CN101377158A - 反向引擎转动检测系统 - Google Patents

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CN101377158A CNA2008102111709A CN200810211170A CN101377158A CN 101377158 A CN101377158 A CN 101377158A CN A2008102111709 A CNA2008102111709 A CN A2008102111709A CN 200810211170 A CN200810211170 A CN 200810211170A CN 101377158 A CN101377158 A CN 101377158A
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J·A·雅各布斯
K·T·乔泽富维奇
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Abstract

本发明涉及反向引擎转动检测系统。具体地，提供了一种确定反向引擎转动的方法，包括：计算凸轮轴转动期间凸轮轴位置信号的接通时间和关断时间的比率；基于所述比率确定是否已经进入预定凸轮轴状态；将最近确定的凸轮轴状态与用于前向引擎转动的预定凸轮轴状态模式进行比较；以及基于所述比较确定引擎转动方向。

Description

反向引擎转动检测系统
相关申请的交叉引用
[0001]本申请要求2007年8月30日提交的美国临时申请No.60/966,865的权益。在此以引用方式将上述申请的公开内容全部并入本文。
技术领域
[0002]本发明涉及内燃机，更具体地，涉及用于检测反向引擎转动的系统和方法。
背景技术
[0003]内燃机通常以四种模式运行；进气模式、压缩模式、燃烧模式和排气模式。在引擎反向转动期间，引擎循环以反向顺序执行，从而使压缩模式的后面是进气模式。例如，当被停止的引擎再次开始启动时，引擎的某个汽缸可能在停止时刻正处于压缩模式。汽缸中的压缩压力可反过来朝下死点(BDC)推动活塞。当引擎速度增大时，可对注入燃料的汽缸进行点火，从而可加速这种反向转动。
[0004]传统的引擎极少长时间地反向转动。力矩控制系统可用于限制反向转动的持续时间。然而，反向引擎转动的问题在混合电力推进系统中较为常见。混合动力车辆控制误差可导致电机使内燃机以较高速度反向转动相对长的持续时间。传统的力矩控制系统不能在这些情况下控制力矩。
[0005]如果发生反向转动，就会危害到诸如进气歧管之类的引擎组件。反向转动可导致压缩的空气/燃料混合物在进气冲程中通过开放的进气阀流回到进气歧管中。进气歧管中的压力增大。如果发生进一步的反向转动，则压力可进一步增大，从而造成进气歧管的损坏。
[0006]除了对进气歧管造成损坏外，引擎的反向转动还会导致例如轴承过度磨损的其它问题，并且会损坏连接到进气歧管的垫圈、软管和传感器。
发明内容
[0007]一种确定反向引擎转动的方法，包括：计算凸轮轴转动期间凸轮轴位置信号的接通时间和关断时间的比率；基于所述比率确定是否已经进入预定凸轮轴状态；将最近确定的凸轮轴状态与用于前向引擎转动的预定凸轮轴状态模式进行比较；以及基于所述比较确定引擎转动方向。
[0008]另外，一种反向引擎转动检测系统，包括：凸轮轴状态检测模块，其计算凸轮轴位置信号的接通时间与关断时间的比率，并基于所述比率确定是否已经进入预定凸轮轴状态。比较模块将所述凸轮轴状态与用于前向引擎转动的凸轮轴状态模式进行比较，并基于所述比较确定引擎转动方向。
[0009]根据本文提供的描述，本发明进一步的应用范围将变得明显。应该理解的是，所述描述和具体示例仅仅是示例性的，无意限制本发明的范围。
附图说明
[0010]根据详细描述和附图，人们将会更加全面地理解本发明，附图中：
[0011]图1是混合动力推进系统的示意图，该系统包括了根据本发明的反向引擎转动检测系统；
[0012]图2是一个流程图，示出了用于识别推进系统的引擎的反向转动的步骤；
[0013]图3是图解说明了示例性凸轮轴传感器信号的曲线图；
[0014]图4是一个流程图，示出了在检测到反向引擎转动之后可采用的步骤。
具体实施方式
[0015]下文对优选实施例的描述实质上仅是示例性的，无意用来限制本发明及其应用或使用。为清楚起见，附图中相同的附图标记用于标示相同的元件。本文所用术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组式)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适组件。
[0016]现在参考图1，引擎推进系统10包括内燃机12，其燃烧空气和燃料混合物以产生驱动力矩。空气通过节流阀16被吸入进气歧管14。节流阀16被电子地控制，以调节进入进气歧管14的质量空气流量。进气歧管14中的空气分配到各汽缸18中。尽管图中示出的为四个汽缸18，但可意识到，本发明的引擎推进系统能够在具有多个汽缸的引擎中实施，所述多个汽缸包括但不限于2、3、5、6、8、10、12和16个汽缸。
[0017]燃料注入器20注入燃料，该燃料在其通过进气端口被吸入汽缸19内时与空气混合。进气阀22选择性地打开和关闭，以使空气/燃料混合物能够进入汽缸18。进气阀的位置由进气凸轮轴24调节。活塞(未示出)在汽缸18内压缩空气/燃料混合物。火花塞26点燃空气/燃料混合物的燃烧，从而在汽缸18中驱动活塞。活塞驱动凸轮轴28以产生驱动力矩。
[0018]当排气阀32处于打开位置时，汽缸18中的燃烧排放物(或排气)通过排气歧管30被排出。排气阀的位置由排气凸轮轴34调节。排放物在排气系统(未示出)中得到处理。尽管图中仅示出了单个进气阀22和排气阀32，但是可以意识到，引擎12对于每个汽缸18可包括多个进气阀22和排气阀32。电机36提供替代动力源来驱动车辆。电机36可用作启动马达来转动引擎12的凸轮轴28。控制模块38感测来自引擎系统的输入，并通过对推进系统10上述组件的控制进行响应。为清楚起见，下文论述将针对进气凸轮轴24(在下文中称为凸轮轴24)进行。可以意识到，也可将类似的方案用于排气凸轮轴34。
[0019]控制模块38可通过评估由凸轮轴传感器40产生的信号，来确定引擎12何时正在以反向转动的方式来运行。具体地，凸轮轴状态检测模块42计算凸轮轴位置信号的接通时间与关断时间的比率，并且基于该比率确定是否已经进入预定凸轮轴状态。比较模块44与凸轮轴状态检测模块42连通，并且将凸轮轴状态与用于前向引擎转动的预定凸轮轴状态模式进行比较。现在参考图1和2，将更为详细地介绍由控制模块38执行的控制流程。
[0020]在步骤100，凸轮轴传感器40输出信号。更具体地，凸轮轴传感器40在“接通(ON)”时可操作地输出高信号，而当凸轮轴传感器40为“关断(OFF)”时输出低信号或不输出信号。高信号是在凸轮轴传感器40检测到在凸轮轴24上的4X凸轮图案的一部分(例如音轮(tone wheel)的齿)时被输出。低信号是在凸轮轴传感器40没有传感(或称感测)到凸轮图案的特征存在时被输出。因此，凸轮轴传感器40的输出会产生与图3所示曲线类似的信号曲线。图3的曲线示出了对应于引擎前向转动的凸轮轴状态B、凸轮轴状态A、凸轮轴状态A、凸轮轴状态B的一个示例性预定重复模式。在该示例中，所述模式重复或再现了凸轮轴24的每次完整转动。也可以使用其他用于模式重复(patternrepetition)的频率。
[0021]在步骤110，控制过程确定凸轮轴传感器信号的下降沿是否被感测到。如果未感测到下降沿，则控制过程返回至步骤100。如果传感器信号的下降沿被感测到，则在步骤120确定凸轮轴传感器是接通的(ON)还是关断的(OFF)。在步骤130，控制过程确定是否感测到凸轮轴传感器信号的后续下降沿。如果后续的下降沿未被感测到，则控制过程返回至步骤120，其中图3的曲线继续受到监控。如果下降沿被感测到，则控制器模块38对下降沿之间的信号进行评估。特别地，在步骤140控制过程将计算凸轮轴传感器接通时间与凸轮轴传感器关断时间的比率。
[0022]在步骤150，控制过程试图确定在凸轮轴传感器信号的最近的下降沿之间的时段期间，是否已进入预定凸轮轴状态A或B之一。可以确定的是，如果已经达到目标比率或者如果所计算的比率处于目标比率范围内，则已经进入凸轮轴状态A。例如，低凸轮轴传感器信号可存在于这一时间的约四分之三时间，而高信号可存在于所分析的剩余四分之一时间。类似地，可以确定的是，如果凸轮轴传感器40输出低信号达相邻下降沿之间时间的约四分之一，而高信号输出达所述时间的约四分之三，则已经进入凸轮轴状态B。应该理解的是，如果所计算的比率未处于对应凸轮轴状态A或凸轮轴状态B的目标比率范围内，则凸轮轴状态为“未确定”，并且控制过程进行步骤160，其中错误(或称故障)计数器被递增。在错误计数器被递增后，控制过程返回到步骤100。如果控制过程能够确定已经进入了凸轮轴状态A或者凸轮轴状态B，则在步骤170确定先前的两个凸轮轴状态。
[0023]在步骤180，确定当前凸轮轴状态是否遵循或符合用于前向引擎转动的预定模式。基于对两种先前的凸轮轴状态的检查，可以确定，如果引擎正在以前向方向转动，则应该进入何种凸轮轴状态。如果当前凸轮轴状态并不符合用于前向引擎转动的模式，则控制过程继续至步骤190，其中错误计数器被递增。在步骤200，确定错误计数器是否超过预定极限值。如果还未超过所述极限值，则控制过程返回至步骤100。如果已经超过错误计数器的极限值，则在步骤210中提供指示反向引擎转动的信号。
[0024]如果在步骤180中当前的凸轮轴状态符合指示前向引擎转动的模式，则控制过程继续至步骤220，在其中提供信号来指示前向引擎转动。然后控制过程返回至步骤100。
[0025]现在参考图1-4，一旦控制确定引擎12正在反向转动，则采取后续操作来保护引擎推进系统10。图4是图解说明了由控制模块38执行的步骤的流程图。在步骤200，控制过程命令电机36停止反向转动。在步骤210，控制过程通过命令燃料注入器20中止运行来禁止燃料供应。在步骤220，控制过程通过命令火花塞26中止点火来禁止火花。步骤210和220的动作可同时进行。在步骤230，控制过程将反向转动状况通知板上诊断模块。诊断模块能够设置诊断代码并执行任何诊断功能，如果诊断模块确定要如此进行的话。
[0026]进一步地，上述论述仅仅公开和描述了本发明的示例性实施例。本领域技术人员根据以上论述以及附图和权利要求书将容易认识到，在不偏离由所附权利要求书限定的本发明的精神和范围的情况下，可对本发明进行各种修改、改进和变型。

Claims (17)

1.一种确定反向引擎转动的方法，包括:
计算凸轮轴转动期间凸轮轴位置信号的接通时间和关断时间的比率；
基于所述比率确定是否已经进入预定凸轮轴状态；
将最近确定的凸轮轴状态与用于前向引擎转动的预定凸轮轴状态模式进行比较；以及
基于所述比较确定引擎转动方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括:在确定反向引擎转动时指示出错误。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于进一步包括:在已经计数到了多个错误时，提供指示反向引擎转动的信号。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于进一步包括:基于接收到所述指示反向引擎转动的信号来限制对所述引擎的燃料供给。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于进一步包括:如果还未进入预定凸轮轴状态，则指示错误。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定是否已经进入预定凸轮轴状态包括:将所述比率与目标比率进行比较。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对接通时间和关断时间的比率的计算是通过使用在所述凸轮轴位置信号的相邻下降沿之间采集的数据来执行的。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用于前向引擎转动的凸轮轴状态模式重复了所述凸轮轴的每个全转动。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预定凸轮轴状态模式按顺序包括凸轮轴状态A、凸轮轴状态A、凸轮轴状态B、凸轮轴状态B。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸轮轴位置信号包括在音轮的一部分靠近凸轮轴位置传感器时的接通和关断信号之一。
11.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定引擎转动方向包括:当多个最近确定的相邻凸轮轴状态匹配所述用于前向引擎转动的凸轮轴状态模式时确定为前向引擎转动。
12.一种反向引擎转动检测系统，包括:
凸轮轴状态检测模块，其计算凸轮轴位置信号的接通时间与关断时间的比率，并基于所述比率确定是否已经进入预定凸轮轴状态；和
比较模块，其将所述凸轮轴状态与用于前向引擎转动的凸轮轴状态模式进行比较，并基于所述比较确定引擎转动方向。
13.根据权利要求12所述的检测系统，其特征在于，所述凸轮轴状态检测模块评估所述凸轮轴位置信号在所述信号的连续下降沿之间的部分，以确定是否已经进入预定凸轮轴状态。
14.根据权利要求13所述的检测系统，其特征在于，预定的凸轮轴状态中的一种包括，所述关断时间明显长于所述接通时间。
15.根据权利要求14所述的检测系统，其特征在于，所述凸轮轴状态检测模块基于在一个目标比率范围内的所述比率来确定进入到所述预定凸轮轴状态中的一个。
16.根据权利要求15所述的检测系统，其特征在于，当前向引擎转动未被确定时，所述比较模块输出错误信号。
17.根据权利要求16所述的检测系统，其特征在于，当已经计数了多个错误时，所述比较模块提供指示反向引擎转动的信号。
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