响应于发动机系统的冷却子系统中感测的动态压力诊断该子系统的制作方法

专利名称：响应于发动机系统的冷却子系统中感测的动态压力诊断该子系统的制作方法
技术领域：
本披露总体上涉及的领域包括内燃机系统，并且更具体地说，是表明发动机冷却 子系统中的冷却剂的条件或量。
背景技术：
内燃机系统典型地装配有一个冷却子系统，该冷却子系统基本上使液体冷却剂在 发动机的冷却剂通道与远离该发动机定位的热交换器之间进行循环。这种冷却剂吸收由发 动机产生的热量并且被带到热交换器，该热交换器将来自冷却剂的热量耗散到空气中。一 个常规的冷却子系统还典型地包括一个或多个泵、过滤器、恒温器、以及其他阀门、以及将 此类装置互联的导管。常规的冷却子系统还经常包括多个静态温度传感器，它们监测静态 的冷却剂温度以便诊断恒温器阀门的失效。发明的示例件实施方案的概述本发明的一个示例性实施方案可以包括一种方法，这种方法包括感测一个发动机 系统的冷却子系统中的动态液体压力、从所感测的动态液体压力中提取出一个参数、并且 评估所提取的参数以便诊断该冷却子系统的状况。本发明的另一个示例性实施方案可以包括一种发动机系统，这种发动机系统包括 一台发动机、一个冷却子系统(联接到该发动机上来冷却该发动机的至少一部分并且包括 一个液体压力传感器来感测该冷却子系统中的动态液体压力)、以及一个控制子系统用于 从所感测的动态液体压力中提取出一个参数并且评估所提取的参数以便诊断该冷却子系 统的一个状况。本发明的另一个示例性实施方案可以包括一种发动机系统，这种发动机系统包括 一个内燃发动机、以及联接到该发动机上的一个发动机换气系统。该换气系统包括联接到 该发动机上的一个进气子系统、联接到该发动机上的一个排气子系统、以及横跨该排气与 进气子系统处于连通并且包括一个HP高温(HT)EGR冷却器的一个高压(HP)排气再循环 (EGR)子系统。这种换气系统还包括一个涡轮增压器，该涡轮增压器是在该进气与排气子系 统之间并且具有在排气子系统中的一个涡轮机以及在进气子系统中的一个压缩机。这种换 气系统进一步包括横跨在涡轮机的下游以及压缩机的上游的排气子系统而处于连通、并且 包括一个LP HT EGR冷却器的一个低压(LP)EGR子系统。这种发动机系统还包括一个冷 却子系统，该冷却子系统联接到该发动机上来冷却该发动机的至少一部分、并且包括多个 液体压力传感器件来感测动态液体压力；以及一个高温(HT)冷却子系统，该HT冷却子系统 与该内燃发动机以及该发动机换气系统处于流体连通并且包括一个HT散热器、一个HT冷 却剂泵、一个恒温器阀门、这些HP和LP HT EGR冷却器、一个HT冷却剂阀门。一个控制子 系统从所感测的动态液体压力中提取出一个参数并且评估所提取的参数以便诊断该冷却子系统的一个状况。本发明的其他示例性实施方案将从以下提供的详细说明中变得清楚。应该理解， 虽然这些详细的说明和具体的实例披露了本发明的多个示例性实施方案，但它们仅旨在用 于说明的目的而并非旨在限定本发明的范围。附图简要说明从以下详细的说明以及这些附图中将会对本发明的示例性实施方案得到更加全 面地理解，在附图中

图1是一种包括发动机以及发动机冷却子系统的发动机系统的一部分的一个示 例性实施方案的示意图；图2是一种包括发动机以及发动机冷却子系统的发动机系统的一部分的另一个 示例性实施方案的示意图；并且图3是一种响应于在冷却子系统中所感测的动态液体压力而诊断发动机系统的 冷却子系统的方法的示例性实施方案的流程图。示例件实施方案的详细说明以下对这种或这些实施方案的说明在本质上仅是示例性的而决非旨在限制本发 明、其应用或用途。在图1和图2中展示了示例性的运行环境并且可以将其用于实施响应于在发动机 系统的冷却子系统中所感测的动态液体压力来诊断该子系统的一种目前所披露的方法。这 种方法可以使用任何适合的系统来实现，并且更确切地说，该方法可以与一种发动机系统 (如图1或图2的系统10或210)相结合来实现。以下系统说明简单地提供了两种示例性 发动机系统的简短概述，但是在此未示出的其他系统和部件同样可以支持本披露的方法。总体上讲，并且参见图1，系统10可以包括一台内燃发动机12，该内燃发动机可 以使燃料与进气的混合物燃烧以转换成机械性旋转能量和排气；一个发动机换气系统14， 该发动机换气系统可以将进气传送至发动机12并且将排气从发动机12运走。系统10还 可以包括一个燃料子系统(未示出)，用于将任何适合的液态和/或气态燃料提供给发动 机12以便在其中与进气一起燃烧；一个冷却子系统16，用于对发动机12和/或换气系统 14进行冷却；以及一个控制子系统18，用来控制发动机系统10的至少一部分的运行。内燃发动机12可以是任何适合的发动机类型，如像汽油发动机那样的一种火花 点火式发动机，像柴油发动机那样的一种自动点火或压缩点火式发动机、或类似发动机。发 动机12可以包括在其中带有多个汽缸和活塞(未分开地示出)的一个气缸体20，它与一 个汽缸盖22 —起可以限定多个燃烧室用于燃料与进气的混合物的内部燃烧。发动机12可 以包括任何数量的汽缸，并且可以具有任何尺寸并且可以根据任何适合的速度和负载来运 行。发动机换气系统14可以包括一个进气子系统M，它可以压缩并冷却进气并且将 它们传送给发动机12 ；以及一个排气子系统沈，它可以从排气中提取能量并将它们从发动 机12运走。发动机换气系统14还可以包括横跨排气和进气子系统MJ6处于连通的一个 排气再循环(EGR)子系统观，用来将排气再循环以便与新鲜空气混合从而减小来自发动机 系统10的排放以及泵送损失。发动机换气系统14可以进一步包括位于进气与排气子系统MJ6之间的一台任何类型的涡轮增压器30，用来压缩输入空气并由此改进燃烧由此增加发动机的功率输出。 如在此使用的，短语进气可以包括新鲜空气、压缩空气、和/或被再循环的排气。涡轮增压 子系统30可以是一个如所示出的单级系统、或者可以是一个多级或顺序的涡轮增压子系 统。涡轮增压子系统30可以包括在排气子系统沈中的一个涡轮机32以及在进气子系统 24中的一个压缩机34，该压缩机被机械地联接到涡轮机32上并且由它来驱动。在另一个 实施方案中，压缩机34可以是以任何适合方式进行驱动的任何适合的机械或机电的压缩 机并且不需要是由涡轮机32来驱动。换言之，可以使用一个独立的压缩机来压缩输入空气 并且由此改进燃烧从而增大发动机功率输出。除了包括适合的导管与连接件之外，进气子系统M还可以包括一个进气端36， 它可以具有一个空气过滤器38用来过滤进入空气；以及在进气端36的下游的一个涡轮增 压器压缩机34用来压缩输入空气。进气子系统M还可以包括在涡轮增压器压缩机34的 下游用来冷却被压缩空气的一个增压空气冷却器40、以及在增压空气冷却器40的下游用 来节流至发动机12的被冷却空气的流动的一个进气节流阀42。进气子系统M还可以包括 位于节流阀42的下游并且位于发动机12的上游的一个进气歧管44，以便接收被节流的空 气并且将其分配给这些发动机燃烧室。进气子系统M还可以包括任何种类的任何其他适 合的装置。除了包括适合的导管与连接件之外，排气子系统沈还可以包括一个排气歧管46， 用来收集来自发动机12的这些燃烧室中的排气并且在下游将它们运送到排气子系统沈的 其余部分。排气子系统26还可以包括与排气歧管46在下游连通的一个涡轮增压器涡轮机 32。排气子系统沈还可以包括任何数量的适合的排放装置48，这些排放装置是在排气歧管 46下游的任何地方。EGR子系统观可以使来自排气子系统沈的排气的多个部分再循环到进气子系统 24以便在发动机12中燃烧，并且它可以是一个如所示出的单通道EGR子系统、或者可以是 一个混合的或双通道的EGR子系统。如图所示，EGR子系统观可以包括一个高压(HP)EGR 通道，这个HP EGR通道除了被连接到涡轮增压器压缩机34下游的进气子系统M上之外， 还被连接到涡轮增压器涡轮机32上游的排气子系统沈上。除了包括适合的导管和连接件 之外，EGR子系统观还可以包括一个EGR冷却器50以及一个EGR阀门52，它可以位于EGR 冷却器50的上游或下游以便将EGR流动分配在排气与进气子系统沈、对之间。冷却子系统16可以包括任何数量的任何适合的装置，它们可以通过任何适当的 导管连接，这些导管可以包括软管、管道、管件、通道、或类似物。可以使用一个加热器芯M 从离开发动机12 (如汽缸盖22)的热冷却剂中吸收热量，并且将该热量耗散到例如带有发 动机12的汽车的乘客室(未示出)中。同样，可以使用任何适合的热交换装置如带有或不 带有风扇58的一个散热器56来将冷却剂的热量与另一种媒介如空气进行交换。进一步地， 可以使用一台泵60从发动机12的一部分(如汽缸盖22)中抽出冷却剂并且将它传送回到 发动机12的另一个部分(如汽缸体20)。泵60可以是机械式驱动的，例如通过如图所示一 个发动机曲轴以及皮带，或者该泵可以是以任何适合的方式动力操纵的电动泵。此外，可以 使用一个恒温器阀门62来调节冷却剂穿过冷却子系统16的流动。此外，EGR冷却器50可 以被用来从热排气中吸收热量，并且将该热量耗散到从发动机12 (例如从汽缸盖22)接收 的并且被传送给发动机12的另一个部分(如汽缸体20)的发动机冷却剂中。
冷却子系统16还包括一个或多个器件64以便在冷却子系统16的一个或多个位 置感测液体压力。例如，这些传感器件64可以包括与冷却剂处于流体连通的一个或多个液 体压力传感器、和/或与冷却剂处于流体连通的或者在导管或其他部件或装置上的任何适 合位置处所携带的水听器。传感器件64可以感测液体压力的实际物理参数，由此可以由器 件64、或者通过如在控制子系统18中的下游的信号处理装置来引出或另外提取出其他关 于压力的参数以及数值。如在此使用的，术语液体压力包括实际流体压力和/或与实际流体压力对应的声 压。与简单地提供一种不连续的或瞬时的压力输出信号的静态液体压力传感器不同，动态 液体压力传感器在一个时间段上测量液体压力波并且提供对应的动态输出信号。进一步如 在此使用的，作为举例，术语动态压力测量可以包括从IOHz至高达例如IOkHz的所获取的 (例如)压力测量值，用来测量泵的空穴作用。可以使用任何适合的液体压力传感器，例如，压电传感器，如水听器或类似物。水 听器可以测量声压以及声压在空间和时间上的变化。一个水听器可以包括一个声电换能 器，它可以将作用在水听器上的交变声压转化为成比例的交流电压。一种类型的水听器包 括一个针式水听器，它可以装配有一个胶粘在针尖上的压电陶瓷或压电箔片构成的换能器 元件。另一种类型的水听器包括一个膜式水听器，这种膜型水听器可以包括在一个框架上 携带的一个压电箔片。控制子系统18可以包括例如一个车辆控制器、发动机系统控制器、冷却系统控制 器、和/或这个或这些传感器件64。控制子系统18可以包括任何适合的硬件、软件、和/或 固件以执行以下在此披露的这些方法中的至少某些部分。例如，控制子系统18可以包括不 同的发动机系统致动器和传感器(未示出)。这些发动机系统传感器未在这些附图中单独 地示出但可以包括用于监测发动机系统参数的任何适合的装置。控制子系统18可以进一步包括与这些致动器和传感器处于联通的、用于接收和 处理传感器输入并且发送致动器输出信号的一个或多个控制器19。这个或这些控制器19 可以包括一个或多个适合的处理器19a、存储器19b、以及将这个或这些控制器19连接到一 个或多个其他器件上的一个或多个接口 19c。这个或这些处理器19a可以执行多个指令，它 们为系统10提供至少一些功能性。如在此使用的，术语指令可以包括(例如)控制逻辑、计 算机软件和/或固件、可编程的指令、或其他适合的指令。例如，该处理器可以包括一个或 多个微处理器、微控制器、应用型专用集成电路、和/或任何其他适合类型的处理器件。同 样，存储器1%可以被配置来为系统10所接收的或载入其中的数据、和/或为处理器可执 行的指令提供存储。例如，这些数据和/或指令可以被存储为查询表、公式、算法、映射、模 型、和/或任何其他适合的格式。这种存储器可以包括例如RAM、ROM、EPROMjn /或任何其他 适合类型的存储器件。最后，这些接口 19c可以包括例如模拟/数字或数字/模拟转换器、 信号调节器、放大器、滤波器、其他电子装置或软件模块、和/或任何其他适合的接口。这些 接口可以符合例如RS-232、并联的小的计算机系统接口、通用串行总线、CAN、MOST、LIN、拐 射线、和/或任何其他适合的一项或多项协议。这些接口可以包括电路、软件、固件、或任何 其他装置来辅助或使控制器19能够与其他装置连通。图2展示了一种发动机系统210的另一个示例性实施方案。本实施方案在许多方 面与图1的实施方案相似，并且贯穿这些附图的几个视图这些实施方案之间同样的数字总体上指代同样或者相应的要素。另外，这些实施方案的说明通过引用结合到彼此中并且其 共同的主题总体上不会在这里重复。发动机系统210可以包括一个内燃发动机212、一个发动机换气系统214、一个高 温(HT)冷却子系统216a、一个低温(LT)冷却子系统216b、以及一个控制子系统218。如在 此使用的，高温和低温是相对性术语并且可以包括本领域普通技术人员已知的用于冷却子 系统的任何适合的温度范围。发动机换气系统214可以包括一个进气子系统224以及一个排气子系统226。发 动机换气系统214还可以包括一个横跨排气和进气子系统224、2沈处于连通的一个第一或 高压(HP)排气再循环(EGR)子系统228。发动机换气系统214可以进一步包括一台任何类 型的涡轮增压器230，该涡轮增压器位于进气和排气子系统224、2沈之间并且包括在排气 子系统226中的一个涡轮机232以及在进气子系统224中的一个压缩机234。发动机换气 系统214另外可以包括横跨涡轮机232的下游以及压缩机234的上游的排气子系统处于连 通的一个第二或低压(LP)EGR子系统229。进气子系统2 可以包括一个进气端236、涡轮增压器压缩机234、在压缩机234 下游的一个增压空气冷却器(CAC) M0、一个进气节流阀对2、以及一个进气歧管M4。排气 子系统2 可以包括一个排气歧管M6、涡轮增压器涡轮机232、以及一个排放装置M8。HP EGR子系统2 可以包括一个第一或HT EGR冷却器250a、一个第二或LT EGR冷却器250b、 以及一个EGR阀门252。类似地，LP EGR子系统2 可以包括一个第一或HT EGR冷却器 251a、一个第二或LT EGR冷却器251b、以及一个EGR阀门253。在一个实施方案中，LT冷 却子系统216b可以使用间接的增压空气冷却，例如，其中CAC 240可以包括一种冷却剂至 气体类型的CAC。HT冷却子系统216a可以包括带有或不带有风扇258的一个256a散热器、一个 第一或HT冷却剂泵260a、一个恒温器阀门洸2、第一和第二 HTEGR冷却器250a、25la、以及 一个第一或HT冷却剂阀门^3a。LT冷却子系统216b可以包括带有或不带有风扇258的 一个25 散热器、一个第二或LT冷却剂泵^0b、该第一和第二 LT EGR冷却器250b、251b、 以及一个第二或LT冷却剂阀门沈北。HT和LT冷却子系统216a、216b还包括一个或多个器件以便在冷却子 系统216a、216b的一个或多个位置处感测液体压力。在使用多个传感器件时，它们可以在 不同的位置处感测液体压力以输出多个信号，可以对这些信号进行评估来确定这些位置之 间的冷却剂压力差。这些传感器件可以是控制子系统218的一部分和/或者连 接到其上(互相连接未示出)。在一个第一实例中并且参见HT冷却子系统216a，可以将一个第一传感器件 放置于HT冷却剂泵^Oa的下游并且在发动机212上游的任何适合的位置。在本实例的一 个更具体的例子中，可以将器件26 放置为正好在该泵与该恒温器阀门之间的接点的上 游、下游或者接点处并且包括向HTEGR冷却器250a、251a供应冷却剂的一条支路。如在此 使用的，术语正好在上游或正好在下游包括对某个装置或部件如此接近处以便足以监测和 /或诊断该装置或部件。在本实例中，装置沈如可以被用于监测并诊断泵260a、恒温器沈2 的运行、和/或到HT EGR冷却器250a、25Ia的冷却剂流动。在一个第二实例中，可以将一个第二传感器件沈仙放置于在发动机212的下游并且在HT散热器256a的上游的任何适合位置中。在本实例的一个更具体的例子中，可以将 器件沈仙放置为正好在HT冷却剂阀门的上游、下游或者接点处，用于监测并诊断HT 冷却剂阀门263a的运行。在一个第三实例中，可以将一个第三传感器件沈如放置于在发动机212的下游并 且在HT泵^Oa的上游的任何适合位置中。在本实例的一个更具体的例子中，可以将器件 沈如放置在并行地横跨HT散热器256a的一条旁通支路中用于监测并诊断穿过该旁通支路 的冷却剂流动。在一个第四实例中，可以将一个第四传感器件沈4(1放置于在发动机212的下游并 且在HT泵^Oa的上游的任何适合位置中。在本实例的一个更具体的例子中，可以将器件 264d放置为正好在HT泵^Oa的上游用于监测并诊断泵^Oa的运行。在一个第五实例中，可以将一个第五传感器件沈如放置于在HT EGR冷却器250a 的下游并且在HT泵^Oa的上游的任何适合位置中。在本实例的一个更具体的例子中，可 以将器件26 放置为正好在HP与LP HP冷却剂支路的一个接点的上游、下游或者接点处， 用于检测并诊断HT EGR冷却器250a、251a的下游的冷却剂流动。类似地，在一个第六实例中并且参见LT冷却子系统216b，可以将一个第六传感器 件放置于在LT EGR冷却器250b的下游并且在LT散热器25 的上游的任何适合的 位置。在本实例的一个更具体的例子中，可以将器件放置为正好在HP与LP HP冷却 剂支路的一个接点的上游、下游或者接点处，用于检测并诊断LT EGR冷却器250b、251b的 下游的冷却剂流动。在一个第七实例中，可以将一个第七传感器件放置于在LT散热器25 的下 游并且在1^泵沈此的上游的任何适合位置中。在本实例的一个更具体的例子中，可以将 器件264g放置为正好在LT泵^Ob的上游用于监测并诊断泵^Ob的运行。在一个第八实例中，可以将一个第八传感器件放置于在LT泵^Ob的下游 并且在CAC 240的上游的任何适合位置中。在本实例的一个更具体的例子中，可以将器件 264h放置为正好在LT泵^Ob的下游用于监测并诊断泵^Ob的运行。在一个第九实例中，可以将一个第九传感器件放置于在CAC 240与LP HT EGR冷却器251b两者的下游并且在LT散热器256b的上游的任何适合位置中。在本实例的 一个更具体的例子中，可以将器件264i放置为正好在LT冷却剂阀门沈北的上游、下游或 者接点处，用于监测并诊断HT冷却剂阀门沈北的运行。本发明的一个实施方案可以包括响应于在冷却子系统中所感测的动态液体压力 而诊断引擎系统的该冷却子系统的一种示例性方法。例如，该方法可以至少部分地在以上 说明的示例性发动机系统10、210之一或两者的运行环境中作为一个或多个可使用的计算 机程序而进行。本领域普通技术人员还将认识到根据本发明的任何数量的实施方案的一种 方法可以在其他运行环境中使用其他发动机系统来实施。现在参见图3，以流程图的形式展 示了一种示例性方法300。随着对方法300展开说明，将参见图1或图2的发动机系统10、 210。如步骤310所示，方法300可以用任何适合的方式来开始。例如，方法300可以在 图1的发动机系统10的发动机12启动时开始。在步骤320，可以监测一个或多个发动机系统参数，并且可以将它们用作输入而在诊断一个冷却子系统时对其进行处理。例如，可以由一个或多个轴位置传感器或速度传感 器来感测发动机速度，或者可以由一个或多个温度或恒温器传感器来感测冷却剂温度。可以使用其他传感器以及相关参数，例如与发动机燃烧室连通的压力传感器可以 测量发动机汽缸压力、进气和排气岐管压力传感器可以测量流入以及流出这些燃烧室的气 体的压力、一个输入空气质量流动传感器可以测量进气系统中的进入空气流、和/或一个 进气岐管质量流动传感器可以测量进入发动机的气体的流动。还有其他的传感器以及相关 参数可以包括用来测量流向发动机的进气温度的多个温度传感器、适当地联接到该涡轮 增压器上用来测量其旋转速度的一个速度传感器、一个节流阀位置传感器、一个可变涡轮 几何形状(VTG)位置传感器、一个尾管温度传感器、放置在一个或多个排放装置的上游以 及下游的多个温度或压力传感器、和/或放置在排气和/或进气子系统中的多个氧气(O2) 传感器、用来测量任何阀门的位置的多个位置传感器。除了在此讨论的这些传感器之外，本披露的系统和方法还可以包括任何其他适合 的传感器及其相关参数。例如，这些传感器还可以包括多个加速度传感器、车辆速度传感 器、动力传动系速度传感器、过滤器传感器、其他流动传感器、振动传感器、撞击传感器、进 气与排气压力传感器、和/或类似的传感器。换言之，可以使用任何传感器来感测任何适合 的物理参数，包括电气、机械、以及化学参数。在此使用时，术语传感器可以包括用来感测任 何发动机系统参数和/或这类参数的不同组合的任何适合的硬件和/或软件。在步骤330，可以感测一个发动机系统的冷却子系统的液体压力。例如，使用任何 适合的传感设备可以感测动态液体压力，包括放置在冷却子系统16的任何适合的一个或 多个位置中的这个或这些传感装置64、264a-i。这个或这些传感装置64、264a_i可以感测 冷却子系统16、216a，b的部件或装置中的冷却剂压力。压力读数可以从这个或这些传感装 置经预处理或不经预处理而传送给控制子系统18、218。在步骤340，可以从所感测的动态液体压力中提取出至少一个参数。如在此使用 的，关于动态液体压力的参数可以包括例如加速度、时间段、幅值、频率、波长、强度、速度、 方向和/或任何其他的类似参数。这个或这些参数可以通过任何适合的装置以任何适合的 方式提取出。例如，这些传感器件64、264a-i可以包括多个独立的传感器，它们仅向控制子 系统18、218提供液体压力信号。或者，这些传感器件64、264a-i可以包括带有内建预处理 电子装置的多个传感器(它们将预处理过的信号提供给控制子系统18、218)，和/或带有内 建处理电子装置的多个传感器(它们可以进行本披露的方法的多个部分并且可以将适合 的警告信号输出给其他的车辆系统)。可以使用用于调节或处理传感器读数并且提供此类调节或预处理过的输出用于 进一步处理的几种熟知技术中的任何一种。例如，可以将压力信号过滤、放大、调节或类似 处理。可以使用任何适合的预处理软件和/或装置来减小信号大小并提取信号内容，并且 处理可以包括快速傅里叶变换(FFT)、小波分析、主要成分的分析或类似处理。动态压力读 数可以是数字的或模拟的并且可以包括在某一时段上以某一频率取样的不连续的压力读 数。例如，可以在1秒时间段上以IkHz的速率对动态压力读数取样，从而给出1，000个不 连续的压力测量。在步骤350，可以对冷却子系统的至少一个状况进行诊断从而提供一种冷却子系 统诊断。这种诊断可以通过任何适合的分析技术来进行。例如，控制子系统18、218可以通过接受从所感测的压力信号中提取的参数值、根据此类参数值而执行指令、并且发射适合 的输出信号如控制信号、警告信号或类似物来诊断一个状况。可以由适合的发动机系统试 验或校准来开发经验模型并且经验模型可以包括使用变量(如查询表、映射、公式、算法和 /或类似物)来再现某物的任何构造，这些变量可以用所提取的参数用或不用其他发动机 系统参数值而进行处理从而产生一种诊断。当然，模型可以是专用于应用的并且具体用于 任何给定的发动机系统的准确的设计和性能规格。在另一个实例中，可以使用人工智能或神经网络来评估来自预处理过的数据的结 果。神经网络可以被用来检测这些网络先前已对其进行训练的系统的状态。神经网络可以 经过训练从而由所感测的动态液体压力信号中引出一个或多个压力相关的参数。更确切地 说，这种网络可以进行训练从而对给定的输入产生给定的输出、并且可以包括基于经验对 某一输入进行适应性加权。这种网络可以基于在一个测力计或类似物上对一个被测量的车 辆中的发动机进行的实验的发动机系统校准而进行训练。在神经网络经过训练之后，可以 将它实施在控制子系统18、218中以便处理从这些传感装置64、264a-i以及其他输入装置 中接收的输入并且产生一些希望的输出信号例如用来控制系统装置或用来发出警告或警 报。步骤351至359提供了步骤350的几个特定实例，它们可以独立地或者彼此以任
意组合来使用。在步骤351，可以评估与一个冷却子系统中的一个器件的失效相关的一个或多个 参数来诊断或预测该冷却子系统中的实际失效。例如，这个或这些传感器件64、264a-i可 以位于冷却子系统16、216a，b中的任何可能易于失效的装置处或足够接近它从而可靠地 检测由装置的失效所产生的某些信号或参数。例如，这个或这些传感装置64、264a-i可以 位于泵60与沈0、恒温器阀门62与沈2、或任何其他装置附近。作为一个例子，可以评估压 力信号的频域来确定泵60、260是否已经以某种方式失效。这个步骤可以允许早期检测装 置失效，例如，在冷却剂温度显著升高之前并且在常规的温度传感器通过温度读数显著增 大的方式指示一种问题之前。在步骤352，可以评估与一个冷却子系统中的一个泵的速度相关的一个或多个参 数来诊断或估计实际的泵速度。例如，这个或这些传感器件64、264a-i可以包括一个或多 个压力传感器，这个或多个压力传感器位于泵60、260处或足够邻近它从而可靠地检测由 泵60、260产生的液体压力信号。在一个具体实例中，可以使这些压力信号的频域与泵速度 相互关联，如在测试以及计算系统10、210的过程中。这个步骤可以允许早期检测泵速度的 变化，例如，在冷却剂温度显著升高之前并且在常规的温度传感器通过温度读数显著增大 的方式指示一种问题之前。在步骤353，可以监测与体积流动相关的一个或多个参数来诊断或评定穿过一个 冷却子系统的一个或多个部分的实际体积流动。例如，这个或这些传感器件64、264a-i可 以包括一个液体压力传感器，它被放置在冷却子系统16、216a，b的一个或多个位置中，在 这里希望它来测量冷却剂体积流动，例如在一个限制处或其附近用来检测湍流“噪声”。在 一个具体实例中，可以用一种模型处理与某些流动参数对应的某些噪声或者将其训练成一 个神经网络，并且此后可以检测噪声来估计体积流动。因为穿过冷却子系统16、216a，b的 体积流动趋向于展现出可重复的噪声特征，所以可以可靠地估计体积流动。
在步骤354，可以评估与一个冷却子系统中的体积流动分流相关的一个或多个参 数来诊断或评定体积流动分流是否正在如预期地进行。例如，可以将两个或多个液体压力 传感器放置在冷却子系统16、216a，b的一个或多个体积流动分流位置附近，在这里希望评 定冷却剂体积流动分流的不存在或存在、或其质量。例如，图2的传感器件^^、264eJ64f 可以被用在它们的对应的支路流动分流附近。这个步骤与步骤353中描述的类似。因为冷 却子系统16、216a，b中的正常体积流动分流趋向于展现出可重复的噪声特征，所以能够可 靠地评定体积流动分流。在步骤355，可以评估与冷却剂温度相关的一个或多个参数(例如冷却剂波速)来 诊断或估计一个冷却子系统中的实际的冷却剂温度。例如，这个或这些传感器件64、264a-i 可以包括一个或多个水听器和/或液体压力传感器，位于冷却子系统16、216a，b的任何位 置中，在这里希望来估计冷却剂温度。在一个具体实例中，这个或这些装置64、264a-i可 以位于一个侧面支管或亥姆霍兹共振器中，其中这种管或共振器的本征频率随着声音速度 的变化而变，这可以针对该子系统中的温度变化来标定。因此，这个或这些传感装置64、 ^Ha-i可以补充或代替多个冷却子系统中的多个常规冷却剂温度传感器。在步骤356，可以监测与一个冷却子系统的泄漏相关的一个或多个参数来诊断或 预测该冷却子系统中的实际泄漏。例如，这个或这些传感器件64、264a-i可以包括多个液 体压力传感器，这些液体压力传感器位于冷却子系统16、216a，b中的任何可能易于泄漏的 位置处或足够邻近它从而可靠地检测由实际泄漏所产生的声信号。在一个具体实例中，可 以将多个压电传感器安装到子系统导管上或波导管上的部件上用来将声波转换成电子装 置的电压信号，可以将这些信号进行放大、过滤并处理从而确定从流体泄漏位点(如通过 一个加压的冷却子系统中的孔口、裂纹、和/或腐蚀)发射出的能量含量。这个步骤可以允 许早期检测泄漏，例如，在冷却剂温度显著升高之前并且在常规的温度传感器通过温度读 数显著增大的方式指示一种问题之前。在步骤357，可以监测与一个冷却子系统中的冷却剂局部沸腾相关的一个或多个 参数用来诊断或预测该冷却子系统中的实际的沸腾。例如，这个或这些传感器件64、264a-i 可以包括一个或多个液体压力传感器，它们位于冷却子系统16、216a，b中的可能易于局部 沸腾的位置处或足够邻近它从而可靠地检测由实际沸腾所产生的压力信号。在一个具体实 例中，冷却剂泡沫的聚集和瓦解造成了可以被这个或这些装置64、264a-i感测并且被控制 子系统18、218识别的某些声学足迹。这个步骤可以允许早期检测局部沸腾，例如，在冷却 剂温度显著升高之前并且在常规的温度传感器通过温度读数显著增大的方式指示一种问 题之前。在步骤358，可以监测与冷却子系统的一个可变受控的值相关的一个或多个参数 用来诊断或评定该阀门的位置(打开或关闭百分比)或类似事项。例如，这个或这些传感 器件64、264a-i可以包括位于一个阀门(如图2的阀门^3a、263b)附近的一个或多个液 体压力传感器。这个步骤可以是与步骤353相似的，其中可以分析体积流动来评定一个阀 门是否已经打开，仅仅作为一个例子。在步骤359，可以监测与一个冷却子系统中的空穴作用相关的一个或多个参数来 诊断或预测该冷却子系统中的实际空穴作用。例如，这个或这些传感器件64、264a-i可以 包括一个或多个液体压力传感器，这个或这些液体压力传感器位于冷却子系统16、216a，b中的可能易于有空穴作用的位置处或足够邻近它从而可靠地检测由实际的空穴作用所产 生的压力信号。这个步骤可以允许早期检测空穴作用，例如，在发生损害并且冷却剂温度显 著升高之前并且在常规的温度传感器通过温度读数显著增大的方式指示出一种问题之前。在步骤360，方法300可以用任何适合的方式结束。例如，方法300能以图1或图 2的发动机系统10、210的发动机12、212关闭而结束。方法300可以用作对于一个冷却子系统或任何其他子系统或一个发动机系统的 一部分的任何适合的控制的输入。在一个实例中，方法300可以用来产生用于可变泵速度 的闭路控制的一个输入参数。在另一个实例中，该方法可以用来控制冷却剂穿过一个可控 制的或活跃恒温器的流动。当然，可变泵速度或恒温器的穿过流动的控制也可以涉及其他 参数，如发动机速度、荷载、车速、进气岐管温度、和/或任何其他适合的参数。方法300或其任何部分可以作为一个产品的一部分来执行，如图1或图2的系统 10,210或子系统16、216a，b，和/或作为计算机程序的一部分来执行，该计算机程序可以 由控制子系统18、218存储和/或执行。该计算机程序能够以多种形式(启用和无作用) 存在。例如，该计算机程序可以作为一个或多个软件程序而存在(包括处于源代码、目标代 码、可执行代码或其他格式中的程序指令)；作为一个或多个固件程序而存在；或者作为硬 件描述语言(HDL)文件而存在。以上任何形式可以体现在一个计算机可用介质上，该介质 包括处于压缩的或未压缩形式的多个存储装置和信号。示例性计算机可用存储装置包括 常规的计算机系统RAM(随机存取存储器)、R0M(只读存储器)、EPROM(可擦可编程ROM)、 EEPROM (可电擦除可编程ROM)、以及磁盘或光盘或带。本披露的方法的至少某些部分可以由一个或多个计算机程序与作为查询表、公 式、算法、映射、模型、或类似数据存储在该存储器中不同的发动机系统数据或指令来启动。 在任何情况下，控制子系统18、218可以通过从这些传感器接收输入信号、根据传感器输入 信号执行指令或算法并且将适合的输出信号发送给这些不同的致动器来控制发动机系统 参数。本发明的实施方案的以上说明在本质上仅仅是示例性的并且，因此，其多种变体 不得被认为是脱离了本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种方法，包括感测一个发动机系统的一个冷却子系统中的动态液体压力； 从所感测的动态液体压力中提取一个参数；并且 评估所提取的参数来诊断该冷却子系统的一种状况。
2.如权利要求1所述的方法，其中所提取的参数是至少一个加速度、时间段、幅值、频 率、波长、强度、速度、或方向。
3.如权利要求1所述的方法，其中该至少一个状况包括以下的至少一项装置故障、装 置失效、装置位置、冷却剂泄漏、冷却剂沸腾、冷却剂体积流动、冷却剂体积流动分流、冷却 剂压力差、或冷却剂温度。
4.如权利要求1所述的方法，进一步包括监测一个或多个其他的发动机系统参数并且使用这些其他的发动机系统参数作为用 于该冷却子系统的诊断的输入。
5.一种计算机可读的媒介，包括通过一个计算机控制的发动机系统可执行的指令，来 致使该发动机系统实施根据权利要求1所述的方法。
6.一种发动机系统，包括 一台发动机；一个冷却子系统，该冷却子系统被联接到该发动机上来冷却该发动机的至少一部分并 且包括一个液体压力传感器来感测在该冷却子系统中的动态液体压力；以及一个控制子系统，该控制子系统用于从所感测的动态液体压力中提取出一个参数并且 评估所提取的参数以诊断该冷却子系统的一个状况。
7.如权利要求6所述的发动机系统，其中所提取的参数是至少一个加速度、时间段、幅 值、频率、波长、强度、速度、或方向。
8.如权利要求6所述的发动机系统，其中该至少一个状况包括以下的至少一项装置 故障、装置失效、装置位置、冷却剂泄漏、冷却剂沸腾、冷却剂体积流动、冷却剂体积流动分 流、冷却剂压力差、或冷却剂温度。
9.如权利要求6所述的发动机系统，其中该冷却子系统进一步包括一台泵，并且该液 体压力传感器被定位在该泵的附近以便评定该泵的至少一个状况。
10.如权利要求9所述的发动机系统，其中该冷却子系统进一步包括一个恒温器阀门， 并且该液体压力传感器同样被定位在该恒温器阀门的附近以便评定该恒温器阀门的至少 一个状况。
11.一种发动机系统，包括 一台内燃发动机；一个发动机换气系统，该换气系统被联接到该发动机上并且包括 一个进气子系统，该进气子系统在该发动机的上游处被联接到其上； 一个排气子系统，该排气子系统在该发动机的下游处被联接到其上； 一个高压(HP)排气再循环(EGR)子系统，该高压排气再循环子系统横跨该排气和进气 子系统处于联通并且包括一个HP高温(HT) EGR冷却器；一个涡轮增压器，该涡轮增压器是在该进气与排气子系统之间并且包括在该排气子系 统中的一个涡轮机以及在该进气子系统中的一个压缩机；以及一个低压(LP) EGR子系统，该LP EGR子系统横跨在该涡轮机的下游以及该压缩机的上 游的该排气子系统处于连通、并且包括一个LP HT EGR冷却器；一个冷却子系统，该冷却子系统被联接到该发动机上来冷却该发动机的至少一部分并 且包括多个液体压力传感装置来感测动态液体压力；以及一个高温(HT)冷却子系统，该HT冷却子系统与该内燃发动机以及该发动机换气系统 处于流体连通并且包括一个HT散热器、一个HT冷却剂泵、一个恒温器阀门、该HP和LP HT EGR冷却器、一个HT冷却剂阀门；以及一个控制子系统，该控制子系统用于从所感测的动态液体压力中提取出一个参数并且 评估所提取的参数用于诊断该冷却子系统的一个状况。
12.如权利要求11所述的发动机系统，其中该多个液体压力传感装置中的一个被定位 在该HT冷却剂泵的下游以及该发动机的上游。
13.如权利要求12所述的发动机系统，其中该传感装置是在该泵与该恒温器阀门之间 的一个接点附近并且包括一个支路，该支路向这些HT EGR冷却器供应冷却剂来诊断该泵或 该恒温器阀门的运行或到这些HT EGR冷却器的冷却剂流动中的至少一项。
14.如权利要求11所述的发动机系统，其中该多个液体压力传感装置中的一个被定位 在该发动机的下游以及该HT散热器的上游。
15.如权利要求14所述的发动机系统，其中该传感装置是在该HT冷却剂阀门的附近以 便监测并诊断该HT冷却剂阀门的运行。
16.如权利要求11所述的发动机系统，其中该多个液体压力传感装置中的一个被定位 在该发动机的下游以及该HT泵的上游。
17.如权利要求16所述的发动机系统，其中该传感装置被定位在并行地横跨该HT散热 器的一个旁通支路中用于监测并诊断穿过该旁通支路的冷却剂流动。
18.如权利要求11所述的发动机系统，其中该多个液体压力传感装置中的一个被定位 在该发动机的下游以及该HT泵的上游。
19.如权利要求18所述的发动机系统，其中该传感装置是在该HT泵的附近以便监测并 诊断该泵的运行。
20.如权利要求11所述的发动机系统，其中该多个液体压力传感装置中的一个被定位 在该HT EGR冷却器的下游以及该HT泵的上游。
21.如权利要求20所述的发动机系统，其中该传感装置是在该HP与LPHT冷却剂支路 之间的一个接点附近以便监测并诊断这些HT EGR冷却器下游的冷却剂的流动。
22.如权利要求11所述的发动机系统，其中该冷却剂子系统进一步包括一个低温(LT) 冷却子系统，该低温冷却子系统是与该内燃发动机以及该发动机换气系统处于流体连通， 并且包括一个LT散热器、一个LT冷却剂泵、一个HP LT EGR冷却器、一个LP LT EGR冷却 器、一个LT冷却剂阀门、以及多个液体压力传感装置。
23.如权利要求22所述的发动机系统，其中该多个液体压力传感装置中的一个被定位 在该LT EGR冷却器的下游以及该LT散热器的上游。
24.如权利要求23所述的发动机系统，其中该传感装置是在HP与LPLT冷却剂支路之 间的一个接点附近以便监测并诊断这些LT EGR冷却器下游的冷却剂的流动。
25.如权利要求22所述的发动机系统，其中该多个液体压力传感装置中的一个被定位 在该LT散热器的下游以及该LT泵的上游。
26.如权利要求25所述的发动机系统，其中该传感装置被定位正好在该LT泵的上游以 便监测并诊断该泵的运行。
27.如权利要求22所述的发动机系统，其中该进气子系统包括一个增压空气冷却器 (CAC)，并且该多个液体压力传感装置中的一个被定位在该LT泵的下游以及该CAC的上游。
28.如权利要求27所述的发动机系统，其中该传感装置被定位在正好在该LT泵的下游 以便监测并诊断该泵的运行。
29.如权利要求22所述的发动机系统，其中该进气子系统包括一个增压空气冷却器 (CAC)，并且该多个液体压力传感装置中的一个被定位在该CAC以及该LP HT EGR冷却器两 者的下游并且在该LT散热器的上游。
30.如权利要求四所述的发动机系统，其中该传感装置被定位在该LT冷却剂阀门的附 近以便监测并诊断该LT冷却剂阀门的运行。
全文摘要
一种响应于从发动机系统的冷却子系统中感测的动态液体压力所提取出的一个参数来诊断该冷却子系统的方法，以及使用该方法的多种产品和系统。
文档编号F01P7/16GK102089509SQ200980126860
公开日2011年6月8日 申请日期2009年7月7日 优先权日2008年7月16日
发明者O·韦伯, W·温策尔 申请人:博格华纳公司