用于诊断发动机系统的方法和设备与流程

本申请要求于2016年12月9日提交的韩国专利申请No.10-2016-0167759的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本公开涉及用于诊断发动机系统的方法和设备。

背景技术：

本部分的陈述仅提供与本公开有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

内燃机通过在吸入空气介质的燃烧室中燃烧燃料来产生动力。进气门由凸轮轴操作以吸入空气，并且当进气门打开时，空气被吸入燃烧室。另外，排气门通过凸轮轴进行操作，在排气门打开的同时燃烧气体从燃烧室排出。

进气门和排气门的期望操作取决于发动机的转速。也就是说，可以基于发动机的转速确定期望的升程或期望的气门打开/关闭正时。为了根据发动机的旋转速度实现期望的气门操作，已经进行了各种研究，例如多个凸轮的设计和可以根据发动机速度改变气门升程的连续可变气门升程(CVVL)。

另外，为了根据发动机的转速实现这样的期望的气门操作，已经研究了可以根据发动机转速实现不同气门正时操作的连续可变气门正时(CVVT)设备。一般的CVVT可以在固定的气门开启持续时间内改变气门正时。

然而，一般的CVVL和CVVT结构复杂，制造成本昂贵。

因此，已经研究了可以根据发动机的操作状态来调节气门的开启持续时间的连续可变气门持续时间(CVVD)设备。

排气再循环(EGR)设备将从燃烧室排出的排气的一部分重新供应到燃烧室。

为了将CVVD设备和EGR设备应用于发动机系统，期望诊断CVVD设备和EGR设备是否正常运转的方法。

在背景技术部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景的理解，并且因此其可以包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开提供了一种诊断发动机系统的方法和设备，其具有能够诊断包括连续可变气门持续时间设备和低压排气再循环设备的发动机系统的优点。

在本公开的一个形式中，诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)设备和低压排气再循环(LP-EGR)设备的发动机系统的方法可以包括：由数据检测器检测用于诊断发动机系统的数据；由控制器基于检测到的数据确定是否满足燃料切断条件；由所述控制器操作EGR气门，使得当满足所述燃料切断条件时，所述EGR气门的开启量成为第一目标开启量；由所述控制器确定通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的增加量是否在第一预定范围内；由所述控制器操作所述CVVD设备，使得当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的增加量在所述第一预定范围内时，进气门的开启持续时间成为第一目标持续时间；由所述控制器确定通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的减少量是否在第二预定范围内；以及当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的减少量在所述第二预定范围之外时，由所述控制器确定所述CVVD设备处于故障状态。

该方法可以进一步包括：当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的增加量在所述第一预定范围之外时，由所述控制器确定所述EGR气门处于故障状态。

所述方法可以进一步包括：当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的减少量在所述第二预定范围内时，由所述控制器将所述EGR气门的开启量维持在所述第一目标开启量并且将所述进气门的开启持续时间维持在第一目标持续时间达预定时间；由所述控制器监测已经经过所述预定时间的时间点的进气压力；以及由所述控制器确定已经经过所述预定时间的时间点的进气压力是否在第三预定范围内。

该方法可以进一步包括：当已经经过所述预定时间的时间点的进气压力在所述第三预定范围之外时，由所述控制器确定所述CVVD设备处于故障状态。

所述方法可以进一步包括：当已经经过所述预定时间的时间点的进气压力在所述第三预定范围内时，由所述控制器操作所述EGR气门使得所述EGR气门的开启量成为第二目标开启量，其中所述第二目标开启量小于所述第一目标开启量。

该方法可以进一步包括：由所述控制器确定通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的减少量是否在第四预定范围内；以及当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的减少量在所述第四预定范围之外时，由所述控制器确定所述EGR气门处于故障状态。

该方法可以进一步包括：当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的减少量在所述第四预定范围内时，由所述控制器操作所述CVVD设备，使得所述进气门的开启持续时间成为第二目标持续时间，其中所述第二目标持续时间小于所述第一目标持续时间。

所述方法可以进一步包括：由所述控制器确定通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的增加量是否在第五预定范围内；以及当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的增加量在第五预定范围之外时，由所述控制器确定所述CVVD设备处于故障状态。

该方法可以进一步包括当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的增加量在所述第五预定范围内时，由所述控制器确定所述CVVD设备和所述EGR气门处于正常状态。

根据本公开的示例性形式的用于诊断包括连续可变气门正时设备(CVVD)设备和排气再循环(EGR)设备的发动机系统的设备可以包括：加速器踏板位置传感器，其被配置为检测加速器踏板的位置；制动器踏板位置传感器，其被配置为检测制动器踏板的位置；车辆速度传感器，被配置为检测车辆的速度；进气压力传感器，被配置为检测进气压力；以及控制器，其配置为控制EGR气门和CVVD设备，并确定是否满足燃料切断条件以及当满足燃料切断条件时CVVD设备和EGR气门是否处于故障状态。

具体地，当满足所述燃料切断条件时，所述EGR气门的开启量被控制为第一目标开启量，并且当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的增加量在第一预定范围内时，所述CVVD设备将进气门的开启持续时间控制为第一目标持续时间。当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的减少量超过第二预定范围时，所述控制器进一步确定所述CVVD设备处于故障状态。

当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的增加量超过第一预定范围时，控制器可以确定EGR气门处于故障状态。

当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的减少量在所述第二预定范围内时，控制器可以将所述EGR气门的开启量维持在所述第一目标开启量并且将所述进气门的开启持续时间维持在第一目标持续时间达预定时间。控制器还监测已经经过所述预定时间的时间点的进气压力，并且确定已经经过所述预定时间的时间点的进气压力是否在第三预定范围内。

当已经经过所述预定时间的时间点的进气压力超出所述第三预定范围时，控制器可以确定CVVD设备处于故障状态。

当已经经过所述预定时间的时间点的进气压力在所述第三预定范围内时，所述EGR气门的开启量由所述EGR气门控制为第二目标开启量。这里，第二目标开启量可以小于第一目标开启量。

控制器可以确定通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的减少量是否在第四预定范围内，并且当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的减少量不在所述第四预定范围内时确定所述EGR气门处于故障状态。

控制器可以操作CVVD设备，使得当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的减少量在所述第四预定范围内时，使得所述进气门的开启持续时间成为第二目标持续时间。这里，第二目标持续时间可以小于第一目标持续时间。

控制器可以确定通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的增加量是否在第五预定范围内，并且当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的增加量不在第五预定范围内时，确定所述CVVD设备处于故障状态。

当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的增加量在所述第五预定范围内时，控制器可以确定CVVD设备和EGR气门处于正常状态。

根据本公开的另一示例性形式的诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)设备和排气再循环(EGR)设备的发动机系统的方法可以包括：由数据检测器检测用于诊断发动机系统的数据；由控制器基于检测到的数据确定是否满足燃料切断条件；由所述控制器操作EGR气门，使得当满足所述燃料切断条件时，所述EGR气门的开启量成为第一目标开启量；由所述控制器确定通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的增加量是否在第一预定范围内；由所述控制器操作所述CVVD设备，使得当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的增加量在所述第一预定范围内时，排气门的开启持续时间成为第一目标持续时间；由所述控制器确定通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的减少量是否在第二预定范围内；以及当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的减少量在所述第二预定范围之外时，由所述控制器确定所述CVVD设备处于故障状态。

根据本公开的另一示例性形式的用于诊断包括连续可变气门持续时间(CVVD)设备和低压排气再循环(EGR)设备的发动机系统的设备可以包括：加速器踏板位置传感器，被配置为检测加速器踏板的位置；制动器踏板位置传感器，被配置为检测制动器踏板的位置；车辆速度传感器，被配置为检测车辆的速度；进气压力传感器，被配置为检测进气压力；和控制器，配置成基于来自加速器位置传感器、制动器踏板位置传感器、车辆速度传感器或进气压力传感器中的至少一个的信号来确定是否满足燃料切断条件，并且被配置为在满足燃料切断条件时确定所述CVVD设备和所述EGR气门是否处于故障状态。

具体地，所述控制器在满足所述燃料切断条件时经由所述EGR气门将所述EGR气门的开启量控制为第一目标开启量，并且还当通过所述EGR气门的操作所致的进气压力的增加量在第一预定范围内时，经由所述CVVD设备将排气门的开启持续时间控制为第一目标持续时间。当通过所述CVVD设备的操作所致的进气压力的减少量不在第二预定范围内时，控制器进一步确定CVVD设备处于故障状态。

根据本公开的示例性形式，可以诊断CVVD设备和EGR设备的故障。

根据在此提供的描述，其他应用领域将变得显而易见。应该理解的是，描述和具体示例仅用于说明的目的，而不意图限制本公开的范围。

附图说明

为了能够很好地理解本公开，现在将参考附图描述通过举例方式给出的其各种形式，其中：

图1是本公开的一个示例性形式中的发动机系统的示意图；

图2是本公开的一个示例性形式中的用于诊断发动机系统的设备的框图；和

图3A-3B是示出本公开的一个示例性形式中的诊断发动机系统的方法的流程图。

这里描述的附图仅用于说明的目的，并不意图以任何方式限制本公开的范围。

<附图标记说明>

10：发动机 20：涡轮增压器

30：进气管线 40：节气门

50：第一排气管线 60：第二排气管线

70：低压EGR设备

80：连续可变气门持续时间设备

90：数据检测器 100：控制器。

具体实施方式

在下文中，将参照附图更全面地描述本公开，其中示出了本公开的示例性形式。然而，本公开不限于在此描述的示例性形式，并且可以以各种不同的方式进行修改。

附图和描述在本质上被认为是说明性的而不是限制性的。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的元件。附图中示出的配置是为了更好理解和易于描述而任意示出的，但是本公开不限于此。

图1是根据本公开的示例性形式的发动机系统的示意图，以及图2是根据本公开的示例性形式的用于诊断发动机系统的设备的框图。

参考图1和图2，发动机系统可以包括发动机10、涡轮增压器20、进气管线30、节气门40、第一排气管线50、第二排气管线60、低压排气再循环(LP-EGR)设备70和连续可变气门持续时间(CVVD)设备80。

发动机10燃烧燃料和空气以将化学能转化成机械能。发动机10包括气缸11、活塞12、曲轴13、进气门14和排气门15。

活塞12和曲轴13安装在气缸11中。活塞12通过燃料的爆炸力而往复运动，并使曲轴13旋转。燃烧室16形成在气缸11和活塞12之间。

发动机10与进气管线30连接以接收空气，并且在燃烧过程中产生的排气通过第一排气管线50排出到发动机10的外部。进气管线30由进气门14打开或关闭，并且第一排气管线50由排气门15打开或关闭。进气门14可以由CVVD设备80的进气凸轮81操作，并且排气门15可以由排气凸轮83操作。

喷射器17将燃料喷射到燃烧室16中，并且火花塞18点燃混合有燃料和空气的混合气体。

冷却剂温度传感器11a、爆震传感器11b和曲轴位置传感器11c安装到气缸11中。冷却剂温度传感器11a检测冷却剂的温度，并将与其相对应的信号传输到控制器100。爆震传感器11b检测振动并且将与其对应的信号传送到控制器100，并且控制器100基于爆震传感器11b的信号来确定是否发生爆震。曲轴位置传感器11c检测曲轴13的旋转角度，并将与其对应的信号传送给控制器100，并且控制器100基于曲轴位置传感器11c计算发动机10的速度。

涡轮增压器20包括涡轮机21和压缩机22。涡轮机21可以通过排气旋转，并且压缩机22可以通过涡轮机21旋转产生的动力旋转。

进气管线30向发动机10供应空气。当压缩机22旋转时，从外部进入的空气被压缩以供应到发动机10。因此，供应压缩空气以增强发动机10的输出。为了冷却经过压缩机22的空气，中间冷却器31可以安装在进气管线30上。

节气门40安装在进气管线30上，并且根据节气门40的开启量来控制从进气管线30供应到发动机10的空气的流动。

进气压力传感器94安装在节气门40和发动机10之间的进气管线30上，并检测进气压力以将与其对应的信号传输至控制器100。

第一排气管线50将从发动机10排出的排气排出到车辆的外部。催化剂51可以安装在第一排气管线50上以减少排气的有害成分。

第二排气管线60形成为使得排气的一部分经由涡轮机21接合到第一排气管线50。经过涡轮机21的排气的量根据安装在第一排气管线50上的废气门52的开启量而受到控制。

排气压力传感器95安装在第一排气管线50上并检测排气压力，以将与其对应的信号传输至控制器100。

低压EGR设备70可以包括EGR管线71、EGR冷却器72和EGR气门73。

EGR管线71可以连接催化剂51的下游和进气管线30。从催化剂51排出的排气的一部分可以经由EGR管线71重新供给到发动机10。

EGR冷却器72安装在EGR管线71上以冷却供应到进气管线30的排气。

EGR气门73安装在EGR管线71上。当EGR气门73打开时，从催化剂51排出的一部分排气可以经由EGR管线71重新供给到发动机10。当EGR气门73被关闭时，从催化剂51排出的排气不经由EGR管线71重新供给到发动机10。经由EGR管线71根据EGR气门73的开启量供给到进气管线30的排气被称之为外部EGR气体。

CVVD设备80调节进气门14的开启持续时间。开启持续时间是进气门14打开时经过的时间。CVVD设备80包括进气凸轮81和凸轮轴82。CVVD设备80可以改变进气凸轮81相对于凸轮轴82的相对旋转速度。换句话说，进气门14的开启持续时间根据CVVD设备80的操作而增加或减少。由于CVVD设备的细节可以参考韩国专利申请No.10-2015-0178650，所以这里将省略其重复详细描述，但其全部内容通过引用结合于此。韩国专利申请10-2015-0178650中描述的CVVD设备是CVVD设备的例子，本公开可以应用于本领域已知的各种其他CVVD设备。

在本领域中，术语“气门重叠”被称为进气门和排气门15同时打开的区间(例如，进气门和排气门的同时打开时段)。在此，根据CVVD80的操作而发生气门重叠，并且因此从燃烧室16排出的排气的一部分可以被重新供给到燃烧室16中。根据CVVD设备80的操作供应到燃烧室16的排气被称为内部EGR气体。燃烧室16的温度可以通过使用内部EGR气体而降低。在本公开的示例性形式中，示出了CVVD设备80调节进气门14的开启持续时间，但是本公开可以应用于CVVD设备80调节排气门15的开启持续时间的情况。

在一种形式中，参照图2，用于诊断发动机系统的设备可以包括数据检测器90、控制器100、EGR气门73和CVVD设备80。

数据检测器90检测用于诊断发动机系统的数据，并且由数据检测器90检测到的数据被发送到控制器100。数据检测器90可以包括加速器踏板位置传感器91、制动器踏板位置传感器92、车辆速度传感器93和进气压力传感器94。数据检测器90还可以包括用于控制发动机系统的传感器(例如，氧传感器等)。

加速器踏板位置传感器91检测加速器踏板的位置(即，加速器踏板的推动程度)，并将与其对应的信号发送到控制器100。当完全推动加速器踏板时，加速器踏板的位置是100％，当加速器踏板未被推动(例如，完全释放)时，加速器踏板的位置是0％。

制动器踏板位置传感器92检测制动器踏板的位置(即，制动器踏板的推动程度)，并将与其对应的信号发送到控制器100。当完全推动制动器踏板时，制动器踏板的位置是100％，当制动器踏板未被推动时，制动器踏板的位置是0％。

车辆速度传感器93检测车辆的速度，并将与其对应的信号发送到控制器100。

进气压力传感器94检测流入发动机10的空气的进气压力，并将与其对应的信号传输至控制器100。

控制器100可以基于由数据检测器90检测到的数据来诊断CVVD设备80和EGR气门73的故障。控制器100可以利用由预定程序执行的至少一个处理器来实现，并且预定程序可以包括用于执行根据本公开的示例性形式的诊断发动机系统的方法中包括的每个步骤的一系列命令。此外，控制器100可以基于由数据检测器90检测到的数据来控制节气门40、EGR气门73和CVVD设备80的操作。

图3A和3B是示出根据本公开的示例性形式的诊断发动机系统的方法的流程图。

如图3A和3B所示，在步骤S101，控制器100检测用于诊断发动机系统的数据。换句话说，加速器踏板位置传感器91检测加速器踏板的位置，制动器踏板位置传感器92检测制动器踏板的位置，车辆速度传感器93检测车辆的速度，并且进气压力传感器94检测进气压力。

在步骤S102，控制器100基于数据确定是否满足燃料切断条件。例如，当车辆滑行时可以满足燃料切断条件，并且控制器100可以基于加速器踏板的位置、制动器踏板的位置以及车辆的速度来确定是否满足燃料切断条件。例如，当车辆的速度等于或大于预定速度并且当加速器踏板的位置和制动器踏板的位置是0％时，可以满足燃料切断条件。在燃料切断状态下，进气压力可以根据EGR气门73的开启量或进气门14的持续时间而改变。

当在步骤S102中不满足燃料切断条件时，诊断发动机系统的过程终止并重置为新一轮。

当在步骤S102中满足燃料切断条件时，控制器100在步骤S103中操作EGR气门73以使EGR气门73的开启量成为第一目标开启量。随着EGR气门73的开启量增加，进气压力增加。

在步骤S104，控制器100可以确定通过EGR气门73的操作所致的进气压力的增加量是否在第一预定范围内。第一目标开启量可以通过实验来设定，使得进气压力的增加量在第一预定范围内具有预定值。换句话说，可以通过实验(例如，发动机测试)获取与EGR气门73的开启量相对应的进气压力的增加量，并且第一目标开启量和第一预定范围可以基于发动机的尺寸和操作类型而变化。值和范围可以通过本领域普通技术人员已知的并存储在存储器或控制器100中的各种测试来获得。

当在步骤S104中进气压力的增加量不在第一预定范围内时，在步骤S105中控制器100可以确定EGR气门73处于故障状态。换句话说，控制器100可以确定EGR气门73被卡住，并且EGR气门73的开启量不遵循第一目标开启量。

当在步骤S104中进气压力的增加量在第一预定范围内时，在步骤S106中控制器100操作CVVD设备80以使得进气门14的持续时间成为第一目标持续时间。随着进气门14的持续时间增加，进气压力降低。

在步骤S107，控制器100可以确定通过CVVD设备80的操作所致的进气压力的减少量在第二预定范围内。第一目标持续时间可以通过实验来设定，使得进气压力的减少量具有在第二预定范围内的预定值。换句话说，可以通过实验获取根据CVVD设备80的操作所致的进气压力的减少量，并且第一目标持续时间和第二预定范围可以由本领域普通技术人员设置为确定为所需值和所需范围的值和范围。

当在步骤S107中进气压力的减少量不在第二预定范围内时，在步骤S108中控制器100可以确定CVVD设备80处于故障状态。换句话说，当CVVD设备80处于故障状态时，控制器100可以确定进气门14的持续时间不遵循第一目标持续时间。

当在步骤S107中进气压力的减少量在第二预定范围内时，在步骤S109中控制器100将EGR气门73的开启量维持在第一目标开启量并且将进气门14的持续时间维持在第一目标持续时间达预定时间，并且监测已经经过预定时间的时间点的进气压力。

在步骤S110，控制器100可以确定已经经过预定时间的时间点的进气压力是否在第三预定范围内。当EGR气门73的开启量是第一目标开启量并且进气门14的持续时间是第一目标持续时间达预定时间时的进气压力可以通过实验获得，并且可以由本领域普通技术人员设置第三预定范围到确定为所需范围的范围。

当在步骤S110中进气压力不在第三预定范围内时，在步骤S111中控制器100可以确定CVVD设备80处于故障状态。换句话说，当CVVD设备80处于故障状态时，控制器100可以确定进气压力离开第三预定范围。

当在步骤S110中进气压力在第三预定范围内时，在步骤S112中控制器100操作EGR气门73以使得EGR气门73的开启量成为第二目标开启量。第二目标开启量小于第一目标开启量，并且当EGR气门73的开启量减小时，进气压力也减小。

在步骤S113中，控制器100可以确定通过EGR气门73的操作所致的进气压力的减少量是否在第四预定范围内。第二目标开启量可以通过实验来设定，使得进气压力的减少量具有在第四预定范围内的预定值。换句话说，可以通过实验来获取与EGR气门73的开启量相对应的进气压力的减少量，并且第二目标开启量和第四预定范围可以由本领域普通技术人员设置为确定为所需值和所需范围的值和范围。

当在步骤S113中进气压力的减少量不在第四预定范围内时，在步骤S114中控制器100可以确定EGR气门73处于故障状态。换句话说，控制器100可以确定EGR气门73卡住并且EGR气门73的开启量不跟随第二目标开启量。

当在步骤S113中进气压力的减少量在第四预定范围内时，在步骤S115中控制器100操作CVVD设备80以使得进气门14的持续时间成为第二目标持续时间。第二目标持续时间小于第一目标持续时间，并且当进气门的持续时间减小时，进气压力增加。

在步骤S116，控制器100可以确定通过操作CVVD设备80所致的进气压力的增加量是否在第五预定范围内。第二目标持续时间可以通过实验来设定，使得进气压力的增加量具有在第五预定范围内的预定值。换句话说，可以通过实验获取与CVVD设备80的操作相对应的进气压力的增加量，并且第二目标持续时间和第五预定范围可以由本领域普通技术人员设置为确定为所需值和所需范围的值和范围。

当在步骤S116中进气压力的增加量不在第五预定范围内时，在步骤S117中控制器100可以确定CVVD设备80处于故障状态。换句话说，当CVVD设备80处于故障状态时，控制器100可以确定进气门14的持续时间不遵循第二目标持续时间。

当在步骤S116中进气压力的增加量在第五预定范围内时，控制器100在步骤S118完成发动机系统的诊断。换句话说，控制器100可以确定CVVD设备80和EGR气门73处于正常状态。

在本公开的示例性形式中，示出了CVVD设备80调节进气门14的开启持续时间，但是即使在CVVD设备80调节排气门15的开启持续时间的情况下，也可以通过诊断发动机系统的方法来诊断CVVD设备80和EGR气门73的故障。

如上所述，根据本公开的示例性形式，可以诊断CVVD设备80和EGR气门73的故障。

尽管已经结合目前被认为是实际的示例性形式描述了本公开，但是应当理解，本公开不限于所公开的形式，而是相反，旨在覆盖包括在本公开的精神和范围内的各种修改和等同布置。