可变气门操作系统的监视和诊断技术方案

公开了一种用于监视可变气门操作装置的操作并诊断其中的故障的系统。该系统具有摇臂组件，该摇臂组件包括：第一臂；第二臂，第一和第二臂安装在第一端；液压地操作的锁闩组件，该锁闩组件用于在锁定时将第一臂固定在第二臂上。锁闩可由远程装置操作。摇臂组件在液压间隙调节器(HLA)上枢转。控制通道将所述液压阀与所述锁闩连接。压力传感器定位在控制通道或HLA中并形成指示所感测的压力的信号。(控制单元)读取来自压力传感器的信号并确定摇臂组件的故障。该系统还可采用监视摇臂组件的状态的非接触式换能器。该系统还采用监视发动机气门位置以判断摇臂组件的故障的气门杆位置传感器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优先权要求本申请要求以下美国临时专利申请的优先权：2012年4月30日提交的、题为“用于利用油控制阀的控制通道或控制通道端口中的压力诊断可变气门升程系统的故障的方法(METHOD TO DIAGNOSE THE MALFUNCTION OF A VARIABLE VALVE LIFT SYSTEM USING PRESSURE IN THE CONTROL GALLERY OR IN THE CONTROL GALLERY PORT OF THE OIL CONTROL VALVE)”的系列号61/640,705(卷号EATN-0207-P01)；2012年4月30日提交的、题为“用于利用给送间隙调节器间隙补偿的液压通道中的油压诊断可变气门操作系统的故障的方法(METHOD TO DIAGNOSE THE MALFUNCTION OF A VARIABLE VALVE ACTUATION SYSTEM USING OIL PRESSURE OF THE HYDRAULIC GALLERY THAT FEEDS THE LASH ADJUSTER LASH COMPENSATION)”的系列号61/640,707(卷号EATN-0208-P01)；2012年4月30日提交的、题为“用于监视可变气门操作系统的摇臂是正常转换还是已发生故障的方法(METHODS TO MONITOR WHETHER A ROCKER ARM OF A VARIABLE VALVE ACTUATION SYSTEM IS SWITCHING NORMALLY OR HAS MALFUNCTIONED)”的系列号61/640,709(卷号EATN-0209-P01)；2012年4月30日提交的、题为“用于气门位置反馈的仪表化气门导管和用于排放系统诊断的控制装置(INSTRUMENTED VALVE GUIDE FOR VALVE POSITION FEEDBACK AND CONTROL FOR EMISSIONS SYSTEM DIAGNOSIS)”的系列号61/640,713(卷号EATN-0210-P01)；和2013年3月1日提交的、题为“改进的分立可变气门升程装置和方法(Improved Discrete Variable Valve Lift Device and Methods)”的系列号61/771,769(卷号EATN-0202-P01)，各申请的全文通过引用并入本文。本申请还要求以下美国非临时专利申请的优先权：2013年4月22日提交的系列号13/868,068(卷号EATN-0210-U01)“用于气门杆位置感测的系统、方法和装置(SYTEMS,METHODS,AND DEVICES FOR VALVE STEM POSITION SENSING)”，该美国临时申请的全文通过引用并入本文。
本申请涉及用于内燃发动机且更具体地用于更有效的新颖可变气门操作转换摇臂系统的摇臂设计。
技术介绍
与增加的燃料消耗和温室气体排放、全世界的上升的能量成本和对更低的运行成本的需求有关的全球环境和经济担忧正在促进法律规章和消费者需求的转变。随着这些规章和需求变得更严格，必须开发和实施先进的发动机技术以实现期望益处。图1B示出当今使用的若干气门机构布置结构。在I型(21)和II型(22)两种布置结构中，带有一个或多个气门操作桃尖30的凸轮轴位于发动机气门29上方(顶置凸轮)。在I型(21)气门机构中，顶置凸轮桃尖30经液压气门间隙调节器(HLA)812直接驱动气门。在II型(22)气门机构中，顶置凸轮桃尖30驱动摇臂25，且摇臂的第一端在HLA 812上枢转，而第二端操作气门29。在III型(23)中，摇臂28的第一端跨置在凸轮桃尖30上并位于其上方，而摇臂30的第二端操作气门29。随着凸轮桃尖30旋转，摇臂围绕固定的轴31枢转。HLA 812可以在气门杆头29与摇臂28之间实施。在V型(24)中，凸轮桃尖30使用推杆27间接驱动摇臂26的第一端。HLA 812被显示为在凸轮桃尖30与推杆27之间实施。摇臂26的第二端操作气门29。随着凸轮桃尖30旋转，摇臂围绕固定的轴31枢转。如图1A还示出的，预计作为整个市场的百分比示出的对汽车发动机中的II型(22)气门机构的行业预测为2019年生产的最普遍的构型。引入了专注于II型(22)气门机构的技术——其通过减少摩擦损失、泵吸损失和热损失来提高汽油发动机的整体效率——以最佳地利用发动机内的燃料。这些可变气门操作(VVA)技术之中的一部分已经被引入并记载于文献中。VVA装置可以是可变气门升程(VVL)系统、诸如在此通过引用全文并入的在2012年6月25日提交的美国专利申请No.13/532,777“单桃尖的停闭摇臂(Single Lobe Deactivating Rocker Arm)”中描述的气缸停闭(CDA)系统、或其它气门操作系统。如所指出的，这些机构被开发成提高发动机的性能、燃料经济性和/或降低其排放。几类VVA摇臂组件包括位于外摇臂内的内摇臂，所述外摇臂和内摇臂使用扭力弹簧偏压在一起。锁闩在处于锁定位置时使内摇臂和外摇臂两者整体移动。当解锁时，允许摇臂彼此独立地移动。转换摇臂允许通过在锁定状态与解锁状态之间交替来控制气门操作，其通常包括如上所述的内臂和外臂。在一些情形中，这些臂与不同的凸轮桃尖如低升程桃尖、高升程桃尖和无升程桃尖接合。需要用于以适合内燃发动机的运转的方式转换摇臂模式的机构。用来改变II型汽油发动机的运转并提高其燃料经济性的VVA技术的一个示例为离散可变气门升程(DVVL)，有时也称为DVVL转换摇臂。DVVL通过使用发动机气门限制发动机气缸进气流量而工作，所述发动机气门利用离散气门升程状态与标准“部分油门”的关系。美国环境保护署(EPA)证实了在使用应用于各种乘用车发动机的DVVL时燃料经济性提高了4％。美国能源部发起的较早报告列举了DVVL将燃料经济性提高4.5％的益处。由于汽车大部分处于通常巡航运转期间的“部分油门”，所以在最大限度地减少这些油门损失时可以实现大幅的燃料经济性提高。目前，需要更有效地操作并与现有的摇臂设计相比具有增加的能力的转换摇臂。
技术实现思路
一种先进的离散可变气门升程(DVVL)系统被设计成在单个摇臂中提供两种离散气门升程状态。所提出的方案的实施例涉及本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于诊断可变气门操作系统中的故障的系统，包括：摇臂组件，所述摇臂组件包括：具有第一端的第一臂；第二臂，所述第二臂的第一端可枢转地连接到所述第一臂；用于在锁定时将所述第一臂固定至所述第二臂的液压操作的锁闩组件；加压流体源；联接到所述加压流体源的液压阀，所述液压阀适于向液压操作的锁闩提供至少两种不同压力的流体，所述锁闩能通过远程装置操作；将所述液压阀连接到所述锁闩的通道；位于所述通道中的压力传感器，所述压力传感器适于产生指示所述通道中的压力的信号；联接到所述液压阀和所述压力传感器的控制单元，所述控制单元适于：读取来自所述压力传感器的信号；以及基于来自所述传感器的信号来识别所述锁闩的运动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.30 US 61/640,707;2012.04.30 US 61/640,705;1.一种用于诊断可变气门操作系统中的故障的系统，包括：
摇臂组件，所述摇臂组件包括：
具有第一端的第一臂；
第二臂，所述第二臂的第一端可枢转地连接到所述第一臂；
用于在锁定时将所述第一臂固定至所述第二臂的液压操作的锁闩
组件；
加压流体源；
联接到所述加压流体源的液压阀，所述液压阀适于向液压操作的
锁闩提供至少两种不同压力的流体，所述锁闩能通过远程装置操作；
将所述液压阀连接到所述锁闩的通道；
位于所述通道中的压力传感器，所述压力传感器适于产生指示所述通
道中的压力的信号；
联接到所述液压阀和所述压力传感器的控制单元，所述控制单元适于：
读取来自所述压力传感器的信号；以及
基于来自所述传感器的信号来识别所述锁闩的运动。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
感测发动机运转参数；以及
操作所述液压阀。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
基于从所述压力传感器接收的信号来确定所述锁闩何时已被操作且不
移动而指示故障。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
基于从所述压力传感器接收的信号来计算所述锁闩的速率。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
计算所述锁闩何时移动得比预定的可接受速率慢，从而指示故障。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
储存事先计算出的锁闩速率并随着时间推移确定速率变化以确定锁闩
不会在预定的可接收时间段内作出响应的概率。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
基于测定的时间与来自所述传感器的压力信号的关系的斜率来计算所
述锁闩的速率。
8.一种诊断可变气门操作系统的故障的方法，包括以下步骤：
提供摇臂组件，所述摇臂组件具有至少两个枢转地连接的臂，所述臂
具有液压地操作的锁闩，所述锁闩在锁定时将所述臂固定在一起；
改变提供给所述锁闩的流体的压力；
感测在一定时间段提供给所述锁闩的流体的压力；
由感测的压力计算所述锁闩是否已移动。
9.根据权利要求8所述的方法，还包括以下步骤：
由感测出的压力计算所述锁闩的速率。
10.根据权利要求8所述的方法，其中，所述由感测的压力计算所述
锁闩是否已移动的步骤包括以下步骤：
形成时间与感测出的压力的速率曲线的关系，
由所述时间与压力曲线的关系计算指示所述锁闩的速率的曲线的斜
率。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述锁闩的速率被用来预测
所述锁闩何时不会在预定时间窗口内锁定。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，所述锁闩的速率被用来预测
所述锁闩何时不会在预定锁定窗口内作出响应。
13.一种用于诊断可变气门操作系统中的故障的系统，包括：
具有充填有流体的腔室的液压间隙调节器(HLA)；
具有适于在所述HLA上枢转的第一端的摇臂组件，所述摇臂组件能
够处于第一模式和第二模式中的一种模式下；所述摇臂组件包括：
具有第一端的第一臂；
第二臂，所述第二臂的第一端可枢转地连接到所述第一臂；
锁闩组件，所述锁闩组件用于在第一模式下锁定时将所述第一臂固定
在所述第二臂上并用于在第二模式解锁时允许所述第一臂相对于所述第二
臂移动；
联接到所述HLA腔室的压力传感器，所述压力传感器适于产生指示
所述HLA腔室内的流体压力的压力指示信号；和
联接到所述液压阀和所述压力传感器的控制单元，所述控制单元适于：
接收来自所述压力传感器的压力指示信号；以及
至少部分基于所述压力指示信号来判断故障。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
通过将预先储存的压力指示信号与所产生的压力指示信号进行比较来
判断故障。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
将所述预先储存的压力指示信号与所产生的压力指示信号进行比较并
确定以下中的至少一者：
压力事件的时间推移；
事件发生率的变化；
意料之外的突然压力瞬变；和
压力事件的幅度的总体变化。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
具有指示期望模式的预先储存的信息；
由所述压力指示信号确定当前模式；
将所述期望模式与当前模式进行比较；并且
在所述期望模式与所述当前模式不相等的情况下判断发生故障。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
确定在预定时间段的故障次数以确定故障率。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述控制单元还适于：
判断所述故障率是否超过预定故障率。
19.一种诊断可变气门操作系统的故障的方法，包括以下步骤：
提供具有流体腔室的液压间隙调节器(HLA)；
提供摇臂组件，所述摇臂组件具有适于在所述HLA上枢转的第一端，
其中所述摇臂组件具有至少两个枢转地连接的臂，所述臂具有液压地操作
的锁闩，所述锁闩在锁定时将各所述臂固定在一起，
当所述摇臂组件操作时，在所述HLA的流体腔室内产生压力指示信
号；
基于所述压力指示信号来判断故障。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述判断故障的步骤包括以
下步骤：
将预先储存的压力指示信号与所产生的压力指示信号进行比较以判断
故障。
21.根据权利要求19所述的方法，其中，所述判断故障的步骤包括以
下步骤：
将预先储存的压力指示信号与所产生的压力指示信号进行比较，以及
由比较确定以下中的至少一者：
压力事件的时间推移；
事件发生率的变化；
意料之外的突然压力瞬变；和
压力事件的幅度的总体减小。
22.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：
获取指示所述摇臂组件的期望状态的预先储存的信息；
由所产生的压力指示信号计算所述摇臂组件的当前状态；
将所述期望状态与所述当前状态进行比较；以及
确定所述期望状态何时与所述当前状态不匹配。
23.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：
确定在预定时间段的故障次数以确定故障率；以及
判断所计算出的故障率是否超过预定的最大故障率。
24.根据权利要求20所述的方法，还包括以下步骤：
随着时间推移计算多个故障率；
确定所述故障率的趋势；以及
如果所述趋势上升，则估计所述故障率何时将达到预定的不可接受的
故障率。
25.根据权利要求14所述的系统，还包括：
第一凸轮桃尖，所述第一凸轮桃尖具有适于旋转并驱动所述第一臂的
鼻状点；
第二凸轮桃尖，所述第二凸轮桃尖具有适于旋转并驱动所述第二臂的
鼻状点；
其中，所述控制单元还适于：
感测压力尖峰是否大致在所述第一凸轮桃尖的鼻状点与所述第一
臂接触时发生，从而指示所述摇臂组件处于所述第一状态。
26.根据权利要求14所述的系统，还包括：
第一凸轮桃尖，所述第一凸轮桃尖具有适于旋转并驱动所述第一臂的
鼻状点；
第二凸轮桃尖，所述第二凸轮桃尖具有适于旋转并驱动所述第二臂的
鼻状点；
其中，所述控制单元还适于：
感测压力尖峰是否大致在所述第二凸轮桃尖的鼻状点与所述第二
臂接触时发生，从而指示所述摇臂组件处于所述第二状态。
27.一种用于监视内燃发动机的运转的系...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·R·祖尔费斯，R·博伊丘克，B·K·范德森，D·B·特鲁戴尔，M·W·希尔德布兰德特，D·J·尼耳森，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US