監測和故障識別的方法
2023-05-11 18:01:11
專利名稱：監測和故障識別的方法
技術領域：
本發明涉及一種按照獨立權利要求類型的、特別在內燃機爆震識別裝置中監測和故障識別的方法。
技術水平業已公知，在帶爆震調節的內燃機中必須檢測爆震傳感器以及有關的信號處理電路的功能能力。否則，存在這樣的危險，如在爆震傳感器失靈或者在有關的處理電路出現故障時爆震沒有被識別出，而且內燃機的工作點以所不希望的方式被推移到爆震範圍內，這就會給內燃機造成危險。因此，提出與爆震識別裝置有關的、能夠識別爆震傳感器或處理電路確實的功能故障的故障識別的方法。
在國際專利申請PCT/DE 94/01041中，提出了一種在內燃機爆震識別裝置中的故障識別方法，在此方法中，爆震傳感器的輸出信號與一個可變的參考電平相比較，該電平的形成取決於的爆震傳感器先前的輸出信號。如果爆震信號超過一個電平，該電平相當於參考電平與汽缸選擇的爆震識別係數的乘積，那麼，則被確認為爆震。如果參考電平超過了一個允許的參考電平帶，該參考電平被這樣統一，即它隨著起來越大的內燃機噪音而提高，則被確定為故障。為了提高故障識別的可靠性，如果參考電平在一個給定的時間位於參考電平帶之外，則顯示故障。
本發明的優點按照本發明的、特別在內燃機爆震識別裝置中使用的監測和故障識別的方法的優點是，與由技術水平中公開的方案相比，進一步提高了故障識別中的可靠性。在具有權利要求1所述特徵的故障識別方法中使用兩個不同的診斷功能，而且兩個診斷功能以固定的間隔被交替進行，從而實現了上述優點。只要其中一個診斷功能推測有一個故障，那麼，在轉換到另一診斷功能之前，為了保證故障報警的可靠性要再一次或多次進行這一診斷功能。如果被證實為故障，則被確定為故障，如果該故障未被證實，則繼續這種交替進行的診斷。這種方法以有利的方式也被類似地用在故障排除中。如果不再出現由一個診斷所確認的故障，那麼在確認故障排除之前，為了確認至少再重複一次這種診斷。
本發明的另一些優點藉助於在從屬權利要求中所給出的措施獲得。在此，有利的是，可以把進行診斷功能之間的間隔確定為時間間隔或者在應用在內燃機控制裝置中時確定作為燃燒或工作循環的次數。從而可以進行與不同的處理方法的有利匹配。為了可靠地識別故障，兩個診斷功能包含有單獨的計數器(Entprellzaehler)，藉助它們可以同時考慮在故障識別中故障的持續時間。在由一個診斷功能所產生的故障懷疑中，不再交替進行診斷，而是要重新開始並且進行產生故障懷疑的診斷功能，其中該間隔，確切地說時間間隔與一般值相比，能夠減低在兩個診斷之間的燃燒或工作循環的次數，從而以特別有利的方式可以得到對故障懷疑的快速確認或者對故障懷疑的排除，這特別適合於當間隔較短的情況。故障一經可靠地確認或者故障懷疑不再存在，則重新變換到正常狀態並且繼續交替進行兩個診斷功能。這以有利的方式也適用一個被確認的，但是重新被排除的故障。作為診斷功能，以特別有利的方式產生了一個零位測試和一個測試脈衝，它們在正常狀態下以兩種交換方式被轉換到處理電路。
按照本發明的監測和故障識別的方法以特別有利的方式可以在內燃機爆震識別裝置上應用。
附圖附圖中簡單示出本發明的實施例並且在下面的說明中將進行詳細介紹。其中，
圖1爆震信號處理電路的方框圖，其中使用了按本發明所述的方法。
圖2測定值的時間分布圖實施例說明在附圖1所示出的實施例中示出帶有兩個爆震傳感器10，11的內燃機爆震識別裝置，在該裝置上進行按本發明所述的故障識別。爆震傳感器與一個處理電路12連接，該電路作為集成轉換電路是內燃機控制裝置13的組成部分。控制裝置13在此以公知的方法至少包括一個計算機13a，存儲器，控制級等等。向控制裝置輸入信號Si或者輸入控制裝置計算所需要的數據。例如由傳感器提供的曲軸角度信號和溫度信號。爆震傳感器10和11被安置在內燃機14的汽缸14a內。傳感器10和11記錄下由內燃機汽缸內燃燒過程引起的噪音並且向處理電路12發出相應的電信號S1，S2。處理電路12作為集成電路(IC)構成並且被控制裝置13的計算機13a控制。在計算機13a上中運行著不同的處理程序，這些程序為按照本發明的方法提供了所需要的數值或控制信號。
處理電路12包括一個乘法器15，通過它可選擇地把爆震傳感器10的信號S1或傳感器11的信號S2輸送給放大器16。由控制裝置13來選擇繼續輸送的信號，其中，乘法器15的轉換由控制裝置13例如根據軟體汽缸計數器17的計數器讀數KSA進行。放大器16是一個可調節放大器，它的放大係數由SG或根據方框18內所寫入值VERST來調節。值VERST在未進一步示出的、計算機13a中執行的爆震識別程序中被確定。
在放大器16中放大的信號在一個它的中頻是可調節的帶通濾波器19中濾波。帶通濾波器19的中頻由控制裝置藉助於在計算機13a中得出的而且存放在方框20內的數值FM來調節，對於其精確的計算不應在此進一步涉及。
在整流器21上由帶通濾波器19提供的信號被整流並且在鄰接的積分器22中在一個給定的測量窗上被積分。測量窗的開始和結束由在框23和24內包含的數據確定。用於測量窗開始的這些數據(特性曲線)MFWWI和測量窗長度MFLWI同樣都在爆震識別程序中予以考慮。
處理電路12的輸出信號在一個模數轉換器25中數位化，該轉換器是控制裝置計算機26的組成部分。在框26中，在測量窗結束時的積分器值INMFE和測量窗開始時的積分器值INMFA之間形成差。該差在框27中與一個閾值、例如3.7伏電壓相比較並且只要這個差大於該閾值，那麼，則被確認為爆震並且給出爆震條件。
在框28中涉及到成為一個最大值REFPEGMX的事先被補償校正的積分器值INOFFKOR。其結果在框圖29中與從爆震識別中得到的數值KLSCHW相比較。如果比較結果大於零，那麼，同樣被確認為爆震並且給出爆震條件。框28的輸出同時用作該汽缸下次爆震識別的在框圖31中進行的參考電平計算的基礎。與框28的輸出有關，參考電平REFPEG被測定，另外，還確定了放大係數VERST。
處理電路12的總控制，即乘法器15的轉換以及在放大器16中汽缸本身輸入放大的確定，積分器22的起動和止動以及帶通濾波器19的濾波中頻的選擇，同樣如同未做詳細說明的信號處理一樣，通過一個在控制裝置13計算機內包含的爆震識別功能來實施。信號處理主要由一個積分器終值的補償校正組成。爆震識別本身和由此數值REFPEG，VERST，KLSCHW，和KLOPFEN的計算不一一詳細說明。不僅爆震識別而且所述係數的計算在進行監測和故障識別的控制裝置13的計算機13a內完成。
附圖1中所示出的具有監測和故障識別功能的爆震識別電路工作如下控制裝置13的計算機13a通過模數轉換器25在每次燃燒時讀入在積分器22的輸出端存在的積分器數值IW，並且用下列公式計算對於爆震判斷重要的被補償校正的積分器值INOFFKORRINOFFKOR＝INMFE-INKOR其中INKOR＝INMFA+(INTST*MFLN)。
INMFA測量窗開始時爆震調節中的積分器值，INMFENT在零位測試中測量窗結束時爆震調節中的積分器值，INKOR爆震調節中的積分器補償校正，INOFFKOR補償校正的積分器值，INMFE測量窗結束時爆震調節中的積分器值該積分值由控制裝置13的計算機13a連續測定而且在爆震識別中考慮。
除進行爆震識別外，控制裝置13的計算機13a也還實施本發明的監測和故障識別的方法，這在以下描述。主要的是進行兩種不同的診斷功能或測試功能，其中一種測試功能被稱為零位測試，另一種測試功能被稱為測試脈衝。在兩種測試功能中，處理在給定的條件下產生的積分器值。該積分器值標註在附圖2中作為與曲軸角度有關的相對地的電壓。
零位測試和測試脈衝這兩個診斷功能在正常情況下，也就是說當既沒有確定故障也沒有確定故障排除的情況下交替地進行，其中，255個工作循環的診斷功能之間的間隔被證實為合適的。如果兩個診斷功能都不起作用，那麼則進行通常的爆震識別。不論是通常的爆震識別還是兩種測試功能都在一個與曲軸角度有關的測量窗內進行。測量窗的始端以及長度由控制裝置13的計算機13a確定，該控制裝置同時處理一個曲軸角度傳感器的輸出信號。
為了進行零位測試功能，兩個爆震傳感器被切斷，即不向放大器16輸送爆震傳感器的輸出信號。在達到為零位測試規定的測量窗MFLN時進行復位。然後，在積分器22內調節一個電壓，該電壓用INMFA標註。測量窗開始時的這個電壓隨著測量窗MFLN升高並且在測量窗結束時達到一個值INMFEN。積分器電壓的升高通過現有的偏置電壓實現。如果在測量窗結束時電壓INMFEN和在測量窗開始時電壓INMFA之間在框圖27中形成電壓差，那麼，就能夠得到一個用於零位測試中故障識別的一個數值。
電壓差INMFEN-INMFA被輸入到一個比較器32內，在該差與一個給定的值有偏差的情況下該比較器識別為一個故障。此外，比較器32是如此構造的，以使它也能夠進行另一種後來說明的比較。
在測試脈衝功能的實施中，在乘法器15之後供給一個測試脈衝。這種測試脈衝由控制裝置例如通過電壓源的接通產生。測試脈衝對後接的處理電路的影響被用來故障識別。
測試脈衝供給之後，積分器22的內容在通常的功能能力下要比在通常的爆震識別中上升的快的多。圖2示出積分器內容怎樣在通常的爆震識別中在測量窗MFL中變化的以及怎樣在測量窗MFLT中變化的。在通常的爆震識別中，在測量窗MFL開始時進行一個復位設置。在測量窗期間，積分器電壓升高到INMFE值。該值由電壓INKOR和INOFFKOR組成。測量窗MFL結束時的積分器值最終是衡量是否出現爆震的一個數值。
如果在測量窗MFLT開始時復位之後供給一個測試脈衝，那麼積分器22裝載的電壓則升高到一個與值INMFE相比明顯提高的一個值。測量窗DMFLT結束時積分電壓與給定的一個值比較，該值如必要可匹配一個在通常的爆震識別中達到的電壓電平，如果比較結果與所期望的值不同，則該比較可以確定出一個故障。
為了故障識別，在測試脈衝診斷中可以特別採用測量窗MFLT中的電壓升高與測量窗MFL中電壓升高的比較。如果這種電壓上升不符合一個可規定的條件的話，則被識別為故障。
在進行零位測試或測試脈衝兩種診斷中的一種之後，如果在一種診斷中產生一種故障懷疑或在事先可靠識別出的故障中推測出故障消除，那麼，不再交替進行零位測試和測試脈衝兩種診斷，而要再進行產生故障懷疑或推測故障排除的測試，直到確認故障識別或驗證故障排除為止。診斷功能的重複，如同推測故障識別或故障排除一樣，可以在一個實施形式中比通常更早地被重複。例如在120個工作循環之後已經進行。這樣能夠確保，能夠儘快根據故障懷疑進行故障識別或根據推測的故障排除進行故障排除。
如果在重複的診斷功能中確認了一個故障懷疑，那麼，該故障懷疑被轉變成一個最後被識別的故障。接著，又可以以交替方式進行診斷功能，直到產生故障排除懷疑為止。
藉助於具有診斷功能的爆震識別裝置對本發明做了介紹，它可以例如在目前正處於使用中帶有CC195標誌的爆震識別-IC中被使用。具有通常交替進行的、並且只在故障懷疑或故障排除懷疑中為了確認被重複進行的兩種不同的診斷功能的監測和故障識別方法的原理一般能夠在要求監測或故障識別的所有過程中被應用。
權利要求
1.特別在爆震識別裝置中監測和故障識別的方法，具有至少短時進行的一種診斷功能，其特徵為，另外進行另一種診斷功能，並且兩種診斷功能在固定的間隔下交替進行，在推測的故障識別或推測的故障排除中為保險起見，在進行另一種診斷功能之前，至少再進行一次推測出可能有一個故障的這種診斷功能。
2.按照權利要求1所述的監測和故障識別的方法，其特徵為，一種診斷功能包括一種零位測試，而另一種診斷功能藉助一個可供給的測試脈衝來進行，其中，兩種診斷功能通過相應的控制在相關的處理電路中被觸發。
3.按照權利要求1或2所述的監測和故障識別的方法，其特徵為，它在內燃機控制裝置的一個計算裝置中進行並且與內燃機傳感器信號的處理相連繫地使用。
4.按照前述權利要求之一所述的監測和故障識別的方法，其特徵為，兩個彼此相繼的診斷功能之間的間隔是一個時間或一個數，特別是一個燃燒數或工作節拍數。
5.按照上述權利要求之一所述的監測和故障識別的方法，其特徵為，僅僅當與有關的診斷功能相配的計數器(Entprellzahler)具有一個可預定的計數器讀數時，確認有一個故障。
6.按照上述權利要求之一所述的監測和故障識別的方法，其特徵為，在該故障懷疑沒有被確認為故障時或在確認故障排除之後，轉入診斷功能的正常順序。
7.按照上述權利要求之一所述的監測和故障識別的方法，其特徵為，在被推測的故障識別中該相同的診斷在另一間隔下、特別是更短的間隔下被進行。
全文摘要
提出在爆震識別裝置中監測和故障識別的方法,在此方法中,交替進行兩種不同的診斷功能。如果其中一種診斷功能推測有一個故障或一個故障排除,那麼為了確認這種推測,在進行另一種診斷功能之前,要重新進行這種診斷功能,其中,重新進行的這種診斷在比通常短的間隔下被進行。
文檔編號F02D41/22GK1248323SQ98802627
公開日2000年3月22日 申請日期1998年11月27日 優先權日1997年12月17日
發明者奧斯卡·託爾諾, 卡斯滕·克盧特, 維爾納·黑明, 伊萬·蘇亞迪, 斯特芬·弗蘭克, 米夏埃爾·博伊爾勒 申請人:羅伯特·博施有限公司