CN104100320B

CN104100320B - 用于估计使内燃发动机起动加速的曲轴的角位置的方法

Info

Publication number: CN104100320B
Application number: CN201410132326.XA
Authority: CN
Inventors: P.宙博夫; J.莱费雷; C.马曾克
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2013-04-04
Filing date: 2014-04-03
Publication date: 2018-02-23
Anticipated expiration: 2034-04-03
Also published as: FR3004218B1; KR20140120863A; BR102014008215A2; BR102014008215B1; KR102154769B1; US9556756B2; US20140299080A1; FR3004218A1; BR102014008215B8; CN104100320A

Abstract

本发明的主题是用于在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法，所述发动机包括设置有数量n个目标（CAM_i）的多个凸轮轴，其分别紧固到n个凸轮轴，每个目标在其所紧固到的凸轮轴一转内限定多个事件，曲轴设置有可靠附连的目标（CRK），包括多个标准齿和至少一个参考齿，从而在曲轴一转内限定多个事件，方法包括如下步骤：包括使用如下公式在给定时刻根据在所述n个凸轮轴目标上检测的事件在同步之前估计曲轴的合理位置范围，所述n个凸轮轴目标上检测的事件与曲轴目标上检测的事件相关联，对应于排序i的所有构件中共同的最短角窗口：。

Description

用于估计使内燃发动机起动加速的曲轴的角位置的方法

技术领域

本发明涉及用于在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法，所述发动机包括具有活塞的至少一个气缸，所述活塞能够在上止点和下止点之间移动，活塞的移动驱动曲轴和设置有数量n个目标的多个凸轮轴，所述数量n个目标分别紧固到n个凸轮轴，每个在凸轮轴一转内限定多个事件，曲轴设置有可靠附连的目标，包括用于曲轴一转的多个标准齿和至少一个参考齿，从而在曲轴一转内限定多个事件。

本发明还涉及用于使内燃发动机加速起动的方法，包括在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法。

背景技术

为了起动内燃发动机，需要知晓曲轴位置，以便能够定时燃料喷射和控制在发动机控制单元预期的精确时刻的发动机循环内的点火。通过发动机控制单元对曲轴位置的该知晓称为同步。该同步阶段引起的关键问题是其完成总是需要“看到”曲轴的目标的至少一个参考齿经过，通常曲轴一转有这些中的一个。发生的是，可能不存在同步，除非监测曲轴目标的传感器看到该参考齿经过其束，所述参考齿，孤立地考虑，表示在曲轴具有用于目标一转（对应于曲轴一转）的一个参考齿时在发动机循环360°内曲轴的位置。同步在合适时还需要“看到”与凸轮轴有关的目标的一个或多个前沿经过，以便使包括确定曲轴位置的该阶段加速，通过曲轴目标事件和在凸轮轴目标（对于其而言，在曲轴目标每两转内进行一转）上记录的事件的组合。

然而，尽管点火点的位置需要精确，但是如果喷射比同步更早地进行，可以节省发动机起动的时间，更具体地在喷射到入口歧管的间接喷射发动机中，发动机喷射实际上比给定气缸的点火更早地进行。通过示例，对于喷射到入口歧管的间接喷射发动机，需要在喷射和点火之间具有360度曲轴角差，这意味着如果等待喷射直到同步阶段已经完成，在点火可以进行之前需要另外360°，这意味着在发动机起动之间可以开始曲轴的至少一个附加整转，这表示大约另外300毫秒。

提供在起动时在确定曲轴位置之前喷射到所有气缸的可能性的总体预喷射方法是已知的，但是这种方法具有排放更多污染物的缺陷。

发明内容

本发明试图消除现有技术的缺陷且提出用于在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的改进方法。

本发明还提出用于使内燃发动机加速起动的改进方法。

本发明的另一目的是允许在同步完成之前喷射燃料。

本发明的另一目的是以大约等于两个不同气缸的两个相继压缩上止点之间的距离的精度来大约估计曲轴位置。

更具体地，本发明涉及用于在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法，所述发动机包括具有活塞的至少一个气缸，所述活塞能够在上止点和下止点之间移动，活塞的移动驱动曲轴和设置有数量n个目标的多个凸轮轴，所述数量n个目标分别紧固到所述多个凸轮轴中的n个凸轮轴，每个目标在其所紧固到的凸轮轴一转内限定多个事件，曲轴设置有可靠附连的目标，包括多个标准齿和至少一个参考齿，从而在曲轴一转内限定多个事件，其特征在于，估计方法包括：

●确定在同步之前估计曲轴的合理位置范围要实现的精度，

●然后，使用如下公式在给定时刻根据在所述n个凸轮轴目标上检测的事件在同步之前估计曲轴的合理位置范围，所述n个凸轮轴目标上检测的事件与曲轴目标上检测的事件相关联，对应于排序i的所有构件中共同的最短角窗口：

其中：

Pos_Crk_est =在给定时刻曲轴的合理位置范围；

List_event_plaus_CAM_i =在给定时刻排序i的凸轮轴目标（CAM_i）的所有合理事件；

Dist_ang_CRK_since_last_event_CAM_i =在给定时刻曲轴覆盖的角距离，由自排序i的凸轮轴目标上检测的最后事件以来曲轴目标的所有检测事件确定；

Tolerances_i = 曲轴的可能位置的角窗口，由排序i的凸轮轴目标和曲轴目标上的事件检测上的角公差引起；

n_CAM = 发动机中使用的凸轮轴目标的数量；

●在稍后时刻，重复在同步之前曲轴的合理位置范围的所述估计，直到获得在同步之前估计曲轴的合理位置范围要实现的所述精度。

如果一个事件与发动机控制单元数据库兼容，那么认为其是合理的，其中，所有凸轮轴和曲轴目标的相关曲线已经事先记录，特别是给定所检测的事件链序列且将这些事件分开的时间，可以使用曲轴目标量化，以与4冲程发动机的一个循环相对应的凸轮轴一转为模数。本发明提供一种可以适合于任何曲线和数量的凸轮轴目标的方法，且享有包括多个凸轮轴的任何发动机的多功能应用。根据本发明的方法使用在凸轮轴目标和曲轴目标上检测的事件，从而允许在可以由发动机控制单元选择的任何给定时刻进行估计。不需要检测凸轮轴目标事件以进行估计。可以基于预定估计序列进行曲轴合理位置范围的相继估计。使用在凸轮轴目标和曲轴目标上检测的任何事件且通过将目标之间的检测事件相关联且通过与在发动机控制单元中记录的目标的相关联曲线进行比较而最大程度地利用所获得的结果，根据本发明的方法使之可以在最佳时间获得曲轴的合理位置范围的估计，该估计足够精确，而与其起始位置无关。根据本发明的方法可以使用本文安装的简单软件通过已知类型的发动机控制单元实施。

有利地，活塞的移动驱动曲轴和分别设置有第一可靠附连目标和第二可靠附连目标的至少一个第一凸轮轴和至少一个第二凸轮轴，所述方法包括如下步骤：

●在第一和第二凸轮轴目标中的一个上检测到的第一事件时，从其开始旋转记录曲轴目标上检测的事件，限定分配给所述第一事件的第一相关性，

●排除第一和第二凸轮轴目标中的所述一个上的第一相关性不可能合理的那些事件，且确定曲轴的第一组合理位置范围，由在所检测的第一事件结束时在第一和第二凸轮轴目标中的所述一个上仍然合理的第一组事件构成，

●在第一事件之后，在第一和第二凸轮轴目标中的一个上检测到的第二事件时，记录在所检测的所述第一和第二事件之间的曲轴目标上检测的事件，限定分配给所述第二事件的第二相关性，

●排除第一和第二凸轮轴目标中的所述一个上的所述第二相关性不可能合理的那些事件，且确定曲轴的第二组合理位置范围，由在所检测的第二事件结束时在第一和第二凸轮轴目标中的所述一个上仍然合理的第二组事件构成，

●确定曲轴的第三组合理位置范围，由在所检测的第一和第二事件结束时在第一和/或第二凸轮轴目标上仍然合理的所述第一组和第二组事件共同的合理位置范围构成，

●确定曲轴的第四组合理位置范围，由曲轴的所述第三组合理位置范围构成，已经排除了在结束时在一方面在凸轮轴目标中的一个和/或另一个上检测的所述第一和第二事件和另一方面在凸轮轴目标中的一个和/或另一个上检测的这些所述第一和第二事件之间在目标上检测的事件给出的角距离之间的第一相关性不合理的那些位置，

●重复前述步骤，直到获得包含单个曲轴合理位置范围的曲轴的第n组合理位置范围。

有利地，根据本发明的方法还包括：在第一和/或第二凸轮轴目标的两个相继事件之间在曲轴的当前位置根据在凸轮轴目标中的一个上检测的最后事件和曲轴的所述当前位置之间的相关性确定曲轴的一组中间合理位置范围，考虑在所述最后事件和曲轴的所述当前位置之间检测的曲轴目标事件。

有利地，在凸轮轴一转内确定的目标的所述多个事件考虑对于将目标的两个相继不同前沿相连的表面至目标轴线的距离的选择性参数。

有利地，记录由在曲轴开始旋转的时间时n个凸轮轴目标的情况构成。

本发明还涉及用于使内燃发动机加速起动的方法，其特征在于，其包括根据本发明的如上文限定的在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法，以在完成同步之前喷射燃料。

本发明还涉及在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的装置，所述发动机包括具有活塞的至少一个气缸，所述活塞能够在上止点和下止点之间移动，活塞的移动驱动曲轴和多个凸轮轴，所述装置包括：

●分别紧固到所述多个凸轮轴中的n个凸轮轴上的数量n个目标，每个目标在其所紧固到的凸轮轴的一转内限定多个事件，

●紧固到曲轴的目标，包括在曲轴一转内限定多个事件的多个标准齿和至少一个参考齿，

●发动机控制单元，

其特征在于，所述发动机控制单元包括实施根据本发明的在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法所需的器件。

根据一个有利特征，根据本发明的装置包括燃料喷射器件，其特征在于，发动机控制单元还包括实施根据本发明的用于使内燃发动机加速起动的方法所需的器件，包括在完成同步之前喷射燃料的步骤。

附图说明

其它特征将通过阅读根据本发明的方法的实施例的如下示例附随附图而变得清楚，所述示例通过非限制性说明的方式给出。

图1至5分别示出了用于在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法的实施例的第一示例中的5个示意性步骤，

图6是组合图1至5的示意性概述，

图7和8分别示出了用于在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法的实施例的第二示例中的两个示意性步骤，

图9是组合图7和8的示意性概述。

具体实施方式

现在将借助于图1至6描述第一示例。发动机（未示出）以已知方式配备有位于两个不同凸轮轴上的两个凸轮轴目标 CAM_1和CAM_2，且配备有曲轴目标CRK，从而n_CAM = 2，且配备有用于利用这些目标的对应传感器（也是已知的）。

图1至6每个在三个独立水平线上表示构成两个目标CAM_1和CAM_2和曲轴目标CRK的相应事件作为进展。三个目标CAM_1、CAM_2和CRK的事件在每个图中在竖直方向同步示出。这意味着不管竖直指针（包括竖直直线的部段，位于沿目标CAM_1、CAM_2和CRK的进展一定点处，该指针限定给定时刻或给定发动机位置）的位置，其示出了对于指针与三个目标的三条线相交的点处该时刻的三个目标的对比位置。每个附图中指针向右和向左分别位于每个目标的即将到来的或经过的事件，随着曲轴旋转，指针在图中从左向右移动，以图示目标移动和事件的经过，其包括经过其相应检测器束。在图中，位于指针Start_pos左边的浅灰色区域表示发动机起动不考虑的区域（旋转方向与曲轴旋转方向相反）。

应当注意的是，目标CRK包括其一转或曲轴一转的一个参考齿1。该参考齿1表征为长齿（缺少一个或多个齿），且由目标CRK的水平线上的方形波表示。在方形波之间表示多个竖直影线2，示意性地表征目标CRK的齿，例如有34个。在图1至6中可以看出，目标CRK在稍微多于曲轴三转的进展中示出，从而示出了4个参考齿。

两个目标CAM_1和CAM_2，对于它们而言，相应地示出大约2转。参考Ai（其中，i表示值1至7）示出了目标CAM_1包括的七个事件的进展角位置，每个以指向目标线的指针箭头的形式表示。参考Bi（其中，i表示值1至7）表示目标CAM_2包括的七个事件的进展角位置，类似地，每个以指向目标线的指针箭头的形式示出。在图1至6中，目标的两个相继事件之间的角位置通过将目标上的所述两个相继事件分开的线性距离图示。在该示例中，事件Ai和Bi是在目标旋转时传感器的相应束遇到的目标的上升或下降前沿。将注意的是，因而对每个目标CAM_1和CAM_2示出了相同事件两次，与所示目标的多于或小于两转相对应，如前所示。图1至6中所示的示例不考虑目标CAM_1或CAM_2的对于将目标的两个相继不同前沿相连的表面至目标轴线的距离的任何附加选择性参数。

图1至5每个使用指向下（曲轴目标）或向上（凸轮轴目标）的竖直箭头示出了在同步之前估计曲轴的一组合理位置范围的曲轴位置的当前位置和在曲轴从起始位置旋转期间检测的事件。图1至5每个示出了所检测的最近事件和曲轴的一组合理位置范围的对应估计，与自曲轴开始旋转以来检测的先前事件一起。最后图6示出了在同步之前曲轴的合理位置的相继估计范围的概述。

图1至6还使用两个平行的竖直指针TDC0_pos表示两个压缩上止点的位置。因而，发动机循环在曲轴旋转720°内在这两个TDC0_pos指针之间延伸。

在图1至6中，在曲轴例如通过电动起动器马达开始旋转的时刻曲轴的起始位置使用指向曲轴目标CRK的线的竖直指针表示，参考Start_pos。在该第一示例中假定在目标CRK束置于目标的参考齿1中时发生开始。因而，需要在同步完成之前（即，在第一参考齿出现之前）等待至少一个360度曲轴旋转，起始的参考齿未被检测。下面的说明将表明，可以使用根据本发明的方法在该同步期限之前估计曲轴的位置。

图1至5示出了在所述方法中相继操作的序列，直到估计曲轴的单个可能位置范围，这表示期望精度，例如考虑与目标有关的检测传感器上的测量公差。

图6还以添加的简图在纸张底部示出了沿横坐标轴的时间t和沿纵坐标轴的估计的或实际的曲轴位置Pos_Crk（0至720°），这已经在三个目标CAM_1及CAM_2和CRK的三个独立线下方表示。三个目标CAM_1、CAM_2和CRK的事件以及曲轴的估计位置Pos_Crk表示为沿时间轴t（在该图6为横坐标轴）同步。曲轴的估计位置在深灰色区域中表示，曲轴的实际位置表示为厚的斜黑线。

现在将使用方法如何运行的步骤来更详细地描述根据图1至6的方法的示例。

取决于发动机气缸的数量和在发动机同步之前要实现的目的，例如针对间接喷射的燃料喷射到入口歧管中或者针对直接喷射的喷射到一个或更多合适气缸中，在同步之前估计曲轴的合理位置范围要实现的精度需要实施在发动机控制单元中，如稍后所述。在曲轴的合理位置范围上一实现该精度，发动机控制单元就可以有利地在同步之前进行喷射燃料。

图1给出了在开始曲轴旋转的时间时发动机的实际位置，假定和参考如上所述，且如图所示，即曲轴目标CRK的传感器束置于参考齿1中开始。在该阶段，没有CAM_1或CAM_2目标水平可用，曲轴的该组合理位置范围由间隔[0; 720°]限定，与720°角距离相对应，因为目标CAM_1或CAM_2的所有前沿都合理。

图2图示了从曲轴开始旋转检测第一凸轮轴目标事件evt_1。在所示示例中，这是目标CAM_1的前沿A4，在该阶段，发动机控制单元对其的识别是无意识的。

自开始以来，一定数量的事件在目标CRK上发生，包括检测目标CRK的相继齿，从而限定起始点Start_pos和第一检测事件evt_1之间的角距离。因而，限定分配给该第一事件evt_1的第一相关性CAM_1-CRK₁。在图2的该阶段，曲轴的一组合理位置范围的测试估计没有提供允许通过与起始估计进行比较来排除曲轴的任何潜在不合理位置的信息。这是因为，在图1中的起始位置Start_pos和在图2中检测第一事件evt_1之间经过的角距离太小，而不能从目标CAM_1的合理事件组或列表挑选出前沿。实际上，该距离比将目标CAM_1的两个相继前沿分开的所有距离都更短，在图1至6中在目标CAM_1的进展中示意性示出。因而，在该阶段，这样通过间隔[0; 720°]（或者更具体地，通过分别环绕目标CAM_1的合理前沿的所有范围）或多或少限定曲轴的合理位置的所有范围，给定或假定检测公差。根据上文限定的公式：

。

因而，在检测第一事件evt_1结束时，曲轴的第一组合理位置范围由在第一凸轮轴目标CAM_1上仍然合理的如下第一组事件构成，给定或假定所涉及目标的检测公差：

。

位置范围指的是在所考虑的范围内曲轴的所有合理位置，包括考虑检测公差（tolerance）后合理的位置。

例如，上述公式等同于如下公式：

。

书写的该等同性适合于本申请全部，因所考虑的每组事件而定。

图3图示了在上述第一事件evt_1之后在凸轮轴目标上检测第二事件evt_2。这是目标CAM_2的前沿B5，发动机控制单元类似地在该阶段未意识到该识别，同步尚未进行。自第一事件evt_1以来，在目标CRK上已经发生一定数量的事件，包括检测目标CRK的齿，从而限定图2所检测的第一事件evt_1和图3所检测的第二事件evt_2之间的角距离。在图3的该阶段，曲轴的第二组合理位置范围的估计的测试提供允许排除不再合理的曲轴位置范围的信息，因为检测到第二事件evt_2。实际上，如图3所示，起始点Start_pos和目标CAM_2的第二事件evt_2之间已经覆盖的角距离与该目标CAM_2的所有前沿（除了前沿B4，考虑检测公差）兼容。获得分配给该第二事件evt_2的第二相关性CAM_2-CRK₂，且这得到曲轴的第二组合理位置范围，由仍然在第二凸轮轴目标CAM_2上的一组合理事件构成，如下，给定或假定所涉及目标的检测公差：

。

然后，曲轴的第三组合理位置范围限定为由如上限定的曲轴的第一组和第二组合理位置范围共同的范围构成，给定或假定检测公差，如下：

。

第一事件evt_1和随后的第二事件evt_2之间的相关性CAM_1-CAM_2₁的第一测试，包括将在这两个事件之间已经经过的角距离（借助于在凸轮轴目标的这些事件evt_1和evt_2之间检测的目标CRK的事件测量）进行比较，使之可以宣布该距离当然仅仅与将前沿A4和B5分开的角距离兼容，但还与将前沿A6和B7分开的角距离兼容。记住该相关性CAM_1-CAM_2₁，可以建立曲轴的第四组合理位置范围，由如上限定的曲轴的第三组合理位置范围构成，缩减为如下组合理位置范围：

。

根据曲轴的上文获得的合理范围的估计以及根据发动机控制单元中记录的目标CAM_1、CAM_2和CRK的拓扑结构，在图1至6所示的示例中可以推断要检测的下一事件（即，第三事件）将是在凸轮轴目标CAM_1上的事件，即前沿A5或前沿A7。

因而，图4图示了在前两个evt_1和evt_2之后的第三事件evt_3的检测。该第三事件evt_3是目标CAM_1上的前沿A5的检测。在该阶段，发动机控制单元未意识到这是否为前沿A5，且具有在该目标的前沿A5或A7之间的识别选择。该第三事件evt_3与目标CAM_1上检测的第一事件evt_1之间的相关性CAM_1-CRK₂，借助于在凸轮轴目标的两个事件evt_1和evt_3之间检测的目标CRK的事件，是没有帮助的，因为前沿A4和A5之间的角距离类似于前沿A6和A7之间的角距离，因而，基于这种相关性，所检测的第三事件evt_3可能是前沿A7。因此，在该相关性CAM_1-CRK₂结束时曲轴的合理位置范围的估计如下（与先前的未变）：

。

借助于检测第三事件evt_3，凸轮轴目标上检测的事件之间的第二相关性CAM_1-CAM_2₂教导第二事件evt_2与第三事件evt_3之间的角距离一方面与前沿A5和B5之间的角距离兼容，另一方面与前沿A7和B7之间的角距离兼容。因而，该相关性没有提供可能允许从曲轴的第四组合理位置范围排除变得不合理的位置范围的附加细节。在该相关性CAM_1-CAM_2₂结束时曲轴的合理位置范围的估计如下（与先前的未变）：

。

图5图示在先前事件之后的第四事件evt_4的检测。在所示的示例中，该第四事件evt_4是目标CAM_2上的前沿B6的检测。在该阶段，发动机控制单元仍未意识到这是前沿B6。在目标CAM_2上检测的最后两个事件evt_4和evt_2之间的相关性CAM_2-CRK₃教导第二事件evt_2与第四事件evt_4之间的角距离仅仅与前沿B5和B6之间的角距离兼容，因为在目标CAM_2的前沿的拓扑结构中是独特的，如图1至6所示。此外，在检测该第四事件evt_4后仍然合理的曲轴位置范围的选择是B5或B7；现在，在将目标CAM_2上检测的两个事件evt_4和evt_2分开的角距离处在B7之后没有前沿。因而，第二事件evt_2的唯一可能选择是B5。

如图5所示，在检测的第四事件evt_4结束时，仍然保持仅仅一个曲轴位置的单个合理范围，因而理论上是B6。本身由精确分立前沿表示的该范围B6，实际上包括围绕该前沿的一组合理位置，这些表示目标CAM_2的传感器的检测公差，如图6所示。将需要仅仅4个事件来在发动机同步之前在完成确定曲轴的第五组和最后一组合理位置范围（其包含单个合理位置范围）时提供曲轴角位置的估计。在图5中，将回想的是，发动机同步不能发生，直到目标CRK的参考齿1已经在曲轴开始旋转之后第一次被检测。同样，在图5中，可以看出在检测目标CRK的该参考齿1之前仍然有在目标CAM_1和CAM_2上要检测的三个事件A6，A7和B7。

图6图示了在同步之前对于从起始位置Start_pos开始所检测的每个事件evt_1,evt_2, evt_3, evt_4的曲轴的相继各组合理位置范围，其位置指针已经朝向附图底部的简图移动。曲轴的这些合理位置Pos_Crk在720°旋转幅度内由在纵坐标轴上评估的深灰色区域表示，针对横坐标轴上评估的持续时间（两个相继事件之间的时间轴）。

例如，在起始位置Start_pos和第一事件evt_1之间，曲轴的该组合理位置范围由纵坐标轴上的间隔[0; 720°]限定，该评估保持有效，直到下一次估计（在该示例中为下一事件）：因而，表面在720°内和在将起始位置Start_pos从所检测的第一事件evt_1分开的时间内图示深灰色阴影。

从所检测的第一事件evt_1向前，深灰色区域缩减为围绕目标CAM_1的每个合理前沿（即，A1，A2，A3，A4，A5，A6，A7）的所有可能位置范围，在检测公差内，如上文所述，且这在图6中通过事件evt_1和evt_2之间的7个对应深灰色斜带图示。

从所检测的第三事件evt_3，在同步之前曲轴的该组合理位置范围缩减为范围A5和A7，给定或假定检测公差，这在图6中通过事件evt_3和evt_4之间的2个斜带图示，所述带与事件evt_1和evt_2之间的深灰色范围对齐且对应于事件A5和A7。在事件evt_3和evt_4之间，曲轴的估计位置因而在该示例中在沿纵坐标轴评估的200°量级的角距离范围内已知，例如，该距离过大而不允许在四缸发动机中在同步之前喷射。然而，在同步之前曲轴的角位置的这种相对宽的估计将适合于三缸发动机，以便在同步之前喷射。

在图6中，两个事件之间的每个深灰色斜带的宽度图示了所涉及事件所位于的曲轴的合理角位置范围，通过与目标CAM和CRK有关的传感器的测量和检测公差而使之可能，例如对于凸轮轴目标CAM的事件，以真实曲轴角的正或负20°评估的公差。我们回想到，图6中的每个厚的斜黑线表示曲轴的准确或真实位置。

在同步之前曲轴的位置将在针对四缸发动机考虑的示例中确定地以单个合理位置范围估计，例如，根据事件evt_4的检测，如图6所示，通过从该事件evt_4向前的单个深灰色斜区域以及一直到在目标CRK上检测的第一参考齿，这在该示例中完成曲轴的同步。在图6中，从这样通过发动机控制单元识别的前沿B6的检测可以执行同步前喷射，如上所述。这允许发动机更早起动（更早180°量级的曲轴角，如图6所示，这表示大约150毫秒）。

现在将借助于图7至9描述根据本发明的方法的实施例的第二示例。发动机（未示出）配备有四个凸轮轴目标CAM_1, CAM_2, CAM_3和CAM_4，即n_CAM = 4，且配置有曲轴目标CRK。

图7至9每个在五个独立水平线上表示构成凸轮轴目标CAM_1, CAM_2, CAM_3和CAM_4和曲轴目标CRK的相应事件作为进展。五个目标的事件在每个图中根据竖直方向同步示出，如上述的第一示例那样。第二示例的图7至9的使用的相当原理与涉及第一示例的图1至6的使用的相当原理相同。

在该第二示例中，目标CRK与第一示例相同，且以相同方式表示。凸轮轴目标CAM_1, CAM_2, CAM_3和CAM_4本身均具有两个读数水平，高水平NH和低水平NB，这两个水平由两个前沿分开，分别是A1和A2用于目标CAM_1，B1和B2用于目标CAM_2，C1和C2用于目标CAM_3，D1和D2用于目标CAM_4，如图所示为上升前沿和下降前沿。因而，对每个凸轮轴存在每个目标CAM_i一转的前沿型的两个事件。

在图7至9中，如第一示例那样，在曲轴例如通过电动起动器马达开始旋转的时间曲轴的起始位置使用竖直参考指针Start_pos表示。在该第二示例中假定在目标CRK的传感器束置于目标CRK的参考齿1中时类似地发生开始。因而，需要在同步完成之前（即，在第一参考齿出现之前）等待至少一个360度曲轴旋转，起始的参考齿未被检测。

图7给出了在曲轴开始旋转的时间时发动机的真实位置，曲轴目标CRK的传感器束位于参考齿1中开始。

在该开始阶段，给定目标CAM_i的两个水平，曲轴的第一组合理位置范围如下：

。

通过将目标CAM_i彼此相关联，且遵循记录在发动机控制单元中的其曲线和相当设置，目标CAM_1以低水平NB开始时检测和其它三个目标CAM_2, CAM_3和CAM_4以高水平NH检测，该第一组可以从开始缩减为如下单个合理组：

。

A1和B1之间的曲轴的合理位置范围表示大约90°的曲轴角距离，给定或假定检测公差。因而，曲轴的位置估计将已经足够精确以允许间接喷射发动机中的预喷射。

曲轴通过起动器转动，且图8图示了从曲轴开始旋转检测第一凸轮轴目标事件evt_1。在所示示例中，这是目标CAM_1的前沿B1，在该识别阶段，这是发动机控制单元可以识别的，给定组[A1, B1]已经在检测公差内确定。

如图8所示，在检测该第一事件evt_1之后，仅仅保留有曲轴的一个单个合理位置范围，因而，理论上是B1（在检测公差内）。该单个合理范围，记住检测公差，实际上包含围绕前沿B1的一组合理位置，所述位置表示目标CAM_2的传感器的检测公差，如图9所示。从曲轴旋转开始将仅仅需要一个事件以在发动机同步之前提供曲轴的角位置的估计。在图8中，将回想的是，发动机同步不能发生，直到目标CRK的参考齿1已经在曲轴开始旋转之后第一次被检测。同样，在图8中，可以看出在检测目标CRK的该参考齿1之前仍然在目标CAM_3，CAM_4和CAM_1上相应地要检测四个事件C1，D1和A2。

对于第二示例，以与图6关于第一示例相同的方式，图9图示了在同步之前在该示例中对于从起始位置Start_pos所检测的每个事件而言曲轴的相继各组合理位置范围。通过与图6进行比较，四个凸轮轴目标的合理位置的相应范围也在简图的下部部分中在纵坐标轴上的深色竖直线表示，其涉及曲轴位置Pos_CRK的估计的表示。深灰色水平带表示共同的最小合理范围且为此目的与目标CAM_i（i值为1至4）的这四个合理范围相交。因而，该深灰色水平带通过交点确定曲轴的单个合理起始位置范围的宽度，对应于起始点和所检测的第一事件evt_1之间的斜深灰色带的起点，如下文所述。

在起始位置Start_pos的时间，所有凸轮轴目标的位置的检测因而使之可以将曲轴的该组合理位置范围缩减为分别在目标CAM_1和CAM_2的前沿A1和B1之间包括的角距离，其缩减为对应曲轴角，给定这两个部件旋转之间的关系（曲轴两转-凸轮轴一转），在检测公差内。该单个合理位置范围在图9中通过等于附图底部的简图中包括的在横坐标时间轴上起始点Start_pos和第一事件evt_1之间的该角距离[A1, B1]的宽度的斜深灰色带表示。

在该第二示例中检测的第一事件evt_1向前，在同步之前曲轴的该组合理位置范围已经缩减为事件B1，如上文详细描述，且这在图9中通过从事件evt_1开始的更窄斜带图示。在被检测且表示为前沿B1的事件之后的斜带的宽度是由于事件B1的检测公差。随着参考齿1经过，在发动机同步结束时所述带终止。

在图9中可以看出，在曲轴开始旋转之后90°后，用正或负20°的曲轴角量级的精度获得曲轴的估计位置的单个范围。因而，可以在曲轴开始旋转之后旋转这些90度后执行预喷射，从而允许该预喷射通过360°（大约300毫秒）量级的角距离预期。

如上所述，在同步之前估计曲轴位置的方法可以通过在车辆中的已知类型的发动机控制单元中实施的软件来执行，考虑到除了发动机控制单元中已经存在的同步功能之外提供附加功能，例如以便在同步之前执行预喷射。因而，与曲轴和凸轮轴目标相结合实施的发动机控制单元构成用于在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的装置的一个示例，包括用于实施在同步之前估计曲轴位置的方法所需的器件，如本文所述。

Claims

1.一种用于在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法，所述发动机包括具有活塞的至少一个气缸，所述活塞能够在上止点和下止点之间移动，活塞的移动驱动曲轴和多个凸轮轴，凸轮轴设置有数量n个凸轮轴目标CAM_i，所述数量n个凸轮轴目标分别紧固到所述多个凸轮轴中的n个凸轮轴，每个凸轮轴目标在其所紧固到的凸轮轴一转内限定多个凸轮轴目标事件，曲轴设置有可靠附连的曲轴目标CRK，包括在曲轴一转内限定多个曲轴目标事件的多个标准齿和至少一个参考齿，其特征在于，估计方法包括：

●确定在同步之前估计曲轴的合理位置范围Pos_Crk要实现的精度，

●然后，使用如下公式在给定时刻根据在所述n个凸轮轴目标上检测的凸轮轴目标事件在同步之前估计曲轴的合理位置范围Pos_Crk，所述n个凸轮轴目标上检测的凸轮轴目标事件与曲轴目标上检测的曲轴目标事件相关联，对应于排序i的所有构件中共同的最短角窗口：

其中：

Pos_Crk_est =在给定时刻曲轴的合理位置范围；

List_event_plaus_CAM_i =在给定时刻排序i的凸轮轴目标CAM_i的所有合理凸轮轴目标事件；

Dist_ang_CRK_since_last_event_CAM_i =在给定时刻曲轴覆盖的角距离，由自排序i的凸轮轴目标CAM_i检测的最后凸轮轴目标事件以来曲轴目标CRK的所有检测曲轴目标事件确定；

Tolerances_i = 曲轴的可能位置的角窗口，由排序i的凸轮轴目标CAM_i和曲轴目标CRK上的曲轴目标事件检测上的角公差引起；

n_CAM = 发动机中使用的凸轮轴目标CAM_i的数量；

2.根据权利要求1所述的方法，活塞的移动驱动曲轴和分别设置有第一凸轮轴目标CAM_1和第二凸轮轴目标CAM_2的至少一个第一凸轮轴和至少一个第二凸轮轴，所述方法包括如下步骤：

●在第一凸轮轴目标CAM_1和第二凸轮轴目标CAM_2中的一个上检测到的第一凸轮轴目标事件evt_1时，从其开始旋转记录曲轴目标CRK上检测的曲轴目标事件，限定分配给所述第一凸轮轴目标事件的第一相关性CAM_i-CRK₁，

●排除第一凸轮轴目标CAM_1和第二凸轮轴目标CAM_2中的所述一个上的第一相关性CAM_i-CRK₁不可能合理的那些凸轮轴目标事件，且确定曲轴的第一组合理位置范围，由在所检测的第一凸轮轴目标事件结束时在第一凸轮轴目标CAM_1和第二凸轮轴目标CAM_2中的所述一个上仍然合理的第一组凸轮轴目标事件构成，

●在第一凸轮轴目标事件evt_1之后，在第一凸轮轴目标CAM_1和第二凸轮轴目标CAM_2中的一个上检测到的第二凸轮轴目标事件evt_2时，记录在所检测的所述第一凸轮轴目标事件evt_1和第二凸轮轴目标事件evt_2之间的曲轴目标CRK上检测的曲轴目标事件，限定分配给所述第二凸轮轴目标事件的第二相关性CAM_i-CRK₂，

●排除第一凸轮轴目标CAM_1和第二凸轮轴目标CAM_2中的所述一个上的所述第二相关性CAM_i-CRK₂不可能合理的那些凸轮轴目标事件，且确定曲轴的第二组合理位置范围，由在所检测的第二凸轮轴目标事件evt_2结束时在第一凸轮轴目标CAM_1和第二凸轮轴目标CAM_2中的所述一个上仍然合理的第二组凸轮轴目标事件构成，

●确定曲轴的第三组合理位置范围，由在所检测的第一凸轮轴目标事件evt_1和第二凸轮轴目标事件evt_2结束时在第一凸轮轴目标CAM_1和/或第二凸轮轴目标CAM_2上仍然合理的所述第一组和第二组凸轮轴目标事件共同的合理位置范围构成，

●确定曲轴的第四组合理位置范围，由曲轴的所述第三组合理位置范围构成，已经排除了在结束时在所述第一凸轮轴目标事件evt_1和第二凸轮轴目标事件evt_2与在所述第一凸轮轴目标事件evt_1和第二凸轮轴目标事件evt_2之间在曲轴目标CRK上检测的曲轴目标事件的角距离之间的第一相关性CAM_i-CAM_i₁不合理的那些位置，

●重复前述步骤，直到获得包含单个曲轴合理位置范围Pos_Crk的曲轴的第n组合理位置范围。

3.根据权利要求2所述的方法，还包括：在第一凸轮轴目标CAM_1和/或第二凸轮轴目标CAM_2的两个相继凸轮轴目标事件之间在曲轴的当前位置根据在凸轮轴目标CAM_1, CAM_2中的一个上检测的最后凸轮轴目标事件和曲轴的所述当前位置之间的相关性CAM_i-CRK₃确定曲轴的一组中间合理位置范围，考虑在所述最后凸轮轴目标事件和曲轴的所述当前位置之间检测的曲轴目标事件。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在凸轮轴一转内确定的凸轮轴目标CAM_i的所述多个凸轮轴目标事件考虑对于将凸轮轴目标的两个相继不同前沿相连的表面至凸轮轴目标轴线的距离的选择性参数。

5.根据权利要求4所述的方法，还包括：记录在曲轴开始旋转的时间时n个凸轮轴目标CAM_i的拓扑结构。

6.一种用于使内燃发动机加速起动的方法，其特征在于，其包括根据权利要求1至5中任一项所述的在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的方法，还包括在完成同步之前喷射燃料的步骤。

7.一种在发动机同步之前估计4冲程内燃发动机的曲轴的角位置的装置，所述发动机包括具有活塞的至少一个气缸，所述活塞能够在上止点和下止点之间移动，活塞的移动驱动曲轴和多个凸轮轴，所述装置包括：

●分别紧固到所述多个凸轮轴中的n个凸轮轴上的数量n个凸轮轴目标CAM_i，每个凸轮轴目标在其所紧固到的凸轮轴的一转内限定多个凸轮轴目标事件，

●紧固到曲轴的曲轴目标CRK，包括在曲轴一转内限定多个曲轴目标事件的多个标准齿和至少一个参考齿，

●发动机控制单元，

其特征在于，所述发动机控制单元包括实施根据权利要求1至5中任一项所述的方法所需的器件。

8.根据权利要求7所述的装置，包括燃料喷射器件，其特征在于，发动机控制单元还包括实施根据权利要求6所述的用于使内燃发动机加速起动的方法所需的器件，包括在完成同步之前喷射燃料的步骤。