CN110738834B - 车辆故障预警系统及对应的车辆故障预警方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种车辆故障预警系统(1)，所述车辆故障预警系统配置成用于确定用于发动机(15)的进气预热器(11)是否处于临界故障状态并包括：至少一个测量装置，所述至少一个测量装置用于采集与所述进气预热器(11)的污染状态相关的车辆数据；和车辆侧控制单元(2)，所述车辆侧控制单元安装在车辆中并配置成能从所述测量装置接收所述车辆数据，至少基于所采集的与进气预热器(11)的污染状态相关的车辆数据确定所述进气预热器(11)是否处于临界故障状态。本发明还涉及一种对应的车辆故障预警方法。

Description

车辆故障预警系统及对应的车辆故障预警方法

技术领域

本发明涉及一种车辆故障预警系统。本发明还涉及一种对应的车辆故障预警方法。

背景技术

目前，格栅型电加热器已经作为进气预热器广泛地应用在各种车辆中以改善车辆的冷启动。在采用涡轮增压技术的车辆驱动系统中，格栅型电加热器通常布置在增压空气中间冷却器与废气再循环阀之间。

图1示出根据现有技术的涡轮增压式车辆驱动系统10的简化性示意图。如上所述，呈格栅型电加热器形式的进气预热器11于增压空气中间冷却器12与废气再循环阀13之间布置在发动机进气管14中。在正常运行状态下，由发动机15排出的废气经由设置有废气再循环阀13和废气冷却器16的废气再循环管17导入发动机进气管14并与发动机进气管14中的新鲜空气混合。然后，混合后的气体供送给发动机15。

然而，在某些运行状况下，混合后的气体会沿图1中的箭头所示的方向回流向进气预热器11。随着时间的推进，这种回流会导致再循环的废气中所携带的杂质和粉尘积聚在进气预热器11中并尤其附着在进气预热器11的加热壁上。当这些杂质和粉尘积聚到一定程度时，由于其包含有可燃性组分而在进气预热器11通电时会出现自燃并进而导致严重的极具危险性的车辆故障和事故。

因此，期待提供一种能监测进气预热器的污染状态并且能在杂质和粉尘积聚至极具危险的程度并即将导致但尚未导致车辆故障和事故时给出警示的车辆故障预警方案。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种能在车辆故障切实地发生前准确地给出进气预热器的污染状态的“事前性”警示的车辆故障预警系统及车辆故障预警方法。这种车辆故障预警系统及方法使得相关人员在故障发生前就能够发现进气预热器的污染问题，由此不仅能降低检修的成本和复杂度，更可以扼制具有极大危险和麻烦的车辆故障的发生。

上述目的在一方面通过一种车辆故障预警系统来实现，这种车辆故障预警系统配置成用于确定用于发动机的进气预热器是否处于临界故障状态并至少包括：至少一个测量装置，所述至少一个测量装置用于采集与所述进气预热器的污染状态相关的车辆数据；和车辆侧控制单元，所述车辆侧控制单元安装在车辆中并配置成能从所述测量装置接收所述车辆数据，其中，至少基于所采集的与进气预热器的污染状态相关的车辆数据确定所述进气预热器是否处于临界故障状态。

上述目的在另一方面通过一种车辆故障预警方法来实现，所述方法用于确定用于发动机的进气预热器是否处于临界故障状态并包括以下步骤：

a)采集与所述进气预热器的污染状态相关的车辆数据；并且

b)至少基于所采集的与进气预热器的污染状态相关的车辆数据确定所述进气预热器是否处于临界故障状态。

附图说明

本发明的特征及其优点可以通过阅读下述参考附图的对一些示例性优选实施例的详细说明来进一步理解。所述附图为：

图1示出根据现有技术的涡轮增压式车辆驱动系统的简化性示意图；

图2示出根据本发明的车辆故障预警系统的结构框图；

图3示出根据本发明的车辆故障预警方法的流程图；

图4示出根据本发明的故障预警计算策略的总流程图；

图5示出图4所示的故障预警计算策略的第一示例性实施例的流程图；

图6示出图4所示的故障预警计算策略的第二示例性实施例的流程图；

图7示出根据本发明的用于判断车辆是否存在第一异常症状的方法的流程图；

图8示出根据本发明的用于判断车辆是否存在第二异常症状的方法的流程图；并且

图9示出根据本发明的计算中心的一示例性实施例的结构框图。

具体实施方式

在本申请文件中，相同的附图标记指代相同或类似的部件或元件。

图2示出根据本发明的车辆故障预警系统1的结构框图。根据本发明的车辆故障预警系统1配置成用于对发动机的进气预热器进行状态监测和故障预警，所述进气预热器可以如上文所述的那样于增压空气中间冷却器与废气再循环阀之间布置在发动机的进气管中并可以构造成格栅型电加热器。

如图2所示，车辆故障预警系统1包括适于测量与进气预热器的状态、尤其是污染状态相关的车辆数据的至少一个测量装置、和适于与计算中心3进行数据通信的车辆侧控制单元2。车辆侧控制单元2配置成收集所述车辆数据并将收集到的车辆数据实时地或定期地发送给计算中心3。在此，与进气预热器的污染状态相关的车辆数据指的是可能与进气预热器的污染存在直接或间接关联的车辆参数的测量数据，例如包括发动机启动时间和进气阀前的进气压力，并优选地还可以进一步包括冷却剂温度、大气压力、发动机转速、喷油量中的一个或多个。对此需要说明的是，本文中提及的车辆数据绝不局限于所列举的这些车辆数据，而是，本领域技术人员所能想到的能反应车辆的污染状态或符合计算目的的任何车辆数据皆包括在内。

此外，所述车辆侧控制单元2可以是专属于根据本发明的车辆故障预警系统1的控制装置，也可以是用于控制发动机的发动机控制装置或者是用于控制整车的操作的车辆总控制装置。

计算中心3配置成基于接收到的车辆数据并利用特定的计算策略(将在下文中予以详细说明)来确定识别进气预热器是否处于临界故障状态。在本文中，术语“临界故障状态”意在指进气预热器的污染状态已经极富危险性并即将引发车辆故障和/或事故。特别地，计算中心3进一步配置成在预测到进气预热器处于临界故障状态、即其污染状态濒临引发车辆故障时将危险警示信息提供给服务中心4(将在下文中予以详细说明)。

优选地，计算中心3配置成采用云计算技术来分析车辆数据的云计算中心。当然，计算中心3也可以被配置成车载计算装置。

而且，一个计算中心3可以关联有多个相同型号和/或不同型号的车辆。换言之，一个计算中心3可以为多个相同型号和/或不同型号的车辆提供故障预警的分析计算。

此外，还设置有服务中心4，所述服务中心4配置成接收来自计算中心3的危险警示信息并进而基于接收到的危险警示信息做出进一步的决策。所述决策包括：将进气预热器的危险警示信息发送给相关的车辆侧控制单元2并由此提供给车内人员，同时邀请车内人员前往维修中心、比如4S店进行检修和维修。附加地或替代地，所述决策包括：将进气预热器的危险警示信息连同相关建议例如以短信或微信通知的方式直接告知车主。

由此，相关人员可以在更危险的车辆故障和/或事故切实地发生之前对车辆、尤其是车辆的进气预热器进行前瞻性检修和维护，从而显著地提高车辆的安全性。

进一步而言，还设置有车载收发装置5，车辆侧控制单元2借助于所述车载收发装置5与外界通信。所述车载收发装置5可以设计成通过车辆总线与车辆侧控制单元2通信连接并采用现有技术中已知的方式与计算中心3和服务中心4交换数据。

图3示出根据本发明的用于识别进气预热器的临界故障状态的车辆故障预警方法的流程图。

如图3所示，在步骤S1中，使构造成格栅型电加热器的进气预热器通电。

然后，在步骤S2中，车辆侧控制单元2将由各测量装置所采集的相关的车辆数据借助于车载收发装置5发送给计算中心3。

接下来，在步骤S3中，计算中心3利用大数据计算策略从来自车辆的车辆数据分析计算进气预热器的污染状态。如果确定出进气预热器处于临界故障状态，则将相关的危险警示信息提供给服务中心4。

最后，在步骤S4中，服务中心4根据接收到的危险警示信息向车主或其它相关人员提供相关的服务，比如告知车主或其它相关人员进气预热器目前的污染状态并给予相关的警示和维修建议。

图4示出根据本发明的由计算中心3所执行的用于识别进气预热器的临界故障状态的故障预警计算策略的总流程图。该故障预警计算策略尤其可以在执行上述步骤S3时使用。

如图4所示，在步骤S31中，计算中心3首先从车辆数据判断当前车辆是否同时存在以下两种表示进气预热器可能处于临界故障状态的异常症状：发动机启动异常(下文也称之为“第一异常症状”)和进气阀前的进气压力异常(下文也称之为“第二异常症状”)。如若当前的车辆数据表明车辆同时表现出这两种症状，则可以确定出进气预热器已经处于临界故障状态并由此存在迫在眉睫的故障危险，然后，在接下来的步骤S32中将进气预热器的污染状态以及相关的危险警示信息报送给服务中心4。

图5示出图4所示的故障预警计算策略的第一示例性实施例的流程图。

如图5所示，首先，在步骤S311中，计算中心3基于当前的车辆数据来判断当前车辆是否存在上述第一异常症状，即发动机的启动是否具有不合理的延迟。如果发动机的启动不存在不合理的延迟的话，则重复执行步骤S311，以基于新的车辆数据来继续监测发动机的启动延迟情况。反之，如果发动机的启动出现不合理的延迟，则转至步骤S312。在步骤S312中，计算中心3基于与上一个步骤S311所依据的同样的车辆数据来判断当前车辆是否存在上述第二异常症状，即进气阀前的进气压力是否处于异常水平。如果所述进气压力处于正常水平，则表明当前车辆没有表现出第二异常症状并由此可以确定出当前的进气预热器并未呈现临界故障状态，此时返回步骤S311以基于新的车辆数据继续监测进气预热器的状态。但是，如果在步骤S312中确定出所述进气压力处于异常水平，则此时可以确定出进气预热器同时呈现第一和第二异常症状并由此应当已经处于临界故障状态，此时转至步骤S313。在步骤S313中，计算中心3将进气预热器的污染状态以及相关的危险警示发送给服务中心4。

图6示出图4所示的故障预警计算策略的第二示例性实施例的流程图。图6所示的故障预警计算策略与图5所示的故障预警计算策略类似，但是变换了第一异常症状和第二异常症状的判断顺序。

具体而言，如图6所示，首先，在步骤S311’中，计算中心3基于当前的车辆数据判断当前车辆是否存在上述第二异常症状，即所述进气压力是否处于异常水平。如果所述进气压力处于正常水平，则重复执行步骤S311’。相反地，如果所述进气压力处于异常水平，则进而在步骤S312’中判断当前车辆是否存在上述第一异常症状，即发动机的启动是否出现不合理的延迟。如果发动机的启动没有出现不合理的延迟的话，则返回步骤S311’以基于新的车辆数据继续监测进气预热器。反之，如果发动机的启动出现不合理的延迟的话，则可以确定出进气预热器此时已经处于临界故障状态，并由此在接下来的步骤S313’中将进气预热器的污染状态以及相关的危险警示提供给服务中心4。

在此，需要说明的是，本发明旨在从两种指标、即发动机的启动时间和进气压力来推测进气预热器的污染状态，而且设计成只有在这两种指标皆表明异常时才认定进气预热器处于临界故障状态。通过两种指标的互相校验，可以在很大程度上减小故障误报的可能性，从而使得故障预警结果是可靠的、值得信赖的，而不会对相关人员造成不必要的打扰。

图7示出根据本发明的用于判断车辆是否存在上述第一异常症状的方法的流程图。该判断方法尤其可以用在图5所示的步骤S311中和图6所示的步骤S312’中。

如图7所示，首先，在步骤S101中，计算中心3基于测量的冷却剂温度及大气压力推算健康的车辆在对应的冷却剂温度和大气压力下应当具有的合理的发动机启动时间。然后，在步骤S102中，比较计算出的合理的发动机启动时间与实际测量的发动机启动时间。如果实际测量的发动机启动时间相对于计算出的发动机启动时间的延迟位于合理的范围内，则表明当前发动机的启动时间是正常的并返回步骤S101以继续监测。相反地，如果实际测量的发动机启动时间相对于计算出的发动机启动时间的延迟超出合理的范围，则在接下来的步骤S103中判断发动机启动的这种异常延迟是否已经持续预设的时长。如果是的话，则可以在接下来的步骤S104中得出车辆已经出现第一异常症状的结论。反之，如果否的话，则表明当前发动机的启动并未出现异常延迟并返回步骤S101以继续监测发动机的启动。

在此，需要说明的是，从冷却剂温度和大气压力推算发动机的启动时间可以利用现有技术中已知的计算公式来进行。优选地，在从冷却剂温度和大气压力推算发动机启动时间时、以及在设定上述合理的偏差范围时考虑发动机的配置和类型，这是因为：对于不同配置和/或不同类型的发动机，冷却剂温度、大气压力与发动机启动时间之间可能具有不同的数学关系，并且发动机启动的延迟可能具有不同的宽容度。此外，还优选的是，根据具体情况来具体地调整所述预设的时长。

图8示出根据本发明的用于判断车辆是否存在上述第二异常症状的方法的流程图。该判断方法尤其可以用在图5所示的步骤S312中和图6所示的步骤S311’中。

如图8所示，首先，在步骤S201中，计算中心3根据测量的发动机转速和喷油量来计算发动机扭矩。进而，在步骤S202中，计算中心3基于计算出的发动机扭矩来推算健康的车辆在该发动机扭矩下应当具有的进气压力。接下来，在步骤S203中，比较计算出的进气压力和实际测量的进气压力。如果实际测量的进气压力与计算出的进气压力之间的偏差位于合理的范围内，则表明车辆当前并未出现进气压力异常这种第二异常症状并由此返回步骤S201以继续监测所述进气压力。相反地，如果实际测量的进气压力与计算出的进气压力之间的偏差超出合理的范围，则进一步在步骤S204中判断这种异常状况是否已经持续预设的时长。如果是的话，则可以在接下来的步骤S205中得出车辆已经出现第二异常症状的结论。反之，如果否的话，则表明当前车辆并未出现第二异常症状并返回步骤S201以继续监测进气压力。

同样，优选地，可以根据具体应用来调整所述预设的时长。

图9示出根据本发明的计算中心3的一示例性实施例的结构框图。

如图9所示，计算中心3包括发动机启动监测模块20和进气压力监测模块30，发动机启动监测模块20配置成用于执行如图7所示的用于判断发动机的启动是否异常延迟的方法，而进气压力监测模块30配置成用于执行如图8所示的用于判断进气阀前的进气压力是否异常的方法。

进一步而言，发动机启动监测模块20包括第一计算子模块201、第一比较子模块202和第一计时子模块203。所述第一计算子模块201配置成用于执行上述步骤S101，即用于从测量的冷却剂温度及大气压力计算正常的发动机启动时间，所述第一比较子模块202配置成用于执行上述步骤S102，即用于比较计算出的发动机启动时间和实际测量的发动机启动时间，并且所述第一计时子模块203配置成用于根据相应的指令进行计时，比如用于执行上述步骤S103所涉及的计时。

进气压力监测模块30包括第二计算子模块301、第二比较子模块302和第二计时子模块303。所述第二计算子模块301配置成用于执行上述步骤S201和S202，即用于从测量的发动机转速和喷油量来计算发动机扭矩并进而计算进气压力，所述第二比较子模块302配置成用于执行上述步骤S203，即用于比较计算出的进气压力和实际测量的进气压力，并且所述第二计时子模块303配置成用于根据相应的指令进行计时，比如用于执行上述步骤S204所涉及的计时。

需要说明的是，上文所说明的各模块实施为功能模块并依托于硬件、软件或者硬件和软件的结合来实现。而且，上文结合图9所说明的计算中心3的配置仅仅是一个展示性实施例，而没有任何限定作用。可执行本文所说明的计算中心3的功能的任何其它配置均落在本发明的范围内。

此外，还需要说明的是，根据本发明的车辆故障预警系统以及对应的车辆故障预警方法不仅适用于监测如上文所述的构造成格栅型电加热器的进气预热器，而且也适用于监测其它类型的、也存在由于杂质和粉尘的聚集所导致的安全隐患的进气预热器，甚至适用于监测具有污染隐患的别的加热器。

尽管一些实施例已经被说明，但是这些实施例仅仅是以示例的方式予以呈现，而没有旨在限定本发明的范围。所附的权利要求和它们的等价形式旨在覆盖落在本发明范围和精神内的所有改型、替代和改变。

Claims (10)

1.一种车辆故障预警系统(1)，所述车辆故障预警系统配置成用于确定用于发动机(15)的进气预热器(11)是否处于临界故障状态并至少包括：

-至少一个测量装置，所述至少一个测量装置用于采集与所述进气预热器(11)的污染状态相关的车辆数据；和

-车辆侧控制单元(2)，所述车辆侧控制单元安装在车辆中并配置成能从所述测量装置接收所述车辆数据，至少基于所采集的与进气预热器(11)的污染状态相关的车辆数据确定所述进气预热器(11)是否处于临界故障状态，

其中，只有从所述车辆数据确定出车辆同时存在发动机启动时间异常和进气阀前的进气压力异常这两种状况时才认定所述进气预热器(11)处于临界故障状态，其中，所述车辆数据包括发动机启动时间及进气阀前的进气压力。

2.根据权利要求1所述的车辆故障预警系统，其特征在于，

所述车辆数据还进一步包括冷却剂温度、大气压力、发动机转速、喷油量中的一个或多个。

3.根据权利要求2所述的车辆故障预警系统，其特征在于，

-通过以下方式来判断发动机启动时间是否异常：从冷却剂温度和大气压力来推算正常的发动机启动时间，并进而比较实际测量的发动机启动时间和所述正常的发动机启动时间；

-通过以下方式来判断所述进气压力是否异常：从发动机转速和喷油量来推算正常的进气压力，并进而比较实际测量的进气压力和所述正常的进气压力。

4.根据权利要求3所述的车辆故障预警系统，其特征在于，

在实际测量的发动机启动时间相对于所述正常的发动机启动时间存在不合理的延迟且这种不合理的延迟持续一定的时间的情况下认定发动机启动时间是异常的；在实际测量的进气压力相对于所述正常的进气压力具有不合理的偏差且这种不合理的偏差持续一定的时间的情况下认定所述进气压力是异常的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的车辆故障预警系统，其特征在于，

-所述车辆侧控制单元配置成适于与云计算中心通信，以将所获取的车辆数据发送给所述云计算中心并借助于所述云计算中心来执行所述进气预热器(11)是否处于临界故障状态的计算；

-所述云计算中心在确定出所述进气预热器(11)处于临界故障状态时将危险警示发送给服务中心(4)，并且所述服务中心(4)配置成基于接收到的危险警示向车辆的相关人员提供服务。

6.一种车辆故障预警方法，所述车辆故障预警方法用于确定用于发动机(15)的进气预热器(11)是否处于临界故障状态并包括以下步骤：

a)采集与所述进气预热器(11)的污染状态相关的车辆数据；并且

b)至少基于所采集的与进气预热器(11)的污染状态相关的车辆数据确定所述进气预热器(11)是否处于临界故障状态，

其中，通过下述方式执行步骤b)：只有从所述车辆数据确定出车辆同时存在发动机启动时间异常和进气阀前的进气压力异常这两种状况时才认定所述进气预热器(11)处于临界故障状态，其中，所述车辆数据包括发动机启动时间及进气阀前的进气压力。

7.根据权利要求6所述的车辆故障预警方法，其特征在于，

所述车辆数据还进一步包括冷却剂温度、大气压力、发动机转速、喷油量中的一个或多个。

8.根据权利要求7所述的车辆故障预警方法，其特征在于，所述步骤b)包括：

-b1)通过下述方式来判断发动机启动时间是否异常：从冷却剂温度和大气压力来推算正常的发动机启动时间，并进而比较实际测量的发动机启动时间和所述正常的发动机启动时间；

-b2)通过下述方式来判断所述进气压力是否异常：从发动机转速和喷油量来推算正常的进气压力，并进而比较实际测量的进气压力和所述正常的进气压力。

9.根据权利要求8所述的车辆故障预警方法，其特征在于，

-通过下述方式执行步骤b1)：在实际测量的发动机启动时间相对于所述正常的发动机启动时间存在不合理的延迟且这种不合理的延迟持续一定的时间的情况下认定发动机启动时间是异常的；

-通过下述方式执行步骤b2)：在实际测量的进气压力相对于所述正常的进气压力具有不合理的偏差且这种不合理的偏差持续一定的时间的情况下认定进气压力是异常的。

10.根据权利要求6至9中任一项所述的车辆故障预警方法，其特征在于，

-借助于云计算中心执行步骤b)；

-所述车辆故障预警方法还包括步骤c)：在确定出所述进气预热器(11)处于临界故障状态时将危险警示发送给服务中心(4)，进而，所述服务中心(4)基于接收到的危险警示向车辆的相关人员提供服务。

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