用于液压致动凸轮移相器的诊断系统和方法

专利名称：用于液压致动凸轮移相器的诊断系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃机的气门机构，且更具体地涉及用于诊断气门机构的凸轮移 相器的异常操作的诊断系统和方法。
背景技术：
在此提供的背景说明是为了总体上介绍本发明背景的目的。当前所署名发明人的 工作(在背景技术部分描述的程度上)和本描述中否则不足以作为申请时的现有技术的各 方面，既不明显地也非隐含地被承认为与本发明相抵触的现有技术。机动车辆可包括在气缸中燃烧空气和燃料混合物并从而产生驱动扭矩的内燃机。 发动机可包括在气缸中往复运动并联接到曲轴的活塞。该活塞响应于空气和燃料混合物的 燃烧而往复运动并藉此引起曲轴的旋转。发动机还可包括控制空气流入和流出气缸的气门机构。气门机构可包括在合适的 时间选择性地开启和关闭进气阀和排气阀并且从而控制空气流的凸轮轴。凸轮轴可与曲轴 一起旋转，并从而控制相对于气缸内的活塞位置的开启和关闭的正时。气门机构还可包括联接到凸轮轴和曲轴的凸轮移相器。凸轮移相器可被致动，以 调节凸轮轴相对于曲轴的旋转位置并因而调节进气阀和排气阀相对于活塞位置的开启和 关闭的正时。凸轮移相器可由油控制阀来致动，油控制阀将发动机内的增压油导向到凸轮 移相器的相对的提前侧和延迟侧流体腔。油控制阀可由电致动器来致动，该电致动器响应 于供应给电致动器的功率来移动油控制阀。

发明内容
在一方面，本发明提供用于发动机的诊断系统，其包括移相器控制模块和移相器 诊断模块，所述移相器控制模块指令用于第一时段的发动机凸轮移相器的第一凸轮移相器 位置和用于第二时段的凸轮移相器的第二凸轮移相器位置，所述移相器诊断模块基于第一 时段期间测量的由油控制阀供应给凸轮移相器的第一流体压力和第二时段期间测量的由 油控制阀供应给凸轮移相器的第二流体压力来诊断凸轮移相器的移相器控制错误。在示例性实施方式中，油控制阀由电致动器来致动。在示例性实施方式中，第一功 率在第一时段期间响应于第一凸轮移相器位置的指令被供应给电致动器，第二功率在第二 时段期间响应于第二凸轮移相器位置的指令被供应给电致动器。在一个特征中，在凸轮移相器的提前侧流体腔和凸轮移相器的延迟侧流体腔中的 一个上测量第一和第二压力。在另一特征中，第一凸轮移相器位置相应于凸轮移相器的完 全提前位置，第二凸轮移相器位置相应于凸轮移相器的完全延迟位置。在又一特征中，移相器诊断模块基于依照第一压力确定的第一压力值与依照第二 压力确定的第二压力值之间的差来诊断移相器控制错误。第一压力值可以是在第一时段期 间测量的由油控制阀供应给凸轮移相器的第一流体压力的第一平均值。第二压力值可以是 在第二时段期间测量的由油控制阀供应给凸轮移相器的第二流体压力的第二平均值。在相关特征中，移相器诊断模块还基于所述差与预定阈值的比较来诊断移相器控制错误。当所 述差大于预定阈值时，移相器诊断模块检测到移相器机械故障。当所述差小于或等于预定 阈值时，移相器诊断模块检测到液压系统故障。在另一方面，本发明提供一种用于发动机的方法，包括指令用于第一时段的所述 发动机的凸轮移相器的第一凸轮移相器位置；在所述第一时段期间测量响应于所述指令第 一凸轮移相器位置由油控制阀供应给所述凸轮移相器的第一流体压力；指令用于第二时段 的凸轮移相器的第二凸轮移相器位置；在所述第二时段期间测量响应于所述指令第二凸轮 移相器位置由油控制阀供应给所述凸轮移相器的第二流体压力；以及基于所述第一和第二 压力来诊断所述凸轮移相器的移相器控制错误。在示例性实施方式中，所述方法还包括在所述第一时段期间响应于所述指令第一 凸轮移相器位置将第一功率供应给致动所述油控制阀的电致动器。在示例性实施方式中， 所述方法还包括在所述第二时段期间响应于所述指令第二凸轮移相器位置将第二功率供 应给所述电致动器。在一个特征中，在凸轮移相器的提前侧流体腔和凸轮移相器的延迟侧流体腔中的 一个上测量第一和第二压力。在另一特征中，第一凸轮移相器位置相应于凸轮移相器的完 全提前位置，第二凸轮移相器位置相应于凸轮移相器的完全延迟位置。在又一特征中，诊断移相器控制错误包括基于依照第一压力确定的第一压力值与 依照第二压力确定的第二压力值之间的差来诊断移相器控制错误。第一压力值可以是在第 一时段期间测量的由油控制阀供应给凸轮移相器的第一流体压力的第一平均值。第二压力 值可以是在第二时段期间测量的由油控制阀供应给凸轮移相器的第二流体压力的第二平 均值。在相关特征中，诊断移相器控制错误还包括基于所述差与预定阈值的比较来诊断 移相器控制错误。诊断移相器控制错误包括在所述差大于预定阈值时检测到移相器机械故 障。诊断移相器控制错误还包括在所述差小于或等于预定阈值时检测到液压系统故障。本发明涉及下述技术方案。1. 一种用于发动机的诊断系统，包括移相器控制模块，所述移相器控制模块指令用于第一时段的所述发动机的凸轮移 相器的第一凸轮移相器位置和用于第二时段的所述凸轮移相器的第二凸轮移相器位置；和移相器诊断模块，所述移相器诊断模块基于所述第一时段期间测量的由油控制阀 (OCV)供应给所述凸轮移相器的第一流体压力和所述第二时段期间测量的由所述OCV供应 给所述凸轮移相器的第二流体压力来诊断用于所述凸轮移相器的移相器控制错误。2.根据技术方案1所述的诊断系统，其中，所述OCV由电致动器来致动，且其中第 一功率响应于所述第一凸轮移相器位置的所述指令在所述第一时段期间被供应给所述电 致动器，且第二功率响应于所述第二凸轮移相器位置的所述指令在所述第二时段期间被供 应给所述电致动器。3.根据技术方案1所述的诊断系统，其中，在所述凸轮移相器的提前侧流体腔和 所述凸轮移相器的延迟侧流体腔中的一个上测量所述第一和第二压力。4.根据技术方案1所述的诊断系统，其中，所述第一凸轮移相器位置相应于所述 凸轮移相器的完全提前位置，所述第二凸轮移相器位置相应于所述凸轮移相器的完全延迟位置。5.根据技术方案1所述的诊断系统，其中，所述移相器诊断模块基于在依照所述 第一压力确定的第一压力值与依照所述第二压力确定的第二压力值之间的差来诊断所述 移相器控制错误。6.根据技术方案5所述的诊断系统，其中，所述第一压力值是在所述第一时段期 间测量的由所述OCV供应给所述凸轮移相器的第一流体压力的第一平均值，所述第二压力 值是在所述第二时段期间测量的由所述OCV供应给所述凸轮移相器的第二流体压力的第
二平均值。7.根据技术方案5所述的诊断系统，其中，所述移相器诊断模块还基于所述差与 预定阈值之间的比较来诊断所述移相器控制错误。8.根据技术方案7所述的诊断系统，其中，所述移相器诊断模块基于所述比较来 检测移相器机械故障和移相器液压系统故障中的一个。9.根据技术方案8所述的诊断系统，其中，当所述差大于所述预定阈值时，所述移 相器诊断模块检测到所述移相器机械故障。10.根据技术方案8所述的诊断系统，其中，当所述差小于或等于所述预定阈值 时，所述移相器诊断模块检测到所述移相器液压系统故障。11. 一种用于发动机的方法，包括指令用于第一时段的所述发动机的凸轮移相器的第一凸轮移相器位置；在所述第一时段期间测量响应于所述指令第一凸轮移相器位置由油控制阀(OCV) 供应给所述凸轮移相器的第一流体压力；指令用于第二时段的所述凸轮移相器的第二凸轮移相器位置；在所述第二时段期间测量响应于所述指令第二凸轮移相器位置由所述OCV供应 给所述凸轮移相器的第二流体压力；以及基于所述第一和第二压力来诊断所述凸轮移相器的移相器控制错误。12.根据技术方案11所述的方法，还包括在所述第一时段期间响应于所述指令第 一凸轮移相器位置将第一功率供应给致动所述OCV的电致动器；以及在所述第二时段期间 响应于所述指令第二凸轮移相器位置将第二功率供应给所述电致动器。13.根据技术方案11所述的方法，其中，在所述凸轮移相器的提前侧流体腔和所 述凸轮移相器的延迟侧流体腔中的一个上测量所述第一和第二压力。14.根据技术方案11所述的方法，其中，所述第一凸轮移相器位置相应于所述凸 轮移相器的完全提前位置，所述第二凸轮移相器位置相应于所述凸轮移相器的完全延迟位 置。15.根据技术方案11所述的方法，其中，所述诊断移相器控制错误包括基于在依 照所述第一压力的第一压力值与依照所述第二压力的第二压力值之间的差来诊断所述移 相器控制错误。16.根据技术方案15所述的方法，其中，所述第一压力值是在所述第一时段期间 测量的由所述OCV供应给所述凸轮移相器的第一流体压力的第一平均值，所述第二压力值 是在所述第二时段期间测量的由所述OCV供应给所述凸轮移相器的第二流体压力的第二 平均值。
17.根据技术方案15所述的方法，其中，所述诊断移相器控制错误还包括基于所 述差与预定阈值之间的比较来诊断所述移相器控制错误。18.根据技术方案17所述的方法，其中，所述诊断移相器控制错误包括基于所述 比较来检测移相器机械故障和移相器液压系统故障中的一个。19.根据技术方案18所述的方法，其中，所述诊断移相器控制错误包括当所述差 大于所述预定阈值时检测到所述移相器机械故障。20.根据技术方案18所述的方法，其中，所述诊断移相器控制错误包括当所述差 小于或等于所述预定阈值时检测到所述移相器液压系统故障。本发明的进一步应用领域从下文提供的详细说明显而易见。应当理解的是，详细 说明和具体示例仅旨在用于说明的目的且并不旨在限制本发明的范围。


从详细说明和附图将更充分地理解本发明，在附图中图1是根据本发明的示例性发动机系统的功能框图；图2是描述了作为图1所示的凸轮移相器的油控制阀占空比的函数的移相器油压 的曲线图；图3是根据本发明的示例性凸轮移相器控制和诊断系统的功能框图；以及图4是描述了根据本发明的用于诊断凸轮移相器控制错误的方法中的示例性控 制步骤的流程图。
具体实施例方式以下说明本质上仅为示范性的且绝不意图限制本发明、它的应用、或使用。为了清 楚起见，在附图中使用相同的附图标记来标识类似的元件。如本文所使用的，短语A、B和C 的至少一个应当理解为意味着使用非排他逻辑或的一种逻辑(A或B或C)。应当理解的是， 方法内的步骤可以以不同顺序执行而不改变本发明的原理。如本文所使用的，术语模块指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更 多软件或固件程序的处理器(共享的、专用的、或组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供 所述功能的其他合适的部件。本发明提供一种用于诊断凸轮移相器控制错误的示例性控制系统和方法。当凸轮 移相器未能按照需要提前或延迟至被指令位置时，可出现凸轮移相器控制错误。示例性控 制系统和方法可用于检测凸轮移相器的机械故障以及与供油管路和/或致动凸轮移相器 的油控制阀有关的液压系统故障。凸轮移相器的机械故障可包括凸轮移相器的卡塞锁定销 和/或由进入到凸轮移相器的碎片引起的堵塞的凸轮移相器转子和定子。液压系统故障可 包括堵塞的供油管路和油控制阀的机械故障。根据本发明，通过在调节被指令的移相器位置的同时测量供应给凸轮移相器一个 侧面(例如，延迟侧或提前侧)的油压，可检测故障。更具体地，通过在响应于两个被指令位 置来调节供应给电致动器的功率的同时测量供应给凸轮移相器的油压，可检测故障。通过 评估被测移相器油压在供应给电致动器的功率被调节时是否改变预期量，可检测故障。当 被测移相器油压的变化大于预定阈值时，可检测凸轮移相器的机械故障，该预定阈值基于油控制阀的正常操作期间预期的移相器油压变化的量。当被测移相器油压的变化小于或等 于预定阈值时，可检测液压系统故障。特别参考图1，示出了根据本发明的示例性发动机系统100。发动机系统100包括 内燃机102，内燃机102经由控制发动机102的各个致动器的操作的致动器模块通过发动机 控制模块(ECM) 104来调节。为了简单起见，发动机102示出为单个气缸发动机。从下述说 明应当理解的是，本发明同样地适用于具有多个气缸的发动机。发动机102燃烧空气和燃料的混合物以产生驱动扭矩。发动机102包括节气门 110、进气歧管112、燃料喷射器114、气缸116以及气门机构118。空气通过节气门110被抽 吸到发动机102中并被进气歧管112分配到气缸116中。节气门110可包括控制进入发动机102的进气空气的量的蝶形阀。节气门致动器 模块120可控制蝶形阀的操作。节气门致动器模块120可基于从ECM 104接收到的控制值 来控制操作。节气门致动器模块120还可基于由节气门位置(TPS)传感器122感测的蝶形 阀位置来控制操作。进气空气温度(IAT)可由IAT传感器124来感测。通过节气门110的 空气质量流量(MAF)可由MAF传感器126来感测。进气歧管112将进气空气分配到气缸116中。歧管绝对压力(MAP)传感器128可 感测进气歧管112内进气空气的MAP。燃料喷射器114可将燃料喷射到进气歧管112中，燃 料在进气歧管112中与进气空气混合以形成在气缸116中燃烧的空气/燃料混合物。燃料 致动器模块130可基于从ECM 104接收到的控制值来控制所喷射燃料的正时和量。气缸116可包括活塞132和火花塞134。活塞132可在气缸116内往复运动且可 联接到曲轴(未示出)。火花塞134可位于气缸116中且可供应启动空气/燃料混合物的 燃烧的火花。火花致动器模块136可基于从ECM 104接收到的控制值来控制火花的正时。气门机构118可控制进入到气缸116中的进气空气(以及与进气空气混合的燃 料)的正时和量。气门机构118可包括由第一凸轮轴142致动的进气阀140和由第二凸轮 轴146致动的排气阀144。气门机构118还可包括联接到第一凸轮轴142的进气移相器150 和联接到第二凸轮轴146的排气移相器152。进气阀140可开启以允许空气和燃料进入气缸116中且可关闭以允许空气/燃料 混合物在气缸116内燃烧。第一凸轮轴142可与曲轴共同旋转。第一凸轮轴142可经由链 条或皮带联接到曲轴。由此，第一凸轮轴142的旋转可与曲轴的旋转同步。第一凸轮轴142可控制进气阀140相对于活塞132的轴向位置和/或曲轴的旋 转位置的开启和关闭。例如，第一凸轮轴142可控制进气阀140相对于活塞132的上止点 (TDC)位置的开启和关闭。排气阀144可关闭以允许燃烧并可开启以允许燃烧期间所产生的排气离开气缸 116进入到排气系统154中。第二凸轮轴146可与曲轴共同旋转且可控制排气阀144的开 启和关闭。第二凸轮轴146可以与第一凸轮轴142类似的方式联接到曲轴。第二凸轮轴 146可控制排气阀144相对于活塞132的TDC位置和/或曲轴的相应旋转位置的开启和关 闭。进气移相器150和排气移相器152还可通过控制第一和第二凸轮轴142、146与曲 轴之间的相角来分别控制进气阀140和排气阀144的开启和关闭的正时。进气移相器150 和排气移相器152可通过分别调节第一和第二凸轮轴142、146相对于曲轴旋转位置的旋转位置来控制正时。例如，进气移相器150和排气移相器152可相对于曲轴提前或延迟凸轮 轴142、146的旋转位置。通过以前述方式调节相角，进气移相器150和排气移相器152可 相对于TDC提前或延迟进气和排气阀140、144的开启和关闭。进气移相器150和排气移相器152分别可包括油控制阀(OCV) 160、162、移相器位 置传感器164、166、电致动器170、172以及移相器油压传感器174、176。OCV 160、162可为 可变排量三通阀，其引导由进气和排气移相器150、152的延迟侧与提前侧流体腔之间的发 动机供油源所供给的增压油。增压流体可引起联接到曲轴的定子元件(未示出)与布置在定子元件中且联接到 相应凸轮轴的转子元件(未示出)之间的旋转位移。转子元件在定子元件中的旋转位移引 起相角的相应变化。进气移相器150的旋转位移或相角可由移相器位置传感器164来测 量。移相器位置传感器164可基于所感测的进气移相器位置来输出进气移相器位置(IPP) 信号。排气移相器152的旋转位移或相角可由移相器位置传感器166来测量。移相器位置 传感器166可基于所感测的排气移相器位置来输出排气移相器位置(EPP)信号。在完全延迟位置，OCV 160、162将供应给阀的增压油引导至延迟侧流体腔。在完全 提前位置，OCV 160、162将供应给阀的增压油引导至提前侧流体腔。在它们之间的位置处， OCV 160、162将增压油以与OCV 160、162的位置成比例地分配给提前侧或延迟侧流体腔。电致动器170、172响应于所供应的功率来致动OCV 160、162，并藉此使得增压流 体被引导至延迟侧和提前侧流体腔。OCV 160、162的位置可与供应给电致动器170、172的 功率的占空比成比例。进气移相器致动器模块180可调节供应给用于进气移相器150的电致动器170的 功率，并藉此调节OCV 160的位置。进气移相器致动器模块180可基于从ECM 104接收到 的控制值来调节所供应的功率。进气移相器致动器模块180还可检测由移相器位置传感器 164感测的进气移相器位置并产生表示是否已经检测到进气移相器控制错误的进气移相器 错误信号。例如当在预定响应时段内移相器位置传感器164所感测的进气移相器位置不在 由ECM 104指令的进气移相器位置的预定范围内时，可检测到进气移相器控制错误。排气移相器致动器模块182可调节供应给用于排气移相器152的电致动器172的 功率，并藉此调节OCV 162的位置。排气移相器致动器模块182可基于从ECM 104接收到 的控制值来调节所供应的功率。排气移相器致动器模块182还可检测移相器位置传感器 166所感测的排气移相器位置并产生表示是否已经检测到排气移相器控制错误的排气移相 器错误信号。例如当在预定响应时段内移相器位置传感器166所感测的排气移相器位置不 在由ECM 104指令的排气移相器位置的预定范围内时，可检测到排气移相器控制错误。根据本发明，移相器油压传感器174、176可与进气和排气移相器150、152的相应 一个的提前侧或延迟侧流体腔流体连通。移相器油压传感器174、176可感测供应给相应凸 轮移相器的油压，且每个可响应于所感测的压力来产生输出信号。在示例性实施例中，移相 器油压传感器174、176与进气和排气移相器150、152的延迟侧流体腔流体连通(图3)。特别参考图2，提供了作为OCV致动器(即，电致动器170、172)占空比的函数的移 相器油压的曲线图。该曲线图描述了在凸轮移相器(包括0CV)的正常操作期间作为占空 比的函数的移相器油压和移相器位置(即，相角)的变化。为了简单起见，该曲线图描述了 用于延迟侧流体腔的移相器油压以及凸轮移相器(即，进气和排气移相器150、152)中一个的相应移相器位置。曲线图包括发动机油压迹线188、OCV致动器占空比迹线190、移相器 油压迹线192以及移相器位置迹线194。从该曲线图可以看出，在占空比低于大约40%时，移相器油压保持在发动机油压 附近。移相器油压与发动机油压之间的差可能是由于发动机102内的增压油流动引起的摩 擦损失。在占空比大约40%和50%之间，移相器油压与占空比的增加成比例地减少。如在 该曲线图中进一步看到的，移相器位置响应于移相器油压的减少而开始提前。在占空比大 于约50%时，移相器油压保持在零附近，且移相器位置保持在完全提前位置。图2中的曲线图描述了在油控制阀的正常操作期间，移相器油压基于供应给致动 油控制阀的电致动器的功率水平来以可预测的方式进行变化。当油控制阀正确地运行时， 移相器油压的变化可处于预期压力变化或接近该预期压力变化，而与凸轮移相器的其它工 作部件是否正确运行无关。当油控制阀未正确地运行时，移相器油压的变化可小于预期压 力变化，而与其它工作部件是否正确运行无关。因此，可确定阈值压差，使得通过将响应于 供应给电致动器的功率水平的变化所产生的移相器油压进行比较，可将机械故障与液压系 统故障进行区分。再次参考图1，ECM 104可基于从驾驶员输入模块196接收到的驾驶员输入来调节 发动机102的操作。ECM 104还可基于被包括在发动机中的一个或多个传感器(例如，本文 前述所讨论的传感器)所产生的信号来调节操作。总体而言，由发动机传感器产生的信号 在下文中以及在附图中将称为“发动机信号”。ECM 104可控制输出作为指令给各个致动器模块的控制值，以便产生来自于发动 机102的期望扭矩。ECM 104还可监视发动机系统100的操作并可检测操作中的故障或错 误。当检测到故障或错误时，ECM104在所执行的凸轮移相器诊断测试期间可选择性调节一 个或多个控制值，以诊断故障或错误。ECM 104可将在凸轮移相器诊断测试期间得到的诊 断信息传输给显示操作的运行状态的驾驶员信息显示器198。基于得到的诊断信息，ECM 104可选择性调节一个或多个控制值，以补偿检测到的故障并藉此调节发动机102的运行 状况。特别参考图3，示出了 ECM 104在移相器控制和诊断系统200中的示例性实施方 式。移相器控制和诊断系统200调节进气和排气移相器150、152的操作并当检测到进气和 排气移相器150、152操作中的控制错误时诊断故障。通过控制输出给进气和排气移相器致动器模块180、182的移相器控制值，ECM 104调节进气和排气移相器150、152的操作。移相器控制值包括进气移相器位置和排气移 相器位置。ECM 104还监视进气和排气移相器150、152的操作并诊断可能导致进气和/或 排气移相器控制错误的问题。具体地，ECM 104在凸轮移相器诊断测试期间可检测与凸轮 移相器相关的机械和液压故障。当检测到移相器控制错误时可执行凸轮移相器诊断测试。 ECM 104在凸轮移相器诊断测试期间可选择性调节移相器控制值。ECM 104可包括进气移相器控制模块202、进气移相器诊断模块204、排气移相器 控制模块206、排气移相器诊断模块208以及发动机诊断模块210。进气移相器控制模块 202接收一个或多个发动机信号以及由进气移相器诊断模块204产生的调节进气移相器位 置请求。进气移相器控制模块202基于发动机信号和接收到的调节进气移相器位置请求来 确定进气移相器位置。进气移相器控制模块202可基于调节进气移相器位置请求来选择性调节进气移相器位置。进气移相器控制模块202将进气移相器位置输出给进气移相器致动 器模块180。进气移相器诊断模块204接收进气移相器错误信号、移相器油压传感器174所产 生的压力信号以及进气移相器位置。基于前述信号，进气移相器诊断模块204产生调节进 气移相器位置请求。当进气移相器错误信号表示已经检测到控制错误时，进气移相器诊断 模块204可与进气移相器控制模块202共同工作以执行OCV 160和进气移相器150的诊断 测试。进气移相器诊断模块204基于在诊断测试期间移相器油压传感器174所感测的压力 来产生进气移相器诊断信息。排气移相器控制模块206接收一个或多个发动机信号以及由排气移相器诊断模 块208产生的调节排气移相器位置请求。排气移相器控制模块206基于发动机信号和接收 到的调节排气移相器位置请求来确定排气移相器位置。排气移相器控制模块206可基于调 节排气移相器位置请求来选择性调节排气移相器位置。排气移相器控制模块206将排气移 相器位置输出给排气移相器致动器模块182。排气移相器诊断模块208接收排气移相器错误信号、移相器油压传感器176所产 生的信号以及排气移相器位置。基于前述信号，排气移相器诊断模块208产生调节排气移 相器位置请求。当排气移相器错误信号表示已经检测到控制错误时，排气移相器诊断模块 208可与排气移相器控制模块206共同工作以执行OCV 162和排气移相器152的诊断测试。 OCV 162和排气移相器152的诊断测试可大致类似于进气移相器诊断模块204所执行的测 试。排气移相器诊断模块208基于在诊断测试期间移相器油压传感器176所感测的压力来 产生排气移相器诊断信息。发动机诊断模块210接收进气和排气诊断信息。基于接收到的诊断信息，发动机 诊断模块210可将诊断信息输出给驾驶员信息显示器198，以照亮相应于检测到的故障的 故障指示灯。例如，当已经检测到与进气和排气移相器150、152相关的机械和/或液压故 障时，发动机诊断模块210可产生诊断信号以照亮检查发动机灯。继续参考图3，现将描述根据本发明的移相器控制和诊断系统200的操作。在发动 机102的规则操作期间，ECM 104确定进气和排气移相器位置并输出进气和排气移相器位 置，以便实现发动机102的期望扭矩输出。响应于ECM 104所指令的进气和排气移相器位 置，进气和排气移相器致动器模块180、182将功率输出给电致动器170、172，从而相应于被 指令位置。进气和排气移相器致动器模块180、182监视移相器位置传感器164、166所感测的 移相器位置，以便确定在相应预期响应时段内是否已经实现被指令位置。当进气移相器150 在预期响应时段内未实现被指令进气移相器位置时，进气移相器致动器模块180产生进气 移相器错误，以表示在进气移相器150的操作中已经检测到控制错误。类似地，当排气移相 器152在预期响应时段内未实现被指令排气移相器位置时，排气移相器致动器模块182产 生排气移相器错误，以表示在排气移相器152的操作中已经检测到控制错误。进气和排气移相器诊断模块204、208监视进气和排气移相器错误信号。当进气 移相器错误信号从表示无控制错误切换到表示已经检测到控制错误时，进气移相器诊断模 块204可与进气移相器控制模块202共同工作以执行OCV 160和进气移相器150的诊断测 试。类似地，当排气移相器错误信号从表示无控制错误切换到表示已经检测到控制错误时，排气移相器诊断模块208可与排气移相器控制模块206共同工作以执行OCV 162和排气移 相器152的诊断测试。在相应的诊断测试期间，进气移相器控制和诊断模块202、204与排气移相器控制 和诊断模块206、208的操作可大致类似。因此，为了简明起见，仅详细地描述在OCV 160和 进气移相器150的诊断测试期间的操作。在诊断测试期间，进气移相器诊断模块204可在第一时段产生用于指令第一调节 进气移相器位置的第一请求并且在第二时段产生用于指令第二调节进气移相器位置的第 二请求。在示例性实施例中，第一调节进气移相器位置相应于进气移相器150的完全延迟 位置和完全提前位置中的一个。第二调节进气移相器位置相应于完全延迟位置和完全提前 位置中的另一个。替代性地，第一和第二调节进气移相器位置可相应于在完全延迟位置与完全提前 位置之间的其它位置。当产生第一调节移相器位置请求时，进气移相器诊断模块204可基 于哪个位置最接近在进行第一请求的时候移相器位置传感器164所指示的进气移相器150 位置在完全延迟位置与完全提前位置之间进行选择。在接收到第一调节移相器位置请求之后，进气移相器控制模块202确定是否启用 诊断测试。进气移相器控制模块202在启用条件都满足时可启用诊断测试。启动条件可取 决于发动机102的当前运行条件和/或期望扭矩输出。当启用诊断测试时，进气移相器控制模块202输出进气移相器位置，使得第一调 节进气移相器位置被指令用于第一时段且第二调节进气移相器位置被指令用于第二时段。 在第一和第二时段期间，进气移相器致动器模块180以相应于被指令的第一和第二调节进 气移相器位置的水平将功率供应给电致动器170。在诊断测试期间，进气移相器诊断模块204监视由移相器油压传感器174感测的 压力。进气移相器诊断模块204分别基于在第一和第二时段期间感测到的压力来确定第一 移相器油压(Previ)和第二移相器油压(P·)。第一和第二移相器油压(PmpPm2)均可等 于OCV 160的预期响应时间内或之后感测到的单个压力或压力平均值。进气移相器诊断模 块204基于第一和第二移相器油压(PrevPPrev2)的比较来产生进气移相器诊断信息。如果第一和第二移相器油压(Prai、Pocv2)之间的绝对压差(APrcv)大于预定压 力阈值(APThresh。ld)，那么进气移相器诊断模块204产生表示已经检测到进气移相器150 的机械故障的进气移相器诊断信息。如果绝对压差(APrcv)小于或等于预定压力阈值 (APThresh。ld)，那么进气移相器诊断模块204产生表示已经检测到进气移相器150的液压系 统故障的进气移相器诊断信息。进气移相器诊断信息可输出给发动机诊断模块210。通常而言，预定压力阈值(APThresh。ld)将基于在进气移相器150 (包括OCV 160)的 正常操作期间第一和第二调节进气移相器位置之间的移相器油压的预期差。由于移相器油 压的预期差可基于供应给OCV 160的油压，预定压力阈值(APThresh。ld)也可基于在诊断测试 期间的发动机油压。鉴于前述，应当理解的是，移相器控制和诊断模块200可检测进气和排气凸轮移 相器150、152操作中的机械故障以及OCV 160、162操作中的液压系统故障。当检测到控制 错误时，移相器控制和诊断模块200可指令第一和第二调节凸轮移相器位置，从而引起功 率以相应于被指令位置的水平供应给电致动器170、172。移相器控制和诊断系统200通过将在指令第一调节凸轮移相器位置时测量到的移相器油压与在指令第二调节凸轮移相器 位置时测量到的移相器油压进行比较来检测故障。更具体地，移相器控制和诊断系统200 将基于在指令两个凸轮移相器位置时测量到的压力的压差与基于移相器油压中的预期差 的预定压力阈值进行比较。移相器控制和诊断系统200基于所述比较来检测并因而区分机 械故障和液压系统故障。特别参考图4，示出了一种根据本发明用于控制发动机的凸轮移相器并诊断凸轮 移相器错误的示例性方法300。方法300可用于诊断在凸轮移相器操作期间检测到的控制 错误。更具体地，方法300可用于诊断由三通油控制阀液压致动的凸轮移相器的控制错误。 从下述讨论应当理解的是，根据方法300，油控制阀可由电致动器来致动并且电致动器可以 相应于被指令的凸轮移相器位置的水平来供给功率。方法300可用于诊断可能是控制错误 的原因的机械故障和液压系统故障。方法300可实施于发动机控制系统中，例如本文前述说明的发动机系统100。方法 300可实施于发动机系统100的一个或多个模块中，例如ECM 104。因此，方法300将参考 合适的发动机系统100的部件来说明。方法300下的控制过程在步骤302开始，其中控制过程确定是否检测到凸轮移相 器控制错误。当凸轮移相器(例如，进气移相器150、排气移相器152)在预期响应时段内未 实现期望凸轮移相器位置时，可检测到凸轮移相器控制错误。如果检测到凸轮移相器控制 错误，那么控制过程推进到步骤304，否则控制过程如图所示环回。在步骤304，控制过程确定是否针对卡塞锁定销检查凸轮移相器。根据本发明，控 制过程在不检查卡塞锁定销的情况下可推进到步骤312。如果控制过程决定检查卡塞锁定 销，那么控制过程可推进成通过任何一种已知方法来检测卡塞锁定销。为了示例性目的，提 供了步骤306-310。在步骤306，控制过程可通过在一定时段内以快速连续的方式交替地指令凸轮移 相器的完全提前和完全延迟位置来快速循环运转油控制阀(例如，OCV 160、OCV 162)。控 制过程可按照前述方式循环运转油控制阀，以便使得卡塞的凸轮移相器锁定销自由。随后， 在步骤308，控制过程可确定是否仍检测到控制错误。如果仍检测到控制错误，那么控制过 程推进到步骤312，否则控制过程继续到步骤310。在步骤310，控制过程传送先前检测到移 相器锁定销故障。控制过程还可传送不再检测到移相器锁定销故障。方法300下的控制过 程可在步骤310结束。控制过程可推进到步骤312，其中控制过程可确定是否满足启用条件。如果满足 了启用条件，那么控制过程推进到步骤314，否则控制过程如图所示环回。启用条件可取决 于发动机102的当前操作状态和/或期望扭矩输出。通常而言，当控制过程可确定控制过 程可在对发动机扭矩输出没有不期望影响的前提下推进时，可满足启用条件。启用条件还 可取决于是否已经检测到问题，该问题使得用于方法300的发动机系统的一个或多个部件 和/或控制阀可能是不可靠的。例如，当油控制阀的电致动器和/或用于测量移相器油压 的压力传感器已经检测到问题时，可能不满足启用条件。在步骤314，控制过程指令用于第一时段的第一凸轮移相器位置。在第一时段期 间，功率以相应于第一凸轮移相器位置的水平被供应给电致动器。第一凸轮移相器位置可 相应于凸轮移相器的完全提前或完全延迟位置中的一个。
在步骤316，控制过程在第一时段期间测量凸轮移相器的提前侧或延迟侧流体腔 中一个上的移相器油压。为了示例性目的，控制过程测量凸轮移相器的延迟侧流体腔上的 移相器油压。基于测量到的压力，控制过程确定第一测量移相器油压(PreviK第一测量移 相器油压(Previ)可等于考虑油控制阀的预期响应时间的第一时段内预定时间点处测量的 压力。预期响应时间可基于响应于第一凸轮移相器位置指令所供应的功率水平的变化。替 代性地，第一测量移相器油压(Prcvi)可等于在预期响应时间内或之后第一时段期间测量到 的平均压力。在步骤318，控制过程指令在第一时段之后的第二时段的不同于第一凸轮移相器 位置的第二凸轮移相器位置。在第二时段期间，功率以相应于第二凸轮移相器位置的水平 被供应给电致动器。第二凸轮移相器位置可为第一凸轮移相器位置所指令的完全提前或完 全延迟位置中的相反一个。在步骤320，控制过程在第二时段期间测量凸轮移相器的延迟侧流体腔上的移相 器油压。基于测量到的压力，控制过程确定第二测量移相器油压(Prcv2)。控制过程以与控制 过程确定第一测量移相器油压(Prcvi)大致类似的方式来确定第二测量移相器油压(Pra2)。 由此，控制过程可基于在第二时段期间测量到的单个测量压力或平均压力来确定第二测量 移相器油压(Prev2)。可在第二时段内测量压力，该第二时段考虑油控制阀响应于与被指令 第一和第二凸轮移相器位置相应的功率水平变化而移动的预期响应时间。在步骤322，控制过程确定是否仍检测到凸轮移相器控制错误。当凸轮移相器在预 期响应时段内未实现在步骤318所指令的第二凸轮移相器位置时，可检测到凸轮移相器控 制错误。如果仍检测到凸轮移相器控制错误，那么控制过程推进到步骤324，否则控制过程 如图所示结束。控制过程可确定在步骤322是否仍检测到凸轮移相器控制错误作为检查， 以得出在步骤302中检测到的凸轮移相器控制错误的诊断仍为所需并且避免误检测出故 障。在步骤324，控制过程计算第一和第二被测移相器油压(PQCT1、Pocv2)之间的绝对测 量压差(Δ Pocv)，且控制过程推进到步骤326。在步骤326，控制过程将测量压差(APqcv)与阈值压差(APTtoesh。ld)进行比较。如 果测量压差(APra)大于阈值压差(APlteshtjld),那么控制过程推进到步骤328，否则控制过 程推进到步骤330。阈值压差(APThresh。ld)可以是存储在存储器中的预定阈值压差。阈值压差可基于 预期压差(APExpe。tJ。预期压差(APExpe。ted)可相应于在第一凸轮移相器位置处的第一预期 移相器油压(Pl)与在第二凸轮移相器位置处的第二预期移相器油压(P2)之间的绝对差。 第一和第二预期移相器油压(P1、P2)可基于在第一和第二时段期间测量到的阻滞油压。因 而，阈值压差(ΔΡ—ω)可以是基于预期压差(APExpe。tJ存储在存储器中的预定值。替 代性地，阈值压差(APThresh。ld)可以是存储在存储器中的单个值。在步骤328，控制过程传送已经检测到凸轮移相器的机械故障，且方法300下的控 制过程结束。在步骤330，控制过程传送已经检测到凸轮移相器的液压系统故障，且方法300下 的控制过程结束。本发明的广泛教示可以以多种形式实施。因此，虽然本发明包括特定的示例，由于当研究附图、说明书和以下权利要求书时，其它修改对于技术人员来说是显而易见的，所以 本发明的真实范围并不如此限制。
权利要求
1.一种用于发动机的诊断系统，包括移相器控制模块，所述移相器控制模块指令用于第一时段的所述发动机的凸轮移相器 的第一凸轮移相器位置和用于第二时段的所述凸轮移相器的第二凸轮移相器位置；和移相器诊断模块，所述移相器诊断模块基于所述第一时段期间测量的由油控制阀 (OCV)供应给所述凸轮移相器的第一流体压力和所述第二时段期间测量的由所述OCV供应 给所述凸轮移相器的第二流体压力来诊断用于所述凸轮移相器的移相器控制错误。
2.根据权利要求1所述的诊断系统，其中，所述OCV由电致动器来致动，且其中第一功 率响应于所述第一凸轮移相器位置的所述指令在所述第一时段期间被供应给所述电致动 器，且第二功率响应于所述第二凸轮移相器位置的所述指令在所述第二时段期间被供应给 所述电致动器。
3.根据权利要求1所述的诊断系统，其中，在所述凸轮移相器的提前侧流体腔和所述 凸轮移相器的延迟侧流体腔中的一个上测量所述第一和第二压力。
4.根据权利要求1所述的诊断系统，其中，所述第一凸轮移相器位置相应于所述凸轮 移相器的完全提前位置，所述第二凸轮移相器位置相应于所述凸轮移相器的完全延迟位置。
5.根据权利要求1所述的诊断系统，其中，所述移相器诊断模块基于在依照所述第一 压力确定的第一压力值与依照所述第二压力确定的第二压力值之间的差来诊断所述移相 器控制错误。
6.根据权利要求5所述的诊断系统，其中，所述第一压力值是在所述第一时段期间测 量的由所述OCV供应给所述凸轮移相器的第一流体压力的第一平均值，所述第二压力值是 在所述第二时段期间测量的由所述OCV供应给所述凸轮移相器的第二流体压力的第二平 均值。
7.根据权利要求5所述的诊断系统，其中，所述移相器诊断模块还基于所述差与预定 阈值之间的比较来诊断所述移相器控制错误。
8.根据权利要求7所述的诊断系统，其中，所述移相器诊断模块基于所述比较来检测 移相器机械故障和移相器液压系统故障中的一个。
9.根据权利要求8所述的诊断系统，其中，当所述差大于所述预定阈值时，所述移相器 诊断模块检测到所述移相器机械故障。
10.一种用于发动机的方法，包括指令用于第一时段的所述发动机的凸轮移相器的第一凸轮移相器位置；在所述第一时段期间测量响应于所述指令第一凸轮移相器位置由油控制阀(OCV)供 应给所述凸轮移相器的第一流体压力；指令用于第二时段的所述凸轮移相器的第二凸轮移相器位置；在所述第二时段期间测量响应于所述指令第二凸轮移相器位置由所述OCV供应给所 述凸轮移相器的第二流体压力；以及基于所述第一和第二压力来诊断所述凸轮移相器的移相器控制错误。
全文摘要
本发明涉及用于液压致动凸轮移相器的诊断系统和方法。一种用于发动机的诊断系统包括移相器控制模块和移相器诊断模块，所述移相器控制模块指令用于第一时段的发动机凸轮移相器的第一凸轮移相器位置和用于第二时段的凸轮移相器的第二凸轮移相器位置，所述移相器诊断模块基于第一时段期间测量的由油控制阀供应给凸轮移相器的第一流体压力和第二时段期间测量的由油控制阀供应给凸轮移相器的第二流体压力来诊断用于凸轮移相器的移相器控制错误。在凸轮移相器的提前侧流体腔和凸轮移相器的延迟侧流体腔中的一个上测量第一和第二压力。移相器诊断模块检测移相器机械故障和移相器液压系统故障中的一个。还提供相关方法。
文档编号F01L9/02GK102003234SQ20101026762
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月27日 优先权日2009年8月27日
发明者D·L·迪布尔, J·D·考吉尔, K·J·钦平斯基 申请人:通用汽车环球科技运作公司