CN101391605B

CN101391605B - 制动助力器泄漏检测系统

Info

Publication number: CN101391605B
Application number: CN 200810173705
Authority: CN
Inventors: Z·王; T·T·洪; D·A·威尔逊; M·C·理查兹; L·王
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2007-09-19
Filing date: 2008-09-19
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2028-09-19
Also published as: DE102008047379A1; US20090071147A1; US8899033B2; CN101391605A; DE102008047379B4

Abstract

本发明涉及一种制动助力器泄漏检测系统，其中用于评估制动助力器系统的控制系统包括检测发动机关闭状态的发动机评估模块；压力评估模块，其在发动机关闭状态下监测液压制动管路压力、检测制动助力器压力的变化、以及根据所述制动助力器压力的变化确定制动助力器真空衰减速度；根据所述制动管路压力和所述制动助力器真空衰减速度检测制动助力器系统错误的错误报告模块。

Description

制动助力器泄漏检测系统

相关申请的交叉引用

本申请要求享有2007年9月19日提交的美国临时申请60/973,585的优先权，在此引入其全部内容作为参考。

技术领域

本发明涉及用于混合动力车辆的制动助力器系统。

背景技术

声明在这部分仅仅是提供与本发明相关的背景信息而不构成现有技术。

作为内燃机的替代选择，汽车制造商开发出同时包括电力牵引机构和内燃机的混合动力传动系。在运行过程中，包括混合动力传动系的车辆使用动力源中的一个或两个来提高效率。

混合动力车辆包括并联动力传动系统配置或串联动力传动系统配置。在并联混合动力车辆中，电机与内燃机并行工作从而使发动机的动力和范围优势与电机的效率和电力再生能力结合起来。在串联混合动力车辆中，发动机驱动发电机来为驱动车辆驱动桥的电机发电。这种配置允许电机承担一部分发动机功率，因此允许使用较小的、效率更高的发动机。另外对于任意一种所述混合动力配置，当车辆停车且驾驶者仍踩着制动踏板时发动机可以关闭。这样做可以节省燃料，当车辆停车时增加发动机关闭持续时间，提高了混合动力的燃料经济性。

一些混合动力车辆包括真空驱动的制动助力器，所述制动助力器降低了达到期望的车辆制动力时需要的制动踏板力。这些混合动力车辆使用发动机进气歧管作为储存在制动助力器中的真空的真空源。当混合动力运行过程中发动机关闭时，制动助力器内保持有限的真空度，所述有限的真空度随着制动踏板调整而被耗尽。在发动机关闭运行期间混合动力车辆需要足够的制动助力器真空度来保持制动助力。如果在发动机关闭的混合动力运行过程中制动助力器真空降低到阈值以下，发动机将启动使得制动助力器真空能被补充。

通常制动助力器真空在制动调整过程中被消耗。泄漏的制动助力器也会造成制动真空消耗并降低制动助力器的效果。泄漏会造成制动助力器真空降低到导致发动机不适当启动的水平。当制动助力器压力低于阈值水平时混合动力车辆发动机自动启动。因此，泄漏会缩短混合动力发动机关闭运行的时间，这会影响排放和燃料经济性。

发明内容

提供一种用于评估制动助力器系统的控制系统，其包括检测发动机关闭状态的发动机评估模块；压力评估模块，在发动机关闭状态期间，监测液压制动管路压力，检测制动助力器压力的变化，以及根据制动助力器压力的变化确定制动助力器真空衰减速度；错误报告模块，根据制动管路压力和制动助力器真空衰减速度检测制动助力器系统错误。

另一个方面，提供一种用于真空泄漏的监测制动助力器系统的方法，其包括检测发动机关闭状态；在发动机关闭状态下，监测制动管路压力并确定制动助力器压力的改变；根据制动助力器压力的变化确定制动助力器真空压力衰减速度；根据制动管路压力和制动助力器真空压力衰减速度检测制动助力器错误。

另一个方面，提供一种混合动力车辆，其包括发动机；制动助力器真空系统与制动系统流体连通、与发动机的进气歧管真空压力连通，以及为制动系统提供制动助力。第一压力传感器根据制动系统的制动压力产生制动管路压力信号。第二压力传感器根据制动助力器真空系统的制动助力器压力产生制动助力器压力信号。控制模块根据制动管路压力信号和制动助力器真空衰减速度在制动助力器真空系统内检测真空泄漏。控制模块根据制动助力器压力信号的改变确定制动助力器衰减速度。

从以下的详细说明可以明白本发明的其它应用领域。应当指出，这些详细说明和具体实施例仅是为了作说明，并非用来限制本发明的范围。

附图说明

这里的附图说明只是为了作出说明，并非用来限制本发明的范围。

图1是表示包括根据本发明各方面的制动助力器泄漏检测系统的混合动力车辆的框图。

图2是表示根据本发明各方面的制动助力器泄漏检测系统的数据流程图。

图3是表示根据本发明各方面的制动助力器泄漏检测方法的流程图。

具体实施方式

下面的说明实质上仅仅是示例，不是为了限制本发明及其应用或使用。应当理解的是全部附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。这里所使用的术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共用的、专用的或成组的)和存储器、组合逻辑电路，和/或其它提供所描述功能性的适当元件。

现在参照图1，表示了混合动力车辆10的一个示例。可以理解的是，本发明公开的制动助力器泄漏检测方法和系统可以被用于各种串联和并联混合动力车辆。为了示例的目的，本发明公开的制动助力器泄漏检测方法和系统将结合并联混合动力车辆进行讨论。图1中所示的车辆10包括驱动变速器14的发动机12。变速器14可以是通过相应的变矩器或离合器16被发动机12驱动的自动或手动变速器。发动机12包括N个汽缸18。虽然图1中示出了4个汽缸(N＝4)，可以理解的是发动机12可以包括更多或更少的汽缸18。例如，发动机可以具有4、5、6、8、10、12或16个汽缸。流进发动机12的空气通过节气门20进入进气歧管21并在汽缸18内的与燃料燃烧。

车辆10还包括电机22和电池24。电机22运行在电动机模式或发电机模式之一。当运行在电动机模式时，电机22由电池24向其供电。当在电动机模式时，电机22提供辅助发动机12和/或驱动变速器14的主动转矩。当运行在发电机模式时，电机22发电从而向电池24充电。电机22可以被发动机12或变速器14驱动。可以理解的是，电池24可以向除电机22以外的其它车辆附件供电。

车辆驾驶者操作制动踏板32来调节车辆制动。更具体地，制动系统36根据施加在制动踏板32上的力调整车辆制动来调节车辆速度。制动系统从制动助力器系统37得到帮助。制动助力器系统37包括真空辅助制动助力器38，所述真空辅助制动助力器38接受由进气歧管21通过单向阀门39提供的负压。真空辅助制动助力器38使用负压作为真空来提供额外的力以辅助驾驶者制动。

制动助力系统37保证制动助力器内有足够的真空用于产生足够的制动压力。真空通过从进气歧管21延伸的管路41被提供给制动助力器38。管路41包括允许从制动助力器38流到发动机12的单向阀39。当制动助力器真空少于发动机真空时，单向阀39打开使得制动助力器真空增加直到等于发动机真空。当发动机真空低时，单向阀39保持制动助力器38内较高的真空度。当制动系统36的制动(通过制动管路压力测量)被应用时，制动助力器真空被耗尽。

对于皮带传动起动发电机(BAS)混合动力车辆，当制动器被应用且车辆速度减到零时以及当电池24被充电或处于预定电力水平时发动机12处于自动停止模式。当符合其它条件时发动机12也可以处于自动停止模式。当发动机12处于自动停止模式而且制动助力器真空低于阈值时，自动停止模式结束。控制发动机12自动起动使全部汽缸运转来产生足够的发动机真空从而在制动助力器38内提供足够的真空度。制动助力器真空泄漏会造成发动机12在自动停止和自动起动模式之间不适当地、过于频繁地、比正常时间短地进行切换，和/或阻止(缩短)自动停止运行。因此，制动助力器泄漏会造成增加排放和降低燃料经济性。制动助力器泄漏检测系统检测各种尺寸的制动助力器泄漏并向驾驶者指示这种泄漏，以使得可以采取适当的行动来修复泄漏。

制动助力器泄漏检测系统37包括控制模块26，所述控制模块26监测制动助力器压力传感器40、制动管路或制动系统压力传感器44、以及进气歧管绝对压力(MAP)传感器43。所述第一压力传感器40根据向真空辅助制动助力器38提供的压力产生制动助力器压力信号42。第二压力传感器44根据制动系统36内的管路压力产生制动管路压力信号46。第三压力传感器43根据进气歧管21内的压力产生进气歧管压力信号45。控制模块26接收压力信号42、45和46并在制动助力器系统37内检测真空泄漏。还可以包括产生大气压信号50的大气压传感器47。

制动助力器系统37还包括一个或更多指示器48和诊断标记49。所述指示器48可以被用于向车辆驾驶者或制动助力器技术人员指示真空泄漏和与该泄漏有关的信息，例如泄漏尺寸、泄漏位置、泄漏类型等。诊断标记49可以被用于内部报告真空泄漏和关于泄漏的详细情况。诊断标记49可以通过服务设施诊断计算机来观察。

现在参照图2，数据流程图说明了嵌入控制模块26内的制动助力器泄漏检测系统的各种实施例。根据本发明公开的各种制动助力器泄漏检测系统的实施例还可以包括嵌入控制模块26内的许多子模块。可以理解的是，所示的子系统可以被合并和/或进一步被划分以在真空辅助制动助力器38内进行相似的泄漏检测。从车辆10(如图1所示)向所述系统的输入可以被检测、从车辆10(如图1所示)内的其它控制模块被接收、和/或通过控制模块26内的其它子模块被确定。在各种实施例中，图2的控制模块26包括发动机评估模块51、压力评估模块52和错误报告模块54。

当发动机12处于关闭时发动机评估模块51监测发动机评估参数56来进行确定。当发动机12处于关闭时，发动机评估模块51设置诊断允许标记58为TRUE。否则诊断允许标记58仍然设置为FALSE。虽然这里公开的实施例主要关于“当发动机12处于关闭时”进行说明，该实施例也可以被用于“当发动机12处于接通时”。当诊断允许标记58为TRUE时，压力评估模块52评估压力信号42、45和46。压力信号42、45和46可以通过例如低通滤波59进行过滤。

压力评估模块52监测制动助力器真空42和制动管路压力46一段预定时间。在该预定时间内压力评估模块52将制动助力器真空与发动机真空进行比较。压力评估模块52持续监测制动助力器真空42和制动管路压力46直到制动助力器真空低于发动机真空，在这种情况下压力评估模块52将值复位并重新开始评估程序。

压力评估模块52确定制动助力器内真空变化(Δ)。制动助力器真空衰减速度60根据制动助力器真空变化和预定时间来确定。制动管路压力62的变化也被确定。制动助力真空衰减速度60可以通过统计滤波进行过滤，例如指数加权移动平均(EWMA)滤波61。制动助力器真空衰减速度60和制动管路压力62的改变被提供给错误报告模块54。

错误报告模块54评估制动助力器真空衰减速度60和制动管路压力62的改变来确定是否存在泄漏。如果制动助力器真空压力衰减速度60和/或制动管路压力62的改变指示真空泄漏或真空泄漏大于预定水平，报告状态64被设置为指示存在泄漏、描述泄漏的信息、和/或检测失败。否则，如果制动助力器真空压力衰减速度60和/或制动管路压力62的改变指示没有泄漏或泄漏在正常使用范围内，报告状态64被设置为指示不存在泄漏、在正常使用范围内、和/或检测通过。在各种实施例中，错误报告模块54使用统计滤波诸如EWMA61来过滤制动助力器真空压力衰减速度60。错误报告模块54然后评估统计滤波的结果来确定是否存在泄漏。

现在参照图3，流程图说明了根据本发明各方面可以通过图2的控制模块26执行的制动助力器泄漏检测方法。虽然下面的步骤主要关于图1和2的实施例进行说明，这些步骤也可以被修改以适用于其它实施例。可以理解的是，在不改变所述方法的精神下制动助力器泄漏检测方法步骤的执行顺序可以改变。所述方法可以在控制模块运行过程中周期性地执行或根据必然事件来预定运行。所述方法在步骤100开始。在步骤108，控制确定是否关于传感器40、44和45中的一个或多个存在真空传感器或制动管路传感器错误。当真空传感器错误存在时，控制返回到开始的步骤100，直接进行到步骤138，和/或结束步骤110。当真空传感器错误不存在时，控制进行到步骤112。

在步骤112，发动机评估参数可以被监测和评估，例如运行模式可以被监测。当发动机12处于制动停止模式时，控制进行到步骤116，否则控制返回到开始步骤100，之间进行到步骤138，和/或结束步骤110。

当测试定时器没有过期而且步骤124-128中任一个条件都不满足时下面的步骤116-130重复执行。在步骤116，确定制动助力器压力的变化。初始制动助力器真空压力BBP₀可以被获得(步骤116A)并与时间＝0联系起来，例如在步骤116-130的第一次循环过程中。确定当前制动助力器真空压力BBP_C(步骤116B)。初始和当前制动助力器真空压力可以被过滤，例如通过低通滤波消除噪音。从当前制动助力器真空压力BBP_C中减去初始制动助力器真空压力BBP₀来确定制动助力器真空压力的改变ΔBBP。

在步骤118，确定制动管路压力的改变。初始制动管路压力BLP₀可以被获得(步骤118A)并与时间＝0联系起来，例如在步骤116-130的第一次循环过程中。确定当前制动管路压力BLP_C(步骤118B)。初始和当前制动管路压力可以被过滤，例如通过低通滤波消除噪声。从当前制动管路压力BLP_C中减去初始制动管路压力BLP₀来确定制动管路压力的改变ΔBLP。

在步骤122，更新测试定时器。例如可以将测试定时器增加一。

在步骤124，控制确定是否当前制动管路压力BLP_C大于制动管路阈值T_BL。当当前制动管路压力BLP_C大于制动管路阈值T_BL时，控制可以直接进行到步骤138，否则控制进行到步骤126。例如，当车辆驾驶者采取紧急制动时，制动管路压力升高到一高水平。当紧急制动时控制选择不执行制动助力器泄漏检测。这可以阻止不准确的泄漏检测测量。通常当制动管路压力不太高，且进行稳定制动时，除非存在真空泄漏否则制动助力器真空保持在一高水平。

在步骤126，控制确定是否制动管路压力的变化ΔBLP大于制动管路压力的变化的阈值T_ΔBLP。当所述制动管路压力的变化ΔBLP大于制动管路压力的变化的阈值T_ΔBLP时，控制可以直接进行到步骤138，否则控制进行到步骤128。较大的制动管路压力的变化可以指示制动系统内不稳定的制动。作为一个例子，当制动“抖动”时，制动管路压力将存在显著的变化。因此制动助力器真空被耗尽。因而，为防止错误的制动助力器泄漏检测，控制可以进行到步骤138和/或指示制动管路压力的较大变化。

在步骤128，控制确定是否当前制动助力器真空压力BBP_C小于发动机进气真空压力。发动机进气真空压力可以在步骤129中根据进气歧管绝对压力信号43和大气压信号来确定。当当前制动助力器真空压力BBP_C小于发动机进气真空压力时，控制可以直接进行到步骤138，否则进行到步骤130。当制动助力器真空小于发动机真空时，单向阀21打开，因而真空系统的压力水平发生改变。因而不执行泄漏检测。

在步骤130，控制确定是否测试定时器过期。当测试定时器大于预定测试周期时，控制进行到步骤132，否则控制返回步骤116。

在步骤132，控制确定制动助力器真空衰减速度。制动助力器真空衰减速度等于制动助力器真空压力的变化ΔBBP除以预定时间或测试定时器的周期。

在步骤134，控制通过EWMA滤波61过滤制动助力器真空衰减速度。这提供了可靠诊断结果。当制动助力系统没有泄漏或泄漏非常小时，EWMA滤波61过滤后的结果接近等于0。当存在泄漏时，EWMA滤波61过滤后的结果增加并且取决于泄漏的尺寸。

在步骤136，控制确定是否存在泄漏。当泄漏存在时，控制根据制动助力器真空衰减速度和制动助力系统的已知参数确定泄漏的尺寸，例如构件尺寸、构件布局、制动助力器配置、正常发动机运转压力等。泄漏尺寸直接与制动助力器衰减速度有关。

泄漏尺寸可以在较低和较高泄漏阈值之间被检测、监测、评估和报告，所述较低和较高泄漏阈值根据具体应用和系统而改变。作为一个例子，泄漏尺寸可以在大约0.013”-0.065”之间被检测。小于0.013”的泄漏可以被认为是好的/正常的运行系统。大于0.065”的泄漏会造成自动停止模式的快速中断。这种较大的泄漏会通过控制模块26被检测和报告，和/或会通过另一个制动助力器监测系统被检测和报告。

在步骤137，控制报告制动助力器真空压力测试的结果。通常，如果统计滤波的结果为零或低于预定的阈值，泄漏没有发生并且测试通过。如果统计滤波的结果大于预定的阈值，发生泄漏并且测试失败。

可以理解的是，一旦报告状态被设置为测试失败，执行额外的步骤以将失败通知其它系统和用户。在各种实施例中，根据报告状态设置诊断代码。所述诊断代码可以被维修工具检索或通过远程通讯系统传送到远端。在各种其它实施例中，指示灯根据报告状态被点亮。在各种其它实施例中，根据报告状态产生声音报警信号。

在步骤138，复位制动助力器真空压力的改变、制动管路压力的改变和测试定时器。制动助力器真空衰减速度也被复位。

可以理解的是，上面讨论中的所有比较关系可以根据作为比较的取值被用于各种不同的形式。例如，在各个实施例中比较关系“大于”可以被用作“大于等于”。同样地，在各个实施例中比较关系“小于”可以被用作“小于等于”。

当车辆运行过程中可以执行上述方法。换句话说，当车辆行驶过程或处于接通状态时执行所述方法。车辆通过从电池24和/或电机22获取的功率运行。监测制动助力器真空衰减速度提供了准确的泄漏检测技术。所述方法不依赖于初始制动助力器真空压力，而是基于制动助力器真空压力的改变。所述方法也很少依赖开始时间和制动助力器真空压力测试的持续时间。当初始制动助力器和制动管路压力被测量时开始时间可以被联系起来。在开始时间和最后一次制动助力器和制动管路压力被测试之间将持续时间与时间总量联系起来。至少因为这些原因，当车辆运行过程中执行所述方法以确定准确的制动助力器真空压力衰减速度和/或泄漏尺寸。此外，因为当车辆运行且发动机关闭时可以执行上述方法，所述方法和与其关联的测试不需要在切断发动机后控制模块26仍保持接通。所述方法和真空测试在车辆运行时可以反复执行，而在车辆关闭时不需要执行。这样节省了电池动力。

上述实施例提供了一种排放达标的制动助力器系统和直接基于泄漏尺寸的制动助力器泄漏检测系统。起动或初始制动助力器真空减到最小以不影响泄漏检测系统的输出结果。准确的泄漏衰减和各种泄漏尺寸可以在很短的时间内被检测。准确的检测有助于确保适当的燃料经济性。

现在本专业的技术人员从上述说明中可理解，本发明公开的广泛内容可以利用各种形式实现。所以，虽然对本发明是结合其具体实例加以说明的，但本发明的真正范围不应限于此，因为对于本专业的技术人员而言，在研究了附图、说明书和以下的权利要求书后，其它的修改就显而易见了。

Claims

1.一种用于评估制动助力器系统的控制系统，包括：

检测发动机关闭状态的发动机评估模块；

压力评估模块，其在发动机关闭状态下监测液压制动管路压力、检测制动助力器压力的变化、以及根据所述制动助力器压力的变化确定制动助力器真空衰减速度；以及

根据所述制动管路压力和所述制动助力器真空衰减速度检测制动助力器系统错误的错误报告模块。

2.如利要求1所述的系统，其特征在于，当制动管路压力小于阈值时，压力评估模块确定所述制动助力器压力的变化。

3.如利要求1所述的系统，其特征在于，当所述制动助力器真空衰减速度超过阈值时，所述错误报告模块检测所述制动助力器系统的错误。

4.如利要求1所述的系统，其特征在于，当所述制动助力器真空衰减速度小于预定阈值时，所述错误报告模块产生报告状态指示测试通过。

5.如利要求1所述的系统，其特征在于，错误报告模块对所述制动助力器真空衰减速度进行统计滤波，并根据所述统计滤波的输出选择性地检测制动助力器错误。

6.如利要求5所述的系统，其特征在于，所述统计滤波是指数加权移动平均值。

7.如利要求1所述的系统，其特征在于，当发动机关闭参数指示发动机自动停止模式时，所述发动机评估模块检测发动机关闭状态。

8.如利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力评估模块确定制动管路压力的变化，以及

其中所述压力评估模块确定根据所述制动管路压力的变化确定所述制动助力器真空衰减速度。

9.如利要求8所述的系统，其特征在于，当所述制动管路压力的变化小于阈值时，所述压力评估模块确定所述制动助力器系统真空衰减速度。

10.如利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力评估模块确定发动机压力，以及

其中所述压力评估模块根据所述发动机压力确定所述制动助力器真空衰减速度。

11.如利要求10所述的系统，其特征在于，所述压力评估模块根据进气歧管绝对压力和大气压确定所述发动机压力。

12.一种用于真空泄漏的监测制动助力器系统的方法，包括：

检测发动机关闭状态；

在发动机关闭状态下，检测制动管路压力并确定制动助力器压力的改变；

根据所述制动助力器压力的改变确定制动助力器真空压力衰减速度；以及

根据制动管路压力和所述制动助力器真空压力衰减速度检测制动助力器错误。

13.如利要求12所述的方法，其特征在于，当所述制动管路压力小于阈值时，执行确定制动助力器真空压力衰减速度。

14.如利要求12所述的方法，其特征在于，当所述制动助力器真空衰减速度超过阈值时，检测所述制动助力器错误。

15.如利要求12所述的方法，其特征在于，还包括当所述制动助力器真空衰减速度超过阈值时，产生报告状态指示测试失败。

16.如利要求12所述的方法，其特征在于，还包括当所述制动助力器真空衰减速度小于阈值时，产生报告状态指示测试通过。

17.一种包括发动机的混合动力车辆，包括：

制动助力器真空系统，其与制动系统流体连通、与发动机的进气歧管真空压力连通，以及其向制动系统提供制动助力；

根据制动系统的制动压力产生制动管路压力信号的第一压力传感器；

根据制动助力器真空系统的制动助力器压力产生制动助力器压力信号的第二压力传感器；以及

控制模块，根据制动管路压力信号和制动助力器真空衰减速度检测制动助力器真空系统内的真空泄漏，

其中所述控制模块根据所述制动助力器压力信号的改变确定所述制动助力器真空衰减速度。

18.如利要求17所述的混合动力车辆，其特征在于，当制动管路压力信号小于第一阈值以及制动助力器真空压力衰减速度大于第二阈值时，控制模块检测所述真空泄漏。

19.如利要求17所述的混合动力车辆，其特征在于，所述控制模块检测发动机关闭状态，以及

其中所述控制模块在发动机关闭状态下检测所述真空泄漏。

20.如权利要求17所述的混合动力车辆，其特征在于，控制模块对所述制动助力器压力衰减速度进行统计滤波，以及

其中所述控制模块根据所述统计滤波的输出检测真空泄漏。