基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法

摘要

一种用于基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法，其包括：命令滑动凸轮轴致动器执行气门步骤转变，以及在气门步骤转变命令期间监测致动器的销位置。当致动器销位置达到或者超过至少一个预定销位置阈值时，测量出至少一个曲柄角，并且当致动器销位置不与至少一个经测量曲柄角相互关联时，执行至少一次补救行为。

权利要求

1.一种用于基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法，所述方法包括：命令滑动凸轮轴致动器执行气门步进转变；

在所述气门步进转变命令期间监测致动器销位置；

当所述致动器销位置达到或者超过至少一个预定位置阈值时，测量至少一个曲柄角；

以及

当所述致动器销位置不与所述至少一个经测量曲柄角相互关联时，执行至少一次补救行为。

2.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：在所述致动器销位置连续两次不与所述至少一个经测量曲柄角相互关联之后，执行所述至少一次补救行为。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，监测进一步包括：使用霍尔效应传感器来确定所述致动器销位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，测量进一步包括：使用曲柄传感器和至少一个凸轮轴传感器来确定所述曲柄角。

5.根据权利要求1所述的方法，所述方法进一步包括：当所述致动器销位置延伸至大于或等于第一预定位置阈值时，测量第一曲柄角。

6.根据权利要求5所述的方法，所述方法进一步包括：当所述致动器销位置延伸至大于或等于第二预定位置阈值时，测量第二曲柄角。

7.根据权利要求6所述的方法，所述方法进一步包括：当所述致动器销位置缩回至小于或等于第三预定位置阈值时，测量第三曲柄角。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，执行至少一次补救行为进一步包括：设定诊断故障代码。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，执行至少一次补救行为进一步包括：激活警告器。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，执行至少一次补救行为进一步包括：激活服务灯。

说明书

基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法

技术领域

[0001] 本发明大体上涉及用于可变气门升程（VVL）系统的滑动凸轮轴致动器，并且更加具体地涉及用于基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法。

背景技术

[0002] 内燃机包括可以由至少一个凸轮轴的凸轮凸角致动的进气门和排气门。在一些配置中，凸轮轴构造有滑动凸轮轴组件，该滑动凸轮轴组件具有用于改变发动机气门的升程距离的多个步骤。例如，两步滑动凸轮轴可以包括：用于将发动机气门提升至最大距离的高升程凸轮凸角位置；以及用于将发动机气门提升至最大升程距离下方的低升程凸轮凸角位置。

[0003] 至少一个滑动凸轮轴致动器被固定在内燃机上以用于在多个凸轮凸角之间变换位置。尤其，凸轮轴致动器的至少一个致动器销可操作用于选择性地与位移凹槽接合，该位移凹槽配置在形成于滑动凸轮轴组件上的凸轮轴圆筒的外围上。在凸轮轴组件旋转时，致动器销被选择为移动至凸轮轴圆筒的位移凹槽中，这会使得滑动凸轮轴组件转变至沿着凸轮轴轴线的不同位置中。当滑动凸轮轴转变位置时，根据改变的凸轮凸角位置来不同地致动进气门和/或排气门，例如，滑动凸轮轴可以从高升程凸轮凸角位置移动至低升程凸轮凸角位置，这又会使得发动机操作不同。

[0004] 因此，滑动凸轮轴致动器在VVL滑动凸轮轴系统的恰当操作中是重要部件，尤其是相对于延伸至形成于凸轮轴圆筒中的位移凹槽中的和从该位移凹槽缩回的致动器的销位置。致动器的销位置由感测装置追踪，该感测装置输出指示销位置的数字信号，例如，表示从螺线管将销推出的距离的量的工作周期值（duty cycle value）；高值的工作周期等于缩回，而低值的工作周期则等于排出（最大距离）。监测销位置传感器输出信号会允许发动机控制器确定凸轮轴致动器是否对其命令作出恰当响应以致动（多个）销改变可变气门升程状态，以及确定在用于引导滑动凸轮圆筒的凹槽中存在的物理斜坡几何结构是否恰当地作用在销上。

[0005] 除了具有用于响应于命令来监测凸轮轴致动器的销位置的构件之外，还需要用于根据提供用于确保实现预期发动机性能的命令来确定实际销位置是否正确的构件。

发明内容

[0006] 一个或多个示例性实施例通过如下方式来解决上述问题：提供一种用于基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法。

[0007] 根据示例性实施例的一个方面，用于基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法包括：命令滑动凸轮轴致动器执行气门步进转变。根据示例性实施例的又另一方面包括：在气门步进转变命令期间监测致动器销位置。并且另一方面包括：当致动器销位置达到或者超过至少一个预定位置阈值时，测量至少一个曲柄角。并且示例性实施例的又另一方面包括：当致动器销位置不与至少一个经测量曲柄角相互关联时，执行至少一次补救行为。

[0008] 示例性实施例的又另一方面进一步包括：在致动器销位置连续两次不与至少一个经测量曲柄角相互关联之后，执行至少一次补救行为。并且在另一方面中，监测进一步包括：使用霍尔效应传感器来确定致动器销位置。并且在又一方面中，测量进一步包括：连同至少一个凸轮轴传感器使用曲柄传感器来确定曲柄角。仍又一方面包括：当致动器销位置延伸至大于或等于第一预定位置阈值时，测量第一曲柄角。并且根据实施例的又另一方面包括：当致动器销位置延伸至大于或等于第二预定位置阈值时，测量第二曲柄角。并且又另一方面包括：当致动器销位置缩回至小于或等于第三预定位置阈值时，测量第三曲柄角。

[0009] 在根据示例性实施例的另一方面中，执行至少一次补救行为进一步包括：设定诊断故障代码。并且在另一方面中，执行至少一次补救行为进一步包括：激活服务灯/警告器。并且仍另一方面进一步包括：当致动器销位置未达到或者超过至少一个预定位置阈值时，执行至少一次补救行为。

附图说明

[0010] 下文将结合如下附图对本示例性实施例进行描述，在附图中，相似的附图标记表示相似的元件，并且：

[0011] 图1是根据示例性实施例的各方面的用于4缸内燃机的进气和排气滑动凸轮轴配置的视图；

[0012] 图2是根据示例性实施例的各方面的滑动凸轮轴致动器的截面图的视图；

[0013] 图3是根据示例性实施例的各方面的具有使销位置（高度）与发动机曲柄角相互关联的数据的曲线图；以及

[0014] 图4是根据示例性实施例的用于基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法的算法的视图。

具体实施方式

[0015] 如下详细描述在性质上仅仅是示例性的并且不意在限制其实施例或者应用和使用。此外，并不意在受到在前述背景技术和如下详细描述中出现的任何理论的限制。

[0016] 根据所公开的实施例，图1是根据示例性实施例的各方面的用于4缸内燃机凸轮轴系统10的进气和排气滑动凸轮轴配置的视图。应理解，该4缸实施例仅仅是示例性的，并且在不超出本发明的范围的情况下，滑动凸轮轴圆筒位置感测的概念也可以应用至其它多缸发动机凸轮轴系统配置，例如，5、6、8、9、或者12。

[0017] 凸轮轴系统10包括具有至少一个凸轮轴圆筒的至少一个滑动凸轮轴。在这种情况下，凸轮轴系统10包括三（3）步进气门滑动凸轮轴12和两（2）步气门排气滑动凸轮轴14。为了转变三步进气门滑动凸轮轴12和两步排气门滑动凸轮轴14的位置，至少一个凸轮轴致动器16被提供为与凸轮轴选择性地通信并且由控制模块（例如，发动机控制模块（未示出））命令为接通和断开。尤其对于该实施例，凸轮轴系统10包括多个致动器（16a-16f），其中，当控制器命令气门步进转变时，致动器（16a-16d）可操作用于转变三步进气门滑动凸轮轴12，并且致动器（16e-16f）可操作用于转变两步排气门滑动凸轮轴14。

[0018] 现在参照图2，提供了根据示例性实施例的各方面的滑动凸轮轴致动器（16a）的截面图的视图50。滑动凸轮轴致动器16a包括卷绕在卷轴53上的第一磁场产生线圈52，卷轴53遮盖其核心内的滑动电枢54。磁体56设置在金属板68之间并且被固定在滑动电枢54的底端处。根据示例性实施例的各方面，第一磁场产生线圈52、滑动电枢54、以及磁体56可操作用于使得第一致动器销58根据需要延伸到凸轮轴圆筒中以用于转变三步进气滑动凸轮轴12的位置。提供了销位置感测装置70（优选地是霍尔效应传感器），销位置感测装置70用于追踪（多个）致动器销的位置并且将指示销位置的数字信号输出至控制模块（即，发动机控制模块（未示出））。

[0019] 曲轴位置传感器（未示出）设置在曲轴（未示出）处或者附近，并且可操作用于在曲轴转动时在完整活塞燃烧循环（例如，进气循环和排气循环）期间确定曲轴角。设置在凸轮轴（未示出）处或者附近的至少一个凸轮轴位置传感器（未示出）可以与曲轴位置传感器（未示出）结合用于确定发动机曲柄角（发动机位置）。应理解，发动机曲轴是机械部件，其能够执行活塞的往复运动与（多个）发动机输出轴的旋转运动之间的转换。发动机曲轴包括滑轮，该滑轮在至少一端上经由皮带或者链条联动装置与凸轮轴滑轮（即，在这种情况下为滑动凸轮轴滑轮）通信。曲轴滑轮与凸轮轴滑轮之间的旋转比率大体上为2:1，即，对于曲轴每旋转720º，凸轮轴将旋转360º。滑动凸轮轴致动器销在曲轴的旋转或者工作周期期间电子地被控制为以预定角度延伸和缩回。曲轴位置传感器与发动机控制通信，发动机控制器可操作用于在工作周期期间在任何时候确定曲轴的旋转角度。

[0020] 应理解，来自销位置感测装置70的输出信号可以与来自曲轴位置传感器的输出信号组合使用，以便使得可以在发动机操作期间在任何时候在凸轮轴致动器的销位置与曲轴角（即，曲柄角）之间进行相互关联。例如，来自发动机控制器的气门步进转变命令将使得凸轮轴致动器将销延伸到滑动凸轮轴圆筒的转变凹槽中，以便使得发生气门步进转变。例如，在完成从高气门升程位置至低气门升程位置的气门步进转变之后，致动器销会缩回到致动器中直到接收到随后的转变命令。在任何气门步进转变命令期间，控制模块操作用于使致动器的销位置与曲轴的当前角度相互关联，以便使得如果已知特定销位置，则可确定出相对的曲轴角。

[0021] 现在参照图3，提供了根据示例性实施例的各方面的具有使销位置与发动机曲柄角相互关联的数据的曲线图80。曲线图80包括预期的销位置行进轮廓82，该预期的销位置行进轮廓82使销位置（高度）与发动机曲柄角相互关联。更加具体地，曲线图80包括缩回致动器销阈值84、延伸致动器销阈值86、以及完全延伸致动器销阈值88。由于相对于凹槽斜坡几何结构的不当定时的销致动引起的部分延伸致动器销事件行进轮廓90被控制模块识别为故障。在这种情况下，将采取至少补救行动，诸如，在控制模块中设定诊断故障代码或者激活警告器/服务灯以使车辆驾驶员采取行动。此外，车辆控制模块可以调用“安全模式”发动机操作条件以便防止发动机损坏和/或步行回家的情况。

[0022] 仍参照图3，根据示例性实施例，曲线图80包括曲轴角与致动器销位置之间的关联信息，其中，销位置92与第一曲柄角（例如，10º）相互关联，其延伸超过第一预定位置阈值86但延伸小于第二预定位置阈值88。第二销位置94延伸超过第二预定位置阈值88并且与第二相对曲柄角（例如，20º）相互关联，这表明致动器销被看作是在该曲柄角下完全延伸。最后，第三销位置96超过指示致动器销完全缩回的第三预定位置阈值84。在这种情况下，第三销位置将与工作周期的第三曲柄角（例如，355º）相互关联。应理解，曲柄角与所提供的销位置之间的关联性仅仅是示例性的并且不意在限制本公开的范围。

[0023] 现在参照图4，提供了根据示例性实施例的用于基于发动机曲轴角来确定滑动凸轮轴致动器销位置的方法的算法100。

[0024] 在框102处，方法开始于命令凸轮轴致动器执行气门步进转变。控制模块配置用于：响应于车辆操作条件（诸如，车辆负载、驾驶员输入、以及道路条件）的变化而命令凸轮轴系统执行气门步进转变。

[0025] 在框104处，方法继续在气门转变命令工作周期期间监测致动器的销位置。根据示例性实施例，使用集成在凸轮轴致动器内的霍尔效应感测装置来监测销位置，并且将输出信号传输至控制模块以进行处理。

[0026] 在框106处，方法继续在转变命令工作周期期间当致动器销达到或者超过至少一个预定位置阈值时测量至少一个曲柄角。至少一个曲柄角是使用曲柄传感器来测量的，并且然后，在框108处，确定致动器的销位置是否与至少一个曲柄角相互关联。

[0027] 在框110处，如果致动器的销位置与至少一个曲柄角相互关联，则方法继续至框110，在此，确定气门步进转变命令工作周期是否完成。如果没有，则方法返回至框104以继续进行销位置监测。如果完成了气门步进转变命令工作周期，则方法在框118处结束。

[0028] 在框112处，如果致动器的销位置不与至少一个曲柄角相互关联，则方法使失效计数器增量，并且然后在框114处，方法确定失效计数器是否等于预定失效阈值，例如，二（2）。如果确定出失效计数器小于二（2），则方法返回至框102以重复气门步进转变命令。在框116处，如果确定出失效计数器等于二（2），则当致动器销位置不与至少一个曲柄角相互关联时，方法继续执行至少一次补救行为。

[0029] 该详细描述给本领域的技术人员提供了方便的路线图以实施示例性实施例或者多个示例性实施例。对于本领域的普通技术人员而言，在不背离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变型将显而易见。尽管已经在本发明的前述详细描述中呈现了至少一个示例性实施例，但应理解，存在大量变型。还应理解，示例性实施例或者多个示例性实施例仅仅是示例，并且不意在以任何方式限制本发明的范围、适用性、或者配置。相反，前述详细描述将给本领域的技术人员提供方便的路线图以实施本发明的示例性实施例。应理解，在不背离如在所附权利要求书中陈述的本发明的范围的情况下，可以对在示例性实施例中描述的元件的功能和布置作出各种改变。