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CN103104365B - 压力诊断系统和方法 - Google Patents

压力诊断系统和方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及压力诊断系统和方法，提供了一种压力诊断系统包括压力误差计算模块，其基于第一压力信号和第二压力信号产生压力误差。差值计算模块基于当前所需压力和此前所需压力产生所需压差。滞后滤波器模块对压力误差应用滞后滤波以产生滞后滤波的压力误差。故障模块基于滞后滤波的压力误差选择性地产生故障。

Description

压力诊断系统和方法
技术领域
本发明涉及压力诊断系统和方法，并且更具体而言，涉及用于双压力传感器系统的压力诊断系统和方法。
背景技术
在此提供的背景技术描述用于总体上介绍本发明的背景。目前署名的发明人的工作就其在该背景部分中描述的程度以及在其描述在提交时不会以其它方式被认为现有技术的方面，既不明确地也不隐含地认为是破坏本发明的现有技术。
一些发动机用燃料喷射系统可以在高压下操作以将燃料直接喷入燃烧室。燃料泵将高压燃料供应至燃料轨。燃料轨中的燃料喷射器将高压燃料直接喷入燃烧室。
第一和第二压力传感器可用来检测燃料轨中的压力。侵入式诊断系统可用来检测第一和第二压力传感器中的故障。由于在最大推荐压力以上操作，侵入式诊断测试可能有损于燃料泵寿命。侵入式测试也会被车辆乘客感受到，这降低了客户满意度。因此，这些诊断测试只能比诸如每循环工况一次的期望频率更少地运行。
发明内容
压力诊断系统包括压力误差计算模块，其基于第一压力信号和第二压力信号产生压力误差。压差模块基于当前所需压力和此前所需压力产生所需压差。滞后滤波器模块对压力误差应用滞后滤波以产生滞后滤波的压力误差。故障模块基于滞后滤波的压力误差选择性地产生故障。
在其它特征中，压力误差计算模块基于第二压力信号与第一压力信号的比率的函数的倒数产生压力误差。该函数是第二压力信号与第一压力信号的比率的平方根。滞后滤波器模块基于所需压差选择滞后滤波项。故障模块基于滞后滤波的压力误差与压力范围的比较而选择性地触发故障。故障模块基于当前所需压力调整压力范围。
在其它特征中，暂停模块基于所需压差选择性地暂停故障的识别。当所需压差大于预定所需压差时，暂停模块暂停故障的识别。在压力误差计算模块产生压力误差之前，滤波模块对第一压力信号和第二压力信号滤波。在压力误差计算模块产生压力误差之前，越界模块确定第一压力信号和第二压力信号是否超出范围。
本发明提供下列技术方案。
技术方案1.一种压力诊断系统，包括：
压力误差计算模块，其基于第一压力信号和第二压力信号产生压力误差；
所需压差计算模块，其基于当前所需压力和此前所需压力产生所需压差；
滞后滤波器模块，其对压力误差应用滞后滤波以产生滞后滤波的压力误差；以及
故障模块，其基于所述滞后滤波的压力误差选择性地产生故障。
技术方案2.根据技术方案1所述的压力诊断系统，其中，所述压力误差计算模块基于所述第二压力信号与所述第一压力信号的比率的函数的倒数产生所述压力误差。
技术方案3.根据技术方案2所述的压力诊断系统，其中，所述函数为所述第二压力信号与所述第一压力信号的所述比率的平方根。
技术方案4.根据技术方案1所述的压力诊断系统，其中，所述滞后滤波器模块基于所述所需压差选择滞后滤波项。
技术方案5.根据技术方案1所述的压力诊断系统，其中，所述故障模块基于所述滞后滤波的压力误差与压力范围的比较选择性地触发所述故障。
技术方案6.根据技术方案5所述的压力诊断系统，其中，所述故障模块基于所述当前所需压力调整所述压力范围。
技术方案7.根据技术方案1所述的压力诊断系统，还包括基于所述所需压差选择性地暂停所述故障的识别的暂停模块。
技术方案8.根据技术方案7所述的压力诊断系统，其中，当所述所需压差大于预定所需压差时，所述暂停模块暂停所述故障的识别。
技术方案9.根据技术方案1所述的压力诊断系统，还包括滤波模块，所述滤波模块在所述压力误差计算模块产生所述压力误差之前对所述第一压力信号和所述第二压力信号滤波。
技术方案10.根据技术方案1所述的压力诊断系统，还包括越界模块，在所述压力误差计算模块产生所述压力误差之前，所述越界模块确定所述第一压力信号和所述第二压力信号是否超出范围。
技术方案11.一种方法，包括：
基于第一压力信号和第二压力信号产生压力误差；
基于当前所需压力和此前所需压力产生所需压差；
对所述压力误差应用滞后滤波以产生滞后滤波的压力误差；以及
基于所述滞后滤波的压力误差选择性地产生故障。
技术方案12.根据技术方案11所述的方法，其中，产生所述压力误差是基于所述第二压力信号与所述第一压力信号的比率的函数的倒数。
技术方案13.根据技术方案12所述的方法，其中，所述函数为所述第二压力信号与所述第一压力信号的所述比率的平方根。
技术方案14.根据技术方案11所述的方法，还包括基于所述所需压差选择滞后滤波项。
技术方案15.根据技术方案11所述的方法，还包括基于所述滞后滤波的压力误差与压力范围的比较选择性地触发所述故障。
技术方案16.根据技术方案15所述的方法，还包括基于所述当前所需压力调整所述压力范围。
技术方案17.根据技术方案11所述的方法，还包括基于所述所需压差暂停所述故障的识别。
技术方案18.根据技术方案11所述的方法，还包括当所述所需压差大于预定所需压差时暂停所述故障的识别。
技术方案19.根据技术方案11所述的方法，还包括在产生所述压力误差之前对所述第一压力信号和所述第二压力信号滤波。
技术方案20.根据技术方案11所述的方法，还包括在产生所述压力误差之前确定所述第一压力信号和所述第二压力信号是否超出范围。
本发明进一步的适用范围将通过下文提供的详细描述而变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例仅意图用于举例说明，而并非意图限制本方面的范围。
附图说明
通过详细描述和附图将会更全面地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明的示例性发动机的功能框图；
图2是根据本发明的用于发动机的发动机控制系统的部分的功能框图；
图3是用于第一和第二压力传感器的理想压力换能器函数的示例的图；
图4是根据本发明的原理的用于发动机的压力诊断系统的功能框图；以及
图5示出用于诊断发动机中的第一和第二压力传感器的方法。
具体实施方式
以下的描述实质上仅仅是示例性的并且决不意图限制本发明、其应用或用途。为了清楚起见，在附图中将使用相同的附图标记标识相似的元件。如本文所用，短语A、B和C中的至少一个应当被解释为是指使用非排他逻辑“或”的逻辑(A或B或C)。应当理解，在不改变本发明的原理的情况下，可以以不同顺序执行方法中的步骤。
如本文所用，术语模块是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、处理器(共享、专用或组)和执行一个或多个软件或固件程序的存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它合适的部件。
根据本发明的诊断控制系统和方法使用双压力传感器识别系统中的压力传感器故障。仅仅是举例，双压力传感器可用来检测在用于发动机的燃料轨中的燃料系统压力。虽然示出了示例性发动机，但诊断控制系统和方法可用来检测在带有双压力传感器的其它发动机系统或非发动机系统中的压力故障。
现在参见图1，发动机10包括控制模块12和均包括活塞16的一个或多个汽缸14。进气阀18打开以允许将空气吸入汽缸14中。排气阀20打开以允许排气从汽缸14逸出。进气凸轮凸角22和排气凸轮凸角24分别打开和关闭进气阀18和排气阀20。凸轮轴26包括进气凸轮凸角22、排气凸轮凸角24和驱动燃料泵30的燃料泵凸角28。燃料泵30也可以是齿轮驱动和/或电动的。凸轮轴齿轮32经由可调节凸轮相位器34驱动凸轮轴26。
活塞16往复运动以驱动曲轴40。曲轴齿轮42随曲轴40旋转。曲轴齿轮42经由皮带或链条44驱动凸轮轴齿轮32。在各种实施例中，皮带或链条44可替换成齿轮。齿圈50附连到曲轴40。起动器52包括啮合齿圈50的小齿轮54。起动器52可接着经由齿圈50和小齿轮54旋转曲轴40以使活塞16往复运动并由此起动发动机10。
控制模块12将控制信号发送到起动器52、燃料泵60和燃料喷射器62。燃料泵60可以是输送燃料到燃料泵30的电动低压燃料泵，并且燃料泵30可以是输送高压燃料到燃料轨63的高压燃料泵。燃料喷射器62将燃料从燃料轨63喷入汽缸14中。燃料喷射器62通过打开以允许燃料轨63中的高压燃料流过燃料喷射器62并进入汽缸14而喷射燃料。
控制模块12接收来自曲轴位置传感器(CPS)64、燃料轨压力(FRP)传感器系统66、发动机冷却剂温度(ECT)传感器68、燃料乙醇百分比(FEP)传感器69、以及驱动器输入传感器70的传感器信号。CPS64检测曲轴40的速度并将曲轴速度提供至控制模块12。FRP传感器系统66检测燃料轨63中的压力并将燃料轨压力提供至控制模块12。ECT传感器68检测发动机10中的冷却剂的温度并将发动机冷却剂温度提供至控制模块12。
FEP传感器69检测可用来确定提供至发动机10的燃料中的乙醇的百分比的参数。乙醇参数可以是燃料乙醇百分比或排气中的氧含量。FEP传感器69将乙醇参数提供至控制模块12。FEP传感器69可位于燃料系统中或排气系统中。
现在参见图2，更详细地示出了控制模块12。FRP传感器系统66包括产生第一压力信号P1的第一和一次压力传感器202和产生第二压力信号P2的第二或二次压力传感器203。第一压力传感器202和第二压力传感器203监测燃料轨的压力。第一压力传感器202的第一压力信号P1被输入到越界模块204。越界模块204确定第一压力信号P1是否在预定电压范围内。
转换模块206将第一压力信号P1从电压转换为百分比。转换模块206的输出被输入到转换模块208。转换模块208将百分比转换为压力值。滤波模块210对由转换模块208输出的压力值滤波并将第一滤波的压力值P1F输出至下文进一步描述的传感器诊断模块212。在一些示例中，滤波模块210可包括使用固定或可变的滞后滤波项的滞后滤波器。
第二压力传感器203的第二压力信号P2被输入到越界模块214。越界模块214确定第二压力信号P2是否在预定电压范围内。
转换模块216将第二压力信号P2从电压转换为百分比。转换模块216的输出被输入到转换模块218。转换模块218将百分比转换为压力值。滤波模块220对由转换模块218输出的压力值滤波并将第二滤波的压力值P2F输出至传感器诊断模块212。在一些示例中，滤波模块220可包括使用固定或可变的滞后滤波项的滞后滤波器。
如将进一步描述的，传感器诊断模块212监测第一和第二滤波的压力值、当前和所需的压力值和/或其它输入值并选择性地指示压力感测故障。控制模块12可将故障指示到可视或声音驾驶员界面和/或在发生压力感测故障时改变发动机的操作参数。仅仅是举例，控制模块12可进入跛行回家模式。
现在参见图3，示出了示例理想压力换能器函数。在该示例中，压力传感器202产生随压力增加而增加的压力信号P1，同时压力传感器203产生随压力减小而减小的压力信号P2。应当理解，可以使用其它压力换能器函数。
现在参见图4，进一步详细示出了传感器诊断模块212。误差计算模块300接收第一滤波的压力传感器值P1F和第二滤波的压力传感器值P2F并产生压力误差PE。
误差计算模块300可基于简单的差计算压力误差PE或者可以使用查找表、更复杂的函数或关系。在本发明的一些示例中，可基于下列关系计算压力误差PE：
PE=1/(SQRT(P2F/P1F))
其中，SQRT为平方根函数，P2F为第二滤波的压力值，并且P1F为第一滤波的压力值。使用该函数可允许压力误差PE与长期闭环燃料修正相关。
压差模块310接收当前所需压力PD_C和此前所需压力PD_P。压差模块310产生所需压差PD_D。暂停模块312接收所需压差PD_D。当所需压差PD_D大于预定压差时，压差计算暂停模块312暂停压力诊断系统的操作，直到所需压差PD_D小于预定压差。
滞后滤波器模块318基于所需压差PD_D确定滞后滤波项。滞后滤波器模块318对压力误差PE应用滞后滤波以产生滞后滤波的压力误差PE_LF。
故障模块320比较滞后滤波的压力误差PE_LF与一个或多个阈值并基于该比较选择性地产生故障。仅仅是举例，故障模块320可以基于当前所需压力PD_C或其它输入值(仅仅是举例，诸如转/分(RPM)的发动机速度、喷射器脉冲宽度、每汽缸空气量、燃料总流量等)选择高阈值和低阈值。在一些示例中，故障模块320比较滞后滤波的压力误差PE_LF与高阈值和低阈值。
现在参见图5，示出了用于诊断带有两个压力传感器的压力感测系统中的故障的方法。在404中，控制基于滤波的压力P1F和P2F产生压力误差PE。在408中，控制分别基于当前所需压力PD_C和此前所需压力PD_P产生所需压差PD_D。在412中，控制确定所需压差PD_D是否大于阈值TH1。如果412为是，则控制返回到404。如果412为否，则在420中控制基于当前所需压力PD_C或其它输入值确定阈值TH2和TH3。
在430中，控制基于此前所需压差PD_D或其它输入值确定滞后滤波项。在434中，控制对压力误差PE应用滞后滤波。在436中，控制比较滞后滤波的压力误差PE_LF与阈值TH2和TH3。如果滞后滤波的压力误差PE_LF在阈值TH2和TH3之间，则控制返回到404。如果滞后滤波的压力误差PE_LF不在阈值TH2和TH3之间，则控制在440中继续并设定压力传感器故障。在444中，控制改变发动机的一个或多个操作参数或在设定传感器故障时产生声音或可视驾驶员警报。
本发明的广义教导可以以各种形式实施。因此，虽然本发明包括具体示例，但本发明的真正范围不应局限于此，因为在研究附图、说明书和随附权利要求书的基础上其它修改对于技术人员将变得显而易见。

Claims (20)

1.一种压力诊断系统，包括：
压力误差计算模块，其基于第一压力信号和第二压力信号产生压力误差；
所需压差计算模块，其基于当前所需压力和此前所需压力产生所需压差；
滞后滤波器模块，其对压力误差应用滞后滤波以产生滞后滤波的压力误差；以及
故障模块，其基于所述滞后滤波的压力误差选择性地产生故障。
2.根据权利要求1所述的压力诊断系统，其中，所述压力误差计算模块基于所述第二压力信号与所述第一压力信号的比率的函数的倒数产生所述压力误差。
3.根据权利要求2所述的压力诊断系统，其中，所述函数为所述第二压力信号与所述第一压力信号的所述比率的平方根。
4.根据权利要求1所述的压力诊断系统，其中，所述滞后滤波器模块基于所述所需压差选择滞后滤波项。
5.根据权利要求1所述的压力诊断系统，其中，所述故障模块基于所述滞后滤波的压力误差与压力范围的比较选择性地触发所述故障。
6.根据权利要求5所述的压力诊断系统，其中，所述故障模块基于所述当前所需压力调整所述压力范围。
7.根据权利要求1所述的压力诊断系统，还包括基于所述所需压差选择性地暂停所述故障的识别的暂停模块。
8.根据权利要求7所述的压力诊断系统，其中，当所述所需压差大于预定所需压差时，所述暂停模块暂停所述故障的识别。
9.根据权利要求1所述的压力诊断系统，还包括滤波模块，所述滤波模块在所述压力误差计算模块产生所述压力误差之前对所述第一压力信号和所述第二压力信号滤波。
10.根据权利要求1所述的压力诊断系统，还包括越界模块，在所述压力误差计算模块产生所述压力误差之前，所述越界模块确定所述第一压力信号和所述第二压力信号是否超出范围。
11.一种压力诊断方法，包括：
基于第一压力信号和第二压力信号产生压力误差；
基于当前所需压力和此前所需压力产生所需压差；
对所述压力误差应用滞后滤波以产生滞后滤波的压力误差；以及
基于所述滞后滤波的压力误差选择性地产生故障。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，产生所述压力误差是基于所述第二压力信号与所述第一压力信号的比率的函数的倒数。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，所述函数为所述第二压力信号与所述第一压力信号的所述比率的平方根。
14.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所述所需压差选择滞后滤波项。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所述滞后滤波的压力误差与压力范围的比较选择性地触发所述故障。
16.根据权利要求15所述的方法，还包括基于所述当前所需压力调整所述压力范围。
17.根据权利要求11所述的方法，还包括基于所述所需压差暂停所述故障的识别。
18.根据权利要求11所述的方法，还包括当所述所需压差大于预定所需压差时暂停所述故障的识别。
19.根据权利要求11所述的方法，还包括在产生所述压力误差之前对所述第一压力信号和所述第二压力信号滤波。
20.根据权利要求11所述的方法，还包括在产生所述压力误差之前确定所述第一压力信号和所述第二压力信号是否超出范围。
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