CN110671204B - 发动机系统的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机系统和发动机系统的控制方法，发动机系统包括凸轮轴、信号盘和激光传感器，信号盘安装于凸轮轴上，信号盘的周边沿周向等间距设置有多个刻度齿和一个检测标记，一个检测标记设置于多个刻度齿之间，一个检测标记与发动机内指定活塞的上止点对应，激光传感器设置于发动机上且与信号盘对应，激光传感器用于检测经过其检测区域的多个刻度齿和一个检测标记。本发明的发动机系统能够通过一个激光传感器检测发动机内活塞的位置以及发动机的转速，降低了发动机的制造成本，降低了发动机发生故障的风险。

Description

发动机系统的控制方法
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种发动机系统的控制方法。
背景技术
本部分提供的仅仅是与本公开相关的背景信息，其并不必然是现有技术。
现有技术通过曲轴位置转速传感器测量发动机内各缸活塞位置和曲轴转速，并通过凸轮轴位置传感器判断发动机的上止点，进而实现发动机的喷油控制。但是，现有技术中的曲轴位置转速传感器和凸轮轴位置传感器在实际使用过程中存在以下缺点：
1)通过两个传感器判断发动机的工作状态容易出现机械故障，例如，两个传感器中的任一个传感器松动均会导致发动机启动和运转故障；
2)通过两个传感器控制发动机的运转，增加了发动机的制造成本。
发明内容
本发明提供了一种发动机系统，目的是至少解决上述现有技术中存在的问题之一，该目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的第一方面提供了一种发动机系统，发动机系统包括凸轮轴、信号盘和激光传感器，信号盘安装于凸轮轴上，信号盘的周边等间距设置有多个刻度齿和一个检测标记，一个检测标记设置于多个刻度齿之间，一个检测标记与发动机内指定活塞的上止点对应，激光传感器设置于发动机上且与信号盘对应，激光传感器用于检测经过其检测区域的多个刻度齿和一个检测标记。
本发明通过一个激光传感器检测发动机内活塞的位置以及发动机的转速，不仅降低了发动机的制造成本，还降低了发动机发生故障的风险，提高了发动机的控制精度和响应速度。
进一步地，一个检测标记为位于相邻两个刻度齿之间的一个特征齿，一个特征齿的宽度大于多个刻度齿中每个刻度齿的宽度。
进一步地，多个刻度齿和特征齿均为沿信号盘的周边向外凸起的凸起结构。
进一步地，一个检测标记为位于相邻两个刻度齿之间并具有指定宽度的一个检测间隙。
本发明的第二方面还提供了一种发动机系统的控制方法，发动机系统的控制方法是根据本发明第一方面的发动机系统来实施的，发动机系统的控制方法包括步骤：获取激光传感器检测到的检测标记信号和多个刻度齿信号；根据检测标记信号确定发动机内指定活塞的上止点；根据多个刻度齿信号确定与指定活塞对应的指定气缸的点火提前角。
进一步地，发动机系统的控制方法还包括步骤：根据检测标记信号和多个刻度齿信号确定发动机内各个活塞的位置；根据各个活塞的位置控制与各个活塞对应的各个气缸的喷油时刻。
进一步地，根据检测标记信号和多个刻度齿信号确定发动机内各个活塞的位置包括：根据多个刻度齿信号确定检测到的刻度齿与检测标记之间的刻度齿数量；根据刻度齿数量确定发动机内各个活塞的位置。
进一步地，获取激光传感器检测到的检测标记信号和多个刻度齿信号前包括：存储刻度齿数量与发动机内各个活塞的位置的对照表。
进一步地，发动机系统的控制方法还包括：根据多个刻度齿信号确定发动机的转速。
进一步地，发动机系统的控制方法还包括：确定检测标记为检测初始点，记录一个检测周期内检测到的多个刻度齿的检测数量；根据检测数量等于多个刻度齿的实际数量确定多个刻度齿信号正常。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明一个实施例的发动机系统的结构示意图；
图2为本发明一个实施例的发动机系统的控制方法流程示意图；
图3 为本发明另一个实施例的发动机系统的控制方法流程示意图；
其中，10、信号盘；11、刻度齿；12、检测标记；20、激光传感器；30、 ECU；40、喷油器。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、元件、部件、和/或它们的组合。
尽管可以在文中使用术语第一、第二等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或比段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”、“第三”和“第四”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“上”、“周向”、“之间”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在……下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转 90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应的进行解释。
如图1所示，根据本发明的实施例，本发明的第一方面提供了一种发动机系统，发动机系统包括凸轮轴、信号盘10和激光传感器20，信号盘10安装于凸轮轴上，信号盘10的周边等间距设置有多个刻度齿11和一个检测标记12，一个检测标记12设置于多个刻度齿11之间，一个检测标记12与发动机内指定活塞的上止点对应，激光传感器20设置于发动机上且与信号盘10对应，激光传感器20用于检测经过其检测区域的多个刻度齿11和一个检测标记12。
在上述实施例中，发动机系统通过一个激光传感器20检测发动机各缸内活塞的位置以及发动机的转速，不仅降低了发动机的制造成本，还降低了传感器发生故障的风险，提高了发动机的控制精度和响应速度。具体地，上述实施例在信号盘10上设置有多个刻度齿11，并在多个刻度齿11之间与指定活塞的上止点对应的位置设置有检测标记12，激光传感器20利用激光漫反射原理通过检测多个刻度齿11的方式检测信号盘10的转速和转动位置，并根据信号盘10 的转速和转动位置确定发动机各缸内活塞的运行位置，以此确定发动机各缸的点火时刻和喷油器40的喷油时刻。
需要说明的是，上述实施例中所述的指定活塞可以选用发动机中的任一活塞，以六缸发动机为例，指定活塞可以为第一气缸中的活塞，本发明的发动机系统能够根据指定活塞的位置确定发动机系统中其余气缸内活塞的位置(下面会进行详细介绍)。
继续参阅图1，根据本发明的一个实施例，一个检测标记12为位于相邻两个刻度线11之间的一个特征齿，一个特征齿的宽度大于多个刻度齿11中每个刻度齿的宽度。
在上述实施例中，由于特征齿的宽度大于多个刻度齿11中每个刻度齿的宽度，因此，当信号盘10通过转动使特征齿位于激光传感器20的检测区域时，激光传感器20将检测到的特征齿信号发送至动机的ECU30，发动机的ECU30 能够根据特征齿信号确定发动机内的指定活塞位于上止点位置，并根据检测到的刻度齿11的数量确定发动机内其余活塞的位置。
具体地，计算相邻两个刻度齿的齿周期比，根据特征齿与相邻刻度尺的齿周期比不同于相邻两个刻度齿的齿周期比，确定特征齿。
继续参阅图1，进一步地，根据本发明的一个实施例，一个检测标记12为位于相邻两个刻度线11之间并具有指定宽度的一个检测间隙。
在上述实施例中，检测间隙的指定宽度大于多个刻度齿11中其他刻度齿 11之间间隙的宽度，因此，当信号盘10通过转动使检测间隙位于激光传感器 20的检测区域时，发动机的ECU30能够确定发动机内的指定活塞位于上止点位置，并以此判断发动机内其他活塞的运行位置，以此控制其他活塞的喷油时刻。
继续参阅图1以及参阅图2，本发明的第二方面还提供了一种发动机系统的控制方法，发动机系统的控制方法是根据本发明第一方面的发动机系统来实施的，发动机系统的控制方法包括步骤：S10，获取激光传感器20检测到的检测标记信号和多个刻度齿信号；S12，根据检测标记信号确定发动机内指定活塞的上止点；S14，根据多个刻度齿信号确定与指定活塞对应的指定气缸的点火提前角。
在上述实施例中，发动机系统通过一个激光传感器20检测发动机各缸内活塞的位置以及发动机的转速，不仅降低了发动机的制造成本，还降低了传感器发生故障的风险，提高了发动机的控制精度和响应速度。具体地，上述实施例在信号盘10的周边等间距设置有多个刻度齿11，并在多个刻度齿11之间与指定活塞的上止点对应的位置设置有检测标记12，激光传感器20利用激光漫反射原理通过检测多个刻度齿11的方式检测信号盘10的转速和转动位置，并根据信号盘10的转速和转动位置确定计算发动机各缸的运行位置，以此确定发动机各缸的点火时刻和喷油器40的喷油时刻。
继续参阅图1和图2，根据本发明的实施例，发动机系统的控制方法还包括步骤：根据检测标记信号和多个刻度齿信号确定发动机内各个活塞的位置；根据各个活塞的位置控制与各个活塞对应的各个气缸的喷油时刻。
在本实施例中，发动机的ECU30内存储有刻度齿11数量与发动机内每个活塞的位置的对照表，当信号盘10上的多个刻度齿11和检测标记12经过激光传感器20的检测区域时，ECU30根据多个刻度齿信号确定多个刻度齿11与检测标记12之间的刻度齿数量，并根据刻度齿数量查询对照表的方式确定发动机内各个活塞的位置。
继续参阅图1和图2，根据本发明的实施例，发动机系统的控制方法还包括：根据多个刻度线信号确定发动机的转速。
在本实例中，发动机的ECU30通过激光传感器20检测信号盘10上的多个刻度齿信号，例如，ECU30计算单位时间内经过激光传感器20的检测区域的刻度齿数量，并根据单位时间内经过激光传感器20的检测区域的刻度齿数量确定发动机的转速。
继续参阅图1和图2，根据本发明的实施例，发动机系统的控制方法还包括：确定检测标记为检测初始点；确定检测标记12为检测初始点，记录一个检测周期内检测到的多个刻度齿11的检测数量；根据检测数量等于多个刻度齿 11的实际数量确定多个刻度齿信号正常。
在本实例中，从初步判断的特征齿处开始计数，通过预设数量(即刻度齿的实际数量)的刻度齿信号，若再次确认检测到的齿为特征齿，则刻度齿信号和特征齿信号同步成功，若特征齿确认不成功，则重新寻找特征齿并计数。
为了详细介绍本发明的发动机系统的控制方法，下面通过图3中的实施例进行详细说明，发动机系统的控制方法包括步骤：
S20，T15上电，ECU初始化；
S21，凸轮轴信号盘转动，凸轮轴传感器(即激光传感器20)产生脉冲信号；
S22，定时处理单元记录相邻两个脉冲下降沿的时间间隔作为刻度齿周期；
S23，计算相邻刻度齿周期的比值；
S24，计算相邻刻度齿的齿周期比，并与第一比较单元预存的刻度齿的齿周期比和第二比较单元中预存的特征齿的齿周期比进行对比，根据对比结果确定特征齿；
S25，判断是否第一次确定特征齿，当第一次确定特征齿时，进入步骤S26，初步定位特征齿，然后在执行步骤S27，从初步判断的特征齿处开始计数，步骤S28，通过第三比较单元比较预设数量的刻度齿号(即实际数量的刻度齿号) 与多个刻度齿的检测数量，若多个刻度齿的检测数量与多个刻度齿的实际数量相等，则说明特征齿信号和刻度尺信号同步成功，若多个刻度齿的检测数量与多个刻度齿的实际数量不相等，则返回步骤S24，重新寻找特征齿，进一步地，返回步骤S22，重新确定刻度齿的齿周期比以及特征齿的齿周期比。
进一步地，在步骤S25中，若判断为不是第一次确定特征齿时，则认定发动机系统处于正常的检测程序，此时，进入步骤S29，确定特征齿位置，根据检测到的特征齿信号和多个刻度齿信号确定发动机相位，步骤S30，每工作循环校验发动机相位。
需要说明的是，上述实施例只是对发动机系统中与本发明有关的技术特征进行了阐述，并不代表发动机系统只是具有上述技术特征，发动机系统中与本发明无关的技术特征在此不进行赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种发动机系统的控制方法，其特征在于，所述发动机系统的控制方法是根据发动机系统来实施的，所述发动机系统包括凸轮轴、信号盘和激光传感器，所述信号盘安装于所述凸轮轴上，所述信号盘的周边等间距设置有多个刻度齿和一个检测标记，所述一个检测标记设置于所述多个刻度齿之间，所述一个检测标记与发动机内指定活塞的上止点对应，所述激光传感器设置于所述发动机上且与所述信号盘对应，所述激光传感器用于检测经过其检测区域的所述多个刻度齿和所述一个检测标记，所述发动机系统的控制方法包括步骤：
获取激光传感器检测到的检测标记信号和多个刻度齿信号；
根据所述检测标记信号确定发动机内指定活塞的上止点；
根据所述多个刻度齿信号确定与所述指定活塞对应的指定气缸的点火提前角。
2.根据权利要求1所述的发动机系统的控制方法，其特征在于，所述发动机系统的控制方法还包括步骤：
根据所述检测标记信号和所述多个刻度齿信号确定所述发动机内各个活塞的位置；
根据所述各个活塞的位置控制与所述各个活塞对应的各个气缸的喷油时刻。
3.根据权利要求2所述的发动机系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述检测标记信号和所述多个刻度齿信号确定所述发动机内各个活塞的位置包括：
根据所述多个刻度齿信号确定检测到的刻度齿与检测标记之间的刻度齿数量；
根据所述刻度齿数量确定所述发动机内各个活塞的位置。
4.根据权利要求2所述的发动机系统的控制方法，其特征在于，所述获取所述激光传感器检测到的检测标记信号和多个刻度齿信号前包括：
存储所述刻度齿数量与所述发动机内各个活塞的位置的对照表。
5.根据权利要求1所述的发动机系统的控制方法，其特征在于，所述发动机系统的控制方法还包括：
根据所述多个刻度齿信号确定所述发动机的转速。
6.根据权利要求1所述的发动机系统的控制方法，其特征在于，所述发动机系统的控制方法还包括：
确定检测标记为检测初始点，记录一个检测周期内检测到的多个刻度齿的检测数量；
根据所述检测数量等于多个刻度齿的实际数量确定所述多个刻度齿信号正常。
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