專利名稱：用于故障識別和診斷的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種如獨立權(quán)利要求前序部分所述的用于多缸內(nèi)燃機的故障識別和診斷的方法和裝置。
已有技術眾所周知，為了對內(nèi)燃機進行爆震控制，必須進行可靠的爆震識別，其中必須保證能夠可靠地識別出爆震傳感器的功能故障。這種爆震傳感器例如是對應于內(nèi)燃機的每個汽缸布置的。它給出一個輸出信號，通過該信號可識別出相關的汽缸是否出現(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。
一種用于爆震識別和用于爆震傳感器故障識別的方法例如公開在專利文獻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中構(gòu)成與轉(zhuǎn)速相關的標準參考電平。根據(jù)這種標準參考電平可構(gòu)成與轉(zhuǎn)速相關的參考電平閾值，分別在控制器的存儲器內(nèi)存儲一個與轉(zhuǎn)速相關的上限參考電平閾值和一個與轉(zhuǎn)速相關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，它對應于無爆震運行狀態(tài)下的內(nèi)燃機運轉(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的積分確定，而且要在沒有出現(xiàn)爆震的條件下測定參考電平，例如在一個預定的測量窗口內(nèi)確定。
為了進行正式的故障識別，在公知的方法中要將每個實際的標準參考值與兩個和轉(zhuǎn)速相關的參考電平閾值進行比較。當實際的標準參考電平出現(xiàn)了預定的偏差時，則識別出一個故障功能。其中例如在低于所述參考電平閾值的下限時，則可認為爆震傳感器失效，所以該傳感器沒有信號傳輸給計算裝置。當超過一個參考電平閾值的上限時，同樣認為傳感器出現(xiàn)故障功能，隨后可采取相應的更換措施。
為了與由于爆震傳感器導線內(nèi)的噪音輻射等原因造成的高基礎噪音電平保持一個可靠的間隔，只有從某個轉(zhuǎn)速閾值開始才進行診斷，該閾值與基礎噪音的標準參考電平之間的間隔要足夠大，以保證執(zhí)行可靠的檢測。
本發(fā)明的優(yōu)點本發(fā)明所述爆震傳感器的診斷方法或所述裝置與已有技術相比，其優(yōu)點是，執(zhí)行診斷時的轉(zhuǎn)速閾值和公知的識別方法相比可以降低，同時并不影響故障識別的可靠性。所以能夠以有利的方式在低轉(zhuǎn)速下對爆震傳感器故障進行早期診斷，而且也可提前采取更換措施，從而可靠地保護內(nèi)燃機不受損壞。
實現(xiàn)以上優(yōu)點的故障識別和診斷的方法和裝置見兩個獨立權(quán)利要求所述的特征。其中的內(nèi)燃機僅配備一個爆震傳感器，它設置在內(nèi)燃機或發(fā)動機機體的規(guī)定位置上。當然也可以采用多個爆震傳感器，每個爆震傳感器對應其本身的汽缸。為進行故障識別和診斷，僅使用噪音最大的汽缸的信號，即爆震傳感器所在位置的汽缸具有最大噪音的信號。相應汽缸的確認可在內(nèi)燃機的運行或第一次運行時進行，其中對具有最大噪音汽缸的識別最好通過最大值選擇進行，或者通過與各個汽缸得到的參考電平的比較實現(xiàn)。
本發(fā)明的其他優(yōu)點體現(xiàn)在從屬權(quán)利要求給出的方案中。其中的故障識別和診斷優(yōu)選采用的方式是，將具有最大噪音汽缸的實際參考電平與一個上限和一個下限參考電平閾值進行比較。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。在試驗時的最大值優(yōu)先選擇通過確認切換裝置來進行。對于爆震調(diào)節(jié)要考慮所有的汽缸。
在

圖1所示的爆震識別裝置中，僅示意性地表示出內(nèi)燃機10配備有兩個爆震傳感器11a和11b，它們設置在內(nèi)燃機的規(guī)定位置上。所述爆震傳感器11a和11b將信號S1和S2提供給一個計算電路12，該電路經(jīng)輸入端E1與一個微處理器或計算器13相連。所述計算器是一個未詳細表示的內(nèi)燃機控制器的組成部分。所述計算器13可以經(jīng)另一個輸入端E2得到附加信號，例如一個轉(zhuǎn)速信號n。所述計算器13根據(jù)輸入的信號例如可控制內(nèi)燃機的點火末級14和/或其他裝置，如內(nèi)燃機的噴油閥，例如通過在輸出端A輸出合適的信號實現(xiàn)上述控制。整個計算電路可以整體集成在內(nèi)燃機控制器的計算器13內(nèi)。
所述計算電路12在本實施例中至少包括一個具有可調(diào)放大系數(shù)的放大器15，它經(jīng)一個復用器21交替得到爆震傳感器11a和11b提供的輸出信號S1和S2。在隨后的帶通(Bandpass)16以及解調(diào)電路17中，例如在一個整流器中，信號被繼續(xù)處理，最后在一個積分器18內(nèi)積分。經(jīng)過積分的信號或者所設定的積分值用KI表示。該積分值KI在一個比較器19內(nèi)與一個參考電平進行比較，從比較結(jié)果中可以識別出爆震，條件是數(shù)值KI超過了參考電平Ref的預定值。
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KI和Ref，以用于故障識別和診斷。為此要將實際參考電平或從該電平中構(gòu)成的實際標準參考電平分別與一個上限和一個下限參考電平閾值進行比較，其中識別出故障的條件是，該比較表明，實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。兩個參考電平閾值是與轉(zhuǎn)速相關的特性曲線，其中具有上升轉(zhuǎn)速的參考電平閾值是上升的，因為由汽缸提供的噪音是隨著轉(zhuǎn)速的升高而增加的。
為提高可靠性，對故障識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可實用的時間間隔。
為了與基礎噪音電平保持一個可靠的間隔，故障識別和診斷只有在高于某個最低轉(zhuǎn)速nG時才進行，此時基礎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以及一個最小參考電平之間的關系的實例如圖2所示。
由爆震傳感器的輸出信號構(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)詳細描述在專利文獻PCT/DE 94/01041中，所以在此不再詳細說明。
對于僅有一個爆震傳感器的內(nèi)燃機，針對汽缸測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，并且會導致對每個汽缸得到不同的參考電平。音量的差別是由于各個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)動機機體或者內(nèi)燃機機體內(nèi)的水道或油道會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，將診斷限制在一個或多個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)速下進行，并且能實現(xiàn)爆震傳感器故障的早期診斷，這同時意味著可以更早地采取替代措施。從而保護內(nèi)燃機，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)燃機運行或第一次運轉(zhuǎn)時進行。為此要測量所產(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的輸出信號可以在運行或在第一次運轉(zhuǎn)時在試驗臺上識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應的參考測量值進行。
從這些汽缸出發(fā)，隨后可進行故障識別和診斷。對于爆震識別要繼續(xù)考慮所有的汽缸。
在圖3所示的實施例中，內(nèi)燃機10具有4個汽缸1、2、3和4，它們具有一個唯一的爆震傳感器11。該爆震傳感器11輸出一個輸出信號，該信號與汽缸內(nèi)產(chǎn)生的噪音相關。從該爆震傳感器11的輸出信號中可以構(gòu)成對應每個汽缸的參考電平REF1至REF4，其中參考電平的構(gòu)成是采用專利文獻PCT/DE 94/01041中所述的方法。對于故障識別和診斷可通過一個最大值選擇(Maximalwertauswahl)22僅將一個參考電平傳輸給兩個比較器24和25。至于傳輸哪個參考電平閾值例如可以在運行時通過最大值選擇22的開關操作確定。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進行比較。兩個參考電平閾值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)動機轉(zhuǎn)速nmot構(gòu)成，并且存儲在一個電子存儲器內(nèi)。
如果上述兩個比較之一表明存在一個不允許的實際參考電平數(shù)值，則向或門電路26輸出一個對應的高電平信號，從而在輸出端產(chǎn)生一個故障信號。該故障信號可以顯示在一個故障顯示器30上，和/或采取適當?shù)拇胧c火等施加影響，使得內(nèi)燃機進入一個較可靠的工作狀態(tài)。一個時間電路27可以在必要時激活故障顯示器，條件是故障持續(xù)了一個預定的時間。
圖3所示的實施例可以構(gòu)成計算電路12或內(nèi)燃機控制器的計算器13的組成部分或者附加部分。必要時也可以選擇出兩個最響的汽缸。
對于故障識別，可以在必要時引入附加的安全系數(shù)，它在以下情況中才允許識別出一個故障，即最響汽缸的實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，才進行識別。
權(quán)利要求
1.一種用于故障識別和診斷的方法，其中爆震傳感器按規(guī)定的方式與一臺多缸內(nèi)燃機的汽缸對應布置，并且提供與所記錄噪音相關的輸出信號，其特征是，故障的識別和診斷是以具有最大噪音發(fā)生的一個或多個汽缸為出發(fā)點進行的，或者是以其爆震傳感器提供最響噪音的一個或多個汽缸為出發(fā)點進行的，其中識別出一個故障的條件是，與噪音相關的實際值至少高于一個預定的上限閾值或者低于一個預定的下限閾值。
2.如權(quán)利要求1所述的故障識別和診斷方法，其特征是，所述最響汽缸的選擇是在內(nèi)燃機第一次運轉(zhuǎn)時進行的。
3.如權(quán)利要求1所述的故障識別和診斷方法，其特征是，所述最響汽缸的選擇是在試驗臺上通過音量測量進行的，或是通過比較各個汽缸提供的輸出信號或從該信號得出的參考值進行的。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的故障識別和診斷方法，其特征是，所述故障識別是根據(jù)參考電平進行的，該電平是由所述爆震傳感器的規(guī)定輸出信號構(gòu)成的，并且識別出一個故障的條件是，實際的參考電平以預定的方式高于或低于一個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)利要求中任何一項所述的故障識別和診斷方法，其特征是，只有在高于上限參考電平閾值與至少一個在安全范圍內(nèi)確定的預定系數(shù)的乘積時，或者在低于下限參考電平閾值與一個第二系數(shù)的乘積時，才進行故障識別。
7.如以上權(quán)利要求中任何一項所述的故障識別和診斷方法，其特征是，只有當所述故障條件持續(xù)的時間長于一個預定的可應用時間時，才識別出一個故障。
8.如以上權(quán)利要求中任何一項所述的故障識別和診斷方法，其特征是，將所述參考電平閾值作為與轉(zhuǎn)速相關的特性曲線存儲在一個電子存儲器內(nèi)。
9.如以上權(quán)利要求中任何一項所述的故障識別和診斷方法，其特征是，識別出故障時，導入一個替代措施以使內(nèi)燃機可靠運轉(zhuǎn)和/或?qū)胍粋€顯示措施。
10.一種用于故障識別和診斷的裝置，其中爆震傳感器按規(guī)定的方式與一臺多缸內(nèi)燃機的汽缸對應布置，并且提供與所記錄噪音相關的輸出信號，其特征是，所述裝置至少包括一個最大值識別裝置，該裝置僅對那些來自具有最響噪音發(fā)生的汽缸的信號，或者其汽缸爆震傳感器提供的最響噪音信號進行中繼傳輸，以實現(xiàn)故障識別。
11.用于故障識別和診斷的裝置，其爆震傳感器按規(guī)定的方式與一臺多缸內(nèi)燃機的汽缸對應布置，其特征是，所述裝置實施如權(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)明涉及一種故障識別和診斷的方法和裝置,它用于裝有一個爆震傳感器的多缸內(nèi)燃機。為了診斷的目的,將一個從傳感器信號中構(gòu)成的實際參考值與給定的上限或下限參考電平閾值進行比較。當實際參考電平高于或低于給定閾值時,將識別出一個故障功能。所述參考電平在相應的實例中是一個無爆震運行時的背景噪音。故障識別和診斷僅對提供最響噪音的汽缸進行或針對記錄了最響噪音的汽缸進行。
文檔編號G01H17/00GK1386164SQ01801936
公開日2002年12月18日 申請日期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 申請人:羅伯特·博施有限公司