CN101240725A - 自适应油压故障检测 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机中的监控润滑油的油压的方法包括根据发动机运行条件确定期望油压值并且根据油压传感器产生的信号监控实际油压值。计算期望油压值与实际油压值之间的差值并且将其与阀差值进行比较。当差值大于阀差值时，产生诊断故障码。

Description

自适应油压故障检测

技术领域

本发明涉及内燃机，尤其涉及自适应检测内燃机内油压故障的方法和系统。

背景技术

本节的陈述只是提供与本发明相关的背景信息并且不构成现有技术。

内燃机引起空气和燃料混合物的燃烧以产生驱动转矩。更具体地，空气经过节气门吸入发动机中并且分配到各个气缸中。空气与燃料混合并且空气和燃料混合物在气缸内燃烧以往复驱动活塞，活塞旋转驱动曲轴。除了往复驱动的活塞之外，发动机中还有多个移动部件来实现和调节燃烧过程，包括但不限于进气门和排气门机构。

为了确保内部部件的正确运行和降低的磨损，润滑油在发动机中循环。更具体地，油泵从油盘泵出润滑油通过发动机。当润滑油循环通过发动机之后，它就收集入油盘中。也设有滤油器从而在润滑油在发动机中循环之前对其进行过滤。

油压通常受到监控以确保它处于适当的运行范围。更具体地，通常设有油压传感器并且其响应于油压。过高或过低的油压会损害发动机部件并且是由老化润滑油、润滑油粘度的变化、使用不适当的滤油器、低油位、机械硬件故障等原因引起的。

发明内容

本发明提供一种用于内燃机中监控润滑油的油压的方法。该方法包括根据发动机运行条件确定期望油压值并且根据油压传感器产生的信号监控实际油压值。计算期望油压值与实际油压值之间的差值并且将其与阀差值进行比较。当差值大于阀差值时，产生诊断故障码。

在其它特征中，该方法还包括根据差值与发动机参数中的至少一个修整期望油压值。该方法的参数包括里程数、发动机负荷、燃烧事件的累计数、发动机起动的累计数、时间和受监控温度循环中的至少一个。

在其它特征中，从查询表确定期望油压值。存储在查询表中的期望油压值是可选择性修整的。

在另一个特征中，该方法还包括确定是否发生了润滑油的更换，并且如果没有发生润滑油的更换就根据差值修整期望油压值。

在另一特征中，该方法还包括确定发动机已运行的里程数是否大于阀里程数，并且如果里程数小于预定值就根据差值修整期望油压值。

还在又一个特征中，该方法还包括确定发动机转速是否稳定。只在发动机转速稳定时才确定期望油压值。

还在另一个特征中，发动机运行条件包括发动机转速和发动机温度。

从本文提供的描述可以明显看出适用的更多领域。应当明白，描述和特定例子只起说明的作用而不意图限制本发明的范围。

附图说明

本文描述的附图只起说明的作用而不意图限制本发明的范围。

图1是典型内燃机的原理框图；

图2示出由本发明的自适应油压故障检测控制实现的典型查询表的一部分；

图3是流程图，示出自适应油压故障检测控制执行的典型步骤；和

图4是执行自适应油压故障检测控制的典型模块的原理框图。

具体实施方式

下列描述实际上只是举例说明性的并且决不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，附图中用相同的附图标记表示相同的部件。本文所用的术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或固件程序的处理器(共享的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路、或其它的提供所述功能的适当部件。

现在参照图1，示出了典型发动机系统10。该典型发动机系统10包括发动机12、进气歧管14和排气岐管16。空气经过节气门18被吸入进气歧管14并且分配给气缸20。空气与燃料混合并且空气/燃料混合物在气缸20内燃烧以往复驱动活塞(未示出)，活塞可旋转驱动曲轴22。尽管只示出两个气缸20，但可以预见发动机系统10可以具有更多或更少气缸20。

控制模块30监控发动机的各种运行参数。例如，发动机转速传感器32监控发动机转速(RPM_ENG)并且产生由控制模块30接收的对应信号。油压传感器34和发动机温度传感器36分别监控实际油压(P_OILACT)和发动机温度(T_ENG)，并且产生由控制模块30接收的对应信号。可以根据在发动机中循环的冷却液的温度和/或在发动机中循环的润滑油的温度确定T_ENG。可选地是，可以利用发动机温度算法(如虚拟发动机温度传感器)推算T_ENG，由此消除对发动机温度传感器36的需要。

可以预见本发明的自适应油压故障检测控制可以在任何发动机中执行，包括但不限于本文所述的典型发动机系统。例如，可以在主动燃料管理(AFM)发动机中执行该自适应油压故障检测控制，在该发动机中选择性地停用一个或多个气缸。

在这种发动机系统中，使用发动机所有气缸的运行被称作启用模式，停用模式是指只用少于发动机所有气缸(一个或多个气缸不启用)的运行。在停用模式中，只有较少气缸在运行。因此，供驱动汽车传动系和附件(如交流发电机、冷却液泵、A/C压缩机)可用的驱动转矩更小。然而，由于燃料消耗量降低(即，不向停用气缸供给燃料)和发动机泵气降低，发动机效率会提高。因为停用气缸不吸入空气，发动机的总泵气损失降低。

本发明的自适应油压故障检测控制根据检测到的油压(P_OILACT)与期望油压(P_OILEXP)之间的比较结果检测油压故障。根据发动机运行条件确定P_OILEXP。典型发动机运行条件包括T_ENG和RPM_ENG。将发动机运行条件用作查询表的输入值，可以从查询表确定P_OILEXP。

自适应油压故障检测控制还包括自适应学习功能，其在具有已知润滑油数量和品质(如出厂时已注满润滑油)的发动机的早期使用过程中修整P_OILEXP的初始值。自适应学习功能为每种独立的发动机系统改进P_OILEXP。自适应油压故障检测控制也可以根据正常使用老化值调整P_OILEXP查询表。该老化值可以基于简单的汽车参数，包括但不限于汽车里程数。可选地或附加地，可以执行更复杂的算法监控更详细的汽车参数，包括但不限于发动机负荷、燃烧事件的数量、发动机起动的数量、温度循环等。例如，由润滑油的寿命监控确定润滑油老化因数，其表明更换润滑油的时间。可以将包括但不限于发动机RPM和油温的参数用于确定润滑油的相对寿命。

在典型实施例中，自适应油压故障检测控制确定发动机是否在稳定转速下运行。因为P_OILACT滞后于RPM_ENG，所以自适应油压故障检测控制的执行确保P_OILACT在主要RPM_ENG中稳定。例如，通过在阀时间周期内监控RPM_ENG可以确定发动机是否在稳定转速下运行。如果阀时间周期内出现的最大RPM_ENG与阀时间周期内出现的最小RPM_ENG之间的差值(ΔRPM_ENG)小于或等于阀差值(ΔRPM_THR)，发动机就被认为是在稳定速度下运行。如果ΔRPM_ENG大于或等于ΔRPM_THR，发动机就被认为不是在稳定速度下运行。

如果发动机被认为是在稳定速度下运行，就确定当前RPM_ENG和T_OIL的数值。例如，根据RPM_ENG和T_OIL确定P_OILEXP。就查询表而言，查询表是由在一个轴线上的RPM_ENG和在另一个轴线上的T_OIL限定出的单元组成。图2示出了这样的查询表的一个典型部分。单元中的数值代表发动机主要条件下的P_OILEXP和容差。该查询表最开始是根据带有出厂时已注满的润滑油和滤油器的新发动机期望油压填充的。容差解决由因素引起的变化，这些因素包括但不限于润滑油的寿命、用途(如，氧化、燃料稀释等)、润滑油的特性(如，粘度、添加剂等)、滤油器的特性(如，压降变量)和油压读取信号字符串的变化，其包括油压传感器。单元的尺寸可以是对称的，或者选定区域内的单元要么增加间隔大小要么减小间隔大小。

自适应油压故障检测控制确定P_OILEXP与P_OILACT之间的差值(ΔP_OIL)。如果ΔP_OIL大于阀差值ΔP_OILTHR(正值或负值)，就设置油压错误诊断故障码(DTC)。如果ΔP_OIL是小于或等于ΔP_OILTHR，那么P_OILACT就与所期望的一样并且不设置DTC。可能引起设置DTC的一些故障包括但不限于发动机过早磨损、油压泄漏、低油压、滤油器问题、有故障的油压传感器、不兼容的润滑油填充、错误的润滑油类型和/或润滑油中的冷却剂。

在进一步的特征中，如果ΔP_OIL是小于或等于ΔP_OILTHR，那么自适应油压故障检测控制确定发动机润滑油是否从出厂注满的发生了变化、汽车行驶的里程数是否小于阀里程数和/或发动机运行的总时间是否小于阀时间(如，发动机运行的总小时数小于阀小时数)。如果这些条件中的任何一个或每一个为真，就根据ΔP_OIL调整特定P_OILEXP单元四周并且包含特定P_OILEXP单元的修整块阵列。更具体地，包含特定P_OILEXP单元的修整块阵列沿Δ_POIL方向(如，正或负)调整ΔP_OIL的预定百分比。如果这些条件的任何一个或每一个不为真，就不修整查询表。而对基本发动机特性进行制图并用于以后的参考。

在主动燃料管理(AFM)型发动机系统的情况下，执行自适应油压故障检测以选择性地阻止气缸停用。更具体地，如果如上所述设置了DTC，就阻止气缸停用。通过在故障模式中禁止气缸停用，就能防止由错误正时的气门提升事件引起的发动机损伤。例如，已经证实，不当的润滑油粘度会影响用于允许AFM的驱动系统的响应时间。

现在参照图3，详细描述自适应油压故障检测控制执行的典型步骤。在步骤300处，控制确定RPM_ENG是否稳定。如果RPM_ENG不稳定，就结束控制。如果RPM_ENG稳定，控制就在步骤302处如上详述地根据润滑油老化值修整P_OILEXP值。然而可以预见，如果需要，就可以忽略步骤302。控制在步骤304处根据T_ENG和RPM_ENG确定P_OILEXP。

控制在步骤306处确定ΔP_OIL。在步骤308处，控制确定ΔP_OIL是否大于ΔP_OILTHR。如果ΔP_OIL大于ΔP_OILTHR，控制在步骤310处设置DTC并且结束控制。如果ΔP_OIL的绝对值不大于ΔP_OILTHR，控制继续到步骤312。在步骤312处，控制确定是否已经发生了第一次润滑油更换。如果没有发生第一次润滑油更换，就结束控制。如果已经发生了第一次润滑油更换，控制继续到步骤314。在步骤314处，控制确定里程数是否小于阀里程数。如果里程数不小于阀里程数，就结束控制。如果里程数小于阀里程数，控制在步骤316处根据ΔP_OIL修整P_OILEXP值并且结束控制。

现在参照图4，详细描述执行自适应油压故障检测控制的典型模块。该典型模块包括RPM_ENG稳定模块400、P_OILXP模块402、求和模块404、比较模块406、DTC模块408和修整模块410。RPM_ENG稳定模块400确定RPM_ENG是否稳定并且产生对应信号。如果P_OILEXP模块402接收了RPM_ENG稳定模块400产生的信号，它就根据RPM_ENG和T_ENG确定P_OILEXP。可以根据修整模块410产生的信号选择性地对存储在P_OILEXP模块402中的P_OILEXP值进行修整，如上所述。

求和模块404根据P_OILEXP和P_OILACT确定ΔP_OIL。将ΔP_OIL和ΔP_THR输入比较模块406。如果ΔP_OIL大于ΔP_THR，比较模块406就产生对应信号(如，1)。如果ΔP_OIL不大于ΔP_THR，比较模块406就产生对应信号(如，0)。DTC模块408根据比较模块406输出的信号选择性地设置DTC。修整模块410选择性地产生修整信号，该信号输出到P_OILEXP模块402。可以根据ΔP_OIL、里程数和/或发动机的累计运行时间产生修整信号，如上所述。

本发明的自适应油压故障检测控制提供了比传统的故障检测方法更精确的油压故障检测。这通过修整期望油压值至少部分地实现，如上所述。而且，本文所述的自适应油压故障检测控制可以在传统发动机上执行而不需要附加的汽车硬件，并且执行该控制所需的信号处理不会对发动机系统的机械运行产生不好的影响。不仅可以检测和避免由油压欠缺引起的发动机故障，还可以在损坏发动机之前检测到发动机的其它潜在问题，包括但不限于润滑油中的冷却剂。

现在本领域技术人员能够从上文的描述知道，可以以多种形式实施本发明的宽泛教导。因此，尽管本文用特殊例子来描述本发明，但是，本发明的实际范围不会因此受到限制，因为对本领域技术人员来说通过研究附图、说明书和权利要求可以很明显地得到其它变型。

Claims (24)

1.一种用于内燃机中的监控润滑油的油压的方法，包括：

根据发动机运行条件确定期望油压值；

根据油压传感器产生的信号监控实际油压值；

计算所述期望油压值与所述实际油压值之间的差值；

将所述差值与阀差值进行比较；和

当所述差值大于所述阀差值时，产生诊断故障码。

2.如权利要求1所述的方法，还包括根据所述差值与发动机参数中的至少一个修整所述期望油压值。

3.如权利要求2所述的方法，其中，所述参数包括里程数、燃烧事件的累计数、发动机起动的累计数和监控温度循环中的至少一个。

4.如权利要求1所述的方法，其中，从查询表确定所述期望油压值。

5.如权利要求4所述的方法，其中，存储在所述查询表中的期望油压值被选择性地修整。

6.如权利要求1所述的方法，还包括：

确定是否发生了润滑油更换；和

如果没有发生所述润滑油更换则根据所述差值修整所述期望油压值。

7.如权利要求1所述的方法，还包括：

确定发动机已运行的里程数是否大于阀里程数；和

如果没有发生所述润滑油更换则根据所述差值修整所述期望油压值。

8.如权利要求1所述的方法，还包括确定发动机转速是否稳定，其中，在所述转速稳定时确定所述期望油压值。

9.如权利要求1所述的方法，其中，所述发动机运行条件包括发动机转速和发动机温度。

10.一种用于内燃机的自适应油压故障检测系统，包括：

根据发动机运行条件确定期望油压值的第一模块；

根据油压传感器产生的信号监控实际油压值的第二模块；

计算所述期望油压值与所述实际油压值之间的差值的第三模块；

将所述差值与阀差值进行比较的第四模块；和

当所述差值大于所述阀差值时，产生诊断故障码的第五模块。

11.如权利要求10所述的自适应油压故障检测系统，还包括根据所述差值与发动机参数中的至少一个修整所述期望油压值的第六模块。

12.如权利要求11所述的自适应油压故障检测系统，其中，所述参数包括里程数、燃烧事件的累计数、发动机起动的累计数和监控温度循环中的至少一个。

13.如权利要求10所述的自适应油压故障检测系统，其中，从查询表确定所述期望油压值。

14.如权利要求13所述的自适应油压故障检测系统，其中，存储在所述查询表中的期望油压值被选择性地修整。

15.如权利要求10所述的自适应油压故障检测系统，其中还确定是否发生了润滑油更换，并且其中如果没有发生所述润滑油更换，第六模块根据所述差值修整所述期望油压值。

16.如权利要求10所述的自适应油压故障检测系统，其中还确定发动机已运行的里程数是否大于阀里程数，并且其中如果没有发生所述润滑油更换，第六模块根据所述差值修整所述期望油压值。

17.如权利要求10所述的自适应油压故障检测系统，还包括确定发动机转速是否稳定的第六模块，其中，在所述转速稳定时确定所述期望油压值。

18.如权利要求10所述的自适应油压故障检测系统，其中，所述发动机运行条件包括发动机转速和发动机温度。

19.一种用于内燃机的监控润滑油的油压的方法，包括：

根据发动机转速和发动机温度确定期望油压值；

根据油压传感器产生的信号监控实际油压值；

计算所述期望油压值与所述实际油压值之间的差值；

将所述差值与阀差值进行比较；

当所述差值大于所述阀差值时，产生诊断故障码；和

根据所述差值与发动机参数中的至少一个修整所述期望油压值。

20.如权利要求19所述的方法，其中，所述参数包括里程数、燃烧事件的累计数、发动机起动的累计数和监控温度循环中的至少一个。

21.如权利要求19所述的方法，其中，从查询表确定所述期望油压值。

22.如权利要求19所述的方法，还包括：

确定是否没有发生润滑油更换；和

如果发生了所述润滑油更换则根据所述差值修整所述期望油压值。

23.如权利要求19所述的方法，还包括：

确定发动机已运行的里程数是否大于阀里程数；和

如果没有发生所述润滑油更换则根据所述差值修整所述期望油压值。

24.如权利要求19所述的方法，还包括确定发动机转速是否稳定，其中在所述转速稳定时确定所述期望油压值。

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