CN100392225C - 用于监视传感器的方法和装置 - Google Patents

Abstract

介绍了一种监视传感器、特别是探测压力参数的传感器的装置及方法，该参数标志输入内燃机中的空气的压力。如果一个标志喷射燃料量的运行特性参数的变化没有引起传感器输出参数的相应变化，就识别到故障。

Description

用于监视传感器的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于监视传感器的一种方法和装置，特别是用于监视探测压力参数的传感器，所述压力参数标志输入内燃机中的空气的压力。

背景技术

从DE-4032451A1中已知一种用于监视传感器的装置及其方法，该传感器探测一压力参数，该压力参数相应于进入内燃机的空气压力。其中对各种不同的进气压力传感器的监视方法和装置进行了描述。进气压力传感器的输出信号与一个基准参数进行比较。一方面用第二个进气压力传感器的输出信号作为基准参数。在另一种方案中，在一定运行状态下，如在低负载和低转速时，进气压力传感器的输出信号与一个大气压力传感器进行比较。在固定的运行状态下，将测量值与一个从燃料量和发动机转速出发计算出的值进行比较。

这种方式的缺点是，要求配置另一个传感器或者这种监视只能在一定的运行状况下进行。如果这种运行状况只很少出现，则可能在长时间的运行过程中进气压力传感器失效。

发明内容

当代表喷射燃料量特征的一个运行特性参数的变化没有引起传感器输出参数的相应变化时，则识别出故障，通过此，可以实现可靠的识别，特别是在内燃机动态运行时也如此。可以使用不同的参数作为代表喷射燃料量特征的运行特性参数。这样，可以使用不同的瞬时参数，如所期望的扭矩，油量调整元件的控制信号或者内燃机控制器中的其它参数。特别有利的是，将本发明措施使用于探测输入到内燃机中的空气的压力的进气压力传感器上。但该措施也可应用于其它传感器中。

一定的故障、例如传感器结冰，只在一定运行状态下出现，因此，如果对传感器的监视根据一定运行状态的存在而进行，则是有利的。

传感器结冰只在一定的空气温度范围内出现。当一个标志空气温度的参数小于一个阈值时，进行这种监视。

只有存在一定的转速值和/或燃料量值时，该监视才能够是可靠的和/或精度高的。当一定的转速值和/或喷射燃料量值存在时，进行这种监视。

有利的是，在燃料量变化的符号变换之后，燃料量的变化与压力参数的变化相关联。

特别有利的是，在识别到故障时使用一个替代值。一个可以特别简单地计算出的替代值根据转速和喷射的燃料量得出。通过使用该替代值，在故障情况下内燃机也可以继续运行，其中，对内燃机的控制精度只受到不明显的影响。

附图说明

下面借助于在附图中描述的实施形式来解释本发明。

图1示出用于探测进气压力的系统的一个方框图，

图2详细描述了对进气压力的监视，

图3示出一个描述进气压力替代值的形成的方框图。

具体实施方式

下面以一个进气压力传感器为例对本发明进行说明。但本发明并不局限于这一种用途。本发明措施能够在各种传感器中使用，其中在这些传感器中一个运行特性参数的变化引起传感器输出信号的相应改变。本发明措施特别是能够用于探测空气量或与进气压力相关的参数或标志进气压力的参数的传感器上。该措施特别是能够使用在探测进气量的传感器中。

在附图1中用100标示出一个用于探测进气压力的传感器及其从属的模/数转换器。模/数转换器向特性曲线族110提供一个信号UP，该信号相应于进气压力。在此，该参数被转换为一个信号PR，该信号又被传送给一个滤波器120。滤波器120的输出信号P通过一个第一开关装置130到达一个控制器140，该控制器将该信号进一步处理，以便相应地控制内燃机或安置在内燃机上的执行器。

在第一开关装置130的第二个输入端上有一个模拟器135的信号PS。该模拟器135根据不同参数计算出一个模拟的进气压力PS。

第一开关装置130可被一个第一监视装置150控制。这意味着，在识别出故障时，第一监视装置将第一开关装置130转换到一个这样的位置上，使得模拟器135的输出信号PS到达控制装置140。第一监视装置150分析计算不同的传感器160的信号，这些信号例如标志喷射燃料量QK和/或内燃机转速N。此外，为了监视故障，优选分析计算特性曲线族110的输出信号PR。与此不同或者作为补充，也可以对滤波器120的输出信号P及传感器100的模/数转换器(A/D)的输出信号UP进行处理。

用虚线示出另一种方案。在这里，在第一开关装置130和控制装置140之间安置了一个第二开关装置170，它被一个第二监视装置180控制。在出现故障的情况下，第二监视装置180控制第二开关装置170，使得一个滞后装置175的输出信号PA到达控制装置140。滞后装置的作用是，在识别到失效时，保持最近被识别为无故障的那个值。

由一个A/D转换器提供的传感器输出信号被特性曲线族110转换为一个参数PR，它是压力。在第一监视装置和/或第二监视装置对不同信号进行分析计算后，识别出不同的故障。

通过相应控制第一开关装置130和/或第二开关装置170，可以在识别到故障的情况下将一个替代值PS或将一个先前已存储的值PA作为替代值用于通过控制装置140来控制内燃机。为此，滞后装置175存储最近被识别为无故障的值。在滞后装置175存储的该旧值PA就用来控制内燃机。

通过第一监视装置和/或第二监视装置能够识别不同的故障。这样，例如可以在信号UP或信号PR的最小和/或最大值上规定信号范围检查(Signal-Range-Check)。此外，可以在一定运行条件下借助另一个传感器如大气压力传感器进行合理性检查。

此外，根据本发明能够这样设置，使得借助喷射量和/或对进气压力有明显影响的其它运行特性参数进行合理性检查。这种合理性检查优选这样进行，使得当一个运行特性参数的变化没有引起传感器输出参数的相应变化时就识别到故障。

优选用一个标志喷射燃料量的参数作为运行特性参数。为此，可以使用需喷射燃料量的额定值和/或一个用于控制确定燃料量的执行元件的调整参数。例如，电磁阀或压电执行元件的操作时间适合用于此。在图2中较详细地描述了这种监视。

如果识别到一个相应的故障，则第一转换开关130换接到模拟的替代信号PS上。这就意味着，传感器的功能能力被监视并且在出现失效时使用替代信号PS。为了求出替代信号，使用标志内燃机运行状态的参数。这样形成的值额外通过一个具有滞后部件的滤波器进行滤波。在图3中较详细地描述了该替代值的形成。

在图2中较详细地举例描述了第一监视装置150。在一定运行状态下会出现这种情况，即尽管实际进气压力发生了变化，但进气压力值UP仍保持不变。这类故障现象也称之为传感器的结冰或冻结。为了识别该类故障，进行图2中所描述的故障监视。

按照本发明，这种监视只在一定运行状态下进行。如果存在一种这样的运行状态，即进气温度处于一个阈值TLS以下并且转速和喷射的燃料量处于一定的值域内，则在符号变换之后，在喷射的燃料量变化时将当前实际的燃料量和当前实际的进气压力作为旧值QKA以及PA存储起来。同时，一个计数器起动。在经过一个等待时间后就形成喷射量的旧存储值QKA与此时的当前值QK之间的差QKD。相应地，压力的变化PD也在这一等待时间内确定。

如果两个燃料喷射量值之间的差值大于一个阈值QKDS，则进气压力的变化量也必须大于一个阈值PDS。如果不是这样，则识别为一个故障。

在图2中举例示出这类监视装置的一种实施形式。一个温度传感器160c的输出信号TL被输送给一个第一比较器200，该温度传感器提供一个相当于进气温度的信号。此外，由一个阈值给定装置205传送给该比较器200一个阈值TLS。该比较器200对“与”元件210提供一个相应的信号。一个特性曲线族220的输出信号传送给一个第二比较器230，在特性曲线族220的输入端上作用一个转速传感器160a的转速信号N。此外，特性曲线族220处理一个参数QK，该参数标志喷射的燃料量并且优选由一个燃料量控制装置160b提供。此外，由一个阈值给定装置235传送给比较器230一个阈值BPS。该比较器230同样为“与”元件210提供一个相应的信号。

此外，参数QK到达一个符号识别装置250和一个滤波器260。符号识别装置250的输出信号被提供给一个计数器270以及一个第一存储器262和一个第二存储器265。

滤波器260的输出信号一方面带着一个正号直接到达一个连接点285，另一方面，通过第一存储器262带着一个负号到达连接点285的第二个输入端。连接点285对一个开关装置275提供一个参数QKD。开关装置275的输出信号QKD到达一个第三比较器280，在该比较器280的第二个输入端上作用一个阈值给定装置285的输出信号QKDS。比较器280的输出信号同样提供给分析处理装置240。

滤波器120的输出信号P一方面带着正号直接到达一个连接点287，另一方面，通过第二存储器265带着负号到达该连接点287的第二个输入端。连接点287对一个开关装置276提供一个参数PD。开关装置276的输出信号PD到达一个第四比较器290，一个阈值给定装置295的输出信号PDS作用在该比较器290的第二个输入端上。比较器290的输出信号同样被提供给分析处理装置240。

第一比较器200将测得的进气温度TL与阈值TLS进行比较。如果测得的进气温度TL小于阈值TLS，则有一个相应的信号到达“与”元件210。特性曲线族220至少根据转速和/或喷射燃料量形成一个特征值，该特征值标志了内燃机的运行状态。该特征值在比较器230中与阈值BTS进行比较。如果该运行状态特征值大于阈值BPS，则一个相应的信号到达“与”元件210。如果这两个条件均满足，也就是说，进气温度小于阈值TLS并且存在一定的运行状态，则可以进行监视。

该逻辑单元由比较器200和230、阈值给定装置205和235、特性曲线族220和“与”元件组成，它使得对传感器信号的监视依赖于所存在的一定运行状态而进行。只有当进气温度小于阈值并且存在转速和/或喷射燃料量的一定值时才进行这种监视。

由符号识别装置250检查是否存在燃料量变化的符号改变，这意味着，检查喷射燃料量的时间导数是否存在过零。如果是，则在存储器262中将当前的喷射燃料量值作为旧值QKA存储起来。相应地，在第二存储器265中将当前的压力值作为旧值PA存储起来。在此特别有利的是，喷射的燃料量在存储之前借助于滤波器260经过滤波。

随着识别到符号变换的同时，计数器270被激活。以燃料量的当前值QK和旧值QKA为前提，在连接点285中形成一个差值QKD，其反映出从最近一次符号变换时起燃料量的变化。相应地，在连接点287中形成一个相应的压力差值PD，其标志了从最近一次符号变换时起进气压力的变化。

如果计数器已停止，也就是说，已满足了从最近一次符号变换时起的一定等待时间，则由比较器280将差值信号QKD与一个阈值QKDS进行比较。相应地，在连接点290中将压力差值PD与一个相应的阈值PDS进行比较。如果燃料量差值QKD和压力差值PD这两个值分别大于阈值，则该装置不识别为故障。如果只有燃料量差值QKD大于阈值而压力差值PD小于阈值PDS，则该装置识别为故障。在这种情况下，由监视装置150、也就是说由分析处理装置240给定一个相应的信号用于控制转换开关130。

这里所描述的装置涉及一种实施形式。其它的实施形式也是可能的，这样，这种监视也可以借助于其它的程序步骤来进行。重要的是，如果运行特性参数、例如喷射燃料量的变化没有引起进气压力的相应变化，则识别到故障。如果在燃料量的变化发生符号变换之后，燃料量的变化与压力参数的变化相关联，则不存在故障。

也可以使用其它的参数来代替燃料量，这些参数能够标志喷射的燃料量，也就是说，它们取决于燃料量或根据燃料量决定。这样，例如可以使用负荷参数、扭矩参数和/或燃料量调整器的控制参数。

在图3中较详细地描述了模拟器135。已在图1中描述过的元件用相同的符号表示。转速传感器160a的信号N和与喷射燃料量有关的信号QK到达一个特性曲线族300，该特性曲线族300的输出参数通过一个滤波器310到达开关装置130。转速N通过一个特性曲线族320和一个连接点330同样到达滤波器310。在连接点330的第二个输入端上作用了一个符号推算装置340的输出信号。

在特性曲线族300中，根据内燃机运行状态存储了进气压力的一个值P。所存储的该值相当于静态时的进气压力。为了能够顾及动态情况，安置了滤波装置310。该滤波装置310优选作为PT1滤波器构成，并在运行状态变化时跟随形成压力的时间变化曲线。特别有利的是，该滤波器的传输特性可取决于内燃机运行状态而改变。为此特别设置了特性曲线族320，在其中至少与转速N相关地存储了一个参数，通过权衡(wichtet)滤波器的时间常数，该参数决定滤波器310的传输特性。

此外，传输特性由符号推算装置决定，该符号推算装置根据压力变化的符号给定一个校正参数用以校正特性曲线族320的输出信号。符号推算装置推断压力是升高还是降低。作为符号推算装置的输入参数优选使用特性曲线族300的输出信号。特别有利的是，设置两个特性曲线族320，其中，取决于压力是升高还是降低而使用其中一个特性曲线族或使用另一个特性曲线族。

Claims (11)

1.用于监视传感器的方法，其特征在于，如果一个标志喷射燃料量的运行特性参数的变化没有引起传感器输出参数的相应变化，则识别到故障。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，对传感器的监视在存在确定的运行状态时进行。

3.按前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，如果一个标志空气温度的参数小于一个阈值，则进行这种监视。

4.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果存在确定的转速值和/或喷射燃料量值，则进行这种监视。

5.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，如果在燃料量变化的符号变换之后，燃料量的变化与压力参数的变化相关联，则不存在故障。

6.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在燃料量变化的符号变换之后的一个时间段，将当前的燃料量值与符号变换时的燃料量值进行比较。

7.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在识别出故障时使用一个替代值来替代传感器的输出参数的值。

8.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据转速和/或所喷射的燃料量来决定一个用于替代传感器输出参数的值的替代值。

9.按权利要求1所述的方法，其特征在于，该传感器是探测压力参数的传感器，该压力参数标志输入内燃机的空气的压力。

10.用于监视传感器的装置，其特征在于，该装置包括：一个用于求得运行特性参数变化的装置(280)，该运行特性参数标志喷射燃料量；一个用于求得传感器的输出参数变化的装置(290)和一个分析处理装置(240)，其中，该分析处理装置(240)与该用于求得运行特性参数变化的装置(280)及与该用于求得传感器输出参数变化的装置(290)相连接，其中，如果标志喷射燃料量的运行特性参数的变化没有引起传感器输出参数的相应变化，所述分析处理装置(240)识别到故障。

11.按权利要求10所述的装置，其特征在于，该传感器是探测标志输入内燃机的空气的压力的压力参数的传感器。

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