CN113227717A - 内燃发动机的同步 - Google Patents

Abstract

一种电流源式传感器（20，20'），其适于通过根据移动靶标的通过选择性地向通信总线（30）施加低电平或高电平电流来传递呈中间信号形式的检测信息，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'）、尤其适于通过所述中间信号从另一个传感器（20，20'）接收信息的嵌入式智能模块（26，26'），第一信号是由传感器（20，20'）生成的上述中间信号和由另一个传感器（20'，20）生成的另一个中间信号的总和，其中嵌入式智能模块（26，26'）适于根据第一信号将所述中间信号的第一低电平和第一高电平分别修改为第二低电平和第二高电平。

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

本发明提出了一种用于同步内燃发动机的装置和方法，其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借助于中间信号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、尤其适于通过中间信号从另一个传感器接收信息的嵌入式智能模块。嵌入式智能模块适于根据第一信号将中间信号的第一低电平和第一高电平分别修改为第二低电平和第二高电平。

第二方面还提出了一种具有至少两个电流源式传感器的组件，所述至少两个电流源式传感器通过通信总线并联地电联接，所述通信总线适于使第一信号通过，所述第一信号是由电流源式传感器生成的第一中间信号和由电流源式传感器生成的第二中间信号的总和。

例如，两个传感器联接到电子计算机。

第三方面还提出了一种借助于至少两个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，其包括通过电流源式传感器检测齿，并且在检测到靶标的齿的通过的情况下，在中间信号上生成表示齿在电流源式传感器前面通过的方波，

c.第三步骤e3，其一方面包括通过嵌入式智能模块测量在通信总线上传递的第一信号，第一信号是由传感器生成的第一中间信号和由传感器生成的第二中间信号的总和，且另一方面包括分析所述第一信号，使得：如果两个传感器中的在其中间信号上生成第一高电平的第一者也测量对应于第一临界值的第一信号值，则在这种情况下前进到第四步骤e4，否则，在适当的情况下，前进到第五步骤e5，

d.第四步骤e4，其包括对于首先在其中间信号上具有高电平并且首先在第一信号上检测到对应于第一临界值的值的电流源式传感器，一方面将其第一低电平修改为第二低电平，且另一方面在前进到第五步骤e5之前将其第一高电平修改为第二高电平，

e.第五步骤e5，其包括电流源式传感器的标准运行。

例如，第一低电平具有7mA的值，第一高电平具有14mA的值。

例如，还提出第一临界值应该具有21mA的值。

有利地，例如，第二低电平具有10mA的值，第二高电平具有20mA的值。

最后，例如，发动机是转动的。

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。

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和电流源式传感器20'；由于这些传感器是相同的，因此在本说明书的其余部分中将仅详细描述电流源式传感器20的元件。

因此，电流源式传感器20包括适于检测靶标的齿的通过的敏感部分22、能够控制和成形来自敏感部分22的信号的电子模块24、尤其适于接收另一电流源式传感器20'的信息并处理和生成去往所述另一电流源式传感器20'的信息的嵌入式智能模块26。根据一个示例性实施例，借助于通信总线30来执行电流源式传感器20、20'内部和外部、电流源式传感器20、20'之间以及向电子计算机4的信息传输。为了附图的简单起见，通信总线30仅被部分描述。

嵌入式智能模块26还适于对在通信总线30上传递的第一信号进行分析。

如本领域技术人员所知，并且在说明书的正文中也提到的，电流源式传感器20和电流源式传感器20'分别在到通信总线30的输出上生成第一中间信号和第二中间信号，它们形成第一信号。

第一信号由表示齿在敏感部分22或22'前面的通过的电流变化组成。通常，第一中间信号和第二中间信号具有值为7mA的第一低电平和值为14mA的第一高电平。因此，在这种特定情况下，由于电流源式传感器20、20'并联，第一信号本身可以具有14mA的第一值、21mA的第二值以及最后28mA的第三值。因此，例如，在传感器20生成7mA的第一低电平并且传感器20'生成14mA的第一高电平的情况下，关于所述第一高电平和所述第一低电平的来源（传感器20或传感器20'）会有一定程度的模糊。

在本发明的一个实施例中，嵌入式智能模块26适于分析和确定在通信总线30上传递的第一信号的电流电平，并且取决于所确定的策略，适于将电流源式传感器20的第一低电平改变为第二低电平并将第一高电平改变为第二高电平。当然，根据所确定的策略，有可能切换电流源式传感器20'的电流电平。

由于本发明，现在可以修改两个电流源式传感器20、20'中的一个的第一低电平和第一高电平，以便避免关于由两个电流源式传感器20、20'生成并在通信总线30上传递的电流电平存在任何模糊，例如21mA的电流电平。

传感器20、20'的电流阈值例如是具有7mA的值的第一低电平和具有14mA的值的第一高电平、具有10mA的值的第二低电平和具有20mA的值的第二高电平。

本发明还提出了一种能够修改电流源式传感器20或电流源式传感器20'的电流阈值的方法。图4示出了根据本发明的方法。

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。本领域技术人员将会理解，表述“激活传感器”隐含地包括初始化阶段以及使所述传感器可运行所涉及的其他软件和/或硬件步骤。

第二步骤e2包括检测电流源式传感器20、20'前面的齿，并且在检测到靶标的齿的通过的情况下生成表示齿在所述电流源式传感器20、20'的敏感部分前面通过的方波。在说明书的剩余部分和本发明方法的该实施例中，电流源式传感器20是在两个传感器和电子计算机4之间的通信总线30上生成方波的第一传感器。方波指的是从第一低电平到第一高电平的转换。

然后，本发明的方法预见前进到第三步骤e3，该第三步骤E3包括通过嵌入式智能模块26测量和分析在通信总线30上传递的第一信号。因此，巧妙地，因为电流源式传感器20、20'在通信总线30上并联联接，所以可以推导出由另一个电流源式传感器20、20'生成的信号的状态。假设此时电流源式传感器20'在通信总线30上生成对应于所述传感器的第一低电平的值为7mA的信号。

因此，在该第三步骤e3期间，嵌入式智能模块26推导出21mA的值，对应于7mA（即电流源式传感器20'的第一低电平）加上14mA（即电流源式传感器20的第一高电平）。

本发明的方法提出，在沿着通信总线30传递的信号的值是21mA的情况下，前进到第四步骤e4，否则，在适当的情况下，该方法提出前进到对应于电流源式传感器20、20'的正常运行的第五步骤e5。

第四步骤e4包括修改向通信总线30施加第一高电平的传感器的低电平和高电平。在这个特定的示例中，这是电流源式传感器20。因此，在第四步骤e4期间，根据本发明的方法提出在进行到对应于电流源式传感器20、20'的正常运行的第五步骤e5之前，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。在一个示例性实施例中，第二低电平具有10mA的值，且第二高电平具有20mA的值。然后，该方法预见前进到第五步骤e5。

巧妙地，借助于本发明的方法，有可能在内燃发动机运行期间并且因此在传感器20、20'的运行期间修改电流源式传感器的至少一个低电流电平和一个高电流电平，以便避免导致内燃发动机位置的估计误差的测量冲突。

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 (8)

1.一种传感器（20，20'），其借助于中间信号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所述敏感部分（22，22'）的信号的电子模块（24，24'）、尤其适于通过所述中间信号从另一个传感器（20，20'）接收信息的嵌入式智能模块（26，26'），其特征在于，所述嵌入式智能模块（26，26'）适于根据第一信号将所述中间信号的第一低电平和第一高电平分别修改为第二低电平和第二高电平。

2.一种具有至少两个根据权利要求1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'）通过通信总线（30）并联地电联接，所述通信总线（30）适于使第一信号通过，所述第一信号是由电流源式传感器（20）生成的第一中间信号和由电流源式传感器（20'）生成的第二中间信号的总和。

3.根据前一项权利要求所述的具有至少两个电流源式传感器（20，20'）的组件，其特征在于，两个传感器（20，20'）联接到电子计算机（4）。

4.一种借助于至少两个根据前述权利要求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，其包括通过所述电流源式传感器（20，20'）检测齿，并且在检测到靶标的齿的通过的情况下，在所述中间信号上生成表示齿在所述电流源式传感器（20，20'）前面通过的方波，

c.第三步骤e3，其一方面包括通过所述嵌入式智能模块（26，26'）测量在所述通信总线（30）上传递的第一信号，所述第一信号是由传感器（20）生成的第一中间信号和由传感器（20'）生成的第二中间信号的总和，且另一方面包括分析所述第一信号，使得：如果两个传感器（20， 20'）中的在其中间信号上生成第一高电平的第一者也测量对应于第一临界值的第一信号值，则在这种情况下前进到第四步骤e4，否则，在适当的情况下，前进到第五步骤e5，

d.第四步骤e4，其包括对于首先在其中间信号上具有高电平并且首先在第一信号上检测到对应于第一临界值的值的所述电流源式传感器（20，20'），一方面将其第一低电平修改为第二低电平，且另一方面在前进到第五步骤e5之前将其第一高电平修改为第二高电平，

e.第五步骤e5，其包括所述电流源式传感器（20，20'）的标准运行。

5.根据前一项权利要求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，所述第一低电平具有7mA的值，所述第一高电平具有14mA的值。

6.根据权利要求4或5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，所述第一临界值具有21mA的值。

7.根据权利要求4至6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，所述第二低电平具有10mA的值，并且所述第二高电平具有20mA的值。

8.根据权利要求4至7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，所述发动机是转动的。

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