用于檢測可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)及其檢測方法相關申請的交叉引用本申請要求2012年5月9日提交的韓國專利申請第10-2012-0049139號的優(yōu)先權，該申請的全部內容結合于此用于通過該引用的所有目的。技術領域本發(fā)明涉及用于檢測可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)及其檢測方法。

背景技術：
內燃機通過使燃燒室中的燃料在吸入腔室內的空氣媒介中燃燒而產生動力。進氣門由凸輪軸操作以吸入空氣，并且在進氣門打開時將空氣抽入燃燒室內。此外，排氣門由凸輪軸操作，并且在排氣門打開時將燃燒氣體從燃燒室排出。進氣門和排氣門的最佳操作取決于發(fā)動機的轉速。亦即，氣門的最佳升程或最佳打開/關閉時機取決于發(fā)動機的轉速。為了實現(xiàn)取決于發(fā)動機轉速的這種最佳氣門操作，已經開展了各種研究。例如，已經展開對能夠根據(jù)發(fā)動機速度而實現(xiàn)不同升程的可變氣門升程(VVL)裝置的研究。盡管可變氣門升程裝置具有多個優(yōu)點，但是難以檢測可變氣門升程裝置的操作錯誤。公開于該發(fā)明背景技術部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

技術實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的各個方面涉及提供用于檢測可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)及其檢測方法，其具有通過檢測由于氣門關閉引起的振動來檢測可變氣門升程裝置的故障的優(yōu)點。在本發(fā)明的一個方面，一種用于檢測可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)可以包括：發(fā)動機，所述發(fā)動機設置有所述可變氣門升程裝置以控制氣門的升程；振動傳感器，所述振動傳感器檢測在關閉所述氣門時產生的振動，并且該振動傳感器輸出了相對應的振動信號；以及控制部分，所述控制部分接收所述振動信號，并且該控制部分根據(jù)在預先確定的曲柄角內檢測的振動信號來確定所述可變氣門升程裝置的故障。所述振動傳感器設置于發(fā)動機的氣缸蓋。所述控制部分檢測在低升程模式中在第一曲柄角內關閉氣門時的振動信號和在高升程模式中在第二曲柄角內關閉氣門時的振動信號中的其中一個振動信號，以及控制部分確定可變氣門升程裝置的操作模式。在低升程模式中，當所述其中一個振動信號對應于第二曲柄角時，控制部分確定可變氣門升程裝置的故障。在高升程模式中，當所述其中一個振動信號對應于第一曲柄角時，控制部分確定可變氣門升程裝置的故障。所述氣門為進氣門。所述氣門為排氣門。在本發(fā)明的另一方面，用于檢測可變氣門升程裝置的故障的方法可以包括：將所述可變氣門升程裝置的模式從第一模式改變?yōu)榈诙Ｊ?；確定檢測窗口以檢測所述第二模式中的振動峰值；在所述檢測窗口中檢測所述振動峰值；以及根據(jù)在所述檢測窗口中是否檢測到所述振動峰值來確定所述可變氣門升程裝置的故障，其中當發(fā)動機所設置的氣門關閉時產生所述振動峰值，且其中所述檢測窗口預先確定為設置于發(fā)動機的曲軸的曲柄角。當在所述檢測窗口內未檢測到振動峰值時，可變氣門升程裝置被確定為存在故障。所述第一模式為低升程模式，第二模式為高升程模式。所述第一模式為高升程模式，第二模式為低升程模式。多個檢測窗口被預先確定為多個曲柄角以檢測設置于所述發(fā)動機的每個氣缸的多個氣門的振動峰值。振動峰值通過安裝至發(fā)動機的氣缸蓋的振動傳感器而被檢測。所述氣門為進氣門。所述氣門為排氣門。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案，由于可變氣門升程裝置的改變模式可以通過檢測由于關閉氣門引起的振動而被檢測到，因此可以實現(xiàn)故障的精確檢測。即使多個氣缸的一個氣缸的一個氣門處出現(xiàn)故障，該故障也可被容易地檢測。本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特性和優(yōu)點，這些特性和優(yōu)點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。附圖說明圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測設置于發(fā)動機的可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)的圖。圖2A-2B為顯示可變氣門升程裝置的操作的圖，可向其應用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測操作錯誤的系統(tǒng)和方法。圖3為顯示進氣門的氣門關閉/打開時間的圖，可向其應用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測操作錯誤的系統(tǒng)和方法。圖4為顯示四氣缸四沖程發(fā)動機的進氣門的位置的圖，可向其應用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測操作錯誤的系統(tǒng)和方法。圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在低升程模式中進氣門的振動峰值位置的圖。圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在高升程模式中進氣門的振動峰值位置的圖。圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案由低升程模式轉變?yōu)楦呱棠Ｊ降哪Ｊ睫D變中檢測窗口的圖。圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案由高升程模式轉變?yōu)榈蜕棠Ｊ降哪Ｊ睫D變中檢測窗口的圖。應當了解，所附附圖并非按比例地顯示了本發(fā)明的基本原理的圖示性的各種特征的略微簡化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設計特征包括例如具體尺寸、方向、位置和外形將部分地由具體所要應用和使用的環(huán)境來確定。在這些圖形中，貫穿附圖的多幅圖形，附圖標記引用本發(fā)明的同樣的或等同的部分。具體實施方式下面將詳細提及本發(fā)明的各個實施方案，這些實施方案的實例被顯示在附圖中并描述如下。盡管本發(fā)明將與示例性實施方案相結合進行描述，但是應當意識到，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方案。下面將參考附圖對本發(fā)明的示例性實施方案進行詳細描述。本領域技術人員將意識到，可以對所描述的實施方案進行各種不同方式的修改，所有這些修改將不脫離本發(fā)明的精神或范圍。對于解釋本發(fā)明并不必要的部件的描述將被略去，并且在本說明書中同樣的構成元件由同樣的附圖標記表示。此外，除非有清楚地相反描述，否則單詞“包括”和變體如“包含”或“包含有”將被理解為暗示了包括所述元件但是不排除任何其他元件。圖1為顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測設置于發(fā)動機的可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)的圖。參見圖1，四沖程發(fā)動機的各個沖程-進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程將活塞45的往復運動改變?yōu)榍S40的旋轉。發(fā)動機的進氣門35和排氣門36控制氣缸內進氣和排氣的流動并牢固密封氣缸。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)可以應用于具有各種氣門類型的發(fā)動機。進氣門35和排氣門36根據(jù)曲軸40的旋轉而打開和關閉。可變挺桿32可以實現(xiàn)低升程模式和高升程模式。可變挺桿32將作為可變氣門升程裝置的一個實例加以描述。根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)據(jù)此可以應用于其他類型的可變氣門升程裝置。振動傳感器20安裝至氣缸蓋25。振動傳感器20檢測關閉時氣門35和36的振動，并將相應的信號輸出至控制部分10。振動傳感器20可以為壓電傳感器、光纖傳感器、移動線圈型振動傳感器、地震型傳感器、磁感應型位移傳感器等。控制部分10可以為ECU(發(fā)動機控制單元)，其控制發(fā)動機的整個工作過程。控制部分10利用振動信號檢測并確定可變氣門升程裝置的故障?？刂撇糠?0根據(jù)在預先確定的曲柄角內是否檢測到進氣門35的關閉的振動信號來檢測并確定可變氣門升程裝置的故障。曲柄角指的是曲軸40的旋轉角。用于檢測可變氣門升程裝置的故障的方法將在下文詳細描述。自然地，控制部分10根據(jù)在預先確定的曲柄角內是否檢測到排氣門36的關閉的振動信號來檢測并確定可變氣門升程裝置的故障。圖2A-2B為顯示可變氣門升程裝置的操作的圖，根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測操作錯誤的系統(tǒng)和方法可應用至該裝置。參見圖2A-2B，可變氣門升程裝置包括凸輪軸31、設置于凸輪軸31的低升程凸輪311和高升程凸輪312，以及可變挺桿32?？勺兺U32包括內挺桿體321和外挺桿體322。外挺桿體322總是接觸高升程凸輪312，內挺桿體321選擇性地接觸低升程凸輪311。與內挺桿體321連接的進氣門35設置有彈簧座331?？粘虖椈?32設置在外挺桿體322和彈簧座331之間以偏置外挺桿體322。掣子銷323設置于外挺桿體322并根據(jù)向其提供的液壓選擇性地插入內挺桿體321中。當掣子銷323插入內挺桿體321中時，如圖2A所示，可變氣門升程裝置可以實現(xiàn)高升程模式，進氣門35根據(jù)高升程凸輪312的旋轉打開和關閉。當掣子銷323與內挺桿體321分開時，如圖2B所示，可變氣門升程裝置可以實現(xiàn)低升程模式，進氣門35根據(jù)低升程凸輪311的旋轉打開和關閉。在此情況下，外挺桿體322進行空程運動。下文中，通過檢測進氣門35關閉時產生的振動信號來對進氣門35的故障的檢測方法進行描述。自然地，檢測方法可通過檢測排氣門36關閉時產生的振動信號而應用于檢測排氣門36的故障。圖3為顯示進氣門的氣門關閉/打開時間的圖，其可應用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測操作錯誤的系統(tǒng)和方法。參見圖3，例如在低升程模式中進氣門35的開角(IVO-L)(其示出了進氣門35的打開時間)可以為距離上止點TDC23度。例如在低升程模式中進氣門35的閉角(IVC-L)(其示出了進氣門35的關閉時間)可以為距離下止點BDC17度。例如在高升程模式中進氣門35的開角(IVO-H)(其示出了進氣門35的打開時間)可以為距離上止點TDC7度。例如在高升程模式中進氣門35的閉角(IVC-H)(其示出了進氣門35的關閉時間)可以為距離下止點BDC67度。如果上止點TDC對應于曲柄角0的0度，則下止點BDC對應于曲柄角的180度。在低升程模式中，進氣門35在曲柄角為197度時關閉，在高升程模式中，進氣門35在曲柄角為247度時關閉。當進氣門35關閉時，進氣門35與氣門座之間的沖擊力產生振動。因此，控制部分10利用振動傳感器20檢測在曲柄角197度或曲柄角247度時是否發(fā)生振動，接著確定可變氣門升程裝置在低升程模式或高升程模式中工作。亦即，控制部分10檢測在低升程模式中進氣門35關閉時第一曲柄角處的振動信號，或者在高升程模式中進氣門35關閉時第二曲柄角處的振動信號，接著確定可變氣門升程裝置的操作模式。當在低載荷情況或相對低的車速的情況下，在低升程模式中操作可變氣門升程裝置時，可以檢測曲柄角247度附近的振動信號。在該情況下，控制部分10確定可變氣門升程裝置的故障。相反地，當在高載荷情況或相對高的車速下，在高升程模式中操作可變氣門升程裝置時，可以檢測曲柄角197度附近的振動信號。在該情況下，控制部分10確定可變氣門升程裝置的故障。圖4為顯示四氣缸四沖程發(fā)動機的進氣門的位置的圖，可向其應用根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案的用于檢測操作錯誤的系統(tǒng)和方法。如下所示的表1示出了四循環(huán)和四沖程發(fā)動機的沖程。<表1>第一氣缸第二氣缸第三氣缸第四氣缸進氣壓縮排氣爆炸壓縮爆炸進氣排氣爆炸排氣壓縮進氣排氣進氣爆炸壓縮發(fā)動機的每個氣缸的爆炸或做功沖程的順序如下：第一氣缸-第三氣缸-第四氣缸-第二氣缸。發(fā)動機的每個氣缸的進氣沖程的順序也是如下：第一氣缸-第三氣缸-第四氣缸-第二氣缸。亦即，如圖4所示，進氣門的打開和關閉依次為第一氣缸-第三氣缸-第四氣缸-第二氣缸。如果上止點TDC為曲柄角0，則在低升程模式中進氣門的閉角如下：第一氣缸為197度，第三氣缸為377度，第四氣缸為557度，第二氣缸為737度。在高升程模式中進氣門的閉角如下：第一氣缸為247度，第三氣缸為427度，第四氣缸為607度，第二氣缸為787度。在正常情況下，在進氣門的閉角處由于進氣門和氣門座之間的沖擊力產生振動。亦即，在低升程模式和高升程模式中，在不同曲柄角處檢測到由振動傳感器20檢測的振動峰值。在低升程模式中產生的示例振動峰值示于圖5中，在高升程模式中產生的示例振動峰值示于圖6中。圖5是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在低升程模式中進氣門的振動峰值位置的圖。參見圖5，在正常情況下，控制部分10檢測低升程模式中曲柄角17度、197度、377度和557度處的振動峰值。圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案在高升程模式中進氣門的振動峰值位置的圖。參見圖6，在正常情況下，控制部分10檢測高升程模式中曲柄角67度、247度、427度和607度處的振動峰值。圖7是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案由低升程模式轉變?yōu)楦呱棠Ｊ降哪Ｊ睫D變中檢測窗口的圖。參見圖7，當可變氣門升程裝置的操作模式從低升程模式改變?yōu)楦呱棠Ｊ綍r，振動峰值的產生位置由曲柄角17度、197度、377度和557度改變?yōu)榍?7度、247度、427度和607度。控制部分10預先確定檢測窗口以檢測高升程模式中的振動峰值。檢測窗口意指用于檢測振動峰值的曲柄角的預先確定的范圍。亦即，檢測窗口為包括進氣門的閉角的曲柄角的預先確定的范圍。如圖所示，作為一個實例，檢測高升程模式中第二氣缸的振動峰值的第二檢測窗口W2H可預先確定為曲柄角57-77度。作為一個實例，檢測高升程模式中第一氣缸的振動峰值的第一檢測窗口W1H可預先確定為曲柄角237-257度。作為一個實例，檢測高升程模式中第三氣缸的振動峰值的第三檢測窗口W3H可預先確定為曲柄角417-437度。作為一個實例，檢測高升程模式中第四氣缸的振動峰值的第四檢測窗口W4H可預先確定為曲柄角597-617度。如上所述，控制部分10確定四個檢測窗口W2H、W1H、W3H和W4H以檢測高升程模式中的振動峰值。如果控制部分10無法檢測到各個檢測窗口W2H、W1H、W3H和W4H內的振動峰值，則控制部分10確定可變氣門升程裝置的故障。如果在四個檢測窗口W2H、W1H、W3H和W4H的一個檢測窗口內未檢測到振動峰值，則控制部分10確定對應于檢測窗口的一個氣缸的可變氣門升程裝置的故障。例如，如果在第三檢測窗口W3H內未檢測到振動峰值，則控制部分10確定第三氣缸的進氣門通常不改變?yōu)楦呱棠Ｊ?。圖8是顯示根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方案由高升程模式轉變?yōu)榈蜕棠Ｊ降哪Ｊ睫D變中檢測窗口的圖。參見圖8，當可變氣門升程裝置的操作模式從高升程模式改變?yōu)榈蜕棠Ｊ綍r，振動峰值的產生位置由曲柄角67度、247度、427度和607度改變?yōu)榍?7度、197度、377度和557度?？刂撇糠?0預先確定檢測窗口以檢測低升程模式中的振動峰值。如圖所示，作為一個實例，檢測低升程模式中第二氣缸的振動峰值的第二檢測窗口W2L可預先確定為曲柄角7-27度。作為一個實例，檢測低升程模式中第一氣缸的振動峰值的第一檢測窗口W1L可預先確定為曲柄角187-207度。作為一個實例，檢測低升程模式中第三氣缸的振動峰值的第三檢測窗口W3L可預先確定為曲柄角367-387度。作為一個實例，檢測低升程模式中第四氣缸的振動峰值的第四檢測窗口W4L可預先確定為曲柄角547-567度。如上所述，控制部分10確定四個檢測窗口W2L、W1L、W3L和W4L以檢測低升程模式中的振動峰值。如果控制部分10不能檢測各個檢測窗口W2L、W1L、W3L和W4L內的振動峰值，則控制部分10確定可變氣門升程裝置的故障。例如，如果在第三檢測窗口W3L內未檢測到振動峰值，則控制部分10確定第三氣缸的進氣門通常不改變?yōu)榈蜕棠Ｊ?。如果控制部?0檢測振動信號，且可變氣門升程裝置的當前操作模式與振動信號不符，則控制部分10可產生或輸出故障以警告駕駛者。在本發(fā)明的示例性實施方案中，高升程模式和低升程模式的所述各個氣門關閉/打開時間、各個檢測窗口等被描述作為示例性實施方案。因此高升程模式和低升程模式的各個氣門關閉/打開時間、檢測窗口等針對各個發(fā)動機類型加以確定。在本發(fā)明的示例性實施方案中，為了更好地理解和易于描述，描述四氣缸發(fā)動機。然而，用于檢測可變氣門升程裝置的故障的系統(tǒng)和方法可以應用于設置有可變氣門升程裝置的發(fā)動機。為了方便解釋和精確限定所附權利要求，術語“上”、“下”、“內”和“外”被用于參考附圖中所顯示的這些特征的位置來描述示例性實施方式的特征。前面對本發(fā)明具體示例性實施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案并進行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍旨在由所附權利要求書及其等價形式所限定。