CN111749790A - 用于可变排量发动机的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“用于可变排量发动机的方法和系统”。提供了用于在可变排量发动机中的气缸停用事件期间诊断气门操作的方法和系统。在停用的气缸的排气冲程期间捕获曲轴加速度数据，并将其与给定气缸的曲轴加速度数据的校准映射图进行比较。基于所述比较，可以指示所述给定气缸的排气门的停用劣化，并且所述排气门在被命令关闭时打开。

Description

用于可变排量发动机的方法和系统
技术领域
本发明总体上涉及用于识别和解决可变排量发动机中的排气门停用机构的劣化的方法和系统。
背景技术
被称为可变排量发动机(VDE)的一些发动机可以被配置为与可变数量的活动或停用的气缸一起操作以提高燃料经济性，同时可选地维持总排气混合物空燃比约为化学计量。其中，可以在由诸如速度/负荷窗口的参数限定的选定状况以及包括发动机温度和车辆速度的各种其他工况期间禁用发动机的气缸的一部分。VDE控制系统可以通过控制影响气缸的进气门和排气门操作的多个气缸气门停用器来禁用选定气缸。另外或可选地，可以通过控制多个可选择性地停用的燃料喷射器来禁止对选定气缸加燃料。
已经开发出各种方法来诊断由于气缸气门操作劣化而导致的VDE操作劣化。例如，诊断程序可以识别进气门或排气门在被命令关闭时是关闭还是保持打开。同样地，诊断程序可以识别进气门或排气门在被命令打开时是打开还是保持关闭。Lewis等人在第7,555,896号美国专利中示出了一种用于诊断可变排量发动机的气缸气门停用机构的示例性方法。其中，经由包括气门位置测量、温度测量、发动机转速测量以及电流/电压测量的多种方法识别气门劣化。在Wade等人在US 7,546,827中所示的另一种方法中，基于感测的气门位置与感测到的发动机位置的组合来识别劣化。
然而，本文发明人已认识到此类系统的潜在问题。作为一个示例，在VDE系统上实施气门位置传感器可能是昂贵的。作为另一个示例，电流和电压传感器可能仅在更昂贵的机电VDE系统上使用，并且可能不适用于液压VDE系统。因此，如果未及时识别并解决气门停用机构的劣化，则排气尾管排放可能会受到影响。例如，当发动机中的气缸停用处于活动状态时，停用的气缸的排气门在气缸停用的持续时间期间保持关闭状态。如果与排气门停用机构联接的致动器劣化，则即使气缸被停用，排气门也可以继续打开。由于在停用的气缸的排气冲程期间油被抽出活塞环，这可能导致排气尾管排放增加。另外，增加的油耗会缩短发动机寿命。
发明内容
在一个示例中，上述问题可以通过一种用于可变排量发动机的方法来解决，所述方法包括响应于在选择性地停用的发动机气缸的整个排气冲程中感测到的曲轴加速度而指示所述气缸的排气门的劣化。通过这种方式，可以及时识别并解决气缸气门停用机构的劣化。
作为一个示例，响应于扭矩需求的下降，可以通过禁用对应的燃料喷射器并停用对应的进气门和排气门来选择性地停用一个或多个气缸。在停用气缸的同时，特别是在一个或多个停用的气缸的排气冲程期间，可以定义的采样速率(例如，以大约8MHz)从曲轴位置传感器收集曲轴位置信号。因此，曲轴位置传感器可以是发动机系统的现有传感器，所述现有传感器用于在发动机控制期间进行发动机转速和加速度测量。然后可以将每个停用的气缸的排气冲程加速度数据与对应气缸的3D映射图进行比较，所述3D映射图是在校准过程期间产生的。所述映射图可以包括作为发动机转速和负荷的函数存储的数据，并且可以对应于有故障的排气门气缸，即，当在气缸停用事件中被命令关闭时打开的气缸。如果针对停用的气缸测量的排气加速度与针对给定气缸(给定的发动机转速和负荷)映射的排气加速度之间的差值大于阈值，则给定气缸的故障计数器的输出可以递增。一旦故障计数器的输出超过阈值计数，就可以设置指示在选择性停用的气缸中排气门劣化的诊断代码。在一个示例中，可以在驾驶循环的多个气缸停用事件中收集并比较排气加速度数据。响应于劣化的指示，可以暂时禁止选定气缸的进一步停用。
通过这种方式，可以使用现有的曲轴位置传感器来识别排气门停用机构的劣化，从而降低诊断的成本和复杂性。另外，降低了对新的和昂贵的排气压力传感器、气门位置传感器或电压和电流传感器的依赖。通过改善对排气门劣化的及时识别，可以改善排气尾管排放。另外，保修问题可能会减少。
应当理解，提供以上发明内容是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。这并不意味着确定所要求保护的主题的关键或本质特征，所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。此外，所要求保护的主题不限于解决上文或本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了包括可选择性地停用的发动机气缸的示例性发动机系统的示意图。
图2示出了包括图1的发动机系统的车辆系统的示意图。
图3示出了示出用于基于发动机加速度数据来诊断气缸排气门停用机构的劣化的示例性方法的高级流程图。
图4示出了示出用于校准发动机加速度数据并产生可以在图3的方法中用于识别劣化的映射图的示例性方法的流程图。
图5示出了可以在图4的校准方法期间应用的曲轴传感器齿廓校正的示例。
图6示出了可以用于在气缸停用事件期间识别排气门机构的劣化的有故障和无故障加速度数据的示例性比较。
图7示出了对于由于气缸排气门停用机构的劣化而具有故障排气加速度的气缸的发动机转速与发动机负荷数据的示例性查找表。
具体实施方式
以下描述涉及用于诊断在被配置有可选择性停用的气缸的发动机中的气缸气门操作的系统(诸如图1的联接在图2的车辆系统中的发动机系统)和方法。发动机控制器可以被配置为执行控制程序(诸如图3的示例性程序)以响应于满足气缸停用条件而禁止气缸加燃料，并基于在停用的气缸的排气冲程期间测量的曲轴加速度来在停用期间诊断气缸排气门的功能。可以将在停用的气缸的排气冲程期间感测到的曲轴加速度与在图5中描绘的校准程序期间产生的映射值进行比较。在校准期间，在命令打开和关闭排气门的情况下，可以在发动机转速和负荷的范围内为每个气缸捕获曲轴加速度。在校准期间收集的加速度值的比较用于填充映射图或查找表，诸如图7的表格，然后在图3的诊断程序期间参考所述映射图或查找表。通过这种方式，可以可靠地诊断VDE发动机的气缸气门，从而允许实现燃料经济性和排放合规性。
现在转向图1，示出了示例性发动机系统100。发动机系统100包括发动机10，所述发动机10具有第一气缸组13和第二气缸组14。在所示示例中，发动机10是具有两个气缸组的V-8发动机，每个气缸组具有四个气缸15。然而，在可选示例中，发动机可以具有可选配置，诸如可选数量的气缸(例如，V-4、V-6等)，或者气缸的直列布置(例如，I-3、I-4等)。发动机10具有带有进气节气门20的进气歧管17和与排放控制系统30联接的排气歧管18。排放控制系统30包括一种或多种催化剂和诸如关于图2所描述的空燃比传感器。发动机10可以作用于可以经由燃料系统8输送的多种物质。作为一个非限制性示例，发动机10可以被包括作为乘用车的推进系统(诸如图2的车辆系统)的一部分。
发动机10可以是可变排量发动机(VDE)，从而具有带有可选择性停用的(直接)燃料喷射器66的一个或多个气缸14。其中，可以通过关闭相应的燃料喷射器并禁用火花输送来停用选定气缸。可以在维持气缸进气门和排气门的操作的同时停用加燃料，使得空气可以继续被泵送通过气缸。该过程在本文中可以被称为减速燃料关闭(或切断)事件，或简称为DFSO。
在一些示例中，气缸15中的一者或多者还可以配置有可选择性停用的进气门50和可选择性停用的排气门56。其中，可以通过关闭相应的气缸气门，通过在本文中被称为减速气缸切断事件或简称为DCCO的过程来停用选定气缸。在一个示例中，进气门50和排气门56被配置为用于经由电动的个别气缸气门致动器进行电动气门致动(EVA)。在其他示例中，进气门和排气门可以是凸轮致动的。尽管所描绘的示例示出了每个气缸具有单个进气门和单个排气门，但是在可选示例中，如图2中详细说明的，每个气缸可以具有多个可选择性停用的进气门和/或多个可选择性停用的排气门。
在选定状况期间，诸如当不需要发动机的全扭矩功能时，可以选择发动机10的一个或多个气缸进行选择性停用(在本文中又被称为个别气缸停用)。这可以包括选择性地停用第一气缸组13上的一个或多个气缸和/或选择性地停用第二气缸组14上的一个或多个气缸。在气缸组上停用的气缸的数量和标识可以是对称的或不对称的。发动机控制器12可以连续地分析个别气缸，从而基于操作员的踏板位置输入和扭矩需求而确定是激活还是停用每个气缸。在其他示例中，可以停用整个气缸组或子集。
在停用期间，可以通过禁止气缸加燃料同时还通过关闭至少气缸排气门禁止空气被泵送通过停用的气缸来停用选定气缸。结果，在气缸停用事件的排气冲程中，气缸排气门保持关闭。除了停止通向停用的气缸的燃料流之外，还可以诸如通过选择性地控制车辆点火系统以仅将点火输送到活动气缸来停止向停用的气缸提供火花。可以经由液压地致动的提升器(例如，联接到气门推杆的提升器)、经由凸轮廓线切换机构(其中没有升程的凸轮凸角用于停用的气门)、或经由联接到每个气缸的电动致动的气缸气门机构来选择性地停用气缸气门。
当选定气缸被禁用时，其余的启用或活动气缸继续进行燃烧，其中燃料喷射器66和气缸气门机构处于活动状态并且正在操作。为了满足扭矩要求，发动机在活动气缸上产生相同的扭矩量。这需要较高的歧管压力，从而导致降低泵送损失并提高发动机效率。而且，暴露于燃烧的较低有效表面积(仅来自启用气缸)减少了发动机热量损失，从而提高了发动机的热效率。
可以停用气缸15以基于指定的控制算法来提供特定的点火模式。更具体地，选定的“被跳过的”气缸不会被点火，而其他“活动”气缸被点火。可选地，还可以基于选定工作腔室的点火顺序或点火历史而调整与选定工作腔室的选定点火相关联的火花正时。如本文所使用的，点火模式或停用模式可以包括停用的气缸相对于其余的活动气缸的总数，以及停用的和活动气缸的标识。点火模式可以进一步指定每个停用的气缸保持停用时的燃烧事件的总数，和/或在所述模式在其中起作用的发动机循环的数量。发动机控制器12可以如下所述配置有合适的逻辑以用于基于发动机工况而确定气缸停用(或跳过点火)模式。例如，控制器可以基于包括操作员扭矩需求的发动机操作参数而选择要应用的期望的进气比，然后选择使得能够提供期望的进气比的气缸停用模式。如本文所使用的，进气比被定义为所发生的实际气缸进气事件(例如，气缸点火)的数量除以气缸进气事件机会(例如，全部发动机气缸)的数量。可以基于发动机的配置，诸如基于发动机是V型发动机还是直列式发动机、存在于发动机中的发动机气缸的数量等而选择气缸模式。基于选定气缸模式，可以关闭选定气缸的个别气缸气门机构，同时停止通向气缸的燃料流和火花，由此使得能够提供期望的进气比。例如，当在气缸停用的情况下以VDE模式操作时，可以选择性地停用总发动机气缸数的一半。作为另一个示例，一组气缸可以被停用，而另一组气缸保持活动。通过这种方式，通过调整个别气缸气门机构和个别气缸燃料喷射器的气缸模式，可以通过更有效地操作更少的气缸来提供期望的发动机输出，由此提高燃料经济性。
发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统14来控制。控制器12可以从联接到发动机10(且参考图2描述)的传感器16接收各种信号，并且将控制信号发送到联接到发动机和/或车辆(如参考图2所描述)的各种致动器81。各种传感器可以包括例如各种温度传感器、压力传感器和空燃比传感器。另外，控制器12可以从节气门位置传感器接收对节气门位置的指示。
现在转到图2，其示意性地示出了多缸发动机10的一个气缸，所述多缸发动机10可以包括在车辆系统5的推进系统中。在一个示例中，发动机10是图1的可变排量发动机10。先前介绍的部件可能具有类似的编号。
在一些示例中，车辆系统5可以是具有可用于一个或多个车轮55的多个扭矩源的混合动力车辆。在其他示例中，车辆系统5是仅具有发动机的常规车辆，或是仅具有电机的电动车辆。在所示示例中，车辆系统5包括发动机10和电机52。电机52可以是马达或马达/发电机。当接合一个或多个离合器56时，发动机10的曲轴140以及电机52经由变速器54连接到车轮55。在所描绘的示例中，第一离合器56设置在曲轴140与电机52之间，而第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可向每个离合器56的致动器发送接合或脱离离合器的信号，以便将曲轴140与电机52和与电机52连接的部件连接或断开，和/或将电机52与变速器54和与变速器54连接的部件连接或断开。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力传动系统可以用各种方式配置，包括并联、串联或串并联混合动力车辆。
电机52从牵引电池58接收电力以向车轮55提供扭矩。电机52也可以充当发电机，以例如在制动操作期间提供电力以便给电池58充电。
发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和来自车辆操作员130经由输入装置132的输入来控制。在该示例中，输入装置132包括加速踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(例如，气缸)15可以包括有活塞138定位在其中的燃烧室壁136。在一些实施例中，气缸15内部的活塞138的表面可以具有碗状物。活塞138可以联接到曲轴140，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由中间变速器系统联接到车辆的至少一个驱动轮。此外，起动机马达(未示出)可以经由飞轮联接到曲轴140以实现发动机10的起动操作。
燃烧室15可以经由进气道142和144从进气歧管146接收进气，并且可以经由排气歧管148排出燃烧气体。通过这种方式，进气道142和144流体地联接到进气歧管146。进气歧管146和排气歧管148可以选择性地经由相应的进气门150和排气门156与燃烧室14连通。在一些实施例中，燃烧室15可以包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
进气门150和排气门156可以通过控制器12经由相应的电动可变气门致动器152和154来控制。可选地，可变气门致动器152和154可以是电动液压的、凸轮致动的或用于实现气门致动的任何其他可设想的机构。在一些状况期间，控制器12可以改变被提供到可变气门致动器的信号，以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由相应的气门位置传感器(未示出)来确定。在可选实施例中，进气门和排气门中的一者或多者可以由一个或多个凸轮致动，并且可以利用凸轮廓线切换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一者或多者来改变气门操作。例如，气缸15可以可选地包括经由电动气门致动控制的进气门以及经由包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。
燃料喷射器166被示为直接联接到燃烧室15，以与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号FPW-1的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到所述燃烧室中。通过这种方式，燃料喷射器166提供被称为燃料到燃烧室15的直接喷射的燃料喷射。应当明白，例如，燃料喷射器可以安装在燃烧室的侧面中或燃烧室的顶部中。
燃料喷射器170被示为直接联接到进气歧管146，以与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射到所述进气歧管中。通过这种方式，燃料喷射器170提供被称为燃料到进气歧管146的进气道喷射的燃料喷射。燃料可以通过可以包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统8输送到燃料喷射器166和170。应当明白，发动机10可以包括进气道燃料喷射和直接喷射中一者或两者。
如前所述，一些发动机实施例可以包括在停用一个或多个气缸的情况下以可变排量发动机(VDE)模式操作发动机以提高燃料经济性。当发动机以VDE模式操作时，选定的发动机气缸在没有燃料喷射的情况下操作，而其余气缸继续操作。具体地，经由燃料喷射器166和/或燃料喷射器170向一个或多个气缸15进行的燃料喷射被选择性地禁用。另外，还通过停用对应的气缸进气门和排气门机构来禁用通过选定气缸的气流。VDE进入条件可以基于多个车辆和发动机工况。具体地，可以使用车辆速度、车辆加速度、发动机转速、发动机负荷、节气门位置、踏板位置、变速器挡位位置和各种其他参数中的一者或多者的组合来确定发动机是否将进入VDE模式。在一个示例中，在选定的发动机气缸被停用的情况下，诸如当车辆正在减速(例如，车辆速度正在降低)时，当发动机转速或负荷低于阈值时，或者基于指示未请求扭矩的加速踏板位置，可以满足VDE进入条件。例如，在操作员释放加速踏板(例如，输入装置132)的松加速器踏板期间，可以满足气缸停用进入条件。
除了禁用燃料之外，还停用选定的气缸气门以防止空气被泵送通过气缸。气门的关闭禁止空气流向排气部件，并且不允许空气中的任何氧气使后处理催化剂饱和。相反，气缸充当空气弹簧，其中进入压缩冲程的大部分能量在随后的泄放冲程(blowdown stroke)中恢复。
控制器12可以周期性地运行诊断程序，诸如图3的示例性程序，以诊断气缸气门停用机构，特别是与排气气缸气门停用机构联接的致动器。所述程序可以在气缸中的气缸停用事件期间执行，以验证排气门是否在排气冲程期间按照命令保持关闭，或者是否在排气冲程期间排气门继续打开。如果发生劣化，并且排气门在气缸停用事件中被命令关闭时打开，则由于在停用的气缸的排气冲程期间油被抽出活塞环，可能会影响排气尾管排放。如参考图3详细描述的，控制器可以依赖现有曲轴位置传感器的输出来识别排气门停用的劣化。控制器可以将在被命令停用的气缸的排气冲程期间由传感器收集的加速度数据(在本文中也称为排气加速度数据)与校准映射图(图4)进行比较，以确定气缸的排气门在气缸的排气冲程中是关闭还是打开的。
点火系统188可以在选择的操作模式下响应于来自控制器12的火花提前信号SA而经由火花塞192向燃烧室15提供点火火花。尽管示出了火花点火部件，但是在一些实施例中，燃烧室15或发动机10的一个或多个其他燃烧室可以在压缩点火模式下用点火火花或不用点火火花来操作。
进气道144或进气歧管146可以包括具有节流板164的节气门162(在一个示例中其可以是图1的节气门20)。在该特定示例中，节流板164的位置或节气门开度可以通过控制器12经由提供到节气门162所包括的电动马达或致动器的信号来改变，即，通常被称为电子节气门控制(ETC)的配置。通过这种方式，节气门162可以被操作来在其他发动机气缸之间改变提供到燃烧室15的进气。节流板164的位置可以通过节气门位置信号TP提供到控制器12。进气道142可以包括用于向控制器12提供MAF信号的质量空气流量传感器122，并且进气歧管146可以包括用于向控制器12提供MAP信号的歧管绝对压力传感器124。
发动机10还可以包括压缩装置，诸如涡轮增压器或机械增压器，所述压缩装置包括沿着进气道144布置的至少一个压缩机174。对于涡轮增压器，压缩机174可以至少部分地由沿着排气道158布置的涡轮176(例如，经由轴180)驱动。如果发动机包括机械增压器，则压缩机174可以至少部分地由发动机10和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮。压缩装置(例如，涡轮增压器或机械增压器)允许通过控制器12改变提供到发动机的一个或多个气缸的压缩量。
在一些实施例中，发动机10可以包括排气再循环(EGR)系统，所述EGR系统包括用于使排气再循环的低压(LP)EGR和/或高压(HP)EGR通道(未示出)。EGR系统的一个示例包括低压(LP)EGR系统，其中EGR可以从涡轮增压器的涡轮176的下游引导到涡轮增压器的压缩机174的上游。在高压(HP)EGR系统中，EGR可以从涡轮增压器的涡轮176的上游引导到涡轮增压器的压缩机174通道的下游。在LP和HP EGR系统两者中，提供到进气歧管146的EGR的量可以通过控制器12经由相应的LP EGR阀和HP EGR阀(未示出)来改变。另外，EGR传感器(未示出)可以布置在相应的LP EGR通道和/或HP EGR通道内，并且可以提供对排气的压力、温度和浓度中的一者或多者的指示。可选地，可以通过基于来自MAF传感器(上游)、MAP(进气歧管)、MAT(歧管气体温度)和曲轴转速传感器的信号的计算值来控制EGR流。另外，可以基于排气氧传感器128和/或进气氧传感器(未示出)来控制EGR流。在一些状况下，EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气和燃料混合物的温度和/或接近于微粒过滤器72的温度。
应当明白，在若干实施例中，排气道158可以包括旁路通道173，所述旁路通道173具有定位在涡轮176上游的入口。被称为废气门阀172的流量控制阀可以设置在旁路通道中。通过调整废气门阀172的位置(例如，开度)，可以控制绕过涡轮176的排气的量。废气门阀的位置可以响应于来自控制器12的信号而经由废气门致动器(未示出，并且所述废气门致动器在本质上可以是液压、气动、电动或机械的)来控制。例如，控制器12可以接收增加发动机扭矩的操作员请求，并且可以增加增压压力以便满足扭矩请求。
类似地，应当明白，压缩机174可以包括跨压缩机的再循环通道(未示出)。再循环通道可以用于使(暖的)压缩空气从压缩机出口再循环回到压缩机入口。在一些实施例中，压缩机再循环系统可以可选地或另外地包括：再循环通道，其用于使在增压空气冷却器(未示出)下游的(冷却的)压缩空气从压缩机出口再循环到压缩机入口；或压缩机旁路，其用于将压缩空气消散到大气。被称为压缩再循环阀(未示出)的流量控制阀可以被包括在进气道142与再循环通道之间。取决于废气门阀的位置，可以控制再循环进气的量。
排放控制装置(ECD)70被示为沿着排气道158布置在排气歧管148的下游且在排气传感器128的下游。排气传感器128被示为在排放控制装置(ECD)70的上游联接到排气道158。排气传感器128可以是用于提供对排气空燃比的指示的任何合适的传感器，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器。在所示示例中，排气传感器128被配置为UEGO。
ECD 70包括一种或多种排气催化剂，所述排气催化剂可以包括三元催化转化器(TWC)、柴油氧化催化剂(DOC)、选择性催化还原催化剂(SCR)、稀NOx捕集器(LNT)、微粒过滤器等中的一者或多者。
控制器12(其可以包括图1的控制器12)在图2中被示为微型计算机，所述微型计算机包括微处理器106、输入/输出端口108、用于可执行程序和校准值的在该特定示例中被示为只读存储器110、随机存取存储器112、保活存储器114的电子存储介质(例如，计算机可读电子存储介质)以及数据总线。存储介质只读存储器110可以编程有表示指令的计算机可读数据，所述指令可由微处理器单元106执行以执行本文描述的方法、以及预期的但未被具体列出的其他变型。如上所述，图2示出了多缸发动机的一个气缸，并且应当明白，每个气缸可以类似地包括其自身的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
除了先前论述的那些信号之外，控制器12还可以从联接到发动机10的传感器接收各种信号，包括来自踏板位置传感器134的操作员需求扭矩的程度、来自排气传感器128的排气的空燃比。控制器12也可以接收包括以下各项的信号：来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量(MAF)的测量值；来自联接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ECT)；来自联接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型的传感器)的表面点火感测信号(PIP)；来自节气门位置传感器的节气门位置(TP)或节气门开度；以及来自压力传感器124的歧管绝对压力信号MAP，其可以用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。发动机转速信号RPM可以由控制器12根据信号PIP来生成。应注意，可以使用上述传感器的各种组合，诸如使用MAF传感器而不使用MAP传感器，反之亦然。在化学计量操作期间，MAP传感器可以给出发动机扭矩的指示。另外，该传感器连同检测到的发动机转速一起可以提供对引入气缸中的装料(包括空气)的估计。在一个示例中，也用作发动机转速传感器的霍尔效应传感器120可以在曲轴的每一次回转中产生预定数量的等距脉冲。控制器12从图1至图2的各种传感器(例如，EGO传感器128、踏板位置传感器134等)接收信号，并且采用图1至图2的各种致动器(例如，节流板164、火花塞192、燃料喷射器166、170、气门致动器152、154等)以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令而调整发动机操作。
例如，响应于发动机扭矩需求的下降，基于踏板位置传感器的输出，控制器可以向至少燃料喷射器166发送命令信号以禁用对气缸15的燃料输送。同时，控制器可以经由致动器152、154停用气门150、156。然后，当停用的气缸正在经历排气冲程时(本该已经经历了)，控制器可以基于曲轴位置传感器120输出的发动机加速度数据来诊断停用的气缸中的排气门操作。
通过这种方式，图1至图2的部件实现了一种发动机系统，所述发动机系统包括：发动机，其具有多个气缸，所述多个气缸具有可选择性地停用的燃料喷射器和可选择性地停用的进气门和排气门；曲轴位置传感器；控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器：在扭矩需求高于阈值时，在排气门被命令打开以及所述排气门被命令关闭的情况下，随着发动机转速和负荷的变化，映射每个发动机气缸的曲轴加速度；用在所述排气门被命令打开时映射的所述曲轴加速度相对于所述排气门被命令关闭时映射的所述曲轴加速度之间的最大学习加速度差以及所述曲轴位置传感器中学习到所述最大差的齿区域填充存储在所述控制器的存储器中的查找表，所述查找表作为发动机转速和负荷以及气缸标识的函数。所述控制器可以包括用于进行以下操作的其他指令：在扭矩需求低于所述阈值时，选择性地停用一个或多个发动机气缸；以及对于每个停用的气缸，感测整个排气冲程中的曲轴加速度；以及基于所述感测到的曲轴加速度与从作为气缸标识以及感测到所述曲轴加速度时的发动机转速和负荷的函数的所述查找表中检索的阈值的比较来指示排气门操作的劣化。作为一个示例，所述感测可以包括感测在所述曲轴位置传感器的所述齿区域中在所述整个排气冲程中的所述曲轴加速度。所述控制器可以包括用于进行以下操作的其他指令：在所述感测到的曲轴加速度超过所述阈值时将计数器递增；以及响应于所述计数器的输出保持高于阈值计数持续一段时间而设置指示排气门操作劣化的诊断代码。排气门操作的劣化可以包括当在所述选择性停用期间被命令关闭时，所述排气门在所述排气冲程期间移动到打开位置。另外，所述控制器可以包括用于使所述控制器进行以下操作的其他指令：重新激活被指示为已停用的所述一个或多个选择性停用的发动机气缸中的一者；以及维持所述重新激活的气缸处于活动状态，同时响应于扭矩需求低于所述阈值而停用另一个发动机气缸。
现在转到图3，示出了用于使用现有的曲轴位置传感器来诊断可变排量发动机中的停用的气缸的排气门的操作的示例性方法300。所述方法使得能够使用现有部件和传感器可靠地执行诊断。所述方法依赖感测到的发动机曲轴加速度数据与在诸如参考图4详细说明的校准程序期间用数据填充的映射图的比较。用于执行方法300和本文包括的方法的其余部分的指令可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并结合从发动机系统的传感器(诸如上文参考图1至图2描述的传感器)接收的信号来执行。根据下文描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器来调整发动机操作。
在302处，估计和/或测量发动机和车辆工况。这些工况包括例如发动机转速、发动机负荷、操作员扭矩需求、增压压力、发动机温度等。在304处，所述方法包括基于估计的发动机工况来确定目标进气比。进气比可以被确定为活动气缸与气缸总数的比率。因此，进气比为1.0意味着期望所有气缸都处于活动状态，而进气比为0.5意味着期望所有气缸中的一半处于活动状态。控制器可以参考查找表，所述查找表输出作为至少发动机转速和负荷(其作为输入)的函数的目标进气比。在一个示例中，随着发动机转速和负荷的减小，目标进气比减小，尽管所述关系可能不是线性的。
在一些示例中，除了确定目标进气比之外，控制器还可以输出要停用的气缸的标识和数量。所述选择可以基于当前的发动机工况、气缸点火顺序等。
在306处，可以确定是否已经请求气缸停用。在一个示例中，如果目标进气比小于1.0，则确认气缸停用请求。如果未请求气缸停用，诸如当目标进气比是1.0时，则控制器可以在308维持所有发动机气缸处于活动状态。然后，发动机可以在所有气缸点火的情况下操作。
如果请求气缸停用，则在310处，可以选择性地停用一个或多个气缸以提供所请求的进气比。例如，可以根据在304处识别的气缸的数量和标识来停用气缸。可选地，要被选择性地停用的气缸的数量可以基于目标进气比来确定，而要停用的气缸的标识可以基于气缸停用历史和气缸点火顺序来确定。例如，如果进气比为0.5，并且发动机为具有2组气缸的V-发动机，则控制器可以选择性地停用在大型VDE事件中未停用的气缸组(即，在上一个VDE事件中保持活动的气缸)。选择性地停用选定的气缸包括控制器向对应的气缸燃料喷射器发送控制信号以停用加燃料。另外，控制器可以将控制信号发送到对应的气缸气门致动器(或气缸气门停用机构致动器)以停用气缸的进气门和排气门。结果，在停用的气缸的排气冲程期间，命令排气门保持关闭。
在312处，所述方法包括估计在每个停用的气缸的排气冲程期间的排气冲程加速度值。排气冲程加速度值包括在每个停用的气缸的整个排气冲程中收集的曲轴位置传感器输出。如本文所使用的，曲轴加速度包括确定曲轴轮上的特定齿之间的速度差。控制器可以测量每个齿的转速，然后可以选择要对其计算加速度的窗口。曲轴齿转速类似于曲轴转速。在一个示例中，可以定义的采样速率从发动机的曲轴位置传感器收集曲轴位置数据。例如，可以收集60-2曲轴轮中的大约8MHz曲轴位置数据。当每个齿以6曲轴度的分辨率经过曲轴位置传感器时，这将给出可靠的速度。应当明白，尽管所述方法描述了估计排气冲程加速度，但是在其他示例中，可以在每个停用的气缸的整个进气冲程中另外地或可选地从曲轴位置传感器收集进气冲程加速度值。例如，响应于在选择性地停用的发动机气缸的整个进气冲程中感测到的曲轴加速度，控制器可以指示所述气缸的进气门的劣化。
参考排气门诊断程序，本文的发明人已经认识到曲轴加速度与(排气)气门操作之间的关系。因为(气缸中)没有压缩，所以在排气门打开时的排气冲程期间，加速度会增大。因为当排气门关闭时存在压缩，所以在排气冲程期间，加速度会减小。另外，在校准过程中还考虑了影响曲轴加速度的其他因素以捕获所有噪声因素。
在314处，所述方法包括从控制器的存储器中检索发动机的每个气缸的校准轮廓。在一个示例中，校准轮廓可以按3D查找表的形式存储在控制器的存储器中。3D表可以用在如参考图4详细说明的发动机校准程序期间收集的发动机加速度数据填充。可以捕获作为发动机转速、负荷和气缸标识的函数的数据。因此，每个发动机气缸可以存在涵盖发动机转速和负荷的范围的不同的3D映射图。如图4中详细说明的，可以在排气门在整个排气冲程中打开的同时捕获数据，因此所述数据可以对应于劣化或有故障的排气门的映射图。
在316处，所述方法包括将在气缸停用事件期间由曲轴位置传感器捕获的加速度数据与在用于对应气缸的3D映射图中从控制器的存储器中检索的加速度数据进行比较。例如，控制器可以收集每个停用的气缸的气缸停用排气冲程期间的排气冲程的连续数据，并将它们与用于相应气缸的劣化排气门的值的3D查找表进行比较。在318处，可以确定针对停用的气缸的采样的加速度数据是否高于阈值，所述阈值是基于在排气门有故障的情况下在给定的发动机转速和负荷下的对应气缸的检索映射图。变化的符号和方向可以取决于发动机转速和负荷相对于负荷设定点。
在排气期间打开/关闭的排气门仅仅是确定排气冲程期间的曲轴加速度的一个因素。可以考虑的其他更小的因素包括先前的动力冲程、曲轴动力学、附件负荷和凸轮位置。这些较小的因素可以分组为转速和负荷方面的影响。
可选地，可以确定估计的排气加速度值与映射的排气加速度值之间的差值，并且基于所述映射将所述差值与阈值进行比较。在一个示例中，可以确定绝对差。应当明白，可以针对在VDE模式期间停用的每个气缸类似地执行感测到的加速度数据与映射的加速度数据的比较。可以用于比较的示例性映射图参考图7示出并随后进行详细描述。
如果确定针对任何给定气缸的差值高于阈值，则在322处，所述方法包括将针对给定气缸的故障计数器的计数递增。例如，作为给定气缸的标识的函数存储在控制器的存储器中的故障计数器的输出可以递增值1。可选地，控制器可以计算任务循环(大约10ms)的次数。其中，控制器可以对确定排气门发生故障的任务循环进行计数，并且可以将其确定为：计数*任务＝持续时间。
除了监视计数之外，控制器还可以监视计数递增的持续时间或计数的变化率。否则，如果差值未高于阈值，则在320处，可以维持给定气缸的计数器的当前故障计数。
在一些示例中，可以使用“漏桶算法(leaky bucket)”方法来基于排气门没有故障将计数或持续时间/速率递减。例如，当检测到排气门未劣化时，控制器可以将存在故障的发动机循环的计数递减。然后，一旦发动机循环劣化计数低于阈值，控制器就可以在仍检测到排气门没有劣化的同时开始将持续时间计数器递减。这可以应用于增大计数和计时器，包括将计数增大到阈值然后增加持续时间。
所述方法从320和322中的每一者移至324，其中将每个停用的气缸的故障计数与阈值计数(Thr_计数)进行比较。在一个示例中，阈值计数为非零阈值。在其他示例中，控制器可以确定计数是否已经高于阈值持续定义的持续时间，诸如具有30,000的值持续5分钟。应当明白，控制器可以为每个气缸设置不同的故障计数和故障持续时间。控制器可以相应地保持每个气缸的故障循环总数(以KAM为单位)。在一个示例中，阈值计数在所有发动机气缸中可以是公共的。在其他示例中，每个气缸的阈值计数可以变化。例如，所有气缸可以具有默认阈值计数，然后基于气缸的故障历史对所述默认阈值计数进行调整。例如，如果先前已经诊断出气缸存在排气门劣化，则可以将给定气缸的阈值计数从默认值降低。
如果给定气缸的计数器的输出低于阈值计数，则在328处，所述方法包括指示在选择性地停用的气缸中没有气门劣化。否则，如果给定气缸的计数器的输出高于阈值计数，则在326处，所述方法包括指示给定气缸中存在排气门劣化。例如，对于给定的停用的气缸，可以指示当排气门在气缸事件的整个排气冲程中被命令保持关闭时打开。作为另一个示例，可以指示与给定气缸的排气门的气门停用机构联接的致动器劣化。应当明白，尽管以上示例示出了响应于经由曲轴传感器收集的排气加速度数据而指示选择性地停用的气缸的排气门机构的劣化，但是在其他示例中，控制器可以响应于经由曲轴传感器收集的排气加速度数据而类似地指示选择性地停用的气门的进气门机构的劣化。然后，所述方法退出。
在一些示例中，响应于气门劣化的指示，可以执行一个或多个缓解动作。例如，响应于在给定气缸停用期间排气门劣化的指示，可以重新激活给定气缸，并且在未来的VDE状况期间，可以维持给定气缸处于活动状态。即，排气门劣化的给定气缸的未来停用可以被禁用。
现在转到图4，示出了用于校准发动机曲轴位置信息的示例性方法400，所述发动机曲轴位置信息由与气缸曲轴联接的曲轴位置传感器捕获。所述数据可以被捕获并用于填充查找表，所述查找表由对气缸停用事件期间气缸的气门操作的诊断来参考。在一个示例中，图4的方法可以作为图3的方法的一部分(诸如在314处)执行。
在402处，所述方法包括以定义的采样速率从发动机的曲轴位置传感器收集曲轴位置数据。在一个示例中，以大约8Mhz从曲轴位置传感器收集传感器输出。在60-2曲轴轮上，当每个齿以6曲轴度的分辨率经过曲轴位置传感器时，这将给出可靠的速度。可以在气缸的整个排气冲程中收集数据。收集曲轴位置数据包括，在403处，对于每个发动机气缸，在排气门打开以及排气门关闭的情况下收集加速度数据。应当明白，尽管图4的方法描述了排气加速度数据(即，在每个气缸的整个排气冲程中收集的曲轴位置数据)的收集，但是在其他示例中，控制器可以类似地收集进气加速度数据(即，在每个气缸的整个进气冲程中收集的曲轴位置数据)。收集数据还包括在404处收集发动机转速和负荷的范围中的曲轴位置数据，并将数据存储为每个气缸的发动机转速和负荷的函数。例如，随着发动机转速和负荷在校准过程的持续时间内变化，可以收集曲轴位置数据。作为一个示例，控制器可以在排气冲程期间针对未劣化的排气门的不同的转速和负荷收集曲轴转速数据。然后，控制器将为劣化的排气门收集相同的数据。然后，控制器将基于在每个转速和负荷下在未劣化的排气门与劣化的排气门之间提供最大间距的转速来选择应使用哪些转速来计算曲轴加速度。
在406处，所述方法包括执行分析以学习解决曲轴轮中的制造变化所需的齿廓校正。参考图5示出了示例性分析。其中，对齿周期测量值进行标准化以校正齿宽变化并支持未与PIP边缘对齐的测量间隔。校正因子可以包括齿周期时间与以齿为中心的发动机循环的平均齿周期时间的比率，以便对齿周期测量时间进行标准化。
简要地转向图5，映射图500描绘了针对给定气缸经由曲轴位置传感器捕获的曲轴齿转速数据的示例性校正。通过用于曲轴位置测量的60-2轮，为怠速下的1.0L I-3发动机收集数据。曲线502描绘了未校正的齿周期缓冲区。齿周期(以hw记号为单位)沿着y轴示出，而从Rev 1中缺失齿开始的齿数在x轴上示出。X轴是轮上的每个齿(120个齿，每个齿6CAD)。每个曲线的Y轴是齿经过曲轴位置传感器所花费的时间(请注意，每个齿6CAD/次给出了每个齿的转速)。数据点504示出了每个齿索引的中值。区域506示出了描绘(例如，大约300个循环的)齿数据的合成曲线的一系列线条。
在曲线512处示出轮廓校正因子，每个圆514表示施加到对应齿的轮廓校正因子(每个齿一个校正因子)。校正后的齿周期输出示出在曲线522中，并且轴与曲线502的轴相同。
曲轴位置传感器输入信号通过曲线502中的PIP中断时间(cpsin_tt)收集，例如通过720CA的1个发动机循环收集。然后，圆形缓冲区阵列保存最近的价值1个发动机循环的齿周期测量值(在6CAD/次下测定的720CA＝120个元素)。这被表示为cpsin_tt_buf(x)。然后，在1个发动机循环(120cfs)中为每个齿分配一个轮廓校正因子。最后，测量程序提供轮廓校正的齿周期时间。
返回到图4，在408处，在校正数据之后，所述方法包括对于给定气缸，识别在排气门打开状态与排气门关闭状态(或在其中捕获到进气加速度数据的情景下，进气门打开状态与进气门关闭状态)之间具有最高速度差的齿周期。在本文中，在发动机转速和负荷表中对若干数据点(例如，至少多于阈值数量的数据点，诸如9个数据点)执行校准。示例性校准在图6中示出。在410处，所述方法包括基于所识别的齿周期来选择给定气缸的加速窗口进行诊断。在412处，使用确定的加速度窗口和识别的速度差来填充3D查找表。具体地，控制器可以用每个气缸在选定的加速度窗口中的作为发动机转速和负荷(以及气缸标识)的函数的加速度值来填充存储在控制器的存储器中的3D查找表。然后，所述方法退出。这结束校准并且将校准的映射图存储在控制器的存储器中并在气缸停用气门诊断(诸如图3的方法)的执行期间被检索以用于识别气门劣化。参考图7示出了示例性映射图，所述映射图用在图6的设定点的范围中收集的数据进行填充。
应当明白，在以定义的空燃比(诸如以化学计量比或接近化学计量比)操作发动机的同时，执行在图4的方法(和图6的示例)中执行的校准。然而，在可选示例中，可以将映射图进一步调整为气缸空燃比的函数。
现在转到图6，映射图600描绘了曲线602至618，其中每个曲线表示在具有定义的发动机转速和负荷的不同设定点处为给定气缸捕获的曲轴加速度(示出了九个设定点)。每个曲线尽管在不同的发动机转速-负荷点上，但代表同一个发动机气缸，并且代表同一个排气门的操作。每个曲线描绘了沿着y轴的曲轴加速度和沿着x轴的发动机循环计数。曲线602至618的设定点表示沿着竖直方向逐渐增大发动机转速和沿着水平方向逐渐增大发动机负荷。因此，曲线602、608和614描绘了在第一发动机转速和逐渐增大的发动机负荷下为气缸捕获的曲轴加速度数据，曲线604、610和616描绘了在第二发动机转速(高于第一发动机转速)和逐渐增大的发动机负荷下捕获的曲轴加速度数据，而曲线606、612和618描绘了在第三发动机转速(高于第二发动机转速)和逐渐增大的发动机负荷下捕获的曲轴加速度数据。类似地，曲线602、604和606描绘了在第一发动机负荷和逐渐增大的发动机转速下捕获的曲轴加速度数据，曲线608、610和612描绘了在第二发动机负荷(高于第一发动机负荷)和逐渐增大的发动机转速下捕获的曲轴加速度数据，而曲线614、616和618描绘了在第三发动机负荷(高于第二发动机负荷)和逐渐增大的发动机转速下捕获的曲轴加速度数据。
在每个曲线中，白色实线示出为具有功能正常的排气门(或相关联的机构)的给定气缸捕获的曲轴加速度数据，灰色实线示出为具有劣化的排气门(或相关联机构)的给定气缸捕获的曲轴加速度数据，并且阴影线示出其中这两种状况之间的数据具有最大差值的窗口。在一个示例中，功能正常的气门数据对应于气缸的排气门在排气冲程期间保持关闭时捕获的数据(由此模拟在给定气缸中的功能正常的气缸停用事件期间观察到的状况，其中气门在被命令关闭时保持关闭)，而劣化的气门数据对应于气缸的排气门在排气冲程期间保持打开时在同一个气缸中捕获的数据(由此模拟在给定气缸中的劣化气缸停用事件期间观察到的状况，其中气门在被命令关闭时保持打开)。
在一个示例中，控制器可以识别与在功能正常的状态与劣化状态之间具有最大差值的区域相对应的齿点，并使用所述齿点来识别在针对给定气缸和给定发动机转速和负荷设定点的诊断期间使用的对应齿。作为一个示例，参考曲线602，可以计算与发动机循环计数620和622相对应的齿点并将其用于定义齿周期(对应于区域620至622)，所述齿周期在功能正常的状态与劣化状态之间具有最大差值。然后，该数据用于填充3D查找表，诸如图7的表700。取决于发动机的曲轴动力学，校准过程可能要求每个气缸具有一个或多个3D查找表。
具体地，图6示出了在功能正常的排气门的情况下在曲轴加速度数据的不同转速和负荷下的发动机循环计数的直方图。所述分布用于确定在排气冲程期间针对功能正常的或劣化的排气门所得的曲轴加速度的中值。图7示出了图6中的图形的示例性中值，所述中值用作确定劣化气门的阈值。最低转速和负荷在劣化中值与功能正常的中值之间得到最大间距。在这种策略中，计算滚动中值，所述滚动中值通常与每个相应的直方图转速和负荷的中值一致。
例如，在图6中的左上方图形中，劣化排气门的中值加速度为大约-0.3，而功能正常的排气门的中值加速度为-0.2。在滚动中值计算中以滞后将阈值设置为-0.28以确定排气门表现为劣化的排气门，而不是功能正常的排气门。劣化存储在3D映射图的该低速低负荷部分中，并且所述算法继续查找其他曲轴加速度数据以确定它们是否在曲轴加速度信号中表现为类似的劣化的排气门行为。
通过这种方式，可以为配置有选择性气缸停用功能的发动机实施准确而可靠的气门诊断。将在停用的气缸的排气冲程期间捕获的曲轴位置数据与气门功能性相关联的技术效果是，可以使用现有传感器在VDE发动机中执行排气门诊断，从而减少了对昂贵的气门位置传感器或排气压力传感器的依赖。所述方法可以类似地应用以使气缸停用事件期间的进气冲程曲轴加速度与进气门操作相关。这允许在不损害诊断准确性的情况下降低诊断成本。通过及时识别和缓解气缸停用事件期间排气门操作中的劣化，可以改善排气排放质量。
一种示例性方法包括：响应于在选择性地停用的发动机气缸的整个排气冲程中感测到的曲轴加速度而指示所述气缸的排气门的劣化。在前述示例中，另外或可选地，指示劣化包括指示在所述气缸的停用事件期间所述排气门在被命令关闭时打开。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，指示所述排气门的劣化包括指示与所述排气门的停用机构联接的致动器劣化。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，经由曲轴位置传感器感测所述曲轴加速度。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，在发动机转速和负荷下感测所述感测到的曲轴加速度，并且其中响应于所述曲轴加速度而指示包括将在所述气缸的整个所述排气冲程中的所述感测到的曲轴加速度与校准后加速度进行比较，所述校准后加速度在所述排气门被命令打开时的所述发动机转速和负荷下进行映射。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述指示还包括当所述感测到的曲轴加速度与所述校准后加速度之间的差值高于阈值差时指示所述排气门劣化。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述阈值差是所述发动机转速和负荷的函数。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述指示还包括当所述感测到的曲轴加速度与所述校准后加速度之间的差值保持高于阈值差持续一段时间时指示所述排气门劣化。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述方法还包括响应于所述指示，在满足选择性气缸停用条件后，重新激活所述气缸并维持所述气缸处于活动状态，同时停用另一个发动机气缸。
用于可变排量发动机的另一种示例方法包括：响应于扭矩需求的下降，停用气缸的燃料和气门操作，同时维持另一个发动机气缸处于活动状态；在所述停用的气缸的排气冲程期间连续地感测曲轴加速度；以及基于所述感测到的曲轴加速度相对于映射的加速度来指示所述停用的气缸的排气门操作的劣化。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述方法还包括映射曲轴加速度，其包括：将在所述排气门被命令打开时在发动机转速和负荷的范围中映射的所述气缸的曲轴加速度的第一映射图与在所述排气门被命令关闭时在发动机转速和负荷的所述范围中映射的所述曲轴加速度的第二映射图进行比较；以及识别在所述第一映射图与所述第二映射图之间具有最大曲轴加速度差的曲轴传感器齿区域。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述方法还包括用所述最大差值填充查找表，所述查找表被填充为气缸标识以及发动机转速和负荷的函数。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，基于所述感测到的曲轴加速度相对于所述映射的加速度指示所述停用的气缸的排气门操作的劣化包括将所述感测到的曲轴加速度与所述查找表中的值进行比较，所述值是基于感测所述曲轴加速度时的发动机转速和负荷。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述指示包括当所述感测到的曲轴加速度与所述映射的曲轴加速度之间的差值超过阈值时将计数器递增；以及响应于所述计数器的输出超过阈值计数而指示所述排气门操作劣化，包括所述排气门在被命令关闭时打开。
另一种示例性发动机系统包括：发动机，其具有多个气缸，所述多个气缸具有可选择性地停用的燃料喷射器和可选择性地停用的进气门和排气门；曲轴位置传感器；控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器：在扭矩需求高于阈值时，在排气门被命令打开以及所述排气门被命令关闭的情况下，随着发动机转速和负荷的变化，映射每个发动机气缸的曲轴加速度；以及用在所述排气门被命令打开时映射的所述曲轴加速度相对于所述排气门被命令关闭时映射的所述曲轴加速度之间的最大学习加速度差以及所述曲轴位置传感器中学习到所述最大差的齿区域填充存储在所述控制器的存储器中的查找表，所述查找表作为发动机转速和负荷以及气缸标识的函数。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述控制器包括用于进行以下操作的其他指令：在扭矩需求低于所述阈值时，选择性地停用一个或多个发动机气缸；以及对于每个停用的气缸，感测整个排气冲程中的曲轴加速度；以及基于所述感测到的曲轴加速度与从作为气缸标识以及感测到所述曲轴加速度时的发动机转速和负荷的函数的所述查找表中检索的阈值的比较来指示排气门操作的劣化。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述感测包括感测在所述曲轴位置传感器的所述齿区域中在所述整个排气冲程中的所述曲轴加速度。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述控制器包括用于进行以下操作的其他指令：在所述感测到的曲轴加速度超过所述阈值时将计数器递增；以及响应于所述计数器的输出保持高于阈值计数持续一段时间而设置指示排气门操作劣化的诊断代码。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，排气门操作的劣化包括当在所述选择性停用期间被命令关闭时，所述排气门在所述排气冲程期间移动到打开位置。在任何或所有前述示例中，另外或可选地，所述控制器包括用于使所述控制器进行以下操作的其他指令：重新激活被指示为已停用的所述一个或多个选择性停用的发动机气缸中的一者；以及维持所述重新激活的气缸处于活动状态，同时响应于扭矩需求低于所述阈值而停用另一个发动机气缸。
在另一种表示中，所述车辆系统联接到混合动力车辆系统或自主车辆系统。在另一种表示中，响应于在选择性地停用的发动机气缸的整个进气冲程中感测到的曲轴加速度，控制器可以指示所述气缸的进气门的劣化。
注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。本文所描述的特定程序可以表示任何数目的处理策略(诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程的处理策略等)中的一者或多者。由此，所示的各种动作、操作和/或功能可按照所示的顺序执行、并行地执行或者在某些情况下被省略。同样，处理次序不一定是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述而提供的。所示的动作、操作和/或功能中的一者或多者可根据所使用的特定策略重复地执行。此外，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示将被编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过结合电子控制器在包括各种发动机硬件部件的系统中执行指令而实行。
应当明白，本文所公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义，因为许多变型是可能的。例如，以上技术可以应用于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与其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非明显的组合和子组合。
如本文所使用，术语“大致”应解释为意指范围的正负百分之五，除非另有指定。
以下权利要求特别指出被视为新颖的和非明显的某些组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”要素或“第一”要素或其等效物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类要素的并入，从而既不要求也不排除两个或更多个此类要素。所公开的特征、功能、要素和/或性质的其他组合和子组合可以通过修改本发明权利要求或通过在本申请或相关申请中提出新权利要求而被要求保护。此类权利要求，无论与原始权利要求相比在范围上更广、更窄、相等或不同，也都被视为包括在本公开的主题内。
根据本发明，提供了一种方法，所述方法具有：响应于在选择性地停用的发动机气缸的整个排气冲程中感测到的曲轴加速度而指示所述气缸的排气门的劣化。
根据一个实施例，指示劣化包括指示在所述气缸的停用事件期间所述排气门在被命令关闭时打开。
根据一个实施例，指示所述排气门的劣化包括指示与所述排气门的停用机构联接的致动器劣化。
根据一个实施例，经由曲轴位置传感器感测所述曲轴加速度。
根据一个实施例，在发动机转速和负荷下感测所述感测到的曲轴加速度，并且其中响应于所述曲轴加速度而指示包括将在所述气缸的整个所述排气冲程中的所述感测到的曲轴加速度与校准后加速度进行比较，所述校准后加速度在所述排气门被命令打开时的所述发动机转速和负荷下进行映射。
根据一个实施例，所述指示还包括当所述感测到的曲轴加速度与所述校准后加速度之间的差值高于阈值差时指示所述排气门劣化。
根据一个实施例，所述阈值差是所述发动机转速和负荷的函数。
根据一个实施例，所述指示还包括当所述感测到的曲轴加速度与所述校准后加速度之间的差值保持高于阈值差持续一段时间时指示所述排气门劣化。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，响应于所述指示，在满足选择性气缸停用条件后，重新激活所述气缸并维持所述气缸处于活动状态，同时停用另一个发动机气缸。
根据本发明，提供了一种用于可变排量发动机的方法，所述方法具有：响应于扭矩需求的下降，停用气缸的燃料和气门操作，同时维持另一个发动机气缸处于活动状态；在所述停用的气缸的排气冲程期间连续地感测曲轴加速度；以及基于所述感测到的曲轴加速度相对于映射的加速度来指示所述停用的气缸的排气门操作的劣化。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，映射曲轴加速度，其包括：将在所述排气门被命令打开时在发动机转速和负荷的范围中映射的所述气缸的曲轴加速度的第一映射图与在所述排气门被命令关闭时在发动机转速和负荷的所述范围中映射的所述曲轴加速度的第二映射图进行比较；以及识别在所述第一映射图与所述第二映射图之间具有最大曲轴加速度差的曲轴传感器齿区域。
根据一个实施例，本发明的特征还在于，用所述最大差值填充查找表，所述查找表被填充为气缸标识以及发动机转速和负荷的函数。
根据一个实施例，基于所述感测到的曲轴加速度相对于所述映射的加速度指示所述停用的气缸的排气门操作的劣化包括将所述感测到的曲轴加速度与所述查找表中的值进行比较，所述值是基于感测所述曲轴加速度时的发动机转速和负荷。
根据一个实施例，所述指示包括：当所述感测到的曲轴加速度与所述映射的曲轴加速度之间的差值超过阈值时将计数器递增；以及响应于所述计数器的输出超过阈值计数而指示所述排气门操作劣化，包括所述排气门在被命令关闭时打开。
根据本发明，提供了一种发动机系统，所述发动机系统具有：发动机，其具有多个气缸，所述多个气缸具有可选择性地停用的燃料喷射器和可选择性地停用的进气门和排气门；曲轴位置传感器；控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器：在扭矩需求高于阈值时，在排气门被命令打开以及所述排气门被命令关闭的情况下，随着发动机转速和负荷的变化，映射每个发动机气缸的曲轴加速度；以及用在所述排气门被命令打开时映射的所述曲轴加速度相对于所述排气门被命令关闭时映射的所述曲轴加速度之间的最大学习加速度差以及所述曲轴位置传感器中学习到所述最大差的齿区域填充存储在所述控制器的存储器中的查找表，所述查找表作为发动机转速和负荷以及气缸标识的函数。
根据一个实施例，所述控制器包括用于进行以下操作的其他指令：在扭矩需求低于所述阈值时，选择性地停用一个或多个发动机气缸；以及对于每个停用的气缸，感测整个排气冲程中的曲轴加速度；以及基于所述感测到的曲轴加速度与从作为气缸标识以及感测到所述曲轴加速度时的发动机转速和负荷的函数的所述查找表中检索的阈值的比较来指示排气门操作的劣化。
根据一个实施例，所述感测包括感测在所述曲轴位置传感器的所述齿区域中在所述整个排气冲程中的所述曲轴加速度。
根据一个实施例，所述控制器包括用于进行以下操作的其他指令：在所述感测到的曲轴加速度超过所述阈值时将计数器递增；以及响应于所述计数器的输出保持高于阈值计数持续一段时间而设置指示排气门操作劣化的诊断代码。
根据一个实施例，排气门操作的劣化包括当在所述选择性停用期间被命令关闭时，所述排气门在所述排气冲程期间移动到打开位置。
根据一个实施例，所述控制器包括用于使所述控制器进行以下操作的其他指令：重新激活被指示为已停用的所述一个或多个选择性停用的发动机气缸中的一者；以及维持所述重新激活的气缸处于活动状态，同时响应于扭矩需求低于所述阈值而停用另一个发动机气缸。

Claims (15)

1.一种方法，其包括：
响应于在选择性地停用的发动机气缸的整个排气冲程中感测到的曲轴加速度而指示所述气缸的排气门的劣化。
2.如权利要求1所述的方法，其中指示劣化包括指示在所述气缸的停用事件期间所述排气门在被命令关闭时打开。
3.如权利要求1所述的方法，其中指示所述排气门的劣化包括指示与所述排气门的停用机构联接的致动器劣化。
4.如权利要求1所述的方法，其中经由曲轴位置传感器感测所述曲轴加速度。
5.如权利要求1所述的方法，其中在发动机转速和负荷下感测所述感测到的曲轴加速度，并且其中响应于所述曲轴加速度而指示包括将在所述气缸的整个所述排气冲程中的所述感测到的曲轴加速度与校准后加速度进行比较，所述校准后加速度在所述排气门被命令打开时的所述发动机转速和负荷下进行映射。
6.如权利要求5所述的方法，其中所述指示还包括当所述感测到的曲轴加速度与所述校准后加速度之间的差值高于阈值差时指示所述排气门劣化。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述阈值差是所述发动机转速和负荷的函数。
8.如权利要求5所述的方法，其中所述指示还包括当所述感测到的曲轴加速度与所述校准后加速度之间的差值保持高于阈值差持续一段时间时指示所述排气门劣化。
9.如权利要求1所述的方法，其还包括响应于所述指示，在满足选择性气缸停用条件后，重新激活所述气缸并维持所述气缸处于活动状态，同时停用另一个发动机气缸。
10.一种发动机系统，其包括：
发动机，其具有多个气缸，所述多个气缸具有可选择性地停用的燃料喷射器和可选择性地停用的进气门和排气门；
曲轴位置传感器；
控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，所述计算机可读指令在被执行时使所述控制器：
在扭矩需求高于阈值时，在排气门被命令打开以及所述排气门被命令关闭的情况下，随着发动机转速和负荷的变化，映射每个发动机气缸的曲轴加速度；以及
用在所述排气门被命令打开时映射的所述曲轴加速度相对于所述排气门被命令关闭时映射的所述曲轴加速度之间的最大学习加速度差以及所述曲轴位置传感器中学习到所述最大差的齿区域填充存储在所述控制器的存储器中的查找表，所述查找表作为发动机转速和负荷以及气缸标识的函数。
11.如权利要求10所述的发动机系统，其中所述控制器包括用于进行以下操作的其他指令：
在扭矩需求低于所述阈值时，选择性地停用一个或多个发动机气缸；以及
对于每个停用的气缸，
感测整个排气冲程中的曲轴加速度；以及
基于所述感测到的曲轴加速度与从作为气缸标识以及感测到所述曲轴加速度时的发动机转速和负荷的函数的所述查找表中检索的阈值的比较来指示排气门操作的劣化。
12.如权利要求11所述的发动机系统，其中所述感测包括感测在所述曲轴位置传感器的所述齿区域中在所述整个排气冲程中的所述曲轴加速度。
13.如权利要求11所述的发动机系统，其中所述控制器包括用于进行以下操作的其他指令：
在所述感测到的曲轴加速度超过所述阈值时将计数器递增；以及
响应于所述计数器的输出保持高于阈值计数持续一段时间而设置指示排气门操作劣化的诊断代码。
14.如权利要求11所述的发动机系统，其中排气门操作的劣化包括当在所述选择性停用期间被命令关闭时，所述排气门在所述排气冲程期间移动到打开位置。
15.如权利要求11所述的发动机系统，其中所述控制器包括使所述控制器执行以下操作的其他指令：
重新激活被指示为已停用的所述一个或多个选择性停用的发动机气缸中的一者；以及
维持所述重新激活的气缸处于活动状态，同时响应于扭矩需求低于所述阈值而停用另一个发动机气缸。
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