CN106382165B - 一种柴油机的在线故障检测方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柴油机的在线故障检测方法和系统，该方法包括：获取实时测量的飞轮端转速传感器产生的第一转速信号和自由端转速传感器产生的第二转速信号；检测第一转速信号、第二转速信号是否出现跳变；当检测到第一转速信号和/或第二转速信号未出现跳变时，将第一转速信号对应的飞轮端转速传感器和/或第二转速信号对应的自由端转速传感器的故障计数值加固定值；判断飞轮端转速传感器的故障计数值和自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值；若超过限制值，则判定该故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器。本发明通过实时检测转速信号中是否出现跳变信号，实现了在不需要停机及驾驶员操作的情况下，对柴油机进行在线故障检测。

Description

一种柴油机的在线故障检测方法和系统

技术领域

本发明涉及柴油机电子控制领域，特别涉及一种柴油机的在线故障检测方法和系统。

背景技术

曲轴转速传感器是柴油机电子控制系统的重要部件，电控系统根据曲轴信号获知气缸内活塞的位置，进而确定供油时刻和供油量。曲轴转速传感器正常与否，以及曲轴转速信号的质量好坏，严重影响柴油机动力性、经济性和排放，在信号丢失或严重不良情况下降将造成柴油机停机。

在现有柴油机电控系统故障诊断技术中，柴油机通过直接测量传感器输出的电压来判断故障。当输出电压超过控制器设定的最大范围时，即判断传感器出现故障。

现有技术存在缺点：

缺点1：通过电压判断故障不够准确，例如，当传感器特性发生改变或是出现零点漂移时，现有的检测方法无法检测柴油机的系统故障，易出现漏检。

缺点2：输出的电压受电源系统影响，若电源系统不稳定，现有的检测方法易出现误检。

基于上述问题，提出本发明的技术方案。本发明在不需要停机以及不需要驾驶员操作的情况下，提出一种简洁、快速有效的柴油机的在线故障检测方法，可以提高电控系统的稳定性和可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种柴油机的在线故障检测方法，通过本发明的技术方案，在不需要柴油机停机以及不需要驾驶员操作的情况下，能够对柴油机进行在线故障检测。

为了实现上述目的，本发明提供了一种柴油机的在线故障检测方法，在柴油机曲轴的飞轮端和自由端分别装有飞轮端转速传感器和自由端转速传感器，飞轮端转速传感器和自由端转速传感器与控制器连接，该方法包括：获取实时测量的飞轮端转速传感器产生的第一转速信号和自由端转速传感器产生的第二转速信号；检测第一转速信号和第二转速信号是否出现跳变；当未检测到第一转速信号和/或第二转速信号出现跳变时，将第一转速信号和/或第二转速信号对应的曲轴转速传感器的故障计数值加固定值；判断飞轮端曲轴转速传感器的故障计数值和自由端曲轴转速传感器的故障计数值是否超过限制值；若超过限制值，则判定故障计数值对应的曲轴转速传感器为故障转速传感器。

其中，检测第一转速信号和第二转速信号是否出现跳变包括：检测第一转速信号和第二转速信号中缺齿前累计的正常齿的数量是否达到阈值；若达到阈值，则第一转速信号和/或第二转速信号工作正常；否则，第一转速信号和/或第二转速信号工作不正常。

其中，在控制器认定故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器的步骤之后，还包括：当柴油机处于运行阶段时，若故障传感器为自由端转速传感器，判断自由端转速传感器是否为在用转速传感器。若自由端转速传感器为在用转速传感器，切换为飞轮端转速传感器。若故障转速传感器为非在用转速传感器，不进行切换，继续使用所述自由端转速传感器。当柴油机处于运行阶段时，若故障传感器为飞轮端转速传感器，判断飞轮端转速传感器是否为在用转速传感器。若飞轮端转速传感器为在用转速传感器，切换为自由端转速传感器。当故障转速传感器为非在用转速传感器时，不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器。若故障转速传感器为自由端转速传感器和飞轮端转速传感器，选择飞轮端转速传感器。当柴油机处于停机阶段时，若故障传感器为自由端转速传感器，不进行切换，继续使用自由端转速传感器。当柴油机处于停机阶段时，若故障传感器为飞轮端转速传感器，不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器。

其中，当检测到第一转速信号和/或第二转速信号出现跳变时，将发生跳变的第一转速信号对应的飞轮端转速传感器或第二转速信号对应的自由端转速传感器的故障计数值清零。

其中，在获取第一转速信号和第二转速信号的步骤之前，还包括：判断是否检测到钥匙门启动信号或整车总线的起动信号；当检测到启动信号后，执行获取第一转速信号和第二转速信号的步骤。

本发明还提供了一种与上述方法相对应的在线故障检测系统，该系统包括：信号获取模块，用于获取实时测量的飞轮端转速传感器产生的第一转速信号和自由端转速传感器产生的第二转速信号。信号检测模块，用于检测第一转速信号和第二转速信号是否出现跳变。第一计算模块，用于当信号检测模块检测到第一转速信号和/或第二转速信号未出现跳变时，将第一转速信号对应的飞轮端转速传感器或第二转速信号对应的自由端转速传感器的故障计数值加固定值。第一判断模块，用于判断飞轮端转速传感器的故障计数值或自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值。故障确定模块，用于基于判断模块的判断结果，确定故障转速传感器。

其中，信号检测模块包括：齿数量统计单元，用于检测第一转速信号或第二转速信号中缺齿前累计的正常齿的数量是否达到阈值。信号确定单元，用于当齿数量统计单元的统计结果为正常齿的数量达到阈值时，判定第一转速信号和/或第二转速信号工作正常。否则，判定第一转速信号和/或第二转速信号工作不正常。

其中，该系统还包括：第二判断模块，用于当柴油机处于运行阶段时且故障确定模块判定故障传感器为自由端转速传感器时，判断自由端转速传感器是否为在用转速传感器。切换模块，用于当第二判断模块的判断结果为自由端转速传感器为在用转速传感器时，切换为飞轮端转速传感器。还用于当第二判断模块的判断结果为故障转速传感器为非在用转速传感器，不进行切换，继续使用自由端转速传感器。第二判断模块，还用于当柴油机处于运行阶段时且故障确定模块判定故障传感器为飞轮端转速传感器时，判断飞轮端转速传感器是否为在用转速传感器。切换模块，还用于当第二判断模块的判断结果为飞轮端转速传感器为在用转速传感器时，切换为自由端转速传感器。还用于当第二判断模块的判断结果为故障转速传感器为非在用转速传感器时，不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器。切换模块，还用于当故障确定模块判定故障转速传感器为自由端转速传感器和飞轮端转速传感器，选择飞轮端转速传感器。切换模块，还用于当柴油机处于停机阶段时且故障确定模块判定故障传感器为自由端转速传感器，不进行切换，继续使用自由端转速传感器。切换模块，还用于当柴油机处于停机阶段时且故障确定模块判定所述故障传感器为飞轮端转速传感器时，不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器。

其中，该系统还包括：第二计算模块，用于当信号检测模块检测到第一转速信号和第二转速信号中的至少一个转速信号出现跳变时，将发生跳变的转速信号对应的转速传感器的故障计数值清零。

其中，该系统还包括：第三判断模块，用于判断是否检测到钥匙门启动信号或整车总线的起动信号。信号获取模块，用于当第二判断模块检测到启动信号后，获取第一转速信号和第二转速信号。

本发明所提供的一种柴油机的在线故障检测方法和相应的系统，在不需要停机以及不需要驾驶员操作的情况下，能够对柴油机进行在线故障检测。其次，利用转速传感器自身转速信号进行判断，降低了诊断逻辑的复杂程度，避免了因其它采样传感器出现问题导致误诊断的发生；能够实现飞轮端或自由端曲轴转速传感器的故障检测和自动切换，提高了单体泵柴油机电控系统的可靠性，消除了因曲轴转速传感器导致的停车现象。

附图说明

图1是本发明的柴油机在线故障检测方法流程图；

图2是本发明的柴油机运行阶段信号故障检测方法流程图；

图3是本发明的故障转速传感器认定后的一种在线检测方法流程图；

图4是本发明的故障转速传感器认定后的另一种在线检测方法流程图；

图5是本发明具体实施例柴油机的启动阶段在线故障检测方法流程图；

图6是本发明具体实施例柴油机的运行阶段在线故障检测方法流程图；

图7是本发明具体实施例柴油机的停机阶段在线故障检测方法流程图；

图8是本发明的柴油机的在线故障检测方法的飞轮端曲轴转速传感器与自由端曲轴转速传感器信号引入控制器示意图；

图9是本发明的可编程逻辑器件CPLD内部双曲轴转速传感器信号切换逻辑示意图；

图10是本发明提供的柴油的在线故障检测系统的模块示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

图1是本发明提供的柴油机的在线故障检测方法的流程图。

如图1所示，本发明的柴油机的在线故障检测方法，在柴油机曲轴的飞轮端和自由端分别装有飞轮端转速传感器和自由端转速传感器，飞轮端转速传感器和自由端转速传感器与控制器连接，所述方法包括：

步骤S100，获取实时测量的的飞轮端转速传感器产生的第一转速信号和自由端转速传感器产生的第二转速信号。

需要说明的是：飞轮端转速传感器设置在柴油机的飞轮端，自由端转速传感器设置在柴油机的自由端，飞轮端转速传感器用于检测飞轮端的转速并产生第一转速信号，自由端转速传感器用于检测自由端的转速并产生第二转速信号。

步骤S200，检测第一转速信号和第二转速信号是否出现跳变。

步骤S300，当检测到第一转速信号和第二转速信号中至少一个转速信号出现跳变时将发生跳变的转速信号对应的转速传感器的故障计数值清零。

本步骤中，例如，如果只有第一转速信号出现跳变，则只将第一转速信号对应的转速传感器的故障计数值清零；如果只有第二转速信号出现跳变，则只将第二转速信号对应的转速传感器的故障计数值清零；如果第一转速信号和第二转速信号都出现跳变，则将第一转速信号对应的转速传感器的故障计数值和第二转速信号对应的转速传感器的故障计数值都清零。

步骤S400，当检测到第一转速信号和/或第二转速信号未出现跳变时，将第一转速信号对应的飞轮端转速传感器和/或第二转速信号对应的自由端转速传感器的故障计数值加固定值。本步骤中，例如，可以将固定值定为1。当检测到第一转速信号未出现跳变时，则将第一转速信号对应的转速传感器的故障计数值加1；当检测到第二转速信号未出现跳变时，则将第二转速信号对应的转速传感器的故障计数值加1；当检测到第一转速信号未出现跳变且第二转速信号也未出现跳变时，则分别将第一转速信号对应的转速传感器的故障计数值加1和第二转速信号对应的转速传感器的故障计数值加1。

步骤S500，判断飞轮端转速传感器的故障计数值和自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值。

本步骤中，例如，可以将限制值定为2，则判断飞轮端转速传感器的故障计数值和自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值2。

步骤S600，若超过限制值，则判定故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器。

本步骤中，例如，若此时故障计数值定为3，而限制值为2，则判定故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器。

步骤S700，若未超过限制值，则返回步骤S100。

若未超过限制值，则判定故障计数值对应的转速传感器不是故障转速传感器，同时返回步骤S100。

本步骤中，例如，若此时故障计数值定为1，而限制值定为2，则控制器认定故障计数值对应的转速传感器不是故障转速传感器，返回步骤S100继续获取第一转速信号和第二转速信号。

图2是本发明的柴油机运行阶段信号故障检测方法流程图。

如图2所示，本发明的柴油机的运行阶段信号故障检测方法还包括：

步骤S210，检测第一转速信号和第二转速信号中缺齿前累计的正常齿的数量是否达到阈值。

本步骤中，例如，若信号缺齿前累计的正常齿的数量为58，则将信号缺齿前累计的正常齿的数量与阈值进行比较。

步骤S211，若是，则第一转速信号和/或第二转速信号工作正常，则将工作正常的转速信号对应的转速传感器的信号故障计数值清零。

本步骤中，例如，若信号缺齿前累计的正常齿的数量的阈值定为58,而信号缺齿前累计的正常齿的数量也为58，说明信号缺齿前累计的正常齿的数量达到阈值，则说明第一转速信号和/或第二转速信号工作正常，则将发生跳变的转速信号对应的转速传感器的信号故障计数值清零。

步骤S212，若不是，则第一转速信号和/或第二转速信号工作不正常，将工作不正常的转速信号对应的转速传感器的信号故障计数值加固定值。

本步骤中，例如，若检测到第一、第二转速信号中缺齿前累计的正常齿的数量不是58，则第一转速信号和/或第二转速信号工作不正常，则将工作不正常的转速信号对应的转速传感器的信号故障计数值加1。

步骤S213，判断飞轮端转速传感器的故障计数值和自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值。

本步骤中，例如，将限制值定位3，判断飞轮端转速传感器的故障计数值或自由端转速传感器的故障计数值是否超过3。

步骤S214，若超过限制值，则控制器认定故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器。

本步骤中，例如，若此时飞轮端转速传感器的故障计数值为4，而限制值为3，则飞轮端转速传感器为故障转速传感器；若此时自由端转速传感器的故障计数值为4，则自由端转速传感器为故障转速传感器。

步骤S215，若未超过限制值，则控制器认定故障计数值对应的转速传感器不是故障转速传感器。

本步骤中，例如，若此时飞轮端转速传感器的故障计数值为2，而限制值为3，则飞轮端转速传感器不是故障转速传感器；若此时自由端转速传感器的故障计数值为2，则自由端转速传感器为故障转速传感器。

图3是本发明的故障转速传感器认定后的一种在线检测方法流程图。

如图3所示，在控制器认定所述故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器的步骤之后，还包括：

步骤T601，当柴油机处于运行阶段时，若故障传感器为自由端转速传感器，判断所述自由端转速传感器是否为在用转速传感器。

需要说明的是，当柴油机处于运行阶段时，飞轮端转速传感器和自由端转速传感器的转速大于转速阈值。

步骤T602，若自由端转速传感器为在用转速传感器，切换为飞轮端转速传感器。

步骤T603，若故障转速传感器为非在用转速传感器，不进行切换，继续使用自由端转速传感器。

步骤T604，若故障传感器为所述飞轮端转速传感器，判断飞轮端转速传感器是否为在用转速传感器。

步骤T605，若飞轮端转速传感器为在用转速传感器，切换为自由端转速传感器。

步骤T606，当故障转速传感器为非在用转速传感器时，不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器。

若故障转速传感器为自由端转速传感器和飞轮端转速传感器，选择所述飞轮端转速传感器。

当所述柴油机处于停机阶段时，需要说明的是，当柴油机处于停机阶段时，此时飞轮端转速传感器和自由端转速传感器的转速小于转速阈值。此时不管故障转速传感器为自由端转速传感器和/或飞轮端转速传感器，都不再进行切换。

具体地，若故障传感器为自由端转速传感器，不进行切换，继续使用自由端转速传感器。

若故障传感器为飞轮端转速传感器，不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器。

也可以根据下列步骤进行故障转速传感器认定后的在线检测方法,如图4所示：

步骤S601，判断故障转速传感器是否为在用转速传感器。

本步骤中，例如，判断故障转速传感器是为正转使用的转速传感器还是非在用的转速传感器。

步骤S602，当故障转速传感器为非在用转速传感器时，继续使用当前转速传感器。

本步骤中，例如，当故障转速传感器不是在用转速传感器时，则继续使用当前转速传感器。

步骤S603，若为在用传感器，则判断故障转速传感器的转速是否大于转速阈值。

本步骤中，例如，将转速阈值定为500转/分，若故障转速传感器为在用传感器，则将故障转速传感器的转速与阈值比较。

步骤S604，当故障转速传感器的转速不大于转速阈值时，继续使用当前的转速传感器。

本步骤中，例如，此时的故障转速传感器的转速为400转/分，而将转速阈值为500转/分，则继续使用当前的转速传感器。

步骤S605，若大于阈值，则判断故障转速传感器为飞轮端转速传感器或自由端转速传感器。

本步骤中，例如，此时的故障转速传感器的转速为550转/分，而将转速阈值为500转/分，则故障转速传感器的转速大于转速阈值，则进一步判断故障转速传感器为飞轮端转速传感器或自由端转速传感器。

步骤S606，当故障转速传感器为飞轮端转速传感器，则使用自由端转速传感器。

本步骤中，例如，如果此时发生故障的传感器为飞轮端转速传感器，则开始使用自由端转速传感器。

步骤S607，当故障转速传感器为自由轮端转速传感器，则使用飞轮端转速传感器。

本步骤中，例如，如果此时发生故障的传感器为自由轮端转速传感器，则开始使用飞端转速传感器。

步骤S608，当自由端转速传感器和飞轮端转速传感器均发生故障时，则使用飞轮端转速传感器。

本步骤中，例如，如果自由端转速传感器和飞轮端转速传感器都发生故障，则使用飞轮端转速传感器。

图5是本发明具体实施例柴油机的启动阶段在线故障检测方法流程图。

如图4所示，本发明的柴油机的在线故障检测方法，方法包括：获取一段时间内的飞轮端转速传感器产生的第一转速信号和自由端转速传感器产生的第二转速信号。检测第一、第二转速信号是否出现跳变。当未检测到第一转速信号或第二转速信号出现跳变时，将第一转速信号或第二转速信号对应的转速传感器的故障计数值加固定值。判断飞轮端转速传感器的故障计数值或自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值。若超过限制值，则控制器认定故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器。

其中，当检测到第一转速信号和第二转速信号中的至少一个转速信号出现跳变时，将发生跳变的转速信号对应的转速传感器的故障计数值清零。

其中，在获取第一转速信号和第二转速信号的步骤之前，还包括：判断是否检测到钥匙门启动信号或整车总线的起动信号。当检测到启动信号后，执行获取第一转速信号和第二转速信号的步骤。其中，当故障转速传感器为飞轮端转速传感器，则使用自由端转速传感器。当故障转速传感器为自由端转速传感器时，则使用飞轮端转速传感器。当自由端转速传感器和飞轮端转速传感器均发生故障时，则使用飞轮端转速传感器。

如图5所示，作为本发明的柴油机的在线故障检测方法的实施例，在柴油机启动阶段，方法包括：

步骤Q001，钥匙门或整车总线信号接收是否超过3s。

本步骤中，判断控制器对钥匙门或整车总线信号接收是否超过3s。

步骤Q002，当没有超过3s时,启动电机持续运转时间过短，未进入启动阶段。

本步骤中，若启动时间未超过3s，则说明电动机持续运转时间过短，相当于未启动，则未进入启动阶段。

步骤Q003，当超过3s时，判断200ms内信号是否跳变。

本步骤中，若启动时间超过3s，则判断控制器在200ms内检测是否能够接收到转速传感器的跳变信号。

步骤Q004，当信号发生跳变时，将发生信号跳变的转速传感器的故障计数值清零。

本步骤中，若所接收的转速传感器的信号出现跳变，则将发生信号跳变的相应的转速传感器的故障计数值清零。

步骤Q005，当信号没有发生跳变时，将没有发生信号跳变的转速传感器的故障计数值加1。

本步骤中，若所接收的转速传感器的信号没有出现跳变，则将没有发生信号跳变的相应的转速传感器的故障计数值加1。

步骤Q006，判断故障计数值是否≥2。

本步骤中，将步骤Q005中的故障计数值的大小与2比较。

步骤Q007，当故障计数值＜2时，则相应的转速传感器正常。

本步骤中，若当前的故障计数值小于2，为1或者为0时，则说明相应的转速传感器为正常转速传感器。

步骤Q007，当故障计数值≥2时，记录故障码，且按表1切换转速传感器。

本步骤中，若当前的故障计数值≥2时，记录故障码，并且按照下面的表1切换传感器。

表1

飞轮端曲轴转速传感器故障码和自由端曲轴转速传感器故障码的初始值都为零。

当飞轮端曲轴转速传感器故障码和自由端曲轴转速传感器故障码的初始值都为零时，柴油机选择飞轮端转速传感器。

当飞轮端曲轴转速传感器故障码为0，自由端曲轴转速传感器故障码为1时，柴油机选择飞轮端转速传感器。

当飞轮端曲轴转速传感器故障码为1，自由端曲轴转速传感器故障码为0时，柴油机选择自由端转速传感器。

当飞轮端曲轴转速传感器故障码为1，自由端曲轴转速传感器故障码为1时，柴油机选择飞轮端转速传感器。

图6是本发明具体实施例柴油机的运行阶段在线故障检测方法流程图。

如图6所示，作为本发明的柴油机的在线故障检测方法的实施例，在柴油机运行阶段，方法包括：

步骤Y001,20ms内是否检测到跳变信号。

本步骤中，在柴油机运行时，在20ms内控制器检测转速传感器是否出现跳变信号。

步骤Y002,当检测到跳变信号时，则将相应的转速传感器的信号缺失计数值清零。

本步骤中，若在20ms内控制器检测到转速传感器出现了跳变信号，则将相应的出现信号跳变的转速传感器的信号缺失计数值清零。

步骤Y003,当没有检测到跳变信号时，则给相应的转速传感器的信号缺失计数值加1。

本步骤中，若在20ms内控制器未检测到转速传感器出现跳变信号，则将相应的未出现信号跳变的转速传感器的信号缺失计数值加1。

步骤Y004,缺齿处信号是否为58。

本步骤中，柴油机的飞轮端和自由端传感器均输出58个齿形信号，其中每个齿形信号代表6°曲轴转角。该齿形信号周期随发动机转速改变，转速高时周期短，反之转速低时周期长。在第58齿信号后，为2个缺失信号(信号电压为0，保持两个齿形周期)。此时，判断缺齿时记录的齿号是否为58个。

步骤Y005,若是，则将相应的转速传感器的信号故障计数值清零。

本步骤中，若缺齿时记录的齿号等于58，则说明相应的转速传感器转速信号没有受到干扰，则给相应的转速传感器故障计数值清零。

步骤Y006,若不是，则将相应的转速传感器的信号故障计数值加1。

本步骤中，若缺齿时记录的齿号不等于58，则说明相应转速传感器转速信号受到干扰，则给该转速传感器信号故障计数值加1。

步骤Y007,信号缺失计数值或信号故障计数值是否≥3。

本步骤中，将信号缺失计数值或信号故障计数值的大小与3比较。

步骤Y008,当信号缺失计数值或信号故障计数值是否＜3时，则相应的转速传感器正常。

本步骤中，当信号缺失计数值或信号故障计数值是否小于3，为0或者1或者2时，则能断定相应的转速传感器为正常转速传感器。

步骤Y009,当信号缺失计数值或信号故障计数值≥3时，记录故障码，且按表1切换转速传感器。

本步骤中，当信号缺失计数值或信号故障计数值≥3时，则相应的转速传感器为故障转速传感器，则记录故障码，且按表1的切换关系切换转速传感器。

图7是本发明具体实施例柴油机的停机阶段在线故障检测方法流程图。

如图7所示，作为本发明的柴油机的在线故障检测方法的实施例，在柴油机运行阶段，方法包括：

步骤T001，转速是否大于500r/min。

本步骤中，判断转速传感器的转速为多少，是否大于500r/min。

步骤T002，若否，则柴油机还未进入停机阶段。

本步骤中，若转速传感器的转速大于500r/min，则说明柴油机并没有进入停机阶段，柴油机还处于运行阶段。

步骤T003，若是，则检测100ms内信号是否跳变。

本步骤中，若转速传感器的转速小于500r/min，则说明柴油机已经进入停机阶段，则检测100ms内转速传感器信号是否跳变。

步骤T004，若出现跳变，则将相应的转速传感器故障计数值清零。

本步骤中，若100ms内检测到转速传感器信号出现跳变，则将相应的出现信号跳变的转速传感器的故障计数值清零。

步骤T005，若未出现跳变，则将相应的转速传感器故障计数值加1。

本步骤中，若100ms内检没有测到转速传感器信号出现跳变，则将相应的没有出现信号跳变的转速传感器的故障计数值加1。

步骤T006，故障计数值是否≥4。

本步骤中，判断故障计数值和4的大小。

步骤T007，若不是，则相应的转速传感器正常。

本步骤中，若故障计数值并没有大于4，故障计数值为0或者1或者2或者3，则说明相应的转速传感器为正常转速传感器。

步骤T008，若是，则相应的转速传感器发生故障。

本步骤中，若故障计数值大于或者等于4，则相应的转速传感器发生故障。

步骤T009，故障转速传感器是否为在用传感器。

本步骤中，判断发生故障的转速传感器是否为在用的转速传感器。

步骤T010，若是，则记录相应故障转速传感器的故障码，不再进行切换。

本步骤中，若发生故障的传感器为在用故障转速传感器，只记录故障码，不再进行切换。

步骤T011，若不是，则继续使用当前转速传感器。

本步骤中，若所发生故障的传感器为非在用转速传感器，则继续使用当前的转速传感器。

在停机阶段，无论是在用转速传感器或是备用转速传感器出现故障，都不进行切换操作，仅记录故障码供下次柴油机起动时的故障码初始值读取使用。

图8是本发明的柴油机的在线故障检测方法的飞轮端转速传感器与自由端转速传感器信号引入控制器示意图。

如图7所示，本发明的柴油机的在线故障检测方法，柴油机管理系统的输入信号包括飞轮端转速传感器模拟信号与自由端转速传感器模拟信号。飞轮端转速传感器信号和自由端转速传感器信号均输入传感器处理电路中，经整流和放大转换成数字信号，并引入到可编程逻辑器件(CPLD)中。微控制器利用I/O触发CPLD中的逻辑，选择飞轮端曲轴信号(Crank1)或自由端曲轴信号(Crank2)作为在用信号输出，另一路作为备用信号。在用信号进入微控制器后，作为喷油信号输出时间基准。而另一路信号作为备用信号进入微控制器只做检测。

图9是本发明的可编程逻辑器件CPLD内部双曲轴转速传感器信号切换逻辑示意图。

如图9所示，CPLD中转速切换逻辑由与门、非门组合构成，为2选1逻辑，即I/O控制信号决定Crank1或Crank2作为在用信号输出，切换逻辑如表2所示。微控制器仅判断备用曲轴转速传感器信号是否正常，为避免备用曲轴转速传感器信号产生的中断频率过高，在CPLD中添加4分频计数器以降低信号频率，提高程序运行稳定。

表2

I/O信号	在用信号	备用信号
			H	Crank1	Crank2
L	Crank2	Crank1

图10是本发明提供的柴油的在线故障检测系统的模块示意图。

如图10所示，该系统包括：信号获取模块10，用于获取实时测量的飞轮端转速传感器产生的第一转速信号和自由端转速传感器产生的第二转速信号。信号检测模块20，用于检测第一转速信号或第二转速信号是否出现跳变。第一计算模块30，用于当信号检测模块20检测到第一转速信号或第二转速信号未出现跳变时，将第一转速信号对应的飞轮端转速传感器或第二转速信号对应的自由端转速传感器的故障计数值加固定值。具体地，固定值可以自由设定。第一判断模块40，用于判断所述飞轮端转速传感器的故障计数值或自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值。故障确定模块50，用于基于第一判断模块40的判断结果，确定故障转速传感器。具体地，故障确定模块50用于确定自由端转速传感器故障和/或飞轮端转速传感器故障。

如图10所示，信号检测模块20包括：齿数量统计单元21，用于检测第一转速信号或第二转速信号中缺齿前累计的正常齿的数量是否达到阈值。信号确定单元22，用于当齿数量统计单元21的统计结果为正常齿的数量达到阈值时，判定所述第一转速信号和/或第二转速信号工作正常。否则，判定第一转速信号和/或第二转速信号工作不正常。

如图10所示，该系统还包括：第二判断模块41，用于当柴油机处于运行阶段时且故障确定模块50判定故障传感器为自由端转速传感器时，判断自由端转速传感器是否为在用转速传感器。

切换模块60，用于当第二判断模块41的判断结果为自由端转速传感器为在用转速传感器时，接收指令并切换为飞轮端转速传感器。还用于当第二判断模块41的判断结果为故障转速传感器为非在用转速传感器，接收指令并不进行切换，继续使用自由端转速传感器。

第二判断模块41，还用于当柴油机处于运行阶段时且故障确定模块50判定故障传感器为飞轮端转速传感器时，判断飞轮端转速传感器是否为在用转速传感器。

切换模块60，还用于当第二判断模块41的判断结果为飞轮端转速传感器为在用转速传感器时，接收指令并切换为自由端转速传感器。还用于当第二判断模块41的判断结果为故障转速传感器为非在用转速传感器时，接收指令并不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器。

切换模块60，还用于当故障确定模块50判定所述故障转速传感器为自由端转速传感器和飞轮端转速传感器，接收指令并选择飞轮端转速传感器。

切换模块60，还用于当柴油机处于停机阶段时且故障确定模块50判定故障传感器为自由端转速传感器，接收指令并不进行切换，继续使用自由端转速传感器；

切换模块60，还用于当柴油机处于停机阶段时且故障确定模块50判定故障传感器为飞轮端转速传感器时，接收指令并不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器。

如图10所示，该系统还包括：第二计算模块31，用于当信号检测模块20检测到第一转速信号和/或第二转速信号中的至少一个转速信号出现跳变时，将发生跳变的转速信号对应的转速传感器的故障计数值清零。

具体地，若信号发生跳变的为自由端转速传感器，则将自由端转速传感器的故障计数值清零，若信号发生跳变的为飞轮端转速传感器，则将飞轮端转速传感器的故障计数值清零，若飞轮端转速传感器和自由端转速传感器的信号都发生跳变，则将飞轮端转速传感器和自由端转速传感器的的故障计数值都清零。

如图10所示，该系统还包括：第三判断模块42，用于判断是否检测到钥匙门启动信号或整车总线的起动信号。信号获取模块10，用于当第三判断模块42检测到所述启动信号后，获取第一转速信号和第二转速信号。

如上所述，本发明详细介绍了一种柴油机的在线故障检测方法和该方法对应的系统，通过本发明的技术方案，在不需要柴油机停机以及不需要驾驶员操作的情况下，能够对柴油机进行在线故障检测。通过本发明的技术方案，也避免了通过直接测量传感器输出的电压来判断故障，由于传感器特性发生改变或是出现零点漂移时，出现漏检的情况。还避免了输出电压受电源系统影响，若电源系统不稳定时，出现误检情况。

应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (8)

1.一种柴油机的在线故障检测方法，其特征在于，所述方法包括：

获取实时测量的飞轮端转速传感器产生的第一转速信号和自由端转速传感器产生的第二转速信号；

检测所述第一转速信号和第二转速信号是否出现跳变；所述检测第一转速信号和第二转速信号是否出现跳变包括：

检测所述第一转速信号和第二转速信号中缺齿前累计的正常齿的数量是否达到阈值；

若是，判定所述第一转速信号和/或第二转速信号工作正常；

否则，判定所述第一转速信号和/或第二转速信号工作不正常；

当检测到所述第一转速信号和/或第二转速信号未出现跳变时，将所述第一转速信号对应的飞轮端转速传感器或第二转速信号对应的自由端转速传感器的故障计数值加固定值；

判断飞轮端转速传感器的故障计数值和自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值；

若超过限制值，则判定该故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述判定该故障计数值对应的转速传感器为故障转速传感器的步骤之后，还包括：

当所述柴油机处于运行阶段时，若所述故障转速传感器为所述自由端转速传感器，判断所述自由端转速传感器是否为在用转速传感器；

若所述自由端转速传感器为在用转速传感器，切换为所述飞轮端转速传感器；若所述故障转速传感器为非在用转速传感器，不进行切换，继续使用所述自由端转速传感器；

当所述柴油机处于运行阶段时，若所述故障转速传感器为所述飞轮端转速传感器，判断所述飞轮端转速传感器是否为在用转速传感器：

若所述飞轮端转速传感器为在用转速传感器，切换为所述自由端转速传感器；当所述故障转速传感器为非在用转速传感器时，不进行切换，继续使用所述飞轮端转速传感器；

若所述故障转速传感器为所述自由端转速传感器和所述飞轮端转速传感器，选择所述飞轮端转速传感器；

当所述柴油机处于停机阶段时，若所述故障转速传感器为所述自由端转速传感器，不进行切换，继续使用所述自由端转速传感器；

当所述柴油机处于停机阶段时，若所述故障转速传感器为所述飞轮端转速传感器，不进行切换，继续使用所述飞轮端转速传感器。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，当检测到所述第一转速信号和/或第二转速信号出现跳变时，将发生跳变的所述第一转速信号对应的所述飞轮端转速传感器或第二转速信号对应的所述自由端转速传感器的故障计数值清零。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，在所述获取第一转速信号和第二转速信号的步骤之前，还包括：

判断是否检测到钥匙门启动信号或整车总线的起动信号；

当检测到所述启动信号后，执行所述获取第一转速信号和第二转速信号的步骤。

5.一种柴油机的在线故障检测系统，其特征在于，所述系统包括：

信号获取模块(10)，用于获取实时测量的飞轮端转速传感器产生的第一转速信号和自由端转速传感器产生的第二转速信号；

信号检测模块(20)，用于检测所述第一转速信号和第二转速信号是否出现跳变；

所述信号检测模块(20)包括：齿数量统计单元(21)和信号确定单元(22)；

所述齿数量统计单元(21)，用于检测所述第一转速信号和第二转速信号中缺齿前累计的正常齿的数量是否达到阈值；

所述信号确定单元(22)，用于当齿数量统计单元(21)的统计结果为正常齿的数量达到阈值时，判定所述第一转速信号和/或第二转速信号工作正常；否则，判定所述第一转速信号和/或第二转速信号工作不正常；

第一计算模块(30)，用于当信号检测模块(20)检测到所述第一转速信号和/或第二转速信号未出现跳变时，将所述第一转速信号对应的飞轮端转速传感器或所述第二转速信号对应的自由端转速传感器的故障计数值加固定值；

第一判断模块(40)，用于判断所述飞轮端转速传感器的故障计数值或自由端转速传感器的故障计数值是否超过限制值；

故障确定模块(50)，用于基于所述第一判断模块(40)的判断结果，确定故障转速传感器。

6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述系统还包括：

第二判断模块(41)，用于当所述柴油机处于运行阶段时且所述故障确定模块(50)判定所述故障转速传感器为自由端转速传感器时，判断所述自由端转速传感器是否为在用转速传感器；

切换模块(60)，用于当第二判断模块(41)的判断结果为所述自由端转速传感器为在用转速传感器时，切换为所述飞轮端转速传感器；还用于当所述第二判断模块(41)的判断结果为所述故障转速传感器为非在用转速传感器，不进行切换，继续使用所述自由端转速传感器；

所述第二判断模块(41)，还用于当所述柴油机处于运行阶段时且所述故障确定模块(50)判定所述故障转速传感器为飞轮端转速传感器时，判断所述飞轮端转速传感器是否为在用转速传感器；

所述切换模块(60)，还用于当第二判断模块(41)的判断结果为所述飞轮端转速传感器为在用转速传感器时，切换为所述自由端转速传感器；还用于当第二判断模块(41)的判断结果为所述故障转速传感器为非在用转速传感器时，不进行切换，继续使用飞轮端转速传感器；

所述切换模块(60)，还用于当故障确定模块(50)判定所述故障转速传感器为自由端转速传感器和飞轮端转速传感器，选择所述飞轮端转速传感器；

所述切换模块(60)，还用于当所述柴油机处于停机阶段时且所述故障确定模块(50)判定所述故障转速传感器为自由端转速传感器，不进行切换，继续使用自由端转速传感器；

所述切换模块(60)，还用于当所述柴油机处于停机阶段时且所述故障确定模块(50)判定所述故障转速传感器为飞轮端转速传感器时，不进行切换，继续使用所述飞轮端转速传感器。

7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述系统还包括：

第二计算模块(31)，用于当信号检测模块(20)检测到所述第一转速信号和/或第二转速信号出现跳变时，将发生跳变的所述第一转速信号对应的所述飞轮端转速传感器或第二转速信号对应的所述自由端转速传感器的故障计数值清零。

8.根据权利要求5-7中任一项所述的系统，其中，所述系统还包括：

第三判断模块(42)，用于判断是否检测到钥匙门启动信号或整车总线的起动信号；

所述信号获取模块(10)，用于当所述第三判断模块(42)检测到所述启动信号后，获取所述第一转速信号和所述第二转速信号。