一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置
技术领域
本实用新型属于汽车测试技术领域，尤其是涉及一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置。
背景技术
发动机机油压力温度传感器广泛应用于汽车领域，其作用是实时检测发动机的机油压力和机油温度，以保证发动机正常工作。一旦机油压力过低，发动机就会因为缺少机油润滑而造成强烈的摩擦，这样就会导致发动机严重磨损以及发热，进而可能会损坏发动机，机油压力温度传感器利用压力及热敏电阻温度传感技术输出电信号，信号被汽车电控单元采集从而实现测量机油压力和机油温度的功能。作为电子元件，机油压力温度传感器故障类型主要表现为信号不连续、缺失、灵敏度下降和不能准确反映实际参数值等，导致ECU控制发动机进入跛行回家状态，降低发动机转速和限制发动机输出功率等，并可能使其熄火进行自我保护。
因此，汽车电控单元中的车载诊断系统可以实时检测发动机机油压力温度传感器的工作状态和性能，及时发现发动机机油压力温度传感器存在的故障。例如：如果机油压力或机油温度超出或低于规定的数值范围时，车载诊断系统就确认该信号出现故障，发出报警信号，并点亮驾驶室仪表盘上的故障灯，从而提醒驾驶员注意检查发动机状态，并在系统中生成相应的故障码以供修理人员调取使用。
依据GB18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》的要求，车辆生产企业需要在车辆上安装车载诊断系统，以监测机动车实际运行中的排放，并且要求对安装车载诊断系统的量产车辆进行PVE测试，主要是对汽车电控单元的OBD故障码进行测试与验证。
在现有技术条件下，发动机机油压力温度传感器输出的是脉冲宽度调制PWM信号，汽车电控单元接收PWM信号，同时车载诊断系统对PWM信号进行监测，并生成相应的OBD故障码。目前市场上缺少发动机机油压力温度传感器故障模拟装置，常规的信号发生器不具备所需的PWM信号生成功能，并且设备价格昂贵，使用复杂，不能满足涉及发动机机油压力温度传感器故障的相关PVE测试试验。
发明内容
有鉴于此，本实用新型旨在提出一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置，配合使用信号设定模块、处理器模块及信号模式控制模块，能够实现模拟发动机机油压力温度传感器PWM信号，可以分别设置传感器状态信号、机油温度信号及机油压力信号三部份，具有传感器PWM信号模拟准确，使用便捷以及性能可靠的特点。
为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：
一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置，包括电源模块、信号设定模块、处理器模块及信号模式控制模块；
电源模块对处理器模块供电，信号设定模块分别输出用于设置传感器状态信号的电压信号、用于设置机油温度信号的电压信号以及用于设置机油压力信号的电压信号到处理器模块的模拟量输入端，处理器模块根据输入的三个电压信号，输出PWM信号到信号模式控制模块的模拟输入端，发动机机油压力温度传感器的PWM信号通过信号输入接口输入到信号模式控制模块的实际输入端；信号模式控制模块选择模拟的PWM信号或实际的PWM信号通过信号输出接口输出到汽车电控单元。
进一步的，电源模块XL6019可调升压电源模块；处理器模块是ATmega328P单片机；XL6019可调升压电源模块输入9-36V直流电源，XL6019可调升压电源模块的GND管脚及12V输出管脚分别对应连接ATmega328P单片机的GND管脚及VIN管脚。
进一步的，信号设定模块包括：用于设置传感器状态信号的四档位旋转式波段开关、用于设置机油温度信号的10kΩ可调旋转式电位器及用于设置机油压力信号的10kΩ可调旋转式电位器；四档位旋转式波段开关分别对应于ATmega328P单片机的地线GND管脚及电源5V管脚连接；四档位旋转式波段开关的触点分别对应与ATmega328P单片机的ADC0/A0管脚、ADC1/A1管脚、ADC2/A2管脚及ADC3/A3管脚连接；两个10kΩ可调旋转式电位器均对应连接ATmega328P单片机的地线GND管脚及电源5V管脚；两个10kΩ可调旋转式电位器的输出端分别连接ATmega328P单片机的ADC4/A4管脚及ADC5/A5管脚。
进一步的，信号模式控制模块包括：两档拨动开关；ATmega328P单片机的PWM/3管脚与两档拨动开关的模拟输入端连接，发动机机油压力温度传感器的PWM信号通过信号输入接口连接到两档拨动开关的实际输入端，两档拨动开关的输出端通过信号输出接口连接汽车电控单元。
进一步的，ATmega328P单片机的GND管脚、5V管脚、RX/0管脚及TX/1管脚分别对应连接2.4寸TFT LCD串口液晶屏的GND管脚、VCC管脚、TX管脚及RX管脚。
相对于现有技术，本实用新型一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置，具有以下优势：
本实用新型一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置，配合使用信号设定模块、处理器模块及信号模式控制模块，能够实现模拟发动机机油压力温度传感器PWM信号，可以分别设置传感器状态信号、机油温度信号及机油压力信号三部份，具有传感器PWM信号模拟准确，使用便捷以及性能可靠的特点。
附图说明
构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
在附图中：
图1为本实用新型实施例一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置原理示意图；
图2为本实用新型实施例一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置电路示意图；
图3为本实用新型实施例一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置PWM信号组成示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
如图1-2所示，一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置，包括电源模块、信号设定模块、处理器模块及信号模式控制模块；
电源模块对处理器模块供电，信号设定模块分别输出用于设置传感器状态信号的电压信号、用于设置机油温度信号的电压信号以及用于设置机油压力信号的电压信号到处理器模块的模拟量输入端，处理器模块根据输入的三个电压信号，输出PWM信号到信号模式控制模块的模拟输入端，发动机机油压力温度传感器的PWM信号通过信号输入接口输入到信号模式控制模块的实际输入端；信号模式控制模块选择模拟的PWM信号或实际的PWM信号通过信号输出接口输出到汽车电控单元。
如图1-2所示，电源模块是XL6019可调升压电源模块；处理器模块是ATmega328P单片机；XL6019可调升压电源模块输入9-36V直流电源，XL6019可调升压电源模块的GND管脚及12V输出管脚分别对应连接ATmega328P单片机的GND管脚及VIN管脚。
如图1-2所示，信号设定模块包括：用于设置传感器状态信号的四档位旋转式波段开关、用于设置机油温度信号的10kΩ可调旋转式电位器及用于设置机油压力信号的10kΩ可调旋转式电位器；四档位旋转式波段开关分别对应于ATmega328P单片机的地线GND管脚及电源5V管脚连接；四档位旋转式波段开关的触点分别对应与ATmega328P单片机的ADC0/A0管脚、ADC1/A1管脚、ADC2/A2管脚及ADC3/A3管脚连接；两个10kΩ可调旋转式电位器均对应连接ATmega328P单片机的地线GND管脚及电源5V管脚；两个10kΩ可调旋转式电位器的输出端分别连接ATmega328P单片机的ADC4/A4管脚及ADC5/A5管脚。
如图1-2所示，信号模式控制模块包括：两档拨动开关；ATmega328P单片机的PWM/3管脚与两档拨动开关的模拟输入端连接，发动机机油压力温度传感器的PWM信号通过信号输入接口连接到两档拨动开关的实际输入端，两档拨动开关的输出端通过信号输出接口连接汽车电控单元。
如图2所示，ATmega328P单片机的GND管脚、5V管脚、RX/0管脚及TX/1管脚分别对应连接2.4寸TFT LCD串口液晶屏的GND管脚、VCC管脚、TX管脚及RX管脚。
2.4寸TFT LCD串口液晶屏可以即时显示传感器状态信号设定值情况、机油温度信号设定值情况以及机油压力信号设定值情况。
如图3所示，机油压力温度传感器信号PWM波形包括三部份组成，分别是：S1传感器状态信号高电平持续时间；T1机油温度信号高电平持续时间；T2机油压力信号高电平持续时间；
如图1-3所示，在本实用新型的实际应用中，首先操作人员使用四档位旋转式波段开关，设置传感器状态信号，包括传感器同步和诊断正常、机油压力测量故障、机油温度测量故障及传感器硬件故障四种情况；ATmega328P单片机根据输入模拟量通道电压的情况，对应设置上述四种情况不同的S1传感器状态信号高电平持续时间；进一步，操作人员使用对应的10kΩ可调旋转式电位器设置T1机油温度信号高电平持续时间，ATmega328P单片机根据输入模拟量通道电压的情况，对应设置相应的T1机油温度信号高电平持续时间；进一步，操作人员使用对应的10kΩ可调旋转式电位器设置T2机油压力信号高电平持续时间，ATmega328P单片机根据输入模拟量通道电压的情况，对应设置T2机油压力信号高电平持续时间；ATmega328P单片机根据上述设置的S1传感器状态信号高电平持续时间、T1机油温度信号高电平持续时间及T2机油压力信号高电平持续时间，输出相应的机油压力温度传感器模拟PWM信号。
输入模拟量通道电压与信号高电平持续时间的对应关系,根据两者的变化范围进行对应关联，属于本领域技术人员的公知常识。
在本实用新型所公开的一种发动机机油压力温度传感器信号模拟装置的一个具体实施例如下：
在一辆运动型SUV汽车上进行实际应用。该汽车为紧凑型SUV，车身结构为5门5座SUV，燃料为95号汽油，发动机排量为2.0L，进气形式为涡轮增压，配气机构为双顶置式凸轮轴及双气门正时调整机构，供油方式为燃油缸内直喷，变速箱为7挡双离合变速箱，最高车速为205km/h，最大功率为140kW，最大功率转速为4700r/min，最大扭矩为300N·m，最大扭矩转速为1400-4000r/min。
首先使汽车停车8小时以上，保证汽车处于冷车状态。其次，汽车钥匙不上电的情况下，断开发动机机油压力温度传感器与汽车电控单元的连接线束，接入本实用新型公开的的发动机机油压力温度传感器信号模拟装置，最后在汽车OBD接口连接德国RA咨询有限责任公司的OBD扫描工具Silver Scan-Tool，用于检测汽车故障码。
通过信号设定模块，设定传感器状态为同步和诊断信号正常、机油温度信号数值为70℃、机油压力信号数值为150kPa，将信号模式控制模块调节至模拟模式，处理器模块发出发动机机油压力温度传感器模拟信号PWM波形：传感器状态信号高电平持续时间S1为0.256ms、机油温度信号高电平持续时间T1为2.122ms、机油压力信号高电平持续时间T2为0.549ms。
启动汽车发动机后处于怠速状态，约30秒后OBD扫描工具Silver Scan-Tool检测出故障码P0196，表示冷启动时怠速状态下机油温度高于上限故障，本实用新型公开的发动机机油压力温度传感器信号模拟装置具备良好的实际应用效果。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
