專利名稱：發(fā)動機(jī)運(yùn)動檢測系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及檢測內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)運(yùn)動的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
這部分內(nèi)容僅僅提供和本發(fā)明相關(guān)的背景信息，可能并不 構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。內(nèi)燃機(jī)包括控制進(jìn)入發(fā)動機(jī)的空氣流的進(jìn)氣門凸輪軸?？?氣混合著燃料，并在氣缸內(nèi)燃燒。該燃燒驅(qū)動活塞，而活塞接著驅(qū)動 曲軸從而產(chǎn)生驅(qū)動轉(zhuǎn)矩。燃燒產(chǎn)生的廢氣在排氣門凸輪軸的控制下被 排出發(fā)動機(jī)。 —個(gè)或多個(gè)傳感器檢測凸輪軸和/或曲軸的轉(zhuǎn)動。傳感器信 號指示發(fā)動機(jī)是否在轉(zhuǎn)動，從而指示發(fā)動機(jī)是否在工作。診斷程序被 執(zhí)行以確認(rèn)傳感器和發(fā)動機(jī)的工作。在一些情況下，當(dāng)發(fā)動機(jī)開始轉(zhuǎn) 動時(shí)診斷程序并未運(yùn)行，這可能會阻止發(fā)動機(jī)啟動。在另外一些情況 下，當(dāng)發(fā)動機(jī)停止轉(zhuǎn)動時(shí)診斷程序會發(fā)生故障。這可能會導(dǎo)致對故障 的不正確檢測，從而可能影響操縱性能。

發(fā)明內(nèi)容
因此，提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包 括發(fā)動機(jī)運(yùn)動模塊，該模塊基于凸輪軸運(yùn)動和曲軸運(yùn)動從N種發(fā)動機(jī) 轉(zhuǎn)動模式中進(jìn)行選擇，其中N是大于2的整數(shù)，并且所述N種轉(zhuǎn)動 模式中至少有一種是輔助旋轉(zhuǎn)模式。診斷模塊基于所選的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動 模式來使能一個(gè)或多個(gè)發(fā)動機(jī)診斷模式。通過本文的描述，更多的適用范圍將變得顯而易見。應(yīng)該 被理解的是，描述和特定示例僅僅用于說明本發(fā)明，而并非意圖限制 本發(fā)明的范圍。


本文中所描述的附圖僅僅用于說明本發(fā)明，而并非意圖以
4任何方式限制本發(fā)明的范圍。圖1是包括了才艮才,
統(tǒng)的車輛的原理框圖。
圖2是對才;
行說明的數(shù)據(jù)流圖。圖3是義
虞型進(jìn)
行說明的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖。
具體實(shí)施例方式以下描述本質(zhì)上僅僅是舉例說明，并非意圖限制本發(fā)明、
應(yīng)用或使用。應(yīng)該被理解的是，所有附圖中對應(yīng)的參考數(shù)字表示相似 或?qū)?yīng)的零件和特征。在本文中使用時(shí)，術(shù)語"模塊"是指專用集成
電路(ASIC)、電子電路、用于執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)軟件或固件程序的處 理器(共享的、專用的或成組的)和存儲器、組合邏輯電路，和/或其 它適合的且提供所述功能的組件?，F(xiàn)在參照圖1,示例性的車輛10包括驅(qū)動變速器14的發(fā) 動機(jī)12。變速器M可以是自動或手動變速器，其可被發(fā)動機(jī)12通過 相應(yīng)的轉(zhuǎn)矩變換器或離合器16驅(qū)動。發(fā)動機(jī)12包括N個(gè)汽缸18。 盡管圖1示出了 4個(gè)汽缸(N-4),但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到的是，發(fā)動才幾12 可以包括額外的或較少的汽缸18。例如，具有4、 5、 6、 8、 10、 12、 和16個(gè)汽缸的發(fā)動機(jī)是可以被設(shè)想的?？諝馔ㄟ^節(jié)流閥20進(jìn)入發(fā)動 機(jī)12,并且和燃料一起在汽缸18中燃燒。發(fā)動機(jī)12包括燃料噴射器(未示出)，該噴射器用來噴射 燃料，所述燃料在其通過進(jìn)氣門被吸入汽缸18時(shí)和空氣混合。通過 進(jìn)氣閥22選擇性的打開和閉合使得空氣/燃料混合物能夠進(jìn)入汽缸 18。該進(jìn)氣閥位置通過進(jìn)氣門凸輪軸24進(jìn)行調(diào)節(jié)。活塞(未示出) 在汽缸18內(nèi)壓縮空氣/燃料混合物?；鸹ㄈ?6點(diǎn)燃空氣/燃料混合物， 從而驅(qū)動汽缸18內(nèi)的活塞?；钊?qū)動曲軸(未示出)從而產(chǎn)生驅(qū)動 轉(zhuǎn)矩。當(dāng)排氣閥30處于開啟位置時(shí)，汽缸18內(nèi)的燃燒廢氣通過排氣 歧管28被擠壓出去。排氣閥位置通過排氣門凸輪軸32進(jìn)行調(diào)節(jié)。廢 氣在排氣系統(tǒng)(未示出)內(nèi)被處理。盡管描述了單個(gè)的進(jìn)氣閥22和排氣 閥30，但應(yīng)當(dāng)理解的是，發(fā)動機(jī)12可以每個(gè)汽缸18包括多個(gè)進(jìn)氣閥22和排氣閥30。車輛10進(jìn)一步包括起動電動機(jī)38和電池40。起動電動機(jī) 38工作在電動機(jī)模式。當(dāng)其工作在電動機(jī)模式時(shí)，起動電動機(jī)38由 電池40提供能量。起動電動機(jī)38提供正轉(zhuǎn)矩以幫助發(fā)動機(jī)12轉(zhuǎn)動 或轉(zhuǎn)動曲柄，直到該發(fā)動4幾12可以在自身的動力下工作為止?？梢?被理解的是，電池40也可給除起動電動機(jī)38之外的其它車輛部件提 供能量。凸輪軸位置傳感器41基于進(jìn)氣門凸輪軸24或排氣門凸輪 軸32的轉(zhuǎn)動，或同時(shí)基于所述兩者的轉(zhuǎn)動，而產(chǎn)生凸輪軸位置信號。 曲軸位置傳感器42基于曲軸(未示出)的轉(zhuǎn)動而產(chǎn)生曲軸位置信號。 控制模塊44接收以上所述信號，并且基于本發(fā)明的發(fā)動機(jī)運(yùn)動檢測 方法和系統(tǒng)來檢測發(fā)動機(jī)12的運(yùn)動。然后，控制才莫塊44基于本發(fā)明 的發(fā)動機(jī)運(yùn)動沖企測方法和系統(tǒng)更適當(dāng)?shù)?丸行診斷方法?！銇碚f，發(fā)動機(jī)運(yùn)動4企測方法和系統(tǒng)識別凸輪軸運(yùn)動、 曲軸運(yùn)動、起動電動機(jī)掛擋分別和診斷發(fā)動機(jī)的方法之間的關(guān)系?；?于這些關(guān)系，發(fā)動機(jī)運(yùn)動^r測方法和系統(tǒng)確定發(fā)動機(jī)12的工作模式 為如下之一，例如，開始轉(zhuǎn)動、產(chǎn)生動力，和停止轉(zhuǎn)動。基于發(fā)動機(jī) 的工作模式，控制模塊44可適當(dāng)?shù)厥鼓馨l(fā)動機(jī)診斷方法。例如，當(dāng) 發(fā)動機(jī)12將要停止時(shí)控制模塊44可停止診斷方法。當(dāng)發(fā)動機(jī)12啟 動時(shí)，控制模塊44可執(zhí)行診斷方法。當(dāng)曲軸位置傳感器42沒有確切 報(bào)告邊界時(shí)，控制模塊44可以報(bào)告發(fā)動機(jī)12正在運(yùn)動?，F(xiàn)在參照圖2,該數(shù)據(jù)流圖說明了可被嵌入到控制模塊44 之內(nèi)的發(fā)動機(jī)運(yùn)動檢測系統(tǒng)46的各種實(shí)施例。沖艮椐本發(fā)明的發(fā)動機(jī) 運(yùn)動^f企測系統(tǒng)46的各種實(shí)施例可包括嵌入到控制模塊44之內(nèi)的許多 子模塊。正如能夠被理解的那樣，示出的子模塊可被組合和/或進(jìn)一步 分解，從而同樣地檢測發(fā)動機(jī)運(yùn)動和診斷故障。發(fā)動機(jī)運(yùn)動4全測系統(tǒng) 46的輸入可從車輛10 (圖1 )檢測到，也可從車輛10 (圖1 )內(nèi)的其 它控制模塊(未示出)接收，和/或決定于控制模塊44內(nèi)的其它子模 塊(未示出)。在各個(gè)實(shí)施例中，圖2中的控制模塊包括運(yùn)動檢測模 塊50、診斷模塊52、和起動器控制模塊54。運(yùn)動檢測模塊50接收下列信號作為輸入曲軸信號56、 凸輪軸信號58、可源于曲軸信號的發(fā)動機(jī)的速度信號60、可源于凸輪軸信號的發(fā)動機(jī)速度61、同步命令62,以及起動電動才幾狀態(tài)64。 運(yùn)動檢測模塊50基于發(fā)動機(jī)運(yùn)動檢測模型68來確定發(fā)動機(jī)工作模式 66。如圖3所示，該狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖描述了發(fā)動機(jī)運(yùn)動檢測模型68,該模 型可在運(yùn)動檢測模塊50 (圖2)內(nèi)被實(shí)施。發(fā)動機(jī)運(yùn)動檢測模型68 可包括一個(gè)或多個(gè)狀態(tài)。每一個(gè)狀態(tài)代表發(fā)動機(jī)的一個(gè)特定的工作模 式，例如，該狀態(tài)可以是(并不局限于此)"輔助旋轉(zhuǎn)，，模式70、"凸 輪軸和曲軸停止，，模式72、"曲軸停止"模式74、"未持續(xù)旋轉(zhuǎn)，，模 式76、"旋轉(zhuǎn)"模式78、和"驟燃"模式80。每個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換由一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換條件所支配。在一 個(gè)實(shí)例中，當(dāng)曲軸信號56 (圖2)顯示曲軸沒有運(yùn)動并且凸輪軸信號 58 (圖2)顯示凸輪軸24或32 (圖1 )沒有運(yùn)動時(shí)，狀態(tài)可在"凸輪 軸和曲軸停止"模式72開始。當(dāng)曲軸信號56 (圖2)顯示曲軸已經(jīng) 開始運(yùn)動，或者凸輪軸信號58 (圖2)顯示凸輪軸已經(jīng)開始運(yùn)動時(shí)， 狀態(tài)可經(jīng)由82從所述"凸輪軸和曲軸停止"模式72轉(zhuǎn)換到"輔助旋 轉(zhuǎn)，，模式70。當(dāng)源于曲軸傳感器的發(fā)動機(jī)速度60 (圖2)或者源于凸 輪軸傳感器的發(fā)動機(jī)速度61大于發(fā)動機(jī)速度閾值時(shí)，該狀態(tài)可經(jīng)由 84從"輔助旋轉(zhuǎn)"模式70轉(zhuǎn)換到"驟燃"模式80。否則，當(dāng)凸輪軸 信號58 (圖2)顯示凸輪軸沒有運(yùn)動并且曲軸信號56 (圖2)顯示曲 軸沒有運(yùn)動時(shí)，該狀態(tài)可經(jīng)由86轉(zhuǎn)換回"凸輪軸和曲軸停止'，模式 72。當(dāng)源于曲軸傳感器的發(fā)動機(jī)速度60 (圖2)已經(jīng)在該發(fā)動 機(jī)速度閾值之上持續(xù)了預(yù)定的時(shí)間量(例如，大于一定的時(shí)間或者次 數(shù)閾值)或者預(yù)定的氣缸沖程數(shù)之時(shí)，該狀態(tài)可經(jīng)由88從"驟燃" 模式80轉(zhuǎn)換到"旋轉(zhuǎn)"模式78。否則，當(dāng)源于曲軸傳感器的發(fā)動機(jī) 速度60 (圖2)和源于凸輪軸傳感器的發(fā)動機(jī)速度61掉到該發(fā)動機(jī) 速度閾值之下時(shí)，狀態(tài)可經(jīng)由卯從"驟燃(flare)"模式80轉(zhuǎn)換回到
"輔助旋轉(zhuǎn)"模式70。當(dāng)源于曲軸傳感器的發(fā)動機(jī)速度60(圖2)和源于凸輪軸 傳感器的發(fā)動機(jī)速度61都小于發(fā)動機(jī)速度閾值時(shí)，狀態(tài)可經(jīng)由92從
"旋轉(zhuǎn)"模式78轉(zhuǎn)換到"未持續(xù)旋轉(zhuǎn)，，模式76。該狀態(tài)可從"未持 續(xù)旋轉(zhuǎn)，，模式76經(jīng)由94轉(zhuǎn)換到"旋轉(zhuǎn)"模式78，或經(jīng)由96轉(zhuǎn)換到
"曲軸停止"模式74,或經(jīng)由98轉(zhuǎn)換到"凸輪軸和曲軸停止"模式72。例如，當(dāng)源于曲軸傳感器的發(fā)動機(jī)速度60 (圖2)或者源于凸輪 軸傳感器的發(fā)動機(jī)速度61升至發(fā)動機(jī)速度閾值之上時(shí)，該狀態(tài)可經(jīng) 由94從"未持續(xù)旋轉(zhuǎn)"模式76轉(zhuǎn)換回到"旋轉(zhuǎn)"模式78。當(dāng)曲軸信 號56 (圖2)顯示曲軸沒有運(yùn)動并且"曲柄同步源命令"62并未失效 時(shí)，該狀態(tài)可經(jīng)由96從"未持續(xù)旋轉(zhuǎn)"模式76轉(zhuǎn)換到"曲軸停止" 模式74。當(dāng)"曲柄同步源命令"62 (圖2)失效并且凸輪軸信號58 (圖2)顯示凸輪軸沒有運(yùn)動時(shí)，狀態(tài)可經(jīng)由98從"未持續(xù)旋轉(zhuǎn)"模 式76轉(zhuǎn)換到"凸輪軸和曲軸停止，，模式72。狀態(tài)可從"曲軸停止"模式74轉(zhuǎn)換到以下模式之一"未 持續(xù)旋轉(zhuǎn)，，模式76、"輔助旋轉(zhuǎn)，，模式70以及"凸輪軸和曲軸停止" 模式72。例如，當(dāng)曲軸信號56 (圖2)顯示曲軸現(xiàn)在正在運(yùn)動時(shí)，狀 態(tài)可經(jīng)由100從"曲軸停止"模式74轉(zhuǎn)換到"未持續(xù)旋轉(zhuǎn)"模式76。 當(dāng)起動電動機(jī)38被命令運(yùn)行時(shí)，狀態(tài)可經(jīng)由102從"曲軸停止"模 式轉(zhuǎn)換到"輔助旋轉(zhuǎn)"模式。當(dāng)曲軸信號56 (圖2)顯示曲軸沒有運(yùn) 動并且凸輪軸信號58 (圖2)顯示凸輪軸沒有運(yùn)動時(shí)，該狀態(tài)可經(jīng)由 104從"曲軸停止"模式74轉(zhuǎn)換到"凸輪軸和曲軸停止"模式72。返回參見圖2,起動器控制模塊54基于發(fā)動機(jī)工作模式66 控制起動電動機(jī)38 (圖1 )運(yùn)行。例如， 一旦起動電動機(jī)38 (圖1 ) 被命令運(yùn)行，起動器控制模塊54保持起動電動機(jī)38 (圖1)掛上檔。 診斷模塊52基于起動電動機(jī)狀態(tài)64和發(fā)動機(jī)工作模式66執(zhí)行一個(gè) 或多個(gè)發(fā)動機(jī)診斷方法。例如，起動電動機(jī)掛擋就需要允許診斷模塊 去檢測凸輪軸位置傳感器41或曲軸位置傳感器42中的故障。正如能夠理解的那樣，當(dāng)曲軸傳感器或者凸輪軸傳感器中 任意一個(gè)由于故障而不可用時(shí)，發(fā)動才幾運(yùn)動^r測;漠型仍能正確地工 作?，F(xiàn)在，根據(jù)前文所述，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識到，本發(fā) 明廣泛的教示可以通過各種形式來實(shí)施。因此，盡管聯(lián)系其特定的實(shí) 例對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明的真實(shí)范圍不應(yīng)該被局限于此， 因?yàn)樵趯Ω綀D、說明書以及所附權(quán)利要求的研究之上，其它的改進(jìn)對 技術(shù)人員而言將變得顯而易見。
權(quán)利要求
1. 一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)，包括發(fā)動機(jī)運(yùn)動模塊，該發(fā)動機(jī)運(yùn)動模塊基于凸輪軸運(yùn)動和曲軸運(yùn)動從N種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式中進(jìn)行選擇，其中N是大于2的整數(shù)，并且所述N種轉(zhuǎn)動模式中至少有一種是輔助旋轉(zhuǎn)模式；以及診斷模塊，該模塊基于所選的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式來使能一個(gè)或多個(gè)發(fā)動機(jī)診斷模式。
2. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)所述凸輪軸運(yùn)動和 所述曲軸運(yùn)動之一;f皮;f企測到時(shí)，所述發(fā)動纟幾運(yùn)動一莫塊選擇所述輔助S走轉(zhuǎn)模式。
3. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)運(yùn)動模塊 基于發(fā)動機(jī)速度和凸輪軸速度從所述N種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式中進(jìn)行選擇。
4. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)運(yùn)動模塊 基于起動電動機(jī)的工作狀態(tài)從所述N種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式中進(jìn)行選擇。
5. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述發(fā)動機(jī)運(yùn)動模塊 基于當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式從所述N種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式中進(jìn)行選擇。
6. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述N種轉(zhuǎn)動模式中至少有一種是驟燃模式。
7. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述N種轉(zhuǎn)動模式 中至少有一種是未持續(xù)旋轉(zhuǎn)模式。
8. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述N種轉(zhuǎn)動模式 中至少一種是曲柄停止模式。
9. 如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述N種轉(zhuǎn)動模式 中至少一種是旋轉(zhuǎn)模式。
10. —種檢測發(fā)動4幾轉(zhuǎn)動的方法，包括基于凸輪軸運(yùn)動和曲軸運(yùn)動從N種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動才莫式中進(jìn)行選擇， 其中N是大于2的整數(shù)，并且所述N種轉(zhuǎn)動模式中至少有一種是輔 助旋轉(zhuǎn)模式；以及基于所選的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式來使能一個(gè)或多個(gè)發(fā)動機(jī)診斷模式。
11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述選擇包括，當(dāng)凸輪軸運(yùn)動和曲軸運(yùn)動之一被檢測到時(shí)，選擇所述輔助旋轉(zhuǎn)模式。
12. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述N種轉(zhuǎn)動模式中至少有一種是驟燃模式，并且所述選擇包括基于源自曲軸傳感器 的發(fā)動機(jī)速度和源自凸輪軸傳感器的發(fā)動機(jī)速度來選擇所述驟燃模式。
13. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述N種轉(zhuǎn)動模 式中至少有一種是旋轉(zhuǎn)模式，并且所述選擇包括基于發(fā)動機(jī)速度和經(jīng) 受燃燒的汽缸數(shù)來選擇所述旋轉(zhuǎn)模式。
14. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述N種轉(zhuǎn)動模 式中至少有一種是未持續(xù)旋轉(zhuǎn)模式，并且所述選擇包括基于源自曲軸 軸信號的發(fā)動機(jī)速度和源自凸輪軸速度的發(fā)動機(jī)速度來選擇未持續(xù) 選擇模式。
15. 如權(quán)利要求IO所述的方法，其特征在于，所述選擇包括基于 當(dāng)前發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式從所述N種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式中進(jìn)行選擇。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)運(yùn)動檢測系統(tǒng)和方法。具體地，提供了一種用于內(nèi)燃機(jī)的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)包括發(fā)動機(jī)運(yùn)動模塊，該模塊基于凸輪軸運(yùn)動和曲軸運(yùn)動從N種發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式中進(jìn)行選擇，其中N是大于2的整數(shù)，并且所述N轉(zhuǎn)動模式中至少有一種是輔助旋轉(zhuǎn)模式。診斷模塊基于所選的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)動模式來使能一個(gè)或多個(gè)發(fā)動機(jī)診斷模式。
文檔編號F02D41/22GK101520011SQ20091000441
公開日2009年9月2日 申請日期2009年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月25日
發(fā)明者J·A·雅各布斯, K·T·喬策福維奇 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司