CN107401439A - 曲轴箱强制通风阀位置传感器电路、组件、系统及方法 - Google Patents

曲轴箱强制通风阀位置传感器电路、组件、系统及方法 Download PDF

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Abstract

一种曲轴箱强制通风(PCV)阀(116)位置传感器电路、组件、系统及方法，该传感器电路包括电源(404)、测量电路(418)、位置计算器(424)和传输器(428)。电源(404)配置成跨PCV阀(116)的弹簧施加电偏压。该电偏压被施加在弹簧(208)的第一端部(232)与弹簧(208)的相反端部(236)之间。测量电路(418)配置成在电偏压被施加的同时测量弹簧(208)的电参数的值。所述电参数指示跨弹簧(208)的电压和通过弹簧(208)的电流中的至少一者。位置计算器(424)配置成基于电参数的值来计算弹簧(208)的电感并基于该电感来计算PCV阀(116)的位置。传输器(428)配置成将指示PCV阀(116)的位置的信号输出。

Description

曲轴箱强制通风阀位置传感器电路、组件、系统及方法
技术领域
本公开涉及机动车辆中的排放控制电路，并且更具体地涉及确定曲轴箱强制通风(PCV)阀的位置的系统和方法。
背景技术
在此提供的背景描述是出于总体上呈现本公开的背景的目的。目前指定的发明人在该背景部分中所描述的程度上的工作以及在提交时原本不能作为现有技术的描述中的各方面既没有明确地也没有隐含地被承认是针对本公开的现有技术。
曲轴箱强制通风(PCV)阀使曲轴箱中的窜气或“废气”再循环回到进气歧管。这使得窜气一旦再循环至进气歧管就与新供应的空气和燃料一起再次燃烧，从而总体上减少排放。
由于联邦法规的改变，PCV阀门将需要对故障和泄漏进行诊断的故障检测方法和系统。目前，许多PCV阀系统使用控制器来限定阀的位置。仅存在传感器确定阀的位置的少数被动阀。
发明内容
本公开的一个目的是提出一种用以对弹簧的电参数的值进行测量并根据测得的值来确定曲轴箱强制通风(PCV)阀的位置的传感器电路、组件、系统和方法。用于曲轴箱强制通风(PCV)阀的传感器电路包括电源、测量电路、位置计算器和传输器。电源配置成跨PCV阀的弹簧施加电偏压。该电偏压施加在弹簧的第一端部与弹簧的相反端部之间。测量电路配置成在电偏压被施加的同时测量弹簧的电参数的值。所述电参数指示跨弹簧的电压和通过弹簧的电流中的至少一者。位置计算器配置成基于电参数的值来计算弹簧的电感并基于该电感来计算PCV阀的位置。传输器配置成输出指示PCV阀的位置的信号。
通过详细描述、权利要求和附图，本公开的其他适用领域将变得明显。详细描述和具体示例仅旨在用于说明的目的，而非旨在限制本公开的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将更充分地理解本公开。
图1是结合在车辆内的PCV模块的功能框图。
图2A是示出了PCV阀处于打开位置的截面图。
图2B是示出了PCV阀处于关闭位置的截面图。
图3A是示出了PCV阀处于打开位置的另一实施方案的截面图。
图3B是示出了PCV阀处于关闭位置的另一实施方案的截面图。
图4是PCV模块的一个实施方案的功能框图。
图5是与发动机控制模块结合在一起的PCV模块的一个实施方案的功能框图。
图6是描绘了PCV模块的示例性操作的流程图。
图7是描绘了PCV模块控制的一个实施方案的流程图。
图8是描绘了PCV模块控制的另一实施方案的流程图。
在附图中，附图标记可以被重复使用以识别类似和/或相同的元件。
具体实施方式
本公开描述了曲轴箱强制通风(PCV)阀位置传感器和操作方法。PCV阀使窜气从发动机的曲轴箱再循环至进气歧管。在一些被动PCV阀中，PCV阀的弹簧将PCV阀偏置到关闭位置中，从而阻止窜气再循环。例如，弹簧可以将凸缘压靠开口。当进气歧管的真空与发动机的曲轴箱的压力之间的差克服弹簧的力时，PCV阀开始打开，从而允许窜气从曲轴箱排放至进气歧管。
当进气歧管的真空与曲轴箱的压力之间的差增大时，PCV阀进一步打开。根据设置弹簧的方式，打开阀可能引起弹簧被压缩或拉伸。为简单起见，下面的公开内容将描述在PCV阀打开时卷簧压缩的设置。当卷簧压缩时，每单位长度的圈数增大，这使卷簧的电感增大。通过测量该电感，可以计算出弹簧的长度，这进而指示阀的位置。于是可以使用PCV阀中已存在的部件(弹簧)来确定PCV阀的位置，而不需要添加分立传感器。
测量电感器的电感的一种方法是将电阻器与电感器串联连接。跨串联连接的电阻器和电感器施加具有可控频率的电源(电流源或电压源)，并且测量跨电感器的电压。等同地，可以测量跨电阻器的电压。改变电源的频率，直到跨电阻器的电压与跨电感器的电压相等为止。然后可以如下所述地根据电阻和频率来计算电感。
图1中呈现了与车辆结合在一起的PCV模块的功能框图。发动机100包括曲轴箱(未示出)，该曲轴箱可能容纳有来自发动机100的气缸的窜气。PCV阀116操作以选择性地使窜气从曲轴箱再循环至进气歧管104，以在发动机100中与新供应的空气和燃料一起再次燃烧。
发动机100由发动机控制模块(ECM)108控制，发动机控制模块108与遍及发动机100的传感器(未示出)通信。这些传感器可以包括但不限于：发动机速度传感器、节气门位置传感器(TPS)、氧传感器、空燃比(AFR)传感器、歧管绝对压力(MAP)传感器、加速器位置传感器、质量型空气流量(MAF)传感器、发动机冷却液温度传感器等。
PCV模块112对PCV阀116的位置进行测量并且将该信息例如通过控制器区域网(CAN)总线传送至ECM 108。在一些实施方案中，由PCV模块112进行的每次测量均可以响应于来自ECM 108的明确请求来执行。在其他实施方案中，PCV模块112比如以预定的时间间隔自主地执行至少一些测量。如上所述，PCV阀116选择性地允许气体从发动机的曲轴箱再循环至进气歧管104。
PCV阀116可以是响应于曲轴箱与进气歧管104之间的压力差的被动阀。在其他实施方案中，PCV阀116可以是电控的或利用真空控制的主动阀。即使作为主动阀，PCV阀116仍可以包括弹簧，所述弹簧可以在电致动器或真空致动器不再将PCV阀116推动至打开位置时使PCV阀116返回至关闭位置。相反地，所述弹簧可以在电致动器或真空致动器不再将PCV阀116推动至关闭位置时使PCV阀116返回至打开位置。本公开的原理可以用来验证PCV阀116如所期望的那样响应于所施加的控制，这可以检测PCV阀116的诸如卡住或粘住状况之类的状况。
在图2A中，截面图示出了PCV阀116处于打开位置的示例性实施方案。PCV阀116包括壳体200、柱塞204和弹簧208。在示出的实施方案中，弹簧208围绕柱塞204同心地设置。壳体的肩部240形成用于弹簧208的第一端部的座部，从而阻止弹簧208朝向进气歧管104移动，而柱塞204能够向上延伸经过肩部240。
壳体200的端部244限定通向发动机100的曲轴箱的开口。柱塞204的最接近壳体200的端部244的端部包括凸缘212。凸缘212形成用于弹簧的第二端部236的座部，从而将弹簧208保持在凸缘212与壳体200的肩部240之间。
曲轴箱的开口比凸缘212小。因此，当弹簧208被拉伸并且凸缘212搁置在壳体的端部244上时，PCV阀116关闭。当曲轴箱与进气歧管104之间的压力差克服弹簧208的力时，柱塞204向上移动至图2A中示出的位置，从而压缩凸缘212与壳体的肩部240之间的弹簧。当柱塞204朝向进气歧管104移动时，凸缘212与壳体200的端部244分离，从而允许窜气流动穿过PCV阀116。图2A中示出的位置可以对应于完全打开的PCV阀116。
在图2B中，截面图示出了处于关闭位置的PCV阀116。由于弹簧208被拉伸，凸缘212对通向曲轴箱的开口进行密封，从而阻止窜气通过PCV阀116排出。尽管图2A和图2B示出了PCV阀116的两个位置，但是阀可以根据施加的压力差而在这些位置之间变化。
现在参照图2A和图2B，从PCV模块112至PCV阀116连接有第一导线216和第二导线220。导线216和220穿过限定壳体200的开口的双导体端口228进入PCV阀116。为了更好地密封PCV阀116，双导体端口228可以是包括用于导线216和220的外部端子以及用于连接至弹簧208的对应的内部端子的气密密封部，被完全封装的导体电连接相应的端子。第二导线220如由虚线224所示的那样延伸穿过柱塞204的中央并连接至弹簧208的第二端部236。第一导线216连接至弹簧208的第一端部232。
机械止挡部248位于壳体200的肩部240上以保持弹簧208的第一端部232并阻止弹簧208旋转。机械止挡部248还可以是用于使第一导线216电连接至弹簧208的安装点。可以以类似方式在凸缘212上设置止挡部(未示出)以保持弹簧208的第二端部236并进一步阻止弹簧208旋转。机械止挡部248可以是凸起的止动部、袋状部、熔接部或钎焊接合部。
参照图3A和图3B，示出了PCV阀300分别处于打开位置和关闭位置的另一实施方案。第一导线216和第二导线220从PCV模块112连接至PCV阀116。在该实施方案中，第一导线216穿过限定壳体200的第一开口的第一单导体端口304进入PCV阀116。第二导线220穿过限定壳体200的第二开口的第二单导体端口308进入PCV阀116。该替代性实施方案例如通过允许每条导线较容易地附接至弹簧208的与该导线相应的端部而允许导线216和220在分隔开的位置处进入PCV阀的壳体200，这可能是较期望的。
在图4中，PCV模块112的示例性实施方案实现了用于测量弹簧208的电感的电路。具体地，PCV模块112包括电流源(电源)404、串联电阻(阻抗)如电阻器408、第一电压监测器412和第二电压监测器416。另外，PCV模块112包括电流源控制器400、测量控制器418、电感计算器420、阀位置计算器424和通信接口(传输器)428。尽管出于说明目的示出了一种电感测量技术，但是存在用于测量导线的电感的多种其他电路配置和方法。
在图5中，PCV阀112被示出为具有分别连接至弹簧208的第一端部232和弹簧208的第二端部(相反端部)236的第一导线216和第二导线220。导线216和220穿过PCV阀116的壳体200中的双导体端口228延伸至PCV模块112。在PCV模块112内，第一导线216连接至电阻器408。电阻器408连接至电流源404的第一端子。第二导线220连接至电流源404的第二端子，电源404可以系统接地或大地接地。
电阻器408可以物理上位于PCV模块112内，如图4中所示；然而，电阻器408可以位于PCV阀116内。可能较期望的是，使电阻器408位于PCV模块112内，以避免由PCV阀116中的温度变化引起的电阻改变。
电源如电流源404向电路施加电偏压，比如交流电。电流源控制器400控制电流源404，包括启用和停止施加通过电路的电流以及调节电流源404的频率。
第一电压监测器412测量电阻器408与弹簧208之间的端子相对于地的电压，即，跨弹簧208的电压。在各种其他实施方案中，第一电压监测器412可以测量跨电阻器408的电压。第二电压监测器416测量跨电流源404的电压。
测量控制器(测量电路)418接收来自电压监测器412和416的电压数据并控制电流源控制器400。如图7和图8中进一步描述的，测量控制器418可以调节电流源404的频率，直到跨弹簧208(或者等同地，跨电阻器408)的电压为跨电流源404的电压的一半为止。
于是，当电压比为一比二时，电感计算器420可以利用以下等式来计算电感：
电流源404的频率可能已经经由数字命令或模拟命令被提供给电流源控制器400。于是，等式(1)中使用的频率可以仅是命令频率。在其他实施方案中，等式(1)中使用的频率可以比如由第二电压监测器416测得。
其他实施方案可以使用用于计算电感的不同的方法或等式以及电路配置。例如，PCV模块112可以在包括与弹簧208串联的电流感测电阻器的电路中对弹簧208的电感进行测量。在该实施方案中，电偏压可以是跨弹簧208以已知频率施加的电压。通过利用监测器测量峰值电流，可以使用以下等式计算电感：
通过使用另一种计算电感的方法和电路配置，PCV模块112可以在包括与弹簧208串联的电阻器以及与弹簧208并联的电容器的电路中测量弹簧208的电感。在该实施方案中，电偏压可以是跨弹簧208施加的电压。可以利用将电阻器、电容器和弹簧208连接的端子上的扫频来确定电路的谐振频率。可以使用以下等式通过谐振频率来计算电感：
一旦计算出电感，阀位置计算器(位置计算器)424就可以通过计算弹簧的长度(l)来确定阀的位置。阀位置计算器424利用弹簧的电感与弹簧的长度之间的反比例关系来确定阀位置，如以下等式中所示：
弹簧的电感通过等式(1)、等式(2)、等式(3)或计算电感的其他方法来计算。弹簧中的线圈的数目(N)、弹簧的横截面面积(A)、柱塞的磁导率(μr)和磁导率常数(μ0)全部都是可以根据经验确定的常数、已知值或常量值。
弹簧的长度(l)指示弹簧208的拉伸量或压缩量，从而指示柱塞204的位置。柱塞204的位置限定PCV阀116是打开、关闭或者是在某种程度上打开或关闭。因此，一旦计算出弹簧的长度(l)，就会知道阀位置。接着，阀位置计算器424使用通信接口428将阀位置传送至ECM 108，其中，通信接口428可以使用控制器区域网(CAN)总线进行通信。如图6中进一步描述的，ECM 108可以被编程成基于PCV阀116的不同于预期位置的测得位置来解决在PCV阀116中检测到的故障。
在图5中，PCV位置测试与ECM 500结合在一起。图5示出了与图4中的计算弹簧208的电感的方法相同的方法，但是其中，部件结合到ECM 500中。换言之，PCV阀116的导线216和220与ECM 500直接连接，并且ECM 500执行确定跨弹簧的电感所需的测量、调节和计算，包括在图5至图7中公开的控制方法。如图6中所述，PCV控制504使用测得的阀位置来对PCV阀内的潜在故障进行检测。
在各种替代性实施方案中，在图4中的PCV模块112中或者在图5中的ECM 500中，代替计算弹簧长度或阀位置，PCV控制504可以直接将弹簧的测得电感与弹簧的预期电感进行比较。弹簧的预期电感可以使用如下面详细论述的用以确定预期的阀位置的类似方法例如查找表来确定。
此外，为了省去计算图4和图5中的电路中的电感，该控制可以直接使用跨弹簧的电压等于跨电流源的电压的一半时的频率。于是可以根据经验确定的阀的参考位置值或预期位置值将被指定为频率，而不是阀位置。频率的这种比较可以减少计算次数。
在图6中，流程图描绘了PCV模块的示例性操作。简而言之，在620处计算PCV阀位置，并且在640处将该PCV阀位置与在以下三种条件下预期的PCV阀位置进行比较：当发动机处于怠速612时、当发动机正在加速624时以及当发动机处于巡航模式632时。在其他实施方案中，PCV模块112可以连续地计算阀位置或者根据任何其他车辆条件或时间要求来计算阀位置。
可以在发动机处于怠速612或正在加速624时计算阀位置，因为这些条件可以具有充分表征的预期的阀位置。当发动机处于怠速612时，存在有导致进气歧管与曲轴箱之间的较高压力差的较高的歧管真空；因此，预期PCV阀116将处于进一步打开的位置，使得弹簧如图2A中示出的那样被压缩。相反地，当发动机正在加速624时，存在有导致进气歧管与曲轴箱之间的较低压力差的较低的歧管真空；因此，预期PCV阀116将处于进一步关闭的位置，使得弹簧如图2B中示出的那样被拉伸。
控制在604处开始，在604处，计时器启动并且计数器CountTOT、CountIDLE和CountACCEL设定为零。在608处将IdleFlag和AccelFlag清零。响应于在612处发动机处于怠速，控制在616处设定IdleFlag并接着转移至620以确定阀位置。
仅作为示例，可以基于来自TPS、AFR传感器、MAP传感器、发动机速度传感器等的输入来考虑发动机处于怠速状态。例如，如果发动机速度在预定时间段内保持相对不变、AFR处于化学计量比并且节气门位置以预定量打开，则可以认为发动机处于怠速。
如果在612处发动机并非处于怠速，则控制在624处确定发动机是否正在加速。例如，使用TPS和发动机速度传感器，可以响应于节气门位置打开超过预定量并且发动机速度在预定时间段内的变化高于阈值而确定发动机正在加速。响应于在624处发动机加速，控制将在628处设定AccelFlag并转移至620以确定阀位置。
如果在624处发动机不是在加速，则控制转移至632以确定发动机是否处于巡航模式。如果发动机处于巡航模式，则控制转移至620。可以响应于发动机速度在预定时间段内保持相对不变并且计时器已经超过第二预定时间段如30秒而确定发动机处于巡航模式。在604处启动的计时器表示自上次计算阀位置以来的时间量。否则，如果发动机速度并不保持相对恒定或者计时器没有超过第二预定时间段，则控制返回至608。在另一替代性实施方案中，第四判定框可以代替判定框632或置于判定框632之后，其中，第四判定框响应于计时器超过第二预定时间段而指定控制转移至620。
如图7和图8中示出的，在620处，确定阀位置。接着，控制在636处确定预期的阀位置。控制可以参照查找表638来确定阀的预期位置。查找表638可以通过已经位于车辆或发动机100中的传感器如MAP传感器的值来索引。如上所述，PCV阀116的位置是基于进气歧管104中的真空和发动机100的曲轴箱中的压力的；因此，来自MAP传感器的值可以指示PCV阀116的预期位置。
或者，控制可以基于发动机是处于怠速还是正在加速来确定阀的预期位置。例如，预期的阀位置可以取决于已经设定了IdleFlag还是AccelFlag。如上所述，预期PCV阀116在发动机处于怠速时进一步打开而在发动机正在加速时进一步关闭。
一旦使用上述方法中的任一方法确定了预期的阀位置，控制就转移至640。响应于在640处计算出的阀位置与预期的阀位置之间的差的绝对值大于预定阈值，在644处CountTOT增加；否则控制在688处将计时器重置并返回至608。当计算出的阀位置与预期的阀位置之间的差超过预定阈值时，PCV阀没有处于预期位置；因此，已发生故障。
CountTOT至少通过预定的阈值量来追踪故障总数，即，PCV阀116不在期望位置的次数。保持CountTOT允许控制在一次故障发生后或在发生故障的次数超过故障阈值后执行补救措施。CountTOT包括在PCV阀116中发生的所有故障，无论故障是在发动机处于怠速时发生、在正在加速时发生还是处于巡航模式时发生。
在644处CountTOT增加之后，控制转移至648。响应于IdleFlag被设定，在652处CountIDLE增加。CountIDLE在发动机处于怠速时通过预定的阈值量来追踪故障数目或PCV阀116不处于预期位置的次数。于是，如果在发动机处于怠速时发生一定数目的故障，则控制可以执行各种补救措施或者使用单独的控制策略。响应于在656处CountIDLE超过怠速故障阈值，控制可以执行怠速补救措施660。
这些怠速补救措施可以包括特别是针对在预期的阀位置为某种程度打开的情况下PCV阀116保持处于关闭位置的控制策略。在阀卡在打开状态时与卡在关闭状态时发生的故障之间的这种区别可以帮助进一步诊断PCV阀中的故障或泄漏。在660处执行怠速补救措施之后或者如果在656处怠速故障阈值未被超过，则控制继续至680。
返回至648，如果IdleFlag未被设定，则控制继续至664。响应于在664处AccelFlag被设定，在668处CountACCEL增加。与CountIDLE类似，当发动机正在加速且阀在预期位置为关闭的情况下保持处于打开位置时，CountACCEL允许用于PCV阀116的单独的加速补救措施和控制策略。如果在672处CountACCEL超过一定的加速故障阈值，则控制可以在676处执行加速补救措施。
与怠速补救措施类似，加速补救措施提供了当阀卡在打开位置时与卡在关闭位置时的适当补救措施之间的区别。在676处执行加速补救措施之后，或者如果在672处加速故障阈值未被超过，或者如果AccelFlag未被设定，则控制继续至680。
在680处，响应于CountTOT超过总故障阈值，控制在684处执行补救措施。补救措施可以包括点亮故障指示灯、启用或停用汽缸、调节空燃比等。在684处执行补救措施之后，控制在688处将计时器重置并返回至608。
在图7中，流程图描绘了示例性的电感计算方法，其可以被图6调用。控制在704处开始，在704处，电流源404向弹簧208施加电流。如上所述，在其他实施方案中，施加至弹簧的电偏压——即，电流——并非必须是电流。例如，电路可以包括跨弹簧施加电压的电压源。
使用等式1来计算电感，记录跨弹簧施加的电流源的频率。在本实施方案中，记录的频率是用于在等式1中计算电感的频率。该频率是当电压比为一比二——即，当跨弹簧的电压等于跨电流源的电压的一半时——的频率。在替代性实施方案中，算法可以使用电压测量以使用另一等式来计算电感。
然而，重要的是要注意，当计算电感时，在等式1中使用的频率可以是当跨弹簧的电压近似等于跨电流源的电压的一半时的频率。这取决于PCV模块112的精确程度。换言之，跨弹簧的电压与跨电流源712的电压的一半相匹配的程度可以在一定公差内。
仅作为示例，可以使用跨弹簧的电压与跨电流源的电压的一半之间的差的绝对值来确定该公差。该公差可以仅要求差在一定阈值量内或者在一定百分比内。
在另一实施方案中，控制可以考虑频率增加——例如，在728处增大或者在732处减小——以达到一比二的电压比时的频率的量。根据控制使频率增加的方式，施加至电路的频率可能在电压比为一比二时的频率的两侧，而从不会达到该频率。例如，如果频率增加的量导致跨弹簧的电压过低，并且在频率增加之后跨弹簧的电压过高，则控制可以选择使用这两个频率中的任一频率或者这两个频率之间的插值频率作为用于电感计算的频率。
在704处开始施加电流之后，在708处测量跨弹簧的电压和跨电流源的电压。为了计算弹簧的电感，使用电流源的频率来如由等式1示出的那样求解出弹簧208的电感。一旦在712处存在一比二的电压比，即，跨弹簧的电压等于跨电流源的电压的一半，电流源就施加用于求解电感的频率。因此，响应于在712处跨弹簧的电压等于跨电流源的电压的一半，在716处，记录该频率并使用该频率来计算电感，并且停止电流。
如果在712处跨弹簧的电压不等于跨电流源的电压的一半，则控制转移至724。响应于在724处跨弹簧的电压小于跨电流源的电压的一半，在728处电流源控制器400使频率以预定的增加量增大；否则，在732处电流源控制器400将使频率以预定的增加量减小。接着，控制返回以在708处测量在新频率下跨弹簧的电压和跨电流源的电压。在728处频率按增量增大或者在732处频率按增量减小，直到电流源施加用以求解电感的频率——即，在712处，跨弹簧的电压与跨电流源的电压的一半匹配或近似匹配——为止。
在716处，记录该频率，并且停止电流。在720处，比如根据等式1来计算弹簧的电感。在其他实施方案中，在测得电流或谐振频率的情况下，在720处将分别使用等式2或等式3来计算弹簧的电感。
一旦在720处计算出电感，则在736处就根据等式4计算出阀位置。由于弹簧的长度与弹簧的电感成反比，因此可以通过利用如等式4中表示的原理计算出的电感来确定阀位置。换言之，弹簧的长度——即压缩或拉伸——等同于阀位置。一旦在736处计算出阀位置，就在740处传输该阀位置，并且控制在740处结束。
在其他实施方案中，代替使用等式4，控制可以在736处通过访问由跨弹簧的电感索引的查找表来确定阀位置。
在图8中，流程图描绘了电感计算的另一实施方案，其可以被图6调用。控制在804处开始，在804处，电流源404向弹簧208施加电流。在808处，对跨弹簧208的电压和跨电流源404的电压进行测量。响应于在812处跨弹簧的电压在跨电流源的电压的四分之一与四分之三之间，在816处记录频率并且停止电流。该频率比图7中用于计算电感的频率更灵活。图8中示出的方法可能涉及较少的频率增加，从而在一比二的电压比(等式1中使用的电压比)处可能获得不太精确的频率，但结果是更快地计算出电感。
如果在812处电压不在形成一比四与三比四之间的电压比的跨电流源的电压的四分之一与跨电流源的电压的四分之三之间，则控制转移至824。响应于在824处跨电流源的电压的四分之一小于跨弹簧的电压，在828处电流源控制器400使频率增大；否则，在832处电流源控制器400使频率减小。然后，控制返回以在808处测量在新频率下跨弹簧的电压和跨电流源的电压。使频率增加以将跨弹簧的电压调节成处于跨电流源的电压的四分之一与四分之三之间。在828处使频率按增量增加或者在832处使频率按增量减小，直到电压比在一比四与三比四之间为止。
在816处，记录频率并停止电流。在820处通过求解L的以下等式来计算弹簧的电感。
其中，ω＝2πf。
在836处，使用等式4来计算阀位置。一旦在836处计算出阀位置，就在840处传输该阀位置。随后控制结束。在其他实施方案中，代替使用等式4，控制可以通过访问由跨弹簧208的电感索引的查找表来确定阀位置。
前述描述在本质上仅仅是说明性的，并且绝不旨在限制本公开、其应用或用途。本公开的广泛教示可以以各种形式实施。因此，尽管本公开包括特定示例，但是本公开的真实范围不应当被如此限制，因为在研究附图、说明书和上面的权利要求书时，其他改型将变得明显。应当理解的是，在不改变本公开的原理的情况下，方法中的一个或更多个步骤可以以不同的顺序(或同时地)执行。此外，尽管实施方式中的每个实施方式在上面被描述为具有某些特征，但是关于本公开的任何实施方式所描述的那些特征中的任一特征或更多个特征可以在任何其他实施方式中实施以及/或者与任何其他实施方式的特征组合，即使该组合未被明确描述。换言之，所描述的实施方式不是相互排斥的，并且一个或更多个实施方式彼此的置换属于本公开的范围内。
使用各种术语来描述元件之间(例如，模块、电路元件、半导体层等之间)的空间和功能关系，包括“连接”、“接合”、“联接”、“相邻”、“邻接”、“在......的顶部”、“上方”、“下方”以及“设置”。除了明确地描述为“直接”之外，当在上述公开内容中描述第一元件与第二元件之间的关系时，该关系可以是在第一元件与第二元件之间不存在其他中间元件的直接关系，但也可以是在第一元件与第二元件之间(在空间上或功能上)存在有一个或更多个中间元件的间接关系。如本文所使用的，措辞“A、B和C中的至少一者”应当被解释为指的是使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)，而不应被解释为指的是“A中的至少一个、B中的至少一个和C中的至少一个”。术语“电阻器”可以是包括产生电阻的导线的部件。
在附图中，如由箭头指示的箭头方向通常示出了对说明有意义的信息(例如数据或指令)流。例如，当元件A和元件B交换各种信息，但是从元件A传输至元件B的信息与图示相关时，箭头可以从元件A指向元件B。该单向箭头不意味着没有其他信息从元件B传输至元件A。此外，对于被从元件A发送至元件B的信息而言，元件B可以向元件A发送对信息的请求或者向元件A发送对信息的接收确认。
在本申请中，包括以下定义，术语“模块”或术语“控制器”可以用术语“电路”来代替。术语“模块”可以指的是下述各者、是下述各者的一部分或包括下述各者：专用集成电路(ASIC)；数字、模拟或混合模拟/数字的离散电路；数字、模拟或混合模拟/数字的集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器电路(共享的、专用的或组)；存储由处理器电路执行的代码的存储器电路(共享的、专用的或组)；提供所描述的功能的其他合适的硬件组成；或上述各者中的一些或全部比如在系统芯片中的组合。
所述模块可以包括一个或更多个接口电路。在一些示例中，接口电路可以包括连接至局域网(LAN)、因特网、广域网(WAN)或其组合的有线接口或无线接口。本公开的任何给定模块的功能可以分布在经由接口电路连接的多个模块中。例如，多个模块可以允许负载均衡。在另一示例中，服务器(也称为远程或云)模块可以代表客户端模块来实现一些功能。
如上面所使用的术语代码可以包括软件、固件和/或微代码，并且可以指程序、例程、函数、类、数据结构和/或对象。术语“共享处理器电路”包括执行来自多个模块的一些或全部代码的单个处理器电路。术语“组处理器电路”包括处理器电路，其与附加的处理器电路结合来执行来自一个或更多个模块的一些或所有代码。对多个处理器电路的引用包括位于离散管芯上的多个处理器电路、位于单个管芯上的多个处理器电路、单个处理器电路的多个核、单个处理器电路的多个导线程或其组合。术语“共享存储器电路”包括存储来自多个模块的一些或所有代码的单个存储器电路。术语“组存储器电路”包括与附加存储器结合来存储来自一个或更多个模块的一些或所有代码的存储器电路。存储器电路可以是非暂时性的可读介质。
在本申请中描述的装置和方法可以部分地或完全地由通过将通用计算机配置成执行嵌入在计算机程序中的一个或更多个特定功能而创建的专用计算机来实施。上述功能块和流程图元件用作软件规范，其可以通过熟练技术人员或程序员的常规工作而转换成计算机程序。

Claims (20)

1.一种用于发动机的曲轴箱强制通风阀，即PCV阀(116)的传感器电路，所述传感器电路包括：
电源(404)，所述电源(404)配置成跨所述PCV阀(116)的弹簧(208)施加电偏压，其中，所述电偏压被施加在所述弹簧(208)的第一端部(232)与所述弹簧(208)的相反端部(236)之间；
测量电路(418)，所述测量电路(418)配置成在施加所述电偏压的同时对所述弹簧(208)的电参数的值进行测量，其中，所述电参数指示(i)跨所述弹簧(208)的电压和(ii)通过所述弹簧(208)的电流中的至少一者；
位置计算器(424)，所述位置计算器(424)配置成基于所述电参数的所述值来计算所述弹簧(208)的电感并基于所述电感来计算所述PCV阀(116)的位置；以及
传输器(428)，所述传输器(428)配置成将指示所述PCV阀(116)的位置的信号输出。
2.根据权利要求1所述的传感器电路，还包括：
阻抗(408)，所述阻抗(408)串联连接在所述电源(404)与所述弹簧(208)之间；
所述电参数指示跨所述弹簧(208)的电压；并且
所述位置计算器(424)配置成：(i)对所述电源(404)的频率进行调节，直到跨所述弹簧(208)的电压近似等于跨所述电源(404)的电压的一半为止，以及(ii)基于所述频率和所述阻抗(408)的值来计算所述弹簧(208)的电感。
3.一种组件，包括：
根据权利要求1或2所述的传感器电路；以及
PCV阀(116)，
其中，所述PCV阀(116)包括柱塞(204)，所述柱塞(204)配置成在(i)允许窜气从所述发动机的曲轴箱流动至所述发动机的进气歧管(104)的打开状态与(ii)阻止窜气流动的关闭状态之间移动，并且
其中，所述弹簧(208)将所述柱塞(204)偏置至所述关闭状态。
4.根据权利要求3所述的组件，还包括：
双导体端口(228)，所述双导体端口(228)限定所述PCV阀(116)的壳体(200)中的开口，
其中，所述双导体端口(228)配置成在所述壳体(200)的外部上电连接至所述传感器电路，以及
其中，所述双导体端口(228)配置成在所述壳体(200)的内部中电连接至所述弹簧(208)的所述第一端部(232)和所述弹簧(208)的所述相反端部(236)。
5.一种系统，包括：
根据权利要求1所述的传感器电路；以及
发动机控制模块即ECM(108)，所述发动机控制模块(108)配置成：
接收来自所述传输器(428)的包括所述PCV阀(116)的位置的信息；
确定所述PCV阀(116)的预期位置；以及
响应于所述PCV阀(116)的所述预期位置与所述PCV阀(116)的接收到的位置之间的差超过阈值而选择性地执行补救动作。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述ECM(108)配置成：(i)接收来自歧管绝对压力传感器即MAP传感器的值以及(ii)基于来自所述MAP传感器的所述值来确定所述PCV阀(116)的所述预期位置。
7.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述ECM(108)配置成基于来自传感器的值根据查找表来确定所述PCV阀(116)的所述预期位置。
8.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述补救动作包括点亮故障指示灯。
9.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述ECM(108)配置成：
在每次所述PCV阀(116)的所述预期位置与所述PCV阀(116)的所述接收到的位置之间的差超过所述阈值时将计数增加；以及
响应于所述计数超过预定阈值而选择性地执行补救动作。
10.根据权利要求5或6所述的系统，其中，所述电源(404)配置成施加所述电偏压，并且所述测量电路(418)配置成响应于下述各者中的至少一者来测量所述电参数的值：
所述发动机达到怠速模式，其中，所述怠速模式对应于所述发动机的节气门的最小开度；
所述发动机进入加速模式，其中，所述加速模式对应于所述节气门的大于预定值的开度；以及
从上次测量所述电参数的值起经过了预定的时间段。
11.根据权利要求10所述的系统，其中，所述ECM(108)配置成：
响应于所述PCV阀(116)的所述预期位置与所述PCV阀(116)的所述接收到的位置之间的差超过所述阈值：
如果所述发动机处于所述怠速模式，则将怠速计数增加；以及
如果所述发动机处于所述加速模式，则将加速计数增加；
响应于所述怠速计数超过第一预定阈值，基于所述PCV阀(116)的卡在关闭状态的故障模式执行所述补救动作；以及
响应于所述加速计数超过第二预定阈值，基于所述PCV阀(116)的卡在打开状态的故障模式执行所述补救动作。
12.一种用于对发动机的曲轴箱强制通风阀，即PCV阀(116)的位置进行感测的方法，包括：
通过电源(404)跨所述PCV阀(116)的弹簧(208)施加电偏压，其中，所述电偏压被施加在所述弹簧(208)的第一端部(232)与所述弹簧(208)的相反端部(236)之间；
在施加所述电偏压的同时对所述弹簧(208)的电参数的值进行测量，其中，所述电参数指示(i)跨所述弹簧(208)的电压和(ii)通过所述弹簧(208)的电流中的至少一者；
基于所述电参数的所述值来计算所述弹簧(208)的电感并基于所述电感来计算所述PCV阀(116)的位置；以及
传输指示所述PCV阀(116)的所述位置的输出信号。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括：
使用串联连接在所述电源(404)与所述弹簧(208)之间的阻抗(408)；
利用所述电参数来指示跨所述弹簧(208)的电压；
对所述电源(404)的频率进行调节，直到跨所述弹簧(208)的电压近似等于跨所述电源(404)的电压的一半为止；以及
基于所述频率和所述阻抗(408)的值来计算所述弹簧(208)的所述电感。
14.根据权利要求12所述的方法，还包括：
接收包括所述PCV阀(116)的所述位置的输出信号；
确定所述PCV阀(116)的预期位置；以及
响应于所述PCV阀(116)的所述预期位置与所述PCV阀(116)的接收到的位置之间的差超过阈值而选择性地执行补救动作。
15.根据权利要求14所述的方法，还包括：
接收来自歧管绝对压力传感器即MAP传感器的值；以及
基于来自所述MAP传感器的所述值来确定所述PCV阀(116)的所述预期位置。
16.根据权利要求14或15所述的方法，还包括基于来自传感器的值根据查找表来确定所述PCV阀(116)的所述预期位置。
17.根据权利要求14或15所述的方法，其中，所述补救动作是点亮故障指示灯。
18.根据权利要求14或15所述的方法，还包括：
保持对所述PCV阀(116)的所述预期位置与所述PCV阀(116)的所述接收到的位置之间的差超过阈值的情形的发生计数；以及
响应于所述发生计数超过预定阈值而选择性地执行所述补救动作。
19.根据权利要求14或15所述的方法，还包括：通过所述电源(404)施加所述电偏压并响应于下述各者中的至少一者来对所述电参数的值进行测量：
所述发动机达到怠速模式，其中，所述怠速模式对应于所述发动机的节气门的最小开度；
所述发动机进入加速模式，其中，所述加速模式对应于所述节气门的大于预定值的开度；以及
从上次测量所述电参数的值起经过了预定的时间段。
20.根据权利要求19所述的方法，还包括：
响应于所述PCV阀(116)的所述预期位置与所述PCV阀(116)的所述接收到的位置之间的差超过所述阈值：
如果所述发动机处于所述怠速模式，则将怠速计数增加；以及
如果所述发动机处于所述加速模式，则将加速计数增加；以及
响应于所述怠速计数超过第一预定阈值，基于所述PCV阀(116)的卡在打开状态的故障模式执行所述补救动作；以及
响应于所述加速计数超过第二预定阈值，基于所述PCV阀(116)的卡在关闭状态的故障模式执行所述补救动作。
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