发动机曲轴信号的补偿方法、装置和汽车与流程

本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种发动机曲轴信号的补偿方法、装置和汽车。

背景技术：

发动机控制系统的一般架构都是通过采集曲轴、凸轮轴信号进行处理，找到发动机实际位置，实现判缸，计算发动机的加速度和速度，最后完成喷油、点火控制。发动机控制系统在非跛行模式下加速度和速度的计算都是依靠于曲轴进行计算。曲轴旋转一个齿的时间叫做单个曲轴齿周期。如果用的是高精度类型曲轴，该类型的曲轴有60个齿(58齿和一个缺齿构成)，曲轴转一圈为360度，每个齿旋转6度。但是，由于对曲轴加工存在的机械误差，以及发动机运转过程可能出现的曲轴齿弯曲或变形，就会导致每个齿旋转的角度不是标准的6度，存在一定的误差。

在相关技术的发动机系统运算过程中，会默认每个齿运行的角度为6度，再除以响应的齿周期，就得到发动机的运行转速，由于曲轴加工存在的机械误差，以及发动机运转过程可能出现的曲轴齿弯曲或变形，就会导致每个齿旋转的角度不是标准的6度，那么此时计算的发动机转速就是一个不准确的值。在发动机系统中，发动机转速是控制系统中一个至关重要的信息，如果该值不准确，直接影响了整个发动机系统的控制精度。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种发动机曲轴信号的补偿方法，以解决曲轴齿周期不准确导致的整个发动机系统的控制不精确的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机曲轴信号的补偿方法，包括：检测发动机状态信息；根据所述发动机状态信息判断是否满足第一预设条件；如果判断满足所述第一预设条件，计算曲轴的圈数；在所述曲轴经过第一预设圈数之后，检测在第二预设圈数中的曲轴信号；根据所述第二预设圈数中的曲轴信号计算曲轴齿周期变化的平均梯度；以及根据所述曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿。

进一步的，所述发动机状态信息包括所述发动机的断油状态、发动机水温、发动机负 载和发动机转速。

进一步的，所述根据所述发动机状态信息判断是否满足第一预设条件具体包括：如果所述发动机处于断油状态，且所述发动机水温大于第一温度阈值，且所述发动机负载小于负载阈值，且所述发动机转速大于速度阈值，则判断满足所述第一预设条件。

进一步的，所述根据所述曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿，具体包括：根据所述曲轴齿周期变化的平均梯度计算曲轴齿周期偏差比率；根据所述曲轴齿周期偏差比率计算补偿后的曲轴齿周期。

进一步的，根据以下公式计算所述补偿后的曲轴齿周期：

φ＝tofs*φinc，

其中，t(n)表示所述补偿后的曲轴齿周期，φ表示曲轴齿的偏差角度，φcor(n-1)和φcor(n)分别是第n-1齿和第n齿的偏差角度，φinc为标准齿周期对应的单个曲轴齿角度，tofs表示所述曲轴齿周期偏差比率，tcor(n)表示标准齿周期。

相对于现有技术，本发明所述的发动机曲轴信号的补偿方法，在检测发动机状态信息满足第一预设条件后时，忽略开始的第一预设圈数的曲轴信号，获取后续第二预设圈数的曲轴信号，并根据后续第二预设圈数的曲轴信号计算曲轴齿周期变化的平均梯度，以及根据曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿，该方法提升了曲轴齿周期的准确度，从而提升了根据该曲轴齿周期计算得到的发动机转速的准确度，进而使得发动机的控制系统更加稳定。

本发明的另一目的在于提出一种发动机曲轴信号的补偿装置，以解决曲轴齿周期不准确导致的整个发动机系统的控制不精确的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种发动机曲轴信号的补偿装置，包括：发动机状态检测模块，用于检测发动机状态信息；判断模块，用于根据所述发动机状态信息判断是否满足第一预设条件；圈数计算模块，用于如果判断满足所述第一预设条件，计算曲轴的圈数；信号检测模块，用于在所述曲轴经过第一预设圈数之后，检测在第二预设圈数中的曲轴信号；平均梯度计算模块，用于根据所述第二预设圈数中的曲轴信号计算曲轴齿周期变化的平均梯度；以及补偿模块，用于根据所述曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿。

进一步的，所述发动机状态信息包括所述发动机的断油状态、发动机水温、发动机负载和发动机转速。

进一步的，所述判断模块，具体用于：如果所述发动机处于断油状态，且所述发动机 水温大于第一温度阈值，且所述发动机负载小于负载阈值，且所述发动机转速大于速度阈值，则判断满足所述第一预设条件。

进一步的，所述补偿模块，具体用于：根据所述曲轴齿周期变化的平均梯度计算曲轴齿周期偏差比率，并根据所述曲轴齿周期偏差比率计算补偿后的曲轴齿周期。

本发明的再一个目的在于提出一种汽车，以解决曲轴齿周期不准确导致的整个发动机系统的控制不精确的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种汽车，设置有如上述实施例所述的发动机曲轴信号的补偿装置。

所述发动机曲轴信号的补偿装置和汽车与上述发动机曲轴信号的补偿方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明一个实施例的发动机曲轴信号的补偿方法的流程图；

图2是本发明一个实施例的发动机曲轴信号的补偿原理示意图；

图3是本发明一个实施例的发动机曲轴信号的补偿处理过程示意图；

图4本发明一个实施例的发动机曲轴信号的补偿装置的方框图。

附图标记：

发动机状态检测模块10、判断模块20、圈数计算模块30、信号检测模块40、平均梯度计算模块50和补偿模块60。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在理论计算上，曲轴每个齿的角度都是固定的，但由于曲轴加工存在的机械误差，以及发动机运转过程可能出现的曲轴齿弯曲或变形，会使得曲轴齿角度不是完全精确的固定值，这就会导致控制的发动机角度存在一定的偏差，影响控制精度。为了解决上述问题，本发明提出了一种发动机曲轴信号的补偿方法，来实现曲轴自学习功能，也就是对上述偏差的影响进行修正。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明实施例的发动机曲轴信号的补偿 方法、装置和具有该装置的汽车。

图1是本发明一个实施例的发动机曲轴信号的补偿方法的流程图。如图1所示，本发明实施例的发动机曲轴信号的补偿方法，包括以下步骤：

s1，检测发动机状态信息。

在本发明的一个实施例中，发动机状态信息包括发动机的断油状态、发动机水温、发动机负载和发动机转速。

s2，根据发动机状态信息判断是否满足第一预设条件。

具体地，本发明实施例的补偿方法是在发动机动态过程中对发动机的机械误差进行计算，这就要求误差计算过程中，曲轴的平稳的运行。所以该计算必须在发动机断油后，发动机的转速、水温、发动机负载在一定范围内才可以进行。

在本发明的一个实施例中，根据发动机状态信息判断是否满足第一预设条件具体包括：如果发动机处于断油状态，且发动机水温大于第一温度阈值，且发动机负载小于负载阈值，且发动机转速大于速度阈值，则判断满足第一预设条件。

例如，第一预设条件为：发动机转速>3000rpm且发动机水温>60℃且发动机负载<10％且发动机处于断油状态。

s3，如果判断满足第一预设条件，计算曲轴的圈数。

s4，在曲轴经过第一预设圈数之后，检测在第二预设圈数中的曲轴信号。

具体地，在发动机刚断油后，由于惯性或是缸内还有残留的燃油或者断油信号发出与得到复杂驱动响应之间的延迟(曲轴运行一圈的时间)，发动机的转速还维持在原有转速一段时间，然后开始下降，逐渐进入稳定减速阶段。所以在算法中会先忽略开始的5圈(即对第一预设圈数的举例)曲轴信号，使其进入稳定减速阶段，然后进行计算。取稳定减速阶段的10圈(即对第二预设圈数的举例)曲轴信号，以用于后续曲轴齿周期的变化梯度的计算。

s5，根据第二预设圈数中的曲轴信号计算曲轴齿周期变化的平均梯度。

在本发明的一个实施例中，根据以下公式计算曲轴齿周期变化的平均梯度：

toothnumber＝b-a，(2)

其中，a表示曲轴进入第二预设圈数时所对应的相对齿号，ta表示相对齿号a所对应的齿周期，b表示曲轴完成第二预设圈数时所对应的相对齿号，tb表示相对齿号b所对应的齿周期。

其中，在公式(1)中，为了保证计算的精度，将齿周期左移8位。

具体地，使用在发动机转速稳定减速阶段的10圈曲轴信号计算曲轴齿周期变化的平均 梯度。刚刚开始进入该10圈转动过程时，记录现在的相对齿号a和相应的齿周期ta,取这个齿做为第一个齿周期点，然后等待10圈，记下此时的相对齿号b和齿周期tb作为第二个齿周期点，计算第一齿周期点和第二齿周期点之间的曲轴齿数差为：toothnumber＝b-a，然后基于以上所记录的两点计算出曲轴齿周期的变化梯度，如公式(1)所示。

s6，根据曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿。

在本发明的一个实施例中，根据曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿，具体包括：根据曲轴齿周期变化的平均梯度计算曲轴齿周期偏差比率；根据曲轴齿周期偏差比率计算补偿后的曲轴齿周期。

具体地，在计算完曲轴齿周期变化的平均梯度后，进入曲轴信号误差计算过程。首先使用梯度△t计算60齿后的基准齿周期，然后和底层上传的60齿后的真实齿周期进行比较计算每个齿的曲轴齿周期误差值，该误差值为相对每个齿的百分比。

更具体地，ttooth为进入曲轴信号误差计算过程后从底层取出第n号齿周期时间，该齿后第i齿的基准齿周期的计算为：

ti＝ttooth+△t*i,(3)

然后，从底层取出第i号齿的真实齿周期tcur；最后得到的误差值(即曲轴齿周期偏差比率)为：

按照上述计算过程依次计算出曲轴1圈60齿的曲轴齿周期偏差比率。

在计算出曲轴齿周期偏差比率后，然后进入曲轴齿周期自适应误差补偿计算过程。

具体地，φinc为标准齿周期对应的单个曲轴齿角度(以高精度曲轴，60个曲轴齿，单个曲轴齿角度为6度)，首先要根据曲轴齿周期偏差比率计算出曲轴齿的偏差角度为：

φ＝tofs*φinc，(5)

进一步地，下面参考图2对曲轴齿周期的补偿算法进行说明。

如图2所示，φcor(n-1)和φcor(n)分别是第n-1齿和第n齿的偏差角度。t(n)为补偿后齿周期，tcor(n)标准齿周期。φinc为标准齿周期对应的单个曲轴齿角度。那么，曲轴齿周期补偿公式为：

更进一步地，根据上述公式(6)即可计算出自适应补偿后的曲轴齿周期t(n)，然后使用所计算出的补偿后的曲轴齿周期来计算发动机的转速会更加的精确，从而可以提升整个发动机系统的控制精度。

从总体来说，本发明实施例的补偿方法主要是曲轴信号误差的计算以及曲轴信号精度的补偿：从硬件处理电路获得曲轴信号，采集曲轴信号沿的时刻值和角度值，对曲轴齿周期进行计数，并将该曲轴信息存在曲轴信号buffer(寄存器)里面，为后续曲轴齿周期偏差比率计算做准备。在计算出曲轴齿周期偏差比率后，再进行曲轴齿周期补偿计算，以得到补偿后的曲轴齿周期。

具体地，将以上整个过程设计为一个状态机，在各个状态完成对应数据或算法的处理，其处理流程如图3所示。其中，图3中的cpu为中央处理器(centralprocessingunit)；etpu为增强型时间处理单元，是自由内核、内存系统的可编程i/o控制器，它可以独立于cpu来执行复杂的时序和i/o管理，etpu从本质上来说是一个全自动的微控制器。

如图3所示，首先从底层采集曲轴信号存入信号存储到buffer中，该buffer可以存储曲轴60个齿的齿周期信息，然后计算发动机运行平稳状态下曲轴齿周期的变化梯度，利用曲轴齿周期的变化梯度计算基准的曲轴齿周期，然后把基准曲轴齿周期和采集到的实时齿周期进行比较计算，计算出每个曲轴齿的偏差比率，然后根据该偏差比率对曲轴齿周期进行补偿。

更具体地，对于图3中所示的各状态内容和状态之间的跳转条件在下面的表1中做详细介绍。

表1

本发明实施例的发动机曲轴信号的补偿方法，在检测发动机状态信息满足第一预设条件后时，忽略开始的第一预设圈数的曲轴信号，获取后续第二预设圈数的曲轴信号，并根据后续第二预设圈数的曲轴信号计算曲轴齿周期变化的平均梯度，以及根据曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿，该方法提升了曲轴齿周期的准确度，从而提升了根据该曲轴齿周期计算得到的发动机转速的准确度，进而使得发动机的控制系统更加稳定。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种发动机曲轴信号的补偿装置。

图4是本发明一个实施例的发动机曲轴信号的补偿装置的方框示意图。如图4所示，本发明实施例的发动机曲轴信号的补偿装置，包括：发动机状态检测模块10、判断模块20、圈数计算模块30、信号检测模块40、平均梯度计算模块50和补偿模块60。

其中，发动机状态检测模块10用于检测发动机状态信息。

在本发明的一个实施例中，发动机状态信息包括发动机的断油状态、发动机水温、发动机负载和发动机转速。

判断模块20用于根据发动机状态信息判断是否满足第一预设条件。

具体地，本发明实施例的补偿装置是在发动机动态过程中对发动机的机械误差进行计算，这就要求误差计算过程中，曲轴的平稳的运行。所以该计算必须在发动机断油后，发动机的转速、水温、发动机负载在一定范围内才可以进行。

在本发明的一个实施例中，判断模块20具体用于：如果发动机处于断油状态，且发动机水温大于第一温度阈值，且发动机负载小于负载阈值，且发动机转速大于速度阈值，则判断满足第一预设条件。

例如，第一预设条件为：发动机转速>3000rpm且发动机水温>60℃且发动机负载<10％且发动机处于断油状态。

圈数计算模块30用于如果判断满足第一预设条件，计算曲轴的圈数。

信号检测模块40用于在曲轴经过第一预设圈数之后，检测在第二预设圈数中的曲轴信号。

具体地，在发动机刚断油后，由于惯性或是缸内还有残留的燃油或者断油信号发出与得到复杂驱动响应之间的延迟(曲轴运行一圈的时间)，发动机的转速还维持在原有转速一 段时间，然后开始下降，逐渐进入稳定减速阶段。所以在算法中会先忽略开始的5圈(即对第一预设圈数的举例)曲轴信号，使其进入稳定减速阶段，然后进行计算。取稳定减速阶段的10圈(即对第二预设圈数的举例)曲轴信号，以用于后续曲轴齿周期的变化梯度的计算。

平均梯度计算模块50用于根据第二预设圈数中的曲轴信号计算曲轴齿周期变化的平均梯度。

在本发明的一个实施例中，根据公式(1)和(2)计算齿周期变化的平均梯度。

补偿模块60用于根据曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿。

在本发明的一个实施例中，补偿模块60具体用于：根据曲轴齿周期变化的平均梯度计算曲轴齿周期偏差比率，并根据曲轴齿周期偏差比率计算补偿后的曲轴齿周期。

具体地，在计算完曲轴齿周期变化的平均梯度后，进入曲轴信号误差计算过程。首先使用梯度△t计算60齿后的基准齿周期，然后和底层上传的60齿后的真实齿周期进行比较计算每个齿的曲轴齿周期误差值，该误差值为相对每个齿的百分比。

更具体地，ttooth为进入曲轴信号误差计算过程后从底层取出第n号齿周期时间，该齿后第i齿的基准齿周期的计算公式如公式(3)所示。

然后，从底层取出第i号齿的真实齿周期tcur；最后得到的误差值(即曲轴齿周期偏差比率)根据公式(4)计算。

补偿模块60按照上述计算过程依次计算出曲轴1圈60齿的曲轴齿周期偏差比率。

在计算出曲轴齿周期偏差比率后，补偿模块60进入曲轴齿周期自适应误差补偿计算过程。

具体地，φinc为标准齿周期对应的单个曲轴齿角度(以高精度曲轴，60个曲轴齿，单个曲轴齿角度为6度)，首先要根据曲轴齿周期偏差比率计算出曲轴齿的偏差角度，偏差角度的计算公式如公式(5)所示。

进一步地，下面参考图2对补偿模块60所采用的曲轴齿周期的补偿算法进行说明。

如图2所示，φcor(n-1)和φcor(n)分别是第n-1齿和第n齿的偏差角度。t(n)为补偿后齿周期，tcor(n)标准齿周期。φinc为标准齿周期对应的单个曲轴齿角度。那么，曲轴齿周期补偿公式如公式(6)所示。

更进一步地，根据公式(6)即可计算出自适应补偿后的曲轴齿周期t(n)，然后使用所计算出的补偿后的曲轴齿周期来计算发动机的转速会更加的精确，从而可以提升整个发动机系统的控制精度。

本发明实施例的发动机曲轴信号的补偿装置，在检测发动机状态信息满足第一预设条件后时，忽略开始的第一预设圈数的曲轴信号，获取后续第二预设圈数的曲轴信号，并根 据后续第二预设圈数的曲轴信号计算曲轴齿周期变化的平均梯度，以及根据曲轴齿周期变化的平均梯度进行曲轴信号补偿，该装置提升了曲轴齿周期的准确度，进而可以提升根据该曲轴齿周期计算得到的发动机转速的准确度，从而使得发动机的控制系统更加稳定。

为了实现上述实施例，本发明还提出一种汽车，包括本发明实施例的发动机曲轴信号的补偿装置。

本发明实施例的汽车，由于具有了该补偿装置，提升了曲轴齿周期的准确度，进而可以提升根据该曲轴齿周期计算得到的发动机转速的准确度，从而使得发动机的控制系统更加稳定，提升了汽车的驾驶体验。

另外，根据本发明实施例的汽车的其它构成以及作用对于本领域的普通技术人员而言都是已知的，为了减少冗余，不做赘述。

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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特 征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。