CN102168619A - 诊断凸轮轴升程系统的气门升程机构和油控制阀的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及诊断凸轮轴升程系统的气门升程机构和油控制阀的系统及方法。具体地，一种用于诊断可转换滚子指形承运件(SRFF)和油控制阀(OCV)的系统中，包括信号监测模块和故障检测模块。当发动机速度信号在速度第一预定范围内、发动机负载信号在负载第二预定范围内、和活性炭罐蒸汽信号在流率第三预定范围内时，所述信号监测模块接收各汽缸燃料修正(ICFC)信号和空气/燃料比失衡(AFIM)信号中的至少一个。所述故障检测模块基于排气再循环值、以及所述ICFC和AFIM中的至少一个检测SRFF和OCV中至少一个的故障。所述ICFC和AFIM是基于以下信号产生：发动机位置信号，以及氧气信号和WRAF信号中的至少一个。

Description

诊断凸轮轴升程系统的气门升程机构和油控制阀的系统及方法

技术领域

本公开涉及车辆控制系统，尤其涉及用于各汽缸气门升程机构和致动各汽缸气门升程机构的油控制阀的诊断系统。

背景技术

这里提供的背景描述是为了总地示出本公开内容的目的。本发明人在该背景技术部分中所作描述的内容，以及其描述在叙写时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不特别地也不含蓄地认为是破坏本公开的现有技术。

车辆可包括产生驱动扭矩的内燃机(ICE)。ICE汽缸内燃烧空气/燃料混合物以驱动产生驱动扭矩的活塞。空气/燃料混合物通过进气门和排气门来调节。进气门有选择地打开，以将空气吸入汽缸。空气与燃料混合，以形成空气/燃料混合物。排气门有选择地打开，以允许空气/燃料混合物燃烧排气从汽缸排出。

发动机可包括调节进气和排气门的开闭正时的一个或多个凸轮轴。凸轮轴包括凸耳，每个凸耳都具有与气门升程策略相应的轮廓。气门升程策略包括气门打开的时间长短(即，持续时间)和气门打开的大小或程度(即，升程)。

可变气门致动(VVA)技术通过根据发动机运行条件修改气门升程事件、正时、和持续时间，改善了燃料经济性、发动机效率、和/或性能。两级VVA系统包括可变气门组件，例如液压控制可转换滚子指形随动件(SRFFs)。SRFFs给进气门和/或排气门提供了两个不连续的气门状态(例如，低升程状态和高升程状态)。于2008年4月4日提交的美国申请No.12/062,920和于2007年11月21日提交的美国申请No.11/943,884中提供和描述SRFFs例子。

发动机控制模块(ECM)可基于指令的发动机速度和负载将SRFF机械从低升程状态变为高升程状态，反之亦然。例如，操作于提高的发动机速度(例如，3000转每分(RPM))的ICE通常需要SRFF机械操作在高升程状态，以避免对ICE的潜在硬件损坏。

SRFF机械可通过控制一个或多个SRFFs的油控制阀(OCV)来致动。OCV可用于控制发动机油的流动，以控制与OCVR相连的SRFFs。OVC的不恰当操作会引起SRFF的不恰当操作和/或损坏。不恰当操作的SRFF会引起进气和/或排气门驻留在低升程或高升程状态的一个状态中。

发明内容

在一个实施例中，提供了一种包括信号监测模块和故障检测模块的系统。当发动机速度信号在速度第一预定范围内有预定时间段、发动机负载信号在负载第二预定范围内有所述预定时间段、和活性炭罐蒸汽信号在流率第三预定范围内有预定时间时，所述信号监测模块接收汽缸燃料修正信号。所述故障检测模块基于所述汽缸燃料修正信号和排气再循环(EGR)值检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障，所述汽缸燃料修正信号基于以下信号产生：发动机信号、以及汽缸信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

在其它特征中，提供了一种包括信号监测模块和故障检测模块的系统。当发动机速度信号在速度第一预定范围内有预定时间段、发动机负载信号在负载第二预定范围内有所述预定时间段、和活性炭罐蒸汽信号在流率第三预定范围内有预定时间时，所述信号监测模块接收空气/燃料比失衡信号。所述故障检测模块基于所述空气/燃料比失衡信号、以及发动机汽缸的残留排气水平和进气与排气凸轮轴重叠中的至少一个来检测SRFF和OCV中的至少一个的故障。所述空气/燃料比失衡信号基于以下信号产生：发动机位置信号、以及氧气信号与WRAF信号中的至少一个。

在其它特征中，提供了一种诊断凸轮轴升程系统的方法。所述方法包括，当发动机速度信号在速度第一预定范围内有预定时间段、发动机负载信号在负载第二预定范围内有所述预定时间段、和活性炭罐蒸汽信号在流率第三预定范围内有预定时间时，接收汽缸燃料修正信号和空气/燃料比失衡信号。基于EGR值、以及所述汽缸燃料修正信号和空气/燃料比失衡信号中的至少一个，检测SRFF和OCV中的至少一个的故障。所述汽缸燃料修正信号和所述空气/燃料比失衡信号基于以下信号产生：发动机位置信号、以及氧气信号与WRAF信号中的至少一个。

从下文提供的详细描述可清楚本公开适用性的其它方面。应当理解，其详细描述和具体实例仅仅是示意性目的，而不是限制本公开的范围。

本发明还提供了以下方案：

1.一种用于发动机的系统，包括：

信号监测模块，当发动机速度信号在速度的第一预定范围内持续预定时间段，并且发动机负载信号在负载的第二预定范围内持续所述预定时间段时，所述信号监测模块接收汽缸燃料修正信号；

故障检测模块，该模块基于所述汽缸燃料修正信号和排气再循环(EGR)值检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障，

其中，所述汽缸燃料修正信号基于以下信号产生：发动机位置信号；以及氧气信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

2.如方案1所述的系统，还包括气门重叠控制模块，该模块控制凸轮轴升程系统的进气和排气凸轮轴的激活，以调节N个汽缸中的每个汽缸的进气和排气冲程之间的重叠，其中N为大于1的整数，

其中所述气门重叠控制模块基于所述重叠确定所述EGR值，

其中所述气门重叠控制模块基于所述EGR值调节进气和排气门的凸轮轴相位，并且

其中所述气门重叠控制模块通过将所述进气和排气门的凸轮轴相位设定为预定位置来保持所述N个汽缸的每个汽缸的预定水平的残留排气。

3.如方案1所述的系统，其中所述信号监测模块在诊断事件期间对所述汽缸燃料修正信号取样，

其中当凸轮轴升程系统操作于第一升程状态时，所述信号监测模块将所述汽缸燃料修正信号的取样燃料修正值存储为第一值，并且

其中当所述凸轮轴升程系统操作于第二升程状态时，所述信号监测模块将所述取样燃料修正值存储为第二值。

4.如方案3所述的系统，还包括凸轮轴转变模块，在所述信号监测模块于所述第一升程状态期间存储所述第一值之后，所述凸轮轴转变模块介入地指令所述凸轮轴升程系统从所述第一升程状态转变为所述第二升程状态，并且

其中所述信号监测模块在所述第二升程状态期间存储所述第二值。

5.如方案3所述的系统，还包括信号比较模块，该模块确定所述第一值与所述第二值之间的差，

其中当至少一个所述差高于第一预定阈值时，所述故障检测模块产生指示故障的故障控制信号，并且

其中当至少一个所述差低于第二预定阈值时，所述故障检测模块产生所述故障控制信号。

6.如方案5所述的系统，其中当所述故障控制信号与X个汽缸的Y个相关联时，所述故障控制信号指示至少一个SRFF存在故障，其中X为由OCV控制的汽缸的数目，Y小于X，并且

其中当所述故障信号与X个汽缸相关联时，所述故障控制信号指示所述OCV存在故障。

7.如方案3所述的系统，其中所述故障检测模块基于故障控制信号进行下列至少一项动作：将所述发动机的速度限制为第一预定速度；允许从所述第一升程状态到所述第二升程状态的第一升程状态变化；和防止从所述第二升程状态到所述第一升程状态的第二升程状态变化。

8.如方案3所述的系统，其中当所述发动机速度信号低于第二预定速度时，所述信号监测模块将取样燃料修正值存储为第三值，

其中当所述发动机速度信号高于第三预定速度时，所述信号监测模块将取样燃料修正值存储为第四值，

其中所述信号比较模块确定所述第三值与所述第四值之间的差，并且

其中当至少一个所述差高于第三预定阈值时，所述故障检测模块产生故障控制信号。

9.如方案3所述的系统，其中当进气和排气门的凸轮轴相位被设定为第一预定位置时，所述信号监测模块将取样燃料修正值存储为第五值，

其中当所述进气和排气门的凸轮轴相位被设定为第二预定位置时，所述信号监测模块将取样燃料修正值存储为第六值，

其中所述信号比较模块确定所述第五值与所述第六值之间的差，并且

当至少一个所述差高于第四预定阈值时，所述故障检测模块产生故障控制信号。

10.如方案1所述的系统，其中当所述发动机速度信号在所述第一预定范围内持续所述预定时间段；所述发动机负载信号在所述第二预定范围内持续所述预定时间段；和活性炭罐蒸汽信号在第三预定范围内持续所述预定时间段时，所述信号监测模块接收空气/燃料比失衡信号，

其中所述故障检测模块基于所述空气/燃料比失衡信号和所述EGR值检测所述故障，并且

其中所述空气/燃料比失衡信号是基于以下信号产生：发动机位置信号；以及氧气信号和所述WRAF信号中的至少一个。

11.一种用于发动机的系统，包括：

信号监测模块，当发动机速度信号在速度的第一预定范围内持续预定时间段，并且发动机负载信号在负载的第二预定范围内持续所述预定时间段时，所述信号监测模块接收空气/燃料比失衡信号；以及

故障检测模块，该模块基于所述空气/燃料比失衡信号、以及发动机汽缸的残留排气水平和进气与排气凸轮轴重叠中的至少一个来检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障，

其中，所述空气/燃料比失衡信号基于以下信号产生：发动机位置信号；以及氧气信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

12.如方案11所述的系统，其中所述信号监测模块在诊断事件期间对所述空气/燃料比失衡信号取样，

其中当凸轮轴升程系统操作于第一升程状态时，所述信号监测模块将所述空气/燃料比失衡信号的取样失衡值存储为第一值，并且

其中当所述凸轮轴升程系统操作于第二升程状态时，所述信号监测模块将取样失衡值存储为第二值。

13.如方案12所述的系统，还包括信号比较模块，该模块确定所述第一值与所述第二值之间的差，

其中当至少一个所述差高于第一预定阈值时，所述故障检测模块产生指示故障的故障控制信号，并且

其中当至少一个所述差低于第二预定阈值时，所述故障检测模块产生所述故障控制信号。

14.如方案11所述的系统，其中当进气和排气门的凸轮轴相位被设定为第一预定位置时，所述信号监测模块将取样燃料修正值存储为第三值，

其中当所述进气和排气门的凸轮轴相位被设定为第二预定位置时，所述信号监测模块将取样燃料修正值存储为第四值，

其中所述信号比较模块确定所述第三值与所述第四值之间的差，并且

当至少一个所述差高于第三预定阈值时，所述故障检测模块产生故障控制信号。

15.一种诊断凸轮轴升程系统的方法，包括：

当发动机速度信号在速度的第一预定范围内持续预定时间段，并且发动机负载信号在负载的第二预定范围内持续所述预定时间段时，接收汽缸燃料修正信号和空气/燃料比失衡信号的至少一个；

基于排气再循环(EGR)值，以及所述汽缸燃料修正信号和空气/燃料比失衡信号中的至少一个，检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障；以及

所述汽缸燃料修正信号和所述空气/燃料比失衡信号基于以下信号产生：发动机位置信号、以及氧气信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

16.如方案15所述的方法，还包括：

控制凸轮轴升程系统的进气和排气凸轮轴的激活，以调节N个汽缸中的每个汽缸的进气和排气冲程之间的重叠，其中N为大于1的整数；

基于所述重叠确定所述EGR值；

基于所述EGR值调节进气和排气门的凸轮轴相位；以及

通过将所述进气和排气门的凸轮轴相位设定为预定位置来保持所述N个汽缸的每个汽缸的预定水平的残留排气。

17.如方案15所述的方法，还包括：

在诊断事件期间从所述汽缸燃料修正信号和所述空气/燃料比失衡信号中的至少一个取样，

当满足下列条件中至少一个时，将从所述汽缸燃料修正信号和所述空气/燃料比失衡信号中至少一个取样的值存储为第一值：凸轮轴升程系统操作于第一升程状态，和进气和排气门的凸轮轴相位被设定为第一预定位置；以及

其中当满足下列条件中至少一个时，信号监测模块将所述取样值存储为第二值：所述凸轮轴升程系统操作于第二升程状态，和所述进气和排气门的凸轮轴相位被设定为第二预定位置。

18.如方案17所述的方法，还包括：

在所述信号监测模块于所述第一升程状态期间存储所述第一值之后，介入地指令所述凸轮轴升程系统从所述第一升程状态转变为所述第二升程状态，和

在所述第二升程状态期间存储所述第二值。

19.如方案17所述的方法，还包括：

确定所述第一值与所述第二值之间的差，

当至少一个所述差高于第一预定阈值时，产生指示故障的故障控制信号，和

当至少一个所述差低于第二预定阈值时，产生指示所述故障的所述故障控制信号。

20.如方案19所述的方法，还包括：

当所述故障控制信号与X个汽缸的Y个相关联时，指示至少一个SRFF存在故障，其中X为由OCV控制的汽缸的数目，Y小于X，和

当所述故障信号与X个汽缸相关联时，指示所述OCV存在故障。

21.如方案20所述的方法，还包括：

基于所述故障控制信号将所述发动机的速度限制为第一预定速度；

基于所述故障控制信号允许从所述第一升程状态到所述第二升程状态的第一升程状态变化；和

基于所述故障控制信号防止从所述第二升程状态到所述第一升程状态的第二升程状态变化。

22.如方案20所述的方法，还包括：

当所述发动机速度信号低于第二预定速度时，将所述取样值存储为第三值，

当所述发动机速度信号高于第三预定速度时，将所述取样值存储为第四值，

确定所述第三值与所述第四值之间的差，和

当至少一个所述差高于第三预定阈值时，产生所述故障控制信号。

23.一种用于发动机的系统，包括：

信号监测模块，当发动机速度信号低于第一预定速度时，所述信号监测模块接收汽缸燃料修正信号；以及

故障检测模块，该模块基于所述汽缸燃料修正信号和所述发动机速度信号检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障，

其中，所述汽缸燃料修正信号基于以下信号产生：发动机位置信号，以及氧气信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

24.如方案23所述的系统，其中所述信号监测模块在诊断事件期间对所述汽缸燃料修正信号取样，

其中当所述发动机速度信号低于第二预定速度时，所述信号监测模块将所述汽缸燃料修正信号的取样燃料修正值存储为第一值，并且

其中当所述发动机速度信号高于第三预定速度时，所述信号监测模块将所述取样燃料修正值存储为第二值。

25.如方案24所述的系统，还包括信号比较模块，该模块确定所述第一值与所述第二值之间的差，

其中当至少一个所述差高于预定阈值时，所述故障检测模块产生指示故障的故障控制信号。

附图说明

从其详细描述和附图可更加全面地理解本公开，其中：

图1为根据本公开实施例的含有单独汽缸燃料控制(ICFC)模块和空气/燃料比失衡(AFIM)模块的示例性发动机控制系统的功能框图；

图2为根据本公开实施例的用于两级气门升程机构和凸轮门升程系统的油控制阀的诊断系统的功能框图；

图3A-3B示出了根据本公开实施例的诊断两级气门升程机构和使用图1中ICFC模块的油控制阀的方法；

图4A-4C示出了根据本公开实施例的诊断两级气门升程机构和使用图1中AFIM模块的油控制阀的方法；以及

图5示出了根据本公开实施例的诊断两级气门升程机构和使用图1中ICFC模块的油控制阀的另一方法。

具体实施方式

实质上，下面的描述仅仅是示意性的，而绝不是限制本发明及其应用或使用。为清楚起见，附图中使用相同的附图标记来表示相似的元件。如本文所使用的，短语“A、B和C中至少之一”应当认为是意味着使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本公开原理的情况下，可以不同的顺序执行方法中的步骤。

如本文中所使用的，术语“模块”指的是特定用途集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或硬件程序的处理器(共享、专用或群组的)和存储器、组合逻辑电路或提供所述功能的其它合适部件。

ICE可以双顶置凸轮轴结构操作。双顶置凸轮轴结构可包括用于各组汽缸的排气凸轮轴和进气凸轮轴。排气凸轮轴和进气凸轮轴分别致动发动机的排气门和进气门。进气门在规定的时间打开和关闭，以将空气/燃料混合物输送进各自的汽缸。排气门也在规定的时间打开和关闭，以将排气从各自的汽缸释放。气门事件的正时影响气流、捕集残留、和火花提前敏感度。控制系统可通过可变气门致动(VVA)系统调节各汽缸的正时。

VVA系统可包括多级气门升程机构。例如，两级气门升程机构可包括用于转换进气门升程状态的可变气门升程机构。所述升程状态具有对应的升程轮廓。在高升程状态期间，进气门升程至高水平，允许比低升程状态期间水平高的气流，以提供确定的扭矩和动力输出。在低升程状态期间，进气门升程至低水平，以通过降低发动机泵送功来提高效率。如果VVA系统设计成为燃料经济性停用汽缸，则低升程状态可包括零升程状态。零升程状态指的是，当在为了提高燃料经济性和降低排气排放而停用汽缸期间进气门和排气门保持关闭时。

驻留在低升程状态(SIL)或高升程状态(SIH)中的进气门可引起ICE中的空气/燃料比失衡。空气/燃料比失衡指的是空气/燃料比表明比化学计量空气/燃料混合物(例如，14.7∶1)浓或稀薄的空气/燃料混合物的情形。低升程状态期间的空气燃料比失衡可被与高升程状态期间的空气/燃料比失衡作比较，以检测气门升程机构的故障。空气/燃料比失衡可通过发动机控制模块(ECM)基于氧气传感器的信息来检测。可使用一个或多个氧气传感器来检测排气中的氧气水平，并产生各自的氧气信号。

氧气传感器可为检测排气中的氧气水平并产生各自的WRAF信号的宽范围空气燃料(WRAF)传感器。WRAF传感器实质上是基于排气中氧气水平的变化检测排气空气/燃料比的氧气传感器。ECM可使用氧气和/或WRAF传感器的输入来修正空气/燃料比失衡。

空气燃料比失衡在低升程与高升程状态之间的变化可由汽缸中残留排气的量的变化引起。当一个或多个进气门驻留在低升程或高升程状态时，残留排气的量变化。排气再循环(EGR)系统可用于再循环和调节返回发动机汽缸的残留排气的量。该残留排气量称为EGR量(EGR值)。EGR系统可致动凸轮轴升程系统的进气和排气凸轮轴，以控制进气和排气冲程之间的重叠。

汽缸中剩余的残留排气量可依赖于进气凸轮轴与排气凸轮轴的重叠量、进气歧管压力、排气歧管压力和气门升程轮廓。例如，进气凸轮轴与排气凸轮轴的重叠量可对应于为燃烧目的汽缸接收的残留排气量(残留排气水平)。当进气凸轮轴与排气凸轮轴的重叠增大时，残留排气量增大。相反，当进气凸轮轴与排气凸轮轴的重叠减小时，汽缸接收较少的残留排气。汽缸接收的残留排气量的变化会残留排气失衡，并影响空气/燃料比失衡。

空气/燃料混合物可通过ECM调节，以产生化学计量空气/燃料混合物(例如，14.7∶1)。空气/燃料混合物的调节改变了排气的化学组成，例如产生的氮氧化物(NOx)和碳氧化物(COx)。例如，稀薄空气/燃料混合物(例如，大于14.7∶1)的燃烧产生的NOx浓度比化学计量空气/燃料混合物的燃烧产生的排气中的NOx浓度高。浓空气/燃料混合物(例如，低于14.7∶1)可产生具有比理化空气/燃料混合物的产生的排气更高的COx浓度的排气。

有故障的两级VVA系统往往展现不一致的和不均匀的升程变化。由于一个或多个SRFFs和或相应OCV的故障，这会引起对发动机部件和/或发动机驱动性的硬件损坏。配备有VVA系统的发动机需要可变气门升程机构的精确故障检测，以保持一致和期望的发动机性能。本公开的实施例提供了用于在发动机操作期间诊断可变气门升程机构和相应OCV的技术。该诊断技术提高了发动机效率，并降低了退化发动机部件的风险。

图1中，示出了车辆的示例性发动机控制系统10。发动机控制系统10可包括发动机12和诊断系统14。诊断系统14基于各汽缸燃料修正信号和空气/燃料比失衡信号的至少一个检测凸轮轴升程系统20的SRFF机构16和/或相应OCV 18的故障。

各汽缸燃料修正信号表示提供给发动机12的汽缸22的修正燃料量，以修正汽缸22接收的当前燃料量。修正的燃料量可通过各汽缸燃料控制(ICFC)模块24基于氧气信号和/或WRAF信号和发动机位置信号来确定。2001年11月13日发布的美国专利No.6,314,952中提供了如何计算修正燃料量的例子。

空气/燃料比失衡信号表示给予汽缸22的空气/燃料比的失衡水平。失衡水平可通过空气/燃料比失衡(AFIM)模块26基于氧气信号和/或WRAF信号和发动机位置信号来确定。AFIM模块26产生观测表，该观测表存储氧气和/或WRAF传感器监测的(即，观测的)各汽缸22中相对于其它汽缸的空气/燃料比失衡水平。

例如，在介入式诊断测试期间，于各升程状态期间产生观测表并存储在存储器中。比较低升程状态期间的第一观测表与高升程状态期间的第二观测表以基于空气/燃料比失衡的水平诊断凸轮轴升程系统20。于2008年12月提交的美国申请No.12/326,463中提供了如何计算失衡水平的例子。

诊断系统14可包括具有凸轮轴升程系统20的ECM 28。凸轮轴升程系统20控制汽缸22的进气门30和排气门32的打开和关闭正时。凸轮轴升程系统20还通过SRFF机构16控制阀升程操作。每个汽缸22都具有至少一个对应的进气门和至少一个对应的排气门。

ECM 28可包括气门升程诊断模块34、ICFC模块24和AFIM模块26。气门升程诊断模块34基于各汽缸燃料修正信号和空气/比失衡信号中至少一项检测SRFF机构16和/或OCV 18的故障。ICFC模块24和AFIM模块26分别产生各汽缸燃料修正信号和空气/燃料比失衡信号。

例如，气门升程诊断模块34使用ICFC模块26和AFIM模块26中的一个确认与故障SRFF机构16和/或OCV 18相关的一个或多个汽缸22。可选地或者额外地，ICFC模块26和AFIM模块都用于检测SRFF机构16和/或OCV 18的故障。气门升程诊断模块34可指令补救措施(例如，限制发动机速度)以防止对发动机部件的损坏。参考图2的实施例描述气门升程诊断模块34、ICFC模块24和AFIM模块26的例子。

在发动机操作期间，空气通过节气门38吸入进气歧管36。节气门38调节进入进气歧管36的空气量。进气歧管36内的空气分配进汽缸22。汽缸22还可包括燃料喷射器40和火花塞42。尽管示出了八个汽缸22，但是发动机12可包括任意数量的汽缸。发动机12可具有一个或多个汽缸组44、45，其可包括任意数量的汽缸22。为简便起见，每个汽缸组44、45中示出了四个汽缸22。每个汽缸22都具有相应的进气门、排气门、燃料喷射器、火花塞和SRFF机构。

燃料喷射器40喷射燃料，燃料在汽缸22中与进气混合形成空气/燃料混合物。尽管示出的为汽油式内燃机，但是这里公开的实施例可应用于柴油或其它燃料源的发动机。燃料喷射器40控制成在汽缸22中提供期望的空气燃料(A/F)比。进气门30有选择地打开，以使进气能够进入汽缸22。进气门位置通过进气凸轮轴46来调节。

火花塞42起动空气/燃料混合物的燃烧，并驱动汽缸22中的活塞。活塞驱动曲轴48以产生驱动扭矩。汽缸22中的燃烧排气排出排气歧管50、52。排气门位置通过排气凸轮轴54调节。排气在排气系统56中处理。尽管未示出，但是每个汽缸组44、45都可具有调节进气和排气门30、32的位置的相应进气和排气凸轮轴46、54。

凸轮轴升程系统20可包括分别调节进气和排气凸轮轴46、54的旋转正时的进气凸轮轴相位器58和排气凸轮轴相位器60。各进气和排气凸轮轴46、54的正时或相位角可相对于彼此、汽缸22内一个或多个活塞的位置、和/或曲轴位置被延迟或提前。

通过调节进气门30和排气门32的位置，调节了吸入汽缸22的空气/燃料混合物的量。进气凸轮轴相位器58可包括电致动或者液压致动的相位器致动器62。例如，液压致动相位器致动器包括控制流入或流出相位器致动器62的流体供给的电控流体控制阀。例如，流体供给可为发动机油，因此，流体控制阀可为致动一个或多个相应SRFF机构16的油控制阀(OCV)。

另外，低升程凸耳(未示出)和高升程凸耳(未示出)安装在每个进气和排气凸轮轴46、54上。低升程凸耳和高升程凸耳随进气和排气凸轮轴46、54一起并与液压升程机构如SRFF机构16操作接触。在各汽缸22的各进气和排气门30、32上可使用截然不同的SRFF机构。

在所示实施例中，每个汽缸22都包括两个SRFF机构：控制进气门30的第一SRFF机构64和控制排气门32的第二SRFF机构66。在另一实施例中，SRFF机构16可包括其它气门升程或正时机构。在为提高燃料经济性(例如，要求的排量或主动燃料管理系统)而停用汽缸期间可使用其它气门升程或正时机构。

每个SRFF机构16都为进气和排气门30、32中的一个提供至少一个水平的气门升程。例如，气门升程的水平可包括低升程状态和高升程状态，其基于各自的低升程和高升程凸耳。在低升程状态期间，SRFF机构16可将进气和排气门30、32打开第一预定量第一预定周期。类似地，在高升程状态期间，SRFF机构16可将进气和排气门30、32打开比第一预定量大的第二预定量第二预定周期。

凸轮轴升程系统20可从传感器接收信号，例如凸轮轴相位器位置传感器68、压力传感器70、发动机位置传感器72、氧气传感器74、气流量(MAF)传感器76和进气歧管绝对压力(MAP)传感器78。例如，凸轮轴相位器位置传感器68感测进气凸轮轴相位器58的位置，并产生表示进气凸轮轴46的位置的凸轮轴升程位置信号CamPos。压力传感器产生流体压力信号，该信号表示提供给进气凸轮轴相位器58的相位器致动器62的流体供给(例如，发动机油)的压力。尽管未示出，但是排气凸轮轴相位器60可具有相应的流体控制含辛茹苦、凸轮轴相位器位置传感器和压力传感器。

发动机位置传感器72响应于曲轴38的旋转位置，并产生发动机位置信号EngPos。氧气传感器产生氧气信号O2或WRAF信号wrAF，这两个信号分别表示排气中的氧气量或排气相对于化学计量空气/燃料混合物的标准化空气/燃料比。例如，氧气传感器74可位于排气歧管50、52的下游。另外，氧气传感器74可位于汇合点80的下游或催化剂82的输入和输出侧。排气穿过氧气传感器74，并通过催化剂82。在排气从排气歧管50、52排出之前，催化剂82有选择地与排气反应。催化剂82从排气移除微粒物质。

因氧气传感器74的位置，所以氧气信号O2和/或WRAF信号wrAF表示所有汽缸组44、45的各汽缸22产生的排气的各自氧气水平。换句话说，氧气传感器74测量的氧气浓度可归因于因氧气传感器74位置上游的排气混合而从汽缸22的排气。点火次序和/或汽缸22的点火事件之间的周期会影响浓度。尽管示出了单个氧气传感器，但是发动机12可包括任意数量的氧气传感器。氧气传感器74可为宽频带式氧气传感器或转换式氧气传感器。

MAF传感器76产生表示通过MAF传感器76的气流率的MAF信号AirFlow。MAP传感器78可检测进气歧管36中的空气压力，并产生MAP信号AirPress。MAP传感器78可位于进气歧管36中。

图2中，示出了SRFF机构16和凸轮轴升程系统20的OCV 18的诊断系统14。诊断系统14可包括具有ICFC模块24、AFIM模块26和气门升程诊断模块34的ECM 28。

ICFC模块24可包括燃料脉冲产生模块200和燃料喷射器控制模块202。燃料脉冲产生模块200可基于发动机位置信号EngPos及氧气和/或WRAF信号O2、wrAF。产生燃料指令脉宽信号。氧气和/或WRAF信号O2、wrAF可提供基于从汽缸22的平均空气/燃料比的偏差变化振幅的输出电压。燃料喷射器控制模块202可基于燃料指令脉宽信号控制燃料喷射器40，以给汽缸22提供期望空气/燃料比。燃料喷射器控制模块202提供对各汽缸22的燃料量的修正，以便为燃烧目的获得平衡的空气/燃料比。

ICFC模块24可基于单个氧气传感器74的取样读取产生单独的汽缸燃料修正信号ICFC。所述取样读取可响应于汽缸22的排气，并用于检测汽缸22的空气/燃料比失衡。积分控制模块可用于消除失衡。积分控制模块检测汽缸特定空气/燃料比失衡，并将取样的氧气传感器信号与各汽缸的排气相关联。

所述关联可基于取样事件来确定，所述取样事件与基于两个连续点火事件之间的时间间隔的汽缸点火事件相一致。一但确定所述关联，就确定各汽缸修正因数，以形成汽缸特定燃料脉宽。所述各汽缸燃料修正信号ICFC可表示各汽缸修正因数。为诊断目的，各汽缸燃料修正信号ICFC可存储在存储器206中的ICFC修正表204内。

仅举例，各汽缸燃料修正信号ICFC的第一组取样值存储在ICFC修正表204中，用以与相同信号ICFC的第二组取样值作比较。在低升程状态期间可产生第一组，在高升程状态期间可产生第二组。ICFC修正表204可存储在电可擦写非易失性存储器中。

AFIM模块26可包括滤波模块208、AFIM模型模块210、失衡确定模块212、失衡诊断模块214和汽缸确认模块216。滤波模块208接收氧气和/或WRAF信号O2、wrAF，并基于发动机位置信号EngPos从信号O2、wrAF取样。更具体地，滤波模块208基于与信号O2、wrAF相关联的汽缸22的点火事件从信号O2、wrAF取样。滤波模块208可以等于相关汽缸组44、45的汽缸22的点火事件的频率从信号O2、wrAF取样。信号O2、WRAF可以点火事件频率的倍数速率取样。

AFIM模型模块210在第一AFIM模型中存储预定量的失衡数据。因此，第一AFIM模型包括相关汽缸组44、45中一个的汽缸22的预定量的失衡数据取样。AFIM模型模块210还包括汽缸组44、45中另一个的汽缸22的预定量的第二AFIM模型。AFIM模块210的输出可称为失衡观测。

当氧气和/或WRAF信号O2、wrAF取样时，失衡确定模块212利用相关汽缸22的失衡观测的观测值。更具体地，失衡确定模块212基于AFIM模型中产生的观测值的变化或观测值差异的变化确定空气/燃料比失衡度量。所述观测值表示在预定取样时间通过汽缸22的各自空气/燃料比失衡。观测值的变化是基于介入动作前后之前的观测值的比较，由于SRFF和/或OCV的故障，所述介入动作会影响空气/燃料比失衡。所述介入动作可涉及气门升程状态的变化，或者通过改变凸轮轴正时以减小气门重叠，从而除残留排气。观测值的变化可通过减法或减法的差异来量化。使用减法保持了确认故障的汽缸的能力，但是因为其差异是单一值，而不是数组，所以使用减法的差异更容易标定。

失衡诊断模块214基于观测值有选择地检测相关汽缸组44、45中的空气/燃料比失衡。更具体地，基于观测值的变化与预定值之间的比较来检测空气/燃料比失衡。例如，当观测值的变化高于预定值时，失衡诊断模块214可检测空气/燃料比失衡。所述预定值可为可标定的，或者可基于各种发动机系统相关参数来设定。例如，所述预定值可通过将故障的SRFFs的数据与非故障的SRFFs的故障作比较来设定。失衡诊断模块214基于所述比较产生AFIM检测信号。

汽缸确认模块216接收AFIM信号，并可基于火花塞42的点火次序确认相关汽缸组44、45的各汽缸22。然后汽缸确认模块216基于点火次序的先后顺序将汽缸22(即，汽缸数)与其余失衡数据取样相关联。汽缸确认模块216基于AFIM检测信号和点火次序产生空气/燃料比失衡信号AFIM。为诊断目的，空气/燃料比失衡信号AFIM可存储在存储器206中的观测表218内。观测表218可存储在电可擦写非易失性存储器中。

观测表218存储表示与各汽缸相关的空气/燃料比失衡的失衡数据取样。例如，空气/燃料比失衡信号AFIM的第一组取样值存储在观测表218中，以便与空气/燃料比失衡信号AFIM的第二组取样值作比较。第一组可在低升程状态期间产生，第二组可在高升程状态期间产生。依赖于取样事件的数目，观测表218可为汽缸22的数量与每汽缸取样数量之间关系的数据表。例如，每发动机循环取样两次的4缸发动机具有大小为8的观测表。

气门升程诊断模块34可包括信号监测模块220、凸轮轴转变模块222、气门重叠控制模块224、信号比较模块226和故障检测模块228。信号监测模块220可通过硬件输入/输出(HWIO)装置232从传感器230接收信号。传感器230可包括图1的凸轮轴相位器位置传感器68、发动机位置传感器72和氧气传感器74。

当发动机12已经操作在稳定情形预定数量的发动机循环时，信号监测模块220还可存取ICFC修正表204和观测表218中的一个。所述稳定情形可以指的是当发动机12已经操作了预定时间段；在第一预定发动机速度范围内；和在第二预定发动机负载范围内。所述稳定情形还可包括发动机12具有在第三预定范围内的活性炭罐蒸汽流率(信号)有预定时间段。

发动机12可配备有蒸发排放控制系统，例如活性炭罐净化系统。活性炭罐净化系统和暂时存储燃料管路和/或燃料箱的蒸发气体。在发动机操作期间，蒸发气体可供给汽缸22。活性炭蒸汽流率(信号)指的是蒸发气体的流率。活性炭罐蒸汽可不均匀地分配至各汽缸，活性炭罐蒸汽的不均匀分配会汽缸22中的空气/燃料比失衡。

信号监测模块220监测信号ICFC、AFIM中至少一个的变化。例如，信号监测模块220可从信号ICFC、AFIM中的一个取样。第一组取样值可在低升程状态期间产生，第二组取样值可在高升程状态期间产生。信号监测模块220将与各汽缸22相关的取样值存储在相应表格中。所述表格可包括存储在存储器206中的ICFC修正表204和/或观测表218。

当存储第一组取样值时，凸轮轴转变模块222可指令各SRFF机构16转变至高升程状态。凸轮轴转变模块222可发送信号给气门重叠控制模块224，以调节进气和排气门30、32的凸轮轴相位。当所述重叠小于预定值时，凸轮轴相位可调节为增大进气和排气门30、32的开关正时之间的重叠。这确保了各汽缸22中存储的预定残留排气量。

信号比较模块226计算第一和第二组取样值之间的空气/燃料比差，并将各空气/燃料比差与预定阈值作比较。所述空气/燃料比差可基于ICFC修正表204和/或观测表218中的值产生。

故障检测模块228可基于空气/燃料比值检测凸轮轴升程系统20的故障。当至少一个空气/燃料比差高于预定阈值时，故障检测模块228可产生和发送故障控制信号FCS。故障控制信号FCS可表示SRFF机构16和/或OCV 18中的一个或多个发生故障。故障检测模块228可基于故障控制信号FCS指令补偿动作，以防止发动机部件的退化。

HWIO装置232可包括接口控制模块234和硬件接口/驱动器236。接口控制模块234可提供模块24、26、34与硬件接口/驱动器236之间的接口。硬件接口/驱动器236从例如凸轮轴相位器位置传感器68、压力传感器70、发动机位置传感器72和其它发动机系统装置接收信号。所述其它发动机系统装置可包括点火线圈、火花塞、节气门、螺线管等。硬件接口/驱动器236还接收发送给各自控制模块的传感器信号。传感器信号可包括氧气信号O2、WRAF信号wrAF和发动机位置信号EngPos。

在图3A-3B中，示出了使用图1中ICFC模块24诊断SRFF机构16和/或OCV 18的示例性方法。尽管主要参考图1-2的实施例描述下列步骤，但是其步骤可修改成应用于本公开的其它实施例。诊断模块(例如，图1的气门升程诊断模块34)的控制可执行下列步骤。

所述方法可开始于步骤300。在步骤302中，可接收传感器230的信号。该信号可包括氧气信号O2和/或WRAF信号wrAF及发动机位置信号EngPos。信号监测模块220可通过HWIO装置232接收信号。

在步骤304中，当满足使能条件时，控制可进行至步骤306，否则控制可返回步骤302。所述使能条件可包括，当发动机12已经操作预定时间段；在发动机速度的第一预定范围内；以及在发动机负载的第二预定范围内。所述使能条件还可包括发动机12具有在第三预定范围内的活性炭罐蒸汽流率有预定时间段。

在步骤306中，当估计的汽缸中的残留排气量高于或等于期望(标定或预定)量时，控制可进行至步骤310，否则控制可进行至步骤308。例如，气门重叠控制模块224可调节进气和排气门30、32的打开和关闭正时之间的重叠。气门重叠控制模块224可确定估计的各汽缸22接收的残留排气量。

在步骤308中，气门重叠控制模块224通过将进气和排气门30、32的凸轮轴相位调节为第一预定位置来确定残留排气量。气门重叠控制模块224可致动进气和排气凸轮轴46、54以增大所述重叠。增大重叠确保排气再循环回汽缸22，以调节空气/燃料比失衡。气门重叠控制模块224还可将活性炭罐净化系统的控制阀设定为全闭位置，以限制空气/燃料比变化。

在步骤310中，当凸轮轴升程位置信号表示进气凸轮轴相位器58和/或排气凸轮轴相位器60在低升程状态有预定时间段时，控制可进行至步骤312，否则控制可返回步骤302。在步骤312，当ICFC模块24被使能时，控制可进行至步骤314，否则控制可返回步骤302。

在步骤314中，ICFC模块24基于氧气和/或WRAF信号O2、wrAF及发动机位置信号EngPos产生各汽缸燃料修正信号ICFC。所述各汽缸燃料修正信号ICFC可表示为各汽缸22调节的燃料量(例如，从前一喷射量+5％的修正)。

在步骤316中，当各汽缸燃料修正信号ICFC在稳定情形下时，控制可进行至步骤318，否则控制可等待，直到各汽缸燃料修正信号ICFC稳定为止。所述稳定情形指的是，当各汽缸燃料修正信号ICFC的变化在预定范围内有预定时间段(例如，发动机循环)。

例如，信号监测模块220监测和确定各汽缸燃料修正信号ICFC是否已经恒定了预定数量的发动机循环。例如，由于仪表噪声和传感器灵敏度，各汽缸燃料修正信号ICFC会波动。控制可等待，直到各汽缸燃料修正信号ICFC稳定了预定数量的发动机循环为止。

在步骤318中，信号监测模块220从各汽缸燃料修正信号ICFC取样，并将取样的ICFC值ICFC_LOWLIFT存储在ICFC修正表204中。取样的ICFC值ICFC_LOWLIFT对应于汽缸22中的一个。信号监测模块220重复地存储对应于其余汽缸22的取样ICFC值。低升程状态期间产生的第一组ICFC值保留在存储器206中，以备与高升程状态期间产生的第二组ICFC值的后续比较。尽管这里对各汽缸22描述了一个取样事件，但是信号监测模块220可执行多个取样事件，并确定各汽缸22的取样ICFC的平均值。

在步骤320中，凸轮轴转变模块222执行介入式测试，并指令凸轮轴升程系统20从低升程状态转变为高升程状态，以获得高升程状态期间的第二组ICFC值。高升程状态被介入式地激活预定时间，以确保凸轮轴升程系统20已恰当地转变至高升程状态。在介入式测试期间，即使凸轮轴升程系统20的升程状态变化，发动机扭矩和/或发动机12的喷射燃料量仍保持在大致恒定的水平。

在步骤322中，当凸轮轴升程位置信号表示进气凸轮轴相位器58和/或排气凸轮轴相位器60在高升程状态中时，控制可进行至步骤324，否则控制可返回步骤320。在步骤324中，如在低升程状态中，当各汽缸燃料修正信号ICFC在稳定情形中时，控制可进行至步骤326，否则控制可等待，直到各汽缸燃料修正信号ICFC稳定为止。

在步骤326中，信号监测模块220从各汽缸燃料修正信号ICFC取样，并将取样ICFC值ICFC_HIGHLIFT存储在ICFC修正表204中。取样的ICFC值ICFC_HIGHLIFT对应于一个汽缸22。信号监测模块220重复地存储对应于其余汽缸22的取样ICFC值。这产生了存储在存储器206中的第二组ICFC值，以备与第一组ICFC值的后续比较。

在步骤328中，信号比较模块226将各汽缸22的第一组ICFC值与第二组ICFC值作比较。例如，空气/燃料比差ΔICFC可通过从第一ICFC值ICFC_LOWLIFT减去第二ICFC值ICFC_HIGHLIFT来确定。空气/燃料比差ΔICFC可基于第一ICFC值ICFC_LOWLIFT与第二ICFC值ICFC_HIGHLIFT的比率或之间的差来确定。

在步骤330中，当至少一个空气/燃料比差低于第一预定阈值Pred_SIL时，控制可进行至步骤332。这表明相应的SRFF机构16操作在故障状态，否则控制可进行至步骤334。在步骤334中，当至少一个空气/燃料比差高于第二预定阈值Pred_SIH时，控制可进行到步骤336。这表明相应的SRFF机构16操作于故障状态，否则控制可在步骤338结束。

在步骤332中，故障检测模块228产生确认与故障SRFF机构和/或OCV相关的各汽缸22的故障控制信号FCS。故障控制信号FCS可指示故障SRFF机构和/或OCV驻留在低升程状态。故障的SRFF机构可基于故障控制信号FCS而单独地检测。

例如，在图1所示的实施例中，如果故障控制信号FCS表明少于相关OCV的所有汽缸(即，一个汽缸)，那么相应SRFF机构有故障。但是，如果故障控制信号FCS确认相关OCV的所有汽缸(即，两个汽缸)，那么相应的OCV操作于故障状态。控制可在步骤338结束。

在步骤336中，故障检测模块228产生与故障SRFF机构和/或OCV相关的各汽缸22的故障控制信号FCS。故障控制信号FCS可指示故障SRFF机构和/或OCF驻留在高升程状态。控制可在步骤338结束。

现在参考图3B，可选地或者另外，在步骤318之后，控制可进行至步骤350。在使用图3A中所示方式检测到故障之后，可执行图3B中所示实例方法，以改善信号噪声。信号噪声指的是升程状态之间转变期间和/或之后的各汽缸燃料修正信号ICFC的变化。例如，从低升程状态到高升程状态的转变由于空气量的改变会引起变化。无需在升程状态之间转变凸轮轴升程系统20就可执行该实例方法。例如，因为升程状态未改变，所以在图3B所示的方法期间，使用相同的凸轮轴凸耳。在另一实施例中，当SRFF在诊断事件开始时设定为高升程状态时，该方法还可用于检测驻留在低升程状态中的SRFF。

在步骤350中，气门重叠控制模块224将进气和排气门30、32的凸轮轴相伴设定为第二预定(期望)位置以便零重叠。所述零重叠指的是当进气和排气凸轮轴46、54的凸耳定位成保持各汽缸22的最小残留排气(MGR)量。零重叠会引起各汽缸燃料修正信号ICFC在预定范围内的变化。当所述变化高于预定值时，检测到SRFF机构16和/或OCV 18的故障。

在步骤352中，当进气和排气凸轮轴46、54定位至期望位置时，控制可进行至步骤354，否则控制可等待，直到完成位置改变为止。在步骤354中，当满足使能条件时，控制可进行至步骤356，否则控制可返回步骤350。

在步骤356中，当各汽缸燃料修正信号ICFC处于稳定情形时，控制可进行至步骤358，否则控制可返回步骤350。在步骤358中，信号监测模块220从各汽缸燃料修正信号ICFC取样，并将取样的ICFC值ICFC_{LOWLIFT_MGR}存储在ICFC修正表204中。取样ICFC值ICFC_{LOWLIFT_MGR}对应于一个汽缸22。信号监测模块220重复地存储对应于其余汽缸22的取样ICFC值。这产生保留在存储器206中的第二组ICFC值，以备与第一组ICFC值的后续比较。

在步骤360中，信号比较模块226将各汽缸22的第一组ICFC值与第二组ICFC值作比较。例如，空气/燃料比差ΔICFC可通过从第一ICFC值ICFC_LOWLIFT减去第二ICFC值ICFC_{LOWLIFT_MGR}来确定。空气/燃料比差ΔICFC可基于第一ICFC值ICFC_LOWLIFT与第二ICFC值ICFC_{LOWLIFT_MGR}的比率或之间的差来确定。

在步骤362中，当至少一个空气/燃料比差低于第一预定阈值Pred_ICFC时，控制可进行至步骤364。这表明相应的SRFF机构16操作在故障状态，否则控制可在步骤366结束。

在步骤364中，故障检测模块228产生确认与故障SRFF机构和/或OCV相关的各汽缸22的故障控制信号FCS。故障控制信号FCS可指示故障SRFF机构和/或OCV驻留在高升程状态。控制可在步骤366结束。

在图4A-4C中，救出了使用图1的AFIM模块26诊断SRFF机构16和/或OCV的另一示例性方法。尽管主要参考图1-2的实施例描述下列步骤，但是其步骤可修改以应用于本公开的其它实施例。诊断模块如图1的气门升程诊断模块34的控制可执行下列步骤。

以与上面图3A-3B中描述相类似的方式，该方法开始于步骤400。在步骤402中，可接收传感器230的信号。该信号可包括氧气信号O2和/或WRAF信号wrAF及发动机位置信号EngPos。信号监测模块220可通过HWIO装置232接收信号。在步骤404中，当满足使能条件时，控制可进行至步骤406，否则控制可返回步骤402。

在步骤406中，当估计的汽缸中的残留排气量高于或等于期望(标定或预定)量时，控制可进行至步骤410，否则控制可进行至步骤408。例如，气门重叠控制模块224可调节进气和排气门30、32的打开和关闭正时之间的重叠。气门重叠控制模块224可确定估计的各汽缸22接收的残留排气量。

在步骤408中，气门重叠控制模块224通过将进气和排气门30、32的凸轮轴相位调节为第一预定位置来确定残留排气量。气门重叠控制模块224可致动进气和排气凸轮轴46、54以增大所述重叠。增大重叠确保排气再循环回汽缸22，以影响空气/燃料比失衡。气门重叠控制模块224还可将活性炭罐净化系统的控制阀设定为全闭位置，以限制空气/燃料比变化。

在步骤410中，当凸轮轴升程位置信号表示进气凸轮轴相位器58和/或排气凸轮轴相位器60在低升程状态有预定时间段时，控制可进行至步骤412，否则控制可返回步骤402。在步骤412中，当AFIM模块26被使能时，控制可进行至步骤414，否则控制可返回步骤402。

在步骤414中，AFIM模块26基于氧气和/或WRAF信号O2、wrAF及发动机位置信号EngPos产生空气/燃料比失衡信号AFIM。所述空气/燃料比失衡信号AFIM可表示各汽缸22的空气/燃料比失衡水平。

在步骤416中，当空气/燃料比失衡信号AFIM在稳定情形下时，控制可进行至步骤418，否则控制可等待，直到空气/燃料比失衡信号AFIM稳定为止。所述稳定情形指的是，当空气/燃料比失衡信号AFIM的变化在预定范围内有预定时间段(例如，发动机循环)。例如，信号监测模块220监测和确定空气/燃料比失衡信号AFIM是否已经恒定了预定数量的发动机循环。例如，由于仪表噪声和传感器灵敏度，空气/燃料比失衡信号AFIM会波动。控制可等待，直到空气/燃料比失衡信号AFIM稳定了预定数量的发动机循环为止。

在步骤418中，信号监测模块220从空气/燃料比失衡信号AFIM取样，并将取样的AFIM值AFIM_LOWLIFT存储在观测表218中。取样的AFIM值AFIM_LOWLIFT对应于汽缸22中的一个。信号监测模块220重复地存储对应于其余汽缸22的取样AFIM值。低升程状态期间产生的第一组AFIM值保留在存储器206中，以备与高升程状态期间产生的第二组AFIM值的后续比较。

尽管这里对各汽缸22描述了一个取样事件，但是信号监测模块可执行多个取样事件，并确定各汽缸22的取样AFIM值的平均值。例如，观测表218可为大小等于汽缸22的数量乘以每汽缸取样数的数组表(例如，每发动机循环取样两次的4缸发动机具有大小为8的观测表)。

在步骤420中，凸轮轴转变模块222执行介入式测试，并指令凸轮轴升程系统20从低升程状态转变为高升程状态，以获得高升程状态期间的第二组AFIM值。高升程状态被介入式地激活有预定时间段，以确保凸轮轴升程系统20已恰当地转变至高升程状态。

在步骤422中，当凸轮轴升程位置信号表示进气凸轮轴相位器58和/或排气凸轮轴相位器60在高升程状态中时，控制可进行至步骤424，否则控制可返回步骤420。在步骤424中，如在低升程状态中，当空气/燃料比失衡信号AFIM在稳定情形中时，控制可进行至步骤426，否则控制可等待，直到空气/燃料比失衡信号AFIM稳定为止。

在步骤426中，信号监测模块220从空气/燃料比失衡信号AFIM取样，并将取样AFIM值AFIM_HIGHLIFT存储在观测表218中。取样的AFIM值AFIM_HIGHLIFT对应于一个汽缸22。信号监测模块220重复地存储对应于其余汽缸22的取样AFIM值。这产生了保留在存储器206中的第二组AFIM值，以备与第一组AFIM值的后续比较。

在步骤428中，信号比较模块226将各汽缸22的第一组AFIM值与第二组AFIM值作比较。例如，失衡差ΔAFIM可通过从第一AFIM值AFIM_LOWLIFT减去第二AFIM值AFIM_HIGHLIFT来确定。失衡差ΔAFIM可为基于第一AFIM值AFIM_LOWLIFT与第二AFIM值AFIM_HIGHLIFT的比率或之间的差的绝对值。

在步骤430中，当至少一个失衡差低于第一预定阈值Pred_AFIM时，控制可进行至步骤432。这表明相应的SRFF机构16操作在故障状态，否则控制可进行至步骤434。

在步骤432中，故障检测模块228产生确认与故障SRFF机构和/或OCV相关的各汽缸22的故障控制信号FCS。故障控制信号FCS可指示故障SRFF机构和/或OCV驻留在低升程状态。故障的SRFF机构可基于故障控制信号FCS而单独地检测。控制可在步骤338结束。

现在参考图4B，可选地或者另外，在步骤418之后，控制可进行至步骤450。以与上面图3B中所述相类似的方式，在使用图4A中所示方式检测到故障之后，可执行图4B中所示实例方法，以改善信号噪声。另外，如下所述，当检测到故障时，该示例方法可确认SRFF和/或OCV处于哪个升程状态。信号噪声指的是升程状态之间转变期间和/或之后的空气/燃料比失衡信号AFIM的变化。无需在升程状态之间转变凸轮轴升程系统20就可执行该实例方法。例如，因为升程状态未改变，所以在图4B所示的方法期间，使用相同的凸轮轴凸耳。在另一实施例中，当SRFF在诊断事件开始时设定为高升程状态时，该方法还可用于检测驻留在低升程状态中的SRFF。

在步骤450中，气门重叠控制模块224将进气和排气门30、32的凸轮轴相伴设定为第二预定(期望)位置以便零重叠。在步骤452中，当进气和排气凸轮轴46、54定位至期望位置时，控制可进行至步骤454，否则控制可等待，直到完成位置改变为止。在步骤454中，当满足使能条件时，控制可进行至步骤456，否则控制可返回步骤450。

在步骤456中，当空气/燃料比失衡信号AFIM处于稳定情形时，控制可进行至步骤458，否则控制可返回步骤450。在步骤458中，信号监测模块220从空气/燃料比失衡信号AFIM取样，并将取样的AFIM值AFIM_{LOWLIFT_MGR}存储在观测表218中。取样AFIM值AFIM_{LOWLIFT_MGR}对应于一个汽缸22。信号监测模块220重复地存储对应于其余汽缸22的取样AFIM值。这产生保留在存储器206中的第二组AFIM值，以备与第一组AFIM值的后续比较。

在步骤460中，信号比较模块226将各汽缸22的第一组AFIM值与第二组AFIM值作比较。例如，失衡差ΔAFIM可通过从第一AFIM值AFIM_LOWLIFT减去第二AFIM值AFIM_{LOWLIFT_MGR}来确定。失衡差ΔAFIM可基于第一AFIM值AFIM_LOWLIFT与第二AFIM值AFIM_{LOWLIFT_MGR}的比率或之间的差来确定。

在步骤462中，当至少一个失衡差低于第一预定阈值Pred_AFIM时，控制可进行至步骤464。这表明相应的SRFF机构16操作在故障状态，否则控制可在步骤466结束。

在步骤464中，故障检测模块228产生确认与故障SRFF机构和/或OCV相关的各汽缸22的故障控制信号FCS。故障控制信号FCS可指示故障SRFF机构和/或OCV驻留在高升程状态。控制可在步骤466结束。

现在参考图4C，可选地或者另外，在步骤426之后，控制可进行至步骤480。在步骤480中，信号比较模块226将各汽缸22的第一组AFIM值与第二组AFIM值作比较。例如，失衡差ΔAFIM可通过从第一AFIM值AFIM_LOWLIFT减去第二AFIM值AFIM_HIGHLIFT来确定。失衡差ΔAFIM可基于第一AFIM值AFIM_LOWLIFT与第二AFIM值AFIM_HIGHLIFT的比率或之间的差来确定。

在步骤482中，信号比较模块226可基于失衡差ΔAFIM计算满意的标准偏差或变化。例如，信号比较模块226可计算所有汽缸22的失衡差ΔAFIM的平均值ΔAFIM_AVG。标准偏差StDev可基于平均值ΔAFIM_AVG和失衡差ΔAFIM来确定。

例如，标准偏差StDev可由公式1来提供：

$\mathrm{StDev}=\sqrt{\frac{1}{N}\underset{K=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{({\mathrm{\ΔAFIM}}_K-{\mathrm{\ΔAFIM}}_{\mathrm{AVG}})}^2}---\left(1\right)$

N为汽缸数量，其中N大于1。K为从1到N的指数。

在步骤484中，当至少一个失衡差ΔAFIM从标准偏差StDev偏离大于预定值PredValue时，控制可进行至步骤486，否则控制可在步骤488结束。例如，所述偏差可基于标准偏差StDev与失衡差ΔAFIM之间的差来计算。零(0)的差可表示相应汽缸的空气/燃料比等于平均值ΔAFIM_AVG。相反，非零的差(例如，+/-1)可表示相应汽缸的空气/燃料比偏离平均值ΔAFIM_AVG。当所述差高于预定值PredValue时，相应的SRFF机构16操作于故障状态。

在步骤486中，故障检测模块228产生确诊与故障SRFF机构和/或OCV相关的各汽缸22的故障控制信号FCS。控制可在步骤488结束。

图5中，示出了使用图1的ICFC模块24诊断SRFF机构和/或OCV的另一示例性方法。该方法可用于在进气和/或排气门于高速发动机速度(例如，高于3000RPM)时驻留在低升程状态中时检测SRFF机构15和/或OCV 18的故障。因气门驻留在低升程状态引起对高速的气流限制会影响相应汽缸的空气/燃料比。

例如，进气门驻留在低升程状态的汽缸相对于处于高升程状态的其它汽缸无法接收等量的空气。这限制了具有故障的进气门的汽缸接收的空气量。SRFF机构16和/或OCV 18可基于高发动机速度的ICFC值与低发动机速度的ICFC值之间的比较来诊断。在高发动机速度期间，SRFF机构16和/或OCV 18可处于高升程状态。低于预定速度的发动机速度可称为低发动机速度(例如，＜2500RPM)。相反，高于或等于预定速度的发动机速度可称为高发动机速度(例如，＞＝3500RPM)。

尽管主要参考图1-2的实话例描述了下列步骤，但是这些步骤可被修改以应用于本公开的其它实施例。诊断模块如图1的气门升程诊断模块34的控制可执行下列步骤。

以与上面图3A-3B中描述相类似的方式，该方法开始于步骤500。在步骤502中，可接收传感器230的信号。该信号可包括氧气信号O2和/或WRAF信号wrAF及发动机位置信号EngPos。信号监测模块220可通过HWIO装置232接收信号。在步骤504中，当ICFC模块24被使能时，控制可进行至步骤506，否则控制可返回步骤502。

在步骤506中，ICFC模块24基于氧气和/或WRAF信号O2、wrAF及发动机位置信号EngPos产生各汽缸燃料修正信号ICFC。所述各汽缸燃料修正信号ICFC可表示为各汽缸22调节的燃料量。

在步骤508中，当低发动机速度期间各汽缸燃料修正信号ICFC在稳定情形下时，控制可进行至步骤510，否则控制可等待，直到各汽缸燃料修正信号ICFC稳定为止。所述稳定情形指的是，当各汽缸燃料修正信号ICFC的变化在预定范围内有预定时间段(例如，发动机循环)。

在步骤510中，信号监测模块220从各汽缸燃料修正信号ICFC取样，并基于取样的ICFC值、发动机速度和发动机负载计算速度-负载单元值。速度-负载单元值可基于发动机速度、发动机负载和取样ICFC值之间的关系存储在ICFC修正表204中。

仅举例，速度-负载单元值ICFC_CELL可由公式2提供的函数(F)来限定：

ICFC_CELL＝F{ICFC，RPM，LOAD}        (2)

ICFC为取样ICFC值。RPM为发动机速度。LOAD为发动机负载。例如，发动机负载可基于MAF信号AirFlow来确定。

低发动机速度期间的速度-负载单元值ICFC_{CELL_LOWSP}对应于一个汽缸22。信号监测模块220重复地存储对应于其余汽缸22的速度-负载单元值。低升程状态期间产生的第一组速度-负载单元值保留在存储器206中，以备与高升程状态期间产生的第二组速度-负载单元值的后续比较。尽管这里对各汽缸22描述了一个取样事件，但是信号监测模块220可执行多个取样事件，并确定各汽缸22的取样ICFC的平均值。

在步骤511中，当凸轮轴升程位置信号表示进气凸轮轴相位器58和/或排气凸轮轴相位器60在高升程状态中时，控制可进行至步骤512，否则控制可返回步骤502。

在步骤512中，当高发动机速度期间各汽缸燃料修正信号ICFC在稳定情形中时，控制可进行至步骤514，否则控制可等待，直到各汽缸燃料修正信号ICFC稳定为止。步骤508和512表明无需会引起发动机所知变化和/或发动机12的硬件应力就可执行图5中的方法。

在步骤514中，信号监测模块220从各汽缸燃料修正信号ICFC取样，并基于取样的ICFC值、发动机速度和发动机负载计算速度-负载单元值。速度-负载单元值可基于发动机速度、发动机负载和取样ICFC值之间的关系存储在ICFC修正表204中。

高发动机速度期间的速度-负载单元值ICFC_{CELL_HIGHSP}对应于一个汽缸22。信号监测模块220重复地存储对应于其余汽缸22的速度-负载单元值。这产生保留在存储器206中的第一组速度-负载单元值，以备与第二组速度-负载单元值的后续比较。

在步骤516中，信号比较模块226将各汽缸22的第一组速度-负载单元值与第二组速度-负载单元值作比较。例如，空气/燃料比差ΔICFC可通过从第一速度-负载单元值ICFC_{CELL_LOWLIFT}减去第二速度-负载单元值ICFC_{CELL_HIGHLIFT}来确定。空气/燃料比差ΔICFC可基于第一速度-负载单元值ICFC _{CELL_LOWLIFT}与第二速度-负载单元值ICFC_{CELL_HIGHLIFT}的比率或之间的差来确定。

在步骤518中，当至少一个空气/燃料比差低于第一预定阈值Pred_ICFC_CELL时，控制可进行至步骤520。这表明在高发动机速度期间并在高升程状态下相应汽缸中的空气/燃料混合物比低发动机速度期间的空气/燃料混合物浓。当低发动机速度期间不存在相同水平的空气/燃料混合物时，浓空气/燃料混合物(例如，空气/燃料比低于14.7∶1)可因驻留在低升程状态的故障SRFF机构引起。

驻留在低升程状态的SRFF机构限制空气流进行相应的汽缸。关于空气/燃料比，因为喷入相应汽缸中的燃料量高于相同汽缸接收的空气量，该限制产生了浓的空气/燃料混合物。浓空气/燃料比表明相应的SRFF机构和/或相应的OCV操作于故障状态，否则控制可在步骤524结束。

在步骤520中，故障检测模块228产生确认与故障SRFF机构和/或OCV相关的各汽缸22的故障控制信号FCS。故障控制信号FCS可指示故障SRFF机构和/或OCV驻留在低升程状态。

在步骤522中，故障检测模块228可指令补偿动作，以防止对发动机部件的损坏。例如，故障检测模块228可将发动机速度限制为预定速度(例如，低于3000RPM)。另外，故障检测模块228可防止从低升程状态到高升程状态的升程状态变化。在故障SRFF和/或OCV操作期间，该补偿动作可保护发动机12的硬件部件。控制可在步骤524结束。

尽管分开描述了图3-5中所示的本公开的诊断方法，但是这些诊断方法可被组合和被一个系统使用。例如，图5中所示被动诊断方法和图3中所示介入式诊断方法可同时或在相同时间周期期间执行。上述步骤意味着示意性实例；这些步骤可顺序地、同步地、同时地、连续地、在重叠时间周期期间或依赖于应用以不同顺序地执行。

本发明广泛的教导可以多种形式执行。因此，尽管根据其特定实施例描述了本发明，但是由于通过对附图、说明书和所附权利要求的研究，其它修改对于技术人员也是显而易见的，所以本发明的实际范围不应当这样限制。

Claims (10)

1.一种用于发动机的系统，包括：

信号监测模块，当发动机速度信号在速度的第一预定范围内持续预定时间段，并且发动机负载信号在负载的第二预定范围内持续所述预定时间段时，所述信号监测模块接收汽缸燃料修正信号；

故障检测模块，该模块基于所述汽缸燃料修正信号和排气再循环(EGR)值检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障，

其中，所述汽缸燃料修正信号基于以下信号产生：发动机位置信号；以及氧气信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

2.如权利要求1所述的系统，还包括气门重叠控制模块，该模块控制凸轮轴升程系统的进气和排气凸轮轴的激活，以调节N个汽缸中的每个汽缸的进气和排气冲程之间的重叠，其中N为大于1的整数，

其中所述气门重叠控制模块基于所述重叠确定所述EGR值，

其中所述气门重叠控制模块基于所述EGR值调节进气和排气门的凸轮轴相位，并且

其中所述气门重叠控制模块通过将所述进气和排气门的凸轮轴相位设定为预定位置来保持所述N个汽缸的每个汽缸的预定水平的残留排气。

3.如权利要求1所述的系统，其中所述信号监测模块在诊断事件期间对所述汽缸燃料修正信号取样，

其中当凸轮轴升程系统操作于第一升程状态时，所述信号监测模块将所述汽缸燃料修正信号的取样燃料修正值存储为第一值，并且

其中当所述凸轮轴升程系统操作于第二升程状态时，所述信号监测模块将所述取样燃料修正值存储为第二值。

4.如权利要求3所述的系统，还包括凸轮轴转变模块，在所述信号监测模块于所述第一升程状态期间存储所述第一值之后，所述凸轮轴转变模块介入地指令所述凸轮轴升程系统从所述第一升程状态转变为所述第二升程状态，并且

其中所述信号监测模块在所述第二升程状态期间存储所述第二值。

5.如权利要求3所述的系统，还包括信号比较模块，该模块确定所述第一值与所述第二值之间的差，

其中当至少一个所述差高于第一预定阈值时，所述故障检测模块产生指示故障的故障控制信号，并且

其中当至少一个所述差低于第二预定阈值时，所述故障检测模块产生所述故障控制信号。

6.如权利要求5所述的系统，其中当所述故障控制信号与X个汽缸的Y个相关联时，所述故障控制信号指示至少一个SRFF存在故障，其中X为由OCV控制的汽缸的数目，Y小于X，并且

其中当所述故障信号与X个汽缸相关联时，所述故障控制信号指示所述OCV存在故障。

7.如权利要求3所述的系统，其中所述故障检测模块基于故障控制信号进行下列至少一项动作：将所述发动机的速度限制为第一预定速度；允许从所述第一升程状态到所述第二升程状态的第一升程状态变化；和防止从所述第二升程状态到所述第一升程状态的第二升程状态变化。

8.一种用于发动机的系统，包括：

信号监测模块，当发动机速度信号在速度的第一预定范围内持续预定时间段，并且发动机负载信号在负载的第二预定范围内持续所述预定时间段时，所述信号监测模块接收空气/燃料比失衡信号；以及

故障检测模块，该模块基于所述空气/燃料比失衡信号、以及发动机汽缸的残留排气水平和进气与排气凸轮轴重叠中的至少一个来检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障，

其中，所述空气/燃料比失衡信号基于以下信号产生：发动机位置信号；以及氧气信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

9.一种诊断凸轮轴升程系统的方法，包括：

当发动机速度信号在速度的第一预定范围内持续预定时间段，并且发动机负载信号在负载的第二预定范围内持续所述预定时间段时，接收汽缸燃料修正信号和空气/燃料比失衡信号的至少一个；

基于排气再循环(EGR)值，以及所述汽缸燃料修正信号和空气/燃料比失衡信号中的至少一个，检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障；以及

所述汽缸燃料修正信号和所述空气/燃料比失衡信号基于以下信号产生：发动机位置信号、以及氧气信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

10.一种用于发动机的系统，包括：

信号监测模块，当发动机速度信号低于第一预定速度时，所述信号监测模块接收汽缸燃料修正信号；以及

故障检测模块，该模块基于所述汽缸燃料修正信号和所述发动机速度信号检测可转换滚子指形随动件(SRFF)和油控制阀(OCV)中的至少一个的故障，

其中，所述汽缸燃料修正信号基于以下信号产生：发动机位置信号，以及氧气信号与宽范围空气燃料(WRAF)信号中的至少一个。

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