CN103576670A - 用于处理连续和间歇的故障的诊断系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于处理连续和间歇的故障的诊断系统和方法。一种用于诊断车辆的装置的方法包括：生成装置的参数的样本；基于样本与预定值和预定范围中的一个的比较而指示每一个样本是通过还是失败；跟踪所比较的第一数量的连贯样本、第一数量的样本中失败的第二数量、第一数量的样本中连贯地失败的第三数量、以及所比较的最后预定数量的样本中失败的第四数量；基于第一、第二、第三和第四数量选择正常控制模式、临时默认措施模式和永久默认措施模式中的一种；以及当处于永久默认措施模式时在存储器中选择性地设定诊断故障码(DTC)。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求提交于2012年7月19日的美国临时申请No. 61/673,478的权益。以上申请的公开内容全文以引用方式并入本文中。
本申请与2010年2月2日提交的美国专利申请No. 12/698,436有关，该申请公布为美国专利No. 8,180,517。以上申请和以上专利的公开内容全文以引用方式并入本文中。
技术领域
本公开涉及诊断系统和方法，并且更具体地涉及用于车辆的装置的诊断系统和方法。
背景技术
在此提供的背景技术描述用于总体上介绍本公开的背景。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度以及在其描述在提交时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不明确地也不隐含地认为是破坏本公开的现有技术。
诸如发动机控制系统和变速器控制系统的车辆电子控制系统使用电气装置和机电/液压/气动装置来监测操作条件并调整操作。随着车辆控制系统的尺寸和复杂性的增加，用于控制和监测这些装置的速度和精度也增加。车辆控制系统通常包括确定装置(例如，生成输入信号的装置和输出装置)是否按设计工作的诊断系统。随着车辆控制系统变得更加复杂，对诊断系统的需求也增加。对车辆诊断系统的要求可能是快速而准确地检测重要类型的故障，包括连续和间歇的故障，以便维持控制系统的可靠操作。
车辆控制系统或特定子系统及其部件的功能性能要求可以不同。例如，诊断系统可能需要在50毫秒内检测到第一装置的电气故障或第一输入信号并做出响应，以维持和稳定控制系统的操作。其它输入信号或输出装置可允许在更长或更短的间隔内诊断和响应。
诊断系统可设计成检测并响应于在诸如5秒或更长的预定时期内存在的连续(非间歇)故障。当故障存在至少预定时期时，诊断系统设定诊断故障码(DTC)以通知操作者故障发生并且车辆需要维修。在DTC被设定时，诊断系统执行故障模式管理措施以保护系统或子系统。在设定DTC时采取的故障模式管理措施被称为永久性故障措施，因为这些措施只要设定DTC就会执行。DTC对于每个单独的故障是唯一的，并且用来指导车辆维修/修理以有助于有效识别故障的根本原因。DTC还用来经由对故障已发生的一个或多个触觉(例如，视觉、听觉等)指示来提示使用者并寻求车辆维修。
要求故障连续且存在更长的时期(仅仅是举例，5至10秒)允许诊断系统降低错误失败发生或故障为间歇性的可能性。错误失败和间歇性故障可能增加保修成本并降低客户满意度。当诊断系统在实际故障不存在时指示故障存在和/或在故障为间歇性的时过早地设定DTC时可能发生错误失败。过早地设定DTC会限制车辆控制系统的操作并因此造成客户不便。过早地设定DTC也可能增加保修成本，因为车辆维修技师可能无法识别故障的根本原因。
间歇性故障是暂时的并且可能是时长短的、随机的、不稳定的、不可重复的和/或可重复的。间歇性故障目前被视为致命故障，因为它们可能对于复杂控制系统的正确操作有害。对于诊断系统是否响应于间歇性故障而采取故障模式管理措施不再是一个偏好问题。诊断系统因此必须以最少的(例如零)延迟或延时识别和量化间歇性故障，以便在理想的时间采取合适的故障模式管理措施。
间歇性故障的检测和量化会增加错误通过和/或错误失败。当诊断系统不能识别实际上存在的故障的存在时，可能发生错误通过。错误通过可以阻止为了维持可靠的操作而采取一个或多个故障模式管理措施。准确检测和响应于各种间歇性故障将减少错误通过。
诊断系统可以测量间歇性故障的频率和时长，以便确定故障是否可能对控制系统的可靠操作有害。如果故障可能对于控制系统的可靠操作有害，则诊断系统可以在设定DTC之前的过渡期采取故障模式管理措施以保护控制系统。在设定DTC之前的过渡期内采取的故障模式管理措施可被称为临时默认措施，因为它们可以被随意地停用。
故障的重复性可基于间歇性故障的时长和/或频率来确定。可重复的间歇性故障，特别是间歇地发生的致命故障可以与连续的致命故障类似地被管理。当间歇性故障可重复或变得连续时，诊断系统应设定DTC并且应采取永久性默认措施。可重复的间歇性故障可以是可修复的，因为根本原因可以被确定的可能性增加。如果故障不是充分地可重复，则可以除去临时性默认措施并可以恢复控制系统的正常操作。
发明内容
采样模块生成装置的参数的样本。诊断控制模块基于样本与预定值和预定范围中的一个的比较而指示样本中的每一个是通过还是失败。计数器模块跟踪所比较的第一数量的连贯样本、第一数量的样本中失败的第二数量、第一数量的样本中连贯地失败的第三数量、以及所比较的最后预定数量的样本中失败的第四数量。诊断控制模块基于第一、第二、第三和第四数量而选择正常控制模式、临时默认措施模式和永久默认措施模式中的一种，从正常控制模式转变为临时默认措施模式并且基于第三和第四数量中的至少一个采取临时默认措施；转变为永久默认措施模式并且基于第一、第三和第四数量中的至少一个采取永久默认措施；以及当处于永久默认措施模式时在存储器中选择性地设定诊断故障码(DTC)。
一种用于诊断车辆的装置的方法包括：生成装置的参数的样本；基于样本与预定值和预定范围中的一个的比较而指示每一个样本是通过还是失败；跟踪所比较的第一数量的连贯样本、第一数量的样本中失败的第二数量、第一数量的样本中连贯地失败的第三数量、以及所比较的最后预定数量的样本中失败的第四数量；基于第一、第二、第三和第四数量选择正常控制模式、临时默认措施模式和永久默认措施模式中的一种；从正常控制模式转变为临时默认措施模式并且基于第三和第四数量中的至少一个采取临时默认措施；转变为永久默认措施模式并且基于第一、第三和第四数量中的至少一个采取永久默认措施；以及当处于永久默认措施模式时在存储器中选择性地设定诊断故障码(DTC)。
本发明提供下列技术方案。
1. 一种用于诊断车辆的装置的诊断系统，包括：
采样模块，其生成所述装置的参数的样本；
诊断控制模块，其基于所述样本与预定值和预定范围中的一个的比较而指示所述样本中的每一个是通过还是失败；
计数器模块，其跟踪所比较的第一数量的连贯样本，跟踪所述第一数量的样本中失败的第二数量，跟踪所述第一数量的样本中连贯地失败的第三数量，并且跟踪所比较的最后预定数量的样本中失败的第四数量，
其中所述诊断控制模块进一步：
基于所述第一、第二、第三和第四数量而选择正常控制模式、临时默认措施模式和永久默认措施模式中的一个；
基于所述第三和第四数量中的至少一个而从所述正常控制模式转变为所述临时默认措施模式并且采取临时默认措施；
基于所述第一、第三和第四数量中的至少一个而转变为所述永久默认措施模式并且采取永久默认措施；并且
当处于所述永久默认措施模式时在存储器中选择性地设定诊断故障码(DTC)。
2. 根据技术方案1所述的诊断系统，还包括在设定所述DTC时亮起的故障指示灯(MIL)。
3. 根据技术方案1所述的诊断系统，其中所述永久默认措施不同于所述临时默认措施。
4. 根据技术方案1所述的诊断系统，其中：
所述计数器模块进一步跟踪在所述临时默认措施模式下的操作时期；并且
所述诊断控制模块响应于所述时期大于预定时期的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
5. 根据技术方案1所述的诊断系统，其中：
所述计数器模块进一步跟踪从所述正常控制模式到所述临时默认措施模式的转变的第五数量；并且
所述诊断控制模块响应于所述第五数量大于预定值的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
6. 根据技术方案1所述的诊断系统，其中所述诊断控制模块响应于所述第二数量大于预定值的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
7. 根据技术方案1所述的诊断系统，其中：
所述计数器模块进一步跟踪在所述临时默认措施模式下的操作时期并且跟踪从所述正常控制模式向所述临时默认措施模式的转变的第五数量；并且
所述诊断控制模块响应于下列条件而转变为所述永久默认措施模式并采取所述永久默认措施：
所述时期大于预定时期的第一判断；
所述第五数量大于第一预定值的第二判断；以及
所述第二数量大于第二预定值的第三判断。
8. 根据技术方案1所述的诊断系统，其中所述诊断控制模块响应于所述第三数量大于预定值的判断而转变为所述临时默认措施模式并且采取所述临时默认措施。
9. 根据技术方案8所述的诊断系统，其中所述诊断控制模块进一步响应于所述第四数量大于第二预定值的第二判断而转变为所述临时默认措施模式并且采取所述临时默认措施。
10. 根据技术方案8所述的诊断系统，其中：
所述计数器模块进一步跟踪自最后一次失败的样本起所比较的样本的第五数量；并且
所述诊断控制模块响应于对下列两者的第三判断而从所述临时默认措施模式转变为所述正常控制模式：
所述第五数量大于第三预定值；并且
所述第四数量小于第四预定值。
11. 一种用于诊断车辆的装置的方法，包括：
生成所述装置的参数的样本；
基于所述样本与预定值和预定范围中的一个的比较而指示所述样本中的每一个是通过还是失败；
跟踪所比较的第一数量的连贯样本、所述第一数量的样本中失败的第二数量、所述第一数量的样本中连贯地失败的第三数量以及所比较的最后预定数量的样本中失败的第四数量；
基于所述第一、第二、第三和第四数量而选择正常控制模式、临时默认措施模式和永久默认措施模式中的一个；
基于所述第三和第四数量中的至少一个而从所述正常控制模式转变为所述临时默认措施模式并且采取临时默认措施；
基于所述第一、第三和第四数量中的至少一个而转变为所述永久默认措施模式并且采取永久默认措施；并且
当处于所述永久默认措施模式时在存储器中选择性地设定诊断故障码(DTC)。
12. 根据技术方案11所述的方法，还包括当设定所述DTC时亮起故障指示灯(MIL)。
13. 根据技术方案11所述的方法，其中所述永久默认措施不同于所述临时默认措施。
14. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
跟踪在所述临时默认措施模式下的操作时期；以及
响应于所述时期大于预定时期的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
15. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
跟踪从所述正常控制模式到所述临时默认措施模式的转变的第五数量；以及
响应于所述第五数量大于预定值的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
16. 根据技术方案11所述的方法，还包括响应于所述第二数量大于预定值的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
17. 根据技术方案11所述的方法，还包括：
跟踪在所述临时默认措施模式下的操作时期；
跟踪从所述正常控制模式到所述临时默认措施模式的转变的第五数量；以及
响应于下列条件而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施：
所述时期大于预定时期的第一判断；
所述第五数量大于第一预定值的第二判断；以及
所述第二数量大于第二预定值的第三判断。
18. 根据技术方案11所述的方法，还包括响应于所述第三数量大于预定值的判断而转变为所述临时默认措施模式并且采取所述临时默认措施。
19. 根据技术方案18所述的方法，还包括进一步响应于所述第四数量大于第二预定值的第二判断而转变为所述临时默认措施模式并且采取所述临时默认措施。
20. 根据技术方案18所述的方法，还包括：
跟踪自最后一次失败的样本起所比较的样本的第五数量；以及
响应于对下列两者的第三判断而从所述临时默认措施模式转变为所述正常控制模式：
所述第五数量大于第三预定值；并且
所述第四数量小于第四预定值。
本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例仅意图用于举例说明，而并非意图限制本方面的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将会更全面地理解本公开，附图中：
图1是根据本公开的示例性车辆控制系统的功能框图；
图2是根据本公开的车辆控制系统的示例性控制模块的功能框图；以及
图3A-3B包括描绘根据本公开的诊断和响应于连续和间歇性故障的示例性方法的流程图。
具体实施方式
本申请的诊断系统和方法基于参数的多个测试数据样本(“样本”)而诊断车辆的控制系统的电子装置。该诊断系统和方法比较每个样本与预定值和预定范围中的一个以确定该样本是通过还是失败。
该诊断系统和方法跟踪所比较的第一数量的连贯样本(包括通过的样本和失败的样本)、第一数量的样本中失败的第二数量以及第一数量的样本中连贯地失败的第三数量。该诊断系统和方法还跟踪最后预定数量的样本中失败的第四数量和自上一个样本失败以来通过的样本的第五数量。对于最后预定数量的样本中每一个的指示符被存储在存储器中的数据缓冲区中并且分别指示样本是通过还是失败。第四数量基于数据缓冲区中的数据而确定。诊断系统和方法基于第一、第二、第三、第四和第五数量中的至少一个而选择正常控制模式、临时默认措施模式和永久默认措施模式中的一个。
为了进行说明，将在用于内燃发动机的示例性车辆控制系统的上下文中描述本公开。然而，本公开也可适用于其它类型的控制系统。
现在参看图1，提供了示例性发动机系统100的功能框图。发动机系统100包括发动机102，其燃烧空气燃料混合物以基于来自驾驶员输入模块104的驾驶员输入产生用于车辆的驱动扭矩。空气通过节流阀112被吸入进气歧管110中。仅仅是举例，节流阀112可包括具有可旋转叶片的蝶阀。发动机控制模块(ECM) 114控制节流阀致动器模块116，并且节流阀致动器模块116调节节流阀112的开度，以控制进入进气歧管110的空气流。
来自进气歧管110的空气被吸入发动机102的气缸中。虽然发动机102可包括多个气缸，但为了说明目的，示出单个代表性气缸118。仅仅是举例，发动机102可包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个和/或12个气缸。ECM 114可指示气缸致动器模块120选择性地停用气缸中的一些，这可以在某些发动机操作条件下改善燃料经济性。
发动机102可使用四冲程循环操作。以下描述的四个冲程被称为进气冲程、压缩冲程、燃烧冲程和排气冲程。在曲轴(未示出)的每周旋转期间，在气缸118内进行四个冲程中的两个。因此，气缸118经历所有四个冲程需要曲轴旋转两周。
在进气冲程期间，来自进气歧管110的空气通过进气阀122被吸入气缸118。ECM 114控制燃料致动器模块124，该模块调节燃料喷射以实现所需的空燃比。燃料可以在中央位置处或多个位置处(例如，在每个气缸118的进气阀122附近)喷入进气歧管110中。在各种实施(未示出)中，燃料可以直接喷入气缸中或喷入与气缸相关联的混合室中。燃料致动器模块124可以停止向停用的气缸喷射燃料。
喷射的燃料在气缸118中与空气混合并产生空气燃料混合物。在压缩冲程期间，气缸118内的活塞(未示出)压缩空气燃料混合物。根据来自ECM 114的信号，火花致动器模块126激励气缸118中的火花塞128，火花塞128点燃空气燃料混合物。火花的正时可相对于活塞处于其称为上止点(TDC)的最顶部位置的时间而指定。
火花致动器模块126可由指定在TDC之前或之后多远处生成火花的正时信号来控制。由于活塞位置与曲轴旋转直接相关，火花致动器模块126的操作可以与曲轴角度同步。在各种实施中，火花致动器模块126可以停止向停用的气缸提供火花。生成火花可被称为点火事件。火花致动器模块126可具有针对每个点火事件改变火花正时的能力。
在燃烧冲程期间，空气燃料混合物的燃烧向下驱动活塞，从而驱动曲轴。燃烧冲程可被定义为在活塞到达TDC和活塞返回到下止点(BDC)的时间之间的时间。在排气冲程期间，活塞开始从BDC向上移动并且通过排气阀130排出燃烧的副产物。燃烧副产物经由排气系统134从车辆排出。
进气阀122可由进气凸轮轴140控制，而排气阀130可由排气凸轮轴142控制。在各种实施中，多个进气凸轮轴(包括进气凸轮轴140)可以控制气缸118的多个进气阀(包括进气阀122)和/或可以控制多组气缸(包括气缸118)的进气阀(包括进气阀122)。类似地，多个排气凸轮轴(包括排气凸轮轴142)可以控制气缸118的多个排气阀和/或可以控制多组气缸(包括气缸118)的排气阀(包括排气阀130)。
气缸致动器模块120可通过禁用进气阀122和/或排气阀130的打开而停用气缸118。在各种其它实施中，可由诸如电磁式阀门致动器、电液致动器或另一种合适类型的阀门致动器的除凸轮轴之外的装置来控制进气阀122和/或排气阀130。
进气阀122打开的时间可由进气凸轮相位器148相对于活塞TDC而改变。排气阀130打开的时间可由排气凸轮相位器150相对于活塞TDC而改变。相位器致动器模块158可基于来自ECM 114的信号而控制进气凸轮相位器148和排气凸轮相位器150。当实施时，可变阀门致动也可由相位器致动器模块158控制。
发动机系统100可包括向进气歧管110提供加压空气的增压装置。例如，图1示出包括由流过排气系统134的热排气提供动力的热涡轮160-1的涡轮增压器。涡轮增压器还包括冷空气压缩机160-2，其由涡轮160-1驱动并且压缩通入节流阀112的空气。在各种实施中，由曲轴驱动的增压器(未示出)可以压缩来自节流阀112的空气并将压缩空气输送至进气歧管110。
废气门162可允许排气绕过涡轮160-1，从而减少涡轮增压器的增压(或进气压缩量)。ECM 114可经由增压致动器模块164控制涡轮增压器。增压致动器模块164可通过控制废气门162的位置来调节涡轮增压器的增压。在各种实施中，可由增压致动器模块164控制多个涡轮增压器。涡轮增压器可具有变化的几何形状，这可由增压致动器模块164来控制。
中间冷却器(未示出)可以耗散包含在压缩空气充气中的一些热量，该热量在空气被压缩时产生。压缩空气充气也可从排气系统134的部件吸收热量。虽然为了说明而示出为单独的，但涡轮160-1和压缩机160-2可附接到彼此，从而使进气紧邻热排气。
发动机系统100可包括排气再循环(EGR)阀170，该阀门将排气选择性地重新导向回进气歧管110。EGR阀170可位于涡轮增压器的涡轮160-1的上游。EGR阀170可由EGR致动器模块172控制。
发动机系统100可使用RPM传感器180测量以每分钟转数(RPM)计的曲轴速度。发动机冷却剂的温度可使用发动机冷却剂温度(ECT)传感器182测量。ECT传感器182可位于发动机102内或冷却剂流过的其它位置，例如散热器(未示出)。
可使用歧管绝对压力(MAP)传感器184测量进气歧管110内的压力。在各种实施中，可测量发动机真空，其为环境空气压力与进气歧管110内的压力之间的差值。可使用空气质量流量(MAF)传感器186测量流入进气歧管110中的空气的质量流量。在各种实施中，MAF传感器186可位于也包括节流阀112的外壳中。
节流阀致动器模块116可使用一个或多个节流阀位置传感器(TPS)190来监测节流阀112的位置。可使用进气温度(IAT)传感器192测量吸入发动机102的环境空气的温度。也可实施一个或多个其它传感器193。ECM 114可使用来自传感器的信号来为发动机系统100做出控制决策。
ECM 114可与变速器控制模块194通信，例如以协调变速器(未示出)内的换档。例如，ECM 114可以在换档期间减小发动机扭矩。变速器控制模块194可接收来自一个或多个传感器195的信号，例如，一个或多个速度传感器、一个或多个压力传感器、一个或多个扭矩传感器、一个或多个温度传感器和/或一个或多个与变速器有关的传感器。
ECM 114可与混合控制模块196通信例如以协调发动机102和电动马达198的操作。混合控制模块196可接收来自一个或多个传感器197的信号，例如，一个或多个速度传感器、一个或多个压力传感器、一个或多个扭矩传感器、一个或多个温度传感器、一个或多个电压传感器、一个或多个电流传感器和/或一个或多个其它与混合动力有关的传感器。电动马达198也可充当发电机，并可用来产生电能以便由车辆的电气系统使用和/或储存在电池中。在各种实施中，ECM 114、变速器控制模块194和混合控制模块196的各种功能可以一体化到一个或多个模块中。
改变发动机参数的每个系统可被称为致动器。每个致动器接收致动器值。例如，节流阀致动器模块116可被称为致动器，并且节流阀打开面积可被称为致动器值。在图1的示例中，节流阀致动器模块116通过调整节流阀112的叶片的角度来实现节流阀的打开面积。
类似地，火花致动器模块126可被称为致动器，同时对应的致动器值可以是火花正时。其它致动器可包括气缸致动器模块120、燃料致动器模块124、相位器致动器模块158、增压致动器模块164和EGR致动器模块172。对于这些致动器来说，致动器值可分别对应于启用气缸的数量、加燃料速率、进气和排气凸轮相位器角度、增压压力和EGR阀打开面积。ECM 114可控制致动器值，以便使发动机102产生所需的发动机输出扭矩。
现在参看图2，提供了故障诊断模块200的功能框图。虽然故障诊断模块200示出为在ECM 114内实施，但故障诊断模块200可以在诸如变速器控制模块194、混合控制模块196、车辆的另一个模块的另一个模块内或独立地实施。
诊断控制模块202测试参数208的样本204以确定在控制系统的电子装置(例如传感器或致动器)中是否存在故障。故障可包括例如断路故障、接地短路故障、与电源短路故障或另一种故障。
诊断控制模块202确定样本204中的每一个是指示有故障(失败样本)或是不指示有故障(通过样本)。采样模块212以一定的采样速率对参数208采样以产生样本204。采样模块212也可过滤、缓冲、数字化和/或执行一个或多个其它处理功能。
诊断控制模块202基于样本204确定是否设定与故障相关联的DTC。更具体而言，诊断控制模块202基于各种计数器值、定时器值和标定值来确定是否设定DTC。诊断控制模块202还基于计数器值、定时器值和标定值来为车辆的控制系统设定控制模式214。控制模式214可在给定时间设定为正常控制模式、临时默认措施(TDA)模式或永久默认措施(PDA)模式。
当控制模式214设定为TDA模式时，可以采取一个或多个临时默认措施以控制所述控制系统。当控制模式214设定为PDA模式时，可采取一个或多个永久默认措施以控制所述控制系统。永久默认措施可以与临时默认措施相同或不同。然而，当设定DTC时，采取永久默认措施。
控制系统可以是简单控制系统(例如，乘客车厢气候控制系统、窗户控制系统等)或复杂控制系统(例如，变速器控制系统、发动机控制系统等)。故障可被称为致命故障或非致命故障。致命故障包括当故障存在超过预定时期(例如100毫秒或以上)时可能负面地影响控制系统的可靠操作的故障。称不上致命故障的所有故障可被称为非致命故障。故障也可以是连续的或间歇的。间歇性故障可以是可重复的、不可重复的、半连续的、随机的、不稳定的等。
计数器/定时器模块216跟踪计数器值和/或定时器值，如下面将讨论的。定时器和计数器可互换使用。此外，虽然将讨论计数器和定时器两者，但可以只使用计数器或可以只使用定时器。标定值由标定模块220存储和提供，如下面将讨论的。
计数器包括失败样本计数器(X1CTR)、总样本计数器(Y1CTR)、连续间歇性故障(CIF)计数器(CIFCTR)、随机间歇性故障(RIF)计数器(RIFCTR)、自上一次故障起的时间(TSLF)计数器(TSLFCTR)和临时默认措施(TDA)计数器(TDACTR)。失败样本计数器跟踪在预定数量的样本的一个样本集期间累积的失败样本的数量。预定数量的样本(总样本大小)被标定和存储为标定值中的一个。仅仅是举例，预定数量的样本可以为采样速率的大约10至20倍。失败样本计数器用来确定何时设定DTC和何时清除DTC。总样本计数器跟踪测试的样本总数(通过样本和失败样本两者)。CIF计数器在任何时点处跟踪接连(连续或连贯)失败样本的数量。换言之，在给定时间，CIF计数器跟踪被确定为失败样本的连贯样本的数量。
滑动窗缓冲区224包括具有预定大小(用于预定数量的条目)的(存储器)数据缓冲区。预定大小被标定和存储为标定值中的一个。数据缓冲区可包括例如环形缓冲区、先进先出缓冲区或循环缓冲区。数据缓冲区包括按时间排序数据的流或流动，其表示包括用于最近的预定数量样本的数据的移动的时间窗。当样本被确定为通过样本或失败样本时，可以在数据缓冲区中存储对于该样本是否为通过样本或失败样本的指示符并且可以从数据缓冲区移除与存储在数据缓冲区中的最老样本相关联的指示符。RIF计数器跟踪在所测试的最后预定数量的样本(预定数量为数据缓冲区的大小)中作为失败样本的样本的数量。
TSLF计数器跟踪在给定时间测试的接连(连续或连贯)通过样本的数量。换言之，TSLF计数器跟踪自样本被最后一次确定为失败样本起所测试的接连样本的数量。TDA计数器跟踪在诸如一个钥匙循环(key cycle)的预定时期内控制从正常控制模式转变为TDA模式的次数。一个钥匙循环可以指在车辆的电子部件在车辆启动(例如，钥匙接通)之后通电的时间与在车辆的电子部件在车辆关闭(例如，钥匙断开)之后断电的时间之间的时期。定时器包括TDA模式定时器(S2TMR)。TDA模式定时器跟踪在TDA模式下操作的时期。
图3A和图3B包括描绘诊断和响应于包括连续型和间歇型故障两者的故障的示例性方法的流程图。控制可以例如在用户启动车辆(例如，经由点火钥匙)时开始。现在参见图2和图3A，控制可以始于304，在其中，故障诊断被初始化。例如，诊断控制模块202可以用通过样本的指示符(例如1)初始化滑动窗缓冲区模块224的数据缓冲区并且在304处将定时器和计数器重置为零。也可以采取一个或多个其它初始化措施。
在308处，诊断控制模块202可以确定是否满足用于故障诊断的一个或多个使能或准入条件。如果是，则控制可继续312。如果否，则控制可以保持在308。在312处，诊断控制模块202获得样本204中的一个。
在316处，诊断控制模块202确定样本204中的一个是为失败样本还是为通过样本。在316处，诊断控制模块202使用基于阈值或基于范围的判断来确定样本是否为失败样本或通过样本。例如，在316处，诊断控制模块202可以确定样本是大于预定值、小于预定值、在预定范围内或是在预定范围之外。如果确定样本为失败样本，则控制继续360，这将在下文中进一步讨论。如果确定样本为通过样本，则控制继续320。
在320处，诊断控制模块202确定最后一次测试通过信号(或状况)是否被设定为第一状态(例如1)。如果是，则诊断控制模块202在324处将循环状况信号(或状况)设定为第一状态(例如1)，并且控制返回到308。如果否，则控制继续328。最后一次测试通过信号在下文中进一步讨论。
在328处，计数器/定时器模块216递增总样本计数器(Y1CTR)。在328处，诊断控制模块202还将最后一次测试失败信号(或状况)设定为第二状态(例如0)并将循环状况信号设定为第二状态(例如0)。最后一次测试失败信号也在下文中进一步讨论。
在332处，诊断控制模块202确定TDA启用信号(或状况)是否被设定为第一状态(例如1)。如果是，则在334处计数器/定时器模块216递增TSLF计数器(TSLFCTR)并重置CIF计数器(CIFCTR)，并且控制继续336。如果否，TDA启用信号被设定为第二状态(例如0)，控制转移到416，如下文进一步讨论的。TDA启用信号的状态指示是否为故障启用采取临时默认措施(经由在TDA模式下操作)。TDA启用信号被设定为第一状态指示可以采取临时默认措施。TDA启用信号可被设定为第一状态，例如以便处理致命故障。TDA启用信号被设定为第二状态指示不采取临时默认措施。TDA启用信号可被设定为第二状态，例如以便处理非致命故障。TDA启用信号是标定值中的一个。
在336处，诊断控制模块202确定RIF计数器(RIFCTR)是否大于零。如果是，则在340处计数器/定时器模块216处理RIF计数器，并且控制继续344。处理RIF计数器包括当在316处判断测试的样本为失败样本时递增RIF计数器或者当在316处判断测试的样本为通过样本时维持(即，不改变)RIF计数器。处理RIF计数器还包括当判断数据缓冲区中最旧的样本(即，不应再被考虑的样本)为失败样本时递减RIF计数器或者当判断数据缓冲区中最旧的样本为通过样本时维持RIF计数器。如果336为否，则控制跳过340并转移到344。这样，在数据缓冲区中的数据处理(即，处理RIF计数器)仅在接收到一个或多个失败样本且RIF计数器大于零时执行。RIF计数器大于零指示数据缓冲区包括至少一个失败样本。这可以通过避免对在该情况下不需要的RIF计数器的不必要的处理而增加计算效率。
诊断控制模块202确定控制模式214当前是否为TDA模式。如果是，则控制继续348。如果否，则控制转移到428(图3B)，这在下文中进一步讨论。在348处，诊断控制模块202确定TSLF计数器(TSLFCTR)是否大于或等于第一预定TDA退出值(S2 Exit CIF MIN)。第一预定TDA退出值对应于用于从TDA模式转变为正常控制模式的连贯通过样本的最小数量。第一预定TDA退出值可大于数据缓冲区的大小。第一预定TDA退出值为标定值中的一个。如果348为是，则控制继续352。如果否，则控制转移到428(图3B)，这在下文中进一步讨论。
在352处，诊断控制模块202确定RIF计数器(RIFCTR)是否小于第二预定TDA退出值(S2 Exit RIF MAX)。第二预定TDA退出值对应于用于从TDA模式转变为正常控制模式的数据缓冲区内的失败样本的最大数量(即，RIF计数器的最大值)。第二预定TDA退出值为标定值中的一个。如果352为是，则控制继续356。如果否，则控制转移到428(图3B)，这在下文中进一步讨论。
在356处，诊断控制模块202将控制模式214从TDA模式转变为正常控制模式。接着重新开始控制系统的正常控制。另外，在356处，计数器/定时器模块216停止TDA模式定时器(S2TMR)并且将TDA模式定时器重置为零。控制接着继续428(图3B)，这在下文中进一步讨论。
重新参看360(即，当在316处判断样本为失败样本时)，诊断控制模块202确定最后一次测试失败信号是否被设定为第一状态(例如1)。如果是，则诊断控制模块202在324处将循环状况信号设定为第一状态，并且控制返回到308。如果否，则最后一次测试失败信号处于第二状态，并且控制继续364。最后一次测试失败信号在下文中进一步讨论。
在364处，计数器/定时器模块216递增失败样本计数器(X1CTR)。如果失败样本计数器等于1，则计数器/定时器模块216在368处将总样本计数器(Y1CTR)设定为等于1。如果失败样本计数器不等于1，则计数器/定时器模块216在368处递增总样本计数器。通过在接收到第一失败样本时将总样本计数器设定为1，可以采取PDA，并且可以在故障存在时更早设定DTC。
在372处，诊断控制模块202将最后一次测试通过信号设定为第二状态并将循环状况信号设定为第二状态。在376处，诊断控制模块202确定是否将TDA启用信号设定为第一状态。如果是，则控制继续380。如果否，则将TDA启用信号设定为第二状态，并且控制转移到416，这在下文中进一步讨论。如上所述，TDA启用信号的状态指示是否为故障启用采取临时默认措施(经由在TDA模式下操作)。
在380处，计数器/定时器模块216重置TSLF计数器(TSLFCTR)并且递增CIF计数器(CIFCTR)。另外，在380处，计数器/定时器模块216处理RIF计数器。如上所述，处理RIF计数器包括当在316处判断测试的样本为失败样本时递增RIF计数器或者当在316处判断测试的样本为通过样本时维持RIF计数器。处理RIF计数器还包括当判断数据缓冲区中最旧的样本为失败样本时递减RIF计数器或者当判断数据缓冲区中最旧的样本为通过样本时维持RIF计数器。
在384处，诊断控制模块202确定CIF计数器是否大于第一预定最大值(S1 CIF MAX)。如果是，则控制继续392。如果否，则控制继续388。第一预定最大值对应于用于从正常模式转变为TDA模式的连贯失败样本的预定最大数量。第一预定最大值为标定值中的一个。
诊断控制模块202确定RIF计数器(RIFCTR)是否大于第二预定最大值(S1 RIF MAX)。如果是，则控制继续392。如果否，则控制转移到406，这在下文中进一步讨论。第二预定最大值对应于用于从正常模式转变为TDA模式的随机间歇失败样本的预定最大数量。第二预定最大值为标定值中的一个。
在392处，诊断控制模块202确定控制模式214是否为正常控制模式。如果是，则控制继续396。如果否，则控制模式214为TDA模式或PDA模式，并且控制继续406，这在下文中进一步讨论。在396处，计数器/定时器模块216递增TDA计数器(TDACTR)，并且控制继续400。
在400处，诊断控制模块202确定TDA计数器是否大于或等于第三预定最大值(TDA MAX)。如果是，则控制转移到420，这在下文中进一步讨论。如果否，则控制继续404。第三预定最大值对应于在转变到PDA模式并设定DTC之前在预定时期(例如一个钥匙循环)内从正常控制模式到TDA模式的最大转变次数。第三预定最大值为标定值中的一个。在404处，诊断控制模块202将控制模式214设定为TDA模式，并且采取临时默认措施。在404处，计数器/定时器模块216还启动TDA模式定时器(S2TMR)。在404之后，控制继续416。
在406处，诊断控制模块202确定控制模式214是否为TDA模式。如果是，则控制继续408。如果否，则控制继续416，这在下文中进一步讨论。在408处，诊断控制模块202确定TDA模式定时器(S2TMR)是否大于预定最大TDA时期。如果是，则控制继续420，这在下文中进一步讨论。如果否，则控制继续416。预定最大TDA时期对应于在转变到PDA模式并设定DTC之前在预定时期(例如一个钥匙循环)内TDA模式的最大使用时期。预定最大TDA时期为标定值中的一个。
在416处，诊断控制模块202确定失败样本计数器(X1CTR)是否大于第四预定最大值。如果是，则控制继续420。如果否，则控制继续428(图3B)，这在下文中进一步讨论。第四预定最大值对应于在当前的预定数量的样本集内用于设定DTC和进入PDA模式的失败样本的最大数量(总样本大小)。第四预定最大值为标定值中的一个。
在420处，诊断控制模块202将测试状况信号设定为第二状态并设定与故障相关联的DTC。诊断控制模块202在诸如存储器228(图2)的存储器中设定DTC。故障指示灯(MIL)232(图2)响应于DTC的设定而亮起，以指示需要维修车辆。车辆维修技师可使用DTC来修复故障。在420处，诊断控制模块202还将控制模式214设定为PDA模式并且采取永久默认措施。在420处，诊断控制模块202还将最后一次测试失败信号设定为第一状态。因此，如果在316处在下一控制循环期间样本中的下一个被判断为失败样本，则360通过在确定将使用PDA模式之后提供避免额外处理连贯地接收的失败样本的不必要执行的能力而增加计算效率。控制继续424。
在424处，度量模块236(图2)确定并选择性地记录第二尺度（metric），然后重置失败样本计数器(X1CTR)和总样本计数器(Y1CTR)。如果TDA启用信号被设定为第一状态，则在424处还执行下列步骤：度量模块236确定并选择性地记录第三和第四尺度；诊断控制模块202用失败样本的指示符填充数据缓冲区，并且RIF计数器(RIFCTR)基于该填充而被更新为数据缓冲区的大小；计数器/定时器模块216重置TSLF计数器(TSLFCTR)、TDA计数器(TDACTR)和CIF计数器(CIFCTR)；并且计数器/定时器模块216停止并重置TDA模式定时器(S2TMR)。
度量模块236利用下列关系确定第二、第三和第四尺度：
；
其中M2为第二尺度，M3为第三尺度，M4为第四尺度，TotalSampleSize为一个集合的预定数量的样本，Y1CTR为总样本计数器的值，S3DTCMAX为第四预定最大值，TDA计数器为TDA计数器的值，TDAMAX为第三预定最大值，TDATMR为TDA模式定时器的值，并且S2MAX为预定最大TDA时期。以上关系可以具体化为公式或查找表。
如果第二尺度大于第二尺度的此前存储值，则度量模块236在424处更新第二尺度的存储值。如果第三尺度大于第三尺度的此前存储值，则度量模块236在424处更新第三尺度的存储值。如果第四尺度大于第四尺度的此前存储值，则度量模块236在424处更新第四尺度的存储值。这样，度量模块236存储第二、第三和第四尺度中的每一个的最大值。控制在424之后为下一控制循环返回到308。
现在参看图2和图3B，在428处，诊断控制模块202确定是否满足下列关系：
其中Y1CTR为总样本计数器的值，X1CTR为失败样本计数器的值，TotalSampleSize为一个集合的预定数量的样本，并且S3ExitMax为预定PDA退出值。预定PDA退出值对应于用于退出PDA模式的最大值。预定PDA退出值为标定值中的一个。如果满足该关系，则控制继续432。如果不满足该关系，则控制返回到308以进行下一控制循环。这提供了计算效率增益，因为一旦意识到不可能接收用于设定DTC的足够的失败样本，就停止延时，以便指示通过样本和开始处理下一组预定数量的样本。
在432处，度量模块236确定并选择性地更新第一尺度。度量模块236利用下列关系确定第一尺度：
其中M1为第一尺度，X1CTR为失败样本计数器的值，并且S3DTCMAX为第四预定最大值。如果第一尺度大于第一尺度的此前存储值，则度量模块236更新第一尺度的存储值。这样，度量模块236也存储第一尺度的最大值。在432处，在确定和选择性地更新第一尺度之后，计数器/定时器模块216还重置失败样本计数器(X1CTR)和总样本计数器(Y1CTR)。控制继续436。
在436处，诊断控制模块202确定TDA启用信号是否处于第一状态。如果是，则控制继续440。如果否，则控制继续456，这在下文中进一步讨论。在440处，诊断控制模块202确定TSLF计数器(TSLFCTR)是否大于或等于第一预定TDA退出值(S2 Exit CIF MIN)。如果是，则控制继续444。如果否，则控制返回到308以进行下一控制循环。如上所述，第一预定TDA退出值对应于用于从TDA模式转变为正常控制模式的连贯通过样本的最小数量。
在444处，诊断控制模块202确定RIF计数器(RIFCTR)是否小于第二预定TDA退出值(S2 Exit RIF MAX)。如果是，则控制继续452。如果否，则控制返回到308以进行下一控制循环。如上所述，第二预定TDA退出值对应于用于从TDA模式转变为正常控制模式的数据缓冲区内的失败样本的最大数量(即，RIF计数器的最大值)。在452处，度量模块236确定第二和第三尺度。上文讨论了第二和第三尺度的确定。如果第二尺度大于第二尺度的存储值，则度量模块236在452处将第二尺度的存储值更新为第二尺度的确定值。如果第三尺度大于第三尺度的存储值，则同样的情况也适用于第三尺度。在454处，诊断控制模块202用通过样本的指示符填充数据缓冲区，并且RIF计数器(RIFCTR)基于该填充设定为零。在454处还重置TSLF计数器(TSLFCTR)。在454之后，控制继续456。
在456处，诊断控制模块202将测试状况信号设定为第一状态并将最后一次测试通过信号设定为第一状态。因此，如果在316处在下一控制循环期间样本中的下一个被判断为通过样本，则320通过在确定将使用正常控制模式之后提供避免额外处理连贯地接收的通过样本的不必要执行的能力而增加计算效率。在456之后，控制继续460。
在460处，诊断控制模块202确定控制模式214是否为PDA模式。如果是，则在464处诊断控制模块202将控制模式214转变为正常控制模式，开始控制系统的正常控制，并且清空DTC。如果否，则控制返回到308以进行下一控制循环。DTC的清空可包括将DTC设定为非当前状态以指示DTC此前被设定。当DTC处于非当前状态时，可以禁用MIL 232。控制继续468。在468处，如果第一尺度大于零，则度量模块236将第一尺度重置为零。控制接着返回到308以进行下一控制循环。
上述情况根据情况允许在用于进入和退出TDA模式和/或用于设定和清空DTC(经由标定值)的通过和失败准则之间的滞后。例如，如果不需要滞后，则预定PDA退出值(S3ExitMax)应设定(标定)为等于第四预定最大值(S3 DTC MAX)，第一预定TDA退出值(S2 Exit CIF MIN)应设定为等于第一预定最大值(S1 CIF MAX)，并且第二预定TDA退出值(S2 Exit RIF MAX)应设定为等于第二预定最大值(S1 RIF Max)。
上面的描述本质上仅是示例性的并且决不是要限制本发明、其应用或用途。本发明的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但本发明的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和随附权利要求书的基础上其它修改将变得显而易见。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同的顺序(或同时地)执行方法内的一个或多个步骤。
如本文所用，术语模块可以指属于或包括：专用集成电路(ASIC)；离散电路；集成电路；组合逻辑电路；现场可编程门阵列(FPGA)；执行代码的处理器(共享、专用或成组)；提供所描述功能的其它合适的硬件部件；或以上的一些或全部的组合，例如在片上系统中。术语模块可包括存储由处理器执行的代码的存储器(共享、专用或成组)。
如在上面所使用的术语代码可包括软件、固件和/或微代码并可指程序、例程、函数、类和/或对象。如在上面所使用的术语“共享”意味着来自多个模块的一些或全部代码可使用单个(共享)处理器来执行。此外，来自多个模块的一些或全部代码可由单个(共享)存储器来存储。如在上面所使用的术语“成组”意味着来自单个模块的一些或全部代码可使用一组处理器来执行。此外，来自单个模块的一些或全部代码可使用一组存储器来存储。
本文所述设备和方法可通过由一个或多个处理器执行的一个或多个计算机程序来部分或完全地实现。计算机程序包括存储在至少一个非暂时的有形计算机可读介质上的处理器可执行指令。计算机程序还可包括和/或依赖于所存储的数据。非暂时的有形计算机可读介质的非限制性示例包括非易失性存储器、易失性存储器、磁存储器和光存储器。
Claims (10)
1.一种用于诊断车辆的装置的诊断系统，包括：
采样模块，其生成所述装置的参数的样本；
诊断控制模块，其基于所述样本与预定值和预定范围中的一个的比较而指示所述样本中的每一个是通过还是失败；
计数器模块，其跟踪所比较的第一数量的连贯样本，跟踪所述第一数量的样本中失败的第二数量，跟踪所述第一数量的样本中连贯地失败的第三数量，并且跟踪所比较的最后预定数量的样本中失败的第四数量，
其中所述诊断控制模块进一步：
基于所述第一、第二、第三和第四数量而选择正常控制模式、临时默认措施模式和永久默认措施模式中的一个；
基于所述第三和第四数量中的至少一个而从所述正常控制模式转变为所述临时默认措施模式并且采取临时默认措施；
基于所述第一、第三和第四数量中的至少一个而转变为所述永久默认措施模式并且采取永久默认措施；并且
当处于所述永久默认措施模式时在存储器中选择性地设定诊断故障码(DTC)。
2.根据权利要求1所述的诊断系统，还包括在设定所述DTC时亮起的故障指示灯(MIL)。
3.根据权利要求1所述的诊断系统，其中所述永久默认措施不同于所述临时默认措施。
4.根据权利要求1所述的诊断系统，其中：
所述计数器模块进一步跟踪在所述临时默认措施模式下的操作时期；并且
所述诊断控制模块响应于所述时期大于预定时期的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
5.根据权利要求1所述的诊断系统，其中：
所述计数器模块进一步跟踪从所述正常控制模式到所述临时默认措施模式的转变的第五数量；并且
所述诊断控制模块响应于所述第五数量大于预定值的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
6.根据权利要求1所述的诊断系统，其中所述诊断控制模块响应于所述第二数量大于预定值的判断而转变为所述永久默认措施模式并且采取所述永久默认措施。
7.根据权利要求1所述的诊断系统，其中：
所述计数器模块进一步跟踪在所述临时默认措施模式下的操作时期并且跟踪从所述正常控制模式向所述临时默认措施模式的转变的第五数量；并且
所述诊断控制模块响应于下列条件而转变为所述永久默认措施模式并采取所述永久默认措施：
所述时期大于预定时期的第一判断；
所述第五数量大于第一预定值的第二判断；以及
所述第二数量大于第二预定值的第三判断。
8.根据权利要求1所述的诊断系统，其中所述诊断控制模块响应于所述第三数量大于预定值的判断而转变为所述临时默认措施模式并且采取所述临时默认措施。
9.根据权利要求8所述的诊断系统，其中所述诊断控制模块进一步响应于所述第四数量大于第二预定值的第二判断而转变为所述临时默认措施模式并且采取所述临时默认措施。
10.一种用于诊断车辆的装置的方法，包括：
生成所述装置的参数的样本；
基于所述样本与预定值和预定范围中的一个的比较而指示所述样本中的每一个是通过还是失败；
跟踪所比较的第一数量的连贯样本、所述第一数量的样本中失败的第二数量、所述第一数量的样本中连贯地失败的第三数量以及所比较的最后预定数量的样本中失败的第四数量；
基于所述第一、第二、第三和第四数量而选择正常控制模式、临时默认措施模式和永久默认措施模式中的一个；
基于所述第三和第四数量中的至少一个而从所述正常控制模式转变为所述临时默认措施模式并且采取临时默认措施；
基于所述第一、第三和第四数量中的至少一个而转变为所述永久默认措施模式并且采取永久默认措施；并且
当处于所述永久默认措施模式时在存储器中选择性地设定诊断故障码(DTC)。
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