CN113227561B - 内燃发动机的同步 - Google Patents

Abstract

一种传感器（20，20'），其以电流变化的形式传递检测信息，该传感器包括适于检测移动靶标的通过的敏感部分（22，22'）、能够控制和成形来自敏感部分（22，22'）的信号的电子模块（24，24'）、尤其适于接收来自电子计算机（4）的信息并处理和生成旨在用于所述电子计算机（4）的信息的嵌入式智能模块（26，26'），其特征在于，所述传感器（20，20'）包括能够生成随机数的随机数生成模块（28，28'）。

Description

内燃发动机的同步

技术领域

本发明总体上涉及同步内燃发动机的技术。更具体地，本发明涉及一种用于确定热力发动机的至少一个凸轮轴的旋转状态的装置和方法。

背景技术

内燃发动机性能的控制以及污染物排放的控制是机动车辆制造商的重要参数。为此，例如，在发动机循环期间，需要以相对高的精度获知活塞在它们各自气缸中的位置。

文献FR 2441829公开了通过在固定到曲轴的靶标上识别与对应于各个活塞冲程的经确定相位的角度位置相关联的区域来检测与气缸位置相关的信息的装置。固定的靶标由具有沿其外围设置的识别元件的盘组成。然后，通常处于固定位置的传感器检测这些识别元件并且生成由电脉冲组成的信号，从而允许例如在进气阶段识别参考活塞通过上止点(PMH)。

然而，这些识别元件本身不足以精确地获知在发动机循环期间气缸的位置。实际上，对于四冲程内燃发动机，在给定的活塞重新回到其初始位置之前，曲轴执行了两圈，即720°的角度。这意味着，仅基于对固定到曲轴的靶标的旋转的观察，不可能提供关于每个气缸的信息而不存在关于循环中两个发动机冲程的不确定性，并且上止点的位置的识别既覆盖进气阶段也覆盖排气阶段。

由于在发动机循环期间每个气缸位置的精确确定不能仅仅从固定到曲轴的靶标的观察中推导出来，因此为了获知气缸是在发动机循环的前半部分还是后半部分(即固定到曲轴的靶标的第一圈期间的进气阶段，然后是压缩阶段；或者所述靶标的第二圈期间的膨胀阶段，然后是排气阶段)，需要寻求附加信息。

为了获得这样的附加信息，本领域技术人员已知使用牢固地安装在凸轮轴上或者甚至安装在借助于1/2减速齿轮基于曲轴驱动的任何其他轴上的盘(或靶标)。组合来自曲轴传感器和凸轮轴传感器的信号使得系统能够精确地检测例如参考气缸进气阶段的上止点。

为了燃烧的最佳控制起见，越来越普遍的是内燃发动机包括至少两个凸轮轴，例如，第一凸轮轴与排气相关联，且第二凸轮轴与进气相关联。

此外，仍然为了改善内燃发动机的性能起见，使用可变气门正时技术也变得越来越普遍，其允许改善在发动机循环期间进气阀或排气阀的打开或关闭的同步性。因此，为了能够在发动机循环期间确定活塞的位置，越来越多的传感器被使用。

图1示出了现有技术的典型的电压源式传感器2，其例如联接到发动机控制计算机4。传感器2例如是专用于检测内燃发动机凸轮轴位置的传感器。这种传感器2通常包括三个引脚，传感器的第一引脚2_1联接到例如计算机的第一引脚4_1，计算机的第一引脚4_1例如用于传输用于激活传感器2的信号，传感器的第二引脚2_2联接到计算机的第二引脚4_2，计算机的第二引脚4_2用于接收表示凸轮轴位置的信号，且最后传感器的第三引脚2_3联接到计算机的第三引脚4_3，计算机的第三引脚4_3通常联接到车辆的电接地。

图2示出了例如在专利申请FR1756119中公开的电流源式传感器6。该传感器6工作并仅通过两个引脚联接到发动机控制计算机4。例如，传感器的第一引脚6_1联接到计算机的第一引脚4_1，传感器的第二引脚6_2联接到计算机的第二引脚4_2。因此，对于与电压源式传感器2的性能相同的性能，在发动机控制计算机4上释放了一个引脚，从而能够节省布线量以及连接器。

电流源式传感器6以矩形“电流”型信号的形式传递信息。因此，对于电流传感器，两个电流电平是可能的，并且它们表示在传感器6前面存在或不存在靶标的齿。

为了进一步减少布线量，专利申请FR1756119提出将至少两个电流源式传感器6并联联接；借助于称为“分流器”(shunt)的电流测量装置，这种联接是可能的。因此，例如，可以仅在两根导线上联接至少两个电流源式传感器6。

然而，利用这种设置，表示电流源式传感器6前面存在或不存在齿的电流电平有时是重合的，并且难以确定齿在传感器前面的通过。此外，也难以确定检测到的电流电平变化的来源。

发明内容

本发明提出了一种装置，该装置为所引用的现有技术的技术缺陷提供了部分或全部解决方案。

为此，本发明的第一方面涉及一种以电流变化的形式传递检测信息的传感器，其包括适于检测移动靶标的通过的敏感部分、能够控制和成形来自敏感部分的信号的电子模块、尤其适于接收来自电子计算机的信息并处理和生成旨在用于所述电子计算机的信息的嵌入式智能模块，该传感器包括能够生成随机数的随机数生成模块。

作为变型，随机数生成模块适于生成旨在用于嵌入式智能模块的随机数。

例如，由随机数生成模块生成的随机数取决于所述电流源式传感器的序列号。

例如，还提出嵌入式智能模块适于对由随机数生成模块生成的随机数进行倒计数。

例如，嵌入式智能模块适于以确定的频率进行倒计数。

本发明的第二方面提出了具有并联电联接的至少两个电流源式传感器的组件。

例如，提出将两个传感器联接到电子计算机。

本发明的第三方面还提出了一种借助于至少两个如前所述的电流源式传感器来确定内燃发动机的至少一个旋转轴的旋转状态的方法，该方法包括以下步骤：

a.第一步骤e1，其包括一旦电源被提供给至少两个电流源式传感器就激活所述电流源式传感器，

b.第二步骤e2，其包括一旦电源被提供给电流源式传感器，就激活每个传感器的随机数生成模块以便生成随机数，

c.第三步骤e3，其包括只要每个传感器的嵌入式智能模块未接收到中断信号，就在前进到第五步骤e5之前进行从随机数到值0的倒计数，并且在适当的情况下前进到第四步骤e4，

d.第四步骤e4，其包括对于已接收到中断信号的传感器，将第一低电平修改为第二低电平，并将第一高电平修改为第二高电平，

e.第五步骤e5，其包括生成发往另一个电流源式传感器的中断信号。

例如，根据本发明的方法，在第四步骤e4或第五步骤e5之后，执行第六步骤e6，第六步骤e6包括测量并向电子计算机传输反映所述靶标的运动的信息。

在一个变型中，随机数包含在1和1000之间。

例如，随机数也可以乘以电流源式传感器的序列号。

作为变型，中断信号是脉冲序列。

附图说明

通过阅读以下描述，本发明的进一步特征和优点将变得更加清楚。该描述纯粹是说明性的，并且应该参考附图来阅读，其中：

图1示出了联接到电压源式传感器的计算机的示意图，

图2示出了联接到电流源式传感器的计算机的示意图，

图3示出了根据本发明的传感器的示意图，并且

图4描述了根据本发明的方法的算法。

具体实施方式

内燃发动机包括可在燃烧室中移动的确定数量的活塞。燃烧室中通过燃料的燃烧生成的能量通过活塞传递到同一发动机轴，也称为曲轴，或者有时在说明书的其余部分由英文中的crank(法语中vilebrequin的同义词)或缩写词CRK表示。燃料的进入和燃烧气体的排出最常借助于由至少一个与曲轴配合的凸轮轴(或者有时在说明书的剩余部分中由缩写词CAM表示)控制的气门来进行。

为了获知在内燃发动机运行期间(即在发动机循环期间)活塞在气缸中的位置，固定到曲轴的第一靶标通常用于确定对应于各个活塞冲程的经确定相位的角度位置。第一靶标借助于具有沿其外围设置的识别元件(例如齿)的盘来制成。为了获知参考点(例如也作为参考的活塞的上止点)，通常使用机械异常，也就是说在第一靶标的外围上的一个(或多个)缺失的齿。当然，第一靶标可以包括取决于期望精度的可变数量的齿。

如前所述，为了在发动机循环期间检测第一靶标的运动，使用第一传感器来检测齿在所述第一传感器的敏感部分前面的通过。例如，第一传感器使用霍尔效应技术，并在第一靶标的齿的通过期间生成电压尖峰。

在替代实施例中，第一传感器可以是电流源式传感器，其允许显著减少在所述第一传感器和负责发动机管理的计算机之间的布线量。

将在具有两个凸轮轴的内燃发动机的情况下介绍本发明的方法。安装在进气装置上的第一凸轮轴控制进气阀的打开和关闭。受控制的进气阀的数量可以根据内燃发动机的类型而变化。第二凸轮轴安装在排气装置上。第二凸轮轴适用于控制排气阀。当然，受控制的排气阀的数量可以变化。

第一凸轮轴联接到固定到第一凸轮轴的第二靶标。类似地，第二凸轮轴包括固定到第二凸轮轴的第三靶标。

第二靶标例如是在其外围上具有确定数量的齿的盘。固定到第二凸轮轴的第三靶标也是在其外围上具有确定数量的齿的盘。一般来说，如本领域技术人员所知，第二靶标和第三靶标借助于1/2减速齿轮基于曲轴驱动。因此，第二靶标和第三靶标相对于第一靶标的两圈完成一圈。在本发明实施例的剩余部分中，第二靶标和第三靶标是相同的，并且各自具有两个齿。同一靶标的两个齿具有不同的轮廓，例如两个不同的长度。

为了在发动机循环期间推导出活塞在气缸中的位置，有利地使用第二传感器和第三传感器。例如，第二传感器固定地安装在第二靶标的对面，第三传感器固定地安装在第三靶标的对面。

在本发明的优选实施例中，第二传感器和第三传感器是电流发生器型传感器。此外，它们优选并联联接在一起。因此，由于这种联接和两个传感器的电流源式技术，相对于第二传感器、第三传感器和负责发动机管理的计算机之间的布线量的节省得以改善。

图3示出了根据本发明的电流源式传感器20。该传感器包括适于检测靶标的齿通过的敏感部分22、能够控制和成形来自敏感部分22的信号的电子模块24、尤其适于接收来自电子计算机4的信息并处理和生成旨在用于所述电子计算机4的信息的嵌入式智能模块26。

根据本发明的传感器20还包括能够根据所确定的策略生成随机数的随机数生成模块。一旦电流源式传感器20接收到电力供应，随机数生成模块就能够巧妙地生成随机数并将其传输到例如嵌入式智能模块26。在本发明的一个实施例中，随机数生成模块可以集成到嵌入式智能模块26中。

电流源式传感器20还包括至少一个通用通信总线30，其适于在所述电流源式传感器20的模块之间以及电流源式传感器20、电流源式传感器20'和电子计算机4之间传递信息。为了简化对附图的理解，仅示出了电流源式传感器20、电流源式传感器20'和电子计算机4之间的通用通信总线。此外，电流源式传感器20、电流源式传感器20'并联联接。

嵌入式智能模块26还适于对接收到的随机数进行倒计数。倒计数可以被调至与所述嵌入式智能模块26的内部时钟频率相同的时钟频率。嵌入式智能模块26例如是专用集成电路ASIC或微控制器。

巧妙地，嵌入式智能模块26还适于在倒计数结束时(即达到值0时)生成用于另一个电流源式传感器20的中断信号。中断信号例如可以是n个脉冲的序列。因此，根据本发明，当向电流源式传感器20供电时，电流源式传感器20能够生成随机数，并且能够根据稍后将在描述中阐述的所确定的策略生成和接收脉冲序列。

如上所述，当至少两个电流源式传感器20、20'并联联接时，难以区分由所述电流源式传感器20、20'生成的电流电平。实际上，本领域技术人员已知，电流源式传感器20、20'生成表示齿在其敏感部分22、22'前面通过的两个电流阈值。每个传感器20、20'的电流阈值例如是7mA的第一低电平和14mA的第一高电平。因此，当例如两个传感器20、20'并联联接，并且同时靶标处于完全相反的相位时，电平的变化相互补偿，并且不可能识别哪个传感器正在检测其相关联的靶标的齿，哪个传感器正在检测其相关联的靶标的两个齿之间的空间。

聪明地，电流源式传感器20适于根据稍后将阐述的所确定的策略来修改表示齿在敏感部分22前面的通过的电流电平。因此，例如，传感器20具有7mA的第一低电平和10mA的第二低电平。它还包括14mA的第一高电平和20mA的第二高电平。因此，可以修改低电流电平和高电流电平，以便即使在靶标相位相反的情况下也可以识别面对两个电流源式传感器20、20'定位的两个靶标的位置变化。

本发明还提出了一种能够修改电流源式传感器20的电流阈值的方法。图4示出了根据本发明的方法。当然，先前关于电流源式传感器20描述的特征与电流源式传感器20'的特征相同。

根据本发明的方法具有第一步骤e1，该第一步骤e1包括一旦电源被提供给至少两个电流源式传感器20、20'，就激活所述电流源式传感器20、20'。然后，本发明的方法预见到前进到第二步骤e2。

第二步骤e2包括一旦电源被提供给电流源式传感器20、20'，就激活随机数生成模块以便生成随机数。生成的随机数例如可以是1到1000之间的数字。作为变型，随机数可以乘以电流源式传感器20、20'的序列号。一旦由随机数生成模块生成了随机数，该随机数就被传送到嵌入式智能模块26、26'。然后执行第三步骤e3。

在第三步骤e3期间，嵌入式智能模块26、26'从接收到的随机数开始倒计数。例如，倒计数被调至与所述嵌入式智能模块26、26'的内部时钟频率相同的时钟频率。巧妙地，在第三步骤e3期间，只要没有接收到中断信号，就执行倒计数。所述中断信号来自另一个电流源式传感器20、20'。因此，例如，如果在倒计数结束之前，嵌入式智能模块26、26'已经接收到中断信号，则该方法预见到前进到第四步骤e4，否则该方法预见到在倒计数结束时前进到第五步骤e5。

在第四步骤e4期间，根据本发明的方法预见到，对于首先已接收到中断信号的传感器20、20'，将其第一低电平修改为第二低电平，并且将其第一高电平修改为第二高电平。

因此，在这种特定情况下，根据本发明的方法，由电流源式传感器20接收到中断信号与其低电平和高电平的变化是同义的。因此，在该示例中，电流源式传感器20现在具有代替第一低电平的第二低电平和代替第一高电平的第二高电平。

此外，根据本发明的方法，这意味着传感器20'(其与传感器20并联联接)已经首先完成了所生成的随机数的倒计数，并因此保持其第一低电平和第一高电平。

因此，根据本发明，当并联连接时，电流源式传感器20和20'可以响应于靶标的运动而生成电平变化，而在所述靶标的运动引起相位相反的情况下，这些变化不会混淆。

在第六步骤e6期间，电流源式传感器20、20'以本领域技术人员公知的正常模式运行。

在一个示例性实施例中，中断信号是包含n个脉冲的脉冲序列。脉冲序列例如由首先完成其倒计数的传感器的嵌入式智能模块26、26'生成。然后，脉冲序列通过例如电流源式传感器20、20'之间的专用通信线路由已经完成其倒计数的第一传感器发送。

在本发明方法的一个示例性实施例中，每当电源被提供给电流源式传感器20、20'时，所述方法被激活。

在一种变型中，在热燃烧发动机每次启动之前执行本发明的方法，因此有利地允许区分和确定所述传感器的电流电平。

当然，本领域技术人员将容易理解，可以颠倒改变低电平和高电平的决定，使得在随机数的倒计数结束之前发出中断信号的传感器(20，20')是将其第一低电平改变为第二低电平并且将其第一高电平改变为第二高电平的传感器。

借助于本发明，现在可以并联联接两个电流源式传感器，通过使用软件来修改两个传感器中的至少一个的电流电平，以便处理来自所述电流源式传感器的信息。

Claims (12)

1.一种电流源式传感器(20，20')，其以电流变化的形式传递检测信息，所述传感器包括适于检测移动靶标的通过的敏感部分(22，22')、能够控制和成形来自敏感部分(22，22')的信号的电子模块(24，24')、适于接收来自电子计算机(4)的信息并处理和生成旨在用于所述电子计算机(4)的信息的嵌入式智能模块(26，26')，其特征在于，所述传感器(20，20')包括能够生成随机数的随机数生成模块，并且所述嵌入式智能模块(26，26')适于将接收中断信号的电流源式传感器的第一低电平修改为第二低电平，并将接收中断信号的电流源式传感器的第一高电平修改为第二高电平。

2.根据权利要求1所述的电流源式传感器(20，20')，其特征在于，所述随机数生成模块适于生成旨在用于所述嵌入式智能模块(26，26')的随机数。

3.根据权利要求2所述的电流源式传感器(20，20')，其特征在于，由所述随机数生成模块生成的随机数取决于所述电流源式传感器(20，20')的序列号。

4.根据权利要求3所述的电流源式传感器(20，20')，其特征在于，所述嵌入式智能模块(26，26')适于对由所述随机数生成模块生成的随机数进行倒计数。

5.根据权利要求4所述的传感器(20，20')，其特征在于，所述嵌入式智能模块(26，26')适于以确定的频率进行倒计数。

6.一种具有至少两个根据权利要求1至5中任一项所述的电流源式传感器(20，20')的组件，其特征在于，两个电流源式传感器(20，20')并联地电联接。

7.根据权利要求6所述的组件，其特征在于，两个传感器(20，20')联接到电子计算机(4)。

8.一种借助于至少两个根据权利要求1至5中任一项所述的电流源式传感器(20，20')来用于确定内燃发动机的至少一个旋转轴的旋转状态的方法，该方法包括以下步骤：

a.第一步骤e1，其包括一旦电源被提供给至少两个电流源式传感器(20，20')就激活所述电流源式传感器(20，20')，

b.第二步骤e2，其包括一旦电源已经被提供给电流源式传感器(20，20')，就激活每个传感器(20，20')的随机数生成模块以便生成随机数，

c.第三步骤e3，其包括只要每个传感器(20，20')的嵌入式智能模块(26，26')未接收到中断信号，就在前进到第五步骤e5之前进行从随机数到值0的倒计数，并且前进到第四步骤e4，

d.第四步骤e4，其包括对于已接收到中断信号的传感器(20，20')，将第一低电平修改为第二低电平，并将第一高电平修改为第二高电平，

e.第五步骤e5，其包括生成发往另一个电流源式传感器(20，20')的中断信号。

9.根据权利要求8所述的用于确定内燃发动机的至少一个旋转轴的旋转状态的方法，其中，在第四步骤e4或第五步骤e5之后，执行第六步骤e6，第六步骤e6包括测量并向所述电子计算机(4)传输反映所述靶标的运动的信息。

10.根据权利要求8中任一项所述的用于确定内燃发动机的至少一个旋转轴的旋转状态的方法，其中，所述随机数包含在1和1000之间。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的用于确定内燃发动机的至少一个旋转轴的旋转状态的方法，其中，将所述随机数乘以所述电流源式传感器(20，20')的序列号。

12.根据权利要求8至10中任一项所述的用于确定内燃发动机的至少一个旋转轴的旋转状态的方法，其中，所述中断信号是脉冲序列。