一种基于超声波检测机油油位的系统及方法

技术领域

本发明涉及机油油位检测，尤其涉及一种基于超声波检测机油油位的系统及方法。

背景技术

机油作为发动机润滑、散热的主要介质，在发动机工作时起到重要作用。随发动机技术的发展，越来越多的部件需要通过机油来实现润滑、散热或驱动 (如增压器、EGR、可变机油泵等)。机油量不足会导致发动机、变速器出现润滑不足导致磨损，或其他通过机油驱动的部件无法驱动的情况。

而传统燃油汽车、新能源汽车等采用机油介质对机械部件进行润滑、散热或驱动，目前国内大部分上市车型仅通过机油尺对油底壳内机油位置进行测量，国内少部分车型及欧洲大部分车型逐步采用电子机油尺对机油量进行测量。

但是现有的电子机油尺测量存在如下的不足之处：仅在车辆运行过程中才能显示；测量数据更新周期长，实时性较差；测量结果修正不良，容易出现数值跳变。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于超声波检测机油油位的系统及方法。可以在各种工况下进行机油油量检测，并进行相应的修正，提高了测量的准确度以及应用场景。

为了解决上述技术问题，作为本发明的一方面，提供一种基于超声波检测机油油位的方法，其包括如下的步骤：

步骤S10，在汽车上电后，控制电子机油传感器向机油测量管内发送超声波并接收回波；

步骤S11，根据电子机油传感器收发所述超声波的传播时间计算测量管内的机油油位；

步骤S12，根据当前测量的油位通过基础台架预标定的测量参考参数确定当前基础机油量；

步骤S13，识别出当前车辆所处工况，分别使用当前车辆所处工况所对应的处理策略对当前基础机油量进行处理及修正，最终输出稳定的实际机油量信号；

步骤S14，发送所述实际机油量信号通过网关转发至仪表进行显示及提醒。

其中，在所述步骤S10之前进一步包括步骤：

通过台架标定及整车标定，确定各品类机油按最低油量P

其中，所述步骤S11具体包括：

发动机控制器根据下述公式计算获得机油测量管内的机油油位S：

S＝v*Δt/2

其中，S为当前测量的机油油位，v为超声波在液体介质的传播速度，Δt 为超声波在机油测量管内的传播时间。

其中，所述步骤S12具体包括：

发动机控制器根据测量到的当前机油油位以及转速信息，从所述测量参考参数表中检索获得当前机油油位所对应的当前基础机油量P

其中，所述步骤S13进一步包括：

步骤S130，识别当前车辆所处工况，获得当前车辆所处工况所对应的处理策略；

步骤S131，使用所述处理策略对当前基础机油量进行处理及修正，最终输出稳定的实际机油量信号，具体包括：

当前车辆所处工况为发动机静置工况时，对当前基础机油量信号进行短时的滤波；

当前车辆所处工况为发动机原地运行工况时，对当前基础机油量信号进行长时滤波及温度修正；

当前车辆所处工况为车辆行驶工况时，对当前基础机油量信号进行长时滤波处理、温度修正及加速度修正；

当前车辆所处工况为发动机熄火工况时，根据测量参考参数表对当前基础机油量进行回流修正。

其中，所述步骤S14进一步包括：

发动机控制器获得所述实际机油量信号相对应的等级信号L

根据预设置的油量等级-回滞区间对照表对所述等级信号L

将所述等级信号L

相应地，本发明的另一方面，还提供一种基于超声波检测机油油位的系统，其包括发动机控制器，以及与所述发动机控制器通信的电子机油传感器、发动机转速传感器、仪表；其中：所述发动机控制器进一步包括：

测量控制单元，用于在汽车上电后，控制电子机油传感器向机油测量管内发送超声波并接收回波；

计算单元，用于根据电子机油传感器收发所述超声波的传播时间计算测量管内的机油油位；

基础机油量确定单元，用于根据当前测量的油位通过基础台架预标定的测量参考参数确定当前基础机油量；

修正处理单元，用于识别出当前车辆所处工况，分别使用当前车辆所处工况所对应的处理策略对当前基础机油量进行处理及修正，最终输出稳定的实际机油量信号；

发送处理单元，用于将所述实际机油量信号通过网关发送至仪表进行显示及提醒。

其中，进一步包括：

测量参考参数表获得单元，用于通过台架标定及整车标定，确定各品类机油按最低油量P

其中，所述计算单元具体地根据下述公式计算获得机油测量管内的机油油位：

S＝v*Δt/2

其中，S为当前测量的机油油位，v为超声波在液体介质的传播速度，Δt 为超声波在机油测量管内的传播时间。

其中，所述基础机油量确定单元具体用于根据测量到的当前机油油位以及转速信息，从所述测量参考参数表中获得当前机油油位所对应的当前基础机油量P

其中，所述修正处理单元进一步包括：

工况识别单元，用于识别当前车辆所处工况，获得当前车辆所处工况所对应的处理策略；

修正子单元，用于使用所述处理策略对当前基础机油量进行处理及修正，最终输出稳定的实际机油量信号，具体包括：

当前车辆所处工况为发动机静置工况时，对当前基础机油量信号进行短时的滤波；

当前车辆所处工况为发动机原地运行工况时，对当前基础机油量信号进行长时滤波及温度修正；

当前车辆所处工况为车辆行驶工况时对当前基础机油量信号进行长时滤波处理、温度修正及加速度修正；

当前车辆所处工况为发动机熄火工况时，根据测量参考参数表对当前基础机油量进行回流修正。

其中，所述发送处理单元进一步包括：

等级信号获得单元，用于发动机控制器获得所述实际机油量信号相对应的等级信号L

回滞处理单元，用于根据预设置的油量等级-回滞区间对照表对所述等级信号L

发送单元，用于将所述等级信号L

实施本发明的实施例，本发明具有如下的有益效果：

实施本发明，可以避免传统机械机油尺测量步骤繁琐复杂的缺点，能够在不同工况下准确反馈实际机油量，且可以将实时测量油量数据发送到仪表上显示；

实现本发明，可以实现在车辆静态工况下测量机油位置，并能够实时提供机油油位；通过不同工况下的数据处理策略，分别进行温度修正、回流修正、转速修正、车速修正，使得监测的机油位置与实际机油位置匹配，避免出现显示界面频繁波动的情况，使电子机油尺测量适用于全工况且提高测量精确性；

同时，汽车驾驶员可通过人机设备直观观察到机油量(机油位置)情况；并在出现机油消耗过多或管路出现泄漏等情形时，系统可准确识别并通过仪表提示用户，避免发动机或其他机械部件损坏。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种基于超声波检测机油油位的方法的一个实施例的主流程示意图；

图2是图1涉及的的计算原理示意图；

图3是图1中步骤S13的更详细的流程示意图；

图4是1中涉及的回滞处理原理示意图；

图5是本发明提供的一种基于超声波检测机油油位的方法的一个实施例的更详细的步骤示意图；

图6是本发明提供的一种基于超声波检测机油油位的系统的一个实施例的结构示意图；

图7是图6中发动机控制器的结构示意图；

图8是图6中修正处理单元的结构示意图；

图9是图6中发送处理单元的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

请参照图1所示，示出了本发明提供的一种基于超声波检测机油油位的方法的一个实施例的主流程示意图；一并结合图2至图4所示。在本实施例中，所述基于超声波检测机油油位的方法，其包括如下的步骤：

步骤S10，在汽车上电后，控制电子机油传感器向机油测量管内发送超声波并接收回波；根据超声波在不同介质界面间的反射及折射特性，控制器对回波进行接收；

步骤S11，根据电子机油传感器收发所述超声波的传播时间计算测量管内的机油油位；

步骤S12，根据当前测量的油位通过基础台架预标定的测量参考参数确定当前基础机油量；

步骤S13，识别出当前车辆所处工况，分别使用当前车辆所处工况所对应的处理策略对当前基础机油量进行处理及修正，最终输出稳定的实际机油量信号；

步骤S14，发送所述实际机油量信号通过网关转发至仪表进行显示及提醒。

下述对本发明实施例的各个步骤进行详细描述。

可以理解的是，在所述步骤S10之前进一步包括步骤：

通过台架标定及整车标定，确定各品类机油按最低油量Pmin及最高油量 Pmax之间按不同机油加注量在不同转速下所获得的测量参考参数，并形成相应的测量参考参数表，所述测量参考参数包括：基础油位数据、回流时间及温度修正参数。所述测量参考参数具体包括：基础台架油位数据表、温度修正系数表、回流修正系数表。

具体地，在一个例子中，通过台架、整车标定试验，按不同的机油加注量在发动机运行在不同转速及油温情况下进行。在最低机油加注量Pmin按0.5L 分别添加直至达到最高机油加注量Pmax，并使台架分别运行在700rpm、 1000rpm、2000rpm……6000rpm，获取表1中的基础台架油位数据以及表2中的温度修正系数。

表1基础台架油位数据表

表2温度修正系数表

由于发动机运行到发动机熄火时，部分机油会进入油道并未返回到油底壳内，此时油底壳机油量应小于实际机油量。需要通过表3回流修正系数对从动态切换至静态工况后的机油量进行修正。

表3回流修正系数

其中，如图2所示，可以看出超声波在机油测量管中的传播路径，故所述步骤S11可以具体包括：

发动机控制器根据下述公式计算获得机油测量管内的机油油位S：

S＝v*Δt/2

其中，S为当前测量的机油油位，v为超声波在液体介质的传播速度，Δt 为超声波在机油测量管内的传播时间。

其中，所述步骤S12具体包括：

发动机控制器根据测量到的当前机油油位以及转速信息，从所述测量参考参数表中检索获得当前机油油位所对应的当前基础机油量P

其中，所述步骤S13进一步包括：

步骤S130，识别当前车辆所处工况，获得当前车辆所处工况所对应的处理策略；

步骤S131，使用所述处理策略对当前基础机油量进行处理及修正，最终输出稳定的实际机油量信号，具体包括：

当前车辆所处工况为发动机静置工况时，此工况下信号要求实时性高，主要提供用户或维修人员在保养添加机油时进行实时显示。此工况下仅对当前基础机油量信号进行短时的滤波，所述滤波时间为10s；

当前车辆所处工况为发动机原地运行工况时，此工况下信号实时性低，由于发动机运行时机油吸入至油道导致油底壳内的油量减少且会产生波动，需要对当前基础机油量信号进行长时滤波及温度修正，其中，滤波方式按3600s内的有效采样信号进行均化处理，并按温度进行修正，具体地获得表2中相应的系数，并进行相乘处理；

当前车辆所处工况为车辆行驶工况时，车辆行驶时，由于纵向、横向加速度会使油底壳内机油剧烈波动，需对当前基础机油量信号进行长时滤波处理、温度修正及加速度修正，滤波方式按3600s内的有效采样信号进行均化处理及辅以温度系数修正，其中，信号有效性根据加速度阈值进行判定，当加速度超出规定值时应对此时的采样信号进行无效化；

当前车辆所处工况为发动机熄火工况时，由于部分机油还在油道内，故根据测量参考参数表对当前基础机油量进行回流修正，具体地是获得表3中的系数与现有的基础机油量相乘。

其中，所述步骤S14进一步包括：

发动机控制器获得所述实际机油量信号相对应的等级信号L

根据预设置的油量等级-回滞区间对照表对所述等级信号L

将所述等级信号L

如下表4，示出一种油量等级-回滞区间对照表；

可以对照图4中示出的回滞处理原理示意图一同理解。

其中，在一些实施例中，发动机控制器发给仪表的数据包括机油量等级信号以及机油异常警示信息。其中，机油量等级信号用于显示步骤S13获得的实际机油量信号，只不过是采用区间进行显示。具体地，在仪表上可以采用不同颜色的方块条进行时显示，例如等级信号为低时可以采用黄色方块条表示，等级信号为L1-L4时可以用绿色的方块条表示；等级信号为max时，则用红色的方块条表示。下表5示出了一种机油油量等级信号的数据结构示意。

表5机油油位(油量)等级信号

而机油异常警示信息用于提示油量低、油量高以及不可用等情形。下表6 示出了一种机油油量异常警示信息的数据结构示意。

表6机油油位(油量)异常警示信息

可以理解的是，在车辆点火开关打到ON，本发明的基于超声波检测机油油位的系统就开始通电工作，在刚开始时，发动机控制器可以将上一驾驶循环记忆的油量信号先发给仪表显示，同时识别当前车辆所处工况，根据工况采用不同的处理策略，获得实时的实际机油量信号，然后发给仪表显示。

进一步的，可以参照图5中示出的更详细的步骤对本发明进行理解。由于其中每一步骤均在前文有所涉及，故进行详细描述。

相应地，如图5所示，是本发明提供的一种基于超声波检测机油油位的系统的一个实施例的结构示意图，一并结合图6至9所示。在本实施例中，所述基于超声波检测机油油位的系统，其包括发动机控制器1，以及与所述发动机控制器1通信的电子机油传感器2、发动机转速传感器3、仪表4；其中，所述电机机油传感器2设置于机油测量管5底部，所述机油测量管5设置于机油箱6 里面；发动机控制器1和仪表4之间还设置有一网关7，发动机控制器1和网关 7之间通过PCAN总线相连接，网关7与仪表4之间通过BCAN总线相连接；

更进一步的，所述发动机控制器1进一步包括：

测量控制单元10，用于在汽车上电后，控制电子机油传感器2向机油测量管5内发送超声波并接收回波；

计算单元11，用于根据电子机油传感器2收发所述超声波的传播时间计算机油测量管5内的机油油位；

基础机油量确定单元12，用于根据当前测量的机油油位通过基础台架预标定的测量参考参数确定当前基础机油量；

修正处理单元13，用于识别出当前车辆所处工况，分别使用当前车辆所处工况所对应的处理策略对当前基础机油量进行处理及修正，最终输出稳定的实际机油量信号；

发送处理单元14，用于将所述实际机油量信号通过网关7发送至仪表4进行显示及提醒。

其中，进一步包括：

测量参考参数表获得单元15，用于通过台架标定及整车标定，确定各品类机油按最低油量P

其中，所述计算单元11具体地根据下述公式计算获得机油测量管内的机油油位：

S＝v*Δt/2

其中，S为当前测量的机油油位，v为超声波在液体介质的传播速度，Δt 为超声波在机油测量管内的传播时间。

其中，所述基础机油量确定单12元具体用于根据测量到的当前机油油位以及转速信息，从所述测量参考参数表中获得当前机油油位所对应的当前基础机油量P

其中，所述修正处理单元13进一步包括：

工况识别单元130，用于识别当前车辆所处工况，获得当前车辆所处工况所对应的处理策略；

修正子单元131，用于使用所述处理策略对当前基础机油量进行处理及修正，最终输出稳定的实际机油量信号；

其中，不同的工况所对应的处理策略具体包括：

当前车辆所处工况为发动机静置工况时，对当前基础机油量信号进行短时的滤波，所述滤波时间为10s；

当前车辆所处工况为发动机原地运行工况时，对当前基础机油量信号进行长时滤波及温度修正，其中，滤波方式按3600s内的有效采样信号进行均化处理，并按温度进行修正；

当前车辆所处工况为车辆行驶工况时，车辆行驶时，对当前基础机油量信号进行长时滤波处理、温度修正及加速度修正，滤波方式按3600s内的有效采样信号进行均化处理及辅以温度系数修正，其中，信号有效性根据加速度阈值进行判定，当加速度超出规定值时应对此时的采样信号进行无效化；

当前车辆所处工况为发动机熄火工况时，根据测量参考参数表对当前基础机油量进行回流修正。

其中，所述发送处理单元14进一步包括：

等级信号获得单元140，用于发动机控制器获得所述实际机油量信号相对应的等级信号L

回滞处理单元141，用于根据预设置的油量等级-回滞区间对照表对所述等级信号L

发送单元142，用于将所述等级信号L

更多的细节可以参考前述对图1至图5的描述，在此不进行赘述。

实施本发明的实施例，本发明具有如下的有益效果：

实施本发明，可以避免传统机械机油尺测量步骤繁琐复杂的缺点，能够在不同工况下准确反馈实际机油量，且可以将实时测量油量数据发送到仪表上显示；

实现本发明，可以实现在车辆静态工况下测量机油位置，并能够实时提供机油油位；通过不同工况下的数据处理策略，分别进行温度修正、回流修正、转速修正、车速修正，使得监测的机油位置与实际机油位置匹配，避免出现显示界面频繁波动的情况，使电子机油尺测量适用于全工况且提高测量精确性；

同时，汽车驾驶员可通过人机设备直观观察到机油量(机油位置)情况；并在出现机油消耗过多或管路出现泄漏等情形时，系统可准确识别并通过仪表提示用户，避免发动机或其他机械部件损坏。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。