CN104329179A - 用于查明凸轮轴位置以及内燃机相位的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于查明凸轮轴的位置以及内燃机相位的装置。该装置包括：第一位置传感轮，在其圆周上具有多个齿，该齿与具有多个气缸的内燃机的凸轮轴不可相对旋转地连接；第一位置传感器，布置用于检测第一位置传感轮的齿边的位置；传动件，将凸轮轴与内燃机的曲轴连接；第二位置传感轮，在其圆周上具有至少一个齿，该第二位置传感轮如此与传动件连接，使得其与凸轮轴同步地进行驱动；和第二位置传感器，布置用于检测第二位置传感轮的齿边的位置。为了借助该装置查明凸轮轴的位置和内燃机的相位，为第一位置传感轮的齿边的位置分配了凸轮轴位置并且为第二位置传感轮的齿边的位置分配了内燃机的相位。

Description

用于查明凸轮轴位置以及内燃机相位的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于查明凸轮轴位置和内燃机相位的装置。此外，本发明涉及一种用于借助按本发明的装置来查明凸轮轴位置和内燃机相位的方法。本发明还涉及一种计算机程序，该计算机程序当其在计算设备上运行时执行按本发明的方法的所有步骤。最后，本发明涉及一种具有程序代码的计算机程序产品，该程序代码存储在机器可读的载体上，用于当程序在计算机或控制设备上运行时执行所述方法。
背景技术
喷射控制未机械地与发动机位置关联的内燃机除了曲轴上的曲轴角度传感器之外还需要与凸轮轴同步的相位传感器，用该相位传感器可以确定后面到达上死点（OT）的气缸中哪个气缸刚好处于工作冲程中。这称作同步功能。为了能够尽可能快地执行同步功能，所述传感轮构造成快速启动传感轮，也就是构造成在约90度旋转角度（=180度曲轴）之后已经可以识别明确的位置的传感轮。以这种方式确保了内燃机的快速启动能力。在曲轴传感器故障的情况下确保了内燃机的紧急运行能力或者说紧急行驶功能，方法是经由曲轴信号提供曲轴角度。此外，凸轮轴信号只需通过凸轮轴边缘的时间戳进行分析并且理想地每个内燃机气缸具有齿边缘，所述齿边缘与气缸的上死点（OT）分别具有相同的距离。在利用凸轮轴调节的内燃机中，额外地通过相对于曲轴对凸轮轴传感轮上的等距的齿边的位置进行比较来查明凸轮轴的当前位置。这称作凸轮轴调节位置查明方案。
在当前通用的凸轮轴位置传感轮中，所述四个具有相应折衷方案的功能在唯一的传感轮设计中执行。在用于柴油和汽油发动机的快速启动传感轮中，为凸轮轴调节位置查明方案提供每凸轮轴一转最多四个等距的齿边。在紧急运行中，在通用的系统中同样只需使用所述四个齿边，因为相对于其应用使用额外的有效的齿边一起带来了系统复杂性的过度地增加。由此，在4－气缸发动机中为每个气缸提供了凸轮轴位置信息供使用。然而在具有3、6或8气缸的发动机中，所述凸轮轴位置信息并未均匀地分布，这不仅在正常运行中而且在紧急运行中一起带来了计算的凸轮轴位置的精度的公差增大并且由此一起带来了气缸的填充和内燃机废气的精度的公差增大。所谓的Z+1-凸轮轴位置传感轮利用内燃机的每个气缸的有效的齿边以及用于查明内燃机相位信息的额外有效的齿边。所述传感轮最佳地示出了紧急运行能力，然而不适合快速启动的。在分配凸轮轴调整位置信息时，其仅仅提供每气缸一位置信息。
发明内容
按本发明的用于查明凸轮轴位置和内燃机（尤其是包括曲轴传感轮的内燃机）的相位的装置包括第一位置传感轮，该第一位置传感轮在其圆周上具有多个齿。该装置与具有多个气缸的内燃机上的凸轮轴不可相对旋转地连接。此外，其具有第一位置传感器，该第一位置传感器被布置用于获取第一位置传感轮的齿边的位置。传动件将凸轮轴与内燃机的曲轴进行连接。第二位置传感轮在其圆周上具有至少一个齿并且如此与传动件连接，从而与凸轮轴同步地得到驱动。第二位置传感器被布置用于获得第二位置传感轮的齿边上的位置。
第一位置传感轮在按本发明的装置中提供凸轮轴的位置以用于凸轮轴的位置调节。该第一位置传感轮优选在其圆周上具有一定数量的齿，所述齿的数量比由配属于第一位置传感轮的凸轮轴操作的内燃机汽缸的数量至少大1或者至少小1。在此，尤其可以涉及n*Z+1-或n*Z-1-凸轮轴位置传感轮。在此，n相应于每气缸的凸轮轴传感轮的所希望的有效的齿边的最大数量并且Z相应于由配属的凸轮轴操作的气缸的数量。然而在此也可以涉及凸轮轴位置传感轮，其几何形状还针对凸轮轴调节位置的检测被优化。
第二位置传感轮可以用在按本发明的装置中，以便确定内燃机的相位用于同步其凸轮轴，以及确保内燃机的紧急运行能力和快速启动能力。其优选相对于曲轴是不可调节的，使得其功能比在装配在凸轮轴上的并且受到凸轮轴位置调节影响的传感轮中明显表现为更强大。然而第二位置传感轮不涉及内燃机的曲轴传感轮。优选通过以下方法实现很好的快速启动能力，即在第二位置传感轮上通过其齿边的明确布置已经可以在基本上90°旋转角度（=180°曲轴）后识别明确的凸轮轴位置。
在按本发明的用于借助于按本发明的装置查明凸轮轴位置和内燃机相位的方法中，为第一位置传感轮的齿边上的位置分配了凸轮轴位置并且为第二位置传感轮的齿边的位置分配了内燃机的相位。优选也为第二位置传感轮的齿边的图案（Muster）分配了内燃机的相位。为了实现内燃机的良好的快速启动能力，优选如此分布第二位置传感轮的齿边，使得每个由此形成的图案可以在90°的旋转角度内分配给内燃机的相位。由此，所述第二位置传感轮没有比常规的快速启动凸轮轴位置传感轮具有更多的有效的齿边。
在内燃机的紧急运行中，可以有利地从第二位置传感器的信号中查明内燃机的曲轴的位置，其中尤其可以实现更高的可靠性。如果确定，第一位置传感轮的凸轮轴位于参考位置中，那么可以在内燃机的紧急运行中有利地以更高的分析频率从第一位置传感器的信号中查明内燃机曲轴的位置。
当按本发明的计算机程序在计算设备或控制设备上运行时，该计算机程序执行按本发明方法的所有步骤。为了能够在现有的控制设备中执行按本发明的方法而不必进行结构上的变化，设置了具有程序代码的按本发明的计算机程序产品，该程序代码保存在机器可读的载体上并且当程序在计算机或控制设备上运行时用于执行按本发明的方法。
附图说明
本发明的实施例在附图中示意性地示出并且在下面的描述中更详细地进行解释。
图1示意性地示出了按现有技术用于查明凸轮轴位置和内燃机相位的装置。
图2示出了用在按图1的装置中的快速启动传感轮。
图3示出了按本发明实施方式的用于查明凸轮轴位置和内燃机相位的装置。
具体实施方式
在图1中示出了用于查明凸轮轴位置和内燃机相位的常规装置。构造成V型发动机的内燃机1包括曲轴2，在该曲轴上布置了曲轴传感轮21。该曲轴传感轮构造成60-2-传感轮。曲轴角度传感器22检测曲轴传感轮21的齿边的位置，从而确定曲轴角度。所述内燃机1包括四个凸轮轴3、4、5、6，所述凸轮轴经由作为转换件7的链传动件或皮带传动件与曲轴2连接。通过2:1的传动比，所述凸轮轴3、4、5、6中的每一个在曲轴2每两转时完成一转。所述传动件7经由转向辊8引导。控制设备9与内燃机1连接。在所述凸轮轴3、4、5、6中的每一个上布置了凸轮轴位置传感轮。下面根据凸轮轴3之一上的凸轮轴位置传感轮31对所述凸轮轴位置传感轮进行描述。位置传感器32被布置用于，检测凸轮轴位置传感轮31的齿边的位置。这在图2中示出。该凸轮轴位置传感轮在其圆周上具有三个齿311、312、313。所述齿311、312、313中的每一个沿凸轮轴位置传感轮31的旋转方向以及反向于该旋转方向分别具有齿边。在齿311的情况下，其是齿边311a、311b。所述凸轮轴位置传感轮31用作快速启动传感轮。此外，所有齿边用作有效的边缘，其位置由位置传感器32读出。
在图3中示出的按本发明实施方式的用于查明凸轮轴位置和内燃机相位的装置与常规装置的不同之处在于，在转向辊8上布置了另一个位置传感轮81。经由转向辊8将位置传感轮与传动件7连接，该位置传感轮与凸轮轴3、4、5、6同步地进行驱动。以与常规装置的凸轮轴位置传感轮31相同的方式构造该位置传感轮。其齿边的位置由位置传感器82检测。在凸轮轴3之一上的凸轮轴位置传感轮31在按本发明的装置中通过n*Z+1-位置传感轮31来代替。n相应于每个气缸的所希望的有效的边缘的最大数量并且Z相应于由配属的凸轮轴操作的气缸的数量。借助于位置传感器32检测该位置传感轮31的九个有效的边缘。所述凸轮轴位置传感轮31在按本发明的装置中仅用于凸轮轴位置检测。相位信息以及内燃机1的快速起动和紧急运行能力的保障通过转向辊8上额外的位置传感轮81确保。通过在此使用能够快速启动的位置传感轮81，可以确保内燃机1的快速启动能力，并且同时通过改进的凸轮轴调节位置检测、也就是较高的采样率，与按图1的常规装置相比借助于n*Z+1-位置传感轮31实现了内燃机1的凸轮轴调节位置调节的提高的精度。

Claims (11)

1. 用于查明凸轮轴（3）的位置以及内燃机相位的装置，包括：
-第一位置传感轮（31），所述第一位置传感轮在其圆周上具有多个齿，所述齿与具有多个气缸的内燃机（1）的凸轮轴（3）不可相对旋转地连接，
-第一位置传感器（32），所述第一位置传感器被布置用于检测所述第一位置传感轮（31）的齿边的位置，
-传动件（7），所述传动件将所述凸轮轴（3）与所述内燃机（1）的曲轴（2）连接，
-第二位置传感轮（81），所述第二位置传感轮在其圆周上具有至少一个齿，所述第二位置传感轮如此与所述传动件（7）连接，使得所述第二位置传感轮与凸轮轴（4）同步地被驱动，以及
-第二位置传感器（82），所述第二位置传感器被布置用于检测所述第二位置传感轮（82）的齿边的位置。
2. 按权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一位置传感轮（31）在其圆周上具有比所述第二位置传感轮（81）更多的齿。
3. 按权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述第一位置传感轮（31）在其圆周上具有一定数量的齿，所述齿的数量比由配属于所述第一位置传感轮（31）的凸轮轴（3）来操作的内燃机（1）气缸的数量至少大1或者至少小1。
4. 按权利要求1到3中任一项所述的装置，其特征在于，所述第二位置传感轮（81）不能相对于所述曲轴（2）进行调节。
5. 按权利要求1到4中任一项所述的装置，其特征在于，所述内燃机包括曲轴传感轮（21）。
6. 用于借助按权利要求1到5中任一项所述的装置来查明凸轮轴（3）的位置和内燃机（1）的相位的方法，其中为第一位置传感轮（31）的齿边的位置分配了凸轮轴位置，并且为第二位置传感轮（81）的齿边的位置分配了内燃机（1）的相位。
7. 按权利要求6所述的方法，其特征在于，为第二位置传感轮（81）的齿边的图案分配内燃机（1）的相位。
8. 按权利要求7所述的方法，其特征在于，第二位置传感轮（81）的齿边如此分布，使得每个由此形成的图案在90°的旋转角度内能够配属于内燃机（1）的相位。
9. 按权利要求6到8中任一项所述的方法，其特征在于，在所述内燃机（1）的紧急运行中从第二位置传感器（82）的信号中查明曲轴（1）的位置。
10. 计算机程序，当所述计算机程序在计算设备或控制设备（9）上运行时，所述计算机程序执行按权利要求6到9中任一项所述的方法的所有步骤。
11. 具有程序代码的计算机程序产品，所述程序代码存储在机器可读的载体上，用于当程序在计算设备或控制设备（9）上运行时执行按权利要求6到9中任一项所述的方法。
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