CN104508261A - 用于检测MultiAirTM发动机液压配气机构中的故障情况的车载诊断方法和系统 - Google Patents

用于检测MultiAirTM发动机液压配气机构中的故障情况的车载诊断方法和系统 Download PDF

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Abstract

用于检测MultiAirTM发动机的液压配气机构中的故障情况的车载诊断系统。该系统包括多个压力传感器(12a-n)，用于产生压力信号，且位于所述液压配气机构的液压回路中；以及发动机控制模块(16)，用于执行所述压力信号的波形分析，以检测所述液压配气机构中的故障情况。发动机控制模块(16)执行频率和/或延时波形分析。

Description

用于检测MultiAirTM发动机液压配气机构中的故障情况的车载诊断方法和系统
技术领域
本公开涉及用于如在MultiAirTM发动机中所使用的液压配气机构的车载诊断系统。
背景技术
车载诊断系统在传统的机动车辆内燃机上常见。该系统用于监测发动机的部件性能。车载诊断系统通常包含多个传感器和与车辆的电子控制模块集成的数据处理器。该系统向驾驶员警报发生的任何故障(例如使用仪表板灯)。通过提供该警告，发动机中的潜在问题可以较早地并在问题严重增多之前被识别。
现在的车载诊断的实施通常提供实时数据同时还记录来自标准化系列的诊断故障码的合适的代码。当车辆检修时，此信息可以下载并显示给检修人员，以助于故障排查处理。
内燃机技术的最新发展已经引向新研发的MultiAirTM发动机技术。MultiAirTM发动机与传统的内燃机的不同之处在于它们包含具有电动液压驱动技术的配气机构，而非传统的凸轮轴，以提供对气门升程和正时的完全控制。因此，需要提供一种用于MultiAirTM发动机的液压配气机构的车载诊断系统。
发明内容
在一种形式中，本公开提供用于检测MultiAirTM发动机的液压配气机构中的故障情况的车载诊断系统，所述系统包括多个压力传感器，用于产生压力信号，且位于所述液压配气机构的液压回路中；以及发动机控制模块，用于执行所述压力信号的波形分析，以检测所述液压配气机构中的故障情况。
总地，多个压力传感器与所述发动机控制模块通信。所述发动机控制模块执行频率波形分析和/或延时波形分析。例如，第一压力传感器位于所述液压配气机构的泵和电磁阀之间，第二压力传感器位于所述液压配气机构的所述电磁阀和阀驱动器之间，以及第三压力传感器位于所述液压配气机构的所述电磁阀和蓄压器之间。
本公开还提供一种包括歧管绝对压力传感器的系统。歧管绝对压力传感器一般位于MultiAirTM发动机的进气歧管中，且与所述发动机控制模块通信。
本公开进一步提供一种包括氧传感器的系统。氧传感器一般位于MultiAirTM发动机的排气歧管中，且与所述发动机控制模块通信。
该系统还可以包括通知装置，以在所述发动机控制模块检测到所述液压配气机构中的故障情况时通知操作者。
本公开还提供一种检测MultiAirTM发动机的液压配气机构中的故障情况的方法，所述方法包括：从位于液压配气机构的液压回路中的多个压力传感器获取压力信号。该方法还包括将所述压力信号从所述多个压力传感器传送到发动机控制模块。该系统进一步包括在发动机控制模块执行压力信号的波形分析以及基于波形分析的结果识别液压配气机构中的故障情况。
本公开适用性的进一步领域将从下文提供的详细描述和权利要求书中变得显而易见。但是应当理解的是，包括所公开的实施例和附图的详细描述在本质上仅仅是示例性的目的，意旨仅仅是说明的目的而并非意旨限制本发明的范围、其应用或使用。因此，不脱离本发明主旨的变型意旨在本发明的范围之内。
附图说明
图1是用于检测MultiAirTM发动机的液压配气机构中的故障情况的车载诊断系统的示意图；
图2是MultiAirTM发动机的液压配气机构的示意图；
图3图示了示例性的延时波形分析；
图3A图示了另外的波形；
图4图示了示例性的频率波形分析；以及
图5是检测MultiAirTM发动机的液压配气机构中的故障情况的方法的流程图。
具体实施方式
图1表示用于检测MultiAirTM发动机的液压配气机构中的故障情况的车载诊断系统10。系统10包括多个压力传感器12a-n，该系统10可以包括监测液压配气机构的所有部件和功能所需要的尽可能多的压力传感器。该多个压力传感器12a-n位于MultiAirTM发动机的液压配气机构的液压回路14中。多个压力传感器12a-n产生来自液压回路14中的液压流体的压力信号。
系统10还包括发动机控制模块16，其与多个压力传感器12a-n通信，包括接收并处理自该多个压力传感器12a-n传送的压力信号。发动机控制模块16构造为执行压力信号的波形分析。波形分析观测液压配气机构中的当前操作情况并检测故障情况，或失效模式。故障情况是其中液压配气机构正处于故障的场景。例如，一个示例的故障情况是液压配气机构中的泄露，在该液压配气机构中液压流体正在漏出。第二个示例的故障情况是损坏的或卡住的驱动器。第三个示例的故障情况是卡住的电磁线圈。第四个示例的故障情况是粘住的气门，其中一个气门正异常缓慢地移动。第五个示例的故障情况是波动的气门，其中一个气门打开得比另一个气门多。第六个示例的故障情况是不正常运转的蓄压器。当检测到诸如上述示例中的故障情况时，可以在发动机控制模块16中存储相应的故障情况信息。通知装置20，诸如车载计算机或照明灯，也会通知操作者液压配气机构出故障。
图2表示MultiAirTM发动机的液压配气机构50。液压配气机构50包括电动液压驱动技术且为MultiAirTM发动机性能的关键部件。液压配气机构50对MultiAirTM发动机的气门的操作负责。在液压配气机构50中，凸轮52将MultiAirTM发动机的旋转运动转化为驱动泵54所需的往复运动。泵54使液压流体压缩并推动液压流体通过液压回路14。在操作中，液压回路14变为高压液压流体腔室。
为了波形分析的目的，第一压力传感器58a、第二压力传感器58b和第三压力传感器58c均连接到液压回路14和/或与液压回路14通信。压力传感器58a、58b、58c基于周围的液压流体的压力产生压力信号。压力信号传送到发动机控制模块16，其执行压力信号的波形分析。如果波形分析检测到液压配气机构50中的故障则触发故障情况。例如，液压泄露、卡住的电磁线圈或卡住的驱动器将产生不同的压力波并基于所命令的驱动时间和/或来自电磁驱动的其它反馈触发用于车载诊断的故障情况。
第一压力传感器58a通常位于液压回路14中，并监测泵54和电磁阀60之间的液压流体压力。当电磁阀60关闭(通电状态)时，液压流体流到阀驱动器64。第二压力传感器58b位于液压回路14中，并监测电磁阀60和阀驱动器64之间的液压流体压力。当电磁阀60打开(断电状态)时，液压流体流到蓄压器62。第三压力传感器58c位于液压回路14中，并监测电磁阀60和蓄压器62之间的液压流体压力。蓄压器62为在压力下保持液压流体的压力存储器。
系统10还可以包括歧管绝对压力传感器66，以监测从进气阀70进入进气歧管68的空气。歧管绝对压力传感器66产生输出信号，其包括用于计算空气密度的信息。聚集在歧管绝对压力传感器66处的信息还用于帮助确定发动机的空气质量流率，其转而确定用于优化燃烧所需的燃料计量。歧管绝对压力传感器66位于进气歧管68中，其向MultiAirTM发动机的气缸提供燃料和空气混合物。
此外，系统10可以包括氧传感器72，其帮助监测氧水平并检测故障。氧传感器72产生输出信号，该输出信号用于在MultiAirTM发动机的操作期间确定排放气体中的氧水平。氧传感器72位于排气歧管74中，其收集并释放产生自MultiAirTM发动机的气缸的排放气体。
图3包括图示了用于各种操作情况的示例性的延时波形分析的图形。该图形通过压力信号的延时的波形分析展示了液压配气机构50的功能。更具体地，图3中的图形展示了三个示例的场景，其在MultiAirTM发动机的操作期间可以出现。每个场景由三个图形表示，每个图形代表由第一压力传感器58a、第二压力传感器58b和第三压力传感器58c分别产生的压力信号P1、P2、P3中的每个。第一压力传感器58a产生压力信号P1，其来自泵54和电磁阀60之间的液压流体压力。第二压力传感器58b产生压力信号P2，其来自电磁阀60和阀驱动器64之间的液压流体压力。第三压力传感器58c产生压力信号P3，其来自电磁阀60和蓄压器62之间的液压流体压力。
图形102a、102b和102c表示第一场景，其包括液压配气机构50的正常操作。图形104a、104b和104c表示第二场景，其包括由液压配气机构50的蓄压器中的泄露导致的故障的液压配气机构50。图形106a、106b和106c表示第三场景，其包括由液压配气机构50的卡住的驱动器导致的故障的配气机构50。
代表操作情况的图形形状可以根据发动机构造、操作情况、正常、非正常和失效模式变化。例如，在102a和102b中示出的正常的操作图形形状代表气门全升程情况。图3A还图示了代表全升程(a)、进气门早关闭(b)；无升程(c)；进气门晚打开(d)以及气门多重升程情况(e)的可能的图形形状。本领域的技术人员将进一步理解，各种气门操作情况的结合也是可能的，诸如(b)和(d)的部分；(b)和(e)的部分以及(d)和(e)的部分。使用图形的诊断检修可以包括所有图形102a、102b、102c分别与104a、104b和104c的对比。与各自正常的图形102a、102b、102c相比，图形104a、104b和104c可以具有不同的形状、振幅和持续时间，以代表不同于与图形102a、102b、102c相比的正常的情况。在一种情形中，例如由于在液压回路的各自的部分中的流体阻塞，图形104a、104b和104c中的一个可以是与其各自的正常图形102a、102b、102c相比不同的图(例如形状相同但是振幅基本上较低)。其它几个场景也可以在MultiAirTM发动机的操作期间出现。此公开不限于上述场景。
图4包括图示了示例性的频率波形分析的图形。该图形通过压力信号频率的波形分析展示了液压配气机构50的功能。更具体地，该图形展示了两个示例的场景，其在MultiAirTM发动机的操作期间可以出现。这两个场景各自由三个图形表示，每个图形代表由从第一压力传感器58a、第二压力传感器58b和第三压力传感器58c分别产生的压力信号P1、P2、P3中的每个。如先前所述，第一压力传感器58a产生压力信号P1，其来自泵54和电磁阀60之间的液压流体压力。第二压力传感器58b产生压力信号，其来自电磁阀60和阀驱动器64之间的液压流体压力。第三压力传感器58c产生压力信号P3，其来自电磁阀60和蓄压器62之间的液压流体压力。
图形108a、108b和108c展示第一场景，其包括液压配气机构50的正常操作。图形110a、110b和110c展示第二场景，其包括由液压配气机构50内的泄露导致的故障的液压配气机构50。
与上文关于对应于发动机构造和操作情况的图形形状的可能性的讨论类似，频率波形分析的图形108a、108b、108c、110a、110b和110c也可以具有与图4中示出的形状相比不同的形状，其对应于具体发动机构造、操作情况、正常、非正常和失效模式。其它几个场景也可以在MultiAirTM发动机的操作期间出现。此公开不限于上述场景。
图5图示了检测MultiAirTM发动机的液压配气机构50中的故障情况的方法200。在步骤202，压力信号从多个压力传感器12a-n获得。如图1和2中所示出的，多个压力传感器12a-n位于液压配气机构50的液压回路14中。更具体地，泵54和电磁阀60之间的压力信号由多个压力传感器12a-n的压力传感器产生。电磁阀60和阀驱动器64之间的压力信号由多个压力传感器12a-n的压力传感器产生。电磁阀60和蓄压器62之间的压力信号由多个压力传感器12a-n的压力传感器产生。
在步骤204，压力信号从多个压力传感器12a-n传送到发动机控制模块16。压力信号使用例如标准车载联网技术(诸如局域互联网络(LIN)、控制器区域网络(CAN)或FlexRay)电子传递。
在步骤206，对压力信号执行波形分析。发动机控制模块16执行波形分析，并配置为执行不同种类的波形分析。一种波形分析包括频率波形分析。在频率波形分析中，对照频率测量压力。其它种类的波形分析包括延时波形分析。在延时波形分析中，对照时间测量压力。发动机控制模块16可以配置为执行一种波形分析或同时执行多种波形分析。
在步骤208，识别故障情况。故障情况可以基于发动机构造、操作情况、非正常和失效模式情况而变化。需要注意的是，特定情况可以不认为是失效模式情况(例如非操作气门)，但是可以是一些其它的非正常的、尚不期望的情况，诸如局部流动阻塞，如果未检测到可能导致失效模式。在该方法的一个示例中，发动机控制模块16基于波形分析(步骤206)的结果识别故障的液压配气机构50。在步骤210，故障情况信息存储在发动机控制模块16中。在步骤212，通知装置20输出故障的配气机构指示。该通知可以是例如车辆的仪表板上的诊断灯。存储的信息随后可以由代理商或服务站处的诊断计算机和/或系统恢复。

Claims (20)

1.用于检测MultiAirTM发动机的液压配气机构中的故障情况的车载诊断系统，所述系统包括：
多个压力传感器，用于产生压力信号，且位于所述液压配气机构的液压回路中；以及
发动机控制模块，用于执行所述压力信号的波形分析，以检测所述液压配气机构中的故障情况。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个压力传感器与所述发动机控制模块通信。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述发动机控制模块执行频率波形分析。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述发动机控制模块执行延时波形分析。
5.根据权利要求1所述的系统，其中第一压力传感器位于所述液压配气机构的泵和电磁阀之间。
6.根据权利要求5所述的系统，其中第二压力传感器位于所述液压配气机构的所述电磁阀和阀驱动器之间。
7.根据权利要求6所述的系统，其中第三压力传感器位于所述液压配气机构的所述电磁阀和蓄压器之间。
8.根据权利要求1所述的系统，进一步包括歧管绝对压力传感器，其位于液压气门发动机的进气歧管中，且与所述发动机控制模块通信。
9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括氧传感器，其位于MultiAirTM发动机的排气歧管中，且与所述发动机控制模块通信。
10.根据权利要求1所述的系统，进一步包括通知装置，以在所述发动机控制模块检测到所述液压配气机构中的故障情况时通知操作者。
11.检测MultiAirTM发动机的液压配气机构中的故障情况的方法，所述方法包括：
从位于液压配气机构的液压回路中的多个压力传感器获取压力信号；
将所述压力信号从所述多个压力传感器传送到发动机控制模块；
在发动机控制模块执行压力信号的波形分析；以及
基于波形分析的结果识别所述液压配气机构中的故障情况。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述发动机控制模块执行频率波形分析。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述发动机控制模块执行延时波形分析。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个压力传感器中的压力传感器产生所述液压配气机构的泵和电磁阀之间的压力信号。
15.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个压力传感器中的压力传感器产生所述液压配气机构的电磁阀和阀驱动器之间的压力信号。
16.根据权利要求11所述的方法，其中所述多个压力传感器中的压力传感器产生所述液压配气机构的电磁阀和蓄压器之间的压力信号。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括分析位于MultiAirTM发动机的进气歧管中的歧管绝对压力传感器的输出信号。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括分析位于MultiAirTM发动机的排气歧管中的氧传感器的输出信号，以确定MultiAirTM发动机的操作期间的氧水平。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括在发动机控制模块中存储故障情况信息。
20.根据权利要求11所述的方法，还包括输出故障的配气机构指示。
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