CN117128083A - 节温器故障诊断系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了用于发动机冷却系统的节温器故障诊断系统，配置为进行以下故障诊断操作：确定冷却系统的主路温度T1和第二路温度T2；将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零；分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算；并基于第二路温度积分值相对于主路温度积分值的比率作为积分比率，判断节温器是否存在故障，其中，在分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算期间，并且在满足积分重置条件的情况下，将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零，其中，积分重置条件为主路温度在预定时间段内未超过最低阈值温度。

Description

节温器故障诊断系统和方法

技术领域

本申请涉及一种节温器故障诊断系统。另外，本申请还涉及一种节温器故障诊断方法。

背景技术

在车辆领域中，为了保证发动机的正常工作，需要将发动机的工作温度控制在合适的温度范围内。发动机通常配备有冷却系统，用于控制发动机温度。冷却系统的冷却液流动路径中布置着散热器，例如格栅式散热器。对发动机实施了冷却作用后升温了的冷却液可流经散热器，以使冷却液降温。在发动机温度尚低时，并不需要使冷却液流经散热器，或者只需要一部分冷却液流经散热器。为此，通常在冷却液流动路径中加装节温器，目的是可以根据冷却液温度的高低自动调节进入散热器的冷却液量，改变冷却液的循环范围，达到调节冷却系统的散热能力，以确保发动机始终在最适宜的温度下工作。

根据相关法律法规，对装有节温器的车辆，一般通过车载故障诊断系统(OBD)监测节温器的工作状态是否正常。在车辆使用者(例如驾驶员)使用车辆的过程中，有可能出现节温器故障，例如节温器常开。这可能导致发动机冷却液没有沿着其应该遵循的小循环(不流经散热器)流动，而是一直沿着大循环(流经散热器)流动。这会引发冷却液被过度降温而进一步导致发动机温度比其应该保持的温度相比更低。这会引发发动机热效率变差，以及发动机的油耗增加和污染物排放增加。

因此，需要提供一种节温器故障诊断方法来应对上述问题。现有技术中经常采用的主要方法包括温度模型法和双温度法。由于监控原理简单，经济成本低，双温度法的应用范围更为广泛。

在双温度法中，除了主路温度传感器以外，还另外包括第二路温度传感器，其配置在发动机大循环水路散热器的入口或出口附近。通过比较主路和第二路水路热量的差异，判断节温器是否发生故障。

例如图1和图2所示，在常态工作情况下，在第二时间t2处，主路温度传感器温度T1达到节温器开启温度T0。从所述第二时间t2，回溯预定时间段到第一时间t1。第一时间t1和第二时间t2限定时间窗口W。对主路温度传感器温度T1求取在时间窗口W中的积分，作为主路积分值F1；以及对第二路温度传感器温度T2求取在时间窗口W中的积分，作为第二路积分值F2。然后计算第二路积分值F2和F1的比值。当所述比值小于以设定值时，则可判断节温器正常工作。

如图1所示，当例如主路温度传感器测得的温度为T1’，第二路温度传感器测得的温度为T2’，因此可知主路温度和第二路温度基本一致。因此对其分别求取积分并计算第二路积分相对于主路积分的比值会更接近于1。据此可知节温器常开因此节温器故障。

但以上这种方法依然存在一些问题，经常出现误报错情况(节温器实际工作正常，但被诊断为发生故障)。车辆使用者因此经常会浪费很多不必要的时间和精力在这方面。长此以往，经常引发车辆使用者的投诉和抱怨。

考虑到但不限于上述情况，提供一种新型的节温器故障诊断系统和方法以至少解决上述问题是被期望的。

发明内容

本申请旨在提供一种节温器故障诊断系统，这在至少一个方面相对于现有技术是有利的。

为此，在一个方面，本申请提供了一种用于发动机冷却系统的节温器故障诊断系统，配置为进行以下故障诊断操作：确定冷却系统的主路温度T1和第二路温度T2；将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零；分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算；判断积分时间是否大于或等于预定期望时间；在积分时间大于或等于预定期望时间的情况下，停止积分运算，并将第二路温度积分值相对于主路温度积分值的比率作为积分比率；判断所述积分比率是否大于或等于预定阈值比率；以及在所述积分比率大于或等于预定阈值比率的情况下，确定节温器存在故障，其中，在分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算期间，并且在满足积分重置条件的情况下，将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零，其中，积分重置条件为主路温度在预定时间段内未超过最低阈值温度。

在另一方面，本申请还提供了一种节温器故障诊断方法，可选地，在如上所述的节温器故障诊断系统中执行，所述方法能够执行的步骤包括如上所述的步骤。

根据本申请的节温器故障诊断系统，具有的优点包括：能够考虑和识别各种汽车行驶工况(例如寒冷冬季)，防止诊断误报错，提高诊断鲁棒性。

附图说明

图1示出了节温器故障诊断方法的示意图，其中示出了节温器正常工作情况和故障情况的温度变化趋势。

图2也示出了节温器故障诊断方法的示意图，其中示出了主路温度的积分和第二路温度的积分。

图3示出了发动机冷却系统，根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统可被采用。

图4示出了根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统能够避免误报错的一种情形。

图5示出了根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统能够避免误报错的另一种情形。

图6示出了根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统能够避免误报错的又一种情形。

图7示出了根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统操作的过程。

具体实施方式

下面参照附图描述本申请的一些可行实施方式。需要指出，各图并非按比例绘制的。某些细节可能被加大以便清楚地展示，还有一些非必要示出的细节被略去。

图3显示了一种本申请适用的冷却系统，用于冷却发动机1。冷却系统的冷却液流动路径中布置有泵2、散热器3和节温器4。泵2驱动冷却液能够在冷却液流动路径中流动，如箭头所示。节温器4具有发动机侧的第一入口4a、散热器侧的第二入口4b和出口4c。节温器4的第一入口4a和第二入口4b都是可开闭的，使得通过控制节温器4的第一入口4a和第二入口4b的开闭状态实现冷却系统的不同的操作模式：(1)第一入口4a打开、第二入口4b关闭，冷却系统处在小循环模式，离开发动机1的全部冷却液仅经过节温器4和泵2(不经过散热器3)返回发动机1；(2)第一入口4a关闭、第二入口4b打开，冷却系统处在大循环模式，离开发动机1的全部冷却液经过散热器3、节温器4和泵2返回发动机1；(3)第一入口4a部分地打开、第二入口4b打开，冷却系统处在中间循环模式，离开发动机1的部分冷却液经过散热器3、节温器4和泵2返回发动机1，另一部分冷却液经过节温器4和泵2(不经过散热器3)返回发动机1。

图4示出了根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统能够避免误报错的一种情形。这一般发生在例如冬季等环境温度过低的情形下。在这种情形中，由于天气等影响，周围环境温度非常低，可能导致主路温度很低。另外，如果车辆行驶在城市中，例如道路限速以及交通信号灯的存在，车辆经常在低速和怠速情况下行驶。受以上条件影响，主路温度经常在较低的温度范围内波动。

通过以上描述可以知道，图4中示出的情况中，实际上节温器并没有发生故障而是在正常工作中。然而，如果基于现有技术中对节温器的诊断，由于T1’的积分较小，因此相应地，T2相对于T1的比率更接近于1。因此，这种情况下，可能节温器会被诊断为故障，因而产生误报错。本申请公开的节温器诊断系统和节温器诊断方法，可以有效避免这种误报错。

图5示出了根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统能够避免误报错的一种情形。这一般发生在例如夏季等环境温度过高的情形下。在这种情形中，由于天气等影响，周围环境温度比较高，可能导致第二路温度较高。在图5中示出的示例中，在开始的一段时间内，可以看到第二路温度甚至远高于主温度。引起这种情况的一种主要因素是第二路温度传感器定位在散热器的出口，这又经常定位在车辆底部。第二路温度传感器受到地面热辐射的作用而温度升高。

通过以上描述可以知道，图5中示出的情况中，第二路温度传感器所监测的温度并不代表第二路温度的实际温度。第二路温度传感器监测的温度实际上是周围环境温度和第二路温度的总和。但因为周围环境温度相对于第二路温度过高，因此不能被忽略。然而另一方面，由于T2在监控窗口中一直保持较高水平，因此其积分也相应增大。相应地，T2相对于T1的比率更接近于1。因此，这种情况下，可能节温器会被诊断为故障，因而产生误报错。本申请公开的节温器诊断系统和节温器诊断方法，可以有效避免这种误报错。

图6示出了根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统能够避免误报错的一种情形。在车辆使用过程中，有时会出现车辆短暂地下电/上电。在这种情况下，可以从图6中看到实际的主路温度T1的积分相较于其应该的主路温度T1的积分而言更小。

通过以上描述可以知道，图6中示出的情况中，实际上节温器并没有发生故障而是在正常工作中。然而，如果基于现有技术中对节温器的诊断，由于T1的积分较小，因此相应地，T2相对于T1的比率更接近于1。因此，这种情况下，可能节温器会被诊断为故障，因而产生误报错。本申请公开的节温器诊断系统和节温器诊断方法，可以有效避免这种误报错。

图7示出了根据本申请的一种实施方式的节温器故障诊断系统操作的过程。这种节温器故障诊断系统适用于发动机的冷却系统。尤其适用于车辆的发动机的冷却系统。此过程是由根据本申请的一种实施方式的用于发动机的冷却系统的节温器故障诊断系统实现的。

在一种实施方式中，节温器故障诊断系统布置在车辆上。所述车辆还包括：电控单元(ECU)。所述电控单元配置成记录节温器故障诊断系统所需要的各个参数的数值。

在另一种实施方式中，节温器故障诊断系统布置在车辆外，例如，控制云台。所述控制云台可通信地连接到车辆。

节温器故障诊断系统配置成进行故障诊断操作。

节温器故障诊断系统可配置成实现步骤S1：确定主路温度T1和第二路温度T2。在一种可能的实施方式中，在满足初始化条件的情况下，确定主路温度T1和第二路温度T2。

例如，初始化条件可以为节温器的断电时间大于或等于预定断电阈值时间。这样，也就是说，在节温器的断电时间大于或等于预定断电阈值时间的情况下，确定主路温度T1和第二路温度T2；以及在节温器的断电时间小于预定断电阈值时间的情况下，不进行以下操作：确定主路温度T1和第二路温度T2。

在一个实施方式中，优选地，根据本申请的用于发动机冷却系统的节温器故障诊断系统可配置为：接收来自主温度传感器的代表感测主路温度的第一信号；并基于代表感测主路温度的第一信号，确定主路温度T1。可选地，将第一信号代表的感测主路温度确定为主路温度T1。

类似地，优选地，根据本申请的用于发动机冷却系统的节温器故障诊断系统可配置为：接收来自第二路温度传感器的感测第二路温度的第二信号；以及基于感测第二路温度的第二信号，确定第二路温度T2。可选地，将第二信号所代表的感测第二路温度确定为第二路温度T2。

节温器故障诊断系统可配置成实现步骤S2：将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零。

节温器故障诊断系统可配置成实现步骤J：分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算。

节温器故障诊断系统可配置成实现步骤S6：判断积分时间是否大于或等于预定期望时间。当判断结果为“否”的情况下，继续进行J：主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算。在判断结果为“是”的情况下，停止积分运算并将第二路温度积分值相对于主路温度积分值的比率作为积分比率。

节温器故障诊断系统可配置成实现步骤S7：判断所述积分比率是否大于或等于预定阈值比率。在判断结果为“否”时，即在所述积分比率大于或等于预定阈值比率的情况下，进入步骤S8：确定节温器存在故障。相应地，在判断结果为“是”时，即在所述积分比率小于预定阈值比率的情况下，进入步骤S9：确定节温器不存在故障，也就是说，节温器正常工作。

另外，节温器故障诊断系统可配置成实现步骤S3：判断释放条件是否被满足。

在一个可选地实施方式中，例如，所述释放条件为发动机颗粒捕获器不处于再生模式。通过这种方式，可以避免由于例如主温度传感器受到附近不良热辐射的影响而进一步导致主温度传感器感测的温度不能代表主路温度而引发的误报错。

在一个可选地实施方式中，例如，所述释放条件为主路温度T1大于第二路温度T2。通过这种方式，可以避免由于例如第二路温度传感器受到附近不良热辐射的影响而进一步导致第二路温度传感器感测的温度不能代表第二路温度而引发的误报错。

在一个可选地实施方式中，例如，所述释放条件为主路温度T1小于预定最高阈值温度。通过这种方式，可以避免由于例如主温度传感器受到附近不良热辐射的影响而进一步导致主温度传感器感测的温度不能代表主路温度而引发的误报错。

如果步骤S3的判断结果为“否”，即释放条件没有被满足，则重新判断释放条件是否被满足。例如，可以在预定时间间隔后，重新判断释放条件被满足。所述预定时间间隔可以实现人为操作确定，或被赋予固定的默认值。可选地，所述预定时间间隔可以在一开始(例如出厂时，系统第一次被执行时)被赋予默认值，但被设置为可以在后期被修改和/或覆盖。

在一个可选的实施方式中，如果步骤S3的判断结果为“是”，即释放条件被满足，则J：分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算。

在另一个可选的实施方式中如果步骤S3的判断结果为“是”，即释放条件被满足，则进入步骤S4。

在本申请中，步骤S3判断释放条件是否被满足被设置在S2将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零之后，并且在J分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算之前。

另外，节温器故障诊断系统可配置成实现步骤S4：确定车辆工况条件被满足。

在一个实施方式中，在车辆工况条件被满足的情况下，则J：分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算。

在另一个实施方式中，在车辆工况条件被满足的情况下，则进入步骤S3：判断释放条件是否被满足。

在一个可选地实施方式中，例如，车辆工况条件可以是车辆的发动机工作参数大于阈值发动机工作参数。发动机工作参数可包括以下中的至少一个：发动机转速，瞬时喷油量，瞬时传热率。可选地，发动机工作参数包括以下中的全部：发动机转速，瞬时喷油量，和瞬时传热率。例如，在一个优选的实施方式中，发动机转速高于发动机阈值转速，瞬时喷油量高于阈值油量并且瞬时传热率高于阈值传热率，则确定发动机工作参数大于阈值发动机工作参数。在另一个可选地实施方式中，发动机转速高于发动机阈值转速，瞬时喷油量高于阈值油量，或瞬时传热率高于阈值传热率，则确定发动机工作参数大于阈值发动机工作参数。

可选地，节温器故障诊断系统可包括车辆工况模块。所述车辆工况模块可配置成获取上述的发动机工作参数。

在本申请中，步骤S4确定车辆工况条件被满足的操作被设置在S2将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零之后，并且在J分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算之前。

在一个优选的实施方式中，步骤S3和步骤S4都被设置在S2将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零之后，并且在J分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算之前。在这种情况下，步骤S3可以设置在步骤S4之前，通过这种方式，可以减少布置在其后的步骤S4的计算时间；可替代地，步骤S4可以设置在步骤S3之前，通过这种方式，可以减少布置在其后的步骤S3的计算时间。

另外，节温器故障诊断系统可配置成实现步骤S5：判断积分重置条件是否被满足。在积分重置条件被满足的情况下，S2：将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零。如图7所示，优选地，在J：分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算的情况下，S5：判断积分重置条件是否被满足。

在一种可行的实施方式中，例如；积分重置条件可以是主路温度在预定时间段内未超过最低阈值温度。通过这种方式，可以避免由于车辆以低速行驶在较低环境温度情况下而引发的误报错。

在另一种可行的实施方式中，例如；例如，积分重置条件可以是主路温度低于步骤S1中确定的主路温度。通过这种方式，可以避免由于车辆短暂的上电和下电而引发的误报错。

另外，节温器故障诊断系统可配置成实现步骤S10：判断预定终止条件是否被满足。在预定终止条件被满足的情况下，S11终止所述故障诊断操作。

在一个可选的实施方式中，例如，预定终止条件可以是发动机颗粒捕获器进入再生模式。通过这种方式，可以避免由于例如主温度传感器受到附近不良热辐射的影响而进一步导致主温度传感器感测的温度不能代表主路温度而引发的误报错。

在一个可选的实施方式中，例如，预定终止条件可以是积分时间超过预定阈值积分时间。所述预定阈值积分时间可以是任何合适的时间，例如1小时。所述预定阈值积分时间可以事先由人工操作确定。所述预定阈值积分时间可以基于以下中的至少一个确定：车辆(例如车辆大小、车辆类型等)、行驶环境(例如环境的温度值，温度变化，和温度趋势预测等)、冷却系统(冷却系统的主路分布，冷却系统的第二路分布，冷却系统的传感器类型、传感器布置方式等)。

在一个可选的实施方式中，例如，预定终止条件可以是主路温度T1超过预定最高阈值温度。通过这种方式，可以避免由于例如主温度传感器受到附近不良热辐射的影响而进一步导致主温度传感器感测的温度不能代表主路温度而引发的误报错。

本申请还涉及一种节温器故障诊断方法，其能够进行上述各步骤的操作。

在本申请的范围内，明确地意图是，在前述段落、权利要求书和/或在以下描述和图中列出的各种方面、实施方式、示例和替代方案，特别是其各个特征，可以独立地或以任何组合方式进行。也就是说，所有实施方式和/或任何实施方式的特征可以以任何方式和/或组合，除非这些特征是不相容的。申请人保留相应地改变任何原提交的权利要求或提交任何新的权利要求的权利，包括修改任何原提交的权利要求以从属和/或纳入任何其它权利要求的任何特征，尽管原来没有以这种方式要求。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种用于发动机冷却系统的节温器故障诊断系统，配置为进行以下故障诊断操作：

确定冷却系统的主路温度T1和第二路温度T2；

将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零；

分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算；

判断积分时间是否大于或等于预定期望时间；在积分时间大于或等于预定期望时间的情况下，停止积分运算，并将第二路温度积分值相对于主路温度积分值的比率作为积分比率；

判断所述积分比率是否大于或等于预定阈值比率；以及

在所述积分比率大于或等于预定阈值比率的情况下，确定节温器存在故障，

其中，在分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算期间，并且在满足积分重置条件的情况下，将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零，其中，积分重置条件为主路温度在预定时间段内未超过最低阈值温度。

2.根据权利要求1所述的节温器故障诊断系统，其还被配置为在预定终止条件被满足的情况下，终止所述故障诊断操作，所述预定终止条件为：

发动机的颗粒捕获器进入再生模式；和/或

积分时间超过预定阈值积分时间；和/或

主路温度T1超过预定最高阈值温度。

3.根据权利要求1或2所述的节温器故障诊断系统，其中，在节温器的断电时间大于或等于预定断电阈值时间的情况下，确定冷却系统的主路温度T1和第二路温度T2。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的节温器故障诊断系统，其还被配置包含车辆工况条件；并且

在车辆工况条件被满足的情况下，才分别对主路温度和第二路温度相对于时间进行积分运算。

5.根据权利要求4所述的节温器故障诊断系统，其中，车辆工况条件为发动机工作参数大于预定阈值发动机工作参数。

6.根据权利要求5所述的节温器故障诊断系统，其中，发动机工作参数包括以下中的至少一个：发动机转速，瞬时喷油量，瞬时传热率。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的节温器故障诊断系统，其还被配置包含释放条件；所述释放条件包括以下中的至少一个：确定发动机颗粒捕获器不处于再生模式，主路温度T1大于第二路温度T2，主路温度T1小于预定最高阈值温度；并且

在释放条件被满足的情况下，才分别对主路温度和第二路温度相对于时间进行积分运算。

8.根据权利要求4-6中任一项所述的节温器故障诊断系统，其还被配置包含释放条件；所述释放条件包括以下中的至少一个：确定发动机颗粒捕获器不处于再生模式，主路温度T1大于第二路温度T2，主路温度T1小于预定最高阈值温度；并且

在释放条件和车辆工况条件都被满足的情况下，才分别对主路温度和第二路温度相对于时间进行积分运算。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的节温器故障诊断系统，其还包含布置在冷却系统的主路上的主温度传感器，以及布置在冷却系统的第二路上的第二路温度传感器；以及

其中，在释放条件被满足的情况下，才分别对主路温度和第二路温度相对于时间进行积分运算，并且其中，所述释放条件与以下相关联：主温度传感器感测的温度不能代表主路温度和/或第二路温度传感器感测的温度不能代表第二路温度。

10.一种节温器故障诊断方法，可选地，在根据权利要求1-9中任一项所述的节温器故障诊断系统中执行，所述方法包括：

确定冷却系统的主路温度T1和第二路温度T2；

将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零；

分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算；

判断积分时间是否大于或等于预定期望时间；在积分时间大于或等于预定期望时间的情况下，停止积分运算，并将第二路温度积分值相对于主路温度积分值的比率作为积分比率；

判断所述积分比率是否大于或等于预定阈值比率；以及

在所述积分比率大于或等于预定阈值比率的情况下，确定节温器存在故障，

其中，在分别对主路温度T1和第二路温度T2相对于时间进行积分运算期间，并且在满足积分重置条件的情况下，将主路温度T1相对于时间的积分值和第二路温度T2相对于时间的积分值分别归零，其中，积分重置条件为主路温度在预定时间段内未超过最低阈值温度。