用于確定內(nèi)燃機(jī)的曲軸位置的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于確定內(nèi)燃機(jī)的曲軸位置的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行需要有關(guān)于當(dāng)前發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的信息可供電子的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器所使用。為此可以使用安裝在內(nèi)燃機(jī)的曲軸上的傳感輪，其轉(zhuǎn)速例如通過(guò)感應(yīng)作用的傳感器或霍爾-傳感器來(lái)檢測(cè)。該傳感器記錄經(jīng)過(guò)的金屬標(biāo)記物，并且通過(guò)兩個(gè)標(biāo)記之間的時(shí)間差來(lái)確定旋轉(zhuǎn)速度。
[0003]為了實(shí)施曲軸角同步的功能，還檢測(cè)曲軸的絕對(duì)位置，以便例如正確地確定噴射和必要時(shí)點(diǎn)火的時(shí)刻。這通過(guò)傳感輪上的齒隙來(lái)實(shí)現(xiàn)，該齒隙由轉(zhuǎn)速傳感器進(jìn)行識(shí)別，進(jìn)而可以對(duì)應(yīng)于規(guī)定的曲軸角。特別地，識(shí)別上止點(diǎn)(OT)在此很重要。
[0004]根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的類(lèi)型，必須通過(guò)其它傳感器檢測(cè)其它參數(shù)。在具有一個(gè)氣缸的四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)中，曲軸在每個(gè)工作循環(huán)都轉(zhuǎn)動(dòng)兩整轉(zhuǎn)，從而通過(guò)齒隙雖然能夠確定曲軸位置，但卻不能確定工作沖程。因此例如得到在壓縮沖程結(jié)束時(shí)的上止點(diǎn)和在排氣沖程結(jié)束時(shí)的上止點(diǎn)，這些上止點(diǎn)無(wú)法通過(guò)齒隙信息加以區(qū)分。對(duì)于摩托車(chē)來(lái)說(shuō)，例如通過(guò)對(duì)進(jìn)氣管壓力的分析進(jìn)行這種區(qū)分。
[0005]對(duì)于其它內(nèi)燃機(jī)、尤其是具有一個(gè)以上氣缸的內(nèi)燃機(jī)，可以對(duì)曲軸的、通過(guò)傳感器檢測(cè)到的位置進(jìn)行分析，以便獲得用于準(zhǔn)確位置的其它信息。
[0006]因此，希望提供一種可行方案:即使沒(méi)有附加的部件也可以提供曲軸的準(zhǔn)確位置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]根據(jù)本發(fā)明，提出一種具有權(quán)利要求1所述特征的方法。有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求以及以下說(shuō)明書(shū)的主題。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的用于確定內(nèi)燃機(jī)的曲軸位置尤其是上止點(diǎn)的方法中，對(duì)曲軸的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)(即關(guān)于時(shí)間的轉(zhuǎn)速)進(jìn)行檢測(cè)。在此，通過(guò)將該轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)與內(nèi)燃機(jī)的工作循環(huán)的已知的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)相比較來(lái)確定曲軸位置。這種已知的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)例如可以在試驗(yàn)臺(tái)上獲得。在此，已知的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)具有(特別地正好一個(gè))表示曲軸位置的部分，從而可以根據(jù)在所檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)上產(chǎn)生所述部分來(lái)確定曲軸位置。
[0009]在工作循環(huán)期間已經(jīng)已知的、尤其是對(duì)于內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)而言典型的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)與當(dāng)前在曲軸上檢測(cè)到的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)的這種交互關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)對(duì)曲軸位置的確定，因?yàn)樵谝粋€(gè)工作循環(huán)期間的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)通常不具有重復(fù)的區(qū)域。特別地，點(diǎn)火-上止點(diǎn)(ZOT)的在每個(gè)工作循環(huán)僅出現(xiàn)一次的重要的曲軸位置在轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)上通過(guò)有代表性的部分來(lái)表示。通常，ZOT出現(xiàn)在轉(zhuǎn)速最小時(shí)或者在轉(zhuǎn)速最小后不久，特別地出現(xiàn)在最小值時(shí)，緊接著該最小值的是一單調(diào)遞增的(近乎直線(xiàn)的)曲線(xiàn)，在該曲線(xiàn)上轉(zhuǎn)速顯著增大(近乎增大到二倍的值)。
[0010]因此可以實(shí)現(xiàn)在一個(gè)工作循環(huán)期間產(chǎn)生的兩個(gè)上止點(diǎn)之間做出區(qū)分，僅通過(guò)具有相應(yīng)傳感器的傳感輪無(wú)法實(shí)現(xiàn)這種區(qū)分。
[0011]根據(jù)本發(fā)明，還要檢測(cè)與曲軸相耦接的電機(jī)的信號(hào)，在此，在確定曲軸位置時(shí)要考慮信號(hào)的、在每個(gè)工作循環(huán)至少出現(xiàn)一次的尤其是在到達(dá)重要的曲軸位置時(shí)出現(xiàn)的值。特別地，這可以通過(guò)相應(yīng)地參照內(nèi)燃機(jī)的曲軸調(diào)整電機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楝F(xiàn)代車(chē)輛的內(nèi)燃機(jī)與通常被構(gòu)造為發(fā)電機(jī)的或所謂的起動(dòng)發(fā)電機(jī)的電機(jī)相耦接，所以，所述電機(jī)的信號(hào)還被考慮用于準(zhǔn)確地確定曲軸位置。電機(jī)的信號(hào)提供了更準(zhǔn)確的曲軸位置，但是通常僅僅含糊不清地提供，因?yàn)槊總€(gè)工作循環(huán)通常會(huì)產(chǎn)生多個(gè)值。這與通常使用多極的電機(jī)有關(guān)。與由轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)一一對(duì)應(yīng)地、但通常稍微不準(zhǔn)確地確定曲軸位置相疊加和/或相組合，因此可以十分準(zhǔn)確地確定一定的曲軸位置。
[0012]這種信號(hào)、優(yōu)選電機(jī)的一個(gè)相的電壓信號(hào)，允許十分準(zhǔn)確地推斷出曲軸的準(zhǔn)確的角位置。特別地，通過(guò)最好在組裝時(shí)對(duì)電機(jī)和曲軸進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，可以使得上升邊沿的過(guò)零點(diǎn)、下降邊沿的過(guò)零點(diǎn)、最小值或最大值作為值與曲軸位置例如上止點(diǎn)相關(guān)聯(lián)。
[0013]優(yōu)選地，轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)的有代表性的部分包括最小值、最大值、斜率和/或閾值。視要確定哪個(gè)曲軸位置而定，可以獨(dú)特地和/或特別明辨地探測(cè)各種不同的部分。
[0014]有利地是，通過(guò)測(cè)量所述值的兩個(gè)產(chǎn)生時(shí)刻之間的時(shí)間差，并且與在該時(shí)間差期間經(jīng)過(guò)的曲軸角度進(jìn)行運(yùn)算，由此來(lái)檢測(cè)曲軸的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)。采用這種方式還可以通過(guò)可在電機(jī)上截取的信號(hào)獲知轉(zhuǎn)速本身，由此不再需要具有相應(yīng)傳感器的傳感輪。
[0015]有利地，通過(guò)在最初的工作循環(huán)中比較(Abgleich)轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)來(lái)確定曲軸位置，并且在接下來(lái)的工作循環(huán)中通過(guò)對(duì)所述值的出現(xiàn)予以計(jì)數(shù)來(lái)確定曲軸位置。因?yàn)橛写硇缘霓D(zhuǎn)速曲線(xiàn)通常在內(nèi)燃機(jī)啟動(dòng)時(shí)產(chǎn)生，所以特別地在此可以確定曲軸位置。隨后可以簡(jiǎn)單地借助于對(duì)所出現(xiàn)的值的計(jì)數(shù)來(lái)推斷出希望的曲軸位置。例如，如果該值在曲軸每轉(zhuǎn)一圈就出現(xiàn)三次，那么所希望的曲軸位置就在所述值先后出現(xiàn)六次之后產(chǎn)生。
[0016]有利的是，相的電壓信號(hào)通過(guò)電機(jī)的多個(gè)勵(lì)磁器產(chǎn)生，其中，這些勵(lì)磁器之一與其余的勵(lì)磁器不同地地構(gòu)造，從而曲軸每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，電壓信號(hào)的由該勵(lì)磁器產(chǎn)生的部分在曲軸位置正好有一次具有所述值。如果所述值在曲軸每轉(zhuǎn)一圈都出現(xiàn)多次，當(dāng)使用多極的電機(jī)時(shí)就是這種情況，那么對(duì)應(yīng)于曲軸位置的所述值就必須借助于與已知的有代表性的曲線(xiàn)的比較來(lái)確定。如果相應(yīng)的勵(lì)磁器即相應(yīng)的極稍微改變，那么信號(hào)的由其產(chǎn)生的部分的幅度也會(huì)發(fā)生改變。因此可以更輕易地識(shí)別出屬于所希望的曲軸位置的所述值。然而，為此需要改變電機(jī)，這可能是不希望發(fā)生的。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的計(jì)算單元、例如機(jī)動(dòng)車(chē)的控制器尤其采用編程技術(shù)被設(shè)計(jì)用于實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0018]軟件形式地實(shí)施所述方法也是有利的，因?yàn)檫@會(huì)導(dǎo)致十分低的成本，尤其是當(dāng)所使用的控制器還被用于其它目的進(jìn)而本來(lái)就存在時(shí)。用于提供計(jì)算機(jī)程序的合適的數(shù)據(jù)載體特別地為軟盤(pán)、硬盤(pán)、閃存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。也可以通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)(因特網(wǎng)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)等)下載程序。
[0019]本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)方案由說(shuō)明書(shū)和所附的附圖得出。
[0020]不言而喻，以上提及的和接下來(lái)還要解釋的特征不僅可以用在各給定的組合中，而且可以用在其它組合中，或單獨(dú)使用，而不脫離本發(fā)明的范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0021]借助于附圖中的實(shí)施例示意性地解釋本發(fā)明，以下將參照附圖對(duì)其予以詳述。
[0022]圖1示意性地示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的、具有用于確定轉(zhuǎn)速的傳感器的傳感輪；
圖2示出了起動(dòng)內(nèi)燃機(jī)時(shí)在工作循環(huán)期間的轉(zhuǎn)速曲線(xiàn)；
圖3a至3c示例性地示出了單相電機(jī)與相應(yīng)的信號(hào)曲線(xiàn)和可能的曲軸位置；
圖4示例性地示出了三相電機(jī)的信號(hào)曲線(xiàn)與可能的曲軸位置。
【具體實(shí)施方式】
[0023]在圖1中示意性地示出了傳感輪20和相應(yīng)的感應(yīng)式的傳感器10，比如在現(xiàn)有技術(shù)中將它們用于確定轉(zhuǎn)速。傳感輪20在此通常與內(nèi)燃機(jī)的曲軸固定地相連，并且傳感器10被位置固定地安裝在合適的位置。
[0024]通常由鐵磁材料制成的傳感輪20具有齒22，在兩個(gè)齒22之間有間隔21地將這些齒布置在外側(cè)。在外側(cè)上的一位置，傳感輪20具有規(guī)定齒數(shù)長(zhǎng)度的間隙23。該間隙23用作用于識(shí)別傳感輪20的絕對(duì)位置的參考標(biāo)記。
[0025]傳感器10具有條形磁鐵11，在該條形磁鐵上安裝有軟磁性的極針12。該極針12又