專利名稱：電子氣門驅(qū)動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的氣門控制同步與誤差檢測的制作方法
電子氣門驅(qū)動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的氣門控制同步與誤差檢測
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子氣門驅(qū)動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的氣門控制同步與誤差檢測，特別涉及用于 控制具有電子氣門驅(qū)動的發(fā)動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在電子氣門驅(qū)動(EVA)發(fā)動機(jī)中，進(jìn)氣門正時(shí)可在逐缸基礎(chǔ)上控制。在一個示例配 置中，可由獨(dú)立的氣門控制單元(VCU)控制進(jìn)氣門，有時(shí)被稱為氣門控制器，其通過以 與應(yīng)用火花和燃料正時(shí)相同步的方式打開和關(guān)閉進(jìn)氣門來響應(yīng)來自發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM) 的氣門正時(shí)指令。使用獨(dú)立于ECM運(yùn)行的VCU的一個問題在于在兩個控制模塊之間保持同 步。特別是在運(yùn)轉(zhuǎn)期間VCU內(nèi)部時(shí)鐘會與ECM時(shí)鐘發(fā)生時(shí)間偏移，造成進(jìn)氣門控制精度降低。
一種解決該問題的途徑是通過控制器局域網(wǎng)(CAN)在ECM和VCU之間發(fā)送同步信息。 然而，發(fā)明者已經(jīng)認(rèn)識到該途徑的一些缺點(diǎn)。例如，可配置ECM以通過CAN連接每90度曲軸 轉(zhuǎn)角向VCU發(fā)送一次基于事件的通知(例如關(guān)于一些發(fā)動機(jī)物理事件的通知)。如果VCU 也使用基于事件的CAN通知，則可能無法測量小于事件間隔(例如90度曲軸轉(zhuǎn)角)的同步 誤差。此外，即使VCU使用中斷服務(wù)程序或不是基于事件的通知的輪詢系統(tǒng)，CAN通知正時(shí) 的變動也可導(dǎo)致ECM和VCU之間的同步誤差。

發(fā)明內(nèi)容
一個克服現(xiàn)有途徑的至少一些缺點(diǎn)的示例途徑包括通過第一連接從第一控制器向第 二控制器發(fā)送發(fā)動機(jī)位置指示信號，通過第二連接從第二控制器向第一控制器發(fā)送狀態(tài)信 號，以及根據(jù)發(fā)動機(jī)位置指示信號和狀態(tài)信號同步第二控制器和第一控制器。
在此處所描述的第二途徑中，可通過一種帶有至少一個汽缸的系統(tǒng)解決上面的問題， 該汽缸具有發(fā)動機(jī)汽缸氣門、可運(yùn)轉(zhuǎn)地連接至發(fā)動機(jī)汽缸氣門的第二控制器、和通過第一
連接和第二連接與第二控制器相連接的第一控制器,其中所述第二控制器配置以調(diào)整發(fā)動 機(jī)汽缸氣門的氣門打開和關(guān)閉正時(shí)中的至少一個,所述第一控制器配置用于通過第一連接 向第二控制器發(fā)送發(fā)動機(jī)位置指示信號并通過第二連接從第二控制器接收狀態(tài)信號，且其
中第一控制器輸出響應(yīng)發(fā)動機(jī)位置指示信號和狀態(tài)信號之間的同步誤差的同步退化信號。 本發(fā)明提供了若干優(yōu)點(diǎn)。特別地，如果發(fā)動機(jī)位置指示信號例如復(fù)合上止點(diǎn)(TDC) 信號退化，比如接收到比傳輸?shù)耐暾麛?shù)據(jù)集少的信號，則可通過比較內(nèi)部的ECM TDC邊緣 正時(shí)與VCU狀態(tài)信號邊緣正時(shí)以計(jì)算VCU與ECM的同步誤差。另外，如果VCU狀態(tài)信號退化， 則可通過比較其TDC正時(shí)和復(fù)合TDC信號邊緣正時(shí)以在VCU中計(jì)算同步誤差，然后同步誤差可通過CAN連接傳輸至ECM用于發(fā)動機(jī)控制目的。此外，在復(fù)合TDC和VCU狀態(tài)信號均退化的 情況下，汽缸標(biāo)識符(ID)正時(shí)可從VCU傳遞至ECM，帶有足夠的分辨力以提供檢測VCU與 ECM的同步誤差的附加裝置。
單獨(dú)或結(jié)合附圖閱讀下面的詳細(xì)說明，上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及本發(fā)明的特征將變得 顯而易見。


圖l顯示了描述包括電子驅(qū)動進(jìn)氣門的示例發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的一個汽缸的示意圖。 圖2顯示了與氣門控制單元電通訊的電子控制模塊的示意流程圖。 圖3顯示了電子控制模塊生成的指示包括汽缸標(biāo)示符的復(fù)合凸輪信號的示例脈沖群。 圖4顯示了與氣門控制單元生成的相位移脈沖群相重疊的圖3的脈沖群。 圖5顯示了描述用于檢測電子控制模塊和圖1的發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的氣門控制單元之間的通 信的同步誤差的示例方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1為顯示了多缸發(fā)動機(jī)10的一個汽缸的示意圖，該汽缸可包括在機(jī)動車輛的推進(jìn) 系統(tǒng)中。發(fā)動機(jī)10至少可部分由包括控制器(也被稱作電子控制模塊ECM)12的控制系 統(tǒng)以及由車輛操作者132通過輸入裝置130的輸入控制。在本例中，輸入裝置130包括加 速踏板和用于生成成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機(jī)10的燃燒室 (例如汽缸)30可包括其內(nèi)定位有活塞36的燃燒室壁32?；钊?6可連接至曲軸40以使 活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。曲軸40可通過中間傳動系統(tǒng)連接至車輛的至少 一個驅(qū)動輪。此外，起動電機(jī)可通過飛輪連接至曲軸40以激活發(fā)動機(jī)10的起動運(yùn)轉(zhuǎn)。
燃燒室30可經(jīng)過進(jìn)氣道42從進(jìn)氣歧管44接收進(jìn)氣，并經(jīng)過排氣道48排出燃燒氣 體。進(jìn)氣歧管44和排氣道48可選擇性地通過各自的進(jìn)氣門52和排氣門54與燃燒室30 連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室30可包括兩個或多個進(jìn)氣門和/或兩個或多個排氣門。
在本例中，進(jìn)氣門52可由氣門控制單元(VCU) 140通過電子氣門驅(qū)動器(EVA) 51 控制。在一些情況下，VCU 140可通過與控制器12連通接收機(jī)動車輛的運(yùn)轉(zhuǎn)情況信息， 并可改變提供給電子氣門驅(qū)動器51的信號以控制進(jìn)氣門的打開與關(guān)閉。此外，排氣門54 可由凸輪驅(qū)動通過凸輪驅(qū)動系統(tǒng)53控制，該凸輪驅(qū)動系統(tǒng)可包括一個或多個凸輪且利用 可由控制器12搡作的凸輪輪廓線變換(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)、 和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個以改變氣門操作。進(jìn)氣門52和排氣門" 的位置可分別由位置傳感器55和57確定。在一個例子中，信號指示相對于被稱為信號 CAM的凸輪位置或凸輪轉(zhuǎn)角的氣門位置。
應(yīng)注意，ECM與VCU的接口 142可包括多個有助于VCU 140和控制器l2間連通的控 制線。下面將參考圖2進(jìn)一步詳細(xì)討論接口 1"和VCU 與電子控制模塊12之間的通信。
上述氣門配置在此處可稱為僅進(jìn)氣電子氣門驅(qū)動系統(tǒng)或iEVA系統(tǒng)。盡管可根據(jù)iEVA 系統(tǒng)在下面描述了關(guān)于VCU和ECM同步的方法，應(yīng)了解該方法可進(jìn)一步用于僅排氣EVA 系統(tǒng)或進(jìn)氣和排氣EVA系統(tǒng)。
燃料噴射器66顯示為以一種配置設(shè)置在進(jìn)氣道44內(nèi)，該配置提供被稱為將燃料噴 射入燃燒室30上游的進(jìn)氣道內(nèi)的進(jìn)氣道噴射。燃料噴射器66可與通過電子驅(qū)動器68從 控制器U接收的信號FPW的脈沖寬度成比例地噴射燃料。燃料可通過包括燃料箱、燃料 泵和燃料導(dǎo)軌的燃料系統(tǒng)(圖中未示)輸送到燃料噴射器66。在一些實(shí)施例中，燃燒室 30可替代地或作為補(bǔ)充地包括直接連接至燃燒室30的燃料噴射器用于以被稱為直接噴射 的方式將燃料直接噴射入其中。
進(jìn)氣道42可包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在本具體例中，節(jié)流板64的位置可 由控制器12通過提供給包括在節(jié)氣門62中的電機(jī)或驅(qū)動器的信號改變，該配置通常稱為 電子節(jié)氣門控制(ETC)。這樣，可操作節(jié)氣門62以在其它發(fā)動機(jī)汽缸中改變提供給燃燒 室30的進(jìn)氣。節(jié)流板64的位置可通過節(jié)氣門位置信號TP提供給控制器12。進(jìn)氣道42 可包括空氣流量傳感器120和歧管空氣壓力傳感器122用于分別向控制器12提供信號MAF 和MAP。
在選定的運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)88可響應(yīng)來自控制器12的點(diǎn)火提前信號SA通過火 花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火花。盡管顯示了火花點(diǎn)火部件，在一些實(shí)施例中，燃燒室 30或者發(fā)動機(jī)10的一個或更多其它燃燒室可以具有或不具有點(diǎn)火火花的壓縮點(diǎn)火模式運(yùn) 轉(zhuǎn)。
圖中顯示排氣傳感器126連接至排放控制裝置70上游的排氣道48。排氣傳感器126 可為用于提供排氣空燃比的指示的任意合適的傳感器，例如線形氧傳感器或UEGO(通用 或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?，雙態(tài)氧傳感器或EGO (排氣氧傳感器)，HEGO (加熱型EGO), NOx、 HC、或CO傳感器。排放控制裝置70顯示為沿排氣傳感器126下游的排氣道48設(shè)置。排 放控制裝置70可以為三元催化劑(TWC)、 NOx捕集器、多種其它排放控制裝置或它們的 組合。在一些實(shí)施例中，在發(fā)動機(jī)10的運(yùn)轉(zhuǎn)期間，可通過在一個特殊的空燃比下運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā) 動機(jī)的至少一個汽缸來周期性重置排放控制裝置70。
圖l中控制器或電子控制模塊(ECM)12顯示為微機(jī)，包括微處理器單元(CPU)102、 輸入/輸出端口 (1/0)104、在本具體例中顯示為只讀存儲器芯片(ROM) 106的用于可執(zhí) 行程序和校準(zhǔn)值的電子存儲介質(zhì)、隨機(jī)存取存儲器(RAM) 108、保活存儲器(KAM) 110、 和數(shù)據(jù)總線。控制器12可從連接至發(fā)動機(jī)10的傳感器接收多個信號，除上述信號之外還 包括來自空氣流量傳感器120的引入空氣流量(MAF)的測量值、來自連接至冷卻管114 的溫度傳感器112的發(fā)動機(jī)冷卻劑溫度(ECT)、來自連接至曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118
(或其它類型)的表面點(diǎn)火感測信號(PIP)、來自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置信號 (TP )、和來自歧管空氣壓力傳感器122的歧管絕對壓力信號(MAP )。發(fā)動機(jī)速度信號RPM可由控制器12從信號PIP中生成。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可用于提供 進(jìn)氣歧管中真空或壓力的指示。應(yīng)注意，可使用多種上述傳感器的組合，例如MAF傳感器 而不具有MAP傳感器，反之亦然。在化學(xué)計(jì)量運(yùn)轉(zhuǎn)中，MAP傳感器可給出發(fā)動機(jī)扭矩的指 示。此外，該傳感器與檢測的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速一起可提供被引入汽缸中的充填物(包括空氣) 的估值。在一個示例中，曲軸每旋轉(zhuǎn)一次，霍爾效應(yīng)傳感器118 (也作為發(fā)動機(jī)速度傳感 器使用)可產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的均勻間隔的脈沖。這種脈沖的形式可總體上稱為脈沖群。如下 文所進(jìn)一步詳細(xì)描述，可利用多種來自不同傳感器的不同脈沖群以確定發(fā)動機(jī)系統(tǒng)的不同 控制器的同步。
在一些實(shí)施例中，多個遍布發(fā)動機(jī)系統(tǒng)定位的傳感器可通過控制器局域網(wǎng)(CAN)與 ECM通信，該控制器局域網(wǎng)在此處可稱為車輛CAN。
應(yīng)注意，在一些實(shí)施例中，VCU 140可為微型計(jì)算機(jī)，并可包括與ECM12的處理部 件相類似的處理部件。如上所述，圖l僅顯示了多缸發(fā)動機(jī)中的一個汽缸，而每個汽缸可 類似地包括其自己的一套進(jìn)氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。此外，每個汽缸可包 括一個或多個可通過電子氣門驅(qū)動或凸輪驅(qū)動由VCU 140和/或ECM 12控制的進(jìn)氣門和/ 或排氣門。
圖2顯示了 ECM和VCU之間的示例接口的示意圖。在本示例配置中，ECM至VCU的 接口 142包括六個不同的信號連接用于在ECM和VCU之間通信多個運(yùn)行狀況/參數(shù)，盡管 可以使用更多或更少的連接。特別地，VCU可通過接口 142從ECM接收發(fā)動機(jī)系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)信 息，其可用于控制各自的汽缸的進(jìn)氣門的氣門運(yùn)轉(zhuǎn)。此外，VCU可通過接口 142向ECM發(fā) 送信息。ECM12可通過接口 142在其它信號中接收可傳遞到VCU上的曲軸位置信號(CPS) 和CAM信號，隨后VCU可向進(jìn)氣門的驅(qū)動器發(fā)送進(jìn)氣門控制信號。
ECM至VCU的接口 142可包括CPS線路202以從ECM向VCU傳遞數(shù)字曲軸位置信號 (CPS)。在一些實(shí)施例中，CPS信號可從VR傳感器發(fā)送給ECM,或在一些例子中可從發(fā)送 給ECM的PIP信號變換而來。在一些實(shí)施例中，CPS線路202可為雙絞線連接以促進(jìn)更大
的帶寬并可減少來自外部源的電磁干擾。
在一些實(shí)施例中，ECM至VCU的接口 142包括專用CAN線路204以在ECM和VCU之 間傳遞通知，且反之亦然。專用CAN線路204可以是可促進(jìn)更大的帶寬并可減少來自外部 源的電磁干擾的雙絞線連接。由ECM傳遞的通知可包括發(fā)送至VCU的ECM狀態(tài)信息和ECM 指令信息。在一個示例配置中，ECM可每90度曲軸轉(zhuǎn)角(CA)向VCU發(fā)送ECM狀態(tài)信息 通知或在16ms的周期中至少發(fā)送一個通知。在一個示例中，ECM狀態(tài)信息可包括VCU啟 用信號、汽缸信號、發(fā)動機(jī)速度信號、發(fā)動機(jī)負(fù)載信號、和ECMTDC計(jì)數(shù)信號。此外，ECM 可每90度CA或根據(jù)安排/更新用于啟動和發(fā)動機(jī)低轉(zhuǎn)速的進(jìn)氣門打開/進(jìn)氣門關(guān)閉事件的 需要向VCU發(fā)送ECM指令信息通知。在一個示例中，ECM指令信息可包括用于每個進(jìn)氣門 的氣門模式信號、用于每個進(jìn)氣門的進(jìn)氣門打開目標(biāo)角信號、和用于每個進(jìn)氣門的進(jìn)氣門 關(guān)閉目標(biāo)角信號。此外，這些由VCU傳輸?shù)耐ㄖ砂òl(fā)送至ECM的VCU模塊狀態(tài)信息和VCU汽缸狀 態(tài)信息。在一個示例配置中，VCU每90度CA向ECM發(fā)送VCU模塊狀態(tài)通知，或者在最長 16ms的周期內(nèi)發(fā)送至少一個通知，或者收到VCU就緒信號、同步狀態(tài)信號或氣門關(guān)閉退 化信號的改變后立刻發(fā)送通知。在一個示例中，VCU模塊狀態(tài)信息可包括VCU就緒信號、 同步狀態(tài)信號、CPS狀態(tài)信號、CAM狀態(tài)信號、動力供應(yīng)狀態(tài)信號、溫度狀態(tài)信號、氣門 關(guān)閉退化信號、VCUTDC計(jì)數(shù)信號、以及VCU動力信號。此外，VCU可每90度CA向ECM 發(fā)送VCU汽缸狀態(tài)信號。在一個示例中，VCU汽缸狀態(tài)信號可包括用于每個進(jìn)氣門的氣門 狀態(tài)信號、用于每個進(jìn)氣門的進(jìn)氣門打開誤差信號、和用于每個進(jìn)氣門的進(jìn)氣門關(guān)閉誤差 信號。
ECM至VCU的接口 142可包括復(fù)合上止點(diǎn)(TDC )線路206,該復(fù)合TDC線路206可 從ECM向VCU傳輸包括汽缸單TDC標(biāo)識符的修改或復(fù)合TDC信號?？舍娪脧?fù)合TDC信號作 為在CPS信號線路和/或車輛CAN系統(tǒng)退化的情況下的備用信號。在一些實(shí)施例中，復(fù)合 TDC信號可通過單線傳輸。圖3中顯示了一個復(fù)合TDC信號脈沖群示例，并將在下面進(jìn)一 步詳細(xì)討論。
在一些實(shí)施例中，可利用對發(fā)動機(jī)的每個汽缸組采用兩個或更多凸輪軸的V型發(fā)動 機(jī)配置。通過這種配置，可基于兩個相應(yīng)于各自汽缸組的進(jìn)氣門的CAM信號生成復(fù)合TDC 信號。通過使用兩個CAM信號以生成復(fù)合TDC信號，VCU與ECM的同步可在少于相較于由 單CAM信號生成的復(fù)合TDC信號的一半大小的發(fā)動機(jī)角度下完成。通過這種方式，可減少 用于完成同步的時(shí)間量。迅速同步對冷啟動過程有顯著的應(yīng)用或益處。此外，應(yīng)了解在一 些實(shí)施例中，可基于相應(yīng)于用于控制發(fā)動機(jī)汽缸進(jìn)氣門的汽缸凸輪軸的數(shù)量的合適數(shù)量的 CAM信號生成復(fù)合TDC信號。在一些實(shí)施例中，可基于不同的CAM信號生成多重復(fù)合TDC信號。
ECM至VCU的接口 142可包括VCU狀態(tài)線路208,該線路可從VCU向ECM傳輸指示 VCU是否運(yùn)轉(zhuǎn)且與ECM同步的狀態(tài)信息。特別地，VCU可計(jì)算從ECM發(fā)送至VCU的復(fù)合TDC 信號的內(nèi)部版本。VCU可通過VCU狀態(tài)線路208向ECM傳輸內(nèi)部計(jì)算的復(fù)合TDC脈沖群。 下面將參考圖4對VCU生成的復(fù)合TDC信號進(jìn)一步詳細(xì)描述。
此外，應(yīng)了解，ECM或VCU可比較并計(jì)算TDC信號的相位調(diào)整以確定ECM和VCU在 校準(zhǔn)的相位中同步。應(yīng)了解，上述的比較可以為一個信號邊緣相對于另一個信號邊緣發(fā)生 的分析，且該比較可基于時(shí)間或位置。下面將參考圖5對ECM至VCU的同步和誤差檢測作 進(jìn)一步詳細(xì)討論?？衫肰CU狀態(tài)信號作為專用CAN線路退化情況下的備用信號。
在一些實(shí)施例中，VCU狀態(tài)信號可通過單線傳輸。通過使用ECM與VCU之間接口的 專用控制信號線路發(fā)送含有汽缸標(biāo)識的脈沖群，可以精確并穩(wěn)健的方式執(zhí)行控制模塊之間 的同步監(jiān)測，其可導(dǎo)致改善了的進(jìn)氣門控制精度。此外，由于該信號線路可用于在CPS 和/或?qū)Ｓ肅AN信號線路退化的情況下識別曲軸轉(zhuǎn)角和汽缸位置，利用復(fù)合TDC和VCU狀 態(tài)信號可使接口更加穩(wěn)健。ECM至VCU的接口 142可包括氣門關(guān)閉退化(VCD)線路210,該線路可向ECM傳輸 由VCU探測的氣門關(guān)閉退化信號。響應(yīng)于接收VCD信號，ECM可調(diào)整燃料和火花操作以考 慮到VCD。在一個示例中，VCU可通過4個專用信號線路向發(fā)動機(jī)控制模塊(ECM)傳輸氣 門關(guān)閉退化(VCU)信號?？墒褂?根單線從VCU向ECM傳輸VCD信號。在八缸發(fā)動機(jī)的 情況下，每個VCD信號線路可用于為兩個汽缸傳輸VCD信號。此外，緊隨著VCU在一個或 多個進(jìn)氣門上探測VCD, VCU可保持與具有VCD的汽缸相關(guān)聯(lián)的VCD信號線路為低直至從 ECM接收到火花/燃料停用的通知。這確認(rèn)了具有VCD的汽缸已停用火花和燃料。在替換 例中，VCU可清除VCD。另外，在標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)轉(zhuǎn)中，VCU可保持信號線路為高。
在一個示例配置中，在八缸發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中，VCU可通過專用CAN連接向ECM傳輸識 別具有VCD或VCD信號線路退化(例如帶有開路、對地短路或與電源短接的信號線路退化) 的汽缸的通知。通過CAN發(fā)送的VCD通知可包括八個比特，每個汽缸一個比特，其中如果 沒有氣門關(guān)閉或信號線路退化則將每個比特設(shè)為0,如果存在氣門關(guān)閉或信號線路退化則 將比特設(shè)為1。此外，ECM可接收并處理VCU的VCD信號CAN通知以停用具有設(shè)為1的比 特的汽缸上的火花和燃料。ECM在由VCU的VCD信號CAN通知識別的汽缸上停用燃料和火 花后，ECM可向VCU發(fā)送火花/燃料停用CAN通知。ECM火花/燃料停用通知可與VCU的VCD 信號CAN通知具有相同的結(jié)構(gòu)，例如每個汽缸一個比特，而如果已在某汽缸上停用燃料和 火花，則其比特設(shè)為1。
ECM至VCU的接口 142可包括可從ECM向VCU傳輸指示觸發(fā)點(diǎn)火的信號的接通信號 線路212?？衫媒油ㄐ盘枂覸CU系統(tǒng)，這樣VCU可以在啟動后合適的時(shí)間段內(nèi)從ECM 接收并傳遞氣門驅(qū)動指令。隨著基于接通信號VCU的啟動之后，VCU可向ECM發(fā)送VCU就 緒信號。
應(yīng)了解，在一些ECM至VCU的接口的實(shí)施例中，可省略多個信號或信號線路，且/ 或可在ECM與VCU之間發(fā)送附加信號、信號線路和/或通知以提供對氣門運(yùn)轉(zhuǎn)和相應(yīng)反饋 的控制。
圖3顯示了位置指示信號的示例脈沖群，特別地，顯示了由ECM生成并通過復(fù)合TDC 線路206 (參見圖2)從ECM發(fā)送至VCU的復(fù)合TDC信號。在圖示例中，復(fù)合TDC信號每 90度CA含有一個上升邊緣，其比每個汽缸的TDC早36度CA發(fā)生。另外，每個脈沖寬度 均為30度，除了與一號汽缸的TDC對齊的脈沖的寬度為60度CA。寬度為60度CA的脈 沖可用于識別一號汽缸的TDC。因此，第一號汽缸脈沖的下降邊緣可比壓縮沖程的TDC遲 24度CA發(fā)生，而其它汽缸脈沖的下降邊緣可比壓縮沖程的TDC早6度CA發(fā)生。通過增
加相應(yīng)于第 一號汽缸的脈沖的寬度，可輕易識別出汽缸且可改進(jìn)系統(tǒng)性能監(jiān)測(例如氣門 正時(shí))精確性。在CPS信號線路與車輛CAN連接中的一個或兩者同時(shí)退化的情況下，復(fù)合 TDC脈沖群可作為曲軸位置信號(CPS)和包括在CAN通知信號中的一號汽缸標(biāo)識符的備 用。
如上所述，VCU可通過VCU狀態(tài)信號線路"8(參見圖2)向ECM發(fā)送VCU狀態(tài)信號，該線路208可向ECM提供進(jìn)氣門的運(yùn)轉(zhuǎn)反饋。在一個示例中，可使用控制策略以利用來自 VCU的反饋來檢查ECM與VCU同步的誤差。特別地，VCU可基于VCU的內(nèi)部汽缸正時(shí)來內(nèi) 部計(jì)算脈沖群，且可包括與由圖3中所示的ECM生成的復(fù)合TDC脈沖群相同的脈沖群特征。 隨著從ECM接收復(fù)合TDC信號后，VCU可向ECM發(fā)送VCU狀態(tài)信號。如圖4中所示，VCU 狀態(tài)信號可生成與復(fù)合TDC信號相同的脈沖群，除了 VCU狀態(tài)信號可能脫離相位。該相位 移可導(dǎo)致VCU與ECM之間的同步誤差。該相位移和/或同步誤差可以歸因于例如VCU軟件 誤差、CPS信號處理誤差和/或VCU硬件退化。
ECM生成的復(fù)合TDC信號脈沖群顯示為實(shí)線，而VCU狀態(tài)脈沖群顯示為虛線。每個 各自的脈沖群可指示各相對應(yīng)的控制模塊的內(nèi)部正時(shí)。因此，給定復(fù)合TDC信號和VCU 狀態(tài)信號，ECM或VCU均可以通過計(jì)算這兩個信號的相位移并扣除傳輸延遲值來測量VCU 與ECM的同步。
盡管圖4顯示了 VCU狀態(tài)信號在所有汽缸上脫離了相位，應(yīng)了解，VCU可以與逐釭 基礎(chǔ)上的ECM不同步，其可導(dǎo)致VCU與ECM同步誤差。在一些例子中，會發(fā)生導(dǎo)致單個汽 缸或汽缸子群與ECM燃料和火花指令不同步的VCU同步誤差。
圖5說明了檢測ECM和VCU之間同步誤差的方法的一個實(shí)施例，其可用于如上所述 的iEVA發(fā)動機(jī)系統(tǒng)。在502處，該方法包括從ECM向VCU發(fā)送復(fù)合TDC信號。該復(fù)合TDC 信號可包括指示曲軸位置的脈沖群且可包括一號汽缸標(biāo)識符脈沖。圖3中顯示了復(fù)合TDC 信號的示例。
在504處，該方法可包括在ECM從VCU接收VCU狀態(tài)信號。VCU狀態(tài)信號可為發(fā)送 至VCU的復(fù)合TDC信號的映象。即，雖然時(shí)間上有延遲，VCU狀態(tài)信號可與復(fù)合TDC信號 相同。然而，可基于VCU的內(nèi)部時(shí)鐘計(jì)算VCU狀態(tài)信號。因此，VCU狀態(tài)信號可以基于兩 個控制模塊間正時(shí)的不同或其它內(nèi)部軟件和/或硬件的退化而與ECM的復(fù)合TDC信號相位 移動或脫離相位。
在506處，該方法可包括將復(fù)合TDC信號和VCU狀態(tài)信號之間的相位移與可校準(zhǔn)閾 值限制相比較。在該方法的一個示例中，因?yàn)闅忾T升程的最短持續(xù)時(shí)間可基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速 而改變，因此可基于發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速校準(zhǔn)閾值限制。例如，在低發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)(這樣有效最小 氣門開啟持續(xù)時(shí)間可相對于曲軸轉(zhuǎn)角更短),在ECM復(fù)合TDC信號后相位移90度CA的VCU
狀態(tài)信號脈沖群可以不導(dǎo)致氣門關(guān)閉退化，因?yàn)檫M(jìn)氣門可在點(diǎn)火之前關(guān)閉。另一方面，在 高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速時(shí)(最小氣門開啟持續(xù)時(shí)間可相對于曲軸轉(zhuǎn)角更長)，在ECM復(fù)合TDC信號 后相位移90度CA的VCU狀態(tài)信號脈沖群可導(dǎo)致氣門關(guān)閉退化，因?yàn)檫M(jìn)氣門可在點(diǎn)火時(shí)打 開。應(yīng)了解，上述比較可以為一個信號邊緣相對于另一信號邊緣發(fā)生，且該比較可以基于 時(shí)間或活塞。如果確定ECM脈沖群和VCU脈沖群之間的相位移超出了閾值限制，則方法繼 續(xù)至50S。否則，如果確定ECM脈沖群與VCU脈沖群之間的相位移在閾值限制之內(nèi)，則方 法結(jié)東。
在508處，該方法可包括基于相位移的VCU脈沖群確定氣門退化是否可能發(fā)生。作為一個示例，氣門退化可用氣門軌道誤差來表示。即，氣門可能不遵循所需的軌跡并可能
在發(fā)動機(jī)點(diǎn)火時(shí)沒有關(guān)閉。在一些實(shí)施例中，可由逐缸基礎(chǔ)上的vcu確定氣門關(guān)閉退化。
VCU可通過專用CAN通知向ECM發(fā)送氣門關(guān)閉退化信息。如果確定氣門關(guān)閉退化可能發(fā)生， 則方法繼續(xù)至510。否則，如果確定氣門關(guān)閉退化不可能發(fā)生，則方法移動至514。
在510處，方法可包括切斷傳輸給其內(nèi)可能會發(fā)生氣門關(guān)閉退化的汽缸的火花和/ 或燃料。通過切斷至汽缸的火花和/或燃料，可避免燃燒，從而例如通過避免進(jìn)入進(jìn)氣口 的逆火降低噪音、振動和不舒適度(NVH)效果。
在512處，該方法可包括重新同步VCU和ECM。在一個示例中，可基于從ECM發(fā)送 的復(fù)合TDC信號重置VCU內(nèi)部時(shí)鐘。通過重新同步VCU和ECM,可改善進(jìn)氣門控制精確性 并可降低進(jìn)氣門控制退化。
在514處，該方法可包括調(diào)整進(jìn)氣門的氣門正時(shí)以補(bǔ)償相位移。在一些例子中，可 在逐缸基礎(chǔ)上調(diào)整氣門正時(shí)以修正相應(yīng)于獨(dú)立汽缸或汽缸子群的同步誤差。應(yīng)了解，在一 些情況下，可不調(diào)整氣門正時(shí)。
在一些實(shí)施例中，可在VCU而非ECM中確定同步誤差。如果在VCU之中計(jì)算VCU至 ECM的同步誤差，則可通過CAN連接將結(jié)果值傳輸至ECM以允許ECM處理該信息用于發(fā)動 機(jī)控制目的，例如切斷燃料和/或火花。
應(yīng)注意，本文中描述的信號正時(shí)為示例性而非意圖限制本描述的范圍或廣度。還應(yīng) 注意，此處包括的示例性控制和估算程序可用于多種發(fā)動機(jī)和/或車輛系統(tǒng)配置。此處描 述的具體程序可表現(xiàn)為任意數(shù)量處理策略(例如事件驅(qū)動、中斷驅(qū)動、多任務(wù)、'多線程等) 中的一個或多個。這樣，可以以所說明的順序同時(shí)實(shí)現(xiàn)所說明的多種行為、運(yùn)轉(zhuǎn)或功能， 或在一些情況下有所省略。同樣，處理的順序也并非達(dá)到此處所描述的實(shí)施例的特征與優(yōu) 勢所必需，而只是為了說明及描述的方便。根據(jù)使用的特殊策略，可重復(fù)實(shí)現(xiàn)一個或多個 說明的行為或功能。而且所描述的動作可清楚地表示代碼，該代碼可編程于發(fā)動機(jī)控制系 統(tǒng)的計(jì)算機(jī)可讀存儲介質(zhì)中。
應(yīng)了解，此處公開的配置與程序?qū)嶋H上為示例性，且這些具體實(shí)施例不可認(rèn)定具有 限制意義，因?yàn)榭赡艽嬖诙喾N變形。例如，上述技術(shù)可應(yīng)用于V-6、 1-4、 1-6、 V-12、對 置4缸、和其他發(fā)動機(jī)類型。本發(fā)明的主旨包括所有多種系統(tǒng)與配置以及其它特征、功能 和/或此處公開的性質(zhì)的新穎且非顯而易見的組合與子組合。
下列權(quán)利要求特別地指出了某些認(rèn)作新穎且非顯而易見的組合與子組合。這些權(quán)利 要求可能涉及"一個"元件或"第一個"元件或其類似。這種權(quán)利要求應(yīng)理解為包括一個 或多個這種元件的結(jié)合，既不強(qiáng)求也不排除兩個或更多這種元件。可通過對本發(fā)明權(quán)利要 求的修正或通過本申請或相關(guān)申請表述的權(quán)利要求對公開的特征、功能、元件和/或性質(zhì) 的其它組合和子組合要求保護(hù)。這種權(quán)利要求，無論更寬、更窄、相同、或與初始權(quán)利要 求范圍不同，均被認(rèn)為包括在本發(fā)明的主旨中。
權(quán)利要求
1.一種用于控制帶有電磁氣門驅(qū)動的多汽缸內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的系統(tǒng)，包含至少一個帶有發(fā)動機(jī)汽缸氣門的汽缸；可運(yùn)轉(zhuǎn)地連接至發(fā)動機(jī)汽缸氣門的第二控制器，所述第二控制器配置用于調(diào)整所述發(fā)動機(jī)汽缸氣門的氣門打開正時(shí)和關(guān)閉正時(shí)中的至少一個；和通過第一連接和第二連接與所述第二控制器連接的第一控制器，其中所述第一控制器配置用于通過第一連接向所述第二控制器發(fā)送發(fā)動機(jī)位置指示信號并通過第二連接從所述第二控制器接收狀態(tài)信號，且其中所述第一控制器輸出響應(yīng)發(fā)動機(jī)位置指示信號和狀態(tài)信號之間同步誤差的同步退化信號。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述發(fā)動機(jī)位置指示信號為復(fù)合上止點(diǎn)信號。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述狀態(tài)信號為逐缸基礎(chǔ)上的所述第二控制器 的內(nèi)部正時(shí)的復(fù)合上止點(diǎn)信號的映象。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中所述內(nèi)燃發(fā)動機(jī)為具有不同汽缸組的V型發(fā)動 機(jī)，且其中基于多個凸輪軸位置信號生成所述復(fù)合上止點(diǎn)信號，所述多個凸輪軸位置信號 中的至少兩個相應(yīng)于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的不同汽缸組。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中如果發(fā)動機(jī)位置指示信號發(fā)生退化，則可通過 比較內(nèi)部的第一控制器發(fā)動機(jī)位置指示信號邊緣正時(shí)與狀態(tài)信號邊緣正時(shí)同步第二控制 器和第一控制器。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中如果狀態(tài)信號退化，則可通過比較第二控制器 內(nèi)部的發(fā)動機(jī)正時(shí)和發(fā)動機(jī)位置指示信號的邊緣正時(shí)同步第二控制器和第一控制器。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中如果發(fā)動機(jī)位置指示信號和至少一個狀態(tài)信號 退化，則汽缸標(biāo)識符正時(shí)可從第二控制器傳輸至第一控制器，且第一控制器可拾測第二控 制器和第一控制器之間的同步誤差。
8. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包含配置用于基于同步退化信號調(diào)整發(fā)動機(jī) 進(jìn)氣門正時(shí)、發(fā)動機(jī)供應(yīng)燃料、和火花點(diǎn)火正時(shí)中至少一個的第一控制器。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其中所述第一控制器進(jìn)一步配置用于調(diào)整逐缸基礎(chǔ)上的氣門正時(shí)以修正同步誤差。
10. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其中所述第二控制器進(jìn)一步配置用于調(diào)整發(fā)動機(jī)中所有的進(jìn)氣門以使第二控制器和第一控制器同步。
11. 一種用于控制具有至少一個使用電子氣門驅(qū)動的汽缸的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，包含通過第一連接從第一控制器向第二控制器發(fā)送發(fā)動機(jī)位置指示信號；通過第二連接從第二控制器向第一控制器發(fā)送狀態(tài)信號；并根據(jù)發(fā)動機(jī)位置指示信號和狀態(tài)信號使第二控制器和第一控制器同步。
12. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述發(fā)動機(jī)位置指示信號為復(fù)合上止點(diǎn)信號。
13. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述狀態(tài)信號為逐缸基礎(chǔ)上的所述第二控制 器的內(nèi)部正時(shí)的復(fù)合上止點(diǎn)信號的映象。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，進(jìn)一步包含基于發(fā)動機(jī)位置指示信號和狀態(tài)信號 計(jì)算同步誤差，并在逐缸基礎(chǔ)上調(diào)整至少一個汽缸的氣門正時(shí)以修正同步誤差。
15. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中如果發(fā)動機(jī)位置指示信號發(fā)生退化，則所述 方法進(jìn)一步包括可通過比較內(nèi)部的第一控制器發(fā)動機(jī)位置指示信號邊緣正時(shí)與狀態(tài)信號 邊緣正時(shí)同步第二控制器和第一控制器。
16. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中如果狀態(tài)信號退化，則所述方法進(jìn)一步包括 通過比較第二控制器內(nèi)部的發(fā)動機(jī)正時(shí)和發(fā)動機(jī)位置指示信號的邊緣正時(shí)同步第二控制 器和第一控制器。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，進(jìn)一步包含通過控制器局域網(wǎng)連接從第二控制器 向第一控制器發(fā)送同步誤差。
18. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中如果發(fā)動機(jī)位置指示信號和狀態(tài)信號退化，則該方y(tǒng)去進(jìn)一步包含從第二控制器向第一控制器傳輸汽缸標(biāo)識符正時(shí)，且第一控制器檢測 第二控制器和第一控制器之間的同步誤差。
19. 一種運(yùn)轉(zhuǎn)帶有電磁氣門驅(qū)動的多缸內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的方法，所述方法包含通過第一連接從第一控制器向第二控制器發(fā)送發(fā)動機(jī)位置指示信號； 通過第二連接從第二控制器向第一控制器發(fā)送狀態(tài)信息； 計(jì)算第二控制器和第一控制器之間的同步誤差；以及根據(jù)狀態(tài)信息同步第二控制器和第一控制器。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述發(fā)動機(jī)位置指示為復(fù)合上止點(diǎn)信號。
21. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述狀態(tài)信號為逐缸基礎(chǔ)上的所述第二控制 器的內(nèi)部正時(shí)的復(fù)合上止點(diǎn)信號的映象。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中如果所述復(fù)合上止點(diǎn)信號退化，則所述方法 進(jìn)一步包含通過比較內(nèi)部的第一控制器上止點(diǎn)邊緣正時(shí)與所述狀態(tài)信號邊緣正時(shí)來同步 第二控制器和第一控制器。
23. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中如果所述狀態(tài)信號退化，則所述方法進(jìn)一步 包含通過比較第二控制器內(nèi)部的發(fā)動機(jī)正時(shí)與發(fā)動機(jī)位置指示信號邊緣正時(shí)來同步第二 控制器和第一控制器。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，進(jìn)一步包含通過控制器局域網(wǎng)(CAN)連接從第 二控制器向第一控制器發(fā)送同步誤差。
25. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中如果發(fā)動機(jī)位置指示信號和狀態(tài)信號退化， 則所述方法進(jìn)一步包含從第二控制器向第一控制器傳輸汽缸標(biāo)識符正時(shí)，且第一控制器探 測第二控制器與第一控制器的同步誤差。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子氣門驅(qū)動發(fā)動機(jī)系統(tǒng)中的氣門控制同步與誤差檢測，特別提供一種帶有電磁氣門驅(qū)動的多缸內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的控制系統(tǒng)，包含至少一個帶有發(fā)動機(jī)汽缸氣門的汽缸、可運(yùn)轉(zhuǎn)地連接至該發(fā)動機(jī)汽缸氣門的第二控制器、和通過第一連接和第二連接與第二控制器相連接的第一控制器，其中所述第二控制器配置用于調(diào)整改發(fā)動機(jī)汽缸氣門的氣門打開和關(guān)閉正時(shí)中的至少一個，所述第一控制器配置用于通過所述第一連接向第二控制器發(fā)送發(fā)動機(jī)位置指示信號并通過第二連接從第二控制器接收狀態(tài)信號，且其中所述第一控制器輸出響應(yīng)發(fā)動機(jī)位置指示信號和狀態(tài)信號之間的同步誤差的同步退化信號。本發(fā)明的系統(tǒng)和方法可以提高氣門控制的精確性。
文檔編號F02D9/02GK101408132SQ20081016592
公開日2009年4月15日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者亞歷克斯·奧康諾·吉布斯, 內(nèi)特·特拉斯克, 唐納德·劉易斯, 布萊恩·C·摩爾赫德, 文森特·J·溫斯蒂德 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司