[发明专利]相角检测装置以及使用该装置的内燃机阀正时控制设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种被配置以检测至少两个旋转轴之间的旋转相位差的相角检测装置，特别涉及一种在内燃机阀正时控制设备中使用的相角检测装置，所述内燃机阀正时控制设备被配置以根据引擎操作条件来变化地控制引擎阀正时，例如，进气阀关闭正时(IVC)和进气阀打开正时(IVO)和/或排气阀关闭正时(EVC)和排气阀打开正时(EVO)。

背景技术

近些年来，已提出并开发了各种适合内燃机的可变阀正时控制(VTC)系统的相角检测装置。在第6-299876号日本专利临时公开(以下，称为“JP6-299876”，)中公开了一种所述相角检测装置。在JP6-299876中，配备有相角检测器的可变阀正时控制系统在安装在进气阀侧的VTC装置中作为示例。VTC系统包括：相位改变机构，被配置以通过根据引擎操作条件(诸如引擎速度和/或引擎负荷)来改变凸轮轴到引擎曲柄轴的相对相位而变化地调整引擎阀正时(IVO和IVC)；以及相角检测装置，被配置以检测凸轮轴到曲柄轴的相对旋转相位差，并向相位改变机构输出驱动信号(基于检测的相对旋转相位差和它的期望值的反馈信号)。

相角检测装置包括：曲柄角传感器(或曲柄轴位置传感器)，检测曲柄轴的旋转角；凸轮角传感器(或凸轮轴位置传感器)，检测凸轮轴的旋转角；以及控制器，被配置以基于来自这些传感器的传感器信号来检测曲柄轴与凸轮轴之间的相对旋转相位差。

存在各种适合曲柄角传感器和凸轮角传感器中的每一个的旋转角传感器，例如，电磁拾取类型、磁阻元件类型、光元件类型等。

发明内容

假设将电磁拾取旋转角传感器用作曲柄角传感器，通常，拾取类型的曲柄角传感器包括：基本为盘形的曲柄标靶(target)，其安装在引擎曲柄轴上，并具有多个形成于外围的标靶突起(就像外部锯齿)；以及曲柄角检测元件，被配置以通过拾取多个标靶突起来检测曲柄轴的旋转位置和旋转速度并向控制器产生检测的信号。通过类似的方式，假设将电磁拾取旋转角传感器用作凸轮角传感器，例如，拾取类型的凸轮角传感器包括：三个标靶突起，其安装在凸轮轴上并沿圆周彼此等距离地间隔开；以及凸轮角检测元件，其位于接近凸轮轴处，并被配置以通过拾取所述三个标靶突起中的每一个来检测凸轮轴的旋转位置，并向控制器产生检测的信号。

以下描述的是一种用于检测凸轮轴到曲柄轴的相对旋转相位差的方法。关于从曲柄角传感器产生的曲柄角脉冲信号，作为示例，假设每10°曲柄角(CA)产生一个脉冲信号，并且每120°CA另外设置缺失的外部锯齿部分(即，缺失的标靶突起)，从而每120°CA产生与缺失的锯齿部分相应的曲柄角传感器信号(例如，零输出或没有脉冲信号输出)。每120°CA产生的、与缺失的锯齿部分相应的曲柄角传感器信号输出用作曲柄角基准位置(简言之，曲柄角基准)。另一方面，关于从凸轮角传感器产生的凸轮角脉冲信号，假设由于安装在凸轮轴上并沿圆周彼此等距离地间隔开的所述三个标靶突起中的两个邻近标靶突起之间的角(即，120度)而每120°凸轮角产生一个脉冲信号。每120°凸轮角(因为凸轮轴对于每两次曲柄轴旋转将旋转一次，所以每120°凸轮角相应于每240°曲柄角)产生的、与所述三个标靶突起中的每一个相应的凸轮角传感器信号输出用作凸轮角基准位置(简言之，凸轮角基准)。因此，对于每240°CA仅更新一次凸轮角基准位置(凸轮角基准)。通过将检测到先前提到的凸轮角基准的正时(通常以曲柄角表示)与先前提到的曲柄角基准进行比较，可计算凸轮相角(换言之，凸轮轴到曲柄轴的相对旋转相位差)。更具体地说，基于检测的曲柄角基准来计算参考凸轮角基准(在没有相位改变的情况下产生的)，然后，计算检测的凸轮角基准与计算的参考凸轮角基准的偏离。将该偏离确定为凸轮相角(换言之，凸轮轴到曲柄轴的相对旋转相位差)。例如，当实际检测的凸轮角基准与参考凸轮角基准相比相位超前了60度时，控制器确定凸轮轴到曲柄轴的相对旋转相位是60度的相位超前。