凸轮轴定位的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明的领域涉及发动机控制和识别用于此类控制的凸轮轴位置。
【背景技术】
[0002]发动机控制器控制许多发动机运行参数，例如，空气充气、燃料充气、排气再循环、燃料蒸汽回收、点火正时、凸轮轴正时、气门正时，等等。这些参数被控制以获得期望的发动机功率，同时最小化排放。
[0003]这些参数的控制需要了解凸轮位置。通常，带有一个或多个缺齿的齿轮被定位在凸轮轴上，并且通过齿的检测确定凸轮轴位置。
[0004]发动机控制在装配有可变凸轮正时的车辆上更复杂。凸轮轴被连接至曲轴的皮带或链条驱动。对于装配由可变凸轮正时(VCT)的发动机，凸轮轴的正时或相位相对于曲轴变化。电动马达或液压驱动器相对于曲轴转动凸轮轴。
[0005]当发动机在发动机起动期间被起动转动时，通过凸轮齿的检测，或其他检测方法，可能不会提供精确的凸轮位置测量值，其经常需要多个上升沿和下降沿的检测。然而，VCT驱动器可以在起动转动期间使用内部获得(例如，使用内置到驱动器的编码器)的位置和/或速度测量值和相对于曲轴的默认凸轮位置来定相凸轮轴。
【发明内容】
[0006]发明者在此已经认识到上述识别的方法存在的问题。具体地，凸轮轴和曲轴之间的默认相对位置会随着时间的推移变得越来越不精确，因为在凸轮轴和曲轴之间的各种连接内发生磨损(例如，从曲轴到VCT驱动器的输入轴，从驱动器输入轴到马达定子，从马达转子轴到凸轮轴等)。因此，发动机控制器在发动机起动转动期间可能不能够精确地确定凸轮位置。在不能精确地获知凸轮位置的情况下，在燃烧室内的空气充气的任何估计都可能错误，并且因此空气/燃料充气可能不精确，可能导致更长的发动机起动和更高的排放。其他受控的运行参数可能发生相似的问题。
[0007]此处发明者已经通过一种操作凸轮轴的方法解决了上述问题，在一个示例中该方法包含下列步骤:根据期望的凸轮轴位置调节凸轮轴，该期望的凸轮轴位置根据由凸轮轴传感器指示的凸轮轴位置和由凸轮轴驱动器指示的凸轮轴位置确定。通过利用由凸轮轴传感器和凸轮轴驱动器指示的两个凸轮轴位置，凸轮轴定位的不精确度(特别是在发动机起动转动期间)可以被减轻。在发动机起动转动后，当发动机已经起动时，随后确定的期望的凸轮轴位置可以根据由凸轮轴传感器指示的凸轮轴位置和由凸轮轴驱动器指示的凸轮轴位置之间的差值来修正。因此，获得技术效果。
[0008]在一个典型示例中，凸轮轴在发动机起动转动期间被调节。
[0009]在另一示例中，如果来自凸轮轴传感器的输出不够精确，那么由凸轮轴传感器指示的凸轮轴位置先前记录的凸轮轴位置，该先前记录的凸轮轴位置在来自凸轮轴传感器的输出足够精确时被确定。
[0010]在另一示例中，调节凸轮轴包括从发动机控制器发送期望的凸轮轴位置到凸轮轴驱动器的马达控制器。
[0011 ] 在又一示例中，凸轮轴驱动器是电动马达。
[0012]当单独或结合附图参照以下【具体实施方式】时，本发明的上述优点和其它优点以及特征将是十分明显的。
[0013]应当理解，提供以上概述是为了以简化的形式介绍一系列概念，这些概念在【具体实施方式】中被进一步描述。这并不意味着识别所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围由【具体实施方式】之后的权利要求唯一地限定。另外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0014]图1示出包括凸轮轴的涡轮增压发动机的框图。
[0015]图2说明确定图1中的凸轮轴相对于图1中的曲轴的取向的示例。
[0016]图3示出描述用于控制图1的发动机的方法的流程图。
[0017]图4示出描述用于根据马达控制器凸轮轴位置和E⑶凸轮轴位置之间的差值修正期望的凸轮轴位置的流程图。
[0018]图5示出描述用于控制无刷马达的方法的流程图。
[0019]图6示出描述根据图3的方法运行的图1的发动机的示例行驶周期的一部分期间的运行参数的图形。
【具体实施方式】
[0020]内燃发动机可根据许多运行参数被控制，这些运行参数包括但不限于空气充气、燃料充气、排气再循环、燃料蒸汽回收、点火正时、凸轮轴正时、气门正时，等等。具体地，为了确定要被喷射到气缸中的燃料的合适的量，被引导到汽缸中的空气的量也要被确定。对于其中进气(和/或排气)门经由凸轮轴驱动的发动机，在确定引入的空气时需要凸轮轴的位置。然而，在发动机运行的某些阶段凸轮轴的位置可能是未知的，例如，在起动期间。特别地，在发动机已经到达足够高的转速或转动足够数量的转数之前，被配置为当凸轮轴经历旋转时检测通过齿的传感器可能不能够报告精确的读数。因此，可能使用相对不精确的最后已知的凸轮位置，其可能与实际凸轮轴位置明显不同，这可能导致延长的发动机起动转动和增加的排放。该问题对于装配有可变凸轮正时(VCT)的发动机可能会加重。然而，可操作以便改变凸轮轴的正时或相位的VCT驱动器可以在起动转动期间使用经由内部编码器获得的位置和/或速度的测量值和相对于曲轴的默认凸轮轴位置来驱动凸轮轴。然而，由于在凸轮轴和曲轴之间的各种连接内发生磨损，(例如，从曲轴到VCT驱动器的输入轴，从驱动器输入轴到马达定子，从马达转子轴到凸轮轴，等等)默认的相对位置可能随着时间的推移变得越来越不精确。
[0021]提供用于操作凸轮轴的各种方法。在一个示例中，操作凸轮轴的一种方法包括:根据期望的凸轮轴位置调节凸轮轴，该期望的凸轮轴位置根据由凸轮轴传感器指示的凸轮轴位置和由凸轮轴驱动器指示的凸轮轴位置来确定。图1示出包括凸轮轴的涡轮增压发动机的框图；图2描述相对于图1中的曲轴确定图1中的凸轮轴的取向的示例；图3示出描述用于控制图1的发动机的方法的流程图；图4示出描述用于根据马达控制器凸轮轴位置和ECU凸轮轴位置之间的差值修正期望的凸轮轴位置的方法的流程图；图5示出描述用于控制无刷马达的方法的流程图；图6示出描述根据图3的方法运行的图1的发动机的示例行驶周期的一部分期间的运行参数的图形。图1的发动机还包括被配置为执行图3-5中所述方法的控制器。
[0022]图1是示出示例发动机10的示意图，其可以被包含在汽车的推进系统内。发动机10被示出具有四个汽缸30。然而，根据本发明也可以使用其他数目的汽缸。发动机10可以由包括控制器12的控制系统和经由输入装置130来自车辆操作者132的输入至少部分地控制。在该示例中，输入设备130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可包括燃烧室壁，其中活塞被定位在该燃烧室壁中。活塞可被连接至曲轴40，使得活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间变速系统(未示出)被连接至车辆的至少一个驱动轮。而且，起动机马达可经由飞轮被连接至曲轴40，从而实现发动机10的起动操作。
[0023]燃烧室30可以经由进气通道42接收来自进气歧管44的进气，并且可以经由排气通道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46可以经由相应的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30选择性地连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或多个进气门和/或两个或者多个排气门。随着凸轮轴经历旋转运动，进气门和/或排气门可以经由被布置在凸轮轴162上的相应凸轮160被驱动(例如打开或关闭)。
[0024]凸轮轴162可以经由连杆164 (例如，正时链条、皮带等)被连接至曲轴40，并且可以被进一步连接至电动马达166，并且被电动马达166驱动，电动马达166在图1中被示为连接至凸轮轴的驱动齿轮168。电动马达可操作以便相对于曲轴40改变凸轮162的相位并且相应地改变凸轮轴的正时，进而改变进气门和/或排气门被驱动的正时，由此优化发动机10的运行(例如，增加发动机的输出和/或降低排放)。因此，电动马达166可以被称为VCT驱动器或凸轮轴驱动器。
[0025]电动马达166可以经由马达控制器170控制，马达控制器170可以包括被配置为便于相对于曲轴40改变凸轮轴162的相位及其正时的组件(例如，逻辑子系统)。电动马达166和马达控制器170的组合可以被称为VCT电动马达系统。电动马达166可以指示被容纳在马达内部或以其它方式被马达驱动的旋转组件(例如，轴)的位置(其在下文中被称为“马达位置”)和/或凸轮轴162的位置(例如，凸轮轴的旋转取向)，凸轮轴162的位置在一些示例中可以从马达位置中推导。在一些示例中，凸轮轴位置可以通过控制电动马达166的转子和定子之间的相对位置来控制。在该情况下，定子可以被机械地连接至曲轴40(例如，经由皮带/链条)，而转子可以经由齿轮被机械地连接至凸轮轴162。通过改变这个相对位置，相对于曲轴位置的凸轮轴位置可以被改变，进而改变凸轮位置。
[0026]图1示出马达控制器170，马达控制器170输出凸轮轴162的位置作为被送到发动机控制器12的CAM信号。如下面进一步详细描述的，CAM信号可以在某些时间提供更精确的凸轮轴162的