專利名稱：用于故障識(shí)別和診斷的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種如獨(dú)立權(quán)利要求前序部分所述的用于多缸內(nèi)燃機(jī)的故障識(shí)別和診斷的方法和裝置。
已有技術(shù)眾所周知，為了對(duì)內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行爆震控制，必須進(jìn)行可靠的爆震識(shí)別，其中必須保證能夠可靠地識(shí)別出爆震傳感器的功能故障。這種爆震傳感器例如是對(duì)應(yīng)于內(nèi)燃機(jī)的每個(gè)汽缸布置的。它給出一個(gè)輸出信號(hào)，通過該信號(hào)可識(shí)別出相關(guān)的汽缸是否出現(xiàn)了爆震或者未出現(xiàn)爆震。所述爆震涉及的是必須避免的不正常燃燒。
一種用于爆震識(shí)別和用于爆震傳感器故障識(shí)別的方法例如公開在專利文獻(xiàn)PCT/DE94/01041中。其中所公開的方法是，從爆震傳感器，例如汽缸體聲傳感器的輸出信號(hào)中構(gòu)成與轉(zhuǎn)速相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)參考電平。根據(jù)這種標(biāo)準(zhǔn)參考電平可構(gòu)成與轉(zhuǎn)速相關(guān)的參考電平閾值，分別在控制器的存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)一個(gè)與轉(zhuǎn)速相關(guān)的上限參考電平閾值和一個(gè)與轉(zhuǎn)速相關(guān)的下限參考電平閾值，作為特性曲線。所述參考電平的構(gòu)成方式是，它對(duì)應(yīng)于無爆震運(yùn)行狀態(tài)下的內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)聲音的音量。其中的參考電平可借助于爆震傳感器的輸出信號(hào)的積分確定，而且要在沒有出現(xiàn)爆震的條件下測(cè)定參考電平，例如在一個(gè)預(yù)定的測(cè)量窗口內(nèi)確定。
為了進(jìn)行正式的故障識(shí)別，在公知的方法中要將每個(gè)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)參考值與兩個(gè)和轉(zhuǎn)速相關(guān)的參考電平閾值進(jìn)行比較。當(dāng)實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)參考電平出現(xiàn)了預(yù)定的偏差時(shí)，則識(shí)別出一個(gè)故障功能。其中例如在低于所述參考電平閾值的下限時(shí)，則可認(rèn)為爆震傳感器失效，所以該傳感器沒有信號(hào)傳輸給計(jì)算裝置。當(dāng)超過一個(gè)參考電平閾值的上限時(shí)，同樣認(rèn)為傳感器出現(xiàn)故障功能，隨后可采取相應(yīng)的更換措施。
為了與由于爆震傳感器導(dǎo)線內(nèi)的噪音輻射等原因造成的高基礎(chǔ)噪音電平保持一個(gè)可靠的間隔，只有從某個(gè)轉(zhuǎn)速閾值開始才進(jìn)行診斷，該閾值與基礎(chǔ)噪音的標(biāo)準(zhǔn)參考電平之間的間隔要足夠大，以保證執(zhí)行可靠的檢測(cè)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明所述爆震傳感器的診斷方法或所述裝置與已有技術(shù)相比，其優(yōu)點(diǎn)是，執(zhí)行診斷時(shí)的轉(zhuǎn)速閾值和公知的識(shí)別方法相比可以降低，同時(shí)并不影響故障識(shí)別的可靠性。所以能夠以有利的方式在低轉(zhuǎn)速下對(duì)爆震傳感器故障進(jìn)行早期診斷，而且也可提前采取更換措施，從而可靠地保護(hù)內(nèi)燃機(jī)不受損壞。
實(shí)現(xiàn)以上優(yōu)點(diǎn)的故障識(shí)別和診斷的方法和裝置見兩個(gè)獨(dú)立權(quán)利要求所述的特征。其中的內(nèi)燃機(jī)僅配備一個(gè)爆震傳感器，它設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)或發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體的規(guī)定位置上。當(dāng)然也可以采用多個(gè)爆震傳感器，每個(gè)爆震傳感器對(duì)應(yīng)其本身的汽缸。為進(jìn)行故障識(shí)別和診斷，僅使用噪音最大的汽缸的信號(hào)，即爆震傳感器所在位置的汽缸具有最大噪音的信號(hào)。相應(yīng)汽缸的確認(rèn)可在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行或第一次運(yùn)行時(shí)進(jìn)行，其中對(duì)具有最大噪音汽缸的識(shí)別最好通過最大值選擇進(jìn)行，或者通過與各個(gè)汽缸得到的參考電平的比較實(shí)現(xiàn)。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求給出的方案中。其中的故障識(shí)別和診斷優(yōu)選采用的方式是，將具有最大噪音汽缸的實(shí)際參考電平與一個(gè)上限和一個(gè)下限參考電平閾值進(jìn)行比較。所述參考電平閾值優(yōu)選同樣根據(jù)具有最大噪音的汽缸的參考電平構(gòu)成，此外還與轉(zhuǎn)速相關(guān)。在試驗(yàn)時(shí)的最大值優(yōu)先選擇通過確認(rèn)切換裝置來進(jìn)行。對(duì)于爆震調(diào)節(jié)要考慮所有的汽缸。
在

圖1所示的爆震識(shí)別裝置中，僅示意性地表示出內(nèi)燃機(jī)10配備有兩個(gè)爆震傳感器11a和11b，它們?cè)O(shè)置在內(nèi)燃機(jī)的規(guī)定位置上。所述爆震傳感器11a和11b將信號(hào)S1和S2提供給一個(gè)計(jì)算電路12，該電路經(jīng)輸入端E1與一個(gè)微處理器或計(jì)算器13相連。所述計(jì)算器是一個(gè)未詳細(xì)表示的內(nèi)燃機(jī)控制器的組成部分。所述計(jì)算器13可以經(jīng)另一個(gè)輸入端E2得到附加信號(hào)，例如一個(gè)轉(zhuǎn)速信號(hào)n。所述計(jì)算器13根據(jù)輸入的信號(hào)例如可控制內(nèi)燃機(jī)的點(diǎn)火末級(jí)14和/或其他裝置，如內(nèi)燃機(jī)的噴油閥，例如通過在輸出端A輸出合適的信號(hào)實(shí)現(xiàn)上述控制。整個(gè)計(jì)算電路可以整體集成在內(nèi)燃機(jī)控制器的計(jì)算器13內(nèi)。
所述計(jì)算電路12在本實(shí)施例中至少包括一個(gè)具有可調(diào)放大系數(shù)的放大器15，它經(jīng)一個(gè)復(fù)用器21交替得到爆震傳感器11a和11b提供的輸出信號(hào)S1和S2。在隨后的帶通(Bandpass)16以及解調(diào)電路17中，例如在一個(gè)整流器中，信號(hào)被繼續(xù)處理，最后在一個(gè)積分器18內(nèi)積分。經(jīng)過積分的信號(hào)或者所設(shè)定的積分值用KI表示。該積分值KI在一個(gè)比較器19內(nèi)與一個(gè)參考電平進(jìn)行比較，從比較結(jié)果中可以識(shí)別出爆震，條件是數(shù)值KI超過了參考電平Ref的預(yù)定值。
所述比較器19或者其他圖1中沒有表示的比較裝置也可得到信號(hào)KI和Ref，以用于故障識(shí)別和診斷。為此要將實(shí)際參考電平或從該電平中構(gòu)成的實(shí)際標(biāo)準(zhǔn)參考電平分別與一個(gè)上限和一個(gè)下限參考電平閾值進(jìn)行比較，其中識(shí)別出故障的條件是，該比較表明，實(shí)際的參考電平超過了上限參考電平閾值，或者低于下限參考電平閾值。兩個(gè)參考電平閾值是與轉(zhuǎn)速相關(guān)的特性曲線，其中具有上升轉(zhuǎn)速的參考電平閾值是上升的，因?yàn)橛善滋峁┑脑胍羰请S著轉(zhuǎn)速的升高而增加的。
為提高可靠性，對(duì)故障識(shí)別提出了額外需要滿足的條件，即超過上限參考電平閾值或者低于下限參考電平閾值必須滿足一個(gè)可實(shí)用的時(shí)間間隔。
為了與基礎(chǔ)噪音電平保持一個(gè)可靠的間隔，故障識(shí)別和診斷只有在高于某個(gè)最低轉(zhuǎn)速nG時(shí)才進(jìn)行，此時(shí)基礎(chǔ)噪音與參考電平閾值之間的間隔已經(jīng)足夠大。這種最小參考電平Refmin的前提是，存在一個(gè)最小轉(zhuǎn)速nG。
所述上限和下限參考電平閾值與轉(zhuǎn)速n以及一個(gè)最小參考電平之間的關(guān)系的實(shí)例如圖2所示。
由爆震傳感器的輸出信號(hào)構(gòu)成的參考電平和根據(jù)事先的參考電平確定參考電平閾值已經(jīng)詳細(xì)描述在專利文獻(xiàn)PCT/DE 94/01041中，所以在此不再詳細(xì)說明。
對(duì)于僅有一個(gè)爆震傳感器的內(nèi)燃機(jī)，針對(duì)汽缸測(cè)定的參考電平的差別有一部分是非常大的。位于汽缸內(nèi)部和外部之間的音量差別非常大，并且會(huì)導(dǎo)致對(duì)每個(gè)汽缸得到不同的參考電平。音量的差別是由于各個(gè)汽缸與爆震傳感器安裝位置之間的不同距離造成的，并且還由于不同的物體聲波傳輸路程造成的。例如發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)體或者內(nèi)燃機(jī)機(jī)體內(nèi)的水道或油道會(huì)影響物體聲波的傳輸。一般而言，在不同的汽缸內(nèi)產(chǎn)生的噪音是不同的。通過本發(fā)明，將診斷限制在一個(gè)或多個(gè)具有最大噪音的汽缸上，或者限制在噪音最大的汽缸所記錄的噪音上，因此基礎(chǔ)噪音電平之間的間隔是恒定的，并且提高了下限參考電平閾值REFMIN。這樣可以使診斷在小于公知裝置的轉(zhuǎn)速下進(jìn)行，并且能實(shí)現(xiàn)爆震傳感器故障的早期診斷，這同時(shí)意味著可以更早地采取替代措施。從而保護(hù)內(nèi)燃機(jī)，避免損壞。
選擇噪音最大的汽缸或者特定汽缸的最大噪音以及最大的參考電平可以在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行或第一次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行。為此要測(cè)量所產(chǎn)生的噪音，并選擇出最大的噪音，即屬于響聲最大的汽缸的噪音。通過相互比較爆震傳感器的與汽缸相關(guān)的輸出信號(hào)可以在運(yùn)行或在第一次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)在試驗(yàn)臺(tái)上識(shí)別出聲音最大的汽缸。這種最大值選擇也可以按照汽缸所對(duì)應(yīng)的參考測(cè)量值進(jìn)行。
從這些汽缸出發(fā)，隨后可進(jìn)行故障識(shí)別和診斷。對(duì)于爆震識(shí)別要繼續(xù)考慮所有的汽缸。
在圖3所示的實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)10具有4個(gè)汽缸1、2、3和4，它們具有一個(gè)唯一的爆震傳感器11。該爆震傳感器11輸出一個(gè)輸出信號(hào)，該信號(hào)與汽缸內(nèi)產(chǎn)生的噪音相關(guān)。從該爆震傳感器11的輸出信號(hào)中可以構(gòu)成對(duì)應(yīng)每個(gè)汽缸的參考電平REF1至REF4，其中參考電平的構(gòu)成是采用專利文獻(xiàn)PCT/DE 94/01041中所述的方法。對(duì)于故障識(shí)別和診斷可通過一個(gè)最大值選擇(Maximalwertauswahl)22僅將一個(gè)參考電平傳輸給兩個(gè)比較器24和25。至于傳輸哪個(gè)參考電平閾值例如可以在運(yùn)行時(shí)通過最大值選擇22的開關(guān)操作確定。該操作是用箭頭23表示的。
在比較器24、25中，將最響汽缸的實(shí)際參考值分別與上限參考電平閾值REFSO和/或下限參考電平閾值REFSU進(jìn)行比較。兩個(gè)參考電平閾值REFSO和/或REFSU是根據(jù)轉(zhuǎn)速由最響汽缸的參考電平構(gòu)成的，其中例如也可以考慮相同汽缸的先前參考電平。所述參考電平閾值例如可在方框28和29中按照所輸入的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速nmot構(gòu)成，并且存儲(chǔ)在一個(gè)電子存儲(chǔ)器內(nèi)。
如果上述兩個(gè)比較之一表明存在一個(gè)不允許的實(shí)際參考電平數(shù)值，則向或門電路26輸出一個(gè)對(duì)應(yīng)的高電平信號(hào)，從而在輸出端產(chǎn)生一個(gè)故障信號(hào)。該故障信號(hào)可以顯示在一個(gè)故障顯示器30上，和/或采取適當(dāng)?shù)拇胧?duì)點(diǎn)火等施加影響，使得內(nèi)燃機(jī)進(jìn)入一個(gè)較可靠的工作狀態(tài)。一個(gè)時(shí)間電路27可以在必要時(shí)激活故障顯示器，條件是故障持續(xù)了一個(gè)預(yù)定的時(shí)間。
圖3所示的實(shí)施例可以構(gòu)成計(jì)算電路12或內(nèi)燃機(jī)控制器的計(jì)算器13的組成部分或者附加部分。必要時(shí)也可以選擇出兩個(gè)最響的汽缸。
對(duì)于故障識(shí)別，可以在必要時(shí)引入附加的安全系數(shù)，它在以下情況中才允許識(shí)別出一個(gè)故障，即最響汽缸的實(shí)際參考電平高于上限參考電平閾值與該系數(shù)的乘積或低于下限參考電平閾值與該安全系數(shù)的乘積時(shí)，才進(jìn)行識(shí)別。
權(quán)利要求
1.一種用于故障識(shí)別和診斷的方法，其中爆震傳感器按規(guī)定的方式與一臺(tái)多缸內(nèi)燃機(jī)的汽缸對(duì)應(yīng)布置，并且提供與所記錄噪音相關(guān)的輸出信號(hào)，其特征是，故障的識(shí)別和診斷是以具有最大噪音發(fā)生的一個(gè)或多個(gè)汽缸為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行的，或者是以其爆震傳感器提供最響噪音的一個(gè)或多個(gè)汽缸為出發(fā)點(diǎn)進(jìn)行的，其中識(shí)別出一個(gè)故障的條件是，與噪音相關(guān)的實(shí)際值至少高于一個(gè)預(yù)定的上限閾值或者低于一個(gè)預(yù)定的下限閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的故障識(shí)別和診斷方法，其特征是，所述最響汽缸的選擇是在內(nèi)燃機(jī)第一次運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)進(jìn)行的。
3.如權(quán)利要求1所述的故障識(shí)別和診斷方法，其特征是，所述最響汽缸的選擇是在試驗(yàn)臺(tái)上通過音量測(cè)量進(jìn)行的，或是通過比較各個(gè)汽缸提供的輸出信號(hào)或從該信號(hào)得出的參考值進(jìn)行的。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的故障識(shí)別和診斷方法，其特征是，所述故障識(shí)別是根據(jù)參考電平進(jìn)行的，該電平是由所述爆震傳感器的規(guī)定輸出信號(hào)構(gòu)成的，并且識(shí)別出一個(gè)故障的條件是，實(shí)際的參考電平以預(yù)定的方式高于或低于一個(gè)上限或下限參考電平閾值。
5.如權(quán)利要求4所述的故障識(shí)別和診斷方法，其特征是，所述參考電平閾值是由最響汽缸的先前參考電平構(gòu)成的。
6.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的故障識(shí)別和診斷方法，其特征是，只有在高于上限參考電平閾值與至少一個(gè)在安全范圍內(nèi)確定的預(yù)定系數(shù)的乘積時(shí)，或者在低于下限參考電平閾值與一個(gè)第二系數(shù)的乘積時(shí)，才進(jìn)行故障識(shí)別。
7.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的故障識(shí)別和診斷方法，其特征是，只有當(dāng)所述故障條件持續(xù)的時(shí)間長于一個(gè)預(yù)定的可應(yīng)用時(shí)間時(shí)，才識(shí)別出一個(gè)故障。
8.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的故障識(shí)別和診斷方法，其特征是，將所述參考電平閾值作為與轉(zhuǎn)速相關(guān)的特性曲線存儲(chǔ)在一個(gè)電子存儲(chǔ)器內(nèi)。
9.如以上權(quán)利要求中任何一項(xiàng)所述的故障識(shí)別和診斷方法，其特征是，識(shí)別出故障時(shí)，導(dǎo)入一個(gè)替代措施以使內(nèi)燃機(jī)可靠運(yùn)轉(zhuǎn)和/或?qū)胍粋€(gè)顯示措施。
10.一種用于故障識(shí)別和診斷的裝置，其中爆震傳感器按規(guī)定的方式與一臺(tái)多缸內(nèi)燃機(jī)的汽缸對(duì)應(yīng)布置，并且提供與所記錄噪音相關(guān)的輸出信號(hào)，其特征是，所述裝置至少包括一個(gè)最大值識(shí)別裝置，該裝置僅對(duì)那些來自具有最響噪音發(fā)生的汽缸的信號(hào)，或者其汽缸爆震傳感器提供的最響噪音信號(hào)進(jìn)行中繼傳輸，以實(shí)現(xiàn)故障識(shí)別。
11.用于故障識(shí)別和診斷的裝置，其爆震傳感器按規(guī)定的方式與一臺(tái)多缸內(nèi)燃機(jī)的汽缸對(duì)應(yīng)布置，其特征是，所述裝置實(shí)施如權(quán)利要求1至9之一所述至少一種方法的用途。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種故障識(shí)別和診斷的方法和裝置,它用于裝有一個(gè)爆震傳感器的多缸內(nèi)燃機(jī)。為了診斷的目的,將一個(gè)從傳感器信號(hào)中構(gòu)成的實(shí)際參考值與給定的上限或下限參考電平閾值進(jìn)行比較。當(dāng)實(shí)際參考電平高于或低于給定閾值時(shí),將識(shí)別出一個(gè)故障功能。所述參考電平在相應(yīng)的實(shí)例中是一個(gè)無爆震運(yùn)行時(shí)的背景噪音。故障識(shí)別和診斷僅對(duì)提供最響噪音的汽缸進(jìn)行或針對(duì)記錄了最響噪音的汽缸進(jìn)行。
文檔編號(hào)G01H17/00GK1386164SQ01801936
公開日2002年12月18日 申請(qǐng)日期2001年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月11日
發(fā)明者于爾根·紹萊爾, 奧斯卡·托爾諾, 阿克塞爾·海因施泰因, 卡斯滕·克盧特, 維爾納·黑明 申請(qǐng)人:羅伯特·博施有限公司