[发明专利]用于凸轮轴的齿轮和使用这种齿轮的同步方法

说明书

提出了形成用于凸轮轴位置传感器的靶的齿轮。它包括圆形主体，该圆形主体具有两个相对的主面，并且在其圆周上设有齿。所述系列齿包括八个齿，对于给定的第一轮旋转方向，每个齿具有上升沿和下降沿，并且两个相邻的齿由一个凹部隔开。作为上升沿或下降沿的第一类型的沿均匀地分布在齿轮外周。除了一个凹部外的其余凹部的角长度大于或等于Arctan(Lbas/R)°CAM，其中R是半径，并且Lbas是用于检测低水平的两个齿之间的最小距离，并且除了一个齿外的其余齿的角长度大于或等于Arctan(Lhaut/R)°CAM，Lhaut是使得能够实现检测的齿的最小长度。

本申请涉及用于凸轮轴的齿轮和使用这种齿轮的同步方法。

技术领域

在四冲程内燃机的一个工作循环中，需要精确地知道曲轴的位置才能同步各种动作，比如燃料喷射、火花塞操控、气门正时（distribution）构件的管理等。这使得能够优化燃烧效率并降低燃料消耗和有害排放。换言之，内燃机应进行同步（定相）才能确定和优化在气缸中燃烧燃料的最佳时刻，从而优化排放、消耗等。

发动机的同步或定相通常通过组合来自曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器的信息来实现，曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器检测靶，例如齿轮上的齿。

为此，曲轴通常包括齿轮或曲轴靶，其通常包括沿其圆周规则分布的一组齿（例如，36至120个齿），并且其齿由称为CRK传感器的传感器来检测。与曲轴成一体的齿轮包括没有齿的基准部分，其形式为一个凹口或一个长齿，也称为术语GAP（间隙），该术语在下文中使用。通过检测齿在传感器前方通过并对在发动机旋转期间从GAP开始的齿数进行计数，可以知道曲轴在曲轴的一圈360°上的位置，换言之，360°CRK，曲轴旋转角度用°CRK表示。

因此，带有齿的曲轴靶呈现不对称性，也称为标志（signature），由使得能够知道发动机位置与360°CRK相差的标记产生。然而，（对于所谓的四冲程发动机的）一个发动机循环在曲轴的两次完整旋转上发生，因此知道曲轴角位置不足以确定发动机相对于一个发动机循环的位置。

于是，已知将从曲轴的旋转获得的信息与对应于凸轮轴的角位置信息相结合，曲轴带动凸轮轴以2的减速比旋转，使得当曲轴进行两次完整旋转时凸轮轴进行一次完整旋转。因此，附加的凸轮轴信息使得能够确定正确的定相，即使得能够确定地知道每个气缸处于燃烧循环中的何处，并且其还包括齿轮，该齿轮的齿由相应的传感器检测。凸轮轴的旋转角度用°CAM表示，因此可得，360°CAM旋转相当于720°CRK。于是，通过在凸轮轴上定位齿轮（其本身也具有旋转不对称性），与曲轴位置信息交叉的相应信息使得能够精确地推断发动机循环的状态。

凸轮轴传感器接收到的一系列信号称为CAM，通常不规则，但遵循已知的轮廓，从而使得能够更精确地知道气缸在发动机中的位置。

已知的同步方法在于，在每个GAP处，将凸轮轴传感器接收到的信息与存储在计算机中的理论信息进行比较。如果这些信息相似，则可识别GAP和发动机位置。

因此，在每次发动机起动时，在与凸轮轴的轮状态检测相结合地检测到曲轴GAP时发动机被同步。

为了降低发动机的燃料消耗以及污染排放，越来越多地使用可变气门正时（缩写为VVT，针对英语名称“Variable Valve Timing”，即具有可变计划的气门正时）发动机技术，根据该技术，使进气凸轮轴和/或排气凸轮轴的角位置变化，以在气缸中引起排气再循环。

对于这样的发动机，已知使用安装在凸轮轴端部的齿轮类型的靶（称为CAM靶），其包括这样的齿的排布：使得能够知道（利用来自曲轴位置的信息）每个活塞在相应气缸中的位置。

主要使用两种技术来实现旨在与CAM靶相关联的CAM传感器，即：