專利名稱：凸輪軸位置測(cè)量和診斷的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，尤其涉及凸輪軸位置測(cè)量和診斷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
此處的背景資料描述是為了大概介紹本發(fā)明的背景。在背景資料部分做了一定程 度的描述的目前發(fā)明人的工作，以及那些在申請(qǐng)時(shí)不可作為現(xiàn)有技術(shù)的方面，都既沒有明 確地也沒有隱含地視為相對(duì)于本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)。一種雙頂置凸輪軸內(nèi)燃機(jī)(ICE)包括進(jìn)氣和排氣凸輪軸。這些凸輪軸經(jīng)由正時(shí)元 件由曲軸驅(qū)動(dòng)。該正時(shí)元件可包括正時(shí)鏈或正時(shí)皮帶。凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)相對(duì)于曲軸的角位置 致動(dòng)相應(yīng)的進(jìn)氣和排氣門。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，控制凸輪軸的位置和正時(shí)。在發(fā)動(dòng)機(jī)同步 事件期間，可確定凸輪軸的位置和正時(shí)特征。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件期間，可出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)同步事 件。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)開始于啟動(dòng)車輛點(diǎn)火系統(tǒng)的時(shí)候，例如，在把點(diǎn)火開關(guān)旋轉(zhuǎn)至ON位置 時(shí)。在啟動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)，車輛電氣系統(tǒng)向發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)供電。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)促使發(fā)動(dòng)機(jī) 曲柄事件和發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件的出現(xiàn)。在曲柄事件期間轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲柄以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。凸 輪軸位置傳感器與曲軸位置傳感器一起使用來確定發(fā)動(dòng)機(jī)位置。這稱為發(fā)動(dòng)機(jī)同步。確定 發(fā)動(dòng)機(jī)位置指的是相對(duì)于由曲軸和凸輪軸傳感器測(cè)得的曲軸和凸輪軸位置確定活塞位置。 在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后，相對(duì)于曲軸位置可獲知凸輪軸原始位置。如果曲軸原始位置不在可標(biāo) 定規(guī)格內(nèi)，則設(shè)置發(fā)動(dòng)機(jī)診斷故障碼(DTC)。這稱為“誤構(gòu)造(mis-build)”的檢測(cè)或故障。 使用發(fā)動(dòng)機(jī)診斷方法可檢測(cè)誤構(gòu)造。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)可包括凸輪軸相位器(或多個(gè))。凸輪軸相位器(或多個(gè))可用 于調(diào)整凸輪軸相對(duì)于彼此和/或相對(duì)于曲軸的角位置。這稱為凸輪軸的“定相”。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) 處于OFF狀態(tài)時(shí)，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)保持凸輪軸和曲軸的角位置之間的固定相位關(guān)系。在發(fā) 動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間，通過在凸輪軸和/或曲軸之間引入可變相位偏差，可調(diào)整這些固定相位關(guān) 系。這些可變相位偏差改變進(jìn)氣門和/或排氣門的正時(shí)。雖然凸輪軸定相能夠?qū)崿F(xiàn)不同的高級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制特征，但是需要精確地確定凸 輪軸相對(duì)于曲軸的位置用于控制發(fā)動(dòng)機(jī)。錯(cuò)誤地確定凸輪軸位置可導(dǎo)致錯(cuò)誤地指示誤構(gòu)造。當(dāng)凸輪軸維持在相應(yīng)的“原始”或“停車”位置時(shí)，可確定凸輪軸相對(duì)于曲軸的位 置。原始位置指的是在發(fā)動(dòng)機(jī)處于OFF狀態(tài)時(shí)凸輪軸相對(duì)于曲軸的預(yù)置角位置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī) 處于ON狀態(tài)時(shí)，通過凸輪軸相位器可使凸輪軸相對(duì)于曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并離開原始位置。停車位 置指的是在凸輪軸相位器使凸輪軸恢復(fù)至原始位置之后凸輪軸的角位置。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間不存在誤差或偏差的情況下，停車位置與原始位置相同。用于確定凸輪軸原始位置的方法稱為“凸輪軸原始位置-獲知”。凸輪軸原始位 置-獲知的一種實(shí)施例包括當(dāng)凸輪軸在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間保持在相應(yīng)的原始位置時(shí)估 計(jì)凸輪軸原始位置。可對(duì)此估計(jì)值進(jìn)行更新，直到偏差的平均值在預(yù)定誤差范圍內(nèi)。雖然 此平均過程精確地估計(jì)了凸輪軸原始位置，但是凸輪軸需要在整個(gè)平均過程期間保持在原 始位置。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)方面，提供一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。該方法包括確定第一凸輪軸與第二 凸輪軸之間的相對(duì)位置。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間確定該相對(duì)位置。在確定該相對(duì)位置時(shí)，該第 一凸輪軸處于第一原始位置，該第二凸輪軸處于第二原始位置。該第一原始位置是發(fā)動(dòng)機(jī) 處于OFF狀態(tài)時(shí)第一凸輪軸相對(duì)于曲軸的第一預(yù)置角位置。該第二原始位置是發(fā)動(dòng)機(jī)處于 OFF狀態(tài)時(shí)第二凸輪軸相對(duì)于曲軸的第二預(yù)置角位置。該方法包括生成該第一原始位置的 第一估計(jì)值。該方法還包括根據(jù)該相對(duì)位置、該第一估計(jì)值和該第二原始位置的第二估計(jì) 值診斷發(fā)動(dòng)機(jī)的誤構(gòu)造。在其它方面，描述了一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括起動(dòng)處理模塊、后同 步處理模塊和診斷模塊。該起動(dòng)處理模塊確定第一凸輪軸與第二凸輪軸之間的相對(duì)位置。 在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件期間確定該相對(duì)位置。在確定該相對(duì)位置時(shí)，該第一凸輪軸處于第一原 始位置，該第二凸輪軸處于第二原始位置。該第一原始位置是發(fā)動(dòng)機(jī)處于OFF狀態(tài)時(shí)第一 凸輪軸相對(duì)于曲軸的第一預(yù)置角位置。該第二原始位置是發(fā)動(dòng)機(jī)處于OFF狀態(tài)時(shí)第二凸輪 軸相對(duì)于曲軸的第二預(yù)置角位置。該后同步處理模塊生成該第一原始位置的第一估計(jì)值。 該后同步處理模塊還確定該第二原始位置的第二估計(jì)值。該診斷模塊根據(jù)該相對(duì)位置、該 第一估計(jì)值和該數(shù)值診斷發(fā)動(dòng)機(jī)的誤構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，提供下列技術(shù)方案技術(shù)方案1 一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件期間，當(dāng)?shù)谝煌馆嗇S處于第一原始位置而第二凸輪軸處于第二 原始位置時(shí)，確定所述第一凸輪軸與所述第二凸輪軸之間的相對(duì)位置，其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于OFF狀態(tài)時(shí)，所述第一原始位置是所述第一凸輪軸相對(duì) 于曲軸的第一預(yù)置角位置，所述第二原始位置是所述第二凸輪軸相對(duì)于所述曲軸的第二預(yù) 置角位置；生成所述第一原始位置的第一估計(jì)值；以及根據(jù)所述相對(duì)位置、所述第一估計(jì)值和所述第二原始位置的第二估計(jì)值診斷發(fā)動(dòng) 機(jī)的誤構(gòu)造。技術(shù)方案2 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，所述誤構(gòu)造包括連接在所述曲軸 與所述第一凸輪軸和所述第二凸輪軸中的至少一個(gè)之間的正時(shí)元件的滑動(dòng)。技術(shù)方案3 如技術(shù)方案1所述的方法，其中，在生成所述第一估計(jì)值之前確定所 述相對(duì)位置。技術(shù)方案4 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，其中，根據(jù)曲軸位置傳感器的有效位置 脈沖的檢測(cè)確定所述相對(duì)位置，并且
其中，所述檢測(cè)獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件，并且其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)活塞相對(duì)于所述曲軸的位置。技術(shù)方案5 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，還包括啟用對(duì)所述第二凸輪軸的定相， 其中，所述誤構(gòu)造的診斷包括確定所述第一估計(jì)值與所述第二估計(jì)值之間的第一差值，其中，在第一鑰匙點(diǎn)火循環(huán)期間生成所述第二估計(jì)值，在所述第一鑰匙點(diǎn)火循環(huán) 之后的第二鑰匙點(diǎn)火循環(huán)期間生成所述第一估計(jì)值；確定所述相對(duì)位置與所述第一差值之間的第二差值；以及根據(jù)所述第二差值和誤構(gòu)造閾值確定發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀況。技術(shù)方案6 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，還包括檢測(cè)曲軸脈沖信號(hào)，其中，通過檢測(cè)所述曲軸脈沖信號(hào)在發(fā)動(dòng)機(jī)的N轉(zhuǎn)內(nèi)確定所述相對(duì)位置，N是整 數(shù)。技術(shù)方案7 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，還包括在所述起動(dòng)事件之后生成所述第 二原始位置的第三估計(jì)值，其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速閾值時(shí)結(jié)束所述起動(dòng)事件。技術(shù)方案8 根據(jù)技術(shù)方案7所述的方法，其中，所述第三估計(jì)值的所述生成包 括根據(jù)所述轉(zhuǎn)速、所述發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度檢測(cè)所述第二凸輪軸的停 車狀態(tài)；把所述第二凸輪軸移到所述第二原始位置；以及在所述第二凸輪軸處于所述第二原始位置之后生成所述第三估計(jì)值。技術(shù)方案9 根據(jù)技術(shù)方案1所述的方法，還包括在確定所述相對(duì)位置之后以及在 結(jié)束所述起動(dòng)事件之前啟用對(duì)所述第二凸輪軸的定相，其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，結(jié)束所述起動(dòng)事件。技術(shù)方案10 根據(jù)技術(shù)方案9所述的方法，還包括在啟用所述第二凸輪軸之后以 及在結(jié)束所述起動(dòng)事件之前對(duì)所述第二凸輪軸定相。技術(shù)方案11 一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，包括起動(dòng)處理模塊，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件期間，當(dāng)?shù)谝煌馆嗇S處于第一原始位置而第二 凸輪軸處于第二原始位置時(shí)，所述起動(dòng)處理模塊確定所述第一凸輪軸與所述第二凸輪軸之 間的相對(duì)位置，其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于OFF狀態(tài)時(shí)，所述第一原始位置是所述第一凸輪軸相對(duì) 于曲軸的第一預(yù)置角位置，所述第二原始位置是所述第二凸輪軸相對(duì)于所述曲軸的第二預(yù) 置角位置；后同步處理模塊，其生成所述第一原始位置的第一估計(jì)值，并且確定所述第二原始位置的第二估計(jì)值的數(shù)值；以及診斷模塊，其根據(jù)所述相對(duì)位置、所述第一估計(jì)值以及所述數(shù)值診斷所述發(fā)動(dòng)機(jī) 的誤構(gòu)造。技術(shù)方案12 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，在所述后同步處理模塊確定所
6述第一估計(jì)值之前，所述起動(dòng)處理模塊確定所述相對(duì)位置。技術(shù)方案13 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，在結(jié)束所述起動(dòng)事件之前，所述 起動(dòng)處理模塊確定所述相對(duì)位置，并且其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速閾值時(shí)結(jié)束所述起動(dòng)事件。技術(shù)方案14 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，所述診斷模塊還確定所述第一估計(jì)值與所述數(shù)值之間的第一差值；確定所述第一差值與所述相對(duì)位置之間的第二差值；以及當(dāng)所述第二差值大于誤構(gòu)造閾值時(shí)檢測(cè)誤構(gòu)造。技術(shù)方案15 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，在所述起動(dòng)事件之后，所述后同 步處理模塊還生成所述第二原始位置的第三估計(jì)值，并且其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，結(jié)束所述起動(dòng)事件。技術(shù)方案16 根據(jù)技術(shù)方案15所述的系統(tǒng)，其中，所述后同步處理模塊還根據(jù)所述轉(zhuǎn)速、所述發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度檢測(cè)所述第二凸輪軸的停 車狀態(tài)；把所述第二凸輪軸指令到所述第二原始位置；以及在所述第二凸輪軸處于所述第二原始位置之后生成所述第三估計(jì)值。技術(shù)方案17 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，在第一鑰匙點(diǎn)火循環(huán)期間所述 后同步處理模塊生成所述第二估計(jì)值，并且其中，在所述第一鑰匙點(diǎn)火循環(huán)之后的第二鑰匙點(diǎn)火循環(huán)期間所述后同步處理模 塊生成所述第一估計(jì)值，并且其中，從所述第一鑰匙點(diǎn)火循環(huán)起，所述數(shù)值存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。技術(shù)方案18 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，其中，所述起動(dòng)模塊還檢測(cè)曲軸脈沖信號(hào)；并且通過檢測(cè)所述曲軸脈沖信號(hào)開始在發(fā)動(dòng)機(jī)的N轉(zhuǎn)內(nèi)確定所述相對(duì)位置，N是整數(shù)。技術(shù)方案19 根據(jù)技術(shù)方案11所述的系統(tǒng)，還包括定相模塊，其在所述起動(dòng)處理 模塊確定所述相對(duì)位置之后以及在所述起動(dòng)事件結(jié)束之前啟用對(duì)所述第二凸輪軸的定相。其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，結(jié)束所述起動(dòng)事件。技術(shù)方案20 根據(jù)技術(shù)方案19所述的系統(tǒng)，其中，所述定相模塊還在啟用所述第 二凸輪軸之后以及在結(jié)束所述起動(dòng)事件之前對(duì)所述第二凸輪軸定相。從下面提供的詳細(xì)描述中將更明顯地看出本發(fā)明的更多適用領(lǐng)域。應(yīng)當(dāng)理解，本 詳細(xì)描述和特定例子只是用于解釋說明，而不用于限制本發(fā)明的范圍。


通過詳細(xì)描述和附圖將更充分地理解本發(fā)明，其中圖1是依照本發(fā)明原理的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的工作原理框圖；圖2是依照本發(fā)明原理的示例性發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊的工作原理框圖；圖3是依照本發(fā)明原理的發(fā)動(dòng)機(jī)控制事件的正時(shí)圖；圖4示出了依照本發(fā)明原理用于操作示例性發(fā)動(dòng)機(jī)的方法；圖5示出了依照本發(fā)明原理用于確定相對(duì)凸輪軸位置的方法；
圖5A示出了用于檢測(cè)凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變并采集凸輪軸相對(duì)位置的數(shù)據(jù)集的一種示 例性方法；圖6是依照本發(fā)明示例性實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)正時(shí)圖；以及
圖7示出了依照本發(fā)明原理用于檢測(cè)以及診斷發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造(mis-build)的方法。
具體實(shí)施例方式下列描述本質(zhì)上僅僅是示例性的，并且決不用于限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。為了 清楚起見，附圖中將使用相同的附圖標(biāo)記表示相似的元件。本文所用的措詞“A、B和C中的 至少一個(gè)“應(yīng)當(dāng)解釋成使用非排他邏輯“或”的邏輯關(guān)系(A或B或C)。應(yīng)當(dāng)理解，方法中 的步驟可以以不同的順序執(zhí)行，只要不改變本發(fā)明的原理。本文所用的術(shù)語“模塊”是指專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一種或多種軟 件或固件程序的處理器(共享的、專用的或成組的)和存儲(chǔ)器、組合邏輯電路、和/或其它 的具有所述功能的合適部件。同樣，本文所用的術(shù)語“相位”、“定相"和“定相的”是指相對(duì)于曲軸位置調(diào)整凸輪 軸位置離開凸輪軸原始位置。術(shù)語“凸輪軸原始位置”是指在發(fā)動(dòng)機(jī)處于OFF狀態(tài)時(shí)凸輪 軸相對(duì)于曲軸的預(yù)置角位置。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間或在發(fā)動(dòng)機(jī)處于ON狀態(tài)時(shí)，可使凸輪軸相 對(duì)于曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，并且定相為離開凸輪軸原始位置。發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件可開始于啟動(dòng)車輛點(diǎn)火系統(tǒng)的時(shí)候，例如，在把點(diǎn)火開關(guān)旋轉(zhuǎn)至 ON位置時(shí)。在啟動(dòng)點(diǎn)火系統(tǒng)時(shí)，車輛電氣系統(tǒng)向包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊、傳感器和致動(dòng)器的發(fā) 動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)供電。該發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。在起動(dòng)模式期間，該發(fā)動(dòng)機(jī) 控制模塊啟動(dòng)曲柄事件。在曲柄事件期間，電起動(dòng)器使曲柄轉(zhuǎn)動(dòng)并且使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在起始 轉(zhuǎn)速直到啟動(dòng)了發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給和點(diǎn)火。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間，為了使發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊提供燃料供給和點(diǎn)火指令以驅(qū)動(dòng) 發(fā)動(dòng)機(jī)，該發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊確定每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)活塞相對(duì)于凸輪軸和曲軸的位置。根據(jù)每個(gè)發(fā) 動(dòng)機(jī)活塞的相對(duì)位置啟動(dòng)燃料供給和點(diǎn)火。在發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件期間，確定活塞和凸輪軸的 相對(duì)位置。在發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件之后，啟用燃料供給和點(diǎn)火。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高，電起動(dòng)器斷開， 曲柄事件終止。在完成發(fā)動(dòng)機(jī)同步化事件的時(shí)候，確定凸輪軸(進(jìn)氣和排氣)相對(duì)于曲軸 的位置。在發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊已經(jīng)執(zhí)行了發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)程序以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)并使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在比 轉(zhuǎn)速閾值更大的轉(zhuǎn)速的時(shí)候，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式結(jié)束。通過凸輪軸定相可為各種控制技術(shù)調(diào)整凸輪軸位置。在確定凸輪軸的原始位置之 后，可對(duì)凸輪軸定相。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間，可將凸輪軸保持在原始位置以允許發(fā)動(dòng)機(jī)控 制模塊確定凸輪軸相對(duì)于曲軸的原始位置。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間，可將凸輪軸定相為離 開原始位置，稱之為凸輪軸的“早期定相”事件。例如，可將進(jìn)氣凸輪軸定相成在發(fā)動(dòng)機(jī)同 步事件之后降低排放物輸出。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間，將凸輪軸定相為離開原始位置妨礙 了確定凸輪軸的原始位置。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間，凸輪軸的早期定相可導(dǎo)致不可靠 地確定和診斷發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造。本發(fā)明的實(shí)施例提供了在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間用于早期定相凸輪軸的技術(shù)，但不 會(huì)損害對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造的檢測(cè)和診斷?，F(xiàn)在參照?qǐng)D1，示出了發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100包括根據(jù)駕駛員輸入模塊104的輸出燃燒空氣/燃料混合物從而給車輛產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩的發(fā)動(dòng)機(jī)102。將空氣經(jīng)由節(jié) 氣門108吸入進(jìn)氣歧管106中。發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 110命令節(jié)氣門致動(dòng)器模塊112以 調(diào)節(jié)節(jié)氣門108的開度從而控制吸入進(jìn)氣歧管106中的空氣量。ECM 110中的定相模塊114命令相位器致動(dòng)器模塊116，它又操作進(jìn)氣凸輪軸相位 器118和排氣凸輪軸相位器120。ECM 110包括起動(dòng)處理模塊122、后同步處理模塊124和 診斷模塊126。起動(dòng)處理模塊122在發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖的第一次檢測(cè)之后檢測(cè)凸輪軸相對(duì)于彼此 的起動(dòng)相對(duì)位置。后同步處理模塊124在發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件之后檢測(cè)凸輪軸原始位置。診斷 模塊126確定發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀況。同步模塊127執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件。將空氣從進(jìn)氣歧管106經(jīng)由進(jìn)氣門130吸入氣缸128中。通過排氣門132排出廢 氣。進(jìn)氣門130可由進(jìn)氣凸輪軸134致動(dòng)，而排氣門132可由排氣凸輪軸136致動(dòng)。在不 同的實(shí)施例中，多個(gè)進(jìn)氣凸輪軸可致動(dòng)每個(gè)氣缸的多個(gè)進(jìn)氣門和/或致動(dòng)多組氣缸的進(jìn)氣 門。同樣地，多個(gè)排氣凸輪軸可致動(dòng)每個(gè)氣缸的多個(gè)排氣門和/或致動(dòng)多組氣缸的排氣門。通過進(jìn)氣凸輪軸相位器118可使進(jìn)氣門130的打開時(shí)間相對(duì)于活塞上止點(diǎn)(TDC) 發(fā)生改變。通過排氣凸輪軸相位器120可使排氣門132的打開時(shí)間相對(duì)于活塞TDC發(fā)生改 變。進(jìn)氣凸輪軸傳感器138檢測(cè)由進(jìn)氣凸輪軸134驅(qū)動(dòng)并與之同步的第一目標(biāo)輪(未 示出)的齒形。排氣凸輪軸傳感器140檢測(cè)由排氣凸輪軸136驅(qū)動(dòng)并與之同步的第二目標(biāo) 輪(未示出)的齒形。ECM 110經(jīng)由相位器致動(dòng)器模塊116控制進(jìn)氣凸輪軸相位器118和 排氣凸輪軸相位器120。凸輪軸傳感器138、140可包括可變磁阻或霍爾效應(yīng)傳感器。
發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可包括曲軸傳感器142，該曲軸傳感器檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸144的轉(zhuǎn) 速，單位為轉(zhuǎn)/分鐘(RPM)。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100可包括溫度傳感器148。發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)100還可 包括進(jìn)氣歧管絕對(duì)壓力(MAP)傳感器150。圖2中示出了 ECM 110。ECM 110可包括控制模式模塊152。控制模式模塊152可 確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的各種控制模式，包括發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。控制模式模塊還提供控制模式信 號(hào)154給起動(dòng)處理模塊122、后同步處理模塊124和診斷模塊126。起動(dòng)處理模塊122可包括凸輪軸檢測(cè)模塊156，該凸輪軸檢測(cè)模塊156根據(jù)進(jìn)氣 凸輪軸傳感器信號(hào)138a和曲軸傳感器信號(hào)142a生成進(jìn)氣凸輪軸位置數(shù)據(jù)。起動(dòng)處理模塊 122還可包括凸輪軸檢測(cè)模塊158，該凸輪軸檢測(cè)模塊158根據(jù)排氣排氣凸輪軸傳感器信號(hào) 140a和曲軸傳感器信號(hào)142a生成排氣凸輪軸位置數(shù)據(jù)。起動(dòng)處理模塊122可包括區(qū)分模 塊160，該微分模塊160確定起動(dòng)相對(duì)位置并且根據(jù)來自凸輪軸檢測(cè)模塊156和158的凸輪 軸位置信號(hào)生成起動(dòng)相對(duì)位置估計(jì)值A(chǔ)P。起動(dòng)處理模塊122可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間確定起動(dòng)相對(duì)位置AP。根據(jù)控制模 式信號(hào)154可確定發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。根據(jù)來自進(jìn)氣凸輪軸傳感器138的進(jìn)氣凸輪軸傳感 器信號(hào)138a、來自排氣凸輪軸傳感器140的排氣凸輪軸傳感器信號(hào)140a和來自曲軸傳感 器142的曲軸傳感器信號(hào)142a，起動(dòng)處理模塊122可生成起動(dòng)相對(duì)位置AP的估計(jì)值信號(hào) 162。后同步處理模塊124可接收進(jìn)氣凸輪軸傳感器信號(hào)138a、排氣凸輪軸傳感器信號(hào) 140a、曲軸傳感器信號(hào)142a和控制模式信號(hào)154?？刂颇Ｊ叫盘?hào)154可表明發(fā)動(dòng)機(jī)控制什 么時(shí)候處于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式。后同步處理模塊124可包括運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)模塊164，該運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)模塊164檢測(cè)凸輪軸停車狀態(tài)。根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和/或溫度可檢測(cè)凸輪軸停車狀態(tài)。 在發(fā)動(dòng)機(jī)控制已經(jīng)完成發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件之后，根據(jù)控制模式信號(hào)154，運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)模塊164可 確定凸輪軸停車狀態(tài)。后同步處理模塊124還可包括原始位置-獲知模塊172。原始位 置_獲知模塊172確定進(jìn)氣和排氣凸輪軸原始位置并且分別生成進(jìn)氣和排氣凸輪軸原始位 置估計(jì)值信號(hào)176和178。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)允許凸輪軸停止時(shí)，原始位置_獲知模塊172更新凸輪軸原始 位置。在發(fā)動(dòng)機(jī)剛剛起動(dòng)之后活動(dòng)的凸輪軸可能不停止。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間非活動(dòng)的凸輪 軸保持停止，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后不久出現(xiàn)非活動(dòng)凸輪軸的原始位置?；顒?dòng)的凸輪軸指的是在 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間定相的凸輪軸。非活動(dòng)的凸輪軸指的是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間保持在 原始位置的凸輪軸。在原始位置-獲知模塊172確定凸輪軸(進(jìn)氣或排氣)的原始位置之后，原始位置 數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器174中用于當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)。原始位置_獲知模塊172 中的數(shù)據(jù)狀況173也進(jìn)行更新來表明來自當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)的原始位置數(shù)據(jù)的可用性。 發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)指的是從啟用發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火到中止發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火這段時(shí)間。發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)還 可稱作鑰匙點(diǎn)火循環(huán)。原始位置_獲知模塊172可把之前的發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)的進(jìn)氣和排氣 凸輪軸原始位置值發(fā)送給診斷模塊126。之前的凸輪軸原始位置值也可存儲(chǔ)在非易失性存 儲(chǔ)器174中。診斷模塊126接收起動(dòng)相對(duì)位置AP的估計(jì)值信號(hào)162、來自之前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循 環(huán)的進(jìn)氣凸輪軸原始位置估計(jì)值HIN、來自當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)的排氣凸輪軸原始位置估 計(jì)值Hex、以及控制模式信號(hào)154。在診斷模塊126檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造時(shí)，設(shè)置診斷故障碼 (DTC) 180并且指向報(bào)警模塊190。根據(jù)估計(jì)值信號(hào)162、176、178和控制模式信號(hào)154可檢 測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造?，F(xiàn)在參照?qǐng)D3，其示出了發(fā)動(dòng)機(jī)控制事件的示例性正時(shí)圖。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，發(fā) 動(dòng)機(jī)控制事件可包括發(fā)動(dòng)機(jī)同步、進(jìn)氣和排氣凸輪之間的起動(dòng)相對(duì)位置的確定以及排氣凸 輪軸原始位置_獲知。在發(fā)動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，或者，當(dāng)向電力起動(dòng)機(jī)輸送電力時(shí)在發(fā)動(dòng)機(jī)開 始轉(zhuǎn)動(dòng)前的瞬間，可開始發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，可結(jié)束發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。發(fā)動(dòng)機(jī)同步可開始于發(fā)動(dòng)機(jī)開始轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候。排氣凸輪軸原始位置-獲知可開始 在發(fā)動(dòng)機(jī)同步之后。發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷校驗(yàn)可開始在排氣凸輪軸原始位置-獲知之后。排 氣凸輪軸定相可在發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷校驗(yàn)之后啟用。發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷校驗(yàn)可發(fā)生在發(fā)動(dòng) 機(jī)起動(dòng)結(jié)束之前。排氣凸輪軸定相可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束之前啟用。在第一次檢測(cè)曲軸傳感器生成的發(fā)動(dòng)機(jī)脈沖時(shí)，可開始確定進(jìn)氣和排氣凸輪軸之 間的起動(dòng)相對(duì)位置。進(jìn)氣凸輪定相可在確定起動(dòng)相對(duì)位置之后啟用。進(jìn)氣凸輪軸的定相可 在啟用進(jìn)氣凸輪定相之后開始?？稍诎l(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束之前進(jìn)行進(jìn)氣凸輪軸定相的啟用和進(jìn) 氣凸輪軸的定相。進(jìn)氣凸輪軸原始位置-獲知可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)結(jié)束之后執(zhí)行。進(jìn)氣凸輪軸 原始位置-獲知可在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后檢測(cè)凸輪軸停車狀態(tài)時(shí)執(zhí)行?，F(xiàn)在還參照?qǐng)D4，其示出了凸輪軸測(cè)量和診斷方法200。圖1和2的ECM 110的控 制可執(zhí)行方法200的相關(guān)步驟。方法200包括基于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)和模式的狀況的要執(zhí)行 的功能步驟和受監(jiān)控的判定步驟。方法200可開始于步驟201。在步驟202，ECM 110監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)102的狀況。發(fā)動(dòng)機(jī)的狀況可以是“ON”或“OFF”，表明發(fā)動(dòng)機(jī)是否在運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于ON時(shí)，控制進(jìn)入步驟203。否則，ECM 110繼續(xù)監(jiān)控 發(fā)動(dòng)機(jī)102的狀況?？筛鶕?jù)例如點(diǎn)火系統(tǒng)的致動(dòng)來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)狀況。在步驟203，ECM 110監(jiān)控確定進(jìn)氣凸輪軸134和排氣凸輪軸136之間的起動(dòng)相對(duì) 凸輪軸位置的進(jìn)程。當(dāng)已經(jīng)確定了起動(dòng)相對(duì)凸輪軸位置時(shí)，控制進(jìn)入步驟204。當(dāng)還沒有確 定起動(dòng)相對(duì)凸輪軸位置時(shí)，控制進(jìn)入步驟205。在步驟204，ECM 110監(jiān)控進(jìn)氣凸輪軸定相是否啟用。當(dāng)未啟用進(jìn)氣凸輪軸定相 時(shí)，控制進(jìn)入步驟206以啟用進(jìn)氣凸輪軸定相。當(dāng)已經(jīng)啟用了進(jìn)氣凸輪軸定相時(shí)，控制進(jìn)入 步驟207。在步驟205，ECM 110根據(jù)進(jìn)氣和排氣凸輪軸位置確定起動(dòng)相對(duì)位置。起動(dòng)處理模 塊122可執(zhí)行步驟205?？墒褂玫仁?生成起動(dòng)相對(duì)位置AP的估計(jì)值A(chǔ) P = PEX-PIN(1)PEX是排氣凸輪軸位置，PIN是進(jìn)氣凸輪軸位置。由進(jìn)氣凸輪軸檢測(cè)模塊156根據(jù) 進(jìn)氣凸輪軸傳感器信號(hào)138a生成進(jìn)氣凸輪軸位置PIN。由排氣凸輪軸檢測(cè)模塊158根據(jù)排 氣凸輪軸傳感器信號(hào)140a生成排氣凸輪軸位置PEX。在步驟205之后，控制進(jìn)入步驟207。在步驟206，ECM 110可啟用進(jìn)氣凸輪軸相位器118以在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式結(jié)束之前 使進(jìn)氣凸輪軸134離開原始位置。ECM 110中的定相模塊114啟用相位器致動(dòng)器模塊116 以允許進(jìn)氣凸輪軸134定相。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間，相位器致動(dòng)器模塊116可操作進(jìn)氣 凸輪軸相位器118。在步驟206，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間，凸輪軸相位器118將進(jìn)氣凸輪軸 134定相為離開原始位置。在步驟207，ECM 110監(jiān)控是否完成發(fā)動(dòng)機(jī)同步。當(dāng)確定了發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的進(jìn)氣和排 氣沖程并且啟用和同步化了這些氣缸的燃料供給和點(diǎn)火事件的時(shí)候，完成發(fā)動(dòng)機(jī)同步。當(dāng) 發(fā)動(dòng)機(jī)同步完成時(shí)，控制進(jìn)入步驟208。否則，控制進(jìn)入步驟209以執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)同步。在步驟208，ECM 110監(jiān)控是否完成排氣凸輪軸原始位置-獲知。當(dāng)確定了排氣凸 輪軸136的原始位置時(shí)，完成排氣凸輪軸原始位置_獲知。當(dāng)排氣凸輪軸原始位置-獲知 完成時(shí)，控制進(jìn)入步驟210。否則，控制進(jìn)入步驟211以執(zhí)行排氣凸輪軸原始位置_獲知。在步驟210，ECM 110監(jiān)控是否完成誤構(gòu)造診斷校驗(yàn)。當(dāng)診斷模塊126已經(jīng)確定診 斷狀況為PASS或FAIL中的一個(gè)時(shí)，完成誤構(gòu)造診斷校驗(yàn)。當(dāng)誤構(gòu)造診斷校驗(yàn)完成時(shí)，控制 進(jìn)入步驟212。否則，控制進(jìn)入步驟213以執(zhí)行誤構(gòu)造診斷校驗(yàn)。可以根據(jù)進(jìn)氣和排氣凸輪 軸134、136之間的起動(dòng)相對(duì)位置、在步驟211中確定的排氣凸輪軸136的原始位置和在前 次發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)中確定的進(jìn)氣凸輪軸134的原始位置確定診斷狀況。在步驟211，ECM 110確定排氣凸輪軸136的原始位置。圖2中的原始位置-獲知 模塊172可執(zhí)行步驟211。排氣凸輪軸136未被定相為離開原始位置。在排氣凸輪軸136 保持在原始位置的同時(shí)，原始位置_獲知模塊172接收排氣凸輪軸位置信號(hào)140a并且生成 排氣凸輪軸136的原始位置的估計(jì)值信號(hào)178。把排氣凸輪軸136作為非活動(dòng)凸輪軸的一個(gè)例子，采集與一系列排氣凸輪軸傳感 器信號(hào)140a有關(guān)的數(shù)據(jù)。可以基于傳感器信號(hào)使用均值法確定排氣凸輪軸原始位置。均 值法包括確定所采集數(shù)據(jù)的平均值并且生成排氣凸輪軸原始位置的估計(jì)值，例如使用等式 2 PEX(j)是第j個(gè)檢測(cè)到的排氣凸輪軸原始位置，其中，j是所檢測(cè)的排氣凸輪軸原 始位置的數(shù)目。HEX(k)是在對(duì)數(shù)據(jù)平均的k次迭代之后排氣凸輪軸原始位置的平均值，并 且稱作排氣凸輪軸原始位置估計(jì)值。在一個(gè)實(shí)施例中，排氣凸輪軸具有凸輪軸位置傳感器，該凸輪軸位置傳感器生成 信號(hào)以提供所檢測(cè)到的排氣凸輪軸位置PEX(j)。在另一實(shí)施例中，排氣凸輪軸具有多個(gè)凸 輪軸位置傳感器。有了多個(gè)傳感器，通過取這些凸輪軸傳感器的輸出值的平均值可以獲得 用于第j次迭代的每個(gè)排氣凸輪軸位置PEX(j)，其中一個(gè)例子由等式3給出 原始位置-獲知模塊172反復(fù)更新排氣凸輪軸原始位置估計(jì)值。每個(gè)檢測(cè)到的位 置可用來生成更新的平均值?？杀O(jiān)控平均值之間的變化或從平均值到平均值的變化。原始 位置-獲知模塊172監(jiān)控這些變化以確定這些變化什么時(shí)候降低到預(yù)定范圍內(nèi)。當(dāng)這些變 化在預(yù)定范圍之內(nèi)時(shí)，可終止生成排氣凸輪軸原始位置估計(jì)值或非活動(dòng)凸輪軸原始位置估 計(jì)值。舉例來說，在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)估計(jì)值之間的變化小于預(yù)定閾值時(shí)，終止生成非活動(dòng) 凸輪軸位置估計(jì)值，如等式4所給出的，式中△ Hth是預(yù)定閾值。HEX(k)-HEX(k-l) | < AHth(4)在另一示例實(shí)施例中，當(dāng)?shù)g的變化始終小于預(yù)定數(shù)目的連續(xù)迭代的預(yù)定閾 值時(shí)，終止生成非活動(dòng)凸輪軸原始位置估計(jì)值。在步驟212，ECM 110監(jiān)控排氣凸輪軸定相是否啟用。當(dāng)在步驟212未啟用排氣凸 輪軸定相時(shí)，控制進(jìn)入步驟214以啟用排氣凸輪軸定相。否則，控制進(jìn)入步驟215。在步驟 209、211、213或214之后，控制還進(jìn)入步驟215。在步驟213，ECM 110可檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造?？捎蓤D2的診斷模塊126執(zhí)行步驟 213。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)模式期間，在確定非活動(dòng)凸輪軸原始位置之后，ECM 110可使用粗略的 誤構(gòu)造診斷方法檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造。在粗略的誤構(gòu)造診斷方法中，ECM獲得在當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī) 點(diǎn)火循環(huán)期間所確定的非活動(dòng)凸輪軸的原始位置估計(jì)值和來自前次發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)的存 儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的活動(dòng)凸輪軸的原始位置估計(jì)值。ECM 110可根據(jù)這些原始位置估計(jì)值連同 在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)測(cè)得的這兩個(gè)凸輪軸之間的起動(dòng)相對(duì)位置一起，檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造。當(dāng)在 發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)之后的當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)期間確定活動(dòng)凸輪軸的原始位置時(shí)，可改進(jìn)粗略的 誤構(gòu)造診斷。在步驟215，ECM 110監(jiān)控是否完成進(jìn)氣凸輪軸原始位置-獲知。當(dāng)確定進(jìn)氣凸輪 軸的原始位置時(shí)，完成進(jìn)氣凸輪軸原始位置-獲知。當(dāng)沒有確定進(jìn)氣凸輪軸原始位置時(shí)，控 制進(jìn)入步驟216。在步驟216，ECM 110監(jiān)控凸輪軸停車狀態(tài)用于更新凸輪軸原始位置(或多個(gè))。 根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷和/或溫度可確定凸輪軸停車狀態(tài)。根據(jù)曲軸傳感器信號(hào)142a可 確定發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。根據(jù)來自MAP傳感器150的信號(hào)可確定負(fù)荷。根據(jù)來自溫度傳感器148的信號(hào)可確定溫度?？刂七M(jìn)入步驟218以在檢測(cè)凸輪軸停車狀態(tài)時(shí)執(zhí)行進(jìn)氣凸輪軸原始位 置-獲知。在步驟218，確定進(jìn)氣凸輪軸134的原始位置。進(jìn)氣凸輪軸134首先恢復(fù)到停車位 置。按照步驟211中的確定排氣凸輪軸136的原始位置的類似方法，圖2中的原始位置-獲 知模塊172執(zhí)行步驟218。當(dāng)確定了進(jìn)氣凸輪軸134的原始位置時(shí)，更新原始位置-獲知模 塊172中的數(shù)據(jù)狀況173以表明來自當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)的進(jìn)氣凸輪軸134的原始位置的 可用性。在步驟218之后，控制進(jìn)入步驟219然后結(jié)束。在一個(gè)實(shí)施例中，ECM 110可利用當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)的進(jìn)氣和排氣凸輪軸原始 位置來檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造。在步驟216，ECM 110可檢測(cè)凸輪軸停車狀態(tài)，并且在步驟218， 確定進(jìn)氣和排氣凸輪軸的位置?，F(xiàn)在參照?qǐng)D5，其示出了描述確定進(jìn)氣和排氣凸輪軸134、136之間的起動(dòng)相對(duì)位 置的方法206的流程圖。ECM 110的控制可執(zhí)行方法206的相關(guān)步驟。方法200可開始于 步驟220。在步驟221，圖2的脈沖凹口模塊(pulse notch module) 225檢測(cè)曲軸傳感器信號(hào) 142a的第一脈沖凹口。曲軸脈沖凹口指的是，由于曲軸正時(shí)輪的輪齒之間的機(jī)械凹口或擴(kuò) 大間隙，曲軸傳感器信號(hào)例如曲軸傳感器信號(hào)142a的脈沖之間的擴(kuò)展低狀態(tài)。圖6示出了 示例性的曲軸脈沖凹口 244。與曲軸脈沖凹口有關(guān)的時(shí)間間隔可以等于與多個(gè)脈沖有關(guān)的 時(shí)間間隔。在示例的曲軸脈沖凹口 244中，與脈沖凹口有關(guān)的時(shí)間間隔等于兩個(gè)脈沖的時(shí) 間間隔。當(dāng)檢測(cè)第一脈沖凹口時(shí)，控制進(jìn)入步驟222。一檢測(cè)到有效位置脈沖，控制就向前 進(jìn)以確定進(jìn)氣凸輪軸與排氣凸輪軸之間的相對(duì)位置，而不等待發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件的發(fā)生。進(jìn) 氣凸輪軸與排氣凸輪軸之間的相對(duì)位置的確定不依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件。第一脈沖凹口的 成功檢測(cè)可代表用于控制向前進(jìn)行的有效位置脈沖。否則，控制停留在步驟221。在一個(gè)實(shí) 施例中，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)1到2次轉(zhuǎn)動(dòng)，在進(jìn)入步驟222之前控制可停留在步驟221。在步驟222，ECM 110執(zhí)行算法初始化。ECM 110可重置數(shù)據(jù)集計(jì)數(shù)器223和圖2 的起動(dòng)處理模塊122中的起動(dòng)相對(duì)位置AP的初始值。在步驟224，脈沖凹口模塊225檢測(cè)之后的曲軸脈沖凹口。當(dāng)檢測(cè)下一脈沖凹口 時(shí)，控制進(jìn)入步驟226。否則，控制停留在步驟226。在步驟226，ECM 110重置起動(dòng)處理模塊122的循環(huán)計(jì)數(shù)器227。方法206進(jìn)入步 驟228，在確定起動(dòng)相對(duì)位置A P之前，采集基于凸輪軸位置信號(hào)的凸輪軸位置數(shù)據(jù)集。在步驟228，ECM 110接收凸輪軸位置信號(hào)；這些位置信號(hào)包括由凸輪軸傳感器 138,140產(chǎn)生的脈沖。在一個(gè)實(shí)施例中，這些凸輪軸位置信號(hào)可包括進(jìn)氣凸輪軸長短脈沖 和排氣凸輪軸長短脈沖?？蓹z測(cè)各個(gè)長短脈沖中從高向低狀態(tài)的脈沖轉(zhuǎn)變以確定凸輪軸位 置。起動(dòng)處理模塊122中的脈沖轉(zhuǎn)變模塊229檢測(cè)凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變。在一個(gè)實(shí)施例中，每個(gè)進(jìn)氣凸輪軸傳感器信號(hào)138a和每個(gè)排氣凸輪軸傳感器信 號(hào)140a可包括每次凸輪軸旋轉(zhuǎn)的多個(gè)長脈沖和多個(gè)短脈沖，圖6示出了一些例子。進(jìn)氣凸 輪軸傳感器信號(hào)138a包括長脈沖，例如進(jìn)氣脈沖A 240a和進(jìn)氣脈沖B 240b。進(jìn)氣凸輪軸 傳感器信號(hào)138a包括短脈沖，例如進(jìn)氣脈沖C 240c和進(jìn)氣脈沖D 240d。排氣凸輪軸傳感 器信號(hào)140a包括長脈沖，例如排氣脈沖A 242a和排氣脈沖B 242b。排氣凸輪軸傳感器信
13號(hào)140a包括短脈沖，例如排氣脈沖C 242c和排氣脈沖D 242d。進(jìn)氣凸輪軸長脈沖240a、240b分別在轉(zhuǎn)變位置Ain和Bin對(duì)于第一和第二長脈沖做 出轉(zhuǎn)變。進(jìn)氣凸輪軸短脈沖240c、240d分別在轉(zhuǎn)變位置Cin和Din對(duì)于第一和第二短脈沖做 出轉(zhuǎn)變。排氣凸輪軸長脈沖242a、242b分別在轉(zhuǎn)變位置Aex和Bex對(duì)于第一和第二長脈沖做 出轉(zhuǎn)變。排氣凸輪軸短脈沖242c、242d分別在轉(zhuǎn)變位置Cex和Dex對(duì)于第一和第二短脈沖做 出轉(zhuǎn)變。當(dāng)ECM 110檢測(cè)凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變時(shí)，記錄下與凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變相對(duì)應(yīng)的曲軸脈沖 計(jì)數(shù)。在步驟228，ECM 110還根據(jù)進(jìn)氣和排氣凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變生成各種脈沖轉(zhuǎn)變數(shù) 據(jù)。ECM 110根據(jù)所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)變位置確定第一長脈沖相對(duì)位置A A、第二長脈沖相對(duì)位置 AB、第一短脈沖相對(duì)位置AC和第二短脈沖相對(duì)位置AD:A A = Aex-Ain(5a)A B = Bex-Bin(5b)A C = Cex-Cin(5c)A D = Dex-Din(5d)在一個(gè)實(shí)施例中，第一長脈沖相對(duì)位置A A和第一短脈沖相對(duì)位置AC的測(cè)量發(fā) 生在曲軸脈沖凹口上。由于凹口中缺失的曲軸脈沖，與AA和AC有關(guān)的脈沖計(jì)數(shù)和與AB 和AD有關(guān)的脈沖計(jì)數(shù)不一致。因此，AA和AC不參加數(shù)據(jù)處理用于確定起動(dòng)相對(duì)位置。 只使用AB和AD的數(shù)據(jù)確定起動(dòng)相對(duì)位置。在步驟230，ECM 110確定是否采集了全套凸輪軸信號(hào)數(shù)據(jù)用于處理。在一個(gè)實(shí)施 例中，當(dāng)記錄下了一組B6X、D6X、Bin和Din時(shí)，檢測(cè)全套凸輪軸信號(hào)數(shù)據(jù)。例如當(dāng)循環(huán)計(jì)數(shù)器 值為4的倍數(shù)時(shí)，可經(jīng)由循環(huán)計(jì)數(shù)器值檢測(cè)全套數(shù)據(jù)。當(dāng)采集到全套數(shù)據(jù)時(shí)，方法206進(jìn)入 步驟232以重置循環(huán)計(jì)數(shù)器，并且進(jìn)入步驟234使數(shù)據(jù)集計(jì)數(shù)器加1。在步驟236，根據(jù)進(jìn)氣和排氣凸輪軸的第二長脈沖轉(zhuǎn)變位置和第二短脈沖轉(zhuǎn)變位 置使用等式6更新起動(dòng)相對(duì)位置AP K是數(shù)據(jù)集計(jì)數(shù)器值，代表用于更新起動(dòng)相對(duì)位置AP的數(shù)據(jù)集的數(shù)量。在一個(gè)實(shí)施例中，在ECM 110執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件之前，執(zhí)行步驟228中的信號(hào)檢 測(cè)和步驟236中的數(shù)據(jù)計(jì)算。在另一個(gè)實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件之前完成步驟228中的 信號(hào)檢測(cè)，而在發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件開始之后可全部地或部分地執(zhí)行步驟236中的數(shù)據(jù)計(jì)算。在ECM 110在步驟236更新了起動(dòng)相對(duì)位置A P之后，ECM 110確定是否已經(jīng)完 成期望的迭代次數(shù)。當(dāng)在步驟238中數(shù)據(jù)集計(jì)數(shù)器值已經(jīng)達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，方法206在步 驟239退出；否則，獲得一套新數(shù)據(jù)并且從步驟224開始對(duì)其處理。在圖5A中，示出一種示例性方法228用于檢測(cè)凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變并采集凸輪軸相對(duì) 位置的數(shù)據(jù)集。在步驟250，ECM 110讀取當(dāng)前迭代的曲軸脈沖計(jì)數(shù)。對(duì)于每次迭代，ECM 110在步驟251、253、255和257遞歸式地評(píng)估這些狀態(tài)來檢測(cè)凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變。凸輪軸脈 沖轉(zhuǎn)變可以是凸輪軸長脈沖或短脈沖轉(zhuǎn)變。當(dāng)檢測(cè)凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變時(shí)，在步驟252、254、256和258為脈沖轉(zhuǎn)變記錄下曲軸脈
14沖計(jì)數(shù)以分別記錄相應(yīng)的位置。每當(dāng)檢測(cè)凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變和記錄數(shù)據(jù)時(shí)，使循環(huán)計(jì)數(shù)器加 1。在圖5的步驟230中使用循環(huán)計(jì)數(shù)器來確定是否采集了全套凸輪軸脈沖轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)?，F(xiàn)在還參照?qǐng)D7，其示出了用于檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造的方法218。出于說明的目的， 在本文中，進(jìn)氣凸輪軸134用作活動(dòng)凸輪軸，排氣凸輪軸136用作非活動(dòng)凸輪軸。在步驟 272,ECM 110讀取在步驟205中所確定的起動(dòng)相對(duì)位置AP和在步驟211中所確定的排氣 凸輪軸原始位置Hex。在步驟274，ECM 110讀取進(jìn)氣凸輪軸134的原始位置。在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)期間，進(jìn)氣 凸輪軸原始位置不能從當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火循環(huán)中獲得。當(dāng)數(shù)據(jù)狀況173表明難以獲得當(dāng)前點(diǎn) 火循環(huán)的HIN pres6nt時(shí)，ECM 110使用前次點(diǎn)火循環(huán)的進(jìn)氣原始位置數(shù)據(jù)HIN,vi。us設(shè)置進(jìn)氣 凸輪軸原始位置HIN，Hin = HINprevi0US(7)替換性地，當(dāng)HIN,esent可獲得時(shí)，ECM 110可使用當(dāng)前點(diǎn)火循環(huán)的進(jìn)氣凸輪軸原始 位置數(shù)據(jù)HIN—pres6nt設(shè)置進(jìn)氣凸輪軸原始位置HIN，HIN = HINpresent(8)根據(jù)本發(fā)明，通過將進(jìn)氣和排氣凸輪軸之間的原始位置之差與起動(dòng)相對(duì)位置進(jìn)行 比較可以檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造。在良好的發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)中，凸輪軸原始位置之差和起動(dòng)相 對(duì)位置彼此一致，且最小差異小于公差。當(dāng)正時(shí)元件中出現(xiàn)滑動(dòng)時(shí)，能夠通過凸輪軸原始位 置之差與起動(dòng)相對(duì)位置之間的差異來檢測(cè)滑動(dòng)。在步驟280，ECM 110根據(jù)進(jìn)氣和排氣凸輪軸原始位置HIN和HEX使用等式9確定 凸輪軸原始位置之差A(yù)H:AH = |Hex_Hin|(9)在步驟282，ECM 110根據(jù)凸輪軸原始位置之差A(yù)H和起動(dòng)相對(duì)位置AP確定差異 量數(shù)AVAV=|AH_AP|(10)在步驟284，差異量數(shù)AV還與差異閾值A(chǔ) VTH相比較來確定發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀 況。當(dāng)差異量數(shù)AV大于差異閾值A(chǔ)VTH時(shí)，在步驟286把發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀況設(shè)置成 FAIL,如果AV彡AVTH == >發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀況=FAIL (11)當(dāng)差異量數(shù)AV小于差異閾值A(chǔ) VTH時(shí)，在步驟288把發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀況設(shè)置 成 PASS，如果AV < AVTH == >發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀況=PASS (12)在一個(gè)實(shí)施例中，A VTH的值為15. 6度曲軸角。在另一實(shí)施例中，值可為 15. 6度減去預(yù)定誤差容限。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀況是“FAIL”時(shí)，可由診斷模塊126生成診斷故障碼(DTC)。 DTC發(fā)出警告以防止損害發(fā)動(dòng)機(jī)。本發(fā)明廣泛的教導(dǎo)能夠以多種形式實(shí)施。因此，盡管本發(fā)明包括特定例子，但是本 發(fā)明的真實(shí)范圍不會(huì)因此受到限制，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員通過研究附圖、說明書和下列權(quán) 利要求書，會(huì)顯而易見地理解其他改進(jìn)。
權(quán)利要求
一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件期間，當(dāng)?shù)谝煌馆嗇S處于第一原始位置而第二凸輪軸處于第二原始位置時(shí)，確定所述第一凸輪軸與所述第二凸輪軸之間的相對(duì)位置，其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于OFF狀態(tài)時(shí)，所述第一原始位置是所述第一凸輪軸相對(duì)于曲軸的第一預(yù)置角位置，所述第二原始位置是所述第二凸輪軸相對(duì)于所述曲軸的第二預(yù)置角位置；生成所述第一原始位置的第一估計(jì)值；以及根據(jù)所述相對(duì)位置、所述第一估計(jì)值和所述第二原始位置的第二估計(jì)值診斷發(fā)動(dòng)機(jī)的誤構(gòu)造。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述誤構(gòu)造包括連接在所述曲軸與所述第一凸 輪軸和所述第二凸輪軸中的至少一個(gè)之間的正時(shí)元件的滑動(dòng)。
3 .如權(quán)利要求1所述的方法，其中，在生成所述第一估計(jì)值之前確定所述相對(duì)位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，根據(jù)曲軸位置傳感器的有效位置脈沖的檢測(cè)確 定所述相對(duì)位置，并且其中，所述檢測(cè)獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件，并且其中，所述發(fā)動(dòng)機(jī)同步事件包括確定發(fā)動(dòng)機(jī)活塞相對(duì)于所述曲軸的位置。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括啟用對(duì)所述第二凸輪軸的定相，其中，所述誤構(gòu) 造的診斷包括確定所述第一估計(jì)值與所述第二估計(jì)值之間的第一差值，其中，在第一鑰匙點(diǎn)火循環(huán)期間生成所述第二估計(jì)值，在所述第一鑰匙點(diǎn)火循環(huán)之后 的第二鑰匙點(diǎn)火循環(huán)期間生成所述第一估計(jì)值；確定所述相對(duì)位置與所述第一差值之間的第二差值；以及 根據(jù)所述第二差值和誤構(gòu)造閾值確定發(fā)動(dòng)機(jī)誤構(gòu)造診斷狀況。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括檢測(cè)曲軸脈沖信號(hào)，其中，通過檢測(cè)所述曲軸脈沖信號(hào)在發(fā)動(dòng)機(jī)的N轉(zhuǎn)內(nèi)確定所述相對(duì)位置，N是整數(shù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述起動(dòng)事件之后生成所述第二原始位置的 第三估計(jì)值，其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速閾值時(shí)結(jié)束所述起動(dòng)事件。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述第三估計(jì)值的所述生成包括根據(jù)所述轉(zhuǎn)速、所述發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷和所述發(fā)動(dòng)機(jī)的溫度檢測(cè)所述第二凸輪軸的停車狀態(tài)；把所述第二凸輪軸移到所述第二原始位置；以及在所述第二凸輪軸處于所述第二原始位置之后生成所述第三估計(jì)值。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在確定所述相對(duì)位置之后以及在結(jié)束所述起動(dòng) 事件之前啟用對(duì)所述第二凸輪軸的定相，其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速大于轉(zhuǎn)速閾值時(shí)，結(jié)束所述起動(dòng)事件。
10.一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)，包括起動(dòng)處理模塊，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件期間，當(dāng)?shù)谝煌馆嗇S處于第一原始位置而第二凸輪 軸處于第二原始位置時(shí)，所述起動(dòng)處理模塊確定所述第一凸輪軸與所述第二凸輪軸之間的相對(duì)位置，其中，當(dāng)所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于OFF狀態(tài)時(shí)，所述第一原始位置是所述第一凸輪軸相對(duì)于曲 軸的第一預(yù)置角位置，所述第二原始位置是所述第二凸輪軸相對(duì)于所述曲軸的第二預(yù)置角 位置；后同步處理模塊，其生成所述第一原始位置的第一估計(jì)值，并且 確定所述第二原始位置的第二估計(jì)值的數(shù)值；以及診斷模塊，其根據(jù)所述相對(duì)位置、所述第一估計(jì)值以及所述數(shù)值診斷所述發(fā)動(dòng)機(jī)的誤 構(gòu)造。
全文摘要
本發(fā)明涉及凸輪軸位置測(cè)量和診斷，提供一種用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)的方法，包括在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)事件期間，當(dāng)?shù)谝煌馆嗇S處于第一原始位置而第二凸輪軸處于第二原始位置時(shí)，確定所述第一凸輪軸與所述第二凸輪軸之間的相對(duì)位置。所述第一原始位置是所述第一凸輪軸相對(duì)于曲軸的第一預(yù)置角位置。所述第二原始位置是所述第二凸輪軸相對(duì)于所述曲軸的第二預(yù)置角位置。該方法包括生成所述第一原始位置的第一估計(jì)值。該方法還包括根據(jù)所述相對(duì)位置、所述第一估計(jì)值和所述第二原始位置的第二估計(jì)值診斷發(fā)動(dòng)機(jī)的誤構(gòu)造。
文檔編號(hào)F01L1/344GK101876279SQ201010164380
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月15日
發(fā)明者A·P·巴納斯科, K·J·欽平斯基 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司