凸轮轴定位的制作方法_2

文档序号:9449166阅读:来源:国知局
位置的指示,从中可以推导出一个或多个发动机运行参数。在一些实施例中,CAM信号(和/或马达位置)可以经由控制器局域网(CAN)总线被转发到控制器12。多个组件(例如,驱动器、控制器12等)可以经由包含CAN总线的控制器局域网或其他车辆网络可通信地彼此连接。如下面进一步详细描述的,从马达控制器170接收到CAM信号可以与由控制器12根据来自凸轮轴脉冲轮传感器的输出确定的凸轮轴位置进行比较,以增加凸轮轴定位的精确性。
[0027]电动马达166可以米取各种适合的形式。在一个实施例中,电动马达166可以是无刷马达,其可以通过解码来自霍尔效应传感器的信号确定马达位置。霍尔效应传感器可以以固定方式被安装,并且被配置为检测变化的磁通量,该磁通量由被安装在马达的旋转部分(例如,轴)的一个或多个直接永久磁体(proximate permanent magnet)的通过旋转所诱发。可替换地,霍尔效应传感器可以被安装在马达的旋转部分上,并且被配置为检测被放置在固定的、静态的位置的一个或多个直接磁体的旋转所产生的诱发磁通量。作为一个非限制性示例,以大约120°间隔开的三个霍尔效应传感器可以被连接至电动马达166的轴。对于电动马达166利用霍尔效应传感器来帮助旋转感测的实施例,马达控制器170可以基于马达位置和期望的位置经由反馈控制将马达转动到期望的位置,其中马达位置从霍尔效应传感器输出的解码信号中确定。从霍尔效应传感器输出的解码信号可以被用作凸轮轴162的位置的指示。在一些示例中,期望的位置可以相对于曲轴40的位置(例如,旋转取向)被确定,曲轴40的位置的指示可以经由从控制器12输出的信号被接收。这些信号可以经由上述CAM总线被转发。
[0028]在其他实施例中,在电动马达166中的旋转感测可以经由旋转编码器或通过测量反电动势(back-EMF)来实施。绝对马达位置的确定可以相应地适合电动马达166的配置。作为一个非限制性示例,电阻值随着角位置变化的电位计可以被采用来确定VCT驱动器的绝对旋转取向。这种电位计是可以被包含在电动马达166中以确定其旋转取向的内部编码器的一个示例。在一些实施例中,马达控制器170可以接收来自控制器12的指示曲轴40的旋转取向的信号,以识别凸轮轴162的旋转取向。
[0029]在又一些其他实施例中,电动马达166可以是步进马达。在此,马达控制器170可以向电动马达166提供多个电压相位,例如,从而由此通过开环控制将马达转动到期望的位置。更具体地,控制器12可以在不同的相位产生三个信号,以经由开环控制转动步进马达,从而由此获得期望的位置,并且控制器12可以将三个信号的产生用作凸轮轴162的位置的指示。
[0030]不管电动马达166利用何种配置,由马达指示的凸轮轴位置都与连接至燃烧室30的进气门的正时和打开的持续时间有关。因此,凸轮轴的位置可以被用于确定一个或多个运行参数,发动机10可以根据该一个或多个运行参数来运行。例如,根据从凸轮轴位置推导的进气门正时和持续时间,控制器12可以确定引入到燃烧室30中的空气的量。然后,被喷射的适当的燃料充气可以根据引入的空气来确定,由此增加发动机输出并降低排放。在整个发动机运行过程中,控制器12也可以向马达控制器170提供相当于期望凸轮轴位置的期望的马达位置。
[0031]应认识到,图1中示出的凸轮轴配置作为示例被提供,并且不意图作为限制性的。在一些实施例中,可以提供可操作以便控制进气门和排气门中的一个的打开的凸轮轴。而且,可以为图1中所示的其他汽缸配置(诸如V-6、V-8、V-10或V-12汽缸配置)提供两个凸轮轴。
[0032]发动机10可以包括额外的机构,使用这些机构可以感测凸轮轴162的旋转。特别地,脉冲轮171可以被连接至凸轮轴162并且靠近驱动齿轮168被定位。脉冲轮171可以包括多个齿,这些齿的旋转可以经由凸轮轴传感器172来感应,凸轮轴传感器172可以是可变磁阻传感器(VRS),例如,霍尔效应传感器。定位在脉冲轮171上的齿的数量可以根据发动机内汽缸的数量变化,例如,对于四个汽缸可以包括三个齿,对于六个汽缸包括四个齿,而对于八个汽缸包括五个齿。通常,齿被隔开的角间距控制当脉冲轮171旋转时由凸轮轴传感器172产生的脉冲串内的脉冲之间的时间间隔。这些脉冲作为图1中所示的VCT信号被转发到控制器12。更具体地,这些齿可以被不均匀地隔开,使得一些齿被相互靠近地定位而其他齿被彼此离开相对较远地定位。可以认为脉冲轮在较大的(或最大的)角间距内具有“缺齿”。脉冲串中的脉冲之间不均与的时间间隔将导致允许至少一个齿被从其他齿中区分出来。该齿可以对应于凸轮轴162的特定取向,例如,按燃烧顺序的第一汽缸30的TDC位置。在一些示例中,来自凸轮轴传感器172的输出可以被用于确定电动马达66的绝对位置。例如,可基于电动马达166到凸轮轴的已知齿轮比率将从凸轮轴传感器172的输出中推导的马达旋转角度转换为凸轮轴162的绝对移动。
[0033]由凸轮轴传感器172产生的脉冲串可以与由曲轴传感器118产生的脉冲串比较,曲轴传感器118可以采用类似的机构来感测曲轴旋转。在一个示例中,也可以被用为发动机转速传感器的传感器18可以在曲轴40的每一转产生预定数量的等间隔脉冲。这些脉冲可以作为表面点火感测信号(PIP)被转发到控制器12。特别地,确定在VCT脉冲和靠近的PIP脉冲之间的时间段可以在角度上产生相对于曲轴的凸轮轴取向的指示。作为一个非限制性示例,该相对凸轮轴取向可以经由下列公式确定:θ = (720(tVCT - tPiPiR1))/((η) * (tPIPiR1 - tPIPiR0)),其中tVCT是VCT脉冲出现的时间,t册^是紧挨在之前的PIP脉冲的上升沿出现的时间,η是发动机内汽缸的数目,而tPIP,R。是紧挨在第一 PIP脉冲之前的PIP脉冲的上升沿出现的时间。
[0034]图2描述确定凸轮轴相对于曲轴的取向的示例,并且特别地,可以描述一种方法,例如,通过该方法可以确定凸轮轴162相对于曲轴40的旋转取向。由曲轴传感器118产生的脉冲串202和由凸轮传感器172产生的脉冲串被示出。脉冲串202包括多个等间隔脉冲,而由于脉冲轮上的齿的角度布置,脉冲串204包括多个不对称间隔的脉冲。tVCT标记特殊VCT脉冲的出现,例如,其可以识别在点火顺序中第一汽缸的TDC。图2也示出相应的PIP脉冲(tPIP,R(^PtPIP,R1)的上升沿的出现,其连同tVCT—起被用来使用上述公式确定凸轮轴162相对于曲轴40的取向。然而,应认识到,脉冲串202和204作为示例被提供,且不意图以任何方式作为限制性的。该脉冲串尤其描述稳定状态情况下的发动机操作。
[0035]在某些工况期间,来自凸轮轴传感器172的输出可能不可用或不够精确以帮助确定凸轮轴162相对于曲轴40的位置。例如,在发动机起动转动期间,由于来自凸轮轴传感器172的读数的更新速度低,可能是这种情况。因此,电动马达166在这种情况期间可以根据通过内部解码器(例如,电位计,其电阻值随着角位置改变)获得的位置和/或速度和默认或设计的曲轴40和凸轮轴162之间的相对位置把凸轮轴162定位在期望的旋转取向中。然而,在曲轴40和凸轮轴162之间的各种连接(例如,从曲轴到VCT驱动器输入轴,从驱动器输入轴到马达定子,从马达转子轴到凸轮轴等)内发生的长期磨损可能改变该默认的相对位置,并且尤其使其越来越不精确。由于默认的相对位置的改变,不精确的凸轮轴定位可能造成次优的发动机运行。
[0036]为了补偿该默认的相对位置的改变,控制器12可以接收并且比较由马达控制器170指示的在本文中被称为“马达控制器凸轮轴位置”的凸轮轴位置(例如,CAM信号)和根据相对于来自曲轴传感器118的输出的来自凸轮轴传感器172的输出(例如,VCT信号)确定的在本文中被称为“ECU凸轮轴位置”的凸轮轴位置。特别地,一旦来自凸轮轴传感器172的输出足够精确(例如,在发动机起动转动完成之后),就可以在整个发动机运行期间迭代进行改比较。超过阈值的马达控制器凸轮轴位置和ECU凸轮轴位置之间的差值可以被储存(例如,存储在ROM 106中),以便随后期望的凸轮轴位置可以基于该差值被修正。具体地,由控制器12确定的期望的凸轮轴的位置可以根据该差值被修正,经修正的期望的凸轮轴位置随后被转发到马达控制器170,以使凸轮轴162能够被定位在经修正的期望的凸轮轴位置。按照这种方式的期望的凸轮轴位置的修正在来自凸轮轴传感器172的输出不够精确(例如,在发动机起动转动期间)的情况下尤为有利,因为不需要依赖可能不精确的凸轮轴162和曲轴40之间的默认的相对位置。在该示例中,可以在发动机起动转动期间根据发动机起动转动之前(例如,在先前的行驶周期期间以及在先于当前起动转动的发动机停机之前)确定并且储存的修正值来修正凸轮轴定位。以此方式,可以减轻在起动转动期间由于不精确的凸轮轴定位造成的次优发动机运行。图4示出下面描述的方法400,用于以此方式修正凸轮轴定位。
[0037]转向图1,燃料喷射器50被示为直接连接至燃烧室30,以便与从控制器12接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地直接将燃料喷射到燃烧室30中。以此方
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