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滑动 凸轮轴圆筒位置感测

阅读：169发布：2021-04-13

专利汇可以提供滑动凸轮轴圆筒位置感测专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种用于感测滑动凸轮轴的凸轮轴圆筒位置的系统和方法包括具有至少一个凸轮轴圆筒的至少一个滑动凸轮轴以及设置在至少一个凸轮轴圆筒中的至少一个移位槽。提供了至少一个致动器，用于接合旋转的滑动凸轮轴上的至少一个移位槽并且移动至少一个凸轮轴圆筒的位置，并且提供了至少一个传感器，用于检测至少一个凸轮轴圆筒的移动位置，其中凸轮轴圆筒包括位置识别特征。，下面是滑动凸轮轴圆筒位置感测专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于感测滑动凸轮轴的凸轮轴圆筒位置的系统，包括：
具有至少一个凸轮轴圆筒的至少一个滑动凸轮轴；
设置在所述至少一个凸轮轴圆筒中的至少一个移位槽；
用于接合所述至少一个移位槽并移动所述至少一个凸轮轴圆筒的位置的至少一个致动器；以及
用于检测所述至少一个凸轮轴圆筒的所述移动位置的至少一个传感器。
2.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个滑动凸轮轴是进气凸轮轴。
3.根据权利要求1所述的系统，其中至少一个滑动凸轮轴是排气凸轮轴。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述进气凸轮轴具有两个滑动凸角，每个滑动凸角具有两个凸轮轴圆筒。
5.根据权利要求3所述的系统，其中所述排气凸轮轴具有两个滑动凸角，每个滑动凸角具有一个凸轮轴圆筒。
6.根据权利要求4所述的系统，其中两个致动器用于移动所述两个进气凸轮轴滑动凸角的位置。
7.根据权利要求5所述的系统，其中两个致动器用于移动所述两个排气凸轮轴滑动凸角的位置。
8.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个传感器为霍尔效应传感器。
9.根据权利要求2所述的系统，其中所述进气凸轮轴位置可以在高升程、低升程和停用位置之间移动。
10.根据权利要求3所述的系统，其中所述排气凸轮轴位置可以在高升程与停用位置之间移动。

说明书全文

滑动凸轮轴圆筒位置感测

技术领域

[0001] 本发明总体上涉及用于内燃机的凸轮轴位置感测系统，并且更具体地涉及一种基于圆筒特征直接感测滑动凸轮轴圆筒位置的系统和方法。

背景技术

[0002] 内燃机包括可以由至少一个凸轮轴的凸轮进行致动的进气阀和排气阀。在一些构造中，凸轮轴是由具有至少一个凸轮轴圆筒的滑动凸轮轴凸角构成。每个凸轮轴圆筒构造成每个汽缸选择至少两个移动位置。滑动凸轮轴凸角被旋转地锁定，但是可以在基轴上沿轴向移动，该基轴如同内燃机上的标准凸轮轴那样受到控制和驱动。

[0003] 内燃机上固定有至少一个致动器单元，用于使每个滑动凸轮轴凸角移位。特别地，致动器单元的至少一个致动器销可操作以选择性地接合在滑动凸轮轴凸角的凸轮轴圆筒的周边上彼此相对地对称布置的移位凹槽。当凸轮轴旋转时，选择致动器销以移入凸轮轴圆筒的移位凹槽中，这使得滑动凸轮凸角沿着凸轮轴轴线移动到不同的轴向位置中。当滑动凸轮轴凸角移动位置时，可以使与其相关联的进气阀和/或排气阀以不同方式被致动，而这又将会使发动机操作变得不同。

[0004] 为了确保发动机操作的充足的性能和可靠性，重点在于知晓在发动机的整个操作范围内滑动凸轮轴凸角(特别是凸轮轴圆筒)的状态和位置。因此，需要一种在发动机操作期间随时确定滑动凸轮轴圆筒的位置的可靠装置。

发明内容

[0005] 一个或多个示例性实施例通过一种提供用于滑动凸轮轴圆筒位置感测的系统和方法来解决上述问题。更具体地，公开了涉及一种基于圆筒特征直接感测滑动凸轮轴圆筒位置的系统和方法的示例性实施例。

[0006] 根据示例性实施例的一个方面，一种基于圆筒特征直接感测滑动凸轮轴圆筒位置的系统包括具有至少一个凸轮轴圆筒的至少一个滑动凸轮轴。根据示例性实施例的又一方面包括设置在至少一个凸轮轴圆筒中的至少一个移位槽。并且，另一方面包括至少一个致动器，用于接合至少一个移位槽并移动至少一个凸轮轴圆筒的位置。并且，示例性实施例的又一方面包括用于检测至少一个凸轮轴圆筒的移动位置的至少一个传感器。

[0007] 在示例性实施例的又一方面，其中至少一个滑动凸轮轴是进气凸轮轴。并且在另一方面，其中至少一个滑动凸轮轴是排气凸轮轴。并且在其他方面，其中进气凸轮轴具有两个滑动凸角，每个滑动凸角具有两个凸轮轴圆筒。在又一个方面，其中排气凸轮轴具有两个滑动凸角圆筒，每个滑动凸角圆筒具有两个凸轮轴圆筒。

[0008] 在根据该示例性实施例的另一方面，其中两个致动器用于移动两个进气凸轮轴滑动凸角的位置。在又一方面，其中两个致动器用于移动两个排气凸轮轴滑动凸角的位置。并且在另一方面，其中至少一个传感器为霍尔效应传感器。

[0009] 在示例性实施例的又一方面，其中进气凸轮轴位置可以在高升程、低升程和停用(也称为主动燃料管理(AFM))位置之间移动。并且在根据该实施例的又一方面，其中排气凸轮轴位置可以在高升程与停用(AFM)位置之间移动。

[0010] 在另一方面，一种用于感测滑动凸轮轴的凸轮轴圆筒位置的方法包括旋转具有至少一个凸轮轴圆筒的至少一个滑动凸轮轴。

[0011] 仍然根据该示例性实施例，该方法包括启动至少一个致动器，用于接合至少一个凸轮轴圆筒中的至少一个移位槽，以移动该至少一个凸轮轴圆筒的位置。又一方面包括使用至少一个传感器检测至少一个滑动凸轮轴的至少一个凸轮轴圆筒的移动位置。

[0012] 并且在根据示例性实施例的其他方面，其中检测包括跟踪至少一个凸轮轴圆筒的指示高升程、低升程或停用(AFM)凸轮轴圆筒位置中的至少一个的特征。

[0013] 在根据示例性实施例的又一方面，其中检测包括跟踪至少一个凸轮轴圆筒的指示高升程、低升程或停用凸轮轴圆筒位置中的至少一个的至少一个移位槽。并且在其他方面，其中检测包括使用霍尔效应传感器来跟踪至少一个凸轮轴圆筒的至少一个移位槽。

[0014] 根据示例性实施例的另外其他方面还包括响应于启动至少一个致动器，当至少一个凸轮轴圆筒保持在未移动位置时执行至少一个补救动作。并且在另一方面，其中补救动作是将至少一个其他凸轮轴圆筒恢复到至少一个凸轮轴圆筒的未移动位置。

[0015] 又一方面还包括设置故障码和维修指示灯。并且在一个其他方面，其中启动包括启动两个致动器以移动至少一个凸轮轴圆筒的位置。在其他方面，其中旋转包括进气滑动凸轮轴和排气滑动凸轮轴。

[0016] 并且在另一方面，其中检测进气滑动凸轮轴的移动位置包括高升程、低升程和停用位置。并且在又一方面，其中检测排气凸轮轴的移动位置包括高升程和停用位置。附图说明

[0017] 在下文中将结合以下附图来描述本示例性实施例，其中相同的附图标记表示相同的元件，并且

[0018] 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构造的图示；

[0019] 图2是根据示例性实施例的各方面的具有移位致动器的进气滑动凸轮轴构造的图示；

[0020] 图3是根据示例性实施例的各方面的具有移位致动器的排气滑动凸轮轴构造的图示；

[0021] 图4是根据示例性实施例的各方面的具有移位致动器和检测传感器的滑动凸轮轴盖的图示；

[0022] 图5a是根据示例性实施例的各方面的处于高升程位置的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0023] 图5b是根据示例性实施例的各方面的处于高升程到低升程位置的转变的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0024] 图5c是根据示例性实施例的各方面的处于低升程位置的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0025] 图5d是根据示例性实施例的各方面的处于低升程到停用位置的转变的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0026] 图5e是根据示例性实施例的各方面的处于停用位置的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0027] 图6a是根据示例性实施例的各方面的处于停用位置到低升程位置的转变的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0028] 图6b是根据示例性实施例的各方面的处于低升程位置的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0029] 图6c是根据示例性实施例的各方面的处于低升程到高升程位置的转变的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0030] 图6d是根据示例性实施例的各方面的处于高升程位置的进气滑动凸轮轴的凸角的图示；

[0031] 图7a是根据示例性实施例的各方面的具有移位槽和位置跟踪线的进气凸轮轴圆筒的表面区域视图的图示；

[0032] 图7b是根据示例性实施例的各方面的在检测进气凸轮轴圆筒的位置时的位置传感器输出的图表；

[0033] 图7c是根据示例性实施例的各方面的具有移位槽和位置跟踪线的排气凸轮轴圆筒的表面区域视图的图示；

[0034] 图7d是根据示例性实施例的各方面在检测排气凸轮轴圆筒的位置时的位置传感器输出的图表；以及

[0035] 图8是根据示例性实施例的使用凸轮轴圆筒特征来进行滑动凸轮轴圆筒位置感测的算法的图示。

具体实施方式

[0036] 下面的详细描述在本质上仅仅是示例性的，并不意图限制实施例或其应用和用途。此外，并不意图受到在前面的背景技术或下面的详细描述中提出的任何理论的限制。

[0037] 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10的进气和排气滑动凸轮轴构造的图示。可以理解的是，该4缸实施例仅仅是示例性的，并且滑动凸轮轴圆筒位置感测的构思可以应用于其他多缸发动机构造，例如5缸、6缸、8缸、9缸或12缸，而不会超出本发明的范围。

[0038] 发动机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，发动机10包括进气滑动凸轮轴12和排气滑动凸轮轴14。为了移动进气滑动凸轮轴12和排气滑动凸轮轴14的位置，至少一个致动器16设置成与凸轮轴选择性地连通，并由例如发动机控制模块(未示出)等控制模块来控制打开和关闭。具体到本实施例，发动机10包括多个致动器(16a-16f)，其中当由控制器控制时，致动器(16a-16d)可操作以移动进气滑动凸轮轴12，而致动器(16e-16f)可操作以移动排气滑动凸轮轴14。

[0039] 现参考图2，进气滑动凸轮轴12包括两个滑动凸角18和20。每个滑动凸角(18、20)包括两个凸轮轴圆筒。根据示例性实施例，凸轮轴圆筒22和24固定在滑动凸角18上，而凸轮轴圆筒26和28固定到滑动凸角20。参照滑动凸角18的放大图，包括了高升程位置29、低升程位置30和停用位置31。高升程位置29是指每当进气滑动凸轮轴12在此位置旋转360°时进气阀(34a-40a)打开到最大位置。低升程位置30是指每当进气滑动凸轮轴12旋转360°时进气阀打开到小于最大位置的水平，而停用位置31是指每当进气滑动凸轮轴12旋转360°时进气阀完全没有被打开。进气滑动凸轮轴12还包括用于至少保持滑动凸角之间的间距的管件轴颈32。

[0040] 现参考图3，排气滑动凸轮轴14包括两个滑动凸角42和44。每个滑动凸角(42、44)包括一个凸轮轴圆筒。根据示例性实施例，凸轮轴圆筒46固定在滑动凸角42上，而凸轮轴圆筒48固定到滑动凸角44。参照滑动凸角42的放大图，根据示例性实施例，仅包括了高升程位置47和停用位置50。如上所述，滑动排气凸角42的高升程位置和停用位置分别用于将排气阀(34b-40b)打开到最大位置或者完全不打开排气阀。阀34b和40b仅可操作以打开到高升程位置，而阀36b和38b在高升程位置47和停用位置50可操作。根据示例性实施例，其需要启动至少两个移位致动器来移动滑动凸轮轴(12、14)的凸角(18、20、422、44)。

[0041] 现参照图4，提供了根据示例性实施例的各方面的具有移位致动器(16a-16f)和位置检测传感器52的滑动凸轮轴盖54的图示。滑动凸轮轴盖54盖住进气滑动凸轮轴12和排气滑动凸轮轴14以免它们受到外部环境污染物的影响，并挡住发动机操作所产生的溅起的油污。位置检测传感器52在滑动凸轮轴盖54中靠近至少一个移位槽设置，这样使得至少一个凸轮轴圆筒(例如凸轮轴圆筒(22、24))的位置可由位置检测传感器52检测到(见18)。位置检测传感器52可以是在适合于发动机环境的位置检测中使用的类型，包括但不限于霍尔效应传感器。

[0042] 参照图5a，示出了根据示例性实施例的各方面的在被移位致动器(16a-16b)移动之前处于高升程位置29的进气滑动凸轮轴12的凸角18的图示。凸角18包括凸轮轴圆筒22和24，每个圆筒分别具有至少一个移位槽56和58。当由发动机控制器(未示出)控制打开时，移位致动器(16a-16b)可操作以接合凸轮轴圆筒(22、24)的至少一个移位槽(56、58)。

[0043] 当进气滑动凸轮轴12朝向方向60旋转时，移位致动器16a或16b可以被控制打开以分别接合至少一个移位槽56或58，从而使得进气滑动凸轮轴12的凸角18在方向62上沿着凸轮轴轴线移动。位置检测传感器52连续地检测凸轮轴圆筒(22、24)的位置并将该位置传送到发动机控制器。

[0044] 现参照图5b和图5c，当移位致动器16a接合移位槽56时，凸角18在方向62上沿着凸轮轴轴线移动，从而使得进气阀64从高升程位置29转变到低升程位置30。另外，位置检测传感器52现在检测到凸轮轴圆筒(22、24)上的指示传送到发动机控制器的低升程位置30的不同特征。

[0045] 现参照图5d和图5e，当移位致动器16a被控制为再次接合移位槽56时，使得凸角18在方向62上沿着凸轮轴轴线移动，从而使得进气阀64从低升程位置30转变到停用位置31。另外，位置检测传感器52现在检测到凸轮轴圆筒(22、24)上的指示停用位置31的不同特征。
根据该示例性实施例，位置检测传感器52检测到凸角18的高升程位置29(而不是凸轮轴圆筒(22、24)的不同特征)来指示从低升程位置30到停用位置31的转变。可以理解的是，凸轮轴圆筒(22、24)或凸角18可以构造成包括指示到停用位置31的转变的附加特征，而不会超出本发明的范围。

[0046] 现参照图6a和图6b，当移位致动器16b被控制为接合移位槽58时，使得凸角18在相对方向62上沿着凸轮轴轴线移动，从而使得进气阀64从停用位置31转变到低升程位置30。另外，位置检测传感器52再次检测到凸轮轴圆筒(22、24)上的指示低升程位置30的不同特征。

[0047] 现参照图6c和图6d，当移位致动器16b被再次控制为接合移位槽58时，使得凸角18在相对方向62上沿着凸轮轴轴线移动，从而使得进气阀64从低升程位置30转变到高升程位置29。另外，位置检测传感器52现在检测到凸轮轴圆筒(22、24)上的指示高升程位置29的不同特征。可以理解的是，根据示例性实施例的各方面，进气滑动凸轮轴12和排气滑动凸轮轴14的凸角以与凸角18的移动相一致的方式移动到各个位置。

[0048] 参考图7a，提供了根据示例性实施例的各方面的具有圆筒表面70、移位槽72和位置跟踪线(74、76、78)的进气凸轮轴圆筒22的表面区域视图的图示。凸轮轴圆筒表面70的形式为金属材料，当凸轮轴圆筒22旋转时，该金属材料能够被合适的感测装置(例如但不限于霍尔效应传感器)检测到。可以理解的是，我们将使用合适的感测装置来检测凸轮轴圆筒的独特特征，以便识别出滑动凸轮轴(12、14)的不同位置。因此，当位置检测传感器52感测到圆筒表面70时，高输出信号将被发送到发动机控制器，而当检测到移位槽72时，低输出信号将被发送到发动机控制器。

[0049] 参照图7b，提供了根据示例性实施例的各方面的指示进气凸轮轴圆筒22的位置的位置检测传感器52的输出的图表。图表线74a涉及位置跟踪线74，并且指示出进气滑动凸轮轴12处于高升程位置29，这使得在凸轮轴旋转时进气阀打开到最大位置。图表线76a涉及位置跟踪线76，并且指示出进气滑动凸轮轴12处于低升程位置30，这使得在凸轮轴旋转时进气阀打开到小于最大位置的水平。图表线78a涉及位置跟踪线78，并且指示出进气滑动凸轮轴12处于停用位置31，这使得在凸轮轴旋转时进气阀处于关闭位置。因此，这三条不同的图表线(74a-78a)可以用来随时确定进气滑动凸轮轴或其凸角的位置。

[0050] 现参照图7c，提供了根据示例性实施例的各方面的具有圆筒表面80、移位槽82和位置跟踪线(84、86)的排气凸轮轴圆筒46的表面区域视图的图示。图7d呈现了指示出排气凸轮轴圆筒46的位置的位置检测传感器52的输出的图表。图表线84a涉及位置跟踪线84，并且指示出排气滑动凸轮轴14处于高升程位置47，这使得在凸轮轴旋转时排气阀打开到最大位置。图表线86a涉及位置跟踪线86，并且指示出排气滑动凸轮轴12处于停用位置50，这使得在凸轮轴旋转时排气阀处于关闭位置。因此，这两条不同的图表线(84a-86a)可以用来随时确定排气滑动凸轮轴或其凸角的位置。

[0051] 现参照图8，提供了根据示例性实施例的使用凸轮轴圆筒特征来进行滑动凸轮轴圆筒(12、14)的位置感测的算法100的图示。在方框110处，过程开始于旋转具有至少一个凸轮轴圆筒的至少一个滑动凸轮轴(12、14)并检测凸轮轴圆筒的当前位置。在方框120处，过程继续进行：启动至少一个致动器(16a-16f)，用于接合至少一个凸轮轴圆筒中的至少一个移位槽，以移动该至少一个凸轮轴圆筒的位置。

[0052] 在方框130处，过程继续进行：使用至少一个传感器检测至少一个滑动凸轮轴(12、14)的至少一个凸轮轴圆筒的移动位置。根据示例性实施例，将霍尔效应传感器用于检测至少一个凸轮轴的移动位置。

[0053] 在方框140处，过程继续进行：确定至少一个凸轮轴圆筒是否如控制的那样移动位置。如果确定了至少一个凸轮轴圆筒是如控制的那样移动位置，则过程返回到方框120。

[0054] 在方框150处，过程继续进行：响应于启动至少一个致动器，当至少一个凸轮轴圆筒保持在未移动位置时执行至少一个补救动作。在这种情况下，如果致动器是被控制为将至少一个凸轮轴圆筒位置从高升程移动到低升程并且随后至少一个凸轮轴圆筒没有如控制的那样进行移动，则补救动作将是控制至少一个其他凸轮轴圆筒返回到高升程位置，以与未移动的凸轮轴圆筒同步。换言之，实际上如控制的那样从高升程到低升程移动位置的凸轮轴圆筒将被移回到低升程位置，以便处于与未移动的凸轮轴圆筒相同的状态下。

[0055] 在方框160处，其他补救动作可以包括但不限于在发动机控制器中设置故障码、激活警报和/或点亮指示灯，以警示车辆操作者需要进行维修。

[0056] 详细描述为本领域技术人员提供了用于实施该示例性实施例或多个示例性实施例的便利指引。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。尽管在本发明的前述详细描述中已经呈现出了至少一个示例性实施例，但是应当理解，仍存在有大量的变型。还应该认识到，该示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并不意图以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现本发明的示例性实施例的便利指引。应理解，在不脱离如所附权利要求中阐述的本发明的范围的前提下，可以在示例性实施例中所描述的元件的功能和布置方面作出各种改变。

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滑动凸轮轴圆筒位置感测

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