CN113236421B - 可变气门升程装置的检测方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种可变气门升程装置的检测方法、装置、设备、车辆和存储介质，包括：获取车辆的发动机的当前工况；根据当前工况获取参考信号，该参考信号是当前升程状态对应的信号，所述当前升程状态是当前工况对应的升程状态；获取当前压力信号，当前压力信号是车辆中的进气歧管在当前工况下采集到的信号；根据当前压力信号和参考信号确定发动机的可变气门升程装置是否发生故障。本申请通过获取进气歧管采集到的当前压力信号，将当前压力信号与参考信号对比判断可变气门升程装置是否发生故障，由于进气歧管是车辆中现有的器件，因此不需要在发动机中额外设置位置传感器对可变气门升程装置进行检测，降低了制造成本。
Description
技术领域
本申请涉及车辆控制技术领域，具体涉及一种车辆上的可变气门升程(variablevalve lift，VVL)装置的检测方法、装置、设备、车辆和存储介质。
背景技术
随着排放和油耗法规的不断加严，越来越多的新技术被应用到发动机上，其中，可变气门升程技术作为一种降低二氧化碳(CO2)排放且兼顾动力性的解决方案被广泛应用于车辆中。
通常，可变气门升程装置包含两个基圆相同但型线不同的凸轮，不同的凸轮由发动机控制的凸轮切换机构来根据不同的发动机运行工况进行切换，以保证发动机在不同工况都有较好的燃烧稳定性、低油耗和高动力输出等性能。
滑动套筒上设置有高低升程对应的两个凸轮和两个螺旋沟槽，滑动套筒同轴安装在凸轮轴上，车辆中的电子控制器(electronic control unit，ECU)控制两个电磁阀中金属销子的伸出动作来完成高低升程的切换。通常，在电磁阀内部安装有位置传感器来感知金属销的位置以确保电子控制器正确执行切换动作。
如果有一缸或多缸切换因切换机构故障，导致虽然电磁阀有动作但凸轮没有切换到位，如沟槽磨损断裂、金属销断裂等，那么对应缸将无法工作在热力学最优参数状态，发动机燃烧稳定性、油耗、排放或动力性能会受到影响，因此需要精确地判断凸轮是否工作在预先设定的目标位置。相关技术中，可通过在滑动套筒上设置位置传感器以检测凸轮套筒的位置，实现对凸轮位置的测量。
然而，在滑动套筒上设置位置传感器会提高发动机制造的成本；同时，由于发动机内部结构复杂，增加多余的结构会增加设计的复杂度，增加了安全隐患。
发明内容
本申请提供了一种可变气门升程装置的检测方法、装置、设备、车辆和存储介质，可以解决相关技术中通过在发动机中设置位置传感器对可变气门升程装置进行检测所导致制造成本较高的问题。
一方面，本申请实施例提供了一种可变气门升程装置的检测方法，包括：
获取车辆的发动机的当前工况；
根据所述当前工况获取参考信号，所述参考信号是当前升程状态对应的信号，所述当前升程状态是所述当前工况对应的升程状态；
获取当前压力信号，所述当前压力信号是所述车辆中的进气歧管在当前工况下采集到的信号；
根据所述当前压力信号和所述参考信号确定所述发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
可选的，所述参考信号包括所述当前升程状态对应的不同频率下的幅值信息和相位值信息；
所述根据所述当前压力信号和所述参考信号确定所述发动机的可变气门升程装置是否发生故障，包括：
对所述当前压力信号进行处理，得到处理后的压力信号；
对所述处理后的压力信号进行时域至频域的转换，得到当前信号，所述当前信号包括不同频率下的幅值信息和相位值信息；
对比所述当前信号和所述参考信号，确定所述发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
可选的，所述对所述处理后的压力信号进行时域至频域的转换，包括：
对所述处理后的压力信号进行快速傅里叶转换(fast Fourier transform，FFT)。
可选的，所述对所述当前压力信号进行处理，包括：
对所述当前压力信号进行分段平均，得到平均压力信号；
对所述平均压力信号进行滤波，得到所述处理后的压力信号。
可选的，所述对比所述当前信号和所述参考信号，确定所述发动机的可变气门升程装置是否发生故障，包括：
计算所述当前信号和所述参考信号在相同频率下的幅值差值，得到幅值差值；
计算所述当前信号和所述参考信号在相同频率下的相位值差值，得到相位值差值；
根据所述幅值差值和所述相位值差值得到所述当前信号和所述参考信号之间偏差；
当所述偏差小于偏差阈值时，确定所述可变气门升程装置没有发生故障。
可选的，当所述偏差大于所述偏差阈值时，确定所述可变气门升程装置发生疑似故障。
可选的，所述确定所述可变气门升程装置发生疑似故障之后，还包括：
确定所述可变气门升程装置发生疑似故障的次数是否大于数量阈值；
当所述可变气门升程装置发生疑似故障的次数大于所述数量阈值时，确定所述可变气门升程装置发生故障。
可选的，当所述可变气门升程装置发生疑似故障的次数不大于所述数量阈值时，确定所述可变气门升程装置没有发生故障。
另一方面，本申请实施例提供了一种检测装置，包括：
获取模块，用于获取车辆的发动机的当前工况；根据所述当前工况获取参考信号，所述参考信号是当前升程状态对应的信号，所述当前升程状态是所述当前工况对应的升程状态；获取当前压力信号，所述当前压力信号是所述车辆中的进气歧管在当前工况下采集到的信号；
检测模块，用于根据所述当前压力信号和所述参考信号确定所述发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
另一方面，本申请实施例提供了一种控制设备，所述控制设备配备于车辆中，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或程序，所述指令或程序由所述处理器加载并执行以实现如上任一所述的可变气门升程装置的检测方法。
另一方面，本申请实施例提供了一种车辆，所述车辆包括如上所述的控制设备。
另一方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现如上所述的可变气门升程装置的检测方法。
本申请技术方案，至少包括如下优点：
通过获取车辆上的进气歧管采集到的当前压力信号，将当前压力信号与参考信号对比判断可变气门升程装置是否发生故障，由于参考信号是车辆当前升程状态所对应的标准压力信号，因此基于当前压力信号与参考信号对比结果能够准确地对可变气门升程装置的故障进行检测，同时，由于进气歧管是车辆中现有的器件，因此不需要在发动机中额外设置位置传感器对可变气门升程装置的凸轮位置进行检测，降低了发动机制造的成本和发动机设计的复杂度，在一定程度上提升了车辆的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是进气侧的可变气门升程曲线示意图；
图2是在进气侧的可变气门升程过程中由进气歧管采集到的压力信号的示意图；
图3是本申请一个示例性实施例提供的可变气门升程装置的检测方法的流程图；
图4是本申请一个示例性实施例提供的可变气门升程装置的检测方法的流程图；
图5是在高升程状态下进气歧管采集到的压力信号；
图6是经过时域至频域的转换后的信号频率-幅值图；
图7是经过时域至频域的转换后的信号频率-相位图；
图8是本申请一个示例性实施例提供的检测装置的框图；
图9是本申请一个示例性的实施例提供的控制设备的框图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电气连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
此外，下面所描述的本申请不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
参考图1，其示出了进气侧的可变气门升程曲线示意图；参考图2，其示出了在进气侧的可变气门升程过程中由进气歧管采集到的压力信号的示意图。
如图1所示，虚线曲线为进气门的高升程曲线，长短虚线曲线为进气门的低升程曲线，实线为排气门升程曲线，横坐标为发动机的曲轴转角，纵坐标为气门升程；如图2所示，粗线为高升程状态下采集的信号，细线为低升程状态下采集的信号，纵坐标为进气歧管压力(该压力信号为电压信号)，横坐标为时间。
如图1和图2所示，车辆的发动机在运行过程中，进气歧管采集到的压力信号存在和发动机的转动频率相关的周期性波动，信号波形受到进气门开关时刻、排气门关闭时刻和活塞往复运动的影响。因此，从特定工况有规律波动的进气歧管的压力信号中提取出气门关闭时刻信息，就可以判断出可变气门升程装置是否具有故障。
需要说明的是，本申请中的故障可以是：当车辆中的电子控制器(electroniccontrol unit，ECU)控制可变气门装置运行在高升程状态时，实际汽缸运行在低升程状态；或，当电子控制器控制可变气门装置运行在低升程状态时，实际汽缸运行在高升程状态。
参考图3，其示出了本申请一个示例性实施例提供的可变气门升程装置的检测方法的流程图，该方法可应用于配备有可变气门升程装置的车辆上，该方法可由该车辆的电子控制器执行，该方法包括：
步骤301，获取车辆的发动机的当前工况。
不同的工况对应不同的升程状态，不同的升程状态中，发动机的气门正时可变系统(variable valve timing，VVT)运行在不同的位置。
示例性的，在特定的、可重复的发动机稳定运行工况，例如怠速工况中，VVT运行在特定的、固定不变的位置；在选定的发动机运行环境，例如热机工况中，需要保证可变气门切换装置的已正常运行。发动机进气负荷或进气歧管压力平均值可调整，如通过推迟点火提前角来加大进气流量，以满足可变气门升程装置的切换要求。
步骤302，根据当前工况获取参考信号，该参考信号是当前升程状态对应的信号，当前升程状态是当前工况对应的升程状态。
其中，参考信号是根据正常状态(即可变气门装置没有发生故障)下，不同升程状态的进气歧管采集到的压力信号处理得到的。
示例性的，可通过发动机的当前工况确定可变气门装置的当前升程状态，根据当前升程状态获取参考信号，该参考信号是当前升程状态对应的信号。例如，当前升程状态为高升程状态时，对应的参考信号为参考信号S1，当前升程状态为低升程状态时，对应的参考信号为参考信号S2。
步骤303，获取当前压力信号，当前压力信号是车辆中的进气歧管在当前工况下采集到的信号。
示例性的，电子控制器可通过总线或硬线获取进气歧管采集到的当前压力信号。
步骤304，根据当前压力信号和参考信号确定发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
如上述，进气歧管采集到的压力信号存在和发动机的转动频率相关的周期性波动，该信号受到可变气门升程装置的影响，因此，根据当前压力信号和所述参考信号即可判断出可变气门升程装置是否具有故障。
综上所述，本申请实施例中，通过获取车辆上的进气歧管采集到的当前压力信号，将当前压力信号与参考信号对比判断可变气门升程装置是否发生故障，由于参考信号是车辆当前升程状态所对应的标准压力信号，因此基于当前压力信号与参考信号对比结果能够准确地对可变气门升程装置的故障进行检测，同时，由于进气歧管是车辆中现有的器件，因此不需要在发动机中额外设置位置传感器对可变气门升程装置的凸轮位置进行检测，降低了发动机制造的成本和发动机设计的复杂度，在一定程度上提升了车辆的安全性。
参考图4，其示出了本申请一个示例性实施例提供的可变气门升程装置的检测方法的流程图，该方法可应用于配备有可变气门升程装置的车辆上，该方法可由该车辆的电子控制器执行，该方法可以是图3实施例中步骤304的一种可选的实施方式，该方法包括：
步骤401，对当前压力信号进行处理，得到处理后的压力信号。
通过对信号进行处理，能够过滤掉部分干扰识别的噪声，提高故障判断的准确度。
示例性的，步骤401包括但不限于：对当前压力信号进行分段平均，得到平均压力信号；对平均压力信号进行滤波，得到处理后的压力信号。
步骤402，对处理后的压力信号进行时域至频域的转换，得到当前信号，当前信号包括不同频率下的幅值信息和相位值信息。
本实施例中，参考信号也是对正常状态下，不同升程状态的进气歧管采集到的压力信号进行处理，时域至频域的转换后的信号。
示例性的，步骤402包括但不限于：对处理后的压力信号进行快速傅里叶转换，得到当前信号。通过对当前压力信号和参考信号进行处理，和时域至频域的转换，能够更加准确地对信号进行比对，提高了对可变气门升程装置的故障检测的准确率。
参考图5，其示出了在高升程状态下进气歧管采集到的压力信号；参考图6，其示出了经过时域至频域的转换后的信号频率-幅值图；参考图7，其示出了经过时域至频域的转换后的信号频率-相位图。
如图5至图7所示，频域信号的幅值较为接近，而幅值较大的频率对应的相位不完全相等且差异明显(低升程状态下也是相同的情况，这里不再赘述)，因此，基于大振幅频率下相位不等的事实，可识别可变气门升程装置当前的实际状态，并与参考信号对比可确认可变气门升程装置是否发生故障。
示例性的，本申请实施例中，电子控制器可通过专用芯片以高精度采样(例如，0.01毫秒)的方式获取正常状态下，不同升程状态的进气歧管采集到的压力信号，通过分段平均、滤波等方式去除信号中的噪音信号，可以以较低的精度存储一个完整循环的信号以降低计算负载和对存储资源的需求，对若干个循环的信号取平均后进行快速傅里叶变换，从而得到不同频率的幅值和相位值信息的参考信号。
步骤403，对比当前信号和参考信号，确定发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
示例性的，步骤403包括但不限于：计算当前信号和参考信号在相同频率下的幅值差值，得到幅值差值；计算当前信号和参考信号在相同频率下的相位值差值，得到相位值差值；根据幅值差值和相位值差值得到当前信号和参考信号之间偏差；当该偏差小于偏差阈值时，确定可变气门升程装置没有发生故障。
相应的，当该差值偏差大于偏差阈值时，确定可变气门升程装置发生疑似故障。
本申请实施例中，当可变气门升程装置发生疑似故障的次数大于数量阈值时，确定可变气门升程装置发生故障；当可变气门升程装置发生疑似故障的次数不大于数量阈值时，确定可变气门升程装置没有发生故障。
示例性的，可设置计数器，当确定发生疑似故障时，在计数器上累积一次，当计数器上累积的次数超过数量阈值时，确定可变气门升程装置发生故障。
示例性的，本申请实施例中，可获取发动机在不同工况下的高低升程状态下的，经过快速傅里叶转换后的，不同频率下的幅值和相位值信息，并在本地存储一定阶次(和发动机做功的频率相对应)的频率的幅值和相位值信息，作为参考信号的参考值。在实际应用中，在发动机处于相同工况下，可以获取相应频率的幅值和相位值信息，将此信息与存储的参考值进行比对，如果某升程下的偏差小于阈值，则认为可变气门升程装置的升程状态正确，反之则可能存在异常。
参考图8，其示出了本申请一个示例性实施例提供的检测装置的框图，该装置可以通过软件、硬件或者两者的结合实现成为上述任一实施例中的电子控制器。该装置包括：
获取模块810，用于获取车辆的发动机的当前工况；根据当前工况获取参考信号，该参考信号是当前升程状态对应的信号，当前升程状态是当前工况对应的升程状态；获取当前压力信号，当前压力信号是车辆中的进气歧管在当前工况下采集到的信号。
检测模块820，用于根据当前压力信号和参考信号确定发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
可选的，参考信号包括当前升程状态对应的不同频率下的幅值信息和相位值信息；检测模块820，还用于对当前压力信号进行处理，得到处理后的压力信号；对处理后的压力信号进行时域至频域的转换，得到当前信号，当前信号包括不同频率下的幅值信息和相位值信息；对比当前信号和参考信号，确定发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
可选的，检测模块820，还用于对当前压力信号进行快速傅里叶转换。
可选的，检测模块820，还用于对当前压力信号进行分段平均，得到平均压力信号；对平均压力信号进行滤波，得到处理后的压力信号。
可选的，检测模块820，还用于计算当前信号和参考信号在相同频率下的幅值差值，得到幅值差值；计算当前信号和参考信号在相同频率下的相位值差值，得到相位值差值；根据幅值差值和相位值差值得到当前信号和所述参考信号之间偏差；当偏差小于偏差阈值时，确定可变气门升程装置没有发生故障。
可选的，检测模块820，还用于当偏差大于偏差阈值时，确定可变气门升程装置发生疑似故障。
可选的，检测模块820，还用于确定可变气门升程装置发生疑似故障的次数是否大于数量阈值；当可变气门升程装置发生疑似故障的次数大于数量阈值时，确定可变气门升程装置发生故障。
可选的，检测模块820，还用于当可变气门升程装置发生疑似故障的次数不大于数量阈值时，确定可变气门升程装置没有发生故障。
参考图9，其示出了本申请一个示例性的实施例提供的控制设备的框图。该控制设备可以是上述任一实施例中提供的电子控制器，其包括：处理器910以及存储器920。
处理器910可以是中央处理器(central processing unit，CPU)，网络处理器(network processor，NP)或者CPU和NP的组合。处理器910还可以进一步包括硬件芯片。上述硬件芯片可以是专用集成电路(application-specific integrated circuit，ASIC)，可编程逻辑器件(programmable logic device，PLD)或其组合。上述PLD可以是复杂可编程逻辑器件(complex programmable logic device，CPLD)，现场可编程逻辑门阵列(field-programmable gate array，FPGA)，通用阵列逻辑(generic array logic，GAL)或其任意组合。
存储器920通过总线或其它方式与处理器910相连，存储器920中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，上述至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器910加载并执行以实现如上任一实施例中提供的可变气门升程装置的检测方法。存储器920可以为易失性存储器(volatile memory)，非易失性存储器(non-volatilememory)或者它们的组合。易失性存储器可以为随机存取存储器(random-access memory，RAM)，例如静态随机存取存储器(static random access memory，SRAM)，动态随机存取存储器(dynamic random access memory，DRAM)。非易失性存储器可以为只读存储器(readonly memory image，ROM)，例如可编程只读存储器(programmable read only memory，PROM)，可擦除可编程只读存储器(erasable programmable read only memory，EPROM)，电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)。非易失性存储器也可以为快闪存储器(flash memory)，磁存储器，例如磁带(magnetic tape)，软盘(floppy disk)，硬盘。非易失性存储器也可以为光盘。
本申请实施例还提供了一种车辆，该车辆包括图9实施例中提供的控制设备。
本申请还提供一种计算机可读存储介质，该存储介质中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，所述至少一条指令、所述至少一段程序、所述代码集或指令集由所述处理器加载并执行以实现如上述任一实施例所述的可变气门升程装置的检测方法。
本申请还提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在计算机上运行时，使得计算机执行上述各个方法实施例提供的可变气门升程装置的检测方法。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请创造的保护范围之中。
Claims (11)
1.一种可变气门升程装置的检测方法，其特征在于，包括：
获取车辆的发动机的当前工况；
根据所述当前工况获取参考信号，所述参考信号是当前升程状态对应的信号，所述当前升程状态是所述当前工况对应的升程状态，所述参考信号包括所述当前升程状态对应的不同频率下的幅值信息和相位值信息；
获取当前压力信号，所述当前压力信号是所述车辆中的进气歧管在当前工况下采集到的信号；
对所述当前压力信号进行处理，得到处理后的压力信号；
对所述处理后的压力信号进行时域至频域的转换，得到当前信号，所述当前信号包括不同频率下的幅值信息和相位值信息；
对比所述当前信号和所述参考信号，确定所述发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述处理后的压力信号进行时域至频域的转换，包括：
对所述处理后的压力信号进行快速傅里叶转换。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述当前压力信号进行处理，包括：
对所述当前压力信号进行分段平均，得到平均压力信号；
对所述平均压力信号进行滤波，得到所述处理后的压力信号。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对比所述当前信号和所述参考信号，确定所述发动机的可变气门升程装置是否发生故障，包括：
计算所述当前信号和所述参考信号在相同频率下的幅值差值，得到幅值差值；
计算所述当前信号和所述参考信号在相同频率下的相位值差值，得到相位值差值；
根据所述幅值差值和所述相位值差值得到所述当前信号和所述参考信号之间偏差；
当所述偏差小于偏差阈值时，确定所述可变气门升程装置没有发生故障。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当所述偏差大于所述偏差阈值时，确定所述可变气门升程装置发生疑似故障。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述确定所述可变气门升程装置发生疑似故障之后，还包括：
确定所述可变气门升程装置发生疑似故障的次数是否大于数量阈值；
当所述可变气门升程装置发生疑似故障的次数大于所述数量阈值时，确定所述可变气门升程装置发生故障。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当所述可变气门升程装置发生疑似故障的次数不大于所述数量阈值时，确定所述可变气门升程装置没有发生故障。
8.一种检测装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取车辆的发动机的当前工况；根据所述当前工况获取参考信号，所述参考信号是当前升程状态对应的信号，所述当前升程状态是所述当前工况对应的升程状态，所述参考信号包括所述当前升程状态对应的不同频率下的幅值信息和相位值信息；获取当前压力信号，所述当前压力信号是所述车辆中的进气歧管在当前工况下采集到的信号；
检测模块，用于对所述当前压力信号进行处理，得到处理后的压力信号；对所述处理后的压力信号进行时域至频域的转换，得到当前信号，所述当前信号包括不同频率下的幅值信息和相位值信息；对比所述当前信号和所述参考信号，确定所述发动机的可变气门升程装置是否发生故障。
9.一种控制设备，其特征在于，所述控制设备配备于车辆中，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有至少一条指令或程序，所述指令或程序由所述处理器加载并执行以实现如权利要求1至7中任一所述的可变气门升程装置的检测方法。
10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求9所述的控制设备。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质中存储有至少一条指令，所述指令由处理器加载并执行以实现如权利要求1至7中任一所述的可变气门升程装置的检测方法。
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