技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于指示內(nèi)燃機(jī)中的多個(gè)凸輪軸狀態(tài)中的一個(gè)凸輪軸狀態(tài)的診斷法。本發(fā)明的各方面涉及一種方法、一種處理器或電子控制單元、一種發(fā)動(dòng)機(jī)和一種車輛。

背景技術(shù)：

已提出了用于提供尤其用于車輛的凸輪軸狀態(tài)的變化的系統(tǒng)，以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的工作特性。在一個(gè)示例中，凸輪軸具有提供相應(yīng)的低進(jìn)氣門(mén)升程和高進(jìn)氣門(mén)升程的雙廓線，并且因而允許一定范圍的氣門(mén)正時(shí)來(lái)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性和性能。相關(guān)的廓線通常是根據(jù)駕駛員的需求和其它相關(guān)參數(shù)而由基于發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)的微處理器來(lái)選擇。

已提出了用于切換凸輪廓線的許多裝置。一種解決方案提供了用于每個(gè)進(jìn)氣門(mén)的雙挺桿。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，每個(gè)挺桿在低升程凸輪廓線上操作，而當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)以高負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，能夠根據(jù)需要通過(guò)高壓供油而啟用高升程模式以接合高升程凸輪廓線。

ECU控制其它車輛系統(tǒng)，特別是用于將廢氣排放物減少至最少的系統(tǒng)，并且為此，需要用以確認(rèn)所需的凸輪軸狀態(tài)已生效的診斷法。在上面給出的示例中，由于挺桿本身可能發(fā)生故障，因此僅對(duì)通往挺桿的高壓油供應(yīng)的存在與否進(jìn)行監(jiān)測(cè)是不夠的。

因此，已提出對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣的成分——特別是氧含量——進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確認(rèn)所測(cè)量的值位于與所要求的凸輪軸狀態(tài)相關(guān)聯(lián)的范圍內(nèi)。ECU例如可以包括查詢表，該查詢表通過(guò)參照燃料供給和/或發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為每個(gè)凸輪軸狀態(tài)給出相對(duì)應(yīng)的值。

US-B-7621175公開(kāi)了一種對(duì)V形發(fā)動(dòng)機(jī)中的凸輪廓線切換系統(tǒng)的退化進(jìn)行檢測(cè)的方法，該方法比較了在受迫改變用于一個(gè)汽缸列的凸輪狀態(tài)期間的兩個(gè)汽缸列的排氣成分。例如，如果兩個(gè)排氣流中的氧濃度未改變，則可以推斷凸輪廓線切換系統(tǒng)在經(jīng)受受迫改變的汽缸列中已經(jīng)退化。通常情況下，由于電路或液壓回路中的故障，替代的凸輪狀態(tài)已不被采用。

在該裝置中，受迫改變能夠周期性地并且是在合適的發(fā)動(dòng)機(jī)操作狀態(tài)期間在短時(shí)間內(nèi)施加于每個(gè)汽缸列。

有利的是具有能夠?qū)Ω淖兊耐馆嗇S狀態(tài)的正確起作用進(jìn)行檢測(cè)的替代診斷法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種對(duì)多汽缸內(nèi)燃機(jī)的凸輪廓線切換系統(tǒng)的退化進(jìn)行檢測(cè)的方法，該方法包括下述步驟：

使所述內(nèi)燃機(jī)在凸輪廓線切換系統(tǒng)的一種狀態(tài)下運(yùn)行；

為第一汽缸子組提供引入燃料流量和排氣流量的相對(duì)應(yīng)的氧含量，以及

計(jì)算在限定的時(shí)間段內(nèi)通過(guò)第一汽缸子組的空氣質(zhì)量；

為第二汽缸子組提供引入燃料流量和排氣流量的相對(duì)應(yīng)的氧含量，并且計(jì)算在所述限定的時(shí)間段內(nèi)通過(guò)第二汽缸子組的空氣質(zhì)量；

將用于第一汽缸子組和第二汽缸子組的空氣質(zhì)量流量進(jìn)行比較以給出標(biāo)準(zhǔn)比率；

瞬間地迫使所述汽缸子組中的一個(gè)汽缸子組的凸輪廓線切換系統(tǒng)達(dá)到替代狀態(tài)；

對(duì)通過(guò)第一汽缸子組和第二汽缸子組的相對(duì)應(yīng)的空氣質(zhì)量進(jìn)行重新計(jì)算，并且比較所述重新計(jì)算的空氣流量以給出修正比率；

以及將所述標(biāo)準(zhǔn)比率與所述修正比率進(jìn)行比較以檢測(cè)其顯著改變。

特別地、但非排它性地，該方法適于具有呈兩個(gè)汽缸列布置的四個(gè)或更多個(gè)汽缸的V形發(fā)動(dòng)機(jī)(也稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī))，其中，每個(gè)汽缸列具有相應(yīng)的進(jìn)氣道和排氣道，并且每個(gè)汽缸列具有獨(dú)立地可操作的凸輪廓線切換系統(tǒng)。進(jìn)氣道可以由共用的源給送。本發(fā)明也適用于具有分組汽缸和用于每個(gè)組的獨(dú)立的凸輪廓線切換系統(tǒng)的直列式發(fā)動(dòng)機(jī)。

“瞬間”是指用于凸輪廓線切換系統(tǒng)產(chǎn)生通過(guò)相應(yīng)的汽缸的空氣質(zhì)量的可測(cè)量的變化所經(jīng)過(guò)足夠的最小時(shí)期。該時(shí)期將是發(fā)動(dòng)機(jī)特定的，并且能夠憑經(jīng)驗(yàn)確定。出于診斷目的，瞬間變化應(yīng)盡可能的短。

在一個(gè)實(shí)施方式中，凸輪廓線切換系統(tǒng)操作3-5秒，并且相對(duì)應(yīng)的排氣流量在5-8秒的時(shí)期內(nèi)進(jìn)行分析以逐步地對(duì)空氣流量的偏離進(jìn)行檢測(cè)并且返回至正常狀態(tài)。

在一種實(shí)施方式中，所述標(biāo)準(zhǔn)比率在與發(fā)動(dòng)機(jī)的低氣門(mén)升程模式相對(duì)應(yīng)的凸輪軸狀態(tài)下被提供，并且凸輪廓線切換系統(tǒng)被瞬間地迫使達(dá)到與用于計(jì)算所述修正比率的高氣門(mén)升程模式相對(duì)應(yīng)的凸輪軸狀態(tài)。

通常，標(biāo)準(zhǔn)比率可以顯示出在±5％范圍內(nèi)的空氣流量的差異，然而，所述修正比率可以顯示出在±15％范圍內(nèi)的空氣流量的差異。在本發(fā)明中，空氣流量比率的顯著變化指示凸輪廓線切換系統(tǒng)中未出現(xiàn)故障。

通常，該方法適用于節(jié)氣門(mén)關(guān)閉狀態(tài)，其中，凸輪軸狀態(tài)的瞬間變化不可能影響車輛的驅(qū)動(dòng)或不可能被駕駛員注意到。

凸輪軸狀態(tài)的用于一組汽缸的從低升程至高升程的瞬間受迫改變將為所切換的組引起減小的空氣流量，并且通過(guò)共享的進(jìn)氣增壓也可以為另一(未切換)組引起增大的空氣流量。因此，該受迫改變可以引起一個(gè)子組瞬間地具有濃的空氣/燃料混合物，然而，另一汽缸子組具有瞬間的稀薄空氣/燃料混合物。

典型的V字形汽油發(fā)動(dòng)機(jī)在每個(gè)汽缸組的排氣道中使用催化涂覆的基材以使尾氣排放最小化。這些排氣催化劑的有效操作通常要求排氣流保持為接近化學(xué)計(jì)量空燃比。為此，該發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)置有燃料供給的閉環(huán)反饋控制，然而，排氣道中的氧氣傳感器判定排氣是否具有指示非化學(xué)計(jì)量燃燒的氧含量。傳感器輸出用于對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料供給進(jìn)行連續(xù)地調(diào)整以補(bǔ)償稀薄的或濃的混合物——因而，通過(guò)催化劑的氣流量通常保持為化學(xué)計(jì)量或接近化學(xué)計(jì)量，并且能夠?qū)⒂泻ε欧盼餃p少至最少。

在燃料供給的閉環(huán)反饋控制中已經(jīng)取得了相當(dāng)大的進(jìn)展，但是該方法僅能夠在偏離目標(biāo)空燃比已被識(shí)別之后校正燃料供給。因此，下述是可能的是：如果在排氣空燃比中存在大的擾動(dòng)，則可能超過(guò)催化劑的存儲(chǔ)容量，并且即使閉環(huán)反饋控制是快速且精確的，一些不期望的排放物仍可能傳送到大氣。

在本發(fā)明的改型中，該方法還包括下述步驟：對(duì)第一汽缸子組和第二汽缸子組的燃料供給進(jìn)行調(diào)整，同時(shí)所述凸輪廓線切換系統(tǒng)處于替代性狀態(tài)下，以便獲得所需的排放特性。

因而，借助于例如通過(guò)參照將燃料供給與凸輪軸狀態(tài)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度、以及節(jié)氣門(mén)開(kāi)度相關(guān)聯(lián)的查詢表來(lái)為發(fā)動(dòng)機(jī)適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行燃料供給，能夠進(jìn)一步將有害排放物減至最少。再者，汽缸子組之間的空氣流量比率的顯著變化是凸輪廓線切換系統(tǒng)的正確起作用的指示。

作為通過(guò)第一汽缸子組和第二汽缸子組的空氣質(zhì)量的計(jì)算的一部分，該方法優(yōu)選地包括合并時(shí)間延遲以補(bǔ)償所測(cè)量的燃料量的供給與對(duì)位于發(fā)動(dòng)機(jī)的相應(yīng)排氣口下游的適當(dāng)排氣傳感器處的排氣流量的相對(duì)應(yīng)氧含量進(jìn)行檢測(cè)之間的時(shí)期。

作為限定測(cè)量計(jì)時(shí)的一部分，該方法還可以包括合并時(shí)間延遲以補(bǔ)償迫使替代凸輪狀態(tài)與檢測(cè)相對(duì)應(yīng)的排氣成分之間的時(shí)期。

本發(fā)明的有利特征在以下描述中及其所附的權(quán)利要求中被提及。

在該申請(qǐng)的范圍內(nèi)，可以設(shè)想的是在前述段落中、在權(quán)利要求中、以及/或在以下描述和附圖中提出的多個(gè)方面、實(shí)施方式、示例、特征和替代方案可以獨(dú)立地采用或以其任意組合采用。除非有不兼容的特征，否則在相關(guān)的一個(gè)實(shí)施方式中描述的特征適用于所有實(shí)施方式。

附圖說(shuō)明

現(xiàn)在將參照附圖、僅通過(guò)示例對(duì)本發(fā)明的一個(gè)或更多個(gè)實(shí)施方式進(jìn)行描述，在附圖中：

圖1為具有進(jìn)氣連接件、排氣連接件和燃料連接件的V形發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性端視圖；

圖2以圖解的方式示出了增加的燃料流量與相對(duì)應(yīng)的廢氣排放物檢測(cè)之間的時(shí)間延遲；以及

圖3以圖解的方式示出了在凸輪軸狀態(tài)的受迫改變期間空氣流量中的變化。

具體實(shí)施方式

圖1以示意性的截面圖示出了V形發(fā)動(dòng)機(jī)(10)，該V形發(fā)動(dòng)機(jī)(10)具有例如六個(gè)汽缸并且具有安裝至共用的曲軸箱(13)的左汽缸列和右汽缸列(11，12)。共用的供氣裝置(14)經(jīng)由相應(yīng)的進(jìn)氣道(15，16)對(duì)每個(gè)汽缸列進(jìn)行給送，并且每個(gè)汽缸列均具有其自身相應(yīng)的排氣道(17，18)。每個(gè)汽缸列均設(shè)置有高壓燃料噴射導(dǎo)軌(19，20)。

每個(gè)汽缸蓋內(nèi)均設(shè)置有常規(guī)類型的凸輪廓線切換系統(tǒng)，該系統(tǒng)允許根據(jù)需要在用于進(jìn)氣門(mén)的高升程狀態(tài)與低升程狀態(tài)之間進(jìn)行切換。在正常發(fā)動(dòng)機(jī)操作中，凸輪廓線切換系統(tǒng)通常被一起致動(dòng)，使得所選擇的操作狀態(tài)是共有的，但是在本發(fā)明的診斷法中，凸輪廓線切換系統(tǒng)也被獨(dú)立地致動(dòng)。

設(shè)置有常規(guī)的電子控制單元(ECU)(21)以根據(jù)駕駛員的需求和排放物法規(guī)來(lái)控制發(fā)動(dòng)機(jī)燃料供給系統(tǒng)及其它系統(tǒng)。每個(gè)排氣道內(nèi)均設(shè)置有λ(氧)傳感器(22，23)，并且該λ(氧)傳感器(22，23)適于將空燃比的瞬時(shí)測(cè)量值發(fā)送至ECU。

在本發(fā)明中，燃料質(zhì)量流量通過(guò)任何合適的方式作為輸入提供至ECU。每個(gè)氧傳感器(22，23)均將空氣/燃料比的指示提供至ECU。ECU也被編程為計(jì)算燃料供給改變的時(shí)間從而反映在傳感器(22，23)的輸出的相應(yīng)變化中。該時(shí)間延遲為發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和傳感器(22，23)的下游位置的函數(shù)；更具體地為排氣混合物體積流率和位于傳感器上游的排氣系統(tǒng)體積的函數(shù)。該時(shí)間延遲例如可以通過(guò)參照瞬時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、空氣質(zhì)量流量、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、空氣壓力和/或排氣溫度而在查詢表中提供。

圖2示出了燃料或空氣流量的瞬間增加量(31)相比于廢氣排放物的濃度的相對(duì)應(yīng)變化(32)的圖，以及在預(yù)定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速(或排氣混合物體積流率)處的相應(yīng)延遲dT。該延遲dT通常將降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，并且因此，排氣流的速度(體積流率)增大。如果燃料供給根據(jù)空氣流的變化而進(jìn)行調(diào)整，則特性(32)將是平的，而時(shí)間dT仍表示進(jìn)氣狀態(tài)的改變與相對(duì)應(yīng)的排氣成分檢測(cè)之間的滯后。

ECU適于根據(jù)排氣的燃料流量和空燃比(參照時(shí)間延遲)計(jì)算出通往每個(gè)汽缸列的進(jìn)入空氣流量的測(cè)量值。然而，在本發(fā)明中無(wú)需確定絕對(duì)體積空氣流量，而僅涉及每個(gè)汽缸列的作為無(wú)量綱比率^L/R的空氣流量。

在發(fā)動(dòng)機(jī)的良好狀態(tài)下——其中每個(gè)汽缸列(11，12)同等地起作用，標(biāo)準(zhǔn)比率L/R通常接近1，并且通常具有不大于±5％的變化。

優(yōu)選地，本發(fā)明的凸輪軸診斷在節(jié)氣門(mén)關(guān)閉狀態(tài)下操作，在這種情況下對(duì)駕駛員而言是較不明顯的。在這種狀態(tài)下，凸輪軸通常處于低升程狀態(tài)。

一個(gè)汽缸列——例如汽缸列(11)——的凸輪軸被瞬間迫使達(dá)到高升程狀態(tài)。因此，空氣的通過(guò)量改變，并且如果燃料供給保持不變，則排氣成分將改變。隨著空氣通過(guò)第一汽缸列被不同地抽出，第二汽缸列中的空氣的相對(duì)應(yīng)的通過(guò)量也可能改變，并且如果燃料供給保持不變，則來(lái)自第二汽缸列的排氣濃度也可能改變。然而，優(yōu)選地，第一汽缸列和第二汽缸列的燃料供給進(jìn)行調(diào)整以補(bǔ)償空氣流量的變化，以便保持精確的催化劑控制并且隨后釋放最小的有害排放物。

在一個(gè)汽缸列的瞬間高升程狀態(tài)期間，考慮到延遲dT，比率L/R被重新計(jì)算并且與標(biāo)準(zhǔn)比率進(jìn)行比較。如果重新計(jì)算的空氣流量比率充分地改變——通常改變了±15％，則指示正確的凸輪軸位置。如果重新計(jì)算的空氣流量比率在標(biāo)準(zhǔn)范圍±5％內(nèi)(即，未改變)，則指示不正確的凸輪軸位置。因而，能夠判定凸輪廓線切換系統(tǒng)是否正確地運(yùn)行。

對(duì)于具有共用的氣源的發(fā)動(dòng)機(jī)，本發(fā)明的重要特征為：當(dāng)通過(guò)一個(gè)汽缸列的空氣流量瞬間增加時(shí)，通過(guò)另一汽缸列的空氣流量相應(yīng)地減少，因而增加了朝向改變的空氣流量比率的傾向。不要求空氣流量的絕對(duì)確定。圖3以圖解的方式示出了兩個(gè)汽缸列(11，12)的空氣流量的效果(41，42)，其中，汽缸列(11)在時(shí)間T切換至高升程，并且在時(shí)間T₂返回至低升程。T₁-T₂可以在2-3秒的范圍內(nèi)。因?yàn)橛杀景l(fā)明提供的差值是充分的，因此名義空氣流量的略微差異是不重要的。

應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)凸輪廓線，與低升程凸緣廓線相比，高升程凸輪可導(dǎo)致增加的體積空氣流量或降低的體積空氣流量。