CN110778434B

CN110778434B - 柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法及装置

Info

Publication number: CN110778434B
Application number: CN201910913136.4A
Authority: CN
Inventors: 覃艳; 孙潇; 王涛; 卫文晋
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2019-09-25
Filing date: 2019-09-25
Publication date: 2020-09-29
Anticipated expiration: 2039-09-25
Also published as: CN110778434A

Abstract

本发明公开了一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法及装置，方法包括：采集当前凸轮轴信号；根据凸轮轴信号获取凸轮轴的当前转速数据；根据当前转速数据计算出与当前凸轮轴信号相对应的当前segment的值；利用加权平均法估算当前segment的下一个segment的值；利用当前segment的上一个segment值计算修正值；将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值；利用下一个segment所对应的凸轮轴信号有效沿和下一个segment的预测值计算喷油提前角。本发明的方法能够在曲轴位置传感器发生故障时，根据凸轮轴位置传感器信号中获取的信息，预估下一个segment周期的值，预估结果准确度较高，利用预估值计算得到的喷油提前角偏差较小，喷油燃烧效果好，提高了发动机的动力和排放性能。

Description

柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，具体涉及一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法及装置。

背景技术

喷油器开始喷油时，活塞距离上止点的曲轴转角称为喷油提前角。喷油提前角对发动机的燃烧有重大意义，同时对噪声和排放，以及燃油经济性能够产生很大的影响，计算喷油提前角、保证发动机工作在最佳的喷油提前角意义重大。曲轴位置传感器可用于确定曲轴的位置，也就是曲轴的转角，其也可用于检测发动机转速，因此又称为转速传感器。当曲轴位置传感器发生故障时，可以从采集到的凸轮轴位置传感器信号中获取转速和发动机相位信息。对于“n+1”型凸轮轴齿盘(n表示凸轮轴齿盘上均匀齿的个数，1表示同步齿)，发动机相位确定后，若曲轴信号丢失或存在干扰，则无法由曲轴信号获取角度信息，此时喷油位置的计算方法为：在当前凸轮轴信号有效沿处根据前一个segment周期来预测下一个segment中角度时钟的累加速度(曲轴segment角度是将整个工作循环等角度划分得到的，segment周期表示曲轴转过segment角度所用的时间)，将喷射位置与当前凸轮轴信号有效沿之间的角度间隔换算为时间间隔，以此在无角度时钟的条件下推算出设定喷油提前角的位置。

现有技术方案是直接使用前一个segment周期作为下一个segment周期的预期值，这种方案在发动机恒定转速时用来推算喷油提前角的位置是比较准确的，但若发动机处于加速或减速工况时，这种算法会产生角度偏差。以设定喷油位置相对当前凸轮轴信号有效沿的角度是segment角度的1/2为例，如图1所示，发动机加速时，实际喷射位置会在设定位置之后；发动机减速时，实际喷射位置会在设定位置之前。偏差大小取决于加速度的大小,加速度越大，偏差越大。喷油提前角的偏差会影响燃烧效果，进而直接影响发动机的动力和排放性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法及装置。为了对披露的实施例的一些方面有一个基本的理解，下面给出了简单的概括。该概括部分不是泛泛评述，也不是要确定关键/重要组成元素或描绘这些实施例的保护范围。其唯一目的是用简单的形式呈现一些概念，以此作为后面的详细说明的序言。

根据本发明实施例的一个方面，提供一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法，包括：

采集当前凸轮轴信号；

根据所述凸轮轴信号获取所述凸轮轴的当前转速数据；

根据所述当前转速数据计算出与所述当前凸轮轴信号相对应的当前segment的值；

利用加权平均法估算当前segment的下一个segment的值；

利用所述当前segment的上一个segment值计算修正值；

将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值；

利用所述下一个segment所对应的凸轮轴信号有效沿和所述下一个segment的预测值计算喷油提前角；

其中，所述segment代表凸轮轴均匀齿的齿周期。

进一步地，所述利用加权平均法估算当前segment的下一个segment的值的计算公式为：

T_t+1＝(n_m×T_t-m+…+n₃×T_t-3+n₂×T_t-2+n₁×T_t-1+n₀×T_t)/(n_m+…+n₃+n₂+n₁+n₀)；

T_t代表与当前凸轮轴信号相对应的当前segment的值；T_t+1代表下一个segment的估算值；T_t-m代表与当前凸轮轴信号相对应的当前segment之前第m个segment的值；m代表进行加权平均计算时所用到的segment个数；n_x代表对应于各segment的权重，x＝0,1,2,…,m。

进一步地，所述利用当前segment的上一个segment值计算修正值的计算公式为

ΔT＝T_t×(T_t/T_t-1-1)。

进一步地，所述将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值的计算公式为

T_{(t+1)预测值}＝T_t+1+ΔT。

进一步地，所述凸轮轴信号有效沿为上升沿或下降沿。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油提前角的确定装置，包括：

采集模块，用于采集当前凸轮轴信号；

获取模块，根据所述凸轮轴信号获取凸轮轴的当前转速数据；

第一计算模块，用于根据所述当前转速数据计算出当前segment的值；

加权平均模块，用于利用加权平均法估算与当前凸轮轴信号相对应的当前segment的下一个segment的值，得到下一个segment的估算值；

第二计算模块，用于利用当前segment的上一个segment值计算修正值；

修正模块，用于将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值；

第三计算模块，用于利用所述下一个segment所对应的凸轮轴信号有效沿和所述下一个segment的预测值计算喷油提前角。

进一步地，所述采集模块包括用于采集当前凸轮轴信号的凸轮轴转速传感器。

进一步地，所述获取模块包括用于根据所述凸轮轴信号获取凸轮轴的当前转速数据的处理器。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现所述的柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行，以实现所述的柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法。

本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本发明实施例提供的柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法，能够在曲轴位置传感器发生故障时，根据凸轮轴位置传感器信号中获取的信息，预估下一个segment周期的值，预估结果准确度较高，利用预估值计算得到的喷油提前角偏差较小，喷油燃烧效果好，提高了发动机的动力和排放性能。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术的凸轮轴信号示意图；

图2为本申请的一个实施例的柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法的流程图；

图3为本申请的另一个实施例中的凸轮轴信号示意图；

图4为本申请的一个实施例的柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定装置的结构框图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。

当曲轴位置传感器发生故障时，可以从凸轮轴位置传感器采集到的信号中获取发动机的转速和相位信息，因此，本申请的一个实施例提供了一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法，该方法主要应用于曲轴位置传感器发生故障的情况中；

如图2所示，本实施例提供的一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法，包括：

S1、采集当前凸轮轴信号；

S2、根据所述凸轮轴信号获取所述凸轮轴的当前转速数据；

S3、根据所述当前转速数据计算出与所述当前凸轮轴信号相对应的当前segment的值；

S4、利用加权平均法估算当前segment的下一个segment的值；

S5、利用所述当前segment的上一个segment值计算修正值；

S6、将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值；

S7、利用所述下一个segment所对应的凸轮轴信号有效沿和所述下一个segment的预测值计算喷油提前角；

其中，所述segment代表凸轮轴均匀齿的齿周期。

在某些实施例中，所述利用加权平均法估算当前segment的下一个segment的值的计算公式为：

在某些实施例中，所述利用当前segment的上一个segment值计算修正值的计算公式为

ΔT＝T_t×(T_t/T_t-1-1)。

在某些实施例中，所述将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值的计算公式为

T_{(t+1)预测值}＝T_t+1+ΔT。

在某些实施例中，所述凸轮轴信号有效沿为上升沿或下降沿。

本实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现上述柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法。

本实施例还提供了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以实现上述柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法。

本申请的另一个实施例提供的一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油提前角的确定方法，包括：

S10、采集当前凸轮轴信号；

S20、根据所述凸轮轴信号获取凸轮轴的当前转速数据；

S30、根据所述当前转速数据计算出与所述当前凸轮轴信号相对应的当前segment的值；

S40、利用加权平均法估算与当前凸轮轴信号相对应的当前segment的下一个segment的值，得到下一个segment的估算值，参考图3所示；计算公式如下：

T_t代表与当前凸轮轴信号相对应的当前segment的值；T_t+1代表下一个segment的估算值；T_t-m代表与当前凸轮轴信号相对应的当前segment之前第m个segment的值；m代表进行加权平均计算时所用到的segment个数，m的值可以为发动机气缸个数的一半，例如：若为6缸机，则选择过去3个segment周期来计算加权平均值；若为8缸机，则选择过去4个segment周期来计算加权平均值；若为4缸机，则选择过去2个segment周期来计算；当前segment之前的segment的值为根据曲轴位置传感器所测得的发动机转速计算得到的，存储在与处理器电连接的存储器中，供处理器调用；n_x代表对应于各segment的权重，x＝0,1,2,…,m；x的值越大，n_x的值越小；

S50、利用当前segment的上一个segment值计算修正值；

所述修正值为ΔT＝T_t×(T_t/T_t-1-1)；

S60、将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值；预测值计算公式为

T_{(t+1)预测值}＝T_t+1+ΔT；

S70、利用所述下一个segment所对应的凸轮轴信号有效沿和所述下一个segment的预测值计算喷油提前角；所述凸轮轴信号有效沿可以为上升沿，也可以为下降沿；

一个segment及其所对应的喷油提前角、凸轮轴信号有效沿之间存在固定的函数关系，这是本技术领域人员所公知的，因此，当一个segment及其所对应的凸轮轴信号有效沿已知时，根据所述函数关系就能计算出该segment所对应的喷油提前角；

其中，segment代表凸轮轴均匀齿的齿周期。

如图4所示，本实施例还提供了一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油提前角的确定装置，包括：

采集模块100，用于采集当前凸轮轴信号；

获取模块200，根据所述凸轮轴信号获取凸轮轴的当前转速数据；

第一计算模块300，用于根据所述当前转速数据计算出当前segment的值；

加权平均模块400，用于利用加权平均法估算与当前凸轮轴信号相对应的当前segment的下一个segment的值，得到下一个segment的估算值；

第二计算模块500，用于利用当前segment的上一个segment值计算修正值；

修正模块600，用于将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值；

第三计算模块700，用于利用所述下一个segment所对应的凸轮轴信号有效沿和所述下一个segment的预测值计算喷油提前角。

在某些实施例中，所述采集模块100包括用于采集当前凸轮轴信号的凸轮轴转速传感器。

在某些实施例中，所述获取模块200包括用于根据所述凸轮轴信号获取凸轮轴的当前转速数据的处理器。

需要说明的是：

术语“模块”并非意图受限于特定物理形式。取决于具体应用，模块可以实现为硬件、固件、软件和/或其组合。此外，不同的模块可以共享公共组件或甚至由相同组件实现。不同模块之间可以存在或不存在清楚的界限。

在此提供的算法和显示不与任何特定计算机、虚拟装置或者其它设备固有相关。各种通用装置也可以与基于在此的示教一起使用。根据上面的描述，构造这类装置所要求的结构是显而易见的。此外，本发明也不针对任何特定编程语言。应当明白，可以利用各种编程语言实现在此描述的本发明的内容，并且上面对特定语言所做的描述是为了披露本发明的最佳实施方式。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本发明的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本公开并帮助理解各个发明方面中的一个或多个，在上面对本发明的示例性实施例的描述中，本发明的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本发明要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如下面的权利要求书所反映的那样，发明方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本发明的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

本发明的各个部件实施例可以以硬件实现，或者以在一个或者多个处理器上运行的软件模块实现，或者以它们的组合实现。本领域的技术人员应当理解，可以在实践中使用微处理器或者数字信号处理器(DSP)来实现根据本发明实施例的虚拟机的创建装置中的一些或者全部部件的一些或者全部功能。本发明还可以实现为用于执行这里所描述的方法的一部分或者全部的设备或者装置程序(例如，计算机程序和计算机程序产品)。这样的实现本发明的程序可以存储在计算机可读介质上，或者可以具有一个或者多个信号的形式。这样的信号可以从因特网网站上下载得到，或者在载体信号上提供，或者以任何其他形式提供。

应该注意的是上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本发明可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。

应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油角度的确定方法，其特征在于，包括：

采集当前凸轮轴信号；

根据所述凸轮轴信号获取所述凸轮轴的当前转速数据；

利用加权平均法估算当前segment的下一个segment的值；

利用所述当前segment的上一个segment值计算修正值；

其中，所述segment代表凸轮轴均匀齿的齿周期。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用加权平均法估算当前segment的下一个segment的值的计算公式为：

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述利用当前segment的上一个segment值计算修正值ΔT的计算公式为

ΔT＝T_t×(T_t/T_t-1-1)。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述将下一个segment估算值加上修正值得到下一个segment的预测值的计算公式为

T_{(t+1)预测值}＝T_t+1+ΔT。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸轮轴信号有效沿为上升沿或下降沿。

6.一种柴油发动机单凸轮轴模式下喷油提前角的确定装置，包括：

采集模块，用于采集当前凸轮轴信号；

第三计算模块，用于利用所述下一个segment所对应的凸轮轴信号有效沿和所述下一个segment的预测值计算喷油提前角；

其中，所述segment代表凸轮轴均匀齿的齿周期。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述采集模块包括用于采集当前凸轮轴信号的凸轮轴转速传感器。

8.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取模块包括用于根据所述凸轮轴信号获取凸轮轴的当前转速数据的处理器。

9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以实现如权利要求1-5中任一所述的方法。

10.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行，以实现如权利要求1-5中任一所述的方法。