CN104153839A - 连续可变气门升程机构的自检方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续可变气门升程机构的自检方法，该方法在汽车停机时对气门最大升程进行自检并判断气门是否达到最大气门升程，以检测气门升程机构是否发生堵转，在汽车再次上电时可根据停机时所作判断选择合适的运行模式，以使发动机可直接以连续可变气门升程模式运行，或使用前运行参数以连续可变气门升程模式运行，以及使发动机经由节气门控制模式过渡到连续可变气门升程模式，从而可及时检测机构的状态，防止机构控制单元的过载，保证自检成功，实现了连续可变气门升程机构的功能。

Description

连续可变气门升程机构的自检方法

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机机构的自检方法，尤其涉及一种连续可变气门升程机构的自检方法。

背景技术

发动机部分负荷下的燃油经济性一直是评价发动机的一项重要指标，现有技术中已开发出多种有助于提升发动机部分负荷节油能力的手段，连续可变气门升程(CVVL)技术可谓是其中的佼佼者。连续可变气门升程技术可以有效的降低部分负荷时的泵气损失，进而提高燃油经济性。连续可变气门升程技术机构复杂，其依靠气门升程对发动机进气量进行控制，需要保证很高的升程控制精度和进气测量精度，以实现很好的经济性和安全性，这不仅是对机构机械稳定性的考察，也是对控制系统提出了严格要求。

为实现准备的升程控制，在每次发动机系统上电起动前，都需要发动机控制单元（ECU）对连续可变气门升程机构进行一次检查和记录，此即是连续可变气门升程机构的自检。连续可变气门升程机构的自检要求在起动前将气门升程调节至最大升程状态，并对其位置进行记录，以由此作为后续升程控制的参考点，保证升程控制的准确。现实情况中，在连续可变气门升程机构自检时，需由连续可变气门升程控制电机由小至大调节气门升程，在此过程除了要克服连续可变气门升程机构自身的阻力外，还需克服气门弹簧的回位力，从而会导致控制电机的驱动力矩过大，控制电机易发生堵转问题而致使机构自检失败。而且现有的连续可变气门升程机构在自检失败后，系统将进入故障模式，气门控制也切换为油耗较高的节气门控制模式，从而不能很好的发挥连续可变气门升程机构的使用效果。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明提供了一种连续可变气门升程机构的自检方法，其可及时检测机构的状态，防止机构控制单元的过载，以保证自检成功，实现连续可变气门升程机构的功能。

为实现上述目的，本发明的连续可变气门升程机构的自检方法包括以下步骤：

（1）汽车在连续可变气门升程模式下停机时，

a、ECU控制气门进行最大升程自检，判断气门是否达到最大气门升程；

（2）汽车再次上电时，

a、若（1）中气门达到最大气门升程，ECU控制气门进行气门最大升程校验，发动机采用连续可变气门升程模式起动；

b、若（1）中气门未达到最大气门升程，ECU检测气门位置是否发生变动，

b1、若气门位置未变，ECU使用（1）中连续可变气门升程模式中的最大气门升程值，控制发动机采用连续可变气门升程模式起动，

b2、若气门位置变动，ECU控制气门进行最大升程自检，并判断是否达到最大气门升程，

b21、若达到最大气门升程，ECU控制发动机采用连续可变气门升程模式起动，

b22、若未达到最大气门升程，ECU控制发动机采用节气门控制模式起动，调节气门至最大气门升程，并切换为连续可变气门升程模式。

采用上述的技术方案，在汽车于连续可变气门升程模式下停机时对气门最大升程进行自检并判断是否达到最大气门升程，可对汽车停机时的连续可变气门升程机构的运行情况作出判断，以对汽车再次上电时气门机构运行做好准备。当停机时气门自检可达到最大气门升程，表明气门机构中未发生堵转，气门机构运行顺畅，发动机再次上电后即可在校验一下最大气门升程后起动。

而当停机时气门自检未达到最大气门升程，则表明气门机构发生了堵转，在汽车下次上电时就需要对气门情况进行检测，若气门位置未动，表明气门机构依然堵转，但判定机构位置状态未变化，此时发动机可以前连续可变气门升程模式运行时的最大气门升程值进行起动，从而使得发动机控制简单有效。若气门位置发生变动，则表明气门机构情况不明，此时需要再对气门进行最大升程自检，以判断气门机构的具体情况。在此次自检中，如果气门可达到最大气门升程，表明气门机构堵转消失，发动机即可以自检结果顺利起动。而如果气门仍未达到最大气门升程，表明气门机构依然堵转，此时发动机则可由节气门控制模式起动，运转后堵转可消除，同时在节气门控制模式下使气门调节至最大气门升程，以实现气门最大气门升程的自检，然后便可由节气门控制模式切换到连续可变气门升程模式。

通过上述的自检过程，可及时检测气门升程机构的具体状态，以根据气门升程机构的具体情况采用合适的运行模式，从而可防止机构控制单元的过载，保证了自检成功，并最终实现连续可变气门升程机构的功能。

作为对上述方式的限定，在汽车停机时的a步骤前还包括：

a0、ECU控制气门于最小气门升程位置进行自检。

使气门于最小气门升程位置进行自检，一方面可判断气门升程机构能否在全升程范围内运行，另一方面也可对ECU针对气门位置的判断曲线进行修正，以确保ECU检测结果的正确性。

作为对上述方式的限定，在汽车再次上电时的a步骤中，ECU于发动机起动前控制气门回位至起动升程位置。在发动机起动前使气门回位至标定好的起动升程位置，可保证发动机起动时的进气量，也可加速气流运动，从而可改善发动机气缸中的燃烧情况。

作为对上述方式的限定，在汽车再次上电时的b21步骤中，ECU于发动机起动前控制气门回位至起动升程位置。在发动机起动前使气门回位至标定好的起动升程位置，可保证发动机起动时的进气量，也可加速气流运动，从而可改善发动机经济性、HC排放和燃烧稳定性。

作为对上述方式的限定，在汽车再次上电时的b22步骤中，ECU于节气门开度和气门升程同时达最大值时控制发动机切换为连续可变气门升程模式。使发动机在节气门开度和气门升程同时达到最大值时进行控制模式切换，可保证节气门控制模式和连续可变气门升程模式的平顺切换，避免产生转速波动等异常问题。

作为对上述方式的限定，该连续可变气门升程机构包括安装有气门弹簧的气门，与气门相连接的摇臂，以及与所述摇臂抵接相连的升程调节机构和转动连接于升程调节机构上的气门驱动机构，还包括与所述升程调节机构传动连接的、以在ECU控制下对气门升程进行调节的执行电机，以及连接设于升程调节机构上并与ECU电连接的、以对气门位置进行检测的升程传感器。利用执行电机经由升程调节机构对气门升程进行控制，其结构简单，便于设计实施，而采用升程传感器对气门位置进行检测可实时检测气门的升程位置，防止气门升程的错误反馈及避免堵转的错误识别。

作为对上述方式的限定，所述的升程调节机构包括一端与摇臂抵接相连的连接臂，所述气门驱动机构转动连接于连接臂的中部，在连接臂的另一端设有经由其上的偏心轴体与所述连接臂套装相连的偏心轴，所述执行电机的驱动端与偏心轴传动连接，所述升程传感器连接设于偏心轴的一端。偏心轴经由套装于连接臂一端的偏心轴体可以通过驱使连接臂相对摇臂发生位移，改变连接臂与摇臂间的抵接点，而实现对气门升程的调节，执行电机和升程传感器设于偏心轴上也使得整体结构较为简单，便于设计实施。

作为对上述方式的限定，在汽车再次上电时的b22步骤中，ECU控制执行电机在小电流状态下驱使气门达到最大气门升程。在节气门控制模式下使执行电机在小电流状态下驱使气门达到最大气门升程，以便在发动机运转后实现气门最大升程自检，可避免因回路电流过大而导致执行电机或ECU发生过载。

综上所述，采用本发明的技术方案，可及时检测气门升程机构的状态，防止机构控制单元的过载，保证了自检成功，实现了连续可变气门升程机构的功能。

附图说明

下面结合附图及具体实施方式对本发明作更进一步详细说明：

图1为本发明实施例的连续可变气门升程机构的立体图；

图2为图1的正视图；

图3为偏心轴的结构示意图；

图4为本发明实施例的自检方法的流程框图；

图中：1、气门；2、气门弹簧；3、摇臂；4、连接臂；5、偏心轴；6、偏心轴体；7、涡轮；8、中间轴；9、驱动滚子；10、液压挺柱；11、升程传感器;12、执行电机；13、连接体。

具体实施方式

本实施例涉及一种连续可变气门升程机构的自检方法，其用于在汽车停机后再次上电时，由控制单元（ECU）将气门升程调节至最大升程状态，并对其位置进行记录，以由此作为后续连续可变气门升程模式的升程控制的参考点，保证升程控制的准确。

本实施例中的连续可变气门升程机构的一种示例性结构可如图1 至图3中所示，其包括气门1，在气门1上套设有驱使气门回位的气门弹簧2，气门1的端部连接有摇臂3，且气门1连接于摇臂3的一端，在摇臂3的另一端则连接有液压挺柱10，在摇臂3的中部转动设有摇臂滚子。本实施例中的连续可变气门升程机构还包括与摇臂3上的摇臂滚子抵接相连的升程调节机构和转动连接于升程调节机构上的气门驱动机构。

升程调节机构包括其一端与摇臂3上的摇臂滚子抵接相连的连接臂4，连接臂4的另一端则套装有一根偏心轴5，且偏心轴4于其和连接臂4间的套装处设有偏心轴体6，偏心轴4即是经由该偏心轴体6套装在连接臂4上。偏心轴5可经由设于其上的轴承安装在发动机相关构件上，而在偏心轴5的一端还设置有一个涡轮7，在偏心轴5相对于涡轮7的另一端还连接设有一个升程传感器11，偏心轴5的结构可由图3中所示，当然升程传感器11除与涡轮7分设于偏心轴5两端的情况外，其也可以与涡轮7设于偏心轴5的同一端。

本实施例中的升程传感器11根据霍尔传感器原理，可对偏心轴5的角转动量进行测量。而在偏心轴5的涡轮7一端还设有与涡轮7传动连接的执行电机12，执行电机12的驱动端连接有蜗杆，以实现与涡轮7之间动力的稳定传送。执行电机12和升程传感器11也均电连接于发动机控制单元（ECU）上，从而可经由ECU实现对连续可变气门升程机构的有效控制。本实施例中在连接臂4的中部转动连接有中间轴8，气门驱动机构即转动连接在中间轴8上。气门驱动机构包括与中间轴8转动相连的连接体13，在连接体13相对于其与中间轴8相连处的另一端则安装有一个驱动滚子9，驱动滚子9与图中未示出的驱动凸轮相抵接，从而可在驱动凸轮的驱动下，经由连接臂4对摇臂滚子的驱使而最终实现气门的启闭动作。

本实施例中如图1中所示在中间轴8的两端还连接有用于使连接臂4于发动机内转动安装的连接构件。在需对气门升程进行调节时，则ECU控制执行电机12经由涡轮7驱使偏心轴5转动，在偏心轴5上的偏心轴体6的作用下，使得连接臂4与中间轴8一起产生移动，连接臂4与摇臂3的摇臂滚子的抵接点也发生变化，从而实现由摇臂3驱动下的气门1的升程变化。当然本实施例中连续可变气门升程机构除了可为上述结构外，其也可采用其它具有相同功效的结构形式，且其气门升程的调节也均由ECU控制下的电机驱动实现。

本实施例的连续可变气门升程机构的自检方法可由图4中所示，其可用于上述的连续可变气门升程机构的自检，当然也可用于采用电机驱动，以实现气门升程调节的其它具有相同功效的连续可变气门升程机构。以上述的连续可变气门升程机构为例进行说明，该自检方法包括在汽车于连续可变气门升程模式下停机时，ECU控制执行电机12驱使连接臂4移动，在驱动凸轮的作用下，先使气门1于最小气门升程位置进行自检，也即使气门1运动到最小气门升程处，并经由升程传感器11检测出气门1在此位置时偏心轴5对应的转动量。升程传感器11会将偏心轴5对应的转动量以相应的电压值形式反馈给ECU，ECU根据升程传感器11的反馈电压即可经由其内预设的相关参数换算出气门1的位置值并予以记录。

在进行气门最小升程位置自检后，ECU即通过执行电机12驱使气门1回位至最大位置处，也即使气门1向最大气门升程方向移动，以进行最大升程自检。在气门1向最大气门升程方向移动的过程中，由于执行电机12需要克服升程调节机构、摇臂3等各部分间的阻力，同时气门1打开也要克服气门弹簧2的回位力矩，因此气门1向最大气门升程方向的移动有可能因执行电机12及气门1受到的阻力矩过大而产生堵转现象，此时气门1的回位终点，也即气门1回位至的最大位置处并不是最大气门升程处。当然除了产生堵转的情况，因凸轮轴停机的位置不同，气门1及执行电机12也可能不会受到过大的阻力矩，从而可使气门1回位至最大气门升程位置。

在汽车停机时，气门1向最大位置处的回位也会经由升程传感器11进行检测。气门1向最大气门升程方向的回位量使得偏心轴5产生对应的转动量，升程传感器11将偏心轴5对应的转动量以电压值的形式反馈给ECU，ECU根据其内预设的参数值，即可分析得出气门1回位的具体情况，当升程传感器11的反馈电压在ECU中的换算值与ECU的预设值间的偏差大于10%时，即可认为气门1未达到最大气门升程处。为便于分析，可将回位时升程传感器11所检测的气门1回位量所对应的检测电压值称之为U1，ECU通过U1即可判断出气门1是否回位至最大气门升程处，并可对U1及判断结果进行记录。

当汽车在停机后的再次上电时，此时即需要根据汽车停机时的判断结果对发动机选择合适的运行模式。若停机时判断气门1回位至最大气门升程处，则表明机构未出现堵转现象，此时升程传感器11所检测出的U1即表示最大气门升程所对应的检测值，ECU即可将此U1所对应的换算值作为最大气门升程值进行记录，以作为后续升程控制的参考点，保证升程控制的准确。而若停机时判断气门1未回位至最大气门升程处，则表明机构出现了堵转，ECU不能根据升程传感器11所检测出的U1确定后续升程控制的参考点，此时则需要在ECU的控制下对最大气门升程进行再次确认。

在停机时判断气门1回位至最大气门升程处的情况中，汽车再次上电时，ECU即可根据升程传感器11所检测出的U1控制发动机以连续可变气门升程模式运行。但为了确保机构运行的准确性，在汽车再次上电时ECU会控制执行电机12使得气门1再次运行至最大气门升程处以进行校验。校验完毕后，ECU则会经由执行电机12控制气门1回位至起动升程位置，起动升程位置可根据发动机的具体结构进行标定，其预设在ECU中，气门1在起动升程位置进行起动可保证发动机起动时的进气量，也可加速气流运动，从而可改善发动机气缸中的燃烧情况。

在停机时判断气门1未回位至最大气门升程处的情况中，当汽车再次上电时，由于ECU不能得到最大气门升程作为参考点，故发动机不能以连续可变气门升程模式起动。而且在汽车停机至再次上电的过程中，由于停机时间过长或机械故障等，也有可能发生气门1位置发生变动的情况，气门1位置的变动会导致ECU不能确定气门1的具体情况，因此为避免因气门1位置变动带来的不确定性，需要对气门1的位置进行再次确认，以便于ECU后续控制的执行。气门1位置的再确认也是由升程传感器11根据汽车上电时，气门1实际位置所对应的偏心轴5的转动量进行检测的，为便于后续描述，此时升程传感器11反馈给ECU的电压值称之为U2。

若U2与汽车停机时升程传感器11检测出的气门1最终位置所对应的反馈电压值U1相等，则表明气门1在汽车再次上电时的位置并未发生变动，此时因机构状态变化不大，表明机构较为稳定，因此ECU可使用前面连续可变气门升程模式运行中所记录的最大气门升程值作为参考点而使发动机以连续可变气门升程模式起动，在此情况下发动机依然能够再次于连续可变气门升程模式下良好运行。

若U2与U1不相等，则表明气门1在汽车再次上电时发生了位置变动，此时ECU需要对气门1的位置进行再确认，即ECU控制执行电机12使气门1再向最大气门升程方向移动，以再次进行气门最大升程自检。在该自检过程中，若气门1可移动至最大气门升程处，表明堵转现象消除，此时ECU可将升程传感器11此刻检测出的最大气门升程值作为参考点，而使发动机以连续可变气门升程模式运行，在发动机起动前，为改善发动机起动状况，也经由ECU使气门1回位至起动升程位置后再起动。

而在气门1再次进行最大升程自检过程中，若气门1仍不能移动至最大气门升程处，表明机构中仍然存在堵转问题，发动机也仍不能以连续可变气门升程模式起动。此时为保证汽车的正常使用，同时也从消除机构堵转的角度出发，ECU控制发动机采用节气门控制模式起动。在发动机处于节气门控制模式运行中，ECU则可根据其内的预设参数，而持续的给执行电机12提供一个稍小的电流，此电流大约可为执行电机12最大电流的30%。因发动机运行状态下，气门机构间不会再出现堵转情况，因此执行电机12在该小电流状态下能够使气门1的升程的不断增加，并最终达到最大气门升程，从而实现了气门1的最大升程自检。

当气门1达到最大气门升程位置时，升程传感器11将相应的电压值反馈给ECU,ECU则可以以此最大气门升程值作为参考，而使发动机进入连续可变气门升程模式。而且本实施例中在发动机可由节气门控制模式切换到连续可变气门升程模式时，为保证发动机在节气门控制模式和连续可变气门升程模式间的平顺切换，避免产生转速波动等异常问题，ECU控制使发动机在节气门开度和气门1升程同时达到最大值时进行控制模式切换。

Claims (8)

1.一种连续可变气门升程机构的自检方法，其特征在于该方法包括以下步骤：

（1）汽车在连续可变气门升程模式下停机时，

a、ECU控制气门进行最大升程自检，判断气门是否达到最大气门升程；

（2）汽车再次上电时，

a、若（1）中气门达到最大气门升程，ECU控制气门进行气门最大升程校验，发动机采用连续可变气门升程模式起动；

b、若（1）中气门未达到最大气门升程，ECU检测气门位置是否发生变动，

b1、若气门位置未变，ECU使用（1）中连续可变气门升程模式中的最大气门升程值，控制发动机采用连续可变气门升程模式起动，

b2、若气门位置变动，ECU控制气门进行最大升程自检，并判断是否达到最大气门升程，

b21、若达到最大气门升程，ECU控制发动机采用连续可变气门升程模式起动，

b22、若未达到最大气门升程，ECU控制发动机采用节气门控制模式起动，调节气门至最大气门升程后，切换为连续可变气门升程模式。

2.根据权利要求1所述的连续可变气门升程机构的自检方法，其特征在于在汽车停机时的a步骤前还包括：

a0、ECU控制气门于最小气门升程位置进行自检。

3.根据权利要求1所述的连续可变气门升程机构的自检方法，其特征在于：在汽车再次上电时的a步骤中，ECU于发动机起动前控制气门回位至起动升程位置。

4.根据权利要求1所述的连续可变气门升程机构的自检方法，其特征在于：在汽车再次上电时的b21步骤中，ECU于发动机起动前控制气门回位至起动升程位置。

5.根据权利要求1所述的连续可变气门升程机构的自检方法，其特征在于：在汽车再次上电时的b22步骤中，ECU于节气门开度和气门升程同时达最大值时控制发动机切换为连续可变气门升程模式。

6.根据权利要求1所述的连续可变气门升程机构的自检方法，其特征在于：该连续可变气门升程机构包括安装有气门弹簧的气门，与气门相连接的摇臂，以及与所述摇臂抵接相连的升程调节机构和转动连接于升程调节机构上的气门驱动机构，还包括与所述升程调节机构传动连接的、以在ECU控制下对气门升程进行调节的执行电机，以及连接设于升程调节机构上并与ECU电连接的、以对气门位置进行检测的升程传感器。

7.根据权利要求6所述的连续可变气门升程机构的自检方法，其特征在于：所述的升程调节机构包括一端与摇臂抵接相连的连接臂，所述气门驱动机构转动连接于连接臂的中部，在连接臂的另一端设有经由其上的偏心轴体与所述连接臂套装相连的偏心轴，所述执行电机的驱动端与偏心轴传动连接，所述升程传感器连接设于偏心轴的一端。

8.根据权利要求6所述的连续可变气门升程机构的自检方法，其特征在于：在汽车再次上电时的b22步骤中，ECU控制执行电机在小电流状态下驱使气门达到最大气门升程。