CN108979881A - 用于诊断可变排量发动机的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于诊断可变排量发动机的系统和方法，公开了用于确定汽缸停用/再启用装置的操作的系统和方法。在一个示例中，选择发动机旋转的方向以便最大化当发动机在不燃烧空气和燃料的情况下旋转时通过发动机的空气流。当发动机在不燃烧空气和燃料的情况下旋转时，评估一个或多个汽缸阀停用机构的操作。

Description

用于诊断可变排量发动机的系统和方法

背景技术

发动机的汽缸可以被选择性地停用以节省燃料，而其他汽缸继续操作以推进车辆并保持发动机旋转。可以通过以下方式来停用汽缸：在整个发动机循环内(例如，四冲程发动机的两个回转(revolution))将已停用汽缸的进气门和排气门保持在关闭状态。通过提高热效率和减少发动机泵送损失，保持启用的汽缸的效率增加。可以响应于驾驶员需求扭矩和其他车辆工况来停用和再启用所选择的汽缸。例如，在低发动机负荷下，八缸发动机可以在四个汽缸中燃烧空气和燃料。另一方面，在高驾驶员需求条件期间，相同的八缸发动机可以在所有八个汽缸中燃烧空气和燃料。以此方式，发动机可以进入和退出汽缸停用模式以适应不同的驾驶条件。

随着时间推移和车辆工况的变化，选择性地启用和停用发动机汽缸的一个或多个阀致动器劣化的可能性可能增加。因此，可能期望的是，确定发动机阀致动器是否根据需要进行操作。然而，在发动机进行操作时，在不干扰包括发动机的车辆的乘客的情况下可能难以确定阀致动器是否根据需要停用阀。进一步，当发动机进行操作时，用于确定汽缸阀致动器劣化的信噪比可能是低的，这是因为排气再循环(EGR)、大气压力和其他发动机工况可能影响用于确定阀致动器劣化的信号的信噪比。

发明内容

本文的发明人已经认识到发动机的阀不可能时常地根据需要启用和停用，并且已经开发了一种发动机操作方法，该方法包括：通过控制器使发动机在不燃烧空气和燃料的情况下沿着与燃烧空气和燃料时的发动机旋转方向相反的方向旋转；以及响应于停用一个或多个发动机汽缸的阀时发动机空气流小于第一阈值或大于第二阈值而调整发动机的操作。

通过使发动机沿反向旋转并且在发动机旋转时测量发动机空气流，可能提供确定一个或多个汽缸阀致动器机构是否劣化的技术结果。特别地，与由于进气门和排气门正时而使发动机沿正向旋转相比，在发动机汽缸不燃烧空气和燃料的同时使发动机沿反向旋转可以提供通过发动机的空气流量的增加。增加的空气流可以提供改进的信噪比，使得可以改进阀致动器诊断。进一步，通过发动机的更高空气流速可以允许发动机以较低速度旋转，同时仍然能够可靠地检测汽缸阀致动器劣化。

本说明书可以提供若干优点。特别地，方法可以提供发动机汽缸阀停用装置的改进诊断。此外，当执行诊断时，方法可以允许发动机以较低速度旋转，使得诊断可以是不明显的。进一步，当发动机不燃烧空气和燃料并通过电机旋转时，方法可以通过在较低发动机转速下执行诊断来节省电池电量。

应理解，提供以上发明内容来以简化形式引入在具体实施方式中进一步描述的概念选择。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或基本特征，该要求保护的主题的范围由随附于具体实施方式的权利要求唯一地限定。另外，所要求保护的主题并不限于解决以上或本公开的任何部分中指出的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出了示例性发动机系统的一个汽缸的示意图；

图2示出了一个示例性汽缸阀启用/停用装置；

图3A和图3B示出了示例性汽缸阀打开正时；

图4A和图4B示出了示例性汽缸配置；

图5示出了示例性汽缸阀停用机构诊断；以及

图6A和图6B示出了一种用于操作发动机的示例性方法。

具体实施方式

本说明书涉及提供包括用于汽缸阀的致动机构的发动机的诊断操作。致动机构可以包括在发动机中以选择性地停用发动机汽缸的进气门和排气门，以便启用和停用发动机汽缸模式。图2中示出一种了用于汽缸阀的示例性致动机构。图3A-图3B中示出了示例性阀正时，而图4A和图4B中示出了示例性发动机汽缸配置。图5中示出了一种用于确定存在或不存在阀致动器劣化的序列。图6A和图6B的方法诊断存在或不存在阀致动器劣化。

参考图1，包括多个汽缸(图1中示出其中的一个汽缸)的内燃发动机10由电子发动机控制器12控制。发动机10包括汽缸盖35和汽缸体33，汽缸盖35和汽缸体33包括燃烧室30和汽缸壁32。活塞36定位在其中并且通过与曲轴40的连接件来往复运动。飞轮97和环形齿轮99耦连到曲轴40。起动机96(例如，低压(在小于30伏的电压下操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地推进小齿轮95以啮合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机前部或发动机后部。在一些示例中，起动机96可以通过皮带或链条选择性地向曲轴40供应扭矩。在一个示例中，起动机96在未接合到发动机曲轴时处于基本状态。起动机96可以通过由H桥电路(未示出)供应电功率而沿正向(例如，顺时针)或沿反向(例如，逆时针)旋转。在其他示例中，集成式起动机/发电机(ISG)111可以使发动机旋转，并且ISG 111可以直接耦连到曲轴40或通过皮带耦连到曲轴40。

燃烧室30被示为通过相应的进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。可以通过进气凸轮51和排气凸轮53来操作进气门和排气门中的每个。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。可以通过阀致动器装置59来选择性地启用和停用进气门52。可以通过阀致动器装置58来选择性地启用和停用排气门54。阀致动器装置58和59可以如图2所示或可以是其他已知的配置。

燃料喷射器66被示为定位成将燃料直接喷射到汽缸30中，这是本领域技术人员已知的直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地递送液体燃料。通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)将燃料递送到燃料喷射器66。在一个示例中，可以使用高压两级燃料系统来产生更高的燃料压力。

此外，进气歧管44被示为与涡轮增压器压缩机162和发动机进气口42连通。在其他示例中，压缩机162可以是机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地耦连到涡轮增压器压缩机162。可选的电子节气门62调整节流板64的位置以控制从压缩机162到进气歧管44的空气流。由于节气门62的入口位于增压室45内，因此增压室45中的压力可以称为节气门入口压力。节气门出口位于进气歧管44中。在一些示例中，节气门62和节流板64可以定位在进气门52与进气歧管44之间，使得节气门62是端口(port)节气门。可以通过控制器12来调整废气门163以便允许排气选择性地绕过涡轮164以控制压缩机162的转速。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。节气门62沿空气流进入发动机10的方向定位在压缩机162的下游。

无分电器点火系统88响应于控制器12，通过火花塞92向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示为在催化转化器70上游耦连到排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以代替UEGO传感器126。

在一个示例中，转化器70可以包括多个催化剂砖。在另一个示例中，可以使用各自具有多个砖的多个排放控制装置。在一个示例中，转化器70可以是三元型催化剂。

控制器12在图1中被示为常规微型计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输出端口104、只读存储器106(例如，非易失性存储器)、随机存取存储器108、不失效存储器110以及常规数据总线。控制器12被示为接收来自耦连到发动机10的传感器的各种信号，除了先前讨论的那些信号之外还包括：来自耦连到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；耦连到加速器踏板130的位置传感器134，其用于感测由人类足部132施加的力；耦连到制动踏板150的位置传感器154，其用于感测由人类足部132施加的力；来自耦连到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；根据霍尔效应传感器118感测曲轴40位置的发动机位置传感器；来自传感器120(例如，质量空气流传感器)的进入发动机的空气质量的测量值；以及来自传感器68的节气门位置的测量值。还可以感测大气压力(传感器未示出)以用于通过控制器12进行处理。在本说明书的优选方面中，发动机位置传感器118在曲轴的每个回转产生预定数量的等间隔脉冲，根据其可以确定发动机转速(RPM)。

在操作期间，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环：循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。在进气冲程期间，通常排气门54关闭并且进气门52打开。空气通过进气歧管44引入燃烧室30中，并且活塞36移动到汽缸底部以便增加燃烧室30内的体积。活塞36靠近汽缸底部并在其冲程结束时(例如，当燃烧室30处于其最大体积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。

在压缩冲程期间，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束时并且最靠近汽缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小体积时)的点通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在下文称为喷射的过程中，将燃料引入燃烧室中。在下文称为点火的过程中，通过已知的点火装置(诸如火花塞92)点燃所喷射的燃料，从而导致燃烧。

在膨胀冲程期间，膨胀气体将活塞36推回BDC。曲轴40将活塞移动转换成旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以便将燃烧的空气燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回TDC。应当注意的是，以上仅被示为一个示例，并且进气门和排气门的打开正时和/或关闭正时可以变化，诸如以便提供正或负的阀重叠、进气门延迟关闭、或各种其他示例。

图2示出了用于在图1所示的发动机10中应用的示例性汽缸阀致动器58。汽缸阀致动器58响应于发动机工况来调整汽缸排气门54的升程和/或阀打开持续时间。汽缸阀致动器58可以提供零阀升程达一个或多个发动机循环以停用汽缸排气门54。排气凸轮轴53被示为定位在发动机汽缸排的汽缸盖35上方。排气门54被配置成打开和关闭汽缸(诸如图1所示的汽缸)中的排气口。例如，排气门54可以在允许进入或离开汽缸的气体交换的打开位置与基本上阻止进入或离开汽缸的气体交换的关闭位置之间是可致动的。应当理解的是，虽然在图2中仅示出了一个阀；然而，图1所示的发动机10可以包括任何数量的汽缸阀。进一步，类似于汽缸阀致动器58的汽缸阀致动器可以应用于发动机进气门。此外，图1的发动机10可以包括任何数量的具有相关阀的汽缸，并且可以使用各种不同的汽缸和阀配置，例如，V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。

一个或多个凸轮塔或凸轮轴安装区域可以耦连到汽缸盖35以支撑排气凸轮轴53。例如，凸轮塔216被示为在排气门54的附近耦连到汽缸盖35。尽管图2示出了耦连到汽缸盖的凸轮塔，但是在其他示例中，凸轮塔可以耦连到发动机的其他部件，例如耦连到凸轮轴支架(carrier)或凸轮盖。凸轮塔可以支撑顶置凸轮轴并且可以在每个汽缸的上方将位于凸轮轴上的升程机构分开。

排气门54可以以多个升程模式和持续时间模式操作，例如高阀升程、低或部分阀升程、短打开持续时间、长打开启持续时间和零阀升程。例如，如以下更详细描述的，通过调整汽缸凸轮机构，可以基于发动机工况以不同升程模式操作一个或多个汽缸上的阀(例如，排气门54)。

排气凸轮轴53可以包括被配置成控制排气门的打开和关闭的多个凸轮。例如，图2示出了定位在阀54上方的第一凸轮凸角212和第二凸轮凸角214。凸轮凸角可以具有不同的形状和尺寸，以形成用于在排气凸轮轴53旋转时调整阀54的升程量和升程正时的升程轮廓。例如，排气凸轮212可以是全升程凸轮凸角，并且凸轮214可以是零升程凸轮凸角。尽管图2示出了与第一凸轮212和第二凸轮214相关联的两个升程轮廓，但应当理解的是，可以存在任何数量的升程轮廓凸轮，例如三个不同的凸轮凸角。

排气凸轮轴53包括在排气门54的上方耦连到凸轮轴的机构218，以通过改变凸轮凸角相对于排气门54沿着凸轮轴的位置用于调整排气门54的阀升程量和/或用于停用排气门。例如，凸轮凸角212和214可以可滑动地附接到凸轮轴，使得它们可以在每个汽缸的基础上沿着凸轮轴在轴向上滑动。例如，定位在每个汽缸阀(例如，排气门54)上方的多个凸轮凸角(例如，凸轮凸角212和214)可以沿箭头245指示的方向在凸轮轴上滑动，以改变耦连到阀从动件(例如，耦连到排气门54的从动件220)的凸轮凸角轮廓，从而以改变排气门打开和关闭的持续时间以及升程量。阀凸轮从动件220可以包括与位于阀202上方的凸轮凸角接合的辊式指状从动件(RFF)222。例如，在图2中，辊222被示为与全升程凸轮凸角212接合。

图2中未示出的附加从动元件还可以包括推杆、摇臂、挺杆等。这些装置和特征可以通过将凸轮的旋转运动转换成阀的平移运动来控制进气门和排气门的致动。在其他示例中，可以通过凸轮轴上的附加凸轮凸角轮廓来致动阀，其中不同阀之间的凸轮凸角轮廓可以提供变化的凸轮升程高度、凸轮持续时间和/或凸轮正时。然而，如果需要的话，可以使用替代性凸轮轴(顶置和/或推杆)布置。进一步，在一些示例中，汽缸可以各自具有仅一个排气门和/或进气门、或多于一个进气门和/或排气门。在又一些其他示例中，排气门和进气门可以由公共凸轮轴致动。然而，在替代性示例中，进气门和/或排气门中的至少一个可以由其自身的独立凸轮轴或其他装置致动。

外套筒224可以耦连到凸轮凸角212和214并花键连接(splined)到排气凸轮轴53。通过旋转感测凸轮轴位置传感器295和排气凸轮轴位置指示器290来确定凸轮轴相对于发动机曲轴的位置。排气凸轮轴53可以与凸轮相位器相耦连，该凸轮相位器用于改变相对于曲轴位置的阀正时。通过将销(例如，销230或232中的一个)接合到外套筒中的带槽毂中，可以重新定位套筒的轴向位置，使得不同的凸轮凸角与耦连到排气门54的凸轮从动件接合以便改变排气门54的升程。例如，套筒224可以包括围绕套筒的外周长延伸的一个或多个移位凹槽(例如，凹槽226和228)。移位凹槽可以具有围绕外套筒的螺旋配置，并且在一些示例中，可以在外套筒中形成Y形或V形凹槽，其中Y形或V形凹槽被配置成在不同时间接合两个不同致动器销(例如，第一销230和第二销232)，以便移动外套筒从而改变排气门54的升程轮廓。套筒224被示为处于第一位置，同时销232将套筒224移至图2的左侧。当轮廓被切换时，套筒224沿着排气凸轮轴53在轴向上跟随花键225。另外，套筒224中的每个凹槽的深度可以沿着凹槽的长度减小，使得在销从初始位置部署到凹槽中之后，在套筒和凸轮轴旋转时，销随着凹槽的深度减小而返回原始位置。

例如，如图2所示，当第一销230部署到凹槽226中时，外套筒224将在排气凸轮轴53旋转时沿朝向凸轮塔216的方向移位，从而将凸轮凸角212定位在阀202上方并且改变升程轮廓。为了切换回凸轮凸角214，可以将第二销232部署到凹槽228中，该凹槽228将使外部套筒224远离凸轮塔216移位，以便将凸轮凸角214定位在阀202上方。在一些示例中，包含凸角的多个外套筒可以被花键连接到排气凸轮轴53。例如，外套筒可以耦连到发动机10中的每个阀上方的凸轮凸角或阀上方的选定数量的凸角。

致动器销230和232被包括在凸轮凸角切换致动器234中，该凸轮凸角切换致动器234调整销230和232的位置以便切换定位在阀202上方的凸轮凸角。排气凸轮凸角切换致动器234包括启用机构236，其可以是液压驱动的、或电致动的或其组合。启用机构236改变销的位置以便改变阀的升程轮廓。例如，启用机构236可以是耦连到销230和232两者的线圈，使得当线圈通电时(例如，通过从控制系统向其供应的电流)，向两个销施加力以便朝向套筒部署两个销。

因此，图1和图2的系统提供了一种发动机系统，该发动机系统包括：包括一个或多个汽缸阀致动器的发动机；电机；以及包括存储在非暂时性存储器中的用于使发动机顺时针和逆时针旋转的可执行指令的控制器，当发动机燃烧空气和燃料时，发动机顺时针旋转，当发动机不燃烧空气和燃料并且一个或多个汽缸阀致动器停用一个或多个汽缸阀时，发动机逆时针旋转。发动机系统包括：其中电机是起动机马达。发动机系统包括：其中电机是集成式起动机/发电机。发动机系统还包括用于在发动机逆时针旋转时经由空气流量计来确定通过发动机的空气流的附加指令。发动机系统还包括用于响应于空气流量计的输出而停用一个或多个汽缸模式的附加指令。发动机系统包括：其中停用一个或多个汽缸阀包括将一个或多个汽缸阀保持在关闭状态达至少两个连续发动机回转。

现在参考图3A，示出了在诊断汽缸阀致动器时，使发动机沿正向(例如，顺时针)旋转的示例性阀正时。正向和反向的发动机旋转方向由箭头指示。排气门打开正时由外环303表示。进气门打开正时由内环301表示。阀正时以汽缸位置上止点(TDC)和下止点(BDC)作为参考。发动机正向旋转的排气门关闭(EVC)时间在302处。发动机正向旋转的排气门打开(EVO)时间在306处。发动机正向旋转的进气门关闭(IVC)时间在308处。发动机正向旋转的进气门打开(IVO)时间在304处。如果发动机沿反向旋转，则EVO在302处发生并且EVC在306处发生。IVO在308处发生并且IVC发生在304处发生。

因此，可以观察到进气门打开持续时间比排气门打开持续时间长。另外，IVO接近TDC并且IVC接近BDC，以用于使发动机沿正向旋转。EVO在BDC之后并且EVC在TDC之后，以用于使发动机沿正向旋转。使发动机沿反向旋转允许从排气歧管引入空气并将其排出到进气歧管，使得当排气门打开时，空气被吸入汽缸中；并且当进气门打开时，空气从汽缸排出。因此，当发动机在进气节气门打开且未加燃料的情况下沿正向旋转时通过发动机的空气流大于当发动机在进气节气门打开且未加燃料的情况下以相同发动机转速沿反向旋转时通过发动机的空气流。当发动机以第一速度沿正向旋转时，通过发动机的空气流的增加是由于更长的进气门打开持续时间以及进气门打开正时和关闭正时。当发动机以第一速度沿反向旋转时，通过发动机的空气流的减少是由于与进气门打开持续时间以及进气门打开时间和关闭时间相比更短的排气门打开持续时间以及排气门打开正时和关闭正时。

现在参考图3B，示出了在诊断汽缸阀致动器时，使发动机沿反向(例如，逆时针)旋转的示例性阀正时。正向和反向的发动机旋转方向由箭头指示。排气门打开正时由外环303表示。进气门打开正时由内环301表示。阀正时以汽缸位置上止点(TDC)和下止点(BDC)作为参考。发动机正向旋转的排气门关闭(EVC)时间在310处。发动机正向旋转的排气门打开(EVO)时间在314处。发动机正向旋转的进气门关闭(IVC)时间在316处。发动机正向旋转的进气门打开(IVO)时间在312处。如果发动机沿反向旋转，则EVO在310处发生并且EVC在314处发生。IVO在316处发生并且IVC发生在312处发生。

因此，可以观察到排气门打开持续时间比进气门打开持续时间长。进一步，IVO接近TDC并且IVC在BDC正前方处，以用于使发动机沿正向旋转。EVO在BDC附近并且EVC在TDC附近，以用于使发动机沿正向旋转。使发动机沿反向旋转允许从排气歧管引入空气并将其排出到进气歧管，使得当排气门打开时，空气被吸入汽缸中；并且当进气门打开时，空气从汽缸排出。由于这些原因，当发动机在进气节气门打开且未加燃料的情况下沿反向旋转时通过发动机的空气流大于当发动机在进气节气门打开且未加燃料的情况下以相同发动机转速沿正向旋转时通过发动机的空气流。当发动机以第一速度沿反向旋转时，通过发动机的空气流的增加是由于更长的排气门打开持续时间以及排气门打开正时和关闭正时。当发动机以第一速度沿正向旋转时，通过发动机的空气流的减少是由于与排气门打开持续时间以及排气门打开时间和关闭时间相比更短的进气门打开持续时间以及进气门打开正时和关闭正时。因此，在发动机以第一速度沿正向旋转时通过发动机的空气流是否大于在发动机以第一速度沿反向旋转时通过发动机的空气流取决于进气门正时和排气门正时，包括阀打开持续时间以及阀打开时间和关闭时间。因此，针对一些发动机配置，与在给定发动机转速下使发动机沿反向旋转相比，在相同给定发动机转速下使相同发动机沿正向旋转提供更多的通过发动机的空气流。另一方面，与在给定发动机转速下使其他发动机沿正向旋转相比，在相同给定发动机转速下使相同发动机沿反向旋转可以提供更多的通过发动机的空气流。这样，可以选择发动机旋转的方向以增加通过发动机的空气流，使得在诊断汽缸阀致动器时，可以使发动机以较低速度旋转。例如，如果与使发动机以期望速度沿正向旋转相比使特定发动机以期望速度沿反向旋转提供更大的通过发动机的空气流，则可以使发动机沿反向旋转以用于诊断汽缸阀致动器。

现在参考图4A，示出了发动机10的第一配置。发动机10包括两个汽缸排402和404。第一汽缸排404包括编号为1-4的汽缸410。第二汽缸排402包括编号为5-8的汽缸410。因此，第一配置是包括两个汽缸排的V8发动机。所有汽缸进行操作可以是第一汽缸操作模式。发动机10的前部405包括附件驱动器407，其可以包括泵、风扇等。变速器406被示为耦连到发动机10的后侧。

在选定条件期间，可以通过以下方式来停用一个或多个汽缸410：停止使燃料流动到已停用汽缸。进一步，通过关闭已停用汽缸的进气门和排气门并且保持关闭的进气门和排气门，可以停止到已停用汽缸的空气流，由此停用进气门和排气门。可以以各种形式(pattern)停用发动机汽缸以便提供期望实际总数的启用或停用的汽缸。例如，可以停用汽缸2、3、5和8，从而形成已停用汽缸的第一形式和第二汽缸操作模式。可替代地，可以停用汽缸1、4、6和7，从而形成已停用汽缸的第二形式和第三汽缸操作模式。在又一个示例中，可以停用汽缸2和8，从而形成已停用汽缸的第三形式和第四汽缸操作模式。在又一个示例中，可以停用汽缸3和5，从而形成已停用汽缸的第四形式和第五汽缸操作模式。在此示例中，提供了五个汽缸操作模式；然而，可以提供附加的或更少的汽缸操作模式。如果发动机条件使得发动机可以以所描述的五个汽缸模式中的任一个进行操作，则发动机可以被描述为具有五个可用的汽缸操作模式。在此示例中，如果发动机的五个操作模式中的两个操作模式不是可用的，则发动机可以被描述为具有三个可用的操作模式。发动机总是具有一个可用的汽缸操作模式(例如，所有汽缸是有效的并且燃烧空气和燃料)。当然，取决于发动机的配置，可用操作模式的实际总数可以大于或小于五。

现在参考图4B，示出了发动机10的第二配置。发动机10包括一个汽缸排422。汽缸排406包括编号为1-4的汽缸410。因此，第二配置是包括一个汽缸排的I4发动机。针对此发动机配置，所有汽缸进行操作可以是第一汽缸操作模式。编号为1的汽缸最靠近发动机420的前部。

与第一配置类似，可以通过以下方式来停用一个或多个汽缸410：停止使燃料流动到已停用汽缸。进一步，通过关闭已停用汽缸的进气门和排气门并且保持关闭的进气门和排气门，可以停止到已停用汽缸的空气流。可以以各种形式停用发动机汽缸以便提供期望实际总数的启用或停用的汽缸。例如，可以停用汽缸2和3，从而形成已停用汽缸的第一形式和第二汽缸操作模式。可替代地，可以停用汽缸1和4，从而形成已停用汽缸的第二形式和第三汽缸操作模式。在又一个示例中，可以停用汽缸2，从而形成已停用汽缸的第三形式和第四汽缸操作模式。在又一个示例中，可以停用汽缸3，从而形成已停用汽缸的第四形式和第五汽缸操作模式。在此示例中，如果发动机条件使得发动机可以以所描述的五个汽缸模式中的任一个进行操作，则发动机可以被描述为具有五个可用的汽缸操作模式。如果发动机的五个操作模式中的两个操作模式不是可用的，则发动机可以被描述为具有三个可用的操作模式。发动机总是具有一个可用的汽缸操作模式(例如，所有汽缸是有效的并且燃烧空气和燃料)。当然，取决于发动机的配置，可用操作模式的实际总数可以大于或小于五。

在又一些其他示例中，可以提供不同的汽缸配置。例如，发动机可以是V6发动机或V10发动机。不同的发动机配置也可以具有不同数量的汽缸操作模式。

现在参考图5，示出了V8发动机的示例性发动机操作序列。可以通过图1和图2的系统执行图6A和图6B中描述的方法的指令来产生图5的操作序列。图5所示的每个曲线图与图5中的其他曲线图同时发生，并且竖直标记T0-T9指示在序列期间的特别感兴趣的时间。在该示例中，在发动机以相同速度沿正向和反向旋转的情况下，当发动机在未加燃料下沿反向旋转时通过发动机的空气流大于当发动机在未加燃料下沿正向旋转时通过发动机的空气流。

从图5顶部起的第一曲线图表示阀模式与时间的关系。竖直轴线表示阀模式。水平轴线表示时间，并且时间从图5的左侧向图5的右侧增加。在该示例中，发动机能够在一个时间点以四种阀模式中的一种阀模式进行操作。阀模式是沿竖直轴线指示的并且包括：V8模式，其用于将发动机作为八缸发动机进行操作；V6A模式，其用于使用第一组的六个汽缸将发动机作为六缸发动机进行操作；V6B模式，其用于使用第二组的六个汽缸将发动机作为六缸发动机进行操作，其中第二组的六个汽缸不同于第一组的六个汽缸；以及V4模式，其用于将发动机作为四缸发动机进行操作。

从图5顶部起的第二曲线图表示发动机空气流量或流过发动机的空气量与时间的关系。竖直轴线表示发动机空气流，并且发动机空气流在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图5的左侧向图5的右侧增加。

从图5顶部起的第三曲线图表示发动机转速与时间的关系。竖直轴线表示发动机转速，并且发动机转速在竖直轴线箭头的方向上增加。水平轴线表示时间，并且时间从图5的左侧向图5的右侧增加。

从图5顶部起的第四曲线图表示阀劣化状态与时间的关系。竖直轴线表示阀劣化状态，并且在阀劣化状态迹线处于竖直轴箭头附近的较高水平时，提供阀劣化的指示。在阀劣化状态迹线处于水平轴线附近的较低水平时，不指示阀劣化。水平轴线表示时间，并且时间从图5的左侧向图5的右侧增加。

从图5顶部起的第五曲线图表示阀诊断请求状态与时间的关系。竖直轴线表示阀诊断状态，并且在阀诊断状态迹线处于竖直轴箭头附近的较高水平时，请求阀诊断。在阀诊断状态迹线处于水平轴线附近的较低水平时，不请求阀诊断。水平轴线表示时间，并且时间从图5的左侧向图5的右侧增加。

在时间T0，发动机转速为零并且不请求阀诊断。发动机在V8模式中接合，在该模式下，发动机的所有阀致动器都被启用，使得命令所有汽缸阀都进行操作(例如，在发动机循环期间打开和关闭，对于四冲程发动机的两个发动机回转)。由于发动机不旋转，因此发动机空气流为零，并且不指示阀劣化。

在时间T1处，阀诊断状态改变为较高水平以请求发动机汽缸阀诊断。响应于对发动机汽缸阀诊断的请求，使发动机在未加燃料的情况下沿反向旋转。在该示例中，发动机沿反向旋转，因为当发动机在给定发动机转速下沿反向旋转时，进气门和排气门正时允许更大的通过发动机的空气流。因此，发动机可以以较低速度旋转以实现期望的发动机空气流。随着发动机旋转开始，通过发动机的空气流开始增加。发动机保持处于八缸模式并且阀劣化未生效(asserted)。

在时间T2处，阀模式从V8改变为V4模式。通过进入V4模式来防止通向一半发动机汽缸的空气流，因为一半发动机阀致动器已经停用处于关闭状态的一半发动机汽缸阀。发动机转速处于期望的恒定速度并且阀劣化未生效。发动机汽缸阀诊断请求保持生效的。

在时间T2与时间T3之间，发动机空气流减少并且其稳定到阈值上限502B与阈值下限502A之间的值。在发动机被命令处于V4模式的情况下，当发动机空气流大于阈值上限502B时可以指示阀劣化；并且当发动机空气流小于阈值下限502A时可以指示阀劣化。如果正在利用泄漏的进气门和/或排气门将空气泵送通过一个或多个汽缸、或者如果未按命令停用汽缸进气门/排气门，则发动机空气流可以大于阈值上限502B。如果大于期望数量的汽缸阀的阀已经被停用，则发动机空气流可以小于阈值下限502A。在这种情况下，发动机空气流处于阈值上限与阈值下限之间，因此不指示阀劣化。

在时间T3处，当发动机汽缸诊断继续诊断V8汽缸模式时，阀模式切换回V8模式。发动机空气流响应于进入V8模式而增加，因为所有发动机汽缸阀都开始进行操作。发动机转速保持恒定并且不指示阀劣化。阀诊断请求保持生效的。

在时间T3与时间T4之间，发动机空气流增加并且其稳定到阈值上限501B与阈值下限501A之间的值。在发动机被命令处于V8模式的情况下，当发动机空气流小于阈值下限501A时可以指示阀劣化。如果汽缸阀已经保持在停用，则发动机空气流可以小于阈值下限501A。在这种情况下，发动机空气流高于阈值501A，因此不指示阀劣化。

在时间T4处，阀模式从V8改变为不同的V4模式。在这种情况下，命令停用的四个发动机汽缸不同于在时间T2与时间T3之间的V4模式的发动机汽缸。这样，通过进入V4模式来防止通向一半发动机汽缸的空气流，因为一半发动机阀致动器已经停用处于关闭状态的一半发动机汽缸阀。发动机转速处于期望的恒定速度并且阀劣化未生效。发动机汽缸阀诊断请求保持生效的。

在时间T4与时间T5之间，发动机空气流减少并且其稳定到阈值上限502B与阈值下限502A之间的值。再一次地，在发动机被命令处于V4模式的情况下，当发动机空气流大于阈值上限502B时可以指示阀劣化；并且当发动机空气流小于阈值下限502A时可以指示阀劣化。如果正在利用泄漏的进气门和/或排气门将空气泵送通过一个或多个汽缸、或者如果未按命令停用汽缸进气门/排气门，则发动机空气流可以大于阈值上限502B。如果大于期望数量的汽缸阀的阀已经被停用，则发动机空气流可以小于阈值下限502A。在这种情况下，发动机空气流处于阈值上限与阈值下限之间，因此不指示阀劣化。

在时间T5处，当发动机汽缸诊断继续诊断第一V6汽缸模式时，阀模式切换到V6A模式。发动机空气流响应于进入V6A模式而增加，因为两个附加发动机汽缸的阀开始进行操作。发动机转速保持恒定并且不指示阀劣化。阀诊断请求保持生效的。

在时间T5与时间T6之间，发动机空气流减少并且其稳定到阈值上限506B与阈值下限506A之间的值。在发动机被命令处于V6A模式的情况下，当发动机空气流大于阈值上限506B时可以指示汽缸阀劣化；并且当发动机空气流小于阈值下限506A时可以指示阀劣化。如果正在利用泄漏的进气门和/或排气门将空气泵送通过一个或多个汽缸、或者如果未按命令停用汽缸进气门/排气门，则发动机空气流可以大于阈值上限506B。如果大于期望数量的汽缸阀的阀已经被停用，则发动机空气流可以小于阈值下限506A。在这种情况下，发动机空气流处于阈值上限与阈值下限之间，因此不指示阀劣化。

在时间T6处，当发动机汽缸诊断继续诊断第二V6汽缸模式时，阀模式切换到V6B模式，其操作与V6A模式不同的汽缸阀。发动机空气流响应于进入V6B而增加，但由于刚退出V6A模式，它应当保持基本恒定。发动机转速保持恒定并且不指示阀劣化。阀诊断请求保持生效的。

在时间T6与时间T7之间，发动机空气流增加并且其稳定到高于阈值上限506B的值。因为发动机空气流超过阈值506B，所以现在指示汽缸阀劣化。可以停用一个或多个汽缸模式(诸如V6B模式和V4模式)，使得在指示阀劣化或阀致动器劣化之后，发动机只可以进入V8和V6A汽缸模式。由于汽缸阀致动器劣化可以被观察为汽缸阀劣化，因此汽缸阀劣化和汽缸阀致动器劣化可以是同义的。

在时间T7处，诊断完成并且发动机转速降低到零。发动机空气流随着发动机转速的降低而降低，并且发动机被命令回到V8模式。汽缸阀劣化保持生效的，并且不请求汽缸阀诊断。

以此方式，发动机可以在不加燃料的情况下沿反向旋转以诊断汽缸致动器。发动机可以通过各种汽缸模式进行转变以确定一个或多个汽缸阀致动器是否劣化。如果一个或多个汽缸阀致动器劣化，则可以减少汽缸模式的实际总数，使得可以不要求已劣化的汽缸阀致动器改变操作状态，使得可以改进发动机操作。

现在参考图6A和图6B，描述了一种用于通过发动机空气流来确定阀致动器劣化的方法。图6A和图6B的方法可以合并到图1和图2的系统中并且可以与图1和图2的系统协作。进一步，图6A和图6B的方法的至少一些部分可以被合并作为存储在非暂时性存储器中的可执行指令，而方法的其他部分可以通过控制器来执行，从而转变物理世界中的装置和致动器的操作状态。

在602处，方法600确定发动机工况。发动机工况可以包括但不限于：发动机操作状态、发动机转速、发动机负荷、发动机温度、车辆速度、自车辆制造以来的汽缸模式改变的实际总数、以及车辆所行驶的距离。在确定发动机工况之后，方法600行进到604。

在604处，方法600判断是否期望汽缸阀致动器诊断。在一个示例中，在以下情况可以期望汽缸阀致动器诊断：在车辆行驶预定距离之后，在汽缸阀已经被停用超过阈值时间量之后，以及如果车辆工况对于汽缸阀致动器诊断来说是期望的。汽缸阀致动器诊断可以在以下情况是可期望的：在车辆乘客已经离开车辆之后，如果正在远程起动车辆，或者如果车辆是混合动力车辆并且驾驶员需求足够低以停止发动机操作。如果方法600判断期望汽缸阀致动器诊断，则答案为是并且方法600行进到606。否则，答案为否并且方法600行进到624。

在624处，方法600以尚未被汽缸阀致动器诊断停用的汽缸模式操作发动机。例如，如果发动机是V8发动机并且其包括V6、V4和V2汽缸模式，则所有模式都可以是可用的，并且根据驾驶员需求扭矩和车辆速度进入该模式。然而，如果阀致动器被诊断为劣化的，则可以防止发动机进入V2和V4汽缸模式。被启用的特定汽缸模式取决于驾驶员需求扭矩和发动机转速或车辆速度。方法600行进到退出。

在606处，方法600判断：是否在发动机在未加燃料下以第一速度沿正向旋转时，更大量的空气将流过发动机；或者是否在发动机在未加燃料下以第一速度沿反向旋转时，更大量的空气将流过发动机。进一步，方法600可以基于在进气凸轮和排气凸轮位于其基本位置(例如，进气凸轮和排气凸轮被销接(pinned)并禁止相对于曲轴位置移动的位置)的情况下通过发动机的空气流进行判断。如果方法600判断：当发动机在未加燃料下以第一发动机转速并且沿着与发动机燃烧空气和燃料时的发动机旋转方向相反的方向(例如，反向或逆时针)旋转时的发动机空气流大于当发动机在未加燃料下以第一发动机转速并且沿着发动机燃烧空气和燃料时的发动机旋转方向(例如，正向或顺时针)旋转时的发动机空气流，则答案为是并且方法600行进到608。否则，答案为否并且方法600行进到650。

在608处，方法600不向发动机汽缸供应火花和燃料并且使发动机沿反向旋转。在一个示例中，可以通过起动机或集成式起动机/发电机使发动机沿反向旋转。发动机以预定速度旋转并且发动机节气门完全打开。通过打开节气门，可以减少进气歧管填充(filling)的影响，使得发动机空气流可以更加一致。方法600最初在一种汽缸模式下开始汽缸阀致动器诊断，在该汽缸模式中所有发动机汽缸阀被命令在发动机循环期间打开和关闭。方法600行进到610。

在610处，方法600通过发动机空气流量计来测量通过发动机的空气流。空气流量计输出被转换成发动机空气流量的电压或电流。在确定发动机空气流之后，方法600行进到612。

在612处，方法600判断通过发动机的空气流是否大于(G.T.)第一阈值且小于(L.T.)第二阈值。针对不同的汽缸模式，第一阈值和第二阈值的值可以不同。如果发动机以所有发动机汽缸均有效的模式进行操作，则方法600可以仅判断通过发动机的空气流是否小于第二阈值。如果方法600判断通过发动机的空气流大于(G.T.)第一阈值且小于(L.T.)第二阈值，则答案为是并且方法600行进到614。否则，答案为否并且方法600行进到622。

在622处，方法600调整发动机操作并且指示阀致动器劣化。可以通过点亮灯或经由信息中心通知车辆乘员来指示发动机汽缸阀致动器劣化。进一步，方法600可以通过防止发动机进入一个或多个汽缸模式(例如，V8、V6、V4等)来调整发动机操作。通过防止发动机进入汽缸模式，可以降低发动机排放劣化的可能性。进一步，可以减少阀机构部件的磨损。方法600行进到退出。

在614处，方法600可以指示汽缸阀致动器未劣化。在一个示例中，方法600可以不点亮灯，或者可以经由信息中心向车辆乘员指示预期的发动机操作。方法600行进到616。

在616处，方法600判断是否已经针对汽缸阀劣化评估所有汽缸模式。汽缸模式可以包括但不限于V8模式、V6模式、V4模式、V2模式、I2模式、I3模式和I4模式。如果方法600判断已经针对汽缸阀致动器劣化评估所有汽缸模式，则答案为是并且方法600行进到退出。否则，答案为否并且方法600行进到620。

在620处，方法600命令发动机操作汽缸模式的先前在汽缸阀诊断程序中未被启用的汽缸阀。例如，如果发动机是V8发动机并且仅以V8模式进行操作，则可以通过启用六个汽缸的进气门和排气门、同时停用两个汽缸的阀(例如，保持进气门和排气门关闭达超过两个发动机回转)来启用V6汽缸模式。以此方式，可以评估所有的汽缸阀操作形式和汽缸阀致动器。在启用先前在当前汽缸阀诊断期间未被启用的汽缸模式之后，方法600返回到608。

在650处，方法600不向发动机汽缸供应火花和燃料并且使发动机沿正向旋转。在一个示例中，可以通过起动机或集成式起动机/发电机使发动机沿正向旋转。发动机以预定速度旋转并且发动机节气门完全打开。通过打开节气门，可以减少进气歧管填充的影响，使得发动机空气流可以更加一致。方法600最初在一种汽缸模式下开始汽缸阀致动器诊断，在该汽缸模式中所有发动机汽缸阀被命令在发动机循环期间打开和关闭。方法600行进到652。

在652处，方法600通过发动机空气流量计来测量通过发动机的空气流。在确定发动机空气流之后，方法600行进到654。

在654处，方法600判断通过发动机的空气流是否大于(G.T.)第一阈值且小于(L.T.)第二阈值。针对不同的汽缸模式，第一阈值和第二阈值的值可以不同。如果发动机以所有发动机汽缸均有效的模式进行操作，则方法600可以仅判断通过发动机的空气流是否小于第二阈值。如果方法600判断通过发动机的空气流大于(G.T.)第一阈值且小于(L.T.)第二阈值，则答案为是并且方法600行进到656。否则，答案为否并且方法600行进到670。

在670处，方法600调整发动机操作并且指示阀致动器劣化。可以通过点亮灯或经由信息中心通知车辆乘员来指示发动机汽缸阀致动器劣化。进一步，方法600可以通过防止发动机进入一个或多个汽缸模式(例如，V8、V6、V4等)来调整发动机操作。通过防止发动机进入汽缸模式，可以降低发动机排放劣化的可能性。进一步，可以减少阀机构部件的磨损。方法600行进到退出。

在656处，方法600可以指示汽缸阀致动器未劣化。在一个示例中，方法600可以不点亮灯，或者可以经由信息中心向车辆乘员指示预期的发动机操作。方法600行进到658。

在658处，方法600判断是否已经针对汽缸阀劣化评估所有汽缸模式。汽缸模式可以包括但不限于V8模式、V6模式、V4模式、V2模式、I2模式、I3模式和I4模式。如果方法600判断已经针对汽缸阀致动器劣化评估所有汽缸模式，则答案为是并且方法600行进到退出。否则，答案为否并且方法600行进到660。

在660处，方法600命令发动机操作汽缸模式的在汽缸阀诊断程序中先前未被启用的汽缸阀。例如，如果发动机是V8发动机并且仅以V8模式进行操作，则可以通过启用六个汽缸的进气门和排气门、同时停用两个汽缸的阀(例如，保持进气门和排气门关闭达超过两个发动机回转)来启用V6汽缸模式。以此方式，可以评估所有的汽缸阀操作模式和汽缸阀致动器。在启用先前在当前汽缸阀诊断期间未被启用的汽缸模式之后，方法600返回到650。

因此，图6A和6B的方法提供了一种发动机操作方法，其包括：通过控制器使发动机在不燃烧空气和燃料的情况下沿着与燃烧空气和燃料时的发动机旋转方向相反的方向旋转；以及响应于在停用一个或多个发动机汽缸的阀时发动机空气流小于第一阈值或大于第二阈值而调整发动机的操作。方法包括：其中调整发动机操作包括停用一个或多个汽缸模式。方法包括：其中调整发动机操作包括启用发动机的所有汽缸。方法还包括，在使发动机沿着与燃烧空气和燃料时的发动机旋转方向相反的方向旋转时通过空气流量计来确定发动机空气流。方法包括：其中在从前侧观察发动机时，在燃烧空气和燃料时的发动机旋转方向是顺时针的。方法包括：其中通过起动机或集成式起动机/发电机使发动机旋转。方法包括：其中停用一个或多个发动机汽缸的阀包括将阀保持在关闭状态达两个连续发动机回转。

图6A和6B的方法还提供了一种发动机操作方法，其包括：响应于在预定发动机转速下提供更大的通过发动机的空气流的发动机旋转方向，使发动机沿一方向旋转，发动机具有处于基本阀正时的阀。方法还包括，在使发动机沿一方向旋转的同时停用发动机的一个或多个汽缸的阀。方法包括：其中方向是逆时针的。方法包括：其中方向是顺时针的。方法包括：其中使发动机在不燃烧空气和燃料的情况下旋转。方法还包括，响应于发动机空气流小于第一阈值或大于第二阈值而调整发动机操作。方法包括：其中调整发动机操作包括停用一个或多个汽缸模式。

应当理解，本文所公开的配置和方法在本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被认为是限制性的，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文所公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或属性的全部新颖和非显而易见的组合和子组合。

以下权利要求特别指出被认为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应当被理解为包括一个或多个此类元件的合并，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。可以通过修改本权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新的权利要求来要求保护所公开的特征、功能、元件和/或属性的其他组合和子组合。此类权利要求，无论范围上与原始权利要求相比更宽、更窄、相等还是不同，也被认为包括在本公开的主题内。

Claims (13)

1.一种发动机操作方法，其包括：

通过控制器使发动机在不燃烧空气和燃料的情况下沿着与燃烧空气和燃料时的所述发动机旋转方向相反的方向旋转；以及

响应于在停用一个或多个发动机汽缸的阀时发动机空气流小于第一阈值或大于第二阈值而调整所述发动机的操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中调整发动机操作包括停用一个或多个汽缸模式。

3.根据权利要求1所述的方法，其中调整发动机操作包括启用所述发动机的所有汽缸。

4.根据权利要求1所述的方法，其还包括在使所述发动机沿着与燃烧空气和燃料时的所述发动机旋转方向相反的方向旋转时通过空气流量计确定发动机空气流。

5.根据权利要求1所述的方法，其中在从前侧观察所述发动机时，燃烧空气和燃料时的所述发动机旋转方向是顺时针的。

6.根据权利要求1所述的方法，其中通过起动机或集成式起动机/发电机使所述发动机旋转。

7.根据权利要求1所述的方法，其中停用一个或多个发动机汽缸的阀包括在两个连续发动机回转内将阀保持在关闭状态。

8.一种发动机系统，其包括：

包括一个或多个汽缸阀停用机构的发动机；

电机；以及

包括存储在非暂时性存储器中的用于使所述发动机顺时针和逆时针旋转的可执行指令的控制器，当所述发动机燃烧空气和燃料时，所述发动机顺时针旋转；当所述发动机不燃烧空气和燃料并且一个或多个所述汽缸阀停用机构停用一个或多个汽缸阀时，所述发动机逆时针旋转。

9.根据权利要求8所述的发动机系统，其中所述电机是起动机马达。

10.根据权利要求8所述的发动机系统，其中所述电机是集成式起动机/发电机。

11.根据权利要求8所述的发动机系统，其还包括用于在所述发动机逆时针旋转时经由空气流量计确定通过所述发动机的空气流的附加指令。

12.根据权利要求11所述的发动机系统，其还包括用于响应于所述空气流量计的输出而停用一个或多个汽缸模式的附加指令。

13.根据权利要求8所述的发动机系统，其中停用一个或多个汽缸阀包括将一个或多个汽缸阀保持在关闭状态达至少两个连续发动机回转。