制动助力器故障诊断的制作方法
【专利摘要】用于在制动暂停时指示出制动助力器劣化的方法和系统可以包括比较期望的制动助力器真空与测量的制动助力器真空，并且当所述两个值之间的差超过阈值时指示故障。在一个示例中，期望的制动助力器真空根据是进气歧管真空还是来自一个或多个真空驱动泵的真空主导制动助力器的排空而有区别地被计算。期望的制动助力器真空可以基于期望的制动助力器空气质量流量和制动助力器容积被计算；当测量的制动助力器真空低于进气歧管真空时，期望的制动助力器空气质量流量可以作为进气歧管真空和测量的制动助力器真空的函数被计算，而当测量的制动助力器真空不低于进气歧管真空时，期望的制动助力器空气质量流量可以基于泵的流动特征被计算。
【专利说明】制动助力器故障诊断
【技术领域】
[0001]本发明涉及制动助力器故障诊断。
【背景技术】
[0002]车辆可以在内燃机中使用制动助力器，其使用真空以放大驾驶员制动力。由于制动助力器运行取决于制动助力器真空室内的压力，所以诊断真空室排空和补给功能是否正常工作会是重要的。
[0003]在一些系统中，制动助力器真空可以由进气歧管单独提供。这样的系统可以根据进气歧管内的感测压力与制动助力器真空室内的压力之间的关系诊断制动助力器运行。然而，在这样的系统中采用的诊断方法会需要制动器致动或者检测制动循环是否已经发生。进一步，这样的系统会包括带有积分器的物理模型，并且因此会产生高度依赖于初始条件(例如，制动助力器真空室内的初始压力测量值)的结果。
【发明内容】
[0004]除了意识到上面注解的用于指示制动助力器运行中的劣化的已知方法的缺陷，发明人在此已经意识到已知方法在一些除了进气歧管以外还包括多个不同真空源的现代的发动机中具有不足。例如，在一些系统中，除了进气歧管以外，制动助力器真空可以由一个或者更多泵提供，比如真空泵和流体驱动泵(例如喷射器/文丘里管/吸气器)。发明人已经确定，在这样的系统中，当存在于进气歧管中的真空水平高于制动助力器真空室内的真空水平时，制动助力器可以由进气歧管支配/主导。然而，在存在于制动助力器真空室的真空水平高于进气歧管内的真空水平的条件下，发明人已经确认制动助力器真空可以由其他的真空源支配。发明人已经意识到如果气道两端的压力差是已知的，则通常地补充进气歧管真空的许多真空源的流动特征(例如，质量流率)可以被确定。另外，发明人已经意识到这样的真空源可以以如下方式被定位在发动机系统内，即使得现有压力传感器可以被用于测量真空源两端的压力差，其可以随后被用于确定该源的吸气流速。
[0005]这样，在通过进气歧管和一个或者多个真空驱动泵提供制动助力器真空的系统中用于诊断制动助力器运行故障的一种示例方法包括:当制动暂停时，根据期望的BB真空指示劣化，其中当测量的BB真空低于进气歧管真空时，所述期望的BB真空基于从BB到进气歧管的期望的空气质量流量，并且当测量的BB真空不低于进气歧管真空时，所述期望的BB真空基于从BB到一个或者更多真空驱动泵的期望的空气质量流量。以这种方式，即使在除了进气歧管以外，还有几个有源真空源(例如，喷射器/吸气器/文丘里管)与制动助力器联接的系统中，也可以确定制动助力器是否正常工作。具体地，通过将制动助力器行为分为两种简化的情况，即通过进气歧管(例如当测量的BB真空低于进气歧管真空时)排气和通过真空驱动泵(例如，当测量的BB真空不低于进气歧管真空时)排气，即使在包括许多排空制动助力器的真空源的系统中，制动助力器劣化也可以被指示出。有利地，根据真空驱动泵在系统内的定位，现有的发动机传感器可以被用于确定在泵的入口或者吸气口的真空，并且随后通过使用存储器内存储的使空气质量流量与每个泵的真空相关联的函数表达式来确定泵处的空气质量流量。作为进一步的简化，制动助力器故障诊断还可以在没有真空消耗的情况下(例如，当车辆操作者的脚离开制动踏板时)被运行。
[0006]在另一实施例中，一种发动机系统被提供。所述系统包括:由进气歧管和一个或者多个真空驱动泵排空的制动助力器(BB);以及具有计算机可读指令的控制系统，所述指令用于:根据BB容积、测量的BB真空以及从BB到进气歧管的期望的空气质量流量或者从BB到一个或者多个真空驱动泵的期望的空气质量流量，来计算期望的BB真空；以及如果测量的BB真空和期望的BB真空之间的差超过阈值，则指示出劣化。
[0007]在另一实施例中，期望的BB真空的计算在制动期间不被运行。
[0008]在另一实施例中，控制系统存储每个泵的质量空气流量与真空之间的函数关系。
[0009]在另一实施例中，所述期望的BB真空的计算是基于BB容积、测量的BB真空和在第一条件下从BB到进气歧管的期望的空气质量流量(其中在所述第一条件下，测量的BB真空低于进气歧管真空)，并且其中所述期望的BB真空的计算是基于测量的BB真空和在第二条件下从BB到泵的期望的空气质量流量(其中在所述第二条件下，测量的BB真空不低于进气歧管真空)。
[0010]在另一实施例中，在第一条件下，期望的BB真空的计算与从BB到泵的期望的空气质量流量无关，并且其中在第二条件下，期望的BB真空的计算与从BB到进气歧管的空气质
量流量无关。
[0011]在另一实施例中，在第二条件下，从BB到每个泵的期望的空气质量流量是根据测量的BB真空被计算，并且进一步如果泵是喷射器，其根据泵的运动入口和出口压力被计算，如果泵是发动机驱动泵，其根据泵出口压力和发动机转速被计算，如果泵是电子驱动泵，其根据泵出口压力被计算。
[0012]在另一实施例中，一种用于车辆发动机制动助力器(BB)的方法包括:当制动器被暂停时，基于测量的BB真空、BB容积来计算期望的BB真空，进一步，当测量的BB真空低于进气歧管真空时，所述计算基于进气歧管真空并且当测量的BB真空不低于进气歧管真空时，所述计算基于排空BB的一个或者多个真空驱动泵的流动特征；以及如果测量的BB真空与期望的BB真空之间的差超过阈值则指示出故障。
[0013]在另一实施例中，期望的BB真空是期望的BB空气质量流量的函数，并且其中期望的BB空气质量流量是测量的BB真空以及从BB到进气歧管的期望的空气质量流量或者从BB到泵的期望的空气质量流量的函数。
[0014]在另一实施例中，所述方法进一步包括根据来自一个或者更多其他的真空耗用设备的空气质量流量调整期望的BB空气质量流量。
[0015]在另一实施例中，所述方法进一步包括，当测量的BB真空不低于进气歧管真空时，基于测量的BB真空计算从BB到每个真空驱动泵的期望的空气质量流量，如果泵是喷射器，则所述计算进一步基于泵的运动入口和出口压力，如果泵是发动机驱动泵，则所述计算进一步基于泵出口压力和发动机转速，如果泵是电子驱动泵，则所述计算进一步基于泵出口压力。
[0016]在另一实施例中，所述方法进一步包括，当测量的BB真空不低于进气歧管真空时，作为从BB到泵的期望的空气质量流量的和，计算期望的BB空气质量流量。[0017]在另一实施例中，所述方法进一步包括，当测量的BB真空不低于进气歧管真空时，作为从BB到与进气增压器并行布置的喷射器、与进气节气门并行布置的喷射器、布置在发动机曲轴箱的出口处的喷射器、布置在燃料蒸汽抽取系统出口的喷射器、发动机驱动泵和电子驱动泵中的一个或更多个的期望的空气质量流量的和，计算期望的BB空气质量流量。
[0018]应理解的是，上面的概述是以简化形式被提供以介绍选择性的概念，其将在【具体实施方式】中被进一步描述。并不旨在指明要求保护的主题的关键或重要特征，其范围只通过【具体实施方式】所附的权利要求确定。并且，要求保护的主题不局限于解决在本公开在上面或者任何部分中提到的缺点的实施方式。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1示出发动机的示意性绘图。
[0020]图2示出发动机系统的方面的示意性绘图，其可以是图1的发动机系统的示例实施例。
[0021]图3是说明用于确定制动助力器是否正常工作的诊断方法的流程图。
[0022]图4是说明用于确定在制动助力器真空室内期望的真空的方法的流程图。
[0023]图5描绘一种用于确定在制动助力器真空不低于进气歧管真空的条件下，在制动助力器真空室口处的期望的空气质量流量的方法500。
[0024]图6描绘说明对于各种示例真空驱动泵，流速、真空与制动助力器下拉速率之间的关系的曲线图。
【具体实施方式】
[0025]提供了当制动暂停时用于制动助力器故障诊断的方法和系统。如图1和图2所示，发动机系统可以包括制动助力器以放大车辆操作者制动力，并且真空可以由进气歧管和一个或者多个真空驱动泵提供到制动助力器。如图2所示，这些真空驱动泵可以包括各种喷射器/吸气器/文丘里管以及发动机驱动或者电驱动的泵。如图3所示，一种用于制动助力器故障诊断的方法可以包括比较期望的制动助力器真空与测量的制动助力器真空并且当所述两个值之间的差超过阈值时指示出故障。在一个示例中，如图4所示，期望的制动助力器真空基于是由进气歧管真空还有由来自一个或者多个真空驱动泵的真空支配制动助力器的排空而以不同的方式被计算。如图4所示，期望的制动助力器真空可以基于期望的制动助力器空气质量流量和制动助力器容积被计算。当测量的制动助力器真空低于进气歧管真空时，期望的制动助力器空气质量流量可以作为进气歧管真空和测量的制动助力器真空(如图4所示)的函数被计算，然而，当测量的制动助力器真空不低于进气歧管真空时(如图5所示)，期望的制动助力器空气质量流量可以根据泵的流动特征被计算。如图6所示，说明对于不同类型的真空驱动泵而言空气质量流量与真空之间的关系特征可以被绘制在同一空间内。在一个示例中，控制系统可以在存储器内存储这些特征为函数表达式并且在真空驱动泵支配制动助力器排空的条件下，所述函数表达式可以被用作制动助力器处的期望的空气质量流量的计算依据。
[0026]参照图1，内燃发动机10由电子发动机控制器12控制，该内燃发动机10包括多个燃烧室30，其中一个在图1被示出。如图1所示，活塞36被定位在燃烧室30的壁32内，并且被连接到曲轴40。燃烧室30被示出经由相应进气门52和排气门54与进气歧管44和排气歧管48连通。每个进气门和排气门可以由进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替代地，进气和排气门中的一个或者更多个可以由机电控制阀线圈和电枢总成操作。进气凸轮51的位置可以由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可以由排气凸轮传感器57确定。
[0027]燃料喷射器66被示为被定位成直接喷射燃料到汽缸30内，其被本领域技术人员称为直接喷射。可替代地，燃料可以被喷射到进气道，其被本领域技术人员称为进气道喷射。燃料喷射器66输送与来自控制器12的FPW信号脉冲宽度成比例的液体燃料。燃料由包括油箱、油泵和油轨(未示出)的燃料系统输送到燃料喷射器66。从驱动器68响应控制器12向燃料喷射器66提供工作电流。另外，进气歧管44被示为与可选电子节气门63连通，该节气门63调整节流板64的位置以控制来自进气歧增压室46的空气流量。压缩器162从空气进气设备42吸入空气以供应增压室46。排气自旋涡轮164被联接到压缩器162。高压双态燃料系统可以被使用以在燃料喷射器66产生更高的燃料压力。
[0028]发动机10可以包括一个或者更多真空耗用设备，其包括制动助力器140。制动助力器140放大由脚140经由制动踏板150提供给主要汽缸150的力以施加车辆制动(未示出)。制动助力器140可以接收来自多个真空源的真空。如图1所示，进气歧管44可以经由管路198提供真空到制动助力器140。止回阀144确保空气从制动助力器140流到进气歧管44并且不从进气歧管44流到制动助力器140。进一步，一个或者更多额外的真空源156可以提供真空到制动助力器140，例如，经由所示的管路198。止回阀158可以被布置在制动助力器与每个额外的真空源之间以确保空气从制动助力器流到真空源并且不从真空源流到制动助力器。虽然三个额外的真空源156在图1中被示出，不过将理解包括一个的任何数量的额外的真空源可以被包括在发动机内。例如，在一些实施例中，额外的真空源可以包括联接压缩器162的入口和出口的喷射器、联接节气门63的上游侧和下游侧的喷射器和如图2所示的真空泵。
[0029]无分电器点火系统88响应控制器12经由火花塞92提供点火火花到燃烧室30。通用排气氧(UGEO)传感器126被示出联接到催化转换器70上游的排气歧管48。可替代地，双态排气氧传感器可以代替UGEO传感器126。
[0030]在一个示例中，转换器70可以包括多个催化剂块。在另一个示例中，每个带有多个催化剂块的多个排放控制装置能够被使用。在一个示例中，转换器70能够是三元催化剂。
[0031]控制器12在图1中被示为常规的微型计算机，其包括:微处理器单元102、输入/输出端口 104、只读存储器106、随机存取存储器108、保活存储器110和常规数据总线。控制器12被示为接收来自联接到发动机10的传感器的各种信号，除了那些前面讨论的信号以外，还包括:来自联接到冷却套管114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT);联接到加速器踏板130用于感测由脚132调整的加速器踏板位置的位置传感器134 ;联接到制动踏板150用于感测制动踏板位置的位置传感器154，布置在制动助力器的真空室内的制动助力器真空(BBVAC)传感器146 ;用于感测制动主要汽缸压力(例如液压制动压力)的压力传感器147 ;用于确定末端气体点火的爆震传感器(未示出)；来自联接到进气歧管44的压力传感器122的发动机歧管压力(MAP)的测量；来自霍尔效应传感器118的感测曲轴40位置的发动机位置传感器；来自传感器120 (例如，热线式空气流量计)的进入发动机的空气质量的测量；来自联接到进气设备42的大气压力传感器166的大气压力；来自CIP传感器161的压缩器入口压力(CIP)的测量；来自TIP传感器160的节气门入口压力(TIP)的测量；来自传感器58的节气门位置的测量；和来自联接在连接发动机10的曲轴箱与进气设备42的通道内的CVP传感器的曲轴箱通风口压力(CVP)的测量(未示出)。
[0032]在一些实施例中，在混合动力车辆中，发动机可以被联接到电动马达/电池系统。混合动力车辆可以具有并行配置、串行配置或变型或者其组合。进一步，在一些实施例中，其他的发动机配置可以被使用，例如柴油发动机。
[0033]在运行过程中，发动机10内的每个汽缸通常经历四冲程循环:该循环包括进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。一般地，在进气冲程中，排气门54关闭并且进气门52打开。空气通过进气歧管44被引入燃烧室30内，并且活塞36移动到汽缸的底部以便增加燃烧室30内的容积。活塞36接近汽缸的底部并且在其冲程结束(例如，当燃烧室30处于其最大容积时)的位置通常被本领域技术人员称为下止点(BDC)。在压缩冲程中，进气门52和排气门54关闭。活塞36朝向汽缸盖移动以便压缩燃烧室30内的空气。活塞36在其冲程结束并且最靠近汽缸盖(例如，当燃烧室30处于其最小容积时)的位置通常被本领域技术人员称为上止点(TDC)。在以下称为喷射的进程中，燃料被导入燃烧室内。在以下称为点火的进程中，被喷射的燃料由已知的点火器件(比如火花塞92)点火，从而导致燃烧。在膨胀冲程中，膨胀气体推动活塞36返回到BDC。曲轴40转换活塞运动为旋转轴的旋转力矩。最后，在排气冲程中，排气门54打开以释放燃烧的空气-燃料混合物到排气歧管48并且活塞回到TDC。应当注意的是，上面仅作为示例加以描述，并且进气门和排气门打开和/或关闭正时可以变化，以便提供正的或者负的气门重叠、延迟的进气门关闭或者各种其他的示例。
[0034]图2示出发动机系统200的多个方面，其可以是图1的发动机10的示例实施例。如下面所描述的，发动机系统200包括与多个抽真空泵联接的制动助力器240。为了示例的目的，多个抽真空泵被示出在发动机系统200内与制动助力器240联接:与压缩器并行布置的喷射器、与进气节气门并行布置的喷射器、布置在曲轴箱通风系统出口的喷射器、布置在燃料蒸汽抽取系统出口的喷射器以及电子驱动或发动机驱动的真空泵。然而，将理解，发动机系统可以包括更少的抽真空泵，或者甚至单个抽真空泵，而不背离本公开的范围。
[0035]发动机系统200包括发动机210。发动机210实际上可以是任何的挥发性液体或者气态燃料的内燃发动机，例如进气道喷射或直接喷射式火花点火或压缩点火发动机。发动机系统200进一步包括控制器212，其对应图1的控制器12并且可以是发动机系统的或者安装有发动机系统的车辆的任意电子控制系统。控制器212可以配置为至少部分地基于来自发动机内的一个或更多个传感器201的输入做出控制决策，并可以基于控制决策控制致动器203。例如，控制器212可以在存储器内储存计算机可读指令并且致动器203可以通过指令的执行被控制。
[0036]进入进气管242的大气可以由空气滤清器202过滤。在空气滤清器202的下游，涡轮增压器压缩器262可以沿着进气管242布置。压缩器262可以至少部分地由沿着发动机的排气道布置的涡轮(比如图1的涡轮164)(例如，通过轴)驱动。压缩器旁路阀(CBV)206可以被提供在压缩器旁路通道235内。压缩器旁路通道235的一端可以联接到空气滤清器202的下游和压缩器262的上游，并且压缩器旁路通道235的另一端可以联接到压缩器262的下游。CBV206可以允许压缩空气被再循环到压缩器262上游的进气管242内。例如，当节气门被提升或者关闭时，为了降低压缩器喘振负荷的影响，CBV206可以打开以便将压缩器262上游的压缩空气再循环从而泄压涡轮增压车辆的进气系统内的压力。在一个特定的示例中，CBV206是被真空致动的。
[0037]在一些实施例中，增压空气冷却器204可以被提供在压缩器262下游的进气管242内。增压空气冷却器204可以冷却已经由于压缩器262的压缩被加热的进气空气，以便增加被提供到发动机210的充气密度。通过增加充气密度，发动机210的燃烧效率可以被提闻。
[0038]节气门263可以被提供在增压空气冷却器206下游且在进气歧管244上游的进气管242内。如同图1所示的进气歧管44，进气歧管244被配置为将来自进气管242的进气或者将空气-燃料混合物提供到发动机210的一个或者更多燃烧室。燃烧室可以被布置在填充润滑剂的曲轴箱214的上面，其中燃烧室的往复活塞使曲轴旋转。往复活塞可以通过一个或者更多的活塞环基本上与曲轴箱隔离，所述活塞环抑制空气-燃料混合物和燃烧气体流进曲轴箱。然而，大量的燃料蒸汽、未燃烧空气和燃烧产物可以随着时间从活塞环“漏气”并且进入曲轴箱。为了降低燃料蒸汽对于发动机润滑剂粘度的劣化影响并且为了减少蒸汽向大气的排出，曲轴箱可以通过强制曲轴箱通风(PCV)系统211被连续地或者定期地通风。在图2所示的配置中，PCV系统211包括布置在管线276内的PCV阀220，其通过防进气油分离器296联接进气歧管244和曲轴箱214。PCV阀可以是任何固定的或可调整的分配阀。在一个实施例中，通过曲轴箱的通风空气流的方向取决于歧管空气压力(MAP)与大气压力(BP)的相对值。在无增压的或者最小增压的条件下(例如当BP>MAP时)且当PCV阀220打开时，空气通过管线278进入曲轴箱并且通过管线276从曲轴箱排出到进气管242(并随后到进气歧管244)。在一些实施例中，如所示，第二油分离器248可以存在于曲轴箱214与管线278之间。
[0039]发动机系统210进一步包括燃料蒸汽抽取系统280。燃料蒸汽抽取系统280可以包括存储在发动机210内燃烧的挥发性液体燃料的油箱以及吸附滤罐，通过所述吸附滤罐油箱被通到大气以避免燃料蒸汽从油箱的排放并避免其进入大气。在选择的条件下，存储在燃料蒸汽抽取系统280的燃料蒸汽可以通过抽取管线243和滤罐抽取阀238被抽取到进气歧管244。滤罐止回阀234也可以被包括在抽取管线243内以防止来自流动的气体的(增压的)进气歧管压力以相反的方向进入抽取管线内。
[0040]发动机系统200包括制动助力器240。制动助力器240包括第一室282和第二室284，所述第一室和第二室由隔板275分开。第二室284可以与一个或者更多真空源联接。在无制动条件下，当制动踏板(例如，图1的制动踏板150)未被施加时，控制弟一室与大气之间连通的阀286可以被关闭并且控制第一室和第二室之间连通的阀288可以打开。相应的，第一室和第二室可以处于大体上相等的压力，所述压力在无制动条件下可以是负压(真空)。相反，当制动踏板被施加时，阀288至少部分地关闭，阀286至少部分地打开以允许来自大气的空气进入第一室，从而增加第一室内的压力。第一室与第二室之间的压力差补充施加到制动踏板的力以推动制动主要汽缸活塞(未示出)。通过改变阀288的开度，制动助力可以被改变(例如，完全关闭阀288可以使制动助力最大，而几乎不关闭阀288可以提供最小量的制动助力)。相似地，通过改变阀286的开度，制动助力可以被改变(例如，完全打开阀286可以使制动助力最大，而几乎不打开阀286可以提供最小量的制动助力)。取决于第一室与第二室之间的压力差的隔板275位置可以从液压制动管线压力的测量被推断。可替代地，隔板275的位置可以由隔板位置传感器277感测。
[0041]如图2所示，制动助力器240的第二室284可以与一个或者更多真空源联接并且从所述一个或者更多真空源接收真空。在图2所示的示例中，与第二室284联接的所述真空源包括进气歧管244、真空泵224和四个喷射器。然而，将理解的是，更少或者更多的用于制动助力器的真空源可以被包括在发动机系统200内。
[0042]进气歧管244可以是用于制动助力器240的真空源。第二室284可以通过止回阀273联接到进气歧管244。止回阀273允许空气从制动助力器240流到进气歧管244并且限制空气从进气歧管244流到制动助力器240。在进气歧管压力是负的条件下，进气歧管可以是用于制动助力器240的真空源。
[0043]真空泵(比如真空泵224)可以是用于制动助力器240的另一个真空源。真空泵224可以是电驱动、发动机驱动或者由其他合适的手段驱动的。如图2所示，真空泵224被布置在管线213内，并且管线213通过管线298与制动助力器240的第二室284联接。真空泵224可以选择地由来自控制器212的控制信号操作以提供真空至制动助力器240。在管线213内真空泵上游的止回阀264可以允许空气从制动助力器240流到真空泵224并且可以限制空气从真空泵224流到制动助力器240。
[0044]与压缩器262并行布置的喷射器216可以是用于制动助力器240的另一个真空源。如所示，喷射器216被布置在连接压缩器入口与压缩器出口的管线207内。在管线207内压缩器出口与喷射器216中间的阀218可以被控制成允许压缩的进气提供穿过喷射器216的运动气流，从而产生吸气口 221处的真空。吸气口 221可以与真空耗用设备连接，并且穿过喷射器216的压缩进气的运动气流可以产生用于真空耗用设备的真空。例如，如图2所示，吸气口 221可以通过管线223和298与制动助力器240连接。止回阀226可以被布置在管线223内以防止管线223内的倒流(例如，当管线298内的压力低于由穿过喷射器216的运动气流产生的负压的条件下，压缩的进气朝向管道298流动)。
[0045]相似的，与节气门263大体上并行布置的喷射器208可以是用于制动助力器240的真空源。如所示，喷射器208被布置在管线209内，所述管线209连接节气门的入口与节气门下游(并且也是管线276与进气管242结合处的下游)的进气管242。管线209内节气门入口与喷射器208中间的阀228可以被控制成允许被节制的进气提供穿过喷射器208的运动气流，从而产生吸气口 225处的真空。吸气口 225可以与真空耗用设备连接，并且穿过喷射器208的压缩进气的运动气流可以产生用于真空耗用设备的真空。例如，如图2所示，吸气口 225可以通过管线237和298与制动助力器240联接。止回阀230可以被布置在管线237内以防止管线237内的倒流(例如，当管线298内的压力低于由穿过喷射器208的运动气流产生的负压的条件下，被节制的进气朝向管线298的流动)。
[0046]燃料蒸汽抽取系统280可以是用于制动助力器240的额外的真空源。抽取管线243可以包括喷射器252。从燃料蒸汽抽取系统280抽取的燃料蒸汽可以提供穿过喷射器252的运动气流，从而在吸入口 227处产生真空。吸入口 227可以与真空耗用设备连接，并且穿过喷射器252的运动的燃料蒸汽的运动气流可以产生用于真空耗用设备的真空。例如，如图2所示，吸入口 227可以通过管线229和298与制动助力器240联接。止回阀254可以被布置在管线229内以防止管线229内的倒流(例如当管线298内的压力低于由穿过喷射器252的运动气流产生的负压的条件下，燃料蒸汽朝向管线298的流动)。
[0047]PCV系统211也可以是用于制动助力器240的真空源。PCV系统211的管线276可以包括喷射器252。PCV阀220可以被控制成允许原动的曲轴箱通风流动穿过喷射器268，从而产生吸入口 233处的真空。吸入口 233可以与真空耗用设备连接，并且穿过喷射器268的燃料蒸汽的运动气流可以产生用于真空耗用设备的真空。例如，如图2所示，吸入口 233可以通过管线239和298与制动助力器240联接。以此方式，PCV系统211可以是用于制动助力器的真空源。止回阀258可以被布置在管线239内以防止管线239内的倒流(例如，当管线298内的压力低于由穿过喷射器268的运动气流产生的负压的条件下，曲轴箱气体朝向管线298的流动)。
[0048]取决于阀281的开放状态，一个或者更多的其他真空耗用设备279可以与管线298联接。例如，所述其他真空耗用设备可以包括充气运动控制阀、涡轮增压器涡轮废气门、压缩器旁路阀(例如CBV206)、可变发动机支架、轮-轴断连、PCV系统(例如PCV系统211)等。在其他的真空耗用设备279泄漏空气至管线298的条件下，离开制动助力器真空室的期望的空气质量流量可以基于从其他的真空耗用设备279泄漏至管线298的空气量被调整。在图2所示的示例中，空气质量流量传感器283被布置在管线298与阀281之间，并且传感器283可以感测离开其他真空耗用设备279的空气质量流量并提供这个信息至控制系统。如下面将参照图4描述，控制系统可以随后使用这个信息以调整在制动助力器处的计算的期望的空气质量流量。
[0049]控制器212的传感器201可以包括各种压力传感器，并且由这些传感器收集的信息可以被用于诊断制动助力器真空补给。在图2所示的示例性实施例中，传感器201包括压缩器入口压力(CIP)传感器261、节气门入口压力(TIP)传感器260、曲轴箱通气孔压力(CVP)传感器256、进气歧管空气压力(MAP)传感器222、大气压力(BP)传感器266、制动助力器真空(BBVAC)传感器246和隔板位置传感器277。BBVAC传感器246可以是读取真空的计量传感器，并且可以传递作为负真空(例如压力)的数据至控制器212。MAP传感器222可以是绝对传感器，并且控制器212可以从感测的大气压力值减去由MAP传感器222感测的值以确定进气歧管负压(例如，进气歧管真空)。
[0050]图3描绘了用于确定制动助力器是否正常工作(例如，制动助力器故障是否存在)的方法300。将理解，在这里描述的诊断方法中，期望的或者估计的参数值将以小写字母表示，而测量的(例如感测的)值将以大写字母表示。例如，MEAS_BBVAC指的是在给定时刻由BBVAC传感器246测量的制动助力器内的真空，而eXp_bbvaC指的是在给定时刻的制动助力器内的期望的真空。
[0051]在310，方法300包括确定当前制动是否在使用中。在一个示例中，控制器可以基于感测的制动踏板位置(例如图1所示的信号PP)作出这个确定。
[0052]如果在310的答案为是(YES)，则制动当前在使用中，并且方法300结束。否则，如果在310的答案是否(NO)，则其指示出制动未被使用，方法300前进至312。在312，方法300包括确定在制动助力器处的期望的空气质量流速(eXp_bbmaf)。例如，如下面参照图4和图5所描述的，用于确定bbmaf的程序可以取决于制动助力器的真空的测量值(MEAS_BBVAC)是否低于进气歧管真空的当前值(MANVAC)。如果MEAS_BBVAC低于MANVAC，则进气歧管真空可以支配制动助力器真空室的排空，并且exp_bbmaf可以被作为MANVAC和MEAS_BBVAC的函数被确定。否则，如果MEAS_BBVAC不低于MANVAC，则来自一个或者更多真空驱动泵的真空可以支配制动助力器真空室的排空，并且eXp_bbmaf可以基于排空制动助力器真空室的泵的流动特征被确定(例如，如下面参照图5所描述的)。
[0053]在312后，方法300继续至314。在314，方法300包括作为exp_bbmaf的函数来确定制动助力器真空室内的期望的真空(exp_bbvaC)。例如，如下面参照图4所描述的，exp_bbvac可以作为制动助力器的当前容积(BB_V0L)和exp_bbmaf的函数被确定。在一些示例中，所述函数可以是制动助力器致动器模型，并且BB_V0L可以基于制动助力器的致动器(例如图2所示的隔板275)的位置被计算。
[0054]在314后，方法300前进至316。在316，方法300包括测量MEAS_BBVAC。例如，如图1所示，控制器12可以从BBVAC传感器146接收MEAS_BBVAC信号。如上面所述，BBVAC传感器可以是读取真空的计量传感器，并且可以传递作为负真空(例如压力)的数据。
[0055]在316后，方法300前进至318。在318，方法300包括确定MEAS_BBVAC与exp_bbvac之间的差是否大于阈值(例如，MEAS_BBVAC的绝对值减exp_bbvac是否大于阈值)。在一些示例中，所述阈值可以是预定的阈值。在其他的示例中，所述阈值可以基于发动机工况改变。
[0056]如果MEAS_BBVAC与exp_bbvac之间的差超过阈值，则答案为是(YES)并且制动助力器故障存在。在这种情况下，方法300前进至320以指示出故障。指示出故障可以包括控制器设定会触发进一步故障例程的标记的值，从而点亮LED或者在用户界面显示数字信息，其将警告车辆操作者制动助力器故障，等。
[0057]否则，如果在318的答案是否(NO)，则MEAS_BBVAC与exp_bbvac之间的差的幅值指示出制动助力器正常工作，并且方法300结束。然而，在其他的示例中，meas_bbvac与eXp_bbvaC之间的差的幅值可以被储存在控制系统的存储器中。控制器可以在一段时间上追踪所述差的幅值，并且可以根据一段时间上所述差的幅值的增加指示出即将发生的故障。以这种方式，制动助力器故障可以在故障达到临界水平之前被识别。
[0058]图4描绘用于确定制动助力器真空室内的期望的真空(此处称为eXp_bbvaC)的方法400。例如，exp_bbvac (通过方法400被确定)和MEAS_BBVAC之间的差可以在方法300的步骤318被计算，并且在320根据计算的差的幅值指示故障。
[0059]在410，方法400包括测量MEAS_BBVAC、MAP和BP。例如，如图1所示，控制器12可以从BBVAC传感器146接收MEAS_BBVAC、从MAP传感器122接收MAP和从BP传感器166接收BP。
[0060]在410后，方法400前进至412。在412，方法400包括计算当前的进气歧管真空(MANVAC)。在一些系统中，MAP传感器可以感测绝对压力，并因此，如所示，MANVAC可以被计算为BP和MAP之间的差。
[0061]在412后，方法400前进至414。在414，方法400包括确定MEAS_BBVAC是否低于MANVAC。例如，所述确定可以由控制器12做出。
[0062]如果在414的答案为是(YES)，从而指示出MEAS_BBVAC低于MANVAC，则方法400前进至416。在这种情况下，即使其他的真空源(例如一个或者更多抽真空泵)可以存在并且可以有助于制动助力器真空，进气歧管真空可以支配制动助力器排空。这样，为了制动助力器故障诊断的目的，在制动助力器真空室口处的期望的空气质量流量可以作为MANVAC和MEAS_BBVAC的函数Π被计算，其与涉及穿过系统中存在的任何抽真空泵的气流的参数无关。在一个示例中，所述函数可以是Cl以及MANVAC与MEAS_BBVAC之间的差的平方根的乘积(也就是Cl* V (MANVAC-MEAS_BBVAC))，其中Cl是根据各种发动机部件(比如连接进气歧管与制动助力器的管路)的尺寸和/或根据发动机工况确定的常数。然而，将理解，在其他示例中，当MEAS_BBVAC低于MANVAC时，穿过抽真空泵和/或发动机系统的任何其他的真空源的空气质量流量也可以作为计算exp_bbmaf的依据而被使用。在416后，方法400前进至420。
[0063]否则，如果在414答案是否(NO)并且MEAS_BBVAC不低于MANVAC，则方法400前进至418。在418，方法400包括基于排空制动助力器的一个或者更多个抽真空泵的流动特征来计算exp_bbmaf。例如,计算可以依据图5的方法被执行,其基于泵的流动特征(比如图6所示的那些流动特征)。在418后，方法400前进至420。
[0064]在420，方法400包括基于来自其他真空耗用设备的空气质量流量(例如，图2中的从其他真空耗用设备279进入管线298的空气质量流量)调整eXp_bbmaf。来自其他真空耗用设备的空气质量流量可以由空气质量流量传感器(比如图2的传感器283)感测，或者可以由其他手段确定。在一些示例中，控制系统可以控制阀281以便其在制动助力器诊断程序期间关闭，而不是根据来自其他真空耗用设备的空气质量流量调整eXp_bbmaf。相应地，在这样的示例中，空气质量流量传感器283可以被省略。
[0065]在422，方法400包括确定制动助力器的真空室的容积(BB_V0L)。所述确定可以基于储存在存储器内的制动助力器的已知尺寸(例如，周长)以及制动助力器的隔板(例如，图2的隔板275)的位置而得出。在一些示例中，制动助力器的隔板的位置可以由位置传感器(比如，图2的传感器277)感测。在其他示例中，其他的手段可以被用于确定制动助力器隔板的位置。可替代地，BB_V0L可以由其他方法确定。
[0066]在422后，方法400前进至424。在424，方法400包括作为exp_bbmaf和BB_V0L的函数f2计算eXp_bbvaC。所述函数还可以包括比如温度、理想气体常数等的参数。
[0067]图5描绘一种用于确定在制动助力器真空不低于进气歧管真空的条件下，制动助力器真空室口处的期望的空气质量流量(exp_bbmaf)的方法500。在这样的条件下,如图5所示，exp_bbmaf可以基于穿过与制动助力器真空室联接的一个或者更多个抽真空泵的空气质量流量被计算，并且该计算与其他的真空源比如进气歧管无关(例如，由于在MEAS_BBVAC不低于MANVAC的条件下，空气不从制动助力器流到进气歧管)。然而，将理解在其他的实施例中，即使当MEAS_BBVAC不低于MANVAC时，其他潜在的真空源(比如进气歧管)也可以作为计算eXp_bbmaf的因素。穿过每个抽真空泵的空气质量流量可以使用函数表达式被计算，所述函数表达式近似/模拟泵的行为(例如，如图6所示的对于几个示例泵，泵的入口/吸入口处的流速与真空之间的关系)。
[0068]在510，方法500包括计算流入每个具有与制动助力器真空口联接的吸入口的喷射器的吸入口内的空气质量流量(这里被称为e_maf)。将理解，这里所使用的词语“喷射器”指的是喷射器以及其他的按照文丘里效应运行的泵，比如喷射泵、吸气器、文丘里管等。如所示，用于给定喷射器的e_maf可以是MEAS_BBVAC、喷射器的运动入口处的压力(MI_PRES)和在喷射器的运动出口处的压力(MO_PRES)的函数f3。有利地，取决于喷射器在发动机系统内的定位，从预先存在的传感器获得MI_PRES和MO_PRES是可能的。例如，在图2所示出的系统200中，TIP传感器260可以提供喷射器208的MI_PRES，而MAP传感器222可以提供喷射器208的MO_PRES。相似地，CVP传感器256可以提供喷射器268的MI_PRES，而MAP传感器222可以提供喷射器268的MO_PRES。然而，在其他示例中，e_maf可以以另一种方式计算而不背离本公开的范围。排空制动助力器的喷射器的数量可以确定在步骤510处计算多少个e_maf的值。例如，在图2的系统中，四个喷射器与制动助力器真空室联接。相应的，在这个系统中，四个e_maf值被计算,针对每个喷射器计算一个值。
[0069]在510后，方法500前进至512。在512，方法500包括计算进入每个与制动助力器真空室口联接的发动机驱动的真空泵的入口内的空气质量流量(这里称为edpjnaf)。如所示，对于给定发动机驱动真空泵的edp_maf可以是MEAS_BBVAC、泵出口的压力(0_PRES_EDP)和发动机转速(N)的函数f4。0_PRES_EDP可以由布置在泵出口的传感器测量。有利地，泵的出口可以通向大气，并且因此预先存在的BP传感器比如图2的BP传感器266可以提供0_PRES_EDP。例如，图2的真空泵224可以是发动机驱动真空泵。由于没有其他的发动机驱动真空泵被包括在系统200内，所以对于系统200，只有一个edp_maf计算将被执行。可替代地，图2的真空泵224可以是电驱动的真空泵，在这种情况下，将不执行edf_maf计算。
[0070]在512后，方法500前进至514。在514，方法500包括计算进入每个与制动助力器真空室口联接的电驱动真空泵的入口内的空气质量流量(这里称为elp_maf )。如所示，对于给定电驱动真空泵的elp_maf可以是MEAS_BBVAC和泵出口的压力(0_PRES_ELP)的函数f5o 0_PRE S_ELP可以由布置在泵出口的传感器测量。有利地，泵的出口可以通向大气，并且因此预先存在的BP传感器比如图2的BP传感器266可以提供0_PRES_ELP。例如，图2的真空泵224可以是电驱动真空泵。由于没有其他的电驱动真空泵被包括在系统200内，所以对于系统200，只有一个elp_maf计算将被执行。可替代地，图2的真空泵224可以是发动机驱动的真空泵(例如，如上面对于步骤512所讨论的)，在这种情况下，不执行elp_maf计算。
[0071]在514后，方法500前进至516。在516，方法500包括作为e_maf、edp_maf、和elp_maf的所有计算的和来计算exp_bbmaf。例如，参照图2的系统200, exp_bbmaf将作为喷射器216的e_maf、喷射器208的e_maf、喷射器252的e_maf、喷射器268的e_maf以及真空泵224的edp_maf或elp_maf (其取决于真空泵224是发动机驱动的真空泵还是电驱动的真空泵)的和被计算。如上面参照图3所描述的,在步骤516计算的exp_bbmaf的值可以被用作方法300的步骤314处确定exp_bbvac的依据。例如,如上面对于图4所描述的，exp_bbvac可以是exp_bbmaf和制动助力器真空室的容积的函数。
[0072]图6的曲线图600描绘了针对各种示例性真空驱动泵的流速、真空和制动助力器下拉速率之间的关系，所述示例性真空驱动泵包括:下游压力10KPa、15KPa和20KPa处的4mm喷射器、下游压力10KPa、15KPa和20KPa处的1.5mm喷射器、双隔板电驱动泵(大体上以恒定的速度被驱动)和190cc MVP、600rpm转速的发动机驱动的泵。在这个示例中，制动助力器是5升制动助力器，并且制动助力器下拉速率代表在制动助力器的真空室的口处的压力下降(和真空增加)的速率。[0073]如曲线图600所示，喷射器、发动机驱动泵和电驱动泵的流动特征可以在公共的空间被绘制。曲线图600的Y轴线代表在喷射器的吸入口或者在发动机驱动或电驱动泵的入口处的以克每秒为单位的流速，并且曲线图600的X轴线代表在喷射器吸入口或者发动机驱动或电驱动泵的入口处的以低于大气压力KPa为单位的真空。如曲线图600所示，喷射器的吸入口处的流速可以随着喷射器吸入口处的真空的增加而降低，并且发动机驱动或者电驱动泵的入口处的流速也可以随入口处的真空增加而降低。相应地，对于给定泵的在流速与真空之间的关系可以由函数表示(例如，图5所示的函数&、&和f5)。所述函数可以是曲线(比如曲线图600所示的曲线)的线性近似，或者可替代地，所述函数可以是非线性的且可以更加精确地模拟泵的流速/真空关系。
[0074]例如，如上面参照图5讨论的，在每个喷射器处的空气质量流量可以是对于该喷射器的MEAS_BBVAC、MI_PRES和M0_PRES的函数f3，其中M0_PRES代表喷射器下游的压力(例如，在喷射器的运动出口处)。如曲线图600所示，对于给定的1.5mm喷射器，对于不同的下游压力，流速/真空特征是不同的(例如，下游压力IOKPa处的1.5mm喷射器的特征不同于下游压力15KPa处的1.5mm喷射器的特征)。尽管下游压力值10KPa、15KPa和20KPa的特征被示出，不过将理解控制系统可以使用函数表达式确定其他可能的下游压力值的特征，以便可以针对当前感测的下游压力值确定喷射器的行为。虽然对于下游压力值lOKPa、15KPa和20KPa的特征的倾斜度是大体上相同的，不过对于较大的下游压力值，特征的X截距较大，并且对于较小的下游压力值，特征的X截距较小。相应地，在下游压力相对高的条件下的最大喷射器流速和最大喷射器真空可以大于在下游压力相对低的条件下的最大喷射器流速和最大喷射器真空。函数f3可以是参数MEAS_BBVAC、MI_PRES和M0_PRES的非线性函数，或者可替代地，函数f3可以是线性函数，其取决于下游压力值沿着X轴线移位。
[0075]代表真空驱动泵行为的函数可以被储存在控制系统的存储器内。在一些示例中，使用的函数可以是在发动机制造期间储存在存储器内的原始函数，而在其他示例中，函数可以被调试以适应在泵的寿命周期期间的泵行为的改变。例如，泵的行为可以被监测并且当泵的行为改变时(例如，由于部件劣化引起的)，代表泵的流速-真空特性的函数表达式可以被更新或者被校准。以这种方式，自适应性学习可以被使用以提高制动助力器空气质量流量的估计的准确性，这又可以提高系统诊断在诊断故障条件是否存在于制动助力器时的精度。将理解曲线图600所示的真空驱动泵特征本质上是示例性的；将理解不同的泵可以具有不同的特征，其可以被使用而不背离本发明的范围。
[0076]将理解本文公开的构造和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不在限制意义上考虑，因为许多变体是可能的。比如上面的技术可以应用于V_6、1_4、I_6、V_12、对置4以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
[0077]下面的权利要求特别指出了被认为新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可涉及“一个”元件或“第一”元件或其等效物。这种权利要求应理解为包括一个或者更多这样的元件的结合，既不要求也不排除两个或者更多这样的元件。公开的特征、功能、元件和/或性能的其他的组合和子组合可通过修改当前权利要求或者在这个或者相关应用的新的权利要求的提出而被保护。这些权利要求，无论比原来的权利要求的范围更宽，更窄，等同或者不同，也被视为包括在现在公开的主题内。
【权利要求】
1.一种用于车辆制动助力器的方法，该制动助力器即BB，所述方法包括: 当制动暂停时， 基于期望的BB真空指示劣化，当测量的BB真空低于进气歧管真空时所述期望的BB真空基于从所述BB到进气歧管的期望的空气质量流量，并且当测量的BB真空不低于进气歧管真空时所述期望的BB真空基于从所述BB到一个或者多个真空驱动泵的期望的空气质量流量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中期望的BB真空进一步基于BB容积，所述方法进一步包括当测量的BB真空与期望的BB真空之间的差超过阈值时指示劣化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中如果所述泵是喷射器，当测量的BB真空不低于进气歧管真空时从所述BB到每个泵的期望的空气质量流量基于测量的BB真空以及泵的运动入口和出口压力。
4.根据权利要求3所述的方法，其中如果所述泵是发动机驱动泵，当测量的BB真空不低于进气歧管真空时从所述BB到每个泵的期望的空气质量流量基于测量的BB真空、泵出口压力和发动机转速，并且如果所述泵是电驱动泵，当测量的BB真空不低于进气歧管真空时从所述BB到每个泵的期望的空气质量流量基于测量的BB真空和泵出口压力。
5.根据权利要求4所述的方法，所述方法进一步包括，当测量的BB真空不低于进气歧管真空时，作为从所述BB到所述泵的期望的空气质量流量的和来计算期望的BB空气质量流量。
6.根据权利要求5所述的方法，其中作为从所述BB到所述泵的期望的空气质量流量的和来计算期望的BB空气质量流量包括:对从所述BB到与进气压缩器并行布置的喷射器、与进气节气门并行布置的喷射器、布置在发动机曲轴箱出口处的喷射器、布置在燃料蒸汽抽取系统出口处的喷射器、发动机驱动泵和电驱动泵中的一个或多个的期望的空气质量流量进行求和。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述方法在制动使用时不被执行。
8.根据权利要求7所述的方法，其中当测量的BB真空低于进气歧管真空时，期望的BB真空独立于从所述BB到所述泵的期望的空气质量流量。
9.一种用于发动机的系统，所述系统包括: 由进气歧管以及一个或多个真空驱动泵排空的制动助力器，即BB ;和 控制系统，所述控制系统用于: 基于BB容积、测量的BB真空以及从所述BB到进气歧管的期望的空气质量流量或从所述BB到一个或多个真空驱动泵的期望的空气质量流量计算期望的BB真空；和 如果测量的BB真空与期望的BB真空之间的差超过阈值，则指示劣化。
10.根据权利要求9所述的系统，其中所述期望的BB真空的计算在制动期间不被执行。
【文档编号】B60T17/22GK103818373SQ201310571434
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2012年11月16日
【发明者】R·D·普斯夫, R·W·坎宁安 申请人:福特环球技术公司