[发明专利]一种汽车发动机启动控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种汽车发动机启动控制系统及控制方法，包括微型计算机模块、发动机启动模块、发动机关闭模块、发动机状态检测模块、发动机温度检测模块、启动电路故障检测模块、控制系统检测模块、控制系统维护模块、警报模块和显示模块，所述微型计算机模块控制发动机启动模块和发动机关闭模块，所述微型计算机模块控制发动机状态检测模块检测发动机状态，所述微型计算机模块控制启动电路故障检测模块和发动机温度检测模块，所述微型计算机模块控制控制系统检测模块和控制系统维护模块，所述微型计算机模块控制警报模块和显示模块。本发明可以有效的检测发动机电路是否出现故障，并可以及时的发出警报，同时可以将检测的各项数据显示。

主权项

1.一种汽车发动机启动控制系统，其特征在于，所述汽车发动机启动控制系统包括微型计算机模块、发动机启动模块、发动机关闭模块、发动机状态检测模块、发动机温度检测模块、启动电路故障检测模块、控制系统检测模块、控制系统维护模块、警报模块和显示模块；所述微型计算机模块控制发动机启动模块和发动机关闭模块；所述微型计算机模块控制发动机状态检测模块检测发动机状态；所述微型计算机模块控制启动电路故障检测模块和发动机温度检测模块；所述微型计算机模块控制控制系统检测模块和控制系统维护模块；所述微型计算机模块控制警报模块和显示模块；所述警报模块为内部含有光声警报模块；所述显示模块为LED显示模块；所述汽车发动机启动控制方法包括以下步骤：步骤一、在需要启动发动机时，微型计算机模块发起发动机启动指令，将电机和离合器的控制指令清零，使所述电机和所述离合器处于不受控状态；步骤二、发送离合器结合指令，并监测所述离合器的位置状态，使位于发动机和变速箱之间的离合器进入滑磨阶段；步骤三、将发动机的吸入空气量反馈控制为目标怠速吸入空气量，执行对在反馈控制中使用的反馈校正量的学习；以及将使用了学习值的吸入空气量的学习控制与所述反馈控制并行实施，所述反馈校正量由允许校正范围限制；步骤四、发动机状态检测模块获取所述发动机的振动检测值、点火提前角；步骤五、根据所述点火提前角、预设的第一区域和第二区域确定爆震检测区域，以及在所述爆震检测区域中根据所述振动检测值对所述发动机爆震进行检测；步骤六、发动机状态检测模块采集发动机的转速信号、扭矩信号和振动信号参数，将检测信息参数信息打包整理后发给控制系统检测模块，控制系统检测模块，利用遗传优化RBF模型对参数信息分析计算处理和判断；步骤七、发动机状态监测模块检测发动机速度的正时脉冲、活塞位置脉冲；步骤八、发动机状态检测模块检测已接收的正时脉冲的电压水平的下降，确定活塞位置脉冲的相对于时间的电压变化率为负还是非负；以及基于检测到的已接收的正时脉冲的电压水平的下降和确定的活塞位置脉冲的电压变化率来触发点火脉冲；并将检测信息发送给控制系统维护模块；步骤九、发动机状态检测模块检测发动机温度检测模块的检测数据、启动电路故障检测模块的检测数据、变速箱的自动变速器控制模块及电子驻车制动系统的检测数据；步骤十、若发动机温度检测模块、启动电路故障检测模块、变速箱的自动变速器控制模块及电子驻车制动系统的检测结果均允许输出启动信号，则判断微型计算机模块是否输出启动请求信号；步骤十一、若微型计算机模块未输出启动请求信号，则重复步骤十；步骤十二、若微型计算机模块输出启动请求信号，微型计算机模块再次发起发动机启动指令，当所述发动机的转速达到发动机的目标转速时，锁止离合器，发起发动机喷油点火指令，并利用驱动电机对输出轴转速进行防抖动控制，以完成所述发动机的启动；步骤十三、发动机状态检测模块检测通过内置的转速传感器、扭矩传感器和振动传感器组分别测量发动机的转速信号、扭矩信号和振动信号，并实施反馈给微型计算机模块；在开始所述吸入空气量的学习之前，作为所述学习值的初始值，使用预先向增大方向增加的值，并且，使从曲轴起动开始起到所述学习的开始为止的期间的所述允许校正范围向使吸入空气量减量的方向扩大；当离合器的位置状态为结合时，将电机的控制模式设为扭矩控制；该扭矩控制的扭矩值变化曲线为设定曲线，所述设定曲线包括消除间隙期和快速增扭期；所述消除间隙期内的斜率低于预设斜率；所述消除间隙期为第一预设时间；所述快速增扭期的斜率大于所述消除间隙期内的斜率；所述快速增扭期为所述第一预设时间达到的时间点至所述发动机转速到达预设转速的时间点；启动电路故障检测模块获取带有故障标签的汽车发动机转速数据；以获取的发动机转速数据中前若干秒数据作为样本集，样本集合为其中N为带有故障标签的发动机转速数据的数据组个数，x_i为其中一组转速数据，x_i中包含n个转速数据点；对样本集合X构建约束点对must‑link集合：M＝{(xk，xj)|xk，xj均为正常或均为故障状态下的数据}和cannot‑link集合：C＝{(xm，xn)|xm，xn为一个在正常状态下，另一个在故障状态下的数据}；根据主成分分析中固有维数的计算方法，计算N维样本集合的目标维数d，其中要求前d个维数的累计贡献率达到95％以上；计算约束点对的协方差矩阵，并求出马氏距离矩阵；所述微型计算机模块设置有大数据聚类集成单元，所述大数据聚类集成单元的大数据处理方法包括：步骤一：对每一个XML文档集大数据进行清洗、划分和抽取预处理；先对XML文档集中的每一个XML文档集大数据进行清洗、划分和抽取预处理，即通过规模和内容的划分方法，从每个XML大数据中提取所有节点及节点的子集，计算节点在数据中的频度，根据节点的频繁频度把属于同一主题内容的节点及子孙划分在同一子集，不同主题内容的节点划分在不同子集，并从划分的子集中按照关键词的频繁频度抽取n个子树，求出抽取的每一个子树从根节点到叶子节点的所有路径，并以路径作为消歧的输入源对歧义词进行消歧处理，求取每个关键词的语义相关度及上下文语义相关相似度；步骤二：把抽取的子树中所有关键词看成该数据点特征描述；把消歧处理后的每一个子树中所有的关键词看成是该数据点的特征描述，这样所有的数据点组成的XML文档集就是n个n×n维特征空间向量；步骤三：利用聚类集成方法，用随机子空间分类器作为基聚类器构建k个分类器，k个分类器并行地从n个n×n特征向量空间中随机抽取m个样本数据来进行训练以求得分类，方法是对m个样本集建立一个无向图，每个样本点是图的一个顶点，图的边是顶点间的连线，它表示文档之间的相似度，相似度采用标记语义树的方法求得，并按照它们组成的边的权重最小、一条路径的加权之和最大的原则把图划分成不同的路径，路径的划分采用K‑邻近法，这样把划分的每一条路径组成一个类别，所有不同的划分路径组成K个初始分类；步骤四：内联相似度大矩阵分解思想；从初始的簇集结果出发，按照簇集、簇和数据点三者之间的相互关系来构建内联相似度矩阵，通过设计的并行的LANCZOS—QR算法求解其特征值对应的特征向量来获得低维向量的嵌入；步骤五：实现最终的聚类集成，通过设计的基于系统能量的AP算法并行地实现最终的聚类集成；所述微型计算机模块设置有数据压缩模块，所述数据压缩模块的数据压缩方法包括：步骤一、在编码时，首先根据E1_n+1＝E1_n+d_n+1式计算出E1值，再根据和式计算出拟合残差，计算这两步时，均需要对结果进行越限判断，判断E1是否越限是为了避免超过传感器数据总线上限而造成溢出；判断残差是否越限是为实现分段拟合；步骤二、当一段输入数据的拟合残差全部计算完后，就构造出{d_n,E1_n,DFR ₃,DFR ₄,…DFR _n}所示的数据包，通过S‑Huffman编码方法对进行熵编码，然后发送出去，接收端解码时，先将接收到的一组数据解码，还原出{d_n,E1_n,DFR ₃,DFR ₄,…DFR _n}式所示的数据包，然后根据式计算并还原出所有原始数据；所述警报模块设置有子匹配滤波器；所述子匹配滤波器的传递函数为：C_i是由分层序列u，v调制而成的，u是分层Golay序列u＝{1,1,1,1,1,1,‑1,‑1,1,‑1，1,‑1,1,‑1,‑1,1}，v＝{1,1,1,‑1,‑1,1,‑1,‑1,1,1,1,‑1,1,‑1,1,1}，C_16m+n＝u_nv_m；根据分层的Golay序列对传递函数进行改进，则有：H(zu)＝[1+z‑8+z‑1(1‑z‑8)][1+z‑4+z‑2(1‑z‑4)]；H(zv)＝(1+z‑1)[1‑z‑6+z‑8+z‑14]+(1‑z‑1)[z‑2‑z‑4+z‑10+z‑12]；所述微型计算机模块设置有无线传感器网络，所述无线传感器网络的数据聚合包括如下步骤：(1)在面积＝ν×w的部署区域内，随机分布ν×w个同结构的无线传感器节点，sink节点位于部署区域之外，该节点处理整个无线传感器网络内收集到的数据；(2)非均匀成簇sink节点位于部署区域的上方；首先部署区域沿着X轴划分为S个泳道，所有泳道有相同的宽度W，并且每个泳道的长度与部署区域的长度相等；用从1到S作为泳道的ID,最左端的泳道的ID为1；然后每个泳道沿着Y轴划分为多个矩形网格，每个泳道中的每个网格都被定义一个水平，最下端的网格的水平为1，每个网格和每个泳道有相同的宽度W；每个泳道中网格的个数、长度与泳道到sink的距离有关；通过设置网格的长度来调整网格的大小；针对不同的泳道，距离sink越远的泳道含有的网格数目越小；针对同一泳道，距离sink越远的网格的长度越大；A中含有S个元素，第k个元素表示在第k个泳道中网格的数目，每个网格用一个数组(i，j)作为ID，表示第i个泳道有水平j；定义S个数组表示网格的长度，第v个数组Hv表示第v个泳道中网格的长度，并且Hv的第w个元素hvw表示网格(v，w)的长度；网格(i，j)的边界为:非均匀网格划分好之后进行成簇阶段；该阶段进行多轮成簇，在每轮中选取每个网格中剩余能量最大的节点作为簇首节点，其余节点根据就近原则加入簇，然后再进行数据聚合；(3)格拉布斯预处理采用格拉布斯预准则对传感器节点所采集到的数据进行预处理；某个簇首节点含有个传感器节点，这个传感器节点收集到的数据为x1,x2,…,xn，其服从正态分布，并设：根据顺序统计原理，计算格拉布斯统计量：给定α＝0.05的显著性水平之后，若测量值满足gi≤g0(n，α),则认为测量值有效，该测值参与到下一层次的数据聚合；反之，则认为该测量值无效，因此需要剔除，即不参与到下一层次的数据聚合；(4)自适应聚合算法通过迭代得到各个节点测量数据的无偏估计值，求取各个传感器节点的测量数据值与估计值之间的欧式距离，以归一化的欧式距离作为自适应加权融和的，选用簇中的传感器节点采集到的数据的最大值与最小值的平均值作为中心数据；某个簇中有个传感器节点，用维列向量D＝(d1，d2，…，dn)表示相应节点的测量值，通过计算各个节点数据与中心数据的欧式距离反应不同节点数据与中心数据之间的偏差大小，其中li的计算公式为：根据欧式距离自适应设定相应的权值大小，距离越大权值越小，距离越小权值越大：其中w_i为相应的权值；所述无线传感器网络的实时数据码传输方法包括：(1)常规局域网网络设备轮流工作在实时数据传输及常规局域网数据传输两种工作模式，常规局域网网络设备在实时数据传输时隙中工作在实时数据传输模式下，在实时数据传输时隙以外的其他时间工作在常规局域网数据传输模式下，实时数据传输时隙插入率不低于所传输的实时数据码中的语音帧率及视频帧率，根据实时数据用户终端的实时数据码传输情况设置及调整信道标识码，信道标识码标示出在实时数据传输时隙中的各个子时隙时间位置、时隙宽度、其中的比特数及传输率，在实时数据传输时隙中动态划分出多个时分双工子时隙，其中包括有占用子时隙、应急子时隙、空闲子时隙，对每一对实时数据用户终端及每一组相关实时数据用户终端之间传输的实时数据码划分出一个占用子时隙，每个占用子时隙对应一个激活时分VLAN路由表，在各个占用子时隙中，各个实时数据码在对应的激活时分VLAN路由表中所示的传输路由分别予以直接透明传输，并在信道保持码中子时隙保留延迟时间码设定的保持占用子时隙时间及其对应的激活时分VLAN路由表所表示的路由为有效状态，所设定的保持占用子时隙时间为大于对应的实时数据码平均传输间隔时间，在信道保持码中的网络用户发送保留延迟时间码所设定的延迟保持时间中保持子时隙及其对应的激活时分VLAN路由表所表示的传输路由对实时数据码的传输方向；(2)各个局域网交换机在初始化及设定的时间点，周期性发送端口查询码、接收查询回复码，并在接收到其他局域网交换机发送来的端口查询码时发送查询回复码，查询回复码中包含有对应的局域网交换机编号、地址码及其端口编号，各个局域网交换机根据查询回复码建立各自的交换机端口连接关系表，各个交换机端口连接关系表包含有对应连接的设备地址码、编号及端口编号；各个局域网交换机将各自的交换机端口连接关系表发送到其他各个局域网交换机，各个局域网交换机根据由各个交换端口连接关系表汇总生成网络设备连接表，网络设备连接表包含有各个无线接入点、固定实时数据用户终端、局域网交换机、实时数据传输管理中心的地址码及编号、端口号及连接关系；各个局域网交换机根据交换机端口连接关系表、网络用户管理表及登录用户分组表，按照最短连接路径原则建立时分VLAN路由表；各个局域网交换机按照用户网络码、呼叫类型码及信道标识码的标示，将对应的时分VLAN路由表分配对应的占用子时隙编号码后生成激活时分VLAN路由表；对于实时数据用户终端在个别呼叫时要求的对另一个实时数据用户终端的实时数据传输连接路由，采用查询网络用户管理表及网络设备连接表，按照最短连接路径原则建立对应激活时分VLAN路由表并分配指定的占用子时隙编号码；激活时分VLAN路由表中包含有占用子时隙编号码，激活时分VLAN路由表所标示的路由链路在对应的占用子时隙编号码所指定的时间段处于有效工作状态，并按照信道标识码所指定的占用子时隙传输类型码、占用子时隙呼叫类型码、占用子时隙位置码、占用子时隙宽度码、占用子时隙比特数码、占用子时隙传输速率码在实时数据传输时隙中建立对应的占用子时隙，局域网交换机按照激活时分VLAN路由表所示的传输路径在占用子时隙编号码标示的子时隙中建立直接透明传输链路；当局域网交换机在不同的端口或多个局域网交换机在同一激活时分VLAN路由表中的同一个子时隙上收到多个上行实时数据传输码及无线上行实时数据传输码时，各个对应的局域网交换机将收到的各个上行实时数据传输码所对应的无线接入标识码中的接入时间码、无线链路质量码、用户优先级码、呼叫类型码、接入优先级码、用户网络码进行比较，根据比较结果，在该子时隙上对具有最高优先级的实时数据用户终端发送该实时数据用户终端的用户网络码，并在该子时隙上接收无线上行实时数据码及上行实时数据码，将接收的无线上行实时数据码及上行实时数据码中的实时数据码在指定的子时隙中，通过对应的激活VLAN路由表标示的传输路由传输给激活LAN路由表包含的所有实时数据用户终端；(3)各个无线接入点及局域网交换机根据接收的各个实时数据用户终端发送的用户网络码、对应的接入无线接入点及局域网交换机的地址码建立并随时刷新网络用户管理表，网络用户管理表中包含有各个实时数据用户终端的用户终端码、接入的设备地址码及端口编码、用户网络码、登录时间、无线接入链路质量码、传输类型码、呼叫类型码；并将各个网络用户管理表发送到局域网交换机及实时数据传输管理中心汇总、存储及显示；各个无线接入点及局域网交换机在实时数据传输时隙参数码所指定的时间发送实时数据传输启动码、实时数据传输结束码，并轮流发送其中的登录用户的用户网络码及用户登录码，在信道标识码指定的子时隙中通过无线信道发送上行实时数据码及接收无线下行实时数据码；无线接入点通过无线信道在空闲子时隙中收到实时数据用户终端在发送来的上行实时数据码时，根据当前信道标识码所示的信道占用状态，指定对应的子时隙编号，调整实时数据传输时隙参数码中的实时数据传输启动码、实时数据传输结束码的发送定时码，即调整实时数据传输时隙宽度，并在局域网交换机中按照时分VLAN路由表生成相应的激活VLAN路由表；无线接入点通过无线信道在占用子时隙中收到无线信道实时数据用户终端发送来的无线实时数据码时，根据该子时隙所属的激活VLAN路由表，在指定的占用子时隙中，将收到的无线实时数据码按照激活VLAN路由表的连接链路指示，通过局域网交换机提供的连接通道传输到相应的无线接入点进行无线发送；各个无线接入点及局域网交换机在对应的占用子时隙中轮流发送在本无线接入点或局域网交换机接入的、且包含在对应激活VLAN路由表中的实时数据用户终端的用户网络码，当无线接入点及局域网交换机收到与该用户网络码对应的实时数据用户终端发送的上行实时数据码时，在信道保持码中网络用户发送保留延迟时间码所指定的时间内不再发送其他实时数据用户终端的用户网络码，并在对应的占有子时隙中重复发送该用户的用户网络码，在接收的上行实时数据码完成并超出信道保持码中网络用户发送保留延迟时间码所指定的时间后，各个无线接入点及局域网交换机在对应的占用子时隙中轮流发送在本无线接入点或局域网交换机接入的、且包含在对应激活VLAN路由表中的实时数据用户终端的用户网络码；(4)实时数据传输管理中心建立及接收网络用户管理表、网络设备连接表、交换机端口连接关系表、时分VLAN路由表、激活时分VLAN路由表，并予以保存及显示；实时数据传输管理中心及局域网交换机根据建立的网络用户管理表、网络设备连接表、交换机端口连接关系表、时分VLAN路由表、激活时分VLAN路由表的信息，设定及调整实时数据传输时隙参数码、实时数据传输启动码中的相关参数，并将调整实时数据传输时隙参数码、实时数据传输启动码通过局域网传输给各个无线接入点及实时数据用户终端；(5)实时数据用户终端在收到实时数据传输启动码后，退出常规局域网传输协议工作状态，进入实时数据传输工作模式，在收到与本实时数据用户终端相符的用户网络码后，按照选择的呼叫类型码及传输类型码，在信道标识码指定的子时隙上发送上行实时数据码；未登录局域网的实时数据用户终端在收到用户登录码时，在空闲子时隙中发送用户网络码，该用户网络码中的登录标识码处于未登录标示状态，当无线接入点及局域网交换机对该用户网络码认可并将其登录标识码标志为登录状态，并将该用户网络码发送给对应的实时数据用户终端，实时数据用户终端收到对应的用户网络码后成为登录用户并予以显示，且能够在指定的子时隙上发送上行实时数据码及接收无线下行实时数据码，如果该实时数据用户终端为首次发送上行实时数据码，则在信道标识码所标示的空闲子时隙中进行发送；无线接入点及局域网交换机在空闲子时隙中收到无线上行实时数据码后，由无线接入点及局域网交换机修改信道标识码中的占用子时隙及空闲子时隙编号，将原空闲子时隙标示为占用子时隙，指定新的空闲子时隙编号，无线接入点及局域网交换机修改调整实时数据传输时隙参数码，调整实时数据传输启动码、实时数据传输结束码的发送时间间隔，按照传输类型码指定的实时数据类型要求的数据帧比特数预留出占用子时隙的时隙宽度、比特数、传输速率，局域网交换机根据信道标识码、网络登录用户表、网络设备连接表、时分VLAN路由表生成对应的激活VLAN路由表；当实时数据用户终端在已经接收过实时数据码或发起过呼叫的状态下，且收到了对应的激活实时数据传输令牌码后发送上行实时数据码，则在信道标识码所指定的占用子时隙上发送上行实时数据码；实时数据用户终端在收到实时数据传输结束码后，退出实时数据传输工作模式，返回常规局域网传输协议工作状态；当实时数据传输完成，且计时超出信道保持码中的子时隙延时保留时间时，该子时隙编号取消，并由无线接入点及局域网交换机修改调整实时数据传输时隙参数码、信道标识码，修改空闲信道码编号及占用信道码编号，局域网交换机修改激活VLAN路由表；当实时数据用户终端选择紧急呼叫工作模式时，则在信道标识码标示的应急子时隙传输上行实时数据码，并能够插入到已经建立的任何激活VLAN路由表及建立新的激活VLAN路由表进行数据传输；无线接入点及局域网交换机在实时数据传输时隙参数码指定的时钟到达发送实时数据传输启动码时间时，检测原局域网传输协议传输工作状态，当原局域网传输协议下传输状态为用户终端数据发送结束时，无线接入点及局域网交换机向实时数据用户终端发送实时数据传输启动码；激活时分VLAN路由表中的各个相关局域网交换机的相关端口在指定的子时隙中呈现为集线器工作模式，即当激活时分VLAN路由表中所包含的一个交换机的相关端口有输入数据时，将该数据复制到激活时分VLAN路由表中所包含的相关交换机的相关端口予以输出；当激活VLAN路由表所包含的某些无线实时数据用户终端在同一个无线接入点接入时，该无线接入点将在对应的无线子时隙上行传输通道收到的无线上行数据码通过无线子时隙下行传输通道发送出去；无线接入点及局域网交换机在发送的信道标识码中保持空闲子时隙及应急子时隙编号及对应子时隙的位置不变，对接收到的实时数据码分配占用子时隙编号及对应子时隙位置。