CN101440751A - 用于阀门促动机构的诊断系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于阀门促动机构的诊断系统，具体而言，一种用于发动机的诊断系统包括压力监视模块，其确定提供给凸轮轴移相器的流体供应的多个第一平均压力值和多个第二平均压力值。诊断模块基于所述第一平均压力值和所述第二平均压力值来识别出与失效的可变阀门升程机构相关联的多个汽缸中的一个汽缸。各所述第一平均压力值和第二平均压力值分别与多个汽缸的每个汽缸相对应。

Description

用于阀门促动机构的诊断系统
技术领域
本发明涉及可变阀门促动(variable valve actuation)系统，并且更具体的是涉及用于可变阀门促动系统的诊断系统。
背景技术
本部分中的叙述仅提供与本发明相关的背景信息，并可能不构成现有技术。
车辆包括产生驱动扭矩的内燃机。更具体地说，使进气阀选择性地打开以将空气吸入到发动机的汽缸内。该空气与燃料混合以形成燃烧混合物。该燃烧混合物在汽缸内被压缩并燃烧以驱动汽缸内的活塞。排气阀选择性地打开以在燃烧后允许废气从汽缸排出。
旋转凸轮轴调节进气阀和排气阀的打开和关闭。该凸轮轴包括多个随该凸轮轴旋转的凸轮凸角。该凸轮凸角的轮廓决定阀门升程安排(valve lift schedule)。更具体地说，该阀门升程进度包括阀门被打开的时间数量(持续时间)和阀门打开的幅度或程度(升程)。
可变阀门促动(VVA)技术通过变更作为发动机运转的函数的阀门升程事件、正时和持续时间而提高了燃料燃烧效率、发动机效率和/或性能。两步VVA系统包括可变阀门组件，例如液压控制的可切换的滚轮指状随动器(SRFFs)。SRFFs使得进气阀和/或排气阀上能有两个分立的阀门状态(例如低升程状态或高升程状态)。
参见图1，其中详细地示出了液压升程机构(即SRFF机构)10。本领域技术人员可以理解的是，该SRFF机构10本质上只是示例性的。该SRFF机构10枢转地安装在液压间隙调整装置12上并与进气阀16的阀杆14接触，该进气阀16选择性地打开和关闭通向汽缸20的进气通道18。发动机进气阀16响应于进气凸轮轴22的旋转而选择性地升起和降下，在凸轮轴22上安装有多个凸轮凸角(例如低升程凸轮凸角24和高升程凸轮凸角26)。该进气凸轮轴22绕进气凸轮轴轴线28旋转。尽管该示例性的实施例描述了在发动机进气阀16上运转的SRFF机构10，但是本领域的技术人员可以理解的是SRFF机构同样可以在排阀门30上运转。
基于所需的发动机速度和负载，控制模块将SRFF机构从低升程状态过渡到高升程状态，并将其从高升程状态过渡到低升程状态。例如，以例如4000转每分钟(RPMs)的升高的发动机速度运转的内燃机一般需要SRFF机构在高升程状态下运转，以避免对内燃机造成潜在的硬件损坏。
发明内容
一种用于发动机的诊断系统，包括压力监视模块，其确定提供给凸轮轴移相器的流体供应的多个第一平均压力值和多个第二平均压力值。诊断模块基于该第一和第二平均压力值识别出与失效的可变阀门升程机构相关联的多个汽缸中的一个汽缸。该第一和第二平均压力值的每个值分别与多个汽缸的每个汽缸相对应。
从本文所提供的描述其它的适用范围将变得显而易见。应该理解，所述描述和特定的示例仅是出于说明的目的，并且不意图限制本发明的范围。
附图说明
本文描述的附图仅是出于说明的目的，并且不意图以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据现有技术的示例性液压升程机构的横截面视图；
图2是包括根据本发明的诊断系统的示例性车辆的功能框图；
图3是显示执行本发明的诊断系统的示例性模块的功能框图；以及
图4是显示运行本发明的诊断系统的方法的流程图。
具体实施方式
下面的优选实施例的描述本质上只是示例性的，绝非意图限制本发明及其应用或用途。为了清楚起见，在附图中会使用相同的附图标记来表示相似的元件。如本文使用的，“启用”指的是使用所有发动机汽缸的运转。“停用”指的是使用少于所有发动机汽缸(一个或多个汽缸不活动)的运转。如本文使用的，用语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或集群的)和存储器、组合逻辑电路或者提供所述功能的其它适合部件。
现参见图2，发动机系统40包括燃烧空气与燃料的混合物以产生驱动扭矩的发动机42。空气通过节流阀46被吸入到进气歧管44内。该节流阀46调节进入到进气歧管44内的质量空气流量。该进气歧管44内的空气被分配到汽缸48内。尽管图示了六个汽缸48，但是可以理解的是本发明的诊断系统能够在具有多个汽缸的发动机内执行，包括但不限于2、3、4、5、8、10和12个汽缸。
当空气通过进气口被吸入到汽缸48内时，燃料喷射器(未示出)喷射与空气混合的燃料。该燃料喷射器可以是与电子或机械燃料喷射系统相关联的喷射器、化油器的喷嘴或口或者用来将燃料与进入的空气混合的其它系统。对燃料喷射器进行控制以提供每个汽缸48内所需的空气与燃料的比率(A/F)。
进气阀52选择性地打开和关闭以使空气/燃料混合物能够进入汽缸48。进气阀的位置由进气凸轮轴54调节。活塞(未示出)压缩汽缸48内的空气/燃料混合物。火花塞56使所述空气/燃料混合物开始燃烧，从而驱动汽缸48内的活塞。该活塞驱动曲轴(未示出)以产生驱动扭矩。当排气阀58处于打开的位置时，汽缸48内的燃烧废气被排出排气口。排气阀位置由排气凸轮轴60调节。排气在排气系统中处理。尽管示出了单一的进气阀52和排气阀58，但可以理解的是发动机42每个汽缸48可以包括多个进气阀52和排气阀58。
该发动机系统40可以包括分别调节进气凸轮轴54和排气凸轮轴60的旋转正时的进气凸轮移相器62和排气凸轮移相器64。更具体地说，进气凸轮轴54和排气凸轮轴60各自的正时和相位角可以相对于彼此或相对于汽缸48内的活塞的位置或相对于曲轴位置而延迟或提前。
以这种方式，进气阀52和排气阀58的位置可以相对于彼此或相对于汽缸48内的活塞的位置而调节。通过调节该进气阀52和排气阀58的位置，调节了吸入到汽缸48内的空气/燃料混合物的量，并因此调节了发动机扭矩。
凸轮移相器62可以包括移相器促动器65，该移相器促动器65是电力促动的或者液压促动的。例如，液压促动的移相器促动器65包括电力控制的流体控制阀(OCV)66，该流体控制阀66控制流入或流出该移相器促动器65的流体供应。
此外，每个进气凸轮轴54和排气凸轮轴60上都安装有低升程凸轮凸角(未示出)和高升程凸轮凸角(未示出)。该低升程凸轮凸角和高升程凸轮凸角随进气凸轮轴54和排气凸轮轴60旋转，并与诸如图1所示的切换滚轮指状随动器(SRFF)之类的液压升程机构成运转的接触。一般，不同的SRFF机构在每个汽缸48的每个进气阀52和排气阀58上运转。在该实施方式中，每个汽缸48都包括两个SRFF机构。
各SRFF机构为进气阀52和排气阀58中的一个阀提供两个阀门升程级别。该两个阀门升程级别包括低升程和高升程，并且分别基于该低升程凸轮凸角和高升程凸轮凸角。在“正常的”运转(即低升程运转或低升程状态)期间，低升程凸轮凸角使该SRFF机构枢转到根据该低升程凸轮凸角的规定几何形状的第二位置，并从而将所述进气阀52和排气阀58中的一个阀门打开至第一预设量。在高升程运转(即高升程状态)期间，高升程凸轮凸角使该SRFF机构转到根据该高升程凸轮凸角的规定几何形状的第三位置，并从而将该进气阀52和排气阀58中的一个阀门打开至第二预设量，该第二预设量大于第一预设量。
位置传感器68检测该凸轮移相器62的位置并且生成指示该凸轮移相器62的位置的凸轮移相器位置信号。压力传感器70生成表示供应到该凸轮移相器62的移相器促动器65的流体供应的压力的压力信号。可以预见的是，可以使用一个或多个压力传感器70。发动机速度传感器72响应于发动机42的旋转速度并且以每分钟转数(RPM)的形式生成发动机速度信号。
控制模块74包括处理器和存储器，例如随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)和/或其它适合的电子存储器。该控制模块74与位置传感器68、压力传感器70以及发动机速度传感器72相连。该控制模块74可从示例性车辆40的其它传感器76接收输入，该其它传感器76包括但不限于氧传感器、发动机冷却液温度传感器和/或质量空气流量传感器。
该控制模块74执行本发明的诊断系统。该诊断系统至少基于分别从速度传感器72和压力传感器70传送的发动机速度和压力信号来检测发动机42的SRFF机构中的一个机构的失效状态。更具体地说，该诊断系统识别出与失效的SRFF机构相关联的汽缸48中的一个汽缸，从而使控制模块74能够控制补救动作(例如限制发动机速度)以防止对发动机42造成破坏。
现参见图3，其中详细地示出了控制模块74。该控制模块74包括本发明的示例性诊断系统100。该诊断系统100包括压力监视模块102和诊断模块104。
在本实施方式中，诊断系统使能模块(enablement module)106与发动机速度传感器72、位置传感器60和其它传感器76相连。该诊断系统使能模块106通过核实是否符合各个使能条件来确定是否使能诊断系统100。使能条件可以包括确保发动机42的发动机速度降到发动机速度阈值(例如2000RPM)以下和确保所述凸轮移相器62保持在稳态运转位置。换言之，该诊断系统使能模块106核实发动机42正在以“正常的”状态即低升程状态运转。本领域的技术人员将会理解，可以预期多种其它的使能条件。如果符合使能条件，该诊断系统使能模块106启用(enable)该诊断系统100。
压力监视模块102与压力传感器70、诊断系统使能模块106以及诊断模块104相连。当汽缸48的每个进气阀52都打开(即运转SRFF机构)时，该压力监视模块102监视在凸轮移相器62处发生的由流体供应所产生的压力变化。请注意，尽管本实施方式描述了关于进气阀52的诊断系统，但是本领域的技术人员可以理解的是，本发明的压力监视原理对于排气阀58也是适用的。
更具体地说，压力监视模块102基于从压力传感器70接收到的输入来确定对应于每个汽缸48的平均低升程压力值。压力信号基于打开每个进气阀52所需的能量。因此，该压力监视模块102将压力数据(例如平均低升程压力值和平均高升程压力值)关联到其中一个汽缸48上。在本实施方式中，每个平均低升程压力值是在发动机42的校正转数(例如8)之上确定。
确定对应于每个汽缸48的平均低升程压力值之后，诊断模块104命令发动机42过渡到高升程运转。换言之，该诊断模块104命令每个SRFF机构枢转到根据高升程凸轮凸角的规定几何形状的第三位置。本领域技术人员可以理解的是当发动机42处于高升程状态运转时本发明预先执行该诊断系统100，且随后将发动机42过渡到低升程状态。
在发动机42过渡到以高升程状态运转后，压力监视模块102确定对应于每个汽缸48的液体供应的平均高升程压力值。该压力监视模块102确定发动机42的校正转数上的每个平均高升程压力值。在本实施方式中，该压力监视模块102观测校正的等待期(例如发动机的4转)以确保发动机42已经被合适地过渡到高升程状态。该压力监视模块102然后计算对应于每个汽缸48的平均低升程压力值和高升程压力值之间的压力差。
诊断模块104与压力监视模块102相连。该诊断模块104基于所述压力差来确定与其中一个汽缸48相连的SRFF机构是否已经失效。该诊断模块104将对应于汽缸48的每个压力差与压力阈值单独地进行比较。在本实施方式中，该压力阈值大约是2.5磅/每平方英寸(PSI)。可以预见其它的压力阈值。如果该诊断模块104确定其中一个压力差低于该压力阈值，则该诊断模块104生成并发送识别对应于该压力差(即降到该压力阈值以下的压力差)的汽缸48的失效控制信号。换言之，该诊断模块104识别出与已经不能从低升程状态过渡到高升程状态的SRFF机构相关联的汽缸48。控制模块74可基于该失效控制信号控制补救动作以防止毁坏发动机42。
现参见图4，将详细描述用于控制该诊断系统的示例性方法400。控制装置在步骤402中开始该方法400。在步骤404中，控制装置确定是否已经满足使能条件。如果还没有满足使能条件，该方法400前进至步骤418。如果使能条件已经满足，控制装置前进至步骤406。
在步骤406中，控制装置对与每个汽缸48对应的第一平均压力值(例如平均低升程压力值)进行确定。在步骤408中，控制装置命令发动机42从第一升程状态(例如低升程状态)过渡到第二升程状态(例如高升程状态)。在步骤410中，控制装置对与每个汽缸48对应的第二平均压力值(例如平均高升程压力值)进行确定。在步骤412中，控制装置对与每个汽缸48对应的压力差进行确定。
在步骤414中，控制装置判断在步骤412中确定的至少一个压力差是否降到了压力阈值以下。如果这些压力差超过压力阈值，控制装置确定不存在SRFF机构失效并返回到步骤404。如果至少一个压力差超过了压力阈值，控制装置就会前进至步骤416。在步骤416中，控制装置发送识别出与SRFF机构失效相关联的至少一个汽缸48的失效控制信号。
从上面的描述中本领域的技术人员现在可以理解的是，本发明的宽泛教导可以以多种形式来实施。因此，虽然已经结合其中的特定示例对本发明进行了描述，但是本发明的真实范围不应如此有限，因为基于对附图、说明书和所附权利要求的研究，其它的修改对于本领域的技术人员将变得显而易见。

Claims (20)

1.一种用于发动机的诊断系统，包括：
压力监视模块，其确定提供给凸轮轴移相器的流体供应的多个第一平均压力值和多个第二平均压力值；和
诊断模块，其基于所述第一平均压力值和所述第二平均压力值识别与失效的可变阀门升程机构相关联的多个汽缸中的一个汽缸；
其中，所述第一平均压力值和所述第二平均压力值中的每一个分别对应于所述多个汽缸中的每个汽缸。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力监视模块在所述发动机正在以第一升程状态运转时确定所述多个第一平均压力值，并在所述发动机正在以第二升程状态运转时确定所述第二平均压力值。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，在所述压力监视模块确定所述多个第一平均值后，所述诊断模块命令所述发动机过渡到所述第二升程状态。
4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，在对于所述发动机的校准转数以所述第二升程状态运转后，所述压力监视模块确定所述第二平均压力值。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述诊断模块基于所述多个第一平均压力值的每个第一平均压力值与所述多个第二平均压力值的每个第二平均压力值之间的压力差来识别所述多个汽缸中的所述一个汽缸。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，当对应于所述多个汽缸中的所述一个汽缸的所述多个压力差中的一个压力差超过压力阈值时，所述诊断模块识别所述多个汽缸中的所述一个汽缸。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述诊断模块生成识别所述多个汽缸中的所述一个汽缸的控制信号。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括基于所述控制信号控制补救动作的控制模块。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力监视模块在所述发动机的第二校正转数之上确定所述第一平均压力值和所述第二平均压力值。
10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括当满足至少一个使能条件时，使能所述系统的使能模块。
11.一种用于发动机的诊断方法，包括：
确定提供给凸轮轴移相器的流体供应的多个第一平均压力值和多个第二平均压力值；和
基于所述第一平均压力值和所述第二平均压力值识别与失效的可变阀门升程机构相关联的多个汽缸中的一个汽缸；
其中，每个所述第一平均压力值和所述第二平均压力值均分别对应于所述多个汽缸中的每个汽缸。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述发动机正在以第一升程状态运转时确定所述多个第一平均压力值，并在所述发动机正在以第二升程状态运转时确定所述第二平均压力值。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在确定所述多个第一平均值后，命令所述发动机过渡到所述第二升程状态。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在对于所述发动机的校正转数以所述第二升程状态运转后，确定所述第二平均压力值。
15.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述多个第一平均压力值的每个第一平均压力值与所述多个第二平均压力值的每个第二平均压力值之间的压力差来识别所述多个汽缸中的所述一个汽缸。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当对应于所述多个汽缸中的所述一个汽缸的所述多个压力差中的一个压力差超过压力阈值时，识别所述多个汽缸中的所述一个汽缸。
17.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括生成识别所述多个汽缸中的所述一个汽缸的控制信号。
18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述方法还包括基于所述控制信号控制补救动作。
19.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在所述发动机的第二校正转数之上确定所述第一平均压力值和所述第二平均压力值。
20.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括当满足至少一个使能条件时，使能所述方法。
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