CN110185545B - 凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法及发动机电控系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法，包括：在针对发动机和凸轮轴传感器的试验中，测试在不同测试条件下，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化；根据测试得到的凸轮轴传感器的输出信号电平在不同测试条件下的最小宽度值，设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度值。本发明还公开了相应的发动机电控系统以及包含该发动机电控系统的车辆。

Description

凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法及发动机电控系统
技术领域
本发明涉及汽车领域，具体而言，涉及一种发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法及发动机电控系统。
背景技术
发动机电控系统(ECU)中,有对凸轮轴传感器输出信号监测最低电平宽度的策略：
ECU(发动机电控系统软件检测项目)
NC_T_SEG_MIN_CAM_IN(>0.6ms)
NC_T_SEG_MIN_CAM_EX(>0.6ms)
因为发动机工况复杂，电磁干扰较多而导致凸轮轴传感器耦合上一些干扰波形。这些干扰波形会导致电控系统误认为是凸轮轴传感器输出的信号，而导致电控系统作出错误的判断，实施错误的动作，进一步使得发动机本身出现故障。因此在电控系统上设置了最小凸轮轴传感器信号电平宽度检测，即当电控系统软件检测到凸轮轴传感器的输出信号电平宽度小于一最小值时，将该信号电平视为由干扰信号造成。当前电控系统软件所设置的最小值通常为0.6ms，该值是根据电机转速、目标轮上的最小齿或最小缺的角度经由理论计算得出的。
发动机电控系统将凸轮传感器的输出信号电平宽度最小值设置为0.6ms，是以凸轮轴目标轮最小齿角度15°计算的,因此具备以下风险：
1.当凸轮轴目标轮小于15°时候,该0.6ms的检测值就会有报错的可能；
2.在发动机运转过程中，凸轮轴传感器的输出信号电平宽度可能因多种实际因素而发生变化，从而导致理论计算的凸轮轴传感器最小电平宽度与实际输出的最小电平宽度严重不符，这样发动机电控系统单元会报出以下错误：
CAM_PER_IN进气凸轮轴传感器周期错误；
CAM_PER_EX排气凸轮轴传感器周期错误。
3.如果应用于整车上，这会导致驾驶过程中发动机突然失灵，在无曲轴位置传感器可以替代凸轮轴位置传感器的状态下，有可能造成严重的事故，从而导致大量召回整车，进行ECU系统软件更新，造成数额巨大的索赔。
可见，本领域中需要一种改进的凸轮轴传感器最小电平宽度设置解决方案。
发明内容
在本发明的一个方面，提供了一种发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法，包括：在针对发动机和凸轮轴传感器的试验中，测试在不同测试条件下，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化；根据测试得到的凸轮轴传感器的输出信号电平在不同测试条件下的最小宽度值，设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度。
在本发明的另一个方面，提供了一种发动机电控系统，其包括凸轮轴传感器最小电平宽度值，其中，所述凸轮轴传感器最小电平宽度值是使用根据本发明的任何一个实施例的发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法设置的。
在本发明的又一个方面，提供了一种发动机电控系统，其包括凸轮轴传感器最小电平宽度值，其中，所述凸轮轴传感器最小电平宽度值为约0.4ms。
在本发明的再一个方面，提供了一种车辆，其包括根据本发明的任何一个实施例的发动机电控系统。
根据本发明的实施例的发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置解决方案，由于根据测试得到的凸轮轴传感器的输出信号电平在不同测试条件下的最小宽度值，来设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度值，因此能够更准确地设置发动机电控系统中的凸轮轴传感器最小电平宽度值，反映了发动机运转中的实际因素对凸轮轴传感器输出信号电平宽度的影响，克服了传感器信号最小电平宽度理论计算的缺陷，从而避免了发动机电控系统针对凸轮轴传感器的输出信号电平宽度的错误报错，避免了发动机失灵和事故的发生以及由此引起的召回和索赔损失。在本发明的具体实施例中，只需要在发动机电控系统软件中重新设定最小电平宽度检测值即可，准确可靠，且无风险，无须任何附加设备，节省成本，并且可以推广到所有发动机电控系统相关软件编写。
附图说明
图1示出了在示例性模拟试验中，在凸轮轴传感器与目标轮之间的不同空气间隙下，凸轮轴传感器所测量的目标轮处的磁场强度随时间的变化；
图2示出了在示例性模拟试验中，沿着目标轮径向方向，将凸轮轴传感器偏移1mm后的目标轮磁场强度随时间的变化；
图3示出了在凸轮轴传感器与目标轮之间的固定的不同空气间隙下，目标轮的两个大缺中间的小齿处的传感器测量信号电平宽度随发动机转速的变化；以及
图4示出了根据本发明的实施例的一种发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解和实现本发明。但是，对所属技术领域的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。此外，应当理解的是，本发明并不局限于所介绍的特定实施例。相反，可以考虑用下面所述的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方面、特征、实施例和优点仅作说明之用，而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
发明人认识到，在发动机运转过程中，凸轮轴传感器的输出信号电平宽度会受到一些实际因素的影响，而偏离理论计算结果。凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙可能会对凸轮轴传感器的输出信号电平宽度有较大影响。为此，进行了发动机运转和凸轮轴传感器输出的模拟试验，将发动机和凸轮轴传感器放置在测试台上，使发动机以不同转速运转，并调整凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙，同时测试凸轮轴传感器的输出信号电平。
图1示出了在示例性模拟试验中，在凸轮轴传感器与目标轮之间的不同空气间隙下，凸轮轴传感器所测量的目标轮处的磁场强度(其对应于凸轮轴传感器的输出信号电平)随时间的变化。由该磁场强度变化曲线，可以看出目标轮无理论缺陷。
图2进一步示出了在模拟试验中，沿着目标轮径向方向，将凸轮轴传感器偏移1mm后的目标轮磁场强度随时间的变化。由该图可以看出，将凸轮轴传感器偏移1mm后，磁场强度无较大变化，只是在凸轮轴传感器输出的方波信号中，代表小齿与小缺的电平宽度略有变化，但是不会有低电平宽度或者高电平宽度超差发生。
图3进一步示出了在凸轮轴传感器与目标轮之间的固定的不同空气间隙下，目标轮的两个大缺中间的小齿处的传感器测量信号电平宽度随发动机转速的变化。由该图可看出，在固定空气间隙(即无空气间隙抖动)的情况下，传感器测量信号电平宽度随发动机转速的增加而降低。但在各特定发动机转速下，在没有空气间隙抖动的情况下，不同空气间隙下的传感器测量信号电平宽度相差不大，全工况所有电平宽度都高于0.6ms，且即使在发动机转速为4000转的时候，依然不会有目标轮超差现象，
表1示例性地示出了在凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由大到小变化的情况下的传感器测量信号电平宽度测试的测试结果。具体地，表1示出了在发动机转速分别为3000rpm和4000rpm的情况下，当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由1.0mm改变为0.5mm的过程中，传感器输出信号脉冲的电平宽度的变化。由表1中可知，在空气间隙由大到小的变化过程中，电平宽度由正常变大，再恢复正常。例如，在电机转速为3000rpm时，空气间隙为1.0mm时的最小电平宽度为0.981ms，稳定状态的电平宽度为0.984ms；当空气间隙变为0.5mm时，最大电平宽度为1.172ms，且稳定状态的电平宽度为0.998ms。也就是说，在空气间隙由大到小变化时，传感器输出信号的电平宽度是先增大，后减小到变化之前的数值，而不会小于ECU的预设值0.6ms。
表1
Figure BDA0001580986760000051
表2示例性地示出了在凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由小到大变化的情况下的传感器测量信号电平宽度测试的测试结果。具体地，表2示出了在发动机转速分别为2500rpm、3000rpm和4000rpm的情况下，当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由0.5mm分别改变为1.0mm、0.9mm、0.8mm、0.7mm、0.6mm(即由0.5mm的安装位置分别跳跃0.5mm、0.4mm、0.3mm、0.2mm、0.1mm)的过程中，传感器输出信号脉冲的电平宽度的变化。由表2中可知，在空气间隙由小到大的变化过程中，电平宽度由正常变小，再变为正常。例如，在电机转速为2500rpm时，在空气间隙由0.5mm增大为1.0mm的过程中，在空气间隙为0.5mm时稳定状态的电平宽度为1.194ms，在增大为1.0mm时的最小电平宽度为0.564mm，稳定状态的电平宽度为1.176ms。再例如，在电机转速为4000rpm时，在空气间隙由0.5mm增大为1.0mm的过程中，在空气间隙为0.5mm时稳定状态的电平宽度为0.722ms，在增大为1.0mm时的最小电平宽度为0.298mm，稳定状态的电平宽度为0.722ms。由此可见，在空气间隙由小到大变化时，传感器输出信号的电平宽度由正常变小，再变为正常，在这个过程中有可能会小于ECU的预设值0.6ms。此外，由表2可以看出，发动机转速越大，以及空气间隙变化越大，则电平宽度变小的幅度越大，越有可能小于ECU的预设值0.6ms。
表2
Figure BDA0001580986760000061
表3进一步示例性地示出了在凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由小到大变化的情况下的传感器测量信号电平宽度测试的测试结果。
表3
Figure BDA0001580986760000071
具体地，表3示出了在发动机转速分别为2500rpm、3000rpm和4000rpm的情况下，当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙分别由0.3mm、0.5mm、1.0mm和1.4mm的初始安装位置跳跃同一距离0.4mm，即分别增大为0.7mm、0.9mm、1.8mm、1.8mm的过程中，传感器输出信号脉冲的电平宽度的变化。由表3中可知，在空气间隙由小到大的变化过程中，电平宽度由正常变小，再变为正常。例如，在电机转速为4000rpm时，在空气间隙由0.3mm增大为0.7mm的过程中，在空气间隙为0.3mm时稳定状态的电平宽度为0.722ms，在增大为0.7mm时的最小电平宽度为0.482mm，稳定状态的电平宽度为0.715ms。再例如，在电机转速为4000rpm时，在空气间隙由1.4mm增大为1.8mm的过程中，在空气间隙为1.4mm时稳定状态的电平宽度为0.731ms，在增大为1.8mm时的最小电平宽度为0.478mm，稳定状态的电平宽度为0.726ms。由此可见，在空气间隙由小到大变化时，传感器输出信号的电平宽度由正常变小，再变为正常，在这个过程中有可能会小于ECU的预设值0.6ms。此外，由表3可以看出，发动机转速越大，则电平宽度变小的幅度越大，越有可能小于ECU的预设值0.6ms；但在相同跳跃距离的情况下，空气间隙的初始安装位置的不同，对空气间隙变小的幅度影响不大。
以上测试结果表明，当凸轮轴目标轮和凸轮轴传感器之间的空气间隙因为发动机抖动而导致发生变化>0.25mm时候,凸轮轴传感器的输出信号的电平宽度会发生较大变化,从而导致理论计算的凸轮轴传感器最小电平宽度会与实际输出信号的最小电平宽度严重不符。当然，如本领域技术人员可理解的，以上测试结果仅仅是示例性的。
现参照图4，其示出了根据本发明的实施例的一种发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法。如图4中所示，该方法包括以下步骤：
在步骤401，在针对发动机和凸轮轴传感器的试验中，测试在不同测试条件下，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化；
在步骤402，根据测试得到的凸轮轴传感器的输出信号电平在不同测试条件下的最小宽度值，设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度值。
在一些实施例中，所述测试在不同测试条件下，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化包括：
测试当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由小到大变化时，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化。
在一些进一步的实施例中，所述测试当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由小到大变化时，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化包括：
在凸轮轴传感器与目标轮之间的特定初始安装间隙的基础上，使凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙分别以不同偏移量变化；
测试在不同发动机转速下，在所述凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙分别以不同偏移量变化的过程中，所述凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化。
在一些更进一步的实施例中，所述特定初始安装间隙为约0.5mm，所述不同偏移量包括约0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mm中的任何两个或多个。
在一些进一步的实施例中，所述测试当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由小到大变化时，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化包括：
在凸轮轴传感器与目标轮之间的不同初始安装间隙的基础上，使凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙以特定偏移量变化；
测试在不同发动机转速下，在所述凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙以特定偏移量变化中，所述凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化。
在一些更进一步的实施例中，所述不同初始安装间隙包括约0.3、0.5、1.0、1.4mm中的任何两个或多个，所述特定偏移量为约0.4mm。
在一些的实施例中，所述设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度包括：
设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度值为约0.4ms。
以上参照附图描述了根据本发明的实施例的发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法，应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的其他实施例中，该方法可具有更多、更少或不同的步骤，且各步骤之间的顺序、包含和功能等关系可以与所描述和图示的不同。
在本发明的另一个方面，还提供了一种发动机电控系统，其包括凸轮轴传感器最小电平宽度值，其中，所述凸轮轴传感器最小电平宽度值是使用根据本发明的任何一个实施例的发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法设置的。
在本发明的又一个方面，还提供了一种发动机电控系统，其包括凸轮轴传感器最小电平宽度值，其中，所述凸轮轴传感器最小电平宽度值为约0.4ms。
在本发明的又一个方面，还提供了一种车辆，其包括根据本发明的任何一个实施例的发动机电控系统。
以上参照附图描述了根据本发明的实施例的发动机电控系统以及车辆，应指出的是，以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。在本发明的实施例中，所述发动机电控系统和车辆可具有更多、更少或不同的部件，且各部件之间的连接、包含、功能等关系可以与所描述的不同。例如，根据本发明的实施例的发动机电控系统通常还包括其他部件，由于这些部件可以为现有技术中的部件，因此本文中不再描述。
尽管以上参照附图描述了本发明的实施例，本领域的技术人员可以理解以上描述仅为示例，而不是对本发明的限制。可以对本发明的实施例进行各种修改和变形，而仍落入本发明的精神和范围之内，本发明的范围仅由所附权利要求书确定。

Claims (8)

1.一种发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度设置方法，包括：
在针对发动机和凸轮轴传感器的试验中，测试当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由小到大变化时，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化；
根据测试得到的凸轮轴传感器的输出信号电平的最小宽度值，设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度值。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由小到大变化时，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化包括：
在凸轮轴传感器与目标轮之间的特定初始安装间隙的基础上，使凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙分别以不同偏移量变化；
测试在不同发动机转速下，在所述凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙分别以不同偏移量变化的过程中，所述凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述特定初始安装间隙为0.5mm，所述不同偏移量包括0.1、0.2、0.3、0.4、0.5mm中的任何两个或多个。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测试当凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙由小到大变化时，凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化包括：
在凸轮轴传感器与目标轮之间的不同初始安装间隙的基础上，使凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙以特定偏移量变化；
测试在不同发动机转速下，在所述凸轮轴传感器与目标轮之间的空气间隙以特定偏移量变化中，所述凸轮轴传感器的输出信号电平的宽度变化。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述不同初始安装间隙包括0.3、0.5、1.0、1.4mm中的任何两个或多个，所述特定偏移量为0.4mm。
6.根据权利要求1至5中任何一个所述的方法，其中，所述设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度包括：
设置发动机电控系统中凸轮轴传感器最小电平宽度值为0.4ms。
7.一种发动机电控系统，其包括凸轮轴传感器最小电平宽度值，其中，所述凸轮轴传感器最小电平宽度值是使用根据权利要求1至6中任何一个所述的方法设置的。
8.一种车辆，其包括根据权利要求7所述的发动机电控系统。
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