CN101302967B - 识别凸轮相位器部件损耗的方法和系统 - Google Patents

识别凸轮相位器部件损耗的方法和系统 Download PDF

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Abstract

提供一种凸轮相位器诊断系统。该系统包括：第一采样方差模块，其根据凸轮相位器的期望位置计算第一方差；第二采样方差模块，其根据凸轮相位器的测定位置计算第二方差；评价模块，其根据第一方差和第二方差诊断凸轮相位器的故障运转。

Description

识别凸轮相位器部件损耗的方法和系统
技术领域
本发明涉及用于识别凸轮相位器部件损耗的方法和系统。
背景技术
本节的陈述只提供与本发明相关的背景信息，并不构成现有技术。
凸轮相位器控制系统具有夹在发动机凸轮轴与凸轮轴驱动装置之间的凸轮相位器驱动器，从而改变发动机气门正时。一些系统将发动机润滑油用作液压流体来移动相位器驱动器。通常，流进或流出驱动器的润滑油是由多端口、电控的油控制阀(OCV)控制。通过脉宽调制(PWM)电压源来控制OCV的位置(以及由此控制润滑油流进或流出驱动器的特定端口)。闭环控制器加上适当的PWM值从而将相位器驱动器移到相位器期望位置。
由于凸轮相位器驱动器、OCV或润滑油供给源的损耗，观测到的闭环控制可能会大大偏离期望的闭环控制。例如，测得的相位器位置的变化率会不同于相位器期望位置的指令变化。这种差异意味着相位器驱动器移动得比期望的更慢或比期望的更快，取决于损耗的种型。这些偏差会使汽车驾驶员经受令人不快的不同水平的汽车晃动。
发明内容
因此，提供一种凸轮相位器诊断系统。该系统包括：第一采样方差模块，其根据凸轮相位器的期望位置计算第一方差；第二采样方差模块，其根据凸轮相位器的测定位置计算第二方差；评价模块，其根据第一方差和第二方差诊断凸轮相位器的故障运转。
在其它特征中，提供一种诊断凸轮相位器的方法。该方法包括：根据凸轮相位器的期望位置计算第一方差；根据凸轮相位器的测定位置计算第二方差；以及根据第一方差和第二方差诊断凸轮相位器的故障运转。
从本文的描述可以更明显地看出其应用的更多领域。应当明白，描述和特定例子只是为了描述的目的而不意图限制本发明的范围。
附图说明
本文所述附图只是为了描述的目的而决不意图限制本发明的范围。
图1是原理框图，示出具有根据本发明的各个方面的凸轮相位器控制系统的汽车。
图2是数据流程图，示出根据本发明的各个方面的凸轮相位器控制系统的凸轮相位器诊断系统。
图3是曲线图，示出示例性凸轮相位器的代表快速运转、慢速运转和正常运转的位置数据。
图4是流程图，示出根据本发明的各个方面的凸轮相位器诊断系统所执行的示例性凸轮相位器诊断方法。
图5是流程图，示出根据本发明的各个方面的凸轮相位器诊断系统所执行的另一种示例性凸轮相位器诊断方法。
具体实施方式
下列描述实际上只是示例性的并且不意图限制本发明、其应用或用途。应当明白，在所有附图中，相同的附图标记表示相同或相应的部件和特征。本文所用的术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路、和/或其它的提供所述功能的适用部件。
现在参照图1，汽车10具有发动机12，该发动机燃烧空气和燃料混合物以产生驱动转矩。空气经过节气门16被吸入进气歧管14。节气门16调节进入进气歧管14的质量空气流量。进气歧管14内的空气分配入气缸18。尽管只示出单个气缸18，但可以预见，发动机12可以有多个气缸，包括但不限于2、3、4、5、6、8、10和12个气缸。
燃料喷射器(未示出)喷射燃料，燃料在被吸入气缸18时与空气混合。燃料喷射器可以是与电子式或机械式燃料喷射系统、化油器的喷嘴或喷口、或其它的用于混合燃料与进气的系统相关的喷射器。燃料喷射器受到控制以在每个气缸18内供给所需空气/燃料(A/F)比。
进气门22选择性地打开和关闭以使空气/燃料混合物能够进入气缸18。进气门位置由进气凸轮轴24调节。活塞(未示出)在气缸18内压缩空气/燃料混合物。火花塞26可以起燃空气/燃料混合物，驱动气缸18内的活塞。活塞驱动曲轴(未示出)以产生驱动转矩。当排气门28处于打开位置时，气缸18内的燃烧废气被迫排出。排气凸轮轴30调节排气门位置。在排气系统中对废气进行处理。尽管只示出单个进、排气门22、28，但可以预见，发动机12的每个气缸18可以具有多个进、排气门22、28。
发动机12可以具有进气凸轮相位器32和/或排气凸轮相位器34(此后称作凸轮相位器32)，它们分别调节进、排气凸轮轴24、30的旋转正时。更具体地，进、排气凸轮轴24、30的正时或相位角可以相对于彼此或者相对于气缸18内的活塞的位置或曲轴位置延迟或提前。通过这种方式，进、排气门22、28的位置可以相对于彼此或者相对于气缸18内的活塞的位置进行调节。通过调节进气门22和排气门28的位置，就能调节气缸18吸入的空气/燃料混合物的量并由此调节发动机转矩。
凸轮相位器32可以具有电驱动或液压驱动的相位器驱动器35。例如，液压驱动的相位器驱动器35具有电控的油控制阀(OCV)36，该控制阀控制流入或流出相位器驱动器35的润滑油。控制模块40控制凸轮相位器32的OCV36的位置。位置传感器38根据凸轮相位器32的测定位置产生凸轮相位器的测定位置信号39。控制模块40根据凸轮相位器的测定位置信号39以及本发明的凸轮相位器诊断系统和方法诊断凸轮相位器32。
现在参照图2，数据流程图示出了可嵌入控制模块40中的凸轮相位器诊断系统的各种实施例。本发明的凸轮相位器诊断系统的各种实施例可包含嵌入控制模块40中的任意数量子模块。如所能意识到的，所示子模块可以组合在一起和/或进一步分开以同样识别凸轮相位器硬件的损耗。系统的输入可以从汽车10(图1)检测，从汽车10(图1)的其它控制模块(未示出)接收，和/或由控制模块40中的其它子模块(未示出)确定。在各种实施例中，图2的控制模块40具有期望方差模块50、测定方差模块52、差值模块54和评价模块56。
期望方差模块50接收根据发动机当前运转状态确定的凸轮相位器期望位置58作为输入。期望方差模块50根据凸轮相位器期望位置58在采样周期期间计算采样期望方差60。如所能意识到的，可以根据本领域已知的方差方程式计算采样期望方差60。测定方差模块52接收由图1的凸轮相位器位置传感器38产生的凸轮相位器测定位置39作为输入。测定方差模块52根据凸轮相位器测定位置39计算采样测定方差64。在与期望方差模块50用于计算采样期望方差60的相同采样周期期间计算采样测定方差64。如所能意识到的，可以根据本领域已知的方差方程式计算采样测定方差64。
差值模块54接收期望方差60和测定方差64作为输入。差值模块54通过从期望方差60中减去测定方差64来计算期望方差60与测定方差64之间的差值66。在各种实施例中，差值模块在计算差值以前，在期望方差60或测定方差64上外加一个偏差。该偏差可以被应用来补偿凸轮相位器测定位置信号39中的噪声。
评价模块56接收差值66作为输入。以差值66为基础，评价模块56设置损耗识别器68以显示凸轮相位器是在正常、慢速或快速的至少一种情况下运转。在各种实施例中，实施损耗识别器68作为且正常运转、慢速运转和快速运转的值的枚举类型。如图3所示，通常，当凸轮相位器硬件正常运转时，差值66会很小。当凸轮相位器硬件比期望的更慢运转时，差值66会很大并且为正。当凸轮相位器硬件比期望的更快运转时，差值66也会很大并且为负。
倒回参照图2，在进气和/或排气凸轮相位器比期望的更慢或更快运转时评价模块56还可以设置凸轮相位器错误状态70，从而显示凸轮相位器的错误运转。例如，在差值66显示相位器硬件在X个连续评价周期期间或在总共Y个整个评价周期中的X个评价周期内比期望的慢时，评价模块56可以设置凸轮相位器错误状态70，从而显示错误运转。如所能意识到的，一旦设置了凸轮相位器错误状态70以显示凸轮相位器的错误运转，就可以执行其它步骤以告知其它系统和用户该错误。在各种实施例中，根据凸轮相位器的错误状态70设置诊断代码。该诊断代码可以由服务工具取回或是通过远程信息处理系统传递给远程位置。在其它各种实施例中，根据凸轮相位器的错误状态70使指示灯发光。在其它各种实施例中，根据凸轮相位器的错误状态70产生声音警报信号。
现在参照图4，流程图示出根据本发明的各个方面的图2所示凸轮相位器诊断系统所执行的示例性凸轮相位器诊断方法。如所能意识到的，只要不改变本方法的本质，示例性凸轮相位器诊断方法的步骤的执行顺序可以变化。在控制模块运转期间周期性地执行该示例性方法或安排成根据特定事件运行该示例性方法。
在一个例子中，在100处开始该方法。在110处，计算采样周期内凸轮相位器期望位置58的采样期望方差60。在120处，计算相同采样周期内凸轮相位器测定位置39的采样测定方差64。在130处，计算采样期望方差60与采样测定方差64之间的差值66。
然后在步骤140、150和180处评价差值66。如果在140处差值66为负，就在150处比较差值66与第一高阈值。如果在150处差值66大于第一高阈值(表明负差值较大)，就在160处将损耗识别器68设置成快速运转。否则，如果在140处差值66为负且在150处差值66小于第一高阈值(表明负差值较小)，就在170处将损耗识别器68设置成正常运转。否则，如果在140处差值66不为负(即，为正)，就在180处比较差值66与第二高阈值。如果在180处差值66大于第二高阈值(表明正差值较大)，就在190处将损耗识别器68设置成慢速运转。否则，如果在140处差值66不为负(即，为正)且在180处差值66小于第二高阈值(表明正差值较小)，就在170处将损耗识别器68设置成正常运转。然后，在195处结束该方法。
现在参照图5，流程图示出根据本发明的各个方面的图2所示凸轮相位器诊断系统所执行的示例性凸轮相位器诊断方法的其它各种实施例。如所能意识到的，只要不改变本方法的本质，示例性凸轮相位器诊断方法的步骤的执行顺序可以变化。在控制模块运转期间周期性地执行该示例性方法或安排成根据特定事件运行该示例性方法。
在各个方面，代替采用两个高阈值，一个用于负的，一个用于正的，凸轮相位器诊断方法只用到一个共用的高阈值。如所能意识到的，可以实现在凸轮相位器诊断方法中比较一个或多个高阈值和/或一个或多个低阈值，从而判别差值是小还是大。为了举例，提供另一个例子。例如，在200处开始该方法。在210处，计算采样周期内凸轮相位器期望位置58的采样期望方差60。在220处，计算相同采样周期内凸轮相位器测定位置39的采样测定方差64。在230处，计算采样期望方差60与采样测定方差64之间的差值66。
在步骤240、260和270处评价差值66。如果在240处差值66小于预定低阈值(表明差值较小)，就在250处将损耗识别器68设置成正常运转。然而，如果在240处差值66大于低阈值、在260处差值66大于高阈值(表明差值较大)并且在270处差值66为正，就在290处将损耗识别器68设置成慢速运转。否则，如果在240处差值66大于低阈值、在260处差值66大于高阈值(表明差值较大)并且在270处差值66不为正(即，为负)，就在280处将损耗识别器68设置成快速运转。然后，在300处结束该方法。
如所能意识到的，上述所有比较都能以各种形式进行，取决于所选定的用于比较数值。例如，在各种实施例中，“大于”的比较可以实施为“大于或等于”的比较。同样，在各种实施例中，“小于”的比较可以实施为“小于或等于”的比较。在各种实施例中，“一定范围内”的比较同样可以实施为“小于或等于最大阈值”和“大于或等于最小阈值”的比较。
现在本领域技术人员能够从上文的描述知道，可以以多种形式实施本发明的宽泛教导。因此，尽管本文用特殊例子来描述本发明，但是，本发明的实际范围不会因此受到限制，因为对本领域技术人员来说通过研究附图、说明书和权利要求可以很明显地得到其它变型。

Claims (18)

1.一种凸轮相位器诊断系统，包括：
第一采样方差模块，其根据凸轮相位器的期望位置计算第一方差；
第二采样方差模块，其根据凸轮相位器的测定位置计算第二方差；以及
评价模块，其根据第一方差和第二方差诊断凸轮相位器的故障运转。
2.如权利要求1所述的系统，还包括差值模块，其计算第一方差减去第二方差的差值，并且其中，评价模块根据该差值诊断凸轮相位器。
3.如权利要求2所述的系统，其中，评价模块根据该差值是否是正值和负值中的至少一种来诊断凸轮相位器。
4.如权利要求2所述的系统，其中，评价模块根据该差值与高阈值的比较来诊断凸轮相位器。
5.如权利要求4所述的系统，其中，评价模块在该差值大于高阈值时诊断凸轮相位器没有如所期望的运转。
6.如权利要求4所述的系统，其中，评价模块根据该差值与低阈值的比较来诊断凸轮相位器，并且其中，低阈值小于高阈值。
7.如权利要求4所述的系统，其中，评价模块在该差值小于高阈值时诊断凸轮相位器是如所期望的运转。
8.如权利要求2所述的系统，其中，评价模块在该差值大于高阈值且该差值为正时诊断凸轮相位器比所期望的移动更慢。
9.如权利要求2所述的系统，其中，评价模块在该差值大于高阈值且差值为负时诊断凸轮相位器比所期望的移动更快。
10.如权利要求1所述的系统，其中，评价模块根据凸轮相位器的诊断来设置凸轮相位器错误状态。
11.一种诊断凸轮相位器的方法，包括：
根据凸轮相位器的期望位置计算第一方差；
根据凸轮相位器的测定位置计算第二方差；以及
根据第一方差和第二方差诊断凸轮相位器的故障运转。
12.如权利要求11所述的方法，还包括计算第一方差减去第二方差的差值，并且其中，诊断是根据该差值进行的。
13.如权利要求12所述的方法，其中，诊断包括在该差值大于第一阈值时诊断凸轮相位器没有如所期望的运转。
14.如权利要求13所述的方法，其中，诊断包括在该差值小于第二阈值时诊断凸轮相位器是如所期望的运转，并且其中，第一阈值大于第二阈值。
15.如权利要求13所述的方法，其中，诊断包括在该差值大于第一阈值且该差值为正时诊断凸轮相位器比所期望的移动更慢。
16.如权利要求13所述的方法，其中，诊断包括在该差值大于第一阈值且差值为负时诊断凸轮相位器比所期望的移动更快。
17.如权利要求12所述的方法，其中，诊断包括根据该差值是否是正值和负值中的至少一种来诊断凸轮相位器。
18.如权利要求11所述的方法，还包括根据凸轮相位器的诊断来设置凸轮相位器错误状态。
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