CN110412350A - 一种凸轮轴相位检测装置、发动机、机动车和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机控制检测领域，尤其涉及一种凸轮轴相位检测装置、发动机、机动车和方法。本发明所述的凸轮轴相位检测装置包括：在圆周方向具有多个信号孔的信号盘，多个信号孔和插入凸轮轴的孔之间有平整平面；第一传感器，布置在信号盘的有信号孔的圆周上，用于识别信号孔，输出与是否识别到信号孔对应的第一电压；第二传感器，布置在信号盘的无信号孔的圆周上，输出表征信号盘在轴向方向上发生位移的第二电压；ECU，用于根据第一电压和第二电压确定相位角度。通过使用两个传感器检测信号盘，同时输出第一电压和第二电压，计算第一电压和第二电压之间的差，排除轴向窜动产生的干扰信号，提高发动机运行的稳定性。

Description

一种凸轮轴相位检测装置、发动机、机动车和方法
技术领域
本申请涉及发动机控制检测领域，尤其涉及一种凸轮轴相位检测装置、发动机、机动车和方法。
背景技术
为了降低燃油消耗和排放的要求，发动机需要精确地测量凸轮轴的相位来控制燃油的喷射时刻、优化整个发动机的运行。通过采用传感器检测信号盘上的孔的位置来确定发动机的转动位置。目前内燃机测量凸轮轴相位的做法是，在凸轮轴上集成或者安装一个凸轮轴信号盘，信号盘和凸轮轴有对应的相位关系，通过测量信号盘上的位置关系来预判断凸轮轴的相位。
如图1所示，为常用的凸轮轴相位检测结构，传感器识别其安装半径上的信号盘上的孔，输出信号电压，电子控制单元（Electronic Control Unit，ECU）识别电压信号，对电压信号进行处理，转换为方波信号，对应相应齿数，得到凸轮轴的相位。
由于凸轮轴在凸轮轴基座上旋转要预留轴向间隙，安装在凸轮轴上的信号盘随凸轮轴的轴向窜动（如图1所示），传感器与信号盘空气间隙的变化，产生感应干扰电压（如图2所示），如果干扰电压超过电控单元设置的阈值，则被识别为一个信号齿，导致ECU读到的凸轮轴信号齿数量与设定值不同，ECU报错，从而导致发动机停止工作，影响发动机运行的稳定性。
综上所述，需要提供一种能够排除由于轴向窜动产生的干扰信号，提高发动机运行的稳定性的凸轮轴相位检测装置、发动机、机动车和方法。
发明内容
为解决以上问题，本申请提出了一种凸轮轴相位检测装置、发动机、机动车和方法。
一方面，本申请提出了一种凸轮轴相位检测装置，包括：
信号盘，所述信号盘在圆心具有插入凸轮轴的孔，所述信号盘在圆周方向具有多个信号孔，所述多个信号孔和所述插入凸轮轴的孔之间有平整平面；
第一传感器，所述第一传感器布置在所述信号盘的有信号孔的圆周上，用于识别信号孔，输出与是否识别到信号孔对应的第一电压；
第二传感器，所述第二传感器布置在所述信号盘的无信号孔的圆周上，用于输出表征所述信号盘在轴向方向上发生位移的第二电压；
ECU，用于根据第一电压和第二电压，确定相位角度。
优选地，所述ECU具体用于，接收第一电压和第二电压，计算第一电压和第二电压的差，得到相位电压，将相位电压转换为方波信号，根据方波信号生成相位角度。
优选地，所述第二传感器具体用于，当信号盘无轴向窜动时，输出的第二电压为一条0V的直线，当信号盘有轴向窜动时，输出的第二电压为测得的干扰电压。
优选地，所述第一传感器和所述第二传感器为同一种传感器。
优选地，所述第一传感器和所述第二传感器包括：磁电式相位传感器和电涡流传感器。
第二方面，本申请提出了一种发动机，包括所述的凸轮轴相位检测装置；
所述发动机的凸轮轴上安装信号盘。
第三方面，本申请提出了一种机动车，所述机动车中设置有所述的发动机。
第三方面，本申请提出了一种凸轮轴相位检测方法，包括如下步骤：
接收第一电压和第二电压；
计算第一电压和第二电压的差，得到相位电压；
将相位电压转换为方波信号；
根据方波信号生成相位角度。
本申请的优点在于：使用两个传感器检测信号盘，同时输出第一电压和第二电压，通过计算第一电压和第二电压之间的差，从而排除轴向窜动产生的干扰信号，提高发动机运行的稳定性。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选事实方案的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用同样的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1是常用的凸轮轴相位检测结构的示意图；
图2是由于轴向窜动而产生的干扰电压的示意图；
图3是本申请提供的一种凸轮轴相位检测装置的结构示意图；
图4是本申请提供的一种凸轮轴相位检测装置的示意图；
图5是本申请提供的一种凸轮轴相位检测装置的输出电压示意图；
图6是本申请提供的一种凸轮轴相位检测方法的步骤示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
根据本申请的实施方式，提出一种凸轮轴相位检测装置，如图3和图4所示，包括：
信号盘，所述信号盘在圆心具有插入凸轮轴的孔，所述信号盘在圆周方向具有多个信号孔，所述多个信号孔和所述插入凸轮轴的孔之间有平整平面；
第一传感器，所述第一传感器布置在所述信号盘的有信号孔的圆周上，用于识别信号孔，输出与是否识别到信号孔对应的第一电压；
第二传感器，所述第二传感器布置在所述信号盘的无信号孔的圆周上，用于输出表征所述信号盘在轴向方向上发生位移的第二电压；
ECU，用于根据第一电压和第二电压，确定相位角度。
其中，如图4所示，ECU具体用于，接收第一电压和第二电压，计算第一电压和第二电压的差，得到相位电压，将相位电压转换为方波信号，根据方波信号生成相位角度。
第二传感器具体用于，当信号盘无轴向窜动（在轴向方向上没有发生位移）时，输出的第二电压为一条0V的直线，当信号盘有轴向窜动（在轴向方向上发生位移）时，输出的第二电压为测得的干扰电压。
第一传感器和所述第二传感器为同一种传感器。即，若第一传感器为磁电式相位传感器，则第二传感器也为磁电式相位传感器。
第一传感器和所述第二传感器包括：磁电式相位传感器和电涡流传感器等传感器。
通过增加辨别轴向窜动的相位传感器（第二传感器），布置在信号盘没有信号孔的圆周上，如图5所示，当无轴向窜动时，第二传感器的输出电压为一条0V的直线，当信号盘有轴向窜动时，输出测得的干扰电压。ECU读取第一传感器和第二传感器输出的第一电压和第二电压，通过差值法，得到处理后的相位电压，此时，输出的相位电压信号不受轴向窜动的干扰。
通过将不受轴向窜动影响的相位电压转换为方波信号，再根据方波信号输出相位角度，可以避免在凸轮轴相位检测过程中，由于干扰电压超过ECU设置的阈值而被识别为一个信号齿，导致ECU读到的凸轮轴信号齿数量与设定值不同而报错。通过避免干扰电压产生的ECU报错，保证发动机的正常工作，从而提高发动机运行的稳定性。
第二方面，本申请提出了一种发动机，包括发动机和凸轮轴相位检测装置。
本申请实施例中的发动机的凸轮轴上安装信号盘。
通过使用凸轮轴相位检测装置，避免由于轴向窜动而产生的干扰电压导致ECU报错，保证发动机的正常工作，从而提高发动机运行的稳定性。
第三方面，本申请提出了一种机动车。
本申请实施例中的机动车中设置有安装了凸轮轴相位检测装置的发动机。
通过在机动车的发动机上设置凸轮轴相位检测装置，避免轴向窜动产生的干扰电压，排除干扰电压导致的ECU报错，保证机动车的正常行驶，从而提高机动车行驶时的稳定性。
第四方面，本申请提出了一种凸轮轴相位检测方法，如图6所示，包括如下步骤：
S101，接收第一电压和第二电压；
S102，计算第一电压和第二电压的差，得到相位电压；
S103，将相位电压转换为方波信号；
S104，根据方波信号生成相位角度。
其中，第一电压为第一传感器输出的电压，第二电压为第二传感器输出的电压。ECU接收第一电压和第二电压，计算第一电压和第二电压的差，得到相位电压，再将相位电压转换为方波信号，根据方波信号生成相位角度。
第一传感器布置在信号盘的有信号孔的圆周上，用于识别信号孔，输出与是否识别到信号孔对应的第一电压；
第二传感器布置在信号盘的无信号孔的圆周上，用于输出表征所述信号盘在轴向方向上发生位移的第二电压。
本申请实施例中的ECU通过获取第一传感器和第二传感器输出的第一电压和第二电压，通过差值法，得到处理后的相位电压，此时，输出的相位电压信号不受轴向窜动的干扰。通过将不受轴向窜动影响的相位电压转换为方波信号，再根据方波信号输出相位角度，可以避免在凸轮轴相位检测过程中，由于干扰电压超过ECU设置的阈值而被识别为一个信号齿，导致ECU读到的凸轮轴信号齿数量与设定值不同而报错。通过避免干扰电压产生的ECU报错，保证ECU的正常工作，从而提高发动机运行的稳定性。
本申请的实施方式中，通过使用两个传感器检测信号盘，同时输出第一电压和第二电压，通过计算第一电压和第二电压之间的差，从而排除轴向窜动产生的干扰信号，提高发动机运行的稳定性，保证车辆行驶的稳定性。通过在现有的凸轮轴检测系统上，增加一个相位传感器，并且只需要信号盘在其插入凸轮轴的孔和信号孔之间的区域有平整平面，方便布置和实施。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种凸轮轴相位检测装置，其特征在于，包括：
信号盘，所述信号盘在圆心具有插入凸轮轴的孔，所述信号盘在圆周方向具有多个信号孔，所述多个信号孔和所述插入凸轮轴的孔之间有平整平面；
第一传感器，所述第一传感器布置在所述信号盘的有信号孔的圆周上，用于识别信号孔，输出与是否识别到信号孔对应的第一电压；
第二传感器，所述第二传感器布置在所述信号盘的无信号孔的圆周上，用于输出表征所述信号盘在轴向方向上发生位移的第二电压；
ECU，用于根据第一电压和第二电压，确定相位角度。
2.如权利要求1所述的凸轮轴相位检测装置，其特征在于，所述ECU具体用于，接收第一电压和第二电压，计算第一电压和第二电压的差，得到相位电压，将相位电压转换为方波信号，根据方波信号生成相位角度。
3.如权利要求1所述的凸轮轴相位检测装置，其特征在于，所述第二传感器具体用于，当信号盘无轴向窜动时，输出的第二电压为一条0V的直线，当信号盘有轴向窜动时，输出的第二电压为测得的干扰电压。
4.如权利要求1所述的凸轮轴相位检测装置，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器为同一种传感器。
5.如权利要求1所述的凸轮轴相位检测装置，其特征在于，所述第一传感器和所述第二传感器包括：磁电式相位传感器和电涡流传感器。
6.一种发动机，其特征在于，包括发动机和权利要求1-5任一项所述的凸轮轴相位检测装置；
所述发动机的凸轮轴上安装信号盘。
7.一种机动车，其特征在于，所述机动车中设置有权利要求6所述的发动机。
8.一种凸轮轴相位检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
接收第一电压和第二电压；
计算第一电压和第二电压的差，得到相位电压；
将相位电压转换为方波信号；
根据方波信号生成相位角度。
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