高压共轨柴油机曲轴信号倍频研究.docVIP

高压共轨柴油机曲轴信号倍频研究 杨骐菲，申立中，王贵勇，田飞，赵应兵 （昆明理工大学 云南省内燃机重点实验室，昆明 650224） 【摘要】：为了获取发动机高精度位置信息，实现更为精确的喷油正时控制，本研究利用微处理器TC1796丰富的硬件资源，倍频曲轴方波信号并进行倍频后误差分析。工作依托TC1796开发板，经过相应的硬件配置和软件编写，获得了高精度的曲轴倍频信号。利用此信号，在4缸4冲程高压共轨柴油机YN30CR上组织喷油正时控制，结果大大提高了控制精度，验证了此倍频方法可靠性和稳定性。 关键词：柴油机 微处理器 曲轴 倍频 误差分析 中图分类号： 文献标识码： Study of High Pressure Common Rail Diesel Crank Sensor Signal Frequency Multiplier YANG Qifei, SHEN Lizhong，WANG Guiyong，TIAN Fei,ZHAO YingBing （Yunnan key Laboratory of IC Engine，Kunming University of Science and Technology，kunming 650224，China） [Abstract] Key words:0引言 电控燃油喷射系统是高压共轨柴油机的核心部件，电子控制单元（ECU）不仅需要快速准确地获取发动机相位，而且需要精确组织燃油喷射。曲轴方波信号是燃油喷射正时控制的基准，从曲轴信号获得更详细更精确的角度信息是控制所期望的。 本文根据TC1796单片机的硬件资源设计了高精度倍频曲轴方波信号的方法，并从倍频后的曲轴方波信号获得了丰富的发动机角度信息，实现了更为精确的喷油正时控制。 1.硬件介绍 1.1 TC1796微处理器简介 Infineon公司的TriCore 1796是一款32位高时钟频率的单片机。中央处理器和片上外围设备的工作频率相互独立，中央处理器最高工作频率达150MHz，片上外围设备最高工作频率达75MHz，是业界普遍看好的高端车用单片机。TC1796资源丰富，中央处理器模块包括中央处理器（CPU）、程序存储接口（PMI）、程序存储单元（PMU）、数据存储接口（DMI）和数据存储单元（DMU），片上外围设备包括32路模拟通道的模数转换器（ADC）、4路模拟通道的快速模数转换器（FADC）、外围控制处理器（PCP）、同步/异步串行接口（ASC）、高速同步串行接口（SSC）、微第二通道（MSC）和通用定时器阵列(GPTA)、片上调试支持等等。其中断资源也极其丰富，具有181个中断请求节点，256个中断优先级别，CPU或PCP均可为中断请求提供服务。127个独立编程的通用I/O端口。 1.2 GPTA模块的描述 通用定时器阵列（GPTA）具有一系列高速数字信号处理硬件模块，提供一套完善的定时、比较和捕获功能，可灵活地组合成信号测量单元和信号产生单元。信号倍频主要使用GPTA时钟产生单元（CGU）中的占空比测量单元（DCM）及数字锁相环单元（PLL）。 时钟产生单元可将输入信号进行滤波、定时、捕获、比较，并进一步通过数字锁相环等模块进行处理，然后通过信号产生单元将信号输出。时钟产生单元由六个滤波分频单元（FPC）、两个鉴相逻辑（）(Digital PLL)和一个时钟分配单元（CDU）构成，它们之间的信号传递关系如图1所示。 图1 时钟产生单元信号传递关系 占空比测量单元（DCM），包括一个24位定时器、一个24位捕获寄存器CAV、一个24位捕获/比较寄存器COV、一个24位比较器和DCM控制单元，能提供信号测量及丢失脉冲检测、重建功能，利用其功能可以直接测量曲轴方波信号周期及高电平低电平持续时间。 数字锁相环单元（PLL），包括一个4通道的输入多路复用器、一个16位的定时器、一个16位的阶寄存器STP、一个24位重载寄存器REV、一个24位加法器、一个24位多路复用器、一个25位增量DTR和PLL控制单元，能在输入信号周期内产生可编程数目的GPTA时钟脉冲，进而将输入信号倍频。 2 曲轴信号 本研究的试验对象为4缸4冲程高压共轨柴油机YN30CR，其曲轴信号盘边缘均匀布置60个齿，仅留相邻的一对齿不凿开，称它们为缺齿。则曲轴信号为60-2齿，正常齿产生方波的曲轴转角为6(，缺齿产生方波的曲轴转角为18(。缺齿后的第一齿经过108(曲轴转角到达压缩上止点，TDC1或TDC4。曲轴信号盘见图2，曲轴方波信号见图3。 图2 曲轴信号盘图3 曲轴信号3 倍频 3.1 硬件及软件设置 曲轴方波信号通过I/O口输入GPTA模块，将FPC和PDL单元设置运行在自由流入模式（feed-through模式）,信号就