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CN107288796B - 一种用于正反转发动机的正时同步方法 - Google Patents

一种用于正反转发动机的正时同步方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于正反转发动机的正时同步方法，包括：(1)对发动机疏密齿盘中每个齿进行顺时针或逆时针编码，得疏密齿盘正/反转时的齿编码规律；(2)通过曲轴信号传感器采集旋转中疏密齿盘的齿信号，并将采集信号处理为方波信号后输入ECU，再进行逻辑分析后得出该疏密齿盘的齿编码规律，经与步骤(1)中正/反转齿编码规律对比，判断出疏密齿盘的旋转状态；(3)在判断出疏密齿盘属于正转/反转的基础上，确定疏密齿盘正/反转的正时基准齿，并采用倒拖法得出疏密齿盘正/反转时的上下止点，再根据脉谱图中提前角数据准确计算并输出疏密齿盘的正时输出信号。本发明提出了具有普适性的对于各类疏密齿盘均适用的编码方法和信号同步算法。

Description

一种用于正反转发动机的正时同步方法
技术领域
本发明涉及动力技术领域，特别是涉及一种用于正反转发动机的正时同步方法。
背景技术
随着发动机技术发展，传统化油器式供油系统由于排放及经济性差的问题逐渐退出历史舞台，取而代之的是电控喷射。而能够同时对汽车喷射系统、进气系统、排放系统、电子点火系统等进行电子控制的电控系统也就随之诞生。发动机控制中最为重要的就是喷油和点火，何时喷油、点火？喷多少油、点火线圈通电多长时间？这些主要由发动机的转速决定，也就是由曲轴信号盘产生的信号决定。因此现代电控发动机中，曲轴信号盘的识别，信号读入与处理是电控的基础，准确的识别曲轴信号是现代电控发动机的重中之重
在现行主流的60齿缺2齿形式的曲轴信号齿盘以外，还存在着其他形式的发动机齿盘,例如某雪地摩托车上存在着一种特殊形式的疏密齿盘，如图1所示。这种齿盘为24+2+1+1的疏密齿盘，该齿盘设计可以满足发动机需要正反转的功能需求，但如果仍采用现行的寻找缺齿位置，以缺齿后第一个齿开始编码的这种正时同步方法，则无法完成信号同步，也就无法正确辨别齿盘，正确输出正时信号。而现阶段针对这种特殊齿盘的编码方法和同步方法均未见报道。
由此可见，上述现有的曲轴信号齿盘的编码和正时同步方法在使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种新的用于正反转发动机的正时同步方法，实属当前重要研发课题之一。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种用于正反转发动机的正时同步方法，使其适用于正反转发动机精确实现喷油、点火的正时信号输出与控制，从而克服现有的正时同步方法不适用于正反转发动机的缺陷。
为解决上述技术问题，本发明提供一种用于正反转发动机的正时同步方法，包括如下步骤：
(1)对所述发动机的疏密齿盘中每个齿进行顺时针或逆时针编码，确定所述疏密齿盘正转和反转时的齿编码规律；
(2)通过曲轴信号传感器采集旋转过程中所述疏密齿盘的齿信号，并将采集信号处理为方波信号后输入ECU，所述ECU对方波信号进行逻辑分析后得出此时疏密齿盘的齿编码规律，经与步骤(1)确定的所述疏密齿盘正转和反转齿编码规律对比，判断出所述疏密齿盘的正反转状态；
(3)确定所述疏密齿盘正转或反转的正时基准齿，并采用倒拖法得出所述疏密齿盘正转或反转时的上下止点位置，在步骤(2)判断得出所述疏密齿盘属于正转或反转的基础上，再根据脉谱图中查询的提前角数据准确计算并输出所述疏密齿盘的正时输出信号。
作为本申请的一种改进，所述步骤(1)中对疏密齿盘中每个齿进行编码的方法包括：根据所述疏密齿盘上各齿的疏密程度，将齿盘分为密齿区和疏齿区，再将各个密齿区和疏齿区中的齿按照顺时针或逆时针从小到大分别进行编号，使所述疏密齿盘上的每个齿的编码均包括分区号和区内齿号。
进一步改进，所述步骤(2)中ECU对方波信号进行逻辑分析的方法为：所述ECU记录每一个齿下降沿进入的时刻，并计算每一个齿下降沿进入时刻t1与其上一个齿下降沿进入时刻t2的时间差T1，以及上一个齿下降沿进入时刻t2与其再上一个齿下降沿进入时刻t3的时间差T2，将时间差T1与时间差T2作比，根据T1/T2的逻辑结果值判断当前齿位于密齿区内、疏齿区内还是疏密齿转换区；
当T1/T2大于1.5时，表明当前齿从密齿区转向疏齿区，此时更换分区号且区内编号重新计数；
当T1/T2小于0.8时，表明当前齿从疏齿区转向密齿区，此时更换分区号且区内编号重新计数；
当T1/T2小于1.5且大于0.8时，表明当前齿位于疏齿区内或密齿区内，此时分区号不变，区内编号累积计数；
即得出此时疏密齿盘的齿编码规律。
进一步改进，所述疏密齿盘为24+2+1+1齿盘。
进一步改进，所述疏密齿盘包括两个3连密齿区、一个5连密齿区、一个8连疏齿区和一个9连疏齿区。
进一步改进，将两个3连密齿区按顺时针旋转后的第一个疏齿定为0号齿，将疏齿区两个齿的齿号间隔定为2、密齿区间隔定为1，按顺时针方向对所述疏密齿盘上的各个齿进行编号，得到所述疏密齿盘0-46的齿盘总编号；以所述0号齿为所述疏密齿盘正转时的正时基准齿，采用倒拖法得出所述疏密齿盘正转时的上下止点位置分别为6号齿和30号齿；
将两个3连密齿区按逆时针旋转后的第一个疏齿定为0’号齿，将疏齿区两个齿的齿号间隔定为2、密齿区间隔定为1，按逆时针方向对所述疏密齿盘上的各个齿进行编号，得到所述疏密齿盘0’-46’的齿盘总编号；以所述0’号齿为所述疏密齿盘反转时的正时基准齿，采用倒拖法得出所述疏密齿盘反转时的上下止点位置分别为8’号齿和32’号齿。
进一步改进，所述步骤(3)中准确计算并输出所述疏密齿盘的正时输出信号的方法为：根据在脉谱图中查出的发动机喷油或点火提前角的角度范围，从所述疏密齿盘上止点往前找到一个大于所有提前角度的正时基准齿，利用该正时基准齿到该上止点的角度与提前角做差得到从所述正时基准齿正向的控制时间，再找到最近的疏齿后精确按照角度进行正时信号的精确输出。
采用这样的设计后，本发明至少具有以下优点：
本发明通过对疏密齿盘中每个齿进行顺时针或逆时针编码，且通过分区和编号相结合的方式编码，确定疏密齿盘正转和反转时的齿编码规律，再结合曲轴信号传感器的信号采集以及ECU的逻辑分析、对比和判断，能够快速判断出疏密齿盘的旋转状态。还通过确定疏密齿盘正/反转的正时基准齿和上下止点位置，最后能够精准计算并输出疏密齿盘的正时输出信号。
本发明的该针对疏密齿盘编码方法、正反转判断方法及正时同步方法，可适用于不同的疏密齿齿盘结构，适用范围广，为相类似齿盘的同步正时设计提供思路。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明用于正反转发动机的曲轴信号盘的结构示意图。
图2是本发明用于正反转发动机的曲轴信号盘的正转时序图。
图3是本发明用于正反转发动机的曲轴信号盘的反转时序图。
图4是本发明用于正反转发动机的正时同步方法原理图。
图5是本发明用于正反转发动机的正时同步方法的运转、同步过程图。
具体实施方式
参照附图1所示，本实施例以正反转二冲程发动机具备的特殊24+2+1+1的疏密齿盘为例，对本发明进行详细说明，不应理解为是对本发明的任何限制。
本实施例用于正反转发动机的正时同步方法，包括如下步骤：
(一)对该正反转二冲程发动机的疏密齿盘(24+2+1+1)中每个齿进行顺时针或逆时针编码，确定该疏密齿盘正转和反转时的齿编码规律，如附图2和3所示。
具体的，该疏密齿盘包括两个3连密齿区、一个5连密齿区、一个8连疏齿区和一个9连疏齿区。
具有编码方法为：根据该疏密齿盘上各齿的疏密程度，将齿盘分为密齿区a和疏齿区b，再将各个密齿区和疏齿区中的齿按照顺时针或逆时针从小到大分别进行编号，即该疏密齿盘上的每个齿的编码均包括分区号和区内齿号，如a0、a1、a2、b0、b1、b2等。本实施例中将两次3密齿后连8个疏齿定为发动机疏密齿盘的正转，将两次3密齿后连9个疏齿定为发动机疏密齿盘的反转。
本实施例对该疏密齿盘上各齿还包括总编号的方式，如将两个3连密齿区按顺时针旋转后的第一个疏齿定为0号齿，将疏齿区间隔定为2、密齿区间隔定为1，按顺时针方向对该疏密齿盘上的各个齿进行编号，得到该疏密齿盘0～46的齿盘总编号；将两个3连密齿区按逆时针旋转后的第一个疏齿定为0’号齿，将疏齿区间隔定为2、密齿区间隔定为1，按逆时针方向对该疏密齿盘上的各个齿进行总编号，得到该疏密齿盘0’～46’的齿盘总编号。
(二)通过磁电/霍尔式曲轴信号传感器采集旋转过程中该疏密齿盘的齿信号，并将采集信号利用转速处理电路处理为方波信号后输入ECU，该ECU对方波信号进行逻辑分析后得出此时疏密齿盘的齿编码规律，经与步骤(1)中该疏密齿盘正转和反转齿编码规律的对比，判断出该疏密齿盘的旋转方向，属于正转还是反转状态。如附图4所示。
其中，参照附图5所示，该ECU对方波信号进行逻辑分析的方法为：该ECU记录每一个齿下降沿进入的时刻，并计算每一个齿下降沿进入时刻t1与其上一个齿下降沿进入时刻t2的时间差T1，以及上一个齿下降沿进入时刻t2与其再上一个齿下降沿进入时刻t3的时间差T2，将时间差T1与时间差T2作比，比值分为3类：2、1、0.5。较优实施例为：采用0.8和1.5作为边界界定，以T1/T2的逻辑结果值判断当前齿位于密齿区内、疏齿区内还是疏密齿转换区，当T1/T2大于1.5时，表明当前齿从密齿区转向疏齿区，此时更换分区号且区内编号重新计数；当T1/T2小于0.8时，表明当前齿从疏齿区转向密齿区，此时更换分区号且区内编号重新计数；当T1/T2小于1.5且大于0.8时，表明当前齿位于疏齿区内或密齿区内，此时分区号不变，区内编号累积计数，即得出此时疏密齿盘的齿编码规律。
具体的正转同步过程、编码、输出脉宽步骤如下：
1、如图1的24+2+1+1齿盘，将其按照疏密齿所占角度比例2:1，疏齿齿号间隔为2，密齿齿号间隔为1，以2个连续3连密齿后第一个疏齿为0号齿，对齿盘进行编号。结合每个齿在疏齿区密齿区区域内的分布，对其再进行齿区内编号。
2、根据当前齿读入时间与前齿读入时间差，与上一个时间差的比值，不断更新ECU内当前齿齿号、齿区、区内齿号等信息。
3、当读过2个连续3连密齿后第一个疏齿，找到0号齿后：
1)读入连续疏齿，时间差的比值均为1，区号不变，区域内齿号加一，由于在疏齿区，总齿号加2。直至读入16号齿,当前齿号为16，b8；
2)读入密齿，时间差的比值为0.5，区号改变，区域内齿号清零，由于在密齿区，总齿号加1,当前齿号为17，a0；
3)读入连续密齿，时间差的比值均为1，区号不变，区域内齿号加一，由于在密齿区，总齿号加1，直至读入20号齿,当前齿号为20，a3；
4)读入疏齿，时间差的比值为2，区号改变，区域内齿号清零，由于在疏齿区，总齿号加2，当前齿号为22，b0；
5)读入连续疏齿，时间差的比值均为1，区号不变，区域内齿号加一，由于在疏齿区，总齿号加2，直至读入40号齿,当前齿号为40，b9；
6)读入密齿，时间差的比值为0.5，区号改变，区域内齿号清零，由于在密齿区，总齿号加1，当前齿号为41，a0；
7)读入一个密齿，时间差的比值为1，区域内齿号加一，由于在密齿区，总齿号加1，当前齿号为42，a1；
8)读入疏齿，时间差的比值为2，区号改变，区域内齿号清零，由于在疏齿区，总齿号加2，当前齿号为44，b0；
9)读入密齿，时间差的比值为0.5，区号改变，区域内齿号清零，由于在密齿区，总齿号加1，当前齿号为45，a0；
10)读入一个密齿，时间差的比值为1，区域内齿号加一，由于在密齿区，总齿号加1，当前齿号为46，a1；
11)读入疏齿，时间差的比值为2，区号改变，区域内齿号清零，由于在疏齿区，总齿号加2，当前齿号为48，b0，由齿号清零逻辑，最终齿号为0，b0；
12)如上述1)至11)叙述进行循环。
(三)分别确定该疏密齿盘正转/反转的正时基准齿，并采用倒拖法得出该疏密齿盘正转/反转时的上下止点位置，在步骤(二)判断得出该疏密齿盘属于正转/反转的基础上，再根据脉谱图中查询的提前角数据准确计算并输出该疏密齿盘的正时输出信号。
具体的，将两个3连密齿区按顺时针旋转后的第一个疏齿，即0号齿定为该疏密齿盘正转时的正时基准齿，采用倒拖法得出该疏密齿盘正转时的上下止点位置分别为6号齿和30号齿；将两个3连密齿区按逆时针旋转后的第一个疏齿，即0’号齿定为该疏密齿盘反转时的正时基准齿，采用倒拖法得出该疏密齿盘反转时的上下止点位置分别为8’号齿和32’号齿。
在确定上述疏密齿盘正/反转的正时基准齿和上下止点位置后，计算并输出该疏密齿盘的正时输出信号的方法为：根据在脉谱图(MAP)中查出的发动机喷油或点火提前角的角度范围，从该疏密齿盘上止点往前找到一个大于所有提前角度的正时基准齿，利用该正时基准齿到该上止点的角度与提前角做差得到从该正时基准齿正向的控制时间，再找到最近的疏齿后精确按照角度进行正时信号的精确输出。
本发明创设了一种信号盘编码方式，并在此基础上对发动机的正/反转做出判断、找到信号盘正/反转的正时同步基准，并确定每缸压缩上止点位置，再基于正时基准齿、上止点位置和提前角的关系算法，能精确输出该正反转发动机的正时信号，可以准确的实现发动机喷油、点火的正时信号的输出与控制，进而实现正反转发动机在各种工况下都能达到良好的工作状态。
本发明涉及的疏密齿齿盘编号方法、正反转判断方法及正时同步方法均可用于安装了该疏密齿齿盘的发动机上，且还可用于不同于本实施例中疏密齿盘结构的其它结构疏密齿盘，适用范围广。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于正反转发动机的正时同步方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)对所述发动机的疏密齿盘中每个齿进行顺时针或逆时针编码，确定所述疏密齿盘正转和反转时的齿编码规律；
(2)通过曲轴信号传感器采集旋转过程中所述疏密齿盘的齿信号，并将采集信号处理为方波信号后输入ECU，所述ECU对方波信号进行逻辑分析后得出此时疏密齿盘的齿编码规律，经与步骤(1)确定的所述疏密齿盘正转和反转齿编码规律对比，判断出所述疏密齿盘的正反转状态；
(3)确定所述疏密齿盘正转或反转的正时基准齿，并采用倒拖法得出所述疏密齿盘正转或反转时的上下止点位置，在步骤(2)判断得出所述疏密齿盘属于正转或反转的基础上，再根据脉谱图中查询的提前角数据准确计算并输出所述疏密齿盘的正时输出信号。
2.根据权利要求1所述的用于正反转发动机的正时同步方法，其特征在于，所述步骤(1)中对疏密齿盘中每个齿进行编码的方法包括：根据所述疏密齿盘上各齿的疏密程度，将齿盘分为密齿区和疏齿区，再将各个密齿区和疏齿区中的齿按照顺时针或逆时针从小到大分别进行编号，使所述疏密齿盘上的每个齿的编码均包括分区号和区内齿号。
3.根据权利要求2所述的用于正反转发动机的正时同步方法，其特征在于，所述步骤(2)中ECU对方波信号进行逻辑分析的方法为：所述ECU记录每一个齿下降沿进入的时刻，并计算每一个齿下降沿进入时刻t1与其上一个齿下降沿进入时刻t2的时间差T1，以及上一个齿下降沿进入时刻t2与其再上一个齿下降沿进入时刻t3的时间差T2，将时间差T1与时间差T2作比，根据T1/T2的逻辑结果值判断当前齿位于密齿区内、疏齿区内还是疏密齿转换区：
当T1/T2大于1.5时，表明当前齿从密齿区转向疏齿区，此时更换分区号且区内编号重新计数；
当T1/T2小于0.8时，表明当前齿从疏齿区转向密齿区，此时更换分区号且区内编号重新计数；
当T1/T2小于1.5且大于0.8时，表明当前齿位于疏齿区内或密齿区内，此时分区号不变，区内编号累积计数；
即得出此时疏密齿盘的齿编码规律。
4.根据权利要求1至3任一项所述的用于正反转发动机的正时同步方法，其特征在于，所述疏密齿盘为24+2+1+1齿盘。
5.根据权利要求4所述的用于正反转发动机的正时同步方法，其特征在于，所述疏密齿盘包括两个3连密齿区、一个5连密齿区、一个8连疏齿区和一个9连疏齿区。
6.根据权利要求5所述的用于正反转发动机的正时同步方法，其特征在于，
将两个3连密齿区按顺时针旋转后的第一个疏齿定为0号齿，将疏齿区两个齿的齿号间隔定为2、密齿区间隔定为1，按顺时针方向对所述疏密齿盘上的各个齿进行编号，得到所述疏密齿盘0-46的齿盘总编号；
将两个3连密齿区按逆时针旋转后的第一个疏齿定为0’号齿，将疏齿区两个齿的齿号间隔定为2、密齿区间隔定为1，按逆时针方向对所述疏密齿盘上的各个齿进行编号，得到所述疏密齿盘0’-46’的齿盘总编号。
7.根据权利要求6所述的用于正反转发动机的正时同步方法，其特征在于，所述步骤(3)中准确计算并输出所述疏密齿盘的正时输出信号的方法为：根据在脉谱图中查出的发动机喷油或点火提前角的角度范围，从所述疏密齿盘上止点往前找到一个大于所有提前角度的正时基准齿，利用该正时基准齿到该上止点的角度与提前角做差得到从所述正时基准齿正向的控制时间，再找到最近的疏齿后精确按照角度进行正时信号的精确输出。
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