專利名稱：電子氣門驅(qū)動發(fā)動機系統(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)動機的運轉(zhuǎn)的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
在電子氣門驅(qū)動(EVA)發(fā)動機中，進氣門正時可在逐缸基礎(chǔ)上控制。在一個示例配 置中，可由獨立的氣門控制單元(VCU)控制進氣門，有時被稱為氣門控制器，其通過以 與應(yīng)用火花和燃料正時相同步的方式打開和關(guān)閉進氣門來響應(yīng)來自發(fā)動機控制模塊(ECM) 的氣門正時指令。使用獨立于ECM運行的VCU的一個問題在于在兩個控制模塊之間保持同 步。特別是在運轉(zhuǎn)期間VCU內(nèi)部時鐘會與ECM時鐘發(fā)生時間偏移，造成進氣門控制精度降低。
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。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 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)動機汽缸氣門、可運轉(zhuǎn)地連接至發(fā)動機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 機汽缸氣門的氣門打開和關(guān)閉正時中的至少一個,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。特別地，如果發(fā)動機位置指示信號例如復(fù)合上止點(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 正時與VCU狀態(tài)信號邊緣正時以計算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正時和復(fù)合TDC信號邊緣正時以在VCU中計算同步誤差，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。
單獨或結(jié)合附圖閱讀下面的詳細說明，上述優(yōu)點和其他優(yōu)點以及本發(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)動進氣門的示例發(fā)動機系統(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。
具體實施方式
圖1為顯示了多缸發(fā)動機10的一個汽缸的示意圖，該汽缸可包括在機動車輛的推進 系統(tǒng)中。發(fā)動機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)運動轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。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，起動電機可通過飛輪連接至曲軸40以激活發(fā)動機10的起動運轉(zhuǎn)。
燃燒室30可經(jīng)過進氣道42從進氣歧管44接收進氣，并經(jīng)過排氣道48排出燃燒氣 體。進氣歧管44和排氣道48可選擇性地通過各自的進氣門52和排氣門54與燃燒室30 連通。在一些實施例中，燃燒室30可包括兩個或多個進氣門和/或兩個或多個排氣門。
在本例中，進氣門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連通接收機動車輛的運轉(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(VCT)、可變氣門正時(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進一步詳細討論接口 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)了解該方法可進一步用于僅排氣EVA 系統(tǒng)或進氣和排氣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上游的進氣道內(nèi)的進氣道噴射。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。在一些實施例中，燃燒室 30可替代地或作為補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)動機汽缸中改變提供給燃燒 室30的進氣。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。
在選定的運轉(zhuǎn)模式下，點火系統(tǒng)88可響應(yīng)來自控制器12的點火提前信號SA通過火 花塞92向燃燒室30提供點火火花。盡管顯示了火花點火部件，在一些實施例中，燃燒室 30或者發(fā)動機10的一個或更多其它燃燒室可以具有或不具有點火火花的壓縮點火模式運 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。在一些實施例中，在發(fā)動機10的運轉(zhuǎn)期間，可通過在一個特殊的空燃比下運轉(zhuǎn)發(fā) 動機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，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)、隨機存取存儲器(RAM) 108、?；畲鎯ζ?KAM) 110、 和數(shù)據(jù)總線。控制器12可從連接至發(fā)動機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)計量運轉(zhuǎn)中，MAP傳感器可給出發(fā)動機扭矩的指 示。此外，該傳感器與檢測的發(fā)動機轉(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 文所進一步詳細描述，可利用多種來自不同傳感器的不同脈沖群以確定發(fā)動機系統(tǒng)的不同 控制器的同步。
在一些實施例中，多個遍布發(fā)動機系統(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，在一些實施例中，VCU 140可為微型計算機，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)動機中的一個汽缸，而每個汽缸可 類似地包括其自己的一套進氣門/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)動機系統(tǒng)運轉(zhuǎn)信 息，其可用于控制各自的汽缸的進氣門的氣門運轉(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可向進氣門的驅(qū)動器發(fā)送進氣門控制信號。
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。在一些實施例中，CPS線路202可為雙絞線連接以促進更大
的帶寬并可減少來自外部源的電磁干擾。
在一些實施例中，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)動機速度信號、發(fā)動機負載信號、和ECMTDC計數(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)動機低轉(zhuǎn)速的進氣門打開/進氣門關(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氣門 的氣門模式信號、用于每個進氣門的進氣門打開目標(biāo)角信號、和用于每個進氣門的進氣門 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氣門的氣門 狀態(tài)信號、用于每個進氣門的進氣門打開誤差信號、和用于每個進氣門的進氣門關(guān)閉誤差 信號。
ECM至VCU的接口 142可包括復(fù)合上止點(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，并將在下面進一 步詳細討論。
在一些實施例中，可利用對發(fā)動機的每個汽缸組采用兩個或更多凸輪軸的V型發(fā)動 機配置。通過這種配置，可基于兩個相應(yīng)于各自汽缸組的進氣門的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)動機角度下完成。通過這種方式，可減少 用于完成同步的時間量。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 些實施例中，可基于相應(yīng)于用于控制發(fā)動機汽缸進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是否運轉(zhuǎn)且與ECM同步的狀態(tài)信息。特別地，VCU可計算從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信號進一步詳細描述。
此外，應(yīng)了解，ECM或VCU可比較并計算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 進一步詳細討論。可利用VCU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)點火的信號的接通信號 線路212。可利用接通信號啟動VCU系統(tǒng)，這樣VCU可以在啟動后合適的時間段內(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系統(tǒng)性能監(jiān)測(例如氣門 正時)精確性。在CPS信號線路與車輛CAN連接中的一個或兩者同時退化的情況下，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提供進氣門的運轉(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)部汽缸正時來內(nèi) 部計算脈沖群，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。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施例，其可用于如上所述 的iEVA發(fā)動機系統(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)部時鐘計算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，因為氣門升程的最短持續(xù)時間可基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速 而改變，因此可基于發(fā)動機轉(zhuǎn)速校準(zhǔn)閾值限制。例如，在低發(fā)動機轉(zhuǎn)速時(這樣有效最小 氣門開啟持續(xù)時間可相對于曲軸轉(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，因為進氣門可在點火之前關(guān)閉。另一方面，在 高發(fā)動機轉(zhuǎn)速時(最小氣門開啟持續(xù)時間可相對于曲軸轉(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，因為進氣門可在點火時打 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)動機點火時沒有關(guān)閉。在一些實施例中，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入進氣口 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)部時鐘。通過重新同步VCU和ECM,可改善進氣門控制精確性 并可降低進氣門控制退化。
在514處，該方法可包括調(diào)整進氣門的氣門正時以補償相位移。在一些例子中，可 在逐缸基礎(chǔ)上調(diào)整氣門正時以修正相應(yīng)于獨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。
在一些實施例中，可在VCU而非ECM中確定同步誤差。如果在VCU之中計算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實現(xiàn)所說明的多種行為、運轉(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到此處所描述的實施例的特征與優(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)動機控制系 統(tǒng)的計算機可讀存儲介質(zhì)中。
應(yīng)了解，此處公開的配置與程序?qū)嶋H上為示例性，且這些具體實施例不可認(rèn)定具有 限制意義，因為可能存在多種變形。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。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)動機的系統(tǒng)，包含至少一個帶有發(fā)動機汽缸氣門的汽缸；可運轉(zhuǎn)地連接至發(fā)動機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)動機汽缸氣門的氣門打開正時和關(guān)閉正時中的至少一個；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)動機位置指示信號為復(fù)合上止點信號。
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)部正時的復(fù)合上止點信號的映象。
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)動機為具有不同汽缸組的V型發(fā)動 機，且其中基于多個凸輪軸位置信號生成所述復(fù)合上止點信號，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)動機位置指示信號邊緣正時與狀態(tài)信號邊緣正時同步第二控制 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)動機正時和發(fā)動機位置指示信號的邊緣正時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)，進一步包含配置用于基于同步退化信號調(diào)整發(fā)動機 進氣門正時、發(fā)動機供應(yīng)燃料、和火花點火正時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一步配置用于調(diào)整逐缸基礎(chǔ)上的氣門正時以修正同步誤差。
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一步配置用于調(diào)整發(fā)動機中所有的進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)動機位置指示信號為復(fù)合上止點信號。
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)部正時的復(fù)合上止點信號的映象。
14. 根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，進一步包含基于發(fā)動機位置指示信號和狀態(tài)信號 計算同步誤差，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)動機位置指示信號發(fā)生退化，則所述 方法進一步包括可通過比較內(nèi)部的第一控制器發(fā)動機位置指示信號邊緣正時與狀態(tài)信號 邊緣正時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，則所述方法進一步包括 通過比較第二控制器內(nèi)部的發(fā)動機正時和發(fā)動機位置指示信號的邊緣正時同步第二控制 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)動機位置指示信號和狀態(tài)信號退化，則該方y(tǒng)去進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，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. 一種運轉(zhuǎn)帶有電磁氣門驅(qū)動的多缸內(nèi)燃發(fā)動機的方法，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)動機位置指示為復(fù)合上止點信號。
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)部正時的復(fù)合上止點信號的映象。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中如果所述復(fù)合上止點信號退化，則所述方法 進一步包含通過比較內(nèi)部的第一控制器上止點邊緣正時與所述狀態(tài)信號邊緣正時來同步 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，則所述方法進一步 包含通過比較第二控制器內(nèi)部的發(fā)動機正時與發(fā)動機位置指示信號邊緣正時來同步第二 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)動機位置指示信號和狀態(tài)信號退化， 則所述方法進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，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)動機的控制系統(tǒng)，包含至少一個帶有發(fā)動機汽缸氣門的汽缸、可運轉(zhuǎn)地連接至該發(fā)動機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)動機汽缸氣門的氣門打開和關(guān)閉正時中的至少一個，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