用于測量氣門升程并且用于基于氣門升程檢測氣門致動器中的故障的系統和方法
【專利說明】用于測量氣門升程并且用于基于氣門升程檢測氣門致動器中的故障的系統和方法
[0001]相關申請的交叉引用
此申請要求2014年I月31日提交的美國臨時專利申請號61/934，238的權益。上述申請的全部披露內容以引用的方式并入本文。
技術領域
[0002]本公開涉及用于測量氣門升程并且用于基于氣門升程檢測氣門致動器中的故障的系統和方法。
【背景技術】
[0003]本文所提供的【背景技術】描述的目的在于從總體上介紹本公開的背景。當前提及的發明人的工作一一以在此【背景技術】部分中所描述的為限一一以及在提交時否則可能不構成現有技術的該描述的各方面，既不明示地也不默示地被承認為是針對本發明的現有技術。
[0004]內燃發動機在汽缸內燃燒空氣與燃料混合物以驅動活塞，這產生驅動扭矩。進入發動機的空氣流通過節氣門來調節。在火花點火發動機中，節氣門調整節氣門面積，這增加或減少進入發動機的空氣流。當節氣門面積增加時，進入發動機的空氣流增加。燃料控制系統調整燃料被噴射的速率從而將所需的空氣/燃料混合物提供到汽缸和/或實現所需的扭矩輸出。增加提供到汽缸的空氣與燃料的量增加發動機的扭矩輸出。
[0005]在火花點火發動機中，火花開始提供到汽缸的空氣/燃料混合物的燃燒。在壓縮點火發動機中，汽缸中的壓縮燃燒提供到汽缸的空氣/燃料混合物。火花正時和空氣流可以是用于調整火花點火發動機的扭矩輸出的主要機構，而燃料流可以是用于調整壓縮點火發動機的扭矩輸出的主要機構。
【發明內容】
[0006]根據本公開的原理的系統包括氣門升程確定模塊和故障檢測模塊。氣門升程確定模塊基于當氣門打開時的第一周期和當氣門關閉時氣門升程傳感器所產生的氣門升程信號的第一值與當氣門打開時氣門升程信號的第二值之間的N個差中的至少一個來確定氣門升程，其中N是大于I的整數。故障檢測模塊基于氣門升程檢測氣門致動器中的故障。
[0007]本發明包括以下方案:
1.一種系統包括:
氣門升程確定模塊，其基于當氣門打開時的第一周期和當氣門關閉時氣門升程傳感器所產生的氣門升程信號的第一值與當氣門打開時氣門升程信號的第二值之間的N個差中的至少一個來確定氣門升程，其中N是大于I的整數；以及故障檢測模塊，其基于氣門升程檢測氣門致動器中的故障。
[0008]2.如方案I所述的系統，其中當氣門升程在氣門升程范圍之外時，故障檢測模塊檢測氣門致動器中的故障。
[0009]3.如方案2所述的系統，其進一步包括控制氣門致動器的氣門控制模塊，其中故障檢測模塊基于氣門控制模塊發送到氣門致動器的氣門升程命令來確定氣門升程范圍。
[0010]4.如方案I所述的系統，其中氣門升程確定模塊基于氣門升程信號的第一值與氣門升程信號的第二值之間的N個差的和來確定氣門升程。
[0011]5.如方案I所述的系統，其中氣門升程確定模塊基于第一周期與第一周期和當氣門關閉時的第二周期的和的比率來確定氣門升程。
[0012]6.如方案5所述的系統，其進一步包括傳感器電壓確定模塊，其基于在預定周期內從氣門升程信號獲得并且大于在預定周期期間從氣門升程信號獲得的其他樣本的預定數量的樣本來確定當氣門關閉時氣門升程傳感器的輸出電壓。
[0013]7.如方案6所述的系統，其進一步包括傳感器電壓標準化模塊，其通過將輸出電壓乘以預定電壓與氣門關閉時的輸出電壓的比率來標準化氣門升程傳感器的輸出電壓，其中氣門升程確定模塊基于標準化的輸出電壓來確定氣門升程信號的第一值和第二值。
[0014]8.如方案6所述的系統，其中氣門升程確定模塊:
基于氣門關閉時的輸出電壓來確定第一閾值和第二閾值；
當氣門升程傳感器的輸出電壓小于第一閾值時確定氣門打開；以及當輸出電壓大于第二閾值時確定氣門關閉，其中第二閾值大于第一閾值。
[0015]9.如方案I所述的系統，其中氣門包括發動機的進氣門和發動機的排氣門中的至少一個。
[0016]10.如方案I所述的系統，其進一步包括基于當檢測到氣門致動器中的故障時的故障狀態來控制氣門致動器的氣門控制模塊。
[0017]11.一種方法包括:
基于當氣門打開時的第一周期和當氣門關閉時氣門升程傳感器所產生的氣門升程信號的第一值與當氣門打開時氣門升程信號的第二值之間的N個差中的至少一個來確定氣門升程，其中N是大于I的整數；以及
基于氣門升程檢測氣門致動器中的故障。
[0018]12.如方案11所述的方法，其進一步包括當氣門升程在氣門升程范圍之外時，檢測氣門致動器中的故障。
[0019]13.如方案12所述的方法，其進一步包括基于發送到氣門致動器的氣門升程命令來確定氣門升程范圍。
[0020]14.如方案11所述的方法，其進一步包括基于氣門升程信號的第一值與氣門升程信號的第二值之間的N個差的和來確定氣門升程。
[0021]15.如方案11所述的方法，其進一步包括基于第一周期與第一周期和當氣門關閉時的第二周期的和的比率來確定氣門升程。
[0022]16.如方案15所述的方法，其進一步包括基于在預定周期內從氣門升程信號獲得并且大于在預定周期期間從氣門升程信號獲得的其他樣本的預定數量的樣本來確定當氣門關閉時氣門升程傳感器的輸出電壓。
[0023]17.如方案16所述的方法，其進一步包括:
通過將輸出電壓乘以預定電壓與氣門關閉時的輸出電壓的比率來標準化氣門升程傳感器的輸出電壓；以及
基于標準化的輸出電壓來確定氣門升程信號的第一值和第二值。
[0024]18.如方案16所述的方法，其進一步包括:
基于當氣門關閉時的輸出電壓來確定第一閾值和第二閾值；
當氣門升程傳感器的輸出電壓小于第一閾值時確定氣門打開；以及當輸出電壓大于第二閾值時確定氣門關閉，其中第二閾值大于第一閾值。
[0025]19.如方案11所述的方法，其中氣門包括發動機的進氣門和發動機的排氣門中的至少一個。
[0026]20.如方案11所述的方法，其進一步包括基于當檢測到氣門致動器中的故障時的故障狀態來控制氣門致動器。
[0027]本公開的其他適用領域將從詳細描述、權利要求和附圖變得顯而易見。詳細描述和具體示例僅意欲用于說明目的而非意欲限制本公開范圍。
【附圖說明】
[0028]本公開將從詳細描述和附圖得到更完全理解，其中:
圖1是根據本公開的原理的示例性發動機系統的功能方框圖；
圖2是根據本公開的原理的示例性氣門組和示例性氣門升程傳感器的側視圖；
圖3是根據本公開的原理的示例性控制系統的功能方框圖；
圖4和5是示出根據本公開的原理的示例性控制方法的流程圖；以及圖6是示出根據本公開的原理的示例性氣門升程信號的圖。
[0029]圖中，參考數字可以重復用來識別類似和/或相同元件。
【具體實施方式】
[0030]氣門組控制發動機中的氣門的操作。在一些情況下，氣門組可以控制氣門被提升的量，稱為氣門升程。氣門升程傳感器輸出指示氣門升程的氣門升程信號(諸如電壓信號)。氣門升程可以基于氣門升程信號來確定，并且當氣門升程與預期的不同時可以檢測氣門組中的故障。
[0031]氣門升程可以基于氣門升程信號的最大值與氣門升程信號的最小值之間的單個差來確定。然而，以此方式確定氣門升程可能由于與氣門升程信號相關的不足的信噪比而導致氣門升程的不精確。氣門升程的不精確可能導致氣門組中的故障的錯誤檢測。
[0032]根據本公開的系統和方法基于由氣門升程傳感器產生的氣門升程信號(諸如電壓信號)來確定氣門升程并且當氣門升程與預期的不同時檢測氣門組中的故障。在一個示例中，系統和方法基于當氣門打開時的第一周期與第一周期和當氣門關閉時的第二周期的和的比率來測量氣門升程。在另一個示例中，系統和方法基于當氣門關閉時氣門升程傳感器的輸出電壓與當氣門打開時氣門升程傳感器的輸出電壓之間的多個差來測量氣門升程。
[0033]以這些方式確定氣門升程可以提高氣門升程精確度(不管氣門升程信號的信噪比如何)，并且由此防止氣門組中的故障的錯誤檢測。此外，系統和方法可以通過獲知當氣門關閉時氣門升程傳感器的輸出電壓并且基于所獲知的電壓來標準化輸出電壓來改進氣門升程信號的信噪比。例如，系統和方法可以將輸出電壓乘以額定電壓與所獲知的電壓的比率來標準化輸出電壓。盡管在發動機的背景下描述系統和方法，但是系統和方法可以用來在除了發動機的氣門組之外的氣門致動器(諸如水泵的氣門致動器)中測量氣門升程和檢測故障。
[0034]現在參照圖1，發動機系統100包括燃燒空氣/燃料混合物以產生用于車輛的驅動扭矩的發動機102。發動機102所產生的驅動扭矩的量是基于來自駕駛者輸入模塊104的駕駛者輸入。駕駛者輸入可以基于加速踏板的位置。駕駛者輸入也可以基于巡航控制系統，該巡航控制系統可以是改變車輛速度以維持預定跟車間距的自適應巡航控制系統。
[0035]空氣通過進氣系統108被吸入到發動機102中。進氣系統108包括進氣歧管110和節氣門閥112。節氣門閥112可以包括具有可旋轉葉片的蝶形閥。發動機控制模塊(ECM)114控制節氣門致動器模塊116，該節氣門致動器模塊調節節氣門閥112的開度以控制被吸入到進氣歧管110中的空氣的量。
[0036]來自進氣歧管110的空氣被吸入到發動機102的汽缸中。然而發動機102可以包