专利名称：用于凸轮轴对曲轴相关性的气门系传动拉伸补偿的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机，更具体地涉及用于凸轮轴对曲轴相 关性的气门系拉伸补偿。
背景技术：
该部分的陈述仅提供与本披露有关的背景信息，且可能 不构成现有技术。 内燃机引发空气和燃料混合物的燃烧，以在汽缸内往复 地驱动活塞。活塞可S走转地驱动曲轴，所述曲轴传递驱动4丑矩《会传动 系。空气被吸入到发动机的进气歧管中且分配给汽缸。更具体而言， 空气(在一些发动机中为空气燃料混合物)通过一个或更多进气口进 入汽缸，所述进气口的每个经由相应进气门的致动而选择性地打开。 在燃烧之后，燃烧气体从汽缸通过一个或更多排气口排出，每个排气 口经由相应排气门的致动而选4%性地打开。 进气和排气门的移动和因而进气和排气口的打开和关闭 由进气和排气凸轮轴调节。当凸轮轴旋转时，相应凸轮轴的凸轮凸角 引发相应气门的运动。凸轮轴经由正时链轮和正时链由曲轴可旋转地 驱动。正时链由与曲轴和凸轮轴相关联的正时链轮驱动，以使得曲轴 能够驱动凸轮轴。 气门的运动#皮正时以在活塞沖程期间适当时刻提供所述 口的打开和关闭。该正时以每个进气和排气凸4仑轴相对于^皮此和相对 于曲轴旋转位置的旋转位置提供。曲轴旋转位置对应于活塞在其相应 汽缸内的线性位置(例如，下止点(BDC)、上止点(TDC))。 每个凸轮轴相对于曲轴的旋转位置在燃烧过程中具有重 要的作用。例如，进气口打开相对于活塞位置的正时影响在活塞的膨胀冲程期间吸入到汽缸中的空气量。类似地，排气口打开相对于活塞 位置的正时影响从汽缸排出的燃烧产物气体量。 因而，发动才几系统包括监测每个凸轮轴和曲轴旋转位置 的传感器。更具体而言，包括已知数量的齿的目标轮被固定用于随每 个相应凸轮轴和曲轴旋转。相关传感器在齿通过传感器时检测齿的上 升缘和下降缘，传感器根据此产生脉冲序列。每个目标轮包括间隙(例 如，少一个或两个齿)和/或更宽或更薄的齿，每个用作参考点以确定 相应凸4仑轴和曲轴旋转位置。
因为曲轴经由正时链轮和正时《连驱动凸4仑轴，且因为进
气和排气门运动的正时影响燃烧过程，发动机系统通常监测曲轴位置 和凸轮轴的相对旋转位置。这借助于监测由相应传感器产生的曲轴脉 沖序列和凸轮轴l永冲序列的相对位置实现。如果曲轴对凸轮轴的相对 位置相差一定程度，设定指示凸轮轴相对于曲轴的正时(即，相对位
置)的故障的诊断故障码(DTC)。常规的凸轮轴对曲轴正时诊断不如希望那样稳定。更具 体而言，常规诊断不如希望准确，且可能产生错误故障(例如，在没 有实际故障存在时设定DTC)，或在一些情况下，可能未能检测到故障 (例如，在存在故障时未能设定DTC)。
发明内容
因而，本披露提供一种将曲轴旋转位置关联至凸轮轴旋 转位置的方法。所述方法包括确定正时连接件的拉伸值，所述正时 连接件驱动联接曲轴和凸轮轴；和计算指示曲轴旋转位置相对于凸轮 轴旋转位置的曲轴对凸轮轴旋转位置值。曲轴对凸轮轴旋转位置值根 据所述拉伸值补偿，以提供补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值，且根 据所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值确定曲轴旋转位置是否与凸 轮轴旋转位置相关联。 在一个特征中，所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值 与阈值比较。当所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值大于所述阈值 时，曲轴旋转位置与凸轮轴旋转位置不相关。
在另一特征中，所述方法还包括监测所述凸轮轴和另一 凸轮轴的相应旋转位置。所述拉伸值根据所述凸轮轴和所述另 一 凸轮 轴的相应旋转位置确定。在另一特征中，在选择性地进行拉伸值计算之前，相对
于阈值评价凸轮轴旋转位置之间的相关性。 在又一特征中，所述方法还包括才艮据所述拉伸值计算曲 轴和凸轮轴之间的旋转未对准值。补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值 根据旋转未对准值确定。 进一步的应用范围在由此提供的说明中显而易见。需要 理解的是所述说明和具体示例只是为了说明，而并不打算限制本披露 的范围。
在此描述的附图只是为了说明，而不打算以任何方式限 制本披露的范围。
图1是根据本披露的示范性发动机系统的功能框图；图2是图1的示范性发动机系统的示范性正时装置的前
视图； 下面的描述实质上仅仅是示意性的，而不是限制本纟皮露、 其应用或使用。为了清楚起见，相同的附图标记将在附图中用于标识 相同的元件。如在此所使用的，术语"模块"指的是特殊应用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或更多软件或固件程序的处理器(共 享、专用、或群组)和存储器、或提供所述功能的其它合适部件。 现在参见图1,示范性发动机系统10包括发动机12、进 气歧管14和排气歧管16。发动机12燃烧空气燃料混合物以产生驱动 扭矩。更具体而言，空气通过节气门18吸入到进气歧管14中。虽然 示范性发动机系统IO包括节气门18，但是可以想到，本披露的教示可 以用于不包括节气门的发动机系统中。 空气与燃料混合形成由活塞(未示出)在汽缸20内压缩 的燃烧混合物。虽然仅示出两个汽缸20,但是可以想到，本披露的教 示可以用于具有一个或更多汽缸20的发动机系统中。空气(在一些情 况下为燃烧混合物)通过进气口 (未示出)行进到汽缸20中，所述进 气口由进气门(未示出)选择性地打开。在汽缸20内引发燃烧混合物 的燃烧(例如，经由来自火花塞的火花或压缩热)。在燃烧事件之后， 产物气体从汽缸20通过排气口 (未示出)排出，所述排气口由排气门 (未示出)选择性地打开。可以想到，发动机系统10可以包括带有相 应进气和排气门的 一个或更多进气口和/或排气口 。 具体参见图1和2,进气和排气门的运动由相应进气和排 气凸轮轴22, 24引发，凸轮轴22, 24经由正时装置28由曲轴26可 旋转地驱动。更具体而言，曲轴26包括正时链轮30,且进气和排气凸 4仑轴包括相应的正时链轮32, 34。正时连^妻件36驱动互连正时链專仑 30, 32, 34。例如，正时连^妾件36可包^舌正时链。可以理解，也可以 使用正时齿轮、滑轮和正时带、和/或其它传动机构。 控制才莫块40监测进气和排气凸轮轴22, 24以及曲轴26 的旋转。传感器42, 44分别监测每个进气和排气凸轮轴22, 24的旋 转位置。传感器46监测曲轴26的旋转位置。 更具体而言，相应的目标轮(未示出)(其每个包括已知 数量的齿)固定用于随相应的进气和排气凸轮轴22， 24以及曲轴26 中的每个旋转。每个传感器42, 44, 46 ;险测在齿通过传感器42, 44, 46时相应目标轮的齿的上升和下降缘，传感器42, 44, 46根据此产生 脉冲序列。脉冲序列作为信号提供给控制模块40。每个目标轮包括间 隙(例如，少一个或两个齿)和/或更宽或更薄的齿，每个用作参考点 以确定相应进气和排气凸轮轴22, 24以及曲轴26的旋转位置。 通过将对应于进气和排气凸轮轴22, 24的脉冲序列与曲 轴26的脉冲序列比较，控制模块40可以确定曲轴26和相应进气和排 气凸轮轴22, 24之间的相对位置是否对应于希望的相对位置。如果否， 进气和排气事件的正时不对应于希望的正时，设定诊断故障码(DTC)。 另外，正时连接件36往往随着发动机系统10的寿命而 拉伸，这可能使确定曲轴26和凸轮轴22， 24是否相对于彼此恰当对 准的问题复杂化。作为其它示例，部件之间的变化和温度影响也可能 对不恰当对准起作用。 本4皮露的气门系拉伸补偿控制确定正时连接件中的拉伸 值(Ueteh和/或I他etch。/。)，且当确定各凸轮轴的旋转位置是否恰当地对应于曲轴的旋转位置时补偿1^etch和/或Istretch%。更具体而言，气门系拉 伸补偿控制使得在执行凸轮轴对曲轴相关性诊断时能够考虑Istreteh和/ 或Istreteh。/。，凸轮轴对曲轴相关性诊断确定实际凸轮轴和曲轴位置是否 对应于希望的凸轮轴和曲轴位置。以下讨论将关于Istre化欣描述，然而， 技术人员将理解本披露可以容易地适用于Istretch。 气门系拉伸补偿控制监测曲轴传感器信号以确定凸轮轴 位置是否对应于希望的相对凸轮轴位置。更具体而言，处理凸轮轴传 感器信号，以提供相应的凸轮轴旋转位置(xca隨和(XcaM2 (以度测量)。
确定 和aCAM2之间的差，且设置为Aa。随后基于Aa确定Istretch。
Istretch可以基于以下示范性关系确定
其中，Istotch是由于拉伸引起的凸轮链轮之间的传动变化。例如，在链
传动系统中，这是由于拉伸引起的链长度增加(通常以毫米测量)。rtarget
是凸轮轴传感器目标轮的有效半径。
在正时连接件为链的情况下，例如rt吗et设置为齿底部处 目标轮的半径加上链节的半径。为了将I自teh转换为百分比
Cam Cam
其中，LN—Cam—Cam是没有拉伸时凸轮轴之间的额定传动长度。
气门系拉伸补偿控制将Istretc欣分别与第一和第二阈值
lTHRl和ITHR2比较。lTHRl对应于凸轮轴位置彼此不对准，使得正时连接 件必定已经不恰当地组装或正时连接件在发动机操作期间滑移(即， 在此情况下，Istre她。/。如此大使得它不表示正时连接件的实际拉伸)。如 果Ue她。/。大于ItHRI,设定所谓的未咬合(t 00 t h-0f f ) DTC ,这表示气 门系对准偏差达正时链轮的至少一个齿。ITHR2对应于过度拉伸的正时 连接件。如果Ueteh。/。大于ITHR2,设定过度拉伸DTC。如果Istreteh%不大于 I丁HR1或ItHR2， 正时连接件未过分拉伸至影响凸轮轴对凸轮轴相关性，而在确定每个凸轮轴位置是否对应于曲轴位置时^f吏用，如下文更详细 所述。 如果在凸轮轴对凸轮轴相关期间没有设定未咬合DTC或 过度拉伸DTC,气门系拉伸补偿控制基于Wetch。/。确定补偿因子(astretch)。 astretch表示由于正时连接件拉伸引起的曲轴和每个凸轮轴之间的旋转 未对准量。astretch可以基于以下示范性关系确定
二--
其中，OWetch是由于气门系拉伸引起的凸轮轴相对于曲轴的旋转(通常
单位为度)，LN—CamCrank是没有拉伸时凸轮轴对曲轴之间的额定传动长
度，且对每个凸轮轴计算Ol他etch。为了确定每个凸轮轴位置是否对应于曲轴位置，监测凸
轮轴传感器信号和曲轴传感器信号。处理凸轮轴传感器信号，以提供 相应的凸轮轴旋转位置
acAMl和0tCAM2。 类似地，处理曲轴传感器信号，
以提供曲轴旋转位置 acRANK。
acRANK与OlCAMl和acAM2中的每个比较, 以提供Acn和Aa2。 Aon和Act2表示每个凸轮轴相对于曲轴的旋转位置。 Ao^和A"2基于astretch调节以提供A(Xcompi和AacoMP2。 因而'AacoMPi 和A(Xcomp2》口下氺卜寸尝Istretch%: AacoMPi- Aai— astretchl和AacoMP2= Aa2—
astretch2 。 AotcoMPi和A(Xcomp2与阔 <直(Aathr )比4支，以确定每个凸 轮轴是否与曲轴未对准。更具体而言，如果Acicomw或A(Xcomp2大于 △aTHR,设定未咬合DTC,这表示气门系对准偏离达正时链轮的至少一 个齿。如果A(Xcompi或A(Xcomp2都不大于ActTHR,气门系恰当地对准。 由此，气门系拉伸补偿控制将凸轮轴对凸轮轴相关性补偿正时连接件 的拉伸，从而改进相关性的准确性并最小化DTC的错误设定。 可以想到，气门系拉伸补偿控制可以用于具有任何数量 正时连接件和/或凸轮轴的发动机。例如，气门系拉伸补偿控制可以用 于具有将曲轴与两个或更多凸轮轴驱动地联接的单个正时连接件的发 动机。类似地，气门系拉伸补偿控制可以用于具有两个或更多正时连接件的发动机，每个正时连接件将曲轴与两个或更多凸轮轴驱动地耳关接。 现在参见图3,将详细描述由气门系拉伸控制执行的示范 性步骤。步骤302开始凸轮传感器信号控制。在步骤304，控制程序基 于凸轮传感器信号计算Aa。如上所述，在确定Aa时考虑凸轮轴位置
之间的任何偏移。在步骤306中，控制程序基于Aa确定I他etch。/。。 在步骤318中，控制程序监测凸轮轴和曲轴传感器信号。 在步骤320中，控制程序基于凸轮轴传感器信号和曲轴传感器信号计 算每个凸轮轴相对于曲轴的Aa(例如，Aon， Aa2)。在步骤322中，控 制程序基于Aa值和a他eteh计算每个凸轮轴相对于曲轴的AaCOMP(例如， △aC0MP1, A(Xcomp2)。在步骤"4中，控制程序确定每个A(Xcomp但(对 应于每个凸轮轴相对于曲轴)是否大于A(Xthr。如果AaCOMp大于Aathr, 控制程序以步骤310继续且控制程序结束。如果A(Xcomp不大于ActTHR, 控制程序结束。 现在参见图4,将详细讨论执行气门系补偿控制的示范性 模块。示范性模块包括Ue她。/。模块400、 ow她模块402、 Aa模块404、 AacoMP模块406、 DTC模块408和比较器模块410， 412和414。 Istretch%
模块400基于凸轮轴传感器信号确定Istreteh%。
Istretc欣输出给(X他etch模块
402和比4支器才莫块410和412。 比4支器才莫块410将1柚她％与Ithri比4支，且基于此输出信 号给DTC模块4Q8。例如，如果Istreteh。/Af Ithri,比较器模块410输 出"1"给DTC模块408。如果Ue化h。/。不大于Ithri,比较器模块410输 出"0"给DTC模块408。类似地，比较器模块412将1咖她％与比较ITHR2, 且基于此输出信号给DTC模块408。 DTC模块408基于来自比较器模块 410, 412的信号选择性地设定DTC。
astoteh模块4 0 2基于1*她％确定
astretch 。
Aa模块4 04基于
凸轮轴传感器信号和曲轴传感器信号计算每个凸轮轴相对于曲轴的 △a。 AacoMP冲莫块406基于
astretch
和从Aa模块4 04输出的Aa值确定每 个凸轮轴相对于曲轴的AacoMP。比较器模块414将A(Xcomp与Aathr比 较，并基于此输出信号给DTC模块408。例如，如果AaCOMP大于A(Xt服， 比较器模块414输出'T'给DTC模块408。如果AaCOMp不大于Acithr, 比较器模块414输出"0"给DTC模块408。 现在，本领域技术人员从前述i兌明可以理解，本4皮露的 广泛教示可以以不同形式实施。因而，虽然本4皮露已经结合其具体示 例描述，本披露的真实范围不应如此限定，因为本领域技术人员在研 读附图、说明书和以下权利要求书之后，其它变型将显而易见。
权利要求
1. 一种将曲轴旋转位置关联到凸轮轴旋转位置的方法，所述方法包括确定正时连接件的拉伸值，所述正时连接件驱动地联接曲轴和凸轮轴；计算指示曲轴旋转位置相对于凸轮轴旋转位置的曲轴对凸轮轴旋转位置值；根据所述拉伸值补偿所述曲轴对凸轮轴旋转位置值，以提供补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值；和根据所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值确定曲轴旋转位置是否与凸轮轴旋转位置相关联。
2. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于还包括将所述补偿 后的曲轴对凸轮轴旋转位置值与阈值比较，其中，当所述补偿后的曲 轴对凸轮轴旋转位置值大于所述阈值时，曲轴旋转位置与凸轮轴旋转 位置不相关。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于还包括监测所述凸 轮轴和另一凸轮轴的相应旋转位置，其中，所述拉伸值根据所述凸轮 轴和所述另 一凸轮轴的所述相应旋转位置确定。
4. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于还包括 将所述拉伸值与阈值比较；和在所述拉伸值超过所述阈值时，指示所述正时连接件过度拉伸。
5. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于还包括 将所述拉伸值与阈值比较；和在所述拉伸值超过所述阈值时，指示曲轴旋转位置与凸轮轴旋转 位置不相关。
6. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于还包括根据所述拉 伸值计算曲轴和凸轮轴之间的旋转未对准值，其中，所述补偿后的曲 轴对凸轮轴旋转位置值根据所述旋转未对准值确定。
7. —种曲轴对凸轮轴相关系统，包括第一模块，所述第一模块确定正时连接件的拉伸值，所述正时连 接件驱动地联接曲轴和凸4仑轴；第二模块，所述第二模块计算指示曲轴旋转位置相对于凸轮轴旋转位置的曲轴对凸轮轴旋转位置值；第三模块，所述第三模块根据所述拉伸值补偿所迷曲轴对凸轮轴旋转位置值，以提供补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值；和第四模块，所述第四模块根据所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值确定曲轴旋转位置是否与凸轮轴旋转位置相关联。
8. 根据权利要求7所迷的曲轴对凸轮轴相关系统，其特征在于， 所述第四模块将所迷补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值与阈值比较， 其中，当所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值大于所述阈值时，曲 轴旋转位置与凸轮轴旋转位置不相关。
9. 根据权利要求7所述的曲轴对凸轮轴相关系统，其特征在于， 所述第 一模块监测所述凸轮轴和另 一 凸轮轴的相应旋转位置，并根据 所述凸轮轴和所述另一凸轮轴的所述相应旋转位置确定所述拉伸值。
10. 根据权利要求7所述的曲轴对凸轮轴相关系统，其特征在于还包括第六模块，所述第六模块将所述拉伸值与阈值比较；和 第七模块，在所述拉伸值超过所述阈值时，所述第七模块指示所 迷正时连接件过度拉伸。
11. 根据权利要求7所述的曲轴对凸轮轴相关系统，其特征在于还包括第六模块，所述第六模块将所述拉伸值与阈值比较；和 第七模块，在所述拉伸值超过所述阈值时，所述第七模块指示曲 轴旋转位置与凸轮轴旋转位置不相关。
12. 根据权利要求7所述的曲轴对凸轮轴相关系统，其特征在于还 包括第六模块，所述第六模块根据所述拉伸值计算曲轴和凸轮轴之间 的旋转未对准值，其中，所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值根据 所述旋转未对准值确定。
13. —种将曲轴旋转位置关联到第一和第二凸轮轴旋转位置的方 法，所述方法包4舌监测第 一 和第二凸轮轴的相应旋转位置；基于所述相应旋转位置确定正时连接件的拉伸值，所述正时连接 件驱动地联接曲轴和凸轮轴；计算指示曲轴旋转位置相对于第 一和第二凸轮轴中的 一个的旋转位置的曲轴对凸轮轴旋转位置值；根据所述拉伸值补偿所述曲轴对凸轮轴旋转位置值，以提供补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值；和根据所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值确定曲轴旋转位置是 否与第一和第二凸轮轴中的所述一个的旋转位置相关联。
14. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于还包括将所述补 偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值与阈值比较，其中，当所述补偿后的 曲轴对凸轮轴旋转位置值大于所述阈值时，曲轴旋转位置与凸轮轴旋 转位置不相关。
15. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于还包括 将所述拉伸值与阈值比4交；和在所述拉伸值超过所述阈值时，指示所述正时连接件过度拉伸。
16. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于还包括 将所述拉伸值与阈值比较；和在所述拉伸值超过所述阈值时，指示曲轴旋转位置与凸轮轴旋转 位置不相关。
17. 根据权利要求13所述的方法，其特征在于还包括根据所述 拉伸值计算曲轴与第 一 和笫二凸轮轴中的所述 一 个之间的旋转未对准 值，其中，所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值根据所述旋转未对 准值确定。
全文摘要
本发明涉及用于凸轮轴对曲轴相关性的气门系传动拉伸补偿。一种将曲轴旋转位置-凸轮轴旋转位置相关联的方法，所述方法包括确定正时连接件的拉伸值，所述正时连接件驱动地联接曲轴和凸轮轴；和计算指示曲轴旋转位置相对于凸轮轴旋转位置的曲轴对凸轮轴旋转位置值。曲轴对凸轮轴旋转位置值根据所述拉伸值补偿，以提供补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值，且根据所述补偿后的曲轴对凸轮轴旋转位置值确定曲轴旋转位置是否与凸轮轴旋转位置相关联。
文档编号F01L1/348GK101435351SQ200810149768
公开日2009年5月20日 申请日期2008年9月25日 优先权日2007年11月15日
发明者A·E·巴托罗梅奥, A·L·马克斯, B·B·尼, J·F·范吉尔德, J·R·李, R·J·库巴尼, R·M·弗兰克 申请人:通用汽车环球科技运作公司