CN103511095A - 一种内燃机转速信号的采集***及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内燃机转速信号的采集***及方法，包括：多个ECU；第一级ECU采集磁电转速信号，将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第二级ECU；第二级ECU将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第三级ECU；第三级ECU以此类推。在ECU的内部实现了磁电转速信号转换为霍尔转速信号，这样省去了额外开发专用的转速处理电路的费用。可以连接的ECU个数不受专用转速处理电路的引脚的限制，在不考虑信号传输延时的情况下，有无数多个ECU同时接收转速信号，保证多个ECU同时计算喷油时刻的一致性。

Description

一种内燃机转速信号的采集***及方法

技术领域

本发明涉及内燃机控制技术领域，特别涉及一种内燃机转速信号的采集***及方法。

背景技术

在电控发动机控制中，转速信号是最重要的输入信号，因为所有发动机的重要功能都是基于精确的转速信号进行实现的。例如，通过采集发动机的转速信号来控制精度极高的喷射时刻。

目前，在大功率多缸高压共轨电控内燃机中，特别是超过六缸的内燃机中，例如大型发电设备和轮船等，需要的ECU已经不止一块，往往至少需要两块ECU来控制多缸从而完成喷射的控制。这样，每块ECU均需要采集转速信号来进行喷射时刻的控制，并且要保证多块ECU同时采集到转速信号，保证喷射控制的一致性。

但是目前的发动机转速传感器仅有一路输出信号，仅能输出给一块ECU转速信号，不能同时给多块ECU提供转速信号。这是由于作为转速传感器的磁电传感器的特性造成的。因为，发动机在低转速时磁电传感器输出的信号幅值较低，若直接用线束分别传输到每块ECU，线束会造成转速信号的衰减，影响转速信号的强度，造成内燃机冷启动等功能不正常。

如果采用CAN总线的方式来传输发动机的转速信号，受到CAN总线本身传输速率的限制（最高为1MHz），不能满足喷射控制的实时性，造成喷射时刻不正确。

现有技术中为了解决以上问题，提供了一种多块ECU并联接收转速信号的方法。参见图1，该图为现有技术中提供的多块ECU采集内燃机转速的***示意图。

图1所示的***额外增加了一块转速处理电路100，这样通过转速处理电路100给每一块ECU提供转速信号。

从图1中可以看出，多块ECU（ECU1、ECU2和ECU3）之间是并联的关系。多块ECU共同完成内燃机200的喷射控制。

但是，这种方式对转速处理电路100的要求比较高，造成整个汽车控制器开发的成本比较高，由于转速处理电路100是独立于ECU的电路，因此，需要单独配备外壳线束等，并且对其可靠性需要进行验证，也不能保证转速处理电路100的寿命与ECU保持一致。。因此，使用专用的控制器大大增加了整个***的成本，并且受到专用控制器的引脚数量的限制，不能扩展无数多个ECU，灵活性较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种内燃机转速信号的采集***及方法，能够实现多块ECU对内燃机转速信号的采集，不限制ECU的数目，并且成本较低。

本发明实施例提供一种内燃机转速信号的采集***，包括：多个ECU；

第一级ECU，用于采集磁电转速信号，将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第二级ECU；

第二级ECU，用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第三级ECU；第三级ECU以此类推。

优选地，所述第一级ECU包括磁电转速信号处理电路和传输驱动电路；

所述磁电转速信号处理电路，用于将磁电传感器发送的正弦形式的磁电转速信号转换为方波形式的霍尔转速信号，将所述方波形式的霍尔转速信号发送给所述传输驱动电路，同时将所述方波形式的霍尔转速信号发送给自身MCU；

所述传输驱动电路，用于将所述方波形式的霍尔转速信号进行驱动放大处理后发送给相邻的第二级ECU。

优选地，所述第二级ECU及其后级ECU均包括霍尔信号接口电路；

所述霍尔信号接口电路，用于接收相邻的前一级ECU发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU，同时将霍尔转速信号发送给相邻的下一级ECU的霍尔信号接口电路。

优选地，每级ECU的结构均相同，均包括磁电转速信号处理电路、传输驱动电路和霍尔信号接口电路；

第一级ECU上的磁电转速信号处理电路，用于将将磁电传感器发送的正弦形式的磁电转速信号转换为方波形式的霍尔转速信号，将所述方波形式的霍尔转速信号发送给所述传输驱动电路，同时将所述方波形式的霍尔转速信号发送给自身MCU；

第一级ECU上的传输驱动电路，用于将所述方波形式的霍尔转速信号进行驱动放大处理后发送给相邻的第二级ECU；

第二级ECU上的霍尔信号接口电路，用于接收第一级ECU上传输驱动电路发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU，同时将霍尔转速信号发送给相邻的第三级ECU的霍尔信号接口电路，第三级ECU上的霍尔信号接口电路与第二级ECU上的霍尔信号接口电路相同，后级ECU以此类推。

优选地，所述传输驱动电路包括：第一放大器、第二放大器、反相器和三极管；

所述磁电转速信号处理电路的输出端连接第一放大器的同相输入端，第一放大器的反相输入端接地；

所述第一放大器的输出端连接第二放大器的同相输入端，第二放大器的同相输入端连接第一放大器的输出端，第二放大器的反相输入端接地；

所述第二放大器的输出端连接反相器的输入端；

所述反相器的输出端连接三极管的基极；

所述三极管的发射极通过电阻连接电源；所述三极管的集电极接地，所述三极管的发射极作为霍尔转速信号的输出端。

本发明实施例还提供一种内燃机转速信号的采集***，包括：多个ECU；

第一级ECU，用于采集磁电转速信号，将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给其他ECU；

其他ECU，用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU。

优选地，第二级ECU及其后级ECU均包括霍尔信号接口电路；

每个所述霍尔信号接口电路，用于接收第一级ECU发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU。

本发明实施例还提供一种内燃机转速信号的采集方法，应用于多个ECU控制内燃机喷射***中，每个ECU上对应设置一个MCU；包括以下步骤：

第一级ECU将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第二级ECU；

第二级ECU用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第三级ECU；第三级ECU以此类推。

优选地，上一级ECU将霍尔转速信号发送给下一级ECU之前，还包括：

将霍尔转速信号进行驱动放大。

本发明实施例还提供一种内燃机转速信号的采集方法，应用于多个ECU控制内燃机喷射***中，每个ECU上对应设置一个MCU；包括以下步骤：

第一级ECU将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送其他ECU；其他ECU将接收的霍尔转速信号发送给自身MCU。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例提供的内燃机转速信号的采集***，在ECU的内部实现了磁电转速信号转换为霍尔转速信号，这样省去了额外开发专用的转速处理电路的费用。例如，外壳、线束和可靠性试验等。并且本发明提供的方案可以连接的ECU个数不受专用转速处理电路的引脚的限制，在不考虑信号传输延时的情况下，可以有无数多个ECU同时接收转速信号，保证了多个ECU同时计算喷油时刻的一致性。因此，本发明提供的方案造成的信号传输延迟很小，估计最大值不会超过2us，以最快转速2200rpm为例，约45us为6°，2us的差距大概是0.28°的曲轴转角。

附图说明

图1是现有技术中提供的多块ECU采集内燃机转速的***示意图；

图2是本发明提供的内燃机转速信号的采集***实施例一示意图；

图3是本发明提供的第一级ECU结构示意图；

图4是本发明提供的第二级ECU结构示意图；

图5是本发明提供的内燃机转速信号的采集***又一实施例示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参见图2，该图为本发明提供的内燃机转速信号的采集***实施例一示意图。

本实施例提供的内燃机转速信号的采集***，包括：多个ECU；本实施例中以三个ECU为例进行介绍，分别是第一级ECU300a、第二级ECU300b和第三级ECU300c；

第一级ECU300a，用于采集磁电转速信号，将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第二级ECU300b；

第二级ECU300b，用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第三级ECU300c；第三级ECU300c以此类推。

需要说明的是，所述第三级ECU300c以此类推指的是如何该采集***包括的ECU有四级ECU，则第三级ECU300c将接收的霍尔转速信号发送给自身MCU的同时，还发送给相邻的第四级ECU，即从第二级ECU开始，后续的ECU与第二级ECU的工作方式相同，在此不再赘述。

第一级ECU300a、第二级ECU300b和第三级ECU300c输出喷射控制信号给内燃机200，控制内燃机200完成喷射。

另外，从图1可以看出，本实施例提供的多个ECU采集转速信号的***中，多个ECU是串联的关系，由第一级ECU获得霍尔转速信号传输给第二级ECU，第二级ECU再传输给第三级ECU。需要说明的是，从第二级ECU开始传输的直接是霍尔转速信号，不需要进行信号的转换和处理。

可以理解的是，本发明实施例中不具体限定ECU的具体个数，最少为两个ECU，也可以多于两个ECU，即ECU的具体数目根据实际的内燃机缸数来决定。

本发明实施例提供的内燃机转速信号的采集***，在ECU的内部实现了磁电转速信号转换为霍尔转速信号，这样省去了额外开发专用转速处理电路的费用。例如，外壳、线束和可靠性试验等。并且本发明提供的方案可以连接的ECU个数不受专用控制器的引脚的限制，在不考虑信号传输延时的情况下，可以有无数多个ECU同时接收转速信号，保证了多个ECU同时计算喷油时刻的一致性。因此，本发明提供的方案造成的信号传输延迟很小，估计最大值不会超过2us，以最快转速2200rpm为例，约45us为6°，2us的差距大概是0.28°的曲轴转角。

参见图3，该图为本发明提供的第一级ECU结构示意图。

本实施例提供的第一级ECU300a包括磁电转速信号处理电路3001和传输驱动电路3002；

所述磁电转速信号处理电路3001a，用于将磁电传感器发送的正弦形式的磁电转速信号转换为方波形式的霍尔转速信号，将所述方波形式的霍尔转速信号发送给所述传输驱动电路3002a，同时将所述方波形式的霍尔转速信号发送给自身MCU3003a；

MCU3003a主要用于通过霍尔转速信号计算出喷射时刻，从而输出喷射控制信号给内燃机，控制内燃机完成喷射控制。

所述传输驱动电路3002a，用于将所述方波形式的霍尔转速信号进行驱动放大处理后发送给相邻的第二级ECU300b。

下面继续结合图3，介绍本实施例提供的一种传输驱动电路的具体结构。

所述传输驱动电路包括：第一放大器A1、第二放大器A2、反相器U和三极管Q；

所述磁电转速信号处理电路3001a的输出端连接第一放大器A1的同相输入端，第一放大器A1的反相输入端接地；

所述第一放大器A1的输出端连接第二放大器A2的同相输入端，第二放大器A2的同相输入端连接第一放大器A1的输出端，第二放大器A2的反相输入端接地；

所述第二放大器A2的输出端连接反相器U的输入端；

所述反相器U的输出端连接三极管Q的基极；

所述三极管Q的发射极通过电阻连接电源；所述三极管Q的集电极接地，所述三极管Q的发射极作为霍尔转速信号的输出端。

需要说明的是，本实施例提供的第一级ECU包括磁电转速信号处理电路3001a和传输驱动电路3002a，而后级ECU不必包括磁电转速信号处理电路和传输驱动电路。下面结合图4介绍本发明提供的第二级ECU以及后续ECU的结构。

参见图4，该图为本发明提供的第二级ECU结构示意图。

图4是在图3的基础上增加了第二级ECU的内部具体结构。

需要说明的是，本实施例提供的第二级ECU与后续的ECU的内部结构完全相同，在此不再赘述，仅是以第二级ECU为例进行介绍。

第二级ECU及其后级ECU均包括霍尔信号接口电路3004b；

所述霍尔信号接口电路3004b，用于接收相邻的前一级ECU发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU3003b，同时将霍尔转速信号发送给相邻的下一级ECU的霍尔信号接口电路。

从图3和图4可以看出，以上实施例提供的采集***中，仅需要第一级ECU设置磁电转速信号处理电路3001a和传输驱动电路3002a，而后续级别的ECU不需要设置这两个模块。但是，后续级别的ECU必须设置霍尔信号接口电路3004b，一方面是为了接收前一级ECU发送的霍尔转速信号，另一方面是将接收的霍尔转速信号发送给后级的ECU。

可以理解的是，为了生成制造的方便和统一，可以设置每级ECU的结构完全相同。此时，每级ECU上均需要设置磁电转速信号处理电路、传输驱动电路和霍尔信号接口电路；

第一级ECU上的磁电转速信号处理电路，用于将将磁电传感器发送的正弦形式的磁电转速信号转换为方波形式的霍尔转速信号，将所述方波形式的霍尔转速信号发送给所述传输驱动电路，同时将所述方波形式的霍尔转速信号发送给自身MCU；

第一级ECU上的传输驱动电路，用于将所述方波形式的霍尔转速信号进行驱动放大处理后发送给相邻的第二级ECU；

第二级ECU上的霍尔信号接口电路，用于接收第一级ECU上传输驱动电路发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU，同时将霍尔转速信号发送给相邻的第三级ECU的霍尔信号接口电路，第三级ECU上的霍尔信号接口电路与第二级ECU上的霍尔信号接口电路相同，后级ECU以此类推。

本实施例中，第一级ECU上的霍尔信号接口电路空置不用，第二级ECU及其后续ECU上的磁电转速信号处理电路和传输驱动电路空置不用。

以上实施例提供的采集***，ECU之间是串联的关系，本发明实施例还提供一种采集***，从第二级ECU开始是并联关系，由第一级ECU采集磁电转速信号后，发送给后级的每一级ECU。

参见图5，该图为本发明提供的内燃机转速信号的采集***又一实施例示意图。

本实施例提供的内燃机转速信号的采集***，包括：多个ECU；

第一级ECU300a，用于采集磁电转速信号，将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给其他ECU；

如图5所示，第一级ECU300a将霍尔转速信号发送给第二级ECU300b以及第三级ECU300c。

其他ECU，用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU。

第二级ECU300b和第三级ECU300c用于将接收的霍尔转速信号发送给自身MCU即可。

本实施例提供的采集***，仅需要在第一级ECU中设置将磁电转速信号转换为霍尔转速信号的功能即可，第二级ECU和第三级ECU仅接收该霍尔转速信号即可，霍尔转速信号的传输仅由第一级ECU来实现。这样简化了第二级ECU以及后续ECU的功能。

需要说明的是，图5提供的第一级ECU的内部结构与图3提供的相同，第二级ECU及其后续ECU的内部结构与图4提供的相同。即，第二级ECU及其后级ECU均包括霍尔信号接口电路；

每个所述霍尔信号接口电路，用于接收第一级ECU发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU。

可以理解的是，为了成产制造的简单统一，也可以使每级ECU的内部结构均相同。

基于以上实施例提供的一种内燃机转速信号采集***，本发明实施例还提供了一种内燃机转速信号的采集方法。

本实施例提供的内燃机转速信号的采集方法，应用于多个ECU控制内燃机喷射***中，每个ECU上对应设置一个MCU；包括以下步骤：

第一级ECU将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第二级ECU；

第二级ECU用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第三级ECU；第三级ECU以此类推。

本发明实施例提供的内燃机转速信号的采集方法，在ECU的内部实现了磁电转速信号转换为霍尔转速信号，这样省去了额外开发专用控制器的费用。例如，外壳、线束和可靠性试验等。并且本发明提供的方案可以连接的ECU个数不受专用控制器的引脚的限制，在不考虑信号传输延时的情况下，可以有无数多个ECU同时接收转速信号，保证了多个ECU同时计算喷油时刻的一致性。因此，本发明提供的方案造成的信号传输延迟很小，估计最大值不会超过2us，以最快转速2200rpm为例，约45us为6°，2us的差距大概是0.28°的曲轴转角。

另外，上一级ECU将霍尔转速信号发送给下一级ECU之前，还包括：

将霍尔转速信号进行驱动放大。

本发明实施例还提供一种内燃机转速信号的采集方法，应用于多个ECU控制内燃机喷射***中，每个ECU上对应设置一个MCU；包括以下步骤：

第一级ECU将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送其他ECU。

本实施例提供的采集方法，由第一级ECU采集磁电转速信号，将磁电转速信号转换为霍尔转速信号，后级ECU接收第一级ECU发送的霍尔转速信号，后级ECU将接收的霍尔转速信号发送给自身MCU。这样后级ECU不必进行磁电转速信号的转换和传输。节省成本。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种内燃机转速信号的采集***，其特征在于，包括：多个ECU；

第一级ECU，用于采集磁电转速信号，将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第二级ECU；

第二级ECU，用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第三级ECU；第三级ECU以此类推。

2.根据权利要求1所述的内燃机转速信号的采集***，其特征在于，所述第一级ECU包括磁电转速信号处理电路和传输驱动电路；

所述磁电转速信号处理电路，用于将磁电传感器发送的正弦形式的磁电转速信号转换为方波形式的霍尔转速信号，将所述方波形式的霍尔转速信号发送给所述传输驱动电路，同时将所述方波形式的霍尔转速信号发送给自身MCU；

所述传输驱动电路，用于将所述方波形式的霍尔转速信号进行驱动放大处理后发送给相邻的第二级ECU。

3.根据权利要求2所述的内燃机转速信号的采集***，其特征在于，所述第二级ECU及其后级ECU均包括霍尔信号接口电路；

所述霍尔信号接口电路，用于接收相邻的前一级ECU发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU，同时将霍尔转速信号发送给相邻的下一级ECU的霍尔信号接口电路。

4.根据权利要求1所述的内燃机转速信号的采集***，其特征在于，每级ECU的结构均相同，均包括磁电转速信号处理电路、传输驱动电路和霍尔信号接口电路；

第一级ECU上的磁电转速信号处理电路，用于将将磁电传感器发送的正弦形式的磁电转速信号转换为方波形式的霍尔转速信号，将所述方波形式的霍尔转速信号发送给所述传输驱动电路，同时将所述方波形式的霍尔转速信号发送给自身MCU；

第一级ECU上的传输驱动电路，用于将所述方波形式的霍尔转速信号进行驱动放大处理后发送给相邻的第二级ECU；

第二级ECU上的霍尔信号接口电路，用于接收第一级ECU上传输驱动电路发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU，同时将霍尔转速信号发送给相邻的第三级ECU的霍尔信号接口电路，第三级ECU上的霍尔信号接口电路与第二级ECU上的霍尔信号接口电路相同，后级ECU以此类推。

5.根据权利要求2-4任一项所述的采集***，其特征在于，所述传输驱动电路包括：第一放大器、第二放大器、反相器和三极管；

所述磁电转速信号处理电路的输出端连接第一放大器的同相输入端，第一放大器的反相输入端接地；

所述第一放大器的输出端连接第二放大器的同相输入端，第二放大器的同相输入端连接第一放大器的输出端，第二放大器的反相输入端接地；

所述第二放大器的输出端连接反相器的输入端；

所述反相器的输出端连接三极管的基极；

所述三极管的发射极通过电阻连接电源；所述三极管的集电极接地，所述三极管的发射极作为霍尔转速信号的输出端。

6.一种内燃机转速信号的采集***，其特征在于，包括：多个ECU；

第一级ECU，用于采集磁电转速信号，将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给其他ECU；

其他ECU，用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU。

7.根据权利要求6所述的内燃机转速信号的采集***，其特征在于，第二级ECU及其后级ECU均包括霍尔信号接口电路；

每个所述霍尔信号接口电路，用于接收第一级ECU发送的霍尔转速信号，并将接收的霍尔转速信号发送给本级ECU对应的MCU。

8.一种内燃机转速信号的采集方法，其特征在于，应用于多个ECU控制内燃机喷射***中，每个ECU上对应设置一个MCU；包括以下步骤：

第一级ECU将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第二级ECU；

第二级ECU用于将所述霍尔转速信号发送给自身的MCU，同时发送给相邻的第三级ECU；第三级ECU以此类推。

9.根据权利要求8所述的内燃机转速信号的采集方法，其特征在于，上一级ECU将霍尔转速信号发送给下一级ECU之前，还包括：

将霍尔转速信号进行驱动放大。

10.一种内燃机转速信号的采集方法，其特征在于，应用于多个ECU控制内燃机喷射***中，每个ECU上对应设置一个MCU；包括以下步骤：

第一级ECU将采集的磁电转速信号转换为霍尔转速信号后发送其他ECU；其他ECU将接收的霍尔转速信号发送给自身MCU。

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