CN101520011B - 发动机运动检测系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机运动检测系统和方法。具体地，提供了一种用于内燃机的控制系统。该控制系统包括发动机运动模块，该模块基于凸轮轴运动和曲轴运动从N种发动机转动模式中进行选择，其中N是大于2的整数，并且所述N转动模式中至少有一种是辅助旋转模式。诊断模块基于所选的发动机转动模式来使能一个或多个发动机诊断模式。

Description

发动机运动检测系统和方法
技术领域
本发明涉及检测内燃机的发动机运动的系统和方法。
背景技术
这部分内容仅仅提供和本发明相关的背景信息，可能并不构成现有技术。
内燃机包括控制进入发动机的空气流的进气门凸轮轴。空气混合着燃料，并在气缸内燃烧。该燃烧驱动活塞，而活塞接着驱动曲轴从而产生驱动转矩。燃烧产生的废气在排气门凸轮轴的控制下被排出发动机。
一个或多个传感器检测凸轮轴和/或曲轴的转动。传感器信号指示发动机是否在转动，从而指示发动机是否在工作。诊断程序被执行以确认传感器和发动机的工作。在一些情况下，当发动机开始转动时诊断程序并未运行，这可能会阻止发动机启动。在另外一些情况下，当发动机停止转动时诊断程序会发生故障。这可能会导致对故障的不正确检测，从而可能影响操纵性能。
发明内容
因此，提供了一种用于内燃机的控制系统。该控制系统包括发动机运动模块，该模块基于凸轮轴运动和曲轴运动从N种发动机转动模式中进行选择，其中N是大于2的整数，并且所述N种转动模式中至少有一种是辅助旋转模式。诊断模块基于所选的发动机转动模式来使能一个或多个发动机诊断模式。
通过本文的描述，更多的适用范围将变得显而易见。应该被理解的是，描述和特定示例仅仅用于说明本发明，而并非意图限制本发明的范围。
附图说明
本文中所描述的附图仅仅用于说明本发明，而并非意图以任何方式限制本发明的范围。
图1是包括了根据本发明的各个方面的发动机运动检测系统的车辆的原理框图。
图2是对根据本发明的各个方面的发动机运动检测系统进行说明的数据流图。
图3是对根据本发明的各个方面的发动机运动检测模型进行说明的状态转移图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是举例说明，并非意图限制本发明、应用或使用。应该被理解的是，所有附图中对应的参考数字表示相似或对应的零件和特征。在本文中使用时，术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、用于执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路，和/或其它适合的且提供所述功能的组件。
现在参照图1，示例性的车辆10包括驱动变速器14的发动机12。变速器14可以是自动或手动变速器，其可被发动机12通过相应的转矩变换器或离合器16驱动。发动机12包括N个汽缸18。尽管图1示出了4个汽缸(N＝4)，但是应当认识到的是，发动机12可以包括额外的或较少的汽缸18。例如，具有4、5、6、8、10、12、和16个汽缸的发动机是可以被设想的。空气通过节流阀20进入发动机12，并且和燃料一起在汽缸18中燃烧。
发动机12包括燃料喷射器(未示出)，该喷射器用来喷射燃料，所述燃料在其通过进气门被吸入汽缸18时和空气混合。通过进气阀22选择性的打开和闭合使得空气/燃料混合物能够进入汽缸18。该进气阀位置通过进气门凸轮轴24进行调节。活塞(未示出)在汽缸18内压缩空气/燃料混合物。火花塞26点燃空气/燃料混合物，从而驱动汽缸18内的活塞。活塞驱动曲轴(未示出)从而产生驱动转矩。当排气阀30处于开启位置时，汽缸18内的燃烧废气通过排气歧管28被挤压出去。排气阀位置通过排气门凸轮轴32进行调节。废气在排气系统(未示出)内被处理。尽管描述了单个的进气阀22和排气阀30，但应当理解的是，发动机12可以每个汽缸18包括多个进气阀22和排气阀30。
车辆10进一步包括起动电动机38和电池40。起动电动机38工作在电动机模式。当其工作在电动机模式时，起动电动机38由电池40提供能量。起动电动机38提供正转矩以帮助发动机12转动或转动曲柄，直到该发动机12可以在自身的动力下工作为止。可以被理解的是，电池40也可给除起动电动机38之外的其它车辆部件提供能量。
凸轮轴位置传感器41基于进气门凸轮轴24或排气门凸轮轴32的转动，或同时基于所述两者的转动，而产生凸轮轴位置信号。曲轴位置传感器42基于曲轴(未示出)的转动而产生曲轴位置信号。控制模块44接收以上所述信号，并且基于本发明的发动机运动检测方法和系统来检测发动机12的运动。然后，控制模块44基于本发明的发动机运动检测方法和系统更适当地执行诊断方法。
一般来说，发动机运动检测方法和系统识别凸轮轴运动、曲轴运动、起动电动机挂挡分别和诊断发动机的方法之间的关系。基于这些关系，发动机运动检测方法和系统确定发动机12的工作模式为如下之一，例如，开始转动、产生动力，和停止转动。基于发动机的工作模式，控制模块44可适当地使能发动机诊断方法。例如，当发动机12将要停止时控制模块44可停止诊断方法。当发动机12启动时，控制模块44可执行诊断方法。当曲轴位置传感器42没有确切报告边界时，控制模块44可以报告发动机12正在运动。
现在参照图2，该数据流图说明了可被嵌入到控制模块44之内的发动机运动检测系统46的各种实施例。根据本发明的发动机运动检测系统46的各种实施例可包括嵌入到控制模块44之内的许多子模块。正如能够被理解的那样，示出的子模块可被组合和/或进一步分解，从而同样地检测发动机运动和诊断故障。发动机运动检测系统46的输入可从车辆10(图1)检测到，也可从车辆10(图1)内的其它控制模块(未示出)接收，和/或决定于控制模块44内的其它子模块(未示出)。在各个实施例中，图2中的控制模块包括运动检测模块50、诊断模块52、和起动器控制模块54。
运动检测模块50接收下列信号作为输入：曲轴信号56、凸轮轴信号58、可源于曲轴信号的发动机的速度信号60、可源于凸轮轴信号的发动机速度61、同步命令62，以及起动电动机状态64。运动检测模块50基于发动机运动检测模型68来确定发动机工作模式66。如图3所示，该状态转移图描述了发动机运动检测模型68，该模型可在运动检测模块50(图2)内被实施。发动机运动检测模型68可包括一个或多个状态。每一个状态代表发动机的一个特定的工作模式，例如，该状态可以是(并不局限于此)“辅助旋转”模式70、“凸轮轴和曲轴停止”模式72、“曲轴停止”模式74、“未持续旋转”模式76、“旋转”模式78、和“骤燃”模式80。
每个状态之间的转换由一个或多个转换条件所支配。在一个实例中，当曲轴信号56(图2)显示曲轴没有运动并且凸轮轴信号58(图2)显示凸轮轴24或32(图1)没有运动时，状态可在“凸轮轴和曲轴停止”模式72开始。当曲轴信号56(图2)显示曲轴已经开始运动，或者凸轮轴信号58(图2)显示凸轮轴已经开始运动时，状态可经由82从所述“凸轮轴和曲轴停止”模式72转换到“辅助旋转”模式70。当源于曲轴传感器的发动机速度60(图2)或者源于凸轮轴传感器的发动机速度61大于发动机速度阈值时，该状态可经由84从“辅助旋转”模式70转换到“骤燃”模式80。否则，当凸轮轴信号58(图2)显示凸轮轴没有运动并且曲轴信号56(图2)显示曲轴没有运动时，该状态可经由86转换回“凸轮轴和曲轴停止”模式72。
当源于曲轴传感器的发动机速度60(图2)已经在该发动机速度阈值之上持续了预定的时间量(例如，大于一定的时间或者次数阈值)或者预定的气缸冲程数之时，该状态可经由88从“骤燃”模式80转换到“旋转”模式78。否则，当源于曲轴传感器的发动机速度60(图2)和源于凸轮轴传感器的发动机速度61掉到该发动机速度阈值之下时，状态可经由90从“骤燃(flare)”模式80转换回到“辅助旋转”模式70。
当源于曲轴传感器的发动机速度60(图2)和源于凸轮轴传感器的发动机速度61都小于发动机速度阈值时，状态可经由92从“旋转”模式78转换到“未持续旋转”模式76。该状态可从“未持续旋转”模式76经由94转换到“旋转”模式78，或经由96转换到“曲轴停止”模式74，或经由98转换到“凸轮轴和曲轴停止”模式72。例如，当源于曲轴传感器的发动机速度60(图2)或者源于凸轮轴传感器的发动机速度61升至发动机速度阈值之上时，该状态可经由94从“未持续旋转”模式76转换回到“旋转”模式78。当曲轴信号56(图2)显示曲轴没有运动并且“曲柄同步源命令”62并未失效时，该状态可经由96从“未持续旋转”模式76转换到“曲轴停止”模式74。当“曲柄同步源命令”62(图2)失效并且凸轮轴信号58(图2)显示凸轮轴没有运动时，状态可经由98从“未持续旋转”模式76转换到“凸轮轴和曲轴停止”模式72。
状态可从“曲轴停止”模式74转换到以下模式之一：“未持续旋转”模式76、“辅助旋转”模式70以及“凸轮轴和曲轴停止”模式72。例如，当曲轴信号56(图2)显示曲轴现在正在运动时，状态可经由100从“曲轴停止”模式74转换到“未持续旋转”模式76。当起动电动机38被命令运行时，状态可经由102从“曲轴停止”模式转换到“辅助旋转”模式。当曲轴信号56(图2)显示曲轴没有运动并且凸轮轴信号58(图2)显示凸轮轴没有运动时，该状态可经由104从“曲轴停止”模式74转换到“凸轮轴和曲轴停止”模式72。
返回参见图2，起动器控制模块54基于发动机工作模式66控制起动电动机38(图1)运行。例如，一旦起动电动机38(图1)被命令运行，起动器控制模块54保持起动电动机38(图1)挂上档。诊断模块52基于起动电动机状态64和发动机工作模式66执行一个或多个发动机诊断方法。例如，起动电动机挂挡就需要允许诊断模块去检测凸轮轴位置传感器41或曲轴位置传感器42中的故障。
正如能够理解的那样，当曲轴传感器或者凸轮轴传感器中任意一个由于故障而不可用时，发动机运动检测模型仍能正确地工作。
现在，根据前文所述，本领域技术人员可以认识到，本发明广泛的教示可以通过各种形式来实施。因此，尽管联系其特定的实例对本发明进行了描述，但是本发明的真实范围不应该被局限于此，因为在对附图、说明书以及所附权利要求的研究之上，其它的改进对技术人员而言将变得显而易见。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的控制系统，包括：
发动机运动模块，该发动机运动模块基于凸轮轴运动和曲轴运动从N种发动机转动模式中进行选择，其中N是大于2的整数，并且所述N种转动模式中至少有一种是辅助旋转模式；以及
诊断模块，该模块基于所选的发动机转动模式来使能一个或多个发动机诊断模式。
2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，当所述凸轮轴运动和所述曲轴运动之一被检测到时，所述发动机运动模块选择所述辅助旋转模式。
3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机运动模块基于发动机速度和凸轮轴速度从所述N种发动机转动模式中进行选择。
4.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机运动模块基于起动电动机的工作状态从所述N种发动机转动模式中进行选择。
5.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发动机运动模块基于当前发动机转动模式从所述N种发动机转动模式中进行选择。
6.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N种转动模式中至少有一种是骤燃模式，所述骤燃模式是当基于曲轴运动的发动机速度或者基于凸轮轴运动的发动机速度大于发动机速度阈值时的工作模式。
7.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N种转动模式中至少有一种是未持续旋转模式，所述未持续旋转模式是当基于曲轴运动的发动机速度和基于凸轮轴运动的发动机速度都小于发动机速度阈值时的工作模式。
8.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N种转动模式中至少一种是曲轴停止模式，所述曲轴停止模式是当曲轴没有运动并且曲柄同步源命令并未失效时的工作模式。
9.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述N种转动模式中至少一种是旋转模式，所述旋转模式是当基于曲轴运动的发动机速度已经在发动机速度阈值之上持续了预定的时间量或者预定的气缸冲程数时的工作模式。
10.一种检测发动机转动的方法，包括：
基于凸轮轴运动和曲轴运动从N种发动机转动模式中进行选择，其中N是大于2的整数，并且所述N种转动模式中至少有一种是辅助旋转模式；以及
基于所选的发动机转动模式来使能一个或多个发动机诊断模式。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述选择包括，当凸轮轴运动和曲轴运动之一被检测到时，选择所述辅助旋转模式。
12.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述N种转动模式中至少有一种是骤燃模式，并且所述选择包括基于源自曲轴传感器的发动机速度和源自凸轮轴传感器的发动机速度来选择所述骤燃模式，所述骤燃模式是当源自曲轴传感器的发动机速度或者源自凸轮轴传感器的发动机速度大于发动机速度阈值时的工作模式。
13.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述N种转动模式中至少有一种是旋转模式，并且所述选择包括基于发动机速度和经受燃烧的汽缸数来选择所述旋转模式，所述旋转模式是当源于曲轴运动的发动机速度已经在发动机速度阈值之上持续了预定的时间量或者预定的气缸冲程数时的工作模式。
14.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述N种转动模式中至少有一种是未持续旋转模式，并且所述选择包括基于源自曲轴轴信号的发动机速度和源自凸轮轴速度的发动机速度来选择未持续选择模式，所述未持续旋转模式是当源自曲轴信号的发动机速度和源自凸轮轴速度的发动机速度都小于发动机速度阈值时的工作模式。
15.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述选择包括基于当前发动机转动模式从所述N种发动机转动模式中进行选择。
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