曲轴信号反接诊断方法、控制器、系统及机动车辆与流程

1.本发明涉及车辆技术领域，具体为曲轴信号反接诊断方法、控制器、系统及机动车辆。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.曲轴位置传感器(曲轴传感器)是发动机电子控制系统中最主要的传感器之一，它提供点火时刻(点火提前角)、确认曲轴位置的信号，用于检测活塞上止点、曲轴转角及发动机转速。曲轴位置传感器所采用的结构随车型不同而不同，可分为磁脉冲式、光电式和霍尔式三大类，通常安装在曲轴前端、凸轮轴前端、飞轮上或分电器内。
4.曲轴传感器采集到的信号为幅值、周期均可变的正弦波信号，发动机转速越高，信号的幅值越大、周期越小。曲轴传感器分为正、负两个针脚，正针脚输出正弦波，负针脚输出余弦波，正负信号的差分信号进入发动机控制器内部进行处理。
5.当曲轴传感器反接后，传感器的正针脚采集余弦信号，而负针脚采集到的是正弦信号，与正常情况下相反，导致发动机的喷射提前角计算不准，影响发动机性能，此类问题往往在发动机装配完成进入车辆调试阶段后，其影响才会体现出来，而此时已经无法根据喷射提前角来进行发动机性能调试。


技术实现要素：

6.为了解决上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供曲轴信号反接诊断方法、控制器、系统及机动车辆，根据曲轴传感器获取的数据经过处理后先识别出其处于反接状态(报故障)，再将原本处于下降沿的采样点改变为上升沿加上基于发动机转速的修正，即可将反接的影响降至最小。
7.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
8.本发明的第一个方面提供曲轴信号反接诊断方法，包括以下步骤：
9.获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：
10.正常齿上升沿到下降沿的时间t1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2，正常齿下降沿到下降沿的时间t3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；
11.t2＞2*t1，且t4＜2*t3，同时t5≈3*t3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。
12.曲轴传感器的信号波形为正弦波形中间具有一段缺齿波形，正弦波形为上升沿和下降沿反复交替出现。
13.t1＝t2，且t4＝t5＝3*t3时，曲轴传感器未反接。
14.曲轴传感器反接状态下，基于信号波形上升沿的数据获得目前发动机所处的位
置。
15.曲轴传感器反接状态下，基于信号波形上升沿的数据和查表得到的修正值作为角度补偿，实现发动机性能计算。
16.曲轴传感器未反接状态下，基于信号波形下降沿的数据获得目前发动机所处的位置。
17.曲轴传感器具有带缺齿的信号盘，信号盘边缘朝向曲轴上的永磁铁和线圈，曲轴每转动一圈时，信号盘发出一个缺齿波形以及与每个齿对应的正弦波形。
18.本发明的第二个方面提供实现上述防误触方法的控制器，该控制器被配置为：
19.获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：
20.正常齿上升沿到下降沿的时间t1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2，正常齿下降沿到下降沿的时间t3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；
21.t2＞2*t1，且t4＜2*t3，同时t5≈3*t3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。
22.本发明的第三个方面提供曲轴信号反接诊断系统，包括；
23.信息采集单元，获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：
24.正常齿上升沿到下降沿的时间t1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2，正常齿下降沿到下降沿的时间t3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；
25.诊断单元，被配置为：
26.t2＞2*t1，且t4＜2*t3，同时t5≈3*t3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。
27.本发明的第四个方面提供一种机动车辆，包括车载电脑，车载电脑内搭载上述曲轴信号反接诊断系统。
28.与现有技术相比，以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
29.1、根据曲轴传感器获取的数据经过处理后先识别出其处于反接状态(报故障)，再将原本处于下降沿的采样点改变为上升沿加上基于发动机转速的修正，即可将反接的影响降至最小。
30.2、无需增加额外硬件，能够根据曲轴传感器获取的信号特性判断其是否处于反接状态，发出故障信号，并在报故障之后对原始信号进行处理，以角度补偿的方式修正反接后带来的误差。
附图说明
31.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
32.图1是本发明一个或多个实施例提供的曲轴传感器正确安装时获取的信号波形图；
33.图2是本发明一个或多个实施例提供的曲轴传感器正确安装时正弦信号处理后的示意图；
34.图3是本发明一个或多个实施例提供的曲轴传感器正确安装时根据处理后的信号确定曲轴传感器信号盘位置的示意图；
35.图4是本发明一个或多个实施例提供的曲轴传感器反接时的信号波形图；
36.图5是本发明一个或多个实施例提供的诊断曲轴传感器反接时需采集数据(以时间t划分)的示意图。
具体实施方式
37.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
38.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文运行的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
39.需要注意的是，这里所运行的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所运行的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中运行术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
40.正如背景技术中所描述的，曲轴传感器反接后正、负两针脚获取的波形信号相反，导致喷射提前角计算不准，影响发动机性能，也无法进行相应的诊断。
41.因此以下实施例给出曲轴信号反接诊断方法、控制器、系统及机动车辆，当曲轴信号接反时，通过特殊齿的处理进行反接的判断，并通过更改识别跳变沿和增加动态补偿的方式对提前角进行补偿。
42.实施例一：
43.现有技术中的一种曲轴传感器，其信号盘由60-2个齿构成(即58个齿+两个空缺的齿)，在曲轴转动一圈时，传感器会感应出一个缺齿波形(一个缺齿波形对应信号盘上2个缺齿的曲轴转角)，以及58个齿的正弦波形。
44.如图1所示，正确安装时，曲轴传感器采集到的信号为幅值和周期均可变的正弦波信号，发动机转速越高，信号的幅值越大、周期越小。曲轴传感器分为正、负两个针脚，正确安装时，正针脚输出正弦波，负针脚输出余弦波，正负信号的差分信号进入控制器内部进行处理。
45.如图2所示，进入控制器内部的差分正弦信号需要经过处理芯片处理成为数字信号才能被单片机采集、处理，处理方式为在正弦信号正电压部分处理成上升沿，在过零点处处理成下降沿。
46.如图3所示，由于过零点对应齿的位置是确定的，所以单片机可以采集处理后信号的下降沿(图3中的箭头处)，使用这种方式可以精确的获得目前发动机所处的位置。
47.由于下降沿与信号盘位置之间的对应关系是确定的，稳定状态下，在缺齿处的齿周期会是正常齿周期的3倍(从下降沿到下降沿)
48.如图4所示，当曲轴传感器的正、负两针脚由于人为失误接反时，正针脚采集到的信号变为余弦信号，负针脚采集到的信号则变为正弦信号，使得进入控制器的差分信号就是幅值放大了两倍的余弦信号。
49.当发动机转速较低时，一个波形和下一个波形之间间隔较长，会出现较长时间没
有出现过零点的情况。尤其在缺齿处，下一个正弦波信号距离上一个正弦波信号的时间更长，则导致从上升沿到下降沿的时间会更长。
50.因此在出现曲轴传感器反接后，此时已经无法将曲轴传感器恢复为正确安装，则需要根据曲轴传感器在反接状态下获取的数据经过处理后先识别出其处于反接状态(报故障)，再将原本处于下降沿的采样点改变为上升沿加上基于发动机转速的修正，即可将反接的影响降至最小。
51.曲轴信号反接判断，具体为：
52.如图5所示，曲轴传感器获取的信号可以描述为上升沿和下降沿反复交替出现并经过缺齿区间(即正弦波形中间具有一段缺齿波形)，缺齿区间的信号位于前一个齿的下降沿和后一个齿的上升沿之间。
53.采集的五个数据为t1-t5：
54.正常齿上升沿到下降沿的时间t1；
55.缺齿区间前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2；
56.正常齿下降沿到下降沿的时间t3；
57.缺齿区间前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4；
58.缺齿区间前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；
59.在不反接的情况下，应有t1＝t2，t4＝t5＝3*t3，当反接时，t2》》t1，t4《《3*t3，t5≈3*t3，当三个条件均满足时，报出曲轴传感器正负针脚接反故障。
60.其中t5≈3*t3，误差范围在3％以内。
61.关于角度补偿
62.当反接时，由于过零点位置不确定，跟信号盘的位置关系也不确定，如果此时仍然按照下降沿进行角度的计算，将会导致喷油提前角严重不准，正常采样点应处于图3中的箭头处。
63.反接后的波形图如图4所示，发动机的角度计算是基于曲轴信号下降沿的，对于60-2的信号盘，下降沿到下降沿的角度为6
°
，当曲轴信号反接时，原本作为采样点的下降沿发生后移(图4中的方框)会导致发动机的角度计算不准。
64.图3中的信号是正常信号，图4是反接产生的信号，可以看出，如果反接，反接后信号的上升沿比下降沿更接近正常信号的下降沿，所以判断出来反接后，利用上升沿来计算的角度会比下降沿更准确。而反接的上升沿跟正常的下降沿之间还有微小的误差，而发动机转速越快，这个误差的时间就越小，因此可以采用查表的方式，增加一个基于转速的角度补偿。
65.因此，本实施例中，当判断出曲轴传感器存在反接故障后，在上升沿采集曲轴传感器的信号，即图4中的箭头处，可以消除大部分误差，在加一个基于发动机转速的修正，即可将反接的影响降至最小。
66.上述过程无需增加额外硬件，能够根据曲轴传感器获取的信号特性判断其是否处于反接状态，发出故障信号，并在报故障之后对原始信号进行处理，以角度补偿的方式修正反接后带来的误差。
67.实施例二：
68.曲轴信号反接诊断控制器，该控制器被配置为：
69.获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：
70.正常齿上升沿到下降沿的时间t1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2，正常齿下降沿到下降沿的时间t3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；
71.t2＞2*t1，且t4＜2*t3，同时t5≈3*t3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。
72.实施例三：
73.曲轴信号反接诊断系统，包括；
74.信息采集单元，获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：
75.正常齿上升沿到下降沿的时间t1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2，正常齿下降沿到下降沿的时间t3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；
76.诊断单元，被配置为：
77.t2＞2*t1，且t4＜2*t3，同时t5≈3*t3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。
78.实施例四：
79.一种机动车辆，包括车载电脑，车载电脑内搭载上述曲轴信号反接诊断系统。
80.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.曲轴信号反接诊断方法，其特征在于：包括：获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：正常齿上升沿到下降沿的时间t1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2，正常齿下降沿到下降沿的时间t3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；t2＞2*t1，且t4＜2*t3，同时t5≈3*t3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。2.如权利要求1所述的曲轴信号反接诊断方法，其特征在于：所述曲轴传感器的信号波形为正弦波形中间具有一段缺齿波形，正弦波形为上升沿和下降沿反复交替出现。3.如权利要求1所述的曲轴信号反接诊断方法，其特征在于：t1＝t2，且t4＝t5＝3*t3时，曲轴传感器未反接。4.如权利要求1所述的曲轴信号反接诊断方法，其特征在于：所述曲轴传感器反接状态下，基于信号波形上升沿的数据获得目前发动机所处的位置。5.如权利要求1所述的曲轴信号反接诊断方法，其特征在于：所述曲轴传感器反接状态下，基于信号波形上升沿的数据和查表得到的修正值作为角度补偿，实现发动机性能计算。6.如权利要求1所述的曲轴信号反接诊断方法，其特征在于：所述曲轴传感器未反接状态下，基于信号波形下降沿的数据获得目前发动机所处的位置。7.如权利要求1所述的曲轴信号反接诊断方法，其特征在于：所述曲轴传感器具有带缺齿的信号盘，信号盘边缘朝向曲轴上的永磁铁和线圈，曲轴每转动一圈时，信号盘发出一个缺齿波形以及与每个齿对应的正弦波形。8.曲轴信号反接诊断控制器，其特征在于：被配置为：获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：正常齿上升沿到下降沿的时间t1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2，正常齿下降沿到下降沿的时间t3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；t2＞2*t1，且t4＜2*t3，同时t5≈3*t3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。9.曲轴信号反接诊断系统，其特征在于：包括：信息采集单元，获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：正常齿上升沿到下降沿的时间t1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间t2，正常齿下降沿到下降沿的时间t3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间t4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间t5；诊断单元，被配置为：t2＞2*t1，且t4＜2*t3，同时t5≈3*t3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。10.一种机动车辆，其特征在于，包括车载电脑，车载电脑内搭载权利要求9所述的曲轴信号反接诊断系统。

技术总结
本发明涉及曲轴信号反接诊断方法、控制器、系统及机动车辆，包括以下步骤：获取曲轴传感器信号波形中的时间，具体为：正常齿上升沿到下降沿的时间T1，缺齿波形前一个齿的上升沿到下降沿的时间T2，正常齿下降沿到下降沿的时间T3，缺齿波形前一个齿的下降沿到下一个齿的下降沿时间T4，缺齿波形前一个齿的上升沿到下一个齿的上升沿时间T5；T2＞2*T1，且T4＜2*T3，同时T5≈3*T3时，曲轴传感器的正负针脚反接，发出故障报警。无需增加额外硬件，能够根据曲轴传感器获取的信号特性判断其是否处于反接状态，发出故障信号。发出故障信号。发出故障信号。


技术研发人员：高鑫 宋兴鑫 章天翮 高锐
受保护的技术使用者：潍坊潍柴动力科技有限责任公司
技术研发日：2022.12.16
技术公布日：2023/6/7