专利名称：用一个凸轮位置传感器控制两个凸轮相位器的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机控制，更具体的说，涉及凸轮轴位置检测。
背景技术：
凸轮轴促动内燃机的进气和排气阀。在双顶置凸轮轴结 构中，发动机包括用于每个汽缸组的排气凸轮轴和进气凸轮轴。凸轮轴 的转动促动所述进气和排气阀。对于点火和喷油的合适的同步作用来 说，曲轴和所述凸轮轴之间的位置和定时是十分关键的。
发动机控制系统可以包括一或多个凸轮轴定相器(凸轮相 位器)。例如，所述凸轮相位器可以建立排气凸轮轴和进气凸轮轴和/或 曲轴之间的连续变动的转动偏移量。通常，凸轮相位器接收来自凸轮轴 位置传感器的位置和定时信息。凸轮轴位置传感器通常包括可变磁阻或 霍尔效应传感器，其检测与所迷凸轮轴连接的目标数据轮上的齿，突出 部，和/或槽的通过。
位置传感器向控制模块发送信号。控制;^莫块发出偏移信号 以控制与凸轮轴连接的凸轮相位器。例如，控制模块可以是发动机控制 模块。做为选择，所述控制模块可以是独立的控制器或与其他车载控制 器结合。控制模块包括处理器和存储器例如随机存取存储器(RAM),只 读存储器(ROM)或其他的合适的电子存储器。通常，内燃机包括用于每 个凸轮相位器的一个凸轮位置传感器。例如，在双顶置凸轮结构中，需 要两个凸轮位置传感器来控制所述两个凸轮相位器。发明内容
—种用于发动机的凸轮轴(凸轮)相位器控制系统包括具 有第一目标轮的第一凸轮轴。具有第二目标轮的第二凸轮轴。凸轮位置 传感器检测所迷第一和第二目标轮并基于所述第一和第二目标轮产生 凸轮轴位置数据。
本发明应用的进一步的方面从下迷详细说明中将变得明显。应当理解，所述说明和具体实施例只是为了说明的目的，决不是为 了限制本发明的范围。
功能方框图；
例；
图； 化^和
进气阀22选择性地打开和关闭以偵 使空气/燃料混合物进 入汽缸18。进气阀位置通过进气凸轮轴24调节。活塞(未显示)在汽 缸18内压缩所迷空气/燃料混合物。火花塞26引发所述空气/燃料混合 物的燃烧，在汽缸18内驱动活塞。活塞驱动曲轴(未显示)从而产生 驱动力矩。当排气阀28处于打开位置时，汽缸18内的燃烧废气通过排 气口排出。所迷排气阀位置通过排气凸轮轴30调节。废气在排气系统 中处理并被排放到大气中。尽管说明了单个进气及排气阀22， 28,但可 以理解，发动机12的每个汽缸18可以包括多个进气及排气阀22, 28。 发动机系统IO进一步地包括进气凸轮轴(凸轮)相位器 32和排气凸轮相位器34，所述相位器分别调节进气和排气凸轮轴24, 30的转动定时和/或升起。更准确地说，进气和排气凸轮轴24, 30的 定时可以相互彼此或相对于汽缸18内的活塞位置或相对于曲轴位置延 迟或提前。进气凸轮相位器32和排气凸轮相位器34基于凸轮位置传感 器36输出的信号调节进气和排气凸轮轴24, 30。凸轮位置传感器36 可以包括，但是不局限于，可变磁阻或霍尔效应传感器。当凸轮位置传 感器36检测与进气或排气凸轮轴24, 30连接的圆盘或目标轮(未显示) 上的空间位置标记(例如齿，突出部，和/或槽)的通过时，凸轮位置传 感器36发送表示进气或排气凸轮轴24， 30的转动位置的输出信号。 控制模块40基于本发明的发动机凸轮相位器控制系统操 作所述发动机。控制模块40响应于发动机工作条件产生控制信号以调 节发动机部件。控制模块40基于加速踏板(未显示)的位置和由节气门位 置传感器(TPS)42产生的节气门位置信号产生节气门控制信号。节气门 致动器基于所述节气门控制信号调节节气门位置。节气门致动器可以包 括电机或步进电机，其提供节气门位置的限制和/或粗略控制。控制模块 40还调节燃料喷射系统20和凸轮轴相位器32, 34。控制模块40基于 凸轮位置传感器36和其他传感器的输出确定进气或排气凸轮轴24， 30 与所迷曲轴之间的定位和定时(例如相位)。 吸入空气温度UAT)传感器44响应于吸入空气流的温度 并产生吸入空气温度信号。质量气流(MAF)传感器46响应于吸入空 气流的质量并产生MAF信号。进气歧管绝对压力(MAP)传感器48 响应于进气歧管14内部的压力并产生进气歧管绝对压力信号。发动机 冷却剂温度传感器50响应冷却剂温度并产生发动;f/L温度信号。发动才几速度传感器52响应发动机12的转速并产生发动机速度信号。由传感器 产生的信号中的每一个由控制模块40接收。 现在参见图3A,显示了根据本发明的凸轮相位器控制系 统200。在该实施例中，双顶置凸轮系统执行所迷凸轮轴相位器控制系 统200,尽管其他的系统结构也是可以的。控制系统200包括单一凸轮 位置传感器36以;险测所述凸轮位置目标轮112， 114的位置和/或定时 的变化。凸轮位置目标轮112， 114分别与进气凸轮轴24和排气凸轮轴 30同相转动。 凸轮位置传感器36位于能检测两个所迷目标轮112, 114 上目标轮齿124， 126的位置。凸轮位置传感器36发送输出信号S3至 控制模块40，输出信号S3表示所述齿124或126中的一个已经经过所 述凸轮位置传感器36。控制模块40部分地基于输出信号S3产生偏移信 号S4-l或S4-2。凸轮相位器32， 34分别基于接收到的偏移信号S4-1, S4 - 2相对于所述曲轴转动地偏移所述凸轮轴24, 30。 本实施方式包括位于两个凸轮位置目标轮112, 114附近 的凸轮位置传感器36。为了获得凸轮位置传感器36相对于所述凸轮位 置目标轮112, 114的位置关系，可以设计多个结构，这些结构包括^f旦 不限于，以紧密地接近的方式定位所述凸轮轴24, 30,增加所述凸轮 位置目标轮112, U4的直径，和/或增加凸轮位置传感器36的尺寸。 凸轮位置传感器36使用磁场来产生输出信号S3。随着凸轮位置目标轮 112， U4的目标轮齿124, 126经过所迷凸轮位置传感器36，所述目标 轮齿124，126在所述^f兹场内产生扰动。所述凸4仑位置传感器36基于磁场内的扰动产生输出信号S3。 在各实施例中，所迷凸轮相位器控制系统可以包括磁通量 偏转装置(未显示)。所述磁通量偏转装置包括磁性导电的金属(例如钢)， 其使凸轮位置传感器36的磁场改变方向。 在各实施例中，凸轮位置目标轮112, 114中的每一个可 以分别包括多个目标轮齿124, 126。在本实施方式中，凸轮位置传感 器36在一时间段内检测所迷凸轮位置目标轮112, 14中的一个的单 一齿124, 126。在本实施方式中，凸轮位置目标轮112, 114的定位 允许所述目标轮齿124， 126中的一个在所述时间段内处于所迷凸轮位 置传感器36附近可检测的位置。凸轮位置传感器36可以被定位来在轴 向的或者径向检测所述凸轮位置目标轮112, 114。 现在参见图3B,在各实施例中，凸轮相位器控制系统200 包括凸轮位置模块36，其包括共同表示为位置传感元件210的两个位置 传感元件210a, 210b。位置传感元件210中的每一个检测所述凸轮位 置目标轮112， 114中的一个。 现在参见图4A和4B ，根据本发明的凸轮位置目标轮112， 114和凸轮相位器控制系统的操作的定时图被详细地论述。当所述齿124 或126中的一个的前缘124a或126a,如图4B所示^:凸轮位置传感器 36检测到时，由凸轮位置传感器3 6产生的输出信号Vs例如在时间t！， 相对于基准电压(例如Vref)升至"高"电压电平(Vh)。输出信号Vs保持高 的电压电平直到所述目标齿124, 126中的一个的相应的后缘124b, 126b通过所述凸轮位置传感器36，于是所迷输出信号Vs,例如在时间 t2下降到"低"电压电平(VL)。 在本实施方式中，凸轮位置目标轮112, U4中的每一个 具有各种尺寸的不同的齿，突出部，和/或槽。换句话说，所述进气凸轮 位置目标轮112具有目标轮齿124,其与排气凸轮位置目标轮114的目 标4仑齿126尺寸不同。因此，对应于时间tl和时间t2之间差值的脉冲 宽度(例如PW1)不同于对应于时间t3和时间t4之间差值的脉沖宽度(例 如PW2)。 PW1和PW2分别表示所述齿124, 126 #:凸轮位置传感器36 检测到的时期(即检测时段)。控制模块40可以基于已知值或PW1或PW2 分别确定所述凸轮位置目标轮112, 114是否已经经过所迷位置传感器 36。然后控制模块40分別基于PW1， PW2产生用于凸轮相位器32, 34的最佳的偏移值。 在各实施例中，控制模块40可以通过比较检测时段和时 间阈值以确定是所述凸轮位置目标轮112还是114已经经过所述凸轮位 置传感器36。例如，如果所迷检测时段超过所迷时间阈值，控制模块 40可以确定所述凸轮位置目标轮114经过所述凸轮位置传感器36。然 而，如果所述检测时段^f氐于所述时间阈值，控制4莫块40可以确定所述 凸轮位置目标轮112经过所述凸轮位置传感器36。 现在参见图5，显示了用于操作凸轮相位器控制系统的方法 500。所述方法500从步骤502开始。在步骤504,控制模块40确定发动 机12是否运行。如果发动机12关闭，方法500回到步骤504。如果发动 机12运行，控制模块40转到步骤506。在步骤506，当所述凸轮位置传 感器36分别检测所述目标轮112或114的所述前缘124a或126a时，凸轮 位置传感器36升高所述输出信号Vs至高电压电平。优选，只有所述齿124 或126中的一个在某一时段内比较接近所迷凸轮位置传感器36。 在步骤508，控制模块40在存储器(例如非易失性存储器) 中存储对应于输出信号Vs升高的第一时间。在步骤510,当所迷凸轮位 置传感器36检测到与在步骤502中检测到的前缘相关的后缘124b或 126b时，所述凸轮位置传感器36降低所述输出电压Vs至低电压电平。 在步骤512，控制才莫块40存储对应于输出电压Vs下降的笫二时间。在 步骤514,控制模块40基于第二时间和第一时间之间的时差(例如PW1 或PW2)确定所述检测到的目标轮(例如目标轮112或114 )的同 一性。 在步骤516，控制模块40基于所述时差产生一偏移信号(例如所述偏移 信号S4 - 1或S4-2)。 在步骤518，控制模块40向凸轮相位器32或者34发送 对应于所述;f佥测到的前缘和后缘的偏移信号。在步骤520,凸轮相位器 32或34分别调节进气凸轮轴24或排气凸轮轴30和所述曲轴之间的角 偏移。在步骤522,方法500结束。 本领域技术人员从上述说明可以理解，本发明充分的说明 可以以各种形式实施。所以，尽管本发明已经结合具体的例子进行了描 述，本发明的真正的范围将不会被因此限制，因为在研究所迷附图，所 述说明书及其后的权利要求的基础上其他的改进对本领域技术人员来 说将变得显而易见。
权利要求
1、一种用于发动机的凸轮轴(凸轮)相位器控制系统，包括具有第一目标轮的第一凸轮轴；具有第二目标轮的第二凸轮轴；和凸轮位置传感器，其检测所述第一和第二目标轮并基于所述第一和第二目标轮产生凸轮轴位置数据。
2、 如权利要求1所述的凸轮相位器控制系统，进一步包括控制 模块，其基于所迷凸轮轴位置数据产生用于第一目标轮和第二目标轮中 每一个的凸轮轴转动偏移量。
3、 如权利要求2所述的凸轮相位器控制系统，其中所述凸轮轴位 置数据包括对应于所迷第 一 目标轮的第 一位置数据和对应于所迷第二 目标轮的第二位置数据。
4、 如权利要求2所述的凸轮相位器控制系统，其中所述第一位置 数据包括第 一信号脉冲以及所逸第二位置数据包括第二信号脉冲。
5、 如权利要求4所述的凸轮相位器控制系统，其中所述第一信号 脉冲具有第一脉冲宽度以及所述第二信号脉冲具有第二脉沖宽度。
6、 如权利要求5所述的凸轮相位器控制系统，其中所述控制模 块基于所述第一和笫二脉沖宽度产生所述凸轮轴转动偏移量。
7、 如权利要求5所述的凸轮相位器控制系统，其中所述第一脉冲宽度不同于所迷笫二脉冲宽度。
8、 如权利要求1所述的凸轮相位器控制系统，其中所述凸轮位置传感器在第一时段检测所述第一目标轮以及在第二时段检测所述第二 目标轮。
9、 如权利要求1所述的凸轮相位器控制系统，其中所述凸轮位 置传感器在径向检测所述笫一和第二目标轮。
10、 如权利要求1所迷的凸轮相位器控制系统，其中所述凸轮位 置传感器在轴向检测所述笫一和第二目标轮。
11、 如权利要求1所迷的凸轮相位器控制系统，其中所迷凸轮位 置传感器包括分别检测所述第一目标轮和所述第二目标轮的第一和第 二位置传感元件。
12、 如权利要求1所述的凸轮相位器控制系统，其中所述凸轮位 置传感器包括磁通量偏转装置，其朝着所迷第 一 目标轮和所述第二目标轮中的一个使所述凸轮位置传感器的磁场改变方向。
13、 一种用于发动机的凸轮轴(凸轮)相位器控制法，包括 用第 一凸轮位置传感器检测第 一凸轮轴的第 一 目标轮；用所述笫一凸轮位置传感器检测笫二凸轮轴的第二目标轮；和 基于所述第一和第二目标轮用所述第一凸轮位置传感器产生凸轮 轴位置数据。
14、 如权利要求13所述的方法，进一步包括基于所述凸轮轴位置 数据产生用于第一目标轮和第二目标轮中每一个的凸轮轴转动偏移量。
15、 如权利要求14所述的方法，其中所述凸轮轴位置数据包括 对应于所迷笫 一 目标轮的笫 一位置数据和对应于所迷第二目标轮的笫 二位置数据。
16、 如权利要求14所述的方法，其中所迷第一位置数据包括第 一信号脉冲以及所述第二位置数据包括第二信号脉冲。
17、 如权利要求16所述的方法，其中所迷第一信号脉沖具有第 一脉冲宽度以及所述第二信号脉冲具有不同于所迷第一脉冲宽度的第 二脉冲宽度。
18、 如权利要求17所述的方法，进一步包括基于所迷第一和第 二脉冲宽度产生所述凸轮轴转动偏移量。
19、 如权利要求13所述的方法，其中所迷凸轮位置传感器在第一 时段检测所迷第一 目标轮以及在第二时段检测所迷第二目标轮
全文摘要
本发明涉及一种用于发动机的凸轮轴(凸轮)相位器控制系统，包括具有第一目标轮的第一凸轮轴。具有第二目标轮的第二凸轮轴。凸轮位置传感器检测所述第一和第二目标轮并基于所述第一和第二目标轮产生凸轮轴位置数据。
文档编号F02D45/00GK101289969SQ20081008721
公开日2008年10月22日 申请日期2008年3月24日 优先权日2007年3月23日
发明者A·L·马克斯, C·C·布兰德, R·J·库巴尼 申请人:通用汽车环球科技运作公司