CN110949403B - 一种车用柴油机油门故障预诊断方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种车用柴油机油门故障预诊断方法及系统，根据油门的原始电压信号得到滤波前后的油门信号及信号变化率并判断油门状态，通过主副刹车信号上下沿判断是否刹车，输出刹车校验信号；确认转速、车速、刹车校验信号是否满足条件，输出刹车信号校验结果和刹车复位信号；根据刹车信号校验结果选择油门开度信号修正方式并得到修正后的油门信号；根据行驶模式和刹车状态对当前油门开度信号进行判断并输出最终的油门信号；由最终的油门信号与滤波后的油门信号之间的差值判断油门故障类型。本发明能够实现刹车信号与油门信号之间的良好协调与配合，准确判断油门故障，确保柴油机的平稳运行。

Description

一种车用柴油机油门故障预诊断方法及系统
技术领域
本发明属于车用柴油机油门故障预诊断技术领域，具体地说，本发明涉及一种车用柴油机油门故障预诊断方法及系统。
背景技术
随着柴油机电控系统的日益发展，针对柴油机油门开度控制的问题也不断受到关注。考虑到车用柴油机在行驶过程中由于各种需要进行的复杂操作，油门开度的控制问题进一步影响到行驶过程的稳定性。在油门开启及关闭的持续过程中，如果与当前刹车信号之间不能完成准确的协调与配合则无法准确判断油门出现的故障类型，不仅会影响到柴油机工作的稳定性，导致燃油喷射异常、油耗升高，甚至会对驾驶人员的人身安全产生威胁，引发更为严重的后果。
发明内容
本发明所要解决的问题是：在刹车时油门信号尚未完全置零的情况下出现的柴油机油门故障，提供了一种车用柴油机油门故障预诊断方法及系统。
为了解决上述问题，本发明采用以下技术方案：
一种车用柴油机油门故障预诊断方法，根据原始电压信号经过模数转换后进行滤波处理，滤除杂波干扰得到滤波前后的油门信号，判断油门状态，再通过主副刹车信号上下沿判断是否刹车，输出刹车校验信号和刹车复位信号；确认发动机转速、车速、刹车校验信号是否满足条件，输出刹车信号校验结果；根据刹车信号校验结果选择油门开度信号修正方式并得到修正后的油门信号；然后根据行驶模式和刹车状态对当前油门开度信号进行判断，并输出最终的油门信号；最后根据最终的油门信号与滤波后的油门信号之间的差值判断油门故障类型。
进一步地，所述主副刹车信号上下沿判断是否刹车，输出刹车校验信号；具体为：如果主副刹车信号检测到上升沿且油门开启、无加速，则存在踩刹车动作；如果主副刹车信号检测到下降沿，则不存在踩刹车动作，结合油门开启状态、加速状态得到刹车校验信号stBrkDet和刹车复位信号stBrkRst并输出。
进一步地，所述确认发动机转速、车速、刹车校验信号是否满足条件具体为：对刹车校验信号进行去抖处理，判断发动机转速、车速是否均满足限值要求且刹车校验信号是否有效，结合刹车复位信号stBrkRst，经过RS触发器触发得到刹车信号校验结果stPlaBrk。
进一步地，所述根据刹车信号校验结果选择油门开度信号修正方式并得到修正后的油门信号具体为：如果刹车信号校验结果stPlaBrk为1，则对上一周期油门开度信号rlst进行被动斜坡修正后并比较，得到修正后的油门信号；如果刹车信号校验结果stPlaBrk为0，则对刹车信号校验结果stPlaBrk进行下降沿检测，并判断主动斜坡修正后的上一周期油门开度信号rlst是否满足条件，并输出修正后的油门信号。
进一步地，所述根据行驶模式和刹车状态对当前油门开度信号进行判断，具体过程为：如果行驶模式正常，则将滤波后的油门信号rFlt作为当前油门开度信号r输出；如果行驶模式异常，则根据刹车状态选择当前油门开度信号r输出，并对当前油门开度信号r作反馈控制，用于提供所需的上一周期的油门开度信号rlst；当前油门开度信号r即为最终的油门信号。
进一步地，所述最终的油门信号与滤波后的油门信号之间的差值判断油门故障类型，具体为：如果|r-rFlt|小于α1则表示油门处于正常关闭状态；如果|r-rFlt|大于α1且小于α2则表示油门弹簧出现回位故障；如果|r-rFlt|大于α2则表示油门出现异物卡住故障；其中α1、α2为预设值，α1、α2均大于0，且α1小于α2；r为当前油门开度信号
一种车用柴油机油门故障预诊断系统，包括刹车校验单元和油门修正单元，刹车校验单元从信号采集单元获取主副刹车信号、从信号检测单元获取油门的原始电压信号，从而判断刹车校验信号，得到刹车信号校验结果并输出给油门修正单元，油门修正单元根据刹车信号校验结果对油门信号进行修正，选择输出最终的油门开度信号。
上述技术方案中，所述信号采集单元包括油门位置传感器、刹车踏板位置传感器、转速传感器以及车速传感器。
上述技术方案中，所述信号检测单元、刹车校验单元、油门修正单元和故障诊断单元均设置在控制器中。
本发明的有益效果为：通过引入刹车信号对柴油机的油门开度进行协调修正控制，能够及时修正柴油机的当前油门开度异常问题并准确判断油门出现的故障类型，保证柴油机的燃油正常喷射，维持柴油机的平稳运行。
附图说明
图1为本发明车用柴油机油门故障预诊断方法的流程图；
图2为本发明车用柴油机油门故障预诊断方法中获取刹车校验信号的流程图；
图3为本发明车用柴油机油门故障预诊断方法中获取修正后的油门信号的流程图；
图4为本发明车用柴油机油门故障预诊断系统的结构图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步具体的说明，但是本发明的保护范围并不限于此。
图1为本发明车用柴油机油门故障预诊断方法的流程图，步骤100：信号采集单元获取油门踏板的原始电压信号uRAW、刹车状态、主副刹车信号、发动机转速nEng及车速vVeh。首先对油门踏板的原始电压信号uRAW进行抖动检测，若信号满足抖动要求则直接将uRAW作为抖动检测结果uUnJit输出，如果不满足要求则引入跳动阈值uJitter_C进行修正后输出uUnJit；其次对输出信号uUnJit进行线性化处理得到滤波前的油门信号rUnFlt，由当前时刻滤波前的油门信号减去上一时刻滤波前的油门信号得到油门信号变化率drUnFlt，再滤波前的油门信号rUnFlt进行滤波处理得到滤波后的油门信号rFlt。
步骤200：根据滤波前的油门信号rUnFlt和油门信号变化率drUnFlt的值判断油门开启状态及加速状态，若rUnFlt为0，则表示油门关闭，否则表示油门开启；若drUnFlt大于上限值，则表示处于加速状态，否则处于不加速状态。通过检测主副刹车信号上下沿进行判断是否刹车，如果主副刹车信号检测到上升沿且油门开启、无加速，则表示存在踩刹车动作；如果主副刹车信号检测到下降沿，则表示不存在踩刹车动作，结合油门开启状态、加速状态得到刹车校验信号stBrkDet和刹车复位信号stBrkRst并输出。图2为本发明车用柴油机油门故障预诊断方法中获取刹车校验信号的流程图，首先获取滤波前的油门信号rUnFlt和信号变化率drUnFlt，判断是否满足rUnFlt为0且drUnFlt大于上限值，如果不满足条件则表示油门开启且处于不加速状态；如果满足条件则直接输出刹车校验信号为0，刹车复位信号为1。同时对获取的主副刹车信号进行检测是否存在上下沿，如果主副刹车信号检测到下降沿，则表示不存在踩刹车动作；如果主副刹车信号没有检测到下降沿，在油门开启且处于不加速状态下对其检测是否存在上升沿，如果检测到上升沿，则表示存在踩刹车动作，如果没有检测到上升沿，则表示不存在踩刹车动作，直接输出刹车校验信号为0，刹车复位信号为1。当确定存在踩刹车动作后，判断是否满足延迟确认条件，如果满足条件，则输出刹车校验信号为1，刹车复位信号为0，否则输出刹车校验信号为0，刹车复位信号为1。
步骤300：对刹车校验信号进行去抖处理，判断发动机转速nEng、车速vVeh是否均满足限值要求且刹车校验信号stBrkDet是否有效，然后结合刹车复位信号stBrkRst，经过RS触发器触发得到刹车信号校验结果stPlaBrk。
步骤400：根据刹车信号校验结果stPlaBrk选择油门开度信号修正方式并得到修正后的油门信号，如果刹车信号校验结果stPlaBrk为1，则上一周期的油门开度信号rlst减去被动斜坡修正值，然后过渡到上限阈值rMax_C，并与滤波后的油门信号rFlt作比较，两者取最小值作为修正后的油门信号；如果刹车信号校验结果stPlaBrk为0，则对刹车信号校验结果stPlaBrk进行下降沿检测，并判断上一周期的油门开度信号rlst加上主动斜坡修正值，然后判断是否小于滤波后的油门信号rFlt，如果满足条件，则将主动斜坡修正后的上一周期油门开度信号，作为修正后的油门信号输出，否则直接输出滤波后的油门信号rFlt。图3为本发明车用柴油机油门故障预诊断方法中获取修正后的油门信号的流程图，首先获取刹车信号校验结果stPlaBrk，其次判断结果是否有效，如果刹车信号校验结果stPlaBrk为1即结果有效，则对上一周期的油门开度信号rlst进行被动斜坡修正(即减去用于被动斜坡修正的阈值)，然后判断被动修正值是否大于上限阈值rMax_C，如果大于上限阈值rMax_C，则输出被动修正值并与滤波后的油门信号rFlt作比较，两者取最小值为rNeg作为修正后的油门信号，如果小于上限阈值rMax_C，则输出rMax_C并与滤波后的油门信号rFlt作比较，两者取最小值作为修正后的油门信号；如果刹车信号校验结果stPlaBrk为0(即结果无效)，则对上一周期的油门开度信号rlst进行主动斜坡修正(即加上用于主动斜坡修正的阈值)，并与滤波后的油门信号rFlt作比较，两者取最小值为主动斜坡修正后的结果rPos，然后对刹车信号校验结果stPlaBrk进行下降沿检测，并判断最小值rPos与滤波后的油门信号rFlt是否相等，如果stPlaBrk检测到下降沿(即从1变化到0)且rPos不等于rFlt，则将最小值rPos作为修正后的油门信号输出，否则将滤波后的油门信号rFlt作为修正后的油门信号输出。
步骤500判断行驶模式是否正常，如果获取的油门原始电压信号在上下限值范围内，则表示行驶模式正常，否则行驶模式异常。如果行驶模式正常，则将滤波后的油门信号rFlt作为当前油门开度信号r输出；如果行驶模式异常，则根据刹车状态选择当前油门开度信号r输出，并对当前油门开度信号r作反馈控制，用于提供所需的上一周期的油门开度信号rlst。
步骤600根据最终的油门信号与滤波后的油门信号之间的差值判断油门故障，取预设值α1、α2(其中α1、α2均大于0，且α1小于α2)，如果|r-rFlt|小于α1则表示油门处于正常关闭状态；如果|r-rFlt|大于α1且小于α2则表示油门弹簧出现回位故障；如果|r-rFlt|大于α2则表示油门出现异物卡住故障，输出对应的故障类型。
图4为本发明车用柴油机油门故障预诊断系统的结构图。如图4所示，信号采集单元包括油门位置传感器、刹车踏板位置传感器、转速传感器以及车速传感器，用于获取油门的原始电压信号、刹车状态、主副刹车信号、发动机转速及车速并传输给控制器；信号检测单元、刹车校验单元、油门修正单元和故障诊断单元均设置在控制器内部；信号检测单元用于对油门的原始电压信号进行转换，获取所需的滤波前的油门信号rUnFlt、信号变化率drUnFlt和滤波后的油门信号rFlt；刹车校验单元根据转换后的油门信号和通过信号采集单元获取的主副刹车信号计算刹车校验信号并确认是否可靠，输出刹车信号校验结果；油门修正单元根据刹车信号校验结果对从信号检测单元得到的油门信号进行修正，并根据行驶模式和刹车状态选择输出最终的油门开度信号；故障诊断单元根据从油门修正单元得到的最终的油门开度信号与从信号检测单元得到的滤波后的油门信号之间的差值判断油门故障，输出对应的故障类型。
上面结合附图对本发明进行了详细性描述，显然本发明并不受上述方式限制，只要采取本发明方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种车用柴油机油门故障预诊断方法，其特征在于：根据原始电压信号得到滤波前后的油门信号，判断油门状态，再通过主副刹车信号上下沿判断是否刹车，输出刹车校验信号和刹车复位信号；确认发动机转速、车速、刹车校验信号是否满足条件，输出刹车信号校验结果；根据刹车信号校验结果选择油门开度信号修正方式并得到修正后的油门信号；然后根据行驶模式和刹车状态对当前油门开度信号进行判断，并输出最终的油门信号；最后根据最终的油门信号与滤波后的油门信号之间的差值判断油门故障类型。
2.如权利要求1所述的一种车用柴油机油门故障预诊断方法，其特征在于：所述主副刹车信号上下沿判断是否刹车，输出刹车校验信号；具体为：如果主副刹车信号检测到上升沿且油门开启、无加速，则存在踩刹车动作；如果主副刹车信号检测到下降沿，则不存在踩刹车动作，结合油门开启状态、加速状态得到刹车校验信号stBrkDet和刹车复位信号stBrkRst并输出。
3.如权利要求2所述的一种车用柴油机油门故障预诊断方法，其特征在于：所述确认发动机转速、车速、刹车校验信号是否满足条件具体为：对刹车校验信号进行去抖处理，判断发动机转速、车速是否均满足限值要求且刹车校验信号是否有效，结合刹车复位信号stBrkRst经过RS触发器触发得到刹车信号校验结果stPlaBrk。
4.如权利要求3所述的一种车用柴油机油门故障预诊断方法，其特征在于：所述根据刹车信号校验结果选择油门开度信号修正方式并得到修正后的油门信号具体为：如果刹车信号校验结果stPlaBrk为1，则对上一周期油门开度信号rlst进行被动斜坡修正后并比较，得到修正后的油门信号；如果刹车信号校验结果stPlaBrk为0，则对刹车信号校验结果stPlaBrk进行下降沿检测，并判断主动斜坡修正后的上一周期油门开度信号rlst是否满足条件，并输出修正后的油门信号。
5.如权利要求1所述的一种车用柴油机油门故障预诊断方法，其特征在于：所述根据行驶模式和刹车状态对当前油门开度信号进行判断，具体过程为：如果行驶模式正常，则将滤波后的油门信号rFlt作为当前油门开度信号r输出；如果行驶模式异常，则根据刹车状态选择当前油门开度信号r输出，并对当前油门开度信号r作反馈控制，用于提供所需的上一周期的油门开度信号rlst；当前油门开度信号r即为最终的油门信号。
6.如权利要求5所述的一种车用柴油机油门故障预诊断方法，其特征在于：所述最终的油门信号与滤波后的油门信号之间的差值判断油门故障类型，具体为：如果|r-rFlt|小于α1则表示油门处于正常关闭状态；如果|t-rFlt|大于α1且小于α2则表示油门弹簧出现回位故障；如果|r-rFlt|大于α2则表示油门出现异物卡住故障；其中α1、α2为预设值，α1、α2均大于0，且α1小于α2；r为当前油门开度信号。
7.一种车用柴油机油门故障预诊断系统，其特征在于：包括刹车校验单元和油门修正单元，刹车校验单元从信号采集单元获取主副刹车信号、从信号检测单元获取油门的原始电压信号，从而判断刹车校验信号，得到刹车信号校验结果并输出给油门修正单元，油门修正单元根据刹车信号校验结果对油门信号进行修正，选择输出最终的油门开度信号。
8.根据权利要求7所述的车用柴油机油门故障预诊断系统，其特征在于：所述信号采集单元包括油门位置传感器、刹车踏板位置传感器、转速传感器以及车速传感器。
9.根据权利要求7所述的车用柴油机油门故障预诊断系统，其特征在于：所述信号检测单元、刹车校验单元、油门修正单元和故障诊断单元均设置在控制器中。
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