技术领域
[0001] 本
发明涉及发动机，特别是涉及一种发动机位置管理系统；本发明还涉及一种发动机位置管理系统的管理方法。
背景技术
[0002] 当代发动机为了提高其经济性、
稳定性和改善其排放性，采用先进的
电子控制单元已经成为必然趋势。发动机的控制重点在于准确快速找到发动机的机械位置，电控系统控制
精度很大程度上取决于发动机运转位置的准确性和精度。目前业内主要通过同时采集
曲轴信号和
凸轮轴信号，并将两个信号结合起来做为发动机位置测量的主要手段。曲轴信号是通过曲轴
传感器读取的，
凸轮轴信号是通过凸轮轴传感器读取的。曲轴传感器包含安装在发动机曲轴尾端的一个圆形金属转盘，及固定安装在转盘附近的磁电式或霍尔式传感器。凸轮轴
位置传感器包含安装在发动机凸轮轴末端的一个圆形金属转盘以及固定安装在其附近的磁电或者霍尔传感器组成。曲轴传感器转盘边沿均匀的分布着一些金属突起，去掉其中特定突起后形成了转盘上的缺齿部分。
[0003] 当曲轴或者凸轮轴传感器发生故障时，如果不能有效识别故障或者识别故障后不能采取有效措施，发动机将失去位置信息而无法控制，轻则引起
汽车抛锚，重则损坏发动机甚至引起交通事故。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种发动机位置管理系统，能实现对发动机的快速判缸和同步，同步后能提供高精度的
角度控制信息；在位置传感器发生故障时能精确判断出各传感器的故障类型；同时在某一传感器故障情况下能利用另一传感器实现判缸同步并提供有限精度的角度信息，实现发动机的跛行回家。为此，本发明还提供一种发动机位置管理系统的管理方法。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明提供的发动机位置管理系统包括：
[0006] 曲轴信号盘，设置在发动机的曲轴上并随所述曲轴转动，所述曲轴信号盘的外圆周形成有多个第一凸齿，两个相邻的所述第一凸齿之间形成第一齿缺，所述第一齿缺包括一个第一大齿缺和多个第一小齿缺，各所述第一凸齿的圆心角相同，各所述第一小齿缺的圆心角都和各所述第一凸齿的圆心角相同，所述第一大齿缺的圆心角为1个所述第一凸齿的圆心角的5倍。
[0007] 曲轴位置传感器，用于在所述曲轴信号盘随所述曲轴转动时对所述第一凸齿和所述第一齿缺进行探测并形成曲轴信号，所述曲轴信号用于指示所述发动机的
曲轴转角信息和曲轴位置信息。
[0008] 凸轮轴信号盘，设置在所述发动机的凸轮轴上并随所述凸轮轴转动，所述凸轮轴信号盘的外圆周形成有3个第二凸齿，两个相邻的所述第二凸齿之间形成第二齿缺，各所述第二凸齿的圆心角各不相同，各所述第二齿缺的圆心角也各不相同。
[0009] 凸轮轴位置传感器，用于在所述凸轮轴信号盘随所述曲轴转动时对所述第二凸齿和所述第二齿缺进行探测并形成凸轮轴信号；所述凸轮轴信号用于指示所述发动机的运转循环位置信息。
[0010] 增强型定时处理单元（eTPU）控制单元，所述eTPU控制单元包括曲轴
信号处理模
块，曲轴故障诊断模块，凸轮轴信号处理模块，凸轮轴故障诊断模块，跛行回家与同步逻辑处理模块。
[0011] 所述曲轴信号处理模块连接所述曲轴位置传感器并接收所述曲轴信号，所述曲轴信号处理模块用于对所述曲轴信号进行处理并识别出各所述第一凸齿和各所述第一齿缺的位置信息；所述曲轴位置传感器正常时，处理后的所述曲轴信号由高低电平组成，各所述第一凸齿的位置信息对应于所述曲轴信号的高电平脉冲，各所述第一齿缺的位置信息对应于所述曲轴信号的低电平脉冲，所述曲轴信号的各所述低电平脉冲和其后面相邻的所述高电平脉冲组成一个齿周期，令所述第一大齿缺的位置信息所对应的所述低电平脉冲为第一低电平脉冲，所述第一低电平脉冲所对应的齿周期为第一齿周期，所述第一低电平脉冲的前一个所述低电平脉冲所对应的齿周期为第二齿周期，所述第一低电平脉冲的后一个所述低电平脉冲所对应的齿周期为第三齿周期，所述第一齿周期乘以一个小于1的缺齿校验系数后分别大于所述第二齿周期和所述第三齿周期。
[0012] 所述凸轮轴信号处理模块连接所述凸轮轴位置传感器并接收所述凸轮轴信号，所述凸轮轴信号处理模块用于对所述凸轮轴信号进行处理，所述凸轮轴位置传感器正常时，处理后的所述凸轮轴信号由高低电平组成，各所述第二凸齿的位置信息对应于所述凸轮轴信号的高电平脉冲，各所述第二齿缺的位置信息对应于所述凸轮轴信号的低电平脉冲。
[0013] 所述曲轴故障诊断模块的输入端和所述曲轴信号处理模块相连接，用于判断所述曲轴位置传感器是否正常，所述曲轴位置传感器正常时，所述曲轴故障诊断模块的输出端将所述曲轴信号输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块中；所述曲轴位置传感器有故障时，所述曲轴信号不输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块中。
[0014] 所述凸轮轴故障诊断模块的输入端和所述凸轮轴信号处理模块相连接，用于判断所述凸轮轴位置传感器是否正常，所述凸轮轴位置传感器正常时，所述凸轮轴故障诊断模块的输出端将所述凸轮轴信号输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块中；所述凸轮轴位置传感器有故障时，所述凸轮轴信号不输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块中。
[0015] 所述跛行回家与同步逻辑处理模块用于对所述发动机进行同步和判缸：
[0016] 在所述曲轴位置传感器和所述凸轮轴位置传感器都正常时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述曲轴信号和所述凸轮轴信号进行快速同步和判缸，所述发动机的一个工作循环中所述曲轴旋转两圈、所述凸轮轴旋转一圈，由所述曲轴信号中的所述第一低电平脉冲和所述第一低电平脉冲位置处对应的所述凸轮轴信号的电平确定所述发动机的同步和位置信息，实现所述发动机的同步和判缸。
[0017] 在所述曲轴位置传感器有故障、所述凸轮轴位置传感器正常时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述凸轮轴信号进行同步和判缸，输出所述发动机控制所需要的同步与位置信息，实现在仅有所述凸轮轴信号状态下的跛行回家功能。
[0018] 在所述曲轴位置传感器正常、所述凸轮轴位置传感器有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述曲轴信号并进行试喷实现同步和判缸，输出所述发动机控制所需要的同步与位置信息，实现在仅有所述曲轴信号状态下的跛行回家功能。
[0019] 在所述曲轴位置传感器有故障和所述凸轮轴位置传感器都有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块禁止进行判缸工作，并在所述发动机停机后解除禁止。
[0020] 进一步的改进是，所述曲轴信号盘上的所述第一凸齿的个数为58个，所述第一小齿缺的个数为57个，各所述第一凸齿和各所述第一小齿缺的圆心角都为3度，所述第一大齿缺的圆心角为15度；所述曲轴信号中一个所述第一小齿缺所对应的低电平脉冲和其后面相邻的所述高电平脉冲组成的齿周期的角度对应于6度，所述eTPU控制单元对所述曲轴信号进行倍频后提供精度为0.06度的曲轴转角控制信息。
[0021] 进一步的改进是，所述曲轴信号处理模块对所述曲轴信号的处理和识别包括：
[0022] 通过eTPU通道配置使能通道噪声滤波功能过滤掉所述曲轴信号的高频噪声。
[0023] 在上电后检测所述曲轴信号的变沿，检测到所述曲轴信号的第一个边沿后进行时间滤波，时间滤波为对一段时间内的所述曲轴信号不读取，经过时间滤波所设定的时间后再检测所述曲轴信号的下一个跳变沿，而后进行齿号滤波。
[0024] 齿号滤波继续检测所述曲轴信号，一个所述第一小齿缺所对应的低电平脉冲和其相邻的一个所述第一凸齿所对应的高电平脉冲所组成的齿周期对应一个齿信号，所述齿号滤波用于将一定数量的所述齿信号滤除，当捕获到所述齿号滤波所设定的数量的所述齿信号以后进行缺齿寻找，所述缺齿寻找用于确定所述第一低电平脉冲。
[0025] 进一步的改进是，所述缺齿校验系数为0.5。
[0026] 进一步的改进是，所述曲轴位置传感器的故障包括无曲轴信号故障和曲轴信号异常故障；所述无曲轴信号故障对应于所述曲轴位置传感器没有探测到所述曲轴信号；所述曲轴信号异常故障对应于所述曲轴位置传感器探测到所述曲轴信号、且所述探测到的所述曲轴信号中存在和所设定的各所述第一凸齿或各所述第一齿缺不相对应的脉冲。
[0027] 进一步的改进是，所述凸轮轴位置传感器的故障包括无凸轮轴信号故障和凸轮轴信号异常故障；所述无凸轮轴信号故障对应于所述凸轮轴位置传感器没有探测到所述凸轮轴信号；所述凸轮轴信号异常故障对应于所述凸轮轴位置传感器探测到所述凸轮轴信号、且所述探测到的所述凸轮轴信号的跳变沿中存在偏离于所设定的识别窗口的情形。
[0028] 进一步的改进是，在所述曲轴位置传感器正常、所述凸轮轴位置传感器有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述曲轴信号进行同步和判缸，在所述发动机的一个工作循环中所述曲轴旋转两圈、所述曲轴信号中的所述第一低电平脉冲出现两次，在所述曲轴信号的一个所述第一低电平脉冲处进行第一次试喷，所述第一次试喷后如果在设定的所述曲轴信号的周期数内所述发动机的转速达到设定值，所述第一次试喷的判缸结果正确；所述第一次试喷后如果在设定的所述曲轴信号的周期数内所述发动机的转速没有达到设定值，对所述第一次试喷的判缸结果进行翻转得到正确的判缸结果。
[0029] 进一步的改进是，在所述曲轴位置传感器正常、所述凸轮轴位置传感器有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述曲轴信号进行同步和判缸中，所述第一次试喷后在4个所述曲轴信号的周期数内所述发动机的转速达到400rpm时所述第一次试喷的判缸结果正确；所述第一次试喷后在4个所述曲轴信号的周期数内所述发动机的转速未达到400rpm时对所述第一次试喷的判缸结果进行翻转得到正确的判缸结果。
[0030] 进一步的改进是，当所述曲轴信号正常时，所述eTPU控制单元采用所述曲轴信号作为时钟源，提供角度时钟信息；当所述发动机启动时或者所述发动机运行过程中所述曲轴信号发生故障时，需要切断所述曲轴信号作为时钟源，切换为使用所述凸轮轴信号作为时钟源，提供角度时钟信息。
[0031] 为解决上述技术问题，本发明提供的发动机位置管理系统的管理方法采用如下步骤确定所述发动机的位置：
[0032] 所述发动机的曲轴转动并带动所述曲轴信号盘转动，所述曲轴位置传感器对所述第一凸齿和所述第一齿缺进行探测并形成所述曲轴信号。
[0033] 所述发动机的凸轮轴转动并带动所述凸轮轴信号盘转动，所述凸轮轴转动的速率为所述曲轴转动的速率的一半。
[0034] 所述曲轴信号处理模块对所述曲轴信号进行处理和识别。
[0035] 所述凸轮轴信号处理模块对所述凸轮轴信号进行处理。
[0036] 所述曲轴故障诊断模块判断所述曲轴位置传感器是否正常，在所述曲轴位置传感器正常时将所述曲轴信号输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块中；在所述曲轴位置传感器有故障时，所述曲轴信号不输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块中。
[0037] 所述凸轮轴故障诊断模块判断所述凸轮轴位置传感器是否正常，在所述凸轮轴位置传感器正常时将所述凸轮轴信号输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块中；在所述凸轮轴位置传感器有故障时，所述凸轮轴信号不输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块中。
[0038] 所述跛行回家与同步逻辑处理模块对所述发动机进行同步和判缸：
[0039] 在所述曲轴位置传感器和所述凸轮轴位置传感器都正常时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述曲轴信号和所述凸轮轴信号进行快速同步和判缸，所述发动机的一个工作循环中所述曲轴旋转两圈、所述凸轮轴旋转一圈，通过寻找所述曲轴信号中的所述第一低电平脉冲实现所述发动机的同步，通过读取所述曲轴信号中的所述第一低电平脉冲处对应的所述凸轮轴信号的电平大小进行判缸从而确定所述发动机的同步和位置信息，实现所述发动机的同步和判缸。
[0040] 在所述曲轴位置传感器有故障、所述凸轮轴位置传感器正常时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述凸轮轴信号进行同步和判缸，输出所述发动机控制所需要的同步与位置信息，实现在仅有所述凸轮轴信号状态下的跛行回家功能。
[0041] 在所述曲轴位置传感器正常、所述凸轮轴位置传感器有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述曲轴信号并进行试喷实现同步和判缸，输出所述发动机控制所需要的同步与位置信息，实现在仅有所述曲轴信号状态下的跛行回家功能。
[0042] 在所述曲轴位置传感器有故障和所述凸轮轴位置传感器都有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块禁止进行判缸工作，并在所述发动机停机后解除禁止。
[0043] 进一步的改进是，所述曲轴信号处理模块对所述曲轴信号的处理和识别包括：
[0044] 通过eTPU通道配置使能通道噪声滤波功能过滤掉所述曲轴信号的高频噪声。
[0045] 在上电后检测所述曲轴信号的变沿，检测到所述曲轴信号的第一个边沿后进行时间滤波，时间滤波为对一段时间内的所述曲轴信号不读取，经过时间滤波所设定的时间后再检测所述曲轴信号的下一个跳变沿，而后进行齿号滤波。
[0046] 齿号滤波继续检测所述曲轴信号，一个所述第一小齿缺所对应的低电平脉冲和其相邻的一个所述第一凸齿所对应的高电平脉冲所组成的齿周期对应一个齿信号，所述齿号滤波用于将一定数量的所述齿信号滤除，当捕获到所述齿号滤波所设定的数量的所述齿信号以后进行缺齿寻找，所述缺齿寻找用于确定所述第一低电平脉冲。
[0047] 在所述缺齿寻找阶段中，在找到所述第一大齿缺所对应的所述第一低电平脉冲前对每个所述齿信号都要进行窗口滤波，即各所述齿信号的所有的边沿都应该出现在窗口内，然后再对各所述齿信号的每一个边沿进行ABa校验，如果通过了校验此时即所述第一大齿缺所对应的所述第一低电平脉冲；所述ABa校验为：B对应于当前所述齿信号所对应的齿周期大小，A对应于前一个所述齿信号所对应的齿周期大小，a对应于后一个所述齿信号所对应的齿周期大小，判断B乘以一个小于1的缺齿校验系数是否大于A，判断B乘以一个小于1的缺齿校验系数是否大于a，如果B乘以一个小于1的缺齿校验系数分别大于A和B，则ABa校验通过；如果B乘以一个小于1的缺齿校验系数小于A或B，则ABa校验不通过。
[0048] 进一步的改进是，在所述曲轴位置传感器正常、所述凸轮轴位置传感器有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块根据所述曲轴信号进行同步和判缸，在所述发动机的一个工作循环中所述曲轴旋转两圈、所述曲轴信号中的所述第一低电平脉冲出现两次，在所述曲轴信号的一个所述第一低电平脉冲处进行第一次试喷，所述第一次试喷后如果在设定的所述曲轴信号的周期数内所述发动机的转速达到设定值，所述第一次试喷的判缸结果正确；所述第一次试喷后如果在设定的所述曲轴信号的周期数内所述发动机的转速没有达到设定值，对所述第一次试喷的判缸结果进行翻转得到正确的判缸结果。
[0049] 本发明能实现对发动机的快速判缸和同步，同步后能提供高精度的角度控制信息；在位置传感器发生故障时能精确判断出各传感器的故障类型；同时在某一传感器故障情况下能利用另一传感器实现判缸同步并提供有限精度的角度信息，实现发动机的跛行回家。
附图说明
[0050] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0051] 图1是本发明
实施例发动机位置管理系统的结构示意图；
[0052] 图2是本发明实施例的曲轴信号的检测原理图；
[0053] 图3是本发明实施例的发动机同步的逻辑图；
[0054] 图4是本发明实施例的同步状态跳变的示意图1；
[0055] 图5是本发明实施例的同步状态跳变的示意图2；
[0056] 图6是本发明实施例的无曲轴信号故障的示意图；
[0057] 图7是本发明实施例的无凸轮轴信号故障的示意图；
[0058] 图8是本发明实施例的曲轴信号异常故障的示意图；
[0059] 图9是本发明实施例的无凸轮轴信号异常故障的示意图；
[0060] 图10是本发明实施例的发动机同步
流程图；
[0061] 图11是本发明实施例故障诊断流程图；
[0062] 图12是本发明实施例的仅采用凸轮轴信号进行同步和判缸的示意图。
具体实施方式
[0063] 如图1所示，是本发明实施例发动机位置管理系统的结构示意图；本发明实施例发动机位置管理系统包括：
[0064] 曲轴信号盘1，设置在发动机的曲轴上并随所述曲轴转动，所述曲轴信号盘1的外圆周形成有多个第一凸齿1a，两个相邻的所述第一凸齿1a之间形成第一齿缺，所述第一齿缺包括一个第一大齿缺1c和多个第一小齿缺1b，各所述第一凸齿1a的圆心角相同，各所述第一小齿缺1b的圆心角都和各所述第一凸齿1a的圆心角相同，所述第一大齿缺1c的圆心角为1个所述第一凸齿1a的圆心角的5倍。较佳为，所述曲轴信号盘1上的所述第一凸齿1a的个数为58个，所述第一小齿缺1b的个数为57个，各所述第一凸齿1a和各所述第一小齿缺1b的圆心角都为3度，所述第一大齿缺1c的圆心角为15度。通过所述曲轴信号盘1的所述第一大齿缺1c定义出所述发动机的
气缸的
上止点（Top Dead Center，TDC）位置，如图1中的虚线1d所示位置对应于TDC。TDC对应于气缸的压缩点位置，发动机的一个工作循环中包括四个冲程，所述曲轴会旋转2圈，四个冲程分别为进气、压缩、做功和排气，其中压缩和
排气冲程中气缸中的
活塞都会达到上止点，故气缸中的活塞会两次达到上止点，一次为排气、一次为压缩。各所述第一凸齿1a和各所述第一小齿缺1b的设置能够实现曲轴的旋转角度的精确
定位。
[0065] 曲轴位置传感器2，用于在所述曲轴信号盘1随所述曲轴转动时对所述第一凸齿1a和所述第一齿缺进行探测并形成曲轴信号signal1，所述曲轴信号signal1用于指示所述发动机的曲轴转角信息和曲轴位置信息。由所述曲轴信号盘1和所述曲轴位置传感器2组成一套曲轴传感器3，其中所述曲轴位置传感器2能为磁电式或霍尔式传感器。
[0066] 凸轮轴信号盘4，设置在所述发动机的凸轮轴上并随所述凸轮轴转动，所述凸轮轴信号盘4的外圆周形成有3个第二凸齿4a，两个相邻的所述第二凸齿4a之间形成第二齿缺4b，各所述第二凸齿4a的圆心角各不相同，各所述第二齿缺4b的圆心角也各不相同。所述凸轮轴和所述曲轴之间一般是通过链条或皮带连接，
传动比固定为2:1，所述发动机的一个工作循环中所述曲轴旋转两圈、所述凸轮轴旋转一圈，这样所述凸轮轴的循环和整个所述发动机的工作循环的周期相同。如图1中的虚线4c所示位置，该位置分别经过一个所述第二凸齿4a和一个所述第二齿缺4b，所以由所述曲轴信号盘1的所述第一大齿缺1c位置、所述虚线4c所对应的所述第二凸齿4a或所述第二齿缺4b位置能够完全确定所述曲轴信号盘1的所述第一大齿缺1c所对应的TDC是对应于排气还是压缩的上止点，即实现判缸，也即能完全确定发动机的位置；当发动机有多个气缸时，相邻气缸之间的
相位固定，即相邻的气缸之间相错一个固定的角度，所以全部气缸的位置都能准确得到。
[0067] 凸轮轴位置传感器5，用于在所述凸轮轴信号盘4随所述曲轴转动时对所述第二凸齿4a和所述第二齿缺4b进行探测并形成凸轮轴信号signal2；所述凸轮轴信号signal2用于指示所述发动机的运转循环位置信息。由所述凸轮轴信号盘4和所述凸轮轴位置传感器5组成一套凸轮轴传感器6，其中所述凸轮轴位置传感器4能为磁电式或霍尔式传感器。
[0068] eTPU控制单元7，所述eTPU控制单元7包括曲轴信号处理模块8，曲轴故障诊断模块9，凸轮轴信号处理模块10，凸轮轴故障诊断模块11，跛行回家与同步逻辑处理模块12。
[0069] 所述曲轴信号处理模块8连接所述曲轴位置传感器2并接收所述曲轴信号signal1，通过eTPU[0]通道读取。所述曲轴信号处理模块8用于对所述曲轴信号signal1进行处理并识别出各所述第一凸齿1a和各所述第一齿缺的位置信息。如图3所示，所述曲轴位置传感器2正常时，处理后的所述曲轴信号signal1由高低电平组成，各所述第一凸齿1a的位置信息对应于所述曲轴信号signal1的高电平脉冲，各所述第一齿缺的位置信息对应于所述曲轴信号signal1的低电平脉冲；从图3的所述曲轴信号signal1的图示可以看出，气缸1Cylinder1和气缸2Cylinder2对应于曲轴信号的两个不同周期也即分别对应于曲轴的两个连续的旋转圈，曲轴旋转一周所对应的所述曲轴信号signal1中共有58个高电平脉冲，高电平脉冲之间为低电平脉冲，共有57个脉冲宽度较小的低电平脉冲和一个宽度较大的低电平脉冲。所述曲轴信号signal1的各所述低电平脉冲和其后面相邻的所述高电平脉冲组成一个齿周期，令所述第一大齿缺1c的位置信息所对应的所述低电平脉冲为第一低电平脉冲，所述第一低电平脉冲所对应的齿周期为第一齿周期，所述第一低电平脉冲的前一个所述低电平脉冲所对应的齿周期为第二齿周期，所述第一低电平脉冲的后一个所述低电平脉冲所对应的齿周期为第三齿周期，所述第一齿周期乘以一个小于1的缺齿校验系数后分别大于所述第二齿周期和所述第三齿周期。所述曲轴信号signal1中一个所述第一小齿缺1b所对应的低电平脉冲和其后面相邻的所述高电平脉冲组成的齿周期的角度对应于6度，所述eTPU控制单元7对所述曲轴信号signal1进行倍频后提供精度为0.06度的曲轴转角控制信息。
[0070] 较佳为，如图2所示，是本发明实施例的曲轴信号的检测原理图；在本发明实施例中整个所述曲轴信号signal1的处理识别过程一共存在6种处理分别是：噪声滤波处理、时间滤波处理、齿号滤波处理、窗口检测处理、缺齿检测处理、转速可信性检测处理，分别为：
[0071] 如图2中的步骤102所示，通过eTPU通道配置使能通道噪声滤波功能过滤掉所述曲轴信号signal1的高频噪声，也即eTPU通道配置是通过寄存器的配置实现，高频噪声noise能被去除。由于发动机工作环境非常复杂，整车
电路中有启动
电机、发电机、各种电磁
阀、继电器电路元件；它们在工作过程中不断产生着复杂的高频
电磁干扰。
干扰信号有别于真实信号，通过对通道寄存器设置，可以对所述曲轴信号signal1的输入通道ETPU[0]的通道滤波参数进行配置，使得信号周期小于
指定周期的信号的边沿不能被通道所识别，这样就实现了对高频干扰信号的排除，完成了通道噪声滤波。
[0072] 如图2中的步骤103所示，由于在发动机启动时启动电机拖动发动机运转的过程中，特别是起动机刚上电的瞬间，干扰尤为严重，此时曲轴转速相对较低，此时所述曲轴信号signal1相对较弱；要滤除刚启动时的所述曲轴信号signal1，以防止错误信号被识别。具体实现方式为，在上电后检测所述曲轴信号signal1的变沿，检测到所述曲轴信号signal1的第一个边沿后进行时间滤波即图2中的Blank time所对应的滤波阶段，也即开始进入计时模式，计时的时间由上位机设置参数决定，当计时达到前eTPU[0]不接受任何的曲轴信号边沿,即时间滤波为对一段时间内的所述曲轴信号signal1不读取。经过时间滤波所设定的时间后再检测所述曲轴信号signal1的下一个跳变沿，而后进行齿号滤波，齿号滤波对应于图2中的Blank Tooth阶段。
[0073] 步骤104齿号滤波处理：在时间滤波完成后，即可进入该处理；对启动初期的曲轴信号进行滤波。进入该处理后，eTPU模块可以接受的到新的曲轴边沿，但是采取
软件不进行任何处理，直到达到设定的齿号滤波个数。
[0074] 齿号滤波继续检测所述曲轴信号signal1，一个所述第一小齿缺1b所对应的低电平脉冲和其相邻的一个所述第一凸齿1a所对应的高电平脉冲所组成的齿周期对应一个齿信号，所述齿号滤波用于将一定数量的所述齿信号滤除，当捕获到所述齿号滤波所设定的数量的所述齿信号以后进行缺齿寻找，所述缺齿寻找用于确定所述第一低电平脉冲，缺齿寻找阶段对应于图2中的步骤104和105。即齿号滤波用对启动初期的曲轴信号进行滤波。进入该处理后，eTPU模块能接受的到新的所述曲轴信号signal1边沿，但是采集软件不进行任何处理，直到达到设定的齿号滤波个数，之后在进行后续的步骤。
[0075] 如图2中的步骤104所示，本发明实施例中的缺齿寻找阶段中，在找到所述第一大齿缺所对应的所述第一低电平脉冲前对每个所述齿信号都要进行窗口滤波，即各所述齿信号的所有的边沿都应该出现在窗口内，然后再对各所述齿信号的每一个边沿进行ABa校验。在经过时间滤波、齿号滤波之后，会接收采集到的所述曲轴信号signal1进行齿周期的计算，进而获取转速信息和位置信息。由于发动机具有转动惯性因此转动速度不可能突变，所以在已知上一个齿周期的情况下，下个齿的边沿应该出现在一定的范围内；根据这个原理设计一种窗口滤波的方案，eTPU[0]接受到有效的所述曲轴信号signal1的边沿后，根据eTPU模块的时间时钟TCR1，计算出距离上个边沿的时间，进而得到当前齿周期T_period；再根据转速的最大变化率计算出下个齿周期的窗口变化范围，依据该范围就可以得到下个边沿出现的窗口：
[0076] 窗口的打开角度：上次窗口结束时间+齿周期–窗口变化范围；
[0077] 窗口的关闭角度：上次窗口结束时间+齿周期+窗口变化范围。
[0078] 通过设定窗口变化范围，在窗口外的边沿会被自动忽略掉；为了防止窗口滤波造成信号丢失，在窗口关闭处会插入一个边沿。
[0079] 如图2中的步骤103所示，所述第一大齿缺是曲轴位置标号，通过读取所述曲轴信号signal1中的所述第一低电平脉冲则能得知所述曲轴的位置，所述曲轴信号signal1中的所述第一低电平脉冲是发动机判缸和同步的前提；所述ABa校验为：B对应于当前所述齿信号所对应的齿周期大小即图2中的TB，A对应于前一个所述齿信号所对应的齿周期大小即图2中的TA，a对应于后一个所述齿信号所对应的齿周期大小即图2中的Ta，判断B乘以一个小于1的缺齿校验系数是否大于A，判断B乘以一个小于1的缺齿校验系数是否大于a，如果B乘以一个小于1的缺齿校验系数分别大于A和B，则ABa校验通过；如果B乘以一个小于1的缺齿校验系数小于A或B，则ABa校验不通过。用TA、TB和Ta表示的所述ABa校验通过的公式为：
[0080] TB×Gap_Ratio>TA；
[0081] TB×Gap_Ratio>Ta。
[0082] 上述公式中Gap_Ratio表示缺齿校验系数。如果通过了所述ABa校验则该齿信号所对应的所述低电平脉冲为所述第一大齿缺1c所对应的所述第一低电平脉冲。本发明实施例中，由于各所述第一凸齿1a和各所述第一小齿缺1b的圆心角都为3度，所述第一大齿缺1c的圆心角为15度，故在正常情况下，所述第一低电平脉冲所对应的第一齿周期为一个所述第一凸齿1a和一个所述第一小齿缺1b所对应的齿周期的3倍，在发动机运转的正常
加速度范围内，所述第一齿周期一定会超过所述第一齿周期之外的正常齿周期的2倍，故本发明实施例中缺齿校验系数设置为0.5。
[0083] 如图2中的步骤106所示，找到所述第一大齿缺1c所对应的所述第一低电平脉冲以后，所述曲轴信号signal1进入正常运行阶段，此时除了对每个所述曲轴信号signal1的齿信号进行窗口滤波以外，还要对每个齿信号进行转速可信性校验；转速可信性校验需要先设定可能出现的转速范围；如发动机的最低转速和最高转速，根据所述曲轴信号signal1捕获到的当前齿周期计算得到的曲轴瞬时转速如果超过了该范围，则认为是不合理的曲轴信号，此时不对发动机的瞬时转速进行更新。
[0084] 所述凸轮轴信号处理模块10连接所述凸轮轴位置传感器5并接收所述凸轮轴信号signal2，通过eTPU[1]通道读取。所述凸轮轴信号处理模块10用于对所述凸轮轴信号signal2进行处理，所述凸轮轴位置传感器5正常时，处理后的所述凸轮轴信号signal2由高低电平组成，各所述第二凸齿4a的位置信息对应于所述凸轮轴信号signal2的高电平脉冲，各所述第二齿缺4b的位置信息对应于所述凸轮轴信号signal2的低电平脉冲。从图3的所述凸轮轴信号signal2的图示可以看出，所述凸轮轴信号signal2是由脉冲宽度各不相同的高电平脉冲和低电平脉冲组成，凸轮轴每转动一周可以产生3个占空比不等的脉冲信号。
[0085] 所述曲轴故障诊断模块9的输入端和所述曲轴信号处理模块8相连接，用于判断所述曲轴位置传感器2是否正常，所述曲轴位置传感器2正常时，所述曲轴故障诊断模块9的输出端将所述曲轴信号signal1输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块12中；所述曲轴位置传感器2有故障时，所述曲轴信号signal1不输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块12中。所述曲轴位置传感器2的故障包括无曲轴信号故障和曲轴信号signal1异常故障。
[0086] 如图6所示，是本发明实施例的无曲轴信号故障的示意图；所述无曲轴信号故障对应于所述曲轴位置传感器2没有探测到所述曲轴信号signal1；图6中的假设所述凸轮轴信号signal2正确，信号signal1a对应于正常情况下所述曲轴信号signal1曲线图即理想情况下的曲线；信号signal1b对应于检测到的曲线，信号signal1b没有检测到任何脉冲信号，故图6所对应的情形为所述无曲轴信号故障。无曲轴信号故障的判断实现：如果所述凸轮轴信号signal2已经接受到6个边沿，包含3个上升沿和3个下降沿；此时还未接受所述曲轴信号signal1的任何下降沿，则此时可以判定发生了无曲轴信号故障。
[0087] 所述曲轴信号signal1异常故障对应于所述曲轴位置传感器2探测到所述曲轴信号signal1、且所述探测到的所述曲轴信号signal1中存在和所设定的各所述第一凸齿1a或各所述第一齿缺不相对应的脉冲。如图8所示，是本发明实施例的曲轴信号异常故障的示意图；图8中的假设所述凸轮轴信号signal2正确，信号signal1a对应于正常情况下所述曲轴信号signal1曲线图即理想情况下的曲线；信号signal1c对应于所述曲轴信号异常时的曲线图，所述曲轴信号异常包括两种情形：
[0088] 第一种为缺齿异常：如方框14区域所示，该方框14区域中正常情况下应当存在缺齿，在本发明实施例中该方框14区域应该存在两个缺齿即在所述曲轴信号盘1中形成有缺两个齿的第一大齿缺1c，但是实际是方框14中多了一个凸齿正电平脉冲，使得方框14区域无法通过ABa校验。缺齿异常的情形的判断是对所述曲轴信号signal1进行齿信号的计数并进行缺齿寻找，如果齿信号的计数达到了120个即所述曲轴旋转了2圈以上时，还是没有找到通过ABa校验的所述第一大齿缺1c对应的所述第一低电平脉冲，则判断该异常为缺齿异常。
[0089] 第二种为齿数异常：如果曲轴的缺齿正常时即当所述曲轴信号盘1中形成有缺两个齿的第一大齿缺1c并在所述曲轴信号中读取到了所述第一大齿缺1c所对应的第一低电平脉冲时，如果所述曲轴信号signal1引入了杂波则会造成识别的齿号多于正常齿号情况；或是如方框13区域所示，由于所述曲轴信号盘1的齿异常缺失会造成所述曲轴信号signal1的齿数减小。这两类故障缺齿校验都正常即都能够通过缺齿寻找，但是实际所述曲轴信号signal1已经是异常。齿数异常的判断是，在找到所述第一大齿缺1c所对应的所述第一低电平脉冲后，对该第一低电平脉冲之后的高电平脉冲进行计数，计数值达到58个后再做AB校验，AB校验为所述ABa校验中的B乘以一个小于1的缺齿校验系数是否大于A，也即公式TB×Gap_Ratio>TA是否成立，如果成立则校验成功，这样的话就不存在齿数异常；如果不成立，则所述曲轴信号signal1的总齿数并不是60-2即58。
[0090] 所述凸轮轴故障诊断模块11的输入端和所述凸轮轴信号处理模块10相连接，用于判断所述凸轮轴位置传感器5是否正常，所述凸轮轴位置传感器5正常时，所述凸轮轴故障诊断模块11的输出端将所述凸轮轴信号signal2输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块12中；所述凸轮轴位置传感器5有故障时，所述凸轮轴信号signal2不输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块12中。
[0091] 所述凸轮轴位置传感器5的故障包括无凸轮轴信号故障和凸轮轴信号异常故障。
[0092] 如图7所示，是本发明实施例的无凸轮轴信号故障的示意图；所述无凸轮轴信号故障对应于所述凸轮轴位置传感器5没有探测到所述凸轮轴信号signal2；图7中的假设所述曲轴信号signal1正确，信号signal2a对应于正常情况下所述凸轮轴信号signal2曲线图即理想情况下的曲线；信号signal2b对应于检测到的曲线，可以看出，信号signal2b没有检测到任何脉冲信号，故图7所对应的情形为所述无曲轴信号故障。无凸轮轴信号故障的判断实现：如果所述曲轴信号signal1已经接受到两个工作循环即对应于曲轴旋转了4圈，此时还未接受所述凸轮轴信号signal2的任何有效边沿，则此时可以判定发生了无曲轴信号故障。
[0093] 如图9所示，是本发明实施例的无凸轮轴信号异常故障的示意图；所述凸轮轴信号异常故障对应于所述凸轮轴位置传感器5探测到所述凸轮轴信号signal2、且所述探测到的所述凸轮轴信号signal2的跳变沿中存在偏离于所设定的识别窗口的情形。图9中的假设所述曲轴信号signal1正确，信号signal2a对应于正常情况下所述凸轮轴信号signal2曲线图即理想情况下的曲线；信号signal2c对应于检测到的曲线，在信号signal2a的每一个边沿即上升沿或下降沿，都设定有一个实际检测的边沿相对于理想的边沿的偏离范围，该偏离范围通过所述曲轴信号signal1进行精确定位，如图9中的区域
15表示了实际检测的边沿相对于理想的边沿的偏离范围的窗口，如实际边沿偏离理想边沿的范围为±5个所述曲轴信号signal1的齿周期。所述凸轮轴信号异常故障的判断：在所述曲轴信号signal1完成同步即找到缺齿即所述第一大齿缺后，此时发动机位置已确定；对应所述凸轮轴信号signal2的理想曲线即信号signal2a是已知的，根据所述曲轴信号signal1提供的准确的角度信息，在信号signal2a的各边沿处建立实际检测的边沿相对于理想的边沿的偏离范围的窗口；如果所述凸轮轴信号signal2的通道即eTPU[1]通道中，在开辟窗口内能够读取到所有的所述凸轮轴信号signal2边沿则认为所述凸轮轴信号signal2是正常的；若捕捉到所述凸轮轴信号signal2的跳变沿，但是窗口内的某些跳变沿未捕捉到，如标记16所对应的边沿就超出了对应的窗口范围，其它如标记17所对应的边沿则都在对应的窗口范围内，这时认为所述凸轮轴信号signal2是错误的，即出现了无凸轮轴信号异常故障。
[0094] 所述跛行回家与同步逻辑处理模块12用于对所述发动机进行同步和判缸：
[0095] 在所述曲轴位置传感器2和所述凸轮轴位置传感器5都正常时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述曲轴信号signal1和所述凸轮轴信号signal2进行快速同步和判缸，所述发动机的一个工作循环中所述曲轴旋转两圈、所述凸轮轴旋转一圈，由所述曲轴信号signal1中的所述第一低电平脉冲和所述第一低电平脉冲位置处对应的所述凸轮轴信号signal2的电平确定所述发动机的同步和位置信息，实现所述发动机的同步和判缸。如图10所示，是本发明实施例的发动机快速同步和判缸同步流程图；如图3所示，是本发明实施例的发动机同步的逻辑图；本发明实施例的发动机的快速同步和判缸的过程为：
[0096] 发动机同步包含3个状态，0表示停机状态，此时曲轴和凸轮轴传感器都没有输出任何信号；根据上述说明，发动机启动过程中，首先经过步骤901的曲轴信号检测即所述曲轴信号signal1的处理和识别中的时间滤波和齿号滤波后，识别到的有效所述曲轴信号signal1边沿，此时认为发动机已经开始转动但是尚未识别和确认发动机的位置，同步状态更新为1；发动机继续运行，曲轴继续转动，会经过步骤902缺齿识别阶段即所述缺齿寻找阶段，经过曲轴的缺齿即第一大齿缺后所述曲轴信号signal1会形成所述第一低电平脉冲，曲轴检测逻辑根据ABa校验能够识别到缺齿信息即第一低电平脉冲，此时发动机的曲轴位置已经确定。由于一个发动机循环中有两个缺齿信息，需要确定具体是哪一个缺齿才能实现真正意义的定位成功；为此步骤903，在缺齿处通过读取此时凸轮轴的对应的所述凸轮轴信号signal2的电平状态，区域18为读取所述凸轮轴信号signal2的电平状态的窗口。由于3齿凸轮轴对应的所述凸轮轴信号signal2在两个缺齿处的电平状态不同，所以此时根据读取所述凸轮轴信号signal2电平状态的高或者低可以直接得出准确的位置信息，此时同步状态更新为2，发动机处于全同步状态，至此完成了步骤904。此时可以提供精确的齿号信息和循环齿号信息，同时当前的发动机缸号也可以确定；角度时钟激活并再每一个齿的边沿后更新角度时钟计时因子，即步骤905中内容。
[0097] 图3为同步逻辑示意图，图3中在启动点、同步状态=1的开始位置、同步状态=2的开始位置处都用箭头标出。由于曲轴信号识别过程需要时间滤波和齿号滤波操作，因此如果上次发动机停机位置离缺齿位置很近的话，在完成这些滤波操作后可能已经经过了第一个缺齿即第一个曲轴循环的所述第一大缺齿，此时发动机同步需要下个缺齿才能完成，如图5所示即为这种情况。如果是停机位置离缺齿有足够的齿数，该同步方案可以在一个曲轴循环内完成判缸和同步，如图4所示即为这种情况,图4和图5中都用status曲线表示3个状态即0、1、2。综上，本发明实施例的发动机同步过程中，在曲轴和凸轮轴信号正常情况下在一个发动机循环即两个曲轴循环内完成全部同步和判缸工作。
[0098] 在所述曲轴位置传感器2有故障、所述凸轮轴位置传感器5正常时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述凸轮轴信号signal2进行同步和判缸，输出所述发动机控制所需要的同步与位置信息，实现在仅有所述凸轮轴信号signal2状态下的跛行回家功能。仅根据所述凸轮轴信号signal2进行同步和判缸的过程如下：
[0099] 当发生无曲轴信号故障时，曲轴通道没有任何信号；为了实现发动机位置确定必须需要所述凸轮轴信号signal2的完成同步；在识别到凸轮轴的所述凸轮轴信号signal2后，开始计算所述凸轮轴信号signal2的两个跳变沿之间的时间，并利用各跳变沿之间的时间完成仅采用所述凸轮轴信号signal2的同步过程：如图12所示，是本发明实施例的仅采用凸轮轴信号进行同步和判缸的示意图，曲轴信号signal1a为理想曲线，TDC1和TDC2对应于曲轴的两个循环中的上止点，BTDC（Before TDC）1和BTDC2分别对应于TDC1和TDC2之前、ATDC（After TDC）1和ATDC2分别对应于TDC1和TDC2之后。凸轮轴信号signal2可以被上升沿和下降沿分为6段区域，从左至右依次编号为Seg0、Seg1、Seg2、Seg3、Seg4、Seg5，对应的圆心角分别为90°CA、66°CA、24°CA、90°CA、66°CA、24°CA；其中最小的低电平段为Seg2，最小的高电平段为Seg5，在这两段两侧的段宽度都大于它们的二倍，因此可以将这两段的周期乘以2和两侧的
片段周期比较，如果一个片段周期的2倍仍然小于前后相邻的两个片段周期，它们就是较小周期片段Seg2和Seg5,然后再根据它们两个的电平状态不同，可以再区别出这两个片段，这样仅依靠凸轮轴信号signal2就能的完成位置判断工作，即通过凸轮轴信号signal2确定发动机位置。
[0100] 在实现了凸轮轴信号signal2确定发动机位置后，还需要凸轮轴信号signal2提供位置信息才可以精确控制发动机；当发动机定位成功后，每一个凸轮轴信号signal2的片段位置是已知的，此时每个片段持续角度也是已知的，根据物理齿形占整个凸轮周期360度的比例可以得出，角度如图12所示；在每个凸轮轴信号signal2边沿到来时可以确定得出凸轮轴转过了多少角度，进而推算出曲轴转盘转过多少角度；根据以上信息也可以计算出发动机的转速。使用eTPU单元作为发动机控制时，所有的控制位置信息是由角度时钟TCR2来提供。而默认情况下角度时钟的来源是曲轴通道eTPU[0]即所述曲轴信号signal1的通道，角度时钟累计计时因子即TRR是存在TRR寄存器中，这个值是每个曲轴齿周期除以100得到的，即0.06度的角度精度。当没有曲轴信号的情况下，需要把角度时钟源TCRCLK切换到凸轮轴通道即eTPU[1]上，但是由于凸轮轴信号signal2的边沿不是固定宽度，所以在计算角度时钟计时因子的时候需要考虑到各个片段宽度的比例。具体的做法是，在每个边沿捕获后，得到该段片段的持续时间，通过该片段的持续角度计算得到6度曲轴转角持续时间，即一个曲轴齿周期的时间；进行虚拟齿中断，而后就可以根据这个时间除以100得到角度时钟计数因子TRR的值，从而实现使用凸轮轴信号signal2提供一个控制位置所需的角度时钟TCR2。
[0101] 在所述曲轴位置传感器2正常、所述凸轮轴位置传感器5有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述曲轴信号signal1并进行试喷实现同步和判缸，输出所述发动机控制所需要的同步与位置信息，实现在仅有所述曲轴信号signal1状态下的跛行回家功能。在所述曲轴位置传感器2正常、所述凸轮轴位置传感器5有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述曲轴信号signal1进行同步和判缸的过程如下：
[0102] 凸轮轴信号signal2在整个同步判缸过程中起到了区分所述曲轴信号signal1的缺齿的作用，所以如果发生了凸轮轴信号失效的故障，启动过程中缺齿将不能正常区分；此时采用用试喷的办法来同步：首先、当找到所述曲轴信号signal1的缺齿，并根据所述凸轮轴信号signal2处电平状态确定缺齿位置并完成同步，注意，此时由于所述凸轮轴信号signal2不可信的话，缺齿的判断可能会失效；如果在曲轴转动两圈后确认了凸轮轴信号故障，此时将试喷标志置位。试喷标志置位后，进入试喷检测，在所述曲轴信号signal1的一个所述第一低电平脉冲处进行第一次试喷，所述第一次试喷后如果在设定的所述曲轴信号signal1的周期数内所述发动机的转速达到设定值，所述第一次试喷的判缸结果正确，较佳为，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述曲轴信号signal1进行同步和判缸中，所述第一次试喷后在4个所述曲轴信号signal1的周期数内所述发动机的转速达到
400rpm时所述第一次试喷的判缸结果正确；所述第一次试喷后如果在设定的所述曲轴信号signal1的周期数内所述发动机的转速没有达到设定值，则证明此时发动机还是处于拖动阶段，也证明试喷是错误的，即真实的相位和判断的相位相差360度，这时需要将试喷的角度时钟增加360度，对所述第一次试喷的判缸结果进行翻转得到正确的判缸结果，此时缸号也改为正确的缸号，这时需要进行第二次试喷。所述第二次试喷后如果在设定的所述曲轴信号signal1的周期数内所述发动机的转速达到设定值，所述第二次试喷的判缸结果正确。为了防止反复试喷造成发动机淹缸现象，如果第二次试喷后转速没有达到预定，同时将相位调整后仍然没有达到预定转速则禁止试喷，发动机停机。
[0103] 在所述曲轴位置传感器2有故障和所述凸轮轴位置传感器5都有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12禁止进行判缸工作，并在所述发动机停机后解除禁止。
[0104] 本发明实施例发动机位置管理系统的管理方法采用如下步骤确定所述发动机的位置：
[0105] 所述发动机的曲轴转动并带动所述曲轴信号盘1转动，所述曲轴位置传感器2对所述第一凸齿1a和所述第一齿缺进行探测并形成所述曲轴信号signal1。
[0106] 所述发动机的凸轮轴转动并带动所述凸轮轴信号盘4转动，所述凸轮轴转动的速率为所述曲轴转动的速率的一半。
[0107] 所述曲轴信号处理模块8对所述曲轴信号signal1进行处理和识别。
[0108] 所述凸轮轴信号处理模块10对所述凸轮轴信号signal2进行处理。
[0109] 所述曲轴故障诊断模块9判断所述曲轴位置传感器2是否正常，在所述曲轴位置传感器2正常时将所述曲轴信号signal1输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块12中；在所述曲轴位置传感器2有故障时，所述曲轴信号signal1不输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块12中。
[0110] 所述凸轮轴故障诊断模块11判断所述凸轮轴位置传感器5是否正常，在所述凸轮轴位置传感器5正常时将所述凸轮轴信号signal2输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块12中；在所述凸轮轴位置传感器5有故障时，所述凸轮轴信号signal2不输入到所述跛行回家与同步逻辑处理模块12中。
[0111] 所述跛行回家与同步逻辑处理模块12对所述发动机进行同步和判缸：
[0112] 在所述曲轴位置传感器2和所述凸轮轴位置传感器5都正常时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述曲轴信号signal1和所述凸轮轴信号signal2进行快速同步和判缸，所述发动机的一个工作循环中所述曲轴旋转两圈、所述凸轮轴旋转一圈，通过寻找所述曲轴信号signal1中的所述第一低电平脉冲实现所述发动机的同步，通过读取所述曲轴信号signal1中的所述第一低电平脉冲处对应的所述凸轮轴信号signal2的电平大小进行判缸从而确定所述发动机的同步和位置信息，实现所述发动机的同步和判缸。如图10所示，是本发明实施例的发动机快速同步和判缸同步流程图；如图3所示，是本发明实施例的发动机同步的逻辑图；本发明实施例的发动机的快速同步和判缸的过程为：
[0113] 发动机同步包含3个状态，0表示停机状态，此时曲轴和凸轮轴传感器都没有输出任何信号；根据上述说明，发动机启动过程中，首先经过步骤901的曲轴信号检测即所述曲轴信号signal1的处理和识别中的时间滤波和齿号滤波后，识别到的有效所述曲轴信号signal1边沿，此时认为发动机已经开始转动但是尚未识别和确认发动机的位置，同步状态更新为1；发动机继续运行，曲轴继续转动，会经过步骤902缺齿识别阶段即所述缺齿寻找阶段，经过曲轴的缺齿即第一大齿缺后所述曲轴信号signal1会形成所述第一低电平脉冲，曲轴检测逻辑根据ABa校验能够识别到缺齿信息即第一低电平脉冲，此时发动机的曲轴位置已经确定。由于一个发动机循环中有两个缺齿信息，需要确定具体是哪一个缺齿才能实现真正意义的定位成功；为此步骤903，在缺齿处通过读取此时凸轮轴的对应的所述凸轮轴信号signal2的电平状态，区域18为读取所述凸轮轴信号signal2的电平状态的窗口。由于3齿凸轮轴对应的所述凸轮轴信号signal2在两个缺齿处的电平状态不同，所以此时根据读取所述凸轮轴信号signal2电平状态的高或者低可以直接得出准确的位置信息，此时同步状态更新为2，发动机处于全同步状态，至此完成了步骤904。此时可以提供精确的齿号信息和循环齿号信息，同时当前的发动机缸号也可以确定；角度时钟激活并再每一个齿的边沿后更新角度时钟计时因子，即步骤905中内容。
[0114] 在所述曲轴位置传感器2有故障、所述凸轮轴位置传感器5正常时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述凸轮轴信号signal2进行同步和判缸，输出所述发动机控制所需要的同步与位置信息，实现在仅有所述凸轮轴信号signal2状态下的跛行回家功能。
[0115] 在所述曲轴位置传感器2正常、所述凸轮轴位置传感器5有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述曲轴信号signal1并进行试喷实现同步和判缸，输出所述发动机控制所需要的同步与位置信息，实现在仅有所述曲轴信号signal1状态下的跛行回家功能。
[0116] 在所述曲轴位置传感器2有故障和所述凸轮轴位置传感器5都有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12禁止进行判缸工作，并在所述发动机停机后解除禁止。
[0117] 如图11所示，是本发明实施例故障诊断流程图；本发明实施例故障诊断流程包括：
[0118] 步骤1001进行曲轴通道初始化，曲轴通道eTPU[0]初始化完成后即进入准备接受曲轴信号signal1的状态；步骤1002进行凸轮轴通道初始化，凸轮轴通道eTPU[1]初始化完成后即进入准备接受凸轮轴信号signal2的状态；根据配置，曲轴通道eTPU[0]准备好接受来自曲轴信号传感器的下降跳变沿；凸轮轴通道eTPU[1]准备好接受来自凸轮轴信号传感器的上升和下降跳变沿；两个通道都有独立的接受中断处理。
[0119] 无曲轴故障的判断实现：如果在凸轮轴通道eTPU[1]已经接受到凸轮轴信号传感器的6个边沿，包含3个上升沿和3个下降沿；此时步骤1003的曲轴有效边沿检测中，曲轴信号传感器的接收通道即曲轴通道eTPU[0]还未接受到任何曲轴信号signal1的下降沿，则此时可以判定发生了无曲轴信号故障，将执行步骤1016的无曲轴信号故障置位。如图6所示，是本发明实施例的无曲轴信号故障的示意图。
[0120] 无凸轮轴故障的判断,在步骤7的凸轮轴信号电平和边沿识别步骤中，如果曲轴信号signal1接受到两个工作循环，经过步骤1007，凸轮轴通道eTPU[1]还未获取到任何有效的凸轮轴信号signal2的边沿，此时可以判定发生了无凸轮轴信号故障，经过步骤1008的凸轮轴边沿出现的判断后将执行步骤1025对无凸轮轴信号故障的故障码进行置位。如图7所示，是本发明实施例的无凸轮轴信号故障的示意图。
[0121] 曲轴信号错误故障判断：曲轴信号signal1有两种错误情况，缺齿异常和齿数异常。如图8所示，当曲轴的缺齿处齿周期不是3倍齿周期时，该错误对应于方框14所对应区域的错误，该区域中在所述第一低电平脉冲中多了一个所述第一凸齿所对应的高电平脉冲，曲轴信号识别过程中的ABa校验处理无法正常完成；在这种情况下，执行步骤1004，开始记录缺齿确认完成前的齿数，如果计数达到了120个齿，即两个曲轴工作循环，此时则认为达到了步骤1005的条件，执行步骤1017，曲轴缺齿错误故障置位。如果曲轴缺齿正常时，进行步骤1006，即缺齿确认完成，识别到缺齿后完成同步。如果曲轴信号signal1引入了杂波会造成识别的齿号多于正常齿号情况，或是由于信号盘物理齿异常缺失会造成曲轴信号signal1齿数减小，这两类故障缺齿校验即ABa校验都正常但是实际信号已经是异常；步骤1011是为了识别以上异常，具体做法为曲轴缺齿后即所述第一低电平脉冲之后的第一个高电平脉冲所对应的齿号为1，由于高电平脉冲是由第一凸齿1a产生的，以后每个第一凸齿
1a所对应的高电平脉冲会产生一次中断并使齿号加1，如果在曲轴信号正常情况下，再过
58个齿，即齿号为58齿处，在经过AB检验后发现仍为缺齿，则认为曲轴是正常的信号，否则如果58齿处AB校验失败，则判定为曲轴齿号故障，即曲轴信号存在缺齿但是总的齿数不等于60-2。以上两种情况均是不正常的曲轴信号故障，步骤1012判断后，执行步骤1017将曲轴信号故障置位。
[0122] 凸轮轴故障的判断：待步骤1006曲轴通道完成同步即找到缺齿后，此时发动机位置已确定；对应凸轮轴信号signal2的理论边沿出现的位置是已知的。执行步骤1007识别凸轮轴信号signal2的有效边沿，根据曲轴信号signal2提供给的准确的角度信息，对凸轮轴信号signal2的理论边沿出现的区域创建接受窗口，凸轮轴通道即eTPU[1]在窗口内接受凸轮轴信号signal2的理论边沿；如果凸轮轴通道在开辟窗口内能够读取到所有的凸轮轴信号signal2的边沿；步骤1009判断正常，则认为凸轮轴信号signal2是正常的；在步骤1008中捕捉到凸轮轴信号signal2的跳变沿，但是窗口内的某些跳变沿未捕捉到，步骤1009判断后则认为是凸轮轴信号signal2错误，执行步骤1026将凸轮轴错误故障码置位。
如图9所示即为凸轮轴信号故障信号示意图。
[0123] 在所述曲轴位置传感器2正常、所述凸轮轴位置传感器5有故障时，所述跛行回家与同步逻辑处理模块12根据所述曲轴信号signal1进行同步和判缸的过程如下：凸轮轴信号signal2在整个同步判缸过程中起到了区分缺齿的作用，所以如果发生了凸轮轴信号失效的故障，启动过程中缺齿将不能正常区分；此时执行步骤1027，即启动当曲轴试喷，用试喷的办法来同步；当找到曲轴信号signal1的缺齿，并根据凸轮轴信号signal2处电平状态确定缺齿位置并完成同步，注意，此时由于凸轮轴信号signal2不可信的话，缺齿的判断可能会失效；在曲轴转动两圈后确认了凸轮轴信号故障，此时将试喷标志置位；试喷标志置位后，进行试喷并进入试喷检测逻辑，即在经过两个完整的发动机循环后，检测发动机平均转速，如果转速超过设定值步骤1028判断后则认为发动机试喷正确，首次试喷成功，此时同步完成，较佳为，转速的设定值为400rpm；如果是转速没有超过设定值，步骤1028判断不通过，此时发动机还是处于拖动阶段，证明试喷是错误的，即真实的相位和判断的相位相差360度；将执行步骤1029的系统为准偏移360度实现将判断的角度时钟增加360度，此时缸号也改为正确的缸号。此后在发动机曲轴再拖动两圈后如果达到了设定的转速以上，由步骤1030判断通过则试喷成功完成同步；为了防止反复试喷造成发动机淹缸现象，如果第二次试喷后转速没有达到预定，同时将相位调整后仍然没有达到预定转速则禁止试喷，执行步骤1015，发动机停机，位置信息清零。
[0124] 仅根据所述凸轮轴信号signal2进行同步和判缸的过程如下：当发生无曲轴信号故障时，曲轴通道没有任何信号；为了实现发动机位置确定必须需要采用凸轮轴信号signal2来完成同步；执行步骤1018识别到凸轮轴信号signal2后，开始计算凸轮轴信号signal2的两个跳变沿之间的时间，执行步骤1019，完成仅采用凸轮轴信号signal2进行的同步过程；该同步的具体方法如图12所示，凸轮轴信号signal2可以被上升沿和下降沿分为6段区域，从左至右依次编号为Seg0、Seg1、Seg2、Seg3、Seg4、Seg5；其中最小的低电平段为Seg2和最小的高电平段为Seg5，在这两段两侧的段宽度都大于它们的二倍，因此可以将这两段的周期乘以2和两侧的片段周期比较，如果一个片段周期的2倍仍然小于前后相邻的两个片段周期，它们就是较小周期片段Seg2和Seg5,然后再根据它们两个的电平状态不同，可以再区别出这两个片段。至此仅依靠凸轮轴信号signal2就完成了位置判断工作即完成了步骤1020的判断。实现了凸轮轴信号signal2确定发动机位置后，还需要凸轮轴信号signal2提供位置信息才可以精确控制发动机；当采用凸轮轴信号signal2进行发动机定位成功后，每一个凸轮轴信号signal2的片段位置是已知的，此时每个片段持续角度也是已知的，根据物理齿形占整个凸轮周期360度的比例可以得出；在每个凸轮轴信号signal2的边沿到来时可以确定得出凸轮轴转过了多少角度，进而推算出曲轴转盘转过多少角度；根据以上信息也可以计算出发动机的转速。使用eTPU单元作为发动机控制时，所有的控制位置信息是由角度时钟TCR2来提供。而默认情况下角度时钟的来源是曲轴通道eTPU[0]，角度时钟累计计时因子是存在TRR寄存器中，这个值是每个曲轴齿周期除以100得到的，即0.06度的角度精度。当没有曲轴信号signal1的情况下，需要把角度时钟源TCRCLK切换到凸轮轴通道上，但是由于凸轮轴信号signal2的边沿不是固定宽度，所以在计算角度时钟计时因子的时候需要考虑到各个片段宽度的比例。具体的做法是，在凸轮轴信号signal2的每个边沿捕获后，得到该段片段的持续时间，通过该片段的持续角度计算得到6度曲轴转角持续时间，即一个曲轴信号signal1的齿周期的时间；执行步骤1022进行虚拟齿中断，而后就可以根据这个时间除以100得到角度时钟计数因子TRR的值，使用凸轮轴提供一个控制所需的角度时钟TCR2，实现了步骤1023中的内容。由图11可以看出，在步骤1020判断失败后进行步骤1024，即同步失败，之后进行步骤1015，发动机停机并位置信息清零。在步骤1023、步骤1012以及步骤1028正常后，发动机正常运转，直至进行步骤
1013的发动机停机检测，步骤1013之后进行步骤1014实现发动机停机、再进行步骤1015实现位置信息清零。
[0125] 以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多
变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。
