CN103628993A - 使用发动机不发火的气门机构故障指示系统和方法 - Google Patents

使用发动机不发火的气门机构故障指示系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及使用发动机不发火的气门机构故障指示系统和方法。用于车辆的系统包括不发火指示模块、气门控制模块和故障指示模块。不发火指示模块选择性地指示出在发动机的汽缸内发生不发火。气门控制模块控制发动机的汽缸的气门的提升，并且响应于不发火指示模块指示出该汽缸内发生不发火，将气门的提升从低升程状态和高升程状态中的一个转变成低升程状态和高升程状态中的另一个。故障指示模块基于不发火指示模块是否指示出在转变到所述低升程状态和所述高升程状态中的另一个之后汽缸内发生不发火而选择性地指示出故障存在于汽缸的可变气门升程（VVL）机构中。

Description

使用发动机不发火的气门机构故障指示系统和方法
相关申请的交叉引用
本申请涉及2012年8月21日提交的美国专利申请序列号13/590,351。上述相关申请的公开内容全部并入本文以供参考。
技术领域
本公开涉及内燃发动机并且更具体地涉及用于识别气门机构内的故障的系统和方法。
背景技术
这里提供的背景描述用于大体呈现本公开的背景。本发明人在这个背景技术部分中所描述的工作以及在申请时没有作为现有技术被描述的各方面既不明确地也不暗示地被认为是抵触本公开内容的现有技术。
车辆包括产生驱动扭矩的内燃发动机。进气门被选择性地打开以便将空气抽送到发动机的汽缸内。空气与燃料混合以形成空气/燃料混合物。空气/燃料混合物在汽缸内燃烧。排气门被选择性地打开以便允许源自于燃烧的排气气体离开汽缸。
一个或更多个旋转凸轮轴调节进气门和/或排气门的打开和关闭。凸轮轴包括被固定到凸轮轴并随其旋转的凸轮凸角。凸轮凸角的几何轮廓确定气门打开时刻表。更具体地，凸轮凸角的几何轮廓总体上控制气门打开的时段（持续时间）和气门打开的量或距离（升程）。
可变气门致动（VVA）和可变气门升程（VVL）通过根据发动机运行条件相应地修改气门持续时间和升程来提高燃料经济性、发动机效率和/或性能。两步式VVL系统包括VVL机构，例如液压控制的可变滚柱指形从动件（SRFF）。与气门（例如进气门或排气门）相关联的SRFF允许气门以两个分立状态被提升：低升程状态和高升程状态。与高升程状态相关联的气门升程大于与低升程状态相关联的气门升程。
发明内容
用于车辆的系统包括不发火指示模块、气门控制模块和故障指示模块。不发火指示模块选择性地指示出在发动机的汽缸内发生不发火。气门控制模块控制发动机的汽缸的气门的提升，并且响应于不发火指示模块指示出该汽缸内发生不发火，将气门的提升从低升程状态和高升程状态中的一个转变成低升程状态和高升程状态中的另一个。故障指示模块基于不发火指示模块是否指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的另一个转变之后汽缸内发生不发火而选择性地指示出故障存在于汽缸的可变气门升程（VVL）机构中。
用于车辆的方法包括：选择性地指示出发动机的汽缸内发生不发火；并且，控制发动机的汽缸的气门的提升。所述方法进一步包括：响应于汽缸内发生不发火的指示，将气门的提升从低升程状态和高升程状态中的一个转变成低升程状态和高升程状态中的另一个。所述方法进一步包括：基于在向所述低升程状态和所述高升程状态中的另一个转变之后是否指示出汽缸内发生不发火来选择性地指示出故障存在于汽缸的可变气门升程（VVL）机构中。
本发明还提供了以下技术方案。
方案1. 一种用于车辆的系统，所述系统包括：
不发火指示模块，所述不发火指示模块选择性地指示出在发动机的汽缸内发生不发火；
气门控制模块，所述气门控制模块控制所述发动机的汽缸的气门的提升，并且响应于所述不发火指示模块指示出所述汽缸内发生不发火，将所述气门的提升从低升程状态和高升程状态中的一个状态转变成所述低升程状态和所述高升程状态中的另一个状态；和
故障指示模块，所述故障指示模块基于所述不发火指示模块是否指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火而选择性地指示出故障存在于所述汽缸的可变气门升程（VVL）机构中。
方案2. 根据方案1所述的系统，其中当所述不发火指示模块没有指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火时所述故障指示模块指示出故障存在于所述VVL机构中。
方案3. 根据方案2所述的系统，其中当所述不发火指示模块没有指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火时所述故障指示模块进一步指示出所述气门卡在所述低升程状态和所述高升程状态中的所述一个状态的操作中。
方案4. 根据方案2所述的系统，其中当所述不发火指示模块没有指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火时所述故障指示模块进一步指示出故障关联于所述汽缸。
方案5. 根据方案2所述的系统，其中当所述不发火指示模块指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火时所述故障模块指示出故障不存在于所述VVL机构中。
方案6. 根据方案1所述的系统，还包括变化系数（COV）模块，所述变化系数模块基于所述汽缸的燃烧循环的指示平均有效压力（IMEP）来确定所述汽缸的变化系数，
其中所述不发火指示模块基于所述IMEP的COV来确定所述汽缸内是否发生不发火。
方案7. 根据方案6所述的系统，其中当所述汽缸的COV大于预定值时所述不发火指示模块指示出所述汽缸内发生不发火。
方案8. 根据方案1所述的系统，其中当故障存在于所述VVL机构中时所述故障指示模块在存储器内设定预定诊断故障码（DTC）。
方案9. 根据方案8所述的系统，还包括监视模块，所述监视模块监视所述存储器并且响应于所述预定DTC的设定来点亮故障指示灯。
方案10. 根据方案1所述的系统，还包括火花控制模块，所述火花控制模块响应于所述不发火指示模块指示出所述汽缸内发生不发火来选择性地调节所述汽缸的火花正时，
其中，响应于所述不发火指示模块指示出所述汽缸内发生不发火，所述气门控制模块进一步选择性地调节进气凸轮轴定相和排气凸轮轴定相中的至少一者。
方案11. 一种用于车辆的方法，所述方法包括：
选择性地指示出在发动机的汽缸内发生不发火；
控制所述发动机的气门的提升；
响应于所述汽缸内发生不发火的指示，将所述气门的提升从低升程状态和高升程状态中的一个状态转变成所述低升程状态和所述高升程状态中的另一个状态；和
基于在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后是否指示出所述汽缸内发生不发火，来选择性地指示出故障存在于所述汽缸的可变气门升程（VVL）机构中。
方案12. 根据方案11所述的方法，还包括响应于在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内不发生不发火的指示，指示出故障存在于所述VVL机构中。
方案13. 根据方案12所述的方法，还包括响应于在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内不发生不发火的指示，指示出所述气门卡在所述低升程状态和所述高升程状态中的所述一个状态的操作中。
方案14. 根据方案12所述的方法，还包括响应于在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内不发生不发火的指示，指示出故障关联于所述汽缸。
方案15. 根据方案12所述的方法，还包括响应于在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火的第二指示，指示出故障不存在于所述VVL机构中。
方案16. 根据方案11所述的方法，还包括：
基于所述汽缸的燃烧循环的指示平均有效压力（IMEP）来确定所述汽缸的变化系数（COV）；以及
基于所述IMEP的COV来确定所述汽缸内是否发生不发火。
方案17. 根据方案16所述的方法，还包括当所述汽缸的所述COV大于预定值时指示出所述汽缸内发生不发火。
方案18. 根据方案11所述的方法，还包括当故障存在于所述VVL机构中时在存储器内设定预定诊断故障码（DTC）。
方案19. 根据方案18所述的方法，还包括：
监视所述存储器；和
响应于所述预定DTC的设定，点亮故障指示灯。
方案20. 根据方案11所述的方法，还包括：
响应于所述汽缸内发生不发火的指示来选择性地调节所述汽缸的火花正时；以及
响应于所述汽缸内发生不发火的指示来选择性地调节进气凸轮轴定相和排气凸轮轴定相中的至少一者。
本公开的应用的进一步方面将从此后提供的详细描述中显而易见。应该理解的是详细描述和特殊示例旨在仅用于图释目的并且不试图限制本公开的范围。
附图说明
从详细描述和附图中将更加全面地理解本公开，附图中：
图1A是根据本公开的示例性车辆系统的功能框图；
图1B是根据本公开的示例性可变气门升程（VVL） 系统的图示；
图2是根据本公开的示例性发动机控制系统的功能框图；
图3是示出根据本公开的确定和指示汽缸的VVL机构内是否存在故障的示例性方法的流程图；以及
图4是示出根据本公开的确定和指示汽缸的VVL机构内是否存在故障的示例性方法的流程图。
具体实施方式
发动机燃烧汽缸内的空气/燃料混合物以产生驱动扭矩。空气通过进气门流入汽缸内。排气通过排气门流出汽缸。每个汽缸可以包括一个或更多个进气门和一个或更多个排气门。
可变气门升程（VVL）机构使得相关联的气门（例如进气门或排气门）能够以两种分立升程状态操作：高升程状态和低升程状态。在以低升程状态操作期间，VVL机构使气门打开第一距离。在高升程状态操作期间VVL机构使气门打开第二距离，并且第二距离大于第一距离。
具有故障VVL机构的汽缸将具有与其他汽缸不同的燃烧特性（例如燃烧率）。例如，具有故障VVL机构的汽缸可以比一个或更多个其他汽缸呈现更高水平的不发火。本公开描述了用于基于发动机不发火来探测和指示出汽缸的VVL机构内是否存在故障的系统和方法。
现在参考图1A，示出了示例性车辆系统100的功能框图。发动机102产生用于车辆的扭矩。空气通过进气歧管104被吸入发动机102内。可以通过节气门106来改变进入进气歧管104的气流。节气门致动器模块108（例如，电子节气门控制器）控制节气门106的打开。一个或更多个燃料喷射器（例如燃料喷射器110）使得燃料与空气混合以形成可燃的空气/燃料混合物。燃料致动器模块112控制燃料喷射器。
汽缸114包括联接到曲轴116的活塞（未示出）。虽然发动机102被示为仅包括汽缸114，但是发动机102可以包括一个以上的汽缸。燃料喷射器可以将燃料直接地喷射到汽缸内或其他适当部位处。汽缸114的一个燃烧循环可包括四个冲程：进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在曲轴116的一次回转（即360度曲轴旋转）期间，能够发生这四个冲程中的两个。一个发动机循环包括每个汽缸均经历一个燃烧循环，并且在曲轴116的两次回转（即720度曲轴旋转）期间发生。
也参考图1B，在进气冲程期间，活塞下降到最底部位置，并且空气和燃料可以被提供给汽缸114。该最底部位置可以被称为下止点（BDC）位置。在进气冲程期间，空气通过与汽缸114相关联的一个或更多个进气门（例如进气门118）进入汽缸114。一个或更多个排气门（例如排气门120）也关联于汽缸114。虽然仅示出并讨论了进气门118和排气门120，但是汽缸114可以包括一个或更多个附加进气门和/或一个或更多个附加排气门。
在压缩冲程期间，曲轴116朝向最顶部位置驱动活塞。该最顶端位置可以被称为上止点（TDC）位置。在压缩冲程期间进气门118和排气门120二者均闭合，并且活塞压缩汽缸114的内容物。火花塞122可以点燃空气/燃料混合物。火花致动器模块124控制发动机102的火花塞。在各种发动机类型中，可以省略火花塞。
在膨胀冲程期间空气/燃料混合物的燃烧将活塞驱动回BDC位置。活塞驱动曲轴116。由空气/燃料混合物的燃烧作用在曲轴116上的旋转力（即扭矩）可以是用于汽缸的预定点火顺序中下一汽缸的燃烧循环的压缩冲程的压缩力的来源。
源自于空气/燃料混合物的燃烧的排气在排气冲程期间从汽缸114被排出。排气经由排气门120从汽缸114排出。虽然发动机102被描述为四冲程火花点火式发动机，但是发动机102也可以是另一合适的发动机类型。一个或更多个电动马达可以配备有发动机102。
进气门118的打开和关闭的正时被进气凸轮轴126调节。可以为发动机102的每组汽缸提供诸如进气凸轮轴126的进气凸轮轴。排气门120的打开和关闭的正时被排气凸轮轴127调节。可以为发动机102的每组汽缸提供排气凸轮轴（未示出）。通常例如经由带或链由曲轴116的旋转来驱动进气凸轮轴和排气凸轮轴的旋转。
凸轮相位器调节相关联的凸轮轴的旋转。仅作为示例，进气凸轮相位器128调节进气凸轮轴126的旋转。进气凸轮相位器128可以例如相对于曲轴116的旋转、相对于活塞的位置、相对于另一凸轮轴等等来调整进气凸轮轴126的旋转。仅作为示例，进气凸轮相位器128可以延迟或提前进气凸轮轴126的旋转，从而改变进气门118的打开和关闭正时。排气凸轮相位器129调节排气凸轮轴127的旋转。相对于曲轴116的旋转调整凸轮轴的旋转可以被称为凸轮轴定相。
气门致动器模块130控制进气凸轮相位器128。气门致动器模块130或者另一致动器模块可以控制排气凸轮相位器129的操作。凸轮相位器可以被电致动或者液压致动。液压致动的凸轮相位器基于被供应给凸轮相位器的液压流体（例如油）的压力来操作。电致动的凸轮相位器使用电源来操作。
可变气门升程（VVL）机构136（图1B）关联于进气门118。仅作为示例，VVL机构136可以包括可变滚柱指形从动件（SRFF）机构。虽然将作为SRFF示出并讨论VVL机构136，但是VVL机构136可以包括使得能够将相关联的气门提升到两个或更多个分立升程位置的其他类型的气门升程机构。此外，虽然与进气门118相关联地示出并讨论VVL机构，不过另一VVL机构可以类似地应用于排气门120。仅作为示例，可以为每个汽缸的每个气门提供一个VVL机构。
VVL机构136包括升程调节器138和凸轮从动件140。凸轮从动件140与进气门118的气门杆142机械接触。偏置装置143将气门杆142偏压成接触凸轮从动件140。凸轮从动件140也与进气凸轮轴126和升程调节器138机械接触。
进气凸轮轴126绕凸轮轴轴线144旋转。进气凸轮轴126包括多个凸轮凸角，所述凸轮凸角包括低升程凸轮凸角和高升程凸轮凸角，例如低升程凸轮凸角146和高升程凸轮凸角148。仅作为示例，进气凸轮轴126针对每个汽缸的每个进气门可以包括一个低升程凸轮凸角和一个高升程凸轮凸角。排气凸轮轴127针对每个汽缸的每个排气门可以包括一个低升程凸轮凸角和一个高升程凸轮凸角。虽然将仅讨论进气门118的提升，不过本申请也可以应用于排气门和其他进气门。
低和高升程凸轮凸角146和148随进气凸轮轴126旋转。当进气门118打开时空气可以通过入口通路150流到汽缸114内。当进气门118关闭时阻挡住通过入口通路150进入汽缸114内的气流。进气门118经由进气凸轮轴126被选择性地打开和关闭。更具体地，低升程凸轮凸角146和高升程凸轮凸角148中的一个在给定燃烧循环期间打开和关闭进气门118。
接触凸轮从动件140的凸轮凸角沿气门杆142和升程调节器138的方向向凸轮从动件140施加力。凸轮从动件140也可以被称为摇臂。升程调节器138可摺叠以允许进气门118被打开至两个分立位置：低升程位置和高升程位置。液压流体152的压力可以被控制成控制低升程凸轮凸角146和高升程凸轮凸角148中的一个在给定燃烧循环期间打开进气门118。
在进气门118以低升程状态操作期间，低升程凸轮凸角146导致VVL机构136根据低升程凸轮凸角146的几何构型枢转。低升程凸轮凸角146导致的VVL机构136的枢转使进气门118打开第一预定量或距离。在以高升程状态操作期间，高升程凸轮凸角148导致VVL机构136根据高升程凸轮凸角148的几何构型枢转。高升程凸轮凸角148导致的VVL机构136的枢转使进气门118打开第二预定量或距离。第二预定量或距离大于第一预定量或距离。
流体控制阀154调整液压流体152的压力。气门致动器模块130或另一致动器模块控制流体控制阀154以便控制液压流体152的压力。流体控制阀154也可以被称为控油阀（OCV）。
曲轴位置传感器160（图1A）监测N个齿的轮162并且基于该N个齿的轮162的旋转来产生曲轴位置信号。仅作为示例，曲轴位置传感器160可以包括可变磁阻（VR）传感器或另一合适类型的曲轴位置传感器。N个齿的轮162随曲轴116旋转。
歧管绝对压力（MAP）传感器164监测进气歧管104内的压力并且基于该压力产生MAP信号。在各种实施方式中，进气歧管104内的真空可以被测量，其中相对于环境压力测量所述真空。质量空气流速（MAF）传感器166监测流动穿过节气门106的空气的质量流速，并且基于该质量流速产生MAF信号。
汽缸压力传感器168测量汽缸114内的压力并且基于汽缸114内的压力产生汽缸压力信号。可以为发动机102的每个汽缸提供汽缸压力传感器。在各种实施方式中，可以省略汽缸压力传感器。一个或更多个其他的传感器也可以被应用。
发动机102传输扭矩至变速器170。变速器170可以包括手动型变速器、自动型变速器、手动-自动型变速器或另一适当类型变速器。变速器170可以经由变速器输出轴172和传动系（未示出）传输扭矩至一个或更多个轮（未示出）。
发动机控制模块（ECM）180控制发动机102的操作。更具体地，ECM 180经由节气门致动器模块108控制节气门106并且经由燃料致动器模块112控制燃料喷射器。ECM 180经由火花致动器模块124控制火花塞。ECM 180经由气门致动器模块130控制进气门和排气门的定相。ECM 180也可以经由气门致动器模块130控制进气门和排气门的提升。
ECM 180选择性地获知N个齿的轮162的每对相继齿之间的距离。基于获知的距离以及曲轴位置信号，ECM 180产生第二曲轴位置信号。ECM 180基于第二曲轴位置信号产生发动机转速信号。在给定曲轴位置处的发动机转速信号指示出在该曲轴位置处的瞬态发动机转速。
ECM 180可以相应地基于燃烧循环的预定曲轴位置处的两个或更多个瞬态发动机转速的平方来确定汽缸114的燃烧循环的指示功。ECM 180可以基于所述指示功和发动机102的位移容积来确定汽缸114的燃烧循环的指示平均有效压力（IMEP）。ECM 180针对发动机102的每个汽缸的每个燃烧循环确定IMEP。在各种实施方式中，ECM 180可以基于汽缸压力传感器测量的汽缸压力来确定IMEP。
基于IMEP，ECM 180可以确定在该燃烧循环期间发动机是否不发火并且执行一个或更多个其他措施，例如调节一个或更多个发动机操作参数。仅作为示例，发动机操作参数可以包括基于汽缸114内燃烧50%燃料（CA50）时的曲轴转角而定的凸轮轴定相、进气和/或排气门升程状态、点火正时和/或一个或更多个其他的合适的发动机操作参数。
ECM 180可以使用IMEP和预定数量的先前IMEP（分别针对汽缸114的先前燃烧循环所确定）来确定汽缸114的变化系数（COV）。ECM 180可以针对每个汽缸确定COV。ECM 180基于汽缸的COV确定并指示出汽缸内是否发生不发火。
现在参考图2，示出了包括ECM 180的示例性部分的发动机控制系统的功能框图。驾驶员扭矩模块204可以基于一个或更多个驾驶员输入来确定驾驶员扭矩请求208，所述输入例如加速器踏板位置、制动踏板位置、巡航控制输入和/或一或更多个其他合适的驾驶员输入。可以基于驾驶员扭矩请求208和/或一个或更多个其他扭矩请求来控制一个或更多个发动机操作参数。
例如，节气门控制模块212可以基于驾驶员扭矩请求208来确定所需节气门开度216。节气门致动器模块108可以基于所需节气门开度216来调节节气门106的开度。火花控制模块220可以基于驾驶员扭矩请求208来确定所需火花正时224。火花致动器模块124可以基于所需火花正时224来产生火花。
燃料控制模块228可以基于驾驶员扭矩请求208来确定一个或更多个所需燃料添加参数。例如，所需燃料添加参数232可以包括燃料喷射正时和燃料喷射量。燃料致动器模块112可以基于所需燃料添加参数232来致动燃料喷射器以喷射燃料。
气门控制模块236可以基于驾驶员扭矩请求208来确定所需升程状态240、所需进气相位角244和所需排气相位角248。所需升程状态240可以是高升程状态和低升程状态中的一种。气门致动器模块130基于所需升程状态240控制给定时间处气门以高升程状态或低升程状态的操作。气门致动器模块130可以分别基于所需进气和排气相位角244和248来控制进气和排气凸轮轴定相。
滤波器模块252基于使用曲轴位置传感器160产生的曲轴位置256来产生对（瞬态）曲轴位置、（瞬态）发动机转速以及曲轴加速度的估计。滤波器模块252分别产生曲轴位置（没有具体示出）、发动机转速260和加速度（没有具体示出）来指示出所述估计。滤波器模块252可以使用例如基于Kalman的滤波器、基于Chebyshev的滤波器、基于Butterworth II型的滤波器或另一合适类型的滤波器来产生估计。
IMEP模块264为汽缸114的燃烧循环确定IMEP 268。IMEP模块264可以基于燃烧循环的指示功确定该燃烧循环的IMEP 268。IMEP模块264进一步基于发动机102的位移容积来确定燃烧循环的IMEP 268。IMEP 模块264 可以相应地基于燃烧循环的预定曲轴位置处的发动机转速260的两个或更多个值的平方来确定汽缸114的燃烧循环的指示功。IMEP 模块264针对发动机102的每个汽缸的每个燃烧循环确定指示功和IMEP 268。在各种实施方式中，IMEP 模块264 可以基于使用汽缸压力传感器测量的汽缸压力来确定指示功和/或IMEP 268。
变化系数（COV）模块272基于分别针对汽缸114的预定数量的先前的（例如最近的）燃烧循环所确定的预定数量的IMEP 268的值来确定汽缸114的COV 276。COV模块272可以例如将COV 276设定成等于预定数量的IMEP 268的值除以IMEP 268的值的平均值的标准偏差。COV模块272分别基于汽缸的IMEP值确定每个汽缸的COV。
不发火指示模块280基于汽缸114的COV 276指示出汽缸114内是否发生不发火。不发火指示模块280产生指示出汽缸114内是否发生不发火的不发火数据284。不发火指示模块280也基于通过每个汽缸的相应COV来确定每个其他汽缸内是否发生不发火并且相应地产生不发火数据284。例如，当汽缸的COV大于预定值时不发火指示模块280可以确定并指示出在汽缸内发生不发火。仅作为示例，当汽缸的COV是百分之十八（18%）或更多时不发火指示模块280可以指示出在汽缸内发生不发火。
具有故障VVL机构的汽缸将具有与其他汽缸不同的燃烧特性（例如燃烧率）。例如，具有故障VVL机构的汽缸可以比一个或更多个其他汽缸呈现更高水平的不发火。具有故障VVL机构的汽缸可以例如比具有可靠VVL机构的汽缸更频繁地呈现不发火，具有故障VVL机构的汽缸会比具有可靠VVL机构的汽缸呈现更加可观察到的不发火（例如更大COV）。
当VVL机构故障时，相关联的气门将被卡在高升程状态和低升程状态中的一种的操作中，而与所需升程状态240是高升程状态还是低升程状态无关。例如，当VVL机构故障时，当所需升程状态240是高升程状态和当所需升程状态240是低升程状态这两种情况时，相关联的气门都可能被卡在高升程状态。
存储模块288为汽缸存储不发火数据284。例如，存储模块288可以跟踪不发火指示模块280指示出预定时间段上或预定数量的发动机循环期间针对每个汽缸发生不发火的次数。存储模块288也可以存储每个汽缸的COV 276的值。
故障探测模块290可以包括转变命令模块292和故障指示模块294。当一个或更多个使能条件被满足时，转变命令模块292命令气门控制模块236将所需升程状态240转变成升程状态中的另一个。仅作为示例，当汽缸的COV大于预定值、汽缸的COV大于一个或更多个汽缸的COF至少预定量、以及/或者当不发火指示模块280探测到一个或更多个不发火时，转变命令模块292可以命令气门控制模块236执行转变。
当所需升程状态240被设定成高升程状态时，气门控制模块236响应于命令将所需升程状态240转变成低升程状态。当所需升程状态240被设定成低升程状态时，气门控制模块236响应于命令将所需升程状态转变成高升程状态。
当所需升程状态240被设定成低升程状态并且气门控制模块236响应于命令将所需升程状态240转变成高升程状态时，转变命令模块292也可以命令火花控制模块220调节火花正时并且命令气门控制模块236调节进气和/或排气凸轮定相。转变命令模块292可以例如命令火花控制模块220通过在每个燃烧循环调节所需火花正时224一预定量来将火花正时调节至预定正时。当所需升程状态240被初始地设定成低升程状态时，转变命令模块292可以也命令气门控制模块236通过在每个燃烧循环分别调节所需进气和排气相位角244和248一预定量来调节进气和/或排气凸轮定相以实现预定相位角。火花正时的预定正时和进气和/或排气凸轮定相的预定相位角可以是使得在以高升程状态操作期间可更易观察到不发火的被预先确定的校准值。
当接收到命令时将所需升程状态240设定成高升程状态时，可以不执行对火花正时和/或进气和排气相位角的调节。在不调节火花正时以及/或者进气和/或排气凸轮定相的情况下，在以低升程状态操作期间（即在从高升程状态转变到低升程状态之后），可以容易地观察到不发火。
响应于向升程状态中另一个状态的转变，故障指示模块294监测一个或更多个汽缸中是否发生不发火。在向升程状态中的另一个状态转变之后且在执行监视之前故障指示模块294可以等待预定时间段或预定数量的发动机循环。
故障指示模块294基于在向升程状态中的另一个状态转变之前经历不发火的汽缸是否在转变后继续经历不发火来指示出故障是否存在于汽缸的VVL机构中。例如，当在转变之前经历不发火的汽缸在转变之后不经历不发火时，故障指示模块294可以指示出故障存在于VVL机构中。当该汽缸在转变之后继续经历不发火时，故障指示模块294可以指示出没有故障存在于VVL机构中。
在各种实施方式中，当向升程状态中的另一个状态转变之后该汽缸不呈现不发火时，可以在所需升程状态240中执行二次转变。换言之，所需升程状态240可以被转变回升程状态中的原始状态。二次转变可以被执行例如以便通过验证该汽缸在以升程状态中的一个状态操作时经历不发火而在以升程状态中的另一状态操作时不经历不发火从而验证VVL机构中故障的存在性。
故障指示模块294可以基于二次转变之后该汽缸是否经历不发火来指示出故障是否存在于汽缸的VVL机构中。例如，当二次转变之后该汽缸经历不发火时故障指示模块294可以指示出故障存在于汽缸的VVL机构中。当该汽缸在二次转变之后不经历不发火时，故障指示模块294可以指示出没有故障存在于VVL机构中。在向升程状态中的另一个状态的二次转变之后且在执行监视之前，故障指示模块294可以再次等待预定时间段或预定数量的发动机循环。
故障指示模块294经由VVL机构故障指示295指示出该汽缸的VVL机构中是否存在故障。例如，当故障存在于汽缸的VVL机构中时，故障指示模块294可以将VVL机构故障指示295设定成存储器296中的有效状态。当故障不存于VVL机构中时，故障指示模块294可以将VVL机构故障指示295设定成无效状态。例如，VVL机构故障指示295可以是与汽缸的VVL机构内的故障相关联的预定诊断故障码（DTC）。VVL机构内的故障可以是例如断裂的摇臂。
故障指示模块294也可以产生指示出故障的VVL机构是卡在高升程状态还是低升程状态的操作中的VVL机构故障指示295。当汽缸在转变后停止经历不发火和/或在二次转变后经历不发火时，故障指示模块294可以指示出VVL机构被卡在以初始升程状态操作相关联的气门。例如，当所需升程状态240从低升程状态首次转变到高升程状态并且从高升程状态二次转变到低升程状态时，故障指示模块294可以当向高升程状态的首次转变之后汽缸停止经历不发火和/或向低升程状态的二次转变之后汽缸经历不发火时指示出VVL机构卡在低升程状态。
监视模块297可以监视VVL机构故障指示295和/或一或更多个其他的故障指示的产生。响应于VVL机构故障指示295的产生，监视模块297可以例如点亮故障指示灯（MIL）298。基于VVL机构故障指示295，车辆维修员能够识别并更换包括故障并导致不发火的VVL机构。
可以响应于VVL机构故障指示295的产生来采取一个或更多个其他补救措施。仅作为示例，气门控制模块236可以限制将所需升程状态240设定成升程状态中卡住VVL机构的状态。例如，当故障指示模块294指示出VVL机构卡在低升程状态时，气门控制模块236可以将所需升程状态240仅设定到低升程状态并且阻止将所需升程状态240设定到高升程状态。
现在参考图3，示出了确定和指示汽缸的VVL机构内是否存在故障的示例性方法的流程图。控制可以开始于304，在此控制确定不发火是否发生于汽缸内。控制可以另外或者替代性地在304处确定汽缸的COV是否大于预定值和/或汽缸的COV是否比一个或更多个其他汽缸的COV大至少预定量。如果是真，则控制可以继续到306。如果是伪，则控制可以保持在304。
在306，控制可以确定升程状态在当前是否是低升程状态。如果是伪，则控制可以在308处选择性地调节火花正时、进气凸轮相位角和/或排气凸轮相位角并且继续到312。如果是真，则控制可以转移到312。
在312，控制将所需升程状态240转变到升程状态中的另一状态。例如，如果所需升程状态240处于低升程状态，则控制将所需升程状态240转变成高升程状态，并且反之亦然。在316，控制可以确定该汽缸（在转变前经历不发火的）是否仍然经历不发火。如果是伪，则控制可以在320处指示出故障存在于汽缸的VVL机构中，并且控制可以结束。控制也可以在320处指示出VVL机构被卡在转变之前升程状态中的一个状态的操作中。例如，如果所需升程状态240在转变之前处于低升程状态，则控制可以在320处指示出VVL机构卡在低升程状态的操作中。如果在316处是真，则控制可以在324处指示出没有故障存在于发动机102的VVL机构中，并且控制可以结束。
当故障存在于汽缸的VVL机构中时可以采取一个或更多个补救措施。例如，控制可以将所需升程状态240限制成升程状态中VVL机构所被卡住的状态，并且防止所需升程状态240被转变到升程状态中的另一状态。另外或者替代性地，控制可以点亮MIL 298。
现在参考图4，示出了确定和指示汽缸的VVL机构内是否存在故障的示例性方法的流程图。控制可以开始于404，在此控制可以确定是否满足用于确定故障是否存在于汽缸的VVL机构内的一个或更多个使能条件。如果是真，则控制可以继续到406。如果是伪，则控制可以保持在404。
在406，控制可以确定升程状态在当前是否是低升程状态。如果是伪，则控制可以在408处选择性地调节火花正时、进气凸轮相位角和/或排气凸轮相位角并且控制可以前进到412。如果是真，则控制可以转移到412。
控制可以在412处确定一个或更多个汽缸是否已经经历比一个或更多个其他汽缸更高水平的不发火。例如，控制可以在412处确定在预定时间段或预定数量的发动机循环期间已经发生的不发火次数是否大于该时间段或该数量的发动机循环期间一个或更多个其他汽缸内已经发生的不发火次数。控制可以要求不发火次数比所述一个或更多个其他汽缸内的不发火次数大至少预定量。如果是真，则控制可以继续到416-428。如果是伪，则控制可以继续到432-444，其将在下文被进一步讨论。
在416，控制将所需升程状态240转变到升程状态中的另一状态。例如，如果所需升程状态240处于低升程状态，则控制将所需升程状态240转变成高升程状态，并且反之亦然。在420，控制可以确定所述一个或更多个汽缸（在转变之前经历比一个或更多个其他汽缸更高水平的不发火）是否仍经历比一个或更多个其他汽缸更高水平的不发火。如果是伪，则控制可以在428处指示出故障存在于汽缸的VVL机构中，并且控制可以结束。控制也可以在428处指示出VVL机构被卡在转变之前升程状态中的所述一个状态的操作中。例如，如果所需升程状态240在转变之前处于低升程状态，则控制可以在428处指示出VVL机构卡在低升程状态的操作中。如果在420处是真，则控制可以在424处指示出没有故障存在于汽缸的VVL机构中，并且控制可以结束。
如上所述，当412是伪时，控制可以继续到432-444。在432，控制将所需升程状态240转变到升程状态中的另一状态。例如，如果所需升程状态240处于低升程状态，则控制将所需升程状态240转变成高升程状态，并且反之亦然。
在436，控制可以确定一个或更多个汽缸是否在转变之后经历比一个或更多个其他汽缸更高水平的不发火且同时在转变之前不经历更高水平的不发火。例如，控制可以在412处确定在预定时间段或预定数量的发动机循环期间已经发生的不发火次数是否大于该时间段或该数量的发动机循环期间一个或更多个其他汽缸内已经发生的不发火次数。控制可以要求不发火次数比所述一个或更多个其他汽缸内的不发火次数大至少预定量。如果是真，则控制可以在440处指示出故障存在于汽缸的VVL机构中，并且控制可以结束。控制也可以在440处指示出VVL机构被卡在转变之前升程状态中的一个状态的操作中。例如，如果所需升程状态240在转变之前处于低升程状态，则控制可以在440处指示出VVL机构卡在低升程状态的操作中。如果在436处是真，则控制可以在444处指示出没有故障存在于发动机102的VVL机构中，并且控制可以结束。
前文描述实质上仅是说明性的并且决不试图限制本公开、其应用或使用。能够以各种形式来实施本公开的广泛教导。因此，虽然本公开包括具体示例，但是不应该将本公开的真实范围限制于此，这是因为一旦学习了附图、说明书以及所附权利要求，则将显而易见到其他改型。为了清楚的目的，在附图中将使用相同附图标记指代同样的元件。如这里所述，短语“A、B和C中的至少一个”应被解释为使用非排他性逻辑“或”的逻辑（A或B或C）。应被理解，方法中的一个或更多个步骤可以按不同顺序（或同时）被执行而不改变本公开的原理。
如本文使用的，术语“模块”可以是指以下器件的一部分或包含以下器件：专用集成电路（ASIC）；电子电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或成组）；提供描述的功能的其他合适的硬件部件；或上述器件中的一些或全部的组合，诸如在片上系统中。术语“模块”可以包含存储由处理器执行的代码的存储器（共享、专用或成组）。
上面使用的术语“代码”可以包含软件、固件和/或微代码，并且可以涉及程序、例程、函数、类和/或对象。上面使用的术语“共享”表示来自多个模块的一些或全部代码可以使用单个（共享的）处理器来执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可以由单个（共享的）存储器存储。上面使用的术语“成组”表示来自单个模块的一些或全部代码可以采用一组处理器来执行。此外，来自单个模块的一些或全部代码可以使用一组存储器来存储。
本文描述的设备和方法可以通过由一个或更多个处理器执行的一个或更多个计算机程序来实现。计算机程序包含存储在非暂时性有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包含存储的数据。非暂时性有形计算机可读介质的非限制性示例是非易失性存储器、磁存储装置和光学存储装置。

Claims (10)

1.一种用于车辆的系统，所述系统包括：
不发火指示模块，所述不发火指示模块选择性地指示出在发动机的汽缸内发生不发火；
气门控制模块，所述气门控制模块控制所述发动机的汽缸的气门的提升，并且响应于所述不发火指示模块指示出所述汽缸内发生不发火，将所述气门的提升从低升程状态和高升程状态中的一个状态转变成所述低升程状态和所述高升程状态中的另一个状态；和
故障指示模块，所述故障指示模块基于所述不发火指示模块是否指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火而选择性地指示出故障存在于所述汽缸的可变气门升程（VVL）机构中。
2.根据权利要求1所述的系统，其中当所述不发火指示模块没有指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火时所述故障指示模块指示出故障存在于所述VVL机构中。
3.根据权利要求2所述的系统，其中当所述不发火指示模块没有指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火时所述故障指示模块进一步指示出所述气门卡在所述低升程状态和所述高升程状态中的所述一个状态的操作中。
4.根据权利要求2所述的系统，其中当所述不发火指示模块没有指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火时所述故障指示模块进一步指示出故障关联于所述汽缸。
5.根据权利要求2所述的系统，其中当所述不发火指示模块指示出在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后所述汽缸内发生不发火时所述故障模块指示出故障不存在于所述VVL机构中。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括变化系数（COV）模块，所述变化系数模块基于所述汽缸的燃烧循环的指示平均有效压力（IMEP）来确定所述汽缸的变化系数，
其中所述不发火指示模块基于所述IMEP的COV来确定所述汽缸内是否发生不发火。
7.根据权利要求6所述的系统，其中当所述汽缸的COV大于预定值时所述不发火指示模块指示出所述汽缸内发生不发火。
8.根据权利要求1所述的系统，其中当故障存在于所述VVL机构中时所述故障指示模块在存储器内设定预定诊断故障码（DTC）。
9.根据权利要求8所述的系统，还包括监视模块，所述监视模块监视所述存储器并且响应于所述预定DTC的设定来点亮故障指示灯。
10.一种用于车辆的方法，所述方法包括：
选择性地指示出在发动机的汽缸内发生不发火；
控制所述发动机的气门的提升；
响应于所述汽缸内发生不发火的指示，将所述气门的提升从低升程状态和高升程状态中的一个状态转变成所述低升程状态和所述高升程状态中的另一个状态；和
基于在向所述低升程状态和所述高升程状态中的所述另一个状态的所述转变之后是否指示出所述汽缸内发生不发火，来选择性地指示出故障存在于所述汽缸的可变气门升程（VVL）机构中。
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