切换设备、切换系统和切换方法_3

文档序号:8540630阅读:来源:国知局
出12以从处理电路系统11传送切换信号3到致动器5。致动器5在一些实施例中可以是内燃机的阀门控制器、燃料注入控制器或点火控制器的组中的至少一个。例如,切换信号3可以控制致动器5的开关,诸如晶体管。
[0044]图4a图示根据实施例可以被耦合到切换装置的内燃机6。
[0045]内燃机6包括气缸体60a和气缸盖60b。气缸体60a容纳曲轴610和由曲轴610操作的活塞611。活塞611、气缸体60a和气缸盖60b —起形成燃烧室600,该燃烧室600通过活塞611的运动是可扩大的并且可收缩的。与燃烧室600连通的进气口 622和出气口624在气缸盖60a中形成。进气口 622和出气口 624被分别提供有第一阀门620和第二阀门623以控制空气流动到燃烧室600并且从燃烧室600流动。第一阀门621和第二阀门623分别通过第一凸轮轴625和第二凸轮轴626来操作。在一些实施方式中,内燃机6可以具有多于一个进气口和多于一个出气口。在这些实施方式中,第一凸轮轴625和第二凸轮轴626可以被配置成操作多个一个阀门以控制空气从进气口流到出气口。
[0046]内燃机进一步包含点火装置630,该点火装置630在一些实施例中可以被布置在气缸盖60b中在第一和第二阀门621、623之间的区域中。此外,内燃机可以进一步包含燃料注入装置640,该燃料注入装置640可以在一些实施方式中可以被布置在气缸盖60b中接近第一阀门621。在接近燃烧室600和活塞611的区中,气缸体60a可以包含冷却水系统650。冷却水系统650可以通过温度传感器651来监测,以便于允许取决于冷却水的测量温度的冷却水系统650的控制。
[0047]在第二凸轮轴626的附近可以布置切换装置的磁场传感器40 (未由图4a完全呈现)。磁场传感器40可以被配置成监测凸轮轴626的旋转并且输出表示凸轮轴626的旋转和/或角度位置的传感器信号2。在图4b的实施例中,与第二凸轮轴626有关的磁场传感器40被呈现在放大的图示中。图4b特别示出磁场传感器40可以通过空气间隙42与第二凸轮轴262间隔开。所述间隙42出于在引擎6或其部分的生产期间的安装容差的原因可以稍微变化。所述空气间隙42影响传感器信号的幅度,特别是其峰到峰幅度。
[0048]传感器信号2可以表示感测的磁场并且从而也表示第二凸轮轴626的角度位置。在一些实施方式中,传感器信号2可以被传送到根据实施例的切换装置,该切换装置被配置成确定幅度相关的切换阈值。切换阈值基于传感器信号幅度和权重因子%该权重因子研其自身取决于传感器信号幅度。换言之,所述权重因子蝴(决于磁场传感器40与第二凸轮轴626之间的空气间隙42的宽度,并且因此可以补偿关于目标体与磁场传感器40之间的距离的安装容差。切换装置被进一步配置成当传感器信号2越过未预确定的(可变的)切换阈值时生成切换信号。根据一些实施例,由切换装置所提供的切换信号3可以被传送到燃料注入装置640的控制单元用于操作燃料注入装置640,特别以便于在合适的时刻向燃烧室600提供燃料。
[0049]在一些实施例中,切换装置的磁场传感器40’(未在图4a中完全描绘)可以被布置成接近曲轴610。因为关于曲轴610的磁场传感器40’的布置和操作与关于第二凸轮轴626的磁场传感器40的那些可比较,进一步的解释被省略。根据一些实施例,由磁场传感器40’输出的切换信号3’可以被传送到点火装置630的控制单元,以便于在合适的时刻发起点火。
[0050]要注意的是,第二凸轮轴和曲轴中的至少一个或甚至它们两者可以通过磁场传感器来监测,该磁场传感器被连接到切换装置以生成切换信号。在进一步实施例中,内燃机6的第一凸轮轴625或其它可旋转目标体也可以通过磁场传感器来监测,该磁场传感器被连接到切换装置以操作内燃机6的致动器。
[0051]图5描绘了对应于在0.2 mm至2 mm范围内的磁场传感器40与可旋转目标体41之间的空气间隙42的各种宽度的多个传感器信号序列。在这个示例中具有最高传感器信号幅度或最高峰到峰幅度Al的传感器信号20表示0.2 mm的空气间隙。在这个示例中具有最小传感器信号幅度或最小峰到峰幅度A2的传感器信号21表示2 mm的空气间隙。传感器信号22至27具有减少的传感器信号幅度并且对应于在0.2 mm与2 mm之间的中间空气间隙。
[0052]每个传感器信号20至27指示由具有齿的可旋转体的旋转所产生的感测磁场在旋转角度上的变化。在图5中,传感器信号20至27仅对于处在O°至98°范围内的旋转角度被图示。传感器信号20至27的最高水平表示可旋转目标体的表面,该可旋转目标体的表面可以被形成像空心直圆柱体的外表面,诸如例如在图2中的表面411。在大约20°的旋转角度处,在类柱形表面上提供的齿的边缘在磁场传感器的感测区域中开始旋转并且使得磁场减少。在大约38°的旋转角度处,齿完全在由传感器信号的最小值所指示的磁场传感器的感测区域中。在可旋转目标体的进一步旋转期间,齿旋转离开感测区域,使得传感器信号增加直到它达到指示可旋转目标体的类柱形表面的最大值。
[0053]然而,虽然这里关于精确的实施例来描述传感器信号,但是可以有在其中传感器信号的最小值可以指示在应用的可旋转目标体的类柱形表面中提供的槽的存在的实施方式。在其它实施例中,传感器信号可以具有表示齿或槽的最大水平和指示可旋转目标体的基本表面的最小水平。
[0054]图5示出在10 mT的值处的水平(水平线),其指示储存在存储器中的预确定的真实通电(TPO)值。TPO值在启动装置(在一些实施例中内燃机)之后被直接用作切换阈值。在可旋转目标体的一个或几个旋转周期之后,TPO被切换阈值代替,该切换阈值被适配于磁场传感器的布置,特别被适配于磁场传感器与可旋转目标体之间的空气间隙的宽度。此外,在空气间隙相关的切换阈值不可用的情况下,可以使用TPO。TPO值可以通常被选择成在传感器信号20、22至27的极值水平附近,使得所有可能的空气间隙越过TPO。在图5中,对于2 mm的空气间隙所感测的传感器信号21不越过TPO水平,使得在接通装置之后切换不能够直接被执行。
[0055]常规地,切换阈值可以被确定如下:图5的感测传感器信号20至27是关于它们的幅度归一化的,如由图6所示出的。如能够从图6得出,归一化的传感器信号具有类似的形式,但在曲线的每个边缘处只有一个匹配点70。对于以由图6所呈现的传感器信号20至27为基础的实施方式,匹配点可以被确定为0.75的恒定因子。因此,切换水平被确定为传感器信号的最小水平与传感器信号的峰到峰幅度的75%的和。换言之,切换水平SL通过公式51 = Min + (Max -来确定,其中是传感器信号的最小值,Max - Miη是传感器信号的峰到峰幅度并且^对于所有传感器信号幅度是恒定因子0.75。
[0056]然而,这个恒定因子取决于可旋转目标体的类型和设计或者确切地说根据磁场传感器的类型和结构可以变化。对于可旋转目标体并且确切地说是磁场传感器的其它结构和设计,匹配点可以变化并且恒定因子J可以在0.65至0.90的范围内。
[0057]转回到图5,可以见到在大约24.5°的旋转角度处的垂线71,该垂线71在对应于对应的传感器信号的最小值水平与对应的传感器信号的峰到峰幅度Al、Α2的75%的和的值(即切换水平)处越过传感器信号20至27。如能够从图5得出,对于传感器信号20,切换阈值与在其中TPO越过传感器信号的点之间的相移δ对于空气间隙小于2 mm的传感器信号20、22至26随着峰到峰幅度的减少或空气间隙的宽度的减少而增加。特别地,对于在0.2mm至0.5mm的范围内的空气间隙,相移δ直到6°。这可能在用于确定切换信号的基础从TPO被改变到适配的切换阈值时的时刻导致内燃机的操作的不规则性。
[0058]与上面提到的相反,本公开提供一种不同方式以确定切换阈值。确定切换阈值的一个示例性方式由图7和8来呈现。图7呈现与在图5中呈现的那些传感器信号相同的传感器信号20至27和TPO水平。关于传感器信号的解释,参考上面关于图5和6所提到的细节。在一些其它实施例中,传感器信号20至27可以是平均的传感器信号。平均的传感器信号可以是对X个随后感测的振荡或传感器信号幅度的平均,其中X是自然数。在其它实施例中,平均的传感器信号可以是对所有测量的传感器信号的平均(滑动平均)。在一些其它实施例中,平均的传感器信号可以是对对应于编码样式的至少一个具体部分(例如,目标体的至少一个具体齿)的许多振荡的平均。
[0059]图7另外图示在28°的旋转角度处的垂线72。所述垂线72在对应的传感器信号的峰到峰幅度的不同比率处越过传感器信号20至27。然而,发现的是,垂线72和传感器信号20至27的交点彼此相关联。在图7中,示出的是,对于小的空气间隙从TPO到调节的切换点的相移与在图5中指示的相移相比是减少的。
[0060]在图8中,指示为传感器信号的峰到峰幅度的比率wl、w2的交点(线80)被呈现为在10 mT至60 mT的范围内的峰到峰幅度的函数。这个范围可以覆盖从2 mm (由10 mT的峰到峰幅度来表示)至0.2 mm (由60 mT的峰到峰幅度来表示)的空气间隙宽度的范围。所述比率wl、w2在一些实施例中可以被储存在查找表中作为幅度相关的权重因子。
[0061]为了确定切换阈值,传感器信号的最小值及其峰到峰幅度可以被确定并且切换阈值可以被计算为传感器信号的最小值与对应于确定的峰到峰幅度的比率并且因此幅度相关的权
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