一种发动机空气流量管理系统包括用于接收环境空气的入口部分和用于感测通过该入口部分的空气的质量流量的质量空气流量(MAF)传感器。该空气流量管理系统包括用于选择性地限制空气流量的节流阀体和用于感测该节流阀体的开度值的节流阀位置传感器(TPS)。该空气流量管理系统包括与该节流阀体流体连接的进气歧管，该进气歧管被配置为将空气流量引导到多个燃烧汽缸。歧管空气压力(MAP)传感器感测进气歧管处的空气压力。控制器被编程为监测来自MAF传感器、TPS以及MAP传感器中的每一个的信号，并且基于基于模型的值与对应的受监测信号之间的差值来产生残差值。响应动作是基于至少两个残差值的趋势。
Air Flow Management System and Method of Internal Combustion Engine
An engine air flow management system includes an inlet portion for receiving ambient air and a mass air flow (MAF) sensor for sensing air mass flow through the inlet portion. The air flow management system includes a throttle valve body for selectively limiting air flow and a throttle valve position sensor (TPS) for sensing the opening value of the throttle valve body. The air flow management system includes an intake manifold connected with the throttle body fluid, which is configured to guide air flow to multiple combustion cylinders. The manifold air pressure (MAP) sensor senses the air pressure at the intake manifold. The controller is programmed to monitor each signal from the MAF sensor, TPS and MAP sensor, and to generate residual values based on the difference between the model-based values and the corresponding monitored signals. Response actions are based on trends of at least two residual values.
【技术实现步骤摘要】
内燃机空气流量管理系统和方法
本公开涉及空气流量管理系统的预测和诊断。
技术介绍
某些控制器监测与对应的车辆系统相关联的传感器数据，并且可以诊断这些传感器中存在的故障。这种技术本质上是反应性的，并且可以限于当前状态条件而不估计故障严重程度或预测传感器中的任何劣化。因此，这种控制器可能无法预测传感器的未来健康状态和/或剩余使用寿命。
技术实现思路
一种用于内燃机的空气流量管理系统包括用于接收环境空气的入口部分和适于感测通过该入口部分的空气的质量流量的质量空气流量(MAF)传感器。该空气流量管理系统还包括用于选择性地限制来自入口部分的空气流量的包括阀的节流阀体和适于感测该节流阀体的限制值的节流阀位置传感器(TPS)。空气流量管理系统进一步包括：进气歧管，其与节流阀体流体连接并且被配置为将空气流量引导到多个燃烧汽缸中的每一个；以及歧管空气压力(MAP)传感器，其适于感测进气歧管处的空气压力。该空气流量管理系统进一步包括控制器，该控制器被编程为监测来自MAF传感器、TPS以及MAP传感器中的每一个的信号，并且基于基于模型的值与对应的受监测信号之间的差值来产生至少一个残差值。该控制器还被编程为响应于节流阀体阀的实际开度面积与目标开度面积之间的差值而产生空气流量变化补偿(AVC)值，并且基于至少一个残差值和AVC值来产生节流阀体焦化度量值。该控制器进一步被编程为响应于节流阀体焦化度量超过预定阈值而引起至少一个响应动作。一种对内燃机的空气流量管理系统进行预测的方法包括响应于检测到的空气流量变化而调整节流阀体阀位置控制信号，并且监测与对控制信号的调整程度对应的空气流量变化补偿(AVC)值。该方法进一步包括基于至少多个残差值和AVC值来产生节流阀体焦化严重程度度量，并且基于节流阀体焦化严重程度度量超过预定阈值来执行至少一个响应动作。提供了一种用于发动机空气流量管理系统的预测系统，该发动机空气流量管理系统具有适于感测通过入口部分的空气的质量流量的质量空气流量(MAF)传感器、适于感测入口部分下游的节流阀体的开度量的节流阀位置传感器(TPS)，以及适于检测节流阀体下游的进气歧管处的空气压力的歧管空气压力(MAP)传感器。该预测系统包括控制器，该控制器被配置为从包括至少所述MAF传感器、TPS以及所述MAP传感器的一组传感器中的每一个接收信号，该控制器还被配置为响应于检测到的空气流量变化而调整节流阀体阀位置控制信号，并且产生与对阀位置控制信号的调整程度对应的空气流量变化补偿(AVC)值。该控制器进一步被编程为在存储器中存储至少一个数学模型以基于从该组传感器接收的信号和AVC值来估计节流阀体阀污染。附图说明图1是用于内燃机的空气流量管理系统的示意图。图2A到图2C说明了用于多个传感器读数中的每一个传感器读数的数学模型。图3是用于计算多个残差值的算法的示意图。图4是与空气流量管理系统的多个传感器故障相关联的故障表。图5A到图5D是用于MAF传感器故障的传感器残差值的曲线图。图6A到图6D是用于MAP传感器故障的传感器残差值的曲线图。图7A到图7D是用于TPS故障的传感器残差值的曲线图。图8A到图8B是用于空气管理系统的预测算法的流程图。图9是用于计算节流阀体焦化严重程度度量的算法的示意图。图10是在车辆的多个驾驶循环中的节流阀体焦化严重程度度量的曲线图。图11是用于节流阀体焦化的预测算法的流程图。具体实施方式本文描述了本公开的实施例。然而，应当理解的是，所公开实施例仅仅是示例且其它实施例可以呈现各种和替代性形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可以被放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的具体结构和功能细节并不解释为限制，而仅仅解释为用于教导本领域技术人员以各种方式采用本专利技术的代表性基础。如本领域一般技术人员将理解的是，参考任何一个图式说明并描述的各个特征可以结合一个或多个其它图式中说明的特征以产生未明确说明或描述的实施例。所说明的特征组合提供用于典型应用的代表性实施例。然而，特定应用或实施方案可以期望与本公开的教导一致的特征的各个组合和修改。参考图1，用于发动机的空气管理系统100提供空气流量以在发动机操作期间支持燃烧。发动机包括具有多个燃烧汽缸102的缸体，往复式汽缸在该缸体内根据燃烧循环正时循环。发动机可以是汽油发动机、柴油发动机或需要计量空气流量来调节燃烧条件的任何其它类型的发动机。空气经由进气歧管104供给到每个汽缸102，该进气歧管104包括多个流道以将空气引导到每个汽缸。空气管道106被布置为根据需要从周围环境向发动机提供新鲜空气。空气沿着方向110在入口108处被吸入。可以提供空气过滤器112以减少被提供给发动机的空气流量中的颗粒和其它污染物。进气系统100包括多个传感器以收集关于空气流量的各种状况的数据以便优化燃烧。质量空气流量传感器(MAF)114被设置在空气入口部分附近，并且输出指示通过空气管106的空气的质量流量的信号。空气质量流量信息用于根据发动机输出需求向发动机输送与被提供用于燃烧的燃料质量对应的正确空气质量。进气的密度可以因该进气随着温度和压力的膨胀和收缩而变化。因此，MAF114还可以包括进气温度(IAT)传感器以提供热数据作为输入以进行调整来补偿这种温度变化。来自MAF传感器的输出信号允许精确控制发动机的空燃比。进气系统100还包括节流阀体116以调节从入口108传递到进气歧管104的空气量。节流阀体包括可变位置空气控制阀以改变空气流量限制的尺寸，并且因此计量被传递到进气歧管的空气量。在一些示例中，节流阀体116的阀是具有旋转盘118的蝶形阀，该旋转盘118将角位置在沿着管道(例如，方向110)大致上与空气流量对齐的第一位置与沿着管道与空气流量大致上垂直的第二位置之间改变。节流阀位置传感器(TPS)120输出指示盘118的角位置的信号。虽然通过示例提供了蝶形阀，但是根据本公开，能够调节与发动机需求对应的可变空气流量的其它装置也可能是合适的。节流阀体116可以进一步包括节流阀入口空气压力(TIAP)传感器以输出指示进入节流阀的空气压力的信号。基于传递到进气歧管的空气的量和状况，被引导到汽缸102以支持燃烧的空气的压力可以变化。另外，强制空气的装置(诸如涡轮增压器压缩机)可以进一步影响通过空气管理系统100的空气的压力。歧管绝对压力传感器(MAP)122监测歧管的进气部分处的空气压力。根据一些示例，MAF传感器为控制器124提供开环信号以预测空气流量信息，并且MAP122提供闭环反馈以便通过调整节流阀体的位置对预测的空气质量进行细微校正。进气系统传感器中的故障可能会导致发动机怠速不稳、发动机迟滞以及燃料经济性差，从而导致故障指示符标志和/或发动机模式动力降低。例如，一些常见的故障模式包括由于老化和传感器信号漂移引起的污染或腐蚀相关劣化。根据本公开的各方面，提供了用于检测和预测空气管理系统传感器性能劣化的系统诊断和预测方法。提供控制器124以监测和控制空气管理系统100的操作。控制器124包括一个或多个数字计算机，每个数字计算机具有微处理器或中央处理单元(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可编程只读存储器(EPROM)、高速时钟、模数器(A/D)和数模(D/本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种对内燃机的空气流量管理系统进行预测的方法，包括：响应于检测到的空气流量变化而调整节流阀体阀位置控制信号；监测与对所述控制信号的调整程度对应的空气流量变化补偿AVC值；基于至少多个残差值和AVC值来产生节流阀体焦化严重程度度量；以及基于所述节流阀体焦化严重程度度量超过预定阈值来执行至少一个响应动作。
【技术特征摘要】
2017.08.24 US 15/6853361.一种对内燃机的空气流量管理系统进行预测的方法，包括：响应于检测到的空气流量变化而调整节流阀体阀位置控制信号；监测与对所述控制信号的调整程度对应的空气流量变化补偿AVC值；基于至少多个残差值和AVC值来产生节流阀体焦化严重程度度量；以及基于所述节流阀体焦化严重程度度量超过预定阈值来执行至少一个响应动作。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述至少一个响应动作包括基于所述节流阀体焦化度量超过预定严重程度阈值来产生严重程度指示符。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括存储多个渐进严重程度...
【专利技术属性】
技术研发人员：C·桑卡瓦拉姆，段时鸣，L·威金斯，S·利瓦伊约基，D·索雷尔，T·库兹马诺维，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。