CN108223042B - 用于诊断发动机系统的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种诊断发动机系统的方法和装置。根据本发明的示例性实施例的用于诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)装置的发动机系统的装置可以包括：加速器踏板位置检测器，被配置为检测加速器踏板的位置；制动踏板位置检测器，其被配置为检测制动踏板的位置；车速检测器，被配置为检测车辆的速度；进气压检测器，被配置为检测进气压；以及控制器，被配置为确定是否满足燃料切断条件，并且在满足燃料切断条件时确定CVVD装置是否处于故障状态。

Description

用于诊断发动机系统的方法和装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年12月9日提交的韩国专利申请No.10-2016-0167760的优先权，其全部内容通过引用并入本文用于所有目的。
技术领域
本发明涉及诊断发动机系统的方法和装置。更具体地，本发明涉及用于诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)装置的发动机系统的方法和装置。
背景技术
内燃机通过在吸入燃烧室的空气介质中燃烧燃烧室中的燃料来产生动力。进气门由凸轮轴操作以吸入空气，当进气门打开时，空气被吸入燃烧室。另外，排气门通过凸轮轴操作，在排气门打开时燃烧气体从燃烧室排出。
进气门和排气门的最佳操作取决于发动机的转速。也就是说，气门的最佳升程或最佳气门开启和关闭正时取决于发动机的转速。为了根据发动机的转速实现这种最佳的气门操作，已经进行了各种研究，例如多个凸轮的设计和可以根据发动机速度改变气门升程的连续可变气门升程(CVVL)装置。
而且，为了根据发动机的转速来实现这种最佳的气门操作，已经研究了连续可变气门正时(CVVT)装置，该装置能够根据发动机转速实现不同的气门正时操作。一般的CVVT可以以固定的气门打开持续时间改变气门正时。
然而，一般的CVVL和CVVT结构复杂，制造成本高。
因此，已经研究了可以根据发动机的操作状态来调节气门的持续时间的连续可变气门持续时间(CVVD)装置。
为了将CVVD装置应用于发动机系统，需要诊断CVVD装置是否正常运行的方法。
本发明背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，而不应被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员已知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于诊断发动机系统的控制方法和装置，其具有被配置用于诊断包括连续可变气门持续时间装置的发动机系统的优点。
根据本发明的示例性实施例的一种诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)装置的发动机系统的方法，所述方法包括：检测用于诊断发动机系统的数据；基于该数据确定是否满足燃料切断条件；操作所述CVVD装置，其中当满足所述燃料切断条件时，进气门的持续时间是第一目标持续时间；确定所述CVVD装置的操作所致的进气压的减小量是否在第一预定范围内；和当所述CVVD装置的操作所致的进气压的减小量不在所述第一预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
所述方法还可以包括：当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量在所述第一预定范围内时，将所述进气门的持续时间维持在所述第一目标持续时间达预定时间；在预定时间已经过去的时间点监测进气压；和确定预定时间已经过去的时间点的进气压是否在第二预定范围内。
所述方法还可以包括：当预定时间已经过去的时间点的进气压不在第二预定范围内时，确定CVVD装置处于故障状态。
所述方法还可以包括：操作所述CVVD装置，其中，当所述预定时间已经过去的时间点的进气压在所述第二预定范围内时，所述进气门的持续时间是第二目标持续时间，其中所述第二目标持续时间小于所述第一目标持续时间。
所述方法还可以包括：确定CVVD装置的操作所致的进气压的增加量是否在第三预定范围内；和当CVVD装置的操作所致的进气压的增加量不在第三预定范围内时，确定CVVD装置处于故障状态。
所述方法还可以包括：当CVVD装置的操作所致的进气压的增加量在所述第三预定范围内时，确定所述CVVD装置处于正常状态。
根据本发明的示例性实施例的一种用于诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)装置的发动机系统的装置，所述装置包括：加速器踏板位置检测器，被配置为检测加速器踏板的位置；制动踏板位置检测器，其被配置为检测制动踏板的位置；车速检测器，被配置为检测车辆的速度；进气压检测器，被配置为检测进气压；和控制器，被配置为确定是否满足燃料切断条件，并且当满足所述燃料切断条件时，确定所述CVVD装置是否处于故障状态，其中，所述控制器操作所述CVVD装置，其中当满足所述燃料切断条件时，进气门的持续时间是第一目标持续时间，并且当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量不在第一预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
所述控制器可以被配置为当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量在所述第一预定范围内时将所述进气门的持续时间维持在所述第一目标持续时间达预定时间，监视预定时间已经过去的时间点的进气压，确定预定时间已经过去的时间点的进气压是否在第二预定范围内。
所述控制器可以被配置为当所述预定时间已经过去的时间点的进气压不在所述第二预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
所述控制器可以操作所述CVVD装置，其中，当所述预定时间已经过去的时间点处的进气压在所述第二预定范围内时，所述进气门的持续时间是第二目标持续时间，第二目标持续时间小于第一目标持续时间。
所述控制器可以被配置为确定通过所述CVVD装置的操作所致的进气压的增加量是否在第三预定范围内，并且当CVVD装置的操作所致的进气压的增加量不在第三预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
所述控制器可以被配置为当CVVD装置的操作所致的进气压的增加量在所述第三预定范围内时，确定所述CVVD装置处于正常状态。
根据本发明的另一示例性实施例的一种诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)装置的发动机系统的方法，所述方法包括：检测用于诊断发动机系统的数据；基于该数据确定是否满足燃料切断条件；操作所述CVVD装置，其中在满足所述燃料切断条件时，排气门的持续时间是第一目标持续时间；确定CVVD装置的操作所致的进气压的减小量是否在第一预定范围内；和当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量不在所述第一预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
根据本发明的另一示例性实施例的一种用于诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)装置的发动机系统的装置，所述装置包括：加速器踏板位置检测器，被配置为检测加速器踏板的位置；制动踏板位置检测器，其被配置为检测制动踏板的位置；车速检测器，被配置为检测车辆的速度；进气压检测器，被配置为检测进气压；和控制器，被配置成确定是否满足燃料切断条件，并且当满足所述燃料切断条件时，确定所述CVVD装置是否处于故障状态，其中，所述控制器操作所述CVVD装置，其中当满足所述燃料切断条件时，排气门的持续时间是第一目标持续时间，并且当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量不在第一预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
根据本发明的示例性实施例，可以诊断连续可变气门持续时间装置的故障。
本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将从并入本文的附图和以下具体实施方式中显而易见，或者在附图中更详细地阐述，所述附图共同用于解释某些本发明的原理。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的发动机系统的示意图。
图2是根据本发明示例性实施例的用于诊断发动机系统的装置的框图。
图3是示出根据本发明示例性实施例的诊断发动机系统的方法的流程图。
应该理解的是，附图不一定按比例绘制，呈现了说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。这里公开的本发明的具体设计特征，包括例如具体的尺寸，取向，位置和形状，将部分由特定的预期应用和使用环境来确定。
在附图中，贯穿附图的多个附图，附图标记指代本发明的相同或等同的部分。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然本发明将结合示例性实施例进行描述，但是应该理解的是，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅覆盖示例性实施例，而且覆盖可以包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换，修改，等同和其他实施例。
图1是根据本发明的示例性实施例的发动机系统的示意图，以及图2是根据本发明的示例性实施例的用于诊断发动机系统的装置的框图。
参照图1和图2，根据本发明的示例性实施例的发动机系统可以包括发动机10，涡轮增压器20，进气管线30，节气门40，第一排气管线50，第二排气管线60，低压排气再循环(LP-EGR)装置70以及连续可变气门持续时间(CVVD)装置80。
发动机10燃烧燃料和空气以将化学能转化成机械能。发动机10包括气缸11，活塞12，曲轴13，进气门14和排气门15。
活塞12和曲轴13安装在气缸11中。活塞12通过燃料的爆发力往复运动，并使曲轴13旋转。在气缸11和活塞12之间形成燃烧室16。
发动机10连接到进气管线30以接收空气，并且燃烧过程中产生的排气通过第一排气管线50排出到发动机10的外部。进气管线30通过进气门14打开或阻塞，第一排气管线50通过排气门15打开或阻塞。进气门14可以由CVVD装置80的进气凸轮81操作，并且排气门15可以由排气凸轮83操作。
喷射器17将燃料喷射到燃烧室16中，并且火花塞18点燃混合有燃料和空气的混合气体。
冷却剂温度检测器11a，爆震检测器11b和曲轴位置检测器11c被安装到气缸11。冷却剂温度检测器11a被配置为检测冷却剂的温度并且将与其相对应的信号传输到控制器100。爆震检测器11b被配置为检测振动并且将与其对应的信号发送到控制器100，并且控制器100被配置为基于爆震传感器11b的信号来确定爆震是否发生。曲轴位置检测器11c被配置成检测曲轴13的旋转角度并且将与其对应的信号传输至控制器100，并且控制器100基于曲轴位置传感器11c的信号来确定发动机10的速度。
涡轮增压器20包括涡轮机21和压缩机22。涡轮机21可以通过排气旋转，并且压缩机22可以通过涡轮机21的旋转产生的动力旋转。
进气管线30向发动机10供应空气。当压缩机22旋转时，从外部吸入的空气被压缩以供应到发动机10。因此，供应高压空气以增强发动机的输出。为了冷却通过压缩机22的空气，中间冷却器31可以安装在进气管线30上。
节气门40安装在进气管线30上，并且根据节气门40的开度来控制从进气管线30供应到发动机10的空气的流动。
进气压检测器94安装在节气门40与发动机10之间的进气管线30上，并被配置为检测进气压，以将与其相对应的信号传输至控制器100。
第一排气管线50将从发动机10排出的排气排出到车辆的外部。催化剂51可以安装在第一排气管线50上以减少排气的有害成分。
形成第二排气管线60，其中排气的一部分经由涡轮机21与第一排气管线50连接。通过涡轮机21的排气的量根据安装在第一排气管线50上的废气门(wastegate valve)52的开度来控制。
排气压检测器95安装在第一排气管线50上，并配置成检测排气压，以将与其相对应的信号发送到控制器100。
低压EGR装置70可以包括EGR管线71，EGR冷却器72和EGR气门73。
EGR管线71可以连接催化剂51的下游和进气管线30。从催化剂51排出的排气的一部分可以经由EGR管线71再供给到发动机10。
EGR冷却器72安装在EGR管线71上以冷却供应到进气管线30的排气。
EGR气门73安装在EGR管线71上。当EGR气门73打开时，从催化剂51排出的排气的一部分可以经由EGR管线71再供给到发动机10。当EGR气门73关闭时，从催化剂51排出的排气不经由EGR管线71被供给到发动机10。根据EGR气门73的开启量经由EGR管线71供给到进气管线30的排气被称为外部EGR气体。
CVVD装置80调节进气门14的持续时间。CVVD装置80包括进气凸轮81和凸轮轴82。CVVD装置80可以改变进气凸轮81相对于凸轮轴的相对转速。换句话说，进气门14的持续时间根据CVVD装置80的操作而增加或减少。由于在韩国专利申请No.10-2015-0178650中描述了CVVD装置80，所以将对其进行的详细描述省略。另外，应该理解，韩国专利申请No.10-2015-0178650中包含的全部内容是参考文献，并且完全包括在本说明书中。韩国专利申请No.10-2015-0178650中描述的CVVD装置80是可应用本发明的精神或范围的连续可变气门持续时间(CVVD)装置的实例，并且本发明的精神或范围可以应用于各种CVVD装置以及在韩国专利申请No.10-2015-0178650中描述的CVVD装置80。
作为进气门14和排气门15同时打开的部分的气门重叠根据CVVD装置80的操作而发生，因此从燃烧室16排出的排气的一部分可以被再次供应到燃烧室16。根据CVVD装置80的操作再供应到燃烧室16的排气被称为内部EGR气体。燃烧室16的温度可以使用内部EGR气体降低。在本发明的示例性实施例中，示出了CVVD装置80调节进气门14的持续时间，但是本发明的范围或精神可以应用于CVVD装置80调节排气门15的持续时间的情况。
根据本发明的示例性实施例的用于诊断发动机系统的装置可以包括数据检测器90，控制器100和CVVD装置80。
数据检测器90被配置为检测用于诊断发动机系统的数据，并且由数据检测器90检测到的数据被发送到控制器100。数据检测器90可以包括加速器踏板位置检测器91，制动踏板位置检测器92，车速检测器93和进气压检测器94。数据检测器90还可以包括用于控制发动机系统的检测器(例如，氧气检测器等)。
加速器踏板位置检测器91被配置为检测加速器踏板的位置(即，加速器踏板的踩踏程度)并且将与其相对应的信号发送到控制器100。当加速器踏板被完全踩下时，加速踏板的位置为100％，当加速踏板未被踩下时，加速踏板的位置为0％。
制动踏板位置检测器92被配置为检测制动踏板的位置(即，制动踏板的踩踏程度)并且将与其相对应的信号传输至控制器100。当制动踏板被完全踩下时，制动踏板的位置为100％，当制动踏板未被踩下时，制动踏板的位置为0％。
车速检测器93被配置为检测车辆的速度并且将与其对应的信号发送到控制器100。
进气压检测器94配置成检测流入发动机10的空气的进气压，并将与其对应的信号传输至控制器100。
控制器100可以基于由数据检测器90检测到的数据来诊断CVVD装置80的故障。控制器100可以用至少一个由预定程序操作的处理器来实现，并且预定程序可以包括用于执行将在稍后描述的根据本发明的示例性实施方式的诊断发动机系统的方法中所包括的每个步骤的一系列命令。此外，控制器100可以基于由数据检测器90检测到的数据来控制节气门40，EGR气门73和CVVD装置80的操作。
图3是示出根据本发明示例性实施例的诊断发动机系统的方法的流程图。
如图3所示，在步骤S101，控制器100检测用于诊断发动机系统的数据。换句话说，加速器踏板位置检测器91检测加速器踏板的位置，制动踏板位置检测器92检测制动踏板的位置，车速检测器93检测车辆的速度，并且进气压检测器94检测进气压。
在步骤S102，控制器100基于这些数据确定是否满足燃料切断条件。例如，当车辆滑行时可能满足燃料切断条件，并且控制器100可以基于加速器踏板的位置，制动踏板的位置以及车辆的速度来确定是否满足燃料切断条件。例如，当车辆的速度等于或大于预定速度(例如30kph)并且当加速器踏板的位置和制动器踏板的位置是0％时，可能满足燃料切断条件。
当在步骤S102中不满足燃料切断条件时，终止根据本发明的示例性实施例的诊断发动机系统的方法。
当在步骤S102处满足燃料切断条件时，在步骤S103，控制器100操作CVVD装置80以使得进气门14的持续时间成为第一目标持续时间。由于节气门40在燃料切断状态下关闭，所以进气压可以根据进气门14的持续时间而改变。也就是说，随着进气门14的持续时间增加，进气压降低。
在步骤S104，控制器100可以确定CVVD装置80的操作所致的进气压的降低量是否在第一预定范围内。第一目标持续时间可以通过进气压的减小量具有在第一预定范围内的预定值的实验来确定。换句话说，可以通过实验获取根据CVVD装置80的操作的进气压的减小量，并且第一目标持续时间和第一预定范围可以被确定为由本领域普通技术人员确定为优选值和优选范围的值和范围。
当在步骤S104进气压的降低量不在第一预定范围内时，控制器100可以在步骤S105确定CVVD装置80处于故障状态。换句话说，当CVVD装置80处于故障状态时，进气门14的持续时间不会改变为第一目标持续时间，因此进气压不会减小到第一预定范围内的值。
当在步骤S104中进气压的减小量在第一预定范围内时，在步骤S106，控制器100将进气门14的持续时间维持在目标持续时间达预定时间，并且监控预定时间已经过去的时间点处的进气压。
在步骤S107，控制器100可以确定在预定时间已经过去的时间点的进气压是否在第二预定范围内。当进气门14的持续时间在预定时间内的第一目标持续时间时的进气压可以通过实验获得，并且第二预定范围可以被确定为由本领域技术人员确定为优选范围的范围。
当在步骤S107进气压不在第二预定范围内时，在步骤S108，控制器100可以确定CVVD装置80处于故障状态。换句话说，当CVVD装置80处于故障状态时，控制器100可以确定进气压已经偏离第二预定范围。
当在步骤S107中进气压在第二预定范围内时，在步骤S109，控制器100操作CVVD装置80以使进气门14的持续时间成为第二目标持续时间。第二目标持续时间小于第一目标持续时间，并且当进气门14的持续时间减少时，进气压可能增加。
在步骤S110，控制器100可以确定CVVD装置80的操作所致的进气压的增加量是否在第三预定范围内。第二目标持续时间可以通过进气压的增加量具有在第三预定范围内的预定值的实验来确定。换句话说，可以通过实验获取根据CVVD装置80的操作的进气压的增加量，并且第二目标持续时间和第三预定范围可以被确定为由本领域普通技术人员确定为优选值和优选范围的值和范围。
当在步骤S110中进气压的增加量不在第三预定范围内时，在步骤S111，控制器100可以确定CVVD装置80处于故障状态。换句话说，当CVVD装置80处于故障状态时，控制器100可以确定进气门14的持续时间不遵循第二目标持续时间。
当在步骤S110中进气压的增加量在第三预定范围内时，控制器100在步骤S112完成发动机系统的诊断。换句话说，控制器100可以确定CVVD装置80处于正常状态。
在本发明的示例性实施例中，示出了CVVD装置80调节进气门14的持续时间，但是即使在CVVD装置80调节排气门15的持续时间的情况下，也可以利用诊断发动机系统的方法来诊断CVVD装置80的故障。
如上所述，根据本发明的示例性实施例，可以诊断CVVD装置80的故障。
为了便于解释和精确限定所附权利要求，术语“上”，“下”，“内”，“外”，“上”，“下”，“向上”，“向下”，“前”，“后”，“后方”，“内侧”，“外侧”，“向内”，“向外”，“内部”，“外部”，“向前”，“向后”被用来参考附图中显示的示例性实施例的特征的位置来描述这些特征。
已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的某些示例性实施例的前述描述。它们并不旨在是穷尽的或将本发明限制到所公开的确切形式，并且显然根据上述教导可以进行许多修改和变化。选择和描述示例性实施例是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施例以及其各种替代和修改。意图是本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种诊断包括连续可变气门持续时间CVVD装置的发动机系统的方法，所述方法包括：
检测用于诊断发动机系统的数据；
基于该数据确定是否满足燃料切断条件；
操作所述CVVD装置，其中当满足所述燃料切断条件时，进气门的持续时间是第一目标持续时间；
确定所述CVVD装置的操作所致的进气压的减小量是否在第一预定范围内；和
当所述CVVD装置的操作所致的进气压的减小量不在所述第一预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
2.如权利要求1所述的方法，还包括：
当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量在所述第一预定范围内时，将所述进气门的持续时间维持在所述第一目标持续时间达预定时间；
在预定时间已经过去的时间点监测进气压；和
确定预定时间已经过去的时间点的进气压是否在第二预定范围内。
3.如权利要求2所述的方法，还包括：当预定时间已经过去的时间点的进气压不在第二预定范围内时，确定CVVD装置处于故障状态。
4.根据权利要求2所述的方法，还包括：操作所述CVVD装置，其中，当所述预定时间已经过去的时间点的进气压在所述第二预定范围内时，所述进气门的持续时间是第二目标持续时间，
其中所述第二目标持续时间小于所述第一目标持续时间。
5.如权利要求4所述的方法，还包括：
确定CVVD装置的操作所致的进气压的增加量是否在第三预定范围内；和
当CVVD装置的操作所致的进气压的增加量不在第三预定范围内时，确定CVVD装置处于故障状态。
6.根据权利要求5所述的方法，还包括：当CVVD装置的操作所致的进气压的增加量在所述第三预定范围内时，确定所述CVVD装置处于正常状态。
7.一种用于诊断包括连续可变气门持续时间CVVD装置的发动机系统的装置，所述装置包括：
加速器踏板位置检测器，被配置为检测加速器踏板的位置；
制动踏板位置检测器，其被配置为检测制动踏板的位置；
车速检测器，被配置为检测车辆的速度；
进气压检测器，被配置为检测进气压；和
控制器，被配置为确定是否满足燃料切断条件，并且当满足所述燃料切断条件时，确定所述CVVD装置是否处于故障状态，
其中，所述控制器操作所述CVVD装置，其中当满足所述燃料切断条件时，进气门的持续时间是第一目标持续时间，并且当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量不在第一预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
8.根据权利要求7所述的装置，其中，所述控制器被配置为当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量在所述第一预定范围内时将所述进气门的持续时间维持在所述第一目标持续时间达预定时间，监视预定时间已经过去的时间点的进气压，确定预定时间已经过去的时间点的进气压是否在第二预定范围内。
9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制器被配置为当所述预定时间已经过去的时间点的进气压不在所述第二预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
10.根据权利要求8所述的装置，其中，所述控制器操作所述CVVD装置，其中，当所述预定时间已经过去的时间点处的进气压在所述第二预定范围内时，所述进气门的持续时间是第二目标持续时间，第二目标持续时间小于第一目标持续时间。
11.根据权利要求10所述的装置，其中所述控制器被配置为确定通过所述CVVD装置的操作所致的进气压的增加量是否在第三预定范围内，并且当CVVD装置的操作所致的进气压的增加量不在第三预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
12.根据权利要求11所述的装置，其中，所述控制器被配置为当CVVD装置的操作所致的进气压的增加量在所述第三预定范围内时，确定所述CVVD装置处于正常状态。
13.一种诊断包括连续可变气门持续时间CVVD装置的发动机系统的方法，所述方法包括：
检测用于诊断发动机系统的数据；
基于该数据确定是否满足燃料切断条件；
操作所述CVVD装置，其中在满足所述燃料切断条件时，排气门的持续时间是第一目标持续时间；
确定CVVD装置的操作所致的进气压的减小量是否在第一预定范围内；和
当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量不在所述第一预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
14.一种用于诊断包括连续可变气门持续时间CVVD装置的发动机系统的装置，所述装置包括：
加速器踏板位置检测器，被配置为检测加速器踏板的位置；
制动踏板位置检测器，其被配置为检测制动踏板的位置；
车速检测器，被配置为检测车辆的速度；
进气压检测器，被配置为检测进气压；和
控制器，被配置成确定是否满足燃料切断条件，并且当满足所述燃料切断条件时，确定所述CVVD装置是否处于故障状态，
其中，所述控制器操作所述CVVD装置，其中当满足所述燃料切断条件时，排气门的持续时间是第一目标持续时间，并且当CVVD装置的操作所致的进气压的减小量不在第一预定范围内时，确定所述CVVD装置处于故障状态。
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