CN103261865A - 扭矩校准方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检验发动机扭矩估计的方法，包括以下步骤：基于喷射到发动机中的燃料的数量估计发动机扭矩，其中，从燃料喷射表获得发动机扭矩；通过基于车辆加速度和估计发动机扭矩的计算估计第一车辆重量值；通过使用辅助制动器表来估计辅助制动器扭矩；通过基于所估计的辅助制动器扭矩的计算来估计第二车辆重量值；和比较第一车辆重量值和第二车辆重量值。本发明的优点在于，在不利用独立的扭矩传感器测量发动机扭矩的情况下检测实际发动机扭矩值是否偏离车辆的初始发动机扭矩值是可能的。

Description

扭矩校准方法

技术领域

本发明涉及一种用于检验发动机的扭矩估计的方法。该创造性方法适合于具有辅助制动器的发动机。因此，该方法非常适合于在重型车辆中使用。

背景技术

在现代重型车辆诸如卡车、拖拉机、公共汽车和其它商用车辆中，用于估计和控制发动机和车辆的驱动参数的几个系统是已知的。这些经常涉及补偿发动机的驱动参数和用于制动系统的制动参数。根据在车辆上可用的传感器，某些参数能够直接地由传感器测量，而其它参数必须使用可用测量值来估计。

某些车辆，例如配备有空气悬架的车辆，具有直接通过使用空气悬架压力传感器而测量车辆的负载的重量的能力。因此能够容易地获得车辆的总重量，因为车辆的无载重量是已知的。其它车辆，例如具有传统板簧的车辆，通常未设置有能够直接地测量负载的重量的传感器。替代地，获得车辆的重量的不同的方式是已知的。

在一种方法中，根据测量的加速度和估计或者测量的发动机扭矩来计算车辆的重量估计。发动机扭矩能够由位于例如齿轮箱输入轴上的扭矩传感器测量。对于发动机扭矩的估计可以基于喷射到发动机中的燃料的数量。喷射燃料的量被输入在燃料喷射表中，该燃料喷射表将输出在任何给定时刻的发动机扭矩的估计。以此方式，能够提供用于车辆重量或者车辆组合的估计。

为了能够设定车辆的重量依赖控制参数，重要的是，车辆的估计重量是尽可能精确的。如果估计重量低于实际重量，则当在车辆上装载另外的负载时，车辆可以是过载的。另外可能的是，制动器被施加过低的制动压力，这可以导致更长的制动距离。如果估计重量高于实际重量，则燃料消耗可以高于必要的数量并且车辆可以并不尽可能经济地操作。因此重要的是，对于未设置有发动机扭矩传感器的车辆发动机，扭矩被正确地估计。

US 6144928描述了一种用于确定车辆，特别地具有牵引车和拖车/半拖车的商用车辆的重量的方法。利用该方法，确定在整个车辆组合和单独地牵引车之间的质量分配关系是可能的。这将允许向各个车轮制动器并且在牵引车和拖车之间正确地分配制动扭矩。

US 6633006描述了一种用于在测量周期内利用至少两个在时间方面偏移的测量确定车辆的质量的方法，其中在无牵引阶段期间执行一个测量并且在牵引阶段期间执行另一个测量。一个测量优选地在换档期间的无牵引阶段内执行并且另一个测量在换档之前或者之后的牵引阶段期间执行。

US2010/00049415描述了一种用于基于车辆的质量补偿车辆制动值的方法。

在这些和其它方法中，以不同的方式估计车辆的重量。然而仍然存在改进的空间。

发明内容

本发明的一个目的因此在于提供一种用于检验发动机扭矩估计的方法。本发明进一步的目的在于提供一种用于检测被操纵的发动机控制参数的方法。本发明进一步的目的在于提供一种用于检测非批准的发动机修改的方法。本发明另一个目的在于提供一种用于确保在检测到非批准的修改之后车辆能够安全地驱动的方法。

在权利要求1的特征部分中描述了用于根据本发明的问题的解决方案。其它权利要求包含该创造性方法的有利的进一步改进。

在一种用于检验发动机扭矩估计的方法中，该方法包括以下步骤：基于喷射到发动机中的燃料的数量估计发动机扭矩，其中从燃料喷射表中获得发动机扭矩，并且通过基于车辆加速度和估计发动机扭矩的计算估计第一车辆重量值，如此实现了本发明的目的，即，通过使用辅助制动器表来估计辅助制动器扭矩，通过基于估计辅助制动器扭矩的计算估计第二车辆重量值，并且第一车辆重量值被与第二车辆重量值相比较。

利用根据本发明的、用于检验发动机扭矩估计的方法的这个第一实施例，检测车辆的实际发动机扭矩是否偏离该车辆的初始发动机扭矩是可能的。这是在不使用专门的单独的扭矩传感器时进行的。其优点在于，在发动机控制系统中用于发动机的控制参数的操纵能够得以检测。这种操纵能够导致过度的发动机磨损，发动机或者发动机构件过载和/或发动机或者发动机构件的过度温度。此外，当估计发动机扭矩被用于计算车辆重量时，计算重量可能是错误的，这继而可以影响车辆的重量依赖参数。

在该创造性方法的有利的改进中，辅助制动器是发动机制动器，并且，所述辅助制动器表使用发动机转速作为输入。以此方式，能够以容易的方式获得发动机扭矩并且无需减速器等。

在该创造性方法的有利的改进中，提供了包含在第一车辆重量值和第二车辆重量值之间的差值的消息。以此方式，能够以容易的方式呈现结果。这种消息可以给予车辆的驾驶员或者可以被发送到固定的控制站。该消息还可以被存储在存储器中，用于进一步的使用。

在本发明的有利的改进中，第一车辆重量值和第二车辆重量值在预定时间间隔内被存储在表中。以此方式，获得关于车辆的长期历史是可能的。这使得检测车辆是否在某些时期被以操纵发动机参数并且当应当维护时被以常规发动机参数驱动成为可能。还可以能够检测在某些时期是否已经使用了不同的燃料。

附图简要说明

将在以下参考附图更加详细地描述本发明，其中

图1示出根据本发明的方法的一个实例的流程图。

具体实施方式

在以下描述的、带有进一步的改进的本发明的实施例应当仅仅被视为实例而绝非限制由专利权利要求提供的保护范围。

在这里描述的方法中，卡车将被用作车辆的一个实例。其中可以使用该创造性方案的其它类型的重型车辆有无论是否带有牵引车的拖拉机和公共汽车。在更小的车辆，诸如配送货车和厢式货车上使用本发明也是可能的，只要发动机设置有某种发动机制动器或者车辆配备有辅助制动器。发动机制动器能够例如是排气制动器或者压缩制动器。辅助制动器能够例如是液压减速器或者电磁辅助制动器。

该创造性方法的意图在于检验被以传统方式执行的发动机扭矩估计是正确的。因为有关未配备有负载传感器的车辆的重量估计依赖于发动机扭矩估计，所以重要的是，发动机扭矩估计是正确的从而能够将车辆的重量依赖参数设定为正确的值。发动机扭矩估计偏离实际发动机扭矩有不同的原因。一个明显的原因在于，发动机的控制电子装置或硬件的参数被以非批准的方式修改。这种修改可以例如是更换的喷射泵、更换的进口压缩机或者修改的发动机控制参数，即所谓的芯片调谐。控制参数的修改可以在发动机控制计算机中进行或者可以是在发动机控制计算机之后安装的单元。操纵向发动机控制计算机发送信号的一个或者更多个传感器从而修改控制参数也是可能的。如果这些修改由外界作出并且如果修改未由车辆的制造商批准，则修改可能不被车辆控制系统检测到。发动机可能因此在给定的燃料喷射设定基准值下给付比初始额定发动机扭矩更高的发动机扭矩。发动机扭矩不同的另一个原因在于是否使用了非批准的燃料。

传统发动机扭矩估计是通过读出为燃料喷射设定的基准值或者测量在给定发动机旋转速度下的喷射燃料量而进行的。这个基准值或测量值被用作作为输出给出发动机扭矩值的、所存储的燃料喷射表的输入。这个发动机扭矩值采取具体燃料质量。因为不直接测量发动机扭矩，所以重要的是，能够通过使用燃料喷射基准值来预测发动机行为。

通过对于给定时间周期与测量加速度一起地使用估计发动机扭矩值计算车辆的重量。用于此的简化等式是作用力等于质量乘以加速度。在这个等式中，当然能够包括进一步的参数以获得更高的准确度，即动力传动系统效率、坡度阻力、滚动阻力和/或风阻。使用这种另外的参数可以依赖于用于该参数的可用传感器。坡度阻力可以例如由倾斜传感器测量或者可以从基于GPS的地图系统获得路形。所获得的车辆重量值能够用于设定不同的重量依赖车辆参数诸如制动参数，并且还可以用于推导在车辆上的总负载。这能够继而被用于装载的意图从而满足特定的重量限制。

如果发动机扭矩值是不正确的，则估计车辆重量也将是不正确的。如果在给予比额定发动机扭矩更高的发动机扭矩的意图下操纵发动机，则估计车辆重量将低于实际车辆重量。重量依赖参数诸如制动参数可以因此受到影响从而制动距离可以比必要的距离更长。这还可能误导驾驶员使得车辆过载。操纵发动机参数的进一步的缺点在于，在给定的情况中发动机可能比期望的更加硬性（harder）地驱动。这可能导致发动机过载、在发动机中的温度过高和动力传动系统过载。这可以以不利的方式影响车辆的寿命，使得车主的维护成本更高和/或制造商的保修成本更高。

在该创造性方法中，基于辅助制动器扭矩估计的另外的车辆重量估计如此得以执行。辅助制动器的制动扭矩的确定是简单的。对于在发动机外侧安装的辅助制动器，能够从在此处安装制动器的旋转速度，例如通过当在齿轮箱之后安装制动器时驱动轴的旋转速度获得制动扭矩。对于发动机制动器，制动扭矩主要地依赖于发动机转速并且因此能够容易地获得。辅助制动器的实际制动扭矩还依赖于请求制动压力。辅助制动器例如减速器可以具有多个固定的制动水平。在此情形中，每一个制动水平将具有与旋转速度有关的、专门的制动扭矩表。如果请求制动扭矩是可变的，则该表将包括使得请求制动扭矩与旋转速度相关的函数。

因此，能够以可靠的方式估计制动扭矩而不使其受到被操纵的燃料喷射影响。与请求制动水平一起地，发动机转速或者辅助制动器的旋转速度被输入所存储的、输出制动扭矩的辅助制动器表中。通过使用车辆在指定时期期间的减速度，以与如上所述估计发动机扭矩类似的方式从制动扭矩计算估计重量。

当测量车辆的减速度时，重要的是，在这个测量期间仅仅使用辅助制动器而不使用任何车轮制动器。在几种情况中，当车辆滑行时，这能够得以实现而不影响车辆的性能并且不被驾驶员关注。在实践中，这是如此进行的，使得当驾驶员请求更小的制动扭矩时，例如当驾驶员稍微地踩踏刹车踏板并且系统检测到能够通过仅仅使用辅助制动器给付要求的制动扭矩时，在同时执行估计。还能够当驾驶员使用巡航控制以保持某个巡航速度时执行估计。

制动扭矩估计给出的车辆重量值然后能够被与发动机扭矩估计给出的车辆重量值相比较。如果两个车辆重量值以至少预定因子彼此不同，则能够认为发动机正在非批准的条件下运行。这可以例如包括用于发动机的操纵控制参数、更换的发动机构件或者非批准的燃料。具体地，如果制动扭矩估计给出的车辆重量值以预定因子高于发动机扭矩估计给出的车辆重量值，则能够认为发动机控制参数已经受到操纵。使用的预定因子依赖于不同的环境和车辆参数，但是应该高于用于发动机扭矩估计和制动扭矩估计这两者的公差。大于3%地偏离的因子是似乎可信的。

因为车辆重量值可以根据环境条件而作出某些改变，所以发动机扭矩估计给出的车辆重量值和制动扭矩估计给出的车辆重量值能够被存储在表中。这些值能够被用于获得平均车辆重量值并且还能够被用于获得关于车辆重量值的长期趋势和在车辆重量值之间的偏差。以此方式，观察随着时间的偏离是可能的，这可以例如示出何时使用了不同的燃料或者何时执行了发动机参数操纵。

如果在发动机扭矩估计给出的车辆重量值和制动扭矩估计给出的车辆重量值之间存在偏差，则车辆控制系统能够提供消息。该消息能够被存储在存储器中并且能够在维护期间读出。还能够例如在显示器上或者利用专门的灯等给予驾驶员消息。向或者在维护中心处或者在制造商处的中央固定控制站发送消息也是可能的，从而消息能够被存储在关于具体车辆的历史中。

进一步可能的是，车辆控制系统以基于制动扭矩估计给出的车辆重量值的值减少发动机的输出功率。以此方式，所存储的燃料喷射表适于从制动扭矩估计给出的车辆重量值获得的、反向计算的发动机扭矩值。这将允许车辆被以安全的方式使用而不存在发动机过载的风险。另外可以的是以更大的数量减少发动机的输出功率，从而确保发动机或者车辆将不存在任何过载直至问题的原因得以发现和校正。这种解决方案可以是利用适当的软件对发动机控制系统重新编程。

图1示出该创造性方法的一个实例的流程图。在步骤10中，通过使用喷射到发动机中的燃料量作为燃料喷射表的输入并从该表中输出发动机扭矩值来估计发动机扭矩。

在步骤20中，基于车辆的加速度和在步骤10中获得的估计发动机扭矩值来计算第一车辆重量值。

在步骤30中，通过使用发动机转速作为作为输出给出发动机制动扭矩值的制动扭矩表的输入来估计发动机制动扭矩。

在步骤40中，基于发动机制动扭矩和车辆的减速度计算第二车辆重量值。

在步骤50中，第一车辆重量值被与第二车辆重量值相比较。

在步骤60中，如果在第一车辆重量值和第二车辆重量值之间的差值大于预定值地不同则提供消息。该消息可以被存储在存储器中，它可以被给予驾驶员或者它可以被发送到固定控制站。当已经提供了消息时，该系统可以继续进行新的估计，优选地在某个时间间隔之后继续进行新的估计。

如果在两个车辆重量值之间的差值低于预定值，则不产生任何消息，并且该方法可以继续进行新的估计，优选地在某个时间间隔之后继续进行新的估计。

本发明不应当被视为限制于上述实施例，在随后的专利权利要求的范围内，多个另外的变型和修改是可能的。

Claims (12)

1.一种用于检验发动机扭矩估计值的方法，包括以下步骤：

-基于喷射到所述发动机中的燃料量来估计发动机扭矩，其中，从燃料喷射表中获得所述发动机扭矩，

-通过基于车辆的加速度和所估计的发动机扭矩的计算来估计第一车辆重量值，

其特征在于，所述方法还包括以下步骤：

-通过使用辅助制动器表来估计辅助制动器扭矩，

-通过基于所估计的辅助制动器扭矩的计算来估计第二车辆重量值，

-将所述第一车辆重量值与所述第二车辆重量值进行比较。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助制动器是发动机制动器，并且，所述辅助制动器表使用发动机转速作为输入。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述辅助制动器是外部减速器，并且，所述辅助制动器表使用所述辅助制动器的旋转速度作为输入。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：提供包含所述第一车辆重量值和所述第二车辆重量值之间的差值的消息。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：如果所述第一车辆重量值与所述第二车辆重量值之间的差值至少达到预定值，则提供消息。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：当所述第二车辆重量值比所述第一车辆重量值大预定值时，提供消息。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预定值大于3%。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一车辆重量值和所述第二车辆重量值以预定的时间间隔存储在表中。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，当所述第一车辆重量值和所述第二车辆重量值之间的差值高于预定值时，将所述第一车辆重量值和所述第二车辆重量值以预定的时间间隔存储在表中。

10.根据权利要求4到9中的任一项所述的方法，其特征在于，所述消息被发送到固定的控制站。

11.根据权利要求4到9中的任一项所述的方法，其特征在于，利用光学和/或音频信号将所述消息提供给所述车辆的驾驶员。

12.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：如果所述第一车辆重量值和所述第二车辆重量值之间的差值高于预定值，则减小所述发动机的功率输出。

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