專利名稱：可應(yīng)用于任意模式的凸輪和曲軸信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置識(shí)別和跟蹤方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)，尤其涉及發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置的識(shí)別和跟蹤。
背景技術(shù)：
發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的位置識(shí)別和跟蹤是發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)測(cè)量的一個(gè)重要部分。目前的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)依靠對(duì)諸如點(diǎn)火、噴射、汽缸切入(cylinder cut)、發(fā)動(dòng)機(jī)速度測(cè)量、噴射和點(diǎn)火定時(shí)測(cè)量的各種發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸敏感功能的曲軸位置的實(shí)時(shí)測(cè)量。
為了執(zhí)行精確的發(fā)動(dòng)機(jī)控制，曲軸位置敏感指令需要與角域中的曲軸位置同步。因此，ECU必須實(shí)時(shí)識(shí)別和跟蹤角域中的曲軸位置。
凸輪信號(hào)和曲軸信號(hào)的組合被用來(lái)識(shí)別和跟蹤發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置。發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛制造商已經(jīng)發(fā)明了各種凸輪和曲軸信號(hào)模式。這些模式被設(shè)計(jì)成使ECU在一旦曲軸通過起動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)能快速識(shí)別曲軸位置，以及在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)精確地跟蹤曲軸位置。


圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的用于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置和跟蹤的計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)。
圖2A示出了圖1的曲軸位置跟蹤模塊的硬件的一個(gè)實(shí)施例及其操作。
圖2B示出了圖2A的查找表的內(nèi)容。
圖3示出了發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置齒輪的一部分。
圖4A-4C示出了發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪和曲軸位置傳感器信號(hào)的多個(gè)示例。
圖5示出了用于圖4的凸輪和曲軸信號(hào)模式的部分查找表。
具體實(shí)施例方式
下面的描述涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置識(shí)別和跟蹤的方法和系統(tǒng)。該系統(tǒng)和方法可在少于一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中識(shí)別曲軸位置。結(jié)果，ECU可在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)開始控制例如噴射和點(diǎn)火的任務(wù)。
該方法(及其硬件實(shí)現(xiàn))提供一種曲軸位置的“一般”測(cè)量，即所輸入的凸輪和曲軸信號(hào)位置信號(hào)模式可以是任意的。發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)是易于做成原型，因?yàn)樵摲椒珊?jiǎn)便地更改以用于任何凸輪和曲軸位置信號(hào)模式。該方法的應(yīng)用包括發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛控制、以及發(fā)動(dòng)機(jī)和車輛的基準(zhǔn)測(cè)試。
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置識(shí)別和跟蹤系統(tǒng)100。假定發(fā)動(dòng)機(jī)101具有凸輪和曲軸傳感器102和103，它們可以是常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器設(shè)備。如下所述，傳感器102和103提供可根據(jù)不同發(fā)動(dòng)機(jī)而變化的信號(hào)模式。
發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪和曲軸位置傳感信號(hào)可調(diào)節(jié)為標(biāo)準(zhǔn)晶體管-晶體管邏輯(TTL)信號(hào)。它們的上升沿和下降沿可通過諸如場(chǎng)致可編程門陣列(FPGA)的集成電路芯片捕捉，這些集成電路芯片可用來(lái)實(shí)現(xiàn)處理模塊104a、104b和/或104c。
可用所購(gòu)買的處理和存儲(chǔ)器設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)位置識(shí)別和跟蹤處理模塊104。模塊104可用硬件、軟件、固件、或其組合實(shí)現(xiàn)，以執(zhí)行本文所述的方法。存儲(chǔ)器存儲(chǔ)可用諸如只讀存儲(chǔ)器(ROM)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。為了本說明書目的，“處理器”可在從能夠至少訪問和操作所存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)單設(shè)備、到更復(fù)雜的軟件可編程設(shè)備的范圍內(nèi)變化。正如從說明書中明顯可見的，由模塊104a和104b執(zhí)行任務(wù)并不是特別復(fù)雜，而模塊104c則執(zhí)行算法計(jì)算。
更具體地，模塊104執(zhí)行用于曲軸位置識(shí)別和跟蹤的各種算法和計(jì)算。模塊104可被結(jié)合到實(shí)現(xiàn)ECU 105的處理系統(tǒng)中，或者它可以是與ECU進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的獨(dú)立單元?；蛘撸K104向ECU 105提供表示角域中曲軸轉(zhuǎn)軸位置的的數(shù)據(jù)。
由系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)的方法可分為三個(gè)主要部分曲軸位置識(shí)別、曲軸位置跟蹤、以及位置外插。
曲軸位置識(shí)別一旦曲軸通過發(fā)動(dòng)機(jī)101的起動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，ECU 105就需要盡可能快地識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置。模塊104為此從傳感器102和103中接收凸輪和曲軸信號(hào)。為了本說明書的目的，來(lái)自凸輪和曲軸傳感器102和103的位置信號(hào)分別被稱為“凸輪信號(hào)”和“曲軸信號(hào)”。
下面的步驟描述由模塊104a執(zhí)行的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置識(shí)別過程。以下涉及的各種計(jì)數(shù)器和寄存器都是模塊104a的一部分。
(1)在凸輪信號(hào)的所檢測(cè)到的第一個(gè)上升沿，清零并啟用曲軸計(jì)數(shù)器。
2)一旦捕捉到曲軸信號(hào)的一個(gè)上升沿，曲軸計(jì)數(shù)器就加1。
3)繼續(xù)增加曲軸計(jì)數(shù)器的值直到檢測(cè)到凸輪信號(hào)的下降沿，然后停止曲軸計(jì)數(shù)器106的計(jì)數(shù)。
4)在凸輪信號(hào)的下降沿，基于曲軸計(jì)數(shù)器的值，將“位置指針”寄存器初始化為相應(yīng)值。
5)在曲軸信號(hào)的下一個(gè)下降沿，將從查找表中獲得的位置值存儲(chǔ)在曲軸位置寄存器106中。
下面將結(jié)合圖4A、4B、4C、和5，描述用該方法獲得曲軸位置值的一個(gè)示例。如下結(jié)合圖2A和2B所述，位置指針被用來(lái)訪問查找表，從而在曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿找到一個(gè)位置值。各個(gè)位置值與角域中的曲軸位置相關(guān)聯(lián)。如果期望分辨率大于通過曲軸信號(hào)脈沖寬度所提供的，則使用外插單元104c來(lái)計(jì)算曲軸信號(hào)上升沿之間的位置值。
在凸輪信號(hào)的上升和下降沿與曲軸信號(hào)的上升沿剛好同時(shí)產(chǎn)生的一些模式中，該凸輪信號(hào)可延遲很少的時(shí)鐘周期、或與曲軸信號(hào)的下降沿同步，以使它們?cè)诓煌瑫r(shí)間發(fā)生。這不會(huì)影響曲軸位置的跟蹤，因?yàn)橥馆喰盘?hào)是曲軸位置的相對(duì)基準(zhǔn)。
如果凸輪信號(hào)在一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中具有一個(gè)以上脈沖，則在少于一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)將檢測(cè)到凸輪信號(hào)的上升和下降沿，并且因此可在少于一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)內(nèi)識(shí)別曲軸位置。
應(yīng)當(dāng)理解盡管以上步驟涉及曲軸信號(hào)的上升沿，也可使用下降沿替代。為了描述位置識(shí)別和跟蹤的可替代方法，術(shù)語(yǔ)“上升沿”和“下降沿”在這里被視為是等同的。
同樣，假定凸輪和曲軸信號(hào)的組合是非對(duì)稱的，則在兩個(gè)或多個(gè)凸輪信號(hào)脈沖下曲軸信號(hào)的上升沿?cái)?shù)目相同的一些模式中，凸輪信號(hào)的兩個(gè)相鄰上升沿之間的曲軸信號(hào)上升沿的數(shù)目可用來(lái)區(qū)分凸輪信號(hào)。
曲軸位置跟蹤除了由模塊104a提供的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置數(shù)據(jù)之外，ECU 105必須實(shí)時(shí)地具有表示曲軸位置的跟蹤數(shù)據(jù)，以便于命令與曲軸位置同步的各種發(fā)動(dòng)機(jī)操作。
圖2A和2B示出了基于使用查找表的曲軸位置跟蹤模塊104b。圖2A示出了模塊104b的輸入和輸出，而圖2B示出了圖2A的查找表202的內(nèi)容。
查找表202可用只讀存儲(chǔ)器(ROM)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。查找表202的索引是存儲(chǔ)在寄存器201中的、由模塊104a確定的位置指針。更具體地，模塊104a經(jīng)由寄存器202向模塊104傳送b表示指針的數(shù)據(jù)。從而，一旦位置指針得到初始化，指針就可在曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿加一。
輸出寄存器從查找表202中存儲(chǔ)表示下列內(nèi)容的數(shù)據(jù)曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿處的相應(yīng)位置、基于其模式的曲軸信號(hào)的前一周期與下一周期之間的倍數(shù)、根據(jù)位置跟蹤分辨率在下一周期(恰好在曲軸信號(hào)的下一上升沿之前)期間的最大外插位置。
表格索引(位置指針)具有從0到m的值。值m表示每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的曲軸信號(hào)上升沿?cái)?shù)目的計(jì)數(shù)值減一。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，位置指針的值從0到m地循環(huán)。
位置值Posi(i＝0，1，…，m)是在曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿的曲軸位置值。倍數(shù)值Faci是第(i-1)、i個(gè)上升沿的次級(jí)周期與第i、(i+1)個(gè)上升沿的周期之間的比值。該比值根據(jù)曲軸信號(hào)觸發(fā)齒輪的機(jī)械模式來(lái)確定。
一旦更新位置指針寄存器201，就立即并同時(shí)更新位置、倍數(shù)、以及最大外插位置寄存器203、204、205的值。
圖3示出了發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置機(jī)械齒輪31的一部分的一個(gè)示例。假定對(duì)于所有齒機(jī)械齒寬都一樣，并且曲軸信號(hào)的上升沿和下降沿分別在機(jī)械齒的上升沿和下降沿產(chǎn)生。
每?jī)蓚€(gè)相鄰上升沿之間的曲軸角度距離有以下關(guān)系θi-4＝θi-2＝θi＝θi+1，θi-3＝2θi-4，θi-1＝3θi-4(1)從該機(jī)械模式中，可確定各個(gè)上升沿的倍數(shù)值如下Faci-4=θi-3θi-4=21,]]>Faci-3=θi-2θi-3=12,]]>Faci-2=θi-1θi-2=31,]]>Faci-1=θiθi-1=13,]]>Faci=θi+1θi=11,]]>(2)這些倍數(shù)值只根據(jù)機(jī)械曲軸齒輪模式來(lái)確定。對(duì)于相同類型的發(fā)動(dòng)機(jī)，機(jī)械齒輪模式是一樣的，因此倍數(shù)值也一樣。Faci-5和Faci+2的值分別取決于θi-5和θi+2，它們沒有在圖3中示出。
查找表202分開存儲(chǔ)倍數(shù)值的分子和分母。單元的高半位用來(lái)存儲(chǔ)分子，而單元的低半位為用來(lái)存儲(chǔ)分母。
曲軸位置外插對(duì)于成批生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的曲軸觸發(fā)信號(hào)的數(shù)目常常極為有限。通常，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(720曲軸角度)只有大約2×(60-2)＝116或2×(60-3)＝114個(gè)信號(hào)。結(jié)果，分辨率是大約6曲軸角度。
然而，為了獲得最佳的發(fā)動(dòng)機(jī)性能，對(duì)一些發(fā)動(dòng)機(jī)操作可能需要更小的分辨率。例如，噴射和點(diǎn)火定時(shí)、以及持續(xù)時(shí)間需要在曲軸位置角域中進(jìn)行更精確的控制。對(duì)于這些任務(wù)，所需分辨率可以小至1曲軸角度或更小。
該小分辨率需求要求通過模塊104b提供曲軸位置的外插。在圖1的示例中，外插通過模塊104c執(zhí)行。外插基于在兩個(gè)連續(xù)觸發(fā)信號(hào)之間的先前所測(cè)周期。上述倍數(shù)值用于基于數(shù)值外插算法進(jìn)行曲軸位置外插。
在穩(wěn)態(tài)中(恒定發(fā)動(dòng)機(jī)速度)，基于根據(jù)機(jī)械齒輪模式定義的倍數(shù)值，曲軸信號(hào)的兩個(gè)相鄰上升沿之間的周期(Period)具有以下關(guān)系Periodi+1＝Faci×Periodi＝Faci×Faci-1×Periodi-1＝Faci×Faci-1×Faci-2×Periodi-2＝... (3)然而，在暫態(tài)(發(fā)動(dòng)機(jī)加速或減速)中，應(yīng)該考慮先前所測(cè)周期，以便于在曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿預(yù)測(cè)下一個(gè)周期如下PredictedPeriodi+1(預(yù)測(cè)周期)＝a0×Faci×Periodi+a1×Faci×Faci-1×Periodi-1+a2×Faci×Faci-1×Faci-2×Periodi-2+…+an×Faci×Faci-1×Faci-2×…×Faci-n×Periodi-n(4)其中n是估算的階數(shù)。a0，a1，a2，…，an的值是根據(jù)數(shù)值算法確定的系數(shù)。Faci，F(xiàn)aci-1，…，F(xiàn)aci-n的值由查找表202在前幾個(gè)上升沿提供、并存儲(chǔ)在相應(yīng)寄存器中。Periodi，Periodi-1，…，Periodi-n的值是先前所測(cè)周期，并存儲(chǔ)在相應(yīng)的寄存器中。
因而，在曲軸信號(hào)的第i個(gè)上升沿，基于所計(jì)算的第(i+1)個(gè)預(yù)測(cè)周期、在當(dāng)前第i個(gè)上升沿的位置值、以及在曲軸信號(hào)的下一個(gè)上升沿(第(i+1)個(gè))之前的最大外插位置(根據(jù)曲軸位置跟蹤分辨率確定)，可確定兩個(gè)相鄰的外插曲軸位置之間的子周期(SubPeriod)，從查找表202中讀出如下
Subperiodi=PredictedPeriodi+1EPosi-Posi+1---(5)]]>在曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿，時(shí)鐘定時(shí)器被清零并啟動(dòng)以按時(shí)鐘滴答聲計(jì)時(shí)。外插曲軸位置計(jì)數(shù)器在每當(dāng)時(shí)鐘定時(shí)器的值等于所計(jì)算的子周期值的倍數(shù)時(shí)加1。因而，位置計(jì)數(shù)器根據(jù)外插分辨率可實(shí)時(shí)跟蹤曲軸位置。
對(duì)于一些曲軸齒輪模式，確切倍數(shù)值的整數(shù)形式的分子和分母可變得很大。例如，如果θi＝10°以及θi+1＝9.1°，則Faci=θi+1θi=0.91=91100.]]>分子91，以及分母10010＝11001002被存儲(chǔ)在查找表202中，每個(gè)值需要7位。
為了節(jié)省存儲(chǔ)器空間以及減少計(jì)算工作量，根據(jù)所需位置跟蹤分辨率來(lái)確定查找表中分子和分母的位寬。對(duì)于以上示例，如果所需跟蹤分辨率大于0.1°，則倍數(shù)值可設(shè)置為Fac1=0.91≈0.9=910,]]>它只需要4位(1010＝10102)用于分子和分母。
示例凸輪和曲軸位置傳感器信號(hào)圖4A-4C示出了凸輪和曲軸位置傳感器信號(hào)模式的示例。下面將使用這些示例信號(hào)來(lái)說明系統(tǒng)100的運(yùn)行。
如圖4A中所示，在一個(gè)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)中(720°曲軸角度)，來(lái)自傳感器102的凸輪信號(hào)具有三個(gè)脈沖。在這三個(gè)脈沖中，兩個(gè)具有相同的脈沖寬度，而一個(gè)具有更窄的脈沖寬度。
如圖4B中所示，曲軸位置齒輪每6曲軸角度具有一個(gè)齒，但是缺3個(gè)齒。因此，來(lái)自傳感器103的曲軸信號(hào)每6曲軸角度具有一個(gè)脈沖，但是缺3個(gè)鄰近的脈沖。換言之，曲軸位置傳感器103對(duì)每一次曲軸繞轉(zhuǎn)(360°曲軸角)給出60-3＝57個(gè)脈沖信號(hào)。其中，除了缺齒之間的24曲軸角度的兩個(gè)相鄰上升沿之外，所有相鄰上升沿之間都是6曲軸角度。
圖4C是將圖4A疊加于圖4B的更詳細(xì)視圖。在第一凸輪信號(hào)的上升沿和下降沿之間具有2個(gè)曲軸信號(hào)上升沿，在第二凸輪信號(hào)上的升沿和下降沿之間具有10個(gè)曲軸信號(hào)上升沿，并且在第三凸輪信號(hào)的上升沿和下降沿之間具有7個(gè)曲軸信號(hào)上升沿。
示例曲軸位置識(shí)別根據(jù)模塊104a的曲軸位置識(shí)別方法，一旦發(fā)動(dòng)機(jī)101通過起器轉(zhuǎn)動(dòng)，在凸輪信號(hào)的第一個(gè)檢測(cè)到的下降沿(在第一個(gè)檢測(cè)到的上升沿之后)，“曲軸計(jì)數(shù)器”的值(2、10、或7)可用于定位在曲軸信號(hào)的下個(gè)上升沿的相應(yīng)曲軸位置。
在凸輪信號(hào)的第一個(gè)下降沿1)如果曲軸計(jì)數(shù)器的值是2，則接著將位置指針寄存器設(shè)置為23，它對(duì)應(yīng)于曲軸信號(hào)的下個(gè)上升沿的存儲(chǔ)在查找表中138°曲軸角度的曲軸位置。
2)如果曲軸計(jì)數(shù)器的值是10，則接著將位置指針寄存器設(shè)置為70，它對(duì)應(yīng)于曲軸信號(hào)的下個(gè)上升沿的存儲(chǔ)在查找表中420°曲軸角度的曲軸位置。
3)如果曲軸計(jì)數(shù)器的值是7，則接著將位置指針寄存器設(shè)置為103，它對(duì)應(yīng)于曲軸信號(hào)的下個(gè)上升沿的存儲(chǔ)在查找表中618°曲軸角度的曲軸位置。
在該方法中，一旦檢測(cè)到凸輪信號(hào)的第一對(duì)上升沿和下降沿，就可識(shí)別曲軸位置。對(duì)于該示例，因?yàn)槊總€(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)有三個(gè)凸輪信號(hào)脈沖，所以一旦曲軸通過起動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)，就可在少于一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(少于720曲軸角度)中識(shí)別曲軸位置。
曲軸位置跟蹤一旦模塊104a識(shí)別到發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置，就初始化曲軸位置指針。然后，在曲軸位置傳感器信號(hào)的每個(gè)上升沿加一。曲軸位置跟蹤算法用于跟蹤曲軸位置。
如果曲軸位置跟蹤外插分辨率被設(shè)置為6/16＝0.375°，則跟蹤算法需要在曲軸信號(hào)的兩個(gè)相鄰上升沿之間(6°)外插15個(gè)曲軸位置，并且在缺齒周圍的上升沿之間外插23個(gè)曲軸位置。
圖5示出了查找表202的缺齒周圍的部分內(nèi)容，它由位置跟蹤模塊104b產(chǎn)生。曲軸信號(hào)的其它常規(guī)脈沖列的值是簡(jiǎn)單的且沒有示出。因?yàn)槌巳饼X處之外，曲軸信號(hào)在大部分位置是均勻分布的，所以倍數(shù)值除了缺齒周圍的曲軸信號(hào)上升沿之外通常是1。
因?yàn)楦櫡直媛适?.375°，所以表格中的位置值是從0/0.375＝0到(720-0.375)/0.375＝1919。來(lái)自表中的位置值乘以分辨率是在曲軸角域中的實(shí)際曲軸位置。
為了說明的目的，圖5也示出實(shí)際曲軸角度位置。然而，這些值不需要存儲(chǔ)在實(shí)際查找表202中。
一旦建立了查找表202，位置跟蹤模塊104b就可用來(lái)實(shí)時(shí)跟蹤發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置，并向所有位置同步功能(例如，噴射和點(diǎn)火)提供發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置信息。一旦建成，查找表202就便于更改來(lái)反映用于任何其它任意凸輪或曲軸信號(hào)模式的值。
權(quán)利要求
1.一種識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸位置的方法，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供脈沖類凸輪信號(hào)和脈沖類曲軸信號(hào)，其特征在于，所述方法包括分配對(duì)應(yīng)于曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿的位置值；其中，各個(gè)位置值以一個(gè)曲軸循環(huán)內(nèi)的角度表示曲軸位置；存儲(chǔ)多個(gè)值，它們表示對(duì)于一個(gè)凸輪循環(huán)內(nèi)凸輪信號(hào)的各個(gè)脈沖，在該凸輪脈沖內(nèi)的曲軸脈沖數(shù)目以及相關(guān)聯(lián)的初始曲軸位置值；在所檢測(cè)到的凸輪信號(hào)的上升沿上，清零并初始化曲軸計(jì)數(shù)器；對(duì)于曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿使曲軸計(jì)數(shù)器加一，直到檢測(cè)到凸輪信號(hào)的下降沿；在凸輪信號(hào)的下降沿，訪問存儲(chǔ)值；以及基于曲軸計(jì)數(shù)器的值，選擇相關(guān)聯(lián)的初始曲軸位置值。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述凸輪信號(hào)和曲軸信號(hào)的上升沿同時(shí)產(chǎn)生，并且還包括延遲這些信號(hào)之一的步驟。
3.一種用于識(shí)別發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸位置的曲軸位置識(shí)別單元，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)提供脈沖類凸輪信號(hào)和脈沖類曲軸信號(hào)，其特征在于，所述曲軸位置識(shí)別單元包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于所述曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿的位置值；其中，各個(gè)位置值以一個(gè)曲軸循環(huán)內(nèi)的角度表示曲軸位置；存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)多個(gè)值，它們表示對(duì)于一個(gè)凸輪循環(huán)內(nèi)凸輪信號(hào)的各個(gè)脈沖，該凸輪脈沖內(nèi)的曲軸脈沖數(shù)目以及相關(guān)聯(lián)的初始曲軸位置值；曲軸計(jì)數(shù)器，其中在所檢測(cè)的所述凸輪信號(hào)的上升沿上，清零并初始化所述計(jì)數(shù)器；所述曲軸計(jì)數(shù)器還可對(duì)于曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿而加一，直到檢測(cè)到所述凸輪信號(hào)的下降沿；處理器，用于在凸輪信號(hào)的下降沿訪問存儲(chǔ)值、訪問存儲(chǔ)值、并基于所述曲軸計(jì)數(shù)器的值，選擇相關(guān)聯(lián)的初始曲軸位置值。
4.如權(quán)利要求3所述的識(shí)別單元，其特征在于，所述處理器用固件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5.如權(quán)利要求3所述的識(shí)別單元，其特征在于，所述處理器用軟件可編程設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
6.如權(quán)利要求3所述的識(shí)別單元，其特征在于，所述凸輪信號(hào)和曲軸信號(hào)的上升沿同時(shí)產(chǎn)生，且所述計(jì)數(shù)器被延遲以使它們?cè)诓煌瑫r(shí)間產(chǎn)生。
7.一種向曲軸位置計(jì)算單元提供用于確定發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的位置的跟蹤數(shù)據(jù)的方法，所述曲軸具有相關(guān)聯(lián)的脈沖類曲軸信號(hào)，其特征在于，所述方法包括在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中對(duì)于曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿存儲(chǔ)表示在該上升沿上的曲軸位置的位置值以及外插倍數(shù)值；其中，所述位置值乘以角度分辨率提供角域中的曲軸位置；獲取所述曲軸的當(dāng)前位置值；使用所述當(dāng)前位置值來(lái)初始化位置指針；其中，所述位置指針是每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的曲軸信號(hào)上升沿的計(jì)數(shù)值；對(duì)曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿使所述位置指針增值；使用所述位置指針的值來(lái)訪問所述存儲(chǔ)器中的相應(yīng)位置；以及向所述曲軸位置處理單元發(fā)送相關(guān)聯(lián)的位置值和外插倍數(shù)值，至少每上升沿一次。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是查找表。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，各個(gè)外插倍數(shù)值是與當(dāng)前上升沿相關(guān)的前一上升沿的次級(jí)周期和與當(dāng)前上升沿相關(guān)的下一上升沿的次級(jí)周期之間的比值。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，各個(gè)次級(jí)周期根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸信號(hào)觸發(fā)齒輪的機(jī)械模式來(lái)確定。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開存儲(chǔ)所述比值的分子與分母。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器還存儲(chǔ)最大外插值。
13.一種曲軸位置跟蹤單元，用于向曲軸位置計(jì)算單元提供用來(lái)確定發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置的跟蹤數(shù)據(jù)，所述曲軸具有相關(guān)聯(lián)的脈沖類曲軸信號(hào)，其特征在于，所述曲軸位置跟蹤單元包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，用于在曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿存儲(chǔ)表示在該上升沿的曲軸位置的位置值以及外插倍數(shù)值；其中，所述位置值乘以角度分辨率提供角域中的曲軸位置；處理器，用于獲得所述曲軸的當(dāng)前位置值；使用所述當(dāng)前位置值來(lái)初始化位置指針；其中，所述位置指針是每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的曲軸信號(hào)上升沿的計(jì)數(shù)值；在曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿使所述位置指針增值；使用所述位置指針的值來(lái)訪問存儲(chǔ)器中的相應(yīng)位置；以及向所述曲軸位置處理單元發(fā)送相應(yīng)的位置值和與至少一個(gè)上升沿相關(guān)聯(lián)的外插倍數(shù)值。
14.如權(quán)利要求13所述的跟蹤單元，其特征在于，所述處理器用固件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
15.如權(quán)利要求13所述的跟蹤單元，其特征在于，所述處理器用軟件可編程設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)。
16.一種提供表示發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸角度位置的數(shù)據(jù)的方法，所述曲軸具有相關(guān)聯(lián)的脈沖類曲軸信號(hào)，其特征在于，所述方法包括在曲軸位置計(jì)算單元上接收與所述曲軸信號(hào)的上升沿相關(guān)聯(lián)的以下數(shù)據(jù)表示在所述上升沿的曲軸位置的位置值、外插倍數(shù)值，以及最大外插值；其中，所述位置值乘以角度分辨率提供角域中的曲軸位置；檢測(cè)所述曲軸信號(hào)的上升沿；在所述曲軸信號(hào)的當(dāng)前上升沿，基于以下值計(jì)算曲軸外插位置所計(jì)算的對(duì)下一上升沿的預(yù)測(cè)周期、最大外插值，以及位置值；以及其中，所計(jì)算的預(yù)測(cè)周期至少基于當(dāng)前上升沿的前一周期(以角度距離形式)和與其相關(guān)聯(lián)的倍數(shù)值。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述角度分辨率不等于1，所述方法還包括將所述角度分辨率乘以所述位置值。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)處于暫態(tài)，并且預(yù)測(cè)周期基于眾多先前周期值，每一個(gè)都具有相關(guān)聯(lián)倍數(shù)值和用數(shù)學(xué)方法確定的系數(shù)值。
19.一種發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置計(jì)算單元，用于計(jì)算具有曲軸并產(chǎn)生脈沖類曲軸信號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)的外插曲軸位置，其特征在于，所述發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸位置計(jì)算單元包括存儲(chǔ)器，用于存儲(chǔ)與所述曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿相關(guān)聯(lián)的以下數(shù)據(jù)表示在所述上升沿的曲軸位置的位置值、外插倍數(shù)值、以及最大外插值；其中，所述位置值乘以角度分辨率提供角域中的曲軸位置；以及處理器，用于接收表示所述曲軸信號(hào)的上升沿的數(shù)據(jù)，并用于基于以下值計(jì)算曲軸在曲軸信號(hào)的當(dāng)前上升沿的外插位置所計(jì)算的對(duì)下一上升沿的預(yù)測(cè)周期、最大外插值，以及位置值；其中，所計(jì)算的預(yù)測(cè)周期至少基于當(dāng)前上升沿的前一周期(以角度距離形式)和與其相關(guān)聯(lián)的倍數(shù)值。
20.如權(quán)利要求19所述的計(jì)算單元，其特征在于，將處理器的至少一部分任務(wù)集成到與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元。
全文摘要
一種用于提供表示曲軸位置的數(shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)。對(duì)于曲軸信號(hào)的各個(gè)上升沿，位置值和倍數(shù)值存儲(chǔ)在查找表中。凸輪和曲軸信號(hào)用來(lái)定位初始曲軸位置。該初始位置值被用作指向查找表的指針，并隨著曲軸信號(hào)的每個(gè)上升沿增值。來(lái)自該表的數(shù)據(jù)用來(lái)將來(lái)自曲軸信號(hào)值的曲軸位置外插成用角度單位表示的所需分辨率。
文檔編號(hào)G06G7/70GK1961319SQ200580009884
公開日2007年5月9日 申請(qǐng)日期2005年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月29日
發(fā)明者王俊敏, J·V·薩拉斯卡 申請(qǐng)人:西南研究會(huì)