一种发动机磁电式曲轴传感器原始信号处理电路及方法

技术领域

本发明是关于发动机领域，特别是关于一种发动机磁电式曲轴传感器原始信号的处理电路及信号处理方法。

背景技术

燃油喷射系统是发动机的关键部分，为了在发动机一般工况、特殊工况、强干扰环境等情况下都能够精准控制发动机的相位追踪(判缸)、喷油、点火和转速测量等事件，应使电子控制单元(ECU)获得实时、精准的发动机曲轴位置信号。而磁电式曲轴位置传感器的原始信号是-70V-70V的类正弦的脉冲信号，所以需要将此信号进行处理，得到ECU能识别的0V-3.3V或0V-5V方波信号。

现有的处理方法首先通过钳位电路对曲轴传感器原始信号进行预处理，将-70V-70V的类正弦信号钳位在0V-3.3V或0V-5V范围，再利用比较电路对钳位后的信号进行模数转换。此方法在发动机转速过低时无法保证曲轴原始信号不失真，并且随着发动机在不同转速工况，在钳位阶段会存在一定的相位偏移。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种发动机磁电式曲轴传感器原始信号的处理电路及信号处理方法。

根据第一方面，本发明还提供一种发动机磁电式曲轴传感器原始信号处理电路，该电路包括：

半波整流及滤波模块，将磁电式曲轴位置传感器原始信号VF1进行半波整流并滤掉高频干扰的信号VF2；

电阻分压电路模块，将峰值电压范围在20V-70V的电压由电阻分压到峰值范围在0.2V-0.7V的电压信号VF3；

峰值电压检测及峰值电压输出模块，检测并输出电压值随曲轴转速变化的磁电式曲轴位置传感器原始信号正半周期的分压电压信号VF3的正峰值信号VF4；

变增益信号放大模块，基于可变增益信号放大电路，电压信号VF3的正峰值信号VF4输入单片机模块，利用单片机模块输出的增益控制信号VF5控制可变增益电路，时时放大电压信号VF3，让磁电式曲轴位置传感器原始信号在不失真的情况下始终保持在0V-3.3V或0V-5V的电压范围，用于实现对磁电式曲轴位置传感器原始信号的归一化处理并输出磁电式曲轴位置传感器方波信号VF6；

滞回比较模块，利用滞回比较器对归一化的曲轴传感器信号VF6进行模数转换，得到控制器可识别的0V-3.3V或0V-5V的曲轴位置传感器方波信号VF7；

单片机模块，接收峰值电压及峰值电压输出模块的正峰值信号VF4，并输出增益控制信号VF5去控制放大增益，同时接收滞回比较器模块输出的方波信号从而对发动机进行判缸；

所述半波整流及滤波模块的输入信号为磁电式曲轴位置传感器原始信号VF1，其输出信号为VF1信号的正半周期信号VF2；所述电阻分压电路模块的输入信号为VF2，其输出信号为VF2分压后的电压信号VF3；所述峰值电压检测及峰值电压输出模块的输入信号为电压信号VF3，其输出信号为电压信号VF3的时时正峰值信号VF4；所述变增益信号放大模块的输入信号为电压信号VF3以及单片机模块输出的增益控制信号VF5，其输出信号为归一化后的磁电式曲轴位置传感器的信号VF6；所述滞回比较模块的输入信号为VF6，其输出信号为曲轴位置传感器方波信号VF7；所述单片机模块的输入信号为正峰值信号VF4和方波信号VF7，其输出信号为增益控制信号VF5。

根据第二方面，本发明还提供一种发动机磁电式曲轴传感器原始信号处理方法，该方法包括以下步骤：

(1)半波整流及滤波，其对300r/min-3200r/min的发动机转速下磁电式曲轴位置传感器原始信号半波整流及滤波；

(2)电阻分压，将20V-70V的电压由电阻分压到0.2V-0.7V的电压，用于保证后续的峰值检测电路和可变增益电路不被高压损坏；

(3)峰值电压检测及峰值电压输出，检测并输出随发动机转速时时变化的磁电式曲轴传感器原始信号的正峰值电压；

(4)变增益信号放大，归一化处理信号电压随转速时时变化的磁电式曲轴传感器信号；

(5)滞回比较，将归一化后的曲轴信号进行模数转换并输出。

本发明的有益效果：

本发明对曲轴传感器信号进行了归一化预处理，避免了大多数曲轴信号处理芯片采用的钳位电路的预处理方式，在发动机低转速时也不会造成曲轴信号的失真，同时有效减少了曲轴信号处理的相位偏移，从而提高了发动机判缸的精确度，有利于实现发动机控制器更加精确的喷油控制，提高了发动机判缸的稳定性。

附图说明

图1为本发明的处理电路的构成示意图。

图2为本发明实施方式的一种磁电式曲轴传感器原始信号波形VF1。

图3a、3b、3c、3d分别示出磁电式曲轴传感器半波整流后的曲轴信号VF2、分压后的曲轴信号VF3、归一化后的曲轴信号VF6以及模数转换后的曲轴信号VF7。

图4为本发明的处理电路的整体电路原理图。

图5a、5b、5c、5d、5e分别示出半波整流及滤波模块、分压电路、峰值电压检测及输出模块、可变增益信号放大模块和滞回比较模块的示意性电路图。

具体实施方式

应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。提供实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文在本发明的说明书中所使用的属于只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

下面结合附图，对本发明具体实施方案进行详细描述。

请参阅图1及图4，本发明的信号处理电路所包含：

半波整流及滤波模块(如图5a所示)，将磁电式曲轴位置传感器原始信号VF1进行半波整流并滤掉高频干扰的信号VF2；

电阻分压电路模块(如图5b所示)，将峰值电压范围在20V-70V的电压由电阻分压到峰值范围在0.2V-0.7V的电压信号VF3；

峰值电压检测及峰值电压输出模块(如图5c所示)，检测并输出电压值随曲轴转速变化的磁电式曲轴位置传感器原始信号正半周期的分压电压信号VF3的正峰值信号VF4；

变增益信号放大模块(如图5d所示)，基于可变增益信号放大电路，电压信号VF3的正峰值信号VF4输入单片机模块，利用单片机模块输出的增益控制信号VF5控制可变增益电路，时时放大电压信号VF3，让磁电式曲轴位置传感器原始信号在不失真的情况下始终保持在0V-3.3V或0V-5V的电压范围，用于实现对磁电式曲轴位置传感器原始信号的归一化处理并输出磁电式曲轴位置传感器方波信号VF6；

滞回比较模块(如图5e所示)，利用滞回比较器对归一化的曲轴传感器信号VF6进行模数转换，得到控制器可识别的0V-3.3V或0V-5V的曲轴位置传感器方波信号VF7；

单片机模块，接收峰值电压及峰值电压输出模块的信号，并输出增益控制信号VF5去控制放大增益，同时接收滞回比较器模块输出的方波信号从而对发动机进行判缸；

所述半波整流及滤波模块的输入信号为磁电式曲轴位置传感器原始信号VF1，其输出信号为VF1信号的正半周期信号VF2；所述电阻分压电路模块的输入信号为VF2，其输出信号为VF2分压后的电压信号VF3；所述峰值电压检测及峰值电压输出模块的输入信号为电压信号VF3，其输出信号为电压信号VF3的时时正峰值信号VF4；所述变增益信号放大模块的输入信号为电压信号VF3以及单片机模块输出的增益控制信号VF5，其输出信号为归一化后的磁电式曲轴位置传感器的信号VF6；所述滞回比较模块的输入信号为VF6，其输出信号为曲轴位置传感器方波信号VF7；所述单片机模块的输入信号为正峰值信号VF4和VF7，其输出信号为VF5。

请参阅图2，磁电式曲轴传感器原始信号VF1为本处理方法的输入信号，信号类型为但不局限于电压随曲轴转速变化的类正弦信号。

图3a、3b、3c、3d分别示出了图1所示的各处理阶段的信号波形。通过如图5a所示的半波整流后去除了磁电式曲轴原始信号的负半周期波形，得到信号VF2，波形如图3a所示，在此实施例中VF2的电压范围为0-70V。通过如图5b所示的电阻分压电路将VF2信号进行分压，得到了信号VF3，波形如图3b所示，在此实施例中VF3的峰值电压范围为0.2V-0.7V。通过如图5c所示的峰值电压检测及输出模块，得到VF3信号的时时峰值并输入到单片机进行处理。通过如图5d所示的可变增益信号放大电路，得到信号VF6，波形如图3c所示，在此实施例中VF6为峰值电压恒定在3.3V的归一化曲轴信号波形。通过如图5e所示的滞回比较器电路，将信号VF6变成可供单片机进行判缸应用的方波信号VF7，波形如图3d所示，在此实施例中VF7为高电平3.3V的方波信号。

做为实施例，所述变增益信号放大模块包括运算放大器，型号可以选用AD306。

做为实施例，所述单片机模块选用TC1728。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。