连续可变气门升程机构的故障检测及处理方法与流程

本发明涉及发动机
技术领域：
，特别涉及一种连续可变气门升程机构的故障检测及处理方法。
背景技术：
：为了应对资源缺乏及环境污染这一现状，世界各国掀起了节能减排的浪潮，例如，汽车发动机采用连续可变气门升程机构。连续可变气门升程机构指，在电机的驱动下，气门升程位置调整机构(例如，蜗轮/蜗杆)调节偏心轴的转角，以改变气门升程，降低发动机节气门的泵气损失，提高燃油经济性，减少废气排放，达到节能减排的目的。其中，电机是连续可变气门升程机构的核心执行元件，在该电机的运转过程中，当电机轴发生卡滞时，该电机将发生堵转现象。为了避免上述电机堵转的发生，在现有的连续可变气门升程机构中，通常采用位置判定方法来判断该电机是否发生堵转，当超过预定时间后，传感器未感应到气门实际升程，则判定气门实际升程未达到目标升程，进而判定该电机发生堵转，并使连续可变气门升程机构切换至故障模式，即连续可变气门升程机构的控制方式切换至传统气门控制方式，以使发动机正常工作。但是，在上述位置判定方法中，当上述预定时间较短时，就会出现电机轴未发生卡滞且气门实际升程未到达目标升程的情况，仍然判定电机发生堵转，从而得到错误的判定结果；因此，为了得到准确的判定结果，通常将上述预定时间设置的较长，必须超过该预定时间之后，才能判定电机是否发生堵转，这样一来，不能及时发现电机发生堵转及对电机发生堵转的处理，从而导致电机严重发热，甚至被烧毁。技术实现要素：有鉴于此，本发明旨在提出一种连续可变气门升程机构的故障检测方法，以发现电机是否发生堵转。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种连续可变气门升程机构的故障检测方法，所述连续可变气门升程机构包括控制单元、电机、气门和用于感应气门实际升程的传感器，所述故障检测方法包括：步骤101、启动所述电机；步骤102、获取设定时间段内所述连续可变气门升程机构的气门实际升程；步骤103、当所述气门实际升程不等于设定时间段内所述连续可变气门升程机构的气门目标升程，且所述气门实际升程与所述气门目标升程之间的气门升程差值大于预设差值时，确定所述电机的电机轴发生卡滞；或步骤104、当所述气门实际升程不等于设定时间段内所述连续可变气门升程机构的气门目标升程，且所述气门实际升程的气门升程实际变化率小于设定变化率时，确定所述电机轴发生卡滞。进一步的，所述故障检测方法还包括：在步骤101中，同时获取电机电流；当所述气门实际升程不等于设定时间段内所述连续可变气门升程机构的所述气门目标升程，所述气门实际升程与所述气门目标升程之间的气门升程差值大于预设差值，或/和，所述气门实际升程的气门升程实际变化率小于设定变化率时，如果所述电机电流超过设定电流，则确定所述电机轴发生卡滞。相对于现有技术，本发明所述的连续可变气门升程机构的故障检测方法具有以下优势：与现有技术中的位置判定方法中设置较长的预定时间相比，由于传感器能够实时检测气门实际升程，并将其检测到的气门实际升程快速地反馈给控制单 元，控制单元能够实时处理数据，从而使控制单元根据其数据处理结果，能够在极短的时间内对电机轴是否发生卡滞进行判断，即判断电机是否发生堵转，并为后续对电机堵转处理提供依据。本发明的另一目的在于提出一种连续可变气门升程机构的故障处理方法，以处理电机堵转的技术问题。为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种连续可变气门升程机构的故障处理方法，所述故障处理方法包括：步骤301、采用上述故障检测方法对所述电机轴是否发生卡滞进行判断；当确定所述电机轴发生卡滞时，执行步骤302；步骤302、根据电机初次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级列表，确定当前气门实际升程所对应的卡滞等级；步骤303、根据当前气门实际升程所对应的卡滞等级，以及根据在对气门实际升程进行调节时不同的卡滞等级所对应的电机重启位置，确定当前卡滞等级所对应的电机重启位置，再次启动所述电机；当所述电机启动时的起始位置到达当前卡滞等级所对应的电机重启位置时，所述电机再次启动成功，执行步骤304；否则，执行步骤306；步骤304、当所述气门实际升程与所述气门目标升程之间的气门升程差值小于等于预设差值，且所述气门实际升程的气门升程实际变化率大于等于设定变化率时，所述气门实际升程调节成功；当所述气门实际升程与所述气门目标升程之间的气门升程差值大于预设差值，或所述气门实际升程的气门升程实际变化率小于设定变化率时，所述气门实际升程调节未成功，执行步骤305；步骤305、升高所述电机再次启动时所述气门实际升程所对应的卡滞等级，以改变电机重启位置；当升高后的卡滞等级未超过预先设定的最高卡滞等级时，重复执行步骤303；当升高后的卡滞等级超过预先设定的最高卡滞等级时，执行步骤306；步骤306、确定所述电机轴发生卡滞，所述连续可变气门升程机构切换至 故障模式。进一步的，所述卡滞等级至少有两个，其中一个卡滞等级为零卡滞等级，其余的卡滞等级为非零卡滞等级；当卡滞等级为零卡滞等级时，确定所述电机轴未发生卡滞；当卡滞等级为非零卡滞等级时，确定所述电机轴发生卡滞。进一步的，当卡滞等级为零卡滞等级时，选择与该零卡滞等级相对应的电机重启位置，再次启动所述电机，然后执行步骤304；当卡滞等级为非零卡滞等级时，升高所述电机再次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级，以改变电机重启位置；在预定调节时间段内，如果升高前卡滞等级所对应的电机重启位置未调整到升高后卡滞等级所对应的电机重启位置，则执行步骤306；否则，重复执行步骤304。进一步的，当通过升高所述电机再次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级、使气门实际升程调节成功时，更新所述电机再次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级，并存入控制单元中。进一步的，根据不同的气门实际升程所对应的卡滞等级，将气门目标升程分成多个升程区段，使所述气门实际升程所在的升程区段与所述气门实际升程所对应的卡滞等级相对应；根据更新后的卡滞等级，调整所述气门目标升程的分段密度。进一步的，所述电机为永磁无刷直流电机。相对于现有技术，本发明所述的连续可变气门升程机构的故障处理方法具有以下优势：由于本发明所述连续可变气门升程机构的故障处理方法采用了上述故障检测方法，所以，本发明所述的故障处理方法具有上述故障检测方法的优势，在此不再赘述。本实施例的重点之处在于，当确定电机轴发生卡滞时，通过重复尝试启动电机、对气门实际升程进行调节、升高卡滞等级及重新确定电机重启位置等方式，来重复尝试消除电机轴的卡滞现象，进而及时消除电机堵转。如果通过本发明所述的故障处理方法不能消除电机轴的卡滞问题，即电机堵转仍然存在，则使连续可变升程机构切换至故障模式，以保证发动机正常工作。附图说明构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为本发明实施例一所述的一种连续可变气门升程机构的故障检测方法的流程图；图2为本发明实施例一所述的另一种连续可变气门升程机构的故障检测方法的流程图；图3为本发明实施例二所述的一种连续可变气门升程机构的故障处理方法的流程图。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。实施例一本实施例提供一种连续可变气门升程机构的故障检测方法，其中，连续可变气门升程机构包括控制单元、电机、气门和用于感应气门实际升程的传感器，如图1所示，所述故障检测方法包括：步骤101、启动电机；步骤102、获取设定时间段内连续可变气门升程机构的气门实际升程；步骤103、当气门实际升程不等于设定时间段内连续可变气门升程机构的气门目标升程，且气门实际升程与气门目标升程之间的气门升程差值大于预设差值，确定电机的电机轴发生卡滞；或步骤104、当气门实际升程不等于设定时间段内连续可变气门升程机构的气门目标升程，且气门实际升程的气门升程实际变化率小于设定变化率时，确定电机轴发生卡滞。在上述连续可变气门升程机构的故障检测方法中，启动电机，在设定时间段内，传感器检测气门实际升程，并将所感应的气门实际升程反馈给控制单元，控制单元获取气门实际行程；随后，控制单元根据传感器所反馈的气门实际升程进行数据处理，将气门实际升程与气门目标升程进行比较与计算，其中，当气门实际升程与气门目标升程之间的气门升程差值大于预设差值时，或者，当气门实际升程的气门升程实际变化率小于设定变化率时，确定电机轴发生卡滞。与现有技术中的位置判定方法中设置较长的预定时间相比，由于传感器能够实时感应气门实际升程，并将其感应到的气门实际升程快速地反馈给控制单元，控制单元能够实时处理数据，从而使控制单元根据其数据处理结果，能够在极短的时间内对电机轴是否发生卡滞进行判断，即判断电机是否发生堵转，并为后续对电机堵转处理提供依据。当气门实际升程与气门目标升程之间的关系不满足上述步骤103和步骤104的条件时，采用上述检测方法控制单元确定电机轴未发生卡滞时，为了进一步提高检测电机是否发生堵转的准确性，如图2所示，该故障检测方法还包括：在步骤101中，同时获取电机电流；当气门实际升程不等于设定时间段内连续可变气门升程机构的气门目标升程，气门实际升程与气门目标升程之间的气门升程差值大于预设差值，或/和，气门实际升程的气门升程实际变化率小于设定变化率时，如果电机电流超过设定电流，则控制单元确定电机轴发生卡滞。通过上述实施例中的冗余检测方式，可以提高检测电机轴是否发生卡滞的准确性。实施例二本实施例是一种连续可变气门升程机构的故障处理方法，如图3所示，该故障处理方法包括：步骤301、采用上述实施例一中的故障检测方法对电机轴是否发生卡滞进行判断；当确定电机轴发生卡滞时，执行步骤302。对电机轴是否发生卡滞的检测方式具体可参见上述实施例一，在此不作赘述。步骤302、根据电机初次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级列表，确定 当前气门实际升程所对应的卡滞等级。步骤303、根据当前气门实际升程所对应的卡滞等级，以及根据在对气门实际升程进行调节时不同的卡滞等级所对应的电机重启位置，确定当前卡滞等级所对应的电机重启位置，再次启动电机；当电机再次启动时的起始位置到达当前卡滞等级所对应的电机重启位置时，电机再次启动成功时，执行步骤304；否则，执行步骤306。更加详细地说，在确定卡滞等级之后，根据卡滞等级与电机重启位置之间的对应关系，确定当前卡滞等级所对应的电机重启位置，具体如表一所示：卡滞等级(K)电机重启位置(S)K1S1K2S2K3S3……表一由表一可知，在对气门实际升程进行调节时，如果当前气门实际升程所对应的卡滞等级为K1，则可确定电机重启位置为S1；如果当前气门实际升程所对应的卡滞等级为K2，则确定电机重启位置为S2；如果当前气门实际升程所对应的卡滞等级为K3，则确定电机重启位置为S3；以此类推，不同的卡滞等级K对应相应的电机重启位置S，控制单元可依据卡滞等级与电机重启位置之间的对应关系，根据气门实际升程所对应的当前卡滞等级来确定电机重启位置。步骤304、当气门实际升程与气门目标升程之间的气门升程差值小于等于预设差值，且气门实际升程的气门升程实际变化率大于等于设定变化率时，气门实际升程调节成功；当气门实际升程与气门目标升程之间的气门升程差值大于预设差值，或气门实际升程的气门升程实际变化率小于设定变化率时，气门实际升程调节未成功，执行步骤305。步骤305、升高电机再次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级，以改变 电机重启位置；当升高后的卡滞等级未超过预先设定的最高卡滞等级时，重复执行步骤303；当升高后的卡滞等级超过预先设定的最高卡滞等级时，执行步骤306。具体地，在执行步骤304的过程中，当气门实际升程调节未成功时，为了再次对气门实际升程进行调节，升高步骤303中的电机再次启时气门实际升程所对应的卡滞等级，依据上述卡滞等级与电机重启位置之间的对应关系，根据升高后的卡滞等级，确定步骤305中的电机重启位置，如表二所示。表二由表二可知，在执行步骤303的过程中，如果当前气门实际升程所对应的卡滞等级为K1，电机重启位置为S1，当电机重启成功，但是气门实际升程调节未成功时，说明不能消除电机轴的卡滞，为了重新尝试消除电机轴的卡滞，可重新尝试再次启动电机，故执行步骤305，即将卡滞等级升高至K2，相对应的电机重启位置重新确定为S2，当将当前气门实际升程所对应的卡滞等级由K1升高到K2时，依据卡滞等级与电机重启位置的关系，电机重启位置由S1变为S2，然后再重复执行步骤303，重新尝试消除电机轴的卡滞，当电机再次启动成功且气门实际升程调节成功时，说明电机轴的卡滞消除；在重新尝试消除电机轴的卡滞过程中，当电机再次启动未成功或/和气门实际升程调节未成功时，则相应的，可以再次将当前气门实际升程所对应的卡滞等级由K2升高到K3，电机重启位置也相应的重新确定为S3，当升高后的卡滞等级未超出最高卡滞等级时，依据卡滞等级与电机重启位置之间的对应关系，根据升高后的卡滞 等级重新确定电机重启位置，可多次尝试消除电机轴的卡滞，但是，当升高后的卡滞等级超出了最高卡滞等级时，则确定电机轴发生卡滞，且电机轴卡滞不可消除，进而得到电机发生堵转的结论，使连续可变升程机构切换至故障模式。步骤306、确定电机轴发生卡滞，连续可变气门升程机构切换至故障模式。由于本实施例中所述的连续可变气门升程机构的故障处理方法采用了上述实施例一中的故障检测方法，所以，本实施例所述的故障处理方法具有上述实施例一中的故障检测方法的优势，在此不再赘述。本实施例的重点之处在于，当确定电机轴发生卡滞时，通过重复尝试启动电机、对气门实际升程进行调节、升高卡滞等级及重新确定电机重启位置等方式，来重复尝试消除电机轴的卡滞现象，进而及时消除电机堵转。如果通过本实施例所述的故障处理方法不能消除电机轴的卡滞问题，即电机堵转仍然存在，则使连续可变升程机构切换至故障模式，以保证发动机正常工作。需要说明的是，在处理电机堵转的过程中，控制单元同时在相应执行步骤中对电机轴是否发生卡滞实时进行检测，即在本实施例二中消除电机轴卡滞的故障处理过程中，也在进行上述实施例一中电机轴是否发生卡滞的检测过程。为了使电机轴的工作载荷与气门目标升程相对应，以降低电机轴发生卡滞的机率，上述实施例中，卡滞等级至少有两个，其中一个卡滞等级为零卡滞等级，其余的卡滞等级为非零卡滞等级；当卡滞等级为零卡滞等级时，确定电机轴没有发生卡滞；当卡滞等级为非零卡滞等级时，确定电机轴发生卡滞。电机带动连续可变气门升程机构的工作过程中，电机轴上的工作载荷(例如，扭矩、力矩等)是变化的，则不同的气门实际升程所对应的电机轴发生卡滞的难易程度不同，为了使不同的气门实际升程相应的发生卡滞的难易程度与工作载荷相适应，还可以将气门目标升程的不同升程位置对应不同的卡滞等级，即不同的气门实际升程对应不同的卡滞等级，并使不同的卡滞等级对应不同的控制参数，以使电机轴的工作载荷与气门目标升程的不同升程位置的卡滞等级相对应，在启动电机的过程中，提高电机轴工作载荷与气门实际升程之间的适应性，从而降低电机轴发生卡滞的机率，减少甚至避免电机堵转的发生。为了进一步降低电机轴发生卡滞的机率，当卡滞等级为零卡滞等级时，选择与零卡滞等级相对应的电机重启位置，并再次启动电机，然后执行步骤304；既使卡滞等级为零卡滞等级，也再次启动电机，并对气门实际升程重新进行调节，以进一步确保电机轴不会发生卡滞。当卡滞等级为非零卡滞等级时，升高电机再次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级，以改变电机重启位置，在预定调节时间段内，如果升高前卡滞等级所对应的电机重启位置未调整到升高后卡滞等级对应的电机重启位置，则执行步骤306；否则，重复执行步骤304。当卡滞等级为非零卡滞等级时，再次重新启动电机并对气门升程进行调节，以重新尝试消除电机轴卡滞，具体分析见上述实施例二的描述，在此不再赘述。当最终确认电机轴发生卡滞且不可消除时，使连续可变升程机构切换至故障模式，以保证发动机正常工作。此外，在上述实施例二中，电机初次启动后，如果确定电机发生堵转，根据当前气门实际升程所对应的卡滞等级，调整电机重启位置，并再次启动电机；如果电机再次启动成功，调节气门实际升程；如果气门实际升程调节未成功，则升高卡滞等级，并根据升高后的卡滞等级对电机重启位置进行调整，直至当升高后的卡滞等级超过预先设定的最高卡滞等级，最终得出电机轴发生卡滞的结论。由此可知，上述实施例中，在消除电机轴卡滞的过程中，至少启动两次电机，并实时调整电机重启位置，调节气门实际升程，对消除电机轴卡滞至少进行了两次判断，从而避免了控制单元对电机轴只进行一次判定就得出电机轴卡滞不能消除的结论。上述实施例二中，在控制单元中存储了不同的气门实际升程所对应的卡滞等级并组成了卡滞等级列表，当连续可变升程机构老化时，该卡滞等级列表是不断更新的，根据更新后的卡滞等级列表，用来判定电机轴是否发生卡滞相对应的控制参数也是不断更新的，使该控制参数与卡滞等级列表相适应，详见表二，从而消除电机轴的卡滞现象，进而及时消除电机堵转。上述实施例二中，在重复启动电机时，为了使电机轴更好的适应不同的工作载荷，当通过升高电机再次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级、使气门 实际升程调节成功时，更新电机再次启动时气门实际升程所对应的卡滞等级，并存入控制单元中。将更新后的卡滞等级列表存入到控制单元之后，在连续可变气门升程机构的后续使用过程中，由于连续可变气门升程机构的机械性能参数与控制参数是实时相对应的，因此，在重复启动电机时，可以使电机轴更好的适应不同的工作载荷，从而降低电机轴发生卡滞的风险。在上述实施例二中，当电机轴发生卡滞时，不同的气门实际升程与卡滞等级是相对应的。为了简化不同气门实际升程与卡滞等级之间的对应关系，将气门目标升程分成多个升程区段，使不同的升程区段对应相应的卡滞等级，使气门实际升程所在的升程区段与气门实际升程所对应的卡滞等级相对应；当气门实际升程位于卡滞等级较高的升程区段时，电机轴发生卡滞的机率较高，当气门实际升程位于卡滞等级较低的升程区段时，电机轴发生卡滞的机率较低。当将气门目标升程分成多个升程区段，并对各升程区段对应卡滞等级时，将电机轴发生卡滞机率较低的区域分成较少的升程区段，从而减少在该区域中启动电机的次数，节省对电机是否发生堵转故障的检测及处理时间；将电机轴发生卡滞机率较高的区域分成较多的升程区段，从而增加在该区域中启动电机的次数，即针对电机轴容易发生卡滞时所对应的区域，对电机是否发生堵转故障进行更加仔细的检测及处理，从而使该故障检测及处理更加准确。通常情况下，连续可变升程机构采用直流电机，为了减少占用空间、提高效率、简化结构、降低成本，优先选用永磁无刷直流电机。以上仅为本发明所述的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页1 2 3