專(zhuān)利名稱(chēng)：發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其通過(guò)采用曲軸傳感器和凸輪傳感器來(lái)執(zhí)行多缸發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸判別工作。
更具體來(lái)講，曲軸傳感器具有一轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子的外側(cè)等間距地設(shè)置了一些突起，且通過(guò)去掉這些突起中的一部分而形成一個(gè)缺齒部分。凸輪傳感器也具有一轉(zhuǎn)子，其外側(cè)等間距地設(shè)置了一些突起，并在某個(gè)部位上設(shè)置了一個(gè)輔助齒。缺齒部分和輔助齒對(duì)應(yīng)于預(yù)定的轉(zhuǎn)角位置，例如與某一具體預(yù)定氣缸的上止點(diǎn)位置相對(duì)應(yīng)。因而，只根據(jù)曲軸傳感器就能判斷出該氣缸。只根據(jù)凸輪傳感器也能判斷找出該氣缸。另外，所述文件還提出了這樣的方法基于兩傳感器檢測(cè)信號(hào)的組合情況來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。
根據(jù)上述文件中所公開(kāi)的設(shè)備，即使曲軸傳感器和凸輪傳感器中的某一個(gè)出現(xiàn)了故障，通過(guò)利用另一路傳感器信號(hào)，也能成功地完成氣缸判別工作。
但是，在曲軸每轉(zhuǎn)過(guò)一圈—即在每轉(zhuǎn)過(guò)360°曲軸角之后，只能檢測(cè)到曲軸傳感器上缺齒部分一次。在多缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的情況中，當(dāng)兩個(gè)氣缸達(dá)到預(yù)定轉(zhuǎn)角位置(例如上止點(diǎn)位置)時(shí)都能檢測(cè)到缺齒部分。因而，在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中，如果由于曲軸傳感器和凸輪傳感器都出現(xiàn)異常而使氣缸判別工作臨時(shí)中止，則即使只有曲軸傳感器恢復(fù)到了正常狀態(tài)，也無(wú)法只通過(guò)曲軸傳感器、基于上述的氣缸判別工作來(lái)從這兩個(gè)氣缸中確定出所述的特定氣缸。
在此情況下，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速很低—例如在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，則不會(huì)造成很?chē)?yán)重的問(wèn)題，原因在于即使對(duì)氣缸的判斷不正確，也只是會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)等問(wèn)題。但是，在正常工作條件下—例如在高速轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中，如果氣缸判別結(jié)果不正確，則由于發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)由于自身慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，所以會(huì)出現(xiàn)幾方面問(wèn)題。例如，如果將燃料噴射到了判斷錯(cuò)誤的氣缸中，則就會(huì)帶來(lái)問(wèn)題未燃燒的燃料被排放到大氣中，并會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，由一曲軸傳感器來(lái)檢測(cè)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，并輸出一曲軸信號(hào)，該信號(hào)中包含指代轉(zhuǎn)角的部分和指代參考位置的部分。另外，一凸輪傳感器對(duì)凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，并輸出一凸輪信號(hào)，該信號(hào)中包含指代轉(zhuǎn)角的部分和指代參考位置的部分。重要的是所述設(shè)備上設(shè)置有一第一氣缸判別裝置和一第二氣缸判別裝置，作為用來(lái)進(jìn)行氣缸判別的裝置。氣缸判別工作是基于曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行的，同時(shí)，氣缸判別工作也是基于凸輪信號(hào)而執(zhí)行的。一傳感器信號(hào)檢錯(cuò)裝置分別對(duì)曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)，以判斷是否出現(xiàn)信號(hào)異常。在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的過(guò)程中，如果曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都變?yōu)椴徽５?，則一氣缸判別控制裝置就禁止第一氣缸判別裝置執(zhí)行氣缸判別操作。然后，在凸輪信號(hào)恢復(fù)正常的條件下，氣缸判別控制裝置解除對(duì)氣缸判別工作的禁止。
在這樣的情況下先前執(zhí)行的氣缸判別工作由于曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都出現(xiàn)異常而中止，如果凸輪信號(hào)恢復(fù)到了正常，則就可以重新執(zhí)行氣缸判別工作。在此情況下，即使曲軸信號(hào)先恢復(fù)正常，也不允許在只有曲軸信號(hào)的條件下啟動(dòng)氣缸判別操作。如果當(dāng)凸輪信號(hào)恢復(fù)正常時(shí)曲軸信號(hào)仍然異常，則也能只利用凸輪信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。如只根據(jù)曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作，就存在氣缸判別錯(cuò)誤的可能性。但是，由于只利用凸輪信號(hào)自身就能判斷出某一特定氣缸，所以利用凸輪信號(hào)可避免出現(xiàn)氣缸判別錯(cuò)誤。結(jié)果就是，通過(guò)按照適當(dāng)?shù)姆绞絹?lái)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行氣缸判別操作，就可以解決由于氣缸判別錯(cuò)誤而帶來(lái)的諸多問(wèn)題。
除了曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都出現(xiàn)異常的條件之外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速高于一設(shè)定轉(zhuǎn)速時(shí)，要停止執(zhí)行氣缸判別工作。
在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，在第一氣缸判別裝置執(zhí)行完氣缸判別工作之后，如果通過(guò)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而沒(méi)有檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)增加，則將氣缸判別工作的結(jié)果作相反地轉(zhuǎn)換。在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中，即使氣缸判別的結(jié)果是錯(cuò)誤的，也只是會(huì)使發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難，但并不會(huì)損壞發(fā)動(dòng)機(jī)。只需要將氣缸判別結(jié)果相對(duì)于前側(cè)和后側(cè)反轉(zhuǎn)過(guò)來(lái)，就可以獲得正確的氣缸判別結(jié)果。此處，在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，將轉(zhuǎn)角差為360°曲軸角的兩個(gè)氣缸看作是前側(cè)與后側(cè)的兩個(gè)氣缸。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后，可解除氣缸判別控制裝置將氣缸判別工作的禁止。在這種情況下，由于在發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)生熄火后可能會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)執(zhí)行重新啟動(dòng)，因而，即使在凸輪信號(hào)仍然不正常的情況下，也可只利用曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。
可響應(yīng)于對(duì)曲軸信號(hào)中參考位置的檢測(cè)，通過(guò)參照凸輪信號(hào)的參考位置檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。在此情況下，每執(zhí)行一次氣缸判別工作，就將氣缸判別工作的結(jié)果作為歷史紀(jì)錄存儲(chǔ)起來(lái)。然后，基于歷史紀(jì)錄來(lái)審查氣缸判別工作的結(jié)果是否是正確的，其中所述歷史紀(jì)錄的特征是順序執(zhí)行的多次氣缸判別工作的一系列結(jié)果。在按照曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)的組合情況來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作的情況下，如果由于噪聲信號(hào)等的干擾而錯(cuò)誤地識(shí)別了一個(gè)脈沖，則可能會(huì)作出不正確的氣缸判別結(jié)論。與此相反，根據(jù)本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)一種抗噪措施。
在曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都變?yōu)椴徽Ｖ螅绻霈F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到一預(yù)定轉(zhuǎn)速的情況，則解除對(duì)氣缸判別工作的禁止。盡管曲軸和凸輪軸是機(jī)械連接的，并保持著轉(zhuǎn)角同步關(guān)系地轉(zhuǎn)動(dòng)，但在高速轉(zhuǎn)動(dòng)中，它們之間的相角位置可能會(huì)有改變。例如，在曲軸與凸輪軸是用鏈條進(jìn)行連接的情況下，在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)之間會(huì)出現(xiàn)一個(gè)相位差。考慮到這樣的情形，所以，只有當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)低速運(yùn)轉(zhuǎn)—小于—預(yù)定轉(zhuǎn)速時(shí)，才解除對(duì)氣缸判別工作的禁止。由此，可提高氣缸判別工作的可靠性。


圖1是一個(gè)示意圖，表示了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備；圖2為一時(shí)序圖，表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的曲軸信號(hào)與凸輪信號(hào)的信號(hào)格式；圖3中的流程圖表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、曲軸信號(hào)的中斷處理過(guò)程；圖4中的流程圖表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、凸輪信號(hào)的中斷處理過(guò)程；圖5中的流程圖表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、用于檢測(cè)曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)是否異常的過(guò)程；圖6中的流程圖表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的、設(shè)定一標(biāo)記碼的過(guò)程，該標(biāo)記碼代表在僅有曲軸信號(hào)的情況下禁止執(zhí)行氣缸判別工作；圖7中的流程圖表示了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)處理過(guò)程；圖8是一時(shí)序圖，表示了在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備中的波形；以及圖9是一個(gè)流程圖，表示了根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例、采用一種合成模式執(zhí)行氣缸判別工作的過(guò)程。
如圖1所示，在發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸10上固定安裝一盤(pán)形的NE轉(zhuǎn)子11。在NE轉(zhuǎn)子的外圓周邊上形成有多個(gè)突起12，各突起12之間為曲軸10的預(yù)定轉(zhuǎn)角間隔，該間隔角在該實(shí)施例中為15°曲軸角。通過(guò)從這組突起12中去掉一個(gè)凸齒而形成一個(gè)缺齒部分13，該缺齒部分的位置對(duì)應(yīng)于某一特定氣缸位置的附近，例如，其位于第一缸和第六缸上止點(diǎn)TDC位置的附近。因而，在NE轉(zhuǎn)子11上共形成有23個(gè)突起12。
在NE轉(zhuǎn)子11圓周邊的附近設(shè)置了一個(gè)電磁拾波線(xiàn)圈14。電磁拾波線(xiàn)圈14能響應(yīng)于每個(gè)突起12的經(jīng)過(guò)而產(chǎn)生出信號(hào)。電磁拾波線(xiàn)圈14的檢測(cè)信號(hào)被輸入到一個(gè)波形整形電路30中，從而被整形為信號(hào)脈沖。NE轉(zhuǎn)子11和電磁拾波線(xiàn)圈14構(gòu)成了一個(gè)曲軸傳感器15。
一凸輪軸20與發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸10同步地轉(zhuǎn)動(dòng)，曲軸10每轉(zhuǎn)兩圈，凸輪軸轉(zhuǎn)過(guò)一圈。在凸輪軸20上固定安裝了一個(gè)盤(pán)形的凸輪轉(zhuǎn)子21。在凸輪轉(zhuǎn)子21的外圓周上等間距地形成有多個(gè)突起22，這些突起的數(shù)目對(duì)應(yīng)于氣缸數(shù)。本實(shí)施例是以六缸發(fā)動(dòng)機(jī)作為示例的，因而，是在凸輪21的外圓周上以60度—即120°曲軸角為間距設(shè)置了六個(gè)突起22。例如，每個(gè)突起22都設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)各氣缸處于TDC之前45°曲軸角的位置上。另外，在凸輪轉(zhuǎn)子21的外圓周上還形成有一個(gè)輔助凸齒23，其緊鄰地設(shè)置在與第一缸相對(duì)應(yīng)的那一突起的前方。在該實(shí)施例中，輔助凸齒23被制在第一缸的TDC之前75°曲軸角的位置處。
在凸輪轉(zhuǎn)子21外周邊的附近設(shè)置了一個(gè)電磁拾波線(xiàn)圈24。該電磁拾波線(xiàn)圈24能響應(yīng)于突起22和輔助凸齒23的每一次經(jīng)過(guò)而產(chǎn)生出信號(hào)。電磁拾波線(xiàn)圈24檢測(cè)到的信號(hào)被輸入到一波形整形電路30中，并被整形為信號(hào)脈沖。凸輪轉(zhuǎn)子21和電磁拾波線(xiàn)圈24構(gòu)成了一個(gè)凸輪傳感器25。
設(shè)置了一微型計(jì)算機(jī)31，在下文中將其稱(chēng)為控制器，其設(shè)計(jì)如同公知的邏輯電路，包括CPU、ROM、RAM等的器件?？刂破?1根據(jù)曲軸傳感器15所檢測(cè)到的信號(hào)(即曲軸信號(hào))以及凸輪傳感器25所檢測(cè)到的信號(hào)(即凸輪信號(hào))，執(zhí)行發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的運(yùn)算工作以及氣缸判別工作，其中，曲軸信號(hào)與凸輪信號(hào)都是經(jīng)波形整形電路30輸入到控制器中的。此外，控制器31能根據(jù)氣缸判別工作和發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速計(jì)算工作的結(jié)果執(zhí)行其它的幾項(xiàng)控制例如燃料噴射、噴射定時(shí)、噴射壓力。
圖2是一個(gè)時(shí)序圖，表示了曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)的信號(hào)波形。在圖2中，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸的點(diǎn)火次序?yàn)?-5-3-6-2-4。因而，第一缸的上止點(diǎn)#1TDC與第六缸的上止點(diǎn)#6TDC被設(shè)置成前側(cè)與后側(cè)的關(guān)系即剛好相差360°曲軸轉(zhuǎn)角。
在圖2中，曲軸信號(hào)被表示為一個(gè)脈沖序列串，各脈沖之間的間隔角為15°曲軸角，且缺齒部分13僅出現(xiàn)在#1TDC與#6TDC之前。缺齒部分13的出現(xiàn)是為了檢測(cè)#1TDC和#6TDC。在此情況下，如果將對(duì)應(yīng)于#1TDC的缺齒設(shè)定為前側(cè)缺齒，則與#6TDC相對(duì)應(yīng)的缺齒就被設(shè)為后側(cè)缺齒。
凸輪信號(hào)在圖中被表示成以120°曲軸轉(zhuǎn)角為間隔的脈沖序列，且與輔助凸齒23相對(duì)應(yīng)，凸輪信號(hào)中還包括輔助凸齒的脈沖。在所示的實(shí)施例中，輔助凸齒的脈沖只出現(xiàn)在與#1TDC相對(duì)應(yīng)的那個(gè)凸輪脈沖之前，在附圖中，#1TDC的對(duì)應(yīng)脈沖被標(biāo)為G0。在720°的曲軸角內(nèi)，輔助凸齒的脈沖只出現(xiàn)一次。因而，通過(guò)在檢測(cè)到曲軸信號(hào)中缺齒部分之前的一段預(yù)定時(shí)間內(nèi)檢測(cè)輔助凸齒的脈沖是否出現(xiàn)，就可以區(qū)分出#1TDC(即前側(cè)缺齒)和#6TDC(即后側(cè)缺齒)，其中，所述時(shí)間段例如是圖中NE0之前60°曲軸轉(zhuǎn)角的范圍內(nèi)。
在該實(shí)施例中，曲軸信號(hào)中間隔為15°曲軸角的脈沖序列串對(duì)應(yīng)于所謂的轉(zhuǎn)角指代部分，而缺齒部分則對(duì)應(yīng)于所述的參考位置指代部分。類(lèi)似地，凸輪信號(hào)中以120°曲軸角為間隔的脈沖串對(duì)應(yīng)于轉(zhuǎn)角指代部分，而輔助凸齒脈沖則對(duì)應(yīng)于參考位置指代部分。諸如15°曲軸角和°120°曲軸角等的設(shè)定值是可以改變的。
下面，將參照?qǐng)D3-7所示的流程圖，對(duì)控制器31執(zhí)行的氣缸判別工作過(guò)程、以及對(duì)各個(gè)傳感器信號(hào)正常與否的判斷過(guò)程進(jìn)行描述。
圖3中的流程圖表示了對(duì)曲軸信號(hào)中斷請(qǐng)求的處理程序，該程序是由控制器31響應(yīng)于曲軸信號(hào)的上升沿而啟動(dòng)的。此程序只利用曲軸信號(hào)就能完成氣缸判別工作。
首先，在步驟101中，將曲軸信號(hào)中斷請(qǐng)求的當(dāng)前時(shí)間tNi輸入，然后，在步驟102中，基于曲軸信號(hào)中斷時(shí)間的當(dāng)前值tNi和上一次的數(shù)值tNi-1，而計(jì)算出一個(gè)脈沖間隔值TNEi，也即是TNEi＝tNi-tNi-1。在步驟103中，判斷脈沖間隔值TNEi是否等于或小于3/2×TNEi-1。如果判斷結(jié)論是肯定的，則程序就進(jìn)入到步驟104中，并對(duì)Nei執(zhí)行加“1”步進(jìn)。
如果判斷結(jié)果為否定的，就認(rèn)為當(dāng)前曲軸信號(hào)中斷請(qǐng)求時(shí)已到達(dá)了參考位置處，該參考位置是指緊跟在缺齒部分之后的那個(gè)曲軸脈沖，此時(shí)，在步驟105中將NEi設(shè)為NE0。然后，在步驟106中，基于一個(gè)標(biāo)記碼來(lái)判斷當(dāng)前只用曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作的情形是否是被允許的，所述標(biāo)記碼代表禁止只用曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別操作。當(dāng)標(biāo)記碼被設(shè)定為“1”時(shí)，代表禁止只用曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。在標(biāo)記碼等于“0”的情況下，程序進(jìn)入到下一步驟107。
在步驟107中，執(zhí)行只利用曲軸信號(hào)的氣缸判別工作。在此情況下，即使從曲軸信號(hào)可檢測(cè)到參考位置，也不能判斷該參考位置是對(duì)應(yīng)于#1TDC(即前側(cè)缺齒)、還是對(duì)應(yīng)于#6TDC(即后側(cè)缺齒)。作為舉例，假定判斷出該參考位置對(duì)應(yīng)于#1TDC-即前側(cè)缺齒。則在隨后，響應(yīng)于后來(lái)每次檢測(cè)到的參考位置，就可交替地將其確定為#1TDC(前側(cè)缺齒)和#6TDC(后側(cè)缺齒)。
在此之后，在步驟108中，在氣缸判別工作完成之后，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速是否在兩秒之內(nèi)超過(guò)了400rpm。在結(jié)果為肯定的情況下，就認(rèn)為步驟107中所執(zhí)行氣缸判別工作的結(jié)果是正確的，且發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)也獲得了成功，上述程序結(jié)束。與此相反，在步驟108的判斷結(jié)果為NO的情況下，則就推定步驟107中所執(zhí)行氣缸判別工作的結(jié)果是不正確的，發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)過(guò)程沒(méi)有成功，之后，程序進(jìn)入到步驟109。在步驟109中，將氣缸判別工作的結(jié)果作前后反轉(zhuǎn)。也就是說(shuō)，如果氣缸判別的結(jié)果為#1TDC-即前側(cè)缺齒，則該結(jié)果就被反轉(zhuǎn)為#6TDC-即后側(cè)缺齒。
圖4是一個(gè)流程圖，表示了對(duì)凸輪信號(hào)中斷請(qǐng)求的處理程序，該程序是由控制器31響應(yīng)于凸輪脈沖信號(hào)的上升沿而啟動(dòng)的。該程序只利用凸輪信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。
在圖4中，首先在步驟201中，將凸輪信號(hào)中斷請(qǐng)求的當(dāng)前時(shí)間tGi輸入，然后在后序的步驟202中，基于凸輪信號(hào)中斷時(shí)間的當(dāng)前值tGi和上一次值tGi-1而計(jì)算出一個(gè)脈沖間隔TGi，也就是說(shuō)Tgi＝tGi-tGi-1。在步驟203中，判斷脈沖間隔TGi是否等于或小于1/2×TGi-1。如果判斷結(jié)果是肯定的，則程序轉(zhuǎn)向步驟204，并使凸輪脈沖數(shù)Gi加“1”步進(jìn)。
如果在步驟203中的判斷結(jié)果是否定的，則就認(rèn)為在當(dāng)前的凸輪信號(hào)中斷請(qǐng)求時(shí)到達(dá)了所述的參考位置，該參考位置即為緊跟在輔助凸齒脈沖之后的那個(gè)凸輪脈沖，此時(shí)，在步驟205中將脈沖數(shù)Gi設(shè)為G0。之后，在步驟206中，執(zhí)行只利用凸輪信號(hào)來(lái)進(jìn)行的氣缸判別工作。在這樣的情況下，將檢測(cè)到參考位置時(shí)的凸輪信號(hào)確定為#1TDC—即前側(cè)缺齒。最后，在步驟207中，將代表禁止只利用曲軸信號(hào)進(jìn)行氣缸判別的標(biāo)記碼清零。
順便提及將曲軸信號(hào)與凸輪信號(hào)進(jìn)行比較，前者的頻率顯著大于后者。因而，在正常狀態(tài)下，優(yōu)先采用只通過(guò)曲軸信號(hào)執(zhí)行的氣缸判別工作所得到的結(jié)果。與此相反，在曲軸信號(hào)出現(xiàn)異常的情況下，只通過(guò)凸輪信號(hào)所獲得的氣缸判別結(jié)果就成為有效的了。在圖3和圖4的情況中，還可以增加基于脈沖間隔TNEi和TGi來(lái)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的處理步驟。
圖5中的流程圖表示了用于檢測(cè)曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)是否正常的處理程序。該程序是由控制器31以一段預(yù)定的時(shí)間為周期間斷地執(zhí)行的，其中的預(yù)定周期例如為4毫秒。
在圖5中，首先是在步驟301中，判斷是否曲軸信號(hào)的某一邊沿—例如上升沿是否出現(xiàn)。如果檢測(cè)到有該邊沿剛剛經(jīng)過(guò)，則程序轉(zhuǎn)向步驟302，將一個(gè)曲軸信號(hào)異常監(jiān)控計(jì)數(shù)器CDGNE置為零。在隨后的步驟303中，將曲軸信號(hào)判斷為正常。
如果沒(méi)有檢測(cè)到脈沖邊沿，則程序進(jìn)入到步驟304中，將異常監(jiān)控計(jì)數(shù)器CDGNE加“1”累進(jìn)。在隨后的步驟305中，判斷CDGNE值是否等于或大于一個(gè)預(yù)定值THEN。此處，如果步驟305中的判斷結(jié)果是肯定的，則就表明在一預(yù)定時(shí)間段內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到任何曲軸信號(hào)的脈沖邊沿，也就是說(shuō)，曲軸信號(hào)的輸入發(fā)生了丟失。在此情況下，程序進(jìn)入到步驟306，將曲軸信號(hào)判斷為不正常狀態(tài)。
之后，在步驟307中，判斷凸輪信號(hào)的某一邊沿—例如上升沿是否出現(xiàn)。如果剛剛檢測(cè)到了所述脈沖邊沿，則程序轉(zhuǎn)向步驟308，并將凸輪信號(hào)異常監(jiān)控計(jì)數(shù)器CDGG清零。在隨后的步驟309中，將凸輪信號(hào)判斷為正常的。
如果沒(méi)有檢測(cè)到所述脈沖邊沿，則程序進(jìn)入到步驟310中，并將凸輪信號(hào)異常監(jiān)控計(jì)數(shù)器CDGG加“1”累進(jìn)。在隨后的步驟311中，判斷CDGG的值是否大于或等于一預(yù)定值THG。此處，如果步驟311的結(jié)果是肯定的，則表明在預(yù)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有檢測(cè)到任何凸輪信號(hào)邊沿，也就是說(shuō)，發(fā)生了凸輪信號(hào)的輸入丟失。在此情況下，程序進(jìn)入到步驟312中，并將凸輪信號(hào)判斷為不正常狀態(tài)。
圖6中的流程圖表示了用于設(shè)定標(biāo)記碼的處理過(guò)程，該標(biāo)記碼表明禁止只用曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。該處理過(guò)程是由控制器31以預(yù)定的循環(huán)周期性地執(zhí)行的。在步驟401中，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否等于或大于一數(shù)值，該數(shù)值例如為1000rpm。由此可判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否已經(jīng)過(guò)了起動(dòng)工況、而運(yùn)行在高速區(qū)間內(nèi)的某一速度上。另外，在步驟402中，判斷曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)是否都為異常。
然后，在步驟401和402的判斷結(jié)果都為肯定的情況下，在步驟403中將標(biāo)記碼設(shè)為“1”。順便提一句，如果發(fā)動(dòng)機(jī)并非高速運(yùn)轉(zhuǎn)，則沒(méi)有必要去明確地禁止執(zhí)行氣缸判別工作，這是因?yàn)樵诘退俣?，?dāng)出現(xiàn)異常情況之后，發(fā)動(dòng)機(jī)很快就會(huì)熄火停機(jī)，其中的異常情況例如為曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都發(fā)生了輸出故障。因而，將發(fā)動(dòng)機(jī)是否為高轉(zhuǎn)速看作是禁止執(zhí)行氣缸判別工作的一個(gè)條件。
根據(jù)上述的操作過(guò)程，盡管在圖4的步驟207中，可響應(yīng)于凸輪信號(hào)恢復(fù)正常而將標(biāo)記碼清零，但除此之外，還可響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)而將標(biāo)記碼清零。也就是說(shuō)，在圖7所示的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)處理過(guò)程中，在步驟501中判斷發(fā)動(dòng)機(jī)是否已停機(jī)，并在步驟502中響應(yīng)于發(fā)動(dòng)機(jī)的停機(jī)狀況而將標(biāo)記碼清零。另外，在曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都變?yōu)楫惓Ｖ?，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速減小到一預(yù)定的轉(zhuǎn)速，則在此條件下解除對(duì)氣缸判別工作的禁止。
圖8是一個(gè)時(shí)序圖，表示了上述處理過(guò)程的工作細(xì)節(jié)。
在圖8中，在時(shí)刻t1和t2，由于傳感器失效、信號(hào)線(xiàn)斷開(kāi)等原因，停止向控制器31輸入曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)。檢測(cè)到發(fā)生信號(hào)輸入異常的情況。在時(shí)刻t2，在發(fā)動(dòng)機(jī)處于某一高速水平的情況下，將標(biāo)記碼設(shè)為“1”。
之后，即使在t3時(shí)刻，曲軸信號(hào)先恢復(fù)到了正常狀態(tài)，由于標(biāo)記碼在此時(shí)并未被清零，所以仍然禁止只用曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。然后，凸輪信號(hào)在時(shí)刻t4也恢復(fù)正常，此時(shí)標(biāo)記碼被清零，運(yùn)行只用曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。在t4時(shí)刻之后，氣缸判別工作恢復(fù)。在凸輪信號(hào)先恢復(fù)正常的情況下，在凸輪信號(hào)恢復(fù)正常的時(shí)刻，啟動(dòng)只通過(guò)凸輪信號(hào)執(zhí)行的氣缸判別工作。
在t2到t4的時(shí)間段內(nèi)，不執(zhí)行任何的氣缸判別工作，同時(shí)也暫停執(zhí)行燃料噴射等控制工作。但是，如果發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行工況為一定的高速運(yùn)轉(zhuǎn)，則發(fā)動(dòng)機(jī)由于其自身慣性仍能保持轉(zhuǎn)動(dòng)。因而，可以在時(shí)刻t4后使發(fā)動(dòng)機(jī)連續(xù)地工作。
下面，將對(duì)采用曲軸信號(hào)和凸輪軸信號(hào)的組合模式來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作的方法進(jìn)行描述。圖9表示了一氣缸判別過(guò)程。該過(guò)程是由控制器31響應(yīng)于曲軸信號(hào)的上升沿、以中斷的方式執(zhí)行的。利用這樣的氣缸判別方法來(lái)防止由于噪聲信號(hào)而發(fā)生氣缸判別錯(cuò)誤，并在每執(zhí)行一次氣缸判別過(guò)程后對(duì)一歷史計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，且根據(jù)歷史計(jì)數(shù)器的數(shù)值而執(zhí)行最終的氣缸判別工作。
在圖9中，首先是在步驟601中，判斷曲軸脈沖數(shù)NEi是否等于代表參考位置的NE0。在判斷結(jié)果為肯定的情況下，程序進(jìn)入到步驟602中。之后，在步驟602中，判斷在NEi與NEi-1之間是否檢測(cè)到有一個(gè)凸輪脈沖的輸入。如果判斷結(jié)果是否定的，則程序進(jìn)入到步驟603，并將歷史計(jì)數(shù)器清零。
在步驟604，判斷在NEi-1與NEi-2之間是否有凸輪輔助凸齒脈沖輸入。如果步驟604的判斷結(jié)果是肯定的，則程序進(jìn)入到步驟605中，并臨時(shí)將第一缸#1TDC設(shè)為當(dāng)前氣缸。在隨后的步驟606-608中，如果上一次判斷的氣缸為第六缸#6TDC，則對(duì)歷史計(jì)數(shù)器加“1”，如果上一次的判斷不是第六缸#6TDC，則將歷史計(jì)數(shù)器清零。
此外，如果步驟604的判斷結(jié)果是否定的，則程序轉(zhuǎn)向到步驟609，并暫時(shí)將第六缸#6TDC設(shè)定為當(dāng)前缸。在隨后的步驟610-612中，如果上一次判斷的氣缸是第一缸#1TDC，則歷史計(jì)數(shù)器被加“1”，如果上一次判斷的氣缸并非第一氣缸#1TDC，則將歷史計(jì)數(shù)器清零。
之后，在步驟613中，判斷歷史計(jì)數(shù)器是否等于或大于一個(gè)預(yù)定值，在該實(shí)施例中，該預(yù)定值為“2”。在判斷結(jié)果為肯定的情況下，程序進(jìn)入步驟614，并最終確定先前臨時(shí)設(shè)定的氣缸。
在用曲軸信號(hào)或凸輪信號(hào)執(zhí)行氣缸判別工作的情況下，如果由于存在噪聲信號(hào)等的干擾而錯(cuò)誤地檢測(cè)到了凸輪信號(hào)中的輔助凸齒，則將會(huì)發(fā)生氣缸判別錯(cuò)誤。因而，為了防止發(fā)生錯(cuò)誤氣缸判別，除了在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)之外，可考慮停止利用兩種信號(hào)來(lái)進(jìn)行氣缸判別工作。但是，基于圖9所示的氣缸判別工作歷史紀(jì)錄，通過(guò)從氣缸判別工作的順序結(jié)果—即臨時(shí)結(jié)果將氣缸判別結(jié)果確定下來(lái)，就可實(shí)現(xiàn)一種抗噪聲信號(hào)干擾措施。
根據(jù)上述的實(shí)施例，可實(shí)現(xiàn)如下的優(yōu)點(diǎn)。
由于在發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作的條件下，在曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都變?yōu)楫惓Ｖ螅怪煌ㄟ^(guò)曲軸信號(hào)來(lái)重新執(zhí)行氣缸判別工作，所以可防止發(fā)生氣缸判別錯(cuò)誤。結(jié)果就是，可對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)適當(dāng)?shù)貓?zhí)行氣缸判別工作，并解決了由于氣缸判別錯(cuò)誤而帶來(lái)的幾方面問(wèn)題。此外，還可以避免對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的損壞以及其它的問(wèn)題。另外，還可以避免排放未經(jīng)燃燒的燃料。此外，根據(jù)本實(shí)施例，在曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)發(fā)生異常的情況下，還可執(zhí)行一種理想的失效保護(hù)措施。
在只利用曲軸信號(hào)完成了氣缸判別工作而實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后，要監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速工況。如果沒(méi)有檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，則就將氣缸判別結(jié)果作前后反轉(zhuǎn)。由此，就可以在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程中執(zhí)行正確的氣缸判別工作。
在利用曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)的組合模式來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作中，基于歷史紀(jì)錄來(lái)判斷氣缸判別工作的結(jié)果是否正確，其中的歷史紀(jì)錄是指順序多個(gè)時(shí)刻時(shí)的氣缸判別工作。由此，可以避免由于噪聲信號(hào)等干擾而出現(xiàn)氣缸判別錯(cuò)誤的可能性。
順便提及，本發(fā)明還可按照如下的方式來(lái)進(jìn)行實(shí)施。
在曲軸10和凸輪軸20通過(guò)鏈條等機(jī)構(gòu)進(jìn)行機(jī)械連接的發(fā)動(dòng)機(jī)中，在高速段時(shí)，在曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)之間會(huì)產(chǎn)生一個(gè)相位差。在此情況下，如果在相差繼續(xù)存在的情況下解除對(duì)氣缸判別工作的禁止，則也會(huì)發(fā)生氣缸判別錯(cuò)誤。因而，在由于曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都變?yōu)楫惓６箞?zhí)行氣缸判別工作的情況下，在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速減小到一預(yù)定速度—例如約1000rpm的條件下，才解除對(duì)氣缸判別工作的禁止。由此，可提高氣缸判別工作的可靠性。
可用除上述方法之外的其它方法來(lái)完成對(duì)曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)的異常檢測(cè)工作。可采用這樣一種系統(tǒng)其能在出現(xiàn)曲軸信號(hào)中斷和凸輪信號(hào)中斷時(shí)，相互監(jiān)控兩信號(hào)脈沖邊沿的存在和缺失。
在圖9的處理過(guò)程中，當(dāng)與曲軸缺齒部分相對(duì)應(yīng)的凸輪輸入未被檢測(cè)到、或當(dāng)臨時(shí)設(shè)定的同一氣缸在隨后出現(xiàn)時(shí)，歷史計(jì)數(shù)器被保持為“0”。在這樣的情況下，可通過(guò)使異常計(jì)數(shù)器加“1”來(lái)將異常狀況的出現(xiàn)歷史存儲(chǔ)下來(lái)。然后，基于異常計(jì)數(shù)器，可執(zhí)行這些工作儲(chǔ)存診斷代碼、故障信息、或者向駕駛員報(bào)警。
曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)的格式并不僅限于本實(shí)施例，對(duì)其可作任意的改動(dòng)，只要它們都包含轉(zhuǎn)角指代部分和參考位置指代部分即可。另外，本發(fā)明也適用于四沖程汽油機(jī)。
盡管上文參照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但需要指出的是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員，很顯然可對(duì)實(shí)施例作各種形式的改動(dòng)和變型。這些改動(dòng)和變型應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為是在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)，其中，本發(fā)明的范圍由所附的權(quán)利要求限定。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，包括曲軸傳感器(15)，用于來(lái)檢測(cè)一多缸四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)；凸輪傳感器(25)，用于對(duì)凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，曲軸傳感器輸出曲軸信號(hào)(NE)，該信號(hào)包括轉(zhuǎn)角指代部分，用于按照均勻的曲軸轉(zhuǎn)角間距指明曲軸的轉(zhuǎn)角位置，曲軸信號(hào)還包括參考位置指代部分，用于指明至少一個(gè)參考位置，凸輪傳感器輸出凸輪信號(hào)(G)，該信號(hào)中包含轉(zhuǎn)角指代部分，用于按照均勻的凸輪軸轉(zhuǎn)角間隔指明凸輪軸的轉(zhuǎn)角位置，凸輪信號(hào)還包括參考位置指代部分，用于指明至少一個(gè)參考位置，所述發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備包括第一氣缸判別裝置(101-105、107-109)，用于通過(guò)曲軸傳感器輸出的曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作；第二氣缸判別裝置(201-206)，用于通過(guò)凸輪傳感器輸出的凸輪信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作；傳感器信號(hào)檢錯(cuò)裝置(301-312)，用于分別檢測(cè)曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)的異常；氣缸判別控制裝置(106，107，401-403)，用于在發(fā)動(dòng)機(jī)工作的過(guò)程中，當(dāng)曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都變?yōu)椴徽r(shí)，禁止第一氣缸判別裝置執(zhí)行氣缸判別操作，并用于在凸輪信號(hào)隨后恢復(fù)正常的條件下，解除對(duì)氣缸判別工作的禁止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其特征在于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)一預(yù)定轉(zhuǎn)速(401)時(shí)，禁止執(zhí)行氣缸判別工作。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其特征在于在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，在第一氣缸判別裝置(101-105、107)執(zhí)行完氣缸判別工作之后，如果通過(guò)監(jiān)控發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而沒(méi)有檢測(cè)到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速出現(xiàn)增加(108)，則將氣缸判別工作的結(jié)果作相反地轉(zhuǎn)換(109)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其特征在于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī)后(501、502)，解除氣缸判別控制裝置對(duì)氣缸判別工作禁止。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其特征在于在響應(yīng)于對(duì)曲軸信號(hào)中參考位置的檢測(cè)，通過(guò)參照凸輪信號(hào)中的參考位置檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作的情況下，基于多次氣缸判別工作(603、607、608、611-614)順序結(jié)果的歷史紀(jì)錄，來(lái)檢查氣缸判別工作的結(jié)果是否正確，對(duì)每一次氣缸判別工作(603、607、608、611-614)的歷史紀(jì)錄進(jìn)行存儲(chǔ)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備，其特征在于在曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都變?yōu)椴徽Ｖ螅绻霈F(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到一預(yù)定轉(zhuǎn)速的情況，則解除對(duì)氣缸判別工作的禁止。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種發(fā)動(dòng)機(jī)控制設(shè)備。一曲軸傳感器(15)輸出一曲軸信號(hào)，該信號(hào)中包含指代轉(zhuǎn)角的部分和指代參考位置的部分。一凸輪傳感器(25)輸出一凸輪信號(hào)，該信號(hào)中包含指代轉(zhuǎn)角的部分和指代參考位置的部分。一微計(jì)算機(jī)(31)可只利用曲軸信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作，也可只利用凸輪信號(hào)來(lái)執(zhí)行氣缸判別工作。另外，微計(jì)算機(jī)(31)可檢查曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)的是否出現(xiàn)異常。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果曲軸信號(hào)和凸輪信號(hào)都變?yōu)楫惓?，則禁止執(zhí)行僅利用曲軸信號(hào)的氣缸判別工作。隨后，在凸輪信號(hào)恢復(fù)正常的情況下，解除對(duì)氣缸判別工作的禁止。
文檔編號(hào)F02D41/34GK1441158SQ0310636
公開(kāi)日2003年9月10日 申請(qǐng)日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年2月26日
發(fā)明者小林英敏, 內(nèi)山賢 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝