CN114646470A - 用于感测发动机的轴承损伤的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于感测发动机的轴承损伤的方法。利用振动信号感测发动机的轴承损伤的方法即使没有直接感测轴承损伤的传感器，也可以利用从发动机输入到爆震传感器的频率信号，针对车辆的每种行驶状态(加速行驶、巡航行驶、减速行驶)感测轴承损伤。

Description

用于感测发动机的轴承损伤的方法
技术领域
本发明涉及用于感测车辆的发动机的轴承损伤的方法。
背景技术
本部分中的陈述仅提供与本发明相关的背景信息并且可以不构成现有技术。
在车辆的发动机中，曲轴12连接到汽缸体，连杆11安装有轴承13，以减少摩擦。
图1示出了连杆11和曲轴12联接的一部分。连杆11的大端被紧固以包围曲轴12中的曲柄销12b，并且在连杆11的大端和曲柄销12b之间设置有轴承13。曲轴12通过曲柄轴颈12a由汽缸体支撑，连杆11的小端连接到活塞14。此外，在连杆11的大端与曲柄销12b之间填充有机油，以减小操作时连杆11的大端和曲柄销12b之间的摩擦。在正常状态下，轴承13和曲柄销12b之间的间隙较小，由油在它们之间形成油层，因此噪声和振动较小。
同时，当发动机在异物被引入安装有轴承13的部分、或者在轴承13或接触轴承13的部分中发生加工缺陷(例如，连杆轴颈的加工缺陷)的状态下长时间运行时，轴承13磨损并损伤。当这种状态持续时，轴承13与曲柄销12b之间的间隙较大，由于撞击而产生噪声和振动，并且轴承13和曲柄销12b被卡住(seized)。
如上所述，当轴承13和曲柄销12b被卡住时，连杆11的大端和曲柄销12b之间的油供应停止，从而发生诸如车辆熄火或发动机损伤的问题。
通常情况，为了感测轴承损伤，已采用一种利用感测发动机振动的传感器(即，爆震传感器)来感测轴承损伤的技术。
然而，我们发现由爆震传感器测量出的发动机振动信号应分为爆震信号和轴承损伤信号，并由车辆的发动机控制单元(ECU)进行处理。然而，如果ECU只能处理一个信号，则存在ECU无法应用的问题。为了解决这一问题，车辆的ECU应该更换为能够处理两种信号的新的ECU，或者应该应用单独感测轴承损伤的套件。新的ECU很容易应用于开发中的车辆，但要将新的ECU应用于已经量产并且由消费者操作的车辆并不容易。由于量产的车辆的ECU的硬件规格较低，无法应用新的逻辑，因此应该通过开发新的ECU并生产新的ECU来替代开发中的车辆的ECU。
另外，单独套件的应用可能会引起意想不到的副作用。
此外，所有的新的ECU的应用和单独套件的应用都不可避免地花费大量成本。
发明内容
本发明提供了一种用于感测发动机的轴承损伤的方法，该方法可以利用从发动机的振动传感器(爆震传感器)接收到的一个振动信号来感测轴承的损伤。
在本发明的一个实施方案中，一种用于感测发动机的轴承损伤的方法包括：行驶状态确定步骤，其中，由用于控制发动机的控制器确定车辆是加速还是减速；加速时诊断步骤，当车辆加速时，在燃烧爆震监测频带内由爆震传感器感测到的信号中，由控制器辨别由燃烧爆震产生的信号和由损伤的轴承产生的信号，当基于由损伤的轴承产生的信号确定出轴承损伤时，由控制器增加加速时诊断计数器；减速时诊断步骤，其中，车辆减速时，当在轴承损伤监测频带中由爆震传感器感测到由损伤的轴承产生的信号时，由控制器增加减速时诊断计数器；损伤确定步骤，其中，由控制器将加速时诊断计数器和减速时诊断计数器与轴承损伤基准进行比较，以确认轴承损伤；以及轴承损伤确认步骤，其中，当加速时诊断计数器和减速时诊断计数器是轴承损伤基准以上时，由控制器确认轴承损伤。
当加速踏板被操作时，行驶状态确定步骤确定出车辆正在加速，当加速踏板没有被操作时，行驶状态确定步骤确定出车辆正在减速。
燃烧爆震监测频带为10kHz至18kHZ的频带，轴承损伤监测频带为1kHz至8kHz的频带。
加速时诊断步骤包括：加速时频率监测步骤，其中，由控制器在燃烧爆震监测频带中监测由爆震传感器感测到的发动机的振动信号；加速时诊断进入确定步骤，其中，当加速时，由控制器确定爆震传感器的传感器值超过开始对轴承损伤的诊断的第一参考值的时间是否为预设的第一参考时间以上；加速时损伤确定步骤，其中，在加速时，当爆震传感器的传感器值超过第一参考值的时间大于或等于预设的第一参考时间时，由控制器确定爆震传感器的传感器值超过确定轴承损伤的第二参考值的时间是否为预设的第二参考时间以上；以及加速时诊断计数器增加步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第二参考值的时间大于或等于预设的第二参考时间时，由控制器增加加速时诊断计数器，以在加速时确定轴承损伤。
第二参考值设置为大于第一参考值。
第一参考时间和第二参考时间设置为发动机的旋转周期。
在加速时损伤确定步骤中，爆震传感器的传感器值为移动平均值。
在加速时诊断进入确定步骤中，当爆震传感器的传感器值不超过第一参考值时，或者在加速时损伤确定步骤中，当爆震传感器的传感器值不超过第二参考值时，再次执行行驶状态确定步骤和加速时诊断进入确定步骤的其中一个步骤。
减速时诊断步骤包括：减速时频率监测步骤，其中，由控制器在轴承损伤监测频带中监测由爆震传感器感测到的发动机的振动信号；减速时诊断进入确定步骤，其中，由控制器确定爆震传感器的传感器值是否超过减速时开始对轴承损伤的诊断的第三参考值，并且爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间是否是减速时开始对轴承损伤的诊断的第三参考时间以上；减速时损伤确定步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第三参考值并且爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间是第三参考时间以上时，由控制器确定爆震传感器的传感器值是否超过第四参考值，所述第四参考值是用于确定轴承损伤的参考值；减速时诊断计数器增加步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第四参考值时，由控制器增加减速时诊断计数器，以在减速时确定轴承损伤。
在减速时诊断进入确定步骤中，当爆震传感器的传感器值不超过第三参考值时，或者即使爆震传感器的传感器值超过第三参考值，爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间小于第三参考时间时，再次执行行驶状态确定步骤和减速时诊断进入确定步骤的其中一个步骤。
在减速时损伤确定步骤中，当爆震传感器的传感器值不超过第四参考值时，再次执行行驶状态确定步骤和减速时诊断进入确定步骤的其中一个步骤。
轴承损伤确认步骤确认加速时诊断计数器和减速时诊断计数器是否分别为“1”以上。
在行驶状态确定步骤之前，所述用于感测发动机的轴承损伤的方法进一步包括：诊断开始确定步骤，其中，确定发动机或车辆是否处于用于感测轴承损伤的状态，其中，诊断开始确定步骤确定机油的温度是否高于预设的诊断开始温度。
在轴承损伤确认步骤之后，执行跛行回家模式步骤，其中，将发动机每分钟转数(RPM)限制在预设的最大安全发动机RPM以下。
在轴承损伤确认步骤之后，执行警告装置操作步骤，其中，当轴承损伤时，操作安装于车辆内的警告装置，并向乘客警告轴承损伤。
同时，根据本发明的用于感测发动机的轴承损伤的方法为了实现目标，在所述用于感测发动机的轴承损伤的方法中(该方法利用由安装于车辆发动机的爆震传感器感测到的振动信号感测安装于发动机的轴承的损伤)包括：行驶状态确定步骤，其中，由用于控制发动机的控制器确定车辆是否加速；加速时频率监测步骤，其中，当车辆加速时，由控制器在燃烧爆震监测频带中监测由爆震传感器感测到的发动机的振动信号；加速时诊断进入确定步骤，其中，当加速时，确定爆震传感器的传感器值超过开始对轴承损伤的诊断的第一参考值的时间是否为预设的第一参考时间以上；加速时损伤确定步骤，其中，加速时，当爆震传感器的传感器值超过第一参考值的时间大于或等于预设的第一参考时间时，确定爆震传感器的传感器值超过确定轴承损伤的第二参考值的时间是否为预设的第二参考时间以上；加速时诊断计数器增加步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第二参考值的时间大于或等于预设的第二参考时间时，增加加速时诊断计数器，以在加速时确定轴承损伤；损伤确定步骤，其中，由控制器将加速时诊断计数器与轴承损伤基准进行比较，以确认轴承损伤；轴承损伤确认步骤，其中，当加速时诊断计数器为轴承损伤基准以上时，由控制器确认轴承损伤。
在轴承损伤确认步骤之后，执行跛行回家模式步骤，其中，将发动机RPM限制在预设的最大安全发动机RPM以下。
在轴承损伤确认步骤之后，执行警告装置操作步骤，其中，当轴承损伤时，操作安装于车辆内部的警告装置，并向乘客警告轴承损伤。
此外，根据本发明的用于感测发动机的轴承损伤的方法为了实现目标，在所述用于感测发动机的轴承损伤的方法中(该方法利用由安装于车辆发动机的爆震传感器感测到的振动信号来感测安装于发动机的轴承的损伤)包括：行驶状态确定步骤，其中，由用于控制发动机的控制器确定车辆是否减速；减速时频率监测步骤，其中，当在行驶状态确定步骤中确定出车辆减速时，通过控制器在轴承损伤监测频带中监测由爆震传感器感测到的发动机的振动信号；减速时诊断进入确定步骤，其中，当减速时，确定爆震传感器的传感器值是否超过开始对轴承损伤的诊断的第三参考值，并且爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间是否是开始对轴承损伤的诊断的第三参考时间以上；减速时损伤确定步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第三参考值并且爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间是第三参考时间以上时，确定爆震传感器的传感器值是否超过第四参考值，所述第四参考值是用于确定轴承损伤的参考值；减速时诊断计数器增加步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第四参考值时，增加减速时诊断计数器，以在减速时确定轴承损伤；损伤确定步骤，其中，由控制器将减速时诊断计数器与轴承损伤基准进行比较，以确认轴承损伤；轴承损伤确认步骤，其中，当减速时诊断计数器为轴承损伤基准以上时，由控制器确认轴承损伤。
在轴承损伤确认步骤之后，执行跛行回家模式步骤，其中，将发动机RPM限制在预设的最大安全发动机RPM以下。
在轴承损伤确认步骤之后，执行警告装置操作步骤，其中，当轴承损伤时，操作安装于车辆内的警告装置，并向乘客警告轴承损伤。
具有上述配置的根据本发明的用于感测发动机的轴承损伤的方法可以仅利用由安装于发动机的爆震传感器采集到的一个振动信号来感测轴承损伤。
根据是否基于车辆的行驶状况诊断出燃烧爆震，通过在没有爆震的区间改变频率，可以提高感测轴承损伤的准确度。此外，通过在诊断出爆震的区间中保持传统的诊断频率，但是利用燃烧爆震与轴承损伤信号之间的特征差异来辨别燃烧爆震和轴承损伤，可以防止将燃烧爆震或冲击振动错误地诊断为轴承损伤。
此外，在不应用新的ECU或单独套件的情况下，仅通过升级运行中的车辆的ECU的软件就可以感测轴承损伤，从而节省了成本。
通过本文提供的说明，进一步的应用领域将变得明显。应当理解，本说明书和具体示例仅是旨在用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的保护范围。
附图说明
为了可以更好地理解本发明，将描述参照附图、通过示例的方式给出的本发明的各种实施方案，在附图中：
图1是示出在发动机的连杆与曲柄销连接的部分安装轴承的状态的示意图；
图2是示出执行根据本发明的一个实施方案的用于感测发动机的轴承损伤的方法的系统的框图；
图3是示出根据本发明的另一实施方案的用于感测发动机的轴承损伤的方法的流程图；
图4是示出由轴承损伤的发动机中的爆震传感器测量出的振动信号的曲线图；
图5A和图5B是示出根据轴承损伤的发动机中的发动机状态的爆震信号的变化的曲线图，其中，图5A是示出燃烧爆震监测频带中的传感器值的变化的曲线图，图5B是示出轴承损伤监测频带中的传感器值的变化的曲线图；
图6A和6B是示意性地示出在加速时爆震传感器的传感器值的变化的曲线图，其中，图6A是示出在过度燃烧爆震时传感器值的变化的曲线图，图6B是示出在轴承损伤时传感器值的变化的曲线图；
图7A和7B是示出在加速时确定轴承损伤的原理的曲线图，其中，图7A是示出在过度燃烧爆震时传感器值的变化的曲线图，图7B是示出在轴承损伤时传感器值的变化的曲线图；
图8A和8B是示出在减速时确定轴承损伤的原理的曲线图，其中，图8A是示出单次爆震导致的传感器值的变化的曲线图，图8B是示出在轴承损伤时传感器值的变化的曲线图。
本文所描述的附图只是用于说明目的，并且不旨在以任何方式来限制本发明的范围。
具体实施方式
下面的说明在本质上仅仅是示例性的，并非旨在限制本发明、应用或用途。应当理解的是，在所有附图中，相应的附图标记表示相同或相应的部件和特征。
以下，将参考附图详细描述根据本发明的用于感测发动机的轴承损伤的方法。
在本发明的一个实施方案中，一种用于感测发动机的轴承损伤的方法利用由安装于车辆的发动机10中的爆震传感器15感测到的振动信号来感测安装于发动机中的轴承13的损伤。具体地，该方法包括：行驶状态确定步骤(S120)，由用于控制发动机10的控制器20确定车辆是加速还是减速；加速时诊断步骤(S200)，当通过在加速时在燃烧爆震监测频带(F_A)中从由爆震传感器15感测到的信号中辨别出燃烧爆震信号和轴承13损伤信号而确定出轴承13损伤时，由控制器20增加加速时诊断计数器(C1)；减速时诊断步骤(S300)，当在减速时在轴承损伤监测频带(F_B)中从爆震传感器15感测到的信号中感测出轴承13损伤信号时，由控制器20增加减速时诊断计数器(C2)；损伤确定步骤(S410)，由控制器20将加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)与用于确认轴承13的损伤的轴承损伤基准(C)进行比较；轴承损伤确认步骤(S420)，当加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)为轴承损伤基准(C)以上时，由控制器20确认轴承13损伤。
首先描述执行根据本发明的用于感测发动机的轴承损伤的方法的系统，如图2所示，该系统包括爆震传感器15和控制器20，所述爆震传感器15是安装在发动机10的一侧以测量从发动机10传递的振动从而感测发动机10的爆震的振动感测装置的示例，所述控制器20用于控制发动机10的操作，并辨别由发动机10产生的振动信号以确定轴承13已损伤。
稍后将描述的用于感测发动机的轴承损伤的方法作为感测轴承13的损伤的逻辑存储在控制器20中。以下，将ECU描述为控制器20作为示例。
根据本发明的用于感测发动机的轴承损伤的方法应用于控制器20(即，发动机控制单元(ECU))只能处理一个频率信号的情况。
ECU 20确定车辆的行驶状态，并且关于燃烧爆震和轴承损伤，利用在加速时感测到燃烧爆震的频带中的信号，并且利用在减速时很好地诊断出轴承损伤的频带中的信号。
图4示出了由轴承损伤的发动机10中的爆震传感器15感测到的信号。
在加速时，利用感测到燃烧爆震的频带(F_A)中的信号。在加速时，应当感测到发动机10的燃烧爆震，从而利用感测到燃烧爆震的频带(即，燃烧爆震监测频带(F_A))中的信号，并且确定由爆震传感器15感测到的信号是由燃烧爆震产生的还是由轴承损伤产生的，以感测轴承13损伤。通常，燃烧爆震监测频带(F_A)为10kHz至18kHz。
此外，在减速时，发动机10不燃烧，因此不需要感测燃烧爆震，从而利用可以很好地诊断轴承损伤的频带(F_B)中的信号。在轴承13损伤时，在整个频带中产生轴承13损伤的信号，但利用与燃烧爆震信号不同的频带。通常，轴承损伤监测频带(F_B)为1kHz至8kHz。如图5A和图5B所示，在轴承损伤的发动机中改变频带，使得当发动机10的运行状态从部分负载(partial load，PL)改变为不切断燃料的减速状态(PU)时，可以更好地诊断轴承损伤。
根据上述频带内的发动机10，可以确定燃烧爆震监测频带(F_A)和轴承损伤监测频带(F_B)，并将其用作上述范围内的较窄频带。
例如，燃烧爆震监测频带(F_A)可以利用11kHz或15kHz频带的信号，轴承损伤监测频带(F_B)可以利用6kHz频带的信号。
如果由于硬件的限制，ECU 20只能处理一个频率信号，则即使不更换ECU 20或者添加能够额外处理该频率信号的单独套件，ECU 20也可以具有诸如能够处理多个频率信号的ECU 20的诊断能力。
诊断开始确定步骤(S110)确定发动机10或车辆是否处于感测轴承13的损伤的状态。由于本发明在发动机10运行时利用发动机10产生的振动来感测轴承13的损伤，所以诊断开始确定步骤(S110)确定发动机10是否充分预热并且发动机10的振动信号是否稳定，然后开始对轴承13的诊断。在发动机10预热之前，由于各种仪器的摩擦而产生噪声，因此不能准确地确定轴承13的损伤，从而诊断开始确定步骤(S110)确定发动机10是否预热，并且在发动机预热的状态下诊断轴承13的损伤。同时，利用发动机10的振动来诊断发动机10的状态，从而本发明通过由油温度传感器16测量出的机油的温度而不是冷却剂的温度来确定发动机是否预热。当机油的温度(T_oil)高于预设的诊断开始温度(T_THD)(T_oil＞T_THD)时，可以开始对轴承13的损伤的诊断。在此，诊断开始温度(T_THD)可以设置为80℃。
行驶状态确定步骤(S120)利用是否操作加速踏板31来确定发动机10的运行状态。根据本发明的一个实施方案，ECU 20希望接收并处理来自爆震传感器15的一个信号，从而根据发动机10的运行状态改变频率，使得发动机10的运行状态由加速踏板31确定。
根据行驶状态确定步骤(S120)的确定结果，执行之后将描述的加速时诊断步骤(S200)或减速时诊断步骤(S300)中的任一个。
例如，在不操作加速踏板31(踏板值＝0)的减速状态下，发动机10不燃烧，因此不需要诊断发动机10的燃烧爆震，从而将频带改变为可以很好地诊断轴承13的损伤的频带，即，轴承损伤监测频带(F_B)。通常，轴承损伤监测频带(F_B)可以为1kHz至8kHz。
此外，在操作加速踏板31的状态(踏板值＞0)，即，加速或巡航行驶的状态下，希望诊断发动机的燃烧爆震，从而保持用于诊断燃烧爆震频率的常规频带，即，燃烧爆震监测频带(F_A)。通常，燃烧爆震监测频带(F_A)为10kHz至18kHz。
加速时诊断步骤(S200)在车辆加速(包括巡航行驶)时确定轴承13的损伤。在加速时，在发动机10中产生发动机爆震信号，从而加速时诊断步骤(S200)确定由爆震传感器15输出的传感器值是由燃烧爆震产生的，还是由轴承13的损伤产生的。
由于本发明利用爆震传感器15输出的一个传感器值来感测轴承13的损伤，因此本发明通过加速时诊断步骤(S200)在加速时监测在用于感测燃烧爆震的频带中的信号，并且辨别由爆震传感器15感测到的异常信号是由燃烧爆震产生的还是由轴承13的损伤产生的，以感测轴承13的损伤。
然而，加速时诊断步骤(S200)不对轴承13的损伤进行确认，而是增加用于确认轴承13的损伤的计数器，即，加速时诊断计数器(C1)。通过之后描述的轴承损伤确认步骤(S420)确定对轴承13的损伤的最终确认。
加速时频率监测步骤(S210)由ECU 20持续地接收并监测来自爆震传感器15的燃烧爆震监测频带(F_A)的信号。当从爆震传感器15输出的信号中感测到异常信号时，控制器20辨别该异常信号是由燃烧爆震产生的还是由轴承13的损伤产生的。
加速时诊断进入确定步骤(S220)由ECU 20确定从爆震传感器15输入的信号是否超过燃烧爆震监测频带(F_A)中的第一参考值(TH1)，以在加速时确定轴承13是否损伤。第一参考值(TH1)为在加速时开始对轴承13的损伤的诊断的基准。
当车辆加速时，如果发动机10正常运行，即，如果没有引起燃烧爆震并且轴承13也没有损伤，则爆震传感器15的传感器值为第一参考值(TH1)以下。
此外，加速时诊断进入确定步骤(S220)确定爆震传感器15的传感器值是否超过第一参考值(TH1)，并且持续时间是否超过第一参考时间(P1)。这里，第一参考时间(P1)设置为发动机10的旋转周期，并且第一参考时间(P1)可以为40个周期。
例如，当将第一参考值(TH1)设置为3V，爆震传感器15的传感器值为3V以上并且保持40个周期时，在加速时，开始对轴承13的损伤的诊断。
如果引起燃烧爆震，则爆震传感器15的传感器值间歇性地超过第一参考值(TH1)，并且不是每个周期都发生，从而信号的波动非常大(参见图6A)。爆震信号的一些传感器值也超过用于确认轴承13的损伤的第二参考值(TH2)，但是在燃烧爆震时，这种现象不再持续，并且传感器值低于第一参考值(TH1)和第二参考值(TH2)。
然而，如果轴承13损伤，则由于旋转部件的间隙增大，每个周期都会产生异常信号，从而爆震传感器15的传感器值持续保持超过第一参考值(TH1)的状态，并且也超过第一参考时间(P1)(参见图6B)。此外，经常发生超过第二参考值(TH2)的状态，并且在几个周期内保持这种状态。
因此，加速时诊断进入确定步骤(S220)确定爆震传感器15的传感器值超过第一参考值(TH1)的时间，并持续确定在加速时是否感测到轴承13的损伤。
在加速时诊断进入确定步骤(S220)中，当从爆震传感器15输入的信号不超过第一参考值(TH1)时，重复执行加速时诊断进入确定步骤(S220)。
当在加速时诊断进入确定步骤(S220)中从爆震传感器15输入的信号超过第一参考值(TH1)时，加速时损伤确定步骤(S230)由ECU20确定从爆震传感器15输入的信号是否超过燃烧爆震监测频带中的第二参考值(TH2)，以确定轴承13是否损伤。
这里，也可以直接利用爆震传感器15的瞬时传感器值，还可以利用爆震传感器15的传感器值的移动平均值。由于利用移动平均值(其为通过在预定时间内累加由爆震传感器15测量的传感器值而获得的平均值)来确定轴承13的损伤，因此有助于确定传感器值的瞬态波动是由瞬态异常引起的还是由如轴承13的损伤这样的非瞬态因素引起的。
此外，第二参考值(TH2)设置为高于第一参考值(TH1)。例如，当由爆震传感器15测量出的第一参考值(TH1)为3.0V时，第二参考值(TH2)为4.8V。
加速时损伤确定步骤(S230)比较爆震传感器15的传感器值是否超过第二参考值(TH2)以及爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)的时间。这里，第二参考值(TH2)可以为100个周期。
例如，当爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)并且爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)的时间超过第二参考时间(P2)时，加速时损伤确定步骤(S230)确定出轴承13损伤。即，如图7B所示，在爆震传感器15的传感器值超过第一参考值(TH1)并且爆震传感器15的传感器值超过第一参考值(TH1)的时间超过第一参考时间(P1)的状态下，加速时损伤确定步骤(S230)确定爆震传感器15的移动平均值是否超过第二参考值(TH2)并且爆震传感器15的移动平均值超过第二参考值(TH2)的时间是否超过第二参考时间(P2)，以确认轴承13的损伤。这里，第二参考时间(P2)设置为发动机10的旋转周期，并且第二参考时间可以为100个周期。第一参考时间(P1)和第二参考时间(P2)设置为可以准确地诊断轴承13的损伤而不会误诊断的发动机10的旋转周期。
当爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)并且爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)的时间超过第二参考时间(P2)时，执行之后描述的加速度时诊断计数器增加步骤(S240)。
当在加速时损伤确定步骤(S230)中不满足条件时，该步骤返回到加速时诊断进入确定步骤(S220)。
例如，即使爆震传感器15的传感器值小于第二参考值(TH2)或爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)，当爆震传感器15的传感器值小于第二参考值(TH2)或爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)的时间小于第二参考时间(P2)时(参见图7A)，也确定为燃烧爆震。
同时，当在加速时诊断进入确定步骤(S220)和加速时损伤确定步骤(S230)中不满足这些条件时，该步骤返回到行驶状态确定步骤(S120)，如果行驶状态改变，则可以相应地再次感测轴承13的损伤。
如果加速时损伤确定步骤(S230)确定出轴承13损伤，则加速时诊断计数器增加步骤(S240)增加对轴承13的损伤进行计数的加速时诊断计数器(C1)。当在加速时损伤确定步骤(S230)中爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)并且爆震传感器15的传感器值超过第二参考值(TH2)的时间超过第二参考时间(P2)时，加速时诊断计数器增加步骤(S240)增加加速时诊断计数器(C1)。
当在车辆的加速或巡航行驶时确认了轴承13的损伤时，控制器20增加加速时诊断计数器(C1)并累加。
减速时诊断步骤(S300)在车辆减速时确定轴承13的损伤。
当车辆减速时，发动机10不燃烧，并且不产生发动机爆震信号。因此，由于不需要诊断燃烧爆震，所以通过将由爆震传感器15感测并由控制器20处理的频带改变为可以很好地诊断轴承损伤的频带(即，轴承损伤监测频带(F_B))来确定轴承13的损伤。
然而，在减速时诊断步骤(S300)中也不对轴承13的损伤进行确认，而是增加用于确认轴承13的损伤的计数器，即，减速时诊断计数器(C2)。通过之后描述的轴承损伤确认步骤(S420)确定对轴承13的损伤的最终确认。
减速时频率监测步骤(S310)由ECU 20持续地接收并监测来自爆震传感器15的用于很好地感测轴承13的损伤的轴承损伤监测频带(F_B)的信号。
减速时诊断进入确定步骤(S320)由ECU 20确定从爆震传感器15输入的信号是否超过轴承损伤监测频带(F_B)中的第三参考值(TH3)，以确定减速时是否诊断出轴承13的损伤。第三参考值为在减速时开始确定轴承13的损伤的基准。
例如，当将第三参考值(TH3)设置为1.75V，爆震传感器15的传感器值为1.75V以上时，开始对轴承13的损伤的诊断。
此外，减速时诊断进入确定步骤(S320)确定爆震传感器15的传感器值是否超过第三参考值(TH3)并且传感器值超过第三参考值(TH3)的时间(P)是否是开始对轴承13损伤的诊断的第三参考时间(P3)以上。
例如，将第三参考时间(P3)设置为发动机10的旋转周期，通过将第三参考时间(P3)设置为4个周期，如果在减速时爆震传感器15的传感器值超过1.75V的时间保持4个周期，则开始感测轴承13的损伤。
减速时损伤确定步骤(S330)由ECU 20确定从爆震传感器15输入的信号是否超过用于确定轴承13的损伤的参考值的第四参考值(TH4)，以确定轴承13是否损伤。
在减速时，引起单次冲击振动，从而在爆震传感器15的传感器值通常不高的状态下，只有峰值高(爆震传感器的传感器值通常不超过第三参考值，只有峰值超过第四参考值)，并且维持时间(P)不长。然而，当轴承13损伤时，在轴承损伤监测频带(F_B)中连续产生异常信号达到轴承13的损伤可疑的程度的同时(当爆震传感器的传感器值超过第三参考值达第三参考时间时)，峰值也超过第四参考值。
因此，通过在减速时诊断进入确定步骤(S320)中确定爆震传感器15的传感器值超过第三参考值(TH3)的时间(P)是否为第三参考时间(P3)以上、并且在减速时损伤确定步骤(S330)中确定爆震信号是否超过第四参考值(TH4)，在减速时感测轴承13的损伤。
如图8A所示，当以部分负载(PL)运行的发动机的运行状态改变为不切断燃料的减速状态(PU)时，爆震传感器15的传感器值超过第四参考值(TH4)，但是维持该状态的时间(P)小于第三参考时间(P3)并且是暂时的，因此不能诊断为轴承13的损伤。然而，如图8B所示，当以部分负载(PL)运行的发动机在经过不切断燃料的减速状态(PU)而以切断燃料的减速状态(PUC)运行的同时进入PU状态时，如果爆震传感器15的传感器值超过第三参考值(TH3)的时间(P)超过第三参考时间(P3)，并且在该时间内，爆震传感器15的传感器值超过第四参考值(TH4)，则诊断为轴承13损伤。
即，当爆震传感器15的传感器值超过第三参考值(TH3)的时间(P)为第三参考时间(P3)以上、并且在该时间(P)内超过第四参考值(TH4)时，诊断出轴承13损伤。
如上所述，当爆震传感器15的传感器值超过第三参考值(TH3)、并且时间(P)超过第三参考时间(P3)时，开始诊断(S320)，当爆震传感器15的传感器值超过第四参考值(TH4)时，确定出造成了损伤(S330)，由此在减速时诊断出轴承13的损伤。
同时，当在减速时诊断进入确定步骤(S320)和减速时损伤确定步骤(S330)中不满足这些条件时，该步骤返回到减速时诊断进入确定步骤(S320)。
或者，当在减速时诊断进入确定步骤(S320)和减速时损伤确定步骤(S330)中不满足这些条件时，该步骤返回到行驶状态确定步骤(S120)，如果行驶状态改变，则可以相应地再次感测轴承13的损伤。
如果在减速时损伤确定步骤(S330)中确定出轴承13损伤，则减速时诊断计数器增加步骤(S340)增加对轴承13的损伤进行计数的减速时诊断计数器(C2)。
当在车辆减速行驶时确认了轴承13的损伤时，控制器20增加减速时诊断计数器(C2)并进行累加计数。
损伤确定步骤(S410)确定加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)是否达到预定义的基准，以确定轴承13是否损伤。
为了在损伤确定步骤(S410)中确定轴承13是否损伤，当加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)达到确认轴承13损伤的轴承损伤基准(C)时(C1+C2＝C)，确定轴承13是否损伤。
这里，加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)分别为“1”以上。
通过将加速时诊断计数器(C1)与减速时诊断计数器(C2)求和所获得的值与轴承损伤基准(C)进行比较，可以确定轴承13的损伤，但是在这种情况下，可能会发生误诊断，从而加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)分别为“1”以上。
即，当只有加速时诊断计数器(C1)达到预定义的基准(减速时诊断计数器＝0)或只有减速时诊断计数器(C2)达到预定义的基准(加速时诊断计数器＝0)时，包括了与轴承13损伤无关的信号，从而很可能发生误诊断。
另一方面，当轴承13损伤时，在加速或减速时都会产生异常信号，使得加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)分别为“l”以上，从而减少误诊断。
此外，损伤确定步骤(S410)在预定的加速次数内确定加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)是否分别达到基准。例如，当在五个加速条件下产生两个加速时诊断计数器(C1)和一个减速时诊断计数器(C2)并累加时，这可以确定为轴承13的损伤。
当然，当只有加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)的其中一个达到预定的轴承损伤基准(C)(C1＝C或C2＝C)时，也可以最终确认轴承13的损伤。例如，如果加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)的其中一个超过“3”，也可以确认轴承13的损伤。
同时，在损伤确定步骤(S410)中，当加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)都没有达到基准时，逻辑返回到行驶状态确定步骤(S120)，并且再次执行上述的每个步骤。
在损伤确定步骤(S410)中，当加速时诊断计数器(C1)和减速时诊断计数器(C2)达到预定义的基准时，轴承损伤确认步骤(S420)由ECU 20确认轴承13损伤。
在轴承损伤确认步骤(S420)中，当ECU 20确认了轴承13损伤时，跛行回家(limphome)模式步骤(S430)将发动机10的RPM限制到预设的最大安全发动机RPM以下。通过限制发动机10的RPM，可以防止轴承13被额外损伤，以防止发动机10停止，并将车辆运行到可以维修的地方。
如果确认轴承13已损伤，则报警装置操作步骤(S440)操作安装在车辆内部的报警装置，使得乘客可以容易地意识到轴承13损伤。例如，可以开启安装在车辆的组合仪表上的警告灯41，或者可以通过安装于车辆内部的扬声器来产生警告声音。

Claims (23)

1.一种用于感测车辆的发动机的轴承损伤的方法，所述方法包括：
行驶状态确定步骤，其中，由控制器确定车辆是加速还是减速；
加速时诊断步骤，其中，当车辆加速时，在燃烧爆震监测频带内由爆震传感器感测到的信号中，由控制器辨别由燃烧爆震产生的信号和由损伤的轴承产生的信号，当基于由损伤的轴承产生的信号确定出轴承损伤时，由控制器增加加速时诊断计数器；
减速时诊断步骤，其中，车辆减速时，当在轴承损伤监测频带中由爆震传感器感测到由损伤的轴承产生的信号时，由控制器增加减速时诊断计数器；
损伤确定步骤，其中，由控制器将加速时诊断计数器和减速时诊断计数器与轴承损伤基准进行比较，以确认轴承损伤；以及
轴承损伤确认步骤，其中，当加速时诊断计数器和减速时诊断计数器大于或等于轴承损伤基准时，由控制器确认轴承损伤。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，当加速踏板被操作时，所述行驶状态确定步骤确定出车辆正在加速，当加速踏板没有被操作时，所述行驶状态确定步骤确定出车辆正在减速。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述燃烧爆震监测频带为10kHz至18kHZ的频带，
所述轴承损伤监测频带为1kHz至8kHz的频带。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述加速时诊断步骤包括：
加速时频率监测步骤，其中，由控制器在燃烧爆震监测频带中监测由爆震传感器感测到的发动机的振动信号；
加速时诊断进入确定步骤，其中，当车辆加速时，由控制器确定爆震传感器的传感器值超过开始对轴承损伤的诊断的第一参考值的时间是否大于或等于预设的第一参考时间；
加速时损伤确定步骤，其中，当车辆加速并且爆震传感器的传感器值超过第一参考值的时间大于或等于预设的第一参考时间时，由控制器确定爆震传感器的传感器值超过确定轴承损伤的第二参考值的时间是否大于或等于预设的第二参考时间；以及
加速时诊断计数器增加步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第二参考值的时间大于或等于预设的第二参考时间时，由控制器增加加速时诊断计数器，以在加速时确定轴承损伤。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述第二参考值设置为大于第一参考值。
6.根据权利要求4所述的方法，其中，预设的第一参考时间和预设的第二参考时间设置为发动机的旋转周期。
7.根据权利要求4所述的方法，其中，在加速时损伤确定步骤中，爆震传感器的传感器值为移动平均值。
8.根据权利要求4所述的方法，其中，在加速时诊断进入确定步骤中，当爆震传感器的传感器值不超过第一参考值时，或者在加速时损伤确定步骤中，当爆震传感器的传感器值不超过第二参考值时，再次执行行驶状态确定步骤和加速时诊断进入确定步骤的其中一个步骤。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述减速时诊断步骤包括：
减速时频率监测步骤，其中，由控制器在轴承损伤监测频带中监测由爆震传感器感测到的发动机的振动信号；
减速时诊断进入确定步骤，其中，由控制器确定爆震传感器的传感器值是否超过减速时开始对轴承损伤的诊断的第三参考值，并且爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间是否是减速时开始对轴承损伤的诊断的第三参考时间以上；
减速时损伤确定步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第三参考值并且爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间是第三参考时间以上时，由控制器确定爆震传感器的传感器值是否超过第四参考值，所述第四参考值是用于确定轴承损伤的参考值；
减速时诊断计数器增加步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第四参考值时，由控制器增加减速时诊断计数器，以在减速时确定轴承损伤。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第四参考值设置为大于第三参考值。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，所述第三参考时间设置为发动机的旋转周期。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，在减速时诊断进入确定步骤中，当爆震传感器的传感器值不超过第三参考值时，或者即使爆震传感器的传感器值超过第三参考值，爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间小于第三参考时间时，再次执行行驶状态确定步骤和减速时诊断进入确定步骤的其中一个步骤。
13.根据权利要求9所述的方法，其中，在减速时损伤确定步骤中，当爆震传感器的传感器值不超过第四参考值时，再次执行行驶状态确定步骤和减速时诊断进入确定步骤的其中一个步骤。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，所述轴承损伤确认步骤确认加速时诊断计数器和减速时诊断计数器是否分别为“1”以上。
15.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在行驶状态确定步骤之前，执行诊断开始确定步骤，其中，确定发动机或车辆是否处于用于感测轴承损伤的状态，
其中，所述诊断开始确定步骤确定发动机中的机油的温度是否大于预设的诊断开始温度。
16.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在轴承损伤确认步骤之后，执行跛行回家模式步骤，其中，将发动机每分钟转数限制在预设的最大安全发动机每分钟转数以下。
17.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在轴承损伤确认步骤之后，执行警告装置操作步骤，其中，当轴承损伤时，操作安装于车辆内的警告装置，并向乘客警告轴承损伤。
18.一种用于感测车辆的发动机的轴承损伤的方法，所述方法包括：
行驶状态确定步骤，其中，由控制器确定车辆是否加速；
加速时频率监测步骤，其中，当车辆加速时，由控制器在燃烧爆震监测频带中监测由爆震传感器感测到的发动机的振动信号；
加速时诊断进入确定步骤，其中，当加速时，确定爆震传感器的传感器值超过开始对轴承损伤的诊断的第一参考值的时间是否为预设的第一参考时间以上；
加速时损伤确定步骤，其中，加速时，当爆震传感器的传感器值超过第一参考值的时间大于或等于预设的第一参考时间时，确定爆震传感器的传感器值超过确定轴承损伤的第二参考值的时间是否为预设的第二参考时间以上；
加速时诊断计数器增加步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第二参考值的时间大于或等于预设的第二参考时间时，增加加速时诊断计数器，以在加速时确定轴承损伤；
损伤确定步骤，其中，由控制器将加速时诊断计数器与轴承损伤基准进行比较，以确认轴承损伤；以及
轴承损伤确认步骤，其中，当加速时诊断计数器是轴承损伤基准以上时，由控制器确认轴承损伤。
19.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
在轴承损伤确认步骤之后，执行跛行回家模式步骤，其中，将发动机每分钟转数限制在预设的最大安全发动机每分钟转数以下。
20.根据权利要求18所述的方法，进一步包括：
在轴承损伤确认步骤之后，执行警告装置操作步骤，其中，当轴承损伤时，操作安装于车辆内的警告装置，并向乘客警告轴承损伤。
21.一种用于感测发动机的轴承损伤的方法，该方法利用安装于车辆的发动机的爆震传感器感测到的振动信号来感测安装于发动机的轴承的损伤，该方法包括：
行驶状态确定步骤，其中，由用于控制发动机的控制器确定车辆是否减速；
减速时频率监测步骤，其中，当在行驶状态确定步骤中确定出车辆减速时，通过控制器在轴承损伤监测频带中监测由爆震传感器感测到的发动机的振动信号；
减速时诊断进入确定步骤，其中，当减速时，确定爆震传感器的传感器值是否超过开始对轴承损伤的诊断的第三参考值，并且爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间是否是开始对轴承损伤的诊断的第三参考时间以上；
减速时损伤确定步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第三参考值并且爆震传感器的传感器值超过第三参考值的时间是第三参考时间以上时，确定爆震传感器的传感器值是否超过第四参考值，所述第四参考值是用于确定轴承损伤的参考值；
减速时诊断计数器增加步骤，其中，当爆震传感器的传感器值超过第四参考值时，增加减速时诊断计数器，以在减速时确定轴承损伤；
损伤确定步骤，其中，由控制器将减速时诊断计数器与轴承损伤基准进行比较，以确认轴承损伤；以及
轴承损伤确认步骤，其中，当减速时诊断计数器是轴承损伤基准以上时，由控制器确认轴承损伤。
22.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：
在轴承损伤确认步骤之后，执行跛行回家模式步骤，其中，将发动机每分钟转数限制在预设的最大安全发动机每分钟转数以下。
23.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：
在轴承损伤确认步骤之后，执行警告装置操作步骤，其中，当轴承损伤时，操作安装于车辆内的警告装置，并向乘客警告轴承损伤。
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