自燃料供應變化的發動機怠速 偏差；和打開所述凈化閥。方案2.如方案1所述的方法，其中，產生發動機扭矩儲備包括在打開所述凈化閥 之前的第一時間段產生所述發動機扭矩儲備。方案3.如方案2所述的方法，其中，產生發動機扭矩儲備包括在打開所述凈化閥 后保持所述發動機扭矩儲備并持續第二時間段。方案4.如方案3所述的方法，其中，改變所述發動機扭矩包括使節流閥信號從第 一水平變為第二水平，并且在所述第二時間之后使所述節流閥信號從第二水平變為所述第 一水平。方案5.如方案1所述的方法，其中，改變所述發動機扭矩包括使節流閥信號從第 一水平變為第二水平。方案6.如方案1所述的方法，其中，改變所述發動機扭矩包括改變火花正時。方案7.如方案1所述的方法，其中，改變所述發動機扭矩包括改變節流閥和改變 火花正時。方案8.如方案1所述的方法，其中，打開所述凈化閥包括在產生所述發動機扭矩 儲備之后打開所述凈化閥。方案9.如方案1所述的方法，其中，確定最大可能扭矩損失包括根據所命令的最 大燃料水平中的最大可能變化來確定所述最大可能扭矩損失。方案10.如方案1所述的方法，其中，確定扭矩的變化包括根據長期存儲器值、短 期存儲器值和空氣質量來確定所述扭矩的變化。方案11.如方案1所述的方法，還包括改變所述快速發動機致動器火花以調節 發動機扭矩來抵消發動機速度偏差，從而消耗所述扭矩儲備。方案12.如方案11所述的方法，其中，執行所述系統診斷是在確定扭矩損失變化 之前執行的，并且其中，打開所述凈化閥包括在所述系統診斷結束時打開所述凈化閥。方案13. —種控制發動機的方法，包括 在系統診斷過程中關閉罐凈化閥；
執行所述系統診斷；
當所述系統診斷結束且所述罐凈化閥打開時，確定由燃料供應變化引起的最大可能扭 矩損失；
通過在打開凈化閥之前的預定第一時間段打開節流閥并延遲火花來產生扭矩儲備； 此后，打開所述凈化閥并結束所述診斷測試；
根據與使用了所述扭矩儲備的怠速之間的發動機速度偏差，采用火花來調節所述發動 機扭矩；和
在打開所述凈化閥后第二預定時間段內保持所述扭矩儲備，并結束所述診斷測試。方案14.如方案13所述的方法，其中，產生所述發動機扭矩儲備包括使節流閥信 號從第一水平變為第二水平。方案15.如方案13所述的方法，還包括在打開所述凈化閥之前，等待對應于空 氣傳輸延遲的預定時間。方案16. —種用于發動機的控制模塊，包括 蒸發控制閥模塊，用于在系統診斷過程中關閉罐凈化閥；扭矩確定模塊，用于確定扭矩變化，并為所述系統診斷結束時的燃料供應變化產生扭 矩儲備；和
扭矩調節模塊，用于當所述系統診斷結束時，控制快速發動機致動器以抵消來自燃料 供應變化的發動機怠速偏差；
所述的蒸發控制閥模塊在所述診斷結束時打開所述凈化閥。方案17.如方案16所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊在打開所述凈化閥之前 的第一時間段產生所述發動機扭矩儲備。方案18.如方案17所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊在打開所述凈化閥之后 產生所述發動機扭矩儲備并持續第二時間段。方案19.如方案18所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊使所述發動機扭矩從第 一水平改變到第二水平，并在所述第二時間之后使所述節流閥信號從第二水平改變到所述 第一水平。方案20.如方案16所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊通過改變節流閥信號來 改變所述發動機扭矩。方案21.如方案16所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊通過改變火花正時來改 變所述發動機扭矩。以下提供的詳細描述將使本發明的更多應用領域變得清楚。應當理解，這些詳細 的描述和特定的例子，在指示了本發明的優選實施例的同時，僅僅出于解釋說明的目的，而 不意圖構成對本發明范圍的限制。


根據下文詳細的說明和附圖，將更有利于對本發明的全面理解，附圖中 圖1是發動機和發動機控制系統的功能框圖2是圖1中用于執行本發明之方法的控制系統的框圖； 圖3是用于執行本發明之方法的流程圖；和 圖4是節流閥、火花和FASD隨時間變化的圖。
具體實施例方式接下來有關優選實施例的描述在本質上僅僅是示例性的，決不意圖限制本發明、 及其應用或使用。如本文中所使用的，術語“模塊”是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執 行一個或多個軟件或固件程序的處理器(共用的、專用的或成組的)和存儲器、組合邏輯電 路、和/或其他能提供所述功能的合適部件。如本文中所使用的，術語“增壓”是指，通過像 渦輪增壓器這樣的輔助強制進氣系統，使一定量的壓縮空氣進入發動機。術語“正時”通常 是指開始將燃料弓I入發動機汽缸(燃料噴射)的時刻。現在參考圖1，示意性地示出了根據本發明的示例性發動機控制系統10。發動機 控制系統10包括發動機12和控制模塊14。發動機12包括進氣歧管15、具有燃料噴射器的 燃料噴射系統16、以及排氣系統17。系統10還可以包括渦輪增壓器18。示例性發動機12 包括6個汽缸20，所述6個汽缸20構造成處于V型布置的相鄰汽缸排22、24。雖然圖1描 繪了 6個汽缸(N = 6)，但是應當意識到，發動機12也可以包括更多或更少汽缸20。例如，具有2、4、5、8、10、12和16個汽缸的發動機都是可以設想的。還應當意識到，發動機12還 可以具有直列型的汽缸構造。雖然這里設想的是采用直接噴射的汽油動力型內燃發動機， 然而本發明還可以適用于端口燃料(非直接)噴射、柴油或其他替代性燃料源。在發動機運行過程中，空氣通過由發動機進氣沖程所產生的入口真空被吸入進氣 歧管15中。空氣從進氣歧管15被吸進各單獨汽缸20，并在其中被壓縮。燃料由噴射系統 16噴射。空氣/燃料混合物被壓縮，壓縮產生的熱量和/或電能點燃空氣/燃料混合物。 排氣通過排氣導管沈從汽缸20排出。排氣驅動渦輪增壓器18的渦輪葉片25，其繼而又驅 動壓縮機葉片25。壓縮機葉片25能夠將額外的空氣輸送(增壓)給進氣歧管15，并送入汽 缸20中以供燃燒。渦輪增壓器18可以是任一種合適的渦輪增壓器，例如但不限于可變噴嘴渦輪增 壓器(VNT)。渦輪增壓器18可以包括多個可變位置葉片27，可變位置葉片27根據來自控 制模塊14的信號調節輸送給發動機12的空氣量。更具體地，葉片27可以在全開位置和全 閉位置之間運動。當葉片27處于全閉位置時，渦輪增壓器18將最大量的空氣送入進氣歧 管15，繼而進入發動機12。當葉片27處于全開位置時，渦輪增壓器18將最少量空氣送入 發動機12。通過有選擇地使葉片27定位在全開和全閉位置之間來調節所輸送的空氣量。渦輪增壓器18包括電子控制葉片螺線管觀，該螺線管操縱流向葉片致動器(未示 出)的液壓流體流。葉片致動器控制葉片27的位置。葉片位置傳感器30根據葉片27的物 理位置生成葉片位置信號。增壓傳感器31根據由渦輪增壓器18輸送給進氣歧管15的額 外空氣來生成增壓信號。雖然此處實施的渦輪增壓器被描述為VNT，但是仍然可以設想，能 夠使用采用了不同電子控制方法的其他渦輪增壓器。歧管絕對壓力(MAP)傳感器34位于進氣歧管15上，并且根據進氣歧管15內的壓 力來提供MAP信號。空氣質量流量(MAF)傳感器36位于空氣入口內，并且根據流入進氣歧 管15的空氣質量來提供空氣質量流量(MAF)信號。控制模塊14利用MAF信號來確定供應 給發動機的A/F比。RPM傳感器44 (例如曲軸位置傳感器)提供了發動機速度信號。進氣 歧管溫度傳感器46生成進氣溫度信號。控制模塊14將噴射器正時信號傳至噴射系統16。 車輛速度傳感器49生成車輛速度信號。排氣導管沈可以包括排氣再循環(EGR)閥50。EGR閥50能夠使部分排氣再循環。 控制器14可以控制EGR閥50以獲取期望的EGR率。控制模塊14控制發動機系統10的總體運行。更具體地，控制模塊14根據各種參 數來控制發動機系統的運行，這些參數包括但不限于駕駛者輸入、穩定性控制，等等。控制 模塊14可以被提供為發動機控制模塊(ECM)。控制模塊14還可以通過調節到達葉片螺線管28的電流來調節渦輪增壓器18的 運行。根據本發明實施例的控制模塊14可以和葉片螺線管觀通信，從而提供進入到進氣 歧管15中的增加的空氣流(增壓)。排氣氧傳感器60可以置于排氣歧管或排氣導管內，以提供對應于排氣中的氧氣
量的信號。燃料箱62也可以與車輛關聯，以便為車輛提供燃料。蒸發罐64可以與燃料箱62 流體連通。蒸發罐64被用于接收來自燃料箱的燃料蒸氣并將燃料蒸氣儲存在其中。閥66 與罐64關聯。閥66由控制模塊14控制，并允許蒸氣以受控制的方式從罐64穿過至進氣歧管15。罐64被用于儲存通常在燃料系統里產生的蒸發排放物，并阻止它們散逸到大氣 中。當閥66打開并且進氣歧管15產生真空時，罐64通過新鮮空氣入口 70吸入新鮮空氣。 導管68允許儲存在罐64內的蒸氣被吸入進氣歧管15而不是被排放到環境中去。閥66會 在各種工況下打開，例如當冷卻劑溫度高于預定溫度時。在燃料調節系統診斷(FASD)過程 中也可能存在閥66的操作。當凈化閥66從關閉位置打開時(當侵入測試完成時)，可以觀 察到由凈化閥打開轉換時燃料供應動力學的不精確而導致的明顯的發動機速度波動。也就 是說，長期存儲器值中的變動可能表示了人為的不同情況，例如不尋常的富燃(rich)情況。現在參考圖2，示出了控制模塊14的示意性簡化框圖。控制模塊14內的每個模塊 都可互相連接。控制模塊14可以在其中包括用于實施本發明方法的各種模塊。燃料調節 系統診斷模塊210用于實施侵入測試，例如燃料調節系統診斷。短期燃料校正模塊212用 于提供短期燃料校正信號。蒸發閥控制模塊214用于響應于各種輸入(例如燃料調節系統診斷模塊210)來控 制蒸發閥或凈化閥。長期燃料校正模塊216用于生成長期燃料校正信號(LTM)。長期校正信號變化得 不如短期值那么快。長期校正信號提供了富燃或貧燃(lean)的指示。空氣-燃料確定模塊218可以用于確定空氣-燃料比是富燃還是貧燃。空氣-燃 料確定模塊218可以確定富燃狀態或貧燃狀態。穩態確定模塊220用于確定發動機是否運行在穩定狀態。以下將會有描述，穩定 狀態可以包括當曲軸速度穩定或處于較低速度的時候由歧管絕對壓力確定的負載是穩定 的，或者發動機處于怠速。控制模塊14還可以包括扭矩確定模塊224，該模塊用于確定來自各種其他模塊的 輸出的扭矩損失，這些模塊包括FASD模塊210、短期校正模塊212、長期校正模塊216、空氣 燃料模塊218、蒸發閥控制模塊214和穩態確定模塊220。即時扭矩可以小于預測扭矩，以便提供扭矩儲備(以下將會有詳細描述)和滿足暫 時的扭矩降低。僅為舉例，當車輛速度接近超速閾值和/或當牽引控制系統感測到車輪打 滑的時候，可能就需要暫時降低扭矩。即時扭矩可以通過改變響應迅速的發動機致動器而獲得，而較慢的發動機致動器 可用于準備預測扭矩。例如，在汽油發動機中，火花提前可被迅速地調整，而空氣流量和凸 輪相位器位置則由于機械滯后時間而響應較慢。還有，空氣流量的變化受到進氣歧管內空 氣傳輸延遲的影響。另外，直到空氣被吸入汽缸、壓縮和燃燒之前，空氣流量中的變化并不 明確表現為扭矩變化。扭矩儲備可以通過以下來獲得，即設定較慢的發動機致動器以產生預測扭矩，同 時設定較快的發動機致動器以產生小于預測扭矩的即時扭矩。例如，節流閥會被打開，從 而增加空氣流量并準備產生預測扭矩。同時，火花提前會被減少(換言之，火花正時會被延 遲)，從而將實際的發動機扭矩輸出降低到即時扭矩。預測扭矩和即時扭矩之間的差可稱為扭矩儲備。當存在扭矩儲備時，可通過改變 較快的致動器來使發動機扭矩從即時扭矩迅速地提高至預測扭矩。因而，無需等待由調節 某個較慢致動器而產生的扭矩變化就可以獲得預測扭矩。控制模塊14還可以包括扭矩調節模塊226。扭矩調節模塊2 可用于以各種方式來調節發動機扭矩。當從凈化“關”切換為凈化“開”的時候，退出FASD時(凈化閥打開 時)的最大可能扭矩損失將通過利用由“燃料供應長期存儲器值”中的改變引起的所命令燃 料的最大增量變化而被計算出來。計算出的由燃料供應誤差所引起的最大可能扭矩損失可 用于發送扭矩儲備請求。扭矩儲備可用于迅速增加扭矩以補償由燃料供應誤差引起的扭矩 損失。當扭矩儲備已經建立且凈化閥打開時，發動機速度可被監測以確定是否需要對即時 扭矩進行調節以補償燃料供應誤差。當出現發動機速度低于期望怠速的下跌量大于預定量 (例如25 rpm)時，發動機可以增加即時扭矩，從而消耗扭矩儲備。這會驅使發動機速度回 升。如果出現發動機速度高于期望怠速的突變量大于25 rpm時，發動機可以降低即時扭矩 并維持一段預定的時間。這會使發動機速度回落。計時器模塊2 可用于記錄各種不同的時長，包括從所命令的診斷測試開始時的 時間、或直到診斷測試將要結束的時間。用于被調節扭矩請求的時間也可以由計時器模塊 2 來確定。當然，也可以提供其他的計時確定。控制器14還可以包括存儲器230。存儲器230可以存儲各種數據以及與各種模塊 210-228相關的中間計算。存儲器230可以是各種類型的存儲器，包括易失性存儲器、非易 失性存儲器、不失效(ke印alive)存儲器、或它們的各種組合。現在參考圖3，詳細描述了一種圍繞侵入診斷程序來控制發動機的方法。在步驟 310中，諸如燃料調節系統診斷(FASD)之類的診斷程序(系統診斷)被執行。應指明的是， 該程序可以在診斷開始的時候被執行。例如，步驟310可以恰好在下面的步驟326中關閉 凈化閥之前或之后執行。用于蒸發罐的凈化閥在步驟312中關閉。通常，當凈化閥打開時， 系統會協同診斷程序的運行以補償可能的扭矩損失。應該指明的是，當存在穩態驅動狀況 時，該程序就會發生。穩態驅動狀況可以是怠速狀況或低速的車輛駕駛狀況。本方法確定 了增加的扭矩量，但如果由FASD引起的燃料中的增量變化使得扭矩增加不再發生，則可以 想到能夠確定扭矩的降低量。所命令的燃料總量必須被執行。如下所述，所命令的燃料總 量使用了基本燃料命令、長期存儲器校正和短期存儲器校正。所命令的燃料總量=基本燃料命令(預測的空氣質量/所命令的A/F)X [1 + (長 期存儲器校正一 1) + (總的短期校正一 1)]。在穩態怠速狀況或低速駕駛狀況時，所命令的燃料的最大增量變化等于所命令的 燃料基本量乘以長期存儲器中的變化，以下會詳細說明。所命令的燃料的最大增量變化=(所命令的燃料基本量)X (長期存儲器中的增量 變化)。該增量變化是由于蒸發罐凈化閥從“關”位置變到“開”位置。穩態可以通過空氣質量流量的變化率小于校正值來確定，如以下所描述的那樣。穩態的定義MAF變化率<校正值。在步驟314中，獲得長期和短期存儲器校正值。在步驟316中，確定診斷結束時的 可能扭矩損失。上述的燃料供應變化量可以輸入到圖2所示的扭矩確定模塊224中，以確 定所要獲得的扭矩儲備量。燃料供應的變化決定了系統中的扭矩損失量。步驟316確定 了退出診斷時的可能扭矩損失，步驟318請求與診斷結束之前的扭矩損失相對應的扭矩儲 備。診斷之前扭矩在系統中被建立起來的時間稱為時間T1，以下將會說明。也就是說，時間 T1對應于一段時間量，其允許發動機內建立達到可能扭矩損失水平的扭矩。為了補償扭矩 損失，通過在步驟320中調節節流閥和在步驟322中調節火花來請求扭矩儲備。當診斷于步驟3 完成時，凈化閥在步驟326中打開。在步驟328中，根據發動機速度和期望的怠速 之間的偏差來調節即時扭矩，從而在步驟329中，在燃料調節系統診斷結束后，所命令的穩 態扭矩儲備被保持一段預定的時間量T2。在燃料調節系統診斷結束時，扭矩儲備請求在步 驟330中被去除，節流閥和火花在步驟332重返其正常的怠速水平。現在參考圖4，該圖表示了燃料調節系統診斷、節流閥和火花之間的相對時間線 (timeline)。信號410是燃料調節系統診斷侵入測試開/關信號。信號412是節流閥信號， 信號414是火花信號。在診斷侵入測試過程中(凈化閥處于關的位置)，由于發動機的速度 波動，節流閥信號412可在診斷測試結束前以及在時刻416發生的凈化閥打開之前的T1時 間勻變上升。在對應于時刻416之前的時間T1的時刻418處，節流閥信號增大，直到診斷 測試結束且閥從關閉位置打開為止。在同一時刻418，火花可下降直到時刻416。火花下降 對于在由于節流閥的增大而增加氣流的情況下保持同樣的發動機輸出扭矩是有必要的。增 大的節流閥信號412在時刻416達到最大值并保持了一段時間T2,時間T2長到足以防止發 動機速度的波動。在時刻416，凈化閥打開，同時扭矩儲備處于扭矩儲備水平并保持了時間 段T2。在時間段1~2期間，火花根據來自燃料供應誤差的發動機速度誤差進行調節。在時刻 422，節流閥信號回到FASD侵入診斷之前的水平。相應地，火花也回到FASD侵入診斷之前 的水平。燃料供應的短期比例和積分項的值可以通過將作為(實際發動機RPM —期望發動 機RPM)之函數的比例因子乘以初始的燃料供應短期值來加以改變。當(實際發動機RPM -期望發動機RPM)的絕對值大于校正值以及在退出FASD后(凈化閥從“關”到“開”)的校正 持續時，上述情況就可以實現。當凈化閥被“關閉”以啟動侵入檢測時，在對閉環LTM燃料供應項進行濾波之前加 入了純時間延遲。當凈化閥在侵入檢測結束時“打開”的時候也這樣做。在這段時間內，閉 環LTM保持不變，直到濾波開始發生。這么做是為了在影響到汽缸內的燃料之前就模擬凈 化閥內變化的傳輸延遲，還可以幫助最大限度地減少燃料供應誤差。這種延遲對于端口燃 料噴射式發動機和直接噴射式發動機會有所不同。根據本發明說明書的以上描述，本領域技術人員可以根據其教導以各種形式實施 本發明。因此，盡管說明書中記載了特定的實施例，但是本發明的真正范圍并不限于此，因 為在本領域技術人員研究了附圖、說明書和所附權利要求后，其他各種修改將變得明顯。
權利要求
1.一種用于發動機的控制模塊，包括蒸發控制閥模塊，用于在系統診斷過程中關閉罐凈化閥；扭矩確定模塊，用于確定扭矩變化，并為所述系統診斷結束時的燃料供應變化產生扭 矩儲備；和扭矩調節模塊，用于當所述系統診斷結束時，控制快速發動機致動器以抵消來自燃料 供應變化的發動機怠速偏差；所述的蒸發控制閥模塊在所述診斷結束時打開所述凈化閥。
2.如權利要求1所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊在打開所述凈化閥之前的第一 時間段產生所述發動機扭矩儲備。
3.如權利要求2所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊在打開所述凈化閥之后產生所 述發動機扭矩儲備并持續第二時間段。
4.如權利要求3所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊使所述發動機扭矩從第一水平 改變到第二水平，并在所述第二時間之后使所述節流閥信號從第二水平改變到所述第一水 平。
5.如權利要求1所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊通過改變節流閥信號來改變所 述發動機扭矩。
6.如權利要求1所述的系統，其中，所述扭矩調節模塊通過改變火花正時來改變所述 發動機扭矩。
全文摘要
本發明涉及用于在侵入測試過程中控制發動機扭矩的方法和設備。具體地，提供了一種用于控制發動機的控制系統和方法，其包括控制模塊。所述控制模塊包括在系統診斷過程中關閉罐凈化閥的蒸發控制閥模塊。扭矩確定模塊確定系統診斷結束時的扭矩變化。扭矩調節模塊將發動機扭矩改變為對應于扭矩變化的變化后的扭矩。所述蒸發控制閥模塊在診斷結束時打開所述凈化閥。
文檔編號F02M25/08GK102062026SQ201010546450
公開日2011年5月18日 申請日期2010年11月18日 優先權日2009年11月18日
發明者C·E·惠特尼, I·J·麥尤恩, J·彭, L·王, Z·王 申請人:通用汽車環球科技運作公司