專利名稱：多缸內(nèi)燃機(jī)的控制方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及多缸內(nèi)燃機(jī)的控制方法和系統(tǒng)，尤其，用作船舶上的 推進(jìn)器的多缸船用柴油機(jī)。更具體地說(shuō)，本發(fā)明針對(duì)的是響應(yīng)在引擎每轉(zhuǎn)期間隨時(shí)間變化的 控制參數(shù)，在多缸內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間電子控制操 作事件的執(zhí)行。通常，但非窮盡，在每個(gè)燃燒循環(huán)期間按時(shí)控制其執(zhí) 行的操作事件可以包含燃料噴射、點(diǎn)火、致動(dòng)進(jìn)入門和排氣門、和將 滑潤(rùn)劑和壓縮空氣提供給氣缸的實(shí)例。控制參數(shù)通常是如通過(guò)至少一個(gè)傳感器裝置在規(guī)則分布在曲軸 周圍的多個(gè)分立感測(cè)點(diǎn)上所捕獲的曲軸瞬時(shí)角位置。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所涉及的那種控制方法和系統(tǒng)在現(xiàn)有技術(shù)中是眾所周知的，例如，可以從屬于本申請(qǐng)人的日本專利JP 3483743 B2中了解到， 該日本專利JP 3483743 B2公開(kāi)了主要目的是取得高容錯(cuò)度，以便使 控制系統(tǒng)或它的關(guān)鍵部分的故障引起的操作中斷風(fēng)險(xiǎn)降到最低的控制 系統(tǒng)。這些目的是通過(guò)構(gòu)造像完全冗余系統(tǒng)那樣的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)達(dá)到 的，完全冗余系統(tǒng)包含兩個(gè)中央引擎控制單元、檢測(cè)引擎曲軸的角位 置和速度的兩個(gè)分開(kāi)的傳感器裝置、和在中央引擎控制單元和單個(gè)氣 缸控制單元之間的兩條分開(kāi)的通信線。由于在每個(gè)氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間執(zhí)行操作事件的準(zhǔn)確定時(shí) 和控制是非常關(guān)鍵的，并且，依賴于曲軸的瞬時(shí)角位置的最新和準(zhǔn)確 信息，所述的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)依賴于對(duì)控制參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)發(fā)送的不可 缺少要求，控制參數(shù)包含位于曲軸附近和每一個(gè)包含多個(gè)單獨(dú)光檢測(cè) 器部件的傳感器裝置高精度確定的曲軸分立瞬時(shí)位置值。這些檢測(cè)器部件通過(guò)單獨(dú)專用信號(hào)線與引擎和氣缸控制單元連接。取決于用在傳 感器裝置中的檢測(cè)器部件的實(shí)際編碼形式和類型，每個(gè)傳感器裝置中 檢測(cè)器部件的數(shù)量，從而，從每個(gè)傳感器裝置到引擎和氣缸控制單元的單獨(dú)專用信號(hào)線的數(shù)量通?？梢栽?到12條分開(kāi)的信號(hào)線之間變 化。雖然這個(gè)現(xiàn)有技術(shù)控制系統(tǒng)被證明可以為多缸內(nèi)燃機(jī)提供非常 可靠和自動(dòng)防故障電子控制模式，但需要許多從每個(gè)傳感器裝置到引 擎和氣缸控制單元的單獨(dú)專用信號(hào)線則意味著存在嚴(yán)重缺陷，尤其， 將推進(jìn)器安裝在船舶上。由于引擎氣缸的數(shù)量通?？梢詮?個(gè)到14 個(gè)，這樣的推進(jìn)器是非常復(fù)雜和龐大的系統(tǒng)，其中，捕獲來(lái)自曲軸和 引擎和氣缸控制單元的信號(hào)的傳感器裝置被布置成在物理位置上分得很開(kāi)，致使單獨(dú)專用信號(hào)線不得不相應(yīng)延伸^f艮長(zhǎng)距離和與許多單元連 接。此外，船舶機(jī)艙中的物理和化學(xué)環(huán)境對(duì)用于這樣信號(hào)線的電纜的 質(zhì)量提出很高要求。這種缺陷因如下事實(shí)而進(jìn)一步加重，對(duì)于包括在推進(jìn)器與各種引 擎輔助設(shè)施和如位于橋上或位于緊急操作站的外部操作和/或監(jiān)視終 端之間傳送引擎控制命令和操作狀態(tài)消息的船舶上其它類型的數(shù)據(jù)發(fā) 送，現(xiàn)有技術(shù)利用大量節(jié)點(diǎn)終端之間的消息通信可能對(duì)按標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié) 議操作和控制的單條共享通信線產(chǎn)生影響的標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)。使用這樣基于網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)的例子包括，如WO 2005/124161所 公開(kāi)的那樣，將總線模塊用于控制射流閥；如WO 2005/119974所公 開(kāi)的那樣，將標(biāo)準(zhǔn)CAN (控制器區(qū)域網(wǎng))協(xié)議用于在分布式過(guò)程控制 系統(tǒng)中傳送數(shù)據(jù)，或如美國(guó)專利申請(qǐng)第US 2004/0010349號(hào)和第US 2004/0042401號(hào)和美國(guó)專利第6，629，247號(hào)所公開(kāi)的那樣，將標(biāo)準(zhǔn)CAN 協(xié)議用于汽車或電源系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)組監(jiān)視或技術(shù)數(shù)據(jù)通信；和如丹 麥專利第168807號(hào)所公開(kāi)的那樣，將船舶上的高度冗余局部數(shù)據(jù)通信 網(wǎng)絡(luò)用于監(jiān)視和自動(dòng)化目的，或如EP 1 591 649所7〉開(kāi)的那樣，將船 舶上的高度冗余局部數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)用于柴油機(jī)控制。但是，這些現(xiàn)有 技術(shù)公布沒(méi)有一個(gè)包括與多缸引擎的氣缸中的燃燒過(guò)程的關(guān)鍵電子控制有關(guān)的任何類型信息。 發(fā)明內(nèi)容基于上面概括的背景，本發(fā)明的一般目的是提供在至少在與現(xiàn)有 技術(shù)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)乃缴媳３挚煽亢妥詣?dòng)防故障操作性能的同時(shí)，克服在JP 3483743 B2中公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)控制系統(tǒng)的所述不足和缺陷、在 多缸內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸中的每個(gè)燃燒循環(huán)期間控制操作事件的方法和 系統(tǒng)。本發(fā)明的進(jìn)一步目的是提供在使氣缸控制單元在每個(gè)燃燒循環(huán) 期間對(duì)操作事件實(shí)現(xiàn)的定時(shí)和控制保持在相同準(zhǔn)確水平上，就像事實(shí) 上實(shí)時(shí)傳送控制參數(shù)數(shù)據(jù)那樣的同時(shí)，可以省卻現(xiàn)有技術(shù)中將控制參 數(shù)數(shù)據(jù)從一個(gè)或多個(gè)傳感器裝置實(shí)時(shí)傳送到多缸內(nèi)燃機(jī)的引擎和氣缸 控制單元的實(shí)際和有效要求的控制方法和系統(tǒng)。為了達(dá)到這些和其它目的，正如可從如下描述中明顯看出的那 樣，才艮據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了響應(yīng)在引擎每轉(zhuǎn)期間隨時(shí)間變化 的控制參數(shù)，在多缸內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間控制操作 事件的執(zhí)行的方法，該方法包含如下步驟通過(guò)至少一個(gè)傳感器裝置 在引擎每轉(zhuǎn)期間的多個(gè)分立時(shí)刻捕獲控制參數(shù)的值；和將所述參數(shù)值 作為數(shù)字參數(shù)信號(hào)傳送到所述內(nèi)燃機(jī)的控制單元，以便在每個(gè)氣釭的 每個(gè)燃燒循環(huán)期間定時(shí)和控制所述操作事件的執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明，這種控制方法的特征在于包括如下步驟將來(lái)自至少一個(gè)傳感器裝置的所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)提供給形成標(biāo) 準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的至少一個(gè)編碼器接口模塊，標(biāo)準(zhǔn)通信總線 網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)分別由與所述控制單元相關(guān)聯(lián)的控制器接口模塊形 成；將所述參數(shù)信號(hào)包括到數(shù)據(jù)消息中，以便經(jīng)由所述總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；通過(guò)經(jīng)由所述總線網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)廣播發(fā)送，將所述數(shù)據(jù)消息傳送到 每個(gè)所述控制器接口模塊；和可選地，通過(guò)將補(bǔ)償數(shù)據(jù)包括到所述數(shù)據(jù)消息中，并對(duì)每個(gè)控制 器接口模塊計(jì)算控制器接口模塊接收相繼數(shù)據(jù)消息之間的每個(gè)間隔中 所述控制參數(shù)的估計(jì)值，補(bǔ)償經(jīng)所述標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送引起的與 實(shí)時(shí)傳送所述參數(shù)信號(hào)的偏差，所述計(jì)算根據(jù)控制參數(shù)的值和包括在 每個(gè)發(fā)送消息中的所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)這種控制方法，根據(jù)本發(fā)明的進(jìn)一步方面，提供了響應(yīng) 在引擎每轉(zhuǎn)期間隨時(shí)間變化的控制參數(shù)，在多缸內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間控制操作事件的執(zhí)行的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包含至少一 個(gè)傳感器裝置，用于在引擎每轉(zhuǎn)期間的多個(gè)分立時(shí)刻捕獲控制參數(shù)的 參數(shù)值；和通信裝置，用于將捕獲的控制參數(shù)值作為數(shù)字參數(shù)信號(hào)傳 送到所述內(nèi)燃機(jī)的控制單元，以便在氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間定時(shí)和 控制所述操作事件的執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明，這種控制系統(tǒng)的特征在于所述至少一個(gè)傳感器裝置與對(duì)其提供所述數(shù)字參數(shù)的至少一個(gè) 編碼器接口模塊連接，所述編碼器接口模塊形成標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)中 的節(jié)點(diǎn)，標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)分別由與所述控制單元相關(guān)聯(lián) 的控制器接口模塊形成；配備了生成包括所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)的數(shù)據(jù)消息的消息生成裝置、 和傳送所述數(shù)據(jù)消息的發(fā)送裝置，以便通過(guò)經(jīng)所述總線網(wǎng)絡(luò)同時(shí)廣播 所述數(shù)據(jù)消息，將所述數(shù)據(jù)消息傳送到每個(gè)所述控制器接口模塊；和可選地，在所述編碼器接口模塊中配備了生成補(bǔ)償數(shù)據(jù)的裝置， 以便附加地將所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)包括到所述消息生成裝置生成的數(shù)據(jù)消息 中，并且通過(guò)每個(gè)控制器接口模塊配備了補(bǔ)償裝置，以便通過(guò)計(jì)算控 制器接口模塊接收相繼數(shù)據(jù)消息之間的每個(gè)間隔中所述控制參數(shù)的估 計(jì)值，補(bǔ)償經(jīng)所述標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送引起的與實(shí)時(shí)傳送所述參數(shù) 信號(hào)的偏差，所述計(jì)算根據(jù)控制參數(shù)的值和包括在每個(gè)發(fā)送消息中的 所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行。通過(guò)進(jìn)行包括在也可以用于其它通信目的的同一標(biāo)準(zhǔn)通信總線 網(wǎng)絡(luò)上將來(lái)自編碼器設(shè)備的控制參數(shù)數(shù)據(jù)傳送到引擎和/或氣缸控制單元、與如尤其用作船舶中的推進(jìn)器那樣的內(nèi)燃機(jī)的控制，以及引擎 附屬部件的控制有關(guān)的所有數(shù)據(jù)通信，可以省卻現(xiàn)有技術(shù)中利用大量 單獨(dú)專用信號(hào)線將數(shù)據(jù)從每個(gè)傳感器裝置的所有檢測(cè)器部件傳送到引 擎和氣缸控制單元的要求，其結(jié)果是，可以大幅度簡(jiǎn)化引擎設(shè)施和節(jié) 省大量費(fèi)用。與在內(nèi)燃機(jī)中的氣缸的燃燒循環(huán)期間執(zhí)行的操作事件的傳統(tǒng)機(jī)械控制，以及JP 3483743 B2的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的情況一樣，用在本發(fā) 明的控制方法和系統(tǒng)中的控制參數(shù)最好是與引擎的所有氣缸的活塞部 件連接的引擎曲軸的瞬時(shí)角位置。雖然通過(guò)經(jīng)總線網(wǎng)絡(luò)的同時(shí)廣播將來(lái)自編碼器接口模塊的消息 傳送到每個(gè)控制器接口模塊可以通過(guò)像，例如，包括頻分多路復(fù)用 (FDM )和時(shí)分多路復(fù)用(TDM )發(fā)送的多路復(fù)用方法那樣的各種實(shí) 時(shí)發(fā)送模式實(shí)施，但根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)的特征在于，與至 少一個(gè)傳感器裝置捕獲控制參數(shù)值和將所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)提供給至少 一個(gè)編碼器接口模塊無(wú)關(guān)地實(shí)施所述數(shù)據(jù)消息經(jīng)由總線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送， 和包括在數(shù)據(jù)消息中的補(bǔ)償數(shù)據(jù)包含第一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)，所述第一 補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表在捕獲相應(yīng)控制參數(shù)值的時(shí)刻包括在數(shù)據(jù)消息中的數(shù)字 參數(shù)信號(hào)的變化率，和所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表捕獲相應(yīng)控制參數(shù)值的 所述時(shí)刻與發(fā)送所述數(shù)據(jù)消息的時(shí)刻之間的時(shí)間偏移。正如可從如下描述中明顯看出的那樣，優(yōu)選方法的性能測(cè)試確 認(rèn)，通過(guò)補(bǔ)償與從編碼器接口模塊到控制器接口模塊的實(shí)時(shí)消息傳送 的偏差，可以實(shí)現(xiàn)在每個(gè)燃燒循環(huán)期間對(duì)操作事件的控制，就可靠性 和精確度而言，這完全與在JP 3483743 B2中公開(kāi)的現(xiàn)有技術(shù)控制系 統(tǒng)相當(dāng)，而無(wú)需對(duì)系統(tǒng)施加嚴(yán)格的和困難的要求，譬如，在FDM發(fā) 送的情況下應(yīng)用的帶寬要求、和在TDM發(fā)送的情況下使系統(tǒng)的各個(gè) 單元準(zhǔn)確時(shí)間同步的嚴(yán)厲要求。為了執(zhí)行優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，本發(fā)明的控制系統(tǒng)的有益實(shí)施例的特性在 于，將所述通信總線網(wǎng)絡(luò)安排和控制成與至少 一個(gè)傳感器設(shè)備捕獲控 制參數(shù)值和將所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)提供給至少 一個(gè)編碼器接口模塊無(wú)關(guān)地實(shí)施所述數(shù)據(jù)消息經(jīng)由總線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)送，和將生成補(bǔ)償數(shù)據(jù)的所述 裝置安排成生成第一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)，所述第一補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表在捕獲所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表捕獲相應(yīng)控制參數(shù)值的所述時(shí)刻與發(fā)送所述數(shù) 據(jù)消息的時(shí)刻之間的時(shí)間偏移。根據(jù)這種控制方法和系統(tǒng)的相對(duì)簡(jiǎn)單和可靠實(shí)現(xiàn)，通過(guò)在提供給 編碼器接口模塊的數(shù)字參數(shù)信號(hào)每一次變化時(shí)重置的編碼器計(jì)時(shí)器裝置，在編碼器接口模塊中生成第一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)，所述笫一補(bǔ)償數(shù) 據(jù)包含重置時(shí)所述編碼器計(jì)時(shí)器裝置的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)，所述第二補(bǔ)償數(shù) 據(jù)包含在相繼重置所述計(jì)時(shí)器裝置之間的間隔中發(fā)送數(shù)據(jù)消息的時(shí)刻 所述編碼器計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)。雖然為每個(gè)控制器接口模塊計(jì)算發(fā)送相繼更新消息之間的每個(gè) 間隔中控制參數(shù)的估計(jì)值可以通過(guò)各種估計(jì)方法，例如，涉及應(yīng)用模式預(yù)測(cè)和/或預(yù)測(cè)濾波器或卡爾曼(Kalman)濾波器的估計(jì)方法實(shí)施， 但通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單和當(dāng)前優(yōu)選實(shí)現(xiàn)可以達(dá)到，通過(guò)將包括在從編碼器接 口模塊接收的每個(gè)數(shù)據(jù)消息中的所述控制參數(shù)的值線性外推，在每個(gè) 控制接口模塊中計(jì)算控制參數(shù)的估計(jì)值。盡管將線性內(nèi)插應(yīng)用于更新間隔中參數(shù)值的估計(jì)同樣既不考慮更新間隔中諸如加速度或減速度之 類的速率變化，也不考慮發(fā)送時(shí)間延遲，但這種相對(duì)簡(jiǎn)單估計(jì)手段的 精確度被證明十分令人滿意。有益的是，這種外推包含重復(fù)加入代表在從包括在同一數(shù)據(jù)消息 中的補(bǔ)償數(shù)據(jù)中計(jì)算的相等重復(fù)間隔中捕獲所述控制參數(shù)的兩個(gè)相繼 分立時(shí)刻之間所述控制參數(shù)值的變化的常數(shù)，所述重復(fù)間隔是通過(guò)從 控制器接口模塊中的估計(jì)器計(jì)時(shí)器裝置中獲得的重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)提供的，控制器接口模塊接收到每個(gè)數(shù)據(jù)消息之后的第一重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atestimati。W)通過(guò)從所述第一補(bǔ)償數(shù)據(jù)(Atvel。dty)中減去所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)(At。ffset, At。ffset，m。d.)計(jì)算出來(lái)，并隨后重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atestimation，n )通過(guò)從前一次計(jì)算重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atestimati叫")中減去所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)(At。ffset， At。ffset，mod.)計(jì)算出來(lái)。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，與至少 一個(gè)傳感器裝置捕獲控制參數(shù) 值和將所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)提供給至少一個(gè)編碼器接口模塊無(wú)關(guān)地發(fā)送 來(lái)自編碼器接口模塊的所述數(shù)據(jù)消息尤其可以利用基于令牌通信總線 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，所述基于令牌通信總線網(wǎng)絡(luò)在每一個(gè)接在由至少一個(gè)編碼 器接口模塊形成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收的發(fā)送遨請(qǐng)令牌之后的發(fā)送時(shí)隙中發(fā) 送數(shù)據(jù)消息，除了所述數(shù)字控制參數(shù)信號(hào)和所述第 一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù) 之外，每個(gè)數(shù)據(jù)消息還包括將所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)成發(fā)送源的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。 使用基于令牌總線網(wǎng)絡(luò)提供了可以確定致使網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息的相繼 訪問(wèn)之間的最大時(shí)間間隔、和從發(fā)送節(jié)點(diǎn)開(kāi)始發(fā)送到接收節(jié)點(diǎn)接收到 消息流逝的發(fā)送時(shí)間幾乎不變的特殊優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)這樣基于令牌標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)的使用，最好，按照將各個(gè)節(jié)點(diǎn)ID指定給所述節(jié)點(diǎn)的順序節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)方案將發(fā)送邀請(qǐng)令牌傳遞給 通信總線網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)。關(guān)于這一點(diǎn)，在本發(fā)明的控制方法的優(yōu)選 形式中，可以通過(guò)將不止一個(gè)節(jié)點(diǎn)ID指定給編碼器接口模塊，使從 編碼器接口模塊到控制器接口模塊的相繼更新消息之間的間隔顯著縮 短。通過(guò)這種實(shí)現(xiàn)，例如，與利用兩個(gè)編碼器接口模塊的冗余操作相 結(jié)合，可以在短時(shí)間內(nèi)將總線網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)ID的指定給編碼器接 口模塊。雖然在標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)的各種節(jié)點(diǎn)之間傳送或交換的消息或 數(shù)據(jù)報(bào)通常按照也稱為PAC的標(biāo)準(zhǔn)信息包格式格式化，除了要發(fā)送的 實(shí)用信息數(shù)據(jù)之外，標(biāo)準(zhǔn)信息包格式還包括各種類型的數(shù)字字段，譬 如，起始定界符(SD) 、 PAC幀標(biāo)識(shí)符(FID)、源標(biāo)識(shí)符(SiD)、 目的地標(biāo)識(shí)符(DiD)、信息長(zhǎng)度指示符(IL)、系統(tǒng)碼(SC)和幀 檢驗(yàn)順序(FCS)，但通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的方法和系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí) 現(xiàn)，將與經(jīng)由通信總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)消息相比長(zhǎng)度縮短了的修正消 息格式用于發(fā)送來(lái)自與編碼器接口模塊連接的網(wǎng)絡(luò)接口模塊的消息， 可以進(jìn)一步對(duì)縮短每個(gè)控制器接口模塊的更新間隔作出貢獻(xiàn)。由于從編碼器接口模塊到控制器接口模塊的消息通過(guò)同時(shí)廣播傳送，和與編 碼器接口模塊連接的網(wǎng)絡(luò)接口模塊只用于到控制器接口模塊的單向發(fā)送，標(biāo)準(zhǔn)格式中標(biāo)識(shí)符字段的數(shù)量可以減少到將消息標(biāo)識(shí)成"編碼器信 息包，，的單個(gè)字段。因此， 一旦控制器接口模塊接收到消息，就可以區(qū)分控制器接口模塊使用的標(biāo)準(zhǔn)PAC數(shù)據(jù)報(bào)和可以直接路由到與每個(gè) 控制器接口模塊相關(guān)聯(lián)的估計(jì)裝置的編碼器信息包。結(jié)合來(lái)自編碼器接口模塊的更新消息的縮短長(zhǎng)度的消息格式的 上述擇優(yōu)使用，本發(fā)明的控制系統(tǒng)的進(jìn)一步優(yōu)選實(shí)施例提供了為每個(gè) 控制器接口模塊響應(yīng)編碼器接口模塊的所述標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)出現(xiàn)在這樣的消 息中，將從編碼器接口模塊接收的消息直接路由到與控制器接口模塊 相關(guān)聯(lián)的估計(jì)裝置。在本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的特定優(yōu)選實(shí)施例中，通過(guò)包括每一 個(gè)與獨(dú)立編碼器接口模塊相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)獨(dú)立傳感器裝置，構(gòu)造出進(jìn)行 冗余操作的系統(tǒng)，所述獨(dú)立編碼器接口模塊經(jīng)由至少兩個(gè)獨(dú)立通信總 線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送消息，所有獨(dú)立通信總線網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)由所述控制器接 口模塊形成。因此，每個(gè)控制器接口模塊可以從兩個(gè)編碼器接口模塊 的每一個(gè)，并在每種情況下，通過(guò)經(jīng)由至少兩個(gè)獨(dú)立通信總線網(wǎng)絡(luò)的 更新消息發(fā)送，接收這樣的消息，并且，達(dá)到與JP 3483743 B2的現(xiàn) 有技術(shù)系統(tǒng)相當(dāng)?shù)目煽亢妥詣?dòng)防故障操作水平。在這種實(shí)現(xiàn)的進(jìn)一步有益發(fā)展中，可以取得每個(gè)所述獨(dú)立編碼器 接口模塊與所有所述至少兩個(gè)獨(dú)立通信總線網(wǎng)絡(luò)連接以便發(fā)送消息的有利交叉冗余。因此，獲得了網(wǎng)絡(luò)故障或失效不會(huì)導(dǎo)致從編碼器到控 制單元的消息發(fā)送中斷的優(yōu)點(diǎn)。在這樣冗余系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，更可取的是，對(duì)于每個(gè)控制器接口模 塊，配備了獨(dú)立估計(jì)裝置，以便為經(jīng)由所有所述獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的消息 生成控制參數(shù)的估計(jì)值，從來(lái)自單個(gè)所述獨(dú)立編碼器接口模塊的消息 中獲得的估計(jì)值的選擇由與估計(jì)裝置相關(guān)聯(lián)的選擇裝置依照符合至少 一條選擇準(zhǔn)則作出。通過(guò)經(jīng)這種措施提供的選擇，可以把由如下事實(shí) 所致的系統(tǒng)的交叉冗余考慮進(jìn)來(lái)，源自兩個(gè)編碼器設(shè)備每一個(gè)的消息 將經(jīng)由所有至少兩個(gè)獨(dú)立總線網(wǎng)絡(luò)傳送，從而，來(lái)自單個(gè)編碼器設(shè)備 的包括參數(shù)值的相同消息可以同時(shí)經(jīng)由兩個(gè)或更多個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)傳送，以便可以選擇兩個(gè)編碼器之一作為"有效"編碼器。在本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)際實(shí)現(xiàn)中，將ArcNet (附 加資源計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))協(xié)議用于所述標(biāo)準(zhǔn)總線網(wǎng)絡(luò)上的一般數(shù)據(jù)通信， 為了發(fā)送來(lái)自與編碼器接口模塊連接的網(wǎng)絡(luò)接口模塊的所述消息，將 所述協(xié)議修改成將與標(biāo)準(zhǔn)ArcNet通信要求的偏差考慮進(jìn)來(lái)。


在如下的描述中，通過(guò)如示意圖如例示的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明 本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和優(yōu)點(diǎn)，在附圖中圖1一般性地例示了用于多缸船用柴油機(jī)的現(xiàn)有技術(shù)電子控制系統(tǒng);圖2是根據(jù)本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例的總基本方塊圖；圖3例示了用在如圖2所示的系統(tǒng)中的基于令牌通信總線網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)方案的一個(gè)例子；圖4例示了經(jīng)由如圖3所示的總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送的消息的消息格式的一個(gè)例子；圖5和6例示了代表傳送如圖4所示的兩個(gè)相繼消息之間的更新間隔的持續(xù)時(shí)間的最終變化、傳送如圖4所示格式化的消息的例子；圖7是根據(jù)本發(fā)明的控制系統(tǒng)的一個(gè)優(yōu)選交叉冗余實(shí)施例的簡(jiǎn)化 示意性方塊圖；圖8是如圖7所示的交叉冗余控制系統(tǒng)的分立估計(jì)裝置之間的選 擇的方塊圖表示；圖9是通過(guò)如圖2或7所示的控制系統(tǒng)補(bǔ)償捕獲控制參數(shù)值和發(fā)送包括相同值的編碼器消息之間的偏移或時(shí)間延遲的圖形表示；圖10是通過(guò)線性外推估計(jì)像如圖2或7所示的控制系統(tǒng)中的相繼控制參數(shù)編碼器消息那樣的控制系統(tǒng)中的相繼控制參數(shù)編碼器消息之間的更新間隔中的控制參數(shù)值的圖形表示；和圖ll是如圖l到IO所示的控制方法和系統(tǒng)的總體操作的操作圖表示,具體實(shí)施方式
圖1中的示意性表示示出了公開(kāi)在JP 3483743 B2中那種類型的 用于四缸船用柴油機(jī)的冗余電子控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)以如下的方式工作，代表引擎曲軸l的角位置的分 立瞬時(shí)參數(shù)值由兩個(gè)典型光電傳感器裝置2和3的每一個(gè)中的多個(gè)檢 測(cè)器部件檢測(cè)和捕獲，并作為數(shù)字控制參數(shù)信號(hào)經(jīng)由單獨(dú)專用信號(hào)線 4從每個(gè)傳感器裝置中的每個(gè)檢測(cè)器部件傳送到與四個(gè)引擎氣缸7相 關(guān)聯(lián)的兩個(gè)中央引擎控制單元5和多個(gè)氣缸控制單元6，以便依照從 傳感器裝置2和3接收的參數(shù)信號(hào)，定時(shí)和控制每個(gè)氣缸中的燃燒過(guò) 程。每個(gè)中央引擎控制單元5 —方面經(jīng)由通信總線網(wǎng)絡(luò)8與每個(gè)氣缸 控制單元6連接，另一方面與在圖中通過(guò)兩個(gè)PC符號(hào)例示的多個(gè)外 部命令和/或監(jiān)視終端9的每一個(gè)連接。雖然控制和/或狀態(tài)消息在引擎控制單元5、氣缸控制單元6和外 部終端9之間的傳送完全可以經(jīng)由可以按標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議操作和控制的 總線網(wǎng)絡(luò)8進(jìn)行，但是，在這種現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)中，在每個(gè)引擎氣缸7 中的每個(gè)燃燒循環(huán)期間各種操作事件的非常關(guān)鍵定時(shí)和控制依賴于來(lái) 自傳感器裝置2和3的所有檢測(cè)器部件的控制參數(shù)信號(hào)從每個(gè)這樣的 傳感器部件經(jīng)由單獨(dú)信號(hào)線4到發(fā)動(dòng)機(jī)和氣缸控制單元5和6的實(shí)時(shí) 發(fā)送。與如圖l所示的現(xiàn)有系統(tǒng)相比，本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)基于如 下i/v識(shí)，通過(guò)經(jīng)由可以與用于如圖1所示的系統(tǒng)的中央引擎控制單元的傳送可以實(shí)現(xiàn)顯著簡(jiǎn)化，從而省卻了對(duì)為圖1的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)規(guī)定 的許多單獨(dú)專用信號(hào)線的需要。在圖2中，用示意性方塊圖表示例示了根據(jù)本發(fā)明的電子引擎控 制系統(tǒng)的 一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的主要構(gòu)成。在這個(gè)系統(tǒng)中，代表引擎曲軸11的角位置的分立瞬時(shí)值的控制參數(shù)值由與編碼器接口模塊(EIM) 13連接的編碼器設(shè)備12捕獲。 編碼器接口模塊(EIM) 13與網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM) 14連接， 網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM) 14形成下面將參照?qǐng)D3作進(jìn)一步描述的基于令 牌通信總線網(wǎng)絡(luò)的單獨(dú)節(jié)點(diǎn)。被安排成與引擎曲軸11相鄰的編碼器設(shè)備12可以包含包括與曲 軸11連接與之一起旋轉(zhuǎn)的傳感器盤和光源的本身已知的那種光電傳 感器裝置、和位于傳感器盤每一側(cè)的幾個(gè)光電檢測(cè)器的裝置。為了高分辨率地在引擎每轉(zhuǎn)期間的多個(gè)分立時(shí)刻捕獲曲軸11的 瞬時(shí)角位置，傳感器盤的適當(dāng)形式可以是構(gòu)造成通過(guò)攜帶編碼模式 (pattern)進(jìn)行絕對(duì)編碼那種類型的，以便從光電檢測(cè)器部件中生成 具有，例如，格雷(Gray)碼形式的脈沖信號(hào)。舉例來(lái)說(shuō)，為了生成 12位絕對(duì)代碼信號(hào)，傳感器盤上的編碼模式可以包含每一個(gè)帶有交替 不透明和透明(translucent)扇區(qū)的十二個(gè)圓形同心軌道，交替不透 明和透明扇區(qū)沿著軌道的位置從一個(gè)軌道到下一個(gè)軌道是交替的。對(duì) 于12位絕對(duì)編碼傳感器盤，所得分辨率將對(duì)應(yīng)于212 = 4096個(gè)對(duì)應(yīng)于 0.088G的角分辨率沿著盤周邊的可區(qū)分和等距測(cè)量點(diǎn)。對(duì)于所得絕對(duì) 參數(shù)信號(hào)，格雷碼的使用提供了從一個(gè)測(cè)量點(diǎn)到下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)信號(hào)中 只有一位發(fā)生變化的顯著優(yōu)點(diǎn)。為了將編碼模式中的容限所致的不精確性考慮進(jìn)來(lái)，提高通過(guò)利 用絕對(duì)編碼光盤的絕對(duì)編碼進(jìn)行的位置檢測(cè)的精確度，可以通過(guò)將單 個(gè)周圍軌道攜帶用于二進(jìn)制遞增編碼的編碼模式的十二個(gè)圓形同心軌 道的所述絕對(duì)代碼模式與與格雷碼模式的分辨率相對(duì)應(yīng)的多個(gè)交替不 透明和透明扇區(qū)相結(jié)合改善位置測(cè)量。通過(guò)將遞增編碼模式用于選通 來(lái)自絕對(duì)編碼模式的信號(hào)，提高了位置確定的精確度，并且對(duì)于遞增 編碼模式，可以利用兩個(gè)角分離檢測(cè)器部件獲得有關(guān)曲軸旋轉(zhuǎn)方向的 信息。此外，將遞增編碼模式用于選通絕對(duì)編碼模式通過(guò)保證在所有 位都穩(wěn)定的位置上實(shí)施絕對(duì)編碼模式的取樣，消除了二進(jìn)制絕對(duì)編碼 的固有不精確性。通過(guò)與單軌道遞增編碼結(jié)合在一起使用曲軸角位置的12位絕對(duì) 編碼參數(shù)信號(hào)，從編碼器設(shè)備12提供到編碼器接口模塊13的所得信 號(hào)將是13位信號(hào)。在本發(fā)明的背景下，對(duì)于編碼器接口模塊的操作， 將相同角分辨率用于兩個(gè)信號(hào)將導(dǎo)致進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)?，信?hào)的單 位遞增部分的每次變化將指示絕對(duì)編碼部分的單位變化，從而，指示 曲軸從一個(gè)測(cè)量點(diǎn)到下 一個(gè)測(cè)量點(diǎn)的角移動(dòng)。編碼器設(shè)備12中的檢測(cè)器裝置提供的所得13位信號(hào)可以有利地 在單位遞增信號(hào)的每次選通移動(dòng)時(shí)取樣，從而，取樣頻率是2MHz， 并且，被提供給編碼器接口模塊(EIM)13，在編碼器接口模塊(EIM) 13中，將12位格雷碼信號(hào)部分轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制碼值，并將其輸入編碼 器寄存器15的位置子寄存器15a中，作為如單位遞增信號(hào)部分的變化 所代表的二進(jìn)制碼值的每次變化時(shí)曲軸的角位置的控制參數(shù)。由于如在下文中更詳細(xì)所述的那樣，在每個(gè)控制器接口模塊中對(duì) 來(lái)自編碼器接口模塊的消息的相繼發(fā)送之間的間隔的控制參數(shù)的估計(jì) 值進(jìn)行的計(jì)算一方面基于與最近發(fā)送消息一起接收的控制參數(shù)值，另 一方面基于發(fā)送消息中補(bǔ)償數(shù)據(jù)的插入，所以在編碼器接口模塊 (EIM) 13中配備了具有編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備16形式的生成這樣補(bǔ)償 數(shù)據(jù)的裝置。計(jì)時(shí)器設(shè)備16最好具有12位分辨率，并以等于用于取樣來(lái)自編 碼器設(shè)備12中的檢測(cè)器裝置的所得信號(hào)的取樣頻率，例如，2 MHz 的時(shí)鐘頻率工作。按照與單位遞增信號(hào)結(jié)合在一起的在所有測(cè)量點(diǎn)中從一個(gè)角位置到下一個(gè)角位置只有單位發(fā)生變化的絕對(duì)編碼參數(shù)信號(hào)的優(yōu)選使 用，通過(guò)如所指的那樣，在參數(shù)信號(hào)的每次變化時(shí)，例如，在單位遞 增信號(hào)部分的每次變化時(shí)，重置編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備16，并將在每次這 樣的重置時(shí)編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備16達(dá)到的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)AUu^y輸入編碼 器寄存器15的補(bǔ)償數(shù)據(jù)子寄存器15b中，提供代表曲軸11的轉(zhuǎn)速的 第一種補(bǔ)償數(shù)據(jù)。重置時(shí)計(jì)時(shí)器設(shè)備16達(dá)到的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)A",。eity代表從一個(gè)測(cè)量點(diǎn)移動(dòng)到下一個(gè)測(cè)量點(diǎn)時(shí)曲軸11的轉(zhuǎn)速引起的參數(shù)信號(hào)的變化率。由于第一計(jì)時(shí)器設(shè)備16實(shí)際上以時(shí)鐘頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)操作，重置計(jì)時(shí)器設(shè)備時(shí)達(dá)到的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)Atve,。eity與轉(zhuǎn)速成反比。因此，對(duì)于較 低轉(zhuǎn)速，重置時(shí)確定的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)將較高。可以對(duì)轉(zhuǎn)速設(shè)置可以獲得第一種補(bǔ)償數(shù)據(jù)的下限。利用提供總共4096種位組合、12位的計(jì)時(shí) 器分辨率和2 MHz的時(shí)鐘頻率的12位位置信號(hào)，可以計(jì)算出這個(gè)下 限RPMmin = 60x2xl06/40962 - 7，153 rpm。通過(guò)優(yōu)選使用發(fā)送包括從編碼器設(shè)備12獲得的控制參數(shù)值的消 息的基于令牌標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)，用于控制器接口模塊計(jì)算估計(jì)位置 值的第二種補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表發(fā)送包括特定控制參數(shù)值的消息相對(duì)于編碼 器i更備12捕獲這個(gè)值的時(shí)間偏移或時(shí)間延遲。這個(gè)第二種補(bǔ)償數(shù)據(jù)通過(guò)將編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備16的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù) 連續(xù)輸入編碼器寄存器15的第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)子寄存器15c中，因此，其 內(nèi)容在任何時(shí)刻都移動(dòng)了編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)的每次移動(dòng) 而獲得。雖然對(duì)于計(jì)數(shù)操作的每個(gè)步驟，編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備16的實(shí)際計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)因此代表自獲取最新曲軸位置值以來(lái)的偏移時(shí)間At。ffset,但將編碼器消息經(jīng)由通信總線發(fā)送到控制器接口模塊時(shí)預(yù)期會(huì)出現(xiàn)的發(fā)送 延遲考慮進(jìn)來(lái)也是可能的和有利的。正如在下文中所說(shuō)明的那樣，這 可以通過(guò)修改第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)子寄存器15c的內(nèi)容實(shí)現(xiàn)，如圖2所示，由相加節(jié)點(diǎn)17將代表發(fā)送時(shí)間延遲Attr皿missi。n的常數(shù)加入編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備16的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)所代表的時(shí)間偏移值A(chǔ)Wfset中，得出修正量△toffset'mod. 一 Atoffset + Attransmission于是，在提供來(lái)自編碼器設(shè)備12的相繼控制參數(shù)信號(hào)之間的每個(gè)間隔期間的任何時(shí)間點(diǎn)，編碼器寄存器15的子寄存器15a、 15b、 和15c的內(nèi)容分別包含如直接從編碼器設(shè)備12獲得和輸入位置子寄存 器15a中的最近捕獲曲軸位置值、如重置時(shí)計(jì)時(shí)器設(shè)備16的計(jì)時(shí)器計(jì) 數(shù)At。他et提供和輸入第1補(bǔ)償數(shù)據(jù)子寄存器15b中的最近測(cè)量曲軸速度的表示、和如計(jì)時(shí)器設(shè)備16的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)At。傷et提供、和可能將代表發(fā)送時(shí)間延遲的常量Attransmission加入第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)子寄存器15c中 經(jīng)過(guò)修改的自計(jì)時(shí)器設(shè)備16的最近重置以來(lái)經(jīng)過(guò)的時(shí)間的表示，其結(jié) 果是，在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)，包括到編碼器消息包中通過(guò)經(jīng)由總線網(wǎng)絡(luò)的廣 播從網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM) 14發(fā)送到控制器接口模塊(CIM)的所有 數(shù)據(jù)都被記錄在編碼器寄存器15中。正如圖2示意性示出的那樣，編碼器消息包由網(wǎng)絡(luò)接口模塊 (NIM) 14中的消息生成器18響應(yīng)由EIM和NIM模塊13和14形 成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收到發(fā)送邀請(qǐng)令牌，傳送編碼器寄存器15的子寄存器 15a-c的內(nèi)容形成。在令牌可用的發(fā)送時(shí)隙中，消息生成器18生成的 每個(gè)數(shù)據(jù)消息經(jīng)由消息發(fā)送器19傳送到總線網(wǎng)絡(luò)20。消息發(fā)送器19 是網(wǎng)絡(luò)接口模塊的標(biāo)準(zhǔn)部件，對(duì)于實(shí)際類型的通信總線網(wǎng)絡(luò)20，通常 按網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的規(guī)定工作。雖然經(jīng)由總線網(wǎng)絡(luò)20從網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM) 14發(fā)送的數(shù)據(jù)消 息通過(guò)同時(shí)廣播傳送到控制器接口模塊(CIM) 22，但是，正如在下 文中參照?qǐng)D3到5討論的那樣，為了縮短從網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM) 14 發(fā)送相繼編碼器消息包之間的時(shí)間間隔，可以提供基于標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議 的規(guī)定的有利修改?？刂品椒ê拖到y(tǒng)的一個(gè)這樣有利特征是，與經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)傳送的標(biāo)準(zhǔn) 消息包(PAC)相比，使用了修改消息格式，使與控制器接口模塊 (CIM) 22連接的網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM ) 21能夠?qū)⒃醋跃幋a器接口模 塊13的消息包直接路由到與控制器接口模塊22相關(guān)聯(lián)、但與其它部 分分離的估計(jì)器設(shè)備23。在估計(jì)器設(shè)備23中，將編碼器數(shù)據(jù)消息輸入估計(jì)器寄存器24中， 按照本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的相對(duì)簡(jiǎn)單和當(dāng)前優(yōu)選實(shí)現(xiàn)，根據(jù)包括在消息中代表曲軸11的瞬時(shí)角位置的控制參數(shù)值，通過(guò)線性外推器25的外推生成代表曲軸的新位置的控制參數(shù)的估計(jì)值，但是，控制參 數(shù)值到達(dá)估計(jì)器設(shè)備23中延遲了編碼器設(shè)備12捕獲到這個(gè)控制參數(shù) 值和經(jīng)由總線網(wǎng)絡(luò)20發(fā)送它之間的時(shí)間間隔。根據(jù)本發(fā)明，這種只代表示范性實(shí)現(xiàn)的線性外推通過(guò)重復(fù)加入近 似等于與如上所述的編碼器設(shè)備的角分辨率相對(duì)應(yīng)和由曲軸11的旋 轉(zhuǎn)引起的控制參數(shù)值的變化量的常量完成，這種常數(shù)的重復(fù)加入是以 與編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備16相同的時(shí)鐘頻率進(jìn)行計(jì)數(shù)操作的估計(jì)器計(jì)時(shí) 器設(shè)備26控制的重復(fù)間隔完成的。每當(dāng)來(lái)自編碼器接口模塊13的數(shù) 據(jù)消息到達(dá)時(shí)，重置估計(jì)器計(jì)時(shí)器設(shè)備26，通過(guò)達(dá)到估計(jì)器計(jì)時(shí)器設(shè) 備26被再次重置的最高重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)的估計(jì)器計(jì)時(shí)器設(shè)備26的計(jì)數(shù)操作確定線性外推器25要使用的重復(fù)間隔AWi"。n，n的持續(xù)時(shí)間。在控制器接口模塊(CIM) 22接收到每個(gè)編碼器消息之后，首先通過(guò) 從接收消息中代表作為捕獲可區(qū)分控制參數(shù)值的兩個(gè)相繼角位置之間 的曲軸旋轉(zhuǎn)持續(xù)時(shí)間Atvel。dty測(cè)量的變化率的第 一種補(bǔ)償數(shù)據(jù)中減去 包括在接收編碼器消息中和代表捕獲和發(fā)送控制參數(shù)值之間的偏移或時(shí)間延遲AWfset或修正偏移At。ffs一。d,的第二種補(bǔ)償數(shù)據(jù)，確定估計(jì)器 計(jì)時(shí)器設(shè)備26的第一最高重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)Atesti咖ti。^。因此，通過(guò)將發(fā)送時(shí)間延遲Attransmissi。n考慮進(jìn)來(lái)，可以計(jì)算出初始重復(fù)間隔△testimation'l - AtVelocity 一 ( Atoffset + Attransmission )在計(jì)算出第一重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)Atestimati。^之后，可以簡(jiǎn)單地計(jì)算 出隨后的重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)Atestimation，n - Atestimation，n-l At0ffset通過(guò)將常數(shù)重復(fù)加入在外推器25中線性外推提供的控制參數(shù)的 接收值中，重復(fù)地計(jì)算出估計(jì)控制參數(shù)值。每當(dāng)計(jì)算出新估計(jì)值時(shí)，就將它輸入位置寄存器27中，并且，還將它輸入估計(jì)器寄存器24中， 用作通過(guò)加入相同常數(shù)計(jì)算下一個(gè)估計(jì)值的基礎(chǔ)，直到輸入包括在經(jīng) 由總線網(wǎng)絡(luò)20從編碼器接口模塊13發(fā)送的下一個(gè)編碼器消息中的真 正捕獲控制參數(shù)值更新了估計(jì)器寄存器24為止。將來(lái)自估計(jì)器設(shè)備23的每個(gè)估計(jì)控制參數(shù)值經(jīng)由控制器接口模 塊(CIM) 22傳送到控制單元28，控制單元28可以是中央引擎控制 單元的控制部分，或中央引擎控制單元或與一個(gè)或多個(gè)氣缸相關(guān)聯(lián)的 分布式氣缸控制單元的控制部分，用于在一個(gè)或幾個(gè)氣缸的燃燒循環(huán) 期間定時(shí)和控制操作事件。圖3是用在如圖2所示的控制系統(tǒng)中的基于令牌總線網(wǎng)絡(luò)20的 節(jié)點(diǎn)配置的一個(gè)例子的符號(hào)圖形表示。每個(gè)圓形符號(hào)29代表通過(guò)各個(gè) 節(jié)點(diǎn)ID標(biāo)識(shí)和指定給允許發(fā)送和接收經(jīng)總線傳送的消息的終端或模 塊化單元的網(wǎng)絡(luò)接口模塊的節(jié)點(diǎn)，該總線構(gòu)成用于形成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的模 塊、終端和單元之間的所有消息通信和交換的單條共享通信線。在基于令牌通信總線上，消息從特定節(jié)點(diǎn)21到一個(gè)或多個(gè)其它 特定節(jié)點(diǎn)的傳送在可用于節(jié)點(diǎn)29的時(shí)隙內(nèi)按順序?qū)崿F(xiàn)。對(duì)于每個(gè)節(jié) 點(diǎn)，可用于發(fā)送消息的時(shí)隙通過(guò)接收按順序從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳遞到下一個(gè) 節(jié)點(diǎn)的發(fā)送邀請(qǐng)令牌30來(lái)啟動(dòng)，如果在接收到發(fā)送邀請(qǐng)令牌時(shí)，給定 節(jié)點(diǎn)29擁有等待發(fā)送的消息，現(xiàn)在就可以在可用發(fā)送時(shí)隙的選擇時(shí)間 內(nèi)實(shí)現(xiàn)和完成到總線的發(fā)送。該發(fā)送可以以如包括在消息格式中的目 的地標(biāo)識(shí)符數(shù)據(jù)(DiD)所標(biāo)識(shí)的一個(gè)或多個(gè)節(jié)點(diǎn)為目標(biāo)。如果在接 收到令牌時(shí)，給定節(jié)點(diǎn)沒(méi)有等待發(fā)送的消息，簡(jiǎn)單地按順序?qū)⒘钆苽?遞給下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。為了將如圖3所示的基于令牌通信總線20用在本發(fā)明的控制方 法和系統(tǒng)中，可以將各個(gè)節(jié)點(diǎn)ID指定給由，例如，根據(jù)本發(fā)明的冗 余控制系統(tǒng)的兩個(gè)編碼器接口模塊(EIM1， EIM2)和幾個(gè)控制器接 口模塊(CIM)形成的節(jié)點(diǎn)。對(duì)于一些節(jié)點(diǎn)29,與各個(gè)節(jié)點(diǎn)ID號(hào)碼 一起用圓形符號(hào)示出了指定EIM和CIM。如圖3所示的標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)20按照網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來(lái)控制和操作。在本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的背景下，優(yōu)選類型的標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)20是眾所周知的ArcNet (附加資源計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))。在總線網(wǎng)絡(luò)20中，可以將除了代表編碼器和控制器接口模塊 EIM和CIM的節(jié)點(diǎn)之外的其它節(jié)點(diǎn)分別指定給像如圖1所示的外部 命令和/或監(jiān)視終端那樣的其它實(shí)體，只要與每個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)連接的模 塊、終端或單元的總數(shù)保持在不影響在每個(gè)燃燒循環(huán)期間定時(shí)和控制 操作事件的可靠性和精確性的極限內(nèi)即可，這是本發(fā)明的目標(biāo)。關(guān)于將發(fā)送邀請(qǐng)令牌指定給總線網(wǎng)絡(luò)的每個(gè)節(jié)點(diǎn)的順序，顯而易 見(jiàn)，在讓發(fā)送邀請(qǐng)令牌經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)的持續(xù)時(shí)間內(nèi)，只允許任 何節(jié)點(diǎn)在單個(gè)時(shí)隙中將消息發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)。由于節(jié)點(diǎn)數(shù)量可能相對(duì)較大， 例如，255個(gè)節(jié)點(diǎn)，對(duì)于本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，如果只將單 個(gè)節(jié)點(diǎn)ID指定給編碼器接口模塊，有可能導(dǎo)致可用于編碼器接口模 塊(EIM)發(fā)送包括控制參數(shù)的更新值的消息包的相繼發(fā)送時(shí)隙之間 的間隔相應(yīng)較長(zhǎng)。因此，為了避免由這種基于令牌發(fā)送方案引起的對(duì)控制系統(tǒng)的操 作的可靠性和精確性的限制，作為本發(fā)明的優(yōu)先和有利特征，可以將 不止一個(gè)節(jié)點(diǎn)ID指定給每個(gè)編碼器接口模塊(EIM)。如圖3所示， 例如，可以將總數(shù)當(dāng)中每四個(gè)的節(jié)點(diǎn)ID指定給相同編碼器接口模塊 (EIM1， EIM2)。對(duì)于后面將描述其細(xì)節(jié)的如圖7所示的交叉冗余 控制系統(tǒng)，如圖3所示，這意味著在整個(gè)序列中可用于網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)29 的所有發(fā)送時(shí)隙的百分之五十可用于發(fā)送來(lái)自這樣冗余系統(tǒng)的兩個(gè)編 碼器接口模塊(EIM1， EIM2)任何一個(gè)的更新消息。如前所述，根據(jù)本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)際實(shí)現(xiàn)利用了 按Arc- Net (附加資源計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò))協(xié)議控制的標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)。 正如已經(jīng)描述過(guò)的那樣，在這種協(xié)議下，利用除了要傳送的實(shí)用信息 數(shù)據(jù)、和像起始定界符(SD )、信息長(zhǎng)度指示符(IL )、系統(tǒng)碼(SC ) 和幀檢驗(yàn)順序(FSC)那樣的傳統(tǒng)規(guī)定通信字段之外，還包括諸如PAC 幀標(biāo)識(shí)符(FID)、源標(biāo)識(shí)符(SiD)和目的地標(biāo)識(shí)符(DiD)的多個(gè) 標(biāo)識(shí)符字段、信息長(zhǎng)度指示符(IL )、系統(tǒng)碼(SC )和幀檢驗(yàn)順序(FCS )的標(biāo)準(zhǔn)信息包或PCA格式格式化要在各個(gè)節(jié)點(diǎn)之間傳送的消息或數(shù) 據(jù)報(bào)，從而，總消息長(zhǎng)度主要通過(guò)可以多達(dá)500多個(gè)字節(jié)的實(shí)用信息 確定?？紤]到可以將包括控制參數(shù)值和補(bǔ)償數(shù)據(jù)的編碼器消息格式化 成長(zhǎng)度縮短了的編碼器消息包的本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的基本特 征，考慮到編碼器接口模塊(EIM)的網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM)只用于 以編碼器信息包的形式發(fā)送消息，而不用于接收除了發(fā)送邀請(qǐng)令牌之 外的其它消息、和發(fā)送不是作為到識(shí)別接收器節(jié)點(diǎn)的目標(biāo)傳送實(shí)現(xiàn)， 而是通過(guò)到與氣缸接口模塊連接的所有節(jié)點(diǎn)的同時(shí)廣播實(shí)現(xiàn)的事實(shí)， 通過(guò)省卻一些標(biāo)識(shí)符字段，只保留指示作為通信源的編碼器接口模塊 的SID類型字段，和使實(shí)用信息的長(zhǎng)度保持在縮短標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度，可以使 編碼器信息包的長(zhǎng)度與標(biāo)準(zhǔn)ArcNet信息包相比有一種程度縮短。在本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的背景下使用的消息格式的例子顯 示在圖4中。該示范性格式包括如下數(shù)據(jù)字段SD:起始定界符(6位)；ECP:編碼器消息的標(biāo)識(shí)(8位)；P: 12位控制參數(shù)值(曲軸位置)；S: 12位變化率信息(第1補(bǔ)償數(shù)據(jù))；O: 12位發(fā)送時(shí)間偏移信息(第2補(bǔ)償數(shù)據(jù))；C:系統(tǒng)碼(4位)；和FCS:幀檢驗(yàn)順序(16位)。將可以用于發(fā)送，例如，有關(guān)數(shù)據(jù)惡化或影響曲軸旋轉(zhuǎn)方向的反 向的引擎控制命令的附加信息的4位系統(tǒng)碼插入消息格式中源于根據(jù) 其以所有字節(jié)格式化數(shù)據(jù)信息包的ArcNet協(xié)議的優(yōu)選使用。將這種 格式用于發(fā)送用在本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)中的實(shí)用信息數(shù)據(jù)，即， 總共形成3x12位的控制參數(shù)值和第1和第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)將提供可以用 于，例如，系統(tǒng)碼的4位的可用余量。從圖4中可明顯看出，所得編碼器信息包或消息由6位的SD字 段和每一個(gè)攜帶l個(gè)字節(jié)加3位的8個(gè)ISU (信息符號(hào)單位)字段構(gòu)成，總共由94位構(gòu)成，這與其長(zhǎng)度可以達(dá)到505個(gè)字節(jié)、按照ArcNet 協(xié)議傳送的標(biāo)準(zhǔn)PAC的平均長(zhǎng)度相比，顯著縮短了。從參照?qǐng)D3的說(shuō)明中可以理解，將長(zhǎng)度縮短了的消息格式用于編 碼器消息將為縮短從總線網(wǎng)絡(luò)的編碼器節(jié)點(diǎn)發(fā)送相繼更新消息之間的 時(shí)間間隔提供進(jìn)一步的正面貢獻(xiàn)。通過(guò)將ArcNet協(xié)議用于操作通信總線，總線頻率通常是2.5 Mb/s，和對(duì)于變成總共94位的編碼器消息的縮短格式，經(jīng)由通信總 線發(fā)送編碼器消息的理論發(fā)送延遲將是37.6 ps。通過(guò)讓編碼器和估計(jì) 器計(jì)時(shí)器設(shè)備16和26以2 MHz的時(shí)鐘頻率工作，可以將為了考慮發(fā) 送時(shí)間延遲而加入編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)所代表的時(shí)間偏移 △t。ffset中修改第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)的常數(shù)Attransmission選擇成編碼器計(jì)時(shí)器設(shè)備16的70個(gè)計(jì)數(shù)步長(zhǎng)。影響相繼更新之間的間隔長(zhǎng)度的進(jìn)一步因素可以是用于發(fā)送除 了編碼器信息包之外的其它消息的時(shí)隙的持續(xù)時(shí)間和頻率，即，整個(gè)發(fā)送時(shí)隙序列未用于發(fā)送編碼器信息包的部分。從圖3中可明顯看出，通過(guò)將不止一個(gè)ID指定給節(jié)點(diǎn)的編碼器 節(jié)點(diǎn)，這個(gè)部分同樣縮短了。從本發(fā)明的冗余控制系統(tǒng)中將所有可用 時(shí)隙的50%指定成發(fā)送編碼器信息包的上述例子中可以明白，可用于 發(fā)送相繼編碼器消息的時(shí)隙被用于其它通信目的的不超過(guò)單個(gè)時(shí)隙分 開(kāi)。圖5和6中的圖形表示分別用于例示不可將總線網(wǎng)絡(luò)用于發(fā)送編 碼器信息包的"最壞情況，，和"最好情況"的狀況。在每種表示中，在發(fā) 送更新控制器接口模塊的真正編碼器消息之后將"邀請(qǐng)發(fā)送，，令牌 (ITT)傳送到代表與編碼器接口模塊不同的模塊、終端或其它單元 的節(jié)點(diǎn)，從而使下一個(gè)時(shí)隙可用于發(fā)送來(lái)自這個(gè)節(jié)點(diǎn)的消息。在圖5 中，這種可用性用于發(fā)送最大長(zhǎng)度的標(biāo)準(zhǔn)PAC,而在圖6中，不準(zhǔn)備 從接收到ITT信息的節(jié)點(diǎn)發(fā)送消息。對(duì)于在ArcNet協(xié)議下使用的標(biāo) 準(zhǔn)PAC的上述消息格式化，包括定時(shí)和通信延遲的可用于從不同于編 碼器的節(jié)點(diǎn)發(fā)送的時(shí)隙的最長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間是大約600 fis，而當(dāng)時(shí)隙未得到使用時(shí)的最短持續(xù)時(shí)間是大約100 ns。因此，從相同編碼器發(fā)送兩個(gè)相繼數(shù)據(jù)消息之間的更新間隔的最 長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間是大約1200 ns,而對(duì)于如在下文中參照?qǐng)D7所述的完全交 叉冗余結(jié)構(gòu)，更新間隔的最短持續(xù)時(shí)間是大約100 ns。根據(jù)這種背景， 可以預(yù)期，用新編碼器信息包更新控制器接口模塊的平均頻率是大約 3000 Hz。在圖7中，示出了本發(fā)明控制系統(tǒng)優(yōu)選實(shí)施例的一個(gè)完全交叉冗 余結(jié)構(gòu)例子的簡(jiǎn)化示意性方塊圖。在這種結(jié)構(gòu)中，引擎旋轉(zhuǎn)期間諸如瞬時(shí)曲軸位置的控制參數(shù)值由 兩個(gè)獨(dú)立編碼器設(shè)備31和32捕獲，兩個(gè)獨(dú)立編碼器設(shè)備31和32與 各自和同樣獨(dú)立的編碼器接口模塊(EIM1， EIM2) 33和34連接， 編碼器接口模塊(EIM1， EIM2) 33和34的每一個(gè)以與如圖2所示 相同的方式由編碼器寄存器和第l和第2計(jì)時(shí)器設(shè)備構(gòu)成。為了經(jīng)由兩個(gè)同樣獨(dú)立的總線網(wǎng)絡(luò)39 (網(wǎng)絡(luò)A)和40 (網(wǎng)絡(luò)B) 從兩個(gè)編碼器設(shè)備31和32的每一個(gè)發(fā)送包括控制參數(shù)值的編碼器消 息，編碼器接口模塊(EIM1， EIM2) 33和34的每一個(gè)包含兩個(gè)獨(dú) 立網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM A， NIMB)35、 36和37、 38，網(wǎng)l^口模塊 (NIM A) 35和37形成總線網(wǎng)絡(luò)39 (通道A)的節(jié)點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)接口模 塊(NIMB)36和38形成總線網(wǎng)絡(luò)40的節(jié)點(diǎn)，從而，也如圖3所示， 使兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)可用于在總線網(wǎng)絡(luò)39和40的每一個(gè)上發(fā)送編碼器信 息包。對(duì)于圖7中的交叉冗余結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)是對(duì)于生成包括控制參數(shù) 值和第1和第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)的編碼器消息以便實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的控制方法有 關(guān)的主要操作與針對(duì)如圖2所示的結(jié)構(gòu)所述的相同。在控制單元這一側(cè)，兩個(gè)獨(dú)立網(wǎng)絡(luò)接口模塊(NIM A， NIMB) 41和42的之一分別形成總線網(wǎng)絡(luò)39 (通道A)和40 (通道B )的一 個(gè)或另一個(gè)的單個(gè)節(jié)點(diǎn)。但是，按照交叉冗余結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)接口模塊41 和42的每一個(gè)與兩個(gè)估計(jì)器43和44的二者連接。在兩個(gè)估計(jì)器43和44的每一個(gè)中，如圖2所示，為兩個(gè)總線網(wǎng)絡(luò)39 (通道A)和40 (通道B)的每一個(gè)提供了包括用于編碼器消息 的寄存器、線性外推器、估計(jì)器計(jì)時(shí)器設(shè)備和用于估計(jì)位置的寄存器 的相同部件。作為將兩個(gè)獨(dú)立編碼器設(shè)備31和32用于測(cè)量相同控制參數(shù)，即， 曲軸角位置的交叉冗余結(jié)構(gòu)的結(jié)果，對(duì)于兩個(gè)獨(dú)立總線網(wǎng)絡(luò)39 (通道 A)和40 (通道B)的每一個(gè)，在控制單元這一側(cè)，需要在源自編碼 器設(shè)備31和32的一個(gè)或另 一個(gè)的編碼器消息之間作出選擇。為了這 個(gè)目的，配備了具有編碼器選擇器45形式的選擇設(shè)備，它一方面與網(wǎng) 絡(luò)接口模塊(NIM A， NIM B) 41和42的每一個(gè)連接，另一方面與 兩個(gè)估計(jì)器43和44的每一個(gè)連接。在編碼器選擇器中，分析和評(píng)估所有到達(dá)編碼器消息的信息數(shù)據(jù) 內(nèi)容，和選擇應(yīng)該接受哪個(gè)編碼器信號(hào)和相應(yīng)估計(jì)值，以便按照上面 參照?qǐng)D2所述的操作和計(jì)算，用新的估計(jì)參數(shù)值更新互連在編碼器選 擇器45和控制單元47之間的位置寄存器46。這可以有利地用于選擇 編碼器設(shè)備31和32之一，作為另一個(gè)編碼器設(shè)備處在備用狀態(tài)時(shí)的 "有效"編碼器設(shè)備。為了完成這種選擇操作，如圖8中的方塊圖所示，將輸入估計(jì)器 43和44每一個(gè)中的位置寄存器27中的控制參數(shù)值提供給形成編碼器 選擇器45的一部分的選擇器電路48,選擇器電路48受多個(gè)選擇準(zhǔn)則 模塊49、 50、 51和52控制，通過(guò)應(yīng)用分析輸入編碼器消息的信息內(nèi) 容數(shù)據(jù)的至少一條選擇準(zhǔn)則，在從編碼器設(shè)備31和33到達(dá)和從估計(jì) 器43和44的任何一個(gè)提供給編碼器選擇器45的消息之間作出實(shí)際選 擇。如圖8所示，可以通過(guò)包括如下的模塊49-52單獨(dú)或一起應(yīng)用 各種類型的選擇準(zhǔn)則更新觀察(模塊49):對(duì)于被選為"有效，，編碼器的編碼器設(shè)備 31和32之一，可以觀察從有效編碼器到達(dá)的更新消息的頻率，與從 備用或無(wú)效編碼器設(shè)備到達(dá)的更新消息的頻率相比較。如果后一種更 新消息顯著高于前者，例如，是前者的三倍，這可以看作有效編碼器出問(wèn)題的指示，可以要求將先前備用編碼器設(shè)備選擇成有效的。位置變化觀察(模塊50):通過(guò)觀察如包括在從所選有效編碼器 設(shè)備到達(dá)的相繼更新消息中的指示瞬時(shí)曲軸值的控制參數(shù)值的變化， 并將這種變化與包括在更新消息中的變化率信息相比較，可以檢測(cè)到 在觀察的控制參數(shù)值的變化與代表曲軸速度的變化率信息之間出現(xiàn)差 異。如果控制參數(shù)值的變化與實(shí)際速度相比明顯較高或明顯較低，例 如，高三倍或零，這就提供了有效發(fā)送編碼器模塊出錯(cuò)的指示，要求 將先前備用編碼器設(shè)備選擇成有效的。速度比較(模塊51):通過(guò)觀察作為第1補(bǔ)償數(shù)據(jù)包括在從所選 有效編碼器設(shè)備和備用編碼器設(shè)備到達(dá)的更新消息中的變化率信息， 可以檢測(cè)到在到達(dá)消息的這些部分之間出現(xiàn)差異。因此，來(lái)自有效編 碼器設(shè)備的變化率信息出現(xiàn)大幅度突然變化，而從備用編碼器設(shè)備接 收的變化率信息未接著出現(xiàn)相應(yīng)變化將提供有效編碼器設(shè)備出錯(cuò)的指 示，要求將先前備用編碼器設(shè)備選擇成有效的。系統(tǒng)碼檢驗(yàn)(模塊52):由于可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在有效發(fā)送編碼器模 塊中出現(xiàn)了各種錯(cuò)誤狀況，可以通過(guò)設(shè)置消息模式的系統(tǒng)碼字段(C) 中的位值通過(guò)發(fā)送的更新消息傳送這樣錯(cuò)誤狀況的指示，因此，通過(guò) 觀察更新消息中的C字段，可以檢驗(yàn)是否需要將先前備用編碼器設(shè)備 選擇成有效的?？稍诎l(fā)送編碼器模塊中檢測(cè)的錯(cuò)誤狀況的例子與控制 參數(shù)值的格雷編碼位序列從一個(gè)曲軸測(cè)量點(diǎn)到下一個(gè)曲軸測(cè)量點(diǎn)的變 化有關(guān)。如果不止一位發(fā)生了變化或其值應(yīng)該保持不變的位置中的位 值發(fā)生了變化，這就提供了錯(cuò)誤狀況的指示。上面只作為例子描述的選擇準(zhǔn)則可以單獨(dú)或以任何組合用作在 控制系統(tǒng)的冗余結(jié)構(gòu)的兩個(gè)編碼器模塊之間作出選擇的基礎(chǔ)。但是，為了保證控制系統(tǒng)的所需操作穩(wěn)定性，進(jìn)一步希望由編碼 器選擇器45中的選擇器電路48作出實(shí)際編碼器選擇，以保證所選編 碼器設(shè)備在某個(gè)最小時(shí)間間隔內(nèi)始終是有效編碼器。為了這個(gè)目的， 選擇計(jì)時(shí)器53可以進(jìn)一步與選擇器電路48連接，以便控制選擇操作。一旦來(lái)自所選有效編碼器設(shè)備31或32的更新編碼器消息到達(dá)，就將包括在該消息中代表實(shí)際瞬時(shí)曲軸位置的控制參數(shù)值直接輸入每個(gè)估計(jì)器設(shè)備中的位置寄存器27中，因此，作為編碼器選擇器45所 作的選擇的結(jié)果，也在位置寄存器46中。在直到來(lái)自所選有效編碼器的下一個(gè)更新消息到達(dá)的時(shí)間間隔 中，如上文所述，用所選有效編碼器的估計(jì)位置值重復(fù)更新位置寄存 器46。通過(guò)從包括在來(lái)自所選有效編碼器的最近更新消息中的第1補(bǔ)償數(shù)據(jù)的值中減去第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)的值計(jì)算用估計(jì)位置值更新位置寄存器46的重復(fù)間隔的基礎(chǔ)用圖形表示例示在圖9的上部和下部中，圖9的 上部和下部分別代表包括在如編碼器側(cè)生成和發(fā)送和估計(jì)器側(cè)接收的更新消息中的真正位置信息。在每個(gè)圖形表示中，四個(gè)方波信號(hào)一起形成包括在消息中的位置 信息的部分表示，而包括在編碼器側(cè)生成和發(fā)送的消息中分別作為和第1和第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)的變化率信息At^。eity和時(shí)間信息信息At。ffset分別用表示"速度，，的虛線和表示"偏移，，的點(diǎn)線代表，并且用于在估計(jì)器側(cè) 生成估計(jì)位置值的重復(fù)時(shí)間間隔用表示"速度—偏移"的粗線代表。但 是，應(yīng)該注意到，這些指定只是旨在例示用于在估計(jì)器中生成估計(jì)位 置值的重復(fù)時(shí)間間隔實(shí)際上對(duì)應(yīng)于如在編碼器側(cè)測(cè)量的實(shí)際曲軸速度 增加了補(bǔ)償從捕獲實(shí)際位置信息到發(fā)送實(shí)際位置信息的時(shí)間延遲，從 而補(bǔ)償在發(fā)送時(shí)包含在編碼器消息中的捕獲位置信息的"老化"的數(shù)量 的簡(jiǎn)單表達(dá)。對(duì)于應(yīng)用在在來(lái)自一個(gè)或幾個(gè)編碼器設(shè)備的相繼更新消息之間 生成估計(jì)位置值的估計(jì)器43和44的每一個(gè)中的線性外推，將"速度-偏移，，值用作每個(gè)估計(jì)器設(shè)備中的估計(jì)器計(jì)時(shí)器26的最高重置計(jì)時(shí)器 計(jì)數(shù)意味著生成估計(jì)位置值的重復(fù)間隔將與兩個(gè)相繼更新編碼器消息 之間的間隔保持相同，并在數(shù)值上對(duì)應(yīng)于與前更新編碼器消息一起傳 送的以RPM為單位的實(shí)際捕獲曲軸速度。于是，在每個(gè)更新編碼器消息之后的間隔中生成估計(jì)位置值將考 慮與更新消息一起傳送的速度變化，而不考慮可能由相繼更新編碼器消息之間的間隔中的加速或減速引起和潛在地影響曲軸實(shí)際角位置的 曲軸速度變化。人們針對(duì)從將啟動(dòng)空氣提供給每個(gè)氣缸啟動(dòng)引擎開(kāi)始，以幾乎恒 定引擎速度穩(wěn)定工作的工作狀況、和將"反向，，命令給予以特定速度工 作向前推進(jìn)的引擎，要求剎住引擎曲軸停止下來(lái)和沿著相反旋轉(zhuǎn)方向 重新開(kāi)始的所謂"突然停止"狀況檢查了這樣曲軸加速的潛在影響。在穩(wěn)定工作下，在每一次發(fā)生在活塞接近TDC (上止點(diǎn))位置 的時(shí)候的相繼點(diǎn)火之間多氣缸引擎的單個(gè)氣缸的單個(gè)燃燒循環(huán)內(nèi)曲軸 速度的典型變化可以用重疊正弦曲線近似得非常好地描述成調(diào)和變 化，其中，在TDC和BDC位置之間由加速引起的速度變化幾乎是線 性的，并至少可以用二次多項(xiàng)式高度精確地近似.在極端"突然停止，，狀況下，首先中止點(diǎn)火，通過(guò)也稱為"自轉(zhuǎn)"的 空轉(zhuǎn)讓曲軸速度顯著降低，其次以使曲軸完全剎住的順序?qū)嚎s空氣 提供給氣缸，使引擎停止下來(lái)，接著，沿著相反旋轉(zhuǎn)方向加速到在氣 缸中建立起規(guī)則點(diǎn)火的水平。 一旦氣缸開(kāi)始規(guī)則點(diǎn)火，曲軸速率再次 表現(xiàn)出幾乎相同的調(diào)和變化。因此，對(duì)于實(shí)際應(yīng)用，引擎以反推模式， 即，逆著由以前正向推進(jìn)所致的水流工作的潛在影響可以忽略不計(jì)。只是為了例示的目的，由對(duì)于幾個(gè)相繼估計(jì)位置值連續(xù)的曲軸平 滑加速引起的理論潛在收集估計(jì)誤差用圖形表示例示在曲軸角位置P隨時(shí)間變化的圖10中。曲線Preai代表如圖2中編碼器iit備12或圖7中的編碼器設(shè)備31和32捕獲位置值獲得的實(shí)際曲軸位置，而點(diǎn)狀位 置值Pestl - Pest4的每一個(gè)代表從與垂直軸相交的實(shí)際位置開(kāi)始在下一 個(gè)更新消息到達(dá)時(shí)通過(guò)在上文中所述的線性外推LEI - LE4獲得的估 計(jì)位置。應(yīng)該觀察到，圖10中的例示夸大了實(shí)際情況，因?yàn)?，正如從?面的描述中看到的那樣，對(duì)于，例如，60rpm的曲軸轉(zhuǎn)速，引擎每轉(zhuǎn) 預(yù)期接收到3000個(gè)更新編碼器消息，從而使估計(jì)誤差非常小。總而言之，上文所述的本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)的優(yōu)選實(shí)現(xiàn)的總 體操作可以通過(guò)與如圖7所示的完全交叉冗余系統(tǒng)配置有關(guān)的如圖11所示的操作圖例示。如圖ll所示，包括12位格雷編碼位置值和單位速度表示的真正 實(shí)際控制參數(shù)值由編碼器1和2捕獲。在與每個(gè)編碼器連接的編碼器 接口模塊中，從捕獲的速度表示中確定12位第l補(bǔ)償數(shù)據(jù)，和通過(guò)連 續(xù)測(cè)量從最近捕獲位置值以來(lái)經(jīng)過(guò)的時(shí)間確定12位第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)。與 編碼器ID和4位系統(tǒng)碼一起，將包含位置和第1和第2補(bǔ)償數(shù)據(jù)的 三個(gè)12位值包括在數(shù)據(jù)消息中，在數(shù)據(jù)消息中還包含了幀檢驗(yàn)順序 FCS，從而形成更新編碼器消息。通過(guò)經(jīng)由通信總線的廣播，更新編碼器消息被與總線網(wǎng)絡(luò)連接的 每個(gè)控制器接口模塊(CIM)接收并路由到估計(jì)器1和2，估計(jì)器1 和2通過(guò)線性外推從與更新編碼器消息一起接收的真正位置值中生成 估計(jì)位置值。在當(dāng)前優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，本發(fā)明的控制方法和系統(tǒng)通過(guò)經(jīng)由標(biāo)準(zhǔn)通信 總線網(wǎng)絡(luò)傳送數(shù)據(jù)消息，以完全與現(xiàn)有技術(shù)方法一致的精確性和可靠 性提供了在多缸內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間對(duì)操作事件的 控制，標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)形成為所有涉及編碼器和控制器接口模塊所 共享的通信線，從而，省卻了在現(xiàn)有技術(shù)控制方法中對(duì)來(lái)自傳感器裝 置的檢測(cè)器部件的單獨(dú)專用信號(hào)線的需要。雖然上文主要參照單個(gè)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)現(xiàn)描述了本發(fā)明的控制方法 和系統(tǒng)，在這個(gè)當(dāng)前優(yōu)選實(shí)現(xiàn)中，通過(guò)使用，例如，基于令牌通信網(wǎng) 絡(luò)，與參數(shù)的捕獲無(wú)關(guān)地，即，存在時(shí)間延遲地傳送包括控制參數(shù)值 的數(shù)據(jù)消息，但本發(fā)明的范圍將包括在所附權(quán)利要求書(shū)提供的限定內(nèi) 使用其它類型的標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)和其它發(fā)送模式的可替代實(shí)施例。
權(quán)利要求
1. 一種響應(yīng)在引擎每轉(zhuǎn)期間隨時(shí)間變化的控制參數(shù)，在多缸內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間控制操作事件的執(zhí)行的方法，該方法包含如下步驟通過(guò)至少一個(gè)傳感器裝置(12；31，32)在引擎每轉(zhuǎn)期間的多個(gè)分立時(shí)刻捕獲控制參數(shù)的值；和將所述參數(shù)值作為數(shù)字參數(shù)信號(hào)傳送到所述內(nèi)燃機(jī)的控制單元(28；47)，以便在每個(gè)氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間定時(shí)和控制所述操作事件的執(zhí)行，其特征在于包含如下步驟將來(lái)自至少一個(gè)傳感器裝置(12；31，32)的所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)提供給形成標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)(20；39，40)中的節(jié)點(diǎn)(29)的至少一個(gè)編碼器接口模塊(13；33，34)，標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)分別由與所述控制單元(28；47)相關(guān)聯(lián)的控制器接口模塊(22)形成；將所述參數(shù)信號(hào)包括到數(shù)據(jù)消息中，以便經(jīng)由所述總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送；通過(guò)經(jīng)由所述總線網(wǎng)絡(luò)(20；39，40)的同時(shí)廣播發(fā)送，將所述數(shù)據(jù)消息傳送到每個(gè)所述控制器接口模塊(22)；和可選地，通過(guò)將補(bǔ)償數(shù)據(jù)包括到所述數(shù)據(jù)消息中，并對(duì)每個(gè)控制器接口模塊(22)計(jì)算控制器接口模塊(22)接收相繼數(shù)據(jù)消息之間的每個(gè)間隔中所述控制參數(shù)的估計(jì)值，補(bǔ)償經(jīng)所述標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)(20；39，40)發(fā)送引起的與實(shí)時(shí)傳送所述參數(shù)信號(hào)的偏差，所述計(jì)算根據(jù)控制參數(shù)的值和包括在每個(gè)發(fā)送消息中的所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，控制參數(shù)值包含 與每個(gè)所述氣缸的活塞部件連接的引擎曲軸(11)的瞬時(shí)角位置。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，與至少一個(gè) 傳感器裝置(12; 31, 32)捕獲控制參數(shù)值和將所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)提供給至少一個(gè)編碼器接口模塊(13; 33， 34)無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)所述數(shù)據(jù)消 息經(jīng)由所述總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)的發(fā)送，并且包括在數(shù)據(jù)消息中 的補(bǔ)償數(shù)據(jù)包含第 一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)，所述第一補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表在捕獲 相應(yīng)控制參數(shù)值的時(shí)刻包括在數(shù)據(jù)消息中的數(shù)字參數(shù)信號(hào)的變化率 (Atvel。dty),所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表捕獲相應(yīng)控制參數(shù)值的所述時(shí)刻 與發(fā)送所述數(shù)據(jù)消息的時(shí)刻之間的時(shí)間偏移(At。ffset)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，通過(guò)在提供給編 碼器接口模塊(13; 33, 34)的數(shù)字參數(shù)信號(hào)每一次變化時(shí)重置的編 碼器計(jì)時(shí)器裝置(16)，在編碼器接口模塊(13; 33， 34)中生成所 述第一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)，所述第一補(bǔ)償數(shù)據(jù)包含重置時(shí)所述編碼器計(jì) 時(shí)器裝置(16)的時(shí)間計(jì)數(shù)，所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)包含在相繼重置所述 計(jì)時(shí)器裝置之間的間隔中發(fā)送數(shù)據(jù)消息的時(shí)刻所述編碼器計(jì)時(shí)器(17 ) 的時(shí)間計(jì)數(shù)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，通過(guò)加入代表經(jīng) 由所述總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所述數(shù)據(jù)消息的發(fā)送時(shí)間延遲(Attransmissi。n)的常 數(shù)修改所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)(At。ffset)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 通過(guò)從包括在從編碼器接口模塊(13; 33， 34)接收的每個(gè)數(shù)據(jù)消息 中的所述控制參數(shù)的值線性外推，在每個(gè)控制器接口模塊中計(jì)算所述 估計(jì)值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述外推包含重 復(fù)加入代表在從包括在同 一數(shù)據(jù)消息中的補(bǔ)償數(shù)據(jù)中計(jì)算的相等重復(fù) 間隔中捕獲所述控制參數(shù)的兩個(gè)相繼分立時(shí)刻之間所述控制參數(shù)值的 變化的常數(shù)，所述重復(fù)間隔是通過(guò)控制器接口模塊(22)中的估計(jì)器 計(jì)時(shí)器裝置(26)的重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atestimati。n,J提供的，控制器接口模塊接收到每個(gè)數(shù)據(jù)消息之后第一重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atesti咖ti。w )通 過(guò)從所述第一補(bǔ)償數(shù)據(jù)(Atvel。dty)中減去所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)(At。ffset,At。ffset，m。d.)計(jì)算出來(lái)，并且隨后重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atestimati。n，n)通過(guò)從前一次計(jì)算重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Ates""。n，w )中減去所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)(Atoffset ， Atoffset，m。d.)計(jì)算出來(lái)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3到7的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 基于令牌通信總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39, 40)用于在每一個(gè)接在由至少一個(gè) 編碼器接口模塊(13; 33， 34)形成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收的發(fā)送邀請(qǐng)令牌(30)之后的發(fā)送時(shí)隙中發(fā)送所述數(shù)據(jù)消息，除了所述數(shù)字控制參數(shù) 信號(hào)和所述第一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)之外，每個(gè)數(shù)據(jù)消息還包括將所述網(wǎng) 絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)成發(fā)送源的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，按照將各個(gè)節(jié)點(diǎn) ID指定給所述節(jié)點(diǎn)的順序節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)方案將所述發(fā)送邀請(qǐng)令牌傳遞給 所述通信總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)的所有節(jié)點(diǎn)(29 )，從而將不止一 個(gè)節(jié)點(diǎn)ID指定給所述至少一個(gè)編碼器接口模塊(13; 33， 34)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述網(wǎng)絡(luò)接 口模塊(14; 35-38)以與經(jīng)由通信總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39, 40)發(fā)送的 標(biāo)準(zhǔn)消息相比長(zhǎng)度縮短了的修正消息格式生成所述數(shù)據(jù)消息。
11. 根據(jù)權(quán)利要求8到IO的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 響應(yīng)在與控制器接口模塊連接的網(wǎng)絡(luò)接口模塊(21; 41， 42)接收的 數(shù)據(jù)消息中出現(xiàn)編碼器接口模塊的所述標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，將這樣的消息直接 路由到與氣缸接口模塊的其它部件分離的估計(jì)裝置(43， 44)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到11的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 冗余操作包括使用每一個(gè)與獨(dú)立編碼器接口模塊(33， 34)相關(guān)聯(lián)的 兩個(gè)獨(dú)立傳感器裝置(31， 32)，所述編碼器接口模塊(33， 34)經(jīng) 由至少兩個(gè)獨(dú)立通信總線網(wǎng)絡(luò)(39， 40)發(fā)送消息，所述至少兩個(gè)獨(dú) 立通信總線網(wǎng)絡(luò)(39， 40)每一個(gè)的所述其它節(jié)點(diǎn)由所述控制器接口 模塊形成。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述獨(dú)立編碼 器接口模塊(33， 34)將數(shù)據(jù)消息發(fā)送到所有所述至少兩個(gè)獨(dú)立通信總線網(wǎng)絡(luò)(39， 40)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的方法，其特征在于，對(duì)于每個(gè) 控制器接口模塊(22)，由獨(dú)立估計(jì)裝置(43, 44)為經(jīng)由每個(gè)所述獨(dú)立總線網(wǎng)絡(luò)(39， 40)發(fā)送的消息生成控制參數(shù)的所述估計(jì)值，從 來(lái)自單個(gè)所述獨(dú)立編碼器接口模塊(33， 34)的消息中獲得的估計(jì)值 的選擇由與估計(jì)裝置(43， 44)相關(guān)聯(lián)的選擇裝置(45)依照符合至 少一條選擇準(zhǔn)則作出。
15. 根據(jù)權(quán)利要求8到14的任何一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 將ArcNet協(xié)議用于所述標(biāo)準(zhǔn)總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)上的一般數(shù)據(jù) 通信，為了發(fā)送來(lái)自所述至少一個(gè)編碼器接口模塊的所述數(shù)據(jù)消息， 修改所述協(xié)議以考慮與標(biāo)準(zhǔn)ArcNet通信要求的偏差。
16. —種通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1到15的任何一項(xiàng)所述的方法，響 應(yīng)在引擎每轉(zhuǎn)期間隨時(shí)間變化的控制參數(shù)，在多缸內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)氣缸 的每個(gè)燃燒循環(huán)期間控制操作事件的執(zhí)行的系統(tǒng)，包含至少一個(gè)傳感器裝置(12; 31， 32)，用于在引擎每轉(zhuǎn)期間的多 個(gè)分立時(shí)刻捕獲控制參數(shù)的參數(shù)值；和通信裝置，用于將捕獲的控制參數(shù)值作為數(shù)字參數(shù)信號(hào)傳送到所 述內(nèi)燃機(jī)的控制單元(28， 47)，以便在氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間定時(shí)和控制所述操作事件的執(zhí)行， 其特征在于所述至少一個(gè)傳感器裝置(12; 31， 32)與對(duì)其提供所述數(shù)字參 數(shù)的至少一個(gè)編碼器接口模塊(13; 33， 34)連接，所述編碼器接口 模塊(13; 33， 34)形成標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)中的節(jié)點(diǎn) (29)，所述標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)的其它節(jié)點(diǎn)分別由與 所述控制單元(28; 47)相關(guān)聯(lián)的控制器接口模塊(22)形成；消息生成裝置(18)被提供，以便生成包括所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)的 數(shù)據(jù)消息，并且發(fā)送裝置(19)被提供，以便通過(guò)經(jīng)所述總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)的同時(shí)廣播，將所述數(shù)據(jù)消息傳送到每個(gè)所述控制器接口模 塊(22 );和可選地，在所述編碼器接口模塊(13; 33， 34)中提供生成補(bǔ)償 數(shù)據(jù)的裝置(16， 17)，以便附加地將所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)包括到所述消息 生成裝置生成的數(shù)據(jù)消息中，并且通過(guò)每個(gè)控制器接口模塊(22)提供補(bǔ)償裝置，以便通過(guò)計(jì)算控制器接口模塊(22)接收相繼數(shù)據(jù)消息 之間的每個(gè)間隔中所述控制參數(shù)的估計(jì)值，補(bǔ)償經(jīng)所述標(biāo)準(zhǔn)通信總線 網(wǎng)絡(luò)發(fā)送引起的與實(shí)時(shí)傳送所述參數(shù)信號(hào)的偏差，所述計(jì)算根據(jù)控制 參數(shù)的值和包括在每個(gè)發(fā)送消息中的所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述至少一個(gè) 傳感器裝置(12; 31, 32)被安排成捕獲用作所述控制參數(shù)、與每個(gè) 所述氣缸的活塞部件連接的引擎曲軸(11)的瞬時(shí)角位置的值。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述通信 總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)被安排和控制成與至少一個(gè)傳感器裝置(12; 31, 32)捕獲控制參數(shù)值和將所述數(shù)字參數(shù)信號(hào)提供給至少一個(gè)編碼 器接口模塊(13; 33， 34)無(wú)關(guān)地實(shí)現(xiàn)所述數(shù)據(jù)消息的發(fā)送，并且所 述生成補(bǔ)償數(shù)據(jù)的裝置被配置成生成第一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)，所述第一 補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表在捕獲相應(yīng)控制參數(shù)值的時(shí)刻包括在數(shù)據(jù)消息中的數(shù)字 參數(shù)信號(hào)的變化率(AU,。eity)，所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)代表捕獲相應(yīng)控制 參數(shù)值的所述時(shí)刻與發(fā)送所述數(shù)據(jù)消息的時(shí)刻之間的時(shí)間偏移(At。ffset )
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述生成所述 第一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)的裝置包含編碼器計(jì)時(shí)器裝置(16)，重置裝置 被提供用于在提供給編碼器接口模塊(13; 33， 34)的數(shù)字參數(shù)信號(hào) 每一次變化時(shí)重置所述編碼器計(jì)時(shí)器裝置(16)，所述第一補(bǔ)償數(shù)據(jù) 是作為重置時(shí)所述編碼器計(jì)時(shí)器裝置(16)的計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atvel city) 生成的，所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)是作為在相繼重置所述編碼器計(jì)時(shí)器裝置(16)之間的間隔中發(fā)送數(shù)據(jù)消息時(shí)所述編碼器計(jì)時(shí)器裝置(16)的 計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(At。ffset)生成的。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的系統(tǒng)，其特征在于，在編碼器 接口模塊中提供裝置(17)，用于通過(guò)加入代表經(jīng)由所述總線網(wǎng)絡(luò)發(fā) 送所述數(shù)據(jù)消息的發(fā)送時(shí)間延遲(Attransmissi。n )的常數(shù)修改所述第二補(bǔ) 償數(shù)據(jù)(Atoffset)。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16到20的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于，計(jì)算所述估計(jì)控制參數(shù)值的與每個(gè)控制器接口模塊(22)相關(guān)聯(lián)的估 計(jì)裝置(23; 43， 44)包含外推裝置(25)，用于通過(guò)從包括在從編 碼器接口模塊(13; 33, 34)接收的每個(gè)數(shù)據(jù)消息中的所述控制參數(shù) 的值線性外推，計(jì)算所述估計(jì)值。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述外推包含 重復(fù)加入代表在從包括在同 一數(shù)據(jù)消息中的補(bǔ)償數(shù)據(jù)中計(jì)算的重復(fù)間 隔中捕獲所述控制參數(shù)的兩個(gè)相繼分立時(shí)刻之間所述控制參數(shù)值的變 化的常數(shù)，所述重復(fù)間隔是通過(guò)與所述外推裝置(25)連接的重置計(jì) 時(shí)器計(jì)數(shù)(Atestimati。n,n)提供的，所述裝置通過(guò)控制器接口模塊被提供 以通過(guò)從所述第一補(bǔ)償數(shù)據(jù)(Atvel。dty)中減去所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)(△t。ffset， At。ffset，，d.)，計(jì)算控制器接口模塊接收到每個(gè)數(shù)據(jù)消息之后的第一重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atest^"。w)，并通過(guò)從前一次計(jì)算重置計(jì)時(shí))中減去所述第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)(At。ffset， At。ffset，mod.)，計(jì)算隨后重置計(jì)時(shí)器計(jì)數(shù)(Atestimati。n，n )。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18到22的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)是在每一個(gè)接在由編碼器接口 模塊形成的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)接收的發(fā)送邀請(qǐng)令牌(30)之后的發(fā)送時(shí)隙中發(fā) 送所述數(shù)據(jù)消息的基于令牌網(wǎng)絡(luò)，除了所述數(shù)字控制參數(shù)信號(hào)和所述 第 一和第二補(bǔ)償數(shù)據(jù)之外，每個(gè)消息還包括將所述網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)成發(fā) 送源的標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述基于令牌 網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)按照包括順序節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)方案的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議運(yùn)行，其 中，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)ID指定給網(wǎng)絡(luò)的所有節(jié)點(diǎn)(29)，不止一個(gè)節(jié)點(diǎn)ID 指定給所述至少一個(gè)編碼器接口模塊(13; 33， 34)，從而將所述發(fā) 送邀請(qǐng)信息(30)依次傳遞給所有所述節(jié)點(diǎn)(29)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求23或24所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述消息 生成裝置(18)由所述網(wǎng)絡(luò)接口模塊(14)提供和被安排成以與經(jīng)由 通信總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)發(fā)送的標(biāo)準(zhǔn)消息相比長(zhǎng)度縮短了的修正 消息格式生成所述數(shù)據(jù)消息。
26. 根據(jù)權(quán)利要求23到25的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 對(duì)于每個(gè)控制器接口模塊，包含與模塊的其它部分分離的估計(jì)器設(shè)備(23; 43， 44)的估計(jì)裝置被提供，與所述控制器接口模塊相關(guān)聯(lián)的 網(wǎng)絡(luò)接口模塊(21; 41， 42)包含響應(yīng)在從編碼器接口模塊(13; 33， 34)接收的廣播消息中出現(xiàn)所述標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)，將這樣的消息直接路由到 所述估計(jì)器設(shè)備(23; 43， 44)的裝置。
27. 根據(jù)權(quán)利要求18到26的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 對(duì)于冗余操作被構(gòu)造為包括每一個(gè)與獨(dú)立編碼器接口模塊(33， 34) 相關(guān)聯(lián)的兩個(gè)獨(dú)立傳感器裝置(31， 32)，所述獨(dú)立編碼器接口模塊 經(jīng)由至少兩個(gè)獨(dú)立通信總線網(wǎng)絡(luò)(39， 40)發(fā)送消息，所述至少兩個(gè) 獨(dú)立通信總線網(wǎng)絡(luò)(39, 40)每一個(gè)的所述其它節(jié)點(diǎn)(29)由所述控 制器接口模塊(22)形成。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27所述的系統(tǒng)，其特征在于，每個(gè)所述獨(dú)立 編碼器接口模塊(33， 34)被連接以與所有所述至少兩個(gè)獨(dú)立通信總 線網(wǎng)絡(luò)(39， 40)進(jìn)行消息通信。
29. 根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的系統(tǒng)，其特征在于，對(duì)于每個(gè) 控制器接口模塊(22)，獨(dú)立估計(jì)裝置(43， 44)被提供以為經(jīng)由每 個(gè)所述獨(dú)立總線網(wǎng)絡(luò)(39， 40)發(fā)送的消息生成控制參數(shù)的估計(jì)值， 從來(lái)自單個(gè)所述獨(dú)立編碼器接口模塊(33， 34)的消息中獲得的估計(jì) 值的選擇由與估計(jì)裝置(43， 44)相關(guān)聯(lián)的選擇裝置(45)依照符合 至少一條選擇準(zhǔn)則作出。
30. 根據(jù)權(quán)利要求18到29的任何一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其特征在于， 所述標(biāo)準(zhǔn)總線網(wǎng)絡(luò)(20; 39， 40)的每個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口模塊(35-38， 41， 42)包含對(duì)于總線網(wǎng)絡(luò)上的一般數(shù)據(jù)通信按照ArcNet協(xié)議工作的 ArcNet控制器，為了發(fā)送來(lái)自編碼器接口模塊的所述消息，修改所述 協(xié)議以考慮與標(biāo)準(zhǔn)ArcNet通信要求的偏差。
全文摘要
多缸內(nèi)燃機(jī)的控制方法將在引擎每轉(zhuǎn)期間的多個(gè)分立時(shí)刻至少一個(gè)傳感器裝置捕獲的控制參數(shù)的瞬時(shí)值傳送到內(nèi)燃機(jī)的控制單元，以便在每個(gè)氣缸的每個(gè)燃燒循環(huán)期間定時(shí)和控制操作事件的執(zhí)行，將捕獲的參數(shù)信號(hào)提供給形成標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)的至少一個(gè)編碼器接口模塊和使其包括到數(shù)據(jù)消息中，數(shù)據(jù)消息發(fā)送傳送到總線網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)，總線網(wǎng)絡(luò)的其它節(jié)點(diǎn)由與氣缸控制單元相關(guān)聯(lián)的控制器接口模塊形成。使補(bǔ)償數(shù)據(jù)包括到數(shù)據(jù)消息中，以便通過(guò)為每個(gè)控制器接口模塊計(jì)算控制器接口模塊接收相繼數(shù)據(jù)消息之間的每個(gè)間隔中控制參數(shù)的估計(jì)值，補(bǔ)償經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)通信總線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送引起的與實(shí)時(shí)消息傳送的偏差，所述計(jì)算根據(jù)控制參數(shù)的值和所述補(bǔ)償數(shù)據(jù)進(jìn)行。
文檔編號(hào)F02D43/00GK101265849SQ20071009658
公開(kāi)日2008年9月17日 申請(qǐng)日期2007年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月12日
發(fā)明者埃里克·R·漢森, 拉斯·K·瑟倫森, 約恩·S·安德森 申請(qǐng)人:Man柴油發(fā)動(dòng)機(jī)公司