用于检测凸轮轴偏移装置中故障的方法
【技术领域】
[0001]本发明的目的是一种用于检测凸轮轴偏移装置中故障的方法。
【背景技术】
[0002]这样一种偏移装置对应于更一般地被称为可变气门正时(VVT)装置的那些。
[0003]到目前为止，仅检测了凸轮轴偏移装置中重要的故障，例如像卡滞在保护位置或最大位置中。就此主题而言，美国专利申请US 20080011256阐述了一种发动机管理系统，该发动机管理系统使得能够通过在保护位置及时比较凸轮轴的两个角位置来检测偏移装置的故障。如果这两个位置之间的差达到或超过一个阈值，就认为该偏移装置是不良的。
[0004]随着防污染法规的发展，变得越来越重要的是要能够检测凸轮轴偏移系统更加细微的故障，例如在要应用的设定点与偏移装置的实际测量值之间太长的反应时间。
[0005]现今，当前可供使用的这些方法并不能以针对行业应用而言足够的精确度和可靠性来检测这样的故障。
[0006]根据本发明的这些方法被设计用来严苛且精确地检测凸轮轴偏移系统中相对于给定的设定点的定位故障，以满足新的防污染法规的要求。
【发明内容】
[0007]本发明在于一种用于检测车辆发动机凸轮轴偏移装置的故障的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，
[0008]-查证发动机的标准运行条件的一个步骤，
[0009]-辨识出与给定的时间段上的重要瞬态阶段相对应的一个诊断区域的一个步骤，所述步骤是基于该偏移装置的角位置设定点与针对这一设定点的数字一阶低通滤波值之间的差并且是基于所述阶段的一个特征与一个预定阈值的比较，
[0010]-在所述诊断区域中检测该偏移装置的故障的一个步骤，所述步骤是基于该偏移装置的角位置设定点与所述偏移装置的角位置的测量值之间的这些差在所述时间段期间的加和、同一个预先确定的阈值进行的比较。
[0011]这一方法的理论实质上基于两个步骤:第一步骤在于从所有这些重要的瞬态阶段中选择出以这些所要求的条件为特征的那些瞬态阶段，从而能够构成一个诊断区域来为一个检测该偏移装置的故障的第二步骤提供基础。事实上，必要的是使得以偏移装置的重要角变化发生的、并且经历显著时间段的这些高瞬态阶段是潜在地可选择来检测角偏移装置的故障的。该第一步骤是基于偏移装置的角位置设定点与针对这个设定点的一阶低通滤波值之间的差，并且该第二步骤是基于所述设定点与所述偏移装置的真实角位置测量值之间的差。这种一阶低通滤波值使得有可能使与设定点相对应的信号的噪音平滑。重要的是最初就查证发动机是在正常的环境下运行，不受到易于歪曲偏移装置的最终故障诊断的极端条件所干扰。
[0012]该辨识步骤有利地包括以下步骤:
[0013]-计算该偏移装置的角位置设定点与数字一阶低通滤波值之间的差的一个步骤，
[0014]-在该给定的时间段上对这个差加以积分的一个步骤，
[0015]-在所计算出的积分值与一个预先确定的阈值之间进行比较的一个步骤。
[0016]有待与该预定阈值进行比较的这种高瞬态阶段的特征是偏移装置的角位置设定点与针对所述设定点的数字一阶低通滤波值之间的差在该给定的时间段上的积分。例如，如果角位置偏差在5s与1s之间的时间段上大于20°的话，高瞬态阶段可以构成一个诊断区域。
[0017]如果所计算出的积分值大于或等于该预定阈值，就优选选定一个诊断区域来进行该检测步骤。事实上，在辨识出的所有这些高瞬态阶段中，仅有那些积分的值大于该阈值的高瞬态阶段才会构成一个诊断区域，该偏移装置故障检测步骤将会在该诊断区域的基础上完成。
[0018]该偏移装置的角位置有利地是以曲轴角来表达的。
[0019]一个重要的角位置瞬态优选对应于在20°与40°之间的曲轴角角偏差。
[0020]与高瞬态阶段相对应的该给定的时间段有利地是在5s与1s之间。
[0021]该故障检测步骤的完成优选是通过在该时间段的每个单位时间间隔上计算该偏移装置的角位置设定点与所述偏移装置的角位置测量值之间的差、并且然后在整个所述时间段上对该诊断区域的所述差进行求和来将所述和与一个预定阈值加以比较。这种对角位置的理论设定点与所述角位置的真实测量值之间的差的计算是在给定的时间段的每一单位时间间隔上完成，从而覆盖整个所述时间段。单位时间间隔典型具有的值是几毫秒。
[0022]如果这些差的和大于或等于所述预定阈值，则有利地检测出该偏移系统的故障。
[0023]该诊断区域辨识步骤和故障检测步骤的这些不同的计算优选是由车辆车载的一个中央处理器单元来执行的。
[0024]根据本发明方法的另一优选实施例，该偏移装置故障检测步骤是考虑至少两个不同的诊断区域而完成的。事实上，在单一诊断区域上执行这个偏移装置故障检测步骤可能表现出某些随机性。看上去可能更加严苛的是在多个诊断区域上完成这一步骤，以便以多个结果来加强所述装置的故障诊断并且因此扫除与所述诊断有关的所有不明确性。
[0025]根据本发明的这些用于检测偏移装置故障的方法具有的优点是不涉及额外的零件或设备并且因此可以在不在车辆中产生显著臃塞的情况下实施。它们另外具有的优点是提供了一种明确的、精确的并且可靠的诊断并且为车辆的驾驶员实时提供这种信息。
【附图说明】
[0026]下文参照图1至4给出了对根据本发明的用于检测偏移装置故障的方法的一个优选实施例的详细阐述，在附图中:
[0027]-图1是一个框图，示出了根据本发明的方法的各个步骤，
[0028]-图2是一个偏移装置随时间的角变化的图表，从而使得能够比较一个角位置设定点与相应角位置的测量值，
[0029]-图3是来自图2的图表的一个区域针对正常有效的偏移系统的的一个更大比例尺的视图，
[0030]-图4是来自图2的图表一个区域针对有故障的偏移系统的一个更大比例尺的视图。
【具体实施方式】
[0031]根据本发明的方法是借助于计算机、例如机动车辆的中央处理器单元来自动实施的。根据本发明方法的所有步骤都是由这一计算机系统性地且自动地执行的，无需所述车辆的驾驶员干预。
[0032]参见图1，根据本发明的方法包括一个初始步骤，该初始步骤在于查证车辆的发动机是处于标准运行条件下。事实上，如果发动机必须在极端环境下起作用，例如在很高的温度下，则可能存在根据本发明的方法所提供的这些结果并不可靠的风险，尤其是因为该偏移装置的热膨胀，这会不自然地损害其操作和/或其控制。
[0033]所述方法包括一个用于辨识至少一个潜在诊断区域的第一步骤，该诊断区域可以用作一个检测偏移装置故障的后续步骤的基础。这一步骤在于遵循偏移装置的角位置设定点随时间的演变以及针对该设定点的一阶低通滤波值随时间的演变、并且辨识多个强瞬态阶段。时间比例尺被分成多个单位时间段，例如每个单位时间段固定在5s与1s之间，并且如果辨识出一个强瞬态阶段，则计算出偏移装置的角位置设定点与针对所述设定点的一阶低通滤波值之间的差。例如，一个强瞬态阶段对应于20°至30°的曲轴角角偏差。事实上，偏移装置的角位置是以曲轴角来