專利名稱：一種四缸機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸及發(fā)動(dòng)機(jī)相位檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種四缸機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸及發(fā)動(dòng)機(jī)相位檢測(cè)方法，涉及電控發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略中的齒形設(shè)置及其相位檢測(cè)方法，屬于電控柴油機(jī)控制相關(guān)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
準(zhǔn)確判定相位是電控發(fā)動(dòng)機(jī)正確執(zhí)行燃油噴射動(dòng)作的基礎(chǔ)，快速判定發(fā)動(dòng)機(jī)相位可縮短發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程。發(fā)動(dòng)機(jī)普遍采用凸輪軸上的偏心輪為油泵提供動(dòng)力，而曲軸又對(duì)應(yīng)著發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣門的開(kāi)、關(guān)順序，必須兩者配合工作才能實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的正常運(yùn)行。發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，凸輪軸旋轉(zhuǎn)一圈，曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈，機(jī)械上的裝配關(guān)系并不能確定兩者正常的動(dòng)作順序，所以在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)階段需通過(guò)相位檢測(cè)確定凸輪軸與曲軸的相位關(guān)系。電控發(fā)動(dòng)機(jī)相位檢測(cè)方法主要包括兩部分凸輪軸與曲軸齒圈的齒形(信號(hào)盤)設(shè)置及對(duì)應(yīng)該特定齒形的檢測(cè)方法。其過(guò)程如下傳感器根據(jù)凸輪軸與曲軸齒圈中的凸起與凹陷對(duì)應(yīng)地輸出方波中的高、低電平，該方波信號(hào)經(jīng)整形、限幅等處理后送入電子控制單元，檢測(cè)方法根據(jù)凸輪軸與曲軸方波信號(hào)之間的特定對(duì)應(yīng)關(guān)系即可得到發(fā)動(dòng)機(jī)的正確相位。傳統(tǒng)四缸機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)相位檢測(cè)方法中，曲軸以180度曲軸轉(zhuǎn)角為一個(gè)周期，每個(gè)周期內(nèi)，均布的齒帶有一處多齒或少齒，凸輪軸以720度曲軸轉(zhuǎn)角(360度凸輪軸轉(zhuǎn)角)為一個(gè)周期，每個(gè)周期內(nèi)，有一處多齒。圖1為一傳統(tǒng)四缸機(jī)曲軸與凸輪軸齒圈齒形圖，凸輪軸齒圈以一圈(360度凸輪軸轉(zhuǎn)角)為一個(gè)周期，一個(gè)周期內(nèi)，有4個(gè)正常齒，每缸對(duì)應(yīng)一個(gè)，并有一個(gè)多齒，在第一缸正常齒與第二缸正常齒之間的1/5處，曲軸齒形中，每半圈(180度曲軸轉(zhuǎn)角)對(duì)應(yīng)一個(gè)周期，每個(gè)周期對(duì)應(yīng)一缸，每個(gè)周期內(nèi)有28個(gè)齒，之后有兩個(gè)缺齒。對(duì)相位的檢測(cè)是依靠辨別凸輪軸的多齒完成的?；静呗匀缦卤容^凸輪軸相鄰兩次脈沖之間的時(shí)間間隔，如果本次時(shí)間間隔小于上次時(shí)間間隔的一半，即認(rèn)為本次脈沖對(duì)應(yīng)特殊的多齒，從而判斷處發(fā)動(dòng)機(jī)所處相位。
該方案中，由于凸輪軸每轉(zhuǎn)一圈才有一次機(jī)會(huì)判斷相位，故其最長(zhǎng)檢測(cè)周期可能需要360度凸輪軸轉(zhuǎn)角，即凸輪軸旋轉(zhuǎn)一圈才可檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)相位。這一檢測(cè)方法的缺點(diǎn)是相位判斷時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而延長(zhǎng)了發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)間。為解決這一問(wèn)題，特提出了一種新的發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于縮短發(fā)動(dòng)機(jī)相位檢測(cè)時(shí)間，以加快發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程。本發(fā)明對(duì)傳統(tǒng)凸輪軸齒形進(jìn)行了改進(jìn)，使其在一個(gè)工作周期內(nèi)具有多處特殊齒，并通過(guò)與曲軸齒形相配合，可在較短的時(shí)間內(nèi)確定發(fā)動(dòng)機(jī)相位。
一種四缸機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸，曲軸齒形設(shè)置仍采用原有的方案，即曲軸信號(hào)盤的每半周上有30個(gè)間隔相等的齒去除兩個(gè)相鄰齒，也就是28個(gè)正常齒，缺兩齒的方案；凸輪軸除了保留原有的與每缸對(duì)應(yīng)的正常齒外，多齒增加到了3處，即除了4個(gè)正常齒外還有3個(gè)特殊的多齒；增加的3個(gè)特殊的多齒位置分別位于第一缸正常齒與第二缸正常齒之間1/6處，第二缸正常齒與第三缸正常齒1/3處，第三缸正常齒與第四缸正常齒1/2處。
根據(jù)此齒形的一種發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)方法，該檢測(cè)方法包括以下步驟(1)設(shè)置兩個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)凸輪軸與曲軸方波信號(hào)轉(zhuǎn)化的脈沖個(gè)數(shù)分別計(jì)數(shù)；(2)分別捕捉凸輪軸脈沖和曲軸脈沖；(3)讀取凸軸計(jì)數(shù)器值當(dāng)凸輪軸計(jì)數(shù)器由0跳變?yōu)?時(shí)，將曲軸計(jì)數(shù)器清零，重新計(jì)數(shù)；(4)讀取曲軸計(jì)數(shù)器值當(dāng)凸輪軸計(jì)數(shù)器由1跳變?yōu)?時(shí)，讀取曲軸計(jì)數(shù)器值；該曲軸計(jì)數(shù)器值可能為5、23、10、18、15、13、28，表明當(dāng)前脈沖依次對(duì)應(yīng)第一缸特殊齒、第二缸正常齒、第二缸特殊齒、第三缸正常齒、第三缸特殊齒、第四缸正常齒、第一缸正常齒；(5)根據(jù)曲軸計(jì)數(shù)器值確定當(dāng)前凸輪軸脈沖，對(duì)應(yīng)齒形后即可確定發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前相位。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明縮短了相位檢測(cè)時(shí)間。傳統(tǒng)四缸電控發(fā)動(dòng)機(jī)檢測(cè)技術(shù)中，由于凸輪軸齒圈一圈只有一個(gè)特殊齒，故其最長(zhǎng)檢測(cè)時(shí)間可能為720度曲軸轉(zhuǎn)角，而本方法中，由于各缸對(duì)應(yīng)了不同的凸輪軸齒形，故每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)缸即可確定發(fā)動(dòng)機(jī)相位，即其檢測(cè)時(shí)間小于180度曲軸轉(zhuǎn)角。


圖1為傳統(tǒng)四缸機(jī)凸輪軸與曲軸齒圈齒形信號(hào)圖；圖2為本發(fā)明中所述四缸機(jī)凸輪軸與曲軸齒圈齒形信號(hào)圖；圖3為檢測(cè)方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的具體內(nèi)容以及工作過(guò)程。
圖1為傳統(tǒng)四缸機(jī)凸輪軸與曲軸齒圈齒形圖。如圖1所示，其凸輪軸一圈內(nèi)有4個(gè)正常齒，每缸對(duì)應(yīng)一個(gè)，并有一個(gè)多齒，在第一缸正常齒與第二缸正常齒之間的1/5處，曲軸齒形中，每180度曲軸轉(zhuǎn)角對(duì)應(yīng)一個(gè)周期，有28個(gè)齒，缺兩齒。
見(jiàn)圖2，圖2為本發(fā)明中所述四缸機(jī)凸輪軸與曲軸齒圈齒形信號(hào)圖。本發(fā)明中凸輪軸每圈有4個(gè)正常齒，每齒對(duì)應(yīng)一缸，此外，還有3個(gè)特殊齒，其位置分別位于第一缸正常齒與第二缸正常齒之間1/6處，第二缸正常齒與第三缸正常齒1/3處，第三缸正常齒與第四缸正常齒1/2處。曲軸仍采用圖1所示方案。
見(jiàn)圖3，為檢測(cè)方法流程圖。本發(fā)明檢測(cè)方法包括凸輪軸脈沖中斷處理程序與曲軸脈沖中斷處理程序兩部分，也分別有兩個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)兩組脈沖計(jì)數(shù)。其中，曲軸脈沖中斷處理程序較簡(jiǎn)單，每次進(jìn)入中斷只需對(duì)其計(jì)數(shù)器加1即可。凸輪軸脈沖中斷處理程序較復(fù)雜，當(dāng)?shù)谝淮芜M(jìn)入后，先將曲軸脈沖計(jì)數(shù)器清零，第二次進(jìn)入后，讀取曲軸脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)值，再與標(biāo)準(zhǔn)值比較即可判定發(fā)動(dòng)機(jī)相位，標(biāo)準(zhǔn)值與相位之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系如圖中所示，具體對(duì)應(yīng)關(guān)系如下標(biāo)準(zhǔn)值可能為5、23、10、18、15、13、28七種情況，依次對(duì)應(yīng)發(fā)動(dòng)機(jī)所處相位如下第一缸特殊齒、第二缸正常齒、第二缸特殊齒、第三缸正常齒、第三缸特殊齒、第四缸正常齒、第一缸正常齒。
相位檢測(cè)過(guò)程分為以下三個(gè)階段1.未檢測(cè)到凸輪軸脈沖前。曲軸由于齒形較密，可能多次進(jìn)入脈沖響應(yīng)程序，此時(shí)，每進(jìn)入一次該響應(yīng)程序，曲軸脈沖計(jì)數(shù)器N2加1。
2.第一次檢測(cè)到凸輪軸脈沖。進(jìn)入該響應(yīng)程序后，由于凸輪軸脈沖計(jì)數(shù)器為0，所以將曲軸脈沖計(jì)數(shù)器清0，并將凸輪軸脈沖計(jì)數(shù)器置1。之后的曲軸脈沖計(jì)數(shù)器仍然完成每次加1的功能。
3.第二次檢測(cè)到凸輪軸脈沖。進(jìn)入該響應(yīng)程序后，由于凸輪軸脈沖計(jì)數(shù)器為1，讀出曲軸脈沖計(jì)數(shù)器值，進(jìn)入比較程序。根據(jù)比較結(jié)果，判定當(dāng)前凸輪軸脈沖所處相位。整個(gè)相位判斷程序結(jié)束。
用此方法檢測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)相位，可在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)180度曲軸轉(zhuǎn)角后就確定發(fā)動(dòng)機(jī)相位。而原有方案中，由于凸輪軸特殊齒只有一個(gè)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)最長(zhǎng)可能需要旋轉(zhuǎn)720度曲軸轉(zhuǎn)角才能確定發(fā)動(dòng)機(jī)相位。故此方案可顯著縮短發(fā)動(dòng)機(jī)相位檢測(cè)所需時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種四缸機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸，發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸齒形設(shè)置仍采用原有的方案，即曲軸信號(hào)盤的每半周上有30個(gè)間隔相等的齒去除2個(gè)相鄰齒，也就是28個(gè)正常齒，缺2齒的方案，其特征在于，凸輪軸除了保留原有的與每缸對(duì)應(yīng)的正常齒外，多齒增加到了3處，即除了4個(gè)正常齒外還有3個(gè)特殊的多齒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種電控發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸，其特征在于，增加的3個(gè)特殊的多齒位置分別位于第一缸正常齒與第二缸正常齒之間1/6處，第二缸正常齒與第三缸正常齒1/3處，第三缸正常齒與第四缸正常齒1/2處。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種四缸機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)相位檢測(cè)方法，其特征在于，該檢測(cè)方法包括以下步驟(1)設(shè)置2個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)凸輪軸與曲軸方波信號(hào)轉(zhuǎn)化的脈沖個(gè)數(shù)分別計(jì)數(shù)；(2)分別捕捉凸輪軸脈沖和曲軸脈沖；(3)讀取凸軸計(jì)數(shù)器值當(dāng)凸輪軸計(jì)數(shù)器由0跳變?yōu)?時(shí)，將曲軸計(jì)數(shù)器清零，重新計(jì)數(shù)；(4)讀取曲軸計(jì)數(shù)器值當(dāng)凸輪軸計(jì)數(shù)器由1跳變?yōu)?時(shí)，讀取曲軸計(jì)數(shù)器值；該值可能為5、23、10、18、15、13、28，表明當(dāng)前脈沖依次對(duì)應(yīng)第一缸特殊齒、第二缸正常齒、第二缸特殊齒、第三缸正常齒、第三缸特殊齒、第四缸正常齒、第一缸正常齒；(5)確定發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前相位根據(jù)曲軸計(jì)數(shù)器值確定當(dāng)前凸輪軸脈沖，對(duì)應(yīng)齒形后即可確定發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前相位。
全文摘要
一種四缸機(jī)電控發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸及發(fā)動(dòng)機(jī)相位檢測(cè)方法，涉及電控發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略中的齒形設(shè)置及其相位檢測(cè)方法，屬于電控柴油機(jī)控制相關(guān)領(lǐng)域。曲軸齒形設(shè)置采用28個(gè)正常齒，缺2齒的方案；凸輪軸除了與每缸對(duì)應(yīng)的正常齒外，還有3處多齒，其位置分別位于第一缸正常齒與第二缸正常齒之間1/6處，第二缸正常齒與第三缸正常齒1/3處，第三缸正常齒與第四缸正常齒1/2處。2個(gè)計(jì)數(shù)器對(duì)凸輪軸與曲軸方波信號(hào)轉(zhuǎn)化的脈沖個(gè)數(shù)分別計(jì)數(shù)。根據(jù)曲軸計(jì)數(shù)器值，確定當(dāng)前凸輪軸脈沖對(duì)應(yīng)齒形后即可確定發(fā)動(dòng)機(jī)當(dāng)前相位。本發(fā)明由于各缸對(duì)應(yīng)了不同的凸輪軸齒形，故每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)缸即可確定發(fā)動(dòng)機(jī)相位，可以大大縮短相位檢測(cè)時(shí)間。
文檔編號(hào)G01D5/12GK1687712SQ20051001166
公開(kāi)日2005年10月26日 申請(qǐng)日期2005年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月29日
發(fā)明者張科勛, 周明, 李建秋, 楊福源, 歐陽(yáng)明高 申請(qǐng)人:清華大學(xué)