本发明涉及发动机电控燃油系统控制技术领域，尤其涉及一种船用发动机电控冗余的控制方法、船用发动机电控冗余的控制装置及包括该船用发动机电控冗余的控制装置的船用发动机电控冗余的控制系统。
背景技术：
船用发动机电控系统若使用单电控单元（ecu）系统方案，一旦ecu出现故障，发动机直接停机且故障后无法再次启动，该类系统方案存在安全隐患，易引发重大故障。
目前市面存在部分包含两个ecu的船舶发动机电控冗余系统，但该类系统只针对v型机的左右两侧传感器信号参数进行监控及异常处理，未对曲轴凸轮传感器、轨压传感器、车钟传感器等关键传感器信号进行备份，两个ecu共用一套传感器，一旦关键传感器出现问题，系统无法正常运行，只能被迫进入跛行模式甚至直接停机。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种船用发动机电控冗余的控制方法、船用发动机电控冗余的控制装置及包括该船用发动机电控冗余的控制装置的船用发动机电控冗余的控制系统，当发动机正常工作时系统由第一ecu（主ecu）控制，发动机出现第一ecu故障或者关键传感器信号故障后，系统控制权切换至第二ecu（辅ecu），提高了控制系统的可靠性和安全性。
作为本发明的第一个方面，提供一种船用发动机电控冗余的控制方法，包括：
步骤s110，设置有两个ecu，两个ecu的初始控制状态均为主控状态；
步骤s120，在上电自检过程中，两个ecu均对多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀进行故障诊断；
步骤s130，当两个ecu中任意一个ecu首先诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制该ecu由主控状态切换为备份控制状态，控制另一ecu维持主控状态；
步骤s140，当上电自检结束后，ecu控制状态切换模块同时接收两个ecu发送的需求；其中，主控状态下的ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，输出切换需求至所述ecu控制状态切换模块；备份控制状态下的ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，输出冻结需求至所述ecu控制状态切换模块；
步骤s150，当ecu控制状态切换模块收到切换需求且未收到冻结需求时，发送切换指令至两个ecu，两个ecu切换自身的控制状态，其中，备份控制状态下的ecu切换为主控状态，主控状态下的ecu切换为备份控制状态。
进一步地，所述步骤s120之后，包括：
当两个ecu都未诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制该两个ecu均维持主控状态；
当上电自检结束后，先接收到can报文的ecu继续维持主控状态，另一ecu由主控状态切换为备份控制状态；
当ecu控制状态切换模块收到切换需求且未收到冻结需求时，则控制主控状态下的ecu切换为备份控制状态，备份控制状态下的ecu切换为主控状态。
进一步地，还包括：
系统上电后，默认第一ecu和第二ecu的初始控制状态均为主控状态；
在上电自检过程中，第一ecu和第二ecu均对多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀进行故障诊断；
当第一ecu首先诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制第一ecu由主控状态切换为备份控制状态，控制第二ecu维持主控状态；
当上电自检结束后，当ecu控制状态切换模块收到第二ecu发送的切换需求，且未收到第一ecu发送的冻结需求时，同时发送切换指令至第一ecu和第二ecu，第一ecu由备份控制状态切换为主控状态，第二ecu由主控状态切换为备份控制状态。
进一步地，还包括：
系统上电后，默认第一ecu和第二ecu的初始控制状态均为主控状态；
在上电自检过程中，第一ecu和第二ecu均对多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀进行故障诊断；
当第二ecu首先诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制第二ecu由主控状态切换为备份控制状态，控制第一ecu维持主控状态；
当上电自检结束后，当ecu控制状态切换模块收到第一ecu发送的切换需求，且未收到第二ecu发送的冻结需求时，同时发送切换指令至第一ecu和第二ecu，第二ecu由备份控制状态切换为主控状态，第一ecu由主控状态切换为备份控制状态。
进一步地，所述步骤s150中，还包括：
若ecu由备份控制状态切换为主控状态，则先执行故障诊断及处理延时动作；
主控状态下的ecu根据标定时间进行延时，进行故障诊断及处理；
该ecu对meun阀、喷油器、pcv阀以及车钟信号进行故障诊断，并根据故障诊断结果进行相应的故障处理动作，其中，所述故障处理动作包括不处理、限制输出、正常停机以及紧急停机中的一种或多种，所述限制输出包括限扭、降功率、限速以及限压；
其中，当ecu处于主控状态时，该ecu中的ecu控制参数计算模块根据对应的曲轴传感器信号、凸轮传感器信号、轨压传感器信号以及通讯获得的温度压力传感器信号，分别计算出发动机转速、喷油相位、meun阀驱动占空比、喷油器驱动脉宽以及pcv阀驱动占空比，随后主控状态下的ecu将相应控制参数输出给执行器驱动。
进一步地，所述步骤s150中，还包括：
若ecu由主控状态切换为备份控制状态，则关闭所有meun阀、喷油器、pcv阀以及车钟信号的故障诊断使能，不再诊断对应的故障；同时，也不输出任何故障处理模式，以保证处于备份状态下的ecu在切换到主控状态时不因前者的故障处理状态而影响接下来的发动机运行；
其中，当ecu处于备份控制状态时，ecu控制参数计算模块根据对应的曲轴传感器信号、凸轮传感器信号、轨压传感器信号以及通讯获得的温度压力传感器信号，分别计算出发动机转速、meun阀驱动占空比、喷油器驱动脉宽以及pcv阀驱动占空比，计算得到的相应控制参数不进行输出。
作为本发明的另一个方面，提供一种船用发动机电控冗余的控制装置，所述船用发动机电控冗余的控制装置包括：
设置模块，用于设置两个ecu的初始控制状态均为主控状态；
故障诊断模块，用于在上电自检过程中，两个ecu各自的故障诊断模块均对多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀进行故障诊断；
ecu状态判断模块，用于当两个ecu中任意一个ecu的故障诊断模块首先诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制该ecu由主控状态切换为备份控制状态，控制另一ecu维持主控状态；
ecu控制状态切换模块，用于当上电自检结束后，同时接收两个ecu发送的需求；其中，主控状态下的ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，输出切换需求至所述ecu控制状态切换模块；备份控制状态下的ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，输出冻结需求至所述ecu控制状态切换模块；
ecu控制状态切换模块，还用于当收到切换需求且未收到冻结需求时，发送切换指令至两个ecu，两个ecu切换自身的控制状态，其中，备份控制状态下的ecu切换为主控状态，主控状态下的ecu切换为备份控制状态。
作为本发明的另一个方面，提供一种船用发动机电控冗余的控制系统，包括：第一ecu、第二ecu、温度压力传感器、第一传感器、第二传感器、ecu控制状态切换模块以及执行器，其中，所述第一ecu和第二ecu均包括上述船用发动机电控冗余的控制装置，所述第一传感器包括第一曲轴传感器、第一凸轮传感器、第一轨压传感器以及第一车钟传感器，所述第二传感器包括第二曲轴传感器、第二凸轮传感器、第二轨压传感器以及第二车钟传感器，所述执行器包括多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀，其中，
所述第一ecu和第二ecu之间采用双路can总线进行通讯和信息交互，第一ecu通过线束分别连接所述第一曲轴传感器、第一凸轮传感器、第一轨压传感器以及第一车钟传感器，第二ecu通过线束分别连接所述第二曲轴传感器、第二凸轮传感器、第二轨压传感器以及第二车钟传感器；
所述温度压力传感器的信号通过can线通讯分别传递给所述第一ecu和第二ecu；
所述执行器通过线束分别与所述第一ecu和第二ecu相连；
所述ecu控制状态切换模块通过线束分别与所述第一ecu和第二ecu相连，所述ecu控制状态切换模块通过发送切换指令控制ecu的工作状态。
进一步地，所述ecu控制状态切换模块包括plc控制器。
进一步地，所述温度压力传感器包括机油压力温度传感器、冷却液温度传感器、增压压力温度传感器、燃油压力温度传感器中的一种或多种。
本发明提供的船用发动机电控冗余的控制方法具有以下优点：
（1）ecu可以根据故障诊断模块向ecu控制状态切换模块（例如控制器）发送切换需求，从而根据系统的故障状态及时进行控制状态切换，保证发动机运行平稳；
（2）对曲轴传感器、凸轮传感器、轨压传感器、车钟传感器等关键传感器信号进行备份，关键传感器出现问题后，可以通过备份传感器信号来控制系统运行；
（3）在系统由第一ecu切换到第二ecu时，通过控制相应ecu的故障诊断处理模块及燃油系统模块，实现平滑切换。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。
图1为本发明提供的船用发动机电控冗余的控制方法的流程图。
图2为本发明提供的船用发动机电控冗余的控制方法的一种具体实施方式流程图。
图3为本发明提供的船用发动机电控冗余的控制方法的另一种具体实施方式流程图。
图4为本发明提供的船用发动机电控冗余的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为了使本领域技术人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包括，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本实施例中提供了一种船用发动机电控冗余的控制方法，图1为本发明提供的船用发动机电控冗余的控制方法的流程图，图2为本发明提供的船用发动机电控冗余的控制方法的一种具体实施方式流程图，图3为本发明提供的船用发动机电控冗余的控制方法的另一种具体实施方式流程图。
下面结合图1和图3对本发明实施例提供的船用发动机电控冗余的控制方法的具体实现过程进行说明。
如图1所示，请同时参照图2和图3，一种船用发动机电控冗余的控制方法，包括：
步骤s110，设置有两个ecu，两个ecu的初始控制状态均为主控状态；
步骤s120，在上电自检过程中，两个ecu均对多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀进行故障诊断；
步骤s130，当两个ecu中任意一个ecu首先诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制该ecu由主控状态切换为备份控制状态，控制另一ecu维持主控状态；
步骤s140，当上电自检结束后，ecu控制状态切换模块同时接收两个ecu发送的需求；其中，主控状态下的ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，输出切换需求至所述ecu控制状态切换模块；备份控制状态下的ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，输出冻结需求至所述ecu控制状态切换模块；
步骤s150，当ecu控制状态切换模块收到切换需求且未收到冻结需求时，发送切换指令至两个ecu，两个ecu切换自身的控制状态，其中，备份控制状态下的ecu切换为主控状态，主控状态下的ecu切换为备份控制状态。
应当理解的是，切换需求与冻结需求的触发条件相同，当两个ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，均输出需求至所述ecu控制状态切换模块，其中，主控状态下的ecu发送切换需求，备份控制状态下的ecu发送冻结需求；因为只有ecu控制状态切换模块收到主控状态下的ecu发出的切换需求，且未收到备份控制状态下的ecu发出的冻结需求，这时，ecu控制状态切换模块才会向ecu状态判断模块发出切换指令，进而ecu状态判断模块才会依据切换指令控制ecu的控制状态互换，这说明主控状态下的ecu坏了，备份控制状态下的ecu未坏，这个时候要切换系统控制权，由备份控制状态下的ecu进行控制，只有这一种情况才会切换，其他情况不进行任何动作。
优选地，两个ecu均包括ecu状态判断模块和ecu控制参数计算模块，切换需求与冻结需求均由ecu控制参数计算模块得到，并发出；其中，主控状态下的ecu中的ecu控制参数计算模块发送切换需求，备份控制状态下的ecu中的ecu控制参数计算模块发送冻结需求，当ecu控制状态切换模块收到切换需求且未收到冻结需求时，发送切换指令至两个ecu中的ecu状态判断模块，此时，主控状态下的ecu中的ecu状态判断模块依据所述切换指令控制该ecu由主控状态切换为备份控制状态，备份控制状态下的ecu中的ecu状态判断模块依据所述切换指令控制该ecu由备份控制状态切换为主控状态。
需要说明的是，ecu的控制状态在整个上电过程中只进行一次切换。
具体地，所述步骤s120之后，包括：
当两个ecu都未诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制该两个ecu均维持主控状态；
当上电自检结束后，先接收到can报文的ecu继续维持主控状态，另一ecu由主控状态切换为备份控制状态；
当ecu控制状态切换模块收到切换需求且未收到冻结需求时，则控制主控状态下的ecu切换为备份控制状态，备份控制状态下的ecu切换为主控状态。
具体地，还包括：
系统上电后，默认第一ecu和第二ecu的初始控制状态均为主控状态；
在上电自检过程中，第一ecu和第二ecu均对多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀进行故障诊断；
当第一ecu首先诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制第一ecu由主控状态切换为备份控制状态，控制第二ecu维持主控状态；
当上电自检结束后，当ecu控制状态切换模块收到第二ecu发送的切换需求，且未收到第一ecu发送的冻结需求时，同时发送切换指令至第一ecu和第二ecu，第一ecu由备份控制状态切换为主控状态，第二ecu由主控状态切换为备份控制状态。
具体地，还包括：
系统上电后，默认第一ecu和第二ecu的初始控制状态均为主控状态；
在上电自检过程中，第一ecu和第二ecu均对多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀进行故障诊断；
当第二ecu首先诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制第二ecu由主控状态切换为备份控制状态，控制第一ecu维持主控状态；
当上电自检结束后，当ecu控制状态切换模块收到第一ecu发送的切换需求，且未收到第二ecu发送的冻结需求时，同时发送切换指令至第一ecu和第二ecu，第二ecu由备份控制状态切换为主控状态，第一ecu由主控状态切换为备份控制状态。
具体地，第一ecu和第二ecu中的ecu控制参数计算模块，分别根据对应的曲轴传感器、凸轮传感器和轨压传感器采集到的信号，来计算发动机转速和执行器驱动参数。
具体地，所述步骤s150中，还包括：
若ecu由备份控制状态切换为主控状态，则先执行故障诊断及处理延时动作；
主控状态下的ecu根据标定时间进行延时，进行故障诊断及处理，防止切换过程中，故障误诊断及误处理造成系统不稳定；
该ecu对meun阀、喷油器、pcv阀以及车钟信号进行故障诊断，并根据故障诊断结果进行相应的故障处理动作，其中，所述故障处理动作包括不处理、限制输出、正常停机以及紧急停机中的一种或多种，所述限制输出包括限扭、降功率、限速以及限压；
其中，当ecu处于主控状态时，该ecu中的ecu控制参数计算模块根据对应的曲轴传感器信号、凸轮传感器信号、轨压传感器信号以及通讯获得的温度压力传感器信号，分别计算出发动机转速、喷油相位、meun阀驱动占空比、喷油器驱动脉宽以及pcv阀驱动占空比，随后主控状态下的ecu将相应控制参数输出给执行器驱动。
具体地，所述步骤s150中，还包括：
若ecu由主控状态切换为备份控制状态，则关闭所有meun阀、喷油器、pcv阀以及车钟信号的故障诊断使能，不再诊断对应的故障；同时，也不输出任何故障处理模式，以保证处于备份状态下的ecu在切换到主控状态时不因前者的故障处理状态而影响接下来的发动机运行；
其中，当ecu处于备份控制状态时，ecu控制参数计算模块根据对应的曲轴传感器信号、凸轮传感器信号、轨压传感器信号以及通讯获得的温度压力传感器信号，分别计算出发动机转速、meun阀驱动占空比、喷油器驱动脉宽以及pcv阀驱动占空比，计算得到的相应控制参数不进行输出。
本发明实施例提供的船用发动机电控冗余的控制方法，当发动机正常工作时系统由第一ecu（主ecu）控制，发动机出现第一ecu故障或者关键传感器信号故障后，系统控制权切换至第二ecu（辅ecu），提高了控制系统的可靠性和安全性。
作为本发明的另一实施例，提供一种船用发动机电控冗余的控制装置，其中，所述船用发动机电控冗余的控制装置包括：
设置模块，用于设置两个ecu的初始控制状态均为主控状态；
故障诊断模块，用于在上电自检过程中，两个ecu各自的故障诊断模块均对多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀进行故障诊断；
ecu状态判断模块，用于当两个ecu中任意一个ecu的故障诊断模块首先诊断出多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀同时存在故障时，则控制该ecu由主控状态切换为备份控制状态，控制另一ecu维持主控状态；
ecu控制状态切换模块，用于当上电自检结束后，同时接收两个ecu发送的需求；其中，主控状态下的ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，输出切换需求至所述ecu控制状态切换模块；备份控制状态下的ecu诊断出曲轴传感器信号故障、供电电压超限故障、轨压传感器超限故障以及停机时凸轮传感器信号故障中的任意一个故障时，输出冻结需求至所述ecu控制状态切换模块；
ecu控制状态切换模块，还用于当收到切换需求且未收到冻结需求时，发送切换指令至两个ecu，两个ecu切换自身的控制状态，其中，备份控制状态下的ecu切换为主控状态，主控状态下的ecu切换为备份控制状态。
具体地，ecu状态判断模块用于判断ecu为主控状态还是备份控制状态，而ecu控制参数计算模块则根据ecu的控制状态来选择不同的驱动参数计算方案。
作为本发明的另一实施例，提供一种船用发动机电控冗余的控制系统，如图4所示，包括：第一ecu1、第二ecu2、温度压力传感器4、第一传感器5、第二传感器6、ecu控制状态切换模块7以及执行器9，其中，所述第一ecu1和第二ecu2均包括上述船用发动机电控冗余的控制装置，所述第一传感器5包括第一曲轴传感器、第一凸轮传感器、第一轨压传感器以及第一车钟传感器，所述第二传感器6包括第二曲轴传感器、第二凸轮传感器、第二轨压传感器以及第二车钟传感器，所述执行器9包括多组喷油器、多路meun阀以及pcv阀，其中，
所述第一ecu1和第二ecu2之间采用双路can总线3进行通讯和信息交互，第一ecu1通过线束8分别连接所述第一曲轴传感器、第一凸轮传感器、第一轨压传感器以及第一车钟传感器，第二ecu2通过线束8分别连接所述第二曲轴传感器、第二凸轮传感器、第二轨压传感器以及第二车钟传感器；
所述温度压力传感器4的信号通过can线3通讯分别传递给所述第一ecu1和第二ecu2；
所述执行器9通过线束8分别与所述第一ecu1和第二ecu2相连；
所述ecu控制状态切换模块7通过线束8分别与所述第一ecu1和第二ecu2相连，所述ecu控制状态切换模块7通过发送切换指令控制ecu的工作状态。
具体地，所述ecu控制状态切换模块7包括plc控制器。
具体地，所述温度压力传感器4包括机油压力温度传感器、冷却液温度传感器、增压压力温度传感器、燃油压力温度传感器中的一种或多种。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。