CN114096747A - 内燃发动机和用于操作机电凸轮轴调节器的方法 - Google Patents

内燃发动机和用于操作机电凸轮轴调节器的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114096747A
CN114096747A CN202080048005.5A CN202080048005A CN114096747A CN 114096747 A CN114096747 A CN 114096747A CN 202080048005 A CN202080048005 A CN 202080048005A CN 114096747 A CN114096747 A CN 114096747A
Authority
CN
China
Prior art keywords
camshaft
crankshaft
angular position
control unit
actuating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202080048005.5A
Other languages
English (en)
Inventor
托比亚斯·里德尔
弗洛里安·赫勒
克里斯蒂安·卡巴赫尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Schaeffler Holding China Co Ltd
Original Assignee
Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schaeffler Technologies AG and Co KG filed Critical Schaeffler Technologies AG and Co KG
Publication of CN114096747A publication Critical patent/CN114096747A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/009—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents using means for generating position or synchronisation signals
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/266—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor the computer being backed-up or assisted by another circuit, e.g. analogue
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L2001/34486—Location and number of the means for changing the angular relationship
    • F01L2001/34496—Two phasers on different camshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/352—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using bevel or epicyclic gear
    • F01L2001/3521—Harmonic drive of flexspline type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L2013/10—Auxiliary actuators for variable valve timing
    • F01L2013/103—Electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L2013/11—Sensors for variable valve timing
    • F01L2013/111—Camshafts position or phase
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L2013/11—Sensors for variable valve timing
    • F01L2013/113—Sensors for variable valve timing crankshafts position
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2201/00—Electronic control systems; Apparatus or methods therefor
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/14—Determining a position, e.g. phase or lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/03—Auxiliary actuators
    • F01L2820/032—Electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/04—Sensors
    • F01L2820/041—Camshafts position or phase sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
    • F01L2820/04—Sensors
    • F01L2820/042—Crankshafts position

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Valve Device For Special Equipments (AREA)

Abstract

一种内燃发动机(1)，包括曲轴(2)、能够借助于致动传动装置(9，10)机电地调节的至少一个凸轮轴(3，4)、发动机控制单元(21)以及凸轮轴控制单元(17)，该凸轮轴控制单元设置成用于对操作致动传动装置(9，10)的致动马达(11，12)进行控制，其中，该发动机控制单元(21)链接至用于检测曲轴(2)的角位置的装置(23，27)，并且该凸轮轴控制单元(17)链接至发动机控制单元(21)，并且其中，用于检测凸轮轴(3，4)的参考位置(Cmr)的装置(24，25，26)和用于检测致动马达(11，12)的轴(29)的角位置的装置(44)设置为用于检测凸轮轴(3，4)的角位置的唯一装置，并且该凸轮轴控制单元(17)设计成基于由该装置(24，25，26，44)提供的信息项目与经检测的曲轴(2)的角位置和致动传动装置(9，10)的传动比相结合来确定凸轮轴(3，4)相对于曲轴(2)的相位角。

Description

内燃发动机和用于操作机电凸轮轴调节器的方法
技术领域
本发明涉及操作机电凸轮轴调节器的方法，该凸轮轴调节器包括致动传动装置、特别是三轴式传动装置。此外，本发明涉及具有机电凸轮轴调节器的内燃发动机。
背景技术
DE 102 59 133A1和DE 102 42 659A1中描述了凸轮轴调节器的各种操作方法。特别地，这些出版物涉及发动机控制单元与凸轮轴调节器的交互。如三轴式传动装置那样发挥作用的摇盘传动装置用作用于凸轮轴调节器的致动传动装置。
DE 102 36 507A1中公开了具有摇盘传动装置的另一凸轮轴调节器。在这种情况下，机械装置布置在内燃发动机的曲轴与待调节的凸轮轴之间以限制旋转角度的调节。
DE 10 2012 219 297A1描述了用于操作机动车辆的方法，该机动车辆包括发动机控制单元和另外的凸轮轴调节器控制单元。提供CAN总线用于数据传输。凸轮轴调节器控制单元可以在完成发动机控制单元启动之前被启动。
WO 2006/122665A1描述了用于生成致动信号的拓扑结构，该致动信号用于电致动式凸轮轴调节器。此处，控制单元集成到调节单元中。提供霍尔传感器以检测凸轮轴调节器的状态。
DE 10 2004 041 232B4描述了用于操作凸轮轴调节器的方法，该凸轮轴调节器可以包括电致动装置或液压致动装置。在任何情况下，通过对来自作为操作程序的一部分的不同时间点的值进行平均而获得与凸轮轴调节器的状态有关的参考值和/或基值。
发明内容
本发明基于以下目的：在机电凸轮轴调节器的控制方面实现进展，特别是关于用于数据处理的资源的使用。
根据本发明，该目的通过根据权利要求1的用于操作机电凸轮轴调节器的方法来实现。此外，该目的通过具有根据权利要求7的特征的内燃发动机来实现。下面所说明的本发明的与内燃发动机及其部件有关的实施方式和优点还类似地适用于操作方法，并且反之亦然。
内燃发动机设计为往复式活塞发动机并且在本身已知的基本结构中包括曲轴和至少一个能够机电调节的凸轮轴。设置有用于调节该凸轮轴的致动传动装置、特别是谐波驱动的致动传动装置，该致动传动装置例如是三轴式传动装置。在这种情况下，参考DE 102017 114 175B3作为示例。
对凸轮轴调节器进行如下操作：
连续地确定曲轴的角位置，其中，从经检测的角参考位置开始进行角变化的增量检测，
将经检测的曲轴的角位置写入到第一环形缓冲区中，该第一环形缓冲区被反复重写，
检测凸轮轴的参考位置、特别是借助于触发盘检测凸轮轴的参考位置，
给出凸轮轴的参考位置的时间点借助于储存在第一环形缓冲区中且与同一时间点有关的数据而被分配给曲轴的角位置，
参照所述时间点，电动马达的转子的角位置的变化被检测并写入到另一环形缓冲区中，该电动马达对致动传动装置的调节轴进行驱动，其中，转子优选地以不能旋转的方式连接至调节轴或者与调节轴相同，
根据经检测的转子的角变化、考虑到致动传动装置的传动比而计算凸轮轴的当前角位置，并且将凸轮轴的当前角位置分配给曲轴的当前角位置，
计算两个具体的角位置之间的差、即曲轴与凸轮轴之间的相位差，并且将该差用于对驱动调节轴的电动马达进行控制。
因此，凸轮轴调节器可以在不直接测量待调节的凸轮轴的角位置的情况下进行操作。所需的仅是检测凸轮轴的参考位置，其中，无论如何，对应的信号通常可用于内燃发动机的发动机控制单元。上述信号还被称为凸轮轴触发边缘。
环形缓冲区设计成例如记录作业循环——即对应于720°的曲轴旋转的360°的凸轮轴旋转——期间的数据，曲轴或调节轴的状态的变化被连续地写入到该环形缓冲区中。同样地，还可以记录若干个作业循环上的数据。
用比电动马达的转子的角变化更精细的分辨率对曲轴的角变化进行检测，该转子以不能旋转的方式联接至致动传动装置的调节轴。然而，由于致动传动装置的给定的正或者负的减速比——例如1:30、1:60、1:90或1:200或甚至更极端，凸轮轴的角位置的非常精细的分辨率是可能的。优选地，使用高于曲轴的角位置的检测至少5倍的精度、特别是至少10倍的精度实行凸轮轴的角位置的计算——考虑到致动传动装置的传动比。
在优选方法中，曲轴的角位置和电动马达的转子的角位置由通过时间外推法的计算来近似地确定，曲轴的角位置和电动马达的转子的角位置位于可以借助于传感器信号离散地彼此区别开来的两个位置之间。假设所讨论的轴——即电动马达的马达轴或曲轴——在插值法所涉及的时段期间以几乎恒定的速度旋转。
根据本发明的内燃发动机包括：曲轴、能够借助于致动传动装置、特别是谐波驱动的致动传动装置进行调节的至少一个凸轮轴、发动机控制单元以及凸轮轴控制单元，该凸轮轴控制单元设置成用于对操作致动传动装置的致动马达、即电动马达进行控制，其中，发动机控制单元链接至用于检测曲轴的角位置的装置，并且凸轮轴控制单元链接至发动机控制单元，并且其中，用于检测待调节的凸轮轴的参考位置的装置和用于检测致动马达的轴的角位置的装置设置为用于检测凸轮轴的角位置的唯一装置，并且凸轮轴控制单元设计成基于由所述装置提供的信息项目与经检测的曲轴的角位置和致动传动装置的传动比相结合来确定凸轮轴相对于曲轴的相位角。
凸轮轴调节器的电致动马达设计为例如永磁同步马达。电动马达具有例如四对或六对磁极。电动马达的转子的角位置的变化可以例如借助于霍尔传感器进行检测。
根据一个可能的实施方式，发动机控制单元包括具有两个存储区域的环形缓冲区，该两个存储区域设置成用于记录在曲轴的旋转期间检测到的曲轴触发轮的各种边缘。通过检测上升边缘以及下降边缘，不仅可以实现与仅检测类似边缘相比更高的分辨率，还可以实现关于记录数据不受逻辑矛盾影响的检查机制。信号处理的这种类型还可以在凸轮轴控制单元中实现。
根据可能的实施方式，凸轮轴控制单元包括具有两个存储区域的环形缓冲区，其中，第一存储区域设置成用于记录致动马达——即电动马达的转子——的轴的角变化的量，并且第二存储区域设置成用于记录旋转方向的变化。旋转方向的变化在此处被理解为是指转子相对于凸轮轴的导程与电动马达的转子相比于凸轮轴的速度而经减小的速度之间的变化。因此，旋转系统被选定为涉及旋转方向的变化的参考系统。旋转系统通常包括固定至致动传动装置的壳体的链轮或带轮。所述类型的旋转方向的变化等同于凸轮轴调节器的调节方向的变化。
附图说明
在下文中，借助于附图对本发明的示例性实施方式进行更详细的说明。附图以部分、粗略地示意的方式示出以下内容：
图1示出了具有机电凸轮轴调节器的内燃发动机的部件的概略图，
图2示出了内燃发动机的发动机控制单元与凸轮轴控制单元之间的交互，
图3和图4示出了内燃发动机的曲轴上的测量与凸轮轴调节器的部件上的测量之间的相关性，
图5示出了内燃发动机的不同部件之间的数据连接。
具体实施方式
构造为直列式发动机并且整体标记有附图标记1的内燃发动机包括曲轴2和两个凸轮轴3、4、即进气凸轮轴3和排气凸轮轴4。与示出的示例性实施方式不同，内燃发动机还可以是不同设计的往复式活塞发动机、例如具有两个进气凸轮轴和两个排气凸轮轴的V型发动机。
凸轮轴3、4通过曲轴2经由链齿轮5、6来驱动。每个凸轮轴3、4能够借助于机电凸轮轴调节器7、8来调节。凸轮轴调节器7、8均具有作为致动传动装置9、10的三轴式传动装置，该三轴式传动装置构造为谐波驱动。致动传动装置9、10的输入侧上的轴由链齿轮5、6驱动。致动传动装置9、10的输出侧上的轴以不可旋转的方式连接至待调节的凸轮轴3、4。每个致动传动装置9、10的第三轴可以由与各自的凸轮轴调节器7、8相关联的电动马达11、12来驱动。此处，电动马达11、12的标记为29的马达轴可选地经由补偿联接器以不可旋转的方式联接至致动传动装置9、10的第三轴，该电动马达的马达轴上安装有转子28。在示例性实施方式中，所谓的第三轴是设计为谐波驱动的致动传动装置9、10的波发生器的内环。
电动马达11、12经由连接线13和信号线14连接至凸轮轴控制单元17。电动马达11、12的用于连接线13的插头连接件用15标记，并且用于信号线14的插头连接件用16标记。上述的线13、14连接至凸轮轴控制单元17的插头连接件18。借助于霍尔传感器(未示出)而获得的霍尔信号HSA、HSB、HSC经由信号线14来传输并且提供关于转子28的角位置的变化的信息项目。霍尔传感器可归因于作为整体用44标记的转子位置检测装置。
凸轮轴控制单元17经由数据总线19——即CAN总线——和信号线20连接至内燃发动机1的用21标记的发动机控制单元。曲轴传感器23经由线22连接至发动机控制单元21。曲轴传感器23对固定至曲轴2的曲轴触发轮27进行扫描。此外，传感器24、25连接至发动机控制单元21，该传感器中的每个传感器与连接至凸轮轴3、4的触发盘26进行交互。
图2图示了发动机控制单元21中的数据处理操作(左)和凸轮轴控制单元17中的数据处理操作(右)。如从图示中可以看出的，借助于触发盘26而生成的信号在发动机控制单元21内进行处理。在示例性实施方式中，触发盘26具有单个的突出部32。突出部32的边缘用33标记。触发盘26的边缘33以已知的方式提供了凸轮轴触发器。凸轮轴触发器与曲轴触发轮27的扫描之间建立有逻辑链路。
曲轴触发轮27具有齿部35，该齿部与位于两个齿部35之间的相邻间隙一起，每个尺寸覆盖6°的角度。凹部36通过省去两个齿部而形成，其中，与凹部36相邻的第一齿部35是参考标记34。借助于参考标记34检测的信号也称为TD信号。该TD信号的可以添加其他标记的副本经由信号线20从发动机控制单元21发送至凸轮轴控制单元17。在凸轮轴控制单元17内，表示曲轴的参考角位置的TD信号逻辑上链接至电动马达11、12的特征部。
图2示出了电动马达11、12的永磁体30和绕组31。提供关于转子28的角位置的变化的信息项目的霍尔信号HSA、HSB、HSC的可能走向记录在图3中。霍尔信号HSA、HSB、HSC的每种组合与位模式BM对应，在示例性实施方式中，与位模式010、011、001、101、100和110对应。随着位模式BM的每次变化，模式计数器MC递增，在示例性实施方式中，从值42递增至值47。由于每个霍尔信号HSA、HSB、HSC可以将值假设为0或1并且存在六对磁极，所以在马达轴29旋转一个回转期间，总计2·3·6＝36种状态可以彼此区分开来。因此，每种状态对应于360°:36＝10°的角度。因此，该角分辨率比借助于曲轴触发轮27而在曲轴2上实现的角分辨率粗糙。事实上，可以通过外推法来实现更高的角分辨率，如下面将参照图4说明的：
由每个齿部35给出上升边缘Fs和下降边缘Ff。如已经说明的，两个相邻的上升边缘Fs之间的角距离为6°。曲轴2旋转6°、即继续旋转一个齿部35所需的时间差由tdK表示。在良好近似的情况下，可以假设在进一步旋转一个齿部35期间，曲轴速度不会变化。因此，由tpK表示的时间间隔可以用于计算曲轴2的位于两个齿部35之间的任何角位置，该时间间隔表示当曲轴2从一个齿部35继续旋转至下一齿部35时的部分时间段。以这种方式，如图4中所图示的，指定的凸轮轴参考位置Cmr、即凸轮轴3、4的检测到边缘33的角位置也可以分配给曲轴2的精确角位置。
以类似的方式，在电动马达11、12和模式计数器MC的操作期间产生的位模式BM用于外推凸轮轴3、4的角位置。在凸轮轴3、4的情况下，tdN表示一时间段，在该时间段内存在一个、同一位模式BM，对应于凸轮轴3、4旋转10°的角度。在应用该一个、同一位模式BM期间所测量的较小的时间间隔tpN用于计算凸轮轴3、4的在上述10°角范围内的其他旋转。该计算还假设马达轴29在相关的角度范围——此处为10°范围——内以近似恒定的角速度进行旋转。
关于曲轴2上的测量与凸轮轴调节器7、8上的测量的交互，下面参照图5。曲轴触发轮27的参考标记34的检测表示曲轴参考位置Crr。达到曲轴参考位置Crr被记录在发动机控制单元21的环形缓冲区41中。环形缓冲区41包括存储区域42、43，该存储区域用于连续地记录下降边缘Ff和上升边缘Fs的检测。与至少一个曲轴回转相对应的事件可以被写入到环形缓冲区41中。
与曲轴触发轮27相比，触发盘26以低得多的频率为凸轮轴3、4提供数据。触发盘26上的边缘33的检测与曲轴2的角位置在时间上相关，如图5中所图示的，其中，通过对从曲轴参考位置Crr开始已经被曲轴传感器23检测到的齿部35进行计数，可以以简单的方式建立这种关系。发动机控制单元21提供了曲轴参考位置Crr与凸轮轴参考位置Cmr之间的关系并且经由数据总线19将该关系异步地传送至凸轮轴控制单元17。
凸轮轴控制单元17包括在图5中用XOR标记的评估单元37，该评估单元对霍尔信号HSA、HSB、HSC进行评估，其中，还对转子28的旋转方向进行检测。经检测的数据被写入到凸轮轴控制单元17的环形缓冲区38中。环形缓冲区38包括存储区域39，该存储区域用于指示转子28的角变化的量的信息项目、通常也称为速度信号，以及存储区域40，该存储区域用于方向信号、即指示转子28的旋转方向的信号。
基于参考位置Crr、Cmr之间的已知关系以及基于也已知的致动传动装置9、10的传动比，储存在各种存储区域39、40中的数据被用于计算指定的相位值AP、即凸轮轴3、4与曲轴2之间的相位关系。因此，除了通过检测触发盘26的边缘33来检测凸轮轴参考位置Cmr之外，在不对凸轮轴3、4进行任何测量的情况下执行相位值AP的完整且精确的计算。与示例性实施方式不同，触发盘26还可以位于内燃发动机1上的其他位置，其中，生成触发信号，例如每个凸轮轴回转生成一次或每个曲轴回转生成一次。
附图标记说明
1 内燃发动机
2 曲轴
3 凸轮轴
4 凸轮轴
5 链齿轮
6 链齿轮
7 凸轮轴调节器
8 凸轮轴调节器
9 致动传动装置
10 致动传动装置
11 电动马达
12 电动马达
13 连接线
14 信号线
15 用于连接线的插头连接件
16 用于信号线的插头连接件
17 凸轮轴控制单元
18 凸轮轴控制单元的插头连接件
19 数据总线
20 信号线
21 发动机控制单元
22 线
23 曲轴传感器
24 传感器
25 传感器
26 触发盘
27 曲轴触发轮
28 转子
29 马达轴
30 永磁体
31 绕组
32 突出部
33 边缘
34 参考标记
35 齿部
36 凹部
37 评估单元
38 凸轮轴控制单元的环形缓冲区
39 存储区域
40 存储区域
41 发动机控制单元的环形缓冲区
42 存储区域
43 存储区域
44 转子位置检测装置
AP 相位值
BM 位模式
Crr 曲轴参考位置
Cmr 凸轮轴参考位置
Ff 下降边缘
Fs 上升边缘
HSA 霍尔信号
HSB 霍尔信号
HSC 霍尔信号
MC 模式计数器
TD TD信号
tdK 距曲轴的某个位置的时间差
tdN 距凸轮轴的某个位置的时间差
tpK 与两个具体的曲轴位置有关的时间间隔
tpN 与两个具体的凸轮轴位置有关的时间间隔

Claims (10)

1.一种用于操作内燃发动机(1)的机电凸轮轴调节器(7，8)的方法，所述机电凸轮轴调节器具有致动传动装置(9，10)，所述内燃发动机具有曲轴(2)和至少一个凸轮轴(3，4)，所述方法具有以下特征：
-连续地确定所述曲轴(2)的角位置，其中，从经检测的角参考位置(Crr)开始进行角变化的增量检测，
-将经检测的所述曲轴(2)的角位置写入第一环形缓冲区(41)中，所述第一环形缓冲区被反复重写，
-检测所述凸轮轴(3，4)的参考位置(Cmr)，
-给出所述凸轮轴(3，4)的参考位置(Cmr)的时间点借助于储存在所述第一环形缓冲区(41)中且与同一时间点有关的数据而被分配给所述曲轴(2)的角位置，
-参照所述时间点，电动马达(11，12)的转子(28)的角位置的变化被检测并写入到另一环形缓冲区(38)中，所述电动马达驱动所述致动传动装置(9，10)的调节轴，
-根据经检测的所述转子(28)的角变化、考虑到所述致动传动装置(10，11)的传动比而计算所述凸轮轴(3，4)的当前角位置，并且将所述凸轮轴的当前角位置分配给所述曲轴(2)的当前角位置，
-计算所述两个具体的角位置之间的差、即所述曲轴(2)与所述凸轮轴(3，4)之间的相位差(AP)，并且将所述差用于对驱动所述调节轴的所述电动马达(11，12)进行控制。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述致动传动装置(9，10)的输出侧上进行的测量不超出所述凸轮轴(3，4)的参考位置(Cmr)的检测的情况下，专门基于经检测的所述曲轴(2)的角位置和经检测的所述调节轴的角位置来确定所述凸轮轴(3，4)相对于所述曲轴(2)的角位置。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，由所述电动马达(11，12)驱动的所述调节轴的角位置经由720°的曲轴角度来检测。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，用比所述电动马达(11，12)的所述转子(28)的角位置变化的检测更精细的分辨率来执行所述曲轴(2)的角变化的检测。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用高于所述曲轴(2)的角位置的检测至少5倍的精度来实行所述凸轮轴(3，4)的角位置的计算，所述计算在包括所述致动传动装置(9，10)的传动比的情况下执行。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述曲轴(2)的角位置和所述电动马达(11，12)的所述转子(28)的角位置由通过时间外推法的计算来近似地确定，所述曲轴的角位置和所述电动马达的所述转子的角位置位于能够借助于传感器信号离散地彼此区别开来的两个位置之间。
7.一种内燃发动机(1)，包括曲轴(2)、能够借助于致动传动装置(9，10)机电地调节的至少一个凸轮轴(3，4)、发动机控制单元(21)以及凸轮轴控制单元(17)，所述凸轮轴控制单元设置成用于对操作所述致动传动装置(9，10)的致动马达(11，12)进行控制，其中，所述发动机控制单元(21)链接至用于检测所述曲轴(2)的角位置的装置(23，27)，并且所述凸轮轴控制单元(17)链接至所述发动机控制单元(21)，并且其中，用于检测所述凸轮轴(3，4)的参考位置(Cmr)的装置(24，25，26)和用于检测所述致动马达(11，12)的轴(29)的角位置的装置(44)设置为用于检测所述凸轮轴(3，4)的角位置的唯一装置，并且所述凸轮轴控制单元(17)设计成基于由所述装置(24，25，26，44)提供的信息项目与经检测的所述曲轴(2)的角位置和所述致动传动装置(9，10)的传动比相结合来确定所述凸轮轴(3，4)相对于所述曲轴(2)的相位角。
8.根据权利要求7所述的内燃发动机，其特征在于，所述致动马达(11，12)设计为永磁同步马达。
9.根据权利要求7或8所述的内燃发动机，其特征在于，所述发动机控制单元(21)包括具有两个存储区域(42，43)的环形缓冲区(41)，所述两个存储区域设置成用于记录在所述曲轴(2)的旋转期间检测到的曲轴触发轮(27)的不同边缘(Ff，Fs)。
10.根据权利要求7至9中的任一项所述的内燃发动机，其特征在于，所述凸轮轴控制单元(17)包括具有两个存储区域(39，40)的环形缓冲区(38)，其中，第一存储区域(39)设置成用于记录所述致动马达(11，12)的轴(29)的角变化的量，并且第二存储区域(40)设置成用于记录旋转方向的变化。
CN202080048005.5A 2019-07-10 2020-06-18 内燃发动机和用于操作机电凸轮轴调节器的方法 Pending CN114096747A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102019118689.7 2019-07-10
DE102019118689.7A DE102019118689A1 (de) 2019-07-10 2019-07-10 Verbrennungsmotor und Verfahren zum Betrieb eines elektromechanischen Nockenwellenverstellers
PCT/DE2020/100519 WO2021004574A1 (de) 2019-07-10 2020-06-18 Verbrennungsmotor und verfahren zum betrieb eines elektromechanischen nockenwellenverstellers

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114096747A true CN114096747A (zh) 2022-02-25

Family

ID=71614657

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080048005.5A Pending CN114096747A (zh) 2019-07-10 2020-06-18 内燃发动机和用于操作机电凸轮轴调节器的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11821343B2 (zh)
CN (1) CN114096747A (zh)
DE (1) DE102019118689A1 (zh)
WO (1) WO2021004574A1 (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114962024A (zh) * 2022-07-04 2022-08-30 潍柴动力股份有限公司 一种发动机转动角度的确定方法、装置及发动机

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102021134044B3 (de) 2021-12-21 2023-03-16 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE202005012163U1 (de) * 2005-07-29 2005-10-27 Walcher Meßtechnik GmbH Positioniereinrichtung
DE102005035881A1 (de) * 2004-08-28 2006-03-02 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Verfahren zum Bestimmen der Drehwinkellage der Nockenwelle einer Hubkolben-Verbrennungsmaschine relativ zur Kurbelwelle
US20060042074A1 (en) * 2004-08-28 2006-03-02 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Method for determining the rotation angle position of the camshaft of a reciprocating-piston engine in relation to the crankshaft
US20070101956A1 (en) * 2003-07-09 2007-05-10 Ina-Schaeffler Kg Device and method for determining the angle of rotation of a camshaft in relation to the crankshaft of an internal combustion engine
CN101035967A (zh) * 2004-10-06 2007-09-12 谢夫勒两合公司 用于调整活塞式内燃机凸轮轴相对于曲轴的转角位置的方法
CN101052785A (zh) * 2004-09-24 2007-10-10 谢夫勒两合公司 用于调节活塞式内燃机的凸轮轴相对于曲轴的转角位置的装置
JP2015004325A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 株式会社デンソー エンジン制御用回転角処理システム及びエンジン制御装置
FR3014139A1 (fr) * 2013-11-29 2015-06-05 IFP Energies Nouvelles Procede de determination de la position angulaire instantanee d'une cible vilebrequin

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3127766A1 (de) * 1981-07-14 1983-01-27 Atlas Aluminium-Fahrzeugtechnik Gmbh, 5980 Werdohl "nockenwellensteuergeraet"
DE19737999B4 (de) * 1997-08-30 2009-09-10 Robert Bosch Gmbh Einrichtung zur Winkelerfassung und Winkelzuordnung
DE10236507A1 (de) 2002-08-09 2004-02-19 Aft Atlas Fahrzeugtechnik Gmbh Steuereinrichtung zum Verstellen des Drehwinkels einer Nockenwelle
DE10315317B4 (de) * 2002-09-13 2017-06-22 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Betrieb einer Phasenverstellvorrichtung und Phasenverstellvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
DE10242659A1 (de) 2002-09-13 2004-03-18 Aft Atlas Fahrzeugtechnik Gmbh Steuereinrichtung und Verfahren zum Verstellen des Verhältnisses der Wirkelgeschwindigkeiten zwischen Nocken und Kurbelwelle
DE10259133A1 (de) * 2002-12-18 2004-07-01 Aft Atlas Fahrzeugtechnik Gmbh Anordnung zum Verstellen der Drehwinkelrelation zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle
DE102004015037A1 (de) 2004-03-26 2005-10-13 Robert Bosch Gmbh Verfahren zur Bestimmung der Drehwinkelstellung einer Welle
DE102004041232B4 (de) * 2004-08-26 2017-07-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Betrieb eines Nockenwellenverstellers
JP4575455B2 (ja) * 2004-11-16 2010-11-04 シャエフラー カーゲー 往復動内燃機関のカム軸のクランク軸に対する角度位置を調整する方法
DE102005022714A1 (de) * 2005-05-18 2006-11-23 Schaeffler Kg Vorrichtung mit einem elektrischen Nockenwellenversteller, einer Steuereinheit und einem zentralen Steuergerät
US7966869B2 (en) * 2007-07-06 2011-06-28 Hitachi, Ltd. Apparatus and method for detecting cam phase of engine
JP5126028B2 (ja) 2008-11-28 2013-01-23 株式会社日本自動車部品総合研究所 バルブタイミング調整装置
DE102012219297B4 (de) * 2011-11-02 2023-12-28 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Verfahren zum Betreiben eines Kraftfahrzeugs
US9297346B2 (en) * 2014-03-17 2016-03-29 Ford Global Technologies, Llc Camshaft position determination
DE102017114175B3 (de) 2017-06-27 2018-09-13 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070101956A1 (en) * 2003-07-09 2007-05-10 Ina-Schaeffler Kg Device and method for determining the angle of rotation of a camshaft in relation to the crankshaft of an internal combustion engine
DE102005035881A1 (de) * 2004-08-28 2006-03-02 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Verfahren zum Bestimmen der Drehwinkellage der Nockenwelle einer Hubkolben-Verbrennungsmaschine relativ zur Kurbelwelle
US20060042074A1 (en) * 2004-08-28 2006-03-02 Luk Lamellen Und Kupplungsbau Beteiligungs Kg Method for determining the rotation angle position of the camshaft of a reciprocating-piston engine in relation to the crankshaft
CN101052785A (zh) * 2004-09-24 2007-10-10 谢夫勒两合公司 用于调节活塞式内燃机的凸轮轴相对于曲轴的转角位置的装置
CN101035967A (zh) * 2004-10-06 2007-09-12 谢夫勒两合公司 用于调整活塞式内燃机凸轮轴相对于曲轴的转角位置的方法
DE202005012163U1 (de) * 2005-07-29 2005-10-27 Walcher Meßtechnik GmbH Positioniereinrichtung
JP2015004325A (ja) * 2013-06-21 2015-01-08 株式会社デンソー エンジン制御用回転角処理システム及びエンジン制御装置
FR3014139A1 (fr) * 2013-11-29 2015-06-05 IFP Energies Nouvelles Procede de determination de la position angulaire instantanee d'une cible vilebrequin

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114962024A (zh) * 2022-07-04 2022-08-30 潍柴动力股份有限公司 一种发动机转动角度的确定方法、装置及发动机
CN114962024B (zh) * 2022-07-04 2023-03-24 潍柴动力股份有限公司 一种发动机转动角度的确定方法、装置及发动机

Also Published As

Publication number Publication date
US11821343B2 (en) 2023-11-21
WO2021004574A1 (de) 2021-01-14
DE102019118689A1 (de) 2021-01-14
US20220259991A1 (en) 2022-08-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114096747A (zh) 内燃发动机和用于操作机电凸轮轴调节器的方法
US7216030B2 (en) Method and device for determining the angular position of a crankshaft in an internal combustion engine
KR101222343B1 (ko) 크랭크축과 관련하여 왕복형 내연기관의 캠축의 회전 각도위치를 조정하기 위한 방법
JP3325151B2 (ja) 内燃機関制御装置
US6606552B2 (en) Control device for final control elements of an internal combustion engine, control unit for actuator drives of an internal combustion engine and a method for controlling an internal combustion engine
JP2006105143A (ja) 内燃機関の始動時の逆回転の識別方法および内燃機関の制御装置
US7430998B2 (en) Method for positional determination of an EC motor
US7021127B2 (en) Self-powered wireless sensor assembly for sensing angular position of the engine crankshaft in a vehicle
CN108442991A (zh) 电动移相器启动控制方法
US5251600A (en) Arrangement for determining angle of rotation of two rotating parts
JP3325152B2 (ja) 内燃機関制御装置
US6433539B2 (en) Increment transducer and absolute angle transducer means for redundant reliable angular position detection and detection method using same
US7436186B2 (en) Method for generating a simulated sensor signal pattern for a marking gap in a signal-generating disk
JP4303808B2 (ja) 動力車の内燃機関始動時に特定の１つのシリンダーの燃焼サイクルを決定する方法
JPH03115759A (ja) 内燃機関用気筒識別装置
CN1208467A (zh) 凸轮轴旋转传感组件
JPH0668252B2 (ja) 内燃機関の気筒識別装置
EP2161547A1 (en) Control unit and method for determining the angular position of a drive shaft of an internal combustion engine
JP3678583B2 (ja) エンジンのクランク角位置検出装置
CN113227561B (zh) 内燃发动机的同步
JP2570442B2 (ja) 内燃機関の気筒識別装置
US6745118B2 (en) Method to improve engine synchronization performance
JP2588649B2 (ja) 内燃機関点火制御装置
CN115279997A (zh) 用重构的曲轴信号控制发动机的方法和装置
JP2606022Y2 (ja) 電磁式回転センサ

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20240320

Address after: 1st Floor, Building 2, No. 1 Antuo Road, Anting Town, Jiading District, Shanghai

Applicant after: SCHAEFFLER HOLDING(CHINA) Co.,Ltd.

Country or region after: China

Address before: German Herzogenaurach

Applicant before: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO.KG

Country or region before: Germany

TA01 Transfer of patent application right