控制雙燃料車輛中的發(fā)動機以防止由于發(fā)動機失火而損壞催化劑的系統(tǒng)和方法
【專利摘要】一種控制雙燃料車輛中的發(fā)動機以防止由于發(fā)動機失火而損壞催化劑的系統(tǒng)和方法。一種根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括失火檢測模塊和燃料控制模塊。所述失火檢測模塊檢測發(fā)動機的氣缸中的失火。所述燃料控制模塊控制第一燃料系統(tǒng)以便輸送第一燃料到氣缸并且控制第二燃料系統(tǒng)以便輸送第二燃料到氣缸。所述第一燃料和所述第二燃料是不同類型的燃料。當在氣缸中檢測到失火時，所述燃料控制模塊從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
【專利說明】控制雙燃料車輛中的發(fā)動機以防止由于發(fā)動機失火而損壞催化劑的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本公開涉及用于在雙燃料車輛中控制發(fā)動機以防止由于發(fā)動機失火(mi Sf ire )而損壞催化劑的系統(tǒng)和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在此提供的背景描述用于總體上介紹本公開的背景之目的。在本【背景技術(shù)】部分描述的范圍內(nèi)，當前署名的發(fā)明人的成果，以及在提交時可能不另外地構(gòu)成為現(xiàn)有技術(shù)的本描述的方面，既非明示也非暗示地被承認作為對抗本公開的現(xiàn)有技術(shù)。
[0003]內(nèi)燃發(fā)動機使氣缸內(nèi)的空氣和燃料混合物燃燒來驅(qū)動活塞，這產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。到發(fā)動機中的空氣流是通過節(jié)氣門調(diào)整的。更具體地，節(jié)氣門調(diào)節(jié)節(jié)氣面積，這增加或減少到發(fā)動機中的空氣流。隨著節(jié)氣面積增加，到發(fā)動機中的空氣流增加。燃料控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)燃料噴射的速率，以便提供期望的空氣/燃料混合物到氣缸以及/或者以便實現(xiàn)期望的扭矩輸出。增加提供到氣缸的空氣和燃料的量使發(fā)動機的扭矩輸出增加。
[0004]在火花點火發(fā)動機中，火花起動提供到氣缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮點火發(fā)動機中，氣缸中的壓縮使提供到氣缸的空氣/燃料混合物燃燒?；鸹ㄕ龝r和空氣流可以是用于調(diào)節(jié)火花點火發(fā)動機的扭矩輸出的主要機制，而燃料流可以是用于調(diào)節(jié)壓縮點火發(fā)動機的扭矩輸出的主要機制。當發(fā)動機失火時，提供到氣缸的空氣/燃料混合物可能根本未燃燒或者可能僅部分燃燒。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]一種根據(jù)本公開的原理的系統(tǒng)包括失火檢測模塊和燃料控制模塊。所述失火檢測模塊檢測發(fā)動機的氣缸中的失火。所述燃料控制模塊控制第一燃料系統(tǒng)以便輸送第一燃料到氣缸并且控制第二燃料系統(tǒng)以便輸送第二燃料到氣缸。所述第一燃料和所述第二燃料是不同類型的燃料。當在氣缸中檢測到失火時，所述燃料控制模塊從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
[0006]本發(fā)明還存在如下方案:
1.一種系統(tǒng)，包括:
失火檢測模塊，所述失火檢測模塊檢測發(fā)動機的氣缸中的失火；以及燃料控制模塊，所述燃料控制模塊:
控制第一燃料系統(tǒng)來輸送第一燃料到氣缸；
控制第二燃料系統(tǒng)來輸送第二燃料到氣缸，其中所述第一燃料和所述第二燃料是不同類型的燃料；以及
當氣缸中檢測到失火時，從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
[0007]2.如方案I所述的系統(tǒng)，其中，所述第二燃料系統(tǒng)獨立于所述第一燃料系統(tǒng)而輸送所述第二燃料到氣缸。
[0008]3.如方案I所述的系統(tǒng)，其中，當氣缸中的失火比率大于預(yù)定比率時，所述燃料控制模塊從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
[0009]4.如方案3所述的系統(tǒng)，其中，當在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間的失火百分比小于預(yù)定百分比時，所述燃料控制模塊從輸送所述第一燃料到氣缸切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
[0010]5.如方案4所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料控制模塊基于在發(fā)動機速度、發(fā)動機負載、失火百分比和催化劑損壞之間的預(yù)定關(guān)系來選擇所述預(yù)定百分比。
[0011]6.如方案5所述的系統(tǒng)，其中，所述第一燃料是氣體燃料并且所述第二燃料是液體燃料。
[0012]7.如方案6所述的系統(tǒng)，其中，當在所述預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間的失火百分比大于所述預(yù)定百分比時所述燃料控制模塊選擇性地輸送所述第二燃料到氣缸。
[0013]8.如方案7所述的系統(tǒng)，其中:
當在所述第一燃料系統(tǒng)、所述第二燃料系統(tǒng)和火花塞電路中的至少一個中檢測到故障時，所述燃料控制模塊輸送所述第二燃料到氣缸；以及
所述火花塞電路包括在氣缸中生成火花的火花塞以及供應(yīng)功率到所述火花塞的電子部件。
[0014]9.如方案8所述的系統(tǒng)，還包括氣缸去激活模塊，所述氣缸去激活模塊在:
所述第二燃料輸送到氣缸時；以及
氣缸周期性失火時，將氣缸去激活。
[0015]10.如方案9所述的系統(tǒng)，還包括扭矩限制模塊，所述扭矩限制模塊在:
所述第二燃料輸送到氣缸時；以及
所述發(fā)動機隨機性失火時，限制發(fā)動機的扭矩輸出。
[0016]11.一種方法，包括:
檢測發(fā)動機的氣缸中的失火；以及 控制第一燃料系統(tǒng)來輸送第一燃料到氣缸；
控制第二燃料系統(tǒng)來輸送第二燃料到氣缸，其中所述第一燃料和所述第二燃料是不同類型的燃料；以及
當氣缸中檢測到失火時，從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
[0017]12.如方案11所述的方法，其中，所述第二燃料系統(tǒng)獨立于所述第一燃料系統(tǒng)而輸送所述第二燃料到氣缸。
[0018]13.如方案11所述的方法，還包括當氣缸中的失火比率大于預(yù)定比率時從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
[0019]14.如方案13所述的方法，還包括當在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間的失火百分比小于預(yù)定百分比時從輸送所述第一燃料到氣缸切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
[0020]15.如方案14所述的方法，還包括基于在發(fā)動機速度、發(fā)動機負載、失火百分比和催化劑損壞之間的預(yù)定關(guān)系來選擇所述預(yù)定百分比。
[0021]16.如方案15所述的方法，其中，所述第一燃料是氣體燃料并且所述第二燃料是液體燃料。
[0022]17.如方案16所述的方法，還包括當在所述預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間的失火百分比大于所述預(yù)定百分比時選擇性地輸送所述第二燃料到氣缸。
[0023]18.如方案17所述的方法，還包括當在所述第一燃料系統(tǒng)、所述第二燃料系統(tǒng)和火花塞電路中的至少一個中檢測到故障時，輸送所述第二燃料到氣缸，其中所述火花塞電路包括在氣缸中生成火花的火花塞以及供應(yīng)功率到所述火花塞的電子部件。
[0024]19.如方案18所述的方法，還包括在:
所述第二燃料輸送到氣缸時；以及
氣缸周期性失火時，將氣缸去激活。
[0025]20.如方案19所述的方法，還包括在:
所述第二燃料輸送到氣缸時；以及
所述發(fā)動機隨機性失火時，限制發(fā)動機的扭矩輸出。
[0026]通過詳細說明、權(quán)利要求和附圖，本公開進一步的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒆兊们宄?。詳細說明和具體示例僅用于闡釋的目的，而并非旨在限制本公開的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]通過舉例說明和附圖將會更充分地理解本公開，附圖中:
圖1是根據(jù)本公開的原理的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的功能框圖；
圖2是根據(jù)本公開的原理的示例性控制系統(tǒng)的功能框圖；以及 圖3是示出了根據(jù)本公開的原理的示例性控制方法的流程圖。
[0028]在附圖中，附圖標記可重復(fù)使用以標識類似和/或相同元件。
【具體實施方式】
[0029]當發(fā)動機失火時，未燃燒的燃料可從發(fā)動機的氣缸排出。未燃燒的燃料可之后在發(fā)動機的排氣系統(tǒng)中的催化轉(zhuǎn)換器內(nèi)燃燒，這可以增加催化轉(zhuǎn)換器中催化劑的溫度。因此，催化劑可能被損壞，并且催化劑減少排放的能力可能降低。另外，由發(fā)動機產(chǎn)生的排放的水平可能由于失火而增加。
[0030]失火檢測系統(tǒng)可以基于發(fā)動機速度的改變檢測失火并且可以將失火的氣缸去激活(deactivate)。將失火的氣缸去激活可以防止對催化劑的損壞。然而，將失火的氣缸去激活也可能將發(fā)動機扭矩輸出減少例如百分之25到百分之33，這可能負面影響可駕駛性倉泛。
[0031]雙燃料車輛的發(fā)動機中可能發(fā)生失火。雙燃料車輛可包括兩個獨立燃料系統(tǒng)，所述兩個獨立燃料系統(tǒng)將燃料從兩個獨立燃料源輸送到發(fā)動機的氣缸。另外，所述兩個燃料系統(tǒng)可以輸送兩種不同類型的燃料，例如液體燃料(例如，汽油、柴油、液化石油氣(LPG))和氣體燃料(例如，壓縮的天然氣、蒸汽化的LPG、氫)。
[0032]根據(jù)本公開的系統(tǒng)和方法在檢測到失火時切換輸送到雙燃料車輛中發(fā)動機的氣缸的燃料的類型。例如，所述系統(tǒng)和方法可以從輸送氣體燃料切換成輸送液體燃料。在檢測到失火時切換輸送到氣缸的燃料的類型可以免除失火，并且從而在不負面影響可駕駛性能的情況下防止催化劑損壞并且減少排放。[0033]失火可由火花或燃料的不充分輸送或者空氣與燃料的不充分混合所導(dǎo)致。因此，當液體燃料或氣體燃料輸送到氣缸時，火花塞電路中的故障可以導(dǎo)致失火。因此，如果火花塞電路中檢測到故障，當檢測到失火時，所述系統(tǒng)和方法可以不切換輸送到氣缸的燃料的類型。如果火花塞電路中檢測到故障并且失火可能損壞催化劑，那么所述系統(tǒng)和方法可以輸送液體燃料到氣缸。液體燃料可以通過蒸發(fā)冷卻降低催化劑的溫度，并且如果氣缸的平均空氣/燃料比率是富集的空氣/燃料比率，在催化劑處或附近可以不燃燒、反應(yīng)或者氧化。另外，相對于氣體燃料(例如壓縮的天然氣)，使用液體燃料可以允許空氣/燃料比率以更大的量富集而不會導(dǎo)致失火。換句話說，相對于液體燃料，在使用氣體燃料時，空氣/燃料比率可以富集的量可能受到限制。另外，相對于諸如汽油的液體燃料，使用諸如LPG的液體燃料可以允許空氣/燃料比率以更大量富集而不會導(dǎo)致失火。進一步，除了冷卻催化劑，使空氣/燃料比率富集可以增加發(fā)動機的扭矩輸出，這可以補償氣缸失火導(dǎo)致的扭矩輸出減小。
[0034]參閱圖1，發(fā)動機系統(tǒng)100包括發(fā)動機102，所述發(fā)動機102使空氣/燃料混合物燃燒來產(chǎn)生用于車輛的驅(qū)動扭矩。發(fā)動機102基于來自駕駛員輸入模塊104的駕駛員輸入產(chǎn)生驅(qū)動扭矩。駕駛員輸入可以基于加速器踏板的位置。駕駛員輸入還可基于巡航控制系統(tǒng)，所述巡航控制系統(tǒng)可以是改變車輛速度來保持預(yù)定跟隨距離的自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)。
[0035]發(fā)動機102通過進氣系統(tǒng)108吸入空氣。進氣系統(tǒng)108包括進氣歧管110和節(jié)氣門112。節(jié)氣門112可包括具有可旋轉(zhuǎn)葉片的蝶閥。發(fā)動機控制模塊(ECM) 114控制節(jié)氣門致動器模塊116，所述節(jié)氣門致動器模塊116調(diào)整節(jié)氣門112的打開來控制吸入到進氣歧管110的空氣的量。
[0036]來自進氣歧管110的空氣被吸入到發(fā)動機102的氣缸中。雖然發(fā)動機102可包括多個氣缸，但是為了說明目的示出了單個代表性氣缸118。僅舉例來說，發(fā)動機102可包括
2、3、4、5、6、8、10 和 / 或 12 個氣缸。
[0037]ECM 114可以基于從點火系統(tǒng)120接收的輸入來使發(fā)動機102起動和停止。點火系統(tǒng)120可包括鑰匙或按鈕。ECM 114可以在駕駛員將鑰匙從關(guān)閉位置轉(zhuǎn)動到打開(或運轉(zhuǎn))位置時或者在駕駛員按壓按鈕時起動發(fā)動機102。ECM 114可以在駕駛員將鑰匙從打開位置轉(zhuǎn)動到關(guān)閉位置時或者在當發(fā)動機102運行的時候駕駛員按壓按鈕時使發(fā)動機102停止。ECM 114可以在發(fā)動機102運行時將一個或多個氣缸去激活，從而可以在某些發(fā)動機運行條件下改進燃料經(jīng)濟性。
[0038]發(fā)動機102可使用四沖程循環(huán)運行。下面描述的四個沖程被命名為:進氣沖程、壓縮沖程、燃燒沖程和排氣沖程。在曲軸(未示出)的每轉(zhuǎn)期間，在氣缸118內(nèi)發(fā)生四個沖程中的兩個。因此，氣缸118需要兩個曲軸轉(zhuǎn)來經(jīng)歷所有四個沖程。
[0039]在進氣沖程期間，來自進氣歧管110的空氣通過進氣門122吸入到氣缸118中。ECM 114控制噴射器致動器模塊123，所述噴射器致動器模塊123調(diào)整燃料噴射器124和燃料噴射器125的打開持續(xù)時間以便實現(xiàn)期望的空氣/燃料比率。燃料可以在中心位置處或者在多個位置處(例如在每個氣缸的接近進氣門122處)噴射到進氣歧管110中。燃料噴射器124、125可以將燃料直接噴射到氣缸中和/或噴射到與氣缸關(guān)聯(lián)的混合腔室中。噴射器致動器模塊123可以停止噴射燃料到被去激活的氣缸中。
[0040]噴射的燃料與空氣在氣缸118中混合并且形成空氣/燃料混合物。在壓縮沖程期間，氣缸118內(nèi)的活塞(未示出)壓縮空氣/燃料混合物。發(fā)動機102可以是壓縮點火發(fā)動機，在這種情況下氣缸118中的壓縮使空氣/燃料混合物點燃。備選地，發(fā)動機102可以是火花點火發(fā)動機，在這種情況下火花致動器模塊126基于來自ECM 114的信號激勵氣缸118中的火花塞128，從而點燃空氣/燃料混合物?？梢韵鄬τ诋敾钊幵谄渥铐敹宋恢?被稱為上止點(TDC))時的時間來指定火花的正時。
[0041]火花致動器模塊126可以通過正時信號控制，所述正時信號指定在TDC之前或之后多久生成火花。因為活塞位置與曲軸位置直接相關(guān)，所以火花致動器模塊126的運行可與曲軸角度同步。在各種實施方式中，火花致動器模塊126可以停止提供火花到被去激活的氣缸。
[0042]生成火花可被稱為點火事件。火花致動器模塊126可具有改變每個點火事件的火花正時的能力。當火花正時信號在上一個點火事件與下一個點火事件之間變化時，火花致動器模塊126可能甚至能夠改變下一個點火事件的火花正時。在各種實施方式中，發(fā)動機102可包括多個氣缸,并且火花致動器模塊126可以對于發(fā)動機102中所有氣缸以相同量來相對于TDC改變火花正時。
[0043]在燃燒沖程期間，空氣/燃料混合物的燃燒將活塞向下驅(qū)動，從而驅(qū)動曲軸。燃燒沖程可以被限定為在活塞到達TDC與活塞返回到下止點(BDC)之間的時間。在排氣沖程期間，活塞開始從BDC開始向上移動并且通過排氣門130排出燃燒的副產(chǎn)物。燃燒的副產(chǎn)物通過排氣系統(tǒng)134從車輛排出。排氣系統(tǒng)134包括降低排放的催化轉(zhuǎn)換器136。
[0044]進氣門122可以通過進氣凸輪軸140控制，而排氣門130可以通過排氣凸輪軸142控制。在各種實施方式中，多個進氣凸輪軸(包括進氣凸輪軸140)可以控制氣缸118的多個進氣門(包括進氣門122)和/或可以控制多列氣缸(包括氣缸118)的進氣門(包括進氣門122)。類似地，多個排氣凸輪軸(包括排氣凸輪軸142)可以控制氣缸118的多個排氣門和/或可以控制多列氣缸(包括氣缸118)的排氣門(包括排氣門130)。
[0045]進氣門122打開的時間可以通過進氣凸輪相位器148相對于活塞TDC改變。排氣門130打開的時間可以通過排氣凸輪相位器150相對于活塞TDC改變。氣門致動器模塊158可以基于來自ECM 114的信號控制進氣凸輪相位器148和排氣凸輪相位器150。當實施的時候，可變氣門升程還可以通過氣門致動器模塊158控制。
[0046]氣門致動器模塊158可以通過禁用進氣門122和/或排氣門130的打開來將氣缸118去激活。氣門致動器模塊158可以分別通過將進氣門122和排氣門130從進氣凸輪軸140和排氣凸輪軸142脫開來禁用進氣門122和排氣門130的打開。在各種實施方式中，可以通過凸輪軸之外的裝置(例如電液和/或電磁致動器)來控制進氣門122和/或排氣門130。
[0047]發(fā)動機系統(tǒng)100可包括燃料系統(tǒng)160和燃料系統(tǒng)162。燃料系統(tǒng)160包括燃料箱164、燃料泵166、燃料管路168、燃料軌170和燃料噴射器124。燃料箱164可以存儲液體燃料，例如汽油、柴油或者液化石油氣(LPG)。燃料泵166通過燃料管路168將燃料從燃料箱164輸送到燃料軌170。燃料軌170將燃料分送到燃料噴射器124。
[0048]燃料系統(tǒng)162包括燃料箱172、燃料泵174、燃料管路176、燃料軌178和燃料噴射器125。燃料箱172可以存儲氣體燃料，例如蒸發(fā)的LPG、壓縮的天然氣、或氫。燃料泵174將燃料通過燃料管路176從燃料箱172輸送到燃料軌178。燃料軌178將燃料分送到燃料噴射器125。ECM 114控制泵致動器模塊179，所述泵致動器模塊179調(diào)整燃料泵166和燃料泵174的輸出以便分別在燃料管路168和燃料管路176中實現(xiàn)期望的壓力。
[0049]發(fā)動機系統(tǒng)100可以使用曲軸位置(CKP)傳感器180測量曲軸的位置?？梢允褂冒l(fā)動機冷卻劑溫度(ECT)傳感器182測量發(fā)動機冷卻劑的溫度。ECT傳感器182可以定位在發(fā)動機102內(nèi)或者冷卻劑循環(huán)的其他位置，例如散熱器(未示出)處。
[0050]可以使用歧管絕對壓力(MAP)傳感器184測量進氣歧管110內(nèi)的壓力。在各種實施方式中，可以測量發(fā)動機真空，所述發(fā)動機真空是環(huán)境空氣壓力與進氣歧管110內(nèi)的壓力之間的差值?？梢允褂觅|(zhì)量空氣流(MAF)傳感器186測量流入到進氣歧管110中的空氣的質(zhì)量流速。在各種實施方式中，MAF傳感器186可定位在殼體中，所述殼體還包括節(jié)氣門112。
[0051]節(jié)氣門致動器模塊116可以使用一個或多個節(jié)氣門位置傳感器(TPS) 190來監(jiān)測節(jié)氣門112的位置。可以使用進氣溫度(IAT)傳感器192來測量吸入到發(fā)動機102中的空氣的環(huán)境溫度。可以使用火花電路電壓(SCV)傳感器194測量火花塞電路內(nèi)的電壓?；鸹ㄈ娐房砂ɑ鸹ㄈ?28、火花致動器模塊126和/或用于供應(yīng)功率到火花塞128的其他電氣部件(例如，繼電器、導(dǎo)線、連接器)。
[0052]可以使用噴射器電路電壓(ICV)傳感器196測量燃料噴射器電路內(nèi)的電壓。燃料噴射器電路可以包括燃料噴射器124、125，噴射器致動器模塊123以及/或者用于供應(yīng)功率到所述燃料噴射器124、125的其他電氣部件(例如，繼電器、導(dǎo)線、連接器)。燃料噴射器124可包括在第一噴射器電路中并且燃料噴射器125可包括第二噴射器電路中，所述第二噴射器電路與所述第一噴射器電路間隔開。另外，ICV傳感器196可包括多個傳感器，所述多個傳感器可以測量噴射器電路中的每個中的一個或多個位置處的電壓。ECM 114可以使用來自傳感器的信號做出對發(fā)動機系統(tǒng)100的控制決策。
[0053]參閱圖2，ECM 114的示例性實施方式包括發(fā)動機速度模塊202、發(fā)動機負載模塊204、失火檢測模塊206、故障檢測模塊208和燃料控制模塊214。發(fā)動機速度模塊202確定發(fā)動機速度。發(fā)動機速度模塊202可以基于來自CKP傳感器180的曲軸位置來確定發(fā)動機速度。例如，發(fā)動機速度模塊202可以對應(yīng)于多個齒式檢測基于曲軸旋轉(zhuǎn)的時段來確定發(fā)動機速度。發(fā)動機速度模塊202輸出發(fā)動機速度。
[0054]發(fā)動機負載模塊204確定發(fā)動機負載。發(fā)動機負載模塊204可以相對于預(yù)定空氣流容積基于來自MAF傳感器186的進氣空氣的質(zhì)量流速確定發(fā)動機負載。因此，發(fā)動機負載可以表達為百分比。發(fā)動機負載模塊204輸出發(fā)動機負載。
[0055]失火檢測模塊206檢測發(fā)動機102中的失火。失火檢測模塊206可以基于與氣缸相關(guān)的發(fā)動機速度的改變來檢測發(fā)動機102的氣缸中的失火。在一個示例中，失火檢測模塊206基于與氣缸相關(guān)的發(fā)動機加速度和加速度率(jerk)來檢測氣缸中的失火。當發(fā)動機加速度和加速度率小于預(yù)定值時，失火檢測模塊206可以檢測失火。失火檢測模塊206可以通過相對于時間對發(fā)動機速度微分來確定發(fā)動機加速度和加速度率。失火檢測模塊206可以基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載選擇預(yù)定值。另外，失火檢測模塊206可以將發(fā)動機加速度和加速度率與多組預(yù)定值相比較以便檢測不同類型的失火。
[0056]在另一個示例中，失火檢測模塊206基于與發(fā)動機加速度和加速度率成反比例的值來檢測失火。為了確定這些值，失火檢測模塊206可以確定與氣缸事件(例如點火事件或失火)相關(guān)的事件時段。例如，對于具有八個氣缸的四循環(huán)發(fā)動機，所述事件時段可對應(yīng)于曲軸旋轉(zhuǎn)90度。失火檢測模塊206可以確定第一差值，所述第一差值是在對于當前氣缸的事件時段與對于在先氣缸(其在點火次序上先于當前氣缸)的事件時段之間的。失火檢測模塊206可以確定第二差值，所述第二差值是在當前氣缸的第一差值與在先氣缸的第一差值之間的。所述第一和第二差值與發(fā)動機加速度和加速度率成反比。
[0057]失火檢測模塊206可以基于與氣缸相關(guān)聯(lián)的第一和第二差值來檢測發(fā)動機102的氣缸中的失火。當?shù)谝缓偷诙钪荡笥陬A(yù)定值時，失火檢測模塊206可以檢測失火。失火檢測模塊206可以基于發(fā)動機速度和發(fā)動機負載選擇預(yù)定值。另外，失火檢測模塊206可以將第一和第二差值與多組預(yù)定值相比較以便檢測不同類型的失火。與基于發(fā)動機加速度和加速度率檢測失火相比，基于第一和第二差值檢測失火可以是更聞效和更準確的。
[0058]當檢測到失火所在的比率大于預(yù)定比率時，失火檢測模塊206可以設(shè)定與失火相關(guān)的診斷故障代碼(DTC)。例如，當在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)(例如，100個發(fā)動機循環(huán))期間在發(fā)動機102的氣缸中檢測的失火的數(shù)量大于預(yù)定失火數(shù)量時，失火檢測模塊206可以設(shè)定失火DTC。失火檢測模塊206可以輸出指示是否設(shè)定失火DTC的信號。
[0059]故障檢測模塊208檢測火花塞電路、燃料系統(tǒng)160和燃料系統(tǒng)162中的故障。故障檢測模塊208可以基于由SCV傳感器194測量的電壓來檢測火花塞電路中的故障。火花塞電路中檢測到的故障可包括功率短路、接地短路和/或開路。故障檢測模塊208可以通過確定火花塞驅(qū)動器的實際電壓是否對應(yīng)于命令的驅(qū)動器電壓來檢測這些故障。發(fā)動機102可每個氣缸包括一個點火線圈，并且ECM 114對于每個點火線圈都可包括獨立驅(qū)動器。
[0060]燃料系統(tǒng)160中檢測的故障可包括第一噴射器電路中的故障,所述第一噴射器電路與燃料噴射器124相關(guān)。燃料系統(tǒng)160中檢測的故障可包括第二噴射器電路中檢測的故障，所述第二噴射器電路與燃料噴射器125相關(guān)。故障檢測模塊208可以基于由ICV傳感器196測量的電壓來檢測噴射器電路中的故障。噴射器中檢測的故障可包括功率短路、接地短路和/或開路。故障檢測模塊208可以基于噴射器電路中測量的電流來檢測噴射器電路中的故障。例如，當測量的電流大于預(yù)定電流時，故障檢測模塊208可以檢測到短路。故障檢測模塊208可以之后基于由ICV傳感器196測量的電壓來確定所述短路是功率短路還是接地短路。故障檢測模塊208輸出信號指示在火花塞電路、第一噴射器電路和/或第二噴射器電路中是否檢測到故障。
[0061]失火類型模塊210確定檢測的失火的類型。例如，失火類型模塊210可以確定失火是周期性的還是隨機性的。周期性失火是在多個發(fā)動機循環(huán)期間在相同氣缸中發(fā)生的失火。周期性失火可以以規(guī)則的間隔距離(例如每兩個發(fā)動機循環(huán)或者每三個發(fā)動機循環(huán))在每個發(fā)動機循環(huán)或者在多個發(fā)動機循環(huán)時發(fā)生在相同氣缸中。隨機性失火是不在相同氣缸中從一個發(fā)動機循環(huán)到另一個發(fā)動機循環(huán)而發(fā)生的失火。在四沖程發(fā)動機中，發(fā)動機循環(huán)可對應(yīng)于曲軸旋轉(zhuǎn)720度。
[0062]失火類型模塊210可以基于從失火檢測模塊206接收的失火檢測信息來確定失火是周期性的還是隨機性的。失火檢測信息可包括在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)(例如，100個發(fā)動機循環(huán))期間發(fā)動機102的每個氣缸中檢測的失火的數(shù)量。當在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間在氣缸中檢測的失火的數(shù)量大于預(yù)定的失火數(shù)量時，失火類型模塊210可以確定氣缸周期性失火。失火類型模塊210可以輸出信號指示發(fā)動機102的氣缸中的哪一個(如果有的話)周期性失火。
[0063]失火類型模塊210可以確定失火是催化劑損壞還是排放水平。催化劑損壞的失火可以損壞催化轉(zhuǎn)換器136中的催化劑。排放水平的失火可以增加排放水平而不損壞催化劑。
[0064]當在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間檢測的失火數(shù)量大于第一值時，失火類型模塊210可以確定失火是催化劑損壞。失火類型模塊210可以確定相對于在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間的點火事件的總量的失火百分比。當失火百分比大于第一百分比(例如，百分之12)時，失火類型模塊210可以確定失火是催化劑損壞?？梢灶A(yù)先確定第一值和/或第一百分比。另外，失火類型模塊210可以基于在發(fā)動機速度、發(fā)動機負載、失火百分比和催化劑損壞之間的預(yù)定關(guān)系來確定第一百分比。失火類型模塊210可以輸出信號指示失火是催化劑損壞還是排放水平。
[0065]在圖2的示例性實施方式中，ECM 114還包括扭矩限制模塊212、燃料控制模塊214、火花控制模塊216和氣門控制模塊218。扭矩限制模塊212可以將發(fā)動機102的周期性失火的氣缸去激活。關(guān)于這點，扭矩限制模塊212可被稱為氣缸去激活模塊。扭矩限制模塊212可以輸出信號指示哪個氣缸被去激活。
[0066]燃料控制模塊214控制燃料系統(tǒng)160以便將第一燃料輸送到氣缸118。例如，燃料控制模塊214可以輸出第一燃料速率，并且噴射器致動器模塊123可以調(diào)整燃料噴射器124的打開持續(xù)時間從而實現(xiàn)所述第一燃料速率。燃料控制模塊214控制燃料系統(tǒng)162以便輸送第二燃料到氣缸118。例如，燃料控制模塊214可以輸出第二燃料速率，并且噴射器致動器模塊123可以調(diào)整燃料噴射器125的打開持續(xù)時間從而實現(xiàn)所述第二燃料速率。第一燃料和第二燃料可以是不同類型的燃料。例如，第一燃料可以是液體燃料而第二燃料可以是氣體燃料。在另一個示例中，第一燃料可以是諸如汽油的液體燃料而第二燃料可以是諸如LPG的液體燃料。
[0067]當將氣缸去激活時，燃料控制模塊214可以指令噴射器致動器模塊123停止輸送燃料到氣缸?；鸹刂颇K216控制火花致動器模塊126。當將氣缸去激活時，火花控制模塊216可以指令火花致動器模塊126停止在氣缸中生成火花。氣門控制模塊218控制氣門致動器模塊158。當將氣缸去激活時，氣門控制模塊218可以指令氣門致動器模塊158停止打開氣缸的進氣和排氣門。
[0068]當檢測到隨機性失火時，扭矩限制模塊212可以限制發(fā)動機102的扭矩輸出。另夕卜，扭矩限制模塊212可以降低發(fā)動機102的扭矩輸出的上限。限制發(fā)動機的扭矩輸出可以降低排出氣體的溫度，這可以防止催化劑由于失火而過熱并且由此防止損壞催化劑。扭矩限制模塊212可以輸出信號指示發(fā)動機扭矩限制。燃料控制模塊214、火花控制模塊216和氣門控制模塊218可以基于發(fā)動機扭矩限制分別調(diào)節(jié)燃料輸送、火花輸送和氣門打開。
[0069]當氣缸118中檢測到失火時，燃料控制模塊214可以切換輸送到氣缸118的燃料的類型。例如，燃料控制模塊214可以從輸送第一燃料到氣缸118切換成輸送第二燃料到氣缸118。備選地,燃料控制模塊214可以從輸送第二燃料到氣缸118切換成輸送第一燃料到氣缸118。
[0070]如果所述失火是催化劑損壞并且在燃料系統(tǒng)160、162或者火花塞電路中檢測到故障，當檢測到失火時，燃料控制模塊214可以不切換輸送到氣缸118的燃料的類型。另外，如果在第一燃料或第二燃料輸送到氣缸118時檢測到失火，燃料控制模塊214可以不切換輸送到氣缸118的燃料的類型。例如，在燃料控制模塊214切換輸送到氣缸118的燃料的類型之后，如果在輸送任一種燃料時檢測到失火，那么燃料控制模塊214可以不再次切換輸送到氣缸118的燃料的類型。
[0071]如果發(fā)動機102包括多個氣缸，當在任何氣缸中檢測到失火時，燃料控制模塊214可以切換輸送到發(fā)動機102的所有氣缸的燃料的類型。備選地，燃料控制模塊214可以僅切換輸送到失火的氣缸的燃料的類型。如果失火是催化劑損壞和/或在燃料系統(tǒng)160、162或火花塞電路中檢測到故障，當檢測到失火時，燃料控制模塊214可以不切換輸送到任何氣缸的燃料的類型。另外，如果在第一燃料或第二燃料任一種輸送到氣缸時檢測到失火，燃料控制模塊214可以不切換輸送到任何氣缸的燃料的類型。
[0072]當設(shè)定失火DTC時，燃料控制模塊214可以切換輸送到發(fā)動機102的氣缸的燃料的類型。如果失火是催化劑損壞并且在燃料系統(tǒng)160、162或火花塞電路中檢測到故障，當設(shè)定失火DTC時，燃料控制模塊214可以不切換輸送到發(fā)動機102的氣缸的燃料的類型。另夕卜，如果在第一燃料或第二燃料任一種輸送到氣缸時設(shè)定失火DTC，燃料控制模塊214可以不切換輸送到任何氣缸的燃料的類型。
[0073]除了設(shè)定失火DTC，在檢測到失火比率大于預(yù)定比率時，失火檢測模塊206可以將失火故障指示器的狀態(tài)調(diào)節(jié)成激活。失火檢測模塊206可以確定是否對于每個驅(qū)動循環(huán)將失火故障指示器設(shè)定為激活或非激活一次或多次。為了完成驅(qū)動循環(huán)，可以滿足兩個要求。第一，發(fā)動機系統(tǒng)100可以被激活達至少第一預(yù)定時段(例如，3秒)。第二，在點火系統(tǒng)120關(guān)閉之后，發(fā)動機系統(tǒng)100可以被去激活達第二預(yù)定時段(例如，6秒)。當發(fā)動機102開始起動時，可以激活發(fā)動機系統(tǒng)100。在驅(qū)動循環(huán)期間，燃料控制模塊214可以不切換輸送到任何氣缸的燃料的類型，直到失火檢測模塊206將失火故障指示器的狀態(tài)切換成激活。
[0074]如果在驅(qū)動循環(huán)期間失火檢測模塊206將失火故障指示器的狀態(tài)設(shè)定為激活，當發(fā)動機102關(guān)閉第二預(yù)定時段時(例如，當驅(qū)動循環(huán)終止時)失火檢測模塊206可以將失火故障指示器的狀態(tài)設(shè)定為停用。隨后，當發(fā)動機102再次啟動時(例如，當下一個驅(qū)動循環(huán)開始時)，燃料控制模塊214可以輸送在燃料類型切換之前輸送的燃料。如果失火故障指示器再次設(shè)定為激活，燃料控制模塊214可以再次切換輸送的燃料的類型。
[0075]當在氣缸118中檢測到催化劑損壞的失火時，燃料控制模塊214可以輸送液體燃料到氣缸118。如果當檢測到催化劑損壞的失火時燃料控制模塊214輸送氣體燃料到氣缸118，燃料控制模塊214可以從輸送氣體燃料到氣缸118切換成輸送液體燃料到氣缸118。如果燃料控制模塊214已輸送液體燃料到氣缸118，燃料控制模塊214可以繼續(xù)輸送液體燃料到氣缸118。
[0076]如果發(fā)動機102包括多個氣缸，當在任何氣缸中檢測到催化劑損壞的失火時燃料控制模塊214可以輸送液體燃料到發(fā)動機102中的所有氣缸。備選地，燃料控制模塊214可以將液體燃料僅輸送到那些其中檢測到催化劑損壞的失火的氣缸。燃料控制模塊214可以輸送氣體燃料到那些其中未檢測到催化劑損壞的失火的氣缸。
[0077]參閱圖3，用于在雙燃料車輛中控制發(fā)動機來防止由于發(fā)動機失火而損壞催化劑的示例性方法在302處開始。在304處，所述方法確定發(fā)動機中失火的比率。例如，所述方法可以確定在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)(例如，100個發(fā)動機循環(huán))期間發(fā)動機中檢測到多少次失火。所述方法還可以確定哪個氣缸與每個失火相關(guān)。如上面參閱圖2描述的，所述方法可以基于發(fā)動機速度的改變和/或與曲軸旋轉(zhuǎn)相關(guān)的時段來檢測失火。所述方法可以確定在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間失火相對于點火事件的總數(shù)的百分比。
[0078]在306處，所述方法確定是否設(shè)定失火故障指示器。當失火的比率大于預(yù)定比率時，所述方法可以設(shè)定失火故障指示器。所述方法可以確定在當前驅(qū)動循環(huán)期間是否設(shè)定失火故障指示器一次或多次。如果設(shè)定了失火故障指示器，所述方法繼續(xù)進行至308。否貝U，所述方法繼續(xù)進行至304。
[0079]在308處，所述方法確定失火是否是催化劑損壞。當在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間檢測到的失火數(shù)量大于第一值時，所述方法可以確定失火是催化劑損壞。如上所述，所述方法可以確定在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間失火相對于點火事件總數(shù)的百分比。當失火百分比大于第一百分比(例如，百分之12)時，所述方法可以確定失火是催化劑損壞。第一值和/或第一百分比可以是預(yù)定的。另外，所述方法可以基于在發(fā)動機速度、發(fā)動機負載、失火百分比和催化劑損壞之間的預(yù)定關(guān)系來確定第一百分比。如果失火是催化劑損壞，所述方法繼續(xù)進行至310。否則，所述方法繼續(xù)進行至312。在各種實施方式中，所述方法可以在確定是否設(shè)定失火故障指示器之前確定失火是否是催化劑損壞。備選地，所述方法可以同時確定是否設(shè)定失火故障指示器以及失火是否是催化劑損壞。
[0080]在312處，所述方法切換輸送到發(fā)動機的一個或多個氣缸(例如，所有氣缸)的燃料的類型。例如，所述方法可以從使用第一燃料系統(tǒng)輸送液體燃料切換成使用第二燃料系統(tǒng)輸送氣體燃料。備選地，所述方法可以從使用第一燃料系統(tǒng)輸送氣體燃料切換成使用第二燃料系統(tǒng)輸送液體燃料。第二燃料系統(tǒng)可以獨立于第一燃料系統(tǒng)輸送燃料到發(fā)動機的氣缸。
[0081]在310處，所述方法確定雙燃料車輛的燃料系統(tǒng)中是否檢測到故障。例如，所述方法可以確定燃料噴射器電路中是否檢測到開路。燃料噴射器電路可包括燃料噴射器以及用于供應(yīng)功率到所述燃料噴射器的電氣部件(例如，繼電器、導(dǎo)線和連接器)。如果在燃料系統(tǒng)中檢測到故障，所述方法繼續(xù)進行至316。否則，所述方法繼續(xù)進行至314。
[0082]在314處，所述方法使用液體燃料來允許燃料富集并且從而冷卻催化轉(zhuǎn)換器并增加發(fā)動機的扭矩輸出。例如，如果所述方法輸送氣體燃料到發(fā)動機的氣缸，所述方法可以從輸送氣體燃料切換成輸送液體燃料。如果所述方法已輸送液體燃料到發(fā)動機的氣缸，所述方法可以繼續(xù)輸送所述液體燃料到氣缸。
[0083]在316處，所述方法確定是否在發(fā)動機的火花塞電路中檢測到故障?；鸹ㄈ娐房砂ɑ鸹ㄈ约坝糜诠?yīng)功率到所述火花塞的電氣部件(例如，繼電器、導(dǎo)線和連接器)。如果在火花塞電路中檢測到故障，所述方法繼續(xù)進行至314。否則，所述方法繼續(xù)進行至318。
[0084]在318處，當任一種燃料輸送到發(fā)動機的氣缸時，所述方法確定是否檢測到催化劑損壞的失火。例如，在使用第一燃料系統(tǒng)輸送氣體燃料時以及在使用第二燃料系統(tǒng)輸送液體燃料時，所述方法都可以確定是否檢測到催化劑損壞的失火。如果在任一種燃料輸送到發(fā)動機的氣缸時檢測到催化劑損壞的失火，所述方法繼續(xù)進行至314。如果在任一種燃料輸送到發(fā)動機的氣缸時沒有檢測到催化劑損壞的失火，或者如果所述方法尚未切換輸送到氣缸的燃料的類型，所述方法繼續(xù)進行至312。[0085]在320處，所述方法確定發(fā)動機中檢測到的失火是否是周期性的。當在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)(例如，100個發(fā)動機循環(huán))期間氣缸中檢測到的失火數(shù)量大于預(yù)定失火數(shù)量時，所述方法可以確定氣缸周期性失火。如果檢測到周期性失火，所述方法繼續(xù)進行至322。否則，所述方法繼續(xù)進行至324。
[0086]在322處，所述方法將發(fā)動機的周期性失火的氣缸去激活。當將氣缸去激活時，所述方法可以停止輸送燃料和火花到氣缸以及/或者停止打開氣缸的進氣和排氣門。在324處，所述方法限制發(fā)動機的扭矩輸出。另外，所述方法可以降低發(fā)動機的扭矩輸出的上限。
[0087]前面的描述本質(zhì)上僅是示例性的，決非旨在限制本公開、其應(yīng)用或用途。本公開的廣義教導(dǎo)可以各種形式實施。因此，雖然本公開包括特定示例，本公開的真實范圍不應(yīng)局限于這些示例，因為在對附圖、詳細說明和隨后的權(quán)利要求書進行研究之后，其他修改將變得顯而易見。如在此使用的，短語“A、B和C中的至少一個”應(yīng)被解釋為意指邏輯的(A或B或C)，其使用非排他性邏輯“或”。應(yīng)當理解的是，在不改變本公開的原理的情況下，方法內(nèi)的一個或多個步驟可以不同的次序(或同時)執(zhí)行。
[0088]在本申請中(包括下面的定義)，術(shù)語“模塊”可用術(shù)語“電路”代替。術(shù)語“模塊”可涉及、是下列各項的一部分、或包括:專用集成電路(ASIC);數(shù)字、模擬或者混合模擬/數(shù)字離散電路；數(shù)字、模擬或者混合模擬/數(shù)字集成電路、組合邏輯電路；場可編程門陣列(FPGA);執(zhí)行代碼的處理器(共享的、專用的或成組的)；存儲由處理器執(zhí)行的代碼的存儲器(共享的、專用的或成組的)；提供所述功能的其他適當硬件；或者上述中的某些或全部的組合(如在系統(tǒng)級芯片中)。
[0089]如上面使用的，術(shù)語“代碼”可包括軟件、固件和/或微代碼，并且可涉及程序、例程、函數(shù)、類和/或?qū)ο?。術(shù)語“共享處理器”包括執(zhí)行來自多個模塊的某些或全部代碼的單個處理器。術(shù)語“成組處理器”包括與附加處理器組合地執(zhí)行來自一個或多個模塊的某些或全部代碼的處理器。術(shù)語“共享存儲器”包括存儲來自多個模塊的某些或全部代碼的單個存儲器。術(shù)語“成組存儲器”包括與附加存儲器組合地存儲來自一個或多個模塊的某些或全部代碼的存儲器。術(shù)語“存儲器”可以是術(shù)語“計算機可讀介質(zhì)”的子集。術(shù)語“計算機可讀介質(zhì)”不包括傳播穿過介質(zhì)的臨時性電氣和電磁信號，并且可以因此被認為是有形和非臨時性的。非臨時性有形計算機可讀介質(zhì)的非限制性示例包括非易失性存儲器、易失性存儲器、磁性存儲器和光學(xué)存儲器。
[0090]本申請中描述的裝置和方法可由一個或多個計算機程序部分或完全實施，所述一個或多個計算機程序由一個或多個處理器執(zhí)行。計算機程序包括處理器可執(zhí)行的指令，所述處理器可執(zhí)行的指令存儲于至少一個非臨時性有形計算機可讀介質(zhì)上。計算機程序還可包括和/或依賴于所存儲的數(shù)據(jù)。
【權(quán)利要求】
1.一種系統(tǒng)，包括: 失火檢測模塊，所述失火檢測模塊檢測發(fā)動機的氣缸中的失火；以及燃料控制模塊，所述燃料控制模塊: 控制第一燃料系統(tǒng)來輸送第一燃料到氣缸； 控制第二燃料系統(tǒng)來輸送第二燃料到氣缸，其中所述第一燃料和所述第二燃料是不同類型的燃料；以及 當氣缸中檢測到失火時，從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述第二燃料系統(tǒng)獨立于所述第一燃料系統(tǒng)而輸送所述第二燃料到氣缸。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，當氣缸中的失火比率大于預(yù)定比率時，所述燃料控制模塊從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，當在預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間的失火百分比小于預(yù)定百分比時，所述燃料控制模塊從輸送所述第一燃料到氣缸切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中，所述燃料控制模塊基于在發(fā)動機速度、發(fā)動機負載、失火百分比和催化劑損壞之間的預(yù)定關(guān)系來選擇所述預(yù)定百分比。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，所述第一燃料是氣體燃料并且所述第二燃料是液體燃料。
7.如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其中，當在所述預(yù)定數(shù)量的發(fā)動機循環(huán)期間的失火百分比大于所述預(yù)定百分比時所述燃料控制模塊選擇性地輸送所述第二燃料到氣缸。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中: 當在所述第一燃料系統(tǒng)、所述第二燃料系統(tǒng)和火花塞電路中的至少一個中檢測到故障時，所述燃料控制模塊輸送所述第二燃料到氣缸；以及 所述火花塞電路包括在氣缸中生成火花的火花塞以及供應(yīng)功率到所述火花塞的電子部件。
9.如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，還包括氣缸去激活模塊，所述氣缸去激活模塊在: 所述第二燃料輸送到氣缸時；以及 氣缸周期性失火時，將氣缸去激活。
10.一種方法，包括: 檢測發(fā)動機的氣缸中的失火；以及 控制第一燃料系統(tǒng)來輸送第一燃料到氣缸； 控制第二燃料系統(tǒng)來輸送第二燃料到氣缸，其中所述第一燃料和所述第二燃料是不同類型的燃料；以及 當氣缸中檢測到失火時，從輸送所述第一燃料到氣缸選擇性地切換成輸送所述第二燃料到氣缸。
【文檔編號】F02D19/02GK104033311SQ201410081952
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年3月7日 優(yōu)先權(quán)日:2013年3月7日
【發(fā)明者】T.K.阿薩夫, L.A.阿瓦隆 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作有限責任公司