專利名稱：一種氧傳感器失效模擬器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種氧傳感器失效模擬器技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實用新型涉及汽車電子領(lǐng)域，具體地說，涉及一種氧傳感器失效模擬器。
技術(shù)背景[0002]汽車氧傳感器安裝在排氣管上用于檢測廢氣中的氧含量，根據(jù)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(jù)氧傳感器的反饋控制噴油量，從而實現(xiàn)混合氣的閉環(huán)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(guī)日益嚴格的今天，對排放系統(tǒng)的要求越來越高，因此對發(fā)動機控制算法的要求越來越嚴格，因而，在發(fā)動機控制策略的開發(fā)、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，將劣化后的信號輸出給發(fā)動機ECU， 用以驗證發(fā)動機OBD氧傳感器失效診斷算法的開發(fā)、標定及測試需要試驗各種故障對排放的影響。[0003]現(xiàn)有的氧傳感器失效模擬器通常情況下必須采用計算機進行控制，并且只能模擬部分失效情況、模擬效果不理想。實用新型內(nèi)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，該模擬器用于開發(fā)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，并且模擬效果王困相[0005]本實用新型的目的可以采取以下方法來實現(xiàn)[0006]一種氧傳感器失效模擬器，包括通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊采集氧傳感器的信號并傳送至所述數(shù)據(jù)處理模塊，所述通信模塊通過接收命令對數(shù)據(jù)處理模塊進行控制，根據(jù)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(yōu)選地，所述劣化工作模式為接收劣化參數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述劣化參數(shù)對輸入的信號進行劣化；所述上傳工作模式為將所述數(shù)據(jù)采集模塊的所采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(shù)據(jù)為存儲配置，將配置的劣化參數(shù)存儲至本地FLASH中。[0008]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊對輸入信號進行劣化過程為將當(dāng)前采集到的信號A 與上一個采樣周期的信號數(shù)據(jù)B進行比較，如果A > B，則按照設(shè)定的劣化系數(shù)對信號進行放大，如果A < B，則按照設(shè)定的劣化系數(shù)對信號進行衰減。[0009]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)處理模塊對輸入信號進行劣化過程為將當(dāng)前采集的信號A與設(shè)定的基準電壓值V進行比較，如果A >V，則延遲設(shè)定劣化時間后輸出高電平信號；如果A < V，則延遲設(shè)定劣化時間后輸出低電平信號。[0010]優(yōu)選地，所述的氧傳感器失效模擬器還包括中斷服務(wù)模塊。[0011]本實用新型具有這樣的優(yōu)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于正弦曲線，通過改變正弦曲線的幅值、周期等參數(shù)來達到劣化目的，可以將信號處理成近似于直線后輸出；另外，對信號進行方波處理，可以精確設(shè)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(diào)整，根據(jù)需求設(shè)置周期和幅值參數(shù)。


[0012]圖1是本實用新型模擬器的系統(tǒng)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(yīng)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(yīng)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(jié)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(tǒng)模塊、通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、中斷服務(wù)模塊、 EV時間處理模塊和驅(qū)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(tǒng)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(tǒng)資源并進行各模塊初始化4 [0023]系統(tǒng)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采樣模塊初始化；[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采用了 DSP的SCI串口和IO并口傳輸。SCI串口通過計算機計算設(shè)定氧傳感器劣化參數(shù)。IO并口通過面板開關(guān)來設(shè)定氧傳感器工作模式和設(shè)定氧傳感器劣化參數(shù)。[0031]串口中斷采集計算機下傳的控制命令，根據(jù)命令設(shè)置劣化參數(shù)、傳輸數(shù)據(jù)和存儲配置。當(dāng)控制命令為CMDl類型時，接收數(shù)據(jù)為劣化參數(shù)，模擬器根據(jù)劣化參數(shù)對輸入的信號進行劣化；當(dāng)控制命令為CMD2類型時，接收數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)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(dāng)控制命令為CMD3類型時，接收數(shù)據(jù)為存儲配置，將配置的劣化參數(shù)存儲至本地FLASH中。[0032]IO并口采集面板開關(guān)狀態(tài)設(shè)定氧傳感器工作模式和劣化參數(shù)。氧傳感器工作模式分為MODEA和MODEB兩種模式，分別對應(yīng)于正弦波和方波。劣化參數(shù)分為OFFSET幅值偏移和RICK/LEAN-SHIFT劣化系數(shù)調(diào)整。[0033]數(shù)據(jù)采集模塊3由16路12位ADC轉(zhuǎn)換器組組成，該模塊具有內(nèi)部自帶的采樣保持電路，工作在25Mhz時最高轉(zhuǎn)換速率為12. 5Mhz，具有速度快，采樣精度高的特點。數(shù)據(jù)采集模負責(zé)正常氧傳感器的輸入信號。[0034]A/D采樣電路每隔200us采集氧傳感器信號，通過濾波后判斷信號是否符合系統(tǒng)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(shè)備進行下次采樣。[0035]數(shù)據(jù)處理模塊4將采數(shù)據(jù)集模塊3傳遞過來的數(shù)據(jù)進行處理，通過設(shè)定的劣化參數(shù)，計算所需的劣化信號。數(shù)據(jù)處理流程通過微型實時操作系統(tǒng)實現(xiàn)，可以進行多任務(wù)處理，將每個任務(wù)分配到不同的時間段進行處理，提高了處理速度。[0036]數(shù)據(jù)處理模塊4對輸入信號進行分析處理后輸出，分為兩種模式M0DE A和MODE B0[0037]在MODE A模式下，將當(dāng)前采集的信號A和上一個采樣周期所采集的信號數(shù)據(jù)B進行比較，如果符合條件A > B，則按照設(shè)定的劣化系數(shù)對信號進行放大；如果A < B，則按照設(shè)定的劣化系數(shù)對信號進行衰減。[0038]在MODE B模式下，將當(dāng)前采集的信號A與設(shè)定的基準電壓值V進行比較，如果A > V，則延遲設(shè)定劣化時間后輸出信號高；如果A < V，則延遲設(shè)定劣化時間后輸出信號低。[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(diào)整，根據(jù)需求設(shè)置周期和幅值參數(shù)。[0040]驅(qū)動輸出模塊6采用SPI總線的D/A輸出模塊，具有速度快、精度高的優(yōu)點。[0041]系統(tǒng)每隔200us將處理后的劣化信號發(fā)送SPI總線，驅(qū)動輸出模塊實時將信號發(fā)送至發(fā)動機E⑶。[0042]系統(tǒng)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(jié)省CPU的處理時間。該模擬器用到的系統(tǒng)中斷資源如下[0043]串行數(shù)據(jù)SCI傳輸中斷；[0044]串行數(shù)據(jù)SPI傳輸中斷；[0045]事件捕捉中斷；[0046]定時器中斷。[0047]在串行數(shù)據(jù)傳輸時，采用中斷的方式進行數(shù)據(jù)收發(fā)，可以節(jié)省CPU的處理時間，只有當(dāng)有數(shù)據(jù)傳送時，進入串行中斷，CPU才會分配系統(tǒng)資源處理串行數(shù)據(jù)。[0048]定時器中斷作為系統(tǒng)時鐘中斷，系統(tǒng)的每個任務(wù)調(diào)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(shè)定信號的劣化時間。圖6為將傳感器信號輸出的發(fā)動機空燃比由稀轉(zhuǎn)濃劣化200ms時劣化曲線11，圖7中為將氧傳感器輸出的發(fā)動機空燃比由濃轉(zhuǎn)稀劣化200ms時劣化曲線12，圖8為將傳感器輸出的發(fā)動機空燃比由稀轉(zhuǎn)濃和由濃轉(zhuǎn)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，改變跳變電壓值后就改變了氧傳感器在理論空燃比條件下輸出的電壓。[0052]當(dāng)輸入信號高于設(shè)置的跳變電壓值時，氧傳感器模擬器輸出高電平，當(dāng)輸入信號低于設(shè)置的跳變電壓值時，氧傳感器模擬器輸出低電平。
權(quán)利要求1.一種氧傳感器失效模擬器，包括通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊采集氧傳感器的信號并傳送至所述數(shù)據(jù)處理模塊，所述通信模塊通過接收命令對數(shù)據(jù)處理模塊進行控制，其特征在于根據(jù)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(jù)權(quán)利要求1所述的模擬器，其特征在于所述劣化工作模式為接收劣化參數(shù)，所述數(shù)據(jù)處理模塊根據(jù)所述劣化參數(shù)對輸入的信號進行劣化；所述上傳工作模式為將所述數(shù)據(jù)采集模塊的所采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(shù)據(jù)為存儲配置，將配置的劣化參數(shù)存儲至本地FLASH中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧傳感器失效模擬器，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊對輸入信號進行劣化過程為將當(dāng)前采集到的信號A與上一個采樣周期的信號數(shù)據(jù)B進行比較，如果八> B，則按照設(shè)定的劣化系數(shù)對信號進行放大，如果A < B，則按照設(shè)定的劣化系數(shù)對信號進行衰減。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氧傳感器失效模擬器，其特征在于所述數(shù)據(jù)處理模塊對輸入信號進行劣化過程為將當(dāng)前采集的信號A與設(shè)定的基準電壓值V進行比較，如果A > V， 則延遲設(shè)定劣化時間后輸出高電平信號；如果A < V，則延遲設(shè)定劣化時間后輸出低電平信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的氧傳感器失效模擬器，其特征在于所述的氧傳感器失效模擬器還包括中斷服務(wù)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(shù)據(jù)采集模塊以及數(shù)據(jù)處理模塊，所述數(shù)據(jù)采集模塊采集氧傳感器的信號并傳送至所述數(shù)據(jù)處理模塊，所述通信模塊通過接收命令對數(shù)據(jù)處理模塊進行控制，根據(jù)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，并且在兩種模式中，同時可以對信號的周期和幅值進行單項調(diào)整，根據(jù)需求設(shè)置周期和幅值參數(shù)。
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(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者史國軍 申請人:意昂神州(北京)科技有限公司