電動凸輪相位器控制系統和方法
2023-05-30 12:43:06 5
專利名稱：電動凸輪相位器控制系統和方法
技術領域：
本發明涉及用於發動機的控制系統和方法，且更具體地涉及電動凸輪相位器控制系統和方法。
背景技術：
本文提供的背景說明是為了總體上介紹本發明背景的目的。當前署名發明人的一部分工作在背景技術部分中被描述，這部分內容以及在提交申請時該描述中不另構成現有技術的方面，既不明確也不暗示地被承認是破壞本發明的現有技木。車輛通常包括內燃發動機，該內燃發動機在氣缸內燃燒空氣/燃料混合物以產生驅動扭矩。發動機能夠包括活塞，該活塞在氣缸內往復運動並且被聯接到曲軸。活塞驅動曲軸旋轉。發動機還可包括氣門機件，該氣門機件控制進出氣缸的空氣流。氣門機件可以包括ー個或多個凸輪軸，所述凸輪軸選擇性地打開和關閉氣缸的進氣門和排氣門。 凸輪軸隨曲軸一起旋轉並且控制進氣門和排氣門相對於曲軸位置的打開和關閉的正吋。氣門機件還可包括與曲軸和ー個或多個凸輪軸聯接的一個或多個凸輪相位器。凸輪相位器能夠調節凸輪軸相對於曲軸位置的旋轉位置。
發明內容
一種用於發動機的系統，包括馬達驅動器模塊、目標相位角模塊和相關性控制模塊。所述馬達驅動器模塊基於由曲軸位置和凸輪軸位置限定的目標角度來控制凸輪軸相位器的電動馬達。所述目標相位角模塊在減速燃料切斷(DFCO)事件之前選擇性地將所述目標角設置為第一相位角，並且在DFCO事件期間選擇性地將所述目標角轉變為預定相位角。所述相關性控制模塊在DFCO事件期間選擇性地將所述曲軸位置的值與預定曲軸位置範圍比較。ー種方法，包括基於由曲軸位置和凸輪軸位置限定的目標角來控制凸輪軸相位器的電動馬達；在減速燃料切斷(DFCO)事件之前選擇性地將所述目標角設置為第一相位角；在DFCO事件期間選擇性地將所述目標角轉變為預定相位角；以及在DFCO事件期間選擇性地將所述曲軸位置的值與預定曲軸位置範圍比較。本發明還包括以下方案
I. 一種用於發動機的系統，所述系統包括
馬達驅動器模塊，所述馬達驅動器模塊基於由曲軸位置和凸輪軸位置限定的目標角來控制凸輪軸相位器的電動馬達；
目標相位角模塊，所述目標相位角模塊在減速燃料切斷DFCO事件之前選擇性地將所述目標角設置為第一相位角，並且在所述DFCO事件期間選擇性地使所述目標角轉變為預定相位角；以及
相關性控制模塊，所述相關性控制模塊在所述DFCO事件期間選擇性地將所述曲軸位置的值與預定的曲軸位置範圍比較。
2.根據方案I所述的系統，還包括DFCO模塊，當發動機速度大於第一預定速度、車輛速度大於第二預定速度、並且加速器踏板位置小於預定位置時，所述DFCO模塊選擇性地啟動所述DFCO事件並且禁止向所述發動機的燃料供應。3.根據方案I所述的系統，還包括
氣門升程致動器模塊，所述氣門升程致動器模塊基於目標升程值來控制所述發動機的至少ー個氣門的升程；以及
目標升程模塊，所述目標升程模塊在所述DFCO事件之前選擇性地將所述目標升程值設置為第一升程值，並且在所述DFCO事件期間使所述目標升程值轉變為預定升程值。4.根據方案I所述的系統，其中，所述目標相位角模塊包括速率限制器模塊，所述速率限制器模塊以預定速率使所述目標角向所述預定相位角轉變。
5.根據方案I所述的系統，其中，所述相關性控制模塊在所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時點亮指示器燈。6.根據方案I所述的系統，其中，所述相關性控制模塊在所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時設置預定代碼。7.根據方案I所述的系統，其中，所述凸輪軸是進氣凸輪軸和排氣凸輪軸中的一個。8.根據方案I所述的系統，其中，當所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時，所述相關性控制模塊在所述DFCO事件結束之後將所述目標角保持在所述預定相位角，並且再啟用燃料供應。9.根據方案I所述的系統，其中，當所述曲軸位置的值處於所述預定的曲軸位置範圍內時，所述目標相位角模塊選擇性地使所述目標角從所述預定相位角轉變為所述第一相位角。10.根據方案9所述的系統，其中，所述目標相位角模塊在所述DFCO事件結束之前選擇性地使所述目標角從所述預定相位角轉變為所述第一相位角。11. ー種方法，所述方法包括
基於由曲軸位置和凸輪軸位置限定的目標角來控制凸輪軸相位器的電動馬達；
在減速燃料切斷DFCO事件之前選擇性地將所述目標角設置為第一相位角；
在所述DFCO事件期間選擇性地使所述目標角轉變為預定相位角；以及
在所述DFCO事件期間選擇性地將所述曲軸位置的值與預定的曲軸位置範圍比較。12.根據方案11所述的方法，還包括當發動機速度大於第一預定速度、車輛速度大於第二預定速度、並且加速器踏板位置小於預定位置時，選擇性地啟動所述DFCO事件並且禁止向所述發動機的燃料供應。13.根據方案11所述的方法，還包括
基於目標升程值來控制發動機的至少ー個氣門的升程；
在所述DFCO事件之前選擇性地將所述目標升程值設置為第一升程值；以及 在所述DFCO事件期間將所述目標升程值轉變為預定升程值。14.根據方案11所述的方法，還包括以預定速率使所述目標角向所述預定相位角轉變。15.根據方案11所述的方法，還包括在所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時點亮指示器燈。16.根據方案11所述的方法，還包括在所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時設置預定代碼。17.根據方案11所述的方法，其中，所述凸輪軸是進氣凸輪軸和排氣凸輪軸中的ー個。18.根據方案11所述的方法，還包括當所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時，在所述DFCO事件結束之後將所述目標角保持在所述預定相位角，並且再啟用燃料供應。19.根據方案11所述的方法，還包括當所述曲軸位置的值處於所述預定的曲軸位置範圍內時，選擇性地使所述目標角從所述預定相位角轉變為所述第一相位角。
20.根據方案19所述的方法，還包括在所述DFCO事件結束之前，選擇性地使所述目標角從所述預定相位角轉變為所述第一相位角。本發明更多的應用領域從下文提供的詳細說明將顯而易見。應當理解的是，詳細說明和具體示例僅g在用於例示目的，並且不g在限制本發明的範圍。
本發明通過詳細說明和附圖將被更完整地理解，在附圖中
圖I是根據本發明的示例性車輛系統的功能框 圖2是根據本發明的示例性發動機系統的功能框 圖3是根據本發明的示例性氣門控制系統的功能框圖；以及 圖4是根據本發明的描述了用於控制氣門的打開和關閉的示例性方法的流程圖。
具體實施例方式以下說明本質上僅為示例性的，且絕不旨在限制本發明、它的應用或使用。為了清楚起見，在附圖中使用相同的附圖標記標識類似的元件。如在此所使用的，短語「A、B和C的至少ー個」應當理解為意指使用了非排他性邏輯「或」的邏輯(A或B或C)。應當理解的是，方法內的步驟可以以不同順序執行，而不改變本發明的原理。如本文所使用的，術語「模塊」指的是下述各項、或者是下述各項的一部分、或者包括下述各項專用集成電路(ASIC)、電子電路、組合邏輯電路、現場可編程門陣列(FPGA)、執行代碼的(共享的、專用的或組)處理器、提供了所述功能的其他合適部件，或者上述各項中的ー些或全部的組合(例如，在片上系統中)。術語「模塊」能夠包括存儲由處理器執行的代碼的(共享、專用或組)存儲器。如上文使用的，術語「代碼」可以包括軟體、固件和/或微代碼，並且能夠指代程序、例程、函數、類和/或對象。如上文使用的，術語「共享的」意味著來自多個模塊的ー些或全部代碼能夠利用單個(共享的)處理器來執行。此外，來自多個模塊的ー些或全部代碼能夠由單個(共享的)處理器存儲。如上文使用的，術語「組」意味著來自單個模塊的ー些或全部代碼能夠利用一組處理器來執行。此外，來自單個模塊的ー些或全部代碼能夠利用一組存儲器來存儲。本文所描述的設備和方法能夠通過由一個或多個處理器執行的一個或多個電腦程式來實施。電腦程式包括處理器可執行的指令，所述指令被存儲在非暫時性有形計算機可讀介質上。電腦程式還可包括被存儲的數據。非暫時性有形計算機可讀介質的非限制性示例是非易失性存儲器、磁存儲器和光存儲器。凸輪相位器通常利用被加壓的油來液壓致動，所述被加壓的油例如藉助由發動機驅動的油泵來加壓。加壓油在一些情形中(例如，當發動機未運行時)可能並不可用。在加壓油不可用時，偏置構件(例如，一個或多個彈簧)能夠將凸輪相位器偏置成靠著機械端部止擋件並且處於默認位置(例如，完全延遲或完全提前位置)中。因此，當發動機起動時，液壓致動的凸輪相位器將停在默認位置中。在發動機起動之後，液壓致動的凸輪相位器可以保持在默認位置中，直到有足夠的油壓可用於將凸輪相位器的位置調節到期望位置時為止。然而，電致動的凸輪相位器不依賴於加壓油的可用性來進行致動。類似於液壓凸輪相位器，電動凸輪相位器在發動機關停之後能夠停在默認位置處，並且留在那裡直到發動機起動時。不同於液壓凸輪相位器的是，電動凸輪相位器可以停在並且留在除了默認位置之外的位置處，直到發動機起動時為止。
發動機控制模塊監測曲軸的位置以及凸輪軸的位置。發動機控制模塊採樣當凸輪軸位置達到預定位置時的曲軸位置。發動機控制模塊相應地將採樣的曲軸位置與預定的曲軸位置範圍進行比較，所述預定的曲軸位置範圍與預定的凸輪軸位置相關。當曲軸和凸輪軸被正確地安裝並且凸輪軸和曲軸位置傳感器是精確的時，這些曲軸位置應當相應地落入所述預定範圍內。發動機控制模塊能夠將這些曲軸位置相應地與預定範圍進行比較。當ー個或多個曲軸位置未處於預定範圍內時，發動機控制模塊能夠相應地採取一個或多個補救措施(例如，設置診斷故障碼或DTC、觸發故障指示器燈，等等)。在具有液壓凸輪相位器的發動機系統中，發動機控制ネ旲塊能夠在發動機起動之後的預定時段內確定曲軸位置與預定範圍是否相關。在發動機起動之後的預定時段期間，液壓凸輪相位器處於默認位置中。然而，在具有電動凸輪相位器的發動機系統中，凸輪相位器在發動機起動時可能處於不同的位置中。例如，該不同的位置可以被設置，以便當發動機起動時優化發動機操作。本發明的發動機控制模塊在執行減速燃料切斷(DFCO)事件時確定曲軸位置與預定範圍是否相關。例如，當車輛速度和發動機速度大於預定速度(其大於零)並且減速度大於預定減速度吋，能夠啟動DFCO事件。現參考圖1，其示出了示例性車輛系統100的功能框圖。車輛系統100包括由動カ系控制模塊104控制的動カ系102。動カ系102產生用於驅動車輛的一個或多個車輪106的驅動扭矩。動カ系102包括發動機系統110、變速器112以及傳動系114。發動機系統110產生驅動扭矩，該驅動扭矩經由變速器112和傳動系114被傳遞到車輪106。本發明不局限於具體類型的變速器或傳動系。僅作為示例，變速器112能夠是自動變速器、手動變速器、手自一體變速器、或其他合適類型的變速器。動カ系控制模塊104基於各種駕駛員輸入、車輛運行狀況和其他車輛系統信號來控制動力系102的操作。駕駛員輸入能夠通過駕駛員接ロ模塊120接收，駕駛員接ロ模塊120響應於駕駛員輸入來產生駕駛員信號。駕駛員接ロ模塊120可以包括點火開關或按鈕122，該點火開關或按鈕能夠由駕駛員操縱以起動車輛和關停車輛。點火開關122可以具有多個位置，例如OFF位置、ON位置和CRANK位置。點火開關122能夠輸出表示了點火開關位置的點火信號124。駕駛員接ロ模塊120還可以包括例如能夠由駕駛員操縱的加速器踏板(未示出)和制動踏板(未示出)。加速器踏板位置信號和制動踏板位置信號分別能夠基於加速器踏板和制動踏板的位置被產生。駕駛員接ロ模塊120還能夠包括巡航控制系統(未示出)。各種車輛運行狀況和參數由傳感器測量和/或如在下文更詳細地討論的那樣被確定。車輛系統信號包括駕駛員信號以及由車輛系統100的各個部件產生的其他信號130。現參考圖2，其示出了發動機系統110的示例性實施方式的功能框圖。一般來說，發動機系統110包括內燃發動機(ICE) 202，發動機控制模塊(ECM) 204基於各種駕駛員輸入、發動機運行狀況和其他車輛系統信號來控制該ICE。ICE 202通過燃燒空氣/燃料混合物來產生驅動扭矩，並且能夠是數種類型的內 燃發動機中的ー種。僅作為示例，ICE 202能夠是火花點火(SI)發動機或壓縮點火(Cl)發動機。ICE 202在發動機的氣缸210內燃燒空氣/燃料混合物。為了簡明起見，ICE 202被示出為單缸發動機，但是ICE 202能夠包括不止ー個氣缸。活塞212在氣缸210內在上止點(TDC)位置與下止點(BDC)位置之間往復運動。空氣/燃料混合物的燃燒驅動活塞212，並且活塞212驅動曲軸214旋轉。ICE 202包括進氣系統216、燃料系統218、點火系統220、氣門機件222以及排氣系統224。進氣系統216控制進入到ICE 202中的空氣流。進氣系統216可以包括節氣門226，該節氣門控制進入到進氣歧管228中的空氣流。節氣門226能夠包括具有可旋轉葉片的蝶形閥或其他合適類型的節氣門。空氣從進氣歧管228被抽吸到氣缸210中。燃料系統218將燃料供應到ICE 202，並且能夠包括盛裝燃料的燃料箱組件(未示出)以及控制所供應的燃料量的ー個或多個燃料噴射器。在各種實施方式(例如，中心點噴射和多點噴射的實施方式)中，ー個或多個燃料噴射器能夠將燃料噴射到位於氣缸210上遊的進氣系統216中。在直接噴射的實施方式中，ー個或多個燃料噴射器能夠將燃料直接噴射到氣缸210中。僅用於示例的目的，示出了單個燃料噴射器230，該燃料噴射器將燃料噴射到位於氣缸210上遊的進氣系統216中。點火系統220能夠以由延伸到氣缸210中的火花塞232供應的火花的形式來供應能量，以便引起在氣缸210內的燃燒。在另選的實施方式(例如，Cl發動機實施方式)中，能夠省除火花塞232。氣門機件222包括由至少ー個凸輪軸致動的至少ー個進氣門和ー個排氣門。氣門機件222能夠具有數種構造中的ー種，例如頂置凸輪軸構造或整體式凸輪軸構造。僅作為示例，所示的氣門機件222具有頂置凸輪軸構造，其包括分別由進氣凸輪軸238和排氣凸輪軸240致動的進氣門234和排氣門236。在打開位置中，進氣門234允許空氣和燃料經由進氣系統216進入到氣缸210中。在關閉位置中，進氣門234相對於進氣系統216關閉氣缸210。在打開位置中，排氣門236允許燃燒氣體離開氣缸210進入到排氣系統224。在關閉位置中，排氣門236相對於排氣系統224關閉氣缸210。在各個實施方式中，可以為ICE 202的每個氣缸設置多個進氣門和/排氣門。進氣凸輪軸238和排氣凸輪軸240被聯接到曲軸214並且隨曲軸214 —起旋轉。進氣凸輪軸238和排氣凸輪軸240可以經由鏈或帶被聯接到曲軸214。以這種方式，進氣凸輪軸238和排氣凸輪軸240的旋轉與曲軸214的旋轉同步。進氣凸輪軸238控制進氣門234的打開和關閉(B卩，進氣門的正時)。進氣凸輪軸238包括與進氣門234相關的凸輪凸角(未示出)。該凸輪凸角接合進氣門234，以控制進氣門234的打開和關閉。在各個實施方式中，進氣凸輪軸238能夠包括附加凸輪凸角(未示出)，該附加凸輪凸角與進氣門234相關並且具有不同的輪廓。這些凸輪凸角中的一個能夠在給定時間接合進氣門234。接合進氣門234的低升程凸角和高升程凸角中的ー個控制進氣門234打開的量(例如，距離)，也就是說，進氣門升程。僅作為示例，進氣門234在低升程凸角接合進氣門234時能夠打開至第一量，並且進氣門在高升程凸角接合進氣門234時能夠打開至第二量。第二量大於第一量。能夠使用其他類型的可變氣門升程系統。氣門升程致動器模塊242能夠控制可變氣門升程系統。更具體地，氣門升程致動器模塊242控制進氣門升程。僅作為示例，氣門升程致動器模塊242能夠在低升程操作和高升程操作之間控制進氣門升程。進氣門234能夠在高升程操作期間打開至最大量，並且在低升程操作期間打開至最小量。氣門升程致動器模塊242還能夠將進氣門升程控制到在·高升程操作和低升程操作之間的ー個或多個附加進氣門升程狀態。排氣凸輪軸240控制排氣門236的打開和關閉。排氣凸輪軸240也包括凸輪凸角(未不出)。該凸輪凸角接合排氣門236以控制排氣門236的打開和關閉。當第一和第二凸輪軸238、240旋轉時，進氣和排氣凸輪軸238和240的凸角使進氣門234和排氣門236分別在打開和關閉位置之間移位。氣門機件222還包括凸輪相位器系統，該凸輪相位器系統通過控制曲軸214與進氣和排氣凸輪軸238和240之間的相位角來選擇性地調節進氣門和/或排氣門的正吋。所示的凸輪相位器系統包括進氣相位器250、排氣相位器252以及馬達驅動器模塊254。進氣相位器250通過相對於曲軸214的位置選擇性地調節進氣凸輪軸238的位置來控制進氣門的正吋。相對於曲軸214位置的進氣凸輪軸238的旋轉位置能夠被稱為進氣相位角。進氣相位器250包括齒輪系256、電動馬達258和位置傳感器260。齒輪系256包括與從動齒輪(未示出)具有嚙合布置的驅動齒輪(未示出)。驅動齒輪被聯接到曲軸214，並且從動齒輪被聯接到進氣凸輪軸238。在各種布置中，ー個或多個中間齒輪能夠被插設在驅動齒輪和從動齒輪之間。機械止擋件(未示出)能夠構建在齒輪系256內。電動馬達258驅動地聯接到齒輪系256。電動馬達258沿第一旋轉方向的旋轉使得進氣相位角提前(即，使得進氣凸輪軸位置相對於曲軸位置提前)。電動馬達258沿第二(相反)的旋轉方向的旋轉使得進氣相位角延遲。機械止擋件能夠防止下述情況，即電動馬達258提前或延遲進氣凸輪軸238，從而使得進氣相位角可能超過完全提前的角度或完全延遲的角度。由此，機械止擋件建立了所謂的定相範圍或定相權限。齒輪系256和電動馬達258能夠一起工作以保持進氣相位角。位置傳感器260感測電動馬達258的旋轉位置，並且輸出表示了所感測的旋轉位置的信號。排氣相位器252能夠通過相對於曲軸位置選擇性地調節排氣凸輪軸240的位置來控制排氣門的正時。相對於曲軸214位置的排氣凸輪軸240的位置能夠被稱為排氣相位角。排氣相位器252在結構和功能上可以類似於進氣相位器250。排氣相位器252包括與上述齒輪系256、電動馬達258、以及位置傳感器260大致類似的齒輪系262、電動馬達264、以及位置傳感器266。馬達驅動器模塊254基於各種輸入經由電動馬達258和264來控制進氣相位角和排氣相位角。這些輸入包括接收自ECM 204的各種控制值，包括期望進氣相位角282和期望排氣相位角284。馬達驅動器模塊254分別經由電動馬達258和264來調節進氣相位角和排氣相位角，以實現期望進氣相位角282和期望排氣相位角284。馬達驅動器模塊254能夠確定進氣和排氣相位角的當前值，以確定如何操作電動馬達258和264來實現期望進氣相位角282和期望排氣相位角284。在各個實施方式中，馬達驅動器模塊254可以集成在ECM 204 內。曲軸位置傳感器268能夠感測曲軸214的旋轉位置，並且基於所感測的曲軸旋轉位置來產生曲軸位置信號(CPS) 270。僅作為示例，CPS能夠包括脈衝序列，其中當隨曲軸214旋轉的第一帶齒輪子的齒經過曲軸位置傳感器268時，曲軸位置傳感器268產生脈衝序列中的脈衝。ECM 204能夠通過對CPS 270中的脈衝計數來確定曲軸位置271。曲軸位置271能夠與曲軸214的當前位置對應。
凸輪軸位置傳感器272和274能夠分別感測進氣和排氣凸輪軸238和240的旋轉位置。凸輪軸位置傳感器272和274分別輸出表示了感測到的進氣和排氣凸輪軸旋轉位置的凸輪軸位置信號276和278。馬達驅動器模塊254能夠通過對凸輪軸位置信號276中的脈衝計數來確定進氣凸輪軸位置279。馬達驅動器模塊254能夠通過對凸輪軸位置信號278中的脈衝計數來確定排氣凸輪軸位置281。進氣和排氣凸輪軸位置279和281能夠對應於進氣和排氣凸輪軸238和240的當前位置。馬達驅動器模塊254能夠分別基於曲軸位置271以及進氣和排氣凸輪軸位置279和281來確定進氣相位角和排氣相位角的當前值。當進行調節時，馬達驅動器模塊254能夠另外或另選地基於位置傳感器260和266的輸出來控制電動馬達258和264的操作。因此，進氣和排氣相位器250和252能夠被調節，以在合適時間實現期望進氣相位角282和期望排氣相位角284。ECM 204控制ICE 202的操作以及發動機扭矩輸出。ECM 204能夠通過控制各種發動機運行參數來控制發動機扭矩輸出，所述發動機運行參數包括空氣品質流率(MAF)、空氣/燃料混合物、火花正時、氣門正時、氣門升程、以及ー個或多個合適的發動機運行參數。僅作為示例，ECM 204能夠包括氣門控制模塊280，所述氣門控制模塊280產生期望進氣相位角282、期望排氣相位角284以及期望氣門升程286。馬達驅動器模塊254能夠分別基於期望進氣相位角282和期望排氣相位角284來控制電動馬達258和264。氣門升程致動器模塊242能夠基於期望氣門升程286來控制進氣門升程。ECM 204還能夠包括減速燃料切斷(DFCO)模塊290，該模塊控制DFCO事件的性能。在DFCO事件期間，禁止向ICE 202的燃料供應。能夠執行禁止向ICE 202的燃料供應，以便例如增加燃料經濟性。當在DFCO事件期間禁止燃料供應時，ICE 202繼續泵送空氣通過ICE 202。將空氣抽吸到ICE 202中、壓縮ICE 202的氣缸內的空氣、以及將空氣從ICE 202驅出能夠在曲軸214上施加制動(B卩，負向)扭矩。換句話說，在DFCO事件期間，發生歸因於發動機泵送的扭矩損失(即，泵送損失)。DFCO模塊290能夠產生用於DFCO事件的DFCO信號292。僅作為示例，DFCO模塊290能夠在ー個或多個DFCO啟用條件被滿足時將DFCO信號292設置為有效狀態以啟動DFCO事件，並且將DFCO信號292保持處於有效狀態直到滿足ー個或多個DFCO禁止條件為止。DFCO模塊290能夠在ー個或多個DFCO禁止條件被滿足時將DFCO信號292轉變為無效狀態，並且結束該DFCO事件。氣門控制模塊280能夠接收DFCO信號292。當DFCO事件被啟動時，氣門控制模塊280將期望進氣相位角282轉變為預定相位角，例如完全提前角度、完全延遲角度或其他合適的相位角。雖然本發明的原理還能夠適用於排氣凸輪軸240，但是僅為了討論目的，本發明將結合進氣凸輪軸238和期望進氣相位角282來描述。當期望進氣相位角282處於預定相位角或者轉變為預定相位角吋，氣門控制模塊280在進氣凸輪軸位置279達到預定位置時採樣曲軸位置271。氣門控制模塊280基於對曲軸位置271的採樣是否相應地處於預定曲軸位置範圍內來診斷是否存在故障。故障的存在可能歸因於例如曲軸214和/或進氣凸輪軸238被不正確地安裝在ICE 202內、曲軸位置傳感器268和/或進氣凸輪軸位置傳感器260的不精確性、和/或與確定期望進氣相位 角相關的ー個或多個其他的源。ECM 204基於該確定選擇性地點亮指示器296 (例如，故障指示器燈或MIL)、產生信號(例如，診斷故障碼)、禁止ー個或多個其他特徵或故障診斷、和/或採取ー個或多個其他補救措施。現參考圖3，其示出了氣門控制系統300的示例性實施方式的功能框圖。曲軸位置確定模塊304能夠從曲軸位置傳感器268接收CPS 270。曲軸位置確定模塊304能夠基於CPS 270中的脈衝來確定曲軸位置271。第一選擇模塊308能夠接收預定相位角312和指令相位角316。預定相位角312和指令相位角316能夠被用於設置期望進氣相位角282。預定相位角312是曲軸位置271和進氣凸輪軸位置279之間的角度預定值。預定相位角312能夠被標定並存儲在存儲器(未示出)中。預定相位角312能夠對應於完全提前角度、完全延遲角度、或在完全提前角度和完全延遲角度之間的其他合適角度。位置指令模塊320能夠確定並輸出指令相位角316。僅作為示例，位置指令模塊320能夠基於駕駛員輸入318來確定指令相位角316,所述駕駛員輸入例如是加速器踏板位置、制動踏板位置和/或巡航控制輸入。位置指令模塊320能夠另外或另選地基於ー個或多個其他合適的輸入來確定指令相位角316。第一選擇模塊308將預定相位角312和指令相位角316中的一個作為選定相位角324輸出。第一選擇模塊308基於選擇信號328來選擇將預定相位角312和指令相位角316中的哪ー個作為選定相位角324輸出。僅作為示例，當選擇信號328處於第一狀態時，第一選擇模塊308能夠將預定相位角312作為選定相位角324輸出。當選擇信號328處於第二狀態時，第一選擇模塊308能夠將指令相位角316作為選定相位角324輸出。相關性控制模塊332能夠產生選擇信號328。當DFCO信號292處於有效狀態吋，相關性控制模塊332能夠將選擇信號328選擇性地設置成第一狀態。當DFCO信號292處於無效狀態時，相關性控制模塊332能夠將選擇信號328設置成第二狀態。由此，在DFCO事件期間，第一選擇模塊308能夠將預定相位角312作為選定相位角324輸出。在不發生DFCO事件時，第一選擇模塊308能夠將指令相位角316作為選定相位角324輸出。速率限制器模塊336能夠接收選定相位角324，並且基於選定相位角324來輸出期望進氣相位角282。僅作為示例，速率限制器模塊336能夠將期望進氣相位角282以高達預定速率的速率朝向選定相位角324調節。僅作為示例，該預定速率能夠是大約每秒50度的曲軸角度(CAD)或其他合適速率。在各個實施方式中，能夠省除速率限制器模塊336。在這種實施方式中，第一選擇模塊308能夠將預定相位角312和指令相位角316中選定的一個作為期望進氣相位角282輸出。在其他實施方式中，還能夠省除第一選擇模塊308。在這種實施方式中，位置指令模塊320能夠響應於選擇信號328從第二狀態轉變為第一狀態從而將指令相位角316以預定速率朝向預定相位角312調節或者將指令相位角316設置成等於預定相位角312。目標相位角模塊340能夠包括位置指令模塊320、第一選擇模塊308、和/或速率限制器模塊336。
再次參考相關性控制模塊332，當完成了對曲軸位置271和進氣凸輪軸位置279 之間的相關性事件的執行時，相關性控制模塊332還能夠將選擇信號328選擇性地設置成第二狀態。響應於DFCO信號292從無效狀態轉變為有效狀態，相關性控制模塊332能夠啟動相關性事件的執行。當ECM 204的非易失性存儲器(NVM)已經被重置或再擦寫(re-flashed)時，相關性控制模塊332能夠另外或另選地啟動相關性事件的執行。相關性控制模塊332能夠基於進氣凸輪軸位置279和曲軸位置271來執行相關性事件。在發動機循環期間，相關性控制模塊332能夠相應地基於在進氣凸輪軸位置279達到預定位置時採集的曲軸位置271的值來執行相關性事件。在各種發動機系統中，ー個發動機循環可以指的是發動機的每個氣缸都經歷一次完整發動機循環。僅作為示例，ー個發動機循環可以指的是曲軸214的720度旋轉(B卩，2周的曲軸迴轉)。由此，一個發動機循環還可以指的是進氣凸輪軸238的720度旋轉(B卩，2周的凸輪軸旋轉)。預定進氣凸輪軸位置可以例如是大約每隔180度的凸輪軸旋轉，如經過凸輪軸位置傳感器272的具有預定齒廓的齒所指示的那樣。為了相關性事件，預定的曲軸位置範圍與每個預定的進氣凸輪軸位置相關聯。僅作為示例，17度至37度的預定的曲軸位置範圍(即，27度+/-10度)能夠與10度的預定進氣凸輪軸位置相關聯。在相關性事件期間，相關性控制模塊332相應地獲得進氣凸輪軸位置279到達預定進氣凸輪軸位置時的曲軸位置271的值。相關性控制模塊332將曲軸位置271的這些值與預定的曲軸位置範圍比較，所述預定的曲軸位置範圍分別與預定的進氣凸輪軸位置相關聯。相關性控制模塊332能夠基於曲軸位置271的這些值是否分別在預定的曲軸位置範圍內來確定曲軸位置271和進氣凸輪軸位置279是否相關。僅作為示例，當曲軸位置271的一個或多個值未處於預定曲軸位置範圍內時，相關性控制模塊332能夠相應地確定曲軸位置271和進氣凸輪軸位置279不相關。不相關的曲軸位置271和進氣凸輪軸位置279可表明曲軸214和/或進氣凸輪軸238未被正確地安裝在ICE 202內，或者對進氣相位角有貢獻的傳感器和致動器沒有可靠地運行。當曲軸位置271和進氣凸輪軸位置279不相關時，相關性控制模塊332能夠採取一個或多個補救措施。僅作為示例，相關性控制模塊332能夠將選擇信號328設置為第一狀態，甚至在DFCO信號292轉變為無效狀態之後也是如此。這甚至在DFCO事件結束之後還將期望進氣相位角282保持在預定相位角312。相關性控制模塊332還可觸發指示器296的點亮、在存儲器中設置與失效的相關事件相關聯的代碼/標誌(例如，診斷故障碼)來表明曲軸位置271和進氣凸輪軸位置279不相關。相關性控制模塊332可附加地或另選地採取一個或多個其他補救措施。當曲軸位置271的這些值分別落入預定的曲軸位置範圍內吋，相關性控制模塊332能夠將選擇信號328轉變為第二狀態。甚至在DFCO信號292轉變為無效狀態之前，相關性控制模塊332也能夠將選擇信號328轉變為第二狀態。由此，能夠將期望進氣相位角282調節至指令相位角316。氣門控制模塊280還能夠包括第二選擇模塊350，第二選擇模塊能夠接收預定氣門升程354和指令氣門升程358。預定氣門升程354和指令氣門升程358能夠用於設置期望氣門升程286。預定氣門升程354能夠被標定並且存儲在存儲器(未示出)中。預定氣門升程354能夠對應於高升程位置、低升程位置、或在高升程位置與低升程位置之間的其他合適的升程位置。
升程指令模塊362能夠確定並輸出指令氣門升程358。僅作為示例，升程指令模塊362能夠基於駕駛員輸入318來確定指令氣門升程358,所述駕駛員輸入例如是加速器踏板位置、制動踏板位置、和/或巡航控制輸入。升程指令模塊362能夠附加地或另選地基於ー個或多個其他合適的輸入來確定指令氣門升程358。第二選擇模塊350能夠將預定氣門升程354和指令氣門升程358中的ー個作為選定氣門升程364輸出。第二選擇模塊350基於選擇信號328來選擇將預定氣門升程354和指令氣門升程358中的哪ー個作為選定氣門升程364輸出。僅作為示例，當選擇信號328處於第一狀態時，第二選擇模塊350可以將預定氣門升程354作為選定氣門升程364輸出。當選擇信號328處於第二狀態時，第二選擇模塊350可以將指令氣門升程358作為選定氣門升程364輸出。速率限制器模塊366能夠接收選定氣門升程364並且基於選定氣門升程364來輸出期望氣門升程286。僅作為示例，速率限制器模塊366能夠將期望氣門升程286以高達預定速率的速率朝向選定氣門升程364調節。在各個實施方式中，能夠省除速率限制器模塊366。在這種實施方式中，第二選擇模塊350能夠將預定氣門升程354和指令氣門升程358中的一個作為期望氣門升程286輸出。在其他實施方式中，還能夠省除第二選擇模塊350。在這種實施方式中，升程指令模塊362能夠在選擇信號328處於第一狀態時將指令氣門升程358以預定速率朝向預定氣門升程354調節或者將指令氣門升程358設置成等於預定氣門升程354。目標升程模塊370可包括升程指令模塊362、第二選擇模塊350和/或速率限制器模塊366。現參考圖4，其示出了描述用於控制氣門開啟和關閉的示例性方法400的流程圖。當車輛起動(例如，鑰匙接通)吋，控制過程能夠以404開始，在404中，控制過程確定ECM204的NVM是否已經被重置或再擦寫。如果否，那麼控制過程能夠以408繼續；如果是，那麼控制過程能夠推進到416，這將在下文進ー步討論。在408中，控制過程確定是否啟動DFCO事件。如果是，那麼控制過程能夠在412處禁止向ICE 202供應燃料並且以416繼續。如果否，那麼該控制過程能夠返回到408。僅作為示例，當車輛速度大於預定速度(其大於零)、發動機速度大於預定速度(其大於零)、以及減速度大於預定減速度吋，控制過程能夠啟動DFCO事件。例如，該減速度能夠基於駕駛員期望減速度(例如，駕駛員扭矩請求、加速器踏板位置等)和/或其他合適的車輛減速度參數。僅作為示例，當加速器踏板位置小於預定位置時，該減速度能夠大於預定減速度。在416中，控制過程基於預定相位角312來控制進氣相位器250。僅作為示例，控制過程能夠將期望進氣相位角282轉變為預定相位角312，並且控制進氣相位器250以實現期望進氣相位角282。控制過程能夠在速率上限制期望進氣相位角282至預定相位角312的轉變。在416中，控制過程還能夠基於預定氣門升程354來控制氣門升程致動器模塊242。在將期望進氣相位角282和期望氣門升程286轉變為預定相位角312和預定氣門升程354之前，該控制過程能夠分別基於指令相位角316和指令氣門升程358來設置期望進氣相位角282和期望氣門升程286。在424中，控制過程啟動相關性事件的執行。在相關性事件期間，控制過程能夠相應地確定當進氣凸輪軸位置279到達預定凸輪軸位置時的曲軸位置271的值。控制過程相應地將曲軸位置271的這些值與預定的曲軸位置範圍比較，所述預定的曲軸位置範圍分別與預定的凸輪軸位置相關。·在428中，控制過程確定曲軸位置271是否與進氣凸輪軸位置279相關。更具體地，在428中，控制過程能夠確定曲軸位置271的值是否在預定的曲軸位置範圍內，所述預定的曲軸位置範圍分別與預定的凸輪軸位置相關。如果是，那麼控制過程在432能夠基於指令相位角316來控制進氣相位器250，並且該控制過程能夠結束，直到下一次車輛起動事件時為止。如果否，那麼控制過程能夠轉移到436。未落入預定曲軸位置範圍內的曲軸位置271的一個或多個值能夠相應地表明曲軸214和/或進氣凸輪軸238被不正確地安裝。在436中，控制過程能夠使計數值遞増。該計數值能夠跟蹤控制過程已經確定曲軸位置271與進氣凸輪軸位置279不相關的次數(例如，發動機循環)。在440中，控制過程能夠確定計數值是否大於預定值。如果是，那麼控制過程在444中能夠採取ー個或多個補救措施，並且控制過程能夠結束，直到下一次駕駛員致動按鈕、鑰匙等以起動車輛時為止。僅作為示例，預定值能夠是大約3。補救措施能夠包括，例如，點亮指示器296、設置DTC、基於預定相位角312來保持對進氣相位器250的控制、和/或一個或多個其他合適的補救措施。本發明的寬泛教導能夠以各種形式來實施。因此，雖然本發明包括具體的示例，但是本發明的真實範圍不應被如此限制，因為本領域技術人員在研究附圖、說明書和下述權利要求書之後能夠想到其他變型。
權利要求
1.一種用於發動機的系統，所述系統包括 馬達驅動器模塊，所述馬達驅動器模塊基於由曲軸位置和凸輪軸位置限定的目標角來控制凸輪軸相位器的電動馬達； 目標相位角模塊，所述目標相位角模塊在減速燃料切斷DFCO事件之前選擇性地將所述目標角設置為第一相位角，並且在所述DFCO事件期間選擇性地使所述目標角轉變為預定相位角；以及 相關性控制模塊，所述相關性控制模塊在所述DFCO事件期間選擇性地將所述曲軸位置的值與預定的曲軸位置範圍比較。
2.根據權利要求I所述的系統，還包括DFCO模塊，當發動機速度大於第一預定速度、車輛速度大於第二預定速度、並且加速器踏板位置小於預定位置時，所述DFCO模塊選擇性地啟動所述DFCO事件並且禁止向所述發動機的燃料供應。
3.根據權利要求I所述的系統，還包括 氣門升程致動器模塊，所述氣門升程致動器模塊基於目標升程值來控制所述發動機的至少一個氣門的升程；以及 目標升程模塊，所述目標升程模塊在所述DFCO事件之前選擇性地將所述目標升程值設置為第一升程值，並且在所述DFCO事件期間使所述目標升程值轉變為預定升程值。
4.根據權利要求I所述的系統，其中，所述目標相位角模塊包括速率限制器模塊，所述速率限制器模塊以預定速率使所述目標角向所述預定相位角轉變。
5.根據權利要求I所述的系統，其中，所述相關性控制模塊在所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時點亮指示器燈。
6.根據權利要求I所述的系統，其中，所述相關性控制模塊在所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時設置預定代碼。
7.根據權利要求I所述的系統，其中，所述凸輪軸是進氣凸輪軸和排氣凸輪軸中的一個。
8.根據權利要求I所述的系統，其中，當所述曲軸位置的值位於所述預定的曲軸位置範圍之外時，所述相關性控制模塊在所述DFCO事件結束之後將所述目標角保持在所述預定相位角，並且再啟用燃料供應。
9.根據權利要求I所述的系統，其中，當所述曲軸位置的值處於所述預定的曲軸位置範圍內時，所述目標相位角模塊選擇性地使所述目標角從所述預定相位角轉變為所述第一相位角。
10.一種方法，所述方法包括 基於由曲軸位置和凸輪軸位置限定的目標角來控制凸輪軸相位器的電動馬達； 在減速燃料切斷DFCO事件之前選擇性地將所述目標角設置為第一相位角； 在所述DFCO事件期間選擇性地使所述目標角轉變為預定相位角；以及 在所述DFCO事件期間選擇性地將所述曲軸位置的值與預定的曲軸位置範圍比較。
全文摘要
本發明涉及電動凸輪相位器控制系統和方法。具體地，提供了一種用於發動機的系統，其包括馬達驅動器模塊、目標相位角模塊和相關性控制模塊。所述馬達驅動器模塊基於由曲軸位置和凸輪軸位置限定的目標角來控制凸輪軸相位器的電動馬達。所述目標相位角模塊在減速燃料切斷DFCO事件之前選擇性地將所述目標角設置為第一相位角，並且在DFCO事件期間選擇性地使所述目標角轉變為預定相位角。所述相關性控制模塊在DFCO事件期間選擇性地將所述曲軸位置的值與預定曲軸位置範圍進行比較。
文檔編號F02D41/00GK102828836SQ20121019776
公開日2012年12月19日 申請日期2012年6月15日 優先權日2011年6月16日
發明者E.M.斯圖爾特, V.拉馬潘 申請人:通用汽車環球科技運作有限責任公司