CN202690236U

CN202690236U - 一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统

Info

Publication number: CN202690236U
Application number: CN 201220150070
Authority: CN
Inventors: 叶险; 彭忆强; 杨燕红
Original assignee: Xihua University
Current assignee: Xihua University
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-01-23
Anticipated expiration: 2022-04-11

Abstract

一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统，包括ECU，曲轴位置传感器经波形调理电路与ECU连接，点火线圈控制电路和喷油器控制电路分别与ECU连接，进气歧管压力传感器安装在第1缸或第4缸的进气歧管处；进气歧管压力传感器的信号输出端顺次连接限幅滤波电路、A/D转换电路以及所述ECU。本系统提供了一种在没有凸轮轴位置传感器与节气门位置传感器的情况下，可以准确的判断具有偶数气缸发动机活塞的工作位置、进气量的大小以及发动机的工况的方法。本新型采用歧管压力传感器，代替凸轮轴位置传感器和节气门位置传感器而达到对发动运行状况同样的判定效果，从而大大降低产品的生产成本和维护费用。

Description

一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统

技术领域

本实用新型涉及汽油发动运行状况的电子判别装置，特别是实现汽油发动机压力判缸、同时具有运行工况识别功能的智能电子系统。

背景技术

在现有的汽车技术中，四缸汽油发动机的一个循环可分为：进气、压缩、做功和排气四个冲程。活塞在气缸里作往复直线运动时，当活塞向上运动到最高位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最远的极限位置，称为上止点。当活塞向下运动到最低位置，即活塞顶部距离曲轴旋转中心最近的极限位置，称为下止点。其中压缩冲程和排气冲程结束时活塞都处于上止点位置。所以在每一循环中，对于四缸发动机总有两个气缸同时处于上止点位置。对于发动机的一个循环而言，凸轮轴转一周，而曲轴转两周。曲轴位置传感器的作用是确定曲轴的位置，也就是曲轴的转角。它通过与凸轮轴位置传感器配合来确定发动机的工作位置。

发动机需要确定1缸上止点位置，以便进行顺序燃油喷射和点火控制。通常采用凸轮轴位置判缸方法，电子控制单元（ECU）同时采集凸轮轴位置传感器信号与曲轴位置传感器信号，通过二者的关系确定发动机中活塞的工作位置。因此，通常情况下，发动机必须安装歧管压力传感器、曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器。

在汽车运行过程中，驾驶员通过油门踏板的控制来改变车辆的行驶状态。油门踏板通过连接机构作用于节气门，使节气门阀的开度发生改变。因此，通常需接入节气门位置传感器，以检测发动机所处的不同运行工况，如：怠速工况、负荷工况、加速工况、减速工况等。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统，旨在以进气歧管压力传感器取代凸轮轴位置传感器和节气门位置传感器情况下，同样实现发动机运行状况的判定。

本新型的目的是这样实现的：一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统，包括ECU，曲轴位置传感器经波形调理电路与ECU连接，点火线圈控制电路和喷油器控制电路分别与ECU连接，进气歧管压力传感器安装在第1缸或第4缸的进气歧管处；进气歧管压力传感器的信号输出端顺次连接限幅滤波电路、A/D转换电路以及所述ECU。

上述进气歧管压力传感器采用型号为SZJOINT612压电式传感器。

上述曲轴位置传感器采用58齿磁电式传感器。

上述限幅滤波电路为：进气歧管压力传感器的信号经电阻R3接至集成运算放大器LM358的同相输入端，二极管D3正极接于LM358的同相输入端，二极管D3负极接于LM358的8脚，LM358的反相输入端接LM358的输出端，LM358的4脚接地。

本系统中，将歧管压力传感器安装在进气歧管上，而非进气总管上；并且将歧管压力传感器安装在第1缸或者第4缸歧管处。然后，对安装歧管压力传感器的气缸压力进行采样，获得压力波形；并对此波形进行滤波处理。

歧管压力判缸功能将发动机进气歧管压力传感器的作用扩大，使其能够测量进气歧管内气体压力的变化，用于表征发动机的负载状态，又具有测量歧管压力突变信号判定气缸工作状态的作用。传统的歧管压力传感器装在进气总管上，而需要利用该传感器进行判缸时，则需要装在歧管上，这时测定的气体压力的波动量较大。为此，系统设定在特定时域内对歧管压力信号取平均值的方式获得较为稳定的进气压力信号，用于计算空气进气量。当歧管压力传感器所在气缸处于吸气行程时，歧管压力会在该瞬时产生一个突变的压力波，适当地选择滤波处理系数和特定时域，即可使得该气缸的压力突变信号区别与其它杂波信号。此信号经过系统处理后即作为该气缸吸气相位的参考信息，从而实现判缸功能。然后，系统按照发动机各气缸的工作顺序，可以推算出其它各气缸的相位状态，实现顺序燃油喷射。

进气歧管压力传感器的功能不仅限于判缸。车辆在行驶过程中，驾驶人员可通过油门踏板控制发动机节气门的开度来改变发动机的实际进气量，实现调节发动机动力输出的目的。发动机电子控制模块通过安装在进气系统的进气温度传感器（MAT）、冷却液温度传感器（CTS）和进气歧管绝对压力传感器（MAP），以及位于曲轴皮带轮或飞轮上的曲轴位置传感器（CKP）精确地测定发动机的转速和活塞相对位置及各种相关输入信号，同时系统根据发动机实时工作时的负荷高低及辅助修正参数输入信号，精确地计量出实际发动机的进气量。同时，系统通过在特定时域内对各缸下止点到进气门关闭的时间取平均值得到一个时间变量。根据这两个变量可以得到此时发动机所处的工况，即：是处于怠速工况、负荷工况、加速工况还是减速工况。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本新型提供了一种在没有凸轮轴位置传感器与节气门位置传感器的情况下，可以准确的判断具有偶数气缸发动机活塞的工作位置、进气量的大小以及发动机的工况的方法。通过配备歧管压力传感器，代替凸轮轴位置传感器和节气门位置传感器，从而大大降低产品的生产成本和维护费用。

附图说明

图1是本新型硬件结构框图。

图2是本新型判缸程序流程图。

图3是图1所示限幅滤波电路图。

图4是图1所示波形调理电路图。

图5是本新型发动机工况判别程序流程图。

图6是本新型歧管压力信号图。

具体实施方式

图1示出，本新型包括ECU，曲轴位置传感器经波形调理电路与ECU连接，点火线圈控制电路和喷油器控制电路分别与ECU连接，进气歧管压力传感器安装在第1缸或第4缸的进气歧管处；进气歧管压力传感器的信号输出端顺次连接限幅滤波电路、A/D转换电路以及所述ECU。参见图3，进气歧管压力传感器采用压电式传感器，能够根据外部气压的大小转化成相应的电压信号，并利用半导体的压阻效应，使其输出的电压信号具有随着歧管绝对压力的增大呈线性增大的特性。利用LM358集成芯片将进气歧管压力传感器输出的信号进行限幅和滤波处理。限幅滤波电路为：进气歧管压力传感器的信号经电阻R3接至集成运算放大器LM358的同相输入端，二极管D3正极接于LM358的同相输入端，二极管D3负极接于LM358的8脚，LM358的反相输入端接LM358的输出端，LM358的4脚接地。

曲轴位置传感器是58齿磁电式传感器，输出正弦信号，经过对正弦信号进行整形、滤波处理，转化为0-5V的方波信号，具体电路图如图4所示。电路中的电阻、电容起到使两输入端信号平衡和低通滤波的作用。

本系统结构实现示意图如图1所示。本系统假定进气歧管压力传感器安装在第1缸进气歧管上。在发动机工作过程中，ECU采集进气歧管压力传感器信号和58齿曲轴传感器信号，通过检测压力骤降信号和曲轴转角从而判断发动机工作状态。根据曲轴转角可预设采样时刻。在进气冲程过程中，1缸和4缸对应的曲轴转角相同，都设定对应为曲轴转角的第25齿。ECU在第25齿进行采样，如果得到了压力骤降信号，则此时是第1缸处于进气冲程，否则是第4缸处于进气冲程。然后，作用于点火线圈控制和喷油器控制，从而实现正确的喷油和点火。其中，点火控制C和D为虚线，这里分别给出了分组点火与独立单缸点火两种方式。用户可以根据实际情况进行选择。

歧管压力信号图如图6所示。假定进气歧管压力传感器安装在第1缸进气歧管处，由图可知：第1缸进气歧管压力在进气打开的时候有一个明显的压降。通过采集关键点的歧管压力信号，判断四个冲程中压力变化最大的时刻即为1缸进气时刻，从而实现判缸功能。图中压降阈值，用于判别进气门是否打开的阈值。

图5给出了根据歧管压力信息判断发动机所处工况的流程图。ECU根据歧管压力和发动机转速计算得出每循环进气量M，同时采集下止点到进气门关闭时间T；然后，计算M与T的比值，ECU用此比值与相关阈值进行比较：如果小于或等于怠速工况阈值，则判定处于怠速工况；如果此值大于怠速阈值并且小于等于负荷工况阈值，则判定处于负荷工况；如果此值大于加速工况阈值，则判定处于加速工况；如果小于减速工况阈值，则判定处于减速工况。各阈值由工程人员通过试验标定过程完成。

判断为一缸、四缸工作过程：ECU采集进气歧管压力传感器信号和58齿曲轴传感器信号，通过检测压力骤降信号和曲轴转角从而判断发动机工作状态。根据曲轴转角可预设采样时刻。在进气冲程过程中，1缸和4缸对应的曲轴转角相同，都设定对应为曲轴转角的第25齿。ECU在第25齿进行采样，如果得到了压力骤降信号，判断此时是第1缸处于进气冲程，否则是第4缸处于进气冲程。

进气歧管压力传感器品牌：SZJOINT 型号：612。

曲轴位置传感器品牌：BOSCH 型号：A265 560 939。

Claims

1.一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统，包括，ECU，曲轴位置传感器经波形调理电路与ECU连接，点火线圈控制电路和喷油器控制电路分别与ECU连接，其特征是，进气歧管压力传感器安装在第1缸或第4缸的进气歧管处；进气歧管压力传感器的信号输出端顺次连接限幅滤波电路、A/D转换电路以及所述ECU。

2.根据权利要求1所述的一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统，其特征是，所述进气歧管压力传感器采用型号为SZJOINT612压电式传感器。

3.根据权利要求2所述的一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统，其特征是，所述曲轴位置传感器采用58齿磁电式传感器。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种具有运行工况识别功能的发动机压力判缸系统，其特征是，所述限幅滤波电路为：进气歧管压力传感器的信号经电阻R3接至集成运算放大器LM358的同相输入端，二极管D3正极接于集成运算放大器LM358的同相输入端，二极管D3负极接于集成运算放大器LM358的8脚，集成运算放大器LM358的反相输入端接集成运算放大器LM358的输出端，集成运算放大器LM358的4脚接地。