專利名稱：在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的各實施方式涉及發(fā)動機領域，并且更具體地，涉及一種在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法和裝置。
背景技術：
高壓共軌系統(tǒng)是一種用于柴油發(fā)動機的供油系統(tǒng)。該系統(tǒng)在高壓油泵、實時壓力傳感器和電子控制單元組成的閉環(huán)系統(tǒng)中，可以將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開。它是由高壓油泵將高壓燃油輸送到公共供油管中，通過實時壓力傳感器測量公共供油管內(nèi)的壓力來實現(xiàn)精確控制，使得公共供油管內(nèi)的壓力大小與發(fā)動機的轉(zhuǎn)速無關，從而大幅度減小柴油發(fā)動機公共供油管內(nèi)的壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化的程度。電子控制單元控制噴油器的噴油量，噴油量大小取決于公共供油管壓力和電磁閥開啟時間的長短。通常，將公共供油管內(nèi)的壓力稱為共軌壓力，或者簡稱為軌壓。在共軌系統(tǒng)中，共軌壓力不僅決定了噴油壓力的高低，而且是噴油計量的重要參數(shù)，其穩(wěn)定性和過渡響應直接影響發(fā)動機啟動、怠速、加速等性能。所以確保精確地對軌壓信號進行采樣、濾波和控制具有重要意義。然而在發(fā)動機的實際運行過程中，高壓共軌系統(tǒng)的軌壓實測信號會出現(xiàn)周期性的波動，每個波動周期主要分為軌壓平穩(wěn)區(qū)和軌壓波動區(qū)。應當注意，處于軌壓平穩(wěn)區(qū)中的軌壓測量值對于發(fā)動機的整體性能控制是有意義的，而在實際控制中并不特別關注處于軌壓波動區(qū)中的軌壓測量值。為簡便起見，在下文中將處于軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的軌壓簡稱為有效軌壓。測量有效軌壓時，需要通過濾波處理過濾掉軌壓波動區(qū)中的數(shù)據(jù)，保留軌壓平穩(wěn)區(qū)中的數(shù)據(jù)用作進一步的后續(xù)操作。盡管現(xiàn)有技術中已經(jīng)開發(fā)出了測量有效軌壓的方法，然而這些方法的采樣數(shù)據(jù)中通常包括大量位于軌壓波動區(qū)中的噪聲數(shù)據(jù)，由于無法有效剔除噪聲數(shù)據(jù)，因而造成軌壓測量的準確性不夠高。由于不能滿足精確測量高壓共軌系統(tǒng)中的有效軌壓，有可能導致無法準確進行控制軌壓和保持軌壓穩(wěn)定性的后續(xù)操作。

發(fā)明內(nèi)容
因此，在盡量不改變高壓共軌系統(tǒng)現(xiàn)有配置的前提下，如何實現(xiàn)更為方便、準確地測量高壓共軌系統(tǒng)中的有效軌壓成為一項亟待解決的問題。為此，本發(fā)明提供了一種基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法和裝置。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，提供了一種在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法，包括將實時測量的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓；在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號；選擇位于高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的采樣信號作為軌壓的特征采樣點；對特征采樣點進行濾波以生成軌壓的測量值。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，其中高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓平穩(wěn)區(qū)對應于曲軸轉(zhuǎn)角到達上止點前35-10度內(nèi)的區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，其中在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號包括將曲軸轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為周期性地觸發(fā)對輸入軌壓進行采樣的觸發(fā)信號；響應于觸發(fā)信號中的各觸發(fā)點來對輸入軌壓進行采樣。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，提供了一種在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的裝置，包括輸入軌壓形成器，將實時測量的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓；采樣信號形成器，在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號；特征采樣點選擇器，選擇位于高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的采樣信號作為軌壓的特征采樣點；軌壓信號生成器，對特征采樣點進行濾波以生成軌壓的測量值。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，還包括軌壓平穩(wěn)區(qū)選擇器，用于選擇曲軸轉(zhuǎn)角到達上止點前35-10度內(nèi)的區(qū)域作為高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓平穩(wěn)區(qū)。根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，其中所述采樣信號形成器包括觸發(fā)信號生成器，用于將曲軸轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為周期性地觸發(fā)對輸入軌壓進行采樣的觸發(fā)信號；采樣器，用于響應于觸發(fā)信號中的各觸發(fā)點來對輸入軌壓進行采樣。采用根據(jù)本發(fā)明的各實施方式，可以在盡量不改變高壓共軌系統(tǒng)現(xiàn)有配置的前提下，在高壓共軌系統(tǒng)中方便、準確地測量有效軌壓數(shù)據(jù)，并且還可以以易于部署的方式實現(xiàn)高壓共軌系統(tǒng)的配置。


結合附圖并參考以下詳細說明，本發(fā)明各實施方式的特征、優(yōu)點及其他方面將變得更加明顯，在附圖中圖1示意性示出了在高壓共軌系統(tǒng)中實際測量的軌壓信號的曲線圖；圖2示意性示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的對實際測量的軌壓信號進行采樣和濾波的軌壓信號的曲線圖；圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法的流程圖；圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的、在觸發(fā)信號的一個周期期間選取多個觸發(fā)點的方法的流程圖；圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角進行采樣的軌壓信號的曲線圖；圖6示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角進行采樣和濾波的軌壓信號的曲線圖；圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的裝置的框圖；以及圖8示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的裝置的具體實現(xiàn)細節(jié)。
具體實施例方式下面參考附圖詳細描述本發(fā)明的各實施方式。附圖中的流程圖和框圖，圖示了按照本發(fā)明各種實施方式的系統(tǒng)、方法和計算機程序產(chǎn)品的可能實現(xiàn)的體系架構、功能和操作。在這點上，流程圖或框圖中的每個方框可以代表一個模塊、程序段、或代碼的一部分，所述模塊、程序段、或代碼的一部分包含一個或多個用于實現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。 也應當注意，在有些作為備選的實現(xiàn)中，方框中所標注的功能也可以以不同于附圖中所標注的順序發(fā)生。例如，兩個接連地表示的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或操作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來實現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計算機指令的組合來實現(xiàn)。在下文中，將僅以4行程的柴油發(fā)動機中的高壓共軌系統(tǒng)作為應用環(huán)境的示例， 來示出根據(jù)本發(fā)明實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法。應當理解，本發(fā)明還可以應用于具有其他行程數(shù)量的發(fā)動機的高壓共軌系統(tǒng)中。此外，盡管本說明書中以6個氣缸發(fā)動機作為具體示例，根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置還可以應用于具有包括但不限于6氣缸的發(fā)動機中，也即可以應用于具有其他數(shù)量氣缸的發(fā)動機的高壓共軌系統(tǒng)中。參見圖1，該圖示意性示出了在高壓共軌系統(tǒng)中實際測量的軌壓信號的曲線圖 100。應當注意，實際測量的軌壓是通過設置于高壓共軌系統(tǒng)的公共供油管內(nèi)的實時壓力傳感器實時感測的軌壓值。圖1中的曲線110是依據(jù)實時感測的軌壓值隨時間變化而繪制的曲線。圖1中所示坐標的橫軸表示時間軸，該坐標的縱軸表示軌壓信號。從圖1中所示可見，實際測量的軌壓110隨著時間周期性地上下波動，并且包括波峰(對應于軌壓平穩(wěn)區(qū)) 和波谷(軌壓波動區(qū))兩部分。圖1中示出了 8個軌壓波動周期。軌壓平穩(wěn)區(qū)對應于高壓共軌系統(tǒng)中非噴油的工作區(qū)間，在此區(qū)間中軌壓包含輕微波動。而由于噴油導致在軌壓波動中存在較大波動，此時燃油從高壓共軌系統(tǒng)的公共供油管中噴出，而造成壓力大大降低并產(chǎn)生了軌壓信號中的波谷。這種波動的周期較小并屬于高頻波動，且不能通過軌壓控制進行補償。圖2示意性示出了根據(jù)現(xiàn)有技術的對實際測量的軌壓信號進行采樣和濾波的軌壓信號的曲線圖200，其中示出了 8個軌壓波動周期。實際測量的軌壓如曲線210所示，該曲線210的測量方法與圖1中實際測量的軌壓110的測量方法相同。圖2中以“*”表示的多個采樣點220示出了基于特定時間間隔對實際測量的軌壓210進行的采樣。圖2所示示例中采用了基于特定時間間隔進行采樣的方式，例如以每隔0. 001秒進行采樣，之后對10 個連續(xù)采樣點的采樣軌壓值求平均，由此得到周期為0. 01秒的多個采樣點220。從圖2中可見，基于時間變量來采樣軌壓時，多個采樣點220中的某些位于軌壓平穩(wěn)區(qū)中，而某些則位于軌壓波動區(qū)中。并且隨著發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速的變化，在0.01秒內(nèi)曲軸旋轉(zhuǎn)經(jīng)過的角度是不同的。當曲軸轉(zhuǎn)速發(fā)生變化時，每個波動周期內(nèi)的軌壓平穩(wěn)區(qū)和軌壓波動區(qū)所對應的時間也會發(fā)生變化。也即，當曲軸正在以轉(zhuǎn)速1旋轉(zhuǎn)時，若以0.01秒為周期采樣軌壓時有可能使得較多的采樣點落入軌壓平穩(wěn)區(qū)；而當曲軸以另一轉(zhuǎn)速2旋轉(zhuǎn)時， 若繼續(xù)以0. 01秒為周期采樣軌壓，則很可能會出現(xiàn)大量采樣點不在軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的情況。應當注意，在高壓共軌系統(tǒng)的每個波動周期中，軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的軌壓更能代表對于后續(xù)控制操作有意義的軌壓，此區(qū)間內(nèi)的軌壓大小與發(fā)動機的工作狀態(tài)具有直接相關性，因而屬于軌壓測量和控制中需要被采樣的區(qū)間范圍。然而，軌壓波動區(qū)內(nèi)的信號是會造成軌壓測量誤差的噪聲信號，即使對該區(qū)間內(nèi)的軌壓進行了采樣，這些采樣也屬于需要被剔除的異常數(shù)據(jù)，因而在采樣和控制中應當盡量避開。
另外，這種基于時間進行采樣的方法沒有考慮當前泵油和噴油相對于曲軸的相位，此時采樣的軌壓瞬時信號點的位置可能出現(xiàn)在軌壓信號劇烈波動的區(qū)域，導致即使軌壓信號平穩(wěn)時也會得出軌壓正在波動的錯誤結論。例如圖2中曲線230示出了濾波后的軌壓曲線，由于此時某些采樣點(例如噪聲采樣點240和噪聲采樣點250)位于軌壓波動區(qū)， 導致了濾波后的軌壓信號也出現(xiàn)了波動，造成采樣結果不準確。在采樣過程中，應當避免在軌壓波動區(qū)內(nèi)進行采樣。 根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，考慮了在采樣過程中盡量采樣軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的軌壓值(也即，采樣圖1所示的軌壓較為平穩(wěn)的波峰區(qū)域中的軌壓)，并且盡可能地避免采樣軌壓波動區(qū)中的數(shù)據(jù)(也即，避免采樣圖1所示的劇烈震蕩的波谷附近范圍內(nèi)的軌壓)，以便減少對高壓共軌系統(tǒng)中軌壓的測量值產(chǎn)生干擾。為了更清楚地闡述本發(fā)明的實施方式，現(xiàn)在簡述4個行程的工作過程，并分析高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓平穩(wěn)區(qū)與4個行程之間的關系。對于4行程柴油機而言，柴油機的工作是由進氣、壓縮、燃燒膨脹和排氣這四個過程來完成的，這四個過程構成了一個工作循環(huán)。 在一個工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)720度，曲柄上下行進兩次。1.進氣行程該行程的任務是使氣缸內(nèi)充滿新鮮空氣。當進氣行程開始時，活塞位于上止點。隨著曲軸旋轉(zhuǎn)，曲柄使活塞從上止點向下止點移動，同時，利用與曲軸相連的傳動機構使進氣閥打開。隨著活塞向下運動，氣缸內(nèi)活塞上面的容積逐漸增大造成氣缸內(nèi)的空氣壓力低于進氣管內(nèi)的壓力，因此外面空氣就不斷地充入氣缸。當活塞向下運動接近下止點時，進入氣缸的氣流仍具有很高的速度，慣性很大，為了利用氣流的慣性來提高充氣量，進氣閥在活塞過了下止點以后關閉。2.壓縮行程在此行程中，活塞從下止點向上止點運動，這個行程的作用為1)提高空氣的溫度；幻為氣體膨脹做功創(chuàng)造條件。當活塞上行、進氣閥關閉以后，氣缸內(nèi)的空氣受到壓縮。壓縮終點的溫度遠高于燃油的自燃溫度，足以保證噴入氣缸的燃油自行發(fā)火燃
；Bs
JyCi。應當注意，噴入氣缸的燃油并不是立即發(fā)火的，而且經(jīng)過物理化學變化之后才發(fā)火，這段時間大約有0. 001-0. 005秒，稱為發(fā)火延遲期。因此，要在曲軸旋轉(zhuǎn)至上止點前 35-10度的曲軸轉(zhuǎn)角時開始將霧化的燃油噴入氣缸，并使曲軸在上止點后5-10度時，在燃燒室內(nèi)達到最高燃燒壓力，迫使活塞向下運動。3.做功行程此時大部分噴入燃燒室內(nèi)的燃料都燃燒了。燃燒時放出大量的熱量，因此氣體的壓力和溫度便急劇升高，活塞在高溫高壓氣體作用下向下運動，并通過曲柄使曲軸轉(zhuǎn)動，對外做功。隨著活塞的下行，氣缸的容積增大，氣體的壓力下降，工作行程在活塞行至下止點，排氣閥打開時結束。4.排氣行程排氣行程的功用是把膨脹后的廢氣排出去，以便充填新鮮空氣，為下一個循環(huán)的進氣作準備。當工作行程活塞運動到下止點附近時，排氣閥開起，活塞在曲軸和連桿的帶動下，由下止點向上止點運動，并把廢氣排出氣缸外。由上可知，四行程柴油機，在一個工作循環(huán)中，只有一個行程做功，其余三個行程都是為做功行程創(chuàng)造條件的輔助行程。在多缸發(fā)動機中，所有氣缸的做功行程并不同時進行，而是盡可能地有一個均勻的做功間隔。例如6缸發(fā)動機，在完成一個工作循環(huán)中，曲軸旋轉(zhuǎn)兩周即720度，曲軸轉(zhuǎn)角每旋轉(zhuǎn)120度就有一個氣缸做功。在上文參見圖1和圖2示出的示例中，一個軌壓波動周期對應于6缸發(fā)動機中一個氣缸的做功。因而多缸發(fā)動機曲軸運轉(zhuǎn)均勻，工作平穩(wěn)，并可獲得足夠大的功率。應當注意，基于發(fā)動機自身特性的區(qū)別，軌壓平穩(wěn)區(qū)所對應的曲軸轉(zhuǎn)角范圍也不盡相同。通常，當曲軸距上止點前約35-10度附近并且在噴油嘴噴油前后，高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓最高并且相對平穩(wěn)，此時也即處于前文所述的軌壓平穩(wěn)區(qū)。由于軌壓平穩(wěn)區(qū)總是伴隨著4行程柴油發(fā)動機的壓縮行程出現(xiàn)的，因而可以設計一種僅對軌壓平穩(wěn)區(qū)區(qū)間內(nèi)的軌壓進行采樣的機制。從柴油發(fā)動機的基本原理可知，軌壓平穩(wěn)區(qū)僅在每個工作循環(huán)中曲軸轉(zhuǎn)角位于特定角度時(例如，壓縮行程中曲軸在上止點前35-10度范圍內(nèi))出現(xiàn)，因而可以采用曲軸轉(zhuǎn)角作為采樣軌壓信號的觸發(fā)。在下文中，將參見圖3至圖8詳述根據(jù)本發(fā)明的實施方式的方法和裝置。圖3示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法的流程圖300。在步驟S302中，將實時測量的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓。應當注意，可以通過實時壓力傳感器來獲取高壓共軌系統(tǒng)中的實時軌壓信號，并且采用例如低通濾波器來過濾實時軌壓信號中的噪聲，以形成輸入的待采樣的軌壓信號。 在步驟S304中，在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號。 在一個實施方式中，可以基于曲軸轉(zhuǎn)角的中斷進行采樣。例如，在曲軸每次旋轉(zhuǎn)特定角度 (例如，6度等)時進行采樣。由于曲軸包括特定數(shù)量的輪齒，還可以在曲軸每次旋轉(zhuǎn)特定數(shù)量的輪齒時進行采樣。例如，對于6缸柴油機而言，曲軸旋轉(zhuǎn)一周包括3個軌壓波動周期，采用以曲軸旋轉(zhuǎn)特定角度時觸發(fā)采樣，則無論曲軸轉(zhuǎn)速如何，在一個波動周期內(nèi)獲得的采樣點的數(shù)量均相同。具體而言，在曲軸包括60個輪齒的情況下，若在曲軸每次旋轉(zhuǎn)1個輪齒時觸發(fā)一次采樣，則曲軸旋轉(zhuǎn)一周可以獲得60個采樣點(對應于3個軌壓波動周期)；若在曲軸每次旋轉(zhuǎn)2個輪齒時觸發(fā)一次采樣，則曲軸旋轉(zhuǎn)一周可以獲得30個采樣點(對應于3個軌壓波動周期)。應當注意，通常對于包括60個輪齒的曲軸，該曲軸實際上包括“60-2”也即58個輪齒。缺少的兩個輪齒可以標識出曲軸每次旋轉(zhuǎn)的開始和結束位置。在其他具體實現(xiàn)中， 缺齒數(shù)量包括但不限于2個，而是還可以具有其他數(shù)量的缺齒。應當注意，盡管本說明書中采用以具有60個輪齒的曲軸作為示例，在其他備選實施方式中，曲軸還可以包括其他數(shù)量的輪齒。只要作為采樣間隔的旋轉(zhuǎn)角度是固定的，則每個波動周期內(nèi)獲得采樣點數(shù)量恒定。在步驟S306中，選擇位于高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的采樣信號作為軌壓的特征采樣點。從上文中針對軌壓平穩(wěn)區(qū)與曲軸轉(zhuǎn)角位置的關系可知，對于一般柴油發(fā)動機而言，高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓平穩(wěn)區(qū)對應于曲軸轉(zhuǎn)角到達上止點前35-10度內(nèi)的區(qū)域。 則可以選擇在曲軸轉(zhuǎn)角到達上止點前35-10度內(nèi)區(qū)域中的采樣點的數(shù)值，作為軌壓的特征采樣點。此時的特征采樣點可以從整體上反映高壓共軌系統(tǒng)中對于控制軌壓有效的軌壓值。通過選擇特征采樣點的方法，可以快速有效地剔除軌壓平穩(wěn)區(qū)以外的“噪聲采樣點(例如圖2中所示的位于軌壓波動區(qū)中的噪聲采樣點240和250) ”，從而達到準確測量軌壓的目的。繼而在步驟S308中，對特征采樣點進行濾波以生成軌壓的測量值。步驟S306所得的特征采樣點已經(jīng)能夠較好地反映軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的軌壓值，在步驟S308中的處理可以進一步濾除噪聲采樣點以便獲得更準確的測量值。在一個實施方式中，在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號包括將曲軸轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為周期性地觸發(fā)對輸入軌壓進行采樣的觸發(fā)信號；響應于觸發(fā)信號中的各觸發(fā)點來對輸入軌壓進行采樣。由于曲軸轉(zhuǎn)角對應于特定數(shù)量的輪齒，可以采用多種方式將曲軸轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為輪齒轉(zhuǎn)動的信號，并將曲軸旋轉(zhuǎn)經(jīng)過特定數(shù)量的輪齒作為觸發(fā)采樣的觸發(fā)信號；或者，還可以直接以曲軸旋轉(zhuǎn)經(jīng)過特定角度時，觸發(fā)對軌壓進行采樣。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，觸發(fā)信號是方波信號。例如，可以在曲軸每次轉(zhuǎn)動一個輪齒(或者旋轉(zhuǎn)經(jīng)過其他數(shù)量的輪齒) 時，觸發(fā)一次采樣。還可以采用例如方波來描述曲軸的轉(zhuǎn)動，例如，將曲軸每次旋轉(zhuǎn)一個輪齒的開始點對應于方波信號的下降沿(或者上升沿)，由此形成連續(xù)的方波信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，可以在方波信號的一個周期內(nèi)設置至少一個觸發(fā)點。例如，可以將方波信號的下降沿設置為觸發(fā)點，也可以將方波信號的上升沿設置為觸發(fā)點，此時在一個方波周期內(nèi)，僅進行一次采樣。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，還可以將方波信號的下降沿和上升沿均設置為觸發(fā)點，此時在一個方波周期內(nèi)，則進行兩次采樣。例如，對于具有60個輪齒的曲軸，若設置方波信號下降沿(或上升沿)為觸發(fā)點時，曲軸旋轉(zhuǎn)一周可以獲得60個采樣點；而將方波的下降沿和上升沿均設置為觸發(fā)點時， 曲軸旋轉(zhuǎn)一周可以獲得120個采樣點，此時采樣間隔更小。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，還可以考慮在一個方波周期內(nèi)設置更多數(shù)量的觸發(fā)點。在一個實施方式中，在方波信號的一個周期內(nèi)設置至少一個觸發(fā)點包括在方波信號的周期開始時設置定時器；定時器以預定時間間隔產(chǎn)生中斷以生成觸發(fā)點，直到在方波信號的周期內(nèi)產(chǎn)生了預定數(shù)量的觸發(fā)點、或者方波信號的周期結束為止。根據(jù)一個實施方式，可以選擇在一個觸發(fā)信號周期T期間設置N(N為正整數(shù))個觸發(fā)點，例如在一個觸發(fā)信號周期期間，每隔時間ΔΤ進行一次采樣，以便增加采樣點的數(shù)量。應當注意，N和Δ T的數(shù)值與觸發(fā)信號的周期T之間應該滿足如下關系Δ TX (N-I)彡 T 公式 1當ΔΤΧ (N-I) > T時，無法滿足在一個觸發(fā)信號周期T內(nèi)完成N次間隔為ΔΤ的采樣。另外應當注意，當ΔΤΧ (N-I) =T時，一個周期的最后一個采樣點恰好與緊鄰的下一周期的第一個采樣點重合。為了便于計算，通常將間隔ΔT設置為大大小于觸發(fā)信號周期T的數(shù)值。現(xiàn)在參見圖4來說明如何在作為觸發(fā)信號的方波周期期間選擇多個觸發(fā)點。圖4 示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的、在觸發(fā)信號的一個周期期間選取多個觸發(fā)點的方法的流程圖400。在步驟S402中，首先判斷Ν(Ν為正整數(shù))是否大于等于1，如果N等于 1，則在觸發(fā)信號的方波的一個周期內(nèi)僅選擇一個觸發(fā)點。當N大于1時，則表示在觸發(fā)信號的方波的一個周期內(nèi)選擇多個觸發(fā)點。在步驟S404中，響應于接收到曲軸轉(zhuǎn)角下降沿，設置計數(shù)器值=N-I0繼而在步驟S406中，執(zhí)行采樣并且設置計數(shù)器的值減1，之后在步驟S408中啟動超時時間為ΔΤ的定時器，以便在經(jīng)過△ T之后觸發(fā)進行下一次采樣。在步驟S410中，判斷此時計數(shù)器的值是否大于0，如果大于0則操作返回步驟S406以觸發(fā)下一次采樣；否則操作結束。通過圖4所示的流程，可以實現(xiàn)在在觸發(fā)信號周期期間選取多個觸發(fā)點的方法。應當注意，圖4所示的方法假定N和Δ T的數(shù)值與觸發(fā)信號的周期T之間滿足公式1，當未知N、ΔΤ和T的關系是否滿足公式1時，還可以設置其他的停止條件，例如，在方波信號的周期內(nèi)產(chǎn)生了預定數(shù)量N個觸發(fā)點、或者方波信號的周期結束時，停止操作。下面參見圖5和圖6并對比圖2來敘述根據(jù)本發(fā)明實施方式的方法相對于現(xiàn)有技術的優(yōu)勢。圖5示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角進行采樣的軌壓信號的曲線圖500。圖5示出了 2個軌壓波動周期的軌壓信號，其中曲線510對應于曲軸轉(zhuǎn)角信號，而采樣點520是在曲軸轉(zhuǎn)過特定轉(zhuǎn)角時獲得的多個采樣點。從圖5中可見，曲軸轉(zhuǎn)角信號510的曲線的周期均勻分布，盡管由多個采樣點連接而成的軌壓曲線530也存在位于波峰附近的軌壓平穩(wěn)區(qū)和波谷附近的軌壓波動區(qū)，然而該曲線530相對于圖2中濾波后的軌壓230所示的曲線要平滑得多。圖5中的采樣點520也即由圖3中步驟S304所獲得的采樣信號，在后續(xù)操作中， 還需要選擇軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的特征采樣點，并將特征采樣點濾波得出最終測量結果?，F(xiàn)在參考圖6詳細說明這一過程。圖6示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角進行采樣和濾波的軌壓信號的曲線圖600。圖6示出了 8個軌壓波動周期，其中曲線610示出了實際測量的軌壓曲線，以“*”表示的多個點620是選擇得出的特征采樣點，以黑色圓點表示的多個點630是特征采樣點的濾波值，而曲線640表示濾波后的軌壓曲線。從圖6中可見，濾波后的軌壓曲線640是一條較為平滑的曲線，其中已經(jīng)剔除了位于軌壓波動區(qū)內(nèi)的噪聲采樣點。因而，如圖6中所示的結果可以更為準確地表示高壓共軌系統(tǒng)中的有效軌壓。通過對比圖2可知，同樣的軌壓波動經(jīng)不同的處理方法最后得到的結果有很大的差異，本發(fā)明的基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法得出的軌壓波動明顯小于基于時間采樣的軌壓波動，而且無論轉(zhuǎn)速如何變化均可得到較為理想的濾波結果。這可以為后續(xù)的軌壓PID控制提供更加精確的輸入數(shù)據(jù)。圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的裝置的框圖700。如圖7所示，該裝置包括輸入軌壓形成器710，用于將實時測量的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓；采樣信號形成器720，用于在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號；特征采樣點選擇器730，用于選擇位于高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的采樣信號作為軌壓的特征采樣點；軌壓信號生成器740，用于對特征采樣點進行濾波以生成軌壓的測量值。并且輸入軌壓形成器710、采樣信號形成器720、特征采樣點選擇器730和軌壓信號生成器740依次連接。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中采樣信號形成器720還可以包括觸發(fā)信號生成器722，用于將曲軸轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為周期性地觸發(fā)對輸入軌壓進行采樣的觸發(fā)信號；采樣器724，用于響應于觸發(fā)信號中的各觸發(fā)點來對輸入軌壓進行采樣；以及觸發(fā)點生成器 726，用于在方波信號的一個周期內(nèi)設置至少一個觸發(fā)點。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，還可以包括軌壓平穩(wěn)區(qū)選擇器750，用于選擇曲軸轉(zhuǎn)角到達上止點前35-10度內(nèi)的區(qū)域作為高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓平穩(wěn)區(qū)，并且該軌壓平穩(wěn)區(qū)選擇器750連接至特征采樣點選擇器730。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中觸發(fā)信號是方波信號。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中觸發(fā)點是以下中的至少一個方波信號的上升沿、方波信號的下降沿。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，其中所示觸發(fā)點生成器包括啟動器，用于在方波信號的周期開始時設置定時器；中斷生成器，用于定時器以預定時間間隔產(chǎn)生中斷以生成觸發(fā)點，直到在方波信號的周期內(nèi)產(chǎn)生了預定數(shù)量的觸發(fā)點、或者方波信號的周期結束為止。圖8示意性示出了根據(jù)本發(fā)明一個實施方式的基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的裝置的具體實現(xiàn)細節(jié)800。如圖8所示，實時壓力傳感器802用于實時測量高壓共軌系統(tǒng)的實際軌壓，第一濾波器804用于將來自實時壓力傳感器802的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓806，轉(zhuǎn)換模塊814將原始曲軸信號812轉(zhuǎn)換為方波信號816，A/D轉(zhuǎn)換器808接收來自第一濾波器804的輸入軌壓806，并且接收來自轉(zhuǎn)換模塊814的方波信號816作為觸發(fā)，將基于方波816采樣的采樣數(shù)據(jù)輸入緩存器810，均值器820將來自緩存器810的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為采樣信號，選擇器8M基于特定的曲軸轉(zhuǎn)角生成中斷，并選擇位于高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的采樣信號作為軌壓的特征采樣點，并且第二濾波器擬6對來自選擇器824的軌壓的特征采樣點進行濾波，以生成軌壓的測量值828。根據(jù)本發(fā)明的一個實施方式，還可以包括計數(shù)器818，連接至轉(zhuǎn)換模塊814，用于接收來自轉(zhuǎn)換模塊814的方波信號816 ；在所述方波信號816的一個周期內(nèi)產(chǎn)生多個采樣觸發(fā)點；將基于所述多個采樣觸發(fā)點而采樣的采樣信號輸入緩存器810。盡管圖8中詳細示出了一種在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的裝置的具體實現(xiàn)細節(jié)，應當注意，該示出僅僅是本發(fā)明的一個具體實施方式
，還可以采用其他的設備、裝置、模塊、組件、電路等來實現(xiàn)本發(fā)明的其他實施方式。應當注意，術語“連接”、“耦合”或其任何變體的意思是兩個或更多元件之間直接的或間接的任何連接或耦合，并且可以涵蓋“連接”或“耦合”在一起的兩個元件之間存在一個或多個中間元件的情況。元件之間的耦合或連接可以是物理的、邏輯的或其組合。如在此使用的，通過使用一個或多個導線、線纜和/或印刷電路連接，以及通過使用電磁能(諸如， 具有作為非限制性但不窮舉性示例的無線電頻率區(qū)域中的、微波區(qū)域中的和光(可見和不可見二者)區(qū)域中的波長的電磁能)，可以將兩個元件視為“連接”或“耦合”在一起。
本發(fā)明可以采取硬件實施方式、軟件實施方式或既包含硬件組件又包含軟件組件的實施方式的形式。在優(yōu)選實施方式中，本發(fā)明實現(xiàn)為軟件，其包括但不限于固件、駐留軟件、微代碼等。 受益于前述描述和相關聯(lián)附圖中呈現(xiàn)的教導，本發(fā)明實施方式領域技術人員可以想到本發(fā)明的其他實施方式和很多改進。因此，應當理解，本發(fā)明的實施方式并不限于公開的特定實施方式，并且修改和其他實施方式意在包括到所附權利要求的范圍內(nèi)。而且，盡管上文描述和關聯(lián)服務在元素和/或功能的某些示例性組合的上下文中描述了示例性實施方式，但是應當理解，在不脫離所附權利要求范圍的前提下，備選實施方式可以提供元素和 /或功能的不同組合。就這一點，例如，能夠想到上文顯式描述的元素和/或功能的不同組合，并且記載在所附權利要求的某些中。盡管在此使用了特定術語，但是僅在通用描述方面使用這些術語，而不是用于限制。
權利要求
1.一種在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法，包括將實時測量的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓；在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對所述輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號；選擇位于所述高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的所述采樣信號作為所述軌壓的特征采樣點；對所述特征采樣點進行濾波以生成所述軌壓的測量值。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓平穩(wěn)區(qū)對應于所述曲軸轉(zhuǎn)角到達上止點前35-10度內(nèi)的區(qū)域。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其中在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對所述輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號包括將曲軸轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為周期性地觸發(fā)對所述輸入軌壓進行采樣的觸發(fā)信號；響應于所述觸發(fā)信號中的各觸發(fā)點來對所述輸入軌壓進行采樣。
4.根據(jù)權利要求3所述的方法，其中所述觸發(fā)信號是方波信號。
5.根據(jù)權利要求4所述的方法，在所述方波信號的一個周期內(nèi)設置至少一個觸發(fā)點。
6.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中所述觸發(fā)點是以下中的至少一個所述方波信號的上升沿、所述方波信號的下降沿。
7.根據(jù)權利要求5所述的方法，其中在所述方波信號的一個周期內(nèi)設置至少一個觸發(fā)點包括在所述方波信號的所述周期開始時設置定時器；所述定時器以預定時間間隔產(chǎn)生中斷以生成觸發(fā)點，直到在所述方波信號的所述周期內(nèi)產(chǎn)生了預定數(shù)量的觸發(fā)點、或者所述方波信號的所述周期結束為止。
8.一種在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的裝置，包括輸入軌壓形成器，用于將實時測量的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓；采樣信號形成器，用于在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對所述輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號；特征采樣點選擇器，用于選擇位于所述高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的所述采樣信號作為所述軌壓的特征采樣點；軌壓信號生成器，用于對所述特征采樣點進行濾波以生成所述軌壓的測量值。
9.根據(jù)權利要求8所述的裝置，還包括軌壓平穩(wěn)區(qū)選擇器，用于選擇所述曲軸轉(zhuǎn)角到達上止點前35-10度內(nèi)的區(qū)域作為所述高壓共軌系統(tǒng)中的軌壓平穩(wěn)區(qū)。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的裝置，其中所述采樣信號形成器包括觸發(fā)信號生成器，用于將曲軸轉(zhuǎn)角信號轉(zhuǎn)換為周期性地觸發(fā)對所述輸入軌壓進行采樣的觸發(fā)信號；采樣器，用于響應于所述觸發(fā)信號中的各觸發(fā)點來對所述輸入軌壓進行采樣。
11.根據(jù)權利要求10所述的裝置，其中所述觸發(fā)信號是方波信號。
12.根據(jù)權利要求11所述的裝置，其中所述采樣信號形成器還包括觸發(fā)點生成器，用于在所述方波信號的一個周期內(nèi)設置至少一個觸發(fā)點。
13.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其中所述觸發(fā)點是以下中的至少一個所述方波信號的上升沿、所述方波信號的下降沿。
14.根據(jù)權利要求12所述的裝置，其中所述觸發(fā)點生成器包括 啟動器，用于在所述方波信號的所述周期開始時設置定時器；中斷生成器，用于所述定時器以預定時間間隔產(chǎn)生中斷以生成觸發(fā)點，直到在所述方波信號的所述周期內(nèi)產(chǎn)生了預定數(shù)量的觸發(fā)點、或者所述方波信號的所述周期結束為止。
15.一種在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的裝置(800)，包括 實時壓力傳感器(802)，用于實時測量高壓共軌系統(tǒng)的實際軌壓；第一濾波器(804)，用于將來自實時壓力傳感器(802)的實際軌壓進行濾波，以形成輸入軌壓(806)；轉(zhuǎn)換模塊(814)，用于將原始曲軸信號(812)轉(zhuǎn)換為方波信號(816)； A/D轉(zhuǎn)換器，用于收來自第一濾波器(804)的輸入軌壓(806)；并且用于接收來自轉(zhuǎn)換模塊(814)的方波信號(816)作為觸發(fā)，將基于方波(816)采樣的采樣信號輸入緩存器(810)，均值器(820)，用于將來自緩存器(810)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為采樣信號，選擇器(擬4)，用于基于特定的曲軸轉(zhuǎn)角信號(822)生成中斷，并選擇位于所述高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的所述采樣信號作為所述軌壓的特征采樣點，以及第二濾波器(擬6)，用于對來自選擇器(824)的軌壓的特征采樣點進行濾波，以生成所述軌壓的測量值(828)。
16.根據(jù)權利要求15所述的裝置，還包括計數(shù)器(818)，用于接收來自轉(zhuǎn)換模塊(814)的方波信號(816)，并在所述方波信號 (816)的一個周期內(nèi)產(chǎn)生多個采樣觸發(fā)點；采樣信號輸入緩存器(810)，用于將基于所述多個采樣觸發(fā)點而采樣。
全文摘要
本發(fā)明涉及在高壓共軌系統(tǒng)中基于曲軸轉(zhuǎn)角來測量軌壓的方法和裝置。該方法包括將實時測量的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓；在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號；選擇位于高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的采樣信號作為軌壓的特征采樣點；對特征采樣點進行濾波以生成軌壓的測量值。該裝置包括輸入軌壓形成器，用于將實時測量的實際軌壓進行濾波以形成輸入軌壓；采樣信號形成器，用于在預定義的曲軸轉(zhuǎn)角間隔對輸入軌壓進行采樣以形成采樣信號；特征采樣點選擇器，用于選擇位于高壓共軌系統(tǒng)的軌壓平穩(wěn)區(qū)內(nèi)的采樣信號作為軌壓的特征采樣點；軌壓信號生成器，用于對特征采樣點進行濾波以生成軌壓的測量值。
文檔編號F02M65/00GK102182602SQ20111003550
公開日2011年9月14日 申請日期2011年2月1日 優(yōu)先權日2011年2月1日
發(fā)明者劉興義, 李大明, 桑海浪, 王秀雷, 聶文平 申請人:濰柴動力股份有限公司