CN113309604B - 阀门式节温器的诊断系统、诊断方法及交通工具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了阀门式节温器的诊断系统、诊断方法及交通工具。利用所述诊断系统和诊断方法，可以诊断阀门式节温器的阀门是否发生故障并根据诊断结果报出或不报出故障，若诊断出存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复，若修复成功，则不报出堵转故障，避免误报。此外还可以根据报出的故障作出响应，使发动机维持在较安全的温度范围，避免发动机过温损坏。所述交通工具包括设置有阀门式节温器的发动机以及上述阀门式节温器的诊断系统。

Description

阀门式节温器的诊断系统、诊断方法及交通工具

技术领域

本发明涉及发动机技术领域，特别涉及阀门式节温器的诊断系统、诊断方法及交通工具。

背景技术

内燃机在使用过程中约有30％的热量通过冷却液带走，为尽可能避免发动机温度过高或者过低，提高内燃机的能量利用率，业界已开始采用阀门式节温器来帮助发动机机体散热。阀门式节温器常采用多通阀门，可实现不同冷却回路的相互耦合，合理分配不同冷却回路的冷却液流量，从而实现发动机热量的优化管理，具有快速响应、可精准控制发动机冷却液温度的特点，使得发动机效率提高，油耗降低，因而受到了许多整车厂商的亲睐。

发动机散热能力的变化可能会出现温度过低或过高的情况，当发动机温度过低，将导致发动机油耗上升，排放恶化；而当发动机温度过高，则可能使发动机损坏。为尽可能避免发动机温度过高或者过低，应对阀门式节温器的工作状态进行诊断并作出响应，以避免在阀门式节温器发生故障时对发动机机体散热能力的影响。

现有阀门式节温器的诊断和响应策略存在一些问题，比如没有对阀门式节温器的堵转故障和驱动级故障明确区分，导致耦合在一起不能明确故障原因，而且某些堵转故障对发动机的热状态的影响并不大，如果发现堵转后直接向发动机控制器报出故障，容易造成误报以及一些不必要的响应。此外，现有技术针对阀门式节温器的故障响应方案并不全面。

因此，对于阀门式节温器的故障诊断和响应的策略需要改进。

发明内容

为了减少误报，避免不必要的响应，同时避免发动机过温损坏，本发明提供一种阀门式节温器的诊断系统以及一种阀门式节温器的诊断方法，另外还提供一种交通工具。

一个方面，本发明提供一种阀门式节温器的诊断系统，所述阀门式节温器包括用于控制发动机的冷却液流动且由驱动级输出控制的阀门，所述诊断系统包括阀门功能诊断模块和故障响应模块，所述阀门功能诊断模块用于诊断所述阀门是否发生故障并根据诊断结果报出或不报出故障，其中，若诊断出存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复，若修复成功，则不报出堵转故障；所述故障响应模块用于在所述阀门功能诊断模块报出故障后，对所述阀门功能诊断模块报出的故障作出响应，以防止发动机过温。

可选的，所述诊断系统还包括阀门驱动模块，所述阀门驱动模块用于根据接收到的控制指令驱动所述阀门至需求位置；其中，在所述阀门功能诊断模块尝试修复所述疑似堵转故障时，由所述阀门功能诊断模块向所述阀门驱动模块发送控制指令，以调整所述阀门的需求位置。

可选的，所述故障响应模块包括阀门位置响应单元，所述阀门位置响应单元用于向所述阀门驱动模块发送控制指令，以在所述阀门功能诊断模块报出故障前和报出故障后调整所述阀门的需求位置；对于所述阀门驱动模块，来自所述阀门功能诊断模块的控制指令的优先级高于来自所述阀门位置响应单元的控制指令的优先级。

可选的，所述故障响应模块包括风扇响应单元和扭矩响应单元，所述风扇响应单元用于根据故障情况调整风扇运转参数；所述扭矩响应单元用于根据故障情况限制发动机的扭矩输出。

可选的，所述故障响应模块还包括喷油响应单元，所述喷油响应单元用于在所述扭矩响应单元的限制下，当所述发动机的允许最大输出扭矩小于扭矩阈值时，向喷油器发送断油指令。

所述阀门功能诊断模块具体包括堵转诊断单元、堵转修复单元以及故障报出单元，所述堵转诊断单元用于诊断所述阀门是否发生疑似堵转故障，当所述阀门的实际位置和需求位置之间的偏差大于偏差阈值且所述驱动级输出的占空比大于占空比阈值时，获得堵转位置并输出疑似堵转故障信号；所述堵转修复单元用于在获得所述疑似堵转故障信号后，控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡，以撞击所述堵转位置并尝试消除所述疑似堵转故障信号。

可选的，所述阀门功能诊断模块还用于：诊断所述阀门是否发生位置信号故障，若是，所述故障报出单元报出位置信号故障；若否，则进一步诊断所述阀门是否发生驱动级故障，若是，所述故障报出单元报出驱动级故障。

可选的，所述位置信号故障包括传感器电路故障、传感器电压范围故障以及传感器漂移故障。

可选的，所述阀门位置响应单元还用于在所述阀门功能诊断模块报出所述位置信号故障或者所述驱动级故障时，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令。

可选的，所述堵转诊断单元还用于判断所述疑似堵转故障信号对应的堵转方向，所述堵转方向包括第一方向和/或第二方向，所述第一方向为加强发动机散热能力的阀门运转方向，所述第二方向为减弱发动机散热能力的阀门运转方向；所述故障报出单元在所述堵转方向为双向时，直接报出堵转故障。

可选的，所述阀门位置响应单元包括双向堵转响应单元、第一方向堵转响应单元以及第二方向堵转响应单元，所述双向堵转响应单元用于当所述阀门功能诊断模块报出堵转故障且所述堵转方向为双向时，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令；所述第一方向堵转响应单元用于当所述阀门功能诊断模块报出堵转故障且所述堵转方向仅为所述第一方向时，判断所述堵转位置是否小于堵转位置阈值，若是，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令，若否，进一步判断冷却液的温度是否大于温度阈值，若是，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令，若否，设置所述阀门的最大打开程度不超过第一方向限定值，所述第一方向限定值对应的阀门位置不超过第一方向上未报出故障时阀门的需求位置和所述堵转位置中阀门打开程度较小的一个；所述第二方向堵转响应单元用于当所述阀门功能诊断模块报出堵转故障且所述堵转方向仅为所述第二方向时，设置所述阀门的最小打开程度不小于第二方向限定值，所述第二方向限定值对应的阀门位置不小于第二方向上未报出故障时阀门的需求位置和所述堵转位置中阀门打开程度较大的一个。

一个方面，本发明提供一种阀门式节温器的诊断方法，所述阀门式节温器包括用于控制发动机的冷却液流动且由驱动级输出控制的阀门，所述诊断方法包括：诊断所述阀门是否发生故障并根据诊断结果报出或不报出故障，其中，若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复，若修复成功，则不报出堵转故障；以及在报出故障后，对报出的故障作出响应，以防止发动机过温。

可选的，所述报出的故障包括所述堵转故障、位置信号故障或者驱动级故障，其中，当所述报出的故障为所述位置信号故障、所述驱动级故障或者堵转方向为双向的堵转故障时，强制全开所述阀门。

可选的，强制全开所述阀门的步骤中，所述阀门朝全开方向运行，当运行的时间达到时间限定值时，断开所述驱动级。

若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复的步骤包括：

诊断所述阀门是否发生疑似堵转故障，当所述阀门的实际位置和需求位置之间的偏差大于偏差阈值且所述驱动级输出的占空比大于占空比阈值时，获得堵转位置并输出疑似堵转故障信号；在获得所述疑似堵转故障信号后，控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡，以撞击所述堵转位置并尝试消除所述疑似堵转故障信号；若未能消除所述疑似堵转故障信号，则报出堵转故障。

可选的，在控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡的步骤之前，还包括：判断所述疑似堵转故障信号对应的堵转方向，所述堵转方向包括第一方向和/或第二方向，所述第一方向为加强发动机散热能力的阀门运转方向，所述第二方向为减弱发动机散热能力的阀门运转方向。

可选的，在控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡的步骤中，还控制所述阀门退回所述堵转位置之前，并沿相应的堵转方向朝位于所述堵转位置之后的目标位置运转。

可选的，在报出故障后，对报出的故障作出响应的步骤包括：根据故障情况，采取调整所述阀门的打开程度、调整风扇运转参数以及限制所述发动机的扭矩输出中的至少一种方法，其中，在所述发动机的允许最大输出扭矩小于扭矩阈值时，向喷油器发送断油指令。

一个方面，本发明提供一种交通工具，所述交通工具包括设置有阀门式节温器的发动机以及上述阀门式节温器的诊断系统。

本发明提供的诊断系统及诊断方法，可以诊断所述阀门是否发生故障，并且，根据诊断结果可以选择报出故障或者不报出故障，其中，若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前，先尝试修复该疑似堵转故障，在修复无效后再报出堵转故障，避免误报。通过将堵转故障与其它故障区别处理，并进行相应的故障响应，充分利用了阀门的可控性来使发动机维持在较安全的温度范围，有助于提高发动机工作效率，降低发动机油耗，避免发动机过温损坏。

本发明提供的交通工具，所述交通工具包括设置有阀门式节温器的发动机，所述交通工具还包括上述阀门式节温器的诊断系统，由于上述诊断系统有助于提高发动机工作效率，避免发动机过温损坏，因而有助于提高所述交通工具及发动机的综合性能。

附图说明

图1是本发明实施例的阀门式节温器的诊断系统的结构示意图。

图2是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断系统进行传感器电路故障诊断的流程图。

图3是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断系统进行堵转故障和驱动级故障诊断的流程图。

图4是本发明实施例的阀门式节温器的诊断系统中阀门位置响应单元和阀门驱动模块的故障响应示意图。

图5是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断方法进行故障响应并设定目标位置的流程图。

图6是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断方法通过调整风扇运转参数进行故障响应的控制示意图。

图7是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断方法在故障状态进行扭矩输出和喷油控制的示意图。

附图标记说明：

100-阀门功能诊断模块；200-阀门；300-阀门驱动模块；410-阀门位置响应单元；420-风扇响应单元；430-扭矩响应单元；440-喷油响应单元。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的阀门式节温器的诊断系统、诊断方法及交通工具作进一步详细说明。根据下列描述，本发明的优点和特征将更清楚。需发明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助发明本发明实施例的目的。

本实施例中，阀门式节温器是属于帮助发动机机体散热的部件，例如为多通阀门式电子节温器，其包括阀门，该阀门可以是多通阀门，该阀门设置在发动机冷却液的液路上，可实现不同冷却回路的相互耦合。阀门式节温器的阀门可以通过驱动级输出控制。所述驱动级指的是发动机控制器利用驱动芯片对相关执行器的控制驱动。驱动芯片通常具有自诊断功能，本实施例的阀门式节温器的诊断系统及诊断方法可以利用驱动芯片的自诊断功能来诊断是否存在驱动级故障。

图1是本发明实施例的阀门式节温器的诊断系统的结构示意图。参照图1，本实施例中，一种阀门式节温器的诊断系统包括阀门功能诊断模块 100以及故障响应模块，其中，所述阀门功能诊断模块100用于诊断所述阀门200是否发生故障并根据诊断结果报出或不报出故障，其中，若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复，若修复成功，则不报出堵转故障；所述故障响应模块用于在所述阀门功能诊断模块报出故障后，对所述阀门功能诊断模块报出的故障作出响应，以防止发动机过温。

上述诊断系统中，所述阀门功能诊断模块100可以进行故障诊断，并且，针对堵转故障，可以在向上层(如发动机控制器)报出故障之前先进行修复。本实施例的阀门功能诊断模块100将堵转故障与其它故障(如驱动级故障、位置信号故障等)区别，并针对性地进行诊断和修复，如果可以修复成功，则可以不需要报出该故障，避免误报故障，也可以避免一些不需要进行的故障响应，有助于提高发动机的工作效率，降低油耗。而对于阀门功能诊断模块100向上层报出的故障(简称报出故障)，则可以利用诊断系统的故障响应模块作出故障响应，以防止发动机过温，例如避免故障状态下发动机的冷却液不流动或者是只有少量的冷却液流动时可能引起的发动机过温的问题，有助于保护发动机运转在安全温度范围。

所述阀门功能诊断模块100可以在阀门200的实际位置与需求位置存在偏差时进行故障诊断，具体可以先检查驱动芯片的信息判断是否有驱动级故障，如果没有驱动级故障，则可能存在堵转故障(即疑似堵转故障)，并且，针对疑似的堵转故障，先尝试进行修复。具体的，参照图1，上述阀门式节温器的诊断系统还包括阀门驱动模块300，所述阀门驱动模块300 用于根据接收到的控制指令驱动所述阀门200至需求位置，其中，在所述阀门功能诊断模块100尝试修复诊断出的疑似堵转故障时，由所述阀门功能诊断模块100向所述阀门驱动模块300发送控制指令，以调整所述阀门 200的需求位置。本实施例中，所述阀门200例如为一球阀，它的位置与打开的程度有关。作为示例，将阀门全关的打开程度设为0，将阀门全开的打开程度设为100％，则阀门的需求位置可以在0～100％的范围内变化，下文中所涉及的阀门位置的比较指的是阀门打开程度的比较。

参照图1，为了及时响应报出的故障，本实施例中，上述故障响应模块包括阀门位置响应单元410，所述阀门位置响应单元410用于向所述阀门驱动模块300发送控制指令，以在所述阀门功能诊断模块100未报出故障和报出故障后调整所述阀门200的需求位置。可见，对于阀门驱动模块 300，其既可以在阀门功能诊断模块100的控制下进行堵转故障修复，还可以在阀门位置响应单元410的控制下保持在无故障时的需求位置以及故障状态下的一个调整后的位置，本实施例中，对于所述阀门驱动模块300，来自所述阀门功能诊断模块100的控制指令的优先级高于来自所述阀门位置响应单元410的控制指令的优先级。因而，在对阀门式节温器进行故障诊断过程中，在未接收到阀门功能诊断模块100的控制指令时，阀门驱动模块300既可以在无故障状态按照阀门位置响应单元410的控制指令保持在一无故障需求位置(阀门位置处于某一打开程度或者一范围内)，也可以在故障状态按照阀门位置响应单元410的控制指令调整至另一需求位置，以保护发动机的热状态，避免过温。本实施例中，阀门功能诊断模块100 和故障响应模块相互协调，利用阀门的可控性在不同情况下控制阀门200 正常工作或者进行故障响应，便于使发动机冷却液维持在正常的温度范围，例如，通过阀门功能诊断模块100和故障响应模块的配合使用，使得在故障状态(尤其是疑似堵转故障)下也可以最大化的使用多通阀门式电子节温器来优化发动机的热状态，并且在故障较为恶劣以至于阀门功能诊断模块100无法直接修复的情况下，通过故障响应，可以对发动机进行温度保护，防止过温，从而尽量使发动机维持正常工作。

参照图1，本实施例中，故障响应模块除了包括阀门位置响应单元410 之外，还可包括风扇响应单元420、扭矩响应单元430以及喷油响应单元 440中的至少一个。具体的，所述风扇响应单元420用于在所述阀门功能诊断模块100报出故障后，根据故障情况调整风扇运转参数，以控制风扇运转使发动机的工作温度保持在发动机的正常工作温度范围内。所述扭矩响应单元430用于在所述阀门功能诊断模块100报出故障后，根据故障情况限制发动机的扭矩输出，目的是减少热量的产生。所述喷油响应单元440 用于所述扭矩响应单元430的限制下，当发动机的允许最大输出扭矩小于扭矩阈值时，向喷油器发送断油指令，断油后，发动机的工作停止。所述扭矩阈值可以根据发动机的具体输出情况进行设置，当小于所述扭矩阈值时，发动机的正常工作受到较大影响，因而需要断油停止工作。

通过联合上述阀门位置响应单元410、风扇响应单元420、扭矩响应单元430以及喷油响应单元440进行故障响应，有助于更佳地实现故障响应，优化发动机机体的环境温度，降低发动机过温的风险。关于风扇响应单元 420、扭矩响应单元430以及喷油响应单元440的具体工作方式，后续在本实施例的阀门式节温器的诊断方法中进行详细的描述。

可选的，上述阀门功能诊断模块100还可用于诊断所述阀门200是否发生位置信号故障，也可以用于诊断所述阀门200是否发生驱动级故障。作为示例，可以按照一定频率持续诊断所述阀门200是否发生位置信号故障，若诊断出发生位置信号故障，则报出位置信号故障，若诊断未发生位置信号故障，则可以进一步诊断所述阀门200是否发生驱动级故障，若是(即发生了驱动级故障)，则报出驱动级故障，若位置信号故障和驱动级故障均未诊断出，则不报出这两种故障。

位置信号故障的诊断可以从传感器电路故障、传感器电压范围故障以及传感器漂移故障这三个方面分别进行诊断。此处传感器指的是用来感应阀门的位置(或打开程度)的传感器。具体来说，传感器电路故障可以通过传感器电路反馈的电压来进行判断，该反馈的电压可以是驱动芯片为了进行自诊断而设置的检测值，在进行自诊断时，优选将控制阀门200的驱动级输出断开。图2是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断系统进行传感器电路故障诊断的流程图。参照图2，在进行传感器电路故障检测时，首先判断反馈的电压是否大于第一电压阈值V0，并在反馈的电压大于等于第一电压阈值V0时，判断结果为传感器电路发生了短路到电源故障，若反馈的电压小于第一电压阈值V0，此时再判断反馈的电压是否小于第二电压阈值V1，若是，判断结果为传感器电路发生了短路到地故障，若否，判断结果为传感器电路无故障，检测结束。第一电压阈值V0和第二电压阈值 V1可以根据驱动芯片以及传感器电路的具体设计进行设置。

对传感器电压范围故障的诊断可以根据阀门200的实际运动范围确定，由于相对于阀门200的运动范围，传感器电压也对应一定的范围并被存储起来，当诊断过程中，阀门的运动正常，而传感器电压的范围发生了变化，例如超出了原来的电压范围，则判断存在传感器电压范围故障。

对传感器漂移故障的诊断属于信号的合理性诊断，主要是判断传感器信号是否发生了漂移，该诊断可以借助于传感器的零位自学习功能，由于零位电压相对固定并在一电压范围内变动，如果传感器在零位自学习后，得到的电压不在零位电压对应的电压范围内，则可判断发生了传感器漂移故障。

诊断阀门200是否发生了驱动级故障，可以借助于驱动芯片的自诊断功能实施，即根据驱动芯片读到的故障类型，报不同的驱动级故障。本实施例中，驱动级故障的诊断可以结合堵转故障诊断的结果，例如当阀门功能诊断模块100从控制上发现阀门200无法跟随设定目标位置运转，判断存在疑似堵转故障，在无法消除疑似堵转故障时，再根据驱动芯片的信息判断是否存在驱动级故障，若存在驱动级故障，则报驱动级故障，若不存在驱动级故障，则仅报堵转故障。

图3是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断系统进行堵转故障和驱动级故障诊断的流程图。以下结合图3对本实施例的阀门功能诊断模块 100的故障诊断功能作进一步说明。

具体的，本实施例中，阀门功能诊断模块100具体可以包括堵转诊断单元、堵转修复单元以及故障报出单元。

所述堵转诊断单元用于诊断所述阀门200是否发生疑似堵转故障，具体可以判断使能条件，当所述阀门200的实际位置和需求位置(即正常工作位置)之间的偏差大于偏差阈值且驱动级输出的占空比(此处占空比与阀门的驱动能力有关，占空比越大，阀门的驱动能力越大)大于占空比阈值(可以根据发动机情况设定)时，判断存在疑似堵转故障，获得堵转位置(对应于发生堵转状况时阀门的打开程度)，并输出疑似堵转故障信号。判断所述阀门200的实际位置可以从位置传感器得到的信号进行判断，在存在疑似堵转故障时，阀门的位置无法调节或者调节时阀门在堵转位置无法以正常速度跟随设定的需求位置。为了去除掉一些正常波动，在判断是否存在疑似堵转故障的条件中，还可以加入堵转持续时间的判断，即判断所述阀门的实际位置和需求位置的偏差大于偏差阈值且所述占空比大于占空比阈值的持续时间是否超过了设定的时间(对应图3中“第一次判断”)。若全部判断为是，再输出疑似堵转故障信号(对应图3中“卡滞故障怀疑”)，否则，继续判断所述阀门200的实际位置和需求位置的偏差是否小于上述偏差阈值且持续时间是否大于设定的时间(对应图3中“第二次判断”)，若是，可以判断无故障，若否，重新诊断使能条件。

所述堵转修复单元用于在获得所述疑似堵转故障信号后，控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡(对应图3中“占空比振荡”)，以撞击所述堵转位置并尝试消除所述疑似堵转故障信号。在占空比振荡操作之后，再利用所述堵转诊断单元诊断使能条件，例如判断所述阀门的实际位置和需求位置的偏差是否大于偏差阈值、所述驱动级输出的占空比是否大于占空比阈值以及持续时间是否大于设定的时间，以确定是否还存在堵转故障 (对应图3中“第三次判断”)，如果已经修复，即前面诊断的疑似堵转故障已经被修复，继续进行正常控制即可，如果前面诊断的疑似堵转故障仍然存在，可以根据需要循环执行上述占空比振荡操作若干次。具体的，在占空比振荡操作中，所述堵转修复单元还可以用于向所述阀门驱动模块300 发出控制指令，以控制所述阀门退回所述堵转位置之前，并沿相应的堵转方向朝位于所述堵转位置之后的目标位置运转，以提高对堵转位置的撞击效果。并且，在阀门运转时，如果阀门的实际位置能够跟随目标位置，并且能够正常离开堵转位置，则说明尚未报出的堵转故障(作为疑似堵转故障)已经得到修复，则不需要再报出堵转故障，也不需要进行相应的故障响应。

所述故障报出单元用于在所述堵转修复单元无法消除所述疑似堵转故障信号时，报出堵转故障。作为示例，参照图3，若堵转修复单元通过占空比振荡未能解除所述疑似堵转故障信号时，可以再利用阀门功能诊断模块100读取驱动芯片的寄存器中存储的信息，判断是否有芯片自诊断得到的驱动级故障(对应图3中“第四次判断”)，如果存在驱动级故障，则报出驱动级故障，如果没有自诊断出驱动级故障，则仅报出堵转故障(对应图3中“输出堵转故障信号”)。

本实施例中，所述堵转诊断单元还用于判断上述疑似堵转故障信号对应的堵转方向，所述堵转方向包括第一方向和/或第二方向，所述第一方向为加强发动机散热能力的阀门运转方向，所述第二方向为减弱发动机散热能力的阀门运转方向。当判断存在疑似的第一方向堵转故障、第二方向堵转故障或双向故障时，堵转修复单元均可利用震荡冲击尝试进行修复，当堵转修复单元无法修复时，故障报出单元报出相应的第一方向堵转故障、第二方向堵转故障或双向故障。

此外，本实施例的阀门式节温器的诊断系统还可包括驱动级信号控制模块，所述驱动级信号控制模块用于切断所述驱动级的输出或者恢复所述驱动级的输出。在堵转修复单元执行每次占空比振荡操作之前，优选利用所述驱动级信号控制模块切断驱动级一段时间，以检查是否存在驱动级故障，同时也可以让驱动芯片进行散热。

在得到阀门功能诊断模块100报出的故障之后，进而可以结合故障情况作出响应，如果发动机在报出的故障存在下已经不能正常工作，则需要检查阀门式节温器及其驱动控制组件等，以对报出的故障进行修复，同时也包括对诊断出的堵转故障进行修复(对应图3中“故障修复目标位置”)，在修复之后，判断所述阀门的实际位置和需求位置的偏差是否小于偏差阈值且持续时间大于设定的时间(对应图3中“第五次判断”)，如果不满足，则继续进行修复，直至满足无故障的条件，从而实现故障的修复。

本实施例中，所述阀门位置响应单元410还用于在所述阀门功能诊断模块100未报出故障时根据正常工作需求计算得到所述阀门200的正常需求位置，并在所述阀门驱动模块300未接收到所述阀门功能诊断模块100 的控制指令时控制所述阀门200处于该正常需求位置。所述阀门驱动模块 300在未接收到所述阀门功能诊断模块100的控制指令时可以根据所述阀门位置响应单元410的控制指令调整所述阀门200的位置至所述正常需求位置。图4是本发明实施例的阀门式节温器的诊断系统中阀门位置响应单元和阀门驱动模块的故障响应示意图。参照图4，在所述阀门功能诊断模块100未报出阀门存在的故障时，阀门驱动模块300执行正常控制需求，而在报出阀门故障后，即阀门功能诊断模块100向上层报出了堵转故障、位置信号故障或者驱动级故障时，故障响应模块中的阀门位置响应单元410 作出响应。具体的，在所述阀门功能诊断模块100报出位置信号故障、报出驱动级故障或者堵转方向为双向(即上述第一方向和第二方向均发生了堵转故障)的堵转故障时，阀门位置响应单元410向所述阀门驱动模块300 发出强制全开指令，阀门驱动模块300接收到强制全开指令后，以与强制全开阀门对应的固定占空比向全开方向运行。优选的，当阀门200在接收到强制全开指令后的运行时间超过设定时间(t_thres)时，断开驱动级，阀门200在全开状态下不再需要驱动级控制。

在上报故障后，阀门位置响应单元410通过控制阀门的位置保障发动机的安全以及防止过温。本实施例的阀门位置响应单元410包括双向堵转响应单元、第一方向堵转单元和第二方向堵转单元。

具体的，所述双向堵转响应单元用于当所述阀门功能诊断模块100报出堵转故障且所述堵转方向为双向时，向所述阀门驱动模块300发出强制全开的控制指令，从而可以避免发动机冷却不够而导致过温的问题。

所述第一方向堵转响应单元用于当所述阀门功能诊断模块100报出堵转故障且所述堵转方向仅为所述第一方向(即增强散热的方向)时，判断所述堵转位置是否小于堵转位置阈值，若是，向所述阀门驱动模块300发出强制全开的控制指令，若否，进一步判断冷却液的温度是否大于温度阈值，若是，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令，若否，设置所述阀门的最大打开程度不超过第一方向限定值，所述第一方向限定值对应的阀门位置不超过第一方向上未报出故障时阀门的需求位置和所述堵转位置中阀门打开程度较小的一个。在第一方向堵转时，设置所述阀门200的最大打开程度不超过第一方向限定值，即，设置阀门200的打开程度使阀门可以在全关和对应该第一方向限定值的位置正常运转，仍然可以在一定程度上维持发动机的正常工作，同时可以避免阀门控制时冲击堵转位置。

所述第二方向堵转响应单元用于当所述阀门功能诊断模块报出堵转故障且所述堵转方向仅为所述第二方向时，设置所述阀门的最小打开程度不小于第二方向限定值，所述第二方向限定值对应的阀门位置不小于第二方向上未报出故障时阀门的需求位置和所述堵转位置中阀门打开程度较大的一个。在第二方向堵转时，设置所述阀门200的最小打开程度不超过第二方向限定值，即阀门200的打开程度可以在对应该第二方向限定值的位置和全开之间正常运转，仍然可以在一定程度上维持发动机的正常工作，同时可以避免阀门控制时冲击堵转位置。

需要说明的是，本实施例所描述的阀门式节温器的诊断系统，其中各个模块和/或单元，例如阀门功能诊断模块、故障响应模块、阀门驱动模块、驱动级信号控制模块，或者阀门功能诊断模块包括的堵转诊断单元、堵转修复单元、故障报出单元，或者所述阀门位置响应单元包括的双向堵转响应单元、第一方向堵转响应单元、第二方向堵转响应单元等模块(或单元)，在实际的实施中，也可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块(或单元)可以被拆分成多个模块，或者，这些装置中的一个或多个模块(或单元)的至少部分功能可以与其它模块(或单元)的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本发明的实施例，上述模块(或单元) 中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列 (FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上系统、基板上的系统、封装上的系统、专用集成电路(ASIC)，或可以以对电路进行集成或封装的任何其它的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式的适当组合来实现。或者，上述模块(或单元)中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该程序被计算机运行时，可以执行相应模块的功能。

基于同一发明构思，本实施例还包括一种阀门式节温器的诊断方法，所述诊断方法可以采用上述的阀门式节温器的诊断系统执行，其中，所述阀门式节温器包括用于控制发动机的冷却液流动且由驱动级输出控制的阀门，所述诊断方法包括如下两个步骤：

第一步骤：诊断所述阀门是否发生故障并根据诊断结果报出或不报出故障，其中，若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复，若修复成功，则不报出堵转故障；

第二步骤：在报出故障后，对报出的故障作出响应，以防止发动机过温。

可选的，在第一步骤中，所述诊断方法可包括：诊断所述阀门是否发生位置信号故障，若是，则报出位置信号故障，若否，则进一步诊断所述阀门是否发生驱动级故障，若是，报出驱动级故障。在诊断所述阀门没有发生故障时，可以不报出故障或者报出无故障的信息。另外在第二步骤中，若所述报出故障为位置信号故障、驱动级故障或者堵转方向为双向的堵转故障(即加强和减弱发动机散热的两个阀门运转方向均发生了卡滞)时，强制全开所述阀门，例如可以通过向阀门发送全开的控制命令，使阀门朝全开方向强制运转，以避免发动机过温。在阀门朝全开方向运行的时间达到时间限定值(可根据发动机控制需要具体设定)时，可选择断开所述驱动级。

可选的，在第一步骤中，若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复的步骤可包括如下过程：诊断所述阀门是否发生疑似堵转故障，具体当所述阀门的实际位置和需求位置之间的偏差大于偏差阈值且所述驱动级输出的占空比大于占空比阈值时，获得堵转位置并输出疑似堵转故障信号；在获得所述疑似堵转故障信号后，控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡，以撞击所述堵转位置并尝试消除所述疑似堵转故障信号；若未能消除所述疑似堵转故障信号，则报出堵转故障。其中，在控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡的步骤之前，所述第一步骤还可包括判断所述疑似堵转故障信号对应的堵转方向的操作，所述堵转方向包括第一方向和/或第二方向，所述第一方向为加强发动机散热能力的阀门运转方向，所述第二方向为减弱发动机散热能力的阀门运转方向。另外在控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡的步骤中，还可以控制所述阀门退回所述堵转位置之前，并沿相应的堵转方向朝位于所述堵转位置之后的目标位置运转，以提高撞击堵转位置的效果。

本实施例的阀门式节温器的诊断方法在第二步骤中，在根据报出的故障作出响应之前(或未收到报出故障)，所述阀门的位置处于正常驱动下的需求位置。图5是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断方法进行故障响应并设定目标位置的流程图。参照图5，作为示例，在根据报出的故障作出响应可包括如下过程：判断报出的故障是否为驱动级故障或者位置信号故障，若是，则直接发送强制全开阀门的控制指令以控制阀门朝全开方向运行，若否，即无这两类故障，则进一步判定是否报出了堵转故障，如果没有报出堵转故障，则将无故障下的需求位置P0设置为阀门的目标位置。若报出了堵转故障，则进一步判断堵转方向，若加强发动机散热能力的阀门运转方向(即上述第一方向，记为A方向)和减弱发动机散热能力的阀门运转方向(即上述第二方向，记为B方向)均存在堵转，则发送强制全开阀门的控制指令，若A方向和B方向没有同时发生堵转，则进一步判定是否仅一个方向堵转。具体来说，若仅是B方向堵转，则设置阀门的目标位置为P1(对应于上述诊断系统中阀门位置响应单元设置的第二方向限定值)，P1对应的是阀门在无故障下的需求位置P0和(Perr+ΔP1)中对应的阀门打开程度较大的一个，其中Perr表示堵转位置，ΔP1为偏离值，设置偏离值的目的是防止阀门控制时冲击堵转位置，该值可设置为大于等于零的数，本实施例中ΔP1设为零；若仅是A方向堵转，则进一步判定堵转位置Perr对应的阀门打开程度是否小于堵转位置阈值P_thres对应的阀门打开程度(P_thres可以根据阀门式节温器的具体结构及试验数据进行设置)，若堵转位置Perr对应的阀门打开程度小于堵转位置阈值P_thres对应的阀门打开程度，则强制全开阀门，使阀门朝全开方向运转，否则进一步对发动机冷却液(例如为水)的当前温度T1进行判断，若发动机冷却液的当前温度 T1高于设定的温度阈值T2(可以根据发动机控制需要具体设定)，则强制全开阀门，使阀门朝全开方向运转，否则设置阀门的目标位置为P2(对应于上述诊断系统中阀门位置响应单元设置的第一方向限定值)，P2为阀门在无故障下的需求位置P0和(Perr–ΔP2)的较小值，其中Perr表示堵转位置，ΔP2表示偏离值，设置偏离值的目的是防止阀门控制时冲击堵转位置，该值可设置为大于等于零的数，本实施例中ΔP2设为零。

当阀门发生故障后，为确保发动机的安全性，上述第二步骤中，还可以通过调整用来给发动机降温的风扇的运转参数以及限制发动机的扭矩输出的方法来对报出的故障作出响应，以优化发动机温度控制。并且，在所述发动机的允许最大输出扭矩小于扭矩阈值(可以根据发动机控制需要具体设定)时，向喷油器发送断油指令，使发动机运转停止。

图6是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断方法通过调整风扇运转参数进行故障响应的控制示意图。参照图6，上述第二步骤中，若发生了阀门驱动级故障或者A方向堵转故障，则进一步判断当前阀门位置对应的打开程度是否大于与风扇相关的第一位置阈值P_fan1(P_fan1可根据阀门式节温器以及风扇的结构具体设置)对应的阀门打开程度，若是，则可认为当前发动机未处于安全温度范围，相应的操作是将阀门正常工作下的发动机工作温度作为目标温度T_tg输入到风扇控制中，在目标温度T_tg下驱使风扇运转。此处目标温度T_tg也可以为目标温度等级。若当前阀门位置对应的阀门打开程度小于与风扇相关的第一位置阈值P_fan1对应的阀门打开程度，则进一步判断当前阀门位置对应的阀门打开程度是否大于与风扇相关的第二位置阈值P_fan2对应的阀门打开程度，若是，则将风扇运转的目标温度设置为小于T_tg的较低值T_def，若否，则控制风扇以最大能力进行运转。对于第一位置阈值P_fan1和第二位置阈值P_fan2，所述阀门处于第二位置阈值P_fan2时对应的发动机散热能力应比处于第一位置阈值P_fan1时的发动机散热能力弱。

图7是利用本发明实施例的阀门式节温器的诊断方法在故障状态进行扭矩输出和喷油控制的示意图。参照图7，当阀门发生故障后，为确保发动机的安全性，可以对扭矩和喷油器进行优化控制。具体来说，若判断没有发生阀门驱动级或者A方向堵转故障，则按照无故障下的驱动设置正常进行扭矩输出和喷油控制即可，若判断发生了两者中的某一种故障，则进一步判断当前的阀门位置是否小于与扭矩输出有关的设定阈值(Pc，可以根据发动机和阀门式节温器的具体结构进行设置，发动机正常工作时输出扭矩对应的阀门位置应大于等于该设定阈值Pc)，若是，则根据第一扭矩限制条件进行扭矩限制，否则根据第二扭矩限制条件限制扭矩。若第一扭矩限制条件或第二扭矩限制条件计算出的允许最大输出扭矩小于设定阈值 T_rq，则进一步请求断油器进行断油。

上述第一扭矩限制条件和第二扭矩限制条件对应于不同程度的扭矩限制，具体可以采用两种计算方法设置，一种方法是报出故障时刻开始计时，故障持续时间越长，允许的最大扭矩输出越小，在此基础上根据环境温度、发动机冷却液温度进行进一步的修正；另一种方法是从存在疑似堵转故障时刻开始，根据发动机的转速和负荷、转速和进气量、或者转速和喷油量来确定发动机的产热量，再根据发动机的产热量、环境温度以及发动机冷却液温度进一步估算发动机冷却液的温度，最后根据估算得到的发动机冷却液温度限制扭矩输出，其中，估算的发动机冷却液温度越高，则允许的最大扭矩输出越小。

根据上述对本实施例的阀门式节温器的诊断方法的描述可知，利用所述诊断方法，诊断所述阀门是否发生故障并根据诊断结果报出或者不报出故障，并且，若报出的故障包括堵转故障，则在报出所述堵转故障之前先对疑似堵转故障尝试修复，若修复成功，即此时的诊断结果为不报出堵转故障。通过将堵转故障与驱动级故障区别开来，在堵转故障可以修复成功时，则可不需要向上层报出堵转故障，避免误报以及不必要的响应，有助于提高发动机工作效率，降低发动机油耗，另外在报出故障(不限于堵转故障)之后，可以根据报出的故障作出响应，目的是使发动机维持在较佳的温度范围，避免发动机过温损坏。其中通过调整阀门的位置进行堵转响应，尽可能利用阀门的可控范围来使发动机维持在较好的温度范围，可以保护发动机安全工作，避免发动机过温损坏。

上述阀门式节温器的诊断方法的处理、执行，可以通过配合装置或设备软件程序来实施，但其中的一部分或者全部也可以通过电子硬件来实施。例如，本实施例还可以包括一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有计算机指令，当所述计算机指令被一处理器执行时，执行上述的阀门式节温器的诊断方法。

此外，本实施例还包括一种交通工具，所述交通工具包括设置有阀门式节温器的发动机，所述交通工具还包括本实施例所描述的阀门式节温器的诊断系统。所述交通工具例如是汽车。由于上述诊断系统有助于避免误报以及不必要的响应，同时避免发动机过温损坏，因而有助于提高所述交通工具和发动机的综合性能。

本说明书采用递进的方式描述，对于实施例公开的阀门式节温器的诊断方法以及交通工具而言，其与实施例公开的阀门式节温器的诊断系统对应，并属于一个总的发明构思，相关之处可以参照理解。

上述描述仅是对本发明较佳实施例的描述，并非对本发明权利范围的任何限定，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (19)

1.一种阀门式节温器的诊断系统，其特征在于，所述阀门式节温器包括用于控制发动机的冷却液流动且由驱动级输出控制的阀门，所述诊断系统包括：

阀门功能诊断模块，用于诊断所述阀门是否发生故障并根据诊断结果报出或不报出故障，其中，若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复，若修复成功，则不报出堵转故障；以及

故障响应模块，用于在所述阀门功能诊断模块报出故障后，对所述阀门功能诊断模块报出的故障作出响应，以防止发动机过温；

所述阀门功能诊断模块包括堵转诊断单元和堵转修复单元；所述堵转诊断单元用于诊断所述阀门是否发生疑似堵转故障，当所述阀门的实际位置和需求位置之间的偏差大于偏差阈值且所述驱动级输出的占空比大于占空比阈值时，获得堵转位置并输出疑似堵转故障信号；所述堵转修复单元用于在获得所述疑似堵转故障信号后，控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡，以撞击所述堵转位置并尝试消除所述疑似堵转故障信号。

2.如权利要求1所述的诊断系统，其特征在于，还包括：

阀门驱动模块，用于根据接收到的控制指令驱动所述阀门至需求位置；

其中，在所述阀门功能诊断模块尝试修复所述疑似堵转故障时，由所述阀门功能诊断模块向所述阀门驱动模块发送控制指令，以调整所述阀门的需求位置。

3.如权利要求2所述的诊断系统，其特征在于，所述故障响应模块包括：

阀门位置响应单元，所述阀门位置响应单元用于向所述阀门驱动模块发送控制指令，以在所述阀门功能诊断模块报出故障前和报出故障后调整所述阀门的需求位置；对于所述阀门驱动模块，来自所述阀门功能诊断模块的控制指令的优先级高于来自所述阀门位置响应单元的控制指令的优先级。

4.如权利要求2所述的诊断系统，其特征在于，所述故障响应模块包括：

风扇响应单元，用于根据故障情况调整风扇运转参数；以及

扭矩响应单元，用于根据故障情况限制发动机的扭矩输出。

5.如权利要求4所述的诊断系统，其特征在于，所述故障响应模块还包括：

喷油响应单元，用于在所述扭矩响应单元的限制下，当所述发动机的允许最大输出扭矩小于扭矩阈值时，向喷油器发送断油指令。

6.如权利要求3所述的诊断系统，其特征在于，所述阀门功能诊断模块还包括：

故障报出单元，用于在所述堵转修复单元无法消除所述疑似堵转故障信号时，报出堵转故障。

7.如权利要求6所述的诊断系统，其特征在于，所述阀门功能诊断模块还用于：诊断所述阀门是否发生位置信号故障，若是，所述故障报出单元报出位置信号故障，若否，则进一步诊断所述阀门是否发生驱动级故障，若是，所述故障报出单元报出驱动级故障。

8.如权利要求7所述的诊断系统，其特征在于，所述位置信号故障包括传感器电路故障、传感器电压范围故障以及传感器漂移故障。

9.如权利要求7所述的诊断系统，其特征在于，所述阀门位置响应单元还用于在所述阀门功能诊断模块报出所述位置信号故障或者所述驱动级故障时，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令。

10.如权利要求6所述的诊断系统，其特征在于，所述堵转诊断单元还用于判断所述疑似堵转故障信号对应的堵转方向，所述堵转方向包括第一方向和/或第二方向，所述第一方向为加强发动机散热能力的阀门运转方向，所述第二方向为减弱发动机散热能力的阀门运转方向。

11.如权利要求10所述的诊断系统，其特征在于，所述阀门位置响应单元包括：

双向堵转响应单元，用于当所述阀门功能诊断模块报出堵转故障且所述堵转方向为双向时，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令；

第一方向堵转响应单元，用于当所述阀门功能诊断模块报出堵转故障且所述堵转方向仅为所述第一方向时，判断所述堵转位置是否小于堵转位置阈值，若是，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令，若否，进一步判断冷却液的温度是否大于温度阈值，若是，向所述阀门驱动模块发出强制全开的控制指令，若否，设置所述阀门的最大打开程度不超过第一方向限定值，所述第一方向限定值对应的阀门位置不超过第一方向上未报出故障时阀门的需求位置和所述堵转位置中阀门打开程度较小的一个；以及

第二方向堵转响应单元，用于当所述阀门功能诊断模块报出堵转故障且所述堵转方向仅为所述第二方向时，设置所述阀门的最小打开程度不小于第二方向限定值，所述第二方向限定值对应的阀门位置不小于第二方向上未报出故障时阀门的需求位置和所述堵转位置中阀门打开程度较大的一个。

12.一种阀门式节温器的诊断方法，其特征在于，所述阀门式节温器包括用于控制发动机的冷却液流动且由驱动级输出控制的阀门，所述诊断方法包括：

诊断所述阀门是否发生故障并根据诊断结果报出或不报出故障，其中，若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复，若修复成功，则不报出堵转故障，尝试修复的步骤包括：诊断所述阀门是否发生疑似堵转故障，当所述阀门的实际位置和需求位置之间的偏差大于偏差阈值且所述驱动级输出的占空比大于占空比阈值时，获得堵转位置并输出疑似堵转故障信号；在获得所述疑似堵转故障信号后，控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡，以撞击所述堵转位置并尝试消除所述疑似堵转故障信号；以及

在报出故障后，对报出的故障作出响应，以防止发动机过温。

13.如权利要求12所述的诊断方法，其特征在于，所述报出的故障包括所述堵转故障、位置信号故障或者驱动级故障，其中，当所述报出的故障为所述位置信号故障、所述驱动级故障或者堵转方向为双向的堵转故障时，强制全开所述阀门。

14.如权利要求13所述的诊断方法，其特征在于，强制全开所述阀门的步骤中，所述阀门朝全开方向运行，当运行的时间达到时间限定值时，断开所述驱动级。

15.如权利要求12所述的诊断方法，其特征在于，若诊断存在疑似堵转故障，则在报出堵转故障之前先尝试修复的步骤包括：

若未能消除所述疑似堵转故障信号，则报出堵转故障。

16.如权利要求15所述的诊断方法，其特征在于，在控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡的步骤之前，还包括：判断所述疑似堵转故障信号对应的堵转方向，所述堵转方向包括第一方向和/或第二方向，所述第一方向为加强发动机散热能力的阀门运转方向，所述第二方向为减弱发动机散热能力的阀门运转方向。

17.如权利要求16所述的诊断方法，其特征在于，在控制所述驱动级输出的占空比以设定频率振荡的步骤中，还控制所述阀门退回所述堵转位置之前，并沿相应的堵转方向朝位于所述堵转位置之后的目标位置运转。

18.如权利要求12至17任一项所述的诊断方法，其特征在于，在报出故障后，对报出的故障作出响应的步骤包括：根据故障情况，采取调整所述阀门的打开程度、调整风扇运转参数以及限制所述发动机的扭矩输出中的至少一种方法，其中，在所述发动机的允许最大输出扭矩小于扭矩阈值时，向喷油器发送断油指令。

19.一种交通工具，其特征在于，所述交通工具包括设置有阀门式节温器的发动机以及如权利要求1至11任一项所述的诊断系统。

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