专利名称：用于替代性气体燃料应用的分布式燃料传输系统的制作方法
用于替代性气体燃料应用的分布式燃料传输系统相关申请的交叉引用本申请要求于2010年2月16日提交的美国临时申请No. 61/304，698的权益。上述申请的全部内容通过引用并入本文中。
背景技术：
此处提供的背景技术描述的目的是总体地给出本公开的背景。当前署名的发明人的工作，在该背景技术部分所描述的程度，以及在提交时可能不另构成现有技术的本申请的方面，既不明确也不暗示地被承认是破坏本发明的现有技术。发动机控制模块(ECM)通常构造成对单一液体燃料提供燃料传输功能，液体燃料诸如汽油或其它液体燃料混合物，如E85。ECM可主要基于来自质量空气流量(MAF)传感器的MAF信号来确定气缸新鲜空气充量。ECM基于气缸新鲜空气充量使用开环、闭环和瞬时燃料加注算法来计算所需的燃料质量。在闭环操作期间，ECM监测氧(O2)传感器，使用燃料修整功能来校正燃料加注错误。燃料喷射器特性功能被用于将所需燃料质量按时转换到喷射器中，这由ECM的燃料喷射器输出驱动器执行。燃料喷射器控制模块(FICM)可被用于使发动机能够以替代性气体燃料操作，诸如压缩的天然气(CNG)和液化石油气(LPG)。FICM连接在ECM和发动机的燃料喷射器之间。 对于单燃料应用(一个燃料存储和传输系统)和双燃料应用(两个不同的燃料存储和传输系统，其中各燃料被一次一种地引入发动机的燃烧室中)，FICM都对燃料喷射器直接控制。 FICM选择要激活哪一组燃料喷射器(第一燃料源的喷射器或第二燃料源的喷射器)。在双燃料系统的汽油操作期间，ECM产生不被FICM改变的汽油喷射器控制波形并将其传递到汽油喷射器。在气体燃料操作期间，FICM修改喷射器控制波形以补偿气体燃料燃烧特性、气体燃料传输轨的压力和温度、歧管绝对压力(MAP)、汽油和气体燃料动力学之间的差异、以及汽油和气体燃料喷射器操作特性之间的差异。FICM通过拦截由ECM产生的燃料喷射器控制信号(即，防止其被传递到汽油燃料喷射器)来修改喷射器控制波形。FICM 基于从ECM接收到的燃料喷射器控制信号来产生补偿的燃料喷射器信号。基于补偿的燃料喷射器信号来操作气体燃料喷射器，其中，补偿的燃料喷射器信号基于来自ECM的汽油燃料喷射器控制信号。用于排放控制的闭环燃料喷射操作使用排气氧传感器来提供反馈，以校正开环燃料加注错误，并施加必要的依赖于燃料源的相对空气燃料比(AFR)偏差。O2传感器的响应特性是这样的其使得当以气体燃料而非汽油进行操作时，燃料控制可以向贫偏移。FICM 拦截或超越提供至ECM的化传感器信号，以补偿该贫偏移。当以气体燃料操作时，FICM防止A传感器信号被ECM接收，并以FICM产生的模拟的&传感器信号来替代。在汽油操作期间，FICM不加改变地使&传感器信号传递到ECM。来自FICM的模拟的&传感器信号被ECM使用来执行闭环校正。基于以气体燃料操作时所用的模拟的A传感器信号的这些闭环校正会造成ECM相应地调整燃料喷射器命令信号。结果，FICM造成ECM产生具有用于气体燃料源操作的适当的相对空气燃料比(AFR)偏差的燃料喷射器命令信号。FICM可包括喷射器驱动器，所述喷射器驱动器提供足够的电流来操作用于LPG和/或CNG燃料源的气体燃料喷射器。LPG和CNG燃料喷射器通常具有与汽油喷射器不同的电特性(即，峰值电流值和保持电流值不同)。
发明内容
提供了一种控制系统，其包括产生燃料喷射器命令信号的发动机控制模块，所述燃料喷射器命令信号用于发动机的燃料喷射器。发动机控制模块(ECM)产生指示发动机的操作特性的发动机参数信号。燃料喷射器控制模块(FICM)通过网络与发动机控制模块通信。ECM通过网络将发动机参数信号传递给FICM。FICM基于燃料喷射器命令信号和发动机参数信号来产生经补偿的燃料喷射器信号。FICM还可基于气体燃料的压力和温度、以及系统电压来产生经补偿的燃料喷射器信号。在其它特征中，提供了 ECM。ECM包括存储有用于主燃料的第一长期乘数的第一调整模块。第二调整模块存储有用于次燃料的第二长期乘数。燃料模式模块通过网络从燃料喷射器控制模块接收燃料模式信号，并基于燃料模式信号使得第一调整模块和第二调整模块中的一个能够有效。当以第一燃料源操作时，闭环燃料模块基于第一长期乘数产生第一增益信号，当以第二燃料源操作时，闭环燃料模块基于第二长期乘数产生第二增益信号。燃料喷射模块基于第一增益信号和第二增益信号中的一个来产生燃料喷射器命令信号。在其它特征中，上面描述的系统和方法通过由一个或多个处理器执行的计算机程序来实施。该计算机程序可以驻留在有形的计算机可读介质上，例如但不限于存储器、非易失性数据存储器和/或其它合适的有形存储介质。本发明还包括以下方案方案1. 一种控制系统，包括发动机控制模块，所述发动机控制模块产生用于发动机的燃料喷射器的燃料喷射器命令信号，并且产生指示了所述发动机操作特性的发动机参数信号；以及燃料喷射器控制模块，所述燃料喷射器控制模块通过网络与所述发动机控制模块
fflfn，其中，所述发动机控制模块通过所述网络将所述发动机参数信号传递至所述燃料喷射器控制模块，并且其中，所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料喷射器命令信号和所述发动机参数信号来产生经补偿的燃料喷射器信号。方案2.如方案1所述的控制系统，其特征在于所述燃料喷射器控制模块产生至少一个偏置信号，并通过所述网络将所述至少一个偏置信号传递给所述发动机控制模块；以及所述发动机控制模块接收所述至少一个偏置信号中所提供的信息，并基于所述至少一个偏置信号产生所述燃料喷射器命令信号。方案3.如方案2所述的控制系统，其特征在于所述至少一个偏置信号包括氧偏差偏置信号、燃料当量比偏置信号、燃料修整限制偏置信号、燃料喷射器最小脉冲偏置信号、燃料流率偏置信号、和燃料喷射器打开偏置信号中的至少一个；以及
所述发动机参数信号包括从所述发动机控制模块发送至所述燃料喷射器控制模块的发动机参数。方案4.如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述发动机控制模块包括基于第一长期燃料校正乘数和第一氧偏置来产生第一增益信号的第一燃料源调整模块；以及基于第二长期燃料校正乘数和第二氧偏置来产生第二增益信号的第二燃料源调整模块。方案5.如方案4所述的控制系统，其特征在于所述第一长期燃料校正乘数是基于存储在所述发动机控制模块中的校准值来产生的；以及所述第二长期燃料校正乘数是基于存储在所述发动机控制模块中的校准值和通过所述网络从所述燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生的。方案6.如方案4所述的控制系统，其特征在于所述燃料喷射器控制模块产生燃料模式信号，所述燃料模式信号指示液体燃料模式和气体燃料模式中的一个；所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将所述燃料模式信号传递至所述发动机控制模块；所述发动机控制模块执行第一选择，所述第一选择包括基于所述燃料模式信号选择所述第一长期燃料校正乘数和所述第二长期燃料校正乘数中的一个；所述发动机控制模块执行第二选择，所述第二选择包括基于所述燃料模式信号选择所述第一氧偏置和所述第二氧偏置中的一个；以及基于所述第一选择和所述第二选择产生所述燃料喷射器命令信号。方案7.如方案6所述的控制系统，其特征在于所述发动机控制模块基于所述燃料模式信号选择当量比偏置、喷射器流量和打开偏置；以及基于所述第一选择、所述第二选择、所述当量比偏置、所述喷射器流量和打开偏置来产生所述燃料喷射器命令信号。方案8.如方案1所述的控制系统，其特征在于所述发动机控制模块包括存储校准值的存储器；所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将偏置信号传递至所述发动机控制模块; 以及所述发动机控制模块基于所述校准值和所述偏置信号产生所述燃料喷射器命令信号。方案9.如方案1所述的控制系统，其特征在于所述发动机控制模块和所述燃料喷射器控制模块以液体燃料模式和气体燃料模式操作；当处于所述气体燃料模式时，所述发动机控制模块选择用于标称燃料压力和标称燃料温度的喷射器流率、偏置和最小脉冲宽度；所述发动机控制模块基于根据从所述燃料喷射器控制模块接收到的喷射器流量偏置信号、打开偏置信号和最小脉冲宽度偏置信号而更新的所述喷射器流率、所述偏置和所述最小脉冲宽度来产生所述燃料喷射器命令信号；所述燃料喷射器控制模块存储所述标称燃料压力和标称燃料温度；所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料喷射器命令信号和所述标称燃料压力、所述标称燃料温度以及其它发动机参数来确定所请求的用于气体燃料喷射器的燃料质量；以及其中，所述燃料喷射器控制模块基于所述请求的燃料质量、检测的燃料压力以及检测的燃料温度来产生所述经补偿的燃料喷射器信号。方案10.如方案1所述的控制系统，其特征在于，发动机控制模块基于从所述燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生用于气体燃料模式的燃料喷射器命令信号。方案11.如方案1所述的控制系统，其特征在于，所述发动机控制模块从计算的燃料质量中去除丢失燃料质量和瞬时燃料质量，以便产生所得到的燃料质量；以及基于所述所得到的燃料质量、校准的燃料流量、校准的喷射器打开时间量、校准的喷射器偏置、最小脉冲宽度、以及来自所述燃料喷射器控制模块的偏置信号而产生所述燃料喷射器命令信号；其中，当产生经补偿的燃料喷射器命令信号时，所述燃料喷射器控制模块不从所述燃料喷射器命令信号中去除丢失燃料部分和瞬时燃料部分。方案12.如方案1所述的控制模块，其特征在于所述燃料喷射器控制模块产生当量比偏置信号和后氧传感器偏差偏置信号；所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将所述当量比偏置信号和所述后氧传感器偏差偏置信号传递给所述发动机控制模块；以及所述发动机控制模块基于所述当量比偏置信号和所述后氧传感器偏差偏置信号而使所述发动机燃料控制参数偏置。方案13.如方案1所述的控制模块，其特征在于所述燃料喷射器控制模块选择液体燃料模式和气体燃料模式中的一个，并产生燃料模式信号；所述发动机控制模块和所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料模式信号在所述液体燃料模式和所述气体燃料模式之间的转换并在预先确定的时间段内在所述液体燃料模式和所述气体燃料模式之间切换，其中，所述切换开始于预先确定的气缸；以及所述发动机控制模块基于在预先确定的时间段中的以及针对所述发动机的气缸的燃料模式信号来调整燃料脉冲计算。方案14.如方案13所述的控制模块，其特征在于所述燃料喷射器控制模块通过网络将所述燃料模式信号传递至所述发动机控制模块；所述燃料喷射器控制模块将所述液体燃料模式和所述气体燃料模式之间的转换延迟预先确定的数量的发动机循环；以及所述发动机控制模块将所述液体燃料模式和所述气体燃料模式之间的转换延迟所述预先确定的数量的发动机循环。
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方案15. —种发动机控制模块，包括存储用于主燃料的第一长期乘数的第一调整模块；存储用于次燃料的第二长期乘数的第二调整模块；燃料模式模块，所述燃料模式模块通过网络从燃料喷射器控制模块接收燃料模式信号，并基于所述燃料模式信号来使能所述第一调整模块和所述第二调整模块中的一个；闭环燃料模块，当以所述主燃料源操作时，所述闭环燃料模块基于所述第一长期乘数产生第一增益信号，当以所述次燃料操作时，所述闭环燃料模块基于所述第二长期乘数产生第二增益信号；以及燃料喷射模块，所述燃料喷射模块基于所述第一增益信号和所述第二增益信号中的一个来产生燃料喷射器命令信号。方案16.如方案15所述的发动机控制模块，其特征在于，还包括存储用于所述主燃料的主校准数据的第一校准模块；和存储用于所述次燃料的次校准数据的第二校准模块，其中，当以所述主燃料操作时，所述燃料喷射模块基于所述主校准数据产生燃料喷射器命令信号，当以所述次燃料操作时，所述燃料喷射模块基于所述次校准数据产生燃料喷射器命令信号。方案17.如方案16所述的发动机控制模块，其特征在于所述燃料模式模块通过所述网络从所述燃料喷射器控制模块接收次空气/燃料比偏置调整信号、次氧传感器偏置调整信号、次燃料喷射器参数调整信号和诊断限制调整信号；以及当以所述次燃料操作时，所述燃料喷射模块基于所述次空气/燃料比偏置调整信号、所述次氧传感器偏置调整信号、所述次燃料喷射器参数调整信号和所述诊断限制调整信号来产生所述燃料喷射器命令信号。方案18.如方案16所述的发动机控制模块，其特征在于
所述主燃料是基于汽油的燃料；所述次燃料是气体燃料；所述主校准数据是汽油燃料校准数据；以及所述次校准数据是气体燃料校准数据。方案19.如方案16所述的发动机控制模块，其特征在于，所述主校准数据和所述次校准数据包括相应的燃料系统修整诊断阈值、化学计量比空气/燃料比、当量比偏差和后氧传感器偏差。方案20.如方案16所述的发动机控制模块，其特征在于，所述主校准数据和所述次校准数据包括相应的喷射器流量值、喷射器偏置、喷射器最小脉冲宽度、丢失燃料值和瞬时燃料值。方案21.如方案15所述的发动机控制模块，其特征在于，还包括诊断模块，所述诊断模块基于通过所述网络从所述燃料喷射器控制模块接收到的第二燃料修整诊断阈值校准、第二贫燃料修整限制偏置和第二富燃料修整限制偏置来产生输出信号；以及扭矩估计模块，所述扭矩估计模块基于扭矩限制信号且通过在所述发动机的起动
8和所述次燃料的预热期间限制每气缸空气来控制所述发动机的最大输出扭矩，其中，所述扭矩限制信号可以基于从所述燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生。本公开的其它可应用领域将从以下提供的详细说明变得清楚。应该理解，详细说明和具体实例仅是用于说明的目的，并且不意图限定本公开的范围。
由详细说明及附图，本公开将得到更加全面的理解，附图中图1为根据本公开的结合有燃料喷射器和诊断系统的发动机控制系统的功能框图；图2为根据本公开的燃料喷射器和诊断系统的第一部分的功能框图；图3为根据本公开的燃料喷射器和诊断系统的第二部分的功能框图；图4为根据本公开的燃料喷射器和诊断系统的第三部分的功能框图；图5是根据本公开的双燃料源传输系统的功能框图；图6示出了对根据本公开的分布式燃料喷射和诊断系统进行操作的方法；以及图7是根据本公开的、用于双燃料模式的ECM和FCIM转换模式时序的示例性曲线。
具体实施例方式以下描述在本质上仅仅是示例性的，并且绝不意图限制本公开，其应用或用途。为了清楚，在附图中使用相同的附图标记来指示相似的元件。如本文所用，短语“A，B和C中的至少一个”应被理解为表示使用了非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应该理解， 方法中的步骤可以以不同的顺序执行，而不改变本公开的原理。如本文所用，术语模块指专用集成电路(ASIC)，电子电路，执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用的，专用的，或成组的)和存储器，组合逻辑电路，和/或提供所述功能的其它合适部件。用于双燃料供应系统(例如，带有两个不同的燃料源的车辆，诸如液体和气体燃料源(即，当被喷射进入发动机的气缸中时是处于液体状态和气体状态的燃料源))的燃料喷射器控制系统。液体燃料源可以指汽油，EO (即，大约100%汽油)，E85( S卩，大约15%乙醇和85%汽油)及其它液体燃料源，诸如柴油燃料。示例的气体燃料源是液化石油气(LPG) 和压缩天然气(CNG)。替代性燃料源可以指除了汽油或EO之外的燃料源。燃料喷射器控制系统可包括发动机控制模块(ECM)和燃料喷射器控制模块 (FICM)。ECM产生燃料喷射器命令信号。FICM包括双燃料发动机控制系统。双燃料发动机控制系统接收燃料喷射器命令信号并产生经补偿的燃料喷射器命令信号，其被提供至相应的次级(气体)燃料喷射器。当使用汽油时，双燃料发动机控制系统可将燃料喷射器命令信号提供至相应的液体(汽油)燃料喷射器。当使用气体燃料时，双燃料发动机控制系统可提供经补偿的燃料喷射器命令信号。在第一类型的燃料喷射器控制系统中，ECM可能不知道FICM的存在。换句话说， ECM不监测，不具有存储的信息，和/或不接收对ECM指示FICM的存在的信息。ECM不知道 FICM使用气体燃料源来控制发动机操作，和/或不知道气体燃料发动机控制系统的存在。
9当以气体燃料源操作发动机时，FICM试图去除汽油开环和瞬时燃料校正和/或补偿汽油开环和瞬时燃料校正，以维持正确的燃料控制。第一类型的燃料喷射器控制系统具有相关的缺点，其中之一是没有或缺少ECM和 FICM之间的通信。在ECM和FICM之间没有通信可能导致FICM不精确地估计ECM所预期燃烧的燃料质量。该不精确的估计可能导致ECM中燃料消耗和扭矩计算的错误。在接下来的公开中，提供了其它类型的燃料喷射器控制系统，其中，ECM知道FICM的存在，并与其通信。排放和车载诊断(OBD)调节变得更为精确了。下面公开了燃料喷射、诊断和发动机控制系统，其包括增加的ECM和FICM通信。该通信允许降低的排放和发动机控制系统的改善的诊断能力。本文公开的燃料喷射、诊断和发动机控制系统的任务和功能可由ECM和 FICM分担、主要由ECM执行、主要由FICM执行、和/或既由ECM也由FICM执行(提供了快速反应时间和控制模块的有效使用的双重保障(duplication))。燃料喷射、诊断和发动机控制系统使得气体燃料模块、控制模块和/或子系统能够集成，同时满足排放和诊断调节的需求。图1中，发动机控制系统的第一部分10被显示为结合有燃料喷射器和诊断系统 11 (称为燃料传输控制系统)。发动机控制系统包括发动机12、排气系统14和发动机控制模块(ECM) 16。燃料喷射器和诊断控制系统11包括ECM 16和FICM 17。ECM 16和FICM 17通过串行和/或并行连接和/或通过控制器局域网(CAN) 19(或带有合适的串行数据通信协议的其它网络)来相互通信。发动机控制系统的功能分布在ECM 16和FICM 17之间。 示例的串行连接显示为图1中的燃料喷射器命令信号FUEL 18。该通信在以下的描述和附图中进行更为详细的描述和显示。燃料喷射器和诊断控制系统11可以是双燃料源系统，并且能够以单燃料和双燃料模式操作。图5中示出了双燃料源传输系统的示例。双燃料模式包括第一燃料源(液体)模式和第二燃料源(气体)模式。ECM 16和FICM 17对进入发动机12中的燃料的喷射进行控制。FICM 17连接在ECM 16和发动机12之间。当由发动机12接收的燃料是气体燃料时，FICM 17调整燃料喷射器命令信号FUEL 18。FICM 17产生经补偿的燃料喷射器命令信号FUEL’27，其被提供至燃料喷射器和诊断控制系统11的相应的燃料喷射器(在图 1中燃料喷射器共同以附图标记25标识)。ECM16和FICM 17包括燃料喷射器和诊断模块 21、23。燃料喷射和诊断模块21、23的示例在图2_4中示出。燃料喷射和诊断系统11可以例如诊断错误和检测与发动机12、排气系统14和燃料传输(供应)系统15的部件相关联的故障。例如，错误(或误差(error))可以是指指示了相应的传感器和/或发动机控制系统的另一部件的不适当操作的传感器信号。当传感器信号的特性超过阈值时，可能存在错误。传感器信号特性可以包括频率、富状态持续时间和贫状态持续时间、幅值等等。下面描述这些传感器信号特性及其它方面。故障可以是指对部件正在进行不适当操作的识别(或确认)。虽然错误与部件相关联，但是部件可能没有故障。例如，由传感器产生的传感器信号可指示与该传感器相关联的错误。错误可以是关于传感器的故障的FALSE指示。错误可能由于与其它(一个或多个)部件相关联的故障的缘故而产生。作为另一示例，氧(O2)传感器可以产生指示O2传感器正在不适当地操作的O2信号。这可以是关于O2传感器的故障的TRUE或FALSE指示。例如，当催化转换器或其它仏传感器具有故障时，该O2传感器可能没有故障(不适当地操作)。下面将进一步对此加以详细描述。发动机12基于驾驶者输入模块20来燃烧空气/燃料混合物，以产生用于车辆的驱动扭矩。尽管本文描述的是火花点火双燃料类型发动机，但是本公开可适用于其它类型的扭矩发生器，并不被局限于汽油类型发动机、气体燃料类型发动机、柴油类型发动机、丙烷类型发动机和混合动力类型发动机。空气通过节气门阀沈被吸入到发动机12的节气门控制系统M的进气歧管22中。 ECM 16命令节气门致动器模块观调节节气门阀沈的开度，以控制被吸入进气歧管22的空气量。来自进气歧管22的空气被吸入发动机12的气缸内。虽然发动机12可包括多个气缸，但为了说明之目的，示出了单个代表性气缸30。ECM 16可以指令气缸致动器模块32来选择性地停用一些气缸，以提高燃料经济性。来自进气歧管22的空气经过进气门34被吸入气缸30内。ECM 16和FICM 17控制由燃料喷射器25喷射的燃料的量。燃料喷射器和诊断控制系统11可以在中心位置处将燃料喷射到进气歧管22中，或者可以在多个位置处，例如靠近每个气缸的进气门附近，将燃料喷射到进气歧管22中。可替代地，燃料喷射系统11可将燃料直接喷射到气缸内。燃料喷射器和诊断控制系统11 (称为分布式燃料传输系统)包括燃料供应系统 15，其可以是双燃料传输系统。燃料供应系统15可包括多个燃料源35和燃料致动器37。图 5中示出了双燃料传输系统的示例，该示例包括液体燃料传输系统和气体燃料传输系统。喷射的燃料与空气混合，并且在气缸30内产生空气/燃料混合物。气缸30内的活塞(未示出)压缩空气/燃料混合物。基于来自ECM 16的信号，点火系统42的火花致动器模块40对气缸30中的火花塞44赋能，其点燃空气/燃料混合物。可相对于活塞处于其最高位置时的时间来规定火花正时，该最高位置被称为上止点(TDC)，即空气/燃料混合物被最大压缩的点。空气/燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动旋转的曲轴(未示出)。活塞然后开始重新向上运动，并且通过排气门48排出燃烧副产物。燃烧的副产物经排气系统14 排出车辆。排气系统14包括催化转换器50、转换器前(初级)O2传感器52以及转换器后(次级)O2传感器M。转换器前&传感器52位于排气歧管和催化转换器之间且处于催化转换器50的上游(相对于排气而言)。转换器后&传感器M位于催化转换器50的下游。催化转换器50通过提高碳氢化合物(HC)和一氧化碳(CO)的氧化率和氮氧化物 (NOx)的还原率来控制排放物。为实现氧化，催化转换器50需要02。催化转换器50的& 储存容量指示了催化转换器氧化HC和CO的效率以及催化转换器还原NOx的能力。转换器前&传感器52与ECM 16连通(或通信)，并测量进入催化转换器50的排气流的A含量。转换器后A传感器M与ECM 16连通(或通信)，并测量离开催化转换器 50的排气流的A含量。主A信号和次A信号指示了催化转换器50之前和之后在排气系统14中的A水平。A传感器5254产生相应的主A信号和次A信号，它们被反馈给ECM 16，用于(一个或多个)空气/燃料比的闭环控制。ECM 16可基于来自O2传感器52、54的 O2传感器信号和/或来自FICM 17的&偏差和偏置信号来执行闭环控制。化偏差和偏置信号可通过CAN 19接收。
作为一个示例，可以将主A信号和次Α信号进行加权，从而例如80%基于主A信号和20%基于次A信号来产生所命令的空气/燃料比。作为另一示例，次A信号用于调整基于主A信号所产生的命令的空气/燃料比。主O2信号可以用于空气/燃料比的粗略调整，次O2信号可以用于空气/燃料比的精细调整。ECM 16基于主O2信号和次O2信号来调整燃料喷射器命令信号。ECM 16调整节气门位置、火花、燃料等来调节发动机扭矩。ECM 16通过基于质量空气流量(MAF)以及经由主O2信号和次O2信号带来的O2传感器反馈而调整喷射的燃料量，从而来调节空气/燃料比。ECM 16监测主&信号和次&信号，并确定何时存在与催化转换器50和/或仏传感器52、54中的一个或多个相关联的错误和/或故障。对&传感器5254进行性能诊断， 以确定传感器是否正确地工作。例如，当A传感器52、54中的一个或多个未正确地起作用时，对催化转换器效率的监测有效性会降低。ECM 16可以补偿检测到的(一个或多个)错误和/或(一个或多个)故障。当调节发动机12的(一个或多个)空气/燃料比时，可以实施该补偿。进气门34可由进气凸轮轴60控制，而排气门48可由排气凸轮轴62控制。在各种实施方式中，多个进气凸轮轴可控制每个气缸的多个进气门和/或可控制多组(或多排) 气缸的进气门。类似地，多个排气凸轮轴可控制每个气缸的多个排气门和/或可控制多组 (多排)气缸的排气门。气缸致动器模块32可以通过暂停燃料和/或火花的供给和/或通过禁用相应的排气门和/或进气门来停用气缸。进气门34的打开时间可通过进气凸轮相位器64来相对于活塞TDC而改变。排气门48的打开时间可通过排气凸轮相位器66来相对于活塞TDC而改变。相位器致动器模块 68基于来自ECM 16的信号来控制相位器64、66。发动机控制系统可包括增压装置，该增压装置向进气歧管22提供加压空气。例如，图1示出了涡轮增压器70。涡轮增压器70通过流经排气系统14的排气来提供动力，并且将压缩空气充气提供到进气歧管22。用于产生压缩空气充气的空气可以取自于进气歧管 22。废气门72可以允许排气旁路绕开(旁通)涡轮增压器70，由此减少涡轮增压器的输出(或增压)。ECM 16通过增压致动器模块74来控制涡轮增压器70。增压致动器模块74可通过控制废气门72的位置来调节涡轮增压器70的增压。压缩空气充气通过涡轮增压器70提供到进气歧管22。中间冷却器(未示出)可以消散一部分压缩空气充气的热， 该热在空气被压缩时产生，并且还由于接近于排气系统14而增加。替代的发动机系统可以包括增压器，增压器向进气歧管22提供压缩空气，并由曲轴驱动。发动机控制系统可包括排气再循环(EGR)阀80，排气再循环阀80选择性地将排气重新引导回进气歧管22。在各种实施方式中，EGR阀80可以位于涡轮增压器70之后。发动机控制系统可利用RPM传感器90以每分钟转数(RPM)为单位来测量曲轴速度。可使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器92测量发动机冷却剂的温度。ECT传感器92可位于发动机12内，或者位于冷却剂所循环到的其它位置处，例如散热器(未示出)。可使用歧管绝对压力(MAP)传感器94测量进气歧管22内的压力。在各种实施方式中，可测量发动机真空度，其中发动机真空度是环境空气压力与进气歧管22内的压力之间的差。流入进气歧管22中的空气的质量可使用质量空气流量(MAF)传感器96测量。在某些操作条件下，流入气缸的空气的质量可以基于来自其它传感器(例如，MAP传感器、ECT 传感器、发动机速度传感器)的输入来估计。在各种实施方式中，MAF传感器96可位于具有节气门阀26的壳体内。ECM 16主要根据MAF传感器来确定气缸新鲜空气充量，并使用开环、闭环和瞬时燃料加注算法来计算期望燃料质量。燃料喷射器特性功能将期望燃料质量按时转换到喷射器中，这由ECM 16的燃料喷射器输出来执行。节气门致动器模块观可使用一个或多个节气门位置传感器(TPQ98来监测节气门阀沈的位置。可使用进气温度(IAT)传感器100测量被吸入发动机控制系统的空气的环境温度。ECM 16可使用来自本文所公开的传感器的信号做出用于发动机控制系统的控制决策。ECM 16可与变速器控制模块102通信以协调在变速器(未示出)内的换挡。例如，ECM 16可在换挡期间降低扭矩。ECM 16可与混合动力控制模块104通信以协调发动机 12和电动马达106的操作。电动马达106也可充当发电机，并且可用于产生电能以供车辆电气系统使用和/或储存在电池中。在各种实施方式中，可以将ECM 16、变速器控制模块 102和混合动力控制模块104集成到一个或多个模块中。为了抽象地指代发动机12的各个控制机构，改变发动机参数的每个系统可被称为致动器。例如，节气门致动器模块观可以改变节气门阀26的叶片位置，从而改变其打开面积。因此，节气门致动器模块观可以被称为致动器，而节气门打开面积可被称为致动器位置。类似地，火花致动器模块40可被称为致动器，而相应的致动器位置是火花提前的量。其它致动器包括增压致动器模块74、EGR阀80、相位器致动器模块68、燃料喷射系统 36、和气缸致动器模块32。对于这些致动器，术语致动器位置可分别对应于增压压力、EGR 阀开度、进气和排气凸轮相位器角度、空气/燃料比和所激活的气缸的数量。在下表中描述了各种信号。在表1和表2中提供了一些信号的名称及首字母缩写， 以及产生该信号的控制模块或平台(PLT)。表 权利要求
1. 一种控制系统，包括发动机控制模块，所述发动机控制模块产生用于发动机的燃料喷射器的燃料喷射器命令信号，并且产生指示了所述发动机操作特性的发动机参数信号；以及燃料喷射器控制模块，所述燃料喷射器控制模块通过网络与所述发动机控制模块通其中，所述发动机控制模块通过所述网络将所述发动机参数信号传递至所述燃料喷射器控制模块，并且其中，所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料喷射器命令信号和所述发动机参数信号来产生经补偿的燃料喷射器信号。
2.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述燃料喷射器控制模块产生至少一个偏置信号，并通过所述网络将所述至少一个偏置信号传递给所述发动机控制模块；以及所述发动机控制模块接收所述至少一个偏置信号中所提供的信息，并基于所述至少一个偏置信号产生所述燃料喷射器命令信号。
3.如权利要求2所述的控制系统，其特征在于所述至少一个偏置信号包括氧偏差偏置信号、燃料当量比偏置信号、燃料修整限制偏置信号、燃料喷射器最小脉冲偏置信号、燃料流率偏置信号、和燃料喷射器打开偏置信号中的至少一个；以及所述发动机参数信号包括从所述发动机控制模块发送至所述燃料喷射器控制模块的发动机参数。
4.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述发动机控制模块包括基于第一长期燃料校正乘数和第一氧偏置来产生第一增益信号的第一燃料源调整模块；以及基于第二长期燃料校正乘数和第二氧偏置来产生第二增益信号的第二燃料源调整模块。
5.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于所述第一长期燃料校正乘数是基于存储在所述发动机控制模块中的校准值来产生的；以及所述第二长期燃料校正乘数是基于存储在所述发动机控制模块中的校准值和通过所述网络从所述燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生的。
6.如权利要求4所述的控制系统，其特征在于所述燃料喷射器控制模块产生燃料模式信号，所述燃料模式信号指示液体燃料模式和气体燃料模式中的一个；所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将所述燃料模式信号传递至所述发动机控制模块；所述发动机控制模块执行第一选择，所述第一选择包括基于所述燃料模式信号选择所述第一长期燃料校正乘数和所述第二长期燃料校正乘数中的一个；所述发动机控制模块执行第二选择，所述第二选择包括基于所述燃料模式信号选择所述第一氧偏置和所述第二氧偏置中的一个；以及基于所述第一选择和所述第二选择产生所述燃料喷射器命令信号。
7.如权利要求6所述的控制系统，其特征在于所述发动机控制模块基于所述燃料模式信号选择当量比偏置、喷射器流量和打开偏置；以及基于所述第一选择、所述第二选择、所述当量比偏置、所述喷射器流量和打开偏置来产生所述燃料喷射器命令信号。
8.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于 所述发动机控制模块包括存储校准值的存储器；所述燃料喷射器控制模块通过所述网络将偏置信号传递至所述发动机控制模块；以及所述发动机控制模块基于所述校准值和所述偏置信号产生所述燃料喷射器命令信号。
9.如权利要求1所述的控制系统，其特征在于所述发动机控制模块和所述燃料喷射器控制模块以液体燃料模式和气体燃料模式操作；当处于所述气体燃料模式时，所述发动机控制模块选择用于标称燃料压力和标称燃料温度的喷射器流率、偏置和最小脉冲宽度；所述发动机控制模块基于根据从所述燃料喷射器控制模块接收到的喷射器流量偏置信号、打开偏置信号和最小脉冲宽度偏置信号而更新的所述喷射器流率、所述偏置和所述最小脉冲宽度来产生所述燃料喷射器命令信号；所述燃料喷射器控制模块存储所述标称燃料压力和标称燃料温度； 所述燃料喷射器控制模块基于所述燃料喷射器命令信号和所述标称燃料压力、所述标称燃料温度以及其它发动机参数来确定所请求的用于气体燃料喷射器的燃料质量；以及其中，所述燃料喷射器控制模块基于所述请求的燃料质量、检测的燃料压力以及检测的燃料温度来产生所述经补偿的燃料喷射器信号。
10.一种发动机控制模块，包括存储用于主燃料的第一长期乘数的第一调整模块； 存储用于次燃料的第二长期乘数的第二调整模块；燃料模式模块，所述燃料模式模块通过网络从燃料喷射器控制模块接收燃料模式信号，并基于所述燃料模式信号来使能所述第一调整模块和所述第二调整模块中的一个；闭环燃料模块，当以所述主燃料源操作时，所述闭环燃料模块基于所述第一长期乘数产生第一增益信号，当以所述次燃料操作时，所述闭环燃料模块基于所述第二长期乘数产生第二增益信号；以及燃料喷射模块，所述燃料喷射模块基于所述第一增益信号和所述第二增益信号中的一个来产生燃料喷射器命令信号。
全文摘要
本发明涉及用于替代性气体燃料应用的分布式燃料传输系统。具体地，一种控制系统包括发动机控制模块，所述发动机控制模块产生用于发动机的燃料喷射器的燃料喷射器命令信号和指示发动机的操作特性的发动机参数信号。燃料喷射器控制模块通过网络与发动机控制模块通信。发动机控制模块通过网络将发动机参数信号传递至燃料喷射器控制模块。燃料喷射器控制模块基于燃料喷射器命令信号和发动机参数信号来产生经补偿的燃料喷射器信号。发动机控制模块可基于从燃料喷射器控制模块接收到的信号而产生用于气体燃料模式的燃料喷射器命令信号。
文档编号F02D41/30GK102192028SQ20111003947
公开日2011年9月21日 申请日期2011年2月15日 优先权日2010年2月15日
发明者K·H·科佐尔, L·A·阿瓦洛恩, M·绍夫 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司