现在参看这些附图,其中图示只是出于举例说明某些典型实施例 的目的,而非限制这些实施例,图l描绘了根据本发明公开的一个实 施例而构造的一种混合驱动系统10。所描绘的混合驱动系统10包括 发动机20、曲轴25、
电动机30、
变速器组件40、靶轮组件70、曲轴
位置传感器60和
输出轴90。发动机20和电动机30与变速器组件40 协同操作。变速器组件40可接收来自发动机20、电动机30、输出轴 90或其子组合的功率;变速器组件40还可将功率传递给发动机20、 电动机30、输出轴90或其子组合。本发明公开的这个实施例将电动 机30的功率通过变速器组件40而提供给发动机20,以便使曲轴25 旋转。曲轴25是发动机20的一个构件,其用于将功率来回转换至发
20和变速器组件40之间的靶轮组件70;然而,应该懂得耙轮组件70 可被任何能够对曲轴25的旋转位置进行定量测量的装置所替换。曲 轴位置传感器("传感器,,)60
定位在靶轮组件70中,从而传感器60 可测量与曲轴25的位置相关联的旋转数据。
数据采集模
块50与传感 器60相通,以采集由传感器60收集的任何数据。
图2根据本发明公开的一个实施例描绘了在耙轮组件70、传感器 60和数据采集模块50之间的相互作用。数据采集模块50可包含数据 处理器55,或者其可简单地包含端口或通至端口的联接,位于系统外 部的装置通过该端口可采集数据。耙轮组件70包含连接在靶轮轴74 上的靶轮72。靶轮轴74以这样一种方式而连接在变速器组件40和曲 轴25上,即曲轴25的任何旋转都会使靶轮72产生基本匹配的或按 比例的旋转。
图3描绘了根据本发明公开的一个典型实施例的靶轮组件70的 内部工作。传感器60与耙轮72互相作用,从而传感器60可收集与 靶轮72的各个旋转相关的详细数据。本发明公开的这个特殊的实施 例显示使用了多个高出靶轮的指示器76,其与
磁性的曲轴位置传感器 60协同操作。磁性传感器可用于检测定位在传感器附近的金属物质上 的变化。当耙轮旋转时,各个单独的凸起式指示器76在传感器60中 产生脉冲,并且将脉冲中继至数据采集模块50上。在这个特殊的实 施例中,靶轮72包含没有指示的空白部分78。这个特殊的实施例省 略两个凸起式指示器76,并且该区域保持与靶轮72的主体齐平。空 白部分78用作旋转标志,从而在特定的脉冲之间可区分开任何对采 集的数据的后续处理。如之前所述,靶轮组件70连接在曲轴25上,
转。在这个特殊的实施例中,曲轴25以这种定时方式而连接在靶轮 组件70上,即空白部分78与处于
上止点位置的发动机20的标志气 缸相关联。当靶轮72旋转经过空白部分78时,发动机控制装置可对 发动机功能进行定时,使其与相对于空白部分78的己知位置,即发 动机的标志气缸的上止点位置的后续旋转读数相符。可针对己知的气 缸位置进行校准的功能包括岡门定时、火花定时和燃料喷射器定时。 虽然这个优选的实施例是利用凸起式指示器76来描绘的,但是可使 用许多不同的指示形式,包括替代凸起式指示器76的凹陷、替代凸 起式指示器76的切口、光学可识别的条带或其它图案、或任何其它 来
转轮或
转轴的能够被转换成数据流的指示形式。空白部分78在这 个实施例中用作标志指示器,然而,本领域中的技术人员还应该懂得 可使用任何非对称的或非完全重复的指示器图案排列来创造标志指 示。
因为标志气缸的定时可能与靶轮72相关联,所以其余气缸的定 时也可与靶轮72相关联。多个曲轴位置可结合单个凸起式指示器76 进行使用,并与发动机20的多个气缸的己知定时相关联。这样,靶 轮组件70可用于对发动机的气缸功能的控制。
靶轮72用于控制针对发动机20的发动机功能;然而,特定的车 辆中的制造差异可能
叠加起来而使凸起式指示器76相对于曲轴25的 角度位置,并从而相对于上止点位置的预期的标志气缸而产生位置变 化。这些变化来源包括靶轮轴74至曲轴25的连接、靶轮72至靶轮 轴74的连接、凸起式指示器76在靶轮72上的成形差异、由于发动 机20的旋转中所产生的系统
张力而引起的
应力所造成的混合驱动系 统10的构件变形、或者是传感器60或数据采集模块50的操作上的 变化。这些变化可能采用整个靶轮72对曲轴25的差异形式,其指示 每个凸起式指示器偏离位置达一定的量,并且这些变化还可采用特定 的凸起式指示器76对靶轮72的形式和由空白部分78产生的标志形 式。无论采用何种形式,这些变化都可能有损于发生在发动机20中 的燃烧循环的才喿作,其与气缸位置是相关的。因此,如果针对整个靶 轮72的曲轴误差因素或针对各个单独的凸起式指示器76的曲轴误差 因素被发动机控制装置利用以改进发动机定时,那么这是很有利的。 这样,由传感器60自靶轮组件70中获取的曲轴位置数据,其可用于 提高发动机20的性能。
如之前提到的那样, 一个可能降低靶轮组件70相对于曲轴25的 位置
精度的变化来源是混合驱动系统10的构件变形,其是由于发动 机20的操作中所产生的系统张力所引起的应力而造成的。在给定的 发动机速度下,这些作用力某些将始终存在,但是稳定的。然而,其
它变形引起的作用力是可变的,并且可能降低任何曲轴误差因素计算
的精度。这种可变作用力的一个主要示例是由发动机20的操作所造 成的燃烧力。当燃料-空气混合物在气缸室内燃烧时,会发生猛烈的反 应。这种燃烧反应是可变的,并且可能受到许多因素的影响,包括但 不局限于燃料成分、车辆高度、发动机20的调整设置和发动机
机体 的
温度。因为燃烧反应的高度可变的性质,通过使用发动机20的燃 烧以使发动机旋转到某一角速度,切断所有至发动机的燃料,并随着 发动机在没有加注燃料功率的情况下减速时获取来自靶轮组件70的 测量数据,从而执行己知的技术来计算曲轴误差因素。虽然这种方法 消除了来自耙轮72数据测量的燃烧反应力,但是这种测试必须包括 靶轮组件在稳定速度下将采取的插值方法。如之前提到的那样,由于 发动机20的旋转所引起的系统张力只是在稳定或几乎稳定的速度下 才是稳定的。己知试验的数据测量包含与发动机20的减速相关联的 误差,并且只在特定的发动机速度下产生曲轴25的快照。在稳定或 接近稳定的发动机速度下,在没有任何燃料应用于发动机20的情况 下,计算曲轴误差因素的方法具有消除任何与发动机20的减速相关 联的误差的优势,并且容许对在恒定的发动机速度下所进行的一系列 数据测量进行统计处理。
电动机例如混合驱动系统10中的电动才几30,其产生用于使曲轴 25在稳定或接近稳定的发动机速度下旋转的电势。如之前所述,变速 器组件40容许功率在几个方向上进行传递。在这个特殊的实施例中, 电动机30为变速器组件40提供功率,其则通过曲轴25而为发动机 20提供功率。这样,可在没有任何燃料应用于发动机20的情况下, 在选择的角速度范围内驱动曲轴25,并且可利用从靶轮组件70中测 量到的数据来计算针对那种稳定的发动机速度下的曲轴误差因素。虽 然这个实施例在未加注燃料的情况下,利用作为混合驱动系统10的 一部分而提供的电动机30来驱动曲轴25,但是应该懂得相同的方法 可被由其它装置所利用,例如通过在制造环境中将电动机连接在发动机20和耙轮组件70的组合上而反向驱动发动机,或者在车辆应用中, 通过将车辆联接至某些测试设备例如测功器(dynamometer)上而反向 驱动发动机,这些测试设备可用于使
车轮在外部动力下旋转,并通过
主减速器和变速器而反向驱动发动机。另外,通过在车辆惯性
滑行期 间经由变速器而反向驱动发动机可获得稳定状态的未加注燃料的发 动机旋转。另外,在混合驱动配置中可通过电动机和变速器
齿轮组来 保持反向驱动的发动机速度。
图4显示了根据本发明公开的一个实施例的曲轴误差因素的测 试。电动机30用于将发动机20和曲轴25驱动至选定的角速度。理 想的选定的角速度是基于测试数据进行选择的,以执行曲轴误差因素 的计算。没有任何控制系统能够在完全精确的速度下运转,并且必须 确定某些可接受的误差容限,在这误差范围内,测试凝:据仍可精确地 代表在稳定的角速度下的试运行。在这个特殊的实施例中通过限定有 待运行测试程序所处的选定的角速度范围而利用这个误差容限。 一旦 曲轴25的速度通过等于或超过最小的测试速度而进入选定的角速度 范围,那么就将曲轴位置数据采集或标记为测试数据。 一旦测试已经 开始,就限定了相关的曲轴位置数据的测试周期。测试数据的收集持 续直至测试周期达到限定的测试时间而终止时为止,或者直至角速度 数据落到所选定的角速度范围之外。限定的测试时间可按照逝去的秒 数、曲轴转数、所获取的数据样本或任何其它时间度量进行设定。在 测试由于数据落到所选定的角速度范围之外而结束的情况下,可使用 或丢弃在测试结束之前所釆集的数据。所收集的数据与未加注燃料的 发动机的受控速度相对应,之后处理这些数据以确定曲轴误差因素。
行的曲轴误差因素测试。图5代表其中发动机20利用燃料使曲轴25 加速经过所选定的角速度范围,并且在达到
阈值燃料截止速度时,切 断发动机20的燃料供给下的测试过程。在这个加速周期,如之前所 述,混合驱动系统10的构件遭遇到由于燃烧过程而引起的可变变形。
在发动机被切断所有燃料供给时,之后曲轴朝着所选定的角速度范围
减速。在某些点,电动机30可控制地使曲轴25通过变速器组件40 而旋转,并且将曲轴25保持在所选定的角速度范围内。虽然燃烧过 程不再对混合驱动系统10的构件施加作用力,但是与该过程相关联 的变形并不立即结束。对于某些过渡周期,在切断燃料之后,变形持 续对混合驱动系统10具有可观的影响。在本发明公开的这个特殊的 实施例中,当限定过渡周期开始于燃料切断事件,并运行达到某个设 定的持续时间时,从测试时间所收集的数据中确定的曲轴误差因素, 其将更为精确。所有在过渡周期进行的数据测量都可忽略,并且测试 周期直至过渡周期结束才开始。这样,燃烧可用于使曲轴25加速, 而没有相关的作用力引起不精确的测试结果。
类似于图5中所示的测试,图6代表了其中发动机20利用燃料 使曲轴25加速到某个阈值燃料截止速度下的测试。这个阈值燃料截 止速度可在选定的角速度范围之下或之内。当达到阈值燃料截止速度 时,切断发动机20的燃料供给,并且通过电动才几30应用功率以4吏曲 轴25旋转。如之前论述的那样,在切断燃料之后限定一个过渡周期 以容许加注燃料的加速所引起的变形被耗散,这是很有利的。如之前
论述的测试中,限定了测试周期,在测试周期内测量曲轴位置邀:据, 并用于计算与发动机20更有效的操作相关联的曲轴误差因素。虽然 图5和图6代表了其中发动机20和电动机30在分开的
相位阶段使曲 轴加速下进行测试的典型的实施例,但是应该注意,任何功率源组合 可用于使曲轴加速,只要在测试时间开始之前切断发动机的燃料供给 即可。
当处理器55存在时,可对处理器55编制程序,以执行数据采集 时的各种功能,包括但不局限于原始数据的存储、
曲柄误差值的计算、 确定这些曲柄误差值和所选定的角速度的相关性、确定发动机20的 每个气缸的曲柄误差值相对所选定的角速度的相关性、数据的过滤和
数据的认证,曲柄误差值是作为在传感器60所收集的数据和由设计或查询值所产生的预期的位置点之间的差异而计算的。
上面已经就某些优选实施例和其改型而描述了本发明公开。技术 人员通过阅读和理解本
说明书可想起其它改型和变化。因此,本发明 公开并不局限于作为被认为是实现本发明公开最佳模式而公开的特 殊的实施例,相反本发明公开将包括落在附属
权利要求范围内的所有 实施例。