CN108444722B - 一种电控发动机同步检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种电控发动机同步检测装置及方法；所述检测装置包括发动机电控单元ECU、设置于发动机上用于检测转速的曲轴传感器和凸轮轴传感器、用于显示同步状态的指示灯；其中，所述发动机电控单元ECU包括处理器和分别与处理器电连接的存储器、eTPU模块；所述eTPU模块分别信号连接曲轴传感器和凸轮轴传感器，所述存储器存储有凸轮轴各齿标准位置数据。所述检测方法包括4个步骤，步骤1确定并更新曲轴TCR2值，步骤2更新凸轮轴角TCR2的值，步骤3将凸轮轴TCR2值与存储的标准值比较，步骤4依次检测凸轮轴齿的值；该装置及方法能大幅提高发动机同步检测的效率和准确性，具有积极的技术意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种电控发动机同步检测装置，属于电控发动机技术领域。
背景技术
为满足发动机和车辆的经济性和动力性，发动机采用先进的电子控制单元已成趋势。在电控发动机中，如何快速实现同步识别是发动机的控制重点，也是实现喷油量、喷油时刻、喷油次数精确控制的必要条件。
目前，电控发动机大多采用曲轴信号和凸轮轴信号进行位置检测和管理，并将这两个信号作为发动机位置测量的主要手段，同步检测的关键在于如何快速准确地确定曲轴和凸轮轴的相位关系，并能实时处理曲轴和凸轮轴信号。传统的发动机同步检测手段基本上通过示波器等工具依靠人工观察波形，该类方法存在效率不高和准确性不高等问题。
因此，设计一种检测效率高、测试结果更准确的电控发动机同步检测装置，是本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
为解决现有技术中电控发动机同步检测装置存在的效率和准确性均较低的问题，本发明提供一种电控发动机同步检测装置。
本发明采用下述技术方案：
一种电控发动机同步检测装置，其特征在于，包括：发动机电控单元ECU、设置于发动机上用于检测转速的曲轴传感器和凸轮轴传感器、用于显示同步状态的指示灯；
其中，所述发动机电控单元ECU包括处理器和分别与处理器电连接的存储器、eTPU模块；所述eTPU模块设有eTPU1、eTPU2两个分别信号连接曲轴传感器和凸轮轴传感器的通道并对采集的信号进行处理；所述存储器存储有凸轮轴各齿标准位置数据。
优选的，所述ECU为NXP MPC5644A单片机；
所述曲轴传感器和凸轮轴传感器为磁电式或霍尔式传感器；
所述指示灯为原车仪表盘告警指示灯。
一种应用上述任一电控发动机同步检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，eTPU1通道检测到曲轴有效信号下降沿，获取曲轴时间计数器TCR1和曲轴角度计数器TCR2的值，并进行缺齿判断；当eTPU1确定缺齿后，先假定曲轴TCR2值为0，并在后续信号沿实时更新曲轴TCR2值；
步骤2， eTPU2通道检测到凸轮轴有效信号下降沿，获取凸轮轴时间计数器TCR1和凸轮轴角度计数器TCR2的值，并进行多齿判定；当确定凸轮轴多齿后，更新凸轮轴角度计数器TCR2的值；
步骤3， ECU比较步骤2中多齿的凸轮轴TCR2值是否等于ECU存储的标准多齿角度，如一致则步骤1中曲轴TCR2为0假定正确；如不一致则步骤1中假定的曲轴TCR2值需要修正为原曲轴TCR2-360所得的新值；
步骤4， 根据步骤3中确定的曲轴TCR2值，依次检测凸轮轴齿的TCR2值，并与单片机存储的各齿角度标准数据进行比较，完成发动机的同步检测。
本发明的优点在于：
通过采用带有增强型时间处理单元eTPU模块的ECU，对曲轴和凸轮轴信号进行实时采集处理，使位置同步检测的准确性和效率均较高，可广泛用于发动机位置检测，检验发动机同步正时。
附图说明
附图1为本发明实施例结构示意框图；
附图2为本发明实施例的曲轴和凸轮轴信号特征及同步关系图；
附图3为本发明实施例的同步检测流程框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，本实施例为一种电控发动机同步检测装置，随车安装、实时检测显示，由车载电源供电，并随整车电路启动和关闭；包括：发动机电控单元ECU、设置于发动机上用于检测转速的曲轴传感器和凸轮轴传感器、用于显示同步状态的指示灯；
其中，所述发动机电控单元ECU包括处理器和分别与处理器电连接的存储器、eTPU模块；所述eTPU模块设有eTPU1、eTPU2两个分别信号连接曲轴传感器和凸轮轴传感器的通道并对采集的信号进行处理；所述存储器存储有凸轮轴各齿标准位置数据。
在本实施例中，ECU使用本车所具有的ECU，为NXP MPC5644A单片机，该单片机是带有增强型时间处理单元（eTPU模块）的NXP 32位汽车级单片机，其eTPU模块连接并处理曲轴和凸轮轴信号。
曲轴传感器和凸轮轴传感器为磁电式或霍尔式传感器。
所述指示灯为指示装置，本实施例中利用原车仪表盘告警指示灯，以线路连接于ECU并受ECU控制点亮，利用原车的相关电路。
通过ECU的增强型时间处理单元eTPU采集曲轴和凸轮轴信号，确定曲轴缺齿和凸轮轴多齿相对位置特征，ECU存储的凸轮轴各齿标准位置数据与实际检测的凸轮轴各齿位置数据进行对比，以此进行同步信号的相位关系检查，当ECU检测到的位置数据与存储的标准位置数据不符时，则判定发动机的同步信号相位关系有误，ECU点亮指示灯用于故障显示。
ECU通过eTPU模块采集的曲轴传感器和凸轮轴传感器信号为单片机识别的0-5V的标准方波信号，信号波形如图2所示。
所述曲轴信号齿均匀分布于曲轴信号盘上并带有缺齿特征，信号齿数具体实施为60-2齿，即曲轴信号每转生成58个物理齿信号、2个缺齿信号；所述凸轮轴信号齿均匀分布于凸轮轴信号盘上并带有多齿特征，凸轮轴信号齿具体实施为6+1齿，即凸轮轴信号每转生成6个均匀地物理齿信号、1个多齿信号。两路传感器信号相位关系可以实施如图2所示，如图2中曲轴缺齿后第一个物理齿的信号下降沿定义为曲轴0°，凸轮轴各信号齿定义为：齿1、多齿、齿2、齿3、齿4、齿5、齿6，图2中标识的A1、A2和A7为相对曲轴的角度值。
用于同步判别的存储在ECU存储器的标准数据设定如下，以下各齿标准角度数据均设有误差窗口以防信号干扰或信号盘加工精度误差：
曲轴0°设定：曲轴信号缺齿后第一个齿的信号下降沿；
凸轮轴齿1角度：齿1相对曲轴0°的角度，即A1；
凸轮轴多齿角度：多齿相对曲轴0°的角度，即A1+A7；
凸轮轴齿2角度：齿2相对曲轴0°的角度，即A1+A2；
凸轮轴齿3角度：齿3相对曲轴0°的角度，即A1+2*A2；
凸轮轴齿4角度：齿4相对曲轴0°的角度，即A1+3*A2；
凸轮轴齿5角度：齿5相对曲轴0°的角度，即A1+4*A2；
凸轮轴齿6角度：齿6相对曲轴0°的角度，即A1+5*A2；
同步检测实施流程如图3所示。具体地，ECU的eTPU模块采集信号的触发方式设置为下降沿，在检测到有效信号后，eTPU的时间计数器TCR1和角度计数器TCR2开始计数。
步骤1，eTPU1通道检测到曲轴有效信号下降沿，获取曲轴时间计数器TCR1（可简称为曲轴TCR1）和曲轴角度计数器TCR2（可简称为曲轴TCR2或缺齿TCR2）的值，并进行缺齿判断。当eTPU1确定缺齿后，假定此时缺齿后的第一个信号下降沿为曲轴0°即更新曲轴TCR2=0，并在后续信号沿实时更新曲轴TCR2值；
步骤2，eTPU2通道检测到凸轮轴有效信号下降沿，获取凸轮轴时间计数器TCR1（可简称为凸轮轴TCR1）和凸轮轴角度计数器TCR2（可简称为凸轮轴TCR2或多齿TCR2）的值，并进行多齿判定。当确定凸轮轴多齿后，获取凸轮轴TCR2的值；
步骤3，ECU比较步骤2中多齿的凸轮轴TCR2的值是否等于ECU中存储器存储的标准多齿角度值A1+A7，如一致则步骤1中曲轴0°假定正确；如不一致则步骤1中假定的曲轴0°需要修正，则修正曲轴TCR2值为原曲轴TCR2-360所得的新值；
步骤4，根据步骤3中确定的曲轴TCR2值，依次检测凸轮轴齿1到齿6的凸轮轴TCR2值，并与存储器中存储的各齿角度标准数据进行比较，从而实现发动机的同步检测。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现，未予以详细说明和局部放大呈现的部分，为现有技术，在此不进行赘述。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和特点相一致的最宽的范围。
Claims (2)
1.一种电控发动机同步检测方法，其特征在于，基于电控发动机同步检测装置，所述电控发动机同步检测装置包括：
发动机电控单元ECU、设置于发动机上用于检测转速的曲轴传感器和凸轮轴传感器、用于显示同步状态的指示灯；
其中，所述发动机电控单元ECU包括处理器和分别与处理器电连接的存储器、eTPU模块；所述eTPU模块设有eTPU1、eTPU2两个分别信号连接曲轴传感器和凸轮轴传感器的通道并对采集的信号进行处理；所述存储器存储有凸轮轴各齿标准位置数据；
所述检测方法包括如下步骤：
步骤1，eTPU1通道检测到曲轴有效信号下降沿，获取曲轴时间计数器TCR1和曲轴角度计数器TCR2的值，并进行缺齿判断；当eTPU1确定缺齿后，先假定曲轴角度计数器TCR2的值为0，并在后续信号沿实时更新曲轴角度计数器TCR2的值；
步骤2， eTPU2通道检测到凸轮轴有效信号下降沿，获取凸轮轴时间计数器TCR1和凸轮轴角度计数器TCR2的值，并进行多齿判定；当确定凸轮轴多齿后，更新凸轮轴角度计数器TCR2的值；
步骤3， ECU比较步骤2中多齿的凸轮轴角度计数器TCR2的值是否等于ECU存储的标准多齿角度，如一致则步骤1中曲轴角度计数器TCR2的值为0假定正确；如不一致则步骤1中假定的曲轴角度计数器TCR2的值需要修正为原曲轴角度计数器TCR2减360所得的新值；
步骤4， 根据步骤3中确定的曲轴角度计数器TCR2的值，依次检测凸轮轴齿的凸轮轴角度计数器TCR2的值，并与单片机存储的各齿角度标准数据进行比较，完成发动机的同步检测。
2.根据权利要求1所述的电控发动机同步检测方法，其特征在于，所述ECU为NXPMPC5644A单片机；
所述曲轴传感器和凸轮轴传感器为磁电式或霍尔式传感器；
所述指示灯为原车仪表盘告警指示灯。
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