一种汽车用曲轴位置传感器信号的故障检测系统及检测方法与流程

本发明属于汽车电子诊断技术领域，具体涉及一种汽车用曲轴位置传感器信号的故障检测系统及检测方法，适用于安装有曲轴位置传感器和相位传感器的车辆，用于监控曲轴位置信号是否丢失。

背景技术：

鉴于曲轴位置传感器在发动机电控系统中的重要性，因此无论是法规还是售后维修，都对曲轴位置传感器提出了精确诊断的要求。曲轴位置传感器的诊断和相位靶轮结构、诊断实现方法和软件结构有较大关系。

目前，曲轴位置传感器的诊断系统要么过于简单而不可靠，要么基于复杂算法无法在工程中得到具体应用。因此，研发一种简单而可靠的诊断系统及对应检测方法是十分必要的。

技术实现要素：

本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种汽车用曲轴位置传感器信号的故障检测系统及检测方法，采用相位传感器信号对曲轴位置传感器进行诊断，诊断系统简单且可靠。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的，现结合附图说明如下：

一种汽车用曲轴位置传感器信号的故障检测系统，主要由凸轮轴1、相位传感器2、曲轴靶轮3、曲轴位置传感器4和ECU控制器6构成；其中相位传感器2安装在靠近凸轮轴1靶轮的位置，曲轴位置传感器4安装在靠近曲轴靶轮3的位置，相位传感器2和曲轴位置传感器4和ECU控制器6连接；

所述相位传感器2用于采集凸轮轴1的位置信号，并把采集的信号提供给ECU控制器6；所述曲轴位置传感器4用于采集曲轴靶轮3的位置信息，并把采集的信号提供给ECU控制器6；所述ECU控制器6用于处理凸轮轴信号和曲轴位置信号，并根据凸轮轴信号特征判断曲轴位置传感器4是否发生故障。

一种汽车用曲轴位置传感器信号的故障检测方法，具体包括以下步骤：

A、分别通过曲轴位置传感器4和相位传感器2采集曲轴位置信号和凸轮轴位置信号，采集的信号进入ECU控制器6；

B、监控发动机最小转速条件；

C、计算凸轮轴齿相位沿触发次数：当发动机转速低于最小转速时，设计一个计数器B，用于计算凸轮轴齿相位沿触发的次数，每采集到一个齿相位沿触发信号，计数器B累加1；

D、评估曲轴信号，信号故障确认：如计数器B计数大于等于8次沿触发，则评估曲轴信号，如果曲轴靶轮信号仍然没有变化，即可确认当前曲轴传感器发生信号丢失故障。

步骤B，所述监控发动机最小转速条件具体为：监控最小曲轴靶轮齿间隔时间或监控无齿中断的计数器值，其中曲轴靶轮齿间隔时间是指ECU控制器6在每个曲轴靶轮齿的上升沿或下降沿触发中断时，两次中断之间的间隔时间。

所述监控最小曲轴靶轮齿间隔时间具体步骤为：

B1、根据采集的曲轴位置信号计算最小曲轴靶轮齿间隔时间，通过ECU控制器6中的移位寄存器存储最近三个靶轮齿间隔时间，并按时间从远到近的原则，分别设为T、T1和T2；

B2、最小齿间隔时间可由最小转速计算得到，其中最小转速设为20转/分，曲轴靶轮总齿数为60；

B3、当T和T1均超过最小齿间隔时间时，即可认为发动机转速低于最小转速，满足最小转速条件。

所述监控无齿中断的计数器值的具体步骤为：设计一个计数器A，用以计数未发生齿中断的持续时间，每10毫秒累加1，如果50毫秒内没有发生齿中断，即可认为发动机转速低于最小转速20转/分，满足最小转速条件；期间如果发生齿中断则计数器清0，认为发动机不满足最小转速条件；其中50毫秒齿间隔对应的最小转速20转/分，曲轴靶轮齿数60，对应计数器值为5。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：现有对曲轴位置传感器诊断的技术，都是单纯基于曲轴位置信号自身，通过复杂的算法做出判断，可靠性和工程实用性不足。本发明基于绝大多数车辆均配置有凸轮轴的现状，巧妙运用了凸轮轴信号进行辅助诊断，故障特征提取更有优势，算法简洁且不增加成本，可靠性和工程实用性更高。

附图说明

图1是本发明汽车用曲轴位置传感器信号的故障检测系统示意图；

图2是故障检测信号示意图。

图中，1.凸轮轴 2.相位传感器 3.曲轴靶轮 5.缺齿后第1齿下降沿 4.曲轴位置传感器 6.ECU控制器 Ⅰ.凸轮轴第1齿 Ⅱ.凸轮轴第2齿 Ⅲ.凸轮轴第3齿 Ⅳ.凸轮轴第4齿。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1所示，一种汽车用曲轴位置传感器信号的故障检测系统，主要由凸轮轴1、相位传感器2、曲轴靶轮3、曲轴位置传感器4和ECU控制器6构成；

所述相位传感器2用于采集凸轮轴1的位置信号，并把采集的信号提供给ECU控制器6；所述曲轴位置传感器4用于采集曲轴靶轮3的位置信息，并把采集的信号提供给ECU控制器6；所述ECU控制器用于处理凸轮轴信号和曲轴位置信号，并根据凸轮轴信号特征判断曲轴位置传感器4是否发生故障。

安装使用故障检测系统有以下几个前提：

1、要求相位传感器2无故障；

2、凸轮轴1、相位传感器2、曲轴靶轮3和曲轴位置传感器4的安装位置要求正确。曲轴靶轮3缺齿后第一个齿下降沿为5-参考点(对应凸轮轴1的参考点在凸轮轴第1齿Ⅰ中间位置，即ECU控制器6检测到曲轴靶轮3的参考点时，应该同时检测到凸轮轴1也处于凸轮轴1参考点)，曲轴位置传感器4安装位置与参考顺时针点夹角为114°，对应相位传感器2安装位置与凸轮轴1参考点顺时针夹角为54°；

3、齿相位沿可以使用凸轮轴齿的上升沿或下降沿，本发明采用的是凸轮轴齿的上升沿。

一种汽车用曲轴位置传感器信号的故障检测方法，具体包括以下步骤：

A、分别通过曲轴位置传感器和相位传感器采集曲轴位置信号和凸轮轴位置信号，采集的信号进入ECU控制器；

B、监控发动机最小转速条件；

C、计算凸轮轴齿相位沿触发次数：当发动机转速低于最小转速时(此时可初步认为曲轴位置传感器无信号)，设计一个计数器B，用于计算凸轮轴齿相位沿触发的次数，每采集到一个齿相位沿触发信号，计数器B累加1；

D、评估曲轴信号，信号故障确认：如果计数器B计数大于等于8次(次数基于标准凸轮轴确定)沿触发，则评估曲轴信号，如果曲轴靶轮信号仍然没有变化，即可确认当前曲轴传感器发生信号丢失故障。

步骤B，监控发动机最小转速条件有两种方法，满足一条即可认为最小转速条件满足。

1)监控最小曲轴靶轮齿间隔时间。ECU控制器6会在每个曲轴靶轮齿的上升沿或下降沿触发中断，两次中断之间的间隔时间就是曲轴靶轮齿间隔时间。根据采集的曲轴位置信号计算最小曲轴靶轮齿间隔时间，通过ECU控制器6中的移位寄存器存储最近三个靶轮齿间隔时间(按照时间从远到近的原则，分别为T，T1，T2)，用以监控发动机最小转速条件。最小齿间隔时间可由最小转速计算得到，其中最小转速可设为20转/分，本发明用的曲轴靶轮总齿数为60。当T和T1均超过最小齿间隔时间时，即可认为发动机转速低于最小转速，满足最小转速条件。

2)监控无齿中断的计数器值。设计一个计数器A，用以计数未发生齿中断的持续时间，每10毫秒累加1，如果50毫秒(50毫秒齿间隔对应的最小转速20转/分，曲轴靶轮齿数60，对应计数器值为5)内没有发生齿中断，即可认为发动机转速低于最小转速20转/分，满足最小转速条件。期间如果发生齿中断则计数器清0，认为发动机不满足最小转速条件。

如图2所示，随着最小转速条件成立，凸轮轴1转动，ECU控制器6采集凸轮轴齿相位沿触发信号，并通过计数器B计数凸轮轴齿相位沿触发次数，当计数器B大于等于8次且曲轴信号无变化，确认当前曲轴位置传感器发生信号丢失故障。