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用于监测内燃机中的促动器的操作的方法.pdf

  • 上传人:000****221
  • 文档编号:390910
  • 上传时间:2018-02-13
  • 格式:PDF
  • 页数:12
  • 大小:541.40KB
  • 摘要
    申请专利号:

    CN200910138114.1

    申请日:

    2009.04.30

    公开号:

    CN101571078A

    公开日:

    2009.11.04

    当前法律状态:

    撤回

    有效性:

    无权

    法律详情:

    发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F02D 41/22公开日:20091104|||公开

    IPC分类号:

    F02D41/22

    主分类号:

    F02D41/22

    申请人:

    GM全球科技运作股份有限公司

    发明人:

    里卡多·格拉格利亚; 尼古拉·蒂蒙辛; 阿方索·阿维格利亚诺

    地址:

    美国密歇根州

    优先权:

    2008.5.3 EP 08008388.4

    专利代理机构:

    北京市柳沈律师事务所

    代理人:

    侯 宇

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    内容摘要

    一种用于监测具有相关联的电子控制单元(ECU)的内燃机(1)的促动器(2)的操作的方法,该促动器(2)包括位置传感器(3)和嵌入的电子电路(18),其安置的以提供表示促动器故障的数字诊断信息(106,d12-d15;210)和表示由传感器(3)检测到的位置的位置信息。所述方法的特征在于:通过嵌入的电子电路(18)产生数字数据包(DP),该数字数据包(DP)包括:至少一个第一位(102,110;208),其表示促动器操作状态;第一个多位(106,d0-d11;204,206),其表示由传感器(3)检测到的位置;以及第二个多位(108;214),其用于错误检查。所述方法还包括通过电子控制单元(ECU)采集和检查数字数据包(DP)的步骤。

    权利要求书

    1.  一种用于监测具有相关联的电子控制单元(ECU)的内燃机(1)的促动器(2)的操作的方法,所述促动器(2)包括位置传感器(3)和嵌入的电子电路(18),该嵌入的电子电路设置成提供表示促动器故障的数字诊断信息(106,d12-d15;210)和表示由所述传感器(3)检测到的位置的位置信息;所述方法的特征在于:
    通过所述嵌入的电子电路(18)产生数字数据包(DP),该数字数据包(DP)包括:
    至少一个第一位(102,110;208),其表示促动器操作状态;
    第一个多位(106,d0-d11;204,206),其表示由所述传感器(3)检测到的位置;以及
    第二个多位(108;214),其用于错误校验;以及
    通过所述电子控制单元(ECU)采集和检查所述数字数据包(DP)。

    2.
      如权利要求1所述的方法,其中,嵌入在所述促动器(2)中的所述电子电路(18)产生串行信息性消息(M),该消息包括表示所述促动器(2)的操作状态的N位的第一组(114,116),其中N是大于1的整数,所述电子电路(18)产生N个连续的数字数据包(DP),该数据包(DP)的每个包括一个信息位(110),其设置为等于所述串行信息性消息(M)的所述第一位组(114,116)的相应位。

    3.
      如权利要求2所述的方法,其中,嵌入在所述促动器(2)中的所述电子电路(18)产生串行信息性消息(M),其中所述第一位组(114,116)包括:
    Q位的第一区(114),其表明所述促动器(2)是否正确工作,其中,Q是小于N的整数;以及
    R位的第二区(116),其表示预定的促动器操作状态码,其中R等于N和Q之间的差。

    4.
      如权利要求2或者3所述的方法,其中,嵌入在所述促动器(2)中的所述电子电路(18)产生串行信息性消息(M),该消息(M)还包括P位的第二组(118)用于错误校验,其中P是大于1的整数;所述电子电路(18)还产生P个连续的数字数据包(DP),该数据包(DP)的每一个包括一个信息位(110),该信息位(110)设置为等于串行信息性消息(M)的第二位组(118)的相应的位。

    说明书

    用于监测内燃机中的促动器的操作的方法
    技术领域
    本发明涉及用于监测具有相关联的电子控制单元(ECU)的内燃机中的促动器的操作的方法,所述促动器包括位置传感器和嵌入的电子电路,其设置成提供表示促动器故障的数字诊断信息和表示由所述传感器检测到的位置的位置信息。
    背景技术
    在传统的内燃机中有多个“智能”促动器,也就是包括促动器和嵌入的电子电路的装置:作为一项来自发动机的电子控制单元(ECU)的主控制器的控制信号的功能,促动器通过嵌入的电子电路进行控制。所述促动器的例子是涡旋控制阀、EGR阀和节流阀。这些智能促动器通常具有目标位置作为来自ECU的控制输入信号。嵌入的电子电路通常提供不同的反馈信号到ECU。该反馈信号包括关于促动器状态的诊断信息和通过布置在促动器内部的位置传感器测量的当前位置值二者。
    因此,智能促动器装置需要将两个信息发回给ECU:诊断信息和位置反馈。
    在图3中图示出传统的布置方式,包括发动机模块1,其设置有促动器2并通过电力配送线6和接地配送线8(系统接地)连接到电源4(电池)。电子控制单元ECU10通过各自的电力配送线12和接地配送线14也连接到电源。信号在ECU10和促动器2之间通过线路16进行交换。
    在图4中示出图3的电连接的等效电路图。促动器2包括嵌入的电子电路18,其通过信号连接件22连接到ECU10的微处理器20,信号连接件22代表线路16,信号通过该线路16在ECU10和促动器2之间进行交换。第一电阻器R1和第二电阻器R2分别代表发动机模块1和ECU10的接地配送线8和14。
    来自智能促动器的诊断信息是表示不同的装置故障的代码。该信息通常编码为数字信号;用于该信号的可能的编码技术包括频率调制、PWM调制以及其它。该方案需要专门的引脚(pin)并占用ECU10中的数字输入。
    上述现有技术的主要缺点如下:
    可能的不同故障数量受到ECU10的解码能力的限制,因此不可能具有对促动器2内部发生的情况的详细描述;
    只有故障状态可以以信号形式发送到ECU10,而这不可能使得ECU10知道在促动器2的正常操作情形期间的内部状态;
    数字信号涉及系统接地:促动器2内部的嵌入的电子电路18机械地接地到发动机模块1。发动机模块1和系统接地配送线8之间的连接,优选地在电池或者底盘上,通过电缆提供,该电缆也为需要高电流的系统,例如发动机启动器、电热塞、发电机等提供接地回路。这些高电流能够致使电缆两侧的明显的电压降,从而导致促动器2的接地配送线8和ECU10的接地配送线14之间的电压漂移。这些接地漂移对于模拟信号是不可接受的,因此需要单独的接地基准线。
    由“智能”促动器提供的位置反馈信号通常以模拟信号进行传输。这种方案在ECU中需要三个专用引脚,因为模拟输入需要专门的供电和接地回路以避免电压漂移问题。
    这样,上述数据传输方法需要四个引脚,也就是,一个引脚用于数字诊断信息,上述三个引脚用于位置反馈信号,从而占用ECU10中的一个数字输入和一个模拟输入以传输单个促动器的所有信息。
    用于汽车应用的ECU的复杂性正不断提高,从而导致需要的模拟输入的数量增长,而微处理器中的可用模拟输入通道却受到限制。
    发明内容
    鉴于上述情况,本发明的一个目的是提供用于监测智能促动器的改进的方法,其允许限制发动机的ECU所需要的缆线和模拟输入的数量。
    该目的以及其它目的通过根据本发明的一种用于监测具有相关联的电子控制单元(ECU)的内燃机的促动器的操作的方法,所述促动器包括位置传感器和嵌入的电子电路,其安置的以提供表示促动器故障的数字诊断信息和表示由所述传感器检测到的位置的位置信息;所述方法的特征在于:通过所述嵌入的电子电路产生数字数据包(DP),该数字数据包包括:至少一个第一位,其表示促动器操作状态;第一个多位,其表示由所述传感器检测到的位置;以及第二个多位,其用于错误检查;以及通过所述电子控制单元(ECU)采集和检查所述数字数据包(DP)。
    其中,嵌入在所述促动器中的所述电子电路产生串行信息性信息(M),该信息包括表示所述促动器(2)的操作状态的N位的第一组,其中N是大于1的整数,所述电子电路产生N个连续的数字数据包(DP),该数据包(DP)的每个包括一个信息位,其设置为等于所述串行信息性信息(M)的所述第一位组的相应位。
    其中,嵌入在所述促动器中的所述电子电路产生串行信息性信息(M),其中所述第一位组包括:Q位的第一区,其表明所述促动器是否正确工作,其中,Q是小于N的整数;以及R位的第二区,其表示预定的促动器操作状态码,其中R等于N和Q的差。
    其中,嵌入在所述促动器中的所述电子电路产生串行信息性信息(M),该信息(M)还包括P位的第二组用于错误检查,其中P是大于1的整数;所述电子电路还产生P个连续的数字数据包(DP),该数据包(DP)的每一个包括一个信息位,该信息位设置为等于串行信息性信息(M)的第二位组的相应的位。
    附图说明
    本发明的其它特征和优点将从下面的参照附图的描述变得明显,这些描述仅仅通过非限定性的例子提供,其中:
    图1示出用于根据本发明的方法的数据包的例子;
    图2示出用于根据本发明的方法的第二实施方式的数据包的例子;
    图3,其已经描述过,是表示现有技术的发动机电连接的框图;以及
    图4是图3的电连接的等效电路图。
    具体实施方式
    本发明可应用来检测促动器2中的故障,促动器2包括位置传感器3和嵌入的电子电路18。位置传感器3检测促动器的位置,例如,涡旋或者EGR阀的打开位置。简要地,根据本发明的方法是基于数字信号的使用,与模拟信号相比数字信号对接地漂移公差更大。
    SAE论文J2716描述用于单向通信的一般协议,其专门设计用于汽车应用,称作SENT(单边半字节传输(Single Edge Nibble Transmission))。该协议在2007年4月公开作为标准。该协议是用于限定特定应用实施方式的基础;在提及的SAE论文的附录A中报告了SENT协议的应用特定实施方式的数个例子。
    在本发明中,提出基于SENT协议的特定实现方式的数据传输方法,以实现数据和诊断信息二者的同时传输。
    SENT协议是单向不同步数据传输方法,最多能够每秒发送1,000个数据包。促动器向ECU发送数据包,ECU读取该数据包并理解促动器的操作情形。
    在图1中示出这样的一个包DP的例子。56时钟滴答的第一脉冲100用于包DP的时钟校准和同步,然后两个引导位102和104(s1,s2)空出来用于特定应用。然后,有六个半字节(nibble)106(24位,从d0到d23),其表示不同数据,最后,有四个位108,其用于错误校验(crc)。两个中间位110和112用于串行消息的传输;位110是一个消息位,如在此下面公开的,位112是停止位。
    在图1中,M表示分别由从id0到id3的四个位和从msg0到msg7的八个位构成的两个区114和116加上以及由四个位构成的用于错误校验(crc)的错误区118构成的串行信息性消息。
    作为一个整体,串行消息M由十六位构成。如果整个串行信息性消息M通过许多数据包DP进行传输,特别是通过利用中间位110,那么需要十六个数据包来完成整个串行消息M的传输,从而实现大约每秒62个消息的最小传输数据率(考虑每秒1000位的比特率)。
    根据本发明,引导位102(s1)用于表明促动器操作状态,也就是促动器是否正确工作。优选地,当促动器正确工作时位102设置在0,而当检测到促动器中的故障时,其设置在1。引导位104(s2)用于表明位置传感器的状态,也就是促动器的位置传感器是否正确工作,特别地,当位置传感器正确工作时,其设置在0,而当检测到位置传感器中的故障时,其设置在1。
    串行消息M的第一区114,也就是从id0到id3的四位,用于表明促动器是否正确工作,特别地,在正常的促动器操作期间其设置在0,而当有故障情形时其设置在1,如表1所示。该信息与来自引导位102(s1)的相同:差异在于位102(s1)每毫秒刷新一次,而串行消息M刷新得更慢。需要重复促动器状态以归类由串行消息传输的数据。
    表1

      第一区114  描述  0  正常工作状态  1  故障状态

    串行消息M的第二区116,也就是从msg0到msg7的八位用于报告促动器的状态码。表2示出一个例子。
    表2

    “清除工作”和“学习工作”代表其中促动器执行清除程序或者学习程序的情形。
    数据包DP的六个半字节106的组中的前三个半字节,也就是从d0到d11的十二位,用于传输由位置传感器检测到的位置。
    当存在故障时,数据包DP的六个半字节106的组中的第四个半字节,也就是从d12到d15的四个字节,用于传输故障码。优选地,当促动器正确工作时,促动器嵌入的电子电路传输0。当促动器不正确工作时,从预定故障表取出的故障码被传输。故障表的生成考虑到了分配给每个故障的优先级;如果在给定时间段里存在多个故障,仅最高优先级的一个被传输。
    表3提供一个例子。不同故障根据其优先级排序,从最高的一个到最低的一个。
    表3
      故障码  故障描述  0  没有故障  1  供电电压不正确  2  促动器损坏  3  促动器卡在打开位置  4  促动器卡在闭合位置  5  促动器卡在中间位置  6  错误的控制信号  7  位置跟踪错误

    数据包DP的六个半字节106的组中的第五和第六个半字节,也就是,从d16到d23的位,并不使用以用于将来之需。
    建议的方法具有许多优点:
    -仅需要三根线,如同SENT通信通道所需的,而不是如同两个单独的信号(一个数字信号和一个模拟信号)将需要的四根;
    -仅需要一个数字输入,消除了对一个模拟输入的需要;
    -协议允许具有高精度和采样率的数字编码的位置信息的传输;
    -还有用于限定许多故障情形的空间,远远超过先前使用的传输方法;
    -该传输关于传输错误是稳定的,因为在每个传输的包中使用crc码,如同基本的SENT限定所需要的;
    -可能单独传输装置故障和状态;
    -通过使用SENT通信通道,将避免由于接地漂移所致的在诊断反馈上的将来可能的问题;
    -为了完成本方法,给位于促动器内部的嵌入的电子电路增加一些功能就足够了。
    上面公开的方法还可应用到LIN协议。这是一个双向协议,其中ECU向促动器发送“信息头”包,也就是数据请求信号,通过该数据请求信号ECU要求促动器通过回发包含表示促动器自身的操作情形的数据的“消息响应”包而进行响应。在LIN协议中,可以有多达8个信息字节用于单个“消息响应”包,但是仅实际使用的字节被传输。SAE论文J2602指定所述字节的结构和内容。
    在图2中示出这样的一个“消息响应”包的例子。第一字节200用于控制ECU和促动器之间的链接状态;然后,七个数据字节202可用于传输数据、信息等。校验和字节214最后用于错误校验。
    根据本发明,七个数据字节202的仅三个包含关于促动器的数据:第一字节204和第二字节206包含由促动器的位置传感器检测到的位置,第三字节210的前四位208包含状态码,而第三字节210的最后四位212包含故障码。
    因此,根据本发明,仅传输了字节200,204,206和210,显然再加上校验和字节214。
    表4和5提供一个例子。不同的故障根据其优先级被排序,从最高的到最低的。
    表4
      故障码  状态描述  0  正常工作状态  1  清除程序工作  2  学习程序工作  3  过热关闭  4-15  保留以将来使用

    表5
      故障码  故障描述  0  没有故障  1  供应电压不正确  2  促动器损坏  3  促动器卡在打开位置  4  促动器卡在关闭位置  5  促动器杆卡在中间位置  6  错误的控制信号  7  位置跟踪错误

      8-15  保留以将来使用

    显然,本发明的原理仍相同,实施方式及生产的细节可以从已经仅通过非限定性例子进行描述和示出的情形进行相当的变化,但其并不超出本发明的保护范围。

    关 键  词:
    用于 监测 内燃机 中的 促动 操作 方法
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