用于诊断可变排量发动机的系统和方法技术方案

本公开提供了“用于诊断可变排量发动机的系统和方法”。公开了用于确定气缸停用/重新激活装置的操作的系统和方法。在一个示例中，在发动机在不燃烧空气和燃料的情况下旋转时，选择发动机旋转方向以最大化通过所述发动机的空气流量。在所述发动机在不燃烧空气和燃料的情况下旋转时，评估一个或多个气缸气门停用机构的操作。

System and Method for Diagnosing Variable Displacement Engines

【技术实现步骤摘要】
用于诊断可变排量发动机的系统和方法
本公开涉及车辆发动机领域，并且更具体地涉及一种用于诊断可变排量发动机的系统和方法。
技术介绍
可以选择性地停用发动机的气缸以节省燃料，而其他气缸继续操作以推进车辆并保持发动机旋转。可以通过在整个发动机循环中(例如对于四冲程发动机是两转)将停用气缸的进气门和排气门保持在关闭状态而停用气缸。通过提高热效率和减少发动机泵送损失来提高保持激活的气缸的效率。响应于驾驶员需求扭矩和其他车辆工况，可以停用和重新激活选定气缸。例如，在低发动机负荷下，八缸发动机可以在四个气缸中燃烧空气和燃料。另一方面，在高的驾驶员需求状况期间，同一个八缸发动机可以在所有八个气缸中燃烧空气和燃料。在其他示例中，可以每次停用单个气缸，停用气缸的身份在滚动窗口上变化。通过这种方式，可变排量发动机(VDE)可以进入和退出气缸停用模式(也称为VDE模式)以适应不同的驾驶状况。随着时间推移和变化的车辆工况，可以增加选择性地激活和停用发动机气缸气门的一个或多个气门致动器的降级的可能性。由于局部碳沉积水平较高，所以排气门可能比进气门更容易泄漏。如果气门致动器机构出现故障并且气门没有正确密封，则燃料经济性受到影响，因为无法密封气缸导致泵送损失，这可能会抵消VDE操作的燃料经济性增益。由于燃烧事件在气门边缘周围释放大量热量，所以继续运行排气门因碳累积泄漏的发动机也可能会热损坏气门。当未被计算的空气和/或燃料蒸气从泄漏的气缸引导朝向排气催化剂时，也可能出现驾驶性问题。此外，排气排放可能会降低。因此，可以定期诊断VDE气门致动机构。Doering等人在US8,667,835中示出了一种示例性诊断。其中，基于发动机的连续进气事件中歧管压力的变化(例如，增加或减少)来指示VDE气门机构降级。具体地，当气门停用时，每个进气事件中歧管压力的变化与气缸的进气状态的命令变化相关。然而，专利技术人在此已经认识到这种方法的潜在问题。作为一个示例，因为该方法需要致动VDE机构，所以诊断VDE机构的机会是有限的。当平均发动机负荷为轻时，VDE机构通常在车辆在高速公路上行驶和/或巡航状况期间被激活。如果驾驶循环主要包括城市驾驶(频繁停车和起动)，或者如果发动机在重负荷下操作(诸如当牵引操作或承载重负荷时)，则在长持续时间内可能不会发生进入VDE模式的状况。因此，可能无法在驾驶循环中诊断VDE机构。用于诊断气缸气门停用机构的密封性能的其他示例性方法依赖于缸内压力测量。然而，此类方法可能需要昂贵的压力传感器。使进气状态的命令变化与感测到的扭矩变化相关的其他方法可能缺乏足够的清晰度和分辨率。例如，可能难以区分由于VDE机构降级导致的扭矩损失与可能导致扭矩损失的其他因素，诸如气缸失火、燃料喷射器降级或火花塞降级。更进一步地，当发动机操作时，用于检测气缸气门致动器降级的信噪比可能较低，因为排气再循环(EGR)、大气压力和其他发动机工况可能影响用于确定气门致动器降级的信号的信噪比。
技术实现思路
在一个示例中，上述问题可以至少部分地通过一种发动机操作方法解决，所述发动机操作方法包括：使发动机沿与加燃料的发动机旋转相反的方向不加燃料地旋转；以及响应于在不停用多个发动机气缸的气门的情况下感测到的进气歧管压力变化率小于不同于在停用所述多个发动机气缸中的至少一者的气门时感测到的另一进气歧管压力变化率的阈值而指示气门致动器降级。通过这种方式，在使用现有传感器时，可以更频繁且更可靠地诊断气缸气门致动器。作为示例，在自上一次熄火事件以来经过一段持续时间(例如，几小时)之后，并且当发动机关闭时，可以将发动机控制模块从睡眠模式唤醒。然后，发动机可以沿与发动机在燃烧空气和燃料时旋转的方向相反的方向不加燃料地旋转。例如，发动机可以经由联接到电动H桥电路的电动马达反向旋转。反向旋转导致进气门和排气门发生反向作用，导致空气从排气歧管经由排气门汲取并经由进气门进入进气歧管中。可以在所有气缸的气门机构都在作用中的情况下，诸如经由现有的进气歧管压力传感器(MAP传感器)，建立基线进气歧管流量和相关稳态歧管压力。然后，气缸可以整体停用以将发动机转换为VDE模式。例如，可以命令关闭8缸发动机的4个气缸的气门以将发动机转换到VDE模式(例如，可以命令关闭一个发动机组的4个气缸，而另一发动机组的4个气缸保持在作用中)。在一半气缸操作以对进气歧管进行“充气”的情况下，预期达到先前建立的基线流量所需的时间常数较大。如果在VDE模式下实现目标压力/流量的时间常数比非VDE模式下的时间常数长，则可以推断出气门机构起作用。否则，如果VDE模式下的时间常数与非VDE模式下的时间常数基本上相同，则可以推断被命令关闭的气缸中的至少一者的气门机构降级。在可选的示例中，诸如在发动机被配置为根据定义模式(滚动VDE)单独停用气缸的情况下，可以通过滚动方式单独地停用每个气缸，并且每当气缸停用时就可以建立时间常数增加的一组曲线。响应于当特定气缸被命令关闭时该组曲线中的间隙，可以指示相应气缸的VDE机构的降级。在更进一步的示例中，另外地或可选地，在唤醒之后，控制器可以将具有可疑排气门问题的气缸停放在其中进气门打开并且据称排气门关闭的位置。然后，控制器可以使联接到进气歧管的电动增压器(诸如，联接到涡轮增压器或电动机械增压器的进气压缩机的电动马达)沿与当发动机增压操作时压缩机旋转的方向相反的方向旋转。例如，电动增压器可以经由联接到H桥电路的电动马达反向旋转。将电动增压器操作时的进气歧管空气流量(诸如经由MAP传感器或MAF传感器感测到的)与给定气缸的基线流量(诸如在发动机测试期间电动增压器以相同转速运行时建立的基线流量)进行比较。高于基线流量指示排气门在被命令关闭时未完全密封。在一个示例中，响应于发动机迟滞性能，控制器可以执行基于反向发动机旋转的诊断以识别潜在降级的气缸机构。然后，控制器可以执行基于反向压缩机旋转的诊断以从可疑气缸中确定降级的气缸机构的身份。可选地，控制器可以基于包括电池荷电状态或电池电压的发动机工况来在诊断之间进行选择。所述选择也可以基于环境压力或大气压力。通过这种方式，通过使发动机或电动进气压缩机经由电机反向旋转并且在发动机旋转时测量发动机空气流量，可以提供确定一个或多个气缸气门致动器机构是否降级的技术效果。具体地，由于进气门正时与排气门正时之间的固有差异，与发动机沿前向方向旋转时相比，反向旋转可以提供增加的空气流量通过发动机。增加的空气流量可以提供改善的信噪比，使得可以改善气门致动器诊断。此外，通过发动机的较高空气流速可以允许发动机以较低转速旋转，同时仍能够可靠地检测气缸气门致动器降级。较低转速可以节省电池电量，从而提高燃料经济性。在发动机不燃烧燃料时执行诊断的技术效果是也消除了不良燃烧和降级的燃料喷射器或火花塞的干扰效应。通过在发动机处于VDE模式时使用MAP(或MAF)传感器来确定反向旋转期间的进气空气流量廓线，可以将现有传感器重新用于VDE诊断，从而降低系统成本和复杂性。通过将VDE模式下一个或多个可疑气缸的空气流量与发动机在所有气缸都在作用中的情况下操作时建立的基线空气流量进行比较，可以高保真地识别停用气缸的泄漏排气门，从而允许缓解将为相关气缸指定的动作。应当理解的是，上述
技术实现思路
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【技术保护点】
1.一种发动机方法，其包括：使发动机沿与加燃料的发动机旋转相反的方向不加燃料地旋转；以及响应于在不停用多个发动机气缸的气门的情况下感测到的进气歧管压力变化率小于不同于在停用所述多个发动机气缸中的至少一者的气门时感测到的另一进气歧管压力变化率的阈值而指示气门致动器降级。

【技术特征摘要】
2018.02.09 US 15/893,4351.一种发动机方法，其包括：使发动机沿与加燃料的发动机旋转相反的方向不加燃料地旋转；以及响应于在不停用多个发动机气缸的气门的情况下感测到的进气歧管压力变化率小于不同于在停用所述多个发动机气缸中的至少一者的气门时感测到的另一进气歧管压力变化率的阈值而指示气门致动器降级。2.如权利要求1所述的方法，其中在自熄火事件以来已经过阈值持续时间之后，所述发动机不加燃料地旋转，所述方法还包括在所述阈值持续时间之后唤醒发动机控制器以保持比较器电路醒着。3.如权利要求2所述的方法，其还包括响应于所述指示而在所述熄火事件之后的点火事件期间调整发动机操作，所述调整包括禁止停用所述多个发动机气缸中气门致动器降级的一个或多个发动机气缸。4.如权利要求2所述的方法，其还包括响应于所述指示，而通过使电动压缩机沿与增压发动机操作期间的压缩机旋转相反的方向旋转同时保持所述发动机静止来确认所述多个发动机气缸中气门致动器降级的一个或多个发动机气缸的身份。5.如权利要求4所述的方法，其中使所述压缩机反向旋转同时保持所述发动机静止包括停放所述多个发动机气缸中降级的气门致动器停放在进气门打开并且排气门关闭的位置的一个发动机气缸。6.如权利要求4所述的方法，其中所述确认包括响应于在所述使所述压缩机反向旋转期间测量的进气歧管空气流量高于阈值歧管空气流量而指示所述停放气缸中的排气门烟粒累积。7.如权利要求4所述的方法，其中所述发动机和所述压缩机中的每一者经由电机沿所述相反方向旋转，其中所述使所述发动机或所述压缩机沿所述相反方向旋转包括将联接到所述电机的所述反向电路致动到其中供应给所述电机的电压反向极化的设定。8.如权利要求1所述的方法，其中所述进气歧管压力变化率、所述另一进气歧管压力变化率和所述进气歧管空气流量中的每一者经由进气歧管空气流量计而感测，所述空气流量计包括歧管压力传感器和空气流量传感器中的一者。9.如权利要求1所述的方法，其中在不停用多个发动机气缸的气门的情况下感测到的所述进气歧管压力变化率包括用于在使所述发动机旋转时进气歧管中达到稳态压力水平的第一时间常数，并且其中在停用所述多个发动机气...

【专利技术属性】
技术研发人员：艾德·M·杜道尔，
申请(专利权)人：福特全球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US