專利名稱：用于在曲軸傳感器故障時運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在曲軸傳感器故障時運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法，其中內(nèi)燃機(jī)具有至少兩個凸輪軸，并且由取自凸輪軸的信號推導(dǎo)出內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或位置，并且還涉及一種實(shí)施該方法的裝置。
背景技術(shù)：
在當(dāng)今的機(jī)動車中重要的是，精確地確定內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，因?yàn)樵搮?shù)會輸入到機(jī)動車的大量控制和調(diào)整過程中。通常，從曲軸的旋轉(zhuǎn)速度中推導(dǎo)出該轉(zhuǎn)速，該曲軸通過在燃燒過程中產(chǎn)生的機(jī)械能量來驅(qū)動。曲軸在此由曲軸傳感器來探測,該曲軸傳感器檢測曲軸的轉(zhuǎn)速和位置。該信號通過合適的傳感器提供，該信號作為用于內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或位置的量度標(biāo)準(zhǔn)在控制設(shè)備中進(jìn)行評估。同時確定內(nèi)燃機(jī)的噴射和點(diǎn)火時間點(diǎn)?！ぴ谇S傳感器信號失靈或故障時，控制設(shè)備切換為曲軸應(yīng)急運(yùn)行，其中內(nèi)燃機(jī)的位置由凸輪軸的位置來決定，該凸輪軸同樣由曲軸來驅(qū)動。用于該曲軸應(yīng)急運(yùn)行的前提條件是，凸輪軸相對于曲軸固定在確切的位置中，以便能精確地確定內(nèi)燃機(jī)的位置。因此凸輪軸不能再用于在內(nèi)燃機(jī)的不同運(yùn)行范圍調(diào)整凸輪軸，因此會使內(nèi)燃機(jī)的排氣特性變差。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，給出一種方法和一種裝置，用來在曲軸傳感器故障或失靈時運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)，其中在曲軸應(yīng)急運(yùn)行時也能改善內(nèi)燃機(jī)的排氣特性。按本發(fā)明，所述目的通過以下方式得以實(shí)現(xiàn)僅應(yīng)用所述第一凸輪軸用來確定所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或位置，而第二凸輪軸在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整，以便調(diào)整在所述內(nèi)燃機(jī)的由所述第二凸輪軸驅(qū)動的進(jìn)氣閥或排氣閥上能改變的閥傳動裝置。其優(yōu)點(diǎn)是，內(nèi)燃機(jī)的在曲軸應(yīng)急運(yùn)行期間確定的轉(zhuǎn)速或位置可只通過唯一一個凸輪軸可靠且精確地來確定。此外，還可借助第二凸輪軸來調(diào)整可變的閥打開時間。通過第二凸輪軸的旋轉(zhuǎn)可改善內(nèi)燃機(jī)的排氣特性，其中還可在曲軸應(yīng)急運(yùn)行期間保留排氣特性的積極影響。調(diào)整閥打開時間的匹配使得內(nèi)燃機(jī)的效率提高，這可實(shí)現(xiàn)功率和轉(zhuǎn)矩獲取或節(jié)約燃料。有利的是，第一凸輪軸相對于由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動的曲軸占據(jù)參考位置，并且相對于所述曲軸以預(yù)先給定的傳動比進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其中所述凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由凸輪軸傳感器來探測。調(diào)整參考位置引起了 使凸輪軸的運(yùn)動關(guān)于曲軸的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)固定且明確的配屬，因此從中能夠可靠地確定內(nèi)燃機(jī)的位置。在一種變型中，位于相對于所述曲軸的參考位置中的第一凸輪軸打開和/或關(guān)閉所述內(nèi)燃機(jī)的所述排氣閥，而被加載旋轉(zhuǎn)的第二凸輪軸打開和/或關(guān)閉所述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣閥。在調(diào)整凸輪軸時，進(jìn)氣閥和排氣閥控制時間根據(jù)轉(zhuǎn)速來改變，以便在所有的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都能實(shí)現(xiàn)盡量有效的汽缸填充。減少廢氣的期望效果僅通過凸輪軸的旋轉(zhuǎn)就已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)，該凸輪軸控制進(jìn)氣閥。因此，凸輪軸足以用來調(diào)整可變化的閥傳動裝置。在一種設(shè)計(jì)方案中，在使用多于兩個凸輪軸的情況下，僅所述第一凸輪軸保持在相對于所述曲軸的參考位置中，而其余的凸輪軸在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)槌送馆嗇S以外，其它所有凸輪軸都用來操縱進(jìn)氣閥或排氣閥，所以能實(shí)現(xiàn)可變化的閥傳動裝置的最佳調(diào)整，這一點(diǎn)體現(xiàn)在在曲軸應(yīng)急運(yùn)行期間內(nèi)燃機(jī)的改善的排氣特性上。在應(yīng)用多個凸輪軸時，不僅調(diào)整進(jìn)氣凸輪軸，而且調(diào)整排氣凸輪軸，其控制著內(nèi)燃機(jī)的排氣閥。此外，排氣凸輪軸的這種調(diào)整還能附加地實(shí)現(xiàn)改變內(nèi)部的廢氣再循環(huán)，其形式是氧化氮排放的下降。此外，進(jìn)氣和排氣凸輪軸的同時調(diào)整還可提高進(jìn)氣閥或排氣閥在其打開時間方面的重疊的可能性，這還可更好地優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)中的氣流。此外，根據(jù)由所述凸輪軸傳感器探測的內(nèi)燃機(jī)轉(zhuǎn)速和/或位置，所述凸輪軸在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整。因?yàn)橥馆嗇S的調(diào)整會引起改變相對于曲軸的旋轉(zhuǎn)角度，并且其與內(nèi)燃機(jī)的獲知的轉(zhuǎn)速有關(guān)，所以在曲軸應(yīng)急運(yùn)行的情況下，旋轉(zhuǎn)角度可根據(jù)借助第一凸輪軸確定的轉(zhuǎn)速來測定。在一種改進(jìn)方案中，在調(diào)整其旋轉(zhuǎn)角度時，由所述曲軸驅(qū)動的所述凸輪軸從其相對于所述曲軸預(yù)先給定的位置中移位，以便改變所述內(nèi)燃機(jī)的所述進(jìn)氣閥或排氣閥的控制時間。該調(diào)整能簡單地以機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谇S和凸輪軸之間設(shè)置有液壓的相位調(diào)整 器，該相位調(diào)整器為了實(shí)現(xiàn)力傳遞而定位在每個凸輪軸的端部上。在另一種實(shí)施方式中，所述第二凸輪軸在所述第二凸輪軸的調(diào)整范圍內(nèi)在兩個固定預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)角度之間進(jìn)行調(diào)整。由此降低了用于相位調(diào)整器的控制成本。此調(diào)整范圍典型地是60°凸輪軸。可選地，所述第二凸輪軸無級地在所述凸輪軸的調(diào)整范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。盡管控制復(fù)雜，但在凸輪軸進(jìn)行無級調(diào)整時，能夠舒適地對內(nèi)燃機(jī)的不同運(yùn)行狀態(tài)做出反應(yīng)，并因此有利地調(diào)整內(nèi)燃機(jī)的排氣特性。本發(fā)明的改進(jìn)方案涉及一種用于在曲軸傳感器故障時運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的裝置，其中所述內(nèi)燃機(jī)具有至少兩個凸輪軸，并且由取自凸輪軸旋轉(zhuǎn)的信號測得所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或位置。為了在曲軸應(yīng)急運(yùn)行期間也能改善內(nèi)燃機(jī)的排氣特性，僅應(yīng)用所述第一凸輪軸用來確定所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速，并且還存在使所述第二凸輪軸在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整的器件，以便調(diào)整在所述內(nèi)燃機(jī)的由所述第二凸輪軸驅(qū)動的所述進(jìn)氣閥或排氣閥上可變化的所述閥傳動裝置。通過該系統(tǒng)，即使在曲軸應(yīng)急運(yùn)行期間也可改善內(nèi)燃機(jī)的排氣特性。在一種構(gòu)造方案中，所述第一和第二凸輪軸在其各自旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方面由控制設(shè)備來控制，其中所述控制設(shè)備與所述凸輪軸傳感器相連接，所述控制設(shè)備將所述第一凸輪軸調(diào)整到相對于所述曲軸的參考位置中，所述凸輪軸傳感器探測所述第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述控制設(shè)備從其中確定了所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速和/或位置，并且根據(jù)測得的所述內(nèi)燃機(jī)的轉(zhuǎn)速來觸發(fā)與所述第二凸輪軸相連接的調(diào)整裝置，以用來旋轉(zhuǎn)所述第二凸輪軸的旋轉(zhuǎn)角度。除了僅借助一個凸輪軸來精確地確定內(nèi)燃機(jī)的位置或轉(zhuǎn)速以外，在曲軸應(yīng)急運(yùn)行期間也可借助第二凸輪軸來調(diào)整可變化的閥打開時間。通過優(yōu)化新鮮空氣和燃料之間的比例，通過第二凸輪軸的旋轉(zhuǎn)可改善內(nèi)燃機(jī)的排氣特性，其中在曲軸應(yīng)急運(yùn)行期間也可保持對排氣特性的積極影響。在此使用適合的調(diào)整機(jī)構(gòu)作為調(diào)整元件，其以電或液壓的方式工作，并且該調(diào)整簡單地以機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)，并且其為了實(shí)現(xiàn)力傳遞而定位在每個凸輪軸的端部上。


本發(fā)明允許大量實(shí)施例。借助在附圖中圖示詳細(xì)闡述了其中一個實(shí)施例。其中 圖I示出了具有4個凸輪軸的V形內(nèi)燃機(jī)的原理結(jié)構(gòu)；
圖2以原理圖示出了曲軸傳感器和凸輪軸傳感器在圖I中的V形內(nèi)燃機(jī)中的布置；
圖3示出了具有凸輪軸調(diào)整器的凸輪軸。
具體實(shí)施例方式相同的特征用相同的附圖標(biāo)記來標(biāo)出。圖I示出了 V形的內(nèi)燃機(jī)I的原理圖。在此，內(nèi)燃機(jī)I的汽缸2呈V形地設(shè)置在兩個平面3、4中，其中曲軸5定位在這兩個平面3、4的交叉處上。每個平面3、4都典型地稱為工作臺(Bank)。每個汽缸2都設(shè)置有一個或多個進(jìn)氣閥6和排氣閥7。新鮮空氣和燃料通過進(jìn)氣閥6輸送到內(nèi)燃機(jī)I的各個汽缸2中，而汽缸2的燃燒產(chǎn)物以廢氣的形式借助排氣閥7從內(nèi)燃機(jī)I中排出。汽缸2的第一平面3的進(jìn)氣閥6與第一凸輪軸8相連，而第一平·面3的排氣閥7由第二凸輪軸10驅(qū)動。類似地，汽缸2的第二平面4的進(jìn)氣閥通到第三凸輪軸9處，而第二平面4的排氣閥7與第四凸輪軸11共同工作。在每個凸輪軸8、9、10、11上為每個閥2設(shè)置有未詳細(xì)示出的偏心凸輪(突起)。因?yàn)橥馆嗇S圍繞著自己的軸線旋轉(zhuǎn)，其中通過借助凸輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成短距的縱向運(yùn)動，所以打開了屬于凸輪的進(jìn)氣閥6或排氣閥7。在凸輪繼續(xù)旋轉(zhuǎn)的情況下，閥6、7又通過閥彈簧19 (圖3)關(guān)閉。在曲軸5上，在一端部上設(shè)置有形式為齒輪的轉(zhuǎn)速傳感器輪12，這一點(diǎn)在圖2中在描畫出的內(nèi)燃機(jī)I的旁邊示出。該轉(zhuǎn)速傳感器輪12具有確定數(shù)量的、由鐵或鋼制成的輪齒13，它們連續(xù)地設(shè)置在轉(zhuǎn)速傳感器輪12的外周上并且被一個空缺或多個空缺14中斷。與轉(zhuǎn)速傳感器輪12相對地設(shè)置曲軸傳感器15，其探測輪齒和空缺14，其中磁場被輪齒13中斷，曲軸傳感器15借助磁體將該磁場撐開，由此交流電壓感應(yīng)到曲軸傳感器15的線圈中，該線圈將該感應(yīng)電流傳輸給控制設(shè)備16以用于進(jìn)行評估。曲軸傳感器輪12的空缺14表示曲軸5結(jié)束了一轉(zhuǎn)，其中汽缸2的一工作循環(huán)結(jié)束。在每個凸輪軸8、9、10、11上設(shè)置凸輪軸傳感器輪17，該凸輪軸傳感器輪在圖2中只是在凸輪軸9的例子上示出。該凸輪軸傳感器輪17同樣具有輪齒，該輪齒由空缺中斷。當(dāng)然，凸輪軸傳感器輪17不是像曲軸傳感器輪12 —樣不同地，所述曲軸傳感器輪具有60-2個輪齒，而凸輪軸傳感器輪17在此實(shí)施例中只有3個輪齒。凸輪軸8、9、10、11通過未詳細(xì)示出的傳動裝置由曲軸5驅(qū)動,其中該傳動裝置具有這樣的傳動比，即凸輪軸8、9、10、11旋轉(zhuǎn)得僅為曲軸5的一半快。為了通過凸輪軸8、9、10、11來改變進(jìn)氣閥或排氣閥的控制時間，各個凸輪軸8、9、IOUl相對于曲軸5以一定的角度旋轉(zhuǎn)。凸輪軸8、9、10、11的調(diào)整與內(nèi)燃機(jī)I的轉(zhuǎn)速相關(guān)地來實(shí)現(xiàn)，并意味著進(jìn)氣閥或排氣閥6、7的打開相對于曲軸5的曲柄角進(jìn)行改變。為此，例如使用液壓的凸輪軸調(diào)整器20，如其在圖3中結(jié)合凸輪軸9進(jìn)行描述。如已闡述的那樣，傳動裝置的齒輪21使凸輪軸9轉(zhuǎn)動。同樣與控制設(shè)備16相連接的并且由控制設(shè)備來觸發(fā)的凸輪軸調(diào)整器20將凸輪軸9的位置朝向齒輪21移位，從而閥2遲早關(guān)閉，因此可提高內(nèi)燃機(jī)I的效率。進(jìn)氣閥或排氣閥的打開時間的重疊尤其會從根本上影響內(nèi)燃機(jī)I的性能。具有較小重疊的內(nèi)燃機(jī)I在低轉(zhuǎn)速時具有更高的轉(zhuǎn)矩。通過較大的重疊可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)I的更高的最大功率?，F(xiàn)在如果確定曲軸傳感器5提供了明顯有故障的輸出信號或根本不再提供信號，則控制設(shè)備16切換到所謂的曲軸應(yīng)急運(yùn)行中，借助該曲軸傳感器不僅確定內(nèi)燃機(jī)I的轉(zhuǎn)速，而且還確定其位置。在此曲軸應(yīng)急運(yùn)行中，內(nèi)燃機(jī)I的四個凸輪軸8、9、10、11中的一個被帶到相對于曲軸5的參考位置。在本實(shí)施例中，這是凸輪軸11，其控制汽缸2的第二平面4的排氣閥7。通過該參考位置，在凸輪軸11和曲軸5的運(yùn)動之間產(chǎn)生了固定的關(guān)聯(lián)，由此可確切地確定馬達(dá)位置。在該凸輪軸11上在一端部上設(shè)置有凸輪軸傳感器輪17，其與凸輪軸傳感器18對置(圖2)。同時，設(shè)計(jì)成霍爾傳感器的曲軸傳感器15的磁場通過凸輪軸傳 感器輪17的各個輪齒改變，其作為信號傳輸至控制設(shè)備16，該控制設(shè)備從此信號中推導(dǎo)出內(nèi)燃機(jī)I的轉(zhuǎn)速和位置。其余的三個凸輪軸8、9、10可供使用，它們不必用來確定內(nèi)燃機(jī)I的速度和轉(zhuǎn)速，由此內(nèi)燃機(jī)I的排氣特性可通過調(diào)整兩個進(jìn)氣凸輪軸8、9和其余的排氣凸輪軸10來改善。由于以所述方式和方法使用多個凸輪軸，所以可調(diào)整進(jìn)氣和排氣控制時間，它們在內(nèi)燃機(jī)I的所有轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都可實(shí)現(xiàn)盡量有效的汽缸填充。
權(quán)利要求
1.一種在曲軸傳感器故障時運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法，其中所述內(nèi)燃機(jī)(1)具有至少兩個凸輪軸(8、9、10、11)，并且由取自所述凸輪軸(8、9、10、11)的信號推導(dǎo)出所述內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和/或位置，其特征在于，僅應(yīng)用所述第一凸輪軸(11)用來確定所述內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和/或位置，而第二凸輪軸(8、9、10)在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整，以便調(diào)整在所述內(nèi)燃機(jī)(1)的由所述第二凸輪軸(8、9、10)驅(qū)動的進(jìn)氣閥或排氣閥(6、7)上能改變的閥傳動裝置。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一凸輪軸(11)相對于由所述內(nèi)燃機(jī)(I)驅(qū)動的所述曲軸(5)占據(jù)參考位置，并且相對于所述曲軸(5)以預(yù)先給定的傳動比進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，其中所述凸輪軸(11)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動由凸輪軸傳感器(18)來探測。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，位于相對于所述曲軸(5)的參考位置中的所述第一凸輪軸(11)打開和/或關(guān)閉所述內(nèi)燃機(jī)(1)的所述排氣閥(7)，而被加載旋轉(zhuǎn)的第二凸輪軸(8、9、10)打開和/或關(guān)閉所述內(nèi)燃機(jī)(1)的所述進(jìn)氣閥(6)。
4.按權(quán)利要求1、2或3所述的方法，其特征在于，在使用多于兩個凸輪軸(8、9、1O、11)的情況下，僅所述第一凸輪軸(11)保持在相對于所述曲軸(5)的參考位置中，而所述其余的凸輪軸(8、9、10 )在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，根據(jù)由所述凸輪軸傳感器(18)探測的內(nèi)燃機(jī)(1)轉(zhuǎn)速和/或位置，所述凸輪軸(8、9、10)在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整。
6.按權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在調(diào)整其旋轉(zhuǎn)角度時，由所述曲軸(5)驅(qū)動的所述凸輪軸(8、9、10)從其相對于所述曲軸(5)預(yù)先給定的位置中移位，以便改變所述內(nèi)燃機(jī)(1)的所述進(jìn)氣閥或排氣閥(6、7)的控制時間。
7.按上述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二凸輪軸(8、9、10)在所述第二凸輪軸(8、9、10)的調(diào)整范圍內(nèi)在兩個固定預(yù)設(shè)的旋轉(zhuǎn)角度之間進(jìn)行調(diào)整。
8.按權(quán)利要求I至6中至少一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述第二凸輪軸(8、9、10)無級地在所述凸輪軸(8、9、10)的調(diào)整范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。
9.一種用于在曲軸傳感器故障時運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的裝置，其中所述內(nèi)燃機(jī)(1)具有至少兩個凸輪軸(8、9、10、11)，并且由取自凸輪軸旋轉(zhuǎn)的信號測得所述內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和/或位置，其特征在于，僅應(yīng)用所述第一凸輪軸(11)用來確定所述內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和/或位置，并且還存在使所述第二凸輪軸(8、9、10)在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整的器件(16、20)，以便調(diào)整在所述內(nèi)燃機(jī)(1)的由所述第二凸輪軸(8、9、10)驅(qū)動的所述進(jìn)氣閥或排氣閥(6、7)上可變化的所述閥傳動裝置。
10.按權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述第一和第二凸輪軸(8、9、10、11)在其各自旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方面由控制設(shè)備(16)來控制，其中所述控制設(shè)備(16)與所述凸輪軸傳感器(18)相連接，所述控制設(shè)備將所述第一凸輪軸(11)調(diào)整到相對于所述曲軸(5)的參考位置中，所述凸輪軸傳感器探測所述第一凸輪軸(11)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，所述控制設(shè)備(16)從其中確定了所述內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和/或位置，并且根據(jù)測得的所述內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速來觸發(fā)與所述第二凸輪軸(8、9、10)相連接的調(diào)整裝置(20)，以用來旋轉(zhuǎn)所述第二凸輪軸(8、9、10)的旋轉(zhuǎn)角度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種在曲軸傳感器故障時運(yùn)行內(nèi)燃機(jī)的方法，其中所述內(nèi)燃機(jī)(1)具有至少兩個凸輪軸(8、9、10、11)，并且由取自所述凸輪軸(8、9、10、11)的信號推導(dǎo)出所述內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和/或位置。為了在曲軸應(yīng)急運(yùn)行期間也能改善內(nèi)燃機(jī)的排氣特性，僅應(yīng)用所述第一凸輪軸(11)用來確定所述內(nèi)燃機(jī)(1)的轉(zhuǎn)速和/或位置，而第二凸輪軸(8、9、10)在其旋轉(zhuǎn)角度方面進(jìn)行調(diào)整，以便調(diào)整在所述內(nèi)燃機(jī)(1)的由所述第二凸輪軸(8、9、10)驅(qū)動的進(jìn)氣閥或排氣閥(6、7)上能改變的閥傳動裝置。
文檔編號F02D41/22GK102791964SQ201180014495
公開日2012年11月21日 申請日期2011年3月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月19日
發(fā)明者C.德林格, E.皮奇, U-M.內(nèi)夫策 申請人:羅伯特·博世有限公司