專利名稱：：一種信號盤和包括該信號盤的發(fā)動機氣缸順序判別裝置以及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及發(fā)動機領(lǐng)域，尤其涉及一種信號盤和包括該信號盤的發(fā)動機氣缸順序判別裝置以及判別方法。
背景技術(shù)：
：發(fā)動機的工作循環(huán)包括一系列的工作沖程，如兩個或四個。目前，對于采用了發(fā)動機控制單元(ECU)的多缸發(fā)動機來說，其電子控制汽油噴射(EFI)和電子控制點火提前(ESA)單元在發(fā)動機啟動和運轉(zhuǎn)時都需要對各個氣缸處于哪個沖程進(jìn)行判定，以便于精確控制噴油和點火的時間和順序。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，有許多種氣缸順序判定的方法和裝置。如公開號為CN1687712A的公開的四缸機電控發(fā)動機凸輪軸及發(fā)動機相位檢測方法，其凸輪軸信號盤包括與4個缸對應(yīng)的4個正常齒和位置分別對應(yīng)于第一缸正常齒與第二缸正常齒之間1/6處、第二缸正常齒與第三缸正常齒之間1/3處和第三缸正常齒與第四缸正常齒之間1/2處的3個特殊齒；曲軸信號盤每半周包括30個間隔相等的齒去除2個相鄰齒。通過對曲軸脈沖和凸輪軸脈沖計數(shù)，根據(jù)曲軸脈沖計數(shù)器的值，確定當(dāng)前凸輪軸脈沖對應(yīng)的齒形，從而確定發(fā)動機當(dāng)前的相位。這種方法的缺點是當(dāng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化較大時，曲軸脈沖的頻率較大，由于計數(shù)器響應(yīng)速度有限，計數(shù)易產(chǎn)生錯誤，從而使得不能正確判斷凸輪軸脈沖對應(yīng)的齒形或者做出錯誤判斷，導(dǎo)致不能正確確定發(fā)動機當(dāng)前的相位?，F(xiàn)有技術(shù)的另一種實施方式，如授權(quán)公告號為CN1087393C的公開的內(nèi)燃機氣缸識別裝置，通過安裝在凸輪軸上的用于檢測轉(zhuǎn)動的信號盤為每一個氣缸提供兩個信號發(fā)生裝置，并且在這兩個信號之前增加一個氣缸識別信號，并且安裝兩個傳感器使之檢測到的信號具有一定的相位差，其判斷過程是先將兩個傳感器信號產(chǎn)生的脈沖的次數(shù)進(jìn)行組合得出一個"10"序列，然后將該序列送入識別模塊與存儲器中的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)進(jìn)行比對來完成識別。這種方法的缺點是需要通過對兩個脈沖進(jìn)行計數(shù)產(chǎn)生用于識別的序列，其裝置復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有氣缸順序判別裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單的用于氣缸順序判別的信號盤。本發(fā)明的另一目的是針對現(xiàn)有氣缸順序判別裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，提供一種結(jié)構(gòu)簡單且判斷準(zhǔn)確的氣缸順序判別裝置。本發(fā)明的另一目的是針對現(xiàn)有氣缸順序的判別方法可靠性不高的缺點，提供一種不易產(chǎn)生錯誤的氣缸順序判別方法。本發(fā)明提供一種安裝在發(fā)動機凸輪軸上的信號盤，其中在該信號盤的外圓周上具有周向等間隔設(shè)置的多個相同形狀的凸起，并且在該信號盤的一側(cè)表面上還具有與每-個所述凸起相對應(yīng)的用于區(qū)分所述凸起的多個區(qū)分裝置，該區(qū)分裝置具有或不具有凸緣。本發(fā)明還提供一種發(fā)動機氣缸識別裝置，包括信號盤、傳感器和控制器，其中信號盤為根據(jù)本發(fā)明的信號盤；所述傳感器包括分別與控制器連接的第一傳感器和第二傳感器；所述第一傳感器被設(shè)置為用于感測所述凸起的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸起脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖剑凰龅诙鞲衅鞅辉O(shè)置為用于感測所述區(qū)分裝置的凸緣的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸緣脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸緣到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸緣離開時變?yōu)榈碗娖?；所述控制器被設(shè)置為根據(jù)所述傳感器輸出的脈沖信號來識別特定沖程中的運轉(zhuǎn)的氣缸。本發(fā)明還提供一種采用本發(fā)明的氣缸識別裝置來識別特定沖程中的運轉(zhuǎn)的氣缸的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟將每一具有特定比特字的凸起與與該凸起相對應(yīng)的氣缸相關(guān)聯(lián)；信號檢測步驟用所述第一傳感器感測所述凸起的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸起脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖?；并且用所述第二傳感器感測所述區(qū)分裝置的凸緣的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸緣脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖剑恍盘柼幚砗妥R別步驟由所述控制器接收信號檢測步驟中產(chǎn)生的脈沖信號，根據(jù)凸起的脈沖信號來識別特定沖程的特定時刻，并且通過將凸緣的脈沖信號與凸起的脈沖信號進(jìn)行比對來確定所述比特字，由所確定的比特字來識別該特定沖程所對應(yīng)的特定氣缸。本發(fā)明提供的氣缸順序判別裝置和方法通過使用本發(fā)明的信號盤，克服了現(xiàn)有裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，提供了一種構(gòu)成簡單且不易出錯的氣缸順序判別裝置及其對應(yīng)方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明的一種具體實施方式的信號盤的立體圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一種具體實施方式的信號盤的立體圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的信號盤的凸緣布置的示意圖；圖4是根據(jù)圖1或圖2的信號盤的正視圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的凸起脈沖信號和凸緣脈沖信號的波形圖;圖6是根據(jù)本發(fā)明的實施例的信號處理和識別的流程圖。具體實施方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明所提供的信號盤和包括該信號盤的發(fā)動機氣缸順序判別裝置以及判別方法做進(jìn)一步的說明。本發(fā)明提供了一種安裝在發(fā)動機凸輪軸上的信號盤，其中在該信號盤的外圓周上具有周向等間隔設(shè)置的多個相同形狀的凸起，并且在該信號盤的一側(cè)表面上還具有與每一個所述凸起相對應(yīng)的用于區(qū)分所述凸起的多個區(qū)分裝置，該區(qū)分裝置具有或不具有凸緣。如圖1所示的包括4個凸起的信號盤，顯而易見的是所述信號盤的外圓周上的凸起可以采用預(yù)先設(shè)置的位于信號盤的側(cè)表面的凸緣所代替，并且所述凸起的徑向長度可以為任意的，僅需參考發(fā)動機的內(nèi)部空間等因素決定；所述凸起的周向弧度由不同發(fā)動機的標(biāo)定決定。而且顯而易見的是所述區(qū)分裝置的凸緣可以采用如圖2所示的預(yù)先設(shè)置的位于信號盤的側(cè)表面的鏤空所代替；并且可以采用如圖3a所示的分散布置的方式和3b所示連體布置的方式來設(shè)置相同的所述凸緣；一般來說為了加工的方便，優(yōu)選地采用如圖3b的連體布置的方式來設(shè)置所述凸緣，即將并列的多個凸緣連為一體。信號盤上的凸起的數(shù)量與發(fā)動機氣缸的數(shù)量相同。信號盤的多個區(qū)分裝置中的每一個被設(shè)置為使得與其所對應(yīng)的凸起具有不同的以二進(jìn)制數(shù)表示的比特字，所述比特字被定義為若所述凸起與所述凸緣重合則對應(yīng)位設(shè)置為1，若所述凸起與所述凸緣不重合則對應(yīng)位設(shè)置為0，并且通過高位補O使得所述比特字的位數(shù)相同。一般來說比特字可以采用多位，只要保證每一凸起的比特字不同，為了簡便通常采用可以保證每一凸起的比特字不同的最少的比特字位數(shù)。如圖1所示的包括4個所述凸起信號盤，最少需要2位數(shù)才能夠不重復(fù)地表示各個凸起，當(dāng)然采用3位或更多位的比特字來定義也是可以實現(xiàn)發(fā)明目的的。其中凸起不與任何凸緣重合則其比特字定義為00，凸起在其對稱軸的順時針一側(cè)與凸緣重合則其比特字定義為0l，凸起在其對稱軸的逆時針一側(cè)與凸緣重合則其比特字定義為10，凸起在其對稱軸的兩側(cè)均與凸緣重合則其比特字定義為11，那么每個凸起的比特字分別被定義為OO，01，10，11。本發(fā)明還提供了一種發(fā)動機氣缸識別裝置，包括信號盤、傳感器和控制器，其中，信號盤為本發(fā)明提供的信號盤；所述傳感器包括分別與控制器連接的第一傳感器和第二傳感器；所述第一傳感器被設(shè)置為用于感測所述凸起的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸起脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖?；所述第二傳感器被設(shè)置為用于感測所述區(qū)分裝置的凸緣的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸緣脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸緣到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸緣離開時變?yōu)榈碗娖剑凰隹刂破鞅辉O(shè)置為根據(jù)所述傳感器輸出的脈沖信號來識別特定沖程中的運轉(zhuǎn)的氣缸。所述傳感器可以是能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的各種類型的傳感器，如本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的紅外傳感器、磁電傳感器以及霍爾傳感器等等。并且傳感器相對信號盤的位置由傳感器的類型，即其所感測的方式的不同所決定，如布置在信號盤的徑向方向上或者布置在信號盤側(cè)面的垂直方向上。所述控制器通常被集成在現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)動機控制單元中，以嵌入式系統(tǒng)或現(xiàn)場編程門陣列(FPGA)或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)等方式實現(xiàn)。本發(fā)明還提供了一種釆用上述的氣缸識別裝置來識別特定沖程中的運轉(zhuǎn)的氣缸的方法，其中該方法包括以下步驟將每一具有特定比特字的凸起與與該凸起相對應(yīng)的特定沖程相關(guān)聯(lián)。信號檢測步驟用所述第一傳感器感測所述凸起的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸起脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖剑?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖?；并且用所述第二傳感器感測所述區(qū)分裝置的凸緣的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸緣脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸緣到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸緣離開時變?yōu)榈碗娖?；信號處理和識別步驟由所述控制器接收信號檢測步驟中產(chǎn)生的脈沖信號，根據(jù)凸起的脈沖信號來識別特定沖程的特定時刻，并且通過將凸緣的脈沖信號與凸起的脈沖信號進(jìn)行比對來確定所述比特字，由所確定的比特字來識別該特定沖程所對應(yīng)的特定氣缸。上述氣缸識別方法中，凸起脈沖信號的脈沖的上升沿對應(yīng)的氣缸的噴油時刻，下降沿對應(yīng)的氣缸的點火正時時刻。其中，凸起脈沖信號的每個脈沖的上升沿和下降沿分別與哪一個氣缸的噴油時刻和點火正時時刻對應(yīng)，是由不同發(fā)動機標(biāo)定所設(shè)置的各個氣缸的工作順序所決定的。上述氣缸識別方法中，要通過將凸緣的脈沖信號與凸起的脈沖信號進(jìn)行比對來確定所述比特字?？刹捎梅椒▽擅}沖信號進(jìn)行邏輯與操作來實現(xiàn)，或者對于凸起數(shù)量少，如2個或者4個的情況，也可以通過在每個凸起脈沖信號的脈沖的上升沿和下降沿分別對凸緣脈沖信號的進(jìn)行采樣的方式來實現(xiàn)。上述氣缸識別方法中，信號盤可以安裝在發(fā)動機的曲軸或凸輪軸上，并且通過曲軸或凸輪軸的不同相位所對應(yīng)的氣缸的不同相位，對上述識別方法中的信號給出相應(yīng)的定義，即可來實施上述氣缸識別方法。當(dāng)氣缸完成一次完整的系列沖程過程，曲軸轉(zhuǎn)動兩周，即720度，而凸輪軸轉(zhuǎn)動一周，即360度。如果安裝在曲軸上，對于感測到的信號的處理和識別比較復(fù)雜，為了使各個信號的定義更為直觀地反映相應(yīng)的物理意義，而且使得信號的頻率盡可能地低以便準(zhǔn)確檢測和方便處理，優(yōu)選地將信號盤安裝在凸輪軸上。實施例下面以三菱4G18型發(fā)動機為例說明本發(fā)明的一種具體實施。三菱4G18型發(fā)動機為4缸發(fā)動機，其4缸的點火順序是1-3-4-2，即先點l缸，再點3缸，然后依次點4缸和2缸，另外該發(fā)動機的凸輪軸為順時針旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)想為其設(shè)計的信號盤如圖4所示，該信號盤在外圓周上具有周向等間隔設(shè)置的4個相同形狀的凸起，并且在該信號盤的一側(cè)表面上還具有與每一個所述凸起相對應(yīng)的用于區(qū)分所述凸起的多個區(qū)分裝置，該區(qū)分裝置為3個凸緣。其中凸起4不與任何凸緣重合則其比特字定義為00，凸起2在其對稱軸的順時針一側(cè)與凸緣重合則其比特字定義為01，凸起1在其對稱軸的逆時針一側(cè)與凸緣重合則其比特字定義為10，凸起3在其對稱軸的兩側(cè)均與凸緣重合則其比特字定義為11，那么每個凸起的比特字分別被定義為OO,01，10，11。在識別裝置中，采用兩個布置在信號盤徑向方向的霍爾傳感器，如博世(Bosch)公司出產(chǎn)的PG3.8型傳感器，的分別感測凸起和凸緣的到來和離開。用第一傳感器感測所述凸起的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸起脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖?；并且用第二傳感器感測所述區(qū)分裝置的凸緣的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸緣脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖?。這樣可以得到如圖5所示的兩路脈沖信號。本發(fā)明的識別方法中，根據(jù)該發(fā)動機各個氣缸的點火順序?qū)⑼蛊鹈}沖信號的各個脈沖的上升沿和下降沿做了一一定義，如表1所示，凸起脈沖信號<table>tableseeoriginaldocumentpage10</column></row><table>表1凸起脈沖信號的脈沖的上升沿和下降沿對應(yīng)的含義的1、2、3、4個脈沖的上升沿分別對應(yīng)于氣缸4、2、3、1的噴油時刻；起脈沖信號的l、2、3、4個脈沖的下降沿時刻分別對應(yīng)于氣缸1、3、4、2內(nèi)活塞到達(dá)壓縮沖程上止點的時刻，即各缸的點火正時時刻。集成于發(fā)動機管理系統(tǒng)中的控制器在每個凸起脈沖信號的脈沖的上升沿和下降沿分別對凸緣脈沖信號的電平進(jìn)行采樣，對照凸起的比特字的定義即可得出當(dāng)前的凸起脈沖信號的脈沖是由哪一個凸起產(chǎn)生的以及下一個凸起脈沖信號的脈沖的上升沿和下降沿時哪一缸開始噴油，哪一缸開始點火。這樣就達(dá)到了識別氣缸的目的。圖6表示的是氣缸識別的具體判定流程。例如，如果控制器首先檢測到的是凸起脈沖信號的脈沖的上升沿，例如，檢測到的凸起脈沖信號的脈沖的上升沿采樣檢測到的凸緣脈沖信號是低電平，在這個凸起脈沖信號的脈沖的下降沿采樣得到的內(nèi)齒電平信號是高電平，即可判斷出這個這個脈沖是由比特字為01的凸起即凸起2產(chǎn)生的，則此凸起脈沖信號的脈沖的下降沿所對應(yīng)的是第3缸的點火正時，那么下一個凸起脈沖信號的脈沖的上升沿對應(yīng)于第2缸的噴油時刻，下降沿對應(yīng)于第4缸的點火正時，其他情況可依照同樣方法類推。這時整個判缸過程完成，所需的時間只是凸輪軸轉(zhuǎn)動一個外齒所對應(yīng)圓弧的圓心角度，大大小于l/4個凸輪軸周期。如果如果控制器首先檢測到的是凸起脈沖信號的脈沖的下降沿，則還需檢測下一個凸起脈沖信號的脈沖上升沿時的凸緣脈沖信號才能判斷出缸序。例如，檢測到的凸起脈沖信號的脈沖的下降沿采樣得到的凸緣脈沖信號是低電平，在下一個凸起脈沖信號的脈沖上升沿時采樣檢測到的凸緣脈沖信號也是低電平，即可判斷出這個這個脈沖是由比特字為00的凸起即凸起4產(chǎn)生的，即可判斷出第二個凸起脈沖信號的脈沖的上升沿對應(yīng)于第2缸的噴油時刻，下降沿對應(yīng)于第3缸的點火正時。其他情況可依照同樣方法類推。這時整個判缸過程完成，所需的時間也小于1/4個凸輪軸周期。權(quán)利要求1.一種安裝在發(fā)動機凸輪軸上的信號盤，其特征在于，在該信號盤的外圓周上具有周向等間隔設(shè)置的多個相同形狀的凸起，并且在該信號盤的一側(cè)表面上還具有與每一個所述凸起相對應(yīng)的用于區(qū)分所述凸起的多個區(qū)分裝置，該區(qū)分裝置具有或不具有凸緣。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的信號盤，其中所述多個區(qū)分裝置中的每一個被設(shè)置為使得與其所對應(yīng)的凸起具有不同的以二進(jìn)制數(shù)表示的比特字，所述比特字被定義為若所述凸起與所述凸緣重合則對應(yīng)位設(shè)置為1，若所述凸起與所述凸緣不重合則對應(yīng)位設(shè)置為0，并且通過高位補0使得所述比特字的位數(shù)相同。3、根據(jù)權(quán)利要求1和2所述的信號盤，其中所述凸起的數(shù)量與發(fā)動機氣缸的數(shù)量相同。4、一種發(fā)動機氣缸識別裝置，包括信號盤、傳感器和控制器，其中，所述信號盤為權(quán)利要求1至3中任意一項所述的信號盤；所述傳感器包括分別與控制器連接的第一傳感器和第二傳感器；所述第一傳感器被設(shè)置為用于感測所述凸起的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸起脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖剑凰龅诙鞲衅鞅辉O(shè)置為用于感測所述區(qū)分裝置的凸緣的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸緣脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸緣到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸緣離開時變?yōu)榈碗娖剑凰隹刂破鞅辉O(shè)置為根據(jù)所述傳感器輸出的脈沖信號來識別特定沖程中的運轉(zhuǎn)的氣缸。5、一種釆用權(quán)利要求4所述的氣缸識別裝置來識別特定沖程中的運轉(zhuǎn)的氣缸的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟將每一具有特定比特字的凸起與與該凸起相對應(yīng)的特定沖程相關(guān)聯(lián)；信號檢測步驟用所述第一傳感器感測所述凸起的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸起脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖?，?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖?；并且用所述第二傳感器感測所述區(qū)分裝置的凸緣的到來，并產(chǎn)生相應(yīng)的凸緣脈沖信號，該脈沖信號當(dāng)凸起到來時變?yōu)楦唠娖剑?dāng)凸起離開時變?yōu)榈碗娖?；信號處理和識別步驟由所述控制器接收信號檢測步驟中產(chǎn)生的脈沖信號，根據(jù)凸起的脈沖信號來識別特定沖程的特定時刻，并且通過將凸緣的脈沖信號與凸起的脈沖信號進(jìn)行比對來確定所述比特字，由所確定的比特字來識別該特定沖程所對應(yīng)的特定氣缸。6、根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述凸起脈沖信號的脈沖的上升沿對應(yīng)的氣缸的噴油時刻，下降沿對應(yīng)的氣缸的點火正時時刻。7、根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述信號盤安裝在發(fā)動機的凸輪軸上。全文摘要一種安裝在發(fā)動機凸輪軸上的信號盤和包括該信號盤的氣缸順序判別裝置以及判別方法，其中在該信號盤的外圓周上具有周向等間隔設(shè)置的多個相同形狀的凸起，并且在該信號盤的一側(cè)表面上還具有與每一個所述凸起相對應(yīng)的用于區(qū)分所述凸起的多個區(qū)分裝置，該區(qū)分裝置具有或不具有凸緣。本發(fā)明提供的氣缸順序判別裝置和方法通過使用本發(fā)明的信號盤，克服了現(xiàn)有裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜的缺點，提供了一種信號盤和包括該信號盤的發(fā)動機氣缸順序判別裝置以及判別方法。文檔編號F02D43/00GK101210522SQ200610167388公開日2008年7月2日申請日期2006年12月31日優(yōu)先權(quán)日2006年12月31日發(fā)明者付逢春,杰侯,強沈,車金偉申請人:比亞迪股份有限公司