专利名称：无相位传感器识别三缸发动机1缸压缩上止点的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机电控燃油喷射技术，特别涉及一种无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统及方法。
背景技术：
发动机电控燃油喷射系统以其精确的控制和快速的响应，成为当今发动机电控技术的主流。四冲程发动机的电控燃油喷射系统包括ECU (电子控制单元)、传感器和执行器三部分，其中普遍采用磁感应传感器来测量转速信息和曲轴位置信息。磁感应传感器配合脉冲盘以测量曲轴位置，脉冲盘安装在曲轴上，随曲轴转动而转动，脉冲盘有均匀分布的轮齿(通常为60个),但有几个(通常为2个)轮齿空缺,脉冲盘上 的轮齿对磁感应传感器的磁力线产生切割作用，在磁感应传感器线圈两端产生一定频率的交变电压信号，输出给ECU ;而当脉冲轮上的缺齿位置(BM)每通过磁感应传感器一次，便在磁感应传感器感应线圈中产生一个畸变的交变电压信号，ECU据此就可计算出发动机的转速和曲轴位置。在一次工作循环中，曲轴旋转两圈，磁感应传感器的信号可使ECU辨别出I缸的上止点两次，但无法区分此上止点是压缩上止点还是排气上止点。这就需要凸轮轴相位传感器与磁感应传感器相互配合，为ECU提供曲轴相位信息，从而准确判断出I缸的压缩上止点和排气上止点。凸轮轴相位传感器是霍尔传感器，配合一信号轮(半圆形、I个或4个齿的永磁体)，此信号轮安装在凸轮轴上，随凸轮轴转动而转动。随着信号轮的转动，根据霍尔效应，霍尔传感器内部磁场发生变化，从而输出变化的电信号给ECU。在一次工作循环中，凸轮轴旋转一圈，而曲轴旋转两圈，凸轮轴相位传感器在I缸压缩上止点和I缸排气上止点的输出的电信号正好相反，据此，ECU可准确判断出I缸的压缩上止点和排气上止点，从而与发动机正确同步，实现燃油顺序喷射。当前已有多种无凸轮轴相位传感器的识别四缸发动机I缸压缩上止点的方法。DELPHI公司研究出了一种通过进气压力进行判缸的方法(源自《EMS发动机管理系统中智能标定系统的研究》)。气缸在进气行程进气门突然打开时，靠近进气门附近的歧管压力会有IkPa左右的急剧压降，如图I所示。ECU对此信号通过高通滤波和低通滤波进行分离处理，高通滤波处理发动机相关供油逻辑，而低通滤波通过软件处理实现判缸。一般情况下进气压力变化规律在一个范围内重复出现，当进气门突然开启时，其附近压力迅速下降，排除偶然现象，当ECU检测到5次这种压降即可实现准确判缸。这种方法不足的是为实现此功能，进气压力传感器需安装在第I缸或第4缸歧管靠近进气门的位置。中国专利200710094027公开了一种“无相位传感器识别I缸压缩上止点的方法”，该方法首先在无相位传感器的情况下采用成组喷射或顺序喷射起动发动机，在发动机成功起动转速冲高回落到怠速的过程中，主动切断I缸的喷油，根据发动机转速的波动规律来识别I缸压缩上止点。所述的发动机转速的波动规律是在主动切断I缸的喷油后，如果ECU检测到I缸连续出现失火，则可以判定ECU与发动机之间的原同步状态正确；如果ECU检测到4缸连续出现失火，则可以判定E⑶与发动机之间的原同步状态错误。四缸汽油发动机气缸数为偶数，同一循环内各缸相差180° CA(1° CA表示曲轴转动360度中的一度)，如图2所示，四缸汽油发动机工作的每一时刻，进气、压缩、做功、排气冲程都有一缸在进行。三缸汽油发动机的气缸数为奇数，同一个工作循环内各缸相差240° CA点火一次，如图3所示，三缸机在工作的每个时刻，仅有三个冲程在进行，各缸并非处于对称位置。故而两种发动机在没有凸轮轴相位传感器的前提下，各种信号的规律是不同的，运用的策略也是截然不同的，实验证明，以上两种现有的无相位传感器识别汽油发动机I缸压缩上止点的方法，无法适用于三缸汽油发动机
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，逻辑简洁，硬件实现方便。为解决上述技术问题，本发明的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，包括曲轴位置传感器、脉冲盘、蓄电池电压采集模块、判缸模块；所述脉冲盘，安装在曲轴上，随曲轴转动而转动，脉冲盘有均匀分布的轮齿，但有一个或多个相邻轮齿空缺；所述曲轴位置传感器，随着所述脉冲盘的转动产生同脉冲盘轮齿对应的瞬时峰值电压，脉冲轮上的缺齿位置每通过一次，曲轴位置传感器产生的瞬时峰值电压便发生一个
畸变；所述蓄电池电压采集模块，用于采集输出为所述发动机供电的蓄电池的电压到所述判缸模块；所述判缸模块，工作步骤为一 上电并初始化；二 .检测所述曲轴位置传感器产生的瞬时峰值电压；三.如果瞬时峰值电压产生畸变，进行步骤四，否则进行步骤二；四.如果瞬时峰值电压产生畸变之前的瞬时峰值电压个数大于等于E，E为脉冲轮总齿数的40%到60%的正整数，进行步骤五，否则进行步骤二 ；五.瞬时峰值电压产生畸变之前的第E个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，减去瞬时峰值电压产生畸变之前的第F个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，得到一差值，F为小于脉冲轮总齿数的10%的自然数，该差值如果大于排气阀值，则输出排气上止点信号；如果小于压缩阀值，则输出压缩上止点信号；如果在排气阀值到压缩阀值之间，则进行步骤二；其中，排气阀值为正数，压缩阀值为负数。较佳的，E为脉冲轮总齿数的45%到55%的正整数，F为小于脉冲轮总齿数的5%的自然数。较佳的，所述判缸模块，在步骤一之后，当车钥匙转到启动位置，使启动机拖动发动机转动，如果曲轴位置传感器及所述蓄电池电压采集模块工作正常，进行步骤二，否则进行步骤一。本发明的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，借助于蓄电池电压的梯度与曲轴位置传感器信号完成判缸，实现了无相位传感器的三缸汽油机发动机I缸压缩上止点的正确判断，逻辑简洁，计算简单，由于采集的是蓄电池电压，除曲轴位置传感器外无需其他传感器，故无须硬件改动，硬件实现方便，具有很高的可行性和实用价值。
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I是DELPHI公司公开的一种通过进气压力进行判缸的方法示意图；图2是四缸汽油发动机工作过程示意图；图3是三缸汽油发动机工作过程示意图； 图4是本发明的无相位传感器识别三缸汽油发动机I缸压缩上止点的系统一实施方式示意图；图5是本发明的无相位传感器识别三缸汽油发动机I缸压缩上止点的系统一实施例中的判缸模块的工作过程示意图；图6三缸汽油发动机同步前蓄电池电压变化示意图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。并且在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。无相位传感器识别三缸汽油发动机I缸压缩上止点的系统一实施方式如图4所示，包括曲轴位置传感器、脉冲盘、蓄电池电压采集模块、判缸模块；所述脉冲盘，安装在曲轴上，随曲轴转动而转动，脉冲盘有均匀分布的轮齿(通常 为60个),但有一个或多个(通常为2个)相邻轮齿空缺；所述曲轴位置传感器，随着所述脉冲盘的转动产生同脉冲盘轮齿对应的瞬时峰值电压，脉冲轮上的缺齿位置每通过一次，曲轴位置传感器产生的瞬时峰值电压便发生一个
畸变；所述蓄电池电压采集模块，用于采集输出为所述汽油发动机供电的蓄电池的电压到所述判缸模块；所述判缸模块，工作步骤如图5所示一.当车钥匙转到点火开关的上电位置(0N)，使E⑶上电、初始化的同时，判缸模块上电并初始化逻辑量；二 .当车钥匙转到点火开关的启动位置，使启动机拖动发动机转，如果曲轴位置传感器及所述蓄电池电压采集模块工作正常，进行步骤三，否则进行步骤一；三.检测所述曲轴位置传感器产生的瞬时峰值电压；四.如果瞬时峰值电压产生畸变，进行步骤五，否则进行步骤三；五.如果瞬时峰值电压产生畸变之前的瞬时峰值电压个数大于等于E，E为脉冲轮总齿数的40%到60%的正整数，进行步骤六，否则进行步骤三；六.瞬时峰值电压产生畸变之前的第E个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，减去瞬 时峰值电压产生畸变之前的第F个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，得到一差值，F为小于脉冲轮总齿数的10%的自然数，该差值如果大于排气阀值，则输出排气上止点信号；如果小于压缩阀值，则输出压缩上止点信号；如果在排气阀值到压缩阀值之间，则进行步骤二 ；其中，排气阀值为正数，压缩阀值为负数；较佳的，E为脉冲轮总齿数的45%到55%的正整数，F为小于脉冲轮总齿数的5%的自然数。例如脉冲轮总齿数为60，其中有2个缺齿，E可以为25、26、27、28、29、30、31、32、33,34或35，F可以为5、4、3、2或I。例如，E为25且F为5，或者E为25且F为3，或者E为25且F为1，或者E为30且F为5，或者E为30且F为2，或者E为30且？为1，或者E为35且F为4，或者E为35且F为3，或者E为35且F为I。本发明的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，当车钥匙转到点火开关的启动位置使启动机拖动发动机转动，曲轴位置传感器输出同脉冲盘各转动角度轮齿相对应的瞬时峰值电压，在一次工作循环中，曲轴旋转两圈，瞬时峰值电压会因脉冲盘缺齿出现两次畸变，其中一畸变发生时对应于I缸的压缩上止点，另一畸变发生时对应于I缸的排气上止点。当发动机正常运作时，假设点火缸序为I 一 2 — 3，如图6所示，当I缸压缩上止点前的脉冲盘缺齿位置BMO来临时，三缸对应的冲程分别为压缩、进气和排气，而I缸排气上止点前的脉冲盘缺齿位置BMl来临时，三缸对应的冲程分别为排气、做功和压缩，由此可见，在一次工作循环中，曲轴旋转两圈产生两次上止点，两次上止点前对应的为发动机供电的蓄电池的电压的波动性肯定是不一样的。启动机拖动发动机转动时蓄电池电压UB随时间T变化，由图6可见，脉冲盘转动720度，两次畸变发生前对应的蓄电池电压变化规律正好相反，以畸变发生(转动到缺齿位置)之前的设定个数轮齿所对应的蓄电池电压作为分析的对象，瞬时峰值电压发生畸变之前的设定个数轮齿对应设定个数的瞬时峰值电压，瞬时峰值电压产生畸变之前的第E个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，减去瞬时峰值电压产生畸变之前的第F个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，得到一差值，E约为脉冲轮总轮齿数的一半，F远小于E，该差值如果大于正数排气阀值，则判定该瞬时峰值电压畸变时所对应曲轴位置为I缸排气上止点；如果小于负数压缩阀值，则判定该瞬时峰值电压发生畸变时所对应曲轴位置为I缸压缩上止点；如果介于两者之间时，则无法辨别当前的状态，需要曲轴再转一圈带动脉冲盘到下一个缺口位置来重新识别。如果以畸变发生(转动到缺齿位置)之前的曲轴位置传感器产生的瞬时峰值电压个数小于E，则需要曲轴再转一圈带动脉冲盘到下一个缺口位置来重新识别。其中E、F、压缩阀值、排气阀值可根据具体项目进行标定。ECU根据本发明的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统识别的当前发动机I缸压缩上止点，就与发动机完成了同步，接下来发动机控制系统EMS就能进行正确的喷油点火。启动机拖动发动机转动时，因为三缸发动机的气缸喷油点火是不对称的，如果识别I缸上止点错误，ECU与发动机未完成同步，发动机是无法点火成功的，所以如果还未能识别I缸的压缩上止点，ECU与发动机未完成同步，则发动机控制系统EMS控制暂停喷油和点火。
本发明的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，借助于蓄电池电压的梯度与曲轴位置传感器信号完成判缸，实现了无相位传感器的三缸汽油机发动机I缸压缩上止点的正确判断，逻辑简洁，计算简单，由于采集的是蓄电池电压，除曲轴位置传感器外无需其他传感器，故无须硬件改动，硬件实现方便，具有很高的可行性和实用价值。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精 神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。
权利要求
1.一种无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，包括曲轴位置传感器、脉冲盘； 所述脉冲盘，安装在曲轴上，随曲轴转动而转动，脉冲盘有均匀分布的轮齿，但有ー个或多个相邻轮齿空缺； 所述曲轴位置传感器，随着所述脉冲盘的转动产生同脉冲盘轮齿对应的瞬时峰值电压，脉冲轮上的缺齿位置每通过一次，曲轴位置传感器产生的瞬时峰值电压便发生ー个畸变； 其特征在于，还包括蓄电池电压采集模块、判缸模块； 所述蓄电池电压采集模块，用于采集输出为所述发动机供电的蓄电池的电压到所述判缸模块； 所述判缸模块，工作步骤为 一.上电并初始化； ニ.检测所述曲轴位置传感器产生的瞬时峰值电压； 三.如果瞬时峰值电压产生畸变，进行步骤四，否则进行步骤ニ； 四.如果瞬时峰值电压产生畸变之前的瞬时峰值电压个数大于等于E，E为脉冲轮总齿数的40%到60%的正整数，进行步骤五，否则进行步骤ニ ； 五.瞬时峰值电压产生畸变之前的第E个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，减去瞬时峰值电压产生畸变之前的第F个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，得到一差值，F为小于脉冲轮总齿数的10%的自然数，该差值如果大于排气阀值，则输出排气上止点信号；如果小于压缩阀值，则输出压缩上止点信号；如果在排气阀值到压缩阀值之间，则进行步骤ニ；其中，排气阀值为正数，压缩阀值为负数。
2.根据权利要求I所述的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，其特征在干， E为脉冲轮总齿数的45%到55%的正整数。
3.根据权利要求I所述的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，其特征在干， F为小于脉冲轮总齿数的5%的自然数。
4.根据权利要求I所述的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，其特征在干， 脉冲轮总齿数为60，其中有2个相邻轮齿空缺，E为25、26、27、28、29、30、31、32、33、34或 35，F 为 5、4、3、2 或 I。
5.根据权利要求4所述的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，其特征在干， E为25且F为5，或者E为25且F为3，或者E为25且F为1，或者E为30且F为5，或者E为30且F为2，或者E为30且F为1，或者E为35且F为4，或者E为35且F为3，或者E为35且F为I。
6.根据权利要求I到4任一项所述的无相位传感器识别三缸发动机I缸压缩上止点的系统，其特征在于， 所述判缸模块，在步骤一之后，当车钥匙转到启动位置，使启动机拖动发动机转动，如果曲轴位置传感器及所述蓄电池电压采集模块工作正常，进行步骤ニ，否则进行步骤一 。
全文摘要
本发明公开了一种无相位传感器识别三缸发动机1缸压缩上止点的系统，包括曲轴位置传感器、脉冲盘、蓄电池电压采集模块、判缸模块；蓄电池电压采集模块用于采集输出蓄电池的电压到判缸模块；判缸模块检测曲轴位置传感器产生的瞬时峰值电压；如果瞬时峰值电压产生畸变，瞬时峰值电压产生畸变之前的第E个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压，减去瞬时峰值电压产生畸变之前的第F个瞬时峰值电压产生时刻所对应的蓄电池电压,得到一差值，根据该差值同正数排气阀值、负数压缩阀值的比较，输出压缩上止点信号或排气上止点信号。本发明的无相位传感器识别三缸发动机1缸压缩上止点的系统，逻辑简洁，硬件实现方便。
文档编号F02D43/00GK102678362SQ20121015359
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月16日 优先权日2012年5月16日
发明者栗工, 王帅, 黄晓攀 申请人:联合汽车电子有限公司