一种用于曲轴甩档自动测量及控制系统的制作方法

本发明涉及汽车工程及控制工程，特别涉及一种用于曲轴甩档自动测量及控制系统。

背景技术：

1、曲轴甩档是一种车辆传动系统中的技术，用于实现车辆的换挡操作。在传统的手动换挡系统中，驾驶员需要通过离合器和换挡杆来手动操作换挡，而曲轴甩档技术则可以实现自动的换挡操作。曲轴甩档技术基于车辆的引擎曲轴运动特性，通过感应引擎转速和负载情况，利用电子控制单元(ecu)来判断何时进行换挡操作。当需要换挡时，ecu会控制离合器和换挡执行器，实现自动的离合和换挡动作，从而实现平稳的换挡过程。曲轴甩档技术可以提供多种优点，包括更快的换挡速度、更平滑的换挡过程、减少驾驶员操作的疲劳程度等。它在现代汽车中得到广泛应用，特别是在自动执行器和双离合器执行器等自动换挡系统中。

2、现有技术一，申请号：202210795439.2公开了一种用于曲轴甩档的多缸同步无线测量装置及方法，通过无线测量方式代替人工读数方式，在曲轴的自由端安装无线角度编码器，将曲轴的当前角度数值实时传输至上位机，在各气缸的曲柄臂的测量点上设置多个无线距离传感器，上位机根据曲轴的当前角度数值下达采集命令，触发各无线距离传感器进行测量，并且将该无线距离传感器传输来的曲轴甩档数值进行记录和保存，从而一次性同时完成多缸曲轴甩档数据的无线测量。虽然节省了人力，降低了工作强度，提升了作业效率和测量的准确性，促进了柴油机制造过程的智能化；但是甩档性能与燃油经济性并没有达到最佳配合，一定程度上降低了换挡的效率。

3、现有技术二，申请号：202310370443.9公开了一种曲轴甩档差测量点的自动冲点装置，包括驱动机构、一对滑块机构和连杆机构；驱动机构包括底座、气缸座、复动型气缸、螺套、手动换向阀和两根气管；一对滑块机构对称设置在对应档两个曲拐臂的内开档两侧，位于驱动机构的下侧，滑块机构包括导套、滑块、样冲、楔块、调节螺钉和紧定螺钉；连杆机构设置在对应档两个曲拐臂的内开档中部，连杆机构包括中连杆和位于中连杆两侧的两个侧连杆，两个侧连杆的下端两侧分别与滑块两侧铰接。虽然不仅结构简单，成本低，而且全程自动冲点，操作省时省力，使用方便，工作效率高，能有效保证各档冲眼位置的一致性，从而保证曲轴甩档差测量误差小，测量结果准确；但是其功能相对比较简单，影响了曲轴甩档测量的精度。

4、现有技术三，申请号：201710301166.0公开了一种防止柴油机曲轴平衡重碰撞主轴瓦的保护方法，其保护方法步骤如下：将甩油环预先热套至曲轴的输出端法兰，使甩油环与曲轴联接为一体，与主轴瓦同时装入机身，在安装曲轴平衡重之前，将工装组件的保护板与保护挡板形成的凹槽分别卡入甩油环的左、右凸肩，用固定螺钉将工装组件安装至柴油机机身输出端端面与机身紧固，随后各档平衡重依次装配在曲轴上。虽然有效控制曲轴在安装平衡重过程和机身翻转过程中产生的曲轴轴向移动范围，确保固定在曲轴上的平衡重随曲轴在一定范围内窜动，平衡重窜动位置与主轴瓦不能接触，解决碰伤主轴瓦的问题，保证装配质量；但是甩档的控制策略较为落后，无法做到动态调整甩档时机和方式，使得曲轴甩档的控制精度不高。

5、目前现有技术一、现有技术二及现有技术三存在甩档测量机控制的智能化水品给较低，不能让甩档性能与燃油经济性达到最佳配合，一定程度上降低了换挡的效率问题，因而，本发明提供一种用于曲轴甩档自动测量及控制系统，通过自动测量和控制曲轴的甩档过程，系统可以实现更准确和高效的甩档操作，减少能量损失和发动机负荷，提高整体动力系统的效率；同时，该系统还可以提供更平顺和舒适的驾驶体验，减少甩档时的冲击和噪音。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于曲轴甩档自动测量及控制系统，包含：

2、信号处理模块，负责使用曲轴位置传感器监测曲轴的旋转位置及速度的信号，对信号进行预处理，根据预处理后的曲轴的位置及速度信号，判断何时进行甩档操作，并控制相应的执行器；

3、控制策略模块，负责基于预设的甩档条件及算法，根据发动机转速、负载和车速参数，动态调整甩档时机及方式；

4、操作执行模块，负责使用电磁阀或液压马达作为执行器，控制液压系统中的压力和流量，实现甩档操作；执行器接收到控制策略模块的操作指令，将液压力传递到曲轴的相应部位，实现甩档。

5、可选的，信号处理模块，包含：

6、信号去噪子模块，负责从曲轴位置传感器获取信号，信号代表着曲轴的位置及速度变化，对信号进行滤波处理，去除噪声及干扰，得到平滑的信号；

7、分量获取子模块，负责对平滑的信号的极值点包络线进行预测插值和拟合，获得获取信号的时间段内平滑的信号的极大值包络线和极小值包络线，计算极大值包络线和所述极小值包络线的极值包络线均值，将平滑的信号减去极值包络线均值，获得去均值信号，得到消除信号的直流分量；

8、特征获取子模块，负责采用消除信号的直流分量消除平滑的信号中的直流偏移，得到去除直流分量的平滑的信号，获取瞬时特征，如峰值、频率及相位，使用去除直流分量的平滑的信号重构曲轴的位置及速度信号。

9、可选的，控制策略模块，包含：

10、参数判断子模块，负责从曲轴位置传感器获取预处理后的曲轴的位置及速度信号，同时获取发动机转速、负载及车速参数；根据预设的甩档条件和算法，对获取的参数进行判断，确定是否需要进行甩档操作；甩档条件包含曲轴位置、曲轴速度的变化率、发动机转速的变化率、负载及车速参数的阈值；

11、甩档确认子模块，负责根据甩档条件的判断结果，确定甩档的方式，甩档方式根据发动机转速及负载的变化率判断是否需要进行瞬间降挡或平顺降挡；根据甩档条件和甩档方式，结合曲轴的位置及速度变化率和发动机转速的变化率确定甩档时机；

12、甩档执行子模块，负责根据甩档时机及甩档方式，通过控制发动机控制单元或执行器控制单元实现甩档操作执行甩档操作，观察曲轴位置、曲轴速度的变化情况、发动机转速的变化情况以及车辆的加速性能。

13、可选的，参数判断子模块，包含：

14、阈值设定单元，负责获取历史曲轴位置、曲轴速度、发动机转速、负载及车速参数，获取与历史参数相关的变化率信息，根据曲轴及发送机预设的变化率信息进行运算，得到平均变化率信息，将平均变化率信息作为各个参数的阈值，阈值作为甩档条件；

15、参数计算单元，负责获取当前曲轴位置传感器获取预处理后的曲轴位置、曲轴速度信号，并获取当前发动机转速、负载及车速参数；对于每个参数，比较当前参数值与前一时刻的参数值之间的差异，得到各个参数对应的变化率；计算得到曲轴位置和速度的变化率、发动机转速的变化率、负载和车速参数；

16、结果判断单元，负责根据甩档条件及参数对应的变化率的判断结果，确定是否需要进行甩档操作；如果满足甩档条件，即参数的变化率超过阈值，则需要进行甩档操作。

17、可选的，阈值设定单元，包含：

18、甩档阈值定义子单元，负责获取甩档次数、成功率及误判率数据，根据监测到的甩档操作次数，分析甩档操作的频率，判断是否过于频繁或稀少；

19、甩档阈值调整子单元，负责根据甩档操作的频率和系统的性能表现，决定是否需要调整阈值策略；如果甩档操作过于频繁，增加阈值；如果甩档操作稀少，降低阈值；阈值的调整通过在系统配置文件或参数中调整控制甩档操作阈值的参数实现，在修改配置文件或参数后，保存更改并重新启动或重新加载监控系统，以使新的甩档操作阈值设置生效；

20、甩档阈值监测子单元，负责在调整甩档操作阈值后，继续监测甩档操作的情况，观察调整是否有效，根据监测结果，不断迭代优化阈值策略。

21、可选的，甩档阈值定义子单元中频繁或稀少的判断标准：确定一个时间窗口，用来统计甩档操作的数量，在每个时间窗口内，记录甩档操作的数量；自定义频繁和稀少的阈值，如果在一个时间窗口内的甩档操作数量超过设定的频繁阈值，则判断为频繁；如果甩档操作数量低于设定的稀少阈值，则判断为稀少。

22、可选的，甩档确认子模块，包含：

23、数据获取单元，负责使用车辆的传感器或控制单元获取发动机转速的实时数据，通过车辆传感器或控制单元获取负载的实时数据，并计算负载的变化率，负载的变化率通过当前负载值与前一时刻的负载值之差计算；

24、方式选择单元，负责根据预设的瞬间降挡阈值，比较发动机转速的变化率和负载的变化率；如果发动机转速的变化率高于设定的瞬间降挡阈值，并且负载的变化率低于设定的阈值，则需要进行瞬间降挡；如果发动机转速的变化率高于设定的平顺降挡阈值，并且负载的变化率也高于设定的平顺降挡阈值，则需要进行平顺降挡；

25、操作反馈单元，负责根据瞬间降挡或平顺降挡，通过车辆的控制单元发送信号给执行器，触发相应的降挡操作，接收降挡操作的确认结果，向车辆的控制单元返回降挡操作的成功信息。

26、可选的，甩档执行子模块，包含：

27、变化率计算单元，负责计算发动机转速的变化率，通过当前发动机转速值与前一时刻的发动机转速值之差计算，计算曲轴速度的变化率，通过当前曲轴速度值与前一时刻的曲轴速度值之差计算；

28、时机确认单元，负责根据预设的甩档条件和甩档方式，发动机转速的变化率超过设定的甩档阈值，并且曲轴速度的变化率也超过设定的甩档阈值，则进行甩档操作，确定甩档时机；

29、操作评估单元，负责通过发动机控制单元或执行器控制单元控制发动机进行调整离合器或变速器，实现甩档操作；观察甩档后包含曲轴位置、曲轴速度的变化情况以及发动机转速的变化情况，评估甩档操作的效果。

30、可选的，计算发动机转速的变化率＝(当前发动机转速-前一时刻的发动机转速)/时间间隔；计算曲轴速度的变化率＝(当前曲轴速度-前一时刻的曲轴速度)/时间间隔。

31、可选的，操作执行模块，包含：

32、指令生成子模块，负责由控制策略模块生成甩档操作指令，根据预设的甩档条件和甩档方式，控制策略模块判断是否需要进行甩档操作，并生成相应的甩档操作指令；控制策略模块将甩档操作指令传递给执行器，执行器接收到指令后开始执行相应的操作；

33、指令执行子模块，负责根据甩档操作指令，执行器通过控制液压系统中的压力和流量实现甩档操作；执行器通过控制液压系统，将液压力传递到曲轴的相应部位，以实现甩档操作；

34、压力传递子模块，负责通过控制液压系统中的压力和流量，以及液压力的传递，甩档操作得以实现。

35、本发明的信号处理模块使用曲轴位置传感器监测曲轴的旋转位置及速度的信号，对信号进行预处理，根据预处理后的曲轴的位置及速度信号，判断何时进行甩档操作，并控制相应的执行器；控制策略模块基于预设的甩档条件及算法，根据发动机转速、负载和车速等参数，动态调整甩档时机及方式；操作执行模块使用电磁阀或液压马达作为执行器，控制液压系统中的压力和流量，实现甩档操作；执行器接收到控制策略模块的操作指令，将液压力传递到曲轴的相应部位，实现甩档；上述方案提高驾驶的舒适性：通过准确判断甩档时机，实现平稳的换档操作，减少了驾驶员感受到的震动和冲击，提高了行驶的舒适性。增强驾驶的可靠性：通过动态调整甩档时机和方式，根据发动机转速、负载和车速等参数，确保在合适的条件下进行甩档操作，减少了换档的误操作和故障，提高了驾驶的可靠性。提升车辆的燃油经济性：通过精确控制甩档时机，减少了不必要的能量损失和燃油消耗，提高了车辆的燃油经济性，降低了运营成本。增加车辆的性能和效率：通过优化甩档操作，实现更快速、更平顺的换档过程，提高了车辆的加速性能和行驶效率，增加了驾驶的乐趣和效率。

36、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

37、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。