CN1279276C - 用于故障识别和诊断的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种故障识别和诊断的方法和装置，它用于装有一个爆震传感器的多缸内燃机。为了诊断的目的，将一个从传感器信号中构成的实际参考值与给定的上限或下限参考电平阈值进行比较。当实际参考电平高于或低于给定阈值时，将识别出一个故障功能。所述参考电平在相应的实例中是一个无爆震运行时的背景噪音。故障识别和诊断仅对提供最响噪音的汽缸进行或针对记录了最响噪音的汽缸进行。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于多缸内燃机故障识别和诊断的方法和装置。
背景技术
众所周知，为了对内燃机进行爆震控制，必须进行可靠的爆震识别，其中必须保证能够可靠地识别出爆震传感器的功能故障。这种爆震传感器例如是对应于内燃机的每个汽缸布置的。它给出一个输出信号，通过该信号可识别出相关的汽缸是否出现了爆震或者未出现爆震。所述爆震涉及的是必须避免的不正常燃烧。
一种用于爆震识别和用于爆震传感器故障识别的方法例如公开在专利文献PCT/DE94/01041中。其中所公开的方法是，从爆震传感器，例如汽缸体声传感器的输出信号中构成与转速相关的标准参考电平。根据这种标准参考电平可构成与转速相关的参考电平阈值，分别在控制器的存储器内存储一个与转速相关的上限参考电平阈值和一个与转速相关的下限参考电平阈值，作为特性曲线。所述参考电平的构成方式是，它对应于无爆震运行状态下的内燃机运转声音的音量。其中的参考电平可借助于爆震传感器的输出信号的积分确定，而且要在没有出现爆震的条件下测定参考电平，例如在一个预定的测量窗口内确定。
为了进行正式的故障识别，在公知的方法中要将每个实际的标准参考值与两个和转速相关的参考电平阈值进行比较。当实际的标准参考电平出现了预定的偏差时，则识别出一个故障功能。其中例如在低于所述参考电平阈值的下限时，则可认为爆震传感器失效，所以该传感器没有信号传输给计算装置。当超过一个参考电平阈值的上限时，同样认为传感器出现故障功能，随后可采取相应的更换措施。
为了与由于爆震传感器导线内的噪音辐射等原因造成的高基础噪音电平保持一个可靠的间隔，只有从某个转速阈值开始才进行诊断，该阈值与基础噪音的标准参考电平之间的间隔要足够大，以保证执行可靠的检测。
发明内容
本发明所述爆震传感器的诊断方法或所述装置与已有技术相比，其优点是，执行诊断时的转速阈值和公知的识别方法相比可以降低，同时并不影响故障识别的可靠性。所以能够以有利的方式在低转速下对爆震传感器故障进行早期诊断，而且也可提前采取更换措施，从而可靠地保护内燃机不受损坏。
根据本发明的一个方面，提供一种用于故障识别和诊断的方法，其中一个爆震传感器按规定的方式与一台多缸内燃机的汽缸对应布置，并且提供与所记录噪音相关的输出信号，其特征是，故障的识别和诊断是以具有最大噪音发生的一个或多个汽缸为出发点进行的，或者是以其爆震传感器提供最响噪音的一个或多个汽缸为出发点进行的，其中识别出一个故障的条件是，最响汽缸与噪音相关的实际值至少高于一个预定的上限阈值或者低于一个预定的下限阈值。
根据本发明的另一个方面，提供一种用于故障识别和诊断的装置，其中一个爆震传感器按规定的方式与一台多缸内燃机的汽缸对应布置，并且提供与所记录噪音相关的输出信号，其特征是，所述装置至少包括一个最大值识别装置，该装置仅对那些来自具有最响噪音发生的汽缸的信号，或者其汽缸爆震传感器提供的最响噪音信号进行中继传输，当最响汽缸与噪音相关的实际值至少高于一个预定的上限阈值或者低于一个预定的下限阈值时实现故障识别。
根据上述发明的故障识别和诊断的方法和装置可以实现以上优点。其中的内燃机仅配备一个爆震传感器，它设置在内燃机或发动机机体的规定位置上。当然也可以采用多个爆震传感器，每个爆震传感器对应其本身的汽缸。为进行故障识别和诊断，仅使用噪音最大的汽缸的信号，即爆震传感器所在位置的汽缸具有最大噪音的信号。相应汽缸的确认可在内燃机的运行或第一次运行时进行，其中对具有最大噪音汽缸的识别最好通过最大值选择进行，或者通过与各个汽缸得到的参考电平的比较实现。
优选地，其中的故障识别和诊断优选采用的方式是，将具有最大噪音汽缸的实际参考电平与一个上限和一个下限参考电平阈值进行比较。所述参考电平阈值优选同样根据具有最大噪音的汽缸的参考电平构成，此外还与转速相关。在试验时的最大值优先选择通过确认切换装置来进行。对于爆震调节要考虑所有的汽缸。
附图说明
本发明的实施例见附图所示，并在以下描述中作详细说明。其中图1表示的是公知的爆震识别装置，它得到图3的补充，该装置也适于采用本发明所述方法。图2示出了和转速相关的上限和下限参考电平阈值的实例。图3表示本发明的用于进行爆震传感器诊断和爆震传感器故障识别的装置，它通过计算爆震传感器所在位置的汽缸中具有最大噪音的汽缸噪音而实现诊断，并且表示出爆震传感器的最大输出信号。
具体实施方式
图1中表示的是专利文献PCT/DE 94/01041公开的内燃机爆震识别装置。这种装置连同相应的补充部分也可以适用于本发明所述故障识别和爆震传感器诊断方法，并且在识别出故障功能时导入替换措施。
在图1所示的爆震识别装置中，仅示意性地表示出内燃机10配备有两个爆震传感器11a和11b，它们设置在内燃机的规定位置上。所述爆震传感器11a和11b将信号S1和S2提供给一个计算电路12，该电路经输入端E1与一个微处理器或计算器13相连。所述计算器是一个未详细表示的内燃机控制器的组成部分。所述计算器13可以经另一个输入端E2得到附加信号，例如一个转速信号n。所述计算器13根据输入的信号例如可控制内燃机的点火末级14和/或其他装置，如内燃机的喷油阀，例如通过在输出端A输出合适的信号实现上述控制。整个计算电路可以整体集成在内燃机控制器的计算器13内。
所述计算电路12在本实施例中至少包括一个具有可调放大系数的放大器15，它经一个复用器21交替得到爆震传感器11a和11b提供的输出信号S1和S2。在随后的带通(Bandpass)16以及解调电路17中，例如在一个整流器中，信号被继续处理，最后在一个积分器18内积分。经过积分的信号或者所设定的积分值用KI表示。该积分值KI在一个比较器19内与一个参考电平进行比较，从比较结果中可以识别出爆震，条件是数值KI超过了参考电平Ref的预定值。
所述比较器19或者其他图1中没有表示的比较装置也可得到信号KI和Ref，以用于故障识别和诊断。为此要将实际参考电平或从该电平中构成的实际标准参考电平分别与一个上限和一个下限参考电平阈值进行比较，其中识别出故障的条件是，该比较表明，实际的参考电平超过了上限参考电平阈值，或者低于下限参考电平阈值。两个参考电平阈值是与转速相关的特性曲线，其中具有上升转速的参考电平阈值是上升的，因为由汽缸提供的噪音是随着转速的升高而增加的。
为提高可靠性，对故障识别提出了额外需要满足的条件，即超过上限参考电平阈值或者低于下限参考电平阈值必须满足一个可实用的时间间隔。
为了与基础噪音电平保持一个可靠的间隔，故障识别和诊断只有在高于某个最低转速nG时才进行，此时基础噪音与参考电平阈值之间的间隔已经足够大。这种最小参考电平Refmin的前提是，存在一个最小转速nG。
所述上限和下限参考电平阈值与转速n以及一个最小参考电平之间的关系的实例如图2所示。
由爆震传感器的输出信号构成的参考电平和根据事先的参考电平确定参考电平阈值已经详细描述在专利文献PCT/DE 94/01041中，所以在此不再详细说明。
对于仅有一个爆震传感器的内燃机，针对汽缸测定的参考电平的差别有一部分是非常大的。位于汽缸内部和外部之间的音量差别非常大，并且会导致对每个汽缸得到不同的参考电平。音量的差别是由于各个汽缸与爆震传感器安装位置之间的不同距离造成的，并且还由于不同的物体声波传输路程造成的。例如发动机机体或者内燃机机体内的水道或油道会影响物体声波的传输。一般而言，在不同的汽缸内产生的噪音是不同的。通过本发明，将诊断限制在一个或多个具有最大噪音的汽缸上，或者限制在噪音最大的汽缸所记录的噪音上，因此基础噪音电平之间的间隔是恒定的，并且提高了下限参考电平阈值REFMIN。这样可以使诊断在小于公知装置的转速下进行，并且能实现爆震传感器故障的早期诊断，这同时意味着可以更早地采取替代措施。从而保护内燃机，避免损坏。
选择噪音最大的汽缸或者特定汽缸的最大噪音以及最大的参考电平可以在内燃机运行或第一次运转时进行。为此要测量所产生的噪音，并选择出最大的噪音，即属于响声最大的汽缸的噪音。通过相互比较爆震传感器的与汽缸相关的输出信号可以在运行或在第一次运转时在试验台上识别出声音最大的汽缸。这种最大值选择也可以按照汽缸所对应的参考测量值进行。
从这些汽缸出发，随后可进行故障识别和诊断。对于爆震识别要继续考虑所有的汽缸。
在图3所示的实施例中，内燃机10具有4个汽缸1、2、3和4，它们具有一个唯一的爆震传感器11。该爆震传感器11输出一个输出信号，该信号与汽缸内产生的噪音相关。从该爆震传感器11的输出信号中可以构成对应每个汽缸的参考电平REF1至REF4，其中参考电平的构成是采用专利文献PCT/DE 94/01041中所述的方法。对于故障识别和诊断可通过一个最大值选择(Maximalwertauswahl)22仅将一个参考电平传输给两个比较器24和25。至于传输哪个参考电平阈值例如可以在运行时通过最大值选择22的开关操作确定。该操作是用箭头23表示的。
在比较器24、25中，将最响汽缸的实际参考值分别与上限参考电平阈值REFSO和/或下限参考电平阈值REFSU进行比较。两个参考电平阈值REFSO和/或REFSU是根据转速由最响汽缸的参考电平构成的，其中例如也可以考虑相同汽缸的先前参考电平。所述参考电平阈值例如可在方框28和29中按照所输入的发动机转速nmot构成，并且存储在一个电子存储器内。
如果上述两个比较之一表明存在一个不允许的实际参考电平数值，则向或门电路26输出一个对应的高电平信号，从而在输出端产生一个故障信号。该故障信号可以显示在一个故障显示器30上，和/或采取适当的措施对点火等施加影响，使得内燃机进入一个较可靠的工作状态。一个时间电路27可以在必要时激活故障显示器，条件是故障持续了一个预定的时间。
图3所示的实施例可以构成计算电路12或内燃机控制器的计算器13的组成部分或者附加部分。必要时也可以选择出两个最响的汽缸。
对于故障识别，可以在必要时引入附加的安全系数，它在以下情况中才允许识别出一个故障，即最响汽缸的实际参考电平高于上限参考电平阈值与该系数的乘积或低于下限参考电平阈值与该安全系数的乘积时，才进行识别。
Claims (16)
1、一种用于故障识别和诊断的方法，其中一个爆震传感器按规定的方式与一台多缸内燃机的汽缸对应布置，并且提供与所记录噪音相关的输出信号，其特征是，故障的识别和诊断是以具有最大噪音发生的一个或多个汽缸为出发点进行的，或者是以其爆震传感器提供最响噪音的一个或多个汽缸为出发点进行的，其中识别出一个故障的条件是，最响汽缸与噪音相关的实际值至少高于一个预定的上限阈值或者低于一个预定的下限阈值。
2、如权利要求1所述的故障识别和诊断方法，其特征是，所述最响汽缸的选择是在内燃机第一次运转时进行的。
3、如权利要求1所述的故障识别和诊断方法，其特征是，所述最响汽缸的选择是在试验台上通过音量测量进行的，或是通过比较各个汽缸提供的输出信号或从该信号得出的参考值进行的。
4、如权利要求1、2或3所述的故障识别和诊断方法，其特征是，所述故障识别是根据参考电平进行的，并且识别出一个故障的条件是，最响汽缸实际的参考电平以预定的方式高于一个上限参考电平阈值或低于一个下限参考电平阈值，所述参考电平阈值是由最响汽缸的先前参考电平构成的。
5、如权利要求4所述的故障识别和诊断方法，其特征是，只有在高于上限参考电平阈值与至少一个在安全范围内确定的预定系数的乘积时，或者在低于下限参考电平阈值与该系数的乘积时，才进行故障识别。
6、如权利要求1-3中任何一项所述的故障识别和诊断方法，其特征是，只有当所述故障条件持续的时间长于一个预定的可应用时间时，才识别出一个故障。
7、如权利要求4所述的故障识别和诊断方法，其特征是，将所述参考电平阈值作为与转速相关的特性曲线存储在一个电子存储器内。
8、如权利要求1-3中任何一项所述的故障识别和诊断方法，其特征是，识别出故障时，导入一个替代措施以使内燃机可靠运转和/或导入一个显示措施。
9、一种用于故障识别和诊断的装置，其中一个爆震传感器按规定的方式与一台多缸内燃机的汽缸对应布置，并且提供与所记录噪音相关的输出信号，其特征是，所述装置至少包括一个最大值识别装置，该装置仅对那些来自具有最响噪音发生的汽缸的信号，或者其汽缸爆震传感器提供的最响噪音信号进行中继传输，当最响汽缸与噪音相关的实际值至少高于一个预定的上限阈值或者低于一个预定的下限阈值时实现故障识别。
10、权利要求9所述的故障识别和诊断装置，其特征是，所述最响汽缸的选择是在内燃机第一次运转时进行的。
11、权利要求9所述的故障识别和诊断装置，其特征是，所述最响汽缸的选择是在试验台上通过音量测量进行的，或是通过比较各个汽缸提供的输出信号或从该信号得出的参考值进行的。
12、如权利要求9、10或11所述的故障识别和诊断装置，其特征是，所述故障识别是根据参考电平进行的，并且识别出一个故障的条件是，最响汽缸实际的参考电平以预定的方式高于一个上限参考电平阈值或低于一个下限参考电平阈值，所述参考电平阈值是由最响汽缸的先前参考电平构成的。
13、如权利要求12所述的故障识别和诊断装置，其特征是，只有在高于上限参考电平阈值与至少一个在安全范围内确定的预定系数的乘积时，或者在低于下限参考电平阈值与该安全系数的乘积时，才进行故障识别。
14、如权利要求9-11中任何一项所述的故障识别和诊断装置，其特征是，只有当所述故障条件持续的时间长于一个预定的可应用时间时，才识别出一个故障。
15、如权利要求12所述的故障识别和诊断装置，其特征是，将所述参考电平阈值作为与转速相关的特性曲线存储在一个电子存储器内。
16、如权利要求9-11中任何一项所述的故障识别和诊断装置，其特征是，识别出故障时，导入一个替代措施以使内燃机可靠运转和/或导入一个显示措施。
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