CN1298986C - 一种四缸机电控发动机凸轮轴及发动机相位检测方法 - Google Patents

Abstract

一种四缸机电控发动机凸轮轴及发动机相位检测方法，涉及电控发动机控制策略中的齿形设置及其相位检测方法，属于电控柴油机控制相关领域。曲轴齿形设置采用28个正常齿，缺2齿的方案；凸轮轴除了与每缸对应的正常齿外，还有3处多齿，其位置分别位于第一缸正常齿与第二缸正常齿之间1/6处，第二缸正常齿与第三缸正常齿1/3处，第三缸正常齿与第四缸正常齿1/2处。2个计数器对凸轮轴与曲轴方波信号转化的脉冲个数分别计数。根据曲轴计数器值，确定当前凸轮轴脉冲对应齿形后即可确定发动机当前相位。本发明由于各缸对应了不同的凸轮轴齿形，故每转过一个缸即可确定发动机相位，可以大大缩短相位检测时间。

Description

一种四缸机电控发动机凸轮轴及发动机相位检测方法

技术领域

一种四缸机电控发动机凸轮轴及发动机相位检测方法，涉及电控发动机控制策略中的齿形设置及其相位检测方法，属于电控柴油机控制相关领域。

背景技术

准确判定相位是电控发动机正确执行燃油喷射动作的基础，快速判定发动机相位可缩短发动机启动过程。发动机普遍采用凸轮轴上的偏心轮为油泵提供动力，而曲轴又对应着发动机进、排气门的开、关顺序，必须两者配合工作才能实现发动机的正常运行。发动机的一个工作循环中，凸轮轴旋转一圈，曲轴旋转两圈，机械上的装配关系并不能确定两者正常的动作顺序，所以在发动机启动阶段需通过相位检测确定凸轮轴与曲轴的相位关系。电控发动机相位检测方法主要包括两部分：凸轮轴与曲轴齿圈的齿形(信号盘)设置及对应该特定齿形的检测方法。其过程如下：传感器根据凸轮轴与曲轴齿圈中的凸起与凹陷对应地输出方波中的高、低电平，该方波信号经整形、限幅等处理后送入电子控制单元，检测方法根据凸轮轴与曲轴方波信号之间的特定对应关系即可得到发动机的正确相位。传统四缸机电控发动机相位检测方法中，曲轴以180度曲轴转角为一个周期，每个周期内，均布的齿带有一处多齿或少齿，凸轮轴以720度曲轴转角(360度凸轮轴转角)为一个周期，每个周期内，有一处多齿。图1为一传统四缸机曲轴与凸轮轴齿圈齿形图，凸轮轴齿圈以一圈(360度凸轮轴转角)为一个周期，一个周期内，有4个正常齿，每缸对应一个，并有一个多齿，在第一缸正常齿与第二缸正常齿之间的1/5处，曲轴齿形中，每半圈(180度曲轴转角)对应一个周期，每个周期对应一缸，每个周期内有28个齿，之后有两个缺齿。对相位的检测是依靠辨别凸轮轴的多齿完成的。基本策略如下：比较凸轮轴相邻两次脉冲之间的时间间隔，如果本次时间间隔小于上次时间间隔的一半，即认为本次脉冲对应特殊的多齿，从而判断处发动机所处相位。

该方案中，由于凸轮轴每转一圈才有一次机会判断相位，故其最长检测周期可能需要360度凸轮轴转角，即凸轮轴旋转一圈才可检测到发动机相位。这一检测方法的缺点是相位判断时间过长，从而延长了发动机启动时间。为解决这一问题，特提出了一种新的发动机检测方法。

发明内容

本发明的目的在于缩短发动机相位检测时间，以加快发动机启动过程。本发明对传统凸轮轴齿形进行了改进，使其在一个工作周期内具有多处特殊齿，并通过与曲轴齿形相配合，可在较短的时间内确定发动机相位。

一种四缸机电控发动机凸轮轴，曲轴齿形设置仍采用原有的方案，即曲轴信号盘的每半周上有30个间隔相等的齿去除两个相邻齿，也就是28个正常齿，缺两齿的方案；凸轮轴除了保留原有的与每缸对应的正常齿外，多齿增加到了3处，即除了4个正常齿外还有3个特殊的多齿；增加的3个特殊的多齿位置分别位于第一缸正常齿与第二缸正常齿之间1/6处，第二缸正常齿与第三缸正常齿1/3处，第三缸正常齿与第四缸正常齿1/2处。

根据此齿形的一种发动机检测方法，该检测方法包括以下步骤：

(1)设置两个计数器对凸轮轴与曲轴方波信号转化的脉冲个数分别计数；

(2)分别捕捉凸轮轴脉冲和曲轴脉冲；

(3)读取凸轴计数器值当凸轮轴计数器由0跳变为1时，将曲轴计数器清零，重新计数；

(4)读取曲轴计数器值当凸轮轴计数器由1跳变为2时，读取曲轴计数器值；

该曲轴计数器值可能为5、23、10、18、15、13、28，表明当前脉冲依次对应第一缸特殊齿、第二缸正常齿、第二缸特殊齿、第三缸正常齿、第三缸特殊齿、第四缸正常齿、第一缸正常齿；

(5)根据曲轴计数器值确定当前凸轮轴脉冲，对应齿形后即可确定发动机当前相位。

与现有技术相比，本发明缩短了相位检测时间。传统四缸电控发动机检测技术中，由于凸轮轴齿圈一圈只有一个特殊齿，故其最长检测时间可能为720度曲轴转角，而本方法中，由于各缸对应了不同的凸轮轴齿形，故每转过一个缸即可确定发动机相位，即其检测时间小于180度曲轴转角。

附图说明

图1为传统四缸机凸轮轴与曲轴齿圈齿形信号图；

图2为本发明中所述四缸机凸轮轴与曲轴齿圈齿形信号图；

图3为检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合实施例和附图详细描述本发明的具体内容以及工作过程。

图1为传统四缸机凸轮轴与曲轴齿圈齿形图。如图1所示，其凸轮轴一圈内有4个正常齿，每缸对应一个，并有一个多齿，在第一缸正常齿与第二缸正常齿之间的1/5处，曲轴齿形中，每180度曲轴转角对应一个周期，有28个齿，缺两齿。

见图2，图2为本发明中所述四缸机凸轮轴与曲轴齿圈齿形信号图。本发明中凸轮轴每圈有4个正常齿，每齿对应一缸，此外，还有3个特殊齿，其位置分别位于第一缸正常齿与第二缸正常齿之间1/6处，第二缸正常齿与第三缸正常齿1/3处，第三缸正常齿与第四缸正常齿1/2处。曲轴仍采用图1所示方案。

见图3，为检测方法流程图。本发明检测方法包括凸轮轴脉冲中断处理程序与曲轴脉冲中断处理程序两部分，也分别有两个计数器对两组脉冲计数。其中，曲轴脉冲中断处理程序较简单，每次进入中断只需对其计数器加1即可。凸轮轴脉冲中断处理程序较复杂，当第一次进入后，先将曲轴脉冲计数器清零，第二次进入后，读取曲轴脉冲计数器数值，再与标准值比较即可判定发动机相位，标准值与相位之间的对应关系如图中所示，具体对应关系如下：标准值可能为5、23、10、18、15、13、28七种情况，依次对应发动机所处相位如下：第一缸特殊齿、第二缸正常齿、第二缸特殊齿、第三缸正常齿、第三缸特殊齿、第四缸正常齿、第一缸正常齿。

相位检测过程分为以下三个阶段：

1.未检测到凸轮轴脉冲前。曲轴由于齿形较密，可能多次进入脉冲响应程序，此时，每进入一次该响应程序，曲轴脉冲计数器N2加1。

2.第一次检测到凸轮轴脉冲。进入该响应程序后，由于凸轮轴脉冲计数器为0，所以将曲轴脉冲计数器清0，并将凸轮轴脉冲计数器置1。之后的曲轴脉冲计数器仍然完成每次加1的功能。

3.第二次检测到凸轮轴脉冲。进入该响应程序后，由于凸轮轴脉冲计数器为1，读出曲轴脉冲计数器值，进入比较程序。根据比较结果，判定当前凸轮轴脉冲所处相位。整个相位判断程序结束。

用此方法检测发动机相位，可在发动机转动180度曲轴转角后就确定发动机相位。而原有方案中，由于凸轮轴特殊齿只有一个，所以发动机最长可能需要旋转720度曲轴转角才能确定发动机相位。故此方案可显著缩短发动机相位检测所需时间。

Claims (3)

1、一种四缸机电控发动机凸轮轴，发动机曲轴齿形设置仍采用原有的方案，即曲轴信号盘的每半周上有30个间隔相等的齿去除2个相邻齿，也就是28个正常齿，缺2齿的方案，其特征在于，凸轮轴除了保留原有的与每缸对应的正常齿外，多齿增加到了3处，即除了4个正常齿外还有3个特殊的多齿。

2、根据权利要求1所述的一种电控发动机凸轮轴，其特征在于，增加的3个特殊的多齿位置如下：第一个特殊多齿位于第一缸正常齿与第二缸正常齿之间，靠近第一缸正常齿一端1/6处；第二个特殊多齿位于第二缸正常齿与第三缸正常齿之间，靠近第二缸正常齿一端1/3处；第三个特殊多齿位于第三缸正常齿与第四缸正常齿之间1/2处。

3、一种采用如权利要求1所述四缸机电控发动机凸轮轴的四缸机电控发动机相位检测方法，其特征在于，其检测方法包括以下步骤：

(1)设置2个计数器对凸轮轴与曲轴方波信号转化的脉冲个数分别计数；

(2)分别捕捉凸轮轴脉冲和曲轴脉冲；

(3)读取凸轮轴计数器值，当凸轮轴计数器由0跳变为1时，将曲轴计数器清零，重新计数；

(4)读取曲轴计数器值，当凸轮轴计数器由1跳变为2时，读取曲轴计数器值；

该值为5、23、10、18、15、13、28，表明当前脉冲依次对应第一缸特殊齿、第二缸正常齿、第二缸特殊齿、第三缸正常齿、第三缸特殊齿、第四缸正常齿、第一缸正常齿；

(5)确定发动机当前相位，根据曲轴计数器值确定当前凸轮轴脉冲，对应齿形后即可确定发动机当前相位。