CN103867316A - 用于修正部分发动机运行中旋转凸轮轴的测量信号的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定部分发动机运行中燃烧发动机中的旋转的凸轮轴的旋转运动的实际角度值的方法，其具有带有多个标记的传感轮，其中所述传感轮与旋转的凸轮轴处于不可旋转的连接中，还具有接收器，所述接收器探测传感轮的标记并且确定测量信号并且其中由所述测量信号确定传感轮的标记的侧沿位置，其中在稍后的第二时间点：确定测量信号，由所述测量信号确定在稍后的第二时间点的侧沿位置并且由在所述稍后的第二时间点的侧沿位置基于在较早的第一时间点在部分发动机运行中求得的、侧沿位置与燃烧发动机的凸轮轴的旋转运动的实际角度之间的关系确定凸轮轴的旋转运动的实际角度值。

Description

用于修正部分发动机运行中旋转凸轮轴的测量信号的方法

技术领域

本发明涉及一种用于确定部分发动机运行中燃烧发动机中的旋转的凸轮轴的旋转运动的实际角度值的方法。

背景技术

在四冲程燃烧发动机中，凸轮轴通常以曲轴的一半转速进行旋转。由此，凸轮轴的一转（360°NW）相应于具有720°KW曲轴角度的曲轴的两转并且由此相应于燃烧发动机的完整的燃烧循环。在凸轮轴调整（也称作可变的凸轮轴控制）中可能在一定的范围内产生凸轮轴位置与曲轴位置之间的相对角度偏差。在此，通常也实施凸轮轴调节，以调节角度偏差。为此需要确定凸轮轴的当前位置（旋转运动的从0到720°KW的实际角度值），为此能够使用传感轮。在所述传感轮的周边上安置了标记。所述传感轮不可旋转地固定在凸轮轴上并且所述标记能够通过接收器进行探测。在此，在接收器中、例如感应的接收器中由经过的标记产生电信号。

如果标记经过接收器，则能够在测量的信号中探测到上升和下降的侧沿。在此，下降的侧沿例如能够是近似等距的，而上升的侧沿不是。通过这种结构能够在发动机起动时确保快速的同步。由测量信号中的侧沿位置能够确定凸轮轴的位置。在此，能够按区段检测凸轮轴位置，也就是说凸轮轴每转仅一次或者多次地获得关于凸轮轴位置的当前的角度精确的信息。在区段边界之间的位置上没有提供绝对的角度精确的凸轮轴位置。在此，凸轮轴的可预先给出的旋转角度区域称作区段，该旋转角度区域的延伸例如取决于汽缸的数量。

现在存在不同的影响凸轮轴旋转的机构。例如能够在特定的燃烧发动机中为了节省燃料在较低的部分载荷区域内完全断开单个汽缸，从而在所述汽缸中不再进行燃烧。这种运行称作部分发动机运行，相对于所有汽缸都点火的所谓的全发动机运行而言。其它例子形成了具有可变的气门冲程的系统，所述系统实现了汽缸独特地改变凸轮形状。在所谓的零冲程中，如此改变一个或者多个凸轮的形状，使得所述凸轮不再操作所属的气门，由此能够实现部分发动机运行。

在这种情况下改变由气门施加到凸轮轴上的变化力矩，并且由此改变凸轮轴的振动特性。如果凸轮放开没有点火的汽缸的气门或者凸轮的形状改变，那么凸轮轴在所述实际角度值上的旋转运动以及旋转速度也改变。由此产生了角度偏差中变化的偏差，所述角度偏差对凸轮轴调节产生不利影响。

因此值得希望的是，提供一种方法用于尤其在部分发动机运行的情况下燃烧发动机的汽缸中的一个或多个汽缸不点火时改善凸轮轴的旋转运动的调节。

发明内容

按本发明提出了一种具有权利要求1所述特征的、用于确定在部分发动机运行时燃烧发动机中旋转的凸轮轴的旋转运动的实际角度值的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及下面说明的主题。

按本发明的方法用于适应部分发动机运行中燃烧发动机中的旋转的凸轮轴的测量信号，尤其具有可变的气门冲程和零冲程。优选通过将凸轮形状转变到零冲程上来实现部分发动机运行。具有多个标记的传感轮（例如具有多个齿的齿轮）在此不可旋转地与燃烧发动机的凸轮轴机械连接。在此，传感轮进行与凸轮轴相同的旋转运动。接收器、例如磁性传感器探测传感轮的标记并且在此确定测量信号、例如电压信号。由所述测量信号确定传感轮的标记的侧沿位置。

在较早的第一时间点之后的稍后的第二时间点进行修正。在此确定测量信号并且由此确定在该第二时间点的侧沿位置。由该第二时间点的侧沿位置基于第一时间点求得的关系来确定燃烧发动机的凸轮轴的旋转的实际角度值。

因此，本发明包含在第二时间点、优选在燃烧发动机的连续运行中的修正。优选在第一时间点进行适应（Adaption），在此确定所述在第一时间点确定的侧沿位置与曲轴或者凸轮轴（这是等价的，因为在适应时凸轮轴角度与曲轴角度处于其固定的2：1的比例中）的旋转运动的实际角度之间的关系。

本发明提出一种通过平整化实际角度确定来改善部分发动机运行中的凸轮轴调节的方案。减少了实际角度信号中的跳跃。令人惊讶的是，通过部分发动机运行中实施的方式能够实现所述平整化（Glaettung），其基本上相应于如通常在全发动机运行中实施的所谓的区段长度适应。就这点而言是令人惊讶的，在区段长度适应中确定传感轮的实际的（由制造导致的）区段长度，但所述区段长度本身在全发动机运行与部分发动机运行之间没有差别。但如果现在也在部分发动机运行中实施区段长度适应，那么显示出在此获得了不同于全发动机运行的区段长度。这在于所解释的部分发动机运行中的旋转均匀性，但其中所述适应基于旋转的均匀性。在使用部分发动机运行中这种用于修正随后的测量信号的（原本不正确的）区段长度时，现在所述实际角度确定同样是有误差的。在该实际角度确定时不再识别原本出现的角度跳跃。所述调节也不必由此再对其作出反应并且改善了所述调节。然而凸轮轴的实际角度的这种原本有误差的确定不对燃烧产生负面影响，因为所属的汽缸刚好是反正不用点火的汽缸。

换句话说，按本发明的方法提供了专门用于部分发动机运行的拓宽的凸轮轴适应并且能够类似于全发动机运行中的区段长度适应运行。按本发明的方法的新颖的构思提出，部分发动机运行中的侧沿位置如专门用于部分发动机运行的自身的传感轮一样进行处理。通过部分发动机运行中变化力矩的作用移动的侧沿位置和区段长度、也就是侧沿位置的间距，相比于全发动机运行，如假定的传感轮的标记的侧沿位置和区段长度那样进行假定。

在所述适应中，在解除激活的凸轮轴调节中或者说在滑动运行中求得参考止挡中的侧沿位置并且由此知道部分发动机运行中各个侧沿的实际间距。在滑动运行中侧沿位置的适应是可能的，因为通过在滑动运行中发动机的回转质量近似于零值实现了运转平稳性，从而不存在转速振动。在这种运行状态下能够基于以下情况，即等距的侧沿之间的全部时间间隔必须大小一样。因此，所测量的偏差能够用于侧沿位置的公差的修正目的。

通过比较在第二时间点确定的侧沿位置与在第一时间点知道的实际的侧沿位置，补偿在部分发动机运行中出现的对凸轮轴的旋转运动的作用。如果因此将在适应过程中知道的关系应用到第二时间点确定的测量信号上，那么能够平整化凸轮轴旋转运动的实际角度值。由此能够补偿实际角度信号中的噪声或者说跳跃，这由部分发动机运行中的变化力矩造成。

在第一时间点确定的侧沿位置与曲轴或者凸轮轴的旋转运动在第一时间点的实际角度之间的关系的确定有利地包括将部分发动机运行中的侧沿位置与全发动机运行中的侧沿位置置于联系之中的修正值的确定以及全发动机运行中侧沿位置与曲轴或者凸轮轴的旋转运动的实际角度之间的关系（也就是全发动机运行中的区段长度适应）的确定。所述修正值则能够特别有利地传递到其它燃烧发动机上。这显著简化了本发明的执行，因为部分发动机运行以及全发动机运行中不同的变化力矩的作用几乎不受到制造公差的影响，而是纯发动机的作用。由此也不用指望对相同结构的不同燃烧发动机之间的角度偏差的控制。在此有利的是，第一时间点的适应足以用到特殊结构的唯一的燃烧发动机上。在所述适应中知道的关系能够用在所有相同结构的燃烧发动机的连续运行中。由此不需要为每种相同结构的单个燃烧发动机重新实施适应。因此，在第一时间点的适应例如能够实施在特定结构的燃烧发动机的样机或者模型机上。

在稍后的第二时间点能够有利地由随后所测量的侧沿位置与修正值确定关于全发动机运行修正了的侧沿位置，并且能够由所述关于全发动机运行修正了的侧沿位置基于在全发动机运行中确定的侧沿位置与凸轮轴旋转运动的实际角度之间的（在任意时间点、尤其也在运行中在常规的区段长度变化的范围内确定的）关系确定凸轮轴的旋转运动的实际角度值。

根据有利的改进方案，根据转速求得并且使用修正值。

在适应过程中能够将全发动机运行中确定的侧沿位置以及全发动机运行与部分发动机运行中侧沿位置之间的修正值作为参考值例如以单独的数组保存在燃烧发动机的控制器中。

优选较早的第一时间点发生在燃烧发动机的制造过程中、例如在带尾端处。稍后的第二时间点优选发生在例如机动车或商用车中燃烧发动机的连续运行中。

如果在全发动机运行的连续运行中、例如在不再点燃所有汽缸的节省燃料模式中接通燃烧发动机，那么能够借助在制造过程中求得的所存储的参考值减少在确定凸轮轴旋转运动的实际角度值时对调节不利的跳跃。优选所述部分发动机运行是对燃烧发动机的一半汽缸进行点火的半发动机运行。本发明也适用于每个其它的部分发动机运行，其中所述汽缸中至少一个汽缸不在运行中。在本发明的替代的有利的设计方案中，能够在部分发动机运行中在可变的气门冲程过程中改变凸轮轴的各个凸轮的形状。通过本方法能够有效地补偿由因为各个凸轮的改变的形状而出现的变化力矩引起的作用。

在制造过程中的适应过程中，在此能够在相应的适应中测量为燃烧发动机的连续运行而设置的所有可能的部分发动机运行。在这种情况下尤其提供了确定各个部分发动机运行与全发动机运行的侧沿位置的修正值。因此，不需要单独确定对各个部分发动机运行的侧沿位置与凸轮轴旋转运动的实际角度之间的关系的相对昂贵的确定，而是仅仅比较简单地确定全发动机运行与部分发动机运行中侧沿位置的差。由此，只需为全发动机运行的侧沿位置实施一次侧沿位置与凸轮轴运动的实际角度之间关系的比较昂贵的确定。

按本发明的计算单元、例如机动车的控制器尤其在程序技术方面设置用于实施按本发明的方法。

以软件形式执行所述方法也是有利的，因为这尤其引起较低的成本，尤其是在实施的控制器还用于其它任务并且因此反正存在的情况下。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD以及其它等。也能够通过计算机网络（因特网、内联网等）下载程序。

本发明的其它优点以及设计方案由说明书以及附图给出。

当然，前面所述的以及后面还要解释的特征不仅能够以相应说明的组合使用，而且也能够以其它组合或者单独地使用，而不离开本发明的范围。

附图说明

根据附图中的实施例示意性地示出了本发明并且下面参照附图详细描述本发明：

图1示意性地示出了构造用于实施按本发明方法的优选实施方式的装置。

图2示意性地示出了测量信号的图表，该测量信号能够在按本发明的方法的优选实施方式的范围内进行检测。

具体实施方式

在图1中示出了构造用于实施按本发明方法的优选实施方式的装置。

传感轮10与燃烧发动机的凸轮轴11连接。该凸轮轴11例如借助齿带与燃烧发动机的曲轴连接（在图1中没有示出）。传感轮10的周边或者说边缘在此具有四个标记12a、12b、12c和12d（例如每个汽缸一个标记；区段长度则为：360°NW/汽缸数）。标记12a的前部与标记12b的前部之间的区域称作区段SA。类似地，标记12b的前部与标记12c的前部之间的区域称作区段SB，标记12c的前部与标记12d的前部之间的区域称作区段SC并且标记12d的前部与标记12a的前部之间的区域称作区段SD。

接收器构造成霍尔传感器13。霍尔传感器13布置在传感轮10的边缘附近并且通过导路14与燃烧发动机的控制器15连接。

在图1中描绘的、具有四个区段SA、SB、SC和SD的传感轮特别适合于四汽缸发动机。理想的情况下所述标记的前部的间距是等距的，也就是说理想的情况下前部之间的凸轮轴角度分别为90°NW。在一个区段经过接收器13期间所历经的持续时间理想的情况下相应于凸轮轴转过90°NW的实际角度值的旋转运动以及相应地曲轴转过180°NW的实际角度值的旋转运动。

在燃烧发动机的运行中凸轮轴11旋转并且由此传感轮10也旋转。每个侧沿（Flanke）的开始以及结束在接收器13中产生正的或者说负的电压脉冲。电压脉冲信号在图1中作为U_A（t）示出。控制器15分析电压脉冲信号U_A（t）并且确定形式为电压脉冲序列U_P（t）的测量信号。

在图2中示意性地示出了形式为电压脉冲序列U_P的测量信号20的图表，所述电压脉冲序列能够在按本发明的方法的优选实施方式的范围内进行检测。电压脉冲信号U_A（t）的由接收器13测量的电压脉冲在图2中绘成关于时间t的脉冲21到28。

第一脉冲21涉及时间点或者说实际角度值，这时标记12a的前部经过接收器。由此，脉冲21涉及第一标记12a的侧沿位置。类似地，第二脉冲22涉及标记12b的前部以及第二标记12b的侧沿位置。第三脉冲23涉及标记12c的前部以及第三标记12c的侧沿位置。第四脉冲24涉及标记12d的前部以及第四标记12d的侧沿位置。脉冲25再次涉及标记12a的侧沿位置并且标记了凸轮轴11的一整转，也就是720°KW的实际角度，并且因此涉及燃烧发动机的一整个燃烧循环，通过标志“SA（t+1）”以及附图标记U1表示。类似地适用于脉冲26、27和28以及附图标记“SB（t+1）”、“SC（t+1）”和“SD（t+1）”。脉冲29涉及凸轮轴的完整的两转，通过附图标记U2表示。

借助按图2的形式为电压脉冲序列U_P的测量信号20能够实施按本发明的方法的优选实施方式。

由于部分发动机运行中出现的变化力矩，因此在转速恒定时凸轮轴一转的脉冲21、22、23和24之间的时间间隔以及由此的曲轴角度°KW是不相等的。脉冲21和脉冲22之间的时间间隔例如可能小于脉冲22和23之间的时间间隔。

在较早的第一时间点，现在在部分发动机运行中根据曲轴的旋转运动的实际角度值确定侧沿位置。在此，例如能够获得0.5°KW、176°KW、359.8°KW、535.8°KW的值。在此假定存在半发动机运行，其中仅对配属于区段SA和SC的汽缸进行点火。在此示出了（示例性地，oBdA），所述区段SB和SD的侧沿位置由于凸轮轴的旋转均匀性而提早出现。然而通过适应所述值现在作为传感轮的结构上的不均匀性（假定的在0.25°NW、88°NW、179.9°NW以及267.9°NW中的侧沿位置）；由全发动机运行中的适应来处理轮子例如相对于0.25°NW、90.2°NW、179.9°NW以及270°NW获得的实际上的结构情况，从而在稍后的第二时间点在燃烧发动机于半发动机运行中运行时，凸轮轴的由测量信号在使用这种关系的情况下确定的实际角度值对于这两个位置上的区段边界而言虽然没有相应于实际上的凸轮轴角度，但是更好地适合于进一步处理和使用，因为避免了角度跳跃（在该实施例中角度跳跃大约为2°NW）。如所提到的那样，在所述位置上的实际凸轮轴角度并不重要，因为反正不对汽缸进行点火。

优选在第一时间点将修正值作为部分发动机运行中的侧沿位置与全发动机运行中的侧沿位置之间的角度差进行计算并且存储在控制器15中。所述修正值在该实施例中为0°NW、-2.2°NW、0°NW以及-2.1°NW。在稍后的第二时间点，能够使所述修正值结合用于全发动机运行的所存在的关系用于确定部分发动机运行中的实际角度值。

Claims (13)

1.用于确定部分发动机运行中燃烧发动机中旋转的凸轮轴（11）的旋转运动的实际角度值的方法，具有

-带有多个标记（12a、12b、12c、12d）的传感轮（10），其中所述传感轮（10）与旋转的凸轮轴（11）处于不可旋转的连接中，

-接收器（13），所述接收器探测所述传感轮（10）的标记（12a、12b、12c、12d）并且确定测量信号（20）并且

-其中由所述测量信号（20）确定所述传感轮（10）的标记（12a、12b、12c、12d）的侧沿位置（21-28），

其中在稍后的第二时间点：

-确定所述测量信号（20），

-由所述测量信号确定在稍后的第二时间点时的侧沿位置（21-28）并且

-由所述在稍后的第二时间点的侧沿位置（21-28）基于在较早的第一时间点在部分发动机运行中求得的、所述侧沿位置（21-28）与所述燃烧发动机的凸轮轴（11）的旋转运动的实际角度之间的关系确定所述凸轮轴（11）的旋转运动的实际角度值。

2.按权利要求1所述的方法，其中在较早的第一时间点确定在部分发动机运行中所述侧沿位置（21-28）与所述凸轮轴（11）的旋转运动的实际角度之间的关系。

3.按权利要求2所述的方法，其中在较早的第一时间点确定所述关系包括

-由在较早的第一时间点在部分发动机运行中的侧沿位置（21-28）以及由在全发动机运行中确定的侧沿位置（21-28）来确定修正值，并且

-确定在全发动机运行中确定的侧沿位置（21-28）与凸轮轴（11）的旋转运动的实际角度之间的关系，

并且其中在稍后的第二时间点确定燃烧发动机的曲轴的旋转的实际角度值包括：

-由所述稍后的第二时间点的侧沿位置（21-28）和所述修正值确定关于全发动机运行修正了的侧沿位置，并且

-由所述关于全发动机运行修正了的侧沿位置基于所述在全发动机运行中确定的侧沿位置（21-28）与所述凸轮轴（11）的旋转位置的实际角度之间的关系确定所述凸轮轴（11）的旋转运动的实际角度值。

4.按权利要求3所述的方法，其中将所述在较早的第一时间点在部分发动机运行中的侧沿位置（21-28）与所述在全发动机运行中确定侧沿位置（21-28）的差确定为修正值。

5.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述较早的第一时间点发生在燃烧发动机的制造过程中。

6.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述稍后的第二时间点发生在燃烧发动机的连续运行过程中。

7.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中在所述较早的第一时间点

-确定所述侧沿位置（21-28）与一种结构类型的第一燃烧发动机的凸轮轴（11）的旋转运动的实际角度之间的关系，并且

在稍后的第二时间点

-基于为所述第一燃烧发动机确定的关系来确定相同结构类型的第二燃烧发动机的凸轮轴（11）的旋转的实际角度值。

8.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中在部分发动机运行中改变所述凸轮轴（11）的至少一个凸轮的形状。

9.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中所述部分发动机运行是半发动机运行。

10.按上述权利要求中任一项所述的方法，其中将电压信号确定为测量信号（20）。

11.计算单元（15），所述计算单元设置用于实施按上述权利要求中任一项所述的方法。

12.具有程序代码段的计算机程序，所述程序代码段在其于尤其按权利要求14所述的计算单元（15）上运行时，促使所述计算单元（15）实施按权利要求1到10中任一项所述的方法。

13.机器可读的存储介质，具有存储在其上的、按权利要求12所述的计算机程序。

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