发动机及在其中进行气缸判定的气缸判定方法
【专利摘要】一种发动机及在其中进行气缸判定的气缸判定方法，包括凸轮相位传感器和曲轴位置传感器，能利用凸轮相位传感器和曲轴位置传感器两者的共同组合，来完成发动机的气缸判定，发动机还包括用于对进气门及排气门的开闭进行检测的气门位置传感器。在凸轮相位传感器失效时，能利用气门位置传感器和曲轴位置传感器，来完成发动机的气缸判定。在由气门位置传感器检测到排气门开启信号的上升沿后，紧接着就由曲轴位置传感器检测到缺齿中的任一个缺齿时，确定1#缸的排气上止点。在由气门位置传感器检测到进气门开启信号的下降沿后，紧接着就由曲轴位置传感器检测到缺齿中的任一个缺齿时，确定1#缸的压缩上止点。
【专利说明】
发动机及在其中进行气缸判定的气缸判定方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种发动机及在其中进行气缸判定的气缸判定方法，更具体来说，涉及即便在凸轮相位传感器处于失效时也能进行发动机气缸判定的发动机及气缸判定方法。
【背景技术】
[0002]—般来说，每台发动机都具有曲轴位置传感器及凸轮相位传感器。现有技术是利用曲轴位置传感器和凸轮相位传感器两者共同组合，来完成发动机的气缸位置判定。也就是说，在现有技术中，为了正常地完成发动机的气缸位置判定，曲轴位置传感器和凸轮相位传感器两者是缺一不可的。
[0003]然而，在车辆的实际使用中，因为某些故障而使凸轮相位传感器处于失效，但曲轴位置传感器仍处于正常工作的情况，此时发动机便无法完成气缸判定，特别是在直喷发动机中，甚至会导致发动机不能运转。
[0004]此时，也有人提出通过试喷油判缸及进气压力判缸这两种软件判缸的方法。
[0005]当采用试喷油判缸时，起动最初先不考虑顺序，向四个缸同时喷油，根据反馈参数如上止点、转速及氧传感器特征，设定一系列的相关变量，通过将检测到的变量与以前积累的相应发动机状态的参数对比，将范围确定在1#缸和4#缸上，之后ECM在这两缸中任意选取一个缸(1#缸或4#缸)，并认定其为1#缸，同时，仅向其喷油。然后，通过将检测到的变量与以前积累的相应发动机状态的参数对比，来判断原设定是否正确。如果判断正确，则判缸成功，上述任意选取的一个缸为1#缸。否则上述任意选取的一个缸实际为4#缸，仍然可由此判缸。这种判缸技术，可靠性好，压力传感器不受位置限制，可安装在进气总管上，但是判断逻辑较复杂，无法实现高效、快速的判缸。
[0006]另外，根据试验及研究进气压力的变化规律发现，发动机气缸工作在进气行程时，进气门突然打开，靠近进气门附近的歧管压力会有IkPa左右的急剧压降，这个急速下降的现象会进气压力传感器检测到。进气压力判缸正是通过将该信号经过高通滤波和低通滤波进行分离处理，高通滤波处理发动机相关供油逻辑，而低通滤波通过软件处理实现判缸。一般情况下进气压力变化规律在一个范围内重复出现，当进气门突然开启时，其附近压力迅速下降，排除偶然现象，当ECM检测到数次这种压降即可实现准确判缸。但是，由于在启动时，进气由于发动机转速的不稳定，容易产生较大的误差，因而，容易产生误判断，而使判缸的可靠性降低。
[0007]如何能在凸轮相位传感器处于失效、但曲轴位置传感器仍处于正常工作的情况下高效、快速且可靠地实现发动机的气缸判定，使得发动机能够正常启动便成为亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种发动机及在其中进行气缸判定的气缸判定方法，即便在发动机中的凸轮相位传感器处于失效、但曲轴位置传感器仍处于正常工作的情况下，也能高效、快速且可靠地完成发动机的气缸判定，从而使发动机能够正常启动。
[0009]本发明的第一方面的发动机包括用于对凸轮的相位进行检测的凸轮相位传感器和用于对曲轴位于正常齿还是位于缺齿进行检测的曲轴位置传感器，能利用所述凸轮相位传感器和所述曲轴位置传感器两者的共同组合，来完成所述发动机的气缸判定，其特征是，所述发动机还包括气门位置传感器，所述气门位置传感器设置在所述发动机的某一气缸的进气门及排气门附近，并用于对所述进气门及所述排气门的开闭进行检测，在所述凸轮相位传感器失效时，能利用所述气门位置传感器和所述曲轴位置传感器，来完成所述发动机的气缸判定。
[0010]本发明的第二方面的发动机是在本发明的第一方面的发动机的基础上，其特征是，所述气门位置传感器能够检测出进气门开闭信号和排气门开闭信号，其中，所述进气门开闭信号具有表示进气门开启的进气门开启信号和表示进气门关闭的进气门关闭信号，所述排气门开闭信号具有表示排气门开启的排气门开启信号和表示排气门关闭的排气门关闭信号，在由所述气门位置传感器检测到所述排气门开启信号的上升沿后，紧接着就由所述曲轴位置传感器检测到所述缺齿中的任一个缺齿时，排气门处于打开状态，进气门处于关闭状态，所述发动机处于排气行程，并确定1#缸的排气上止点。
[0011]本发明的第三方面的发动机是在本发明的第二方面的发动机的基础上，其特征是，在由所述气门位置传感器检测到所述进气门开启信号的下降沿后，紧接着就由所述曲轴位置传感器检测到所述缺齿中的任一个缺齿时，进气门已从打开状态变为关闭状态，而排气门处于关闭状态，所述发动机处于压缩行程，并确定1#缸的压缩上止点。
[0012]本发明的第四方面的发动机是在本发明的第二方面或第三方面的发动机的基础上，其特征在于，所述发动机中所使用的曲轴是60-2型的曲轴。
[0013]本发明的第五方面的发动机是在本发明的第四方面的发动机的基础上，其特征是，所述任一个缺齿后的第四个正常齿的下降沿位置为所述1#缸的排气上止点或所述1#缸的压缩上止点。
[0014]本发明的第六方面的发动机是在本发明的第四方面的发动机的基础上，其特征是，所述排气门开启信号的下降沿与所述进气门开启信号的上升沿位于同一齿的位置处。
[0015]本发明的第七方面的发动机是在本发明的第四方面的发动机的基础上，其特征是，所述发动机具有1#缸、2#缸、3#缸及4#缸，所述发动机的气缸的燃烧顺序为1#-3#-4#-2#、或 1#-2#-4#-3#。
[0016]本发明的第八方面的气缸判定方法能在本发明的第一方面至第七方面中的任一方面的发动机中进行气缸判定，其特征是，在所述气门位置传感器先检测到所述排气门开启信号的上升沿、且后由所述曲轴位置传感器检测到曲轴的缺齿中的任一个缺齿的信号紧接在所述排气门开启信号的上升沿的信号之后的情况下，则确定1#缸的排气上止点，在所述气门位置传感器先检测到所述进气门开启信号的下降沿、且后由所述曲轴位置传感器检测到曲轴的缺齿中的任一个缺齿的信号紧接在所述进气门开启信号的下降沿的信号之后的情况下，则确定1#缸的压缩上止点，在先由所述曲轴位置传感器检测到曲轴的缺齿中的任一个缺齿、或是后由所述曲轴位置传感器检测到曲轴的缺齿中的任一个缺齿的信号没有紧接在所述排气门开启信号的上升沿或所述进气门开启信号的下降沿的信号之后的情况下，判缸失败，并再次进行所述气缸判定方法。
[0017]根据本发明的发动机及气缸判定方法，即便在因为某些故障而使发动机的凸轮相位传感器处于失效，只要曲轴位置传感器仍处于正常工作，就能利用所述气门位置传感器和所述曲轴位置传感器，来完成所述发动机的气缸判定。
[0018]特别是，在利用所述气门位置传感器和所述曲轴位置传感器进行发动机的气缸判定时，由于压力传感器不受位置限制，可安装在进气总管，因此，可靠性高，同时，判定逻辑简单，因此，能在保证可靠性的同时，实现高效、快速的判缸。
【附图说明】
[0019]图1是表示本发明实施方式的发动机的结构的示意图。
[0020]图2是表示本发明实施方式的发动机所具有的各传感器(凸轮相位传感器、气门位置传感器及曲轴位置传感器)的信号与实际行程间的对应关系的图。
[0021]图3是表示本发明实施方式的发动机所执行的气缸判定流程的流程图。
[0022]图4是表示本发明实施方式的变形例的图，其是与图2相对应的图。
[0023]图5是表示本发明实施方式的另一变形例的图，其是与图2相对应的图。
【具体实施方式】
[0024]以下，参照图1及图2，对本发明实施方式的发动机100的结构及工作原理进行简单说明。
[0025]如图1所示，本发明实施方式的发动机10包括进气管100、气缸部分200及尾气管300。
[0026]在发动机10的气缸部分200中设置有凸轮相位传感器CAMS、曲轴位置传感器CAS以及气门位置传感器AVS，其中，上述凸轮相位传感器CAMS设置在发动机10的凸轮附近，用于对凸轮的相位进行检测，上述曲轴位置传感器CAS设置在发动机10的曲轴附近，用于对曲轴位于正常齿还是位于缺齿进行检测，上述气门位置传感器AVS设置在进气门及排气门附近，并用于对进气门及排气门的位置(开闭)进行检测。
[0027]下面，结合图2中的各传感器(凸轮相位传感器CAMS、气门位置传感器AVS及曲轴位置传感器CAS)的信号，来进行气缸的判定。
[0028]在本发明实施方式中，发动机10中所使用的曲轴例如是60-2型的曲轴，其具有58个齿，正常齿产生方波的曲轴转角为6°，缺齿产生方波的曲轴转角为18°。
[0029]另外，缺齿后的第四个正常齿的下降沿位置为1#缸或4#缸的压缩上止点。此外，发动机气缸的燃烧顺序为“ 1#-3#-4#_2#”。
[0030]首先，通常情况下，发动机只需要利用曲轴位置传感器和凸轮相位传感器两者共同组合，就能正确地完成发动机的气缸位置判定，但是，因为某些故障，而使凸轮相位传感器CAMS处于失效状态，此时，曲轴位置传感器CAS和气门位置传感器AVS处于正常工作的状态。
[0031]气门位置传感器AVS能够检测出进气门开闭信号Int和排气门开闭信号Ext，其中，上述进气门开闭信号Int具有表示进气门开启的进气门开启信号Int_o和表示进气门关闭的进气门关闭信号Int_c，上述排气门开闭信号Ext具有表示排气门开启的排气门开启信号Ext_o和表示排气门关闭的排气门关闭信号Ext_c。
[0032]曲轴位置传感器CAS能够检测出曲轴正常齿信号NT和曲轴缺齿信号MT1、MT2。
[0033]在凸轮相位传感器CAMS处于失效状态下，由于曲轴位置传感器CAS能够检测出两个曲轴缺齿信号MT1、MT2，因此，无法判断气缸是1#缸的排气上止点，还是4#缸的排气上止点。
[0034]在气缸的一次往复工作中，气缸依次进行吸气、压缩、燃烧膨胀、排气四个冲程。
[0035]在气缸进行吸气冲程时，进气门处于打开状态，而排气门处于关闭状态，在气缸进行排气冲程时，进气门处于关闭状态，而排气门处于打开状态。另外，在气缸进行压缩及燃烧膨胀时，进气门和排气门均处于关闭状态。
[0036]如图2所示，当在由气门位置传感器AVS检测到排气门开闭信号Int中表示排气门开启的排气门开启信号Ext_o的上升沿Ext_ol后，紧接着就由曲轴位置传感器CAS检测到某一缺齿(在本实施方式中例如为MTl)时，排气门处于打开状态，进气门处于关闭状态，此时，可知发动机处于排气行程，便可以确定上述缺齿MTl，并将该缺齿MTl后的第四个正常齿的下降沿位置作为1#缸的排气上止点(或是4#缸的压缩上止点)。
[0037]如图2所示，当在由气门位置传感器AVS检测到进气门开闭信号Int中表示进气门开启的进气门开启信号Int_o的下降沿Int_o2后，紧接着就由曲轴位置传感器CAS检测到某一缺齿(在本实施方式中例如为MT2)时，进气门已从打开状态变为关闭状态，而排气门处于关闭状态，此时，可知发动机处于压缩行程，在确定上述缺齿MT2之后，将该缺齿MT2后的第四个正常齿的下降沿位置为1#缸的压缩上止点(或是4#缸的排气上止点)。
[0038]通过这样，就能对由曲轴位置传感器CAS检测到的两个缺齿MT1、MT2进行区分，来判断气缸是1#缸的排气上止点，还是4#缸的排气上止点。
[0039]当判断出1#缸的排气上止点后，便能按照预设的“1#-3#-4#_2#”的顺序，使四个气缸依次进行工作。
[0040]接着，参照图3并结合图2，对本发明实施方式的发动机10所执行的气缸判定流程的流程图进行说明。
[0041]在凸轮相位传感器CAMS处于失效状态下，对曲轴位置传感器CAS是否失效进行判断(步骤S100) O
[0042]若曲轴位置传感器CAS失效(步骤SlOO中判断为“否”)，则由于无法检测到曲轴缺齿的位置，因此，无法进行气缸判定流程，而直接结束该流程(步骤S500)。
[0043]在曲轴位置传感器CAS没有失效(步骤SlOO中判断为“是”)的情况下，判断气门位置传感器AVS是否检测到排气门开启信号Ext_o的上升沿Ext_ol (步骤S200)。
[0044]在气门位置传感器AVS检测到排气门开启信号Ext_o的上升沿Ext_ol (在步骤S200中判断为“是”)的情况下，将排气门开启信号Ext_o的上升沿Ext_ol的位置记录在存储器(未图示)中(步骤S210)。
[0045]接着，曲轴位置传感器CAS检测到曲轴的缺齿MTl或MT2 (步骤S220)。
[0046]然后，对缺齿MTl或MT2的信号是否紧接在排气门开启信号Ext_o的上升沿Ext_ol的信号之后进行判断(步骤S230)。
[0047]若如图2所示，缺齿MTl的信号紧接在排气门开启信号Ext_o的上升沿Ext_ol的信号之后(步骤S230中判断为“是”)，则确定上述缺齿MT1，并将该缺齿MTl后的第四个正常齿的下降沿位置作为1#缸的排气上止点(步骤S240)，接着结束该流程(步骤S500)。
[0048]若缺齿的信号没有紧接在排气门开启信号Ext_o的上升沿Ext_ol的信号之后(步骤S230中判断为“否”)，则认定为判缸失败(步骤S400)，并再次进行气缸判定流程。
[0049]在气门位置传感器AVS没有检测到排气门开启信号Ext_o的上升沿Ext_ol (在步骤S200中判断为“否”)的情况下，判断气门位置传感器AVS是否检测到进气门开启信号Int_o的下降沿Int_o2 (步骤S300)。
[0050]在气门位置传感器AVS检测到进气门开启信号Int_o的下降沿Int_o2(在步骤S300中判断为“是”)的情况下，将进气门开启信号Int_o的下降沿Int_o2的位置记录在存储器(未图示)中(步骤S310)。
[0051]接着，曲轴位置传感器CAS检测到曲轴的缺齿MTl或MT2 (步骤S320)。另外，在气门位置传感器AVS没有检测到进气门开启信号Int_o的下降沿Int_o2(在步骤S300中判断为“否”)的情况下，曲轴位置传感器CAS检测到曲轴的缺齿MTl或MT2 (步骤S320)。
[0052]然后，对缺齿MTl或MT2的信号是否紧接在进气门开启信号Int_o的下降沿Int_o2的信号之后进行判断(步骤S330)。
[0053]若如图2所示，缺齿MT2的信号紧接在进气门开启信号Int_o的下降沿Int_o2的信号之后(步骤S330中判断为“是”)，则确定上述缺齿MT2，并将该缺齿MT2后的第四个正常齿的下降沿位置作为1#缸的排气压缩点(步骤S340)，接着结束该流程(步骤S500)。
[0054]若缺齿的信号没有紧接在进气门开启信号Int_o的下降沿Int_o2的信号之后(步骤S330中判断为“否”)，则认定为判缸失败(步骤S400)，并再次进行气缸判定流程。
[0055]上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明的具体实现并不受上述实施方式的限制。熟悉本领域的技术人员易于想到其它的优点和修改。因此，在其更宽泛的方面上来说，本发明不局限于这里所示和所描述的具体细节和代表性实施例。因此，可以在不脱离如所附权利要求书及其等价物所限定的本总体发明概念的精神或范围的前提下作出各种修改。
[0056]例如，在上述实施方式中，如图2所示，排气门开启信号Ext_o的下降沿Ext_o2与进气门开启信号Int_o的上升沿Int_ol位于同一齿的位置，但本发明不局限于此，既可以如图4所示使排气门开启信号Ext_o的下降沿Ext_o2位于进气门开启信号Int_o的上升沿Int_ol前的位置处，也可以如图5所示使排气门开启信号Ext_o的下降沿Ext_o2位于进气门开启信号Int_o的上升沿Int_ol后的位置处。
[0057]例如，在上述实施方式中，发动机气缸的燃烧顺序为“1#-3#-4#_2#”，但本发明不局限于此，也可以使发动机气缸的燃烧顺序为“ 1#-2#-4#-3#”。
[0058]例如，在上述实施方式中，发动机10中所使用的曲轴例如是60-2型的曲轴，但本发明不局限于此，也可以使用58+2型的曲轴。
【主权项】
1.一种发动机(10)，包括用于对凸轮的相位进行检测的凸轮相位传感器(CAMS)和用于对曲轴位于正常齿还是位于缺齿(MT1、MT2)进行检测的曲轴位置传感器(CAS)，能利用所述凸轮相位传感器(CAMS)和所述曲轴位置传感器(CAS)两者的共同组合，来完成所述发动机的气缸判定，其特征在于， 所述发动机(10)还包括气门位置传感器(AVS)，所述气门位置传感器(AVS)设置在所述发动机(10)的某一气缸的进气门及排气门附近，并用于对所述进气门及所述排气门的开闭进行检测， 在所述凸轮相位传感器(CAMS)失效时，能利用所述气门位置传感器(AVS)和所述曲轴位置传感器(CAS)，来完成所述发动机的气缸判定。2.如权利要求1所述的发动机(10)，其特征在于， 所述气门位置传感器(AVS)能够检测出进气门开闭信号(Int)和排气门开闭信号(Ext)，其中，所述进气门开闭信号(Int)具有表示进气门开启的进气门开启信号(Int_o)和表示进气门关闭的进气门关闭信号(Int_c)，所述排气门开闭信号(Ext)具有表示排气门开启的排气门开启信号(Ext_o)和表示排气门关闭的排气门关闭信号(Ext_c)， 在由所述气门位置传感器(AVS)检测到所述排气门开启信号(Ext_o)的上升沿(Ext_01)后，紧接着就由所述曲轴位置传感器(CAS)检测到所述缺齿中的任一个缺齿(MTl)时，排气门处于打开状态，进气门处于关闭状态，所述发动机处于排气行程，并确定1#缸的排气上止点。3.如权利要求2所述的发动机(10)，其特征在于， 在由所述气门位置传感器(AVS)检测到所述进气门开启信号(Int_o)的下降沿(Int_02)后，紧接着就由所述曲轴位置传感器(CAS)检测到所述缺齿中的任一个缺齿(MT2)时，进气门已从打开状态变为关闭状态，而排气门处于关闭状态，所述发动机处于压缩行程，并确定1#缸的压缩上止点。4.如权利要求2或3所述的发动机(10)，其特征在于， 所述发动机(10)中所使用的曲轴是60-2型的曲轴。5.如权利要求4所述的发动机(10)，其特征在于， 所述任一个缺齿(MT2)后的第四个正常齿的下降沿位置为所述1#缸的排气上止点或所述1#缸的压缩上止点。6.如权利要求4所述的发动机(10)，其特征在于， 所述排气门开启信号(Ext_o)的下降沿(Ext_o2)与所述进气门开启信号(Int_o)的上升沿(Int_ol)位于同一齿的位置处。7.如权利要求4所述的发动机(10)，其特征在于， 所述发动机(10)具有1#缸、2#缸、3#缸及4#缸， 所述发动机(10)的气缸的燃烧顺序为1#-3#-4#-2#、或1#-2#-4#-3#。8.—种在权利要求1至7中任一项的发动机(10)中进行气缸判定的气缸判定方法，其特征在于， 在所述气门位置传感器(AVS)先检测到所述排气门开启信号(Ext_o)的上升沿(Ext_ol)、且后由所述曲轴位置传感器(CAS)检测到曲轴的缺齿(MT1、MT2)中的任一个缺齿(MTl)的信号紧接在所述排气门开启信号(Ext_o)的上升沿(Ext_ol)的信号之后的情况下，则确定1#缸的排气上止点， 在所述气门位置传感器(AVS)先检测到所述进气门开启信号(Int_o)的下降沿(Int_02)、且后由所述曲轴位置传感器(CAS)检测到曲轴的缺齿(MT1、MT2)中的任一个缺齿(MT2)的信号紧接在所述进气门开启信号(Int_o)的下降沿(Int_o2)的信号之后的情况下，则确定1#缸的压缩上止点， 在先由所述曲轴位置传感器(CAS)检测到曲轴的缺齿(MT1、MT2)中的任一个缺齿、或是后由所述曲轴位置传感器(CAS)检测到曲轴的缺齿(MT1、MT2)中的任一个缺齿的信号没有紧接在所述排气门开启信号(Ext_o)的上升沿(Ext_ol)或所述进气门开启信号(Int_o)的下降沿(Int_o2)的信号之后的情况下，判缸失败，并再次进行所述气缸判定方法。
【文档编号】F01L1/46GK106032761SQ201510108415
【公开日】2016年10月19日
【申请日】2015年3月12日
【发明人】裴建龙
【申请人】日立汽车系统(苏州）有限公司