发动机开关式水泵故障诊断方法及装置与流程

本发明涉及车辆发动机领域，尤其涉及一种发动机开关式水泵故障诊断方法及装置。

背景技术：

在汽车发动机的缸体内，设置有多条供冷却水循环的水道，与置于汽车前部的散热器(水箱)通过水管相连接，构成一个大的水循环系统。在发动机的上出水口，设置有水泵，用于把发动机缸体水道内的热水泵出，冷水泵入。

现有技术中，可以在发动机内部设置开关式水泵。开关式水泵的工作原理为：通过电磁力连接或断开皮带轮和水泵轴之间的机械连接，从而达到控制水泵转动从而驱动冷却液循环。

开关式水泵在工作过程中，可能会发生机械卡滞故障。然而，目前可能无法及时获知开关式水泵是否发生卡滞故障，可能影响行车安全。

技术实现要素：

本发明实施例解决的问题是如何及时检测开关式水泵是否发生卡滞故障。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种发动机开关式水泵故障诊断方法，包括：

判断所述发动机是否处于暖机运转状态；

当所述发动机处于暖机运转状态时，根据发动机当前工况，计算对应的冷却液理论温度值；

获取冷却液实际温度值；

根据预设时间段内所述冷却液理论温度值的变化率与所述冷却液实际温度值的变化率之间的大小关系及相互之间的差值，判断所述开关式水泵是否 发生卡滞故障。

可选的，所述计算对应的冷却液理论温度值，包括：根据所述发动机的进气量、所述发动机转速、车辆当前车速以及所述开关式水泵控制信号计算对应的冷却液理论温度值。

可选的，所述卡滞故障包括：常闭卡滞故障和常开卡滞故障。

可选的，所述判断所述开关式水泵是否发生卡滞故障，包括：当在预设第一时间段内检测到所述冷却液实际温度值的变化率大于所述冷却液理论温度值的变化率，且二者之差大于第一预设值时，判定所述开关式水泵发生常闭卡滞故障；当在预设第二时段内检测到所述冷却液理论温度值的变化率大于所述冷却液实际温度值的变化率，且二者之差大于第二预设值时，判定所述开关式水泵发生常开卡滞故障；所述第二时间段的时长大于第一时间段的时长，且所述第二时间段包含所述第一时间段。

本发明实施例提供了一种发动机开关式水泵故障诊断装置，包括：

暖机状态判断单元，用于判断所述发动机是否处于暖机运转状态；

计算单元，用于当所述发动机处于暖机运转状态时，根据发动机当前工况，计算对应的冷却液理论温度值；

获取单元，用于获取冷却液实际温度值；

故障判断单元，用于根据预设时间段内所述冷却液理论温度值的变化率与所述冷却液实际温度值的变化率之间的大小关系及相互之间的差值，判断所述开关式水泵是否发生卡滞故障。

可选的，所述计算单元用于：根据所述发动机的进气量、所述发动机转速、车辆当前车速以及所述开关式水泵控制信号计算对应的冷却液理论温度值。

可选的，所述卡滞故障包括：常闭卡滞故障和常开卡滞故障。

可选的，所述故障判断单元用于：当在预设第一时间段内检测到所述冷却液实际温度值的变化率大于所述冷却液理论温度值的变化率，且二者之差大于第一预设值时，判定所述开关式水泵发生常闭卡滞故障；当在预设第二 时间段内检测到所述冷却液理论温度值的变化率大于所述冷却液实际温度值的变化率，且二者之差大于第二预设值时，判定所述开关式水泵发生常开卡滞故障；所述第二时间段的时长大于所述第一时间段的时长，且所述第二时间段包含所述第一时间段。

与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点：

当发动机处于暖机运转状态时，计算得到的冷却液理论温度值，以及测量得到冷却液实际温度值，根据二者之间的大小关系以及二者之差，来判断开关式水泵是否发生卡滞故障，从而使得发动机控制器可以通过电气信号及时地检测开关式水泵是否有卡滞故障发生。

附图说明

图1是现有的开关式水泵工作原理图；

图2是本发明实施例中的一种开关式水泵故障诊断方法的流程图；

图3是本发明实施例中的冷却液温度随发动机运行时间的变化曲线图；

图4是本发明实施例中的另一种开关式水泵故障诊断方法的流程图；

图5是本发明实施例中的一种开关式水泵故障诊断装置的结构示意图。

具体实施方式

参照图1所示的现有的开关式水泵的工作原理图。发动机控制器101与电磁线圈102耦接，控制电磁线圈102通电或断开。当电磁线圈102通电时，电磁力离合器板103向皮带轮104方向(图1中a方向)移动，从而断开与水泵轴105之间的连接，停止冷却液循环。当电磁线圈102断电时，由于弹簧106的弹力作用，电磁力离合器板103向水泵轴105方向(图1中b方向)移动，从而使得电磁力离合器板103与水泵轴105连接并同步转动，驱动冷却液循环。

开关式水泵在工作过程中，可能会发生两种卡滞故障：常开卡滞故障和常闭卡滞故障。当电磁线圈通电后，由于机械故障，皮带轮与水泵轴之间若未断开连接，判定发生常开卡滞故障。当电磁线圈通电后，由于机械故障，皮带轮与水泵轴之间未连接，判定发生常闭卡滞故障。

当发生常开卡滞故障时，冷却液一直处于循环状态，导致无法快速暖机、油耗较高。当发生常闭卡滞故障时，冷却液无法循环，导致发动机热量无法散去，存在烧毁发动机活塞缸的危险。

然而，现有技术中，无法及时获取开关式水泵是否发生卡滞故障，可能影响行车安全。

在本发明实施例中，当发动机处于暖机运转状态时，计算得到的冷却液理论温度值，以及测量得到冷却液实际温度值，根据二者之间的大小关系以及二者之差，来判断开关式水泵是否发生卡滞故障，从而使得发动机控制器可以通过电气信号及时地检测开关式水泵是否有卡滞故障发生。

为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

本发明实施例提供了一种发动机开关式水泵故障诊断方法，参照图2，以下通过具体步骤进行详细说明。

步骤s201，判断所述发动机是否处于暖机运转状态。

在实际应用中，当发动机温度过低时，机油粘度较大，摩擦阻力较大，机油可能无法及时顺畅地流入至所有润滑部位，造成润滑不良。同时，低温时燃油雾化不良，未燃烧的燃油会沿着汽缸壁流入曲轴箱，不仅冲淡了汽缸壁上的机油膜，而且稀释了曲轴箱的机油，使得机油的润滑性能降低，影响发动机寿命。通常情况下，将发动机暖机至冷却液温度在40℃以上再起步，可以有效降低发动机启动磨损，延长发动机的使用寿命。

在本发明实施例中，当发动机处于暖机运转状态时，执行步骤s202；当发动机未处于暖机运转状态时，即发动机暖机状态结束后，结束操作流程。

步骤s202，根据发动机当前工况，计算对应的冷却液理论温度值。

在本发明实施例中，可以根据发动机当前进气量、发动机当前转速、车辆当前车速以及开关式水泵控制信号等，计算发动机当前工况下对应的冷却液理论温度值。可以理解的是，也可以根据发动机的其他状态参数来计算冷却液理论温度值。

步骤s203，获取冷却液实际温度值。

在具体实施中，可以通过预先设置的冷却液温度传感器获取当前时刻冷却液实际温度值。

步骤s204，根据预设时间段内，所述冷却液理论温度值的变化率与所述冷却液实际温度值的变化率之间的大小关系及相互之间的差值，判断所述开关式水泵是否发生卡滞故障。

在具体实施中，当通过步骤s202获取到冷却液理论温度值，以及通过步骤s203获取到冷却液实际温度值后，可以分别获取在预设时间段内冷却液理论温度值的变化率以及冷却液实际温度值的变化率，并对冷却液理论温度值的变化率与冷却液实际温度值的变化率进行比较。根据比较结果以及二者之间的差值，判断开关式水泵是否出现故障，其中，开关式水泵出现的故障类型可以包括常开卡滞故障与常闭卡滞故障。

在本发明实施例中，当在预设第一时间段内，检测到冷却液实际温度值的变化率大于冷却液理论温度值的变化率，且二者之间的差值大于第一预设值时，判定开关式水泵发生常闭卡滞故障。当在预设第二时间段内，检测到冷却液实际温度值的变化率小于冷却液理论温度值的变化率，且二者之间的差值大于第二预设值时，判定开关式水泵发生常开卡滞故障。

在本发明实施例中，第二时间段的时长大于第一时间段的时长，且第二时间段可以包含第一时间段。可以根据实际的应用场景自行设定第二时间段、第一时间段，第二时间段通常小于发动机从暖机开始到结束所需的时间段。在具体实施中，第一时间段的取值范围可以为90s～100s，第二时间段的取值范围可以为15min～20min。

参照图3，给出了本发明实施例中的冷却液温度值随发动机运行时间的变化曲线。

当开关式水泵正常工作时，冷却液温度值随发动机运行时间的变化如曲线301所示，也即曲线301可以理解为冷却液理论温度值的变化曲线；当开关式水泵存在常开卡滞故障时，冷却液温度值随发动机运行时间的变化如曲线302所示；当开关式水泵存在常闭卡滞故障时，冷却液温度值随发动机运 行时间的变化如曲线303所示。时隙点t0为发动机启动时刻，时隙点t2为发动机暖机结束之前的某一时刻，第一时间段为t1～t2，第二时间段为t0～t2。

从图3中可以得知，在t0～t2内，发生常闭卡滞故障时对应的冷却液温度值的变化量最大，因此对应的冷却液温度值的变化率最大；发生常开卡滞故障时对应的冷却液温度值变化量最小，因此对应的冷却液温度值的变化率最小；正常情况下冷却液温度值变换量居中，相应地，冷却液温度值的变化率居中。

在实际应用中，可以选择t0～t2内冷却液实际温度值的变化率与冷却液理论温度值的变化率进行比较，来判断是否发生常闭卡滞故障。然而，从图3中可以得知，在时隙点t2处，曲线301的取值与曲线303的曲线相差很小。换句话说，在t0～t2内，冷却液实际温度值的变化量与冷却液理论温度值的变化量相差并不是很大，因此计算得到的t0～t2内冷却液实际温度值的变化率与冷却液理论温度值的变化率相差并不是很大，二者之差很可能小于第一预设值，导致误报的可能性较高。

因此，在本发明实施例中，选择t1～t2内冷却液实际温度值的变化率与冷却液理论温度值的变化率进行比较，这是因为：t1～t2内，冷却液实际温度值的变化量与冷却液理论温度值的变化量相差较大，也就是说，在t1～t2内，冷却液实际温度值升高的更快，冷却液实际温度值的变化率与冷却液理论温度值的变化率之差大于第一预设值，可以避免误报的发生。

相应地，可以选择t1～t2内冷却液理论温度值的变化率与冷却液实际温度值的变化率进行比较，来判断是否发生常开卡滞故障。然而，从图3中可以得知，在t1～t2内，冷却液理论温度值的变化量与冷却液实际温度值的变化量相差并不是很大，因此计算得到的t1～t2内冷却液理论温度值的变化率与冷却液实际温度值的变化率相差并不是很大，二者之差很可能小于第二预设值，导致误报的可能性较高。

因此，在本发明实施例中，选择t0～t2内冷却液理论温度值的变化率与冷却液实际温度值的变化率进行比较，这是因为：t0～t2内，冷却液理论温度值的变化量与冷却液实际温度值的变化量相差较大，也就是说，在t0～t2内，冷却 液理论温度值升高的更快，冷却液理论温度值的变化率与冷却液实际温度值的变化率之差大于第二预设值，可以避免误报的发生。

图3中，对应于常闭卡滞故障对应的曲线303，在t0～t1内，冷却液温度传感器获取到的冷却液温度值变化量较小，几乎没有发生变化，这是因为：冷却液温度传感器通常安装在距离活塞缸较远的地方，且只能反应附近区域冷却液的温度值。由于开关式水泵发生了常闭卡滞故障，导致冷却液无法循环，活塞缸产生的热量被活塞缸外部的冷却液吸收，由于冷却液热传递较慢，因此在t0～t1内，冷却液温度传感器获取到的冷却液温度值几乎没有发生变化。随着发动机运行时间的增加，在t1～t2内，活塞缸产生的热量传递到冷却液温度传感器附近，使得冷却液传感器获取到的冷却液温度值升高。并且由于常闭卡滞故障，冷却液无法循环，活塞缸产生的热量逐渐累积，因此冷却液的温度值快速的升高。

对应于常开卡滞故障对应的曲线302，在t0～t2内，冷却液温度值上升速度较慢，这是因为：在发生常开卡滞故障时，冷却液一直处于循环流动的状态，活塞缸产生的热量被循环流动的冷冻液循环吸收，因此导致冷却液温度上升较慢。

由此可见，当发动机处于暖机运转状态时，计算得到的冷却液理论温度值，以及测量得到冷却液实际温度值，根据二者之间的大小关系以及二者之差，来判断开关式水泵是否发生卡滞故障，从而使得发动机控制器可以通过电气信号及时地检测开关式水泵是否有卡滞故障发生，提高行车安全性能。

本发明实施例中的另一种发动机开关式水泵故障诊断方法，参照图4，下面结合图2进行详细说明。

步骤s401，判断所述发动机是否处于暖机运转状态。当发动机处于暖机运转状态时，执行步骤s402；否则，结束操作流程。

步骤s402，根据发动机当前工况，计算对应的冷却液理论温度值。

步骤s403，获取冷却液实际温度值。

在本发明实施例中，步骤s401～步骤s403可以参照步骤s201～步骤s203，此处不做赘述。

步骤s404，分别计算t1～t2之间、t0～t2之间的冷却液理论温度值的变化率与冷却液实际温度值的变化率。

步骤s405，判断t1～t2之间冷却液实际温度值的变化率与冷却液理论温度值的变化率之差△1是否大于第一预设值。

在本发明实施例中，当冷却液实际温度值的变化率与冷却液理论温度值的变化率之差△1大于第一预设值时，执行步骤s406；否则，执行步骤s407。

步骤s406，判定开关式水泵发生常闭卡滞故障。

步骤s407，判断t0～t2之间冷却液理论温度值的变化率与冷却液实际温度值的变化率之差△2是否大于第二预设值。

在本发明实施例中，当△2大于第二预设值时，执行步骤s408；当△2小于等于第二预设值时，判定开关式水泵当前无故障发生，结束操作流程。

步骤s408，判定开关式水泵发生常开卡滞故障。

可以理解的是，在本发明实施例中，步骤s405～步骤s406与步骤s407～步骤s408之间的顺序可以进行调换，即：先判定开关式水泵是否出现常开卡滞故障，当判定开关式水泵未出现卡滞故障时，再判断开关式水泵是否出现常闭卡滞故障。

参照图5，给出了本发明实施例中的一种发动机开关式水泵故障诊断装置50，包括：暖机状态判断单元501、计算单元502、获取单元503以及故障判断单元504，其中：

暖机状态判断单元501，用于判断所述发动机是否处于暖机运转状态；

计算单元502，用于当所述发动机处于暖机运转状态时，根据发动机当前工况，计算对应的冷却液理论温度值；

获取单元503，用于获取冷却液实际温度值；

故障判断单元504，用于根据预设时间段内冷却液理论温度值的变化率与冷却液实际温度值的变化率之间的大小关系及相互之间的差值，判断所述开关式水泵是否发生卡滞故障。

在具体实施中，所述计算单元502可以用于：根据所述发动机的进气量、所述发动机转速、车辆当前车速以及所述开关式水泵控制信号计算对应的冷却液理论温度值。

在具体实施中，所述卡滞故障可以包括：常闭卡滞故障和常开卡滞故障。

在具体实施中，所述故障判断单元504可以用于：当在预设第一时间段内检测到所述冷却液实际温度值的变化率大于所述冷却液理论温度值的变化率，且二者之差大于第一预设值时，判定所述开关式水泵发生常闭卡滞故障；当在预设第二时间段内检测到所述冷却液理论温度值的变化率大于所述冷却液实际温度值的变化率，且二者之差大于第二预设值时，判定所述开关式水泵发生常开卡滞故障；所述第二时间段的时长大于第一时间段的时长，且所述第二时间段包含所述第一时间段。

本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：rom、ram、磁盘或光盘等。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，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。