一种凸轮轴信号轮、发动机控制方法及装置与流程

本发明涉及汽车技术领域，特别涉及一种凸轮轴信号轮、发动机控制方法及装置。

背景技术：

当车辆的发动机曲轴位置传感器(也称转速传感器)出现故障时，发动机将熄火无法启动，导致车辆只能原地等待救援，尤其是对于高速或偏远地区，当车辆的发动机曲轴位置传感器出现故障时，救援较为困难或救援成本过高，这些都极大降低了用户体验。

技术实现要素：

本发明实施例要解决的技术问题是提供一种凸轮轴信号轮、发动机控制方法及装置，用以实现在发动机曲轴位置传感器故障时能进行相对粗略的喷油点火使车辆启动并工作。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种凸轮轴信号轮，包括：

轮体；

所述轮体的表面沿圆周方向间隔设置有数量与发动机气缸数量相同的信号齿，且各所述信号齿沿凸轮轴信号轮的周向方向的宽度均不相同，相邻两所述信号齿的上升沿之间间隔的角度满足公式x＝360°/y，其中，x表示相邻两所述信号齿的上升沿之间间隔的角度，y表示发动机气缸数量。

本发明实施例还提供了一种发动机控制方法，应用于包括如上所述的凸轮轴信号轮的发动机，所述凸轮轴信号轮的第一信号齿的上升沿安装对应于发动机预设气缸的压缩上止点，所述发动机控制方法包括：

间隔第一预设时间获取发动机曲轴位置传感器的工作状态；

当所述工作状态表示所述发动机曲轴位置传感器故障时，获取凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿；

根据凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿，获得凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿对应的当前气缸的压缩上止点；

根据所述当前气缸的压缩上止点，获得当前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻；

获取发动机凸轮轴的转速；

根据所述发动机凸轮轴的转速，获取发动机曲轴的理论转速；

根据所述发动机曲轴的理论转速、点火时刻和喷油时刻控制所述发动机。

进一步的，在间隔第一预设时间获取发动机曲轴位置传感器的工作状态时，所述控制方法还包括：

间隔第二预设时间获取发动机缸序和每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿；

根据所述发动机缸序、每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿和第一信号齿的上升沿及所述第一信号齿对应的发动机预设气缸的压缩上止点，获得每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿对应的气缸的压缩上止点。

进一步的，所述根据所述当前气缸的压缩上止点，获得当前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻的步骤包括：

根据所述当前气缸的压缩上止点，确定所述当前气缸的点火时刻为获取到与当前气缸的压缩上止点对应的凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿的时间；

获取位于凸轮轴信号轮的当前信号齿的前一信号齿的上升沿的时间和所述凸轮轴信号轮的转速；

根据所述前一信号齿的上升沿的时间、所述前一信号齿与当前信号齿的夹角与预设提前角的差值和所述凸轮轴信号轮的转速，获得所述当前气缸的喷油时刻。

进一步的，所述预设提前角的取值范围为150°至210°。

进一步的，所述根据所述发动机凸轮轴的转速，获取发动机曲轴的理论转速的步骤包括：

根据所述发动机凸轮轴的转速和发动机凸轮轴与曲轴的转速比，获得所述发动机曲轴的理论转速。

本发明实施例还提供了一种发动机控制装置，应用于包括如上所述的凸轮轴信号轮的发动机，所述凸轮轴信号轮的第一信号齿的上升沿安装对应于发动机预设气缸的压缩上止点，所述发动机控制装置包括：

第一获取模块，用于间隔第一预设时间获取发动机曲轴位置传感器的工作状态；

第二获取模块，用于当所述工作状态表示所述发动机曲轴位置传感器故障时，获取凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿；

第三获取模块，用于根据凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿，获得凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿对应的当前气缸的压缩上止点；

第四获取模块，用于根据所述当前气缸的压缩上止点，获得当前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻；

第五获取模块，用于获取发动机凸轮轴的转速；

第六获取模块，用于根据所述发动机凸轮轴的转速，获取发动机曲轴的理论转速；

控制模块，用于根据所述发动机曲轴的理论转速、点火时刻和喷油时刻控制所述发动机。

进一步的，所述控制装置还包括：

第七获取模块，用于间隔第二预设时间获取发动机缸序和每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿；

第八获取模块，用于根据所述发动机缸序、每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿和第一信号齿的上升沿及所述第一信号齿对应的发动机预设气缸的压缩上止点，获得每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿对应的气缸的压缩上止点。

进一步的，所述第四获取模块用于根据所述当前气缸的压缩上止点，获得当前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻中，所述第四获取模块包括：

确定模块，用于根据所述当前气缸的压缩上止点，确定所述当前气缸的点火时刻为获取到与当前气缸的压缩上止点对应的凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿的时间；

第九获取模块，用于获取位于凸轮轴信号轮的当前信号齿的前一信号齿的上升沿的时间和所述凸轮轴信号轮的转速；

第十获取模块，用于根据所述前一信号齿的上升沿的时间、所述前一信号齿与当前信号齿的夹角与预设提前角的差值和所述凸轮轴信号轮的转速，获得所述当前气缸的喷油时刻。

进一步的，所述第六获取模块用于根据所述发动机凸轮轴的转速，获取发动机曲轴的理论转速中，所述第六获取模块具体用于：

根据所述发动机凸轮轴的转速和发动机凸轮轴与曲轴的转速比，获得所述发动机曲轴的理论转速。

与现有技术相比，本发明实施例提供的一种凸轮轴信号轮、发动机控制方法及装置，至少具有以下有益效果：通过使用本发明实施例的凸轮轴信号轮可以在发动机曲轴位置传感器故障时，控制发动机进行相对无故障时的较为粗略的喷油点火，使车辆启动并工作，提高了用户体验。

附图说明

图1为本发明实施例的凸轮轴信号轮的结构示意图；

图2为本发明实施例的发动机控制方法的流程图之一；

图3为本发明实施例的发动机控制方法的流程图之二；

图4为本发明实施例的发动机控制方法的流程图之三；

图5为本发明实施例的发动机控制装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。在下面的描述中，提供诸如具体的配置和组件的特定细节仅仅是为了帮助全面理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员应该清楚，可以对这里描述的实施例进行各种改变和修改而不脱离本发明的范围和精神。另外，为了清楚和简洁，省略了对已知功能和构造的描述。

应理解，说明书通篇中提到的“一个实施例”或“一实施例”意味着与实施例有关的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，在整个说明书各处出现的“在一个实施例中”或“在一实施例中”未必一定指相同的实施例。此外，这些特定的特征、结构或特性可以任意适合的方式结合在一个或多个实施例中。

参见图1，本发明实施例提供了一种凸轮轴信号轮，包括：

轮体1；

所述轮体1的表面沿圆周方向间隔设置有数量与发动机气缸数量相同的信号齿2，且各所述信号齿2沿凸轮轴信号轮的周向方向的宽度均不相同，相邻两所述信号齿2的上升沿之间间隔的角度满足公式x＝360°/y，其中，x表示相邻两所述信号齿2的上升沿之间间隔的角度，y表示发动机气缸数量。

在本发明实施例的凸轮轴信号轮中，所述轮体1上设置了与气缸数量相等的信号齿，例如应用于四缸发动机的凸轮轴信号轮的信号齿的数量则为四，且各信号齿的上升沿之间间隔的角度均相等，同时，各信号齿的周向的宽度均不相同，通过上述设置可以根据不同的信号齿识别出气缸的缸序。

参见图2，本发明实施例还提供了一种发动机控制方法，应用于包括如上所述的凸轮轴信号轮的发动机，所述凸轮轴信号轮的第一信号齿的上升沿安装对应于发动机预设气缸的压缩上止点；

为了便于下述中在曲轴传感器故障时等根据凸轮轴的信号齿识别出缸序和压缩上止点，需将第一信号齿(具体为哪一个信号齿可根据情况预设)的上升沿在安装时对应与预设气缸的压缩上止点(例如对应第一缸的压缩上止点)。此处对应压缩上止点是为了便于通过压缩上止点知晓点火时刻。

需要注意的是，为了提高下述控制的准确性，凸轮轴信号轮的安装需安装精准。同时，考虑到安装时不可避免的误差，可在安装后且曲轴传感器正常时，通过获取第一信号齿的上升沿和与其对应的气缸的压缩上止点的时间，计算出安装误差(例如根据两者的间隔时间和凸轮轴的转速获得误差角)，并保存该误差，在控制时将此误差考虑进入，根据采集结果和误差获得实际对应关系，以提高下述控制的准确性。

所述发动机控制方法包括：

步骤101，间隔第一预设时间获取发动机曲轴位置传感器的工作状态；

为了当曲轴位置传感器故障时能及时发现需间隔第一预设时间获取其工作状态，以便故障时及时进行下述控制。需要注意的是，下述控制在实体车辆上也可以设置特定的启动装置，当驾驶员发现车辆不能启动时可启动该装置。

步骤102，当所述工作状态表示所述发动机曲轴位置传感器故障时，获取凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿；

此信号齿的上升沿通过凸轮轴位置传感器获取，一般凸轮轴位置传感器遇齿峰输出低电平信号，因此凸轮轴齿形的上升沿实际对应传感器信号的下降沿，故而检测信号数据的下降沿为对应的信号齿的上升沿。并且，由于各信号齿的周向的宽度均不相同，故而，可根据数据的波形得出对应的信号齿。

步骤103，根据凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿，获得凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿对应的当前气缸的压缩上止点；

上述安装时以将第一信号齿的上升沿与预设气缸的压缩上止点对应，且每一信号齿的上升沿间隔的角度均相同，故而，每一信号齿的上升沿均对应某一缸的压缩上止点。需要注意的是，此对应关系适用于四冲程的发动机，故而，本控制方法适用于四冲程的发动机。

步骤104，根据所述当前气缸的压缩上止点，获得当前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻；

步骤105，获取发动机凸轮轴的转速；

步骤106，根据所述发动机凸轮轴的转速，获取发动机曲轴的理论转速；

步骤107，根据所述发动机曲轴的理论转速、点火时刻和喷油时刻控制所述发动机。

在本发明实施例的发动机控制方法中，当曲轴传感器故障时，通过凸轮轴的信号齿得到缸序，及前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻，根据凸轮轴的转速获得发动机曲轴的理论转速，根据曲轴的理论转速、点火时刻和喷油时刻粗略的控制发动机，根据该相对粗略的控制能够在曲轴传感器故障时实现启动发动机并使车辆运行，使得车辆能够跛行至修理点等，提高了用户体验。

参见图3，进一步的，在间隔第一预设时间获取发动机曲轴位置传感器的工作状态时，所述控制方法还包括：

步骤201，间隔第二预设时间获取发动机缸序和每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿；

需要注意的是，为了获得准确的数据，此时的获取在曲轴位置传感器正常时进行。且，为了实现更好、更准确的控制，防止皮带打滑等原因进一步影响控制精度，数据需在第二预设时间后便再一次获取进行校准，以便于车辆故障时能更好的控制发动机点火。

步骤201，根据所述发动机缸序、每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿和第一信号齿的上升沿及所述第一信号齿对应的发动机预设气缸的压缩上止点，获得每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿对应的气缸的压缩上止点。

上述步骤进一步解释了如何根据信号齿的上升沿获得对应的缸序和该缸的压缩上止点。通过在曲轴信号轮传感器正常时，获得发动机缸序和每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿，通过安装时的第一信号齿和预设气缸的对应关系，获得每一凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿对应的气缸的压缩上止点。例如周向宽度最小的信号齿对应第一缸的压缩上止点，当第一缸之后为第三缸点火时，则位于周向宽度最小的信号齿之后的信号齿的上升沿对应于第三缸的压缩上止点。

参见图4，进一步的，所述根据所述当前气缸的压缩上止点，获得当前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻的步骤包括：

步骤301，根据所述当前气缸的压缩上止点，确定所述当前气缸的点火时刻为获取到与当前气缸的压缩上止点对应的凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿的时间；

因曲轴传感器故障时，精准控制已不可实现，故而为了能够实现发动机启动，在压缩上止点即进行点火。

步骤302，获取位于凸轮轴信号轮的当前信号齿的前一信号齿的上升沿的时间和所述凸轮轴信号轮的转速；

步骤303，根据所述前一信号齿的上升沿的时间、所述前一信号齿与当前信号齿的夹角与预设提前角的差值和所述凸轮轴信号轮的转速，获得所述当前气缸的喷油时刻。

因喷油需在点火之前，故而可根据预测到达下一缸点火对应的信号齿的上升沿的时间(通过其前一信号齿的时间和转速获得到达时间)，结合预设提前角的差值获得点火时间。

其中，所述预设提前角的取值范围为150°至210°。

喷油截止时刻为压缩上止点前150°至210°，优选为180°，根据间隔角度和预设提前角及转速计算获得到达时间，即点火时间。

其中，所述根据所述发动机凸轮轴的转速，获取发动机曲轴的理论转速的步骤包括：

根据所述发动机凸轮轴的转速和发动机凸轮轴与曲轴的转速比，获得所述发动机曲轴的理论转速。

根据凸轮轴信号轮的转速，根据凸轮轴运转一圈曲轴运转两圈的机理，计算得出发动机转速为2倍凸轮轴轴的转速。需要注意的是，此仅适用于四冲程的发动机。

参见图5，本发明实施例还提供了一种发动机控制装置，应用于包括如上所述的凸轮轴信号轮的发动机，所述凸轮轴信号轮的第一信号齿的上升沿安装对应于发动机预设气缸的压缩上止点，所述发动机控制装置包括：

第一获取模块401，用于间隔第一预设时间获取发动机曲轴位置传感器的工作状态；

第二获取模块402，用于当所述工作状态表示所述发动机曲轴位置传感器故障时，获取凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿；

第三获取模块403，用于根据凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿，获得凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿对应的当前气缸的压缩上止点；

第四获取模块404，用于根据所述当前气缸的压缩上止点，获得当前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻；

第五获取模块405，用于获取发动机凸轮轴的转速；

第六获取模块406，用于根据所述发动机凸轮轴的转速，获取发动机曲轴的理论转速；

控制模块407，用于根据所述发动机曲轴的理论转速、点火时刻和喷油时刻控制所述发动机。

进一步的，所述控制装置还包括：

第七获取模块，用于间隔第二预设时间获取发动机缸序和每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿；

第八获取模块，用于根据所述发动机缸序、每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿和第一信号齿的上升沿及所述第一信号齿对应的发动机预设气缸的压缩上止点，获得每一所述凸轮轴信号轮的信号齿的上升沿对应的气缸的压缩上止点。

进一步的，所述第四获取模块404用于根据所述当前气缸的压缩上止点，获得当前气缸的点火冲程的点火时刻和喷油时刻中，所述第四获取模块404包括：

确定模块，用于根据所述当前气缸的压缩上止点，确定所述当前气缸的点火时刻为获取到与当前气缸的压缩上止点对应的凸轮轴信号轮的当前信号齿的上升沿的时间；

第九获取模块，用于获取位于凸轮轴信号轮的当前信号齿的前一信号齿的上升沿的时间和所述凸轮轴信号轮的转速；

第十获取模块，用于根据所述前一信号齿的上升沿的时间、所述前一信号齿与当前信号齿的夹角与预设提前角的差值和所述凸轮轴信号轮的转速，获得所述当前气缸的喷油时刻。

进一步的，所述预设提前角的取值范围为150°至210°。

进一步的，所述第六获取模块406用于根据所述发动机凸轮轴的转速，获取发动机曲轴的理论转速中，所述第六获取模块406具体用于：

根据所述发动机凸轮轴的转速和发动机凸轮轴与曲轴的转速比，获得所述发动机曲轴的理论转速。

综上，通过使用本发明实施例的凸轮轴信号轮可以在发动机曲轴位置传感器故障时，控制发动机进行粗略喷油点火，使车辆启动并工作，提高了用户体验。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。