曲轴信号故障时利用凸轮轴信号实现车辆跛行的方法及其凸轮轴信号获取装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及柴油发动机电控系统的机电控制技术，具体是一种曲轴信号故障时利用凸轮轴信号实现车辆跛行的方法及其凸轮轴信号获取装置。
【背景技术】
[0002]曲轴位置传感器和凸轮轴位置传感器是柴油发动机电控系统中重要的传感器。曲轴位置传感器用于检测曲轴转角位移，计算发动机转速。凸轮轴位置传感器用于发动机相位确认及判缸，是柴油机喷油/点火控制的基本信号。
[0003]当曲轴信号发生故障时，电控系统为了安全的车辆运行安全，使用凸轮轴信号来实现车辆的跛行功能。但现公布的方法及装置中，针对常用的z+1齿类型凸轮轴信号轮，未具有兼顾未启动前曲轴信号已经故障、以及运行工况下曲轴信号突然故障时，利用凸轮轴信号实现车辆跛行的流程设计和具体算法设计。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是在不改变硬件的基础上，提供一种曲轴信号故障时利用凸轮轴信号实现车辆跛行的方法，使得能够通过软件程序参数匹配标定和流程设计，在曲轴信号故障后，对凸轮轴信号进行处理。利用凸轮轴信号确定发动机相对相位、计算发动机转速，进而控制燃油喷射，实现车辆跛行。
[0005]按照本发明提供的技术方案，所述的曲轴信号故障时利用凸轮轴信号实现车辆跛行的方法，包括以下步骤:
a、根据发动机凸轮轴信号轮机械设计得到凸轮轴信号设计相位图，在电控单元软件程序中对信号特征参数，包括:凸轮轴信号沿序号、序号默认值、凸轮轴信号分段长度、凸轮轴信号相位、均分齿齿宽比值系数、多齿齿宽比值系数进行配置；
b、发动机在停机或者运行工况，钥匙开关打开的情况下，曲轴信号发生故障时，发动机电控单元获取凸轮轴信号故障信息，判断此时凸轮轴信号是否存在故障；当凸轮轴信号故障时，通过控制发动机油量为O使车辆停机；当凸轮轴信号无故障时，切换到凸轮轴信号备用模式;在凸轮轴信号备用模式下，对凸轮轴信号进行处理，判断备用模式下凸轮轴信号故障状态;若凸轮轴信号备用模式下，凸轮轴信号故障，则控制发动机油量为O使车辆停机;若凸轮轴信号备用模式下，凸轮轴信号无故障，则通过对凸轮轴信号的处理，来实现跛行喷射，实现车辆跛行。
[0006]所述凸轮轴信号来自凸轮轴信号获取装置，凸轮轴信号获取装置包括凸轮轴信号轮、感应凸轮轴信号轮转动的凸轮轴信号传感器，凸轮轴信号传感器通过发动机线束连接发动机电控单元;所述凸轮轴信号轮为z + 1齿类型，z齿为均分齿，I齿为多齿，多齿把两个相邻均分齿分成两段，其中较长分段与较短分段长度比值大于2。
[0007]具体的，在凸轮轴备用模式下，通过对凸轮轴信号的处理实现车辆跛行的方法如下:
在判断凸轮轴信号无故障时，获取凸轮轴信号，包括凸轮轴齿宽、凸轮轴信号沿计数；若凸轮轴信号获取超时，则输出凸轮轴信号故障;若凸轮轴信号获取正常，则判断当前凸轮轴信号沿序号；
当前凸轮轴信号沿序号为默认值时，连续获取z+2次凸轮轴齿宽，每当获取到新凸轮轴判断齿宽时，判断获取到的凸轮轴齿宽次数是否大于等于z+2;若连续获取凸轮轴齿宽次数大于或等于z+2时，确定获得z+2次凸轮轴齿宽时信号沿序号；当获取凸轮轴齿宽次数小于z+2时，则返回继续获取凸轮轴信号；
当前凸轮轴信号沿序号确认为非默认值时，计算当前凸轮轴信号沿相位，同时，通过预先设置的均分齿齿宽比值系数上下限、多齿齿宽比值系数上下限，进行凸轮轴齿宽合理性检测，判断凸轮轴信号合理性检测是否通过，若不在对应的比例系数范围内，则为不通过，输出凸轮轴信号故障；
凸轮轴齿宽通过合理性检测后，利用当前凸轮轴齿宽和凸轮轴信号配置信息模拟下一个凸轮轴分段内曲轴信号，同时，利用凸轮轴齿宽计算发动机转速；
每当获得新凸轮轴分段时，由计算的凸轮轴信号沿相位和下一分段模拟曲轴信号，可以获得发动机运转时相对精确相位；
利用凸轮轴齿宽计算发动机转速，获取油门开度信号，计算发动机喷油量，并对喷油量进行限制，得到限制后喷油量；
发动机在获取到相对精确相位和限制油量后，在计算喷射相位处执行喷射，实现车辆跛行。
[0008]在凸轮轴信号备用模式下，无凸轮轴信号故障时，需要判断钥匙开关状态，只要钥匙开关打开，发动机运转，发动机利用备用凸轮轴信号实现车辆跛行；当钥匙开关关闭，则通过喷油量以设定步长递减至O的程序操作，使发动机停机。
[0009]本发明的优点是:
①本方法无需发动机本体部件改动，只需要进行软件程序参数和流程设计，成本低，并且可推广至各类电控柴油机型。
[0010]②实现了兼顾未启动时和运行工况状态下曲轴信号故障，利用凸轮轴信号实现车辆跛行的方法。
[0011]③通过对曲轴信号故障后凸轮轴信号处理流程设计及故障监控，提高了柴油发动机电控系统跛行模式的安全性。
[0012]④通过对曲轴信号故障后凸轮轴信号处理的具体算法设计，在利用凸轮轴信号实现跛行的基础上，提升了系统的可靠性、准确性及判断效率。
【附图说明】
[0013]图1为本发明所述凸轮轴信号获取装置的结构示意图。
[0014]图2为实施例中一种发动机曲轴信号和凸轮轴信号设计相位图。
[0015]图3为曲轴信号故障后利用凸轮轴信号来实现跛行功能的主流程图。
[0016]图4为曲轴信号故障后利用凸轮轴信号来实现跛行功能的子流程图。
[0017]图5为z+2(z=4)次连续凸轮轴齿宽示意图。
[0018]图6为凸轮轴齿宽和模拟曲轴信号示意图。
[0019]图7为均分齿齿宽比值系数、多齿齿宽比值系数曲线。
[0020]图7中:X轴为发动机转速，Y轴为比值系数(无量纲Xf2为均分齿齿宽比值系数上限；^为均分齿齿宽比值系数下限；f4为多齿齿宽比值系数上限；f3为多齿齿宽比值系数下限。
【具体实施方式】
[0021]下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
[0022]如图1所示为凸轮轴信号获取装置，其包括:凸轮轴信号轮101、凸轮轴信号传感器102、发动机线束103和发动机电控单元ECU 104。凸轮轴信号传感器102感应凸轮轴信号轮101的转动，凸轮轴信号传感器102通过发动机线束103连接发动机电控单元104。凸轮轴信号轮为z +1齿类型，z齿为均分齿105，I齿为多齿106。多齿106把两个相邻均分齿105分成两段，其中较长分段与较短分段长度比值大于2。
[0023]为了更好的描述本发明所述方法及装置的使用方法，以一款四缸四冲程电控柴油发动机为例进行说明。此款发动机具有以下特点:曲轴信号盘为60-2齿，凸轮轴信号轮为4+ 1齿，4齿均匀分布，曲轴与凸轮轴传动比为2:1，曲轴与凸轮轴信号触发沿均为下降沿。曲轴与凸轮轴信号设计相位图如图2，图中A为曲轴信号，B为凸轮轴信号。第一缸上止点0°与其之前曲轴缺齿后第二齿的角度A1Seo'第一缸上止点与其之后首个凸轮轴信号沿的角度八2为30°。由4+1个凸轮轴信号沿把一个凸轮轴循环720°曲轴转角分成C1X2X3X^C5五个分段，对应分段长度为180°、180°、180°、60°、120°。凸轮轴信号沿序号从第一缸上止点起分别为 Dl、D2、D3、D4、D5。
[0024]软件中设置标定量、数组、曲线或脉谱存储上述凸轮轴信号特征参数。同时，设置凸轮轴信号沿序号监控量，默认值为255。设置均分齿齿宽比值系数上、下限，多齿齿宽比值系数上、下限f4、f3。
[0025]如图3所示，本发明利用凸轮轴信号来实现跛行功能的主流程包括:发动机在停机或者运行工况，钥匙开关ON(步骤S301)情况下，曲轴信号发生故障时(步骤S302)，发动机电控单元获取凸轮轴信号故障信息(步骤S303)，判断此时凸轮轴信号是否存在故障(步骤S304)。当凸轮轴信号故障时(步骤S311)，通过控制发动机油量为0(步骤S312)，使车辆停机(步骤S313);当凸轮轴信号无故障时(步骤S305)，切换到凸轮轴信号备用模式(步骤S306)。
[0026]在凸轮轴信号备用模式下，对凸轮轴信号进行处理，判断备用模式下凸轮轴信号故障状态(步骤S307)。凸轮轴信号备用模式下，若凸轮轴信号故障(S311)，则控制发动机油量为0(S312)，使车辆停机(S313);凸轮轴信号备用模式下，若凸轮轴信号无故障，则通过处理的凸轮轴信号，来实现跛行喷射，实现车辆跛行(S308)。
[0027]凸轮轴信号备用模式下，无凸轮轴信号故障时，需要判断钥匙开关状态(步骤S309)，只要钥匙开关打开，发动机运转，发动机利用备用凸轮轴信号实现车辆跛行(步骤S308)。当钥匙开关关闭，则通过喷油量以设定步长递减至0(步骤S310)的程序操作，使车辆停机(步骤S313)。
[0028]上述备用凸轮轴信号备用模式下，凸轮轴信号处理、故障状态判断以及通过备用凸轮轴信号实现跛行的子流程和具体操作如图4所示: 在上述判断凸轮轴信号无故障(步骤S305)时，获取凸轮轴信号(步骤S401)，包括凸轮轴齿宽、凸轮轴信号沿计数。若凸轮轴信号获取超时(步骤S402)，则输出凸轮轴信号故障(步骤S311);若凸轮轴信号获取正常，则执行确认当前凸轮轴信号沿序号步骤(步骤S402)。
[0029]步骤S402中，若曲轴信号故障时发动机相位全同步或凸轮轴相位同步，则凸轮轴信号沿序号在曲轴故障时已经存在准确数值，凸轮轴备用模式下延用之前的信号沿序