一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统

1.本发明属于汽车雨水排水装置领域，涉及一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统。


背景技术：

2.随着经济发展，汽车如今已是许多家庭的普通家用产品，人们在享受车辆带来便利的同时，有时也被各类车辆故障困扰，例如汽车雨水排水机构的故障，便是一种较常见汽车故障。
3.下雨天，汽车不会漏雨积水，并非其密闭性良好，主要因为车身设置了合理的雨水排水机构，包括雨水导流槽、雨水排水管、排水孔，部分汽车排水机构还与车身框架一体成型。所述汽车雨水排水机构的故障，主要包括变形、连接脱落、管道破裂、堵塞。例如在钣金修复过程，操作不当可致雨水排水管受损或脱落；长期使用后，排水管也会发生堵塞而造成车内积水。
4.因此，汽车雨水排水机构一旦故障，短期易会导致车内积水、异味和发霉，长期漏雨则会加速车身腐蚀，进而影响行车安全。针对这一技术缺陷，一些技术方案对现有汽车排水机构，进行了优化设计，提高了排水性能。但是，在现有技术中，仍然缺乏主动监测汽车排水机构效能的手段，用户往往是通过车内积水的现象，才发现汽车排水机构的故障。
5.旨在改进上述现有技术的缺陷，本发明提出一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其包含雨量测量、雨水排水、数据处理、故障处理及车姿传感共6个子系统，在选定的车姿范围内，通过实时监测特定雨水排水管的实测流量，将该实测流量与该排水管在相同雨量下的设计流量比较，判断该排水管通流效能相对于出厂状态的下降程度；如特定排水管的通流效能下降超过阈值，就判定该条排水管故障，触发故障警报装置或自动排除故障装置。
6.本发明的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，可以帮助用户实时掌握汽车雨水排水机构的通流效能，基于汽车雨水排水机构效能的自动监测，实现了汽车雨水排水系统的排水故障诊断、提示与故障排除的自动化技术。


技术实现要素：

7.本发明属于汽车雨水排水装置领域，涉及一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统。
8.现有技术中，汽车雨水排水机构缺乏效能监测手段，故障发现不及时。旨在改进这一现有技术缺陷，本发明提出一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其特征在于：其结构包括雨量测量子系统、雨水排水子系统、数据处理子系统、故障处理子系统、车姿传感子系统；所述雨量测量子系统，获取表征其检测区域内降水量大小的信号qy，并将qy传送到数据处理子系统；所述雨水排水子系统，由独立的m条排水管组成，所述m条排水管中有n条排水管上设有流量计，所述m和n满足m≥1且1≤n≤m；所述设有流量计的n条排水管之中，第
i条排水管的流量计获取瞬时流量qi，并将qi传送数据处理子系统，所述i为序号满足1≤i≤n；所述数据处理子系统，其存储有n个函数fi(qy)，fi(qy)表示在出厂状态、空载和水平车姿的条件下，在雨量测量子系统测得信号qy的同一时刻，所述第i条排水管排水流量的设计值；所述车姿传感子系统，用于感测判断汽车姿态；所述故障处理子系统，至少包含故障警报装置和自动排除故障装置的一种。
9.所述一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其为实施了如下的故障检测方法的设备：所述数据处理子系统，根据车姿传感子系统的感测信号判断，当汽车姿态近似水平时，比较实测信号qy同时刻的qi与设计值fi(qy)，若在时长δti的时间段内，持续有1-qi/fi(qy)＞δqi，则数据处理子系统判定所述第i条排水管的通流效能异常，并控制所述故障处理子系统开始工作，使其发出故障提示或启动自动排除故障装置；所述水平车姿，定义为各轮胎的最下边缘所共有的外切平面为一水平面的汽车姿态；所述汽车姿态近似水平，指对于所述车姿传感子系统所含独立的车姿传感器而言，各传感器坐标系的各坐标轴，相对于水平车姿时的偏转角度均小于一个预设阈值；所述δti和δqi，均为预设阈值。
10.进一步地，优选的所述的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其特征在于：所述雨量测量子系统包含的雨量传感器，为流量式雨量传感器、静电式雨量传感器、压电式雨量传感器、光学雨量传感器的一种。
11.进一步地，优选的所述的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其特征在于：所述雨量传感器为光学雨量传感器，安装位置在汽车前挡风玻璃内侧；所述车姿传感子系统，其所含的车姿传感器为电子陀螺仪。
12.进一步地，优选的所述的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其特征在于：所述设有流量计的n条排水管，其中第i条排水管，其流量计安装位置与其出口间的管长小于0.3li；所述度li为第i条排水管长度。
13.进一步地，优选的所述的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其特征在于：其还包括雨刷器；所述数据处理子系统，根据雨量传感子系统实测信号qy，调控所述雨刷器雨刷臂的运行速度；所述的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，为雨刷与雨水排水总成系统。
14.进一步地，优选的所述的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其特征在于：所述自动排除故障装置，通过三通接头安装连接于所述设有流量计的n条排水管之中；对于任一所述的第i条排水管，当所述数据处理子系统判定其通流效能异常，其连接的自动排除故障装置启动，自动排除故障通过所述三通接头向该排水管内释放具有一定压力的流体介质，对该排水管进行疏通；自动排除故障装置启动后，如所述1-qi/fi(qy)＜δq
iend
则判定疏通成功，自动排除故障装置关闭，δq
iend
为预设阈值；如1-qi/fi(qy)≥δq
iend
，但是自动排除故障装置工作超过连续运行时长的预设阈值，则判定疏通无效，自动排除故障装置关闭并发送自动排除故障失败提示，提醒人工检修。
15.进一步地，优选的所述fi(qy)的确定方法如下：将所述雨量测量子系统的量程划分为x段雨量分段，x为大于4的一个整数，其中任一段的fi(qy)视为常数；所述任一段的fi(qy)其取值方法如下，在该雨量分段中选定一个值q
yx
，在出厂状态、空载和水平车姿的条件下，实测qy等于所述q
yx
时，同时刻所述第i条排水管排水流量的测量值，即该分段中的函数fi(qy)取值。
16.进一步地，优选的所述fi(qy)的确定方法如下：从所述雨量测量子系统的量程范围内，选取a个离散雨量值q
yj
，其中j为序号满足1≤j≤a；在出厂状态、空载和水平车姿的条件下，逐一测试所述q
yj
，确定实测qy等于所述q
yj
的同时刻所述第i条排水管排水流量的测量值q
ij
，获得a个离散坐标点(q
yj
，q
ij
)，根据所述a个离散坐标点(q
yj
，q
ij
)，使用现有数值方法确定1个拟合函数，作为雨量测量子系统的量程范围内的函数fi(qy)。
17.综上所述，本发明一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，可帮助用户实时掌握汽车雨水排水机构的通流效能，实现了汽车雨水排水机构排水效能自动监测技术，以及基于自动监测的自动故障诊断、警报与排除技术，本发明技术方案可有效提高汽车雨水排水系统可靠性。
附图说明
18.图1为本发明一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统的实施例1的结构示意框图。
19.图2为本发明汽车雨水排水系统的故障监测方法的一种流程图。
具体实施方式
20.下面将结合附图对本发明作进一步详述：
21.本发明公开一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，旨在改进现有技术不能主动监测汽车雨水排水机构效能的缺陷。
22.图1为本发明一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统的实施例1的结构示意框图。图1中，实施例1的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，其结构包括雨量测量子系统、雨水排水子系统、数据处理子系统、故障处理子系统、车姿传感子系统。
23.本发明实施例1中，所述雨量测量子系统，获取表征其检测区域内降水量大小的信号qy，并将qy传送到数据处理子系统；进一步地，优选的所述雨量测量子系统包含的雨量传感器的类型，为流量式雨量传感器、静电式雨量传感器、压电式雨量传感器、光学雨量传感器的一种；进一步地，优选的雨量传感器为光学雨量传感器，安装位置在汽车前挡风玻璃内侧；进一步地，在实施例1基础上的一种优选实施方式，其还包括雨刷器；所述数据处理子系统，根据雨量传感子系统实测信号qy，调控所述雨刷器的运行速度；该优选实施方式的一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，为一种汽车雨刷与雨水排水的自动化总成系统。
24.本发明实施例1中，所述雨水排水子系统，由独立的m条排水管组成，所述m条排水管中有n条排水管上设有流量计，所述m和n满足m≥1且1≤n≤m；所述设有流量计的n条排水管之中，第i条排水管的流量计获取瞬时流量qi，并将qi传送数据处理子系统，所述i为序号满足1≤i≤n；进一步地，优选的所述雨水排水子系统，包含设有流量计的n条排水管，其中第i条排水管，其出口到其流量计安装位置之间的管长小于0.3li；所述度li为第i条排水管长度。
25.本发明实施例1中，所述数据处理子系统，是实施例1专用数据处理器；在其他实施
方案中，所述数据处理子系统，也可是与其他车载设备共用的车载数据处理器；所述数据处理子系统，其存储有n个函数fi(qy)，fi(qy)的函数值表示某一确定的汽车姿态下，在雨量测量子系统测得信号qy的同一时刻，所述第i条排水管排水流量的设计值；将确定fi(qy)时的汽车姿态称为标准车姿。
26.本发明实施例1中，所述的车姿传感子系统，其包含至少1个车姿传感器，其所含各车姿传感器共同用于感测汽车姿态，仅当实测车姿与所述标准车姿的偏离度小于预设阈值，才会开启所述汽车雨水排水系统的故障监测功能；进一步地，优选的所述车姿传感子系统，其所含的车姿传感器为电子陀螺仪；进一步地，优选的所述车姿传感器的安装位置，为车轮轮毂轴承单元的所在位置。
27.本发明实施例1中，所述的故障处理子系统，由所述数据处理子系统控制启闭；所述故障监测功能开启时，对于任一条设有流量计的所述排水管的实测流量qi，其同时刻的信号qy对应的设计值fi(qy)，若实测流量qi与设计值fi(qy)的偏离度超过预设阈值，所述故障处理子系统触发；所述故障处理子系统，包含故障警报装置和自动排除故障装置；进一步地，优选的所述自动排除故障装置，其特征在于：通过三通接头安装连接于所述设有流量计的n条排水管之中；对于任一所述的第i条排水管，当所述数据处理子系统判定其通流效能异常，其连接的自动排除故障装置启动，自动排除故障通过所述三通接头向该排水管内释放具有一定压力的流体介质，对该排水管进行疏通；自动排除故障装置启动后，如所述1-qi/fi(qy)＜δq
iend
则判定疏通成功，自动排除故障装置关闭，δq
iend
为预设阈值；如1-qi/fi(qy)≥δq
iend
，但是自动排除故障装置工作超过连续运行时长的预设阈值，则判定疏通无效，自动排除故障装置关闭，并发送自动排除故障失败的提示信号，提醒人工检修。
28.图2为本发明汽车雨水排水系统的故障监测方法的一种流程图，图2所示的故障检测方法，也是在实施例1系统中实施的故障检测方法的优选方法，其特征在于：首先，所述数据处理子系统，根据车姿传感子系统的感测信号判断，当汽车姿态近似水平时，，开启所述的汽车雨水排水系统的故障监测功能；然后，汽车雨水排水系统的故障监测功能开启时，实时比较实测信号qy同时刻的qi与设计值fi(qy)，若有1-qi/fi(qy)＞δqi，则数据处理子系统判定所述第i条排水管的通流效能异常；最后，数据处理子系统控制所述故障处理子系统开始工作，使其发出故障提示或启动自动排除故障装置；所述水平车姿，定义为各轮胎的最下边缘所共有的外切平面为一水平面的汽车姿态；所述汽车姿态近似水平，指对于所述车姿传感子系统所含独立的车姿传感器而言，各传感器坐标系的各坐标轴，相对于水平车姿时的偏转角度均小于一个预设阈值；所述δqi，为第i条排水管流量的实测值与设计值的偏离度的预设阈值。
29.进一步地，基于图2中故障检测方法的改进，其特征在于：所述数据处理子系统，根据车姿传感子系统的感测信号判断，当汽车姿态近似水平时，比较实测信号qy同时刻的qi与设计值fi(qy)，如果持续监测到1-qi/fi(qy)＞δqi，且持续时长达到预设阈值δti，则数据处理子系统判定所述第i条排水管的通流效能异常。
30.综上所述，本发明一种具有故障监测功能的汽车雨水排水系统，可帮助用户实时掌握汽车雨水排水机构的通流效能，实现了汽车雨水排水机构排水效能自动监测技术，以及基于自动监测的自动故障诊断、警报与排除技术，本发明技术方案可有效提高汽车雨水
排水系统可靠性。
31.以上所述仅为本发明的有限数量的实施例，实施例及优选方案的描述，仅旨在展示本发明的发明思想，不应视为对权利要求范围或含义的限制。
32.本发明所要求的保护范围，由所附权利要求书及其等同物界定。在本技术书内容基础上，所作的等同变化，均应无条件地落入本发明的保护范围。