專利名稱：一種具有運行工況識別功能的發(fā)動機壓力判缸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及汽油發(fā)動運行狀況的電子判別裝置，特別是實現(xiàn)汽油發(fā)動機壓力判缸、同時具有運行工況識別功能的智能電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的汽車技術(shù)中，四缸汽油發(fā)動機的一個循環(huán)可分為進氣、壓縮、做功和排氣四個沖程?；钊跉飧桌镒魍鶑?fù)直線運動時，當活塞向上運動到最高位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最遠的極限位置，稱為上止點。當活塞向下運動到最低位置，即活塞頂部距離曲軸旋轉(zhuǎn)中心最近的極限位置，稱為下止點。其中壓縮沖程和排氣沖程結(jié)束時活塞都處于上止點位置。所以在每一循環(huán)中，對于四缸發(fā)動機總有兩個氣缸同時處于上止點位置。對于發(fā)動機的一個循環(huán)而言，凸輪軸轉(zhuǎn)一周，而曲軸轉(zhuǎn)兩周。曲軸位置傳感器的作用是確定曲軸的位置，也就是曲軸的轉(zhuǎn)角。它通過與凸輪軸位置傳感器配合來確定發(fā)動機的工作位置?！0003]發(fā)動機需要確定I缸上止點位置，以便進行順序燃油噴射和點火控制。通常采用凸輪軸位置判缸方法，電子控制單元(ECU)同時采集凸輪軸位置傳感器信號與曲軸位置傳感器信號，通過二者的關(guān)系確定發(fā)動機中活塞的工作位置。因此，通常情況下，發(fā)動機必須安裝歧管壓力傳感器、曲軸位置傳感器和凸輪軸位置傳感器。在汽車運行過程中，駕駛員通過油門踏板的控制來改變車輛的行駛狀態(tài)。油門踏板通過連接機構(gòu)作用于節(jié)氣門，使節(jié)氣門閥的開度發(fā)生改變。因此，通常需接入節(jié)氣門位置傳感器，以檢測發(fā)動機所處的不同運行工況，如怠速工況、負荷工況、加速工況、減速工況
坐寸ο

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種具有運行工況識別功能的發(fā)動機壓力判缸系統(tǒng)，旨在以進氣歧管壓力傳感器取代凸輪軸位置傳感器和節(jié)氣門位置傳感器情況下，同樣實現(xiàn)發(fā)動機運行狀況的判定。本新型的目的是這樣實現(xiàn)的一種具有運行工況識別功能的發(fā)動機壓力判缸系統(tǒng)，包括E⑶，曲軸位置傳感器經(jīng)波形調(diào)理電路與E⑶連接，點火線圈控制電路和噴油器控制電路分別與ECU連接，進氣歧管壓力傳感器安裝在第I缸或第4缸的進氣歧管處；進氣歧管壓力傳感器的信號輸出端順次連接限幅濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及所述ECU。上述進氣歧管壓力傳感器采用型號為SZJ0INT612壓電式傳感器。上述曲軸位置傳感器采用58齒磁電式傳感器。上述限幅濾波電路為進氣歧管壓力傳感器的信號經(jīng)電阻R3接至集成運算放大器LM358的同相輸入端，二極管D3正極接于LM358的同相輸入端，二極管D3負極接于LM358的8腳，LM358的反相輸入端接LM358的輸出端，LM358的4腳接地。本系統(tǒng)中，將歧管壓力傳感器安裝在進氣歧管上，而非進氣總管上；并且將歧管壓力傳感器安裝在第I缸或者第4缸歧管處。然后，對安裝歧管壓力傳感器的氣缸壓力進行采樣，獲得壓力波形；并對此波形進行濾波處理。歧管壓力判缸功能將發(fā)動機進氣歧管壓力傳感器的作用擴大，使其能夠測量進氣歧管內(nèi)氣體壓力的變化，用于表征發(fā)動機的負載狀態(tài)，又具有測量歧管壓力突變信號判定氣缸工作狀態(tài)的作用。傳統(tǒng)的歧管壓力傳感器裝在進氣總管上，而需要利用該傳感器進行判缸時，則需要裝在歧管上，這時測定的氣體壓力的波動量較大。為此，系統(tǒng)設(shè)定在特定時域內(nèi)對歧管壓力信號取平均值的方式獲得較為穩(wěn)定的進氣壓力信號，用于計算空氣進氣量。當歧管壓力傳感器所在氣缸處于吸氣行程時，歧管壓力會在該瞬時產(chǎn)生一個突變的壓力波，適當?shù)剡x擇濾波處理系數(shù)和特定時域，即可使得該氣缸的壓力突變信號區(qū)別與其它雜波信號。此信號經(jīng)過系統(tǒng)處理后即作為該氣缸吸氣相位的參考信息，從而實現(xiàn)判缸功能。然后，系統(tǒng)按照發(fā)動機各氣缸的工作順序，可以推算出其它各氣缸的相位狀態(tài)，實現(xiàn)順序燃油噴射。進氣歧管壓力傳感器的功能不僅限于判缸。車輛在行駛過程中，駕駛?cè)藛T可通過油門踏板控制發(fā)動機節(jié)氣門的開度來改變發(fā)動機的實際進氣量，實現(xiàn)調(diào)節(jié)發(fā)動機動力輸出 的目的。發(fā)動機電子控制模塊通過安裝在進氣系統(tǒng)的進氣溫度傳感器(MAT)、冷卻液溫度傳感器(CTS)和進氣歧管絕對壓力傳感器(MAP)，以及位于曲軸皮帶輪或飛輪上的曲軸位置傳感器(CKP)精確地測定發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和活塞相對位置及各種相關(guān)輸入信號，同時系統(tǒng)根據(jù)發(fā)動機實時工作時的負荷高低及輔助修正參數(shù)輸入信號，精確地計量出實際發(fā)動機的進氣量。同時，系統(tǒng)通過在特定時域內(nèi)對各缸下止點到進氣門關(guān)閉的時間取平均值得到一個時間變量。根據(jù)這兩個變量可以得到此時發(fā)動機所處的工況，即是處于怠速工況、負荷工況、加速工況還是減速工況。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是本新型提供了一種在沒有凸輪軸位置傳感器與節(jié)氣門位置傳感器的情況下，可以準確的判斷具有偶數(shù)氣缸發(fā)動機活塞的工作位置、進氣量的大小以及發(fā)動機的工況的方法。通過配備歧管壓力傳感器，代替凸輪軸位置傳感器和節(jié)氣門位置傳感器，從而大大降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和維護費用。

圖I是本新型硬件結(jié)構(gòu)框圖。圖2是本新型判缸程序流程圖。圖3是圖I所示限幅濾波電路圖。圖4是圖I所示波形調(diào)理電路圖。圖5是本新型發(fā)動機工況判別程序流程圖。圖6是本新型歧管壓力信號圖。
具體實施方式
圖I示出，本新型包括E⑶，曲軸位置傳感器經(jīng)波形調(diào)理電路與E⑶連接，點火線圈控制電路和噴油器控制電路分別與ECU連接，進氣歧管壓力傳感器安裝在第I缸或第4缸的進氣歧管處；進氣歧管壓力傳感器的信號輸出端順次連接限幅濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及所述ECU。參見圖3，進氣歧管壓力傳感器采用壓電式傳感器，能夠根據(jù)外部氣壓的大小轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的電壓信號，并利用半導(dǎo)體的壓阻效應(yīng)，使其輸出的電壓信號具有隨著歧管絕對壓力的增大呈線性增大的特性。利用LM358集成芯片將進氣歧管壓力傳感器輸出的信號進行限幅和濾波處理。限幅濾波電路為進氣歧管壓力傳感器的信號經(jīng)電阻R3接至集成運算放大器LM358的同相輸入端，二極管D3正極接于LM358的同相輸入端，二極管D3負極接于LM358的8腳，LM358的反相輸入端接LM358的輸出端，LM358的4腳接地。曲軸位置傳感器是58齒磁電式傳感器，輸出正弦信號，經(jīng)過對正弦信號進行整形、濾波處理，轉(zhuǎn)化為0-5V的方波信號，具體電路圖如圖4所示。電路中的電阻、電容起到使兩輸入端信號平衡和低通濾波的作用。本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)實現(xiàn)示意圖如圖I所示。本系統(tǒng)假定進氣歧管壓力傳感器安裝在第I缸進氣歧管上。在發(fā)動機工作過程中，ECU采集進氣歧管壓力傳感器信號和58齒曲軸傳感器信號，通過檢測壓力驟降信號和曲軸轉(zhuǎn)角從而判斷發(fā)動機工作狀態(tài)。根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角可預(yù)設(shè)采樣時刻。在進氣沖程過程中，I缸和4缸對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角相同，都設(shè)定對應(yīng)為曲軸轉(zhuǎn)角的第25齒。ECU在第25齒進行采樣，如果得到了壓力驟降信號，則此時是第I缸處于進氣沖程，否則是第4缸處于進氣沖程。然后，作用于點火線圈控制和噴油器控制，從而實現(xiàn)正確的噴油和點火。其中，點火控制C和D為虛線，這里分別給出了分組點火與獨立單缸點火 兩種方式。用戶可以根據(jù)實際情況進行選擇。歧管壓力信號圖如圖6所示。假定進氣歧管壓力傳感器安裝在第I缸進氣歧管處，由圖可知第I缸進氣歧管壓力在進氣打開的時候有一個明顯的壓降。通過采集關(guān)鍵點的歧管壓力信號，判斷四個沖程中壓力變化最大的時刻即為I缸進氣時刻，從而實現(xiàn)判缸功能。圖中壓降閾值，用于判別進氣門是否打開的閾值。圖5給出了根據(jù)歧管壓力信息判斷發(fā)動機所處工況的流程圖。ECU根據(jù)歧管壓力和發(fā)動機轉(zhuǎn)速計算得出每循環(huán)進氣量M，同時采集下止點到進氣門關(guān)閉時間T ;然后，計算M與T的比值，ECU用此比值與相關(guān)閾值進行比較如果小于或等于怠速工況閾值，則判定處于怠速工況；如果此值大于怠速閾值并且小于等于負荷工況閾值，則判定處于負荷工況；如果此值大于加速工況閾值，則判定處于加速工況；如果小于減速工況閾值，則判定處于減速工況。各閾值由工程人員通過試驗標定過程完成。判斷為一缸、四缸工作過程E⑶采集進氣歧管壓力傳感器信號和58齒曲軸傳感器信號，通過檢測壓力驟降信號和曲軸轉(zhuǎn)角從而判斷發(fā)動機工作狀態(tài)。根據(jù)曲軸轉(zhuǎn)角可預(yù)設(shè)采樣時刻。在進氣沖程過程中，I缸和4缸對應(yīng)的曲軸轉(zhuǎn)角相同，都設(shè)定對應(yīng)為曲軸轉(zhuǎn)角的第25齒。ECU在第25齒進行采樣，如果得到了壓力驟降信號，判斷此時是第I缸處于進氣沖程，否則是第4缸處于進氣沖程。進氣歧管壓力傳感器品牌SZJ0INT型號612。曲軸位置傳感器品牌=BOSCH型號A265 560 939。
權(quán)利要求1.一種具有運行工況識別功能的發(fā)動機壓力判缸系統(tǒng)，包括，ECU，曲軸位置傳感器經(jīng)波形調(diào)理電路與ECU連接，點火線圈控制電路和噴油器控制電路分別與ECU連接，其特征是，進氣歧管壓力傳感器安裝在第I缸或第4缸的進氣歧管處；進氣歧管壓力傳感器的信號輸出端順次連接限幅濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及所述ECU。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種具有運行工況識別功能的發(fā)動機壓力判缸系統(tǒng)，其特征是，所述進氣歧管壓力傳感器采用型號為SZJ0INT612壓電式傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種具有運行工況識別功能的發(fā)動機壓力判缸系統(tǒng)，其特征是，所述曲軸位置傳感器采用58齒磁電式傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的一種具有運行工況識別功能的發(fā)動機壓力判缸系統(tǒng)，其特征是，所述限幅濾波電路為進氣歧管壓力傳感器的信號經(jīng)電阻R3接至集成運算放大器LM358的同相輸入端，二極管D3正極接于集成運算放大器LM358的同相輸入端，二極管D3負極接于集成運算放大器LM358的8腳，集成運算放大器LM358的反相輸入端接集成運算放大器LM358的輸出端，集成運算放大器LM358的4腳接地。
專利摘要一種具有運行工況識別功能的發(fā)動機壓力判缸系統(tǒng)，包括ECU，曲軸位置傳感器經(jīng)波形調(diào)理電路與ECU連接，點火線圈控制電路和噴油器控制電路分別與ECU連接，進氣歧管壓力傳感器安裝在第1缸或第4缸的進氣歧管處；進氣歧管壓力傳感器的信號輸出端順次連接限幅濾波電路、A/D轉(zhuǎn)換電路以及所述ECU。本系統(tǒng)提供了一種在沒有凸輪軸位置傳感器與節(jié)氣門位置傳感器的情況下，可以準確的判斷具有偶數(shù)氣缸發(fā)動機活塞的工作位置、進氣量的大小以及發(fā)動機的工況的方法。本新型采用歧管壓力傳感器，代替凸輪軸位置傳感器和節(jié)氣門位置傳感器而達到對發(fā)動運行狀況同樣的判定效果，從而大大降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本和維護費用。
文檔編號F02D45/00GK202690236SQ201220150070
公開日2013年1月23日 申請日期2012年4月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月11日
發(fā)明者葉險, 彭憶強, 楊燕紅 申請人:西華大學(xué)