CN110030084A - 用于诊断发动机的涡轮增压器废气门的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供了“用于诊断发动机的涡轮增压器废气门的系统和方法”。提出了用于诊断涡轮增压器废气门劣化的存在或不存在的系统和方法。在一个示例中，进气歧管压力传感器提供用于确定是否存在涡轮增压器废气门劣化的基础。所述涡轮增压发动机可以沿反向方向旋转以评估废气门劣化。

Description

用于诊断发动机的涡轮增压器废气门的系统和方法

技术领域

本发明涉及车辆发动机领域，且更具体地涉及车辆发动机诊断。

背景技术

发动机可以包括涡轮增压器以增加到发动机的气流，从而增加发动机的功率输出。涡轮增压器使用排气能量来转动涡轮，并且涡轮经由将涡轮连接到压缩机的轴来旋转压缩机。压缩机的速度会影响发动机的进气系统中的空气压力。如果压缩机速度高于期望值，则发动机进气系统中的压力可以高于期望值。一种限制压缩机速度和发动机进气系统压力的方法是在涡轮增压器的情况下安装废气门。废气门可以允许排气的一部分绕过涡轮以控制涡轮和压缩机的速度。废气门可以配置有弹簧，该弹簧保持废气门关闭直到压缩机上游的压力超过阈值压力，然后废气门可以打开以限制或维持压缩机速度和发动机进气压力。然而，废气门可能由于发动机的排气系统中的碳烟或废气门的部件(诸如弹簧)的劣化而卡在打开或关闭状态。如果废气门被卡在打开位置，则发动机可能无法产生与所期望的一样多的功率。如果废气门被卡在关闭位置，则发动机进气系统压力可能大于期望值。因此，可能期望提供一种诊断废气门的方法。然而，如果在发动机操作时诊断废气门，则发动机性能可能受损或车辆可能无法以预期方式执行。因此，可能期望提供一种在不干扰车辆乘员或干扰车辆操作的情况下诊断涡轮增压器废气门的方法。

发明内容

本发明人在本文开发了一种发动机操作方法，该发动机操作方法包括：将传感器数据接收到控制器并经由控制器来生成废气门诊断请求；基于进气歧管压力来提供废气门劣化的指示，该进气歧管压力是在响应于废气门诊断请求而沿反向方向旋转发动机且不在发动机中燃烧空气和燃料时感测到的；以及响应于该指示来调整执行器。

通过沿反向方向旋转发动机并测量发动机进气歧管压力，可以提供在不干扰车辆乘员或损害车辆性能的情况下诊断涡轮增压器废气门操作的技术结果。具体地，发动机可以在发动机不操作时沿反向方向旋转，并且歧管绝对压力(MAP)传感器可以提供发动机进气歧管压力的指示。发动机进气歧管压力可以基于发动机进气歧管压力在进气节气门从打开位置关闭后达到阈值压力所花费的时间量来指示废气门是打开还是关闭。如果发动机进气压力达到阈值压力需要比阈值时间量更长的时间，则可以确定废气门关闭，因为当发动机沿反向方向旋转时，关闭废气门可以限制从排气系统到发动机进气口的气流。如果发动机进气压力达到阈值压力需要比阈值时间更少的时间，则可以确定废气门处于打开状态，因为当发动机沿反向方向旋转时，打开的废气门可能对通过排气系统并进入发动机进气口的空气的限制较小。以这种方式，可以确定废气门是否以预期方式响应打开和关闭命令。

本说明书可以提供若干优点。具体地，该方法可以提供涡轮增压器废气门操作的改进的诊断。另外，该方法可以利用现有的发动机传感器来评估废气门操作，使得诊断可以不增加发动机成本。此外，该方法可以在以较低速度旋转发动机时完成，因为当发动机沿反向方向旋转时，通过发动机的气流与发动机在类似条件下沿前向方向旋转时相比可能增加。

应当理解，提供以上发明内容以便以简化的形式介绍将在具体实施方式中进一步描述的一些概念。这并不意味着识别要求保护的主题的关键或必要特征，其范围由所附权利要求唯一地限定。此外，要求保护的主题不限于解决在上文或在本公开的任一部分中指出的任何缺点的实现方式。

附图说明

图1示出了示例发动机系统的一个气缸的示意图；

图2示出了示例气缸阀激活/停用装置；

图3示出了示例发动机操作序列；以及

图4和图5示出了用于操作发动机并诊断废气门操作的示例方法。

具体实施方式

本说明书涉及诊断内燃发动机的涡轮增压器废气门的操作。发动机可以包括涡轮增压器，如图1所示。发动机还可以包括气门正时，其中排气门打开持续时间长于进气门打开持续时间，如图2所示。可以根据图3中所示的序列来执行废气门诊断。图3的废气门诊断可以经由图4和图5所示的方法连同图1和图2所示的发动机系统来执行。

参考图1，内燃发动机10(其包括多个气缸，图1中示出其中一个气缸)由电子发动机控制器12控制。控制器12接收来自图1的各种传感器的信号并且采用图1的各种执行器来基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令来调整发动机操作。

发动机10由气缸盖35和缸体33构成，该气缸盖35和缸体33包括燃烧室30和气缸壁32。活塞36位于气缸中并通过连接到曲轴40进行往复运动。飞轮97和环形齿轮99联接到曲轴40。起动机96(例如，低压(以小于30伏的电压操作)电机)包括小齿轮轴98和小齿轮95。小齿轮轴98可以选择性地使小齿轮95前进以接合环形齿轮99。起动机96可以直接安装到发动机的前部或发动机的后部。在一些示例中，起动机96可以经由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可以经由通过H桥电路(未示出)供应电力来沿前向方向(例如，顺时针方向)或沿反向方向(例如，逆时针方向)旋转。在其他示例中，集成式起动机/发电机(ISG)111可以沿前向方向或反向方向旋转发动机，并且ISG111可以直接联接到曲轴40或经由皮带联接到曲轴40。

燃烧室30被示出为经由相应的进气门52和排气门54来与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。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。进气门52可以由气门执行器装置59选择性地激活和停用。排气门54可以由气门执行器装置58选择性地激活和停用。

燃料喷射器66被示出为定位成将燃料直接喷射到气缸30中，这被本领域技术人员称为直接喷射。燃料喷射器66与来自控制器12的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料由包括燃料箱、燃料泵和燃料轨(未示出)的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66。在一个示例中，可以使用高压双级燃料系统来生成较高的燃料压力。

此外，进气歧管44被示出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可以为机械增压器压缩机。轴161将涡轮增压器涡轮164机械地联接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的气流。增压室45中的压力可称为节气门入口压力，因为节气门62的入口在增压室45内。节气门出口在进气歧管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和进气歧管44之间，使得节气门62为进气道节气门。废气门163可以经由控制器12来调整以允许排气选择性地绕过涡轮164，从而控制压缩机162的速度。空气滤清器43清洁进入发动机进气口42的空气。节气门62在气流进入发动机10的方向上定位在压缩机162的下游。

无分电器点火系统88响应于控制器12而经由火花塞92来向燃烧室30提供点火火花。通用排气氧(UEGO)传感器126被示出为联接到催化转化器70上游的排气歧管48。替代地，可以用双态排气氧传感器代替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。在另一示例中，可以使用多个排放控制装置，其各自具有多个砖。在一个示例中，转化器70可以为三元型催化剂。

控制器12在图1中被示出为传统的微计算机，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，非暂态存储器)；随机存取存储器(RAM)108；保活存储器110；以及传统数据总线。控制器12被示出为从联接到发动机10的传感器接收除先前讨论的那些信号之外的各种信号，包括：来自联接到冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)；联接到加速踏板130的位置传感器134，用于感测由人脚132施加的力；联接到制动踏板150的位置传感器154，用于感测由人脚132施加的力；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量值；来自霍尔效应传感器118的发动机位置传感器，感测曲轴40的位置；来自传感器120(例如，质量空气流量传感器)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(传感器未示出)大气压力以供控制器12处理。在本说明书的优选方面，发动机位置传感器118在曲轴每转一转时产生预定数量的等距脉冲，根据其可确定发动机转速(RPM)。

发动机扭矩执行器可以包括节气门62、燃料喷射器66、点火系统88、废气门163、进气门执行器59和排气门执行器58，因为可调整这些执行器以增加或减小发动机扭矩。可以响应于车辆工况(包括加速踏板130的位置)来调整发动机扭矩执行器。

在操作期间，发动机10内的每个气缸通常经历四冲程循环：该循环包括进气冲程、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。空气经由进气歧管44引入燃烧室30中，并且活塞36移动到气缸的底部，以增大燃烧室30内的体积。活塞36靠近气缸的底部并且处于其冲程末端(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，进气提升阀52和排气提升阀54关闭。活塞36朝气缸盖移动，以压缩燃烧室30内的空气。活塞36处于其冲程末端并且最靠近气缸盖(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，由诸如火花塞92的已知点火装置点燃所喷射的燃料，导致燃烧。

在膨胀冲程期间，膨胀的气体将活塞36推回到BDC。曲轴40将活塞移动转化为旋转轴的旋转扭矩。最后，在排气冲程期间，排气门54打开以将燃烧的空气-燃料混合物释放到排气歧管48，并且活塞返回到TDC。需要指出的是上文仅描述为示例，并且进气门、排气门的打开正时和/或关闭正时可以变化，诸如以提供正气门重叠或负气门重叠、迟进气门关闭或各种其他示例。

图2示出了示例气门正时，其增加了在诊断涡轮增压器废气门时沿反向方向(例如，逆时针方向)旋转发动机的益处。前向和反向发动机旋转方向由箭头指示。排气门打开正时由外环203表示。进气门打开正时由内环201表示。气门正时参考气缸位置上止点(TDC)和下止点(BDC)。210处是发动机沿前向方向旋转时的排气门关闭时间(EVC)。214处是发动机沿前向方向旋转时的排气门打开(EVO)时间。216处是发动机沿前向方向旋转时的进气门关闭(IVC)时间。212处是发动机沿前向方向旋转时的进气门打开(IVO)时间。如果发动机沿反向方向旋转，则在210处发生EVO并且在214处发生EVC。当发动机沿反向方向旋转时，在216处发生IVO并且在212处发生IVC。

因此，可以观察到排气门打开持续时间长于进气门打开持续时间。此外，IVO靠近TDC并且IVC在BDC前面很多，以沿前向方向旋转发动机。EVO靠近BDC并且EVC靠近TDC，以沿前向方向旋转发动机。沿反向方向旋转发动机允许空气被从排气歧管引入并排出到进气歧管，使得空气在排气门打开时被吸入气缸以及在进气门打开时从气缸排出。由于这些原因，当发动机在打开的进气节气门且未供给燃料的情况下沿反向方向旋转时通过发动机的气流可以大于当发动机在进气节气门打开且未供给燃料的情况下以同一发动机转速沿前向方向旋转时通过发动机的气流。当发动机沿反向方向以第一速度旋转时通过发动机的增加的气流是由于较长的排气门打开持续时间以及排气门打开和关闭正时而造成的。当发动机沿前向方向以第一速度旋转时通过发动机的减少的气流是由于与排气门打开持续时间以及排气门打开和关闭时间相比，较短的进气门打开持续时间以及进气门打开和关闭正时而造成的。因此，在沿前向方向以第一速度旋转发动机时通过发动机的气流是否大于在沿反向方向以第一速度旋转发动机时通过发动机的气流取决于进气门和排气门正时，包括气门打开持续时间以及气门打开和关闭时间。因此，对于一些发动机配置，对于给定的发动机转速，沿前向方向旋转发动机与沿反向方向以同一给定转速旋转同一发动机相比，提供更多的气流通过发动机。另一方面，如图所示，其他发动机当沿反向方向以给定发动机转速旋转时，与沿前向方向以同一速度旋转同一发动机相比，可以提供更多的气流通过发动机。因此，发动机可以沿反向方向旋转以便与沿前向方向以同一速度旋转发动机相比以更低的速度提供期望的气流通过发动机。因此，发动机旋转可能不太明显，并且旋转发动机以提供期望气流的能量可以减少。

现在参考图3，示出了示例废气门诊断序列。图3的操作序列可以经由图1和图2的系统来产生，该系统执行图4和图5所述方法的指令。图3中示出的每个曲线图与图3中的其他曲线图同时发生，并且垂直标记T0-T9指示序列期间特别感兴趣的时间。在该示例中，当发动机沿前向方向和反向方向以相同速度旋转时，在发动机在未供给燃料的情况下沿反向方向旋转时通过发动机的气流大于在发动机未供给燃料的情况下沿前向方向旋转时通过发动机的气流。

图3从上往下第一曲线图表示发动机旋转方向与时间的关系。垂直轴线表示发动机旋转方向，并且当迹线302处于垂直轴线箭头附近的较高水平时，发动机旋转沿前向方向进行。当迹线302处于水平轴线附近的较低水平时，发动机沿反向方向旋转。水平轴线表示时间并且时间从图的左侧到图的右侧增加。迹线302表示发动机旋转方向。

图3从上往下第二曲线图表示发动机进气歧管绝对压力(MAP)与时间的关系。垂直轴线表示发动机MAP，并且发动机MAP沿垂直轴箭头的方向增加。水平轴线的高度表示大气压力。水平轴线表示时间并且时间从图的左手侧到图的右手侧增加。迹线304表示发动机MAP。

图3从上往下第三曲线图表示发动机进气节气门位置与时间的关系。垂直轴线表示发动机进气节气门位置，并且发动机进气节气门位置沿垂直轴线箭头的方向打开。水平轴线表示时间并且时间从图的左手侧到图的右手侧增加。迹线306表示发动机节气门位置。

图3从上往下第四曲线图表示涡轮增压器废气门被命令的位置与时间的关系。垂直轴线表示涡轮增压器废气门被命令的位置，并且当迹线308处于垂直轴线箭头附近的较高水平时，废气门被命令打开。当迹线308处于水平轴线附近的较低水平时，涡轮增压器废气门被命令到关闭位置。水平轴线表示时间并且时间从图的左手侧到图的右手侧增加。迹线308表示涡轮增压器废气门被命令的位置。

图3从上往下第五曲线图表示涡轮增压器废气门诊断请求状态与时间的关系。垂直轴线表示涡轮增压器废气门诊断请求状态，并且当迹线310处于垂直轴线箭头附近的较高水平时，涡轮增压器废气门诊断请求生效(assert)。当迹线310处于水平轴线附近的较低水平时，未请求涡轮增压器废气门诊断。水平轴线表示时间并且时间从图的左手侧到图的右手侧增加。迹线310表示涡轮增压器废气门诊断请求状态。

图3从上往下第六曲线图表示发动机状态与时间的关系。垂直轴线表示发动机状态，并且当迹线312处于垂直轴线箭头附近的较高水平时，发动机开启(例如，燃烧空气和燃料)。当迹线312处于水平轴线附近的较低水平时，发动机停止(例如，不燃烧空气和燃料)。水平轴线表示时间并且时间从图的左手侧到图的右手侧增加。

在时间T0时，发动机开启并沿前向方向旋转。发动机MAP处于较低水平，指示发动机进气歧管内存在真空。发动机节气门部分地打开，并且涡轮增压器废气门被命令关闭。未请求废气门诊断。

在时间T1时，发动机响应于操作员指令(未示出)而停止。发动机停止，并且发动机MAP处于大气压力。发动机节气门关闭，并且废气门保持关闭。未请求废气门诊断。

在时间T2时，响应于车辆工况来请求废气门诊断。可以在发动机已停止并且车辆乘员预计已离开车辆之后的预定时间量请求废气门诊断。此外，可以响应于车辆已行驶的距离或者进气歧管压力高于或低于预期值来请求废气门诊断。响应于废气门诊断请求而打开发动机节气门。另外，命令废气门到打开位置，并且响应于请求的废气门诊断，发动机开始沿反向方向旋转。响应于空气从发动机排气系统流入发动机进气口中，发动机MAP在时间T2之后不久略微增加。发动机开始经由起动机或ISG沿反向方向旋转而无需供给燃料。在时间T2和时间T3之间，发动机继续在未供给燃料的情况下沿反向方向旋转。T2和T3之间的时间可以长也可以短，但其足以使MAP稳定在恒定值，该恒定值是发动机转速和气门正时的函数。

在时间T3时，命令发动机节气门关闭以评估废气门的状态，并且使得进气歧管中的压力由于在发动机沿反向方向旋转时空气被泵送通过发动机而可以增加。压力升高到最终稳定压力和最终稳定进气歧管压力所花费的时间量可以指示涡轮增压器废气门状态。例如，如果废气门打开并且遵循废气门命令，则发动机进气歧管中的压力可以较快地上升，并且与废气门关闭时相比，可以实现较高的压力。打开的废气门允许发动机气缸通过排气系统从大气中更多地吸入空气并使空气经过涡轮增压器涡轮进入发动机气缸。因此，发动机在废气门打开的情况下可以泵送更多空气。通过在节气门关闭时将较大量的空气泵入发动机进气歧管中，与废气门关闭并限制从大气到发动机气缸的气流的情况相比，发动机进气歧管压力可以更快地上升，并且其可以达到较高的压力。废气门保持被命令到打开状态，并且发动机继续沿反向方向旋转。废气门诊断保持生效并且发动机保持关闭。

在时间T4时，发动机MAP已增加到其最终值的63.2％。从T3到时间T4的时间量是在废气门打开的情况下关闭发动机节气门之后对发动机进气歧管进行加压的时间常数。发动机继续沿反向方向旋转，并且发动机节气门保持关闭。废气门被命令打开并且废气门诊断生效。发动机在其旋转时保持关闭。如果废气门在其被命令打开时关闭，则T3和T4之间的时间将增加，以便将T4向右移动(例如，将来的某个时间)。此外，如果废气门在被命令打开时关闭，则最终发动机进气压力与在其他相同条件下废气门打开的情况相比可能较低。在时间T4和T5之间，发动机MAP稳定到恒定值，并且在发动机未供给燃料的情况下，发动机继续沿反向方向旋转。发动机节气门保持关闭，并且废气门保持被命令打开。即使发动机节气门被命令关闭，也可以有少量空气通过发动机节气门。

在时间T5时，发动机节气门被命令打开并且发动机MAP响应于发动机进气歧管中的流动限制的减小而减小。发动机继续在无燃料的情况下沿反向方向旋转。废气门保持被命令打开，并且废气门诊断请求保持激活。发动机保持被命令关闭。

在时间T6时，命令涡轮增压器废气门关闭以验证废气门是否遵循关闭命令。发动机MAP少量地减小，因为通过关闭废气门减少了通过发动机的气流。发动机继续在未供给燃料的情况下沿反向方向旋转，并且发动机节气门保持打开。废气门诊断保持生效并且发动机保持关闭。

在时间T7时，命令发动机节气门关闭以评估废气门的状态，并且使得进气歧管中的压力由于在发动机沿反向方向旋转时空气被泵送通过发动机而可以增加。当发动机沿反向方向旋转时，在废气门被命令到关闭位置时，与废气门被命令打开的情况相比，较低量的空气可以被泵送通过发动机。由于废气门进入关闭位置并且限制从大气通过涡轮增压器并进入发动机的气流，因此进气歧管压力上升到最终稳定压力所花费的时间量可能增加。废气门保持被命令到关闭状态，并且发动机继续沿反向方向旋转。废气门诊断保持生效并且发动机保持关闭。

在时间T8时，发动机MAP已增加到其最终值的63.2％。从T7到时间T8的时间量是在废气门关闭的情况下关闭发动机节气门之后对发动机进气歧管进行加压的时间常数。发动机继续沿反向方向旋转，并且发动机节气门保持关闭。废气门被命令打开并且废气门诊断生效。发动机在其旋转时保持关闭。如果废气门在被命令关闭时打开，则T7和T8之间的时间将减小，以便将T8向左移动(例如，更早的时间)。此外，如果废气门打开，则最终MAP值可以较高。在时间T7和T8之间，发动机MAP稳定到恒定值，并且在发动机未供给燃料的情况下，发动机继续沿反向方向旋转。发动机节气门保持关闭，并且废气门保持被命令打开。即使发动机节气门被命令打开，也可以有少量空气通过发动机节气门。

在时间T9时，废气门诊断请求被撤回并且发动机停止沿反向方向旋转。发动机保持停用，并且发动机节气门保持被命令关闭。发动机MAP降低到大气压力并且废气门保持被命令关闭。

以这种方式，发动机可以在未供给燃料的情况下沿反向方向旋转，以诊断涡轮增压器废气门。可以在发动机节气门关闭时，命令废气门打开和关闭。发动机进气歧管压力可以指示废气门是否已经移动到其被命令的位置。

现在参考图4和图5，描述了用于操作发动机并确定涡轮增压器废气门劣化的存在或不存在的方法。图4和图5的方法可以结合到图1和图2的系统中并且可以与它们配合。此外，图4和图5的至少部分可以作为存储在非暂态存储器中的可执行指令而被结合在内，而该方法的其他部分可以经由转换物理世界中的装置和执行器的操作状态的控制器来执行。本文所述的发动机控制器还包括在本文所述的条件下操作发动机的指令。

在402处，方法400确定发动机工况。发动机工况可以由经由耦合到控制器的传感器和执行器而接收到控制器的数据来确定。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、发动机负载、发动机温度、车辆速度、废气门位置、发动机MAP和发动机旋转方向。在确定发动机工况之后，方法400前进至404。

在404处，方法400判断是否需要涡轮增压器废气门诊断。在一个示例中，在车辆行驶预定距离之后，在车辆乘客离开车辆之后，在车辆正在远程起动的情况下，或者在车辆为混合动力车辆并且驾驶员需求低到足以停止发动机操作的情况下，可能需要涡轮增压器废气门诊断。如果方法400判断需要涡轮增压器废气门诊断，则答案为是并且方法400前进至406。否则，答案为否，且方法400前进至450。

在450处，方法400根据涡轮增压器废气门的最新状态来操作发动机。例如，如果确定涡轮增压器废气门劣化，则可以调整一个或多个执行器以基于废气门如何劣化来操作发动机。如果确定废气门在关闭状态下劣化，则可以通过限制节气门打开量并限制可以喷射到发动机的燃料量来限制发动机转速。此外，响应于废气门在关闭状态下劣化，火花正时可以从最佳扭矩最小火花正时(minimum spark timing for best torque)(MBT)延迟。如果确定废气门在打开状态下劣化，则方法400可以调整发动机执行器以改善发动机排放。在一个示例中，进气门和排气门重叠的量可以增加，因为发动机可能能够耐受更大量的内部排气再循环(EGR)以及因为外部EGR可能由于废气门保持打开而受到限制。另外，可以响应于内部EGR的量来调整火花正时。方法400前进以退出。

在406处，如果发动机正在燃烧空气和燃料，则方法400停止发动机旋转和发动机气缸中的燃烧。方法400可以通过经由停止穿过燃料喷射器的燃料流而停止向发动机供应燃料来停止发动机中的燃烧和发动机旋转。方法400前进至408。

在408处，方法400完全打开发动机进气节气门(例如，图1的62)。发动机节气门被打开以减少通过发动机的气流限制。方法400前进至410。

在410处，方法400命令废气门到打开位置。控制器12可以经由电信号来命令废气门到打开位置。电信号可以直接打开废气门，或者它可以打开阀以允许真空辅助打开废气门。方法400前进至412。

在412处，方法400沿与发动机气缸中发生燃烧时发动机曲轴旋转的方向相反的反向方向旋转发动机曲轴。发动机在未供应燃料的情况下旋转，并且它经由电机(例如，集成式起动机/发电机或低压起动机)旋转。通过沿反向方向旋转发动机，空气可以从大气流过发动机排气歧管，从发动机排气歧管流过发动机气缸，从发动机气缸流入发动机进气歧管，然后流出到大气。换句话说，通过发动机的气流的方向与当发动机反向旋转时通过发动机的正常空气流动路径相反。此外，通过沿反向方向旋转发动机，对于给定的发动机转速，通过发动机的气流由于与进气门打开时间相比更长的排气门打开时间而可以增加。因此，发动机可以以较低的速度旋转，以实现通过发动机的期望气流率。

方法400还选择反向旋转发动机的速度。方法400可以在电池荷电状态大于第一阈值时以及在电池使用寿命大于第二阈值时，沿反向方向以第一较高速度旋转发动机。方法400可以在电池荷电状态小于第一阈值时或者在电池使用寿命小于第二阈值时，沿反向方向以第二速度旋转发动机，第二速度低于第一速度。通过以第二速度旋转发动机，可以较少地对电池施加压力以增加电池寿命。另一方面，可以通过以第一速度旋转发动机来减少执行诊断的时间，因为当发动机以第一速度旋转时发动机可以泵送更多空气，从而减少进气歧管压力发展的时间量。在又一示例中，方法400可以在发动机温度大于第三阈值时，沿反向方向以第三较高速度旋转发动机。方法400可以在发动机温度小于第三阈值时，沿反向方向以第四速度旋转发动机，第四速度低于第三速度。通过以第四速度旋转发动机，可以较少地消耗电池，使得仍然可以在低温下执行诊断。在开始沿反向方向旋转发动机而无需向发动机供应燃料之后，方法400前进至414。

在414处，方法400将沿反向方向旋转发动机时的发动机MAP值记录或存储到控制器随机存取存储器。发动机MAP值可以反映从排气歧管流流过发动机到达进气歧管的空气量。方法400前进至416。

在416处，方法400以逐步的方式关闭发动机进气节气门(例如，图1中的62)。节气门关闭，使得可以限制或减少经由发动机进气口从发动机进气歧管流出到大气的气流。通过关闭节气门，进气歧管中的压力由于随着发动机沿反向方向的旋转，流出发动机气缸并进入发动机进气歧管的空气而可能增加。方法400前进至418。

在418处，方法400确定发动机进气歧管中的压力变化的时间常数。具体地，方法400确定发动机进气歧管中的压力从当节气门在发动机沿反向方向旋转的情况下打开时的初始压力增加到当节气门在发动机沿反向方向旋转的情况下关闭时的发动机进气歧管中的最终压力的时间常数。可以在发动机进气节气门已关闭预定时间量之后确定时间常数，该预定时间量允许发动机进气歧管压力稳定在基本恒定值(例如，读数的±5％)。在一个示例中，可以通过监视当发动机在废气门打开且节气门打开的情况下沿反向方向旋转时的发动机进气歧管压力，然后关闭节气门来确定预定时间量。

通过刚好在发动机节气门关闭之前开始处理发动机MAP数据直到发动机MAP达到稳定的基本恒定值来确定时间常数。歧管压力变化的时间常数是从节气门被命令关闭时一直到节气门关闭后发动机MAP值达到稳定的基本恒定值的63.2％时的时间量。时间常数的值还可以指示废气门位置，因为废气门位置可以限制或允许空气围绕涡轮增压器压缩机流动，从而随着发动机沿反向方向旋转来调节从发动机气缸进入发动机进气歧管的气流。

方法400还可以在发动机节气门关闭之后确定稳定的发动机MAP值。稳定的发动机MAP值还可以指示废气门位置，因为废气门位置可以限制或允许空气围绕涡轮增压器压缩机流动。方法400前进至420。

在420处，方法400判断在418处所确定的歧管压力时间常数是否大于(G.T.)阈值时间，或者替代地，发动机进气歧管中的稳定发动机MAP压力是否小于阈值压力。阈值时间和阈值压力可以通过在废气门和发动机节气门打开的情况下沿反向方向旋转发动机，然后关闭发动机节气门并观察发动机MAP的进展来以经验确定。如果方法400判断进气歧管压力时间常数大于阈值时间或者如果稳定的发动机MAP压力小于阈值压力，则废气门可能在其被命令到打开位置时处于关闭位置。进气歧管压力时间常数由于通过发动机的较低气流而可能增大，所述较低气流是因为关闭的废气门而造成的。同样地，在关闭发动机进气节气门之后的稳定的发动机MAP值可以较低，因为进入进气歧管的气流量可能更接近流出进气歧管的空气量。如果方法400判断进气歧管压力时间常数大于阈值时间，或者替代地，如果稳定的发动机MAP压力小于阈值压力，则方法400前进至460。否则，方法400前进至422。

在460处，方法400指示关闭状态下的废气门劣化。方法400可以通过在人/机界面上显示消息或通过照亮灯来指示废气门劣化。方法400还可以通过限制节气门打开量和/或限制可以喷射到发动机的燃料量来限制发动机转速。此外，响应于废气门在关闭状态下劣化，火花正时可以从最佳扭矩最小火花正时延迟(MBT)。以这些方式，可以避免较高的增压压力和发动机进气压力。方法400前进至462。

在462处，方法400停止沿反向方向旋转发动机。此外，方法400停止对MAP传感器进行采样并将发动机MAP值存储到存储器。方法400可以命令ISG或发动机起动机关闭。方法400前进以退出。

在422处，方法400完全打开发动机进气节气门(例如，图1的62)。发动机节气门被打开以减少通过发动机的气流限制。方法400前进至424。

在424处，方法400命令废气门到关闭位置。控制器12可以经由电信号来命令废气门到关闭位置。电信号可以直接关闭废气门，或者它可以关闭阀以允许弹簧将废气门返回到关闭位置。方法400前进至426。

在426处，方法400以逐步的方式关闭发动机进气节气门(例如，图1中的62)。节气门关闭，使得可以限制或减少经由发动机进气口从发动机进气歧管流出到大气的气流。通过关闭节气门，进气歧管中的压力由于随着发动机沿反向方向的旋转，流出发动机气缸并进入发动机进气歧管的空气而可能增加。方法还继续将发动机MAP值存储到控制器存储器，这在414处开始。方法400前进至428。

在428处，方法400确定发动机进气歧管中的压力变化的时间常数。具体地，方法400确定发动机进气歧管中的压力从当节气门在发动机沿反向方向旋转的情况下打开时的初始压力增加到当节气门在发动机沿反向方向旋转的情况下关闭时的发动机进气歧管中的最终压力的时间常数。可以在发动机进气节气门已关闭预定时间量之后确定时间常数，该预定时间量允许发动机进气歧管压力稳定在基本恒定值(例如，读数的±5％)。在一个示例中，可以通过监视当发动机在废气门打开且节气门打开的情况下沿反向方向旋转时的发动机进气歧管压力，然后关闭节气门来确定预定时间量。在整个诊断过程中，发动机以恒定速度旋转。

通过刚好在发动机节气门关闭之前开始处理发动机MAP数据直到发动机MAP达到稳定的基本恒定值来确定时间常数。歧管压力变化的时间常数是从节气门被命令关闭时一直到节气门关闭后发动机MAP值达到稳定的基本恒定值的63.2％时的时间量。时间常数的值还可以指示废气门位置，因为废气门位置可以限制或允许空气围绕涡轮增压器压缩机流动，从而随着发动机沿反向方向旋转来调节从发动机气缸进入发动机进气歧管的气流。

方法400还可以在发动机节气门关闭之后确定稳定的发动机MAP值。稳定的发动机MAP值还可以指示废气门位置，因为废气门位置可以限制或允许空气围绕涡轮增压器压缩机流动。方法400前进至430。

在430处，方法400判断在428处所确定的歧管压力时间常数是否小于阈值时间，或者替代地，发动机进气歧管中的稳定发动机MAP压力是否大于阈值压力。阈值时间和阈值压力可以通过在废气门关闭且发动机节气门打开的情况下沿反向方向旋转发动机，然后关闭发动机节气门并观察发动机MAP的进展来以经验确定。如果方法400判断进气歧管压力时间常数小于阈值时间或者如果稳定的发动机MAP压力大于阈值压力，则废气门可能在其被命令进入打开位置时处于打开位置。进气歧管压力时间常数由于通过发动机的较高气流而可能减小，所述较高气流是因为打开的废气门而造成的。同样地，在关闭发动机进气节气门之后稳定的发动机MAP值可以较高，因为进入进气歧管的气流量可能大于流出进气歧管的气流量直到通过节气门的流稳定。如果方法400判断进气歧管压力时间常数小于阈值时间，或替代地，如果稳定的发动机MAP压力大于阈值压力，则答案为是并且方法400前进至440。否则，答案为否，并且方法400前进至432。

在440处，方法400指示打开状态下的废气门劣化。方法400可以通过在人/机界面上显示消息或通过照亮灯来指示废气门劣化。方法400还可以调整发动机执行器以在废气门打开时改善发动机排放。此外，响应于废气门在关闭状态下劣化，火花正时可以朝最佳扭矩最小火花正时(MBT)提前。通过这些方式，可以补偿较低的增压压力和发动机排放。方法400前进至434。

在434处，方法400通过命令ISG或起动机关闭来停止发动机旋转。此外，方法400停止对发动机MAP进行采样并将发动机MAP值存储到控制器存储器。方法400前进以退出。

以这种方式，可以确定废气门劣化的存在或不存在。如果确定废气门劣化，则可以经由发动机执行器来调整发动机的操作以补偿废气门劣化。

因此，图4和图5的方法提供了一种发动机操作方法，该发动机操作方法包括：将传感器数据接收到控制器并经由控制器生成废气门诊断请求；基于进气歧管压力来提供废气门劣化的指示，进气歧管压力是在响应于废气门诊断请求而沿反向方向旋转发动机且不在发动机中燃烧空气和燃料时感测到的；以及响应于该指示来调整执行器。该方法包括执行器为燃料喷射器、进气节气门或点火系统的情况，并且还包括：沿前向方向旋转发动机同时在发动机中燃烧空气和燃料。该方法包括发动机经由起动机马达或集成式起动机/发电机而沿反向方向旋转的情况。该方法还包括响应于废气门诊断请求来调整进气节气门的位置。该方法包括调整进气节气门的位置包括将节气门从关闭位置打开并且在打开节气门之后关闭节气门的情况。该方法还包括将从关闭节气门之前的时间到关闭节气门之后的预定时间的进气歧管压力传感器的输出记录到存储器。该方法还包括确定进气歧管压力从第一压力变为第二压力的时间常数，第一压力为紧接在关闭节气门之前进气歧管中的压力，第二压力为在关闭节气门之后预定时间量时进气歧管中的压力。该方法包括在关闭节气门时废气门打开的情况。

图4和图5的方法还提供了一种发动机操作方法，该发动机操作方法包括：将传感器数据接收到控制器并经由控制器来生成废气门诊断请求；响应于废气门诊断请求而在打开的进气节气门的情况下沿反向方向旋转发动机同时不在发动机中燃烧空气和燃料；基于在自废气门诊断请求以来第一次关闭进气节气门后的进气歧管压力来提供废气门劣化的指示；以及响应于该指示来调整执行器。该方法包括基于在关闭进气节气门后的进气歧管压力来提供废气门劣化的指示包括确定进气歧管压力上升的时间常数，以及废气门劣化的指示是基于该时间常数的值的情况。该方法包括基于在自废气门诊断请求以来第一次关闭进气节气门后的进气歧管压力来提供废气门劣化的指示包括确定在自废气门诊断请求以来第一次关闭进气节气门后的进气歧管压力，以及废气门劣化的指示是基于该进气歧管压力的值的情况。

在一些示例中，该方法还包括在自废气门诊断请求以来第一次关闭进气节气门后打开进气节气门，然后第二次关闭进气节气门。该方法包括当进气节气门自废气门诊断请求以来第一次关闭时废气门打开的情况。该方法包括当进气节气门第二次关闭时废气门关闭的情况。该方法包括发动机经由集成式起动机/发电机而沿反向方向旋转的情况。

应当理解，本文公开的配置和方法本质上是示例性的，并且这些具体示例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，上述技术能运用于V-6、直列4缸、直列6缸、V-12、对置4缸和其他发动机类型。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/或性质的全部新颖的且非显而易见的组合和子组合。

随附权利要求特别指出被视为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”要素或“第一”要素或其等同物。此类权利要求应理解为包括一个或多个此类要素的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类要素。可以通过修改本权利要求或通过在该申请或相关申请中呈现新的权利要求来对所公开的特征、功能、要素和/或特性的其他组合和子组合要求保护。此类权利要求，无论是在范围上与原始的权利要求更宽、更窄、相等还是不同，也都被视为包括在本公开的主题之内。

根据本发明，一种发动机操作方法包括：基于进气歧管压力来提供废气门劣化的指示，该进气歧管压力是在响应于废气门诊断请求而沿反向方向旋转发动机且不在发动机中燃烧空气和燃料时感测到的；以及响应于该指示来调整执行器。

根据一个实施例，执行器为燃料喷射器、进气节气门或点火系统，并且通过以下步骤来提供：沿前向方向旋转发动机同时在发动机中燃烧空气和燃料。

根据一个实施例，发动机经由电机而沿反向方向旋转。

根据一个实施例，本发明的特征还在于响应于废气门诊断请求来调整进气节气门的位置。

根据一个实施例，调整进气节气门的位置包括将节气门从关闭位置打开并在打开节气门之后关闭节气门。

根据一个实施例，上述发明的特征还在于，将从关闭节气门之前的时间到关闭节气门之后的预定时间的进气歧管压力传感器的输出记录到存储器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于确定进气歧管压力从第一压力变为第二压力的时间常数，第一压力为紧接在关闭节气门之前进气歧管中的压力，第二压力为在关闭节气门之后预定时间量时进气歧管中的压力。

根据一个实施例，在关闭节气门时废气门打开。

根据本发明，通过以下步骤来提供一种发动机操作方法：响应于废气门诊断请求而在打开的进气节气门的情况下沿反向方向旋转发动机同时不在发动机中燃烧空气和燃料；基于在自废气门诊断请求以来第一次关闭进气节气门后的进气歧管压力来提供废气门劣化的指示；以及响应于该指示来调整执行器。

根据一个实施例，本发明的特征还在于，基于在关闭进气节气门后的进气歧管压力来提供废气门劣化的指示包括确定进气歧管压力上升的时间常数，并且其中废气门劣化的指示是基于该时间常数的值。

根据一个实施例，本发明的特征还在于，基于在自废气门诊断请求以来第一次关闭进气节气门后的进气歧管压力来提供废气门劣化的指示包括确定在自废气门诊断请求以来第一次关闭进气节气门后的进气歧管压力，并且其中废气门劣化的指示是基于进气歧管压力的值。

根据一个实施例，本发明的特征还在于，在自废气门诊断请求以来第一次关闭进气节气门后打开进气节气门，然后第二次关闭进气节气门。

根据一个实施例，当进气节气门自废气门诊断请求以来第一次关闭时，废气门打开。

根据一个实施例，当进气节气门第二次关闭时，废气门关闭。

根据一个实施例，发动机经由集成式起动机/发电机而沿反向方向旋转。

根据本发明，提供一种发动机系统，该发动机系统具有：发动机；电机；以及控制器，其包括存储在非暂态存储器中的可执行指令，所述可执行指令使控制器顺时针和逆时针旋转发动机，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时且同时对废气门诊断的请求生效时，发动机逆时针旋转。

根据一个实施例，本发明的特征还在于具有用于确定进气歧管压力增加的时间常数的附加指令。

根据一个实施例，本发明的特征还在于具有用于响应于废气门劣化的指示来调整发动机执行器的附加指令。

根据一个实施例，本发明的特征还在于具有用于在逆时针旋转所述发动机时将进气歧管压力记录到控制器存储器的附加指令。

根据一个实施例，本发明的特征还在于具有用于在没有乘员在车辆内时逆时针旋转发动机的附加指令。

Claims (15)

1.一种发动机操作方法，其包括：

基于进气歧管压力来提供废气门劣化的指示，所述进气歧管压力是在响应于废气门诊断请求而沿反向方向旋转发动机且不在所述发动机中燃烧空气和燃料时感测到的；以及

响应于所述指示来调整执行器。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述执行器为燃料喷射器、进气节气门或点火系统，并且所述方法还包括：

沿前向方向旋转所述发动机同时在所述发动机中燃烧空气和燃料。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述发动机经由电机而沿所述反向方向旋转。

4.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述废气门诊断请求来调整进气节气门的位置。

5.如权利要求4所述的方法，其中调整所述进气节气门的所述位置包括将所述节气门从关闭位置打开并在打开所述节气门之后关闭所述节气门。

6.如权利要求5所述的方法，其还包括将从关闭所述节气门之前的时间到关闭所述节气门之后的预定时间的进气歧管压力传感器的输出记录到存储器。

7.如权利要求6所述的方法，其还包括确定进气歧管压力从第一压力变为第二压力的时间常数，所述第一压力为紧接在关闭所述节气门之前所述进气歧管中的压力，所述第二压力为在关闭所述节气门之后预定时间量时所述进气歧管中的压力。

8.如权利要求7所述的方法，其中在关闭所述节气门时废气门打开。

9.如权利要求1所述的方法，其还包括：

响应于废气门诊断请求而在打开的进气节气门的情况下沿所述反向方向旋转所述发动机；以及

基于在自所述废气门诊断请求以来第一次关闭所述进气节气门后的所述进气歧管压力来提供所述废气门劣化的指示。

10.如权利要求9所述的方法，其中基于在关闭所述进气节气门后的所述进气歧管压力来提供所述废气门劣化的指示包括确定进气歧管压力上升的时间常数，并且其中所述废气门劣化的指示是基于所述时间常数的值。

11.一种发动机系统，其包括：

发动机；

电机；以及

控制器，所述控制器包括存储在非暂态存储器中的可执行指令，所述可执行指令使所述控制器顺时针和逆时针旋转所述发动机，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时且同时对废气门诊断的请求生效时，所述发动机逆时针旋转。

12.如权利要求11所述的发动机系统，其还包括用于确定进气歧管压力增加的时间常数的附加指令。

13.如权利要求11所述的发动机系统，其还包括用于响应于废气门劣化的指示来调整发动机执行器的附加指令。

14.如权利要求11所述的发动机系统，其还包括用于在逆时针旋转所述发动机时将进气歧管压力记录到控制器存储器的附加指令。

15.如权利要求14所述的发动机系统，其还包括用于在没有乘员在车辆内时逆时针旋转所述发动机的附加指令。