[发明专利]用于电相位器的致动器轴的位置控制和校准方法

说明书

一种用于控制具有凸轮轴相位器(14)的内燃机中的凸轮轴(12)的角度位置的装置(10)和方法，该凸轮轴相位器(14)用于可控制地改变内燃机的曲轴和凸轮轴(12)之间的相位关系。凸轮轴相位器(14)可由具有致动器轴(18)的电动马达(16)致动，该电动马达(16)通过具有固定调节构件(22)的齿轮减速传动系(20)操作，该固定调节构件(22)在需要相位变化调节时旋转。传感器(30)可产生对应于齿轮减速传动系(20)的固定调节构件(22)的角度位置的信号。发动机控制单元(40)可基于所产生的信号，通过电动马达(16)的操作来调节凸轮轴(12)的位置，以使固定调节构件(22)旋转，所产生的信号对应于固定调节构件(22)的角度位置。

技术领域

本发明涉及检测包括电可变凸轮相位器的内燃机中的凸轮轴的位置，更具体而言，涉及用于具有反馈回路的电操作凸轮相位器的致动器轴的位置控制系统以及校准方法。

背景技术

用于凸轮定相系统的电相位器的操作是如此，使得太阳齿轮或行星齿轮架是固定的，环形齿轮和其它构件与凸轮轴一起旋转，凸轮轴通过齿轮、带或链系统被曲轴驱动。一种控制方法是使用被安装在曲轴上的第一位置传感器和被安装在凸轮轴上的第二位置传感器。在凸轮旋转之后，凸轮的角度位置可通过电子控制单元(ECU)计算，信号可被发送以移动固定构件，从而调节凸轮的相位器角度，例如，参见美国专利第5,680,837号。在美国专利第7,640,907号和美国专利第7,243,627号中可了解到其他控制系统。

美国公开专利申请第2012/0053817号公开了一种用于检测内燃机中的凸轮轴的位置的方法，该内燃机具有凸轮轴相位器，该凸轮轴相位器用于可控制地改变内燃机的曲轴和凸轮轴之间的相位关系；其中，凸轮轴相位器由电动马达致动，包括具有预定齿轮减速比的齿轮减速机构以及用于确定电动马达的旋转位置的旋转位置装置。该方法包括以下步骤：通过使用旋转位置装置产生表示电动马达的旋转位置的旋转位置信号，以确定电动马达的旋转位置；和基于旋转位置信号和齿轮减速机构的齿轮减速比计算凸轮轴的位置。旋转位置装置包括三个霍尔效应传感器、一个被设置在马达定子中的三个电绕组的每个之间的传感器，用于产生表示转子的旋转位置的旋转位置信号。所公开的申请声称此方法也可被用来甚至在每分钟转数(RPM)为零时检测转子的位置，只要发动机控制模块(ECM)仍被通电。此发明进一步声称，通过对应于所附接的谐波齿轮传动单元的数学方程，使用霍尔效应传感器确定凸轮轴的位置消除了对用于确定凸轮轴的位置的单独传感器的需要。尽管所公开的配置可适用于预期目的，但传感器配置的复杂性增加了马达的成本且潜在地导致了有关组件简单性和/或被组装的马达系统的初始化的问题。

发明内容

期望在内燃机最初起动之前，知道齿轮减速传动系的固定构件的位置或固定构件的致动器轴的位置。期望通过凸轮相位器的低成本简单组件能够确定齿轮减速传动系的固定构件的位置或固定构件的致动器轴的位置，该低成本简单组件与齿轮减速传动系的固定构件或固定构件的致动器轴相互作用。期望在发动机旋转之前，使凸轮移动到新位置上，用于改变发动机和车辆的状况以改善启动(时间和刺耳声)并减少排放。因此，知道固定凸轮轴构件的位置允许在最初发动机起动之前对凸轮精确地进行重新定位。

一种用于控制具有凸轮轴相位器的内燃机中的凸轮轴的角度位置的装置和方法，该凸轮轴相位器用于可控制地改变内燃机的曲轴和凸轮轴之间的相位关系。凸轮轴相位器可由具有致动器轴的电动马达致动，该电动马达通过具有固定调节构件的齿轮减速传动系操作，该固定调节构件在需要相位变化调节时旋转。传感器可产生对应于齿轮减速驱传动系的固定调节构件的角度位置的信号。发动机控制单元可基于所产生的信号，通过电动马达的操作来调节凸轮轴的位置，以使固定调节构件旋转，所产生的该信号对应于固定调节构件的角度位置。