CN104481694B - 一种发动机曲轴转速自诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种发动机曲轴转速自诊断方法，以减少或避免毛刺、曲轴位置传感器安装位置、曲轴信号轮加工精度等因素对曲轴转速计算的影响。该方法采用60‑2齿的信号轮及曲轴位置传感器来采集曲轴转动的信号，其中信号轮的两个缺齿是连续的，关键在于包括如下步骤：A：ECU接收曲轴位置传感器的信号，并根据该信号计算出信号轮上的各个齿所对应的时间；B：ECU比较具体某个齿所对应的时间长度与该齿前后两个相邻齿所对应的时间长度，如果该齿所对应的时间长度与其前后两个相邻齿所对应的时间长度相差超过预定范围，则判断该齿所对应的曲轴位置传感器的信号为毛刺信号，ECU在计数信号轮齿数的时候剔除掉该毛刺信号，而不将该毛刺信号作为齿信号进行计数。

Description

一种发动机曲轴转速自诊断方法

技术领域

本发明属于汽车电子控制领域，特别涉及到发动机曲轴转速自诊断方法。

背景技术

曲轴转速即为发动机转速，是发动机控制中的一个重要的参数。发动机的喷油、点火等功能都是基于发动机转速来实现的，所以发动机转速计算的可靠性非常重要。目前曲轴转速的获得方法如下：在曲轴上安装一个60-2的信号轮，在信号轮的上方安装一曲轴位置传感器(即发动机转速传感器)。曲轴信号轮为60-2齿，即曲轴运转一周被60个齿均分。每一个齿间隔6度的角度，曲轴信号轮上60个齿，其中2个为缺齿，为了识别曲轴运转一周。如图1所示，为曲轴位置传感器输入给ECU的原始信号：曲轴信号轮做切割磁力线运动，遇到齿的时候，转速传感器信号产生正向电压传递给ECU，非齿处产生负向电压，所以发动机运转时，曲轴位置传感器原始信号为类似正弦波的信号(OV电压为基准)。ECU接收到曲轴位置传感器信号，然后把模拟信号转化为数字信号。ECU通过磁力电压运算计齿和计时，来计算当前的发动机转速。

发动机运转曲轴信号轮做切割磁力线运动产生的电压通过曲轴位置传感器输入给ECU，但这种切割磁力运动电压随着转速的不同而不同。转速越高，电压幅值越大，转速越低，电压幅值越小。识别齿的电压门限值要以低转速的幅值而设定，特别发动机要求起动阶段，发动机转速超过50Rpm就要求能数齿计算转速，此时的电压幅值相对很小。通过实际工程经验发现，由于信号轮加工精度的问题，可能出现毛刺现象，这个毛刺在低速的时候，产生的电压幅值低于识别齿的电压门限值，而不被记为一个齿，但在高速的时候，毛刺产生的电压幅值可能高于识别齿的电压门限值，这样在高速时，就被记为一个齿，从而导致转速计算偏差，导致车辆报失火故障。

下面具体描述一个信号轮毛刺信号案例：在4000Rpm以下，车辆正常无故障，在4000Rpm以上报失火故障。后发现转速超过4000Rpm后，发动机转速异常。故障车当转速超过4000Rpm时，出现异常波动，转速波动超过15Rpm。且呈现规律性波动(每个工作循环，出现一个缸转速异常偏高)。经分析，每个工作循环(曲轴转2圈)出现一个缸转速偏大，通过转速偏差计算推断，出现转速偏大的汽缸，在计算转速数齿时误把毛刺计为一个齿。通过示波器采集曲轴信号，如图2中A处获得确认。

发明内容

本发明的目的是提出一种发动机曲轴转速自诊断方法，以减少或避免毛刺、曲轴位置传感器安装位置、曲轴信号轮加工精度等因素对曲轴转速计算的影响。

本发明的发动机曲轴转速自诊断方法采用60-2齿的信号轮及曲轴位置传感器来采集曲轴转动的信号，其中信号轮的两个缺齿是连续的，关键在于包括如下步骤：

A：ECU接收曲轴位置传感器的信号，并根据该信号计算出信号轮上的各个齿所对应的时间；

B：ECU比较具体某个齿所对应的时间长度与该齿前后两个相邻齿所对应的时间长度，如果该齿所对应的时间长度与其前后两个相邻齿所对应的时间长度相差超过预定范围，则判断该齿所对应的曲轴位置传感器的信号为毛刺信号，ECU在计数信号轮齿数的时候剔除掉该毛刺信号，而不将该毛刺信号作为齿信号进行计数。

进一步地，所述B步骤中，ECU根据下述公式来判断毛刺信号：

当 $\frac{t_{n-1}}{t_n}>{\mathrm{Val}}_{\mathrm{fn}}\×\frac{t_{n+1}}{t_{n-1}}$ 且 $\frac{t_{n+1}}{t_n}>{\mathrm{Val}}_{\mathrm{fn}}\×\frac{t_{n+1}}{t_{n-1}}$ 时，t_n所对应的信号即为毛刺信号，如图3所示，所述t_n-1、t_n、t_n+1为三个连续的齿所对应信号的时间长度，所述Val_fn为预先设定的系数。理论上，如果信号轮各齿的宽度完全相同，发动机转速是稳定的，经过连续三个齿(n-1、n、n+1)的时间是一致的，即但信号轮的加工精度不可能保证每个齿的宽度完全一致，另外，发动机转速即使在稳定工况下也不是100％的稳定，况且还存在着加、减速的动态工况。这个变量的取值要根据不同的信号轮和发动机通过标定来确定，标定方法，可以是从怠速转速加速到最高额定转速，然后完全丢油门再回到怠速转速，在这个过程中，采集到信号轮信号，分析相邻三个齿在正常情况下的对应时间偏差，因毛刺相对于齿宽度小很多，所以在上述分析时间偏差的基础上留有一定的安全余量就可以标定出这个变量的取值。通过调整Val_fn系数，可以适应具体的信号轮的精度以及发动机的实际转动情况，从而能够精确判断出毛刺信号。

进一步地，该发动机曲轴转速自诊断方法还包括C步骤：ECU自缺齿信号后的第一个齿开始对齿进行计数，当曲轴转动两圈时，ECU统计所计数的齿数量，如果所计数的齿数量大于120个，则判断出现了多齿故障，如果所计数的齿数量小于120个，则判断出现了少齿故障；当出现多齿故障或少齿故障时，ECU进行报警。判断曲轴转动的圈数方法如下：ECU可以通过计算信号轮齿时间确定一个齿计数，信号轮的设计是60-2，即信号轮有58个齿，另外两个齿被削掉，ECU可以通过信号识别到被削掉的两个缺齿，通常ECU识别到两个缺齿后，检测到的第一个齿计数为1，以此计数2,3,4.......58，然后又检测到缺齿位置，即完成曲轴信号轮一圈的检测。

进一步地，所述C步骤中，当ECU统计所计数的齿的数量达到120个，且所识别的齿信号中没有缺齿信号时，则判断出现了无法识别缺齿的故障，ECU进行报警；如图4所示，所述缺齿信号的识别方法如下：当t_Mis≥2×tn时，即判断t_Mis所对应的齿为缺齿，所述t_n为正常齿所对应的时间长度。

通过本发明的发动机曲轴转速自诊断方法，可以识别出毛刺信号、信号轮多齿及少齿故障，以及判断出是否能够识别缺齿，从而大大减少了信号轮齿计数及计时故障，可以为计算当前的发动机转速提供更精确、可靠的标准。

附图说明

图1为曲轴位置传感器提供给ECU的原始信号。

图2为信号轮毛刺信号导致的失火采集数据示意图。

图3为齿时间间隔计算示意图。

图4为缺齿识别方法的示意图。

具体实施方式

下面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：

本实施例的发动机曲轴转速自诊断方法采用60-2齿的信号轮及曲轴位置传感器来采集曲轴转动的信号，其中信号轮的两个缺齿是连续的，关键在于包括如下步骤：

A：ECU接收曲轴位置传感器的信号，并根据该信号计算出信号轮上的各个齿所对应的时间；

B：ECU比较具体某个齿所对应的时间长度与该齿前后两个相邻齿所对应的时间长度，如果该齿所对应的时间长度与其前后两个相邻齿所对应的时间长度相差超过预定范围，则判断该齿所对应的曲轴位置传感器的信号为毛刺信号，ECU在计数信号轮齿数的时候剔除掉该毛刺信号，而不将该毛刺信号作为齿信号进行计数。

C：ECU自缺齿信号后的第一个齿开始对齿进行计数，当曲轴转动两圈时，ECU统计所计数的齿数量，如果所计数的齿数量大于120个，则判断出现了多齿故障，如果所计数的齿数量小于120个，则判断出现了少齿故障；当出现多齿故障或少齿故障时，ECU进行报警。

所述B步骤中，ECU根据下述公式来判断毛刺信号：

当 $\frac{t_{n-1}}{t_n}>{\mathrm{Val}}_{\mathrm{fn}}\×\frac{t_{n+1}}{t_{n-1}}$ 且 $\frac{t_{n+1}}{t_n}>{\mathrm{Val}}_{\mathrm{fn}}\×\frac{t_{n+1}}{t_{n-1}}$ 时，t_n所对应的信号即为毛刺信号，如图3所示，所述t_n-1、t_n、t_n+1为三个连续的齿所对应信号的时间长度，所述Val_fn为预先设定的系数。通过调整Val_fn系数，可以适应具体的信号轮的精度，从而能够精确判断出毛刺信号。

所述C步骤中，当ECU统计所计数的齿的数量达到120个，且所识别的齿信号中没有缺齿信号时，则判断出现了无法识别缺齿的故障，ECU进行报警；如图4所示，所述缺齿信号的识别方法如下：当t_Mis≥2×tn时，即判断t_Mis所对应的齿为缺齿，所述t_n为正常齿所对应的时间长度。

Claims (4)

1.一种发动机曲轴转速自诊断方法，采用60-2齿的信号轮及曲轴位置传感器来采集曲轴转动的信号，其中信号轮的两个缺齿是连续的，其特征在于包括如下步骤：

A：ECU接收曲轴位置传感器的信号，并根据该信号计算出信号轮上的各个齿所对应的时间；

B：ECU比较具体某个齿所对应的时间长度与该齿前后两个相邻齿所对应的时间长度，如果该齿所对应的时间长度与其前后两个相邻齿所对应的时间长度相差超过预定范围，则判断该齿所对应的曲轴位置传感器的信号为毛刺信号，ECU在计数信号轮齿数的时候剔除掉该毛刺信号，而不将该毛刺信号作为齿信号进行计数。

2.根据权利要求1所述的发动机曲轴转速自诊断方法，其特征在于所述B步骤中，ECU根据下述公式来判断毛刺信号：

当 $\frac{t_{n-1}}{t_n}>{\mathrm{Val}}_{\mathrm{fn}}\×\frac{t_{n+1}}{t_{n-1}}$ 且 $\frac{t_{n+1}}{t_n}>{\mathrm{Val}}_{\mathrm{fn}}\×\frac{t_{n+1}}{t_{n-1}}$ 时，t_n所对应的信号即为毛刺信号，所述t_n-1、t_n、t_n+1为三个连续的齿所对应信号的时间长度，所述Val_fn为预先设定的系数。

3.根据权利要求1或2所述的发动机曲轴转速自诊断方法，其特征在于该自诊断方法还包括C步骤：ECU自缺齿信号后的第一个齿开始对齿进行计数，当曲轴转动两圈时，ECU统计所计数的齿数量，如果所计数的齿数量大于120个，则判断出现了多齿故障，如果所计数的齿数量小于120个，则判断出现了少齿故障；当出现多齿故障或少齿故障时，ECU进行报警。

4.根据权利要求3所述的发动机曲轴转速自诊断方法，其特征在于所述C步骤中，当ECU统计所计数的齿的数量达到120个，且所识别的齿信号中没有缺齿信号时，则判断出现了无法识别缺齿的故障，ECU进行报警；所述缺齿信号的识别方法如下：当t_Mis≥2×t_n时，即判断t_Mis所对应的齿为缺齿，所述t_n为正常齿所对应的时间长度。