CN112780428A - 油泵堵转诊断与修复方法、油泵控制器和供油系统 - Google Patents

油泵堵转诊断与修复方法、油泵控制器和供油系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种燃油泵控制器，其包括：电压检测模块；电流检测模块；转速获取模块，该转速获取模块配置为基于所检测的油泵电压和油泵电流获取燃油泵的转速；堵转电流确定模块，该堵转电流确定模块配置为基于所检测的油泵电压确定燃油泵在该油泵电压下所对应的堵转电流；减法器，该减法器配置为计算油泵电流与堵转电流之间的电流差值；以及运算模块，该运算模块配置为基于燃油泵的转速和所述电流差值确定燃油泵是否发生堵转故障，并在确定燃油泵发生堵转故障时控制燃油泵执行修复操作。本发明还公开了一种包括上述燃油泵控制器的车辆供油系统和燃油泵堵转故障诊断与修复方法。

Description

油泵堵转诊断与修复方法、油泵控制器和供油系统
技术领域
本发明涉及燃油泵领域，更具体地，涉及一种燃油泵堵转故障诊断与修复方法，一种具备燃油泵堵转故障诊断与修复功能的燃油泵控制器，以及包括该燃油泵控制器的车辆供油系统。
背景技术
燃油泵是车辆供油系统中的重要组成部分，其作用是通过喷油器将储存在燃油箱内的燃油供给至发动机的各个气缸，从而为车辆提供动力。
早期的燃油泵多为机械式的，如今随着车辆工业的发展已逐渐被电动燃油泵所取代。电动燃油泵总成主要由控制器、电机、油泵、供油管路、各类传感器等组成，燃油泵的运行状况直接关系到整车发动机的工作性能。
由于市面上各类燃油的品质参差不齐，多数燃油通常含有硫、微小杂质、水分等，容易造成燃油泵泵芯堵转故障。当出现泵芯堵转故障时，若不能及时诊断与修复，将会影响到整车发动机的运行。
现有的油泵控制器、乃至供油系统无法及时识别燃油泵的堵转故障，更无法针对该堵转故障执行任何自修复操作，在车辆出现燃油泵故障时，车主通常只能选择整体更换燃油泵总成，成本较大。
发明内容
为解决上述问题，本发明提出一种具备燃油泵堵转故障诊断与修复功能的燃油泵控制器，该燃油泵控制器可实时监控燃油泵的运行状况，并在识别出油泵泵芯堵转故障时，周期性地执行燃油泵的正转和反转，以排除杂质等异物，消除泵芯堵转故障，进而避免了更换燃油泵总成，降低了燃油泵总成的故障率。
根据本发明的第一方面，提供了一种燃油泵控制器，该控制器包括：电压检测模块，用于检测当前的油泵电压；电流检测模块，用于检测当前的油泵电流；转速获取模块，该转速获取模块配置为基于所检测的油泵电压和油泵电流获取燃油泵的转速；堵转电流确定模块，该堵转电流确定模块配置为基于所检测的油泵电压确定燃油泵在该油泵电压下所对应的堵转电流；减法器，该减法器配置为计算当前的油泵电流与所述堵转电流之间的电流差值；以及运算模块，该运算模块配置为基于燃油泵的转速和由所述减法器计算的电流差值确定燃油泵是否发生堵转故障，并在确定燃油泵发生堵转故障时控制燃油泵执行修复操作。
有利地，所述运算模块进一步配置为：判断燃油泵的转速是否小于预定转速；和判断由所述减法器计算的电流差值是否处于第一阈值范围内，其中，如果燃油泵的当前转速小于预定转速并且由所述减法器计算的电流差值处于所述第一阈值范围内，则确定燃油泵发生堵转故障。
有利地，所述运算模块进一步配置为在确定燃油泵发生堵转故障时：控制燃油泵泵芯沿第一方向旋转第一时长；控制燃油泵泵芯沿不同于所述第一方向的第二方向旋转第二时长；增加一次修复动作记录；以及判断燃油泵的堵转故障是否消除，其中，如果燃油泵的堵转故障消除，则停止修复操作。
有利地，如果燃油泵的堵转故障未消除，则进一步判断累计记录的修复动作是否超过预定次数，其中，如果累计记录的修复动作超过预定次数，则停止修复操作。
根据本发明的第二方面，提供了一种包括根据本发明所述的具备燃油泵堵转故障诊断与修复功能的燃油泵控制器的车辆供油系统。
根据本发明的第三方面，提供了一种燃油泵堵转故障诊断与修复方法，该方法包括如下步骤：第一步骤：检测当前的油泵电压和油泵电流；第二步骤：基于所检测的油泵电压和油泵电流获取燃油泵的转速；第三步骤：基于所检测的油泵电压确定燃油泵在该油泵电压下所对应的堵转电流；第四步骤：计算当前的油泵电流与所述堵转电流之间的电流差值；以及第五步骤：基于燃油泵的转速和所计算的电流差值确定燃油泵是否发生堵转故障，并在确定燃油泵发生堵转故障时控制燃油泵执行修复操作。
有利地，所述第五步骤包括：判断燃油泵的转速是否小于预定转速；和判断由所计算的电流差值是否处于第一阈值范围内，其中，如果燃油泵的当前转速小于预定转速并且由所计算的电流差值处于所述第一阈值范围内，则确定燃油泵发生堵转故障。
有利地，所述修复操作包括：控制燃油泵泵芯沿第一方向旋转第一时长；控制燃油泵泵芯沿不同于所述第一方向的第二方向旋转第二时长；增加一次修复动作记录；以及判断燃油泵的堵转故障是否消除，其中，如果燃油泵的堵转故障消除，则停止修复操作。
有利地，如果燃油泵的堵转故障未消除，则进一步判断累计记录的修复动作是否超过预定次数，其中，如果累计记录的修复动作超过预定次数，则停止修复操作。
附图说明
下文将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：
图1示出了根据本发明一示例性实施例的具备燃油泵堵转故障诊断与修复功能的燃油泵控制器的结构图；
图2示出了根据本发明一示例性实施例的燃油泵堵转故障诊断与修复方法中的诊断过程的流程图；
图3示出了在燃油泵的不同运行状态下所对应的电流区间的示意图；以及
图4示出了根据本发明一示例性实施例的燃油泵堵转故障诊断与修复方法中的修复过程的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的燃油泵堵转故障诊断与修复方法和油泵控制器与供油系统。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方法、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
图1示出了根据本发明一示例性实施例的具备燃油泵堵转故障诊断与修复功能的燃油泵控制器的结构图。如图1中所示，该燃油泵控制器包括电压检测模块10和电流检测模块20，分别用于实时检测燃油泵电压和电流。
燃油泵控制器还包括用于获取燃油泵的实时转速的转速获取模块30和用于确定当燃油泵在某一电压值下发生堵转时所对应的电流的堵转电流确定模块40。
作为一个示例，转速获取模块30连接至燃油泵的电压检测模块10和电流检测模块20，通过对燃油泵的电压和电流脉冲频率进行识别、线性变换来获取燃油泵的实时转速，例如，通过基于电流脉冲的转速检测方法来获取实时转速。此外，转速获取模块30还可以是磁电式转速传感器、光电式转速传感器、霍尔式转速传感器等。
堵转电流确定模块40可连接至燃油泵的电压检测模块10，以基于由电压检测模块10检测到的油泵电压确定燃油泵在该电压下所对应的堵转电流。可以理解的是，堵转电流可由如下公式推导得出：
Upump＝Ipump×Rpump+Uφ，
其中，Upump为油泵电压，Ipump为油泵电流，Rpump为油泵电阻，Uφ为油泵电机的感应电动势，
当燃油泵发生堵转时，油泵转速为0，即油泵电机的感应电动势Uφ＝0，从而：
Upump＝Ipump×Rpump------->Ipump＝Upump/Rpump
由于燃油泵的泵芯电阻Rpump是确定已知的，因此基于由电压检测模块10检测到的油泵电压Upump可确定燃油泵在该电压值下所对应的堵转电流Iblock＝Ipump。
燃油泵控制器还包括减法器50和运算模块60，减法器50的一个输入端连接至燃油泵的电流检测模块20，另一输入端连接至堵转电流确定模块40，并且配置为计算由电流检测模块20实时检测到的油泵电流与由堵转电流确定模块40获取的堵转电流之间的电流差值。
运算模块60的一个输入端连接至转速获取模块30，另一输入端连接至减法器50，运算模块60配置为基于燃油泵的转速和由减法器50计算得出的电流差值确定燃油泵是否发生堵转故障，并在确定燃油泵发生堵转故障时控制燃油泵执行修复操作。
具体地，运算模块60配置为判断燃油泵的转速是否小于预定转速(例如100RPM)，并且判断由减法器50计算得出的电流差值是否处于预定的堵转电流区间内，当燃油泵的转速小于预定转速并且由减法器50计算得出的电流差值处于预定的堵转电流区间内时，确定燃油泵发生堵转故障。可选地，运算模块60可进一步配置为在确定燃油泵发生堵转故障后，向车辆电子控制模块(ECU)发送堵转故障信号或警报信号，以提醒ECU采取相应的应对操作。
本文所记载的燃油泵泵芯可包括刷电机和无刷电机，因此对应的燃油泵控制器也包括有刷泵控制器和无刷泵控制器。根据本发明所述的具备堵转故障诊断与修复功能的有刷泵控制器具备2个半桥，即H桥；而无刷电机控制器具备3个半桥。
图2示出了根据本发明一示例性实施例的燃油泵堵转故障诊断与修复方法中的诊断过程的流程图。下文将参考图2来详细描述借助图1中所示的燃油泵控制器执行的燃油泵堵转故障诊断过程的实施步骤。
首先，在步骤S101中，实时获取燃油泵的电压和电流，其中，燃油泵的电压和电流可利用车辆供油系统中已有的检测单元(例如电压/电流检测模块)来检测，也可利用额外安装的检测装置来获取或通过计算得出。
随后，在步骤S102中，基于所检测的油泵电压和油泵电流获取燃油泵的实时转速。
在步骤S102之后或与步骤S102同时地，在步骤S103中基于所检测到的油泵电压确定燃油泵在该电压下所对应的堵转电流Iblock。其中，堵转电流可由如下公式推导得出：
Upump＝Ipump×Rpump+Uφ，
其中，Upump为油泵电压，Ipump为油泵电流，Rpump为油泵电阻，Uφ为油泵电机的感应电动势，
当燃油泵发生堵转时，油泵转速为0，即油泵泵芯的感应电动势Uφ＝0，从而：
Upump＝Ipump×Rpump------->Ipump＝Upump/Rpump
由于燃油泵的泵芯电阻Rpump是确定已知的，因此基于由电压检测模块10检测到的油泵电压Upump可确定燃油泵在该电压值下所对应的堵转电流Iblock＝Ipump。
随后，在步骤S104中，例如可借助减法器或比较器，计算当前的油泵电流与基于上式推导得出的堵转电流之间的电流差值。
最后，在步骤S105中，可基于燃油泵的转速和由所计算的电流差值确定燃油泵是否发生堵转故障，并在确定燃油泵发生堵转故障时控制燃油泵执行修复操作。
具体地，在步骤S105中确定燃油泵发生堵转故障必须同时满足以下两个判断条件：
a)燃油泵的转速小于预定转速(例如100RPM)；和
b)由所计算的电流差值处于第一阈值范围(也可称为“堵转电流范围”)内。
也就是说，如果燃油泵的当前转速小于预定转速并且由所计算的电流差值处于所述第一阈值范围内，则确定燃油泵发生堵转故障，从而油泵控制器可向车辆电子控制单元(ECU)发送堵转故障信息。
否则，如果不满足上述条件a)和b)中的任一者，则表明燃油泵处于正常运行状态或发生其它故障，例如短路故障。
作为一个示例，如果燃油泵的转速小于100RPM，同时油泵电流处于短路电流区间内，则表明燃油泵发生短路故障。作为另一示例，如果燃油泵的转速大于500RPM，同时油泵电流处于正常电流区间内，则表明燃油泵处于正常运行状态。基于常识可知的是，在相同的油泵电压下，燃油泵的短路电流远高于其堵转电流，而燃油泵的正常工作电流远低于其堵转电流和短路电流，燃油泵在不同运行状态下所对应的电流区间如图3中所示。
根据一优选实施例，在确定燃油泵是否发生堵转故障的过程中还可附加考虑一电压判断条件——即，判断油泵电压是否大于预定值，例如6V。这是因为，如果油泵电压过低，例如低于2V，则正常的泵芯也不会转动，在此极端条件下仅凭借油泵转速和电流差值无法得到准确的判断结果，所以在确保油泵电压足够大(例如，大于6V)的前提下再进行上述堵转条件a)和b)的判断会更加准确。也就是说，在该优选实施例中，只有在同时满足以下三个条件的情况下，才确定燃油泵发生堵转故障：
a)燃油泵的转速小于预定转速；
b)由所计算的电流差值处于第一阈值范围内；以及
c)油泵电压大于预定值(例如6V)。
如上所述，如果同时满足上述条件a)、b)、c)(其中，c)为可选条件)，则确定燃油泵发生堵转故障，与此同时，燃油泵控制器可控制燃油泵执行修复操作。图4示出了在确定燃油泵发生堵转故障时执行的修复操作的具体步骤。
当识别到堵转故障时，借助燃油泵控制器驱动油泵电机正转X秒，随后驱动油泵电机反转Y秒，例如，可通过驱动电机控制电路的各个功率级(H桥电路)实现电机的正转和反转。通过这种来回转动的方式，可排出导致油泵堵转的杂质。每当执行一次正转动作和一次反转动作，表示完成一次修复动作，则增加一次修复动作记录。
考虑到电机堵转时会出现较大电流，因此在修复操作中控制电机正反转的持续时间X和Y不能过长，例如可设置为0.2s～0.5s。
每当完成一次修复动作，可基于上述条件a)和b)判断燃油泵的堵转故障是否消除。例如，如果发现此时油泵电流恢复到正常电流区间并且油泵转速>500RPM，或者油泵电流到达短路电流区间并且油泵转速<100RPM(即，出现短路故障)，则视为堵转故障消除，则停止修复操作。
如果燃油泵的堵转故障未消除，则进一步判断累计记录的修复动作是否超过预定次数；其中如果超过预定次数，则停止修复操作。进一步的判断步骤的设置目的是不能让油泵泵芯无限次地来回转动，当在规定次数内，堵转故障依旧没有消除，则停止驱动泵芯正反转。
考虑到如果修复时间过长，可能会对车辆的低压系统造成影响或产生额外的噪音；而如果修复时间过短，则无法完成修复功能。因此，所述规定次数可设定为50～100次，由此确保在1分钟内完成或终止修复操作。
根据本发明的上述燃油泵控制器可实时监控燃油泵的运行状况，并在识别出油泵泵芯堵转故障时，周期性地执行燃油泵的正转和反转，以排除杂质等异物，消除泵芯堵转故障，进而避免了更换燃油泵总成，降低了燃油泵总成的故障率。
在本发明中，本领域普通技术人员可以理解，所揭露的装置和系统可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块的功能可以结合或者某个模块的功能可以被进一步拆分。根据本发明的燃油泵控制器中的电压检测模块、电流检测模块、转速获取模块、堵转电流确定模块、减法器及运算模块等可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现，或者可采用软硬件结合的形式实现。
所述集成的单元如果以硬件功能单元的形式实现时，各个模块是使用硬件逻辑实现特定功能的电路级硬件，并且各个硬件之间的连接关系是明确的硬件连接关系。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器或微控制器执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤。在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种燃油泵控制器，其特征在于，该燃油泵控制器包括：
电压检测模块(10)，用于检测当前的油泵电压；
电流检测模块(20)，用于检测当前的油泵电流；
转速获取模块(30)，该转速获取模块配置为基于所检测的油泵电压和油泵电流获取燃油泵的转速；
堵转电流确定模块(40)，该堵转电流确定模块配置为基于所检测的油泵电压确定燃油泵在该油泵电压下所对应的堵转电流；
减法器(50)，该减法器配置为计算当前的油泵电流与所述堵转电流之间的电流差值；以及
运算模块(60)，该运算模块配置为基于燃油泵的转速和由所述减法器计算的电流差值确定燃油泵是否发生堵转故障，并在确定燃油泵发生堵转故障时控制燃油泵执行修复操作。
2.根据权利要求1所述的燃油泵控制器，其特征在于，所述运算模块进一步配置为：
判断燃油泵的转速是否小于预定转速；和
判断由所述减法器计算的电流差值是否处于第一阈值范围内，
其中，如果燃油泵的当前转速小于预定转速并且由所述减法器计算的电流差值处于所述第一阈值范围内，则确定燃油泵发生堵转故障。
3.根据权利要求1或2所述的燃油泵控制器，其特征在于，所述运算模块进一步配置为在确定燃油泵发生堵转故障时：
控制燃油泵泵芯沿第一方向旋转第一时长；
控制燃油泵泵芯沿不同于所述第一方向的第二方向旋转第二时长；
增加一次修复动作记录；以及
判断燃油泵的堵转故障是否消除，其中，如果燃油泵的堵转故障消除，则停止修复操作。
4.根据权利要求3所述的燃油泵控制器，其特征在于，如果燃油泵的堵转故障未消除，则进一步判断累计记录的修复动作是否超过预定次数，其中，如果累计记录的修复动作超过预定次数，则停止修复操作。
5.一种车辆供油系统，其特征在于，该系统包括根据权利要求1至4中任一项所述的燃油泵控制器。
6.一种燃油泵堵转故障诊断与修复方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
第一步骤：检测当前的油泵电压和油泵电流；
第二步骤：基于所检测的油泵电压和油泵电流获取燃油泵的转速；
第三步骤：基于所检测的油泵电压确定燃油泵在该油泵电压下所对应的堵转电流；
第四步骤：计算当前的油泵电流与所述堵转电流之间的电流差值；以及
第五步骤：基于燃油泵的转速和所计算的电流差值确定燃油泵是否发生堵转故障，并在确定燃油泵发生堵转故障时控制燃油泵执行修复操作。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第五步骤包括：
判断燃油泵的转速是否小于预定转速；和
判断由所计算的电流差值是否处于第一阈值范围内，
其中，如果燃油泵的当前转速小于预定转速并且由所计算的电流差值处于所述第一阈值范围内，则确定燃油泵发生堵转故障。
8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述修复操作包括：
控制燃油泵泵芯沿第一方向旋转第一时长；
控制燃油泵泵芯沿不同于所述第一方向的第二方向旋转第二时长；
增加一次修复动作记录；以及
判断燃油泵的堵转故障是否消除，其中，如果燃油泵的堵转故障消除，则停止修复操作。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，如果燃油泵的堵转故障未消除，则进一步判断累计记录的修复动作是否超过预定次数，其中，如果累计记录的修复动作超过预定次数，则停止修复操作。
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