柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器故障診斷及其失效_跛行_控制

1、收稿日期 :2010 05 13; 修回日期 :2010 07 10 作者簡(jiǎn)介 :安曉輝 (1987 , 男 , 在讀博士 , 研究方向?yàn)椴裼蜋C(jī)電子控制技術(shù) ; anx iaomope126. com 。柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器故障診斷及其失效 跛行 ! 控制安曉輝 , 劉波瀾 , 張付軍 , 崔 濤(北京理工大學(xué)機(jī)械與車 輛學(xué)院 , 北京 100081摘要 :研究了時(shí)間控制式電控柴油機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)的特點(diǎn) 及相位關(guān)系 ; 設(shè)計(jì)了 曲軸和凸輪 軸傳感器 失效故障的 檢 測(cè)方法 及 處 理 算 法 ; 開 發(fā) 了 由 M C68376微 處 理 器 和 可 編 程 復(fù) 雜 邏 輯 器 件 組 成 的 柴 油

2、機(jī) 故 障 處 理 系 統(tǒng) ; 在 T CD2015V06電控單體泵柴油機(jī)上 , 進(jìn)行了起動(dòng)和 正常運(yùn) 行時(shí)轉(zhuǎn) 速傳感器 失效的 試驗(yàn)研 究 。 結(jié)果 表明 , 轉(zhuǎn)速傳 感 器出現(xiàn)故障時(shí) , 系統(tǒng)可識(shí)別出相應(yīng)故障 , 并進(jìn)行邏輯切換 , 使發(fā)動(dòng)機(jī)能正常起動(dòng)和運(yùn)行 。 關(guān)鍵詞 :柴油機(jī) ; 轉(zhuǎn)速傳感器 ; 故障診斷 ; 故障屏蔽中圖分類號(hào) :T K424 文獻(xiàn)標(biāo)志碼 :B 文章編號(hào) :1001 2222(2010 04 0056 05隨著對(duì)柴油機(jī)性 能和 排放 要求的 提高 , 控制 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)日益復(fù)雜 , 發(fā) 動(dòng)機(jī)故 障診斷 和排除 愈加困難 , 車載自診斷技 術(shù)成為 當(dāng)前研 究的 焦點(diǎn)。目 前

3、 , 電 控系 統(tǒng)故 障狀 態(tài)下 的運(yùn) 行 策略 分為 四級(jí) , 一 級(jí) 為 缺 省 , 二 級(jí) 為 減 扭 矩 , 三 級(jí) 為 跛 行 回 家 (Limp hom e , 四 級(jí) 為停 機(jī) 1。 裝配 國(guó) 電控 柴 油機(jī)車輛 特 點(diǎn)之 一 便 是 具 備 跛 行 回 家 ! 功 能。 曲軸、 凸輪軸轉(zhuǎn)速傳感 器是電 控發(fā)動(dòng) 機(jī)重要 的傳 感器 , 當(dāng)其 中之 一出 現(xiàn)故 障時(shí) , 需要 采用 跛 行回 家策 略 , 確 保車 輛行 駛到 最近 維 修站 進(jìn)行 維修。 本研究將針 對(duì) 曲軸 或 凸輪 軸傳 感 器故 障 進(jìn)行 策 略和試驗(yàn)研究。1 轉(zhuǎn)速信號(hào)分析曲軸和凸輪軸位置傳感器是電控燃油噴

4、射系統(tǒng) 的主要傳感器之一 , 是控制噴油提前角和確定發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速不可或缺的信號(hào)源。曲軸信號(hào)用于確定發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速和提前角的精確控制 ; 凸輪軸信號(hào)用于判缸 , 確定發(fā)火次序。研究對(duì)象是 T CD2015V06單體泵柴油機(jī) , 曲軸 和凸輪軸位置傳感器均采用永磁式傳感器 , 脈沖信 號(hào)經(jīng)調(diào)理電路處理后輸送給微處理器相應(yīng)模塊進(jìn)行 采集。處理后的脈沖信號(hào)見圖 1, 曲軸信號(hào)盤齒數(shù)為 58齒 (60缺 2 , 每個(gè)齒對(duì)應(yīng) 6#曲軸轉(zhuǎn)角 , 凸輪軸為 6+1齒 , 第 1缸凸輪齒后 18#為多齒。圖 1 凸輪軸相位信號(hào)與曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系2 故障診斷系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)性能可靠的柴油機(jī)故障診斷系統(tǒng)硬件是實(shí)現(xiàn)柴

5、油機(jī)在線故障診斷和離線故障分析的基礎(chǔ)。完整的 在線故障診斷系統(tǒng)除包括發(fā)動(dòng)機(jī)控制器外 , 還包括 診斷控制器硬件。下面主要從微處理器選擇和轉(zhuǎn)速 處理電路兩方面介紹診斷控制器數(shù)字電路。 2. 1 微處理器微 處 理 器 (M CU 選 用 32位 微 處 理 器 MC 68376, 該款單片機(jī)基于模塊化設(shè)計(jì) , 芯片內(nèi)部的各個(gè)功能模塊相對(duì)獨(dú)立 , 擁有足夠的運(yùn)算速度和豐富的接口資源 2, 可以滿足故障診斷的需要。 2. 2 轉(zhuǎn)速信號(hào)處理模塊轉(zhuǎn)速處理模塊主要用于轉(zhuǎn)速傳感器信號(hào)失效時(shí) 的故 障 應(yīng)急 處 理。設(shè) 計(jì) 選用 M AX7000S 系 列的 CPLD 和支持 CPLD 的 MAX +PLU

6、S 集成開發(fā) 軟件。轉(zhuǎn)速處理模塊電路示意見圖 2。圖中曲軸和 凸輪軸 轉(zhuǎn)速信號(hào)以及 PF5PF3為模 塊的輸入信 號(hào)。處理后的曲 軸轉(zhuǎn)速 信號(hào) 經(jīng)管腳 T2CLK 輸出 (該管腳與發(fā)動(dòng)機(jī)控制器 MCU 中 T PU 模塊的時(shí)鐘第 4期 (總第 189期 2010年 8月 車 用 發(fā) 動(dòng) 機(jī) V EH ICL E EN GIN E N o. 4(Serial N o. 189A ug. 2010 圖 2 轉(zhuǎn)速處理模塊原理圖輸入 管腳 相連 ; 處 理后的凸 輪軸轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)管腳 CAM 輸 出 (該管腳與發(fā)動(dòng)機(jī) 控 制 器 M CU 中 CTM 定 時(shí) 模 塊 的 CTD4管腳相連 。PF5PF3

7、上的信號(hào)狀態(tài)與相應(yīng)故障和故障處 理方式有關(guān) , 對(duì)應(yīng)關(guān)系見表 1。表 1 故障處理方式傳感器狀態(tài) PF5PF4PF3轉(zhuǎn)速處理模塊輸出 曲軸信號(hào)正常 0%T2CLK 輸出原曲軸信號(hào) 曲軸信號(hào)失效 1%T2CLK 輸出原凸輪軸信號(hào) 凸輪軸信號(hào)正常 %0%C AM 輸出原凸輪軸信號(hào) 凸輪軸信號(hào)失效%10C AM 輸出凸輪軸信號(hào) 1%11C AM 輸出凸輪軸信號(hào) 23 轉(zhuǎn)速傳感器故障診斷及后處理算法3. 1 曲軸位置傳感器故障檢測(cè)在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中 , 曲軸信號(hào)出現(xiàn)的故障和 故障的原因見表 2。表 2 曲軸故障列表故障現(xiàn)象 故障原因 故障導(dǎo)致的結(jié)果 曲軸轉(zhuǎn)速信號(hào)干擾傳感器、 控制器 或線束被干擾 供油

8、時(shí)刻出錯(cuò) 曲軸信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú)傳感器插頭松動(dòng) 或線束接觸不良 供油時(shí)刻出錯(cuò)或 無(wú)法輸出供油脈沖 曲軸信號(hào)完全丟失傳感器損壞 , 線束短路 , 傳感器處理模塊損壞無(wú)法輸出供油脈沖這三種類型故障的共同特征是 :計(jì)算出的發(fā)動(dòng) 機(jī)曲軸轉(zhuǎn)速出現(xiàn)跳變 , 且曲軸齒號(hào)與凸輪軸齒號(hào)無(wú) 法對(duì)應(yīng)。針對(duì)它們的特點(diǎn)分別采用曲軸信號(hào)自檢、 曲軸和凸輪軸信號(hào)互檢來(lái)實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別。 3. 1. 1 曲軸信號(hào)自檢所用曲軸信號(hào)自檢中 , 采取兩種認(rèn)定方法 , 它們 的輸出結(jié)果相與后 , 產(chǎn)生自檢測(cè)結(jié)果。一種是基于 發(fā)動(dòng)機(jī)瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的認(rèn)定方法 , 故障診斷控制器每一 個(gè)曲軸齒計(jì)算一次發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 , 并與上一次的結(jié)果 比較 , 得到發(fā)動(dòng)機(jī)

9、相鄰兩齒的速差 , 該值必定小于發(fā) 動(dòng)機(jī)瞬時(shí)加速度最大值 , 否則認(rèn)定出錯(cuò) ; 另一種是基 于曲軸信號(hào)盤關(guān)系的認(rèn)定方法 , 在曲軸信號(hào)盤中 , 兩 (曲軸缺齒中斷中讀取 必定為最大齒號(hào) (第 58齒 , 否則認(rèn)定出現(xiàn)故障 , 如圖 1曲軸與凸輪軸信號(hào)對(duì)應(yīng) 關(guān)系所示。3. 1. 2 曲軸與凸輪軸信號(hào)互檢當(dāng)曲軸信號(hào)完全丟失時(shí) , 無(wú)法采用自檢方式判 別 , 且正常使用條件下檢測(cè)結(jié)果并不可靠 , 所以更合 理的檢測(cè)還應(yīng) 利用曲軸齒號(hào)與凸輪軸 齒號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān) 系。從曲軸與凸輪軸信號(hào)關(guān)系可知 , 在凸輪信號(hào)第 CaTN 齒的上升沿中斷中 , 讀取的曲軸齒號(hào)應(yīng)等于 原始的曲 軸齒號(hào) CrKTN _n, 否 則

10、曲 軸相位 出錯(cuò)。 正常時(shí)兩者對(duì)應(yīng)關(guān)系見表 3。表 3 凸輪齒號(hào)與曲軸齒號(hào)對(duì)應(yīng)關(guān)系CaT N 1234567CrKT N_n305010305010153. 2 凸輪軸位置傳感器故障檢測(cè)在發(fā)動(dòng)機(jī)使用過(guò)程中 , 凸輪軸轉(zhuǎn)速信號(hào)可能出 現(xiàn)如表 4所列的故障。與曲軸信號(hào)故障診斷類似 , 采用凸輪軸信號(hào)自檢和凸輪軸與曲軸信號(hào)互檢的方 法 , 判斷凸輪軸信號(hào)是否異常。表 4 凸輪軸故障列表故障現(xiàn)象 故障原因 故障導(dǎo)致的結(jié)果 凸輪軸轉(zhuǎn)速信號(hào)干擾傳感器、 控制器 或線束被干擾 無(wú)法判缸 , 供油次序 錯(cuò)亂或無(wú)法供油 凸輪軸信號(hào)時(shí)有時(shí)無(wú)傳感器插頭松動(dòng) 或線束接觸不良無(wú)法判缸 , 供油次序 錯(cuò)亂或無(wú)法供油凸輪軸

11、信號(hào)完全丟失傳感器損壞 , 線束斷路 , 傳感器處理模塊損壞無(wú)法判缸 , 供油次序 錯(cuò)亂或無(wú)法供油3. 2. 1 凸輪軸信號(hào)自檢所用凸輪軸信號(hào)自檢中 , 采取兩種認(rèn)定方法 , 它 們的輸出結(jié)果相與后 , 產(chǎn)生自檢測(cè)結(jié)果。一種是基 于發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸瞬時(shí)轉(zhuǎn)速的認(rèn)定方法 , 在每個(gè)凸輪 軸信號(hào)上升沿中斷中 , 診斷系統(tǒng)計(jì)算轉(zhuǎn)速 , 并與上一 次的結(jié)果比較 , 相鄰兩齒的速差必須小于凸輪軸瞬 時(shí)加速度最大值 , 否則認(rèn)定出錯(cuò) ; 另一種是基于凸輪 軸信號(hào)盤與轉(zhuǎn)速關(guān)系的認(rèn)定方法 , 在每個(gè)凸輪軸中斷中 , 診斷控制器更新凸輪軸齒號(hào) CaT N, 因此如在 規(guī)定時(shí)間內(nèi) CaTN 沒有被更新 , 則認(rèn)定凸輪軸

12、信號(hào) 丟失。3. 2. 2 凸輪軸與曲軸信號(hào)互檢在曲軸缺齒處讀取凸輪軸齒號(hào) CaT N_CrkS,并 與固定的齒號(hào) CaTN _n比較 , 如兩者不等則認(rèn)定故 &57&2010年 8月安曉輝 , 等 :柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器故障診斷及其失效 跛行 ! 控制CaT N_CrkS等于 4或者 3。3. 3 曲軸凸輪軸故障檢測(cè)解耦由于在檢測(cè)過(guò)程中引入曲軸和凸輪軸信號(hào)互檢 的方法 , 因此當(dāng)曲軸或凸輪軸傳感器任意一個(gè)出現(xiàn) 故障時(shí)均會(huì)導(dǎo)致互檢結(jié)果為真 (故障出現(xiàn) , 因此需要 對(duì)曲軸和凸輪軸故障檢測(cè)進(jìn)行解耦 , 具體措施如下 :(1 引入曲軸或凸輪軸自檢 , 兩自檢方法相互獨(dú) 立 , 互不干涉

13、 ;(2 依據(jù)故障狀態(tài)標(biāo)志 CrkFltFlg, CaFltFlg 開 啟或關(guān)閉互檢 ;(3 檢測(cè)周期不同 , 凸輪軸檢測(cè)周期長(zhǎng) , 其故障 判定時(shí)間也較曲軸判定長(zhǎng)。最后一條措施是指 , 凸輪軸故障檢測(cè)周期大于 等于 166m s; 曲軸檢測(cè)與發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有關(guān) , 轉(zhuǎn)速越 高檢測(cè)周期越短。因此兩轉(zhuǎn)速信號(hào)的故障判定結(jié)果 不會(huì)同時(shí)出現(xiàn) , 必定是先得出曲軸信號(hào)判定結(jié)果 , 然 后 再 獲得 凸 輪 軸 信 號(hào)狀 態(tài) 。 同 時(shí)鑒 于 互 鎖 機(jī) 制 (第 2條措施 的存在 , 可認(rèn)為兩者在故障檢測(cè)過(guò)程 中獨(dú)立。3. 4 曲軸信號(hào)故障后處理曲軸信號(hào)故障后處理措施是將凸輪軸信號(hào)替代 曲軸信號(hào)引入發(fā)動(dòng)機(jī)控

14、制器中。在圖 3中 , 曲軸信 號(hào) Cr kSig 和 凸 輪 軸 信 號(hào) CaSig 均 被 引 入 CPLD 。 正常狀 態(tài) 下 , 曲 軸 故 障 標(biāo) 志 CrkFltFlg =FALSE(CrkFltFlg 狀態(tài)由 PF5給出 , 只有曲軸信號(hào)被接 入 TPU 模塊 ; 當(dāng)故障被認(rèn)定后 Cr kFltFlg =T RU E, 曲軸信號(hào)被屏蔽 , 將凸輪軸信號(hào)引入 TPU 模塊 , 切 圖 3 曲軸故障 后處理示意圖換邏輯 見表 1。 與此同時(shí) , 發(fā)動(dòng) 機(jī)控 制 系 統(tǒng) 軟 件根據(jù) Cr kFlt Flg 狀 態(tài) 切 換 不同 的 油 量 計(jì)算方法。3. 5 凸輪軸信號(hào)故障后處理無(wú)故障

15、時(shí)原凸輪軸信號(hào) CaSig 接入發(fā)動(dòng)機(jī)控制 器 的 CTM 模 塊。 若 故 障 出 現(xiàn) 后 , 故 障 標(biāo) 志 CaChg Flg =T RU E(由 PF4給出 , 原凸輪信號(hào)被切 換為 經(jīng) CPLD 合 成 后 的 凸 輪 軸 信 號(hào) , 然 后 送 至 CTM 模塊。凸輪軸信號(hào)的合成利用了其與曲軸信 號(hào)盤的關(guān)系 , 即 凸輪軸 多齒 總位于 曲軸 缺齒 后的 第 15齒 ; 但由于曲軸信號(hào)與具體缸號(hào)無(wú)對(duì)應(yīng)關(guān)系 , 且曲軸一圈有一處缺齒 , 因此 CPLD 合成出的凸輪 軸信號(hào) 有兩 個(gè) , 即 PsudCaSig1和 PsudCaSig2(見 圖 4 。根據(jù)狀態(tài)標(biāo)志 CaChgFlg

16、(由 PF3給出 , 切 換 CPLD 輸 出 的 凸 輪 軸 信 號(hào) (見 表 1 。 圖 5為 CPLD 中信號(hào)切換的邏輯路徑。圖 4 曲軸信號(hào)與合成的 凸輪信號(hào)間關(guān)系圖 5 CPL D 信號(hào)切換的邏輯路徑正常起動(dòng)后出現(xiàn)凸輪軸信號(hào)故障 , 并不需要判斷即可輸出正確的凸輪軸合成信號(hào) (起動(dòng)后已經(jīng)判 斷 。若起動(dòng)前凸輪軸信號(hào)就已經(jīng)出現(xiàn)故障 , 則曲軸 與凸輪軸相位關(guān)系未知 , 需通過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)判斷 , 來(lái) 選擇其中一個(gè)合成信號(hào) , 即確定標(biāo)志 CaChg Flg 狀 態(tài)。默認(rèn)條件下 , CaChgFlg =FALSE 選擇合成的 凸輪軸信號(hào) PsudCaSig1。同時(shí) 監(jiān)測(cè)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)狀 態(tài) ,

17、 若發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超過(guò)最小設(shè)定轉(zhuǎn)速 , 且加速度始終 大于設(shè)定加速度 , 并持續(xù)一段時(shí)間后 , 則可認(rèn)定所選凸輪軸信號(hào)正確 , 計(jì)數(shù)器 Chg Cnt 加 1。當(dāng) Chg Cnt 超過(guò) Chg CntM ax 后 , 不 再 進(jìn) 行 狀 態(tài) 判 斷 , 標(biāo) 志&58& 車 用 發(fā) 動(dòng) 機(jī) 2010年第 4期CaChgFlg 狀態(tài)被鎖定。 4 試驗(yàn)驗(yàn)證4. 1 試驗(yàn)設(shè)備在 TCD2015V06單體泵柴 油機(jī)上進(jìn)行試 驗(yàn)驗(yàn) 證 , 發(fā)動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)見表 5。表 5 柴油機(jī)主要參數(shù)缸數(shù) /個(gè) 缸徑 /mm 行程 /mm 排量 /L 壓縮比 標(biāo)定功 率 /kW 標(biāo)定轉(zhuǎn)速 /r &m

18、in -1613214511. 8817. 53002100臺(tái)架試驗(yàn)系統(tǒng)由南峰電渦流測(cè)功機(jī)及其控制系 統(tǒng)、 電子控制單元、 油耗儀 (小野測(cè)器 FM 2500 及 燃燒分析儀 (DEWE5000 等組成。自行開發(fā)的電子 控制單元輔助以在線數(shù)據(jù)標(biāo)定系統(tǒng) , 可以根據(jù)試驗(yàn) 的需要 , 進(jìn)行不同形式的燃油噴射 , 并采用 CAN 協(xié) 議網(wǎng)絡(luò) , 將發(fā)動(dòng)機(jī)控制器運(yùn)行時(shí)的主要參數(shù)傳給上 位機(jī)電腦 , 從而進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 4. 2 試驗(yàn)內(nèi)容與分析4. 2. 1 無(wú)凸輪軸信號(hào)起動(dòng)試驗(yàn)前將凸輪軸傳感器拔去 , 診斷系統(tǒng)按照設(shè) 計(jì)的凸輪軸故障檢測(cè)算法和后處理算法 , 在起動(dòng)過(guò) 程中對(duì)凸輪信號(hào)進(jìn)行自檢和互檢。凸輪

19、軸互檢速度 與曲軸轉(zhuǎn)速有關(guān) (取決于單位時(shí)間內(nèi)曲軸齒號(hào)與凸 輪軸齒號(hào)不匹配的次數(shù) , 當(dāng)起動(dòng)經(jīng)歷多個(gè)工作循環(huán) 后 , 互檢結(jié)果計(jì)數(shù) 值迅速增加立即 得到互檢結(jié)果。 而自檢結(jié)果認(rèn)定受最小檢測(cè)時(shí)間的限制 , 故比互檢 認(rèn)定的要晚。當(dāng)兩者同時(shí)滿足時(shí) , 根據(jù)基于故障持 續(xù)時(shí)間的故障認(rèn)定方法 , 在幾個(gè)循環(huán)內(nèi)故障無(wú)法消 除 , 即認(rèn)定故障發(fā)生 , 并鎖定曲軸檢測(cè)程序 (見圖 6 。圖 6 凸 輪軸傳感器故障時(shí)起動(dòng)試驗(yàn)故障認(rèn)定后 , 診斷系統(tǒng)利用曲軸轉(zhuǎn)速判斷發(fā)動(dòng) 機(jī)的發(fā)火時(shí)序。由于圖 6中發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速始終低于設(shè) 定的 300r/min, 因此用于判斷發(fā)火順序的計(jì)數(shù)值逐 漸減少。如果 一段時(shí)間內(nèi)發(fā)動(dòng) 機(jī)轉(zhuǎn)速

20、仍未滿 足條 件 , 則在 10s 處由診斷系統(tǒng)通知 CPLD 對(duì)合成的凸 起燃仍需一段時(shí)間 , 因此在圖中 11s 處計(jì)數(shù)值還會(huì) 減小幾次。最終當(dāng)起動(dòng)成功后 , 發(fā)火時(shí)序被鎖定。故障認(rèn)定時(shí)間與發(fā)火時(shí)序確認(rèn)時(shí)間均導(dǎo)致發(fā)動(dòng) 機(jī)起動(dòng)時(shí)間 過(guò)長(zhǎng) , 其中 發(fā)火 時(shí)序確 認(rèn)時(shí) 間大 約為 67s 。該參數(shù)應(yīng)隨起動(dòng)條件 (環(huán)境溫度 的變化而 改變 , 一味地減小確認(rèn)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致循環(huán)判缸的出現(xiàn) , 從而不利于起動(dòng)。4. 2. 2 運(yùn)行中凸輪軸傳感器失效發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在 1200r /min, 100N &m 工況點(diǎn) 時(shí) , 直接取掉凸輪軸傳感器 , 轉(zhuǎn)速、 供油持續(xù)期與故 障標(biāo)志的關(guān)系見圖 7。由于在起

21、動(dòng)后已將正確的凸 輪軸信號(hào)鎖定 , 所以運(yùn)行過(guò)程中拔掉凸輪軸信號(hào)傳 感器不需再進(jìn)行發(fā)火時(shí)序判斷 ; 且供油信號(hào)由發(fā)動(dòng) 機(jī)控制器根據(jù)曲軸信號(hào)產(chǎn)生 , 在曲軸信號(hào)正常的條 件下供油脈沖并不受影響 (見圖 7 。故障發(fā)生后轉(zhuǎn) 速采集通道發(fā)生切換 , 發(fā)動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)曲軸轉(zhuǎn)速 計(jì)算與凸輪軸轉(zhuǎn)速計(jì)算處理方式不同 , 導(dǎo)致控制中 被控對(duì)象狀態(tài) (轉(zhuǎn)速采樣值 發(fā)生細(xì)微波動(dòng) , 因此油 量發(fā)生略微改變 , 進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速產(chǎn)生變 化 , 如圖 7中 7. 5s 處故障認(rèn)定標(biāo)志置位所示。圖 7 運(yùn)行中凸輪軸傳感器失效試驗(yàn)在正常狀態(tài)下 , 控制器默認(rèn)采用凸輪軸信號(hào) , 并 通過(guò) CA N 總線上傳發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

22、 , 所以在故障認(rèn)定 前 , 監(jiān)控界面中轉(zhuǎn)速不會(huì)被更新 , 如圖 7中 67s 處。由于故障發(fā)生時(shí)轉(zhuǎn)速較高 , 因此可立即得到互 檢結(jié)果。4. 2. 3 無(wú)曲軸信號(hào)起動(dòng)該故障條件下 , 起動(dòng)過(guò)程不需要進(jìn)行判缸 , 因此 起動(dòng)時(shí)間較短 ; 但供油信號(hào)有賴于曲軸信號(hào)產(chǎn)生 , 當(dāng)曲軸傳感器失效后存在故障認(rèn)定和信號(hào)通道切換的 時(shí)間 , 所需起動(dòng)時(shí)間將大于無(wú)故障時(shí)的起動(dòng)時(shí)間 , 兩 者相差 3s(見圖 8 。起動(dòng)時(shí)曲軸故障檢測(cè)較凸輪軸檢測(cè)速度要快 , 這是因?yàn)榍S信號(hào)盤齒數(shù)較多 , 信號(hào)脈沖間隔較小 , 可在較短時(shí)間內(nèi)判斷有無(wú)曲軸脈沖?？紤]到互檢受 ( &59&2010年 8月安曉輝 ,

23、 等 :柴油機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器故障診斷及其失效 跛行 ! 控制8 中曲軸故障互檢結(jié)果比自檢結(jié)果出現(xiàn)的要晚。圖 8 曲軸傳感器故障時(shí)起動(dòng)試驗(yàn)4. 2. 4 運(yùn)行中曲軸傳感器失效發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)定在 1200r/m in, 300N &m 工況點(diǎn) 時(shí)拔去曲軸傳感器 , 發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速 , 供油持續(xù)期與故障 標(biāo)志關(guān)系見圖 9 。圖 9 運(yùn)行中曲軸傳感器失效試驗(yàn)供油脈沖依靠曲軸位置信號(hào)產(chǎn)生 , 當(dāng)信號(hào)丟失 時(shí)雖然控制器計(jì)算出的供油持續(xù)期在增加 , 但實(shí)際上并無(wú)控制信號(hào)輸出 , 單體泵無(wú)法供油 , 發(fā)動(dòng)機(jī)短時(shí) 喪失做功能力 , 因此圖 9中轉(zhuǎn)速突然下降 100r/min 左右。由于判斷的延遲 , 造成了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速

24、的突變 , 因此該后處理策略有待進(jìn)一步完善。5 結(jié)束語(yǔ)在研究時(shí)間控制式噴油系統(tǒng)信號(hào)特點(diǎn)和相位關(guān)系的基礎(chǔ)上 , 設(shè)計(jì)了轉(zhuǎn)速傳感器失效檢測(cè)的邏輯和 算法 , 包括自檢、 互檢和解耦三部分 , 以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速故 障的識(shí)別。開發(fā)了由 M C68376和可編程復(fù)雜邏輯 器件組成的柴油機(jī)故障處理系統(tǒng) , 用以識(shí)別故障和 切換轉(zhuǎn)速信號(hào)。在 T CD2015V06單體泵柴油機(jī)上 進(jìn)行試驗(yàn)研究 , 驗(yàn)證了診斷邏輯和故障處理算法的 合理性 , 表明采用所述策略可實(shí)現(xiàn) 跛行 ! 控制。參考文獻(xiàn) :1 Seunghy un P ark. Develo pment o f ET C L imp ho meFunct ion

25、 U sing T est A ut omatio n on HIL S C. SA E Paper 060106, 2006.2劉波 瀾 , 張付軍 , 黃 英 , 等 . 單體泵 柴油機(jī) 電控系 統(tǒng) 開發(fā)及試驗(yàn)研究 J. 內(nèi)燃機(jī)學(xué)報(bào) , 2004(5 :450 455.Fault Diagnosis and Limp Home Control of Diesel Engine Speed SensorAN Xiao hui, LIU Bo lan, ZH ANG Fu jun, CUI Tao(Schoo l o f M echanical and V ehicular Eng ineering , Beijing Inst itute of T echno lo gy , Beijing 100081, ChinaAbstract:T he character istic and phase o f speed sig nal fo r electr onic contro l diesel engine w