CN103343715B - 一种发动机进气温度信号的处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的目的是提出一种发动机进气温度信号的处理方法,用于对发动机进气温度信号的处理,以使发动机进气温度信号更加准确合理,从而能够根据该进气温度信号更好地控制发动机的工作。本发明的发动机进气温度信号的处理方法包括传感器物理信号的转换、传感器物理信号的滤波处理、信号合理性的检查、空气质量流量的修正、信号故障的判断及处理,策略结构简单、计算步骤清晰、监测对象全面、可靠、易于实现、便于软件测试和标定。
Description
技术领域
本发明属于汽车发动机控制技术领域,具体涉及到发动机控制系统对发动机进气温度信号的处理方法。
背景技术
发动机的进气温度是汽车动力系统控制策略的一个关键输入参数,进气温度如果计算不准确,就会出现故障诊断不出来的情况,造成整车耗油高、污染物的排放量高,此外还会影响发动机零部件的可靠性和耐久性。当前节能汽车以及新能源汽车是发展趋势,而节能汽车以及新能源汽车都是为了节约能源、降低污染物的排放。这些汽车的发动机进气系统、电驱动系统、能源存储系统以及电控硬件系统等大多需要利用大气温度信号作为其中一个输入来对这些系统进行监测和控制。
发明内容
本发明的目的是提出一种发动机进气温度信号的处理方法,用于对发动机进气温度信号的处理,以使发动机进气温度信号更加准确合理,从而能够根据该进气温度信号更好地控制发动机的工作。
本发明的发动机进气温度信号的处理方法如下:处理单元通过传感器获得进气温度信号,首先根据预定的脉谱图将进气温度信号进行物理量信号转换,并将转换后的进气温度信号进行低通滤波处理,然后再对滤波后的信号做信号质量等级判断,并根据信号质量等级判断结果得到最终的进气温度信号;所述信号质量等级判断如下:若滤波后的进气温度信号未出现故障,则该进气温度信号的信号质量等级为level_0;若滤波后的进气温度信号出现故障,且持续时间没有超过预定的第一时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_1;若滤波后的进气温度信号出现故障,且持续时间超过预定的第一时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_2;若在进气温度信号的信号质量等级为level_2的情况下,该滤波后的进气温度信号恢复正常状态,且持续时间未超过预定的第二时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_3;若在进气温度信号的信号质量等级为level_3的情况下,该滤波后的进气温度信号保持正常状态的时间超过预定的第二时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_0;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_0时,采用当前的进气温度信号作为最终的进气温度信号;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_1时,将出现故障前那一时刻的进气温度信号冻结,并作为最终的进气温度信号;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_2及level_3时,采用预定的常数值作为最终的进气温度信号。
由于直接通过脉谱图对传感器的电信号进行物理量的转换,所以转换后的信号是带有噪声的、是不稳定的,必须采用低通滤波进行处理。上述低通滤波的常数可根据具体脉谱图及传感器改变。通过对滤波后的信号做信号质量等级判断,并根据信号质量等级判断结果得到最终的进气温度信号,在有故障发生时,可以采取替代措施进行暂时功能化运行的需求,并且输出信号质量等级,输出的信号等级可以被动力控制系统整个控制策略进行调用以确保整个动力系统在一个合理的、安全的、经济的范围内工作。
进一步地,所述处理单元判断滤波后的进气温度信号是否出现故障的方法包括如下步骤:
A:处理单元存储上次熄火时间(tengoff)、上次熄火时的发动机水温(Tmoff)、上次熄火时的发动机进气温度(Toff),并在汽车上电后且发动机启动之前获取当前进气温度(T)、当前环境温度(Ten)、启动前发动机水温(Tmsta);
B:处理单元将当前发动机水温(Tmsta)与当前环境温度(Ten)进行比较,若当前发动机水温(Tmsta)未高于当前环境温度(Ten)预定温度以上,则处理单元比较当前进气温度(T)与当前环境温度(Ten),若当前进气温度(T)高于当前环境温度(Ten)预定温度以上,则处理单元判定进气温度信号出现故障,否则转至步骤D;若当前发动机水温(Tmsta)高于当前环境温度(Ten)预定温度以上,则处理单元查预定的第一表格获得进气温度信号的最大值(Tmemax_1)和最小值(Tmemin_1),所述第一表格是根据处理单元存储的上次熄火时间(tengoff)、上次熄火时的发动机水温(Tmoff)为输入参数的表格;
C:如果当前进气温度(T)与上次熄火时的发动机进气温度(Toff)的差值在最大值(Tmemax_1)和最小值(Tmemin_1)之间时,处理单元判定进气温度信号正常,否则处理单元判定进气温度信号出现故障;
D:在发动机启动预定时间后,处理单元查预定的第二表格获得进气温度信号的最大值(Tmemax_2)和最小值(Tmemin_2),所述第二表格是根据处理单元存储的上次熄火时的发动机水温(Tmoff)、启动前发动机水温(Tmsta)为输入参数的表格;
E:如果当前进气温度(T)与当前环境温度(Ten)的差值在最大值(Tmemax_2)和最小值(Tmemin_2)之间时,处理单元判定进气温度信号正常,否则处理单元判定进气温度信号出现故障。
进一步地,为避免采用不合理的信号,处理单元获得进气温度信号后,首先对进气温度信号进行合理性检查,如果进气温度信号不合理,则处理单元在报警的同时,利用预定值来替代当前进气温度信号。
发动机进气温度传感器可以有模拟量电压信号和脉宽调制信号两种信号输入,对于这两种不同的输入信号可以进行选择、并且可以分别利用不同的脉谱图对这两种不同的输入信号进行物理信号的转换。具体来说,如果处理单元获得的进气温度信号为模拟量电压信号,则处理单元直接判断该进气温度信号是否在预定的电压范围之内,如果该进气温度信号超出预定的电压范围,则处理单元判断该进气温度信号不合理;如果处理单元获得的进气温度信号为脉宽调制信号,则处理单元直接判断该进气温度信号是否在预定的脉宽范围之内,如果该进气温度信号超出预定的脉宽范围,则处理单元判断该进气温度信号不合理。
进一步地,处理单元还根据传感器生产厂家提供的传感器修正系数对滤波处理后的进气温度信号进行空气质量流量修正处理,并对修正处理后的进气温度信号做信号质量等级判断。在有些系统中,进气温度传感器与进气质量流量传感器集成为一体,如果这样集成一体的传感器具有RC滤波电路的话,那么RC滤波电路导致的传感器的信号的热偏移量就需要进行补偿。由于输入的PWM温度信号是以时间为周期的脉宽调制信号(时间周期常数是一定值),但是由于热漂移的作用,输入信号的周期会有所变化,而且,由于温度传感器和控制质量流量传感器是集成在一起的,那么RC滤波电路带来的热漂移对于二者的影响也是一致的,所以可以通过温度信号的周期的漂移来计算空气质量流量的修正系数。
本发明的发动机进气温度信号的处理方法包括传感器物理信号的转换、传感器物理信号的滤波处理、信号合理性的检查、空气质量流量的修正、信号故障的判断及处理,策略结构简单、计算步骤清晰、监测对象全面、可靠、易于实现、便于软件测试和标定。
附图说明
图1是本发明的发动机进气温度信号的处理方法的流程图。
图2是信号质量等级判断的流程图。
图3是处理单元判断滤波后的进气温度信号是否出现故障的方法的流程图。
具体实施方式
下面对照附图,通过对实施实例的描述,对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明。
实施例1:
如图1所示,本实施例的发动机进气温度信号的处理方法如下:处理单元通过传感器获得进气温度信号,首先对进气温度信号进行合理性检查,如果进气温度信号不合理,则处理单元在报警的同时,利用预定值来替代当前进气温度信号;然后根据预定的脉谱图将进气温度信号进行物理量信号转换,并将转换后的进气温度信号进行低通滤波处理,再根据传感器生产厂家提供的传感器修正系数对滤波处理后的进气温度信号进行空气质量流量修正处理,并对修正处理后的进气温度信号做信号质量等级判断,根据信号质量等级判断结果得到最终的进气温度信号。
发动机进气温度传感器可以有模拟量电压信号和脉宽调制信号两种信号输入,对于这两种不同的输入信号可以利用信号通道选择,并且可以分别利用不同的脉谱图对这两种不同的输入信号进行物理信号的转换。
如图2所示,所述信号质量等级判断的方法如下:若滤波后的进气温度信号未出现故障,则该进气温度信号的信号质量等级为level_0(正常状态);若滤波后的进气温度信号出现故障,且持续时间没有超过预定的第一时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_1(短时故障);若滤波后的进气温度信号出现故障,且持续时间超过预定的第一时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_2(持久故障);若在进气温度信号的信号质量等级为level_2的情况下,该滤波后的进气温度信号恢复正常状态,且持续时间未超过预定的第二时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_3(故障消失);若在进气温度信号的信号质量等级为level_3的情况下,该滤波后的进气温度信号保持正常状态的时间超过预定的第二时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_0;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_0时,采用当前的进气温度信号作为最终的进气温度信号;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_1时,将出现故障前那一时刻的进气温度信号冻结,并作为最终的进气温度信号;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_2及level_3时,采用预定的常数值作为最终的进气温度信号。
如图3所示,所述处理单元判断滤波后的进气温度信号是否出现故障的方法包括如下步骤:
A:处理单元存储上次熄火时间tengoff、上次熄火时的发动机水温Tmoff、上次熄火时的发动机进气温度Toff,并在汽车上电后且发动机启动之前获取当前进气温度T、当前环境温度Ten、启动前发动机水温Tmsta;
B:处理单元将当前发动机水温Tmsta与当前环境温度Ten进行比较,若当前发动机水温Tmsta未高于当前环境温度Ten预定温度以上,则处理单元比较当前进气温度T与当前环境温度Ten,若当前进气温度T高于当前环境温度Ten3℃以上,则处理单元判定进气温度信号出现故障,否则转至步骤D;若当前发动机水温Tmsta高于当前环境温度Ten3℃以上,则处理单元查预定的第一表格获得进气温度信号的最大值Tmemax_1和最小值Tmemin_1,所述第一表格是根据处理单元存储的上次熄火时间tengoff、上次熄火时的发动机水温Tmoff为输入参数的表格;
C:如果当前进气温度T与上次熄火时的发动机进气温度Toff的差值在最大值Tmemax_1和最小值Tmemin_1之间时,处理单元判定进气温度信号正常,否则处理单元判定进气温度信号出现故障;
D:在发动机启动预定时间后,处理单元查预定的第二表格获得进气温度信号的最大值Tmemax_2和最小值Tmemin_2,所述第二表格是根据处理单元存储的上次熄火时的发动机水温Tmoff、启动前发动机水温Tmsta为输入参数的表格;
E:如果当前进气温度T与当前环境温度Ten的差值在最大值Tmemax_2和最小值Tmemin_2之间时,处理单元判定进气温度信号正常,否则处理单元判定进气温度信号出现故障。
Claims (5)
1.一种发动机进气温度信号的处理方法,其特征在于处理单元通过传感器获得进气温度信号,首先根据预定的脉谱图将进气温度信号进行物理量信号转换,并将转换后的进气温度信号进行低通滤波处理,然后再对滤波后的信号做信号质量等级判断,并根据信号质量等级判断结果得到最终的进气温度信号;所述信号质量等级判断如下:若滤波后的进气温度信号未出现故障,则该进气温度信号的信号质量等级为level_0;若滤波后的进气温度信号出现故障,且持续时间没有超过预定的第一时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_1;若滤波后的进气温度信号出现故障,且持续时间超过预定的第一时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_2;若在进气温度信号的信号质量等级为level_2的情况下,该滤波后的进气温度信号恢复正常状态,且持续时间未超过预定的第二时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_3;若在进气温度信号的信号质量等级为level_3的情况下,该滤波后的进气温度信号保持正常状态的时间超过预定的第二时间限值,则该进气温度信号的信号质量等级为level_0;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_0时,采用当前的进气温度信号作为最终的进气温度信号;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_1时,将出现故障前那一时刻的进气温度信号冻结,并作为最终的进气温度信号;控制单元在进气温度信号的信号质量等级为level_2及level_3时,采用预定的常数值作为最终的进气温度信号;所述处理单元判断滤波后的进气温度信号是否出现故障的方法包括如下步骤:
A:处理单元存储上次熄火时间(tengoff)、上次熄火时的发动机水温(Tmoff)、上次熄火时的发动机进气温度(Toff),并在汽车上电后且发动机启动之前获取当前进气温度(T)、当前环境温度(Ten)、启动前发动机水温(Tmsta);
B:处理单元将当前发动机水温(Tmsta)与当前环境温度(Ten)进行比较,若当前发动机水温(Tmsta)未高于当前环境温度(Ten)预定温度以上,则处理单元比较当前进气温度(T)与当前环境温度(Ten),若当前进气温度(T)高于当前环境温度(Ten)预定温度以上,则处理单元判定进气温度信号出现故障,否则转至步骤D;若当前发动机水温(Tmsta)高于当前环境温度(Ten)预定温度以上,则处理单元查预定的第一表格获得进气温度信号的最大值(Tmemax_1)和最小值(Tmemin_1),所述第一表格是根据处理单元存储的上次熄火时间(tengoff)、上次熄火时的发动机水温(Tmoff)为输入参数的表格;
C:如果当前进气温度(T)与上次熄火时的发动机进气温度(Toff)的差值在最大值(Tmemax_1)和最小值(Tmemin_1)之间时,处理单元判定进气温度信号正常,否则处理单元判定进气温度信号出现故障;
D:在发动机启动预定时间后,处理单元查预定的第二表格获得进气温度信号的最大值(Tmemax_2)和最小值(Tmemin_2),所述第二表格是根据处理单元存储的上次熄火时的发动机水温(Tmoff)、启动前发动机水温(Tmsta)为输入参数的表格;
E:如果当前进气温度(T)与当前环境温度(Ten)的差值在最大值(Tmemax_2)和最小值(Tmemin_2)之间时,处理单元判定进气温度信号正常,否则处理单元判定进气温度信号出现故障;E步骤中所述的最大值(Tmemax_2)和最小值(Tmemin_2)是在发动机启动预定时间后,处理单元查预定的第二表格获得进气温度信号的最大值(Tmemax_2)和最小值(Tmemin_2)。
2.根据权利要求1所述的发动机进气温度信号的处理方法,其特征在于处理单元获得进气温度信号后,首先对进气温度信号进行合理性检查,如果进气温度信号不合理,则处理单元在报警的同时,利用预定值来替代当前进气温度信号。
3.根据权利要求2所述的发动机进气温度信号的处理方法,其特征在于如果处理单元获得的进气温度信号为模拟量电压信号,则处理单元直接判断该进气温度信号是否在预定的电压范围之内,如果该进气温度信号超出预定的电压范围,则处理单元判断该进气温度信号不合理。
4.根据权利要求2所述的发动机进气温度信号的处理方法,其特征在于如果处理单元获得的进气温度信号为脉宽调制信号,则处理单元直接判断该进气温度信号是否在预定的脉宽范围之内,如果该进气温度信号超出预定的脉宽范围,则处理单元判断该进气温度信号不合理。
5.根据权利要求2所述的发动机进气温度信号的处理方法,其特征在于处理单元还根据传感器生产厂家提供的传感器修正系数对滤波处理后的进气温度信号进行空气质量流量修正处理,并对修正处理后的进气温度信号做信号质量等级判断。
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