CN109386416B - 用于燃油泵的干运转诊断系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于燃油泵的干运转诊断系统，包括：实时转速检测模块，该实时转速检测模块用于检测燃油泵的实时转速；估计转速获取模块，该估计转速获取模块用于获取燃油泵的估计转速；减法器，该减法器用于求取所述实时转速与所述估计转速之间的转速差；施密特触发器，该施密特触发器根据来自所述减法器的转速差产生反映所述燃油泵的当前运转状态的相应信号。本发明还涉及一种用于燃油泵的干运转诊断方法，该方法包括如下步骤：检测燃油泵的实时转速；获取燃油泵的估计转速；计算燃油泵的实时转速和估计转速之间的转速差；将计算得出的转速差与预先设定的阈值进行比较，并基于比较结果产生反映燃油泵的当前运转状态的相应信号。

Description

用于燃油泵的干运转诊断系统与方法

技术领域

本发明涉及燃油泵领域，更具体地，涉及一种用于燃油泵，尤其是有刷直流燃油泵的干运转诊断系统与方法。

背景技术

由于汽车燃油箱存在低油位情况，此时燃油泵可能处在干运转状态。如不及时终止燃油泵的运行，将会出现燃油泵芯过热烧坏、燃油被引燃、车辆因断油而突然熄火等严重故障。

当油泵发生干运转时，电流相比于油泵正常运转时要小，并且电流与油泵供电电压有对应关系。因此，在传统的油泵干运转诊断技术中，通常设定一定的电压-电流干运转阈值曲线，在系统运行时由油泵控制器在线检测油泵电压、电流量，在进行信号处理后与预设的阈值曲线进行比较，从而判断油泵是否发生干运转故障。

然而，这种传统方法的缺点在于：首先，油泵均值电流公差较大，批量产品有较大的离散性，会导致预设的电压-均值电流曲线偏高，从而导致阈值电流曲线上限与正常电流下限比较接近，压缩了电流缓冲区间宽度(参见图3)；其次，油泵电流脉冲幅值较大，可达+/-2安培级别，会进一步增大干运转电流离差、减小缓冲区。

因此，批量燃油泵正常运转电流具有一定的概率落在电压-电流阈值曲线以下，即正常区与故障区可能有少量重叠(电流缓冲区为负)，从而导致发生油泵干运转诊断的误判，所以此种算法可靠度并不高，很少使用。

因此，有刷泵控制器很少搭载干运转诊断功能。实际上，目前市场上所有的有刷泵控制器都不带直接转速检测功能，所以无法实现基于转速的有刷燃油泵干运转诊断功能。

但是针对燃油泵的干运转保护是很重要的功能，涉及到安全问题。干运转的燃油泵会产生大量热量，没有流动的燃油进行冷却，将会不断累积热量直至自身烧坏。干运转产生的大量热量，可能会以较低的概率引燃自身部件，从而进一步引燃燃油箱内的燃油，严重时导致车身燃烧；因干运转而自身烧坏的燃油泵，将无法继续向发动机供给燃油，会导致车辆突然熄火，严重时会引发严重的交通事故。

发明内容

本发明旨在填补针对有刷燃油泵的干运转诊断功能的市场空白，提出一种用于燃油泵的干运转诊断系统与方法，通过获取燃油泵的实时转速和估计转速，并对二者差值作施密特触发，最终获得可靠的燃油泵干运转状态的诊断结果，从而提高燃油系统安全性与可靠性。

根据本发明的一个实施例，一种用于燃油泵的干运转诊断系统可包括：实时转速检测模块，该实时转速检测模块用于检测燃油泵的实时转速；估计转速获取模块，该估计转速获取模块用于获取燃油泵的估计转速；减法器，该减法器用于求取所述实时转速与所述估计转速之间的转速差；施密特触发器，该施密特触发器根据来自所述减法器的转速差产生反映所述燃油泵的当前运转状态的相应信号。本发明还涉及一种用于燃油泵的干运转诊断方法。

优选地，所述估计转速获取模块可包括燃油泵特性数据库，在该燃油泵特性数据库中预先存储有通过实验数据获得的与燃油泵特性有关的查表单元，当将燃油泵的电压和电流作为输入带入到所述查表单元时，能够检索出所述燃油泵的估计转速。

优选地，针对所述施密特触发器可分别设置正向阈值和负向阈值，所述正向阈值大于所述负向阈值。

优选地，当来自所述减法器的转速差小于或等于所述负向阈值时，所述施密特触发器可输出低电平，以指示所述燃油泵处于正常运转状态。

优选地，当来自所述减法器的转速差大于或等于所述正向阈值时，所述施密特触发器可输出高电平，以指示所述燃油泵处于干运转状态。

优选地，当来自所述减法器的转速差介于所述负向阈值与所述正向阈值之间时，所述施密特触发器可保持其当前的电平状态。

优选地，该系统还可包括警报器，例如，在所述施密特触发器输出高电平的情况下，所述警报器可发出警报。替代地，该警报器也可在施密特触发器输出低电平的情况下输出警报。

根据本发明的另一实施例，一种用于燃油泵的干运转诊断方法可包括如下步骤：检测燃油泵的实时转速；获取燃油泵的估计转速；计算燃油泵的实时转速和估计转速之间的转速差；将计算得出的转速差与预先设定的阈值进行比较，并基于比较结果产生反映燃油泵的当前运转状态的相应信号。

其中，获取燃油泵的估计转速的步骤包括：将燃油泵的电流和电压作为输入带入到通过实验数据预先获得的与燃油泵特性有关的查表单元中，从而检索出燃油泵的估计转速。

此外，所述预先设定的阈值可包括正向阈值和负向阈值，所述正向阈值大于所述负向阈值。

优选地，该方法还可包括：当所述转速差小于或等于所述负向阈值时，输出低电平，以指示燃油泵处于正常运转状态。

优选地，该方法还可包括：当所述转速差大于或等于所述正向阈值时，输出高电平，以指示燃油泵处于干运转状态。

优选地，该方法还可包括：当所述转速差介于所述负向阈值与所述正向阈值之间时，保持当前的电平状态。

优选地，该方法还可包括：当输出高电平时，发出警报。

与现有技术相比，本发明的基于转速的燃油泵干运转诊断系统能够获得更大的转速缓冲区，可靠性更好，能够提高燃油系统的安全性与可靠性

此外，本发明的燃油泵干运转诊断方法采用施密特触发器来触发警报信号，可避免转速差在某一阈值附近振荡时引起的反复触发警报，消除了误触发的可能性，能够针对燃油泵干运转状态提供稳定的故障警报。

附图说明

下文将参考附图进一步描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于燃油泵的干运转诊断系统的结构图；

图2示出了根据本发明的示例性实施例的用于燃油泵的干运转诊断方法的工作流程图；

图3示出了基于电流的传统油泵干运转诊断方法与基于转速的根据本发明的油泵干运转诊断方法的对比效果图。

具体实施方式

下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的用于燃油泵的干运转诊断系统与方法。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方法、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应被看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。

图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于燃油泵的干运转诊断系统的结构图。如图1中所示，该系统包括用于检测燃油泵的实时转速的实时转速检测模块30和用于获取燃油泵的估计转速的估计转速获取模块40。作为示例，实时转速检测模块30与燃油泵连接以接收燃油泵的电压和电流，通过对燃油泵的电压和电流脉冲频率进行检测、线性变换来获取燃油泵的实时转速，例如，通过基于电流脉冲的转速检测方法来获取实时转速。燃油泵的电压和电流可利用车辆供油系统中已有的检测单元(例如电压/电流传感器)来检测，也可利用额外安装的检测装置来检测或通过计算得出。此外，实时转速检测模块30还可以是磁电式转速传感器、光电式转速传感器、霍尔式转速传感器等。

此外，作为示例，估计转速获取模块40可包括燃油泵特性数据库80，在该数据库80中预先存储有通过实验数据获得的与燃油泵特性有关的多输入-单输出的查表单元，当将燃油泵的电流和电压作为输入带入到该查表单元中时，能够检索出燃油泵的估计转速。本领域技术人员应当理解的是，本实施例仅是示例性的，并且本发明并不排除包括其它可获取燃油泵的实时转速和估计转速的方法。

根据本发明的用于燃油泵的干运转诊断系统还可包括减法器50，该减法器50可求取由实时转速检测模块30获得的实时转速与由估计转速获取模块40获得的估计转速之间的转速差。所述系统还可包括与减法器50连接以从其接收燃油泵的转速差的施密特触发器60，施密特触发器60根据由减法器50计算得出的转速差来产生反映燃油泵的当前运转状态的相应信号，例如高、低电平。

施密特触发器50分别设置有正向阈值V+和负向阈值V-，通常可将正向阈值V+设置为大于负向阈值V-(或者，也可根据需要将正向阈值V+设置为等于负向阈值V-，在这种情况下，施密特触发器50只具有一个阈值，即，等同于普通的比较器)。例如，当由减法器50计算得出的转速差小于或等于负向阈值V-时，施密特触发器50可输出低电平，以指示燃油泵处于正常运转状态。当由减法器50计算得出的转速差大于或等于正向阈值V+时，施密特触发器50可输出高电平，以指示燃油泵处于干运转状态。如果由减法器50计算得出的转速差处于正、负向阈值之间，则施密特触发器50的输出电平同时取决于减法器50的输入和施密特触发器50的当前输出状态，例如，如果施密特触发器50的当前输出状态为高电平，则其继续保持在该高电平状态(表明燃油泵保持当前运转状态不变)，直至输入的转速差小于负向阈值V-才翻转到低电平。本领域技术人员应当理解，施密特触发器输出的高、低电平可以是与数字处理电路相对应的逻辑信号。

此外，该系统还可包括警报器(未示出)，该警报器与施密特触发器50连接，当接收到来自施密特触发器50的高电平时，警报器发出警报。

然而，本领域技术人员应当理解，上述实施例仅给出了施密特触发器50的输出电平和警报器的警报状态的一个示例，本发明并不限于此。例如，施密特触发器50也可在来自减法器50的转速差大于或等于正向阈值V+的情况下输出低电平，并且直至转速差触及负向阈值V-才翻转至高电平。又例如，警报器可在接收到来自施密特触发器50的低电平的情况下发出警报，当接收到高电平时不发出警报。用户不仅可根据需要设定施密特触发器50的正、负向阈值的大小，还可设定在何种情况下施密特触发器50输出高电平以及何种情况下出发警报器发出警报，从而能够获得稳定、可靠的故障警报。

图2示出了根据本发明的示例性实施例的用于燃油泵的干运转诊断方法的工作流程图。下文将参考图2来详细描述实施对燃油泵进行干运转诊断的方法的各个步骤。

首先，在步骤S101中，获取燃油泵的实时转速。例如，该步骤S101优选包括通过对燃油泵的电压和电流的脉冲频率进行检测、线性变换来获取燃油泵的实时转速。

然后，在步骤S102中，获取燃油泵的估计转速。例如，作为一个示例，步骤S102包括将燃油泵的电流和电压带入到通过实验数据预先获得的与燃油泵特性有关的多输入-单输出的查表单元中，从而检索出燃油泵的估计转速。

再者，在步骤S103中，计算燃油泵的实时转速和估计转速之间的转速差。

在步骤S104中，将在步骤S103中计算得出的转速差与预先设定的正向阈值V+和负向阈值V-(优选地，正向阈值V+大于负向阈值V-)进行比较，并依据比较结果输出相应的电平信号。具体而言，如果在步骤S104中确定燃油泵的转速差小于或等于负向阈值V-，则在步骤S105中输出低电平，并且不发出警报；如果在步骤S104中确定燃油泵的转速差大于或等于正向阈值V+，则在步骤S106中输出高电平，并且发出警报；如果在步骤S104中确定燃油泵的转速差介于负向阈值V-与正向阈值V+之间，则在步骤S107中保持当前的电平状态，并且维持当前警报/不警报状态。

本领域技术人员应当理解的是，上述用于燃油泵的干运转诊断系统与方法不仅可适用于汽车燃油泵干运转诊断，尤其是用于有刷直流燃油泵干运转诊断，还可适用于汽车水泵干运转诊断。

图3示出了基于电流的传统油泵干运转诊断方法与基于转速的本发明的油泵干运转诊断方法的对比效果图。

如图3中所示，根据基于电流的传统油泵干运转诊断方法，由于燃油泵均值电流公差较大，批量产品有较大的离散性，因而压缩了电流缓冲区间宽度；此外，燃油泵的电流脉冲幅值较大，可达+/-2安培级别，这进一步增大了干运转电流离差，减小了缓冲区。

而根据本发明的基于转速的燃油泵干运转诊断方法，由于干运转转速的离差较小，从而较电流法能获得更大的转速缓冲区。例如干运转转速离差通常为+/-200rpm，而对应的稳态电流为约+/-0.3A，远小于电流法的电流脉冲幅值。由此可见，燃油泵正常运转转速落在转速阈值曲线以下的可能性很小，即，能避免正常区与故障区重叠。

此外，本发明的干运转诊断方法采用施密特触发器来触发警报信号，可避免转速差在某一阈值附近振荡时引起的反复触发警报，消除了误触发的可能性，能够针对燃油泵干运转状态提供稳定的故障警报。

综上所述，根据本发明的燃油泵干运转诊断系统和方法基于燃油泵的转速信息来诊断油泵的干运转情况，通过获取燃油泵的实时转速和估计转速，并对二者差值作施密特触发，最终获得燃油泵干运转状态的诊断结果，可靠性更好，能够提高燃油系统的安全性与可靠性。

本领域普通技术人员可以理解：虽然在以上实施例中仅重点阐述利用基于电流脉冲的转速检测算法来检测燃油泵的实时转速的基本方法与原理，但本申请并不排除也可利用其它任何可能的转速检测单元——例如磁电式转速传感器、光电式转速传感器、霍尔式转速传感器等——来检测燃油泵的实时转速，并且不排除包括其它类似的处理电路、编码模块、耦合电路及可编程逻辑电路。

在本申请中，本领域普通技术人员可以理解，所揭露的系统可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块的功能可以结合或者某个模块的功能可以被进一步拆分。本申请的燃油泵干运转诊断系统中的实时转速检测模块、估计转速获取模块、减法器、施密特触发器及警报器等可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现，或者可采用软、硬件结合的形式实现。

所述集成的单元如果以硬件功能单元的形式实现时，各个模块是使用硬件逻辑实现特定功能的电路级硬件，并且各个硬件之间的连接关系是明确的硬件连接关系。本申请利用上述硬件来实现与上位机之间的网络连接以及各模块之间的电连接，并且完成信号传送与处理操作。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)或微控制器(microcontroller unit)执行本申请各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (14)

1.一种用于燃油泵的干运转诊断系统，其特征在于，该系统包括：

实时转速检测模块，该实时转速检测模块用于通过对燃油泵的电压和电流脉冲频率进行检测、线性变换来获取燃油泵的实时转速；

估计转速获取模块，该估计转速获取模块用于获取燃油泵的估计转速；

减法器，该减法器用于求取所述实时转速与所述估计转速之间的转速差；以及

施密特触发器，该施密特触发器根据来自所述减法器的转速差产生反映所述燃油泵的当前运转状态的相应信号。

2.根据权利要求1所述的用于燃油泵的干运转诊断系统，其特征在于，所述估计转速获取模块包括燃油泵特性数据库，在该燃油泵特性数据库中预先存储有通过实验数据获得的与燃油泵特性有关的查表单元，当将燃油泵的电压和电流作为输入带入到所述查表单元时，能够检索出所述燃油泵的估计转速。

3.根据权利要求1或2所述的用于燃油泵的干运转诊断系统，其特征在于，针对所述施密特触发器分别设置有正向阈值和负向阈值，所述正向阈值大于所述负向阈值。

4.根据权利要求3所述的用于燃油泵的干运转诊断系统，其特征在于，当来自所述减法器的转速差小于或等于所述负向阈值时，所述施密特触发器输出低电平，所述燃油泵处于正常运转状态。

5.根据权利要求3所述的用于燃油泵的干运转诊断系统，其特征在于，当来自所述减法器的转速差大于或等于所述正向阈值时，所述施密特触发器输出高电平，所述燃油泵处于干运转状态。

6.根据权利要求3所述的用于燃油泵的干运转诊断系统，其特征在于，当来自所述减法器的转速差介于所述负向阈值与所述正向阈值之间时，所述施密特触发器保持其当前的电平状态。

7.根据权利要求1或2所述的用于燃油泵的干运转诊断系统，其特征在于，该系统还包括警报器，当所述施密特触发器输出高电平时，所述警报器发出警报。

8.一种用于燃油泵的干运转诊断方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

通过对燃油泵的电压和电流脉冲频率进行检测、线性变换来获取燃油泵的实时转速；

获取燃油泵的估计转速；

计算燃油泵的实时转速和估计转速之间的转速差；以及

将计算得出的转速差与预先设定的阈值进行比较，并基于比较结果产生反映燃油泵的当前运转状态的相应信号。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，获取燃油泵的估计转速的步骤包括：将燃油泵的电流和电压作为输入带入到通过实验数据预先获得的与燃油泵特性有关的查表单元中，从而检索出燃油泵的估计转速。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述预先设定的阈值包括正向阈值和负向阈值，所述正向阈值大于所述负向阈值。

11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当所述转速差小于或等于所述负向阈值时，输出低电平，以指示燃油泵处于正常运转状态。

12.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当所述转速差大于或等于所述正向阈值时，输出高电平，以指示燃油泵处于干运转状态。

13.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，该方法还包括：

当所述转速差介于所述负向阈值与所述正向阈值之间时，保持当前的电平状态。

14.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，该方法还包括：当输出高电平时，发出警报。

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