曲轴凸轮轴信号控制策略研究.pdf

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1、第52卷第10期V01．52No．10农业装备与车辆工程AGRICULTURALEQUIPMENT&VEHICLEENGINEERING2014年10月0ctober2014曲轴凸轮轴信号控制策略研究解涛(230009安徽省合肥市合肥工业大学机械与汽车工程学院)[摘要]为确定发动机的喷油和点火信息，ECU需要对曲轴凸轮轴信号进行处理、分析和计算。首先对曲轴凸轮轴信号进行诊断，诊断信号是否缺失或干扰，报告错误信号。如果信号错误达到阈值，诊断传感器故障。然后对信号合理性进行检测，检测信号是否合理正常。之后对信号进行分析处理，包括判断缺齿、当前工作缸号

2、、工作循环位置、计算发动机转速。对曲轴凸轮轴信号进行同步处理，得到发动机相位信息，ECU计算出喷油提前角和点火提前角以确定发动机的喷油定时和点火时刻。最后介绍了传感器故障时的跛行回家模式的处理方法和策略。[关键词]凸轮轴信号；诊断；合理性；编码；同步处理[中图分类号]TP212[文献标志码]A[文章编号]1673—3142(2014)10—0034—040引言在发动机工作时，为了精确控制喷油定时和点火时刻，ECU需要准确的发动机转速信号以及各缸活塞在其工作循环的位置信号[1]。曲轴凸轮轴信号作为ECU计算转速和相位的主要输入信号，对曲轴凸轮轴信号

3、的控制策略研究尤为重要啪。首先需要对曲轴凸轮轴信号进行识别、诊断，信号诊断通常采用齿数计数的方法来判断，即对信号的下降沿或上升沿进行计数。在一个工作循环的时问内，曲轴凸轮轴的信号齿数是由信号盘类型决定的，在确定的发动机上信号齿数是确定的，所以可以根据一个工作循环内的信号齿数来判断信号是否丢失或干扰，从而判断传感器是否故障。之收稿日期：2014—05—19修回日期：2014—05—28后对信号进行合理性判断，进行信号同步处理，判断喷油点火缸号和时序，以此实现喷油点火控制。1曲轴凸轮轴信号曲轴凸轮轴信号由曲轴位置传感器和凸轮轴相位传感器采集，传感器的

4、结构各不相同，分为霍尔式、磁电式等。霍尔元件采集的信号为矩形脉冲信号，输出电压与转速无关，可直接作为单片机输入信号。磁电元件输出信号电压与转速成正比。本文中，凸轮轴相位传感器采用霍尔元件，曲轴位置传感器采用磁电元件。通常，60—2齿轮可作为曲轴信号盘，具有58个齿和一个缺齿，缺齿为2．5倍齿宽，每齿所占的角度为6。，缺齿所占角度为15。：新型4+4齿轮作为凸轮轴信号盘，4个长齿，每齿角度为68。，4个短齿，每齿角度为21。。曲轴凸轮轴信号盘及其输出信号如图1所示[4]。嘶⋯_室扎涵呵m．惮．莹蛾一一抽一咿恤_薹=蚕一=詈拙一删耐蒯㈣‰枞一一一．一

5、一妇渝耐一抵而№枷=?一．1础洲一一～一～一一一～一代赫虹㈦i．娜_耋㈣一“啪～一一～一一一一一一一一一一一一一，～一一一一一胡附．叩矾：蚕_墨聊d～‰．山蕊魄吨‰峨．兰矧汕：!!『啦_詈一恤～一一一一一一一一一一一1富．呈崃_暑㈨l}．峨．耻⋯嶝㈨_蕈一一一～～一～一～一～一m㈣li㈨山oⅢⅪd

6、耋_虿-墓沌捌如峨_蓁甜州．啷一c蚕．耋k㈣柑h∽州腼“l}_雪_蚕叭，∥"Mh雠吐嘶一m一～一一一一一一一一～姒胁叩出_耋_蚕_耋_塞嚷m"～～～一一一一一一一一第52卷第10期解涛：曲轴凸轮轴信号控制策略研究35曲轴信号盘凸轮轴信号盘O．@l啊■—

7、脯啊ⅡI『]厂—]厂—]]图1曲轴凸轮轴信号盘及其输出信号Fig．1Signalpanelofcrankshaft／camshaftandtheoutputfedsignalofcrankshaft／camshaft2信号处理2．1信号诊断在ECU对曲轴凸轮轴信号进行计算之前，需要对曲轴凸轮轴信号进行诊断，判断传感器是否故障，故障诊断包括检测信号是否缺失或干扰。对曲轴信号的诊断主要通过两个凸轮轴信号下降沿之间捕捉到的曲轴信号齿数进行比较。相邻两个凸轮轴下降沿之问的曲轴转角距离均为180。曲轴转角，正常状态对应30个曲轴齿数。若捕捉到的曲轴齿数目不

8、等于30，则报告曲轴信号错误发生，同时曲轴错误信号计数器计数，当错误的个数达到一定的阈值时，则诊断曲轴位置传感器故障。对凸轮轴信号的诊断主要是检测在一个诊断周期内凸轮轴信号缓冲器中的凸轮轴信号边沿数量，以此判断凸轮轴信号是否缺失或干扰。此处的诊断周期为凸轮轴一个工作循环，即为曲轴旋转两圈720。曲轴转角。正常状态下一个诊断周期对应凸轮轴信号齿数为4个，若捕捉的凸轮轴信号齿数不等于4，则报告凸轮轴信号错误[4]。同时凸轮轴信号错误计数器计数，当错误的个数达到一定的阈值时，则诊断凸轮轴相位传感器故障。2．2信号合理性检测首先，判断转速是否在合理范围，

9、即在最低转速和最高转速之间。若在正常转速下，根据当前的曲轴信号下降沿，判断下一次曲轴信号下降沿是否在合理的时问范围f见图21。tlt2t