一種氧傳感器失效模擬器的製作方法
2023-05-07 15:11:16
專利名稱：一種氧傳感器失效模擬器的製作方法
技術領域：
一種氧傳感器失效模擬器技術領域[0001]本實用新型涉及汽車電子領域，具體地說，涉及一種氧傳感器失效模擬器。
技術背景[0002]汽車氧傳感器安裝在排氣管上用於檢測廢氣中的氧含量，根據廢氣中的氧氣含量反映出燃燒的混合氣的濃稀，汽車電子控制器根據氧傳感器的反饋控制噴油量，從而實現混合氣的閉環控制。氧傳感器的主要類型有對電源短路故障、對地短路故障、加熱器故障以及傳感器老化故障等。在OBD法規日益嚴格的今天，對排放系統的要求越來越高，因此對發動機控制算法的要求越來越嚴格，因而，在發動機控制策略的開發、標定及測試時，需要提供各種失效氧傳感器的信號，這個信號就需要通過氧傳感器失效模擬器給出。氧傳感器失效模擬器對輸入的正常氧傳感器信號進行劣化處理，將劣化後的信號輸出給發動機ECU， 用以驗證發動機OBD氧傳感器失效診斷算法的開發、標定及測試需要試驗各種故障對排放的影響。[0003]現有的氧傳感器失效模擬器通常情況下必須採用計算機進行控制，並且只能模擬部分失效情況、模擬效果不理想。實用新型內容[0004]為了解決上述問題，本實用新型提供一種氧傳感器失效模擬器，該模擬器用於開發汽油機氧傳感器失效模擬器，該模擬器提供多種操作模式，既可以在計算機的控制下進行運行，又可以脫離計算機獨立運行，同時能夠模擬多種氧傳感器實效情況，並且模擬效果王困相[0005]本實用新型的目的可以採取以下方法來實現[0006]一種氧傳感器失效模擬器，包括通信模塊、數據採集模塊以及數據處理模塊，所述數據採集模塊採集氧傳感器的信號並傳送至所述數據處理模塊，所述通信模塊通過接收命令對數據處理模塊進行控制，根據所接收到的命令，所述通信模塊具有劣化工作模式、上傳工作模式以及保存本地工作模式。[0007]優選地，所述劣化工作模式為接收劣化參數，所述數據處理模塊根據所述劣化參數對輸入的信號進行劣化；所述上傳工作模式為將所述數據採集模塊的所採集到的輸入輸出波形上傳至計算機；所述保存本體工作模式為接收數據為存儲配置，將配置的劣化參數存儲至本地FLASH中。[0008]優選地，所述數據處理模塊對輸入信號進行劣化過程為將當前採集到的信號A 與上一個採樣周期的信號數據B進行比較，如果A > B，則按照設定的劣化係數對信號進行放大，如果A V，則延遲設定劣化時間後輸出高電平信號；如果A < V，則延遲設定劣化時間後輸出低電平信號。[0010]優選地，所述的氧傳感器失效模擬器還包括中斷服務模塊。[0011]本實用新型具有這樣的優點在對信號進行正弦波處理時劣化的程度大，可以對輸入的氧傳感器信號進行深度劣化；正常輸入的波形是近似於正弦曲線，通過改變正弦曲線的幅值、周期等參數來達到劣化目的，可以將信號處理成近似於直線後輸出；另外，對信號進行方波處理，可以精確設定信號的劣化時間。在兩種模式中，同時可以對信號的周期和幅值進行單項調整，根據需求設置周期和幅值參數。
[0012]圖1是本實用新型模擬器的系統流程圖；[0013]圖2是本實用新型氧傳感器正常情況下輸出的波形圖；[0014]圖3是本實用新型模擬器模擬模擬氧傳感器對電源短路時的波形圖；[0015]圖4是本實用新型模擬器模擬模擬氧傳感器對地短路時的波形圖；[0016]圖5是本實用新型模擬器模擬模擬氧傳感器加熱故障時的波形圖；[0017]圖6是本實用新型模擬器模擬模擬氧傳感器信號響應延遲時的波形圖；；[0018]圖7是本實用新型模擬器模擬模擬氧傳感器信號響應延遲時的另一種波形圖；[0019]圖8是本實用新型模擬器模擬模擬由稀變濃和由濃變稀跳變時間延遲的波形圖。
具體實施方式
[0020]
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型作進一步詳細地說明。[0021]該模擬器包括系統模塊、通信模塊、數據採集模塊、數據處理模塊、中斷服務模塊、 EV時間處理模塊和驅動模塊。[0022]參見附圖1，示出了該模擬器的流程圖，其中上電系統1首先進行初始化操作，具體地對TMS320F2810進行上電初始化工作，分配DSP系統資源並進行各模塊初始化4 [0023]系統變量初始化；[0024]IO管腳初始化；[0025]定時器中斷初始化；[0026]串行通信初始化；[0027]A/D採樣模塊初始化；[0028]D/A輸出模塊初始化；[0029]事件捕捉中斷初始化；[0030]通信模塊2採用了 DSP的SCI串口和IO並口傳輸。SCI串口通過計算機計算設定氧傳感器劣化參數。IO並口通過面板開關來設定氧傳感器工作模式和設定氧傳感器劣化參數。[0031]串口中斷採集計算機下傳的控制命令，根據命令設置劣化參數、傳輸數據和存儲配置。當控制命令為CMDl類型時，接收數據為劣化參數，模擬器根據劣化參數對輸入的信號進行劣化；當控制命令為CMD2類型時，接收數據為數據上傳，將氧傳感器的輸入輸出波形通過SCI總線實時上傳至PC機；當控制命令為CMD3類型時，接收數據為存儲配置，將配置的劣化參數存儲至本地FLASH中。[0032]IO並口採集面板開關狀態設定氧傳感器工作模式和劣化參數。氧傳感器工作模式分為MODEA和MODEB兩種模式，分別對應於正弦波和方波。劣化參數分為OFFSET幅值偏移和RICK/LEAN-SHIFT劣化係數調整。[0033]數據採集模塊3由16路12位ADC轉換器組組成，該模塊具有內部自帶的採樣保持電路，工作在25Mhz時最高轉換速率為12. 5Mhz，具有速度快，採樣精度高的特點。數據採集模負責正常氧傳感器的輸入信號。[0034]A/D採樣電路每隔200us採集氧傳感器信號，通過濾波後判斷信號是否符合系統要求，如果符合則將信號存儲；如果不符合則丟棄信號，初始化設備進行下次採樣。[0035]數據處理模塊4將採數據集模塊3傳遞過來的數據進行處理，通過設定的劣化參數，計算所需的劣化信號。數據處理流程通過微型實時作業系統實現，可以進行多任務處理，將每個任務分配到不同的時間段進行處理，提高了處理速度。[0036]數據處理模塊4對輸入信號進行分析處理後輸出，分為兩種模式M0DE A和MODE B0[0037]在MODE A模式下，將當前採集的信號A和上一個採樣周期所採集的信號數據B進行比較，如果符合條件A > B，則按照設定的劣化係數對信號進行放大；如果A V，則延遲設定劣化時間後輸出信號高；如果A < V，則延遲設定劣化時間後輸出信號低。[0039]在兩種模式中，同時可以對信號的周期和幅值進行單項調整，根據需求設置周期和幅值參數。[0040]驅動輸出模塊6採用SPI總線的D/A輸出模塊，具有速度快、精度高的優點。[0041]系統每隔200us將處理後的劣化信號發送SPI總線，驅動輸出模塊實時將信號發送至發動機E⑶。[0042]系統各個模塊所用到的中斷程序。TMS320F2810具有豐富的中斷資源，該模擬器充分利用了該DSP的中斷資源，以節省CPU的處理時間。該模擬器用到的系統中斷資源如下[0043]串行數據SCI傳輸中斷；[0044]串行數據SPI傳輸中斷；[0045]事件捕捉中斷；[0046]定時器中斷。[0047]在串行數據傳輸時，採用中斷的方式進行數據收發，可以節省CPU的處理時間，只有當有數據傳送時，進入串行中斷，CPU才會分配系統資源處理串行數據。[0048]定時器中斷作為系統時鐘中斷，系統的每個任務調度通過定時器中斷來完成。[0049]參見圖2-5，圖2正常氧傳感器波形圖7，圖3為在MODEA情況下模擬的對電源短路的劣化曲線8，圖4為在MODE A情況下模擬的對地短路的劣化曲線9，圖5在MODEA情況下模擬的加熱故障的劣化曲線10。[0050]參見圖6-8，在MODE B模式下，對信號進行方波處理，可以精確設定信號的劣化時間。圖6為將傳感器信號輸出的發動機空燃比由稀轉濃劣化200ms時劣化曲線11，圖7中為將氧傳感器輸出的發動機空燃比由濃轉稀劣化200ms時劣化曲線12，圖8為將傳感器輸出的發動機空燃比由稀轉濃和由濃轉稀的時間豆劣化200ms時劣化曲線13。[0051]跳變電壓是氧傳感器工作在理論空燃比條件下輸出的電壓，約為0. 45V，改變跳變電壓值後就改變了氧傳感器在理論空燃比條件下輸出的電壓。[0052]當輸入信號高於設置的跳變電壓值時，氧傳感器模擬器輸出高電平，當輸入信號低於設置的跳變電壓值時，氧傳感器模擬器輸出低電平。
權利要求1.一種氧傳感器失效模擬器，包括通信模塊、數據採集模塊以及數據處理模塊，所述數據採集模塊採集氧傳感器的信號並傳送至所述數據處理模塊，所述通信模塊通過接收命令對數據處理模塊進行控制，其特徵在於根據所接收到的命令，所述通信模塊具有劣化工作模式、上傳工作模式以及保存本地工作模式。
2.根據權利要求1所述的模擬器，其特徵在於所述劣化工作模式為接收劣化參數，所述數據處理模塊根據所述劣化參數對輸入的信號進行劣化；所述上傳工作模式為將所述數據採集模塊的所採集到的輸入輸出波形上傳至計算機；所述保存本體工作模式為接收數據為存儲配置，將配置的劣化參數存儲至本地FLASH中。
3.根據權利要求2所述的氧傳感器失效模擬器，其特徵在於所述數據處理模塊對輸入信號進行劣化過程為將當前採集到的信號A與上一個採樣周期的信號數據B進行比較，如果八> B，則按照設定的劣化係數對信號進行放大，如果A < B，則按照設定的劣化係數對信號進行衰減。
4.根據權利要求2所述的氧傳感器失效模擬器，其特徵在於所述數據處理模塊對輸入信號進行劣化過程為將當前採集的信號A與設定的基準電壓值V進行比較，如果A > V， 則延遲設定劣化時間後輸出高電平信號；如果A < V，則延遲設定劣化時間後輸出低電平信號。
5.根據權利要求1-4任一所述的氧傳感器失效模擬器，其特徵在於所述的氧傳感器失效模擬器還包括中斷服務模塊。
專利摘要本實用新型提供了一種氧傳感器失效模擬器，包括通信模塊、數據採集模塊以及數據處理模塊，所述數據採集模塊採集氧傳感器的信號並傳送至所述數據處理模塊，所述通信模塊通過接收命令對數據處理模塊進行控制，根據所接收到的命令，該氧傳感器失效模擬器可以有多種工作模式。本實用新型的氧傳感器失效模擬器在對信號進行正弦波處理時劣化的程度大，可以對輸入的氧傳感器信號進行深度劣化，並且在兩種模式中，同時可以對信號的周期和幅值進行單項調整，根據需求設置周期和幅值參數。
文檔編號G05B17/02GK202257111SQ20112030703
公開日2012年5月30日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者史國軍 申請人:意昂神州(北京)科技有限公司