相關申請的交叉引證

本申請要求于2015年12月16日提交的韓國專利申請第10-2015-0180134號的優(yōu)先權，其全部內容通過引證結合于此。

本公開涉及發(fā)動機同步裝置及其控制方法，并且具體地，涉及發(fā)動機同步裝置及其控制方法，其中，以檢測來自凸輪傳感器的凸輪信號以及來自曲軸位置傳感器的曲柄信號的方式使多缸發(fā)動機中每個缸的燃料噴射時間和燃料點火時間同步。

背景技術：

在配備有內燃發(fā)動機的車輛的情況下，基于車輛的驅動條件等調節(jié)燃料噴射時間和燃料點火時間。在多缸發(fā)動機的情況下，需要使每個缸的燃料噴射時間和燃料點火時間準確地同步，以便抑制發(fā)動機功率下降以及由于不完全燃燒而可能產生的任何有害氣體排放。

為了進行這種發(fā)動機的同步，需要準確地檢測每個缸的曲軸的旋轉位置。在現有技術中，常規(guī)技術準確地檢測曲軸的旋轉位置。根據常規(guī)技術，采用曲軸位置傳感器和凸輪傳感器以便準確地檢測曲軸的旋轉位置。

曲軸位置傳感器被配置為通過檢測在曲軸的同步回轉體(synchronizationrevolvingbody)上形成的突出形齒，來檢測曲軸的旋轉(rotation)的角度和旋轉(revolution)并且將它們以脈沖型的曲柄信號輸出。凸輪傳感器被配置為通過識別在用于進氣和排氣的凸輪軸的同步回轉體處形成的角度識別突起(angleidentificationprotrusion)來檢測凸輪軸的位置、檢測下降沿時間和上升沿時間，并且將它們作為脈沖型凸輪信號輸出。電子控制單元(ecu)能夠借助于曲柄信號識別每個缸的活塞的位置，并且通過利用凸輪信號識別每個缸的活塞當前定位在哪里。因此，通過使用它們，ecu將調節(jié)每個缸的燃料的噴射時間和點火時間。

技術實現要素：

如在圖1中所示，在使用曲軸位置傳感器檢測曲柄的位置的情況下，可以檢測并判斷在曲軸處同軸形成的傳感器輪210的外周表面上形成的齒220的數量以及缺齒230的數量，以這種方式檢測曲柄的位置。當在發(fā)動機啟動后需要確定曲柄的位置時，由于在駕駛員啟動發(fā)動機后直到發(fā)動機旋轉了一周才能檢測曲柄的準確位置，因此不能進行發(fā)動機同步控制。此外，在曲軸位置傳感器的齒計數出錯或計數沒有實際完成的情況下，發(fā)動機同步可能失敗。

為了解決這種問題，可以使用來自凸輪傳感器的脈沖信號，以這種方式通過快速同步推斷曲柄角度從而進行發(fā)動機同步。

進氣凸輪和排氣凸輪具有相同的形狀，但是它們接合至發(fā)動機時每個凸輪的第一邊緣的位置不同。由于先前已知有關曲軸和進氣凸輪及排氣凸輪接合至發(fā)動機的位置信息，在使用曲軸位置傳感器確定缺齒位置之前，一旦在凸輪360度旋轉至最大之前的時間內識別出任何獨特部分，可以推斷基于凸輪的曲柄的角度。在此，基于凸輪的曲柄角度推斷方法被稱為快速同步。

在該方法中，在使用進氣凸輪信號與排氣凸輪信號之間的至少一個凸輪信號的情況下，如果在對應的凸輪信號處瞬間出現錯誤，那么直到下一個缺齒檢測時間才會可能確定曲柄的位置。

在基于凸輪的快速同步的情況下，缺齒的位置、凸輪信號的電壓電平(voltagelevel)以及電平長度(levellength)的組合是可用的。如果不能保證組合條件的使用方法以及依據組合的有效性，那么基于凸輪同步的同步實際上不會可用。

例如，在不考慮凸輪信號電平的方向，通過檢查信號電平的任何移位識別凸輪的形狀的情況下，發(fā)動機同步可能有錯誤。

由于僅確認信號電平移位而不考慮信號電平的方向(h->l，l->h)并且使用相對于先前電平值的反相值確認電平，以這種方式識別凸輪形狀，可能發(fā)生以上提及的錯誤。如果存在信號電平移位，改變至與先前電平(h)相反的值(l)可能是合適的。在以下條件的情況下可能出現錯誤。

如果識別了先前電平(h)，但是在信號電平移位期間生成新信號電平而沒有檢測錯誤條件，通過簡單地對電平值進行反相，原始凸輪形狀的電平可以變成(h)或ecu正在識別的值的信號電平可以變成l。由于初始的原始凸輪形狀與ecu正在識別的信息彼此不同，可能出現發(fā)動機同步錯誤。

如在圖5中所示，在凸輪邊緣的情況下，如果安裝時間被設為在設計者意圖的缺失區(qū)域之前的齒下降點，那么在以下情況下可能產生錯誤。

可以進行與在缺齒的前端和后端的齒周期相關的曲軸的缺齒位置識別。

在組裝過程期間，利用包括在誤差范圍內的缺齒位置中的凸輪邊緣進行接合，并且在曲柄缺齒區(qū)域之前的齒下降點處進行曲柄信號判斷準備完成。在此，即使已通過缺齒位置判斷條件傳遞了缺齒位置，也不可能識別缺齒點。因此，實際凸輪形狀可以是包括缺齒位置的圖像，但是由于同步是相對于電平長度與包括缺齒處的電平匹配的點而進行，因此通過快速同步獲得的結果可能會有錯誤。

本公開致力于解決以上提及的問題。本公開的目的是提供在確定檢測到缺齒之前從凸輪信號的脈沖形狀推斷曲柄角度，以這種方式能夠快速執(zhí)行發(fā)動機同步的發(fā)動機同步裝置及其方法。

在本公開中，交叉采用排氣凸輪信號和進氣凸輪信號，以這種方式利用凸輪信號在發(fā)動機同步期間可以快速并且準確地進行同步。

本公開的其他目的和優(yōu)點可以通過以下描述理解，并且參考本公開中的實施方式變得顯而易見。另外，對于本公開所屬領域中的技術人員明顯的是，本公開的目的和優(yōu)點可以通過如權利要求及其組合的方式實現。

根據本公開中的實施方式，發(fā)動機同步裝置包括：曲軸位置傳感器，檢測形成在曲軸處的齒和缺齒，以這種方式能夠檢測曲軸的位置；凸輪傳感器，檢測與發(fā)動機旋轉軸同步操作的進氣凸輪和排氣凸輪中的每一個的旋轉的角度相對應的邊緣，以這種方式能夠檢測凸輪的位置；以及控制器，使用來自曲軸位置傳感器的齒檢測信號和來自凸輪傳感器的凸輪信號，以這種方式能夠使發(fā)動機同步，其中，當沒有從曲軸位置傳感器確定缺齒的檢測狀態(tài)時，控制器在進氣凸輪與排氣凸輪之間選擇一個凸輪，并且從所選擇的凸輪的凸輪信號的電壓電平和/或電平長度檢測凸輪信號形狀的獨特部分的位置，以這種方式確定曲軸的位置和凸輪的位置從而進行發(fā)動機同步。

將凸輪信號的電壓電平和電平長度的測量的結果與先前存儲的凸輪的特性值進行比較，以這種方式確定曲軸的位置和凸輪的位置從而進行發(fā)動機同步。

控制器基于凸輪的凸輪信號進行發(fā)動機同步，其中，已首先確定進氣凸輪與排氣凸輪之間的凸輪信號形狀的獨特部分的位置。

在已通過曲軸位置傳感器確定檢測到缺齒的情況下，控制器通過利用對應的缺齒的位置信息進行發(fā)動機同步。

控制器以判斷凸輪信號的電壓電平是否已有效地改變?yōu)橄乱粋€電平的方式來確定是否有效地檢測到電壓電平值。

在不能僅利用通過凸輪傳感器測量的電壓電平和電平長度確定凸輪信號的獨特部分的位置的情況下，可以利用先前測量的電壓電平和電平長度與當前測量的電壓電平和電平長度之間的順序關系確定凸輪信號的獨特部分的位置。

根據本公開中的另一實施方式，在發(fā)動機同步方法中利用曲軸位置傳感器和凸輪傳感器進行發(fā)動機同步，曲軸位置傳感器被配置為通過檢測安裝在曲軸處的齒和缺齒而檢測曲軸的位置，并且凸輪傳感器被配置為通過檢測與發(fā)動機旋轉軸同步操作的進氣凸輪和排氣凸輪中的每一個的旋轉的角度對應的邊緣而檢測凸輪的位置，該發(fā)動機同步方法包括：從進氣凸輪和排氣凸輪中的每一個的凸輪傳感器接收凸輪信號；判斷是否已通過曲軸位置傳感器檢測到曲軸的缺齒；如果沒有確定檢測到曲軸的缺齒，則將有關檢測到的凸輪信號的電壓電平和/或電平長度的信息與先前存儲的凸輪信號的獨特部分的位置信息進行比較，以這種方式確定凸輪位置；并且利用所確定的凸輪位置信息使發(fā)動機同步。

發(fā)動機基于凸輪的凸輪信號同步，其中，在從進氣凸輪和排氣凸輪接收的凸輪信號當中，已首先確定凸輪信號的獨特部分的位置。

在已通過曲軸位置傳感器確定缺齒的檢測的情況下，使用對應的缺齒的位置信息。

根據本公開，由于利用凸輪進行發(fā)動機同步，其中確定與凸輪形狀相關的凸輪信號的獨特部分的位置，以這種方式可以快速地執(zhí)行發(fā)動機同步，因此可以在防止有害氣體生成的同時改進發(fā)動機啟動操作，其中有害氣體可能由于不完全燃燒和發(fā)動機功率劣化而產生。

此外，根據本公開，即使排氣凸輪信號與進氣凸輪信號之間的輸出信號有錯誤，由于可以利用另一凸輪信號快速并準確地確定每個缸的曲柄位置，因此可以改進發(fā)動機啟動操作。

附圖說明

圖1是示出根據本公開的發(fā)動機同步裝置的配置的視圖。

圖2是用于描述根據本公開的發(fā)動機同步裝置的控制方法的流程圖。

圖3是示出根據本公開的形成為半月型(half-moontype)的進氣凸輪和排氣凸輪中的每一個的凸輪信號特性的視圖。

圖4是示出根據本公開的形成為4側面型(4-flanktype)的進氣凸輪和排氣凸輪中的每一個的凸輪信號特性的視圖。

圖5是示出本公開的實例的視圖，其中，當在根據本公開的進氣凸輪處出現錯誤時使用排氣凸輪進行快速同步。

具體實施方式

說明書和權利要求中使用的術語和詞語不應解釋為它們的普通意義或詞典意義?；诎l(fā)明人可以限定術語的適當概念以便以最佳方式描述他/她自己的發(fā)明的原則，術語應解釋為遵從本公開的技術構思的含義和概念。因此，本說明書中描述的實施方式和附圖中示出的結構只是本公開中的一個實施方式，其并不涵蓋本發(fā)明的所有技術構思。因此，應當理解，在提交本申請的時候，可以作出各種改變和修改。此外，會省略本領域中眾所周知的功能和結構的詳細描述以避免不必要地模糊本公開的要點。以下將參考附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例性實施方式。

將參考附圖詳細描述本公開中的實施方式。

圖1是示出根據本公開的發(fā)動機同步裝置的配置的視圖。

如圖1中所示，根據本發(fā)明的發(fā)動機同步裝置可以包括但不限于凸輪傳感器100、曲軸位置傳感器200以及控制器300。

凸輪傳感器100配置為在進氣凸輪和排氣凸輪中的每一個的凸輪軸的旋轉期間檢測凸輪的邊緣，并且將所檢測的邊緣以脈沖型凸輪信號的形式輸出至控制器300，其中脈沖型凸輪信號的電壓相位在高電平(h)和低電平(l)之間反轉。例如，當凸輪110位置高于由虛線表示的線(l1)時，凸輪傳感器100的輸出是高電平(h)，并且當凸輪110位置低于線(l1)時，凸輪傳感器100的輸出是低電平(l)。在此，設置凸輪110以打開和關閉布置在燃燒腔中的進氣閥和排氣閥，并且凸輪軸與曲軸同步旋轉。

曲軸位置傳感器200可以布置在與曲軸同軸設置的傳感器輪210附近。傳感器輪210可以包括沿其外周的多個齒220。曲軸位置傳感器200能夠檢測突出形齒、檢測曲軸的旋轉的角度和旋轉，并且將其結果以脈沖型曲柄信號的形式輸出至控制器300。在此，齒沒有形成在傳感器輪210的整個周向部分，即齒是部分缺失地形成。曲軸位置傳感器200將識別以上部分缺失的齒部分作為缺齒230。

控制器300將從凸輪傳感器100和曲軸位置傳感器200接收凸輪信號和曲柄信號，并且使用所接收的結果確定曲柄位置和凸輪位置?？刂破?00將使用所確定的曲柄位置信息和凸輪位置信息控制高壓燃料泵400、噴射器500以及火花塞600，因此進行控制使發(fā)動機的每個缸的燃料噴射時間和燃料點火時間同步。

更具體地，控制器300將對有關電平、電平長度以及電平長度部分內的缺齒的存在的信息與有關先前存儲的凸輪特性信息的信息進行比較，并且判斷凸輪信號形狀的固有獨特部分，在此期間當基于曲軸的缺齒區(qū)域不確定不使用包含的缺齒的信息時，可以使用有關電平和電平長度的信息識別獨特部分的位置。如果上述識別不可用，則可以借助于所累積的凸輪信號形狀的組合確定獨特部分的位置，以這種方式進行發(fā)動機同步。

凸輪能夠基于固有類型信號的形狀和種類傳輸該信號。圖3示出對應于以上各種類型中的一個的凸輪信號。

由于凸輪110可以在恒定速度旋轉超過360°，從凸輪傳感器100輸出的信號可以劃分為恒定低電平(l)時間和恒定高電平(h)時間。如上所述，凸輪軸能夠與曲軸同步旋轉。當曲軸旋轉兩周時，凸輪將旋轉一周。如圖3所示，因此，能夠進行設置以便使在凸輪信號的低電平時間與高電平時間之間的預設時間檢測凸輪信號的缺齒。

由于在檢測如圖3和圖4所示的凸輪信號的電平分布和電平長度以及曲柄信號的缺齒的時候，有關凸輪信號的電平的信息可能具有固有值，其相對于凸輪的種類和形狀而不同，當曲軸在預設旋轉位置時，可以將在檢測曲柄信號的缺齒的時候的有關所測量的凸輪信號的電平分布和電平長度以及凸輪信號的電平的信息與先前存儲的特性值進行比較，以這種方式可以確定在對應時間的曲柄位置。

根據本公開的發(fā)動機同步裝置的控制器300能夠從進氣凸輪和排氣凸輪中的每一個接收凸輪信號，在它們之間選擇合適的凸輪信號并且基于有關對應的凸輪信號的信息使發(fā)動機同步。

將參考圖2詳細描述根據本發(fā)明的發(fā)動機同步裝置的控制器的控制方法。

控制器300可以從進氣凸輪傳感器和排氣凸輪傳感器中的每一個接收凸輪信號(s10)。凸輪傳感器100可以將凸輪信號傳輸至控制器300，其中凸輪信號的電壓波形基于凸輪110的旋轉在高電平(h)與低電平(l)之間變化。

接下來，控制器300可以判斷是否已從來自曲軸位置傳感器200的曲柄信號檢測到缺齒230的位置(s20)。如圖1所示，一些齒220在傳感器輪210的外周上的預設部分處部分缺失，以這種方式可以形成缺齒230。對應于缺齒的信號與其他部分的信號相比將具有超過2倍的周期，因此可以檢測缺齒230的存在。如果判斷當前沒有檢測到缺齒230的位置，則控制器300將從凸輪信號中搜索任何獨特部分，以便通過僅利用凸輪信號進行發(fā)動機同步。

控制器300可以判斷凸輪信號的電平的方向是否已改變(h->l或l->h)(s30)。在上述情形下，僅確認信號電平的移位并且然后相對于先前電平值確認具有反相值的電平而不考慮信號電平的方向(h->l，l->h)，以這種方式識別凸輪形狀。如果有信號電平移位，那么改變?yōu)榕c先前電平(h)反相的電平(l)可能看起來是合適的，在以下情況下可能出錯。

如果在識別先前電平(h)的狀態(tài)下生成信號電平，但是由于在信號電平移位期間的錯誤而沒有檢測該信號電平，那么通過簡單的對電平值進行反相，原始凸輪形狀的電平將而變成(h)，但是ecu正在識別的信號電平的值是(l)。由于原始凸輪形狀與ecu當前識別的信息不同，可能出現發(fā)動機同步錯誤。

如圖5所示，如果由設計者假設的安裝時間與在凸輪邊緣中的缺失區(qū)域之前的齒下降時間匹配，則在以下情況下可能會出錯。因此，在本公開中，在信號電平的移位之前，必須檢查任何有關方向的任何改變的存在。

接下來，控制器300可以通過分析凸輪信號的電平及其電平長度的變化模式，大致確定凸輪位置(s40)。如上所述，當曲軸在合適的旋轉位置時，在檢測到曲柄信號的缺齒的時候，有關凸輪信號的電平分布和電平長度以及凸輪信號的電平的信息可以具有固有值(獨特部分)，其基于凸輪的種類和形狀而不同。因此，將有關所測量的凸輪信號的電平分布和電平長度的信息與先前存儲的特性值進行比較，以這種方式可以確定在對應的時間的曲柄位置。

在能夠僅利用有關當前測量的凸輪信號的電平以及電平長度的信息確定凸輪信號的獨特部分的情況下，將有關先前測量和累積的凸輪信號的電平和電平長度的信息與有關當前測量的凸輪信號的電平和電平長度的信息之間的任何順序關系，與先前存儲的凸輪信號的獨特部分進行比較，以這種方式可以確定凸輪信號的獨特部分的位置。

例如，在根據本公開的發(fā)動機同步的控制方法的情況下，由于僅使用凸輪信號而不檢測缺齒的位置(凸輪信號)來確定曲柄信號，因此可能出現錯誤，其中，具有相同形狀的凸輪信號的獨特部分的位置是兩個(包括間隙信號的一個獨特部分以及不包括間隙信號的另一個獨特部分)。在這種情況下，將先前測量的獨特部分的位置與當前凸輪信號的電平和電平長度之間的任何順序關系與先前存儲值進行比較，以這種方式可以估計當前的曲柄角度和凸輪位置。

接下來，在應該通過檢測電壓電平和/或電平長度確定曲柄角度和凸輪位置的情況下，控制器300將基于同樣的方式進行發(fā)動機的同步控制(s60)?？刂破?00將控制高壓燃料泵400、噴射器500、火花塞600等。在柴油發(fā)動機等，以這種方式相對于每個缸的燃料噴射時間和燃料點火時間進行同步控制。在柴油發(fā)動機等的情況下，可以通過控制燃料供應時間和點火時間進行同步控制。

具體地，根據本公開的控制器300可以從排氣凸輪傳感器和進氣凸輪傳感器中的每一個接收凸輪信號，從兩個凸輪傳感器中分析凸輪信號，并借助于來自凸輪的凸輪信號出于發(fā)動機同步的目的利用分析的結果，其中，已首先識別凸輪信號的獨特部分的位置。即使在進氣凸輪和排氣凸輪中的任一個的凸輪傳感器有錯誤時，可以通過使用另一個凸輪的凸輪傳感器快速地進行同步控制。

在本公開中，將通過基于順序關系選擇排氣凸輪和進氣凸輪中的任一個的凸輪信號，例如，當檢測了凸輪邊緣時的時間或當可以確定凸輪的位置時的時間，而不是僅利用排氣凸輪和進氣凸輪中的任一個的凸輪信號，來進行發(fā)動機同步。

除了傳感器錯誤，可以采用本公開以確認信號電平的方向以防止信號電平的任何識別錯誤，用于在安裝期間清除信號電平信息的操作之后快速啟動，并且解決在從事安裝時在誤差允許范圍內可能發(fā)生的任何問題。

如圖5中所示，第一間隙信號與信號防抖動部分內的缺齒的位置相關，該間隙信號不能用于發(fā)動機同步。在這種情況下，在如圖5中的實例中，可以在排氣凸輪而不是進氣凸輪處首先確定凸輪信號的獨特部分。使用排氣凸輪的凸輪信號進行快速同步(凸輪同步)，并隨后當檢測了第二間隙信號時，可以通過使用曲柄信號和凸輪信號兩者執(zhí)行完全同步，而進行發(fā)動機同步。

當通過曲軸位置傳感器200確定缺齒230的位置時，控制器300可以以這種方式進行發(fā)動機同步的控制，在第一缺齒位置確定和第二缺齒位置確定的各點處交叉檢查具體的排氣凸輪和進氣凸輪電平，因此確定第一具體的缺齒位置確定時間和第二具體的缺齒位置確定時間(s70)。

圖3是示出在使用半月型凸輪的情況下使用根據本公開的發(fā)動機同步裝置的結果的視圖。

如圖3所示，由于在曲軸信號中的第一缺齒檢測位置處信號無抖動而忽略對應的信號，其不能用于發(fā)動機同步。

在半月型凸輪的情況下，由于凸輪信號的電壓電平的長度對于每個脈沖是相同的，可以通過檢測電壓電平中的任何改變進行基于凸輪的快速同步。如圖3所示，在排氣凸輪信號的情況下，由于凸輪邊緣比進氣凸輪信號更早檢測，并且確定獨特部分可用，發(fā)動機同步使用排氣凸輪的凸輪信號進行發(fā)動機同步，并且在第二檢測缺齒的情況下，將使用凸輪信號和曲柄信號兩者進行完全同步。

圖4是示出在采用4側面型凸輪的情況下使用根據本公開的發(fā)動機同步裝置的結果的視圖。

在4側面型凸輪的情況下，不同于半月型，由于電平長度對于每個脈沖不同，可以使用電壓電平和電平長度兩者檢測凸輪信號的獨特部分的位置。

如圖4中所示，根據本公開的發(fā)動機同步裝置，由于從進氣凸輪首先確定與凸輪形狀相關的凸輪信號的獨特部分的位置，基于進氣凸輪的凸輪信號首先進行快速同步(凸輪同步)。隨后，在檢測到與缺齒的位置相關的間隙信號的情況下，可以通過組合曲柄信號和凸輪信號進行完全同步。

根據本公開的發(fā)動機同步的控制方法的實施方式可以假設車輛發(fā)動機是直接噴射型汽油發(fā)動機而實現。根據本公開的控制方法不限于配備有直接注入型汽油發(fā)動機的車輛?？梢圆捎眠@種控制方法至包括mpi(多點噴射)型發(fā)動機或柴油發(fā)動機的任何種類的發(fā)動機，只要出于發(fā)動機同步的目的可以控制噴射時間和點火時間。

例如，可以采用根據本公開的發(fā)動機同步的控制方法的實施方式至配備有柴油發(fā)動機的車輛。在這種情況下，用于控制發(fā)動機同步的控制器可以借助于控制燃料供應時間和壓縮及點火時間而進行發(fā)動機同步的控制。

盡管已相對于具體實施方式描述了本公開，但對本領域技術人員來說將顯而易見的是，在不背離所附權利要求所限定的本發(fā)明的實質和范圍的情況下，可以作出各種改變和修改。