CN101509434B - 多级阀升程故障模式检测 - Google Patents

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Abstract

多级阀升程故障模式检测，可包括确定发动机中的第一和第二进气压力，其中发动机具有进气阀挺杆，其选择性地在第一和第二升程模式下操作进气阀。当发动机被指令工作于第一升程模式时，第一进气压力可对应于发动机的第一活塞的进气冲程，当发动机被指令工作于第一升程模式时，第二进气压力可对应于发动机的第二活塞的进气冲程。该方法还可以包括确定第一和第二进气压力之间的差值以及当差值超过预定限度时诊断进气阀挺杆故障。

Description

多级阀升程故障模式检测
技术领域
本发明涉及发动机气阀机构的诊断，更具体来说，涉及阀挺杆系统的诊断。
背景技术
本部分的内容仅提供与本发明相关的背景信息，可能并不构成现有技术。
发动机组件通常包括进气阀和排气阀，它们由阀挺杆致动。阀挺杆可以多种模式工作从而为进气阀和排气阀提供不同的升程持续时间以改善发动机性能，例如增加燃料燃烧效率和功率输出。发动机的工作参数可基于阀挺杆的实际工作模式进行调节。如果阀挺杆不能转换到所指令的模式下，则发动机性能会降低。
发明内容
一种阀升程故障检测方法，可包括确定发动机中的第一和第二进气压力，其中发动机具有进气阀挺杆，其选择性地在第一和第二升程模式下操作进气阀。当发动机被指令工作于第一升程模式时，第一进气压力可对应于发动机的第一活塞的进气冲程，当发动机被指令工作于第一升程模式时，第二进气压力可对应于发动机的第二活塞的进气冲程。该方法还可以包括确定第一和第二进气压力之间的差值以及当差值超过预定限度时诊断进气阀挺杆故障。
控制模块可包括进气压力确定模块、进气压力比较模块以及挺杆故障确定模块。进气压力确定模块可确定发动机中的第一和第二进气压力，其中发动机具有进气阀挺杆，其选择性地在第一和第二升程模式下操作进气阀。当发动机被指令工作于第一升程模式时，第一进气压力可对应于发动机的第一活塞的进气冲程，当发动机被指令工作于第一升程模式时，第二进气压力可对应于发动机的第二活塞的进气冲程。进气压力比较模块可与进气压力确定模块通信，并可确定第一和第二进气压力之间的差值。挺杆故障确定模块可与进气压力比较模块通信，并当差值超过预定限度时可诊断挺杆故障。
从本文提供的描述，进一步的应用领域将变得很明显。应当理解，描述和具体的例子仅旨在说明的目的，并不旨在限制本发明的范围。
附图说明
本文中描述的附图仅为说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。
图1是根据本发明的车辆的示意图；
图2是图1中所示的控制模块的控制框图；以及
图3是解释图1中车辆的控制步骤的流程图。
具体实施方式
下面的描述实际上仅为示例性的，并不旨在限制本发明、应用或使用。为清楚起见，在附图中将使用相同的标记号来标记相似的元件。如本文所用的，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(共享的、专用的或分组的)和存储器、组合逻辑电路或其他提供所描述功能的合适部件。
现在参照图1，其示意地示出了示例性车辆10。车辆10可包括与进气系统14通信的发动机12。发动机12可包括多个汽缸16，具有活塞18布置在其中。发动机12还可包括每个汽缸16的燃料喷射器20、火花塞22、进气阀24、进气阀挺杆26、排气阀28和排气阀挺杆30，以及进气和排气凸轮轴32、34。进气和排气凸轮轴32、34可与进气和排气阀挺杆26、30相接合以致动进气和排气阀24、28的打开和闭合。进气和排气阀挺杆26、30可各自包括多级挺杆。
进气阀挺杆26可包括两级阀挺杆，其选择性地工作于第一和第二模式下。第一模式可为进气阀24提供第一升程持续时间，第二模式可为进气阀24提供第二升程持续时间。进气阀挺杆26可包括液压致动设备，其基于流体压力，如供给该设备的油压，使进气挺杆26在第一和第二模式之间切换。第一模式可对应于低升程模式，第二模式可对应于高升程模式。相对于低升程模式，高升程模式可包括进气阀24的更大的位移，这导致进气阀24更长的打开持续时间。
进气系统14可包括进气歧管36以及节流阀38，节流阀38与电子节流阀控制(ETC)40通信。节流阀38和进气阀24可控制进入发动机12的气流。燃料喷射器20可控制进入发动机12的燃料流量，火花塞22可点燃由进气系统14和燃料喷射器20提供给发动机12的空气/燃料混合物。
车辆10可附加地包括控制模块42。控制模块42可与电子节流阀控制40通信以控制节流阀38。控制模块42可附加地与发动机速度传感器44通信以确定发动机12的工作速度、与气流质量(MAF)传感器45通信以确定进入发动机12的气流质量、以及与歧管绝对压力(MAP)传感器46通信以确定进气压力。控制模块42可控制进气阀挺杆26的工作并可指令在低和高升程模式之间转换。例如，控制模块42可控制油控阀(未示出)以控制提供给进气阀挺杆26的油压。如上面所讨论的，油压可被用于致动进气阀挺杆26。
另外参照图2，控制模块42可包括发动机工作条件评估模块47、挺杆控制模块48、进气压力确定模块50、进气压力比较模块52以及挺杆故障确定模块54。发动机工作条件评估模块47可与发动机速度传感器44和MAF传感器45通信。发动机工作条件评估模块47可确定发动机12何时工作在稳态条件下。发动机12的稳态工作条件可包括发动机12以大体恒定的速度和进气流速工作的发动机工作条件，例如用户输入将不调节节流阀38的位置的条件。
挺杆控制模块48可确定所期望的进气阀升程模式，例如低或高升程，并且可指令所期望的升程模式。如上面所讨论的，所期望的升程模式可通过致动油控阀被指令。挺杆控制模块48可与进气压力确定模块50通信并可将所指令的进气阀升程模式提供给进气压力确定模块50。
进气压力确定模块50可确定对应于每个活塞18的进气冲程的进气压力。更具体来说，进气压力确定模块50可从MAP传感器46接收信号，该信号表示对应于每个活塞18的进气冲程的歧管绝对压力。在活塞18的进气冲程期间在活塞18的大约下死点(BDC)位置会发生进气压力确定。进气压力确定模块50可计算并存储与每个汽缸16相关联的进气压力的运转平均值(running average)。
进气压力比较模块52可与进气压力确定模块50通信并从该模块接收与每个汽缸16相关联的进气压力值。从进气压力确定模块50接收的进气压力值可包括与每个汽缸16相关联的运转平均值。进气压力比较模块52可将与一个汽缸16相关联的进气压力值和与另一个汽缸16相关联的进气压力值比较。更具体来说，进气压力比较模块52可将与汽缸16中的每个相关联的进气压力值和与其他汽缸16中的每个相关联的进气压力值比较。进气压力比较模块52可确定各个进气压力值之间的差值。
挺杆故障确定模块54可与进气压力比较模块52通信。挺杆故障确定模块54可接收由进气压力比较模块52所确定的差值，并相对于预定限度评估差值。当差值超过预定限度时，挺杆故障确定模块54可诊断进气阀挺杆26之一的故障。
参照图3，其示出了用于确定进气阀挺杆故障的控制逻辑100。控制逻辑100可开始于方框102，在这里挺杆控制模块48确定进气阀挺杆26是否已经被指令到低升程模式下。如果进气阀挺杆26已经被指令到低升程模式下，控制逻辑100可行进到方框104。否则，控制逻辑100可返回方框102。
方框104可利用发动机工作条件评估模块47来确定发动机工作条件。如果发动机12处于稳态工作条件，控制逻辑100可行进到方框106。否则，控制逻辑100可返回方框102。在发动机12稳态工作期间，歧管绝对压力可大体上恒定。
进气压力确定模块50可在方框106处确定在每个活塞18的进气冲程期间的进气压力。进气压力的确定可包括对应于每个汽缸16的进气压力。例如，在四缸发动机中(如图1示出的)，对应于4个汽缸16中的每一个里的活塞18的BDC条件，进气压力(P1、P2、P3、P4)可被MAP传感器46确定。
在低升程模式工作期间，对于每个活塞18的每次进气冲程，进气压力(P1、P2、P3、P4)可被确定。在发动机12处于低升程模式下的整个工作期间，可基于进气压力(P1、P2、P3、P4)计算出运转平均值(PAVG_1、PAVG_2、PAVG_3、PAVG_4)并将其存储在进气压力确定模块50中。运转平均值(PAVG_1、PAVG_2、PAVG_3、PAVG_4)可在发动机重启之后或者在进气阀挺杆26转换到高升程模式下工作之后被重置。然后，控制逻辑100可行进到模块108，在这里进气压力被比较。
进气压力比较模块52可在方框108处比较进气压力。进气压力的比较可包括对应关于每个汽缸16的运转平均值(PAVG_1、PAVG_2、PAVG_3、PAVG_4)的比较。可将运转平均值(PAVG_1)与运转平均值(PAVG_2、PAVG_3、PAVG_4)通过计算出差值(ΔP2_1、ΔP3_1、ΔP4_1)进行比较，其中，ΔP2_1＝PAVG_2-PAVG_1；ΔP3_1＝PAVG_3-PAVG_1；以及ΔP4_1＝PAVG_4-PAVG_1。可将运转平均值(PAVG_2)与运转平均值(PAVG_1、PAVG_3、PAVG_4)通过计算出差值(ΔP1_2、ΔP3_2、ΔP4_2)进行比较，其中，ΔP1_2＝PAVG_1-PAVG_2；ΔP3_2＝PAVG_3-PAVG_2；以及ΔP4_2＝PAVG_4-PAVG_2。可将运转平均值(PAVG_3)与运转平均值(PAVG_1、PAVG_2、PAVG_4)通过计算出差值(ΔP1_3、ΔP2_3、ΔP4_3)进行比较，其中，ΔP1_3＝PAVG_1-PAVG_3；ΔP2_3＝PAVG_2-PAVG_3；以及ΔP4_3＝PAVG_4-PAVG_3。可将运转平均值(PAVG_4)与运转平均值(PAVG_1、PAVG_2、PAVG_3)通过计算出差值(ΔP1_4、ΔP2_4、ΔP3_4)进行比较，其中，ΔP1_4＝PAVG_1-PAVG_4；ΔP2_4＝PAVG_2-PAVG_4；以及ΔP3_4＝PAVG_3-PAVG_4。应理解，上面的描述同样适用于包括多于或少于4个汽缸的发动机。
控制逻辑100然后可行进到方框110，在这里差值(ΔP1_2、ΔP1_3、ΔP1_4、ΔP2_1、ΔP2_3、ΔP2_4、ΔP3_1、ΔP3_2、ΔP3_4、ΔP4_1、ΔP4_2、ΔP4_3)相对于预定限度被评估。如果差值中的任何值为正的并在预定限度之上，控制逻辑100可行进到方框112，在这里利用挺杆故障确定模块54来诊断进气阀挺杆故障。
正差值可大体上表示给定进气阀挺杆26相对于其他进气阀挺杆更长的打开持续时间。更具体来说，在预定限度之上的正差值可大体上表示保持的进气阀挺杆26在被指令到低升程模式后仍然处于高升程模式。将与每个汽缸16相关联的进气压力和与其他汽缸16相关联的其他进气压力相比较，可提供多个出故障的进气阀挺杆26的检测。预定限度可大体上将出故障的进气阀挺杆26与正常的进气压力摆动区别开。
从前面的描述中本领域的技术人员现在可以理解，本发明的广泛教导可以多种形式实施。因此，尽管本发明已结合其特殊实例进行了描述，本发明的真正范围不应当如此局限，因为在研究了附图、说明书和下面的权利要求之后，对于本领域技术人员来说，其他的修改将变得显而易见。

Claims (16)

1.一种阀升程故障检测方法，包括：
确定发动机中的第一进气压力，当发动机阀挺杆系统被指令工作于第一升程模式时，第一进气压力对应于第一活塞的进气冲程；
确定所述发动机中的第二进气压力，当所述阀挺杆系统被指令工作于第一升程模式时，第二进气压力对应于第二活塞的进气冲程；
确定第一和第二进气压力之间的第一差值；以及
当第一差值超过预定限度时诊断阀挺杆系统故障；
其中，第一升程模式为低升程模式，第二升程模式为高升程模式；所述阀挺杆系统包括与第一活塞相关联的第一进气阀挺杆以及与第二活塞相关联的第二进气阀挺杆，所述诊断包括当第二进气压力超过第一进气压力所述预定限度时，诊断第一进气阀挺杆故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述故障包括在所述阀挺杆系统被指令工作于第一升程模式后第一进气阀工作于第二升程模式。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，第一和第二进气压力是进气歧管空气压力。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，当第一活塞大约处于其所述进气冲程的下死点位置时，第一进气压力被确定，在第二活塞大约处于其所述进气冲程的下死点位置时，第二进气压力被确定。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，当所述发动机在稳态条件下工作时，发生所述确定第一和第二进气压力以及所述差值。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括确定对应于多个附加活塞的进气冲程的多个附加进气压力，以及确定第一进气压力和所述多个附加进气压力中的每个之间的多个附加差值。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述诊断包括当所述多个附加进气压力之一超过第一进气压力所述预定限度时，诊断与第一活塞相关联的第一进气阀挺杆故障。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述确定第一进气压力包括当所述阀挺杆系统被指令工作于第一升程模式时确定第一进气压力的第一运转平均值，所述确定第二进气压力包括当所述阀挺杆系统被指令工作于第一升程模式时确定第二进气压力的第二运转平均值，第一差值包括第一和第二运转平均值之差。
9.一种控制模块，包括：
进气压力确定模块，其确定发动机中的第一和第二进气压力，其中发动机具有进气阀挺杆，其选择性地在第一和第二升程模式下操作进气阀，当所述发动机被指令工作于第一升程模式时，第一进气压力对应于所述发动机的第一活塞的进气冲程，当所述发动机被指令工作于第一升程模式时，第二进气压力对应于所述发动机的第二活塞的进气冲程；
进气压力比较模块，其与所述进气压力确定模块通信，确定第一和第二进气压力之间的差值；以及
挺杆故障确定模块，其与所述进气压力比较模块通信，当所述差值超过预定限度时诊断挺杆故障；
其中，第一升程模式为低升程模式，第二升程模式为高升程模式；所述进气阀挺杆包括与第一活塞相关联的第一进气阀挺杆以及与第二活塞相关联的第二进气阀挺杆，当第二进气压力超过第一进气压力所述预定限度时，所述挺杆故障确定模块诊断第一进气阀挺杆故障。
10.根据权利要求9所述的控制模块，其中，所述故障包括在所述发动机被指令工作于第一升程模式后第一进气阀工作于第二升程模式。
11.根据权利要求9所述的控制模块，其中，第一和第二进气压力是进气歧管空气压力。
12.根据权利要求9所述的控制模块，其中，当第一活塞大约处于其所述进气冲程的下死点位置时，第一进气压力被确定，在第二活塞大约处于其所述进气冲程的下死点位置时，第二进气压力被确定。
13.根据权利要求9所述的控制模块，还包括发动机工作条件评估模块，其与所述进气压力确定模块通信，并确定所述发动机何时在稳态条件下运转，当所述发动机在稳态条件下工作时，所述进气压力确定模块确定第一和第二进气压力。
14.根据权利要求13所述的控制模块，其中，所述进气压力确定模块确定所述发动机中的对应于所述发动机的多个附加活塞的进气冲程的多个附加进气压力，所述进气压力比较模块确定第一进气压力和所述多个附加进气压力中的每个之间的多个附加差值。
15.根据权利要求14所述的控制模块，其中，当所述多个附加进气压力之一超过第一进气压力所述预定限度时，所述挺杆故障确定模块诊断与第一活塞相关联的第一进气阀挺杆故障。
16.根据权利要求9所述的控制模块，其中，所述进气压力确定模块在发动机在第一升程模式下工作期间，确定第一进气压力的第一运转平均值，以及在发动机在第一升程模式下工作期间，确定第二进气压力的第二运转平均值，由所述进气压力比较模块确定的所述差值包括第一和第二运转平均值的差值。
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