CN104819063A - 用于测量气门升程并且用于基于气门升程检测气门致动器中的故障的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于测量气门升程并且用于基于气门升程检测气门致动器中的故障的系统和方法。根据本公开的原理的系统包括气门升程确定模块和故障检测模块。气门升程确定模块基于当气门打开时的第一周期和当气门关闭时气门升程传感器所产生的气门升程信号的第一值与当气门打开时气门升程信号的第二值之间的N个差中的至少一个来确定气门升程，其中N是大于1的整数。故障检测模块基于气门升程检测气门致动器中的故障。

Description

用于测量气门升程并且用于基于气门升程检测气门致动器中的故障的系统和方法

相关申请的交叉引用

此申请要求2014年1月31日提交的美国临时专利申请号61/934,238的权益。上述申请的全部披露内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本公开涉及用于测量气门升程并且用于基于气门升程检测气门致动器中的故障的系统和方法。

背景技术

本文所提供的背景技术描述的目的在于从总体上介绍本公开的背景。当前提及的发明人的工作——以在此背景技术部分中所描述的为限——以及在提交时否则可能不构成现有技术的该描述的各方面，既不明示地也不默示地被承认为是针对本发明的现有技术。

内燃发动机在汽缸内燃烧空气与燃料混合物以驱动活塞，这产生驱动扭矩。进入发动机的空气流通过节气门来调节。在火花点火发动机中，节气门调整节气门面积，这增加或减少进入发动机的空气流。当节气门面积增加时，进入发动机的空气流增加。燃料控制系统调整燃料被喷射的速率从而将所需的空气/燃料混合物提供到汽缸和/或实现所需的扭矩输出。增加提供到汽缸的空气与燃料的量增加发动机的扭矩输出。

在火花点火发动机中，火花开始提供到汽缸的空气/燃料混合物的燃烧。在压缩点火发动机中，汽缸中的压缩燃烧提供到汽缸的空气/燃料混合物。火花正时和空气流可以是用于调整火花点火发动机的扭矩输出的主要机构，而燃料流可以是用于调整压缩点火发动机的扭矩输出的主要机构。

发明内容

根据本公开的原理的系统包括气门升程确定模块和故障检测模块。气门升程确定模块基于当气门打开时的第一周期和当气门关闭时气门升程传感器所产生的气门升程信号的第一值与当气门打开时气门升程信号的第二值之间的N个差中的至少一个来确定气门升程，其中N是大于1的整数。故障检测模块基于气门升程检测气门致动器中的故障。

本发明包括以下方案：

1. 一种系统包括：

气门升程确定模块，其基于当气门打开时的第一周期和当气门关闭时气门升程传感器所产生的气门升程信号的第一值与当气门打开时气门升程信号的第二值之间的N个差中的至少一个来确定气门升程，其中N是大于1的整数；以及

故障检测模块，其基于气门升程检测气门致动器中的故障。

2. 如方案1所述的系统，其中当气门升程在气门升程范围之外时，故障检测模块检测气门致动器中的故障。

3. 如方案2所述的系统，其进一步包括控制气门致动器的气门控制模块，其中故障检测模块基于气门控制模块发送到气门致动器的气门升程命令来确定气门升程范围。

4. 如方案1所述的系统，其中气门升程确定模块基于气门升程信号的第一值与气门升程信号的第二值之间的N个差的和来确定气门升程。

5. 如方案1所述的系统，其中气门升程确定模块基于第一周期与第一周期和当气门关闭时的第二周期的和的比率来确定气门升程。

6. 如方案5所述的系统，其进一步包括传感器电压确定模块，其基于在预定周期内从气门升程信号获得并且大于在预定周期期间从气门升程信号获得的其他样本的预定数量的样本来确定当气门关闭时气门升程传感器的输出电压。

7. 如方案6所述的系统，其进一步包括传感器电压标准化模块，其通过将输出电压乘以预定电压与气门关闭时的输出电压的比率来标准化气门升程传感器的输出电压，其中气门升程确定模块基于标准化的输出电压来确定气门升程信号的第一值和第二值。

8. 如方案6所述的系统，其中气门升程确定模块：

基于气门关闭时的输出电压来确定第一阈值和第二阈值；

当气门升程传感器的输出电压小于第一阈值时确定气门打开；以及

当输出电压大于第二阈值时确定气门关闭，其中第二阈值大于第一阈值。

9. 如方案1所述的系统，其中气门包括发动机的进气门和发动机的排气门中的至少一个。

10. 如方案1所述的系统，其进一步包括基于当检测到气门致动器中的故障时的故障状态来控制气门致动器的气门控制模块。

11. 一种方法包括：

基于当气门打开时的第一周期和当气门关闭时气门升程传感器所产生的气门升程信号的第一值与当气门打开时气门升程信号的第二值之间的N个差中的至少一个来确定气门升程，其中N是大于1的整数；以及

基于气门升程检测气门致动器中的故障。

12. 如方案11所述的方法，其进一步包括当气门升程在气门升程范围之外时，检测气门致动器中的故障。

13. 如方案12所述的方法，其进一步包括基于发送到气门致动器的气门升程命令来确定气门升程范围。

14. 如方案11所述的方法，其进一步包括基于气门升程信号的第一值与气门升程信号的第二值之间的N个差的和来确定气门升程。

15. 如方案11所述的方法，其进一步包括基于第一周期与第一周期和当气门关闭时的第二周期的和的比率来确定气门升程。

16. 如方案15所述的方法，其进一步包括基于在预定周期内从气门升程信号获得并且大于在预定周期期间从气门升程信号获得的其他样本的预定数量的样本来确定当气门关闭时气门升程传感器的输出电压。

17. 如方案16所述的方法，其进一步包括：

通过将输出电压乘以预定电压与气门关闭时的输出电压的比率来标准化气门升程传感器的输出电压；以及

基于标准化的输出电压来确定气门升程信号的第一值和第二值。

18. 如方案16所述的方法，其进一步包括：

基于当气门关闭时的输出电压来确定第一阈值和第二阈值；

当气门升程传感器的输出电压小于第一阈值时确定气门打开；以及

当输出电压大于第二阈值时确定气门关闭，其中第二阈值大于第一阈值。

19. 如方案11所述的方法，其中气门包括发动机的进气门和发动机的排气门中的至少一个。

20. 如方案11所述的方法，其进一步包括基于当检测到气门致动器中的故障时的故障状态来控制气门致动器。

本公开的其他适用领域将从详细描述、权利要求和附图变得显而易见。详细描述和具体示例仅意欲用于说明目的而非意欲限制本公开范围。

附图说明

本公开将从详细描述和附图得到更完全理解，其中：

图1是根据本公开的原理的示例性发动机系统的功能方框图；

图2是根据本公开的原理的示例性气门组和示例性气门升程传感器的侧视图；

图3是根据本公开的原理的示例性控制系统的功能方框图；

图4和5是示出根据本公开的原理的示例性控制方法的流程图；以及

图6是示出根据本公开的原理的示例性气门升程信号的图。

图中，参考数字可以重复用来识别类似和/或相同元件。

具体实施方式

气门组控制发动机中的气门的操作。在一些情况下，气门组可以控制气门被提升的量，称为气门升程。气门升程传感器输出指示气门升程的气门升程信号（诸如电压信号）。气门升程可以基于气门升程信号来确定，并且当气门升程与预期的不同时可以检测气门组中的故障。

气门升程可以基于气门升程信号的最大值与气门升程信号的最小值之间的单个差来确定。然而，以此方式确定气门升程可能由于与气门升程信号相关的不足的信噪比而导致气门升程的不精确。气门升程的不精确可能导致气门组中的故障的错误检测。

根据本公开的系统和方法基于由气门升程传感器产生的气门升程信号（诸如电压信号）来确定气门升程并且当气门升程与预期的不同时检测气门组中的故障。在一个示例中，系统和方法基于当气门打开时的第一周期与第一周期和当气门关闭时的第二周期的和的比率来测量气门升程。在另一个示例中，系统和方法基于当气门关闭时气门升程传感器的输出电压与当气门打开时气门升程传感器的输出电压之间的多个差来测量气门升程。

以这些方式确定气门升程可以提高气门升程精确度（不管气门升程信号的信噪比如何），并且由此防止气门组中的故障的错误检测。此外，系统和方法可以通过获知当气门关闭时气门升程传感器的输出电压并且基于所获知的电压来标准化输出电压来改进气门升程信号的信噪比。例如，系统和方法可以将输出电压乘以额定电压与所获知的电压的比率来标准化输出电压。尽管在发动机的背景下描述系统和方法，但是系统和方法可以用来在除了发动机的气门组之外的气门致动器（诸如水泵的气门致动器）中测量气门升程和检测故障。

现在参照图1，发动机系统100包括燃烧空气/燃料混合物以产生用于车辆的驱动扭矩的发动机102。发动机102所产生的驱动扭矩的量是基于来自驾驶者输入模块104的驾驶者输入。驾驶者输入可以基于加速踏板的位置。驾驶者输入也可以基于巡航控制系统，该巡航控制系统可以是改变车辆速度以维持预定跟车间距的自适应巡航控制系统。

空气通过进气系统108被吸入到发动机102中。进气系统108包括进气歧管110和节气门阀112。节气门阀112可以包括具有可旋转叶片的蝶形阀。发动机控制模块（ECM）114控制节气门致动器模块116，该节气门致动器模块调节节气门阀112的开度以控制被吸入到进气歧管110中的空气的量。

来自进气歧管110的空气被吸入到发动机102的汽缸中。然而发动机102可以包括多个汽缸，但是为了说明目的，展示单个代表性汽缸118。仅举例而言，发动机102可以包括2、3、4、5、6、8、10和/或12个汽缸。ECM 114可以停用一些汽缸，这在某些发动机操作条件下可以提高燃料经济性。

发动机102可以使用四冲程循环来操作。以下描述的四个冲程称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程以及排气冲程。在曲轴（未示出）的每转过程中，四个冲程中的两个在汽缸118内发生。因此，汽缸118需要曲轴两转来经历所有四个冲程。

在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气门122被吸入到汽缸118中。EMC 114控制燃料致动器模块124，该模块调节燃料喷射以实现所需的空气/燃料比。燃料可以在中心位置或多个位置处（诸如靠近每个汽缸的进气门122）被喷射到进气歧管110中。在各个实施中，燃料可以直接喷射到汽缸中或者喷射到与汽缸相关的混合室中。燃料致动器模块124可以暂停对被停用的汽缸的燃料喷射。

所喷射的燃料在汽缸118中与空气混合并且产生空气/燃料混合物。在压缩冲程期间，汽缸118内的活塞（未示出）压缩空气/燃料混合物。发动机102可以是压缩点火发动机，在此状况下汽缸118中的压缩点燃空气/燃料混合物。替代地，发动机102可以是火花点火发动机，在此状况下火花致动器模块126基于来自ECM 114的信号激励火花塞128在汽缸118中产生火花，这点燃空气/燃料混合物。火花的正时可以相对于活塞位于其最顶部位置（称为上止点（TDC））的时间来指定。

火花致动器模块126可以由指定在TDC之前或之后多久产生火花的火花正时信号来控制。因为活塞位置与曲轴旋转直接有关，所以火花致动器模块126的运行可以与曲轴转角同步。在各个实施中，火花致动器模块126可以暂停对停用的汽缸提供火花。

产生火花可以称为点火事件。火花致动器模块126可以具有对于每个点火事件改变火花正时的能力。当火花正时信号在最后一次点火事件与下一次点火事件之间变化时，火花致动器模块126甚至可能能够对于下一个点火事件改变火花正时。在各个实施中，发动机102可以包括多个汽缸，并且火花致动器模块126可以对于发动机102中的所有汽缸将火花正时相对于TDC改变相同的量。

在燃烧冲程期间，空气/燃料混合物的燃烧驱动活塞向下，由此驱动曲轴。燃烧冲程可以被定义为活塞到达TDC与活塞返回到下止点（BDC）的时间之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动，并且通过排气门130排出燃烧副产物。燃烧副产物通过排气系统134从车辆排出。

进气门122可以由进气凸轮轴140控制，而排气门130可以由排气凸轮轴142控制。进气门122和进气凸轮轴140可以是进气门组144的一部分，而排气门130和排气凸轮轴142可以是排气门组146的一部分。在各个实施中，多个进气凸轮轴（包括进气凸轮轴140）可以控制用于汽缸118的多个进气门（包括进气门122）和/或可以控制多排汽缸（包括汽缸118）的进气门（包括进气门122）。类似地，多个排气凸轮轴（包括排气凸轮轴142）可以控制用于汽缸118的多个排气门和/或可以控制用于多排汽缸（包括汽缸118）的排气门（包括排气门130）。

进气门122打开的时间可以通过进气凸轮相位器148相对于活塞TDC来改变。排气门130打开的时间可以通过排气凸轮相位器150相对于活塞TDC来改变。气门致动器模块158可以基于来自ECM 114的信号来控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。在实施时，可变气门升程也可以由气门致动器模块158来控制。

气门致动器模块158可以将进气门组144和排气门组146在第一升程状态与第二升程状态之间切换。进气门组144和排气门组146在第一升程状态下运行时可以将进气门122和排气门130提升第一量。进气门组144和排气门组146在第二升程状态下运行时可以将进气门122和排气门130提升大于第一量的第二量。

气门致动器模块158可以通过禁用进气门122和/或排气门130的打开来停用汽缸118。气门致动器模块158可以通过将进气门122与进气凸轮轴140分开来禁用进气门122的打开。类似地，气门致动器模块158可以通过将排气门130与排气凸轮轴142分开来禁用排气门130的打开。在各个实施中，气门致动器模块158可以使用除凸轮轴以外的设备（诸如电磁或电动液压致动器）来控制进气门122和/或排气门130。

进气门122的升程可以使用进气门升程传感器160来测量，而排气门130的升程可以使用排气门升程传感器162来测量。进气门升程传感器160可以输出指示进气门升程的进气门升程（IVL）信号164，而排气门升程传感器162可以输出指示排气门升程的排气门升程（EVL）信号166。进气门升程信号164和排气门升程信号166可以是电压信号。

曲轴的位置可以使用曲轴位置（CKP）传感器180来测量。发动机冷却液的温度可以使用发动机冷却液温度（ECT）传感器182来测量。ECT传感器182可以位于发动机102内或者在冷却液循环的其他位置，诸如散热器（未示出）处。进气歧管110内的压力可以使用歧管绝对压力（MAP）传感器184来测量。在各个实施中，可以测量发动机真空（其是周围空气压力与进气歧管110内的压力之间的差）。

流入到进气歧管110中的空气的质量流量可以使用空气质量流量（MAF）传感器186来测量。在各个实施中，MAF传感器186可以位于壳体（也包括节气门阀112）中。节气门致动器模块116可以使用一个或多个节气门位置传感器（TPS）190来监控节气门阀112的位置。被吸入到发动机102中的空气的周围温度可以使用进气温度（IAT）传感器192来测量。

ECM 114使用来自传感器的信号来做出用于发动机系统100的控制决定和检测进气门组144和排气门组146中的故障。当检测到进气门组144或排气门组146中的故障时，ECM 114可以启动维护指示器194。当被启动时，维护指示器194使用视觉消息（例如，文字、灯和/或符号）、听觉消息（例如，钟声）和/或触觉消息（例如，振动）来指示需要维护。

现在参照图2，示出进气门组144和进气门升程传感器160的示例性实施。虽然仅示出进气门组144和进气门升程传感器160，但是排气门组146和排气门升程传感器162可以是类似的。进气门组144包括进气门122、进气凸轮轴140（图1）、摇臂202、气门弹簧204以及弹簧保持器206。当进气凸轮轴140上的凸角接合摇臂202时，摇臂202将进气门122沿方向A移动并且由此打开进气门122。当凸角与摇臂202分开时，气门弹簧204使得弹簧保持器206偏置从而将进气门122沿方向B移动并且由此关闭进气门122。

进气门升程传感器160可以包括霍尔效应传感器和磁体。霍尔效应传感器可以响应于由磁体产生的磁场和/或磁场的变化来输出电压。霍尔效应传感器的输出电压可以构成进气门升程信号164。霍尔效应传感器可以放置在磁体和弹簧保持器206附近以使得磁场强度随着进气门122打开而改变。磁场强度的改变使得霍尔效应传感器的输出电压改变。

ECM 114（图1）基于进气门升程信号164确定进气门升程。ECM 114可以将进气门升程与气门升程范围相比较并且当进气门升程在气门升程范围之外时检测进气门组144中的故障。气门升程范围可以基于从ECM 114发送到气门致动器模块158的气门升程命令来确定。ECM 144可以用类似的方式来确定排气门升程和检测排气门组146中的故障。

现在参照图3，ECM 114的示例性实施包括传感器电压确定模块302。传感器电压确定模块302确定或获知进气门122关闭时进气门升程传感器160的输出电压。传感器电压确定模块302还确定或获知排气门130关闭时排气门升程传感器162的输出电压。

在一个示例中，传感器电压确定模块302在预定周期内（例如，2秒）从进气门升程信号164取样。进气门升程信号164的值可以随着进气门122关闭而增加。因此，传感器电压确定模块302可以基于大于所有其他样本的预定数量（例如，50个）样本（的平均值）来获知进气门升程传感器160的输出电压。为了避免样本中的噪音，传感器电压确定模块302可以丢弃预定百分比（例如，百分之10）的预定数量的样本，这些样本大于预定数量的样本中的剩余样本。传感器电压确定模块302可以用类似方式获知排气门升程传感器162的输出电压。

传感器电压标准化模块304基于所获知的进气门122的关闭位置的电压来标准化进气门升程传感器160的输出电压。传感器电压标准化模块304可以用类似方式标准化排气门升程传感器162的输出电压。标准化进气门升程传感器160和排气门升程传感器162的输出电压补偿由于例如传感器气隙和/或传感器与传感器之间变化导致的进气门升程信号164和排气门升程信号166的变化。

传感器电压标准化模块304可以基于预定电压（例如，4.5伏）与所获知的电压的比率来标准化进气门升程传感器160的输出电压。例如，传感器电压标准化模块304可以将进气门升程传感器160的输出电压乘以预定电压与所获知的电压的比率来标准化输出电压。预定电压可以是当进气门组144和进气门升程传感器160的所有部件都是标准的时（例如，根据设计意图制造）进气门升程传感器160的输出电压。

气门升程确定模块306分别基于进气门升程传感器160和排气门升程传感器162的标准化的输出电压来确定进气和排气门升程。在一个示例中，气门升程确定模块306基于当进气门122打开时的第一周期与第一周期和当进气门122关闭时的第二周期的和的比率来确定进气门升程。第一周期可以在进气门122开始打开时开始并且可以在进气门122关闭时结束。第二周期可以在进气门122最初关闭时开始并且可以在进气门122开始打开时结束。

气门升程确定模块306可以基于当进气门122打开时从进气门升程信号164获取的样本数量和对应的取样速率（例如，27微秒（μs））来确定第一周期。例如，气门升程确定模块306可以将所获取的样本数量乘以取样速率来获得第一周期。气门升程确定模块306可以基于当气门关闭时从气门升程信号获取的样本数量和取样速率来确定第二周期。例如，气门升程确定模块306可以将所获取的样本数量乘以取样速率来获得第二周期。

气门升程确定模块306可以在进气门升程传感器160的标准化的输出电压小于第一阈值时确定进气门122打开。气门升程确定模块306可以在进气门升程传感器160的标准化的输出电压大于第二阈值时确定进气门122关闭。第一阈值可以是第一预定百分比（例如，百分之80）的所获知的电压，并且第二阈值可以是第二预定百分比（例如，百分之85）的所获知的电压。第二预定百分比可以大于第一预定百分比。

气门升程确定模块306可以将第一周期与第一周期和第二周期的和的比率转换为百分比并且基于该百分比确定进气门升程。例如，气门升程确定模块306可以基于该百分比与进气门升程之间的预定关系来确定进气门升程。预定关系可以实施在查找表和/或方程式中。

在另一个示例中，气门升程确定模块306可以在进气门122打开时获取进气门升程传感器160的标准化的输出电压的样本并且基于所获取的样本来确定进气门升程。气门升程确定模块306可以基于样本电压与所获知的电压之间的差的和来确定气门升程。例如，气门升程确定模块306可以基于差的和与进气门升程之间的预定关系来确定进气门升程。预定关系可以实施在查找表和/或方程式中。

故障检测模块308分别基于进气和排气门升程来检测进气门组144和排气门组146中的故障。在一个示例中，当进气门升程在气门升程范围（该范围可以包括最大气门升程和/或最小气门升程）之外时，故障检测模块308检测进气门组144中的故障。故障检测模块308可以基于从气门控制模块310发送到气门致动器模块158以控制进气门升程的进气门升程命令来确定气门升程范围。当进气门升程大于最大气门升程和/或小于最小气门升程时，故障检测模块308可以检测进气门组144中的故障。

故障检测模块308可以基于可以分别用来确定进气门和排气门升程的一个或多个参数来检测进气门组144和排气门组146中的故障。在一个示例中，故障检测模块308可以基于样本电压与所获知的电压之间的差的和来检测进气门组144中的故障。在另一个示例中，故障检测模块308可以基于进气门122打开时的第一周期与第一周期和进气门122关闭时的第二周期的和的比率来检测进气门组144中的故障。

额外地或替代地，故障检测模块308可以基于对应于第一周期与第一周期和第二周期的和的比率的百分比来检测进气门组144和排气门组146中的故障。例如，当进气门组144在第一升程状态下运行时百分比通常可以是第一百分比（例如，百分之27），并且当进气门组144在第二升程状态下运行时百分比通常可以是第二百分比（例如，百分之35）。因此，故障检测模块308可以将用于检测进气门组144中的故障的阈值设置为等于第一百分比与第二百分比之间的预定百分比（例如，百分之31）。进而，当进气门组144在第一升程状态下运行并且对应于比率的百分比大于预定百分比时，故障检测模块308可以检测进气门组144中的故障。相反，当进气门组144在第二升程状态下运行并且对应于比率的百分比小于预定百分比时，故障检测模块308可以检测进气门组144中的故障。故障检测模块308可以用类似方式检测排气门组146中的故障。

当故障检测模块308检测进气门组144或排气门组146中的故障时，故障检测模块308可以启动维护指示器194。此外，故障检测模块308可以设置诊断故障码（DTC）和/或产生指示故障检测模块308何时检测进气门组144或排气门组146中的故障的信号。

气门控制模块310将指示所需升程状态的所需气门升程输出到气门致动器模块158。节气门控制模块312将指示所需的节气门面积的信号发送到节气门致动器模块116。燃料控制模块314将指示所需的燃料喷射正时和/或所需的燃料喷射量的信号发送到燃料致动器模块124。火花控制模块316将指示所需的火花正时的信号发送到火花致动器模块126。

当检测到进气门组144或排气门组146中的故障时，气门控制模块310、节气门控制模块312、燃料控制模块314和/或火花控制模块315可以采取一个或多个补救动作。在一个实例中，气门控制模块310将所需的升程状态设置为默认升程状态（诸如第二升程状态）。在另一个示例中，节气门控制模块312、燃料控制模块314和火花控制模块315可以调整进气气流、燃料输送和火花产生以限制发动机102的发动机速度和/或扭矩输出。

现在参照图4，用于测量气门升程并用于基于气门升程检测气门组中的故障的第一方法在402开始。在404，该方法确定或获知当气门关闭时气门升程传感器的输出电压。例如，该方法可以在预定周期内（例如，2秒）从气门升程传感器的输出电压获取样本。气门升程传感器的输出电压可以随着气门关闭而增加。因此，该方法可以基于大于所有其他样本的预定数量（例如，50个）样本（的平均值）获知气门升程传感器的输出电压。

在406，方法确定用于确定气门何时打开的第一阈值和用于确定气门何时关闭的第二阈值。第一阈值可以是第一预定百分比（例如，百分之80）的所获知的电压，并且第二阈值可以是第二预定百分比（例如，百分之85）的所获知的电压。第二预定百分比可以大于第一预定百分比。

在408，方法标准化气门升程传感器的输出电压。方法可以基于预定电压（例如，4.5伏）与所获知的电压的比率来标准化气门升程传感器的输出电压。例如，方法可以将进气门升程传感器的输出电压乘以预定电压与所获知的电压的比率来标准化输出电压。当气门组和气门升程传感器的所有部件都是标准的时，预定电压可以是气门升程传感器的输出电压。方法可以每个关键循环一次或每个关键循环多次地获知和标准化气门升程传感器的输出电压。关键循环在点火开关从关切换到运行时开始并且在点火开关从运行切换到关时结束。

在410，方法确定气门是否打开。方法可以在气门升程传感器的标准化的输出电压小于第一阈值时确定气门打开。如果气门打开，则方法在412继续。否则，方法在414继续。

在412，方法确定当气门打开时的第一周期。第一周期可以在气门开始打开时开始并且可以在气门关闭时结束。方法可以基于当气门打开时从气门升程信号获取的样本数量和对应的取样速率（例如，27 μs）来确定第一周期。例如，方法可以将所获取的样本数量乘以取样速率来获得第一周期。

在414，方法确定当气门关闭时的第二周期。第二周期可以在进气门122初始关闭时开始并且可以在进气门122开始打开时结束。方法可以基于当气门关闭时从气门升程信号获取的样本数量和取样速率来确定第二周期。例如，方法可以将所获取的样本数量乘以取样速率来获得第二周期。

在416，方法确定气门是否关闭。方法可以在气门升程传感器的标准化的输出电压大于第二阈值时确定气门关闭。如果气门关闭，则方法在418继续。否则，方法在412继续。

在418，方法确定气门升程。方法可以基于当气门打开时的第一周期与第一周期和当气门关闭时的第二周期的和的比率来确定气门升程。方法可以将第一周期与第一周期和第二周期的和的比率转换为百分比并且基于该百分比确定进气门升程。例如，气门升程确定模块306可以基于该百分比与进气门升程之间的预定关系来确定进气门升程。预定关系可以实施在查找表和/或方程式中。

在420，方法确定气门升程是否在气门升程范围之外。气门升程范围可以包括最大气门升程和/或最小气门升程。方法可以基于发送到气门组以控制气门升程的气门升程命令来确定气门升程范围。如果气门升程在气门升程范围之外，则方法在422继续。否则，方法在404继续。

在422，方法检测气门组中的故障。此外，方法可以设置诊断故障码（DTC）、限制发动机的扭矩输出和/或限制发动机的速度。另外，方法可以将气门组的所需升程状态设置为默认升程状态。例如，气门组可以是在高升程状态或低升程状态下运行的二阶气门组，并且默认升程状态可以是高升程状态。

现在参照图5，用于测量气门升程并用于基于气门升程检测气门组中的故障的第二方法在502开始。在504，该方法确定或获知当气门关闭时气门升程传感器的输出电压。例如，该方法可以在预定周期（例如，2秒）内从气门升程传感器的输出电压获取样本。气门升程传感器的输出电压可以随着气门关闭而增加。因此，该方法可以基于大于所有其他样本的预定数量（例如，50个）样本（的平均值）获知气门升程传感器的输出电压。

在506，方法确定用于确定气门何时打开的第一阈值和用于确定气门何时关闭的第二阈值。第一阈值可以是第一预定百分比（例如，百分之80）的所获知的电压，并且第二阈值可以是第二预定百分比（例如，百分之85）的所获知的电压。第二预定百分比可以大于第一预定百分比。

在508，方法标准化气门升程传感器的输出电压。方法可以基于预定电压（例如，4.5伏）与所获知的电压的比率来标准化气门升程传感器的输出电压。例如，方法可以将进气门升程传感器的输出电压乘以预定电压与所获知的电压的比率来标准化输出电压。当气门组和气门升程传感器的所有部件都是标准的时，预定电压可以是气门升程传感器的输出电压。方法可以每个关键循环一次或每个关键循环多次地获知和标准化气门升程传感器的输出电压。关键循环在点火开关从关切换到运行时开始并且在点火开关从运行切换到关时结束。

在510，方法确定气门是否打开。方法可以在气门升程传感器的标准化的输出电压小于第一阈值时确定气门打开。如果气门打开，则方法在512继续。否则，方法在510继续确定气门是否打开。

在512，方法获取当气门打开时气门升程传感器的标准化的输出电压的样本。在各个实施中，图4和图5的方法可以连续地对气门升程传感器的输出电压取样。例如，方法可以在点火开关切换到运行时以预定速率对气门升程传感器的输出电压取样。此外，方法可以基于所获取的样本来获知气门升程传感器的输出电压。因此，图5的方法可以在方法在504获知气门升程传感器的输出电压之前对气门升程传感器的输出电压取样。

在514，方法确定样本电压与所获知的电压之间的差的和。在516，方法确定气门是否关闭。方法可以在气门升程传感器的标准化的输出电压大于第二阈值时确定气门关闭。如果气门关闭，则方法在518继续。否则，方法在512继续。

在518，方法确定气门升程。方法可以基于样本电压与所获知的电压之间的差的和来确定气门升程。例如，方法可以基于差的和与气门升程之间的预定关系来确定气门升程。预定关系可以实施在查找表和/或方程式中。

在520，方法确定气门升程是否在气门升程范围之外。气门升程范围可以包括最大气门升程和/或最小气门升程。方法可以基于发送到气门组以控制气门升程的气门升程命令来确定气门升程范围。如果气门升程在气门升程范围之外，则方法在522继续。否则，方法在504继续。

在522，方法检测气门组中的故障。此外，方法可以设置诊断故障码（DTC）、限制发动机的扭矩输出和/或限制发动机的速度。另外，方法可以将气门组的所需升程状态设置为默认升程状态。例如，气门组可以是在高升程状态或低升程状态下运行的二阶气门组，并且默认升程状态可以是高升程状态。

现在参照图6，相对于代表时间（以毫秒（ms）为单位）的x轴604和代表电压（以伏为单位）的y轴606来描绘气门升程信号602。气门升程信号602指示二阶气门组将发动机的气门升程的量。气门升程信号602在气门打开时减小。因此，在608示出低升程事件，并且在610示出高升程事件，并且气门在612关闭。

在614，气门在高升程事件610中的第一个之后初始地关闭。在616，当高升程事件610中的第二个开始时，气门开始打开。在618，当高升程事件中的第二个结束时，气门关闭。因此，气门在从616到618的第一周期620期间打开，并且气门在从614到616的第二周期620期间关闭。

系统和方法可以在气门升程信号602小于第一阈值622时确定气门打开。第一阈值622可以是第一预定百分比的所获知的电压。系统和方法可以在气门升程信号602大于第二阈值624时确定气门关闭。第二阈值624可以是第二预定百分比的所获知的电压。第二预定百分比可以大于第一预定百分比。

根据本发明的系统和方法可以获知当气门关闭时由气门升程信号602指示的电压。系统和方法可以将气门升程信号602乘以额定电压与所获知的电压的比率来标准化气门升程信号602。例如，当气门关闭时由气门升程信号602指示的电压可以最初是3.5伏，并且当电压被标准化之后电压可以变高至如所示的约5伏。

系统和方法可以基于第一周期与总周期626（等于第一周期620与第二周期的和）的比率来确定气门升程。在另一个示例中，系统和方法在第一周期期间获取气门升程信号602的样本并且基于样本与所获知的电压之间的差的和来确定气门升程。在一些情况下，系统和方法可以将每个差乘以对应的取样周期以获得代表低升程事件608和高升程事件610中的每一个的曲线内的区域628。系统和方法随后可以基于区域628确定气门升程。

以上描述实质上仅是说明性的，而绝不意欲限制本公开、其应用或使用。本公开的广泛教示可以各种形式来实施。因此，虽然本公开包括具体示例，但是本公开的真实范围不应限于此，因为其他修改将在学习附图、说明书以及随附权利要求之后变得显而易见。如本文所使用，短语A、B和C中的至少一个应解释为意味着使用非排他性的逻辑或的逻辑（A或B或C）。应理解，在不改变本公开的原理的情况下，方法内的一个或多个步骤可以不同的次序（或同时地）执行。

在包括以下定义的此申请中，术语模块可以由术语电路取代。术语模块可以指代以下内容、是其一部分或者包括以下内容：特定应用集成电路（ASIC）；数字、模拟或混合模拟/数字分立电路；数字、模拟或混合模拟/数字集成电路；组合逻辑电路；场可编程门阵列（FPGA）；执行代码的处理器（共享、专用或集群）；存储由处理器执行的代码的内存（共享、专用或集群）；提供所描述的功能性的其他适合的硬件部件；或者以上中的一些或所有的组合，诸如片上系统。

如以上所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指代程序、例程、功能、分类和/或目标。术语共享处理器涵盖执行来自多个模块的一些或所有代码的单个处理器。术语集群处理器涵盖与额外处理器组合执行来自一个或多个模块的一些或所有代码的处理器。术语共享内存涵盖存储来自多个模块的一些或所有代码的单个内存。术语集群内存涵盖与额外内存组合存储来自一个或多个模块的一些或所有代码的内存。术语内存可以是术语计算机可读介质的子集。术语计算机可读介质并不涵盖通过媒体传播的暂时电信号和电磁信号，并且因此可以被认为是有形且永久的。永久的有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性内存、易失性内存、磁性存储器和光学存储器。

此申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由一个或多个处理器所执行的一个或多个计算机程序来执行。计算机程序包括存储在至少一个永久的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序也可以包括和/或依赖于所存储的数据。

Claims (10)

1.一种系统包括：

气门升程确定模块，其基于当气门打开时的第一周期和当气门关闭时气门升程传感器所产生的气门升程信号的第一值与当气门打开时气门升程信号的第二值之间的N个差中的至少一个来确定气门升程，其中N是大于1的整数；以及

故障检测模块，其基于气门升程检测气门致动器中的故障。

2.如权利要求1所述的系统，其中当气门升程在气门升程范围之外时，故障检测模块检测气门致动器中的故障。

3.如权利要求2所述的系统，其进一步包括控制气门致动器的气门控制模块，其中故障检测模块基于气门控制模块发送到气门致动器的气门升程命令来确定气门升程范围。

4.如权利要求1所述的系统，其中气门升程确定模块基于气门升程信号的第一值与气门升程信号的第二值之间的N个差的和来确定气门升程。

5.如权利要求1所述的系统，其中气门升程确定模块基于第一周期与第一周期和当气门关闭时的第二周期的和的比率来确定气门升程。

6.如权利要求5所述的系统，其进一步包括传感器电压确定模块，其基于在预定周期内从气门升程信号获得并且大于在预定周期期间从气门升程信号获得的其他样本的预定数量的样本来确定当气门关闭时气门升程传感器的输出电压。

7.如权利要求6所述的系统，其进一步包括传感器电压标准化模块，其通过将输出电压乘以预定电压与气门关闭时的输出电压的比率来标准化气门升程传感器的输出电压，其中气门升程确定模块基于标准化的输出电压来确定气门升程信号的第一值和第二值。

8.如权利要求6所述的系统，其中气门升程确定模块：

基于气门关闭时的输出电压来确定第一阈值和第二阈值；

当气门升程传感器的输出电压小于第一阈值时确定气门打开；以及

当输出电压大于第二阈值时确定气门关闭，其中第二阈值大于第一阈值。

9.如权利要求1所述的系统，其中气门包括发动机的进气门和发动机的排气门中的至少一个。

10.一种方法包括：

基于当气门打开时的第一周期和当气门关闭时气门升程传感器所产生的气门升程信号的第一值与当气门打开时气门升程信号的第二值之间的N个差中的至少一个来确定气门升程，其中N是大于1的整数；以及

基于气门升程检测气门致动器中的故障。