CN101570180A - 制动助力器系统泄漏诊断 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制动助力器系统泄漏诊断。一种用于车辆的泄漏诊断系统，包括计算模块和诊断启用模块。计算模块计算制动助力器真空度的衰减率。诊断启用模块根据进入发动机的空气质量流量(MAF)和发动机真空度选择性地启用衰减率计算。

Description

制动助力器系统泄漏诊断
对相关申请的交叉引用
本申请要求2008年5月2日提交的美国临时申请No.61/049859的优先权。该申请的公开内容通过引用的方式并入本文。
本申请与2008年1月14日提交的美国专利申请No.12/013676相关。该申请的整体公开内容通过引用的方式并入本文。
技术领域
本发明涉及车辆(vehicle)系统，具体涉及制动系统。
背景技术
在此提供的背景描述是为了总体介绍本发明的背景。在本背景技术部分中描述的本发明的指定发明人所做的工作以及在提交申请时不得视为现有技术的该描述的各个方面既不明确地也不隐含地认为是抵触本发明的现有技术。
混合动力系包括电机和内燃机。在发动机运转期间可以通过电机和/或内燃机来提供动力。使用电机可以增加具有这种混合动力系的车辆的效率。
混合动力车辆的传动系(drivetrain)以并联结构或者串联结构配置。在具有并联传动系的混合动力车辆中，电机与发动机并联地(即，协同)工作。并联结构将发动机的动力优势和范围优势与电机的效率和电再生能力相结合。
在具有串联传动系的混合动力车辆中，发动机驱动发电机产生用于电机的电力，并且电机驱动驱动桥。串联结构允许电机承担发动机的一部分动力任务，从而允许使用较小的且更有效的发动机。
包括一些混合动力车辆在内的某些车辆包括制动助力器(booster)，该制动助力器减小实现希望的车辆制动力所需的制动踏板力(effort)。当驾驶员调整制动踏板时使该真空耗尽。因此，需要足够的真空来维持制动助力器提供的制动辅助。
发明内容
一种用于车辆的泄漏诊断系统包括计算模块和诊断启用模块。该计算模块计算制动助力器真空度的衰减率(decay rate)。该诊断启用模块根据进入发动机的空气质量流量(mass airflow，MAF)和发动机真空度选择性地启用衰减率计算。
在其它方面，当对于预定时间段MAF大于预定MAF且对于该预定时间段发动机真空度小于预定真空度时，诊断启用模块启用衰减率计算。
在其它方面，计算模块根据制动助力器真空度在所述预定时间段的变化来计算衰减率。
在其它方面，泄漏诊断系统还包括故障报告模块。故障报告模块根据衰减率选择性地报告制动助力器系统中泄漏的存在。
在其它方面，泄漏诊断系统还包括诊断停用模块。在制动流体压力大于预定压力和发动机真空度大于制动助力器真空度中的至少一个时，诊断停用模块阻止报告。
在其它方面，当制动流体压力的变化大于预定压力变化时，诊断停用模块阻止报告。
在其它方面，泄漏诊断系统还包括过滤模块。过滤模块将统计滤波器应用于衰减率，其中，故障报告模块根据统计滤波器的输出来报告泄漏。
在其它方面，统计滤波器是指数加权移动平均滤波器。
在其它方面，在所述输出大于预定值时，故障报告模块报告泄漏。
在其它方面，故障报告模块根据所述输出确定泄漏的大小并且报告该泄漏的大小。
在其它方面，根据制动助力器真空度来启动发动机的运转。
一种诊断方法，包括：计算制动助力器真空度的衰减率；以及，根据进入发动机的空气质量流量(MAF)和发动机真空度选择性地启用所述计算。
在其它方面，所述选择性地启用包括：当对于预定时间段MAF大于预定MAF且对于该预定时间段发动机真空度小于预定真空度时进行启用。
在其它方面，根据制动助力器真空度在所述预定时间段的变化来计算衰减率。
在其它方面，所述诊断方法还包括根据衰减率选择性地报告制动助力器系统中存在泄漏。
在其它方面，所述诊断方法还包括在制动流体压力大于预定压力和发动机真空度大于制动助力器真空度中的至少一个时阻止报告。
在其它方面，所述诊断方法还包括当制动流体压力的变化大于预定压力变化时阻止报告。
在其它方面，所述诊断方法还包括将统计滤波器应用于衰减率并且根据统计滤波器的输出来报告泄漏。
在其它方面，统计滤波器是指数加权移动平均滤波器。
在其它方面，所述报告包括当所述输出大于预定值时报告泄漏。
在其它方面，所述诊断方法还包括根据所述输出确定泄漏的大小并且报告该泄漏的大小。
在其它方面，所述诊断方法还包括根据制动助力器真空度启动发动机的运转。
从下文提供的详细描述将会清楚本发明的进一步适用领域。应当理解，详细描述和具体示例只是为了举例说明，并且不打算限制本发明的范围。
附图说明
根据详细描述和附图将更充分地理解本发明，其中：
图1是根据本发明原理的示范性发动机系统的功能框图；
图2是根据本发明原理的示范性制动助力器模块的功能框图；以及
图3是流程图，描述了根据本发明原理的由制动助力器模块执行的示范性步骤。
具体实施方式
以下描述实质上仅仅是示范性的，并且决不打算限制本发明及其应用或使用。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记来标识相似的元件。如本文使用的，术语“A、B和C中的至少一个”应当解释为使用非排他性逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，方法中的步骤可以在不改变本发明原理的情况下以不同的顺序执行。
如本文使用的，术语“模块”指的是专用集成电路(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、专用或群组)和存储器、组合逻辑电路、和/或提供上述功能的其它合适部件。
车辆的制动助力器系统包括从发动机接收真空度(即，制动助力器真空度)的制动助力器。制动助力器辅助驾驶员执行车辆制动。然而，制动助力器真空度(vacuum)在驾驶员致动制动踏板时被释放(release)。制动助力器系统中的泄漏也引起制动助力器真空度被释放。
根据本申请的制动助力器模块在发动机运行时检测制动助力器系统中的泄漏。更具体地，当存在指定的空气质量流量(MAF)和发动机真空度条件时，制动助力器模块确定制动助力器真空度的衰减率。制动助力器模块根据制动助力器真空度的衰减率确定是否存在泄漏。
现在参照图1，其中示出了示范性发动机系统100。如可以理解的，本发明的制动助力器泄漏检测方法和系统可以用在各种不同的串联和并联混合动力车辆中。仅为了举例，将结合并联混合动力车辆来图示和讨论本发明的制动助力器泄漏检测方法和系统。
发动机系统100包括驱动变速器104的发动机102。变速器104可以是由发动机102通过相应的扭矩传递装置106(例如变矩器或离合器)驱动的自动或手动变速器。发动机102包括一个或多个汽缸，例如汽缸108。例如，发动机102可以具有2、3、4、5、6、8、10、12和/或16个汽缸。
空气通过节气门阀(throttle valve)110进入进气歧管112并且流入发动机102，并且与汽缸108中的燃料燃烧。燃料由燃料喷射器114提供。电子节气门控制器(ETC)115控制节气门阀110的开度，从而控制进入进气歧管112的气流。燃料喷射器114可以在中间位置或在多个位置(例如在与汽缸108关联的进气阀(未示出)附近)将燃料喷射到进气歧管112中。可选地，燃料喷射器114可以将燃料直接喷射到汽缸108中。在各种实施方式中，为每个汽缸提供一个燃料喷射器。例如，可以通过火花塞116来使燃烧开始。由燃烧产生的废气被排出到排气系统118。
发动机系统100还包括电机120和电池122。电机120以电动机模式和发电机模式之一运转。当以电动机模式运转时，电机120由电池122提供动力。当处于电动机模式时，电机120提供辅助发动机102和/或驱动变速器104的正扭矩。
当以发电机模式运转时，电机120产生电能以对电池122充电。电机120可由发动机102和/或变速器104驱动。可以想到，电池122可以为除了电机120以外的其它车辆配件提供动力。
车辆操作者操纵制动踏板124来调节车辆制动。更具体地，制动系统126根据施加到制动踏板124的力来调整车辆制动(即，施加制动)。这样，制动系统126辅助车辆操作者调节车辆的速度。制动系统126接收来自制动助力器系统128的辅助。
发动机102的运转使得在进气歧管112内形成真空(即，相对于环境气压的低压)。制动助力器系统128包括制动助力器130，制动助力器130通过单向止回阀132接收来自进气歧管112的真空(vacuum)。制动助力器130利用该真空提供额外的力以辅助制动系统126执行车辆制动。
真空经由从进气歧管112延伸的管路(line)134提供给制动助力器130。管路134包括止回阀132，止回阀132构造成仅允许从制动助力器130到进气歧管112的流动。当制动助力器130内的真空度(即，制动助力器真空度)小于进气歧管112内的真空度(即，发动机真空度)时，止回阀132打开，使制动助力器真空度增加。当发动机真空度小于助力器真空度时，止回阀132保持在关闭位置，从而维持制动助力器真空度。在应用制动系统126的制动器(未示出)时，制动助力器真空度被耗尽。
发动机控制模块(ECM)140控制发动机102内的燃烧和/或电机120的运转。对于燃烧来说，ECM 140控制进入发动机102的气流、喷射的燃料量以及火花正时。仅举例来说，ECM 140可控制空气和燃料以产生用于燃烧的期望空气/燃料混合物。
对于电机120来说，ECM 140可控制启动(activation)和禁用(deactivation)。仅举例来说，ECM 140可协调发动机102的一个或多个汽缸的禁用与电机120的启动。可以实施发动机102的这种禁用以增加燃料效率。随后当制动助力器真空度降低到预定真空度以下时ECM 140可启动发动机102。然后发动机102可被操作直到制动助力器真空度恢复到适当水平为止。
制动助力器系统128中的泄漏导致制动助力器真空度减小。由于ECM140可在制动助力器真空度变低时触发对发动机102的启动，因此泄漏可能导致ECM 140启动发动机102，而此时发动机102应当仍然被禁用。从而，制动助力器泄漏能引起燃料经济性降低和/或引起排放增加。
ECM 140包括制动助力器模块142，制动助力器模块142检测制动助力器系统128中泄漏的存在、确定所检测泄漏的大小、并且指示是否已检测到泄漏。制动助力器模块142也可点亮指示器(例如“检查发动机”灯)和/或存储数据以供内部使用。然后车辆操作者可采取适当措施来修补检测到的泄漏。
制动助力器模块142可操作以当发动机102在运行且满足各种发动机操作条件时检测制动助力器泄漏。可以根据空气质量流速(mass airflowrate，MAF)和发动机真空度来满足所述操作条件。仅举例来说，当发动机真空度小于预定真空度且MAF大于预定MAF时可满足所述操作条件。
MAF由MAF传感器148测量。发动机真空度可根据进气歧管112内的真空度和大气(环境)气压之间的差来测量。歧管绝对压力(MAP)传感器150测量进气歧管112内的真空度，大气压传感器152测量大气气压。
制动助力器模块142也可选择性地禁止检测制动助力器泄漏。例如，制动助力器模块142可以在应用制动器时禁止检测制动助力器泄漏，因为制动助力器真空度在制动期间会减小。制动助力器模块142也可在期望制动助力器真空度改变的其它时候(例如在止回阀132打开时)禁止检测泄漏。
在各个实施方式中，制动系统126可以采用流体(例如，制动流体)来调节制动器的应用。在这种实施方式中，制动流体的压力(即，制动流体压力)的增加可以指示对制动器的应用。制动流体压力传感器154测量制动流体压力并且将制动流体压力提供给制动助力器模块142。
当发动机102运转时，制动助力器模块142根据制动助力器真空度检测制动助力器系统128中的泄漏。更具体地，制动助力器模块142根据制动助力器真空度在一段时间内的减小(即，衰减率)来检测制动助力器系统128中的泄漏。制动助力器真空度由制动助力器真空度传感器156测量并提供给制动助力器模块142。
现在参照图2，其中示出了描述制动助力器模块142的示范性实施例的数据流图。根据本发明的制动助力器模块142的各个实施例可以包括嵌入在制动助力器模块142内的任意数量的子模块。可以想到，所示的子模块可以组合和/或进一步划分以类似地检测制动助力器系统128中的泄漏。制动助力器模块142的输入可以由发动机系统100的各个传感器来提供、从发动机系统100的其它模块接收、和/或由ECM 140内的其它子模块确定。所述输入可在提供给制动助力器模块142之前被过滤(例如，低通滤波)。
制动助力器模块142包括诊断启用模块202、计算模块204、过滤模块206、故障报告模块208和诊断停用模块210。诊断启用模块202监控发动机和制动系统参数以确定指定的操作参数是否被满足。监控的发动机参数可以包括：例如，发动机真空度和MAF。一个监控的制动系统参数可以包括制动流体压力，指示制动器是否被应用。
当满足发动机和制动系统参数时，诊断启用模块202将启用标志212设为真(TRUE)。否则，启用标志212仍然设为假(FALSE)。在各个实施方式中，启用标志212可以是信号、寄存器位置、预定存储器位置或任何其它合适的指示器。
仅举例来说，当MAF大于预定MAF、发动机真空度小于预定真空度、并且制动器未被应用时，诊断启用模块202将启用标志212设为真。仅举例来说，预定MAF可以是15.0g/s，预定真空度可以是40.0kPa。
制动助力器真空度信号被提供给计算模块204。计算模块204在启用标志212为真时评估(evaluate)制动助力器真空度。更具体地，计算模块204对于预定的时间段监控助力器真空度。
在所述时间段内，计算模块204可以记录各个时刻的制动助力器真空度。仅举例来说，计算模块204可以以预定速率(例如每100.0ms一次)记录制动助力器真空度。计算模块204也确定制动助力器真空度的变化(即，ΔBBV)。仅举例来说，可以根据在所述时间段开始的时刻测量的制动助力器真空度与在所述时间段结束的时刻测量的制动助力器真空度之间的差来确定制动助力器真空度的变化。
计算模块204根据制动助力器真空度在所述时间段内的变化来计算助力器真空度衰减率214。仅举例来说，助力器真空度衰减率214可以使用下式确定：
Figure A20091013802500101
其中，ΔBBV是制动助力器真空度的变化，t是时间段。仅举例来说，t可以设定为等于大约1.0s或2.0s。过滤模块206将统计滤波器应用于助力器真空度衰减率214和/或记录的制动助力器真空度，并且根据该过滤确定统计值216。过滤模块206可应用例如指数加权移动平均(EWMA)滤波器。仅举例来说，EWMA滤波器的过滤系数可以是大约0.02或0.03。
故障报告模块208评估统计值216以确定是否存在泄漏。检测的泄漏可能在制动助力器130、管路134和/或止回阀132中。如果统计值216指示有泄漏，那么故障报告模块208产生指示存在泄漏的故障指示符(indicator)。还可以产生故障指示符以指示描述泄漏的信息和/或指示测试失败。
仅举例来说，当统计值216接近于零或小于预定值时，可能不存在泄漏。当统计值216大于该预定值时，可能存在泄漏。仅举例来说，该预定值可以约为0.08或0.09。所检测泄漏的大小随着统计值216的增大而增大。
当符合指定条件时，诊断停用模块210选择性地停用泄漏检测。仅举例来说，在制动流体压力增加时或在出现制动流体压力变化时，诊断停用模块210停用泄漏检测。在这种条件下停用泄漏检测可归因于在应用制动器时出现预期的制动助力器真空度减小。当发动机真空度大于制动助力器真空度时，诊断停用模块210也停用泄漏检测。在这种条件下停用泄漏检测可归因于在止回阀132打开时期望的制动助力器真空度的变化。
为了停用泄漏检测，诊断停用模块210可以例如将启用标志212设为假。诊断停用模块210也可以使助力器真空度衰减率214和/或统计值216复位。助力器真空度衰减率214和统计值216可以复位为预定复位值，例如0.0。
现在参照图3，其中示出了描述制动助力器模块142执行的示范性步骤的流程图。虽然主要关于图1和图2的实施例描述下面的步骤，但是这些步骤可以更改以应用于其它实施例。可以想到，在不改变本发明的精神的情况下可以改变图3所示步骤的执行顺序。图3的步骤可以周期地执行或者安排为基于指定事件的发生来进行。
控制过程在步骤302开始，控制过程在步骤302使定时器和各个值复位。仅举例来说，所述值可包括任何记录的制动助力器真空度、助力器真空度衰减率214、和/或统计值216。所述定时器和/或所述值可被复位到预定复位值，例如0.0。
控制过程在步骤304继续，控制过程在此确定发动机真空度是否小于预定真空度。如果是，则控制过程继续至步骤306；否则，控制过程返回步骤302。仅举例来说，预定真空度可以约为40.0kPa。发动机真空度可以根据MAP传感器150测量的MAP和大气压传感器152测量的大气压来确定。
在步骤306，控制过程确定MAF是否大于预定MAF。如果是，则控制过程继续至步骤308；否则，控制过程返回步骤302。这样，控制过程继续进行，并且当发动机真空度小于预定真空度且MAF大于预定MAF时启用助力器真空泄漏检测。仅举例来说，预定MAF可以约为15.0g/s。
在步骤308，控制过程起动定时器。定时器跟踪在启用泄漏检测之后(即，在满足发动机操作条件时)所逝去的时间。控制过程在步骤310记录制动助力器真空度。在步骤312，控制过程确定是否已经发生停用事件。如果是，则控制过程返回步骤302；否则，控制过程继续至步骤314。仅举例来说，停用事件可包括：制动流体压力大于阈值、出现制动流体压力的变化、或者发动机真空度大于制动助力器真空度。
在步骤314，控制过程确定定时器是否大于预定时间段(period)。如果是，则控制过程继续至步骤316；否则，控制过程返回步骤310。仅举例来说，预定时间段可以约为1.0s或2.0s。这样，控制过程执行步骤310-316，直到发生停用事件或定时器达到预定时间段为止。在步骤316，控制过程根据ΔBBV和预定时间段确定助力器真空度衰减率。仅举例来说，ΔBBV可根据最初和最后记录的制动助力器真空度而定。
在步骤318，控制过程将滤波器应用于助力器真空度衰减率和/或记录的助力器真空度。滤波器的应用提供了稳健的诊断结果，并且根据所述值产生统计值。控制过程继续进行至步骤320，控制过程在此确定所述统计值是否小于预定值。如果是，则控制过程继续进行至步骤322；否则，控制过程转到步骤324。仅举例来说，该预定值可以约为0.09或0.08。
当制动助力器系统没有泄漏或者泄漏程度最小时，统计值约等于0.0。在步骤322，控制过程指示不存在泄漏并且通过了测试。然后控制过程结束。如果该统计值大于该预定值，那么在步骤324，控制过程指示存在泄漏并且测试失败。控制过程经由故障指示器指示是否存在泄漏。
在步骤324之后，控制过程在步骤326继续，控制过程在此确定所检测泄漏的大小。控制过程可以根据所述统计值和/或制动助力器真空度衰减率来确定泄漏的大小。仅举例来说，该统计值增大并且取决于泄漏大小。控制过程也可以根据制动助力器系统128的已知参数(例如，部件尺寸、部件布局、构造、正常发动机操作压力、和/或任何其它合适的参数)来确定泄漏的大小。
可以在下泄漏阈值和上泄漏阈值之间检测、监控、估算和报告泄漏大小，所述泄漏阈值可根据应用和系统而变。仅举例来说，泄漏大小可以在大约0.013”和0.065”之间变动。小于大约0.013”的泄漏可认为是良好或正常操作的系统(即，无泄漏)。大于大约0.065”的泄漏可由ECM 140报告并且/或者可以由其它监控系统检测和报告。
可以想到，一旦产生故障指示符以指示存在泄漏，就可以执行附加步骤以将该泄漏通知给其它系统和/或使用者。在各个实施例中，设定诊断码，该诊断码可被维修工具检索，或者经由远程通信及信息处理(telematics)系统传送到远程位置。在各种其它实施例中，根据报告状态点亮指示灯，和/或根据报告状态产生音频报警信号。
以上所述的实施例提供了符合排放要求(emission compliant)的制动助力器系统，以及在发动机运行时检测制动助力器系统中的泄漏的制动助力器泄漏检测系统。由于在起动发动机时不可能满足发动机操作条件，因此起始制动助力器真空度或初始制动助力器真空度对泄漏的检测具有最小影响或没有影响。准确的检测有助于保证适当的燃料经济性。
可以想到，上文所讨论的所有比较均可以根据所选的用于比较的值以各种形式来实施。例如，比较“大于”可以在各个实施例中实施为“大于或等于”。类似地，比较“小于”可以在各个实施例中实施为“小于或等于”。
本领域技术人员现在可从前文描述中理解，本发明的宽泛教导能够以多种形式来实施。因此，虽然本发明包括特定示例，但是本发明的真实范围不应受限于此，因为本领域技术人员在研究附图、说明书和所附权利要求书后将会显而易见其它修改。

Claims (22)

1.一种用于车辆的泄漏诊断系统，包括：
计算制动助力器真空度的衰减率的计算模块；以及
根据进入发动机的空气质量流量(MAF)和发动机真空度选择性地启用所述衰减率计算的诊断启用模块。
2.根据权利要求1所述的泄漏诊断系统，其中当对于预定时间段所述MAF大于预定MAF且对于所述预定时间段所述发动机真空度小于预定真空度时，所述诊断启用模块启用所述衰减率计算。
3.根据权利要求2所述的泄漏诊断系统，其中所述计算模块根据所述制动助力器真空度在所述预定时间段内的变化来计算所述衰减率。
4.根据权利要求1所述的泄漏诊断系统，还包括故障报告模块，所述故障报告模块根据所述衰减率选择性地报告制动助力器系统中泄漏的存在。
5.根据权利要求4所述的泄漏诊断系统，还包括诊断停用模块，在制动流体压力大于预定压力和所述发动机真空度大于所述制动助力器真空度中的至少一个时，所述诊断停用模块阻止所述报告。
6.根据权利要求5所述的泄漏诊断系统，其中当所述制动流体压力的变化大于预定压力变化时，所述诊断停用模块阻止所述报告。
7.根据权利要求4所述的泄漏诊断系统，还包括过滤模块，所述过滤模块将统计滤波器应用于所述衰减率，
其中，所述故障报告模块根据所述统计滤波器的输出来报告所述泄漏。
8.根据权利要求7所述的泄漏诊断系统，其中所述统计滤波器是指数加权移动平均滤波器。
9.根据权利要求7所述的泄漏诊断系统，其中在所述输出大于预定值时，所述故障报告模块报告所述泄漏。
10.根据权利要求9所述的泄漏诊断系统，其中所述故障报告模块根据所述输出确定所述泄漏的大小并且报告所述泄漏的所述大小。
11.根据权利要求1所述的泄漏诊断系统，其中根据所述制动助力器真空度来启动所述发动机的运转。
12.一种诊断方法，包括：
计算制动助力器真空度的衰减率；以及
根据进入发动机的空气质量流量(MAF)和发动机真空度选择性地启用所述计算。
13.根据权利要求12所述的诊断方法，其中所述选择性地启用包括：当对于预定时间段所述MAF大于预定MAF且对于所述预定时间段所述发动机真空度小于预定真空度时进行启用。
14.根据权利要求13所述的诊断方法，其中根据所述制动助力器真空度在所述预定时间段内的变化来计算所述衰减率。
15.根据权利要求12所述的诊断方法，还包括根据所述衰减率选择性地报告制动助力器系统中泄漏的存在。
16.根据权利要求15所述的诊断方法，还包括在制动流体压力大于预定压力和所述发动机真空度大于所述制动助力器真空度中的至少一个时阻止所述报告。
17.根据权利要求16所述的诊断方法，还包括当所述制动流体压力的变化大于预定压力变化时阻止所述报告。
18.根据权利要求15所述的诊断方法，还包括：
将统计滤波器应用于所述衰减率；以及
根据所述统计滤波器的输出来报告所述泄漏。
19.根据权利要求18所述的诊断方法，其中所述统计滤波器是指数加权移动平均滤波器。
20.根据权利要求18所述的诊断方法，其中所述报告包括当所述输出大于预定值时报告所述泄漏。
21.根据权利要求20所述的诊断方法，还包括：
根据所述输出确定所述泄漏的大小；以及报告所述泄漏的所述大小。
22.根据权利要求12所述的诊断方法，还包括根据所述制动助力器真空度启动所述发动机的运转。
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