CN109339958A - 一种防撞击的停缸闭环控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种防撞击的停缸闭环控制系统及控制方法，包括凸轮轴信号轮，凸轮轴位置传感器，用于检测凸轮轴信号轮的动角度信号，并传递给控制单元；在凸轮轴套筒上设置有停缸凸轮套筒旋转槽，用于与电磁阀的阀销配合；电磁阀，在电磁阀上设置有电磁阀传感器，电磁阀传感器采集停缸凸轮套筒旋转槽的轮廓数据并传递给控制单元。该控制系统可对电磁阀阀销的伸出时间进行修正，同时，在凸轮套筒卡滞或限位失效时使电磁阀阀销不伸出并对ECU报故障信号，防止电磁阀阀销与凸轮轴撞击导致发动机损伤。

Description

一种防撞击的停缸闭环控制系统及控制方法
技术领域
本发明属于发动机控制技术领域，特别是指一种防撞击的停缸闭环控制系统及控制方法。
背景技术
在油耗标准越来越严的背景下，汽车企业正面临越来越大的节油压力。同时，国家出台一系列新能源汽车能耗折算、纯电动电耗限值、BEV销量加权因子退坡等政策，传统车节油压力极大。对燃油车而言，从原理上，通过发动机实现整车节油主要有两种技术方向：一是提高发动机热效率；二是通过负荷控制，让发动机运行在更低油耗点，比如增压技术、停缸技术等。其中，停缸技术由于具有较好的节油效果(四缸发动机搭载停缸技术后，综合工况整车可实现节油4％以上、城市等速工况节油10％以上。)，正在被越来越多的汽车企业研究和应用。
目前主流的停缸机构有两种方案：一种是液压摇臂式，一种是凸轮移位式。如图1所示为凸轮移位式工作原理，电磁阀02的阀销通电后伸出，与移位套筒01接触，通过移位套筒上的旋转槽使移位套筒水平移动，推动凸轮，实现高升程凸轮04与闭缸凸轮03的切换，当闭缸凸轮与摇臂接触，实现停缸。
现有的凸轮移位式停缸机构控制策略开环控制，通过凸轮轴后端的凸轮轴信号轮判断凸轮轴相位，根据停缸指令以及相位信号控制电磁阀阀销伸出，进行停缸凸轮的切换。
现有的凸轮移位式停缸机构，移位式凸轮轴(图2)是由凸轮轴芯05与各缸凸轮套筒(一缸凸轮套筒06，二缸凸轮套筒07，三缸凸轮套筒08，四缸凸轮套筒09)、止推片010、信号轮011组装而成，在凸轮轴工作时，可能会由于停缸凸轮套筒(二缸、三缸凸轮套筒)卡滞或限位失效等原因，导致相位信号与停缸凸轮实际状态不符，而电磁阀阀销按控制指令工作，则会出现电磁阀阀销与凸轮套筒撞击故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种防撞击的停缸闭环控制系统及控制方法，以解决凸轮套筒卡滞或限位失效时，电磁阀销与凸轮套筒撞击导致发动机损伤的问题。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种防撞击的停缸闭环控制系统，包括：
凸轮轴信号轮，固定于凸轮芯轴的一端，与凸轮轴位置传感器配合；
凸轮轴位置传感器，用于检测凸轮轴信号轮的动角度信号，并传递给ECU；
凸轮轮轴套筒，与凸轮芯轴组装成一体结构，在所述凸轮轴套筒上设置有旋转槽，用于与电磁阀的阀销配合；
电磁阀，在所述电磁阀上设置有激光测距仪，所述激光测距仪采集所述旋转槽的距离数据并传递给所述ECU；
所述ECU与所述电磁阀之间通过控制信号连接，所述电磁阀设置有阀销，所述阀销与所述旋转槽活动式配合。
所述阀销为两个，分别为第一阀销和第二阀销，所述第一阀销与所述旋转槽的一个侧边活动式配合，所述第二阀销与所述旋转槽的另一个侧边活动式配合。
所述第一阀销设置于所述激光测距仪与所述第二阀销之间。
所述激光测距仪的发射端垂直所述旋转槽。
包括发动机转速传感器，采集发动机转速信号并传递给ECU。
一种防撞击的停缸闭环控制方法，利用上述任一项所述的控制系统，包括以下步骤：
凸轮轴位置传感器检测凸轮轴实时相位角信号传递给ECU，并与设定的相位角计算后获得绝对值Δ1；
电磁阀传感器实时采集凸轮轴上的旋转槽的距离数据传递给ECU,并与基准数据进行对比获得差值Δ2；
ECU发出停缸指令后，开始凸轮轴相位判断，当Δ1在0与设定相角值a之间时，开始对对所述电磁阀传感器的测量数据进行判断；
若当Δ2≤b时，b为设定的差值，ECU发送控制信号给电磁阀，所述电磁阀控制阀销伸出，发动机进入停缸工作模式；
若当Δ2＞b时，ECU不发送控制信号给所述电磁阀，所述电磁阀的阀销不工作，同时向ECU上报故障信号，所述发动机停缸指令不执行。
在凸轮轴相位判断过程中，同时进行凸轮轴相位的修正程序，所述修改程序的输入参数包括发动机转速及所述电磁阀的响应时间。
本发明的有益效果是：
本申请提供的停缸闭环控制系统，实现了发动机停缸执行机构——电磁阀的闭环控制，使电磁阀阀销工作更精确。
本申请提供的控制系统可对电磁阀的阀销的伸出时间进行修正，同时，在凸轮套筒卡滞或限位失效时使电磁阀的阀销不伸出并对ECU报故障信号，防止电磁阀的阀销与凸轮轴撞击导致发动机损伤。
旋转槽磨损过大时，如果电磁阀的阀销仅按凸轮轴相位判断伸出，阀销有可能不能推动套筒进行闭缸凸轮的切换，当闭缸凸轮不能顺利切换，会导致凸轮与摇臂之间的摩擦碰撞。使用本申请提供的闭环控制系统，则可以避免这种故障的产生，停止电磁阀的阀销的伸出，及时报故障。
附图说明
图1为凸轮移位式停缸机构示意图；
图2为移位式凸轮轴分解图；
图3为现技术电磁阀开环控制逻辑图；
图4为本发明闭环控制系统结构示意图；
图5为本发明闭环控制逻辑图；
图6为集成摄像头的电磁阀结构示意图；
图7为激光测距仪数据处理示意图。
附图标记说明
01移位套筒，02电磁阀，03闭缸凸轮，04高升程凸轮，05凸轮芯轴，06一缸凸轮套筒，07二缸凸轮套筒，08三缸凸轮套筒，09四缸凸轮套筒，010止推片，011信号轮，101凸轮轴信号轮，102凸轮轴位置传感器，103凸轮轮轴套筒，104电磁阀，141第一阀销，142第二阀销，143激光测距仪。
具体实施方式
以下通过实施方式来详细说明本发明的技术方案，以下的实施例仅是示例性的，仅能用来解释和说明本发明的技术方案，而不能解释为是对本发明技术方案的限制。
本技术方案适用于采用凸轮移位式停缸机构的发动机。
本申请提供一种防撞击的停缸闭环控制系统，如图4所示，包括：控制单元，控制单元为ECU。
凸轮轴信号轮101，固定于凸轮芯轴的一端，与凸轮轴位置传感器102配合；在本申请中，凸轮轴信号轮为现有技术，因此不进行详细的说明。
凸轮轴位置传感器102，用于检测凸轮轴信号轮的动角度信号，并传递给控制单元；在本申请中，凸轮轴位置传感器为现有技术，其作用为，用于提供实时的凸轮的动角度信号给控制单元。
凸轮轮轴套筒103，与凸轮芯轴组装成一体结构，在凸轮轴套筒上设置有旋转槽，用于与电磁阀的阀销配合；在本申请中，凸轮轮轴套筒上设置有至少两个或两个以上的旋转槽。
两个电磁阀104，在电磁阀上设置有激光测距仪，如图6所示，电磁阀传感器采集旋转槽的距离数据并传递给ECU。
ECU与电磁阀之间通过控制信号连接，电磁阀设置有阀销，所述阀销为两个，分别为第一阀销141和第二阀销142，所述第一阀销与所述旋转槽的一个侧边活动式配合，所述第二阀销与所述旋转槽的另一个侧边活动式配合。
所述第一阀销141设置于所述激光测距仪143与所述第二阀销142之间。所述激光测距仪的发射端垂直所述旋转槽。
进一步的，包括发动机转速传感器，采集发动机转速信号并传递给ECU。
ECU通过凸轮轴信号轮与电磁阀传感器的信号进行处理与控制。电磁阀在本系统中既是传感器也是执行器。
本申请还提供一种防撞击的停缸闭环控制方法，如图5所示，利用上述任一项的控制系统，包括以下步骤：
凸轮轴位置传感器检测凸轮轴实时相位角信号传递给ECU，并与设定的相位角计算后获得绝对值Δ1；Δ1为凸轮轴实时相位角与设定相位角差值的绝对值。
电磁阀传感器实时采集凸轮轴上的旋转槽的距离数据传递给ECU,并与基准数据进行对比获得差值Δ2；Δ2为电磁阀测量数据与基准数据的差值。
电磁阀信号获取：电磁阀信号通过集成在电磁阀上的高精度激光测距仪，如图6所示获取，激光测距仪实时测量旋转槽的中心线与两边侧数据。将该数据与基准数据进行对比，对比过程见图7。首先确定数据的基准线，基准线为旋转槽的中心线，旋转槽两侧边缘到基准线的距离，分别为S1和S2，其中S1为停缸切换时所需距离值，S2为切换高升程凸轮时所需距离值。
检测出实际旋转槽两侧边缘与基准点的距离S10和S20，并与基准距离S1，S2进行对比，Δ2＝S10-S1或Δ2＝S20-S2。
ECU发出停缸指令后，开始凸轮轴相位判断，在凸轮轴相位判断过程中，同时进行凸轮轴相位的修正程序，修改程序的输入参数包括发动机转速及电磁阀的响应时间，当Δ1在0与设定相角值a之间时，开始对对电磁阀传感器的测量数据进行判断。
电磁阀响应时间为确定的范围值，根据实际使用的电磁阀通过检测后确定。
若当Δ2≤b时，b为设定的差值，ECU发送控制信号给电磁阀，电磁阀控制阀销伸出，发动机进入停缸工作模式。
若当Δ2＞b时，ECU不发送控制信号给电磁阀，电磁阀的阀销不工作，同时向ECU上报故障信号，发动机停缸指令不执行，能够有效的避免阀销与旋转槽的撞击。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变形，本发明的范围由所附权利要求极其等同限定。

Claims (7)

1.一种防撞击的停缸闭环控制系统，其特征在于，包括：
凸轮轴信号轮，固定于凸轮芯轴的一端，与凸轮轴位置传感器配合；
凸轮轴位置传感器，用于检测凸轮轴信号轮的动角度信号，并传递给ECU；
凸轮轮轴套筒，与凸轮芯轴组装成一体结构，在所述凸轮轴套筒上设置有旋转槽，用于与电磁阀的阀销配合；
电磁阀，在所述电磁阀上设置有激光测距仪，所述激光测距仪采集所述旋转槽的距离数据并传递给所述ECU；
所述ECU与所述电磁阀之间通过控制信号连接，所述电磁阀设置有阀销，所述阀销与所述旋转槽活动式配合。
2.根据权利要求1所述的防撞击的停缸闭环控制系统，其特征在于，所述阀销为两个，分别为第一阀销和第二阀销，所述第一阀销与所述旋转槽的一个侧边活动式配合，所述第二阀销与所述旋转槽的另一个侧边活动式配合。
3.根据权利要求2所述的防撞击的停缸闭环控制系统，其特征在于，所述第一阀销设置于所述激光测距仪与所述第二阀销之间。
4.根据权利要求3所述的防撞击的停缸闭环控制系统，其特征在于，所述激光测距仪的发射端垂直所述旋转槽。
5.根据权利要求1所述的防撞击的停缸闭环控制系统，其特征在于，包括发动机转速传感器，采集发动机转速信号并传递给ECU。
6.一种防撞击的停缸闭环控制方法，利用上述权利要求1至5中任一项所述的控制系统，其特征在于，包括以下步骤：
凸轮轴位置传感器检测凸轮轴实时相位角信号传递给ECU，并与设定的相位角计算后获得绝对值Δ1；
电磁阀传感器实时采集凸轮轴上的旋转槽的距离数据传递给ECU,并与基准数据进行对比获得差值Δ2；
ECU发出停缸指令后，开始凸轮轴相位判断，当Δ1在0与设定相角值a之间时，开始对对所述电磁阀传感器的测量数据进行判断；
若当Δ2≤b时，b为设定的差值，ECU发送控制信号给电磁阀，所述电磁阀控制阀销伸出，发动机进入停缸工作模式；
若当Δ2＞b时，ECU不发送控制信号给所述电磁阀，所述电磁阀的阀销不工作，同时向ECU上报故障信号，所述发动机停缸指令不执行。
7.根据权利要求6所述的防撞击的停缸闭环控制方法，其特征在于，在凸轮轴相位判断过程中，同时进行凸轮轴相位的修正程序，所述修改程序的输入参数包括发动机转速及所述电磁阀的响应时间。
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