专利名称：内燃机用的故障识别系统和方法
技术领域：
本发明涉及用于识别一内燃机运行中的故障工况的系统和方法。具体地说，本发明涉及这样的系统和方法，即在存在其他故障时，用于识别特别的故障工况。
大部分现代内燃机，特别是那些用于车辆的内燃机大都是电控和电监测的。一个典型的发动机控制模块(ECU)包括一台微处理器，该微处理器可执行一系列的软件指令，执行指令可控制该发动机的各种功能。例如，该ECM可进行燃油计算，点火时间计算等等，该燃油计算可控制提供给该发动机气缸的空气量和液体燃油量。此外，该典型的ECM接受从一组设置在发动机的不同位置处的传感器来的信号。这些传感器根据发动机的运行工况提供各种瞬态信息。该ECM包括对这些信息进行监测并评估从而确定一发动机是否存在故障或者处在故障发生过程中的软件。
一典型的内燃机控制系统10表示于
图1中。该系统包括发动机11，该发动机具有若干连接到发动机曲轴13上的活塞12。该发动机包括一个进气歧管15和一排气歧管16，环境空气流过该进气歧管，在每个燃烧循环期间，每个气缸的燃烧产物流过该排气歧管。一燃油系统17控制提供给各气缸的液体燃油量。一冷却系统18和一润滑系统19用于使该发动机在其整个速度范围内维持工作温度。所有这些零部件都由一个或多个控制模块控制，该控制模块在数据链过程中保持连接。在图示实施例中示出的ECM20就是一个这样的控制模块。
该发动机控制系统10还包括一个传感器数据总线22，该总线包括一束在该ECM20的输入和一组工况传感器23a-23r之间连接的电缆或电线。例如传感器23a是一个环境温度传感器，23b是一个润滑油油位传感器，23c是一个润滑油油温传感器，23d和23e是润滑油油压传感器等等。这些传感器23a-23r的每一个在车辆发动机系统10的几乎每个关键运行点时提供数据。该数据包括该系统的所有液体或气体元件用的温度和压力值，以及由该速度传感器23p提供的发动机速度。
该ECM20还包括若干输出口24，这些输出口允许由该ECM收集的数据从外部读取。例如，这些输出口可包括RS232，J1587或J1939连接链。储存在该ECM20中的数据可被下载，并且可用更高级的诊断软件程度评估。
另外，该ECM20将信号提供给一个故障显示系统25。根据显示的故障的特性，该显示系统可以具有不同的形式。例如大部分车辆包括单独的用于显示低的油压和高的发动机温度的指示器。其他的指示器可包括表示油位和冷却剂液位的模拟表或数字表。在内燃机的一种典型的工业应用或运输应用中，当发动机刚刚启动或在发动机运行期间在用户选定的时间时，可使用一系列的指示灯来表示各种类型的故障。在一种安装设计中，一四个指示灯阵列对应于不同的故障工况按特定的顺序发光。在一种应用中，该故障工况是“闪光”-即各灯按特定的形式相继发光，从而表示通过该ECM20识别的所有当时实际的故障。其他显示包括字符显示或以计算机为基础的监测器。
尽管在现代的发动机/车辆控制系统中具有许多种故障诊断或识别计算法，但大部分都遵循一种特定的规程。一种这样的故障识别系统图示于图2中，该图表示一监测到的参数相对时间的数值。在这种具体应用中，对该监测值来说一无效极限和一有效极限都被定义在特定的量值上。如果监测值落在该无效极限之下，则不会形成故障工况。然而，如果该监测值超过该有效(active)极限一特定的时间段，例如时间T1，则故障状态会朝着形成有效故障发展。一旦该监测值停留于该有效极限之上，则具体的故障就会处于有效。一方面，如果该监测值低于该无效极限一特定的时间段，例如时间T2，则故障状态会变成无效(inactive)。在一种典型的故障识别系统中，该无效极限与该有效极限相互偏置，以便避免该故障状态信号因监测值的正常变化进行循环。另外，为了“假的负”或“假的正”，大部分故障监测计算法都要求监测值处于该特定的极限值之外一预定的时间段。
在许多发动机控制系统中，例如系统10中，根据具体的传感器确定各故障工况的各个级别。图2中的示图表示故障“类型A”，其中有效极限和无效极限对该特定的传感器值来说是固定的。例如，该“A类”故障工况可对应于一冷却剂或润滑剂温度传感器的输出。另一方面，一种“B类”故障工况对应于一传感器，该传感器的输出可作为发动机的其他运行工况的函数进行可接受的变化。一种这样的“B类”故障工况用油压相对发动机转速的曲线表示在图3中。可以肯定地知道发动机油压随发动机运行速度的增加而增加，所以特定的无效极限和有效极限其自身将作为发动机速度的函数而变化。尽管这种“B类”故障工况需要相对与速度相关的极限进行比较，但该ECM诊断计算法基本上是按与“A类”故障相同的方式进行运作。
在这种最简单的形式中，发动机故障诊断只对有限数量的可能故障产生条件进行评估。这些基本故障条件的产生常常几乎不会提供任何有关发动机的这个问题之特性的信息。例如，常规设置在车辆仪表台上的油温灯通常只表示油温已经超过一个可接受的阈值，但不能提供任何有关该油温为什么已经达到产生故障水平之原因的信息。因此，该ECM20已经进化成一种更高级的诊断工具，该诊断工具可接受并处理从各发动机工况传感器23a-23r来的大量数据。除了这种大量的数据输入之外，该ECM故障识别计算法，即将这些传感器值与不同的固定极限值和可变极限值相比，也已经变得更完善了。此外，该典型的ECM20包括使用从一组传感器来的数据进行各种计算的程序。例如，气缸功率计算可由该ECM来进行，从而确定一个具体气缸产生的理论功率。这些功率计算可利用从发动机排气温度和排气压力传感器来的数据，以及进气空气温度和压力值及发动机速度等数据。
由于这种高度的先进性，从而该典型的ECM20可监测并储存大量的发动机故障值。在一种典型的应用中，每个特定的故障工况都给出一个独一无二的识别码。然后该识别码可由一发动机技术员，或由其他ECM程序获得，从而进行各种诊断检验。图4中的表格表示了故障编码与相应之故障的典型排列。为了便于说明，可以看出宽变化范围的故障工况可由一个典型的ECM20评估并显示出，该范围包括从高和低进气歧管压力(故障编码1和2)到预润滑油过滤器传感器失效(编码9)，到左排第4气缸功率(编码1673)，到低的润滑油压力(C2048)。
如可预期的那样，一发动机故障常常导致产生许多故障。在一简单的实施例中，如果传感器数据总线或线束22与该ECM20脱连，则在每个传感器中的错误将由该ECM辨别。在这种情况下，每个传感器实际上可能是正常工作的，但由于该电气配线是脱连的，因此该ECM不会接收到传感器数据。该ECM将激活一用于每个传感器故障信号的故障编码，但这些故障编码还没有必要使发动机技术人员采取适当的解决措施。
如另一个示例所述，故障条件可从用于一具体气缸的进气空气歧管温度传感器及低的发动机功率传感器来的信号产生。故障编码本身不会提供足够的故障信息。然而，公知的是在某些条件下，歧管温度急速上升同时对一具体气缸来说还伴随一较低的压力就是说该气缸的气阀座存在故障。不能特别准确地指出两个激活的故障编码的根源将导致在一发动机技术人员诊断特定的故障时使发动机停机时间增加。
因此需要一个发动机故障诊断和识别系统，该系统可帮助准确地指出在发动机运行系统中存在的实际问题。这种需要扩展为一种故障识别系统，该系统考虑了产生“假负”的问题，从而有助于准确地指出问题的来源，形成故障指示。
这些不合适的要求正是本发明的故障识别系统和方法所致力的目标。在本发明的一方面，对构成一具体发动机故障的基础故障工况的类型作出一判定。换句话说，当一具体发动机错误或故障产生时，一组对应于基础故障工况的故障信息将被产生。本发明对这组故障工况的激活进行识别，并且产生一个代表这种混合故障工况的新信号。这个新信号可更准确地促使发动机技术人员找出问题的真实根源。
因此，本发明的故障识别系统以相应发动机的全部传感器条件为基础读取并记录各故障工况。本发明的系统可确定预定组的故障是否已经被激活。如果在一组内的所有基础故障都激活，则产生一“C类”故障信号，表示发动机存在一更明显的故障。
在本发明的另一方面，基础故障信号的一部分被屏蔽或抑制住不对发动机技术人员显示。在某些情况下，一基础故障信号对最终诊断发动机故障可能提供非常小的帮助。在其他情况下，一基础故障信号的显示可使发动机技术人员降低一点工作效率或使发动机问题的准确诊断降低。因此，即使在提供“C类”故障信号的情况下，本发明也只评估基础故障，并屏蔽一些故障。
本发明期望获得一个故障识别系统，该系统可容易地制造安装在一现存的发动机表盘控制器中。大部分发动机控制器不断地查询整个发动机上的许多工况传感器，并将传感器信号与预定的错误极限进行比较。许多发动机控制器还可将错误的工况登录以便后续下载并评估。本发明期望获得一个用于直接的，机内故障识别的并显示的系统和方法，从而比之前的故障监测系统可提供更有意义的信息。对一个以软件为基础的发动机控制器来说，软件指令的基础流程可不断地执行，其中各传感器被监测，故障工况的激活被轮询，并对预定组的故障工况进行评估。
在本发明的某些实施例的另外特征中，设置了用于消除“假负”或“假正”之可能性的装置。一方面，在该工况实际被登录并显示之前，一“C类”故障工况必须维持一预定的时间段。相似地，当一“C类”故障工况变为非激活时，它必须在该系统识别出该故障工况不存在之前保持非激活并维持一预定的时间段。
本发明的一个目的是为了提供一种故障识别系统，该系统可更准确地找出一发动机的问题，即故障或失败的性质。另一个目的是借助于将某些基础故障信号的显示屏蔽住或抑制住的特征来实现的，否则这些信号可使诊断过程含混不清。
本发明的一个优点是发动机技术人员可更容易地并更迅速地确定一发动机问题的根源。一个进一步的优点是本发明的系统和方法可容易地与一发动机控制器的故障诊断流程结合在一起。
如参见各附图所描述的那样，这些和其他的目的，优点及特征都可由本发明的系统和方法实现。
图1是一个发动机运行系统的示意图，示出了一组发动机工况传感器。
图2是一个表示用于一具体发动机的故障工况的流程曲线图；图3是一个表示用于另一类型的发动机的故障工况的流程曲线图；图4A，4B是表示发动机故障与相应的故障编码的典型图表；图5是根据本发明的一实施例所述的一发动机故障识别和诊断系统的第一部分的一流程图；图6是图5所示故障识别流程的一后续流程图；图7是从图5所示流程图中一分支流程的流程图；图8是根据本发明的另一实施例所述的一发动机识别和诊断系统的一流程图。
为了更好地理解本发明的原理，现在参见各附图中所述的各实施例，并对这些实施例进行描述。然而，应该懂得这些说明并不是要限制本发明的范围。本发明包括本发明所述技术领域的普通技术人员进一步使用本发明的原理而在图示装置和方法中作出的任何变形和改进。
本发明期望提供一种在多故障工况已由该发动机控制模块认可时，用于识别和/或诊断一具体问题，故障或故障工况的系统和方法。本发明最好作为一个在该ECM的微处理器中的软件程序进行实施。当该ECM控制该发动机运行并监测从该组发动机工况传感器的每一个传来的各输出信号时，目前的故障识别和诊断软件程序可不断地作为一基础流程运行。另外，该故障识别系统可根据用户的要求独立启动工作。
根据本发明的优化实施例，可以预期的是该ECM可保持若干发动机故障编码，每个编码对应于一具体的故障工况。利用本发明，相应于现存的故障编码的预定组合可以产生一些外加的故障编码。例如，可形成一故障编码来表示一具体气缸用的一阀座的故障，该故障编码可根据接收到的故障编码被激活，用于表示空气进气歧管温度的急速上升和低的气缸压力。作为本发明的进一步特征，将有些用于表示(wnderlying)一具体的激活(activated)故障的故障编码屏蔽或抑制住从而不显示。按这种方法，发动机技术人员可更迅速地集中注意这个由激活的故障编码排列所代表的具体问题。
根据本发明的一个实施例，如流程图5-7所示的软件程序可储存在该ECM20的微处理器中。因本发明的原因，这个流程在启动步骤30处表示为一“C类”诊断流程。该“C类”流程可用来与上述的“A类”和“B类”故障区别开。更具体地说，该“A类”和“B类”故障工况将构成对该“C类”故障的激活的基础故障。在具体实施例中，只有该“A类”故障和该“B类”故障的某些个可形成一“C类”故障工况。相反地，由该ECM20保持的该组故障编码一部分不能被本发明的流程接受作为产生一“C类”故障工况的基本编码。例如参见图4，对应于传播数据遗失的故障编码2047对表示在图示实施例中的“C类”发动机故障方案不是基本的。相似地，其他的一些对应于发动机工况故障的故障编码在考虑该激活的“C类”故障时可排除在外。
在另一方面，许多可接受的故障编码由该ECM20描述并保持。这些可接受的故障编码例如包括从下列传感器中来的故障数据发动机速度，燃油油管压力，过滤前和过滤后的机油压力，机油温度，机油油位，冷却剂压力，曲轴箱压力，环境空气压力，涡轮增压压缩进气空气温度，涡轮增压进气的增加压力(delta pressure)，空气进气歧管温度，空气进气歧管压力，排气口温度，散热器冷却剂液位。另外，对应于计算出的发动机运行工况的故障编码可被包括在可接受的故障编码表中。这些额外可接受的故障编码可包括气缸的低的功率，歧管温度失衡和气缸漏气压力。此外，各个额外可接受的故障编码可对应于系统的完整信息，例如故障传感器的完整性和总电线束的连续性。
可以懂得为了激活(activating)一C类故障可在接受的故障编码表中结合有范围宽的故障编码。根据本发明，这个可接受的故障编码表被在步骤32中轮询(polled)，用于确定是否已有故障编码通过该ECM20中的故障程序被激活(activated)了。在步骤34中，可确定是否在可接受的故障编码表中的具体故障编码已经被激活或被登录。如果具有，则控制过程运行至步骤36，在该步骤中具体的故障编码被登录在一个对应于一具体的“C类”故障的图谱上。换句话说，每个“C类”故障工况具有一系列的基础故障编码，这些编码必须在该“C类”故障被激活前激活。“C类”故障和基础故障的这种排列可绘成一张保存在该ECM记忆器中的图谱。因此，在一个具体实施例中，如果该ECM使一个具体的可接受的故障编码激活，则如条件步骤34中所识别的那样，在步骤36中，一个该具体的基础故障用的进入指令可注册在每个“C类”故障用的该故障图谱上。
应该懂得许多“C类”故障工况可具有共同的基础故障。例如，一低的气缸功率故障可对应于许多不同的C类故障，这取决于被激活的是什么样的其他基础故障编码。利用这种“图谱”法，每个“C类”故障都具有自身的基础故障表，并且每个有效的或登录的基础故障都因此被登录，以便每个“C类”故障进入该图谱。
另外，该“C类”故障可以按一系列“如果-则”表述方式保存在该ECM中。在这种情况下，该“如果-则”表述方式通常处于这样的方式，即“如果基础故障A是激活的，并且基础故障B是激活(active)的，则“C类”故障被激活”。按这种方法，该“C类”故障诊断流程30不需要具有一单独的“C类”故障图谱，但可相继轮询该“C类”故障的“如果-则”表述方式之每一个所用的所有可接受的故障编码。
再参见图5所示的具体实施例，所有接受的故障编码利用条件步骤38和回路39进行评估。一旦最后的故障编码已经被评估从而确定它是否是激活(active)的或被登录，则每个“C类”故障工况用的所有基础故障都已经在步骤36中全部登录在故障图谱中。此时，每个“C类”故障编码的输入都可在步骤40中被轮询，从而确定一“C类”故障是否存在。例如，在上述传感器导线束脱连的情况下，对应于这种故障的“C类”故障编码将要求包括在该线束中所有传感器用的传感器故障编码被激活或登录在该“C类”故障图谱上。如果出现这种情况，该“导线束脱连”编码被激活。相似地，在其他所述实施例中，如果其两个基础故障，即“A类”和“B类”故障编码，即空气进气歧管压力急速上升的故障和功率低的故障，被激活并登录在该“C类”故障图谱上，该阀座故障的“C类”故障编码被激活。进一步，步骤40可构成对该“如果-则”表述方式的评估，从而确定对该具体的“C类”故障来说是否所有基础故障都是激活(active)的。
根据本发明，新形成的“C类”编码将新的信息提供给诊断技术人员，以便他可更容易地确定发动机面临的问题的性质。因此，在传感器线束脱连的实施例中，如果采用之前的诊断系统，则发动机技术人员将面临许多的传感器信号故障编码。这些故障编码可意味着每个单个传感器都是坏的，这将使技术人员对每个传感器进行评估。然而，更现实的是，如果所有传感器表示一故障编码，则在传感器线束中形成一拒绝。本发明利用在该ECM中的软件作出这个判定，该软件产生一个可由诊断技术人员读取并且在线束脱连的情况下可直接理解的“C类”故障编码。在这种情况下，该技术人员可快速地找到问题的根源，从而可方便地解决。
虽然该线束脱连的情况是一种相对简单问题，不考虑诊断程序就可确定，但阀座故障的问题就不是那么简单。因此，本发明期望获得一种“C类”故障工况的排列，这种排列可对应于各种非常难诊断的故障。如果采用之前的方法，发动机技术人员应能评估所有激活的基础故障编码，并对这些具体故障的可能根源作出一独立的判定。在阀座故障实施例中，空气进气歧管温度急速上升同时结合有气缸功率低的故障就能最终导致技术人员确定该两个问题的根源是一阀座故障。然而，在最终答案确定之前，任何一个基础故障工况都可能使发动机技术人员朝另一条道路进行诊断。因此，如果利用本发明的“C类”故障诊断系统30，该发动机技术人员可被引导并直接找到问题的根源。
应该注意该“C类”故障工况的范围可以是非常宽并且是很广泛的。可由一具体的ECM进行评估的“C类”故障工况的数量通常只受到为了进行评估而保存数据需要的记忆器数量，和估定每个“C类”故障所用的基础故障编码所需要的计算时间的限制。在一个具体实施例中，为了确定一相似数量的“C类”故障的存在可能需要评估多达32个不同的基础故障工况编码。
根据本发明，建立“C类”故障诊断意味着对发动机技术人员准确找出发动机的具体问题的能力作出了重大改进。然而，当多个基础故障编码被登录或激活时，还存在其他的困难。再参见线束脱连的实施例，对应于每个传感器错误的激活的(active)基础故障编码的存在可误导并减缓诊断技术人员用的故障编码的闪蒸排出(flashout)过程。在所有传感器由该ECM都认可处于故障状态时，极可能的原因是线束脱连，而不是每个传感器都失效。
本发明考虑了这种困难并提出屏蔽一些基础故障。“屏蔽”这一术语意味着使那些特定的基础故障编码被抑制住，对发动机技术人员不显示，但这些编码可由该ECM保存。因此，在导线束脱连的情况下，只有被激活的故障编码是“C类”故障编码。在发动机技术人员观察该具体发动机的所有激活的故障编码时，则每个传感器基础故障的(若干)故障编码被屏蔽或抑制住。这些基础故障编码可被屏蔽不会临时显示，所以发动机技术人员可快速地找到问题的根源。另外，这些基础故障编码也可以屏蔽不让后续下载或不让储存在由ECM保持的故障历史档案中。
根据本发明，一旦已经确定一具体的“C类”故障用的所有基础故障编码在步骤42中被登录时，控制过程通过继续步骤50运行到该流程的后续步骤中。该“C类”故障编码在步骤52处进行显示。在步骤54处，作出一个判定是否任何或所有基础故障编码要被屏蔽。对应于每个基础故障编码可保持一个编码表，这些基础故障编码表示一旦一“C类”故障工况已经在步骤52中显示，是否要对该编码的显示进行抑制。在某些的情况下，人们期望该基础故障编码可给发动机技术人员提供重要的信息。在这种情况下，该具体的基础故障没有被屏蔽，而是显示在步骤56中。另外，如果具体故障编码是被屏蔽了，则显示要在58步骤中被抑制。直到一特定的“C类”故障用的所有基础故障编码已经评估确定并且或者被显示或者被屏蔽时条件步骤60和回路62才继续运行。在步骤64中，需要确定是否存在任何其他“C类”故障工况。如果没有，流程在步骤66处结束。如果有，控制过程在继续步骤68处运行到图5中的主流程中，特别是运行到步骤40处，在该步骤中对下一个“C类”故障进行轮询。
因此，利用流程图6中所述的本发明的特征，一些基础故障编码可被抑制，从而不会使诊断过程含混不清。在另一方面，一些其他基础故障编码相信是很重要的，因此在步骤56中与在步骤52中示出的该“C类”故障编码一起当场显示出来。这种显示可以采取任何公知的形式，例如一单个显示器，一故障编码顺序的闪蒸排出，一字母顺序显示器或一CRT监测器。另外，显示的“C类”故障编码和基础故障编码可保留在一个由发动机技术人员用一服务工具下载和评估的故障历史表中。
使用脱连的线束实施例，可激活发动机所有传感器的故障用的基础故障编码。所有传感器故障编码的激活导致形成一“C类”故障，该故障对应于所述导线束脱连的表征。根据发动机技术人员的观点，一旦该线束脱连的“C类”故障编码已经激活，则就不需要其他故障编码信息。因此，对应于每个单独的传感器故障的若干故障编码被屏蔽而不显示。当这个具体的“C类”故障编码被激活时，发动机技术人员可借助于将传感器导线束再连接起来就可容易地解决这个问题。
就此点可推测，所有单个传感器致障编码将被激活，而相应的“C类”故障编码还要去掉激活。然而，在某些情况下，多个单独传感器的一个或多个实际上可能存在故障。在这种情况下，该具体传感器的故障编码仍保持激活，而其他传感器的故障编码将被去激活。根据流程图6步骤58所述，如果所有传感器的故障编码保持在被屏蔽状态，则发动机技术人员将不可能清楚该基础故障的继续存在。
因此，本发明通过图7所示的流程部分致力于这一关心问题。一旦合适的“C类”故障编码或基础故障编码已经被屏蔽或被显示，并且该流程在步骤66处已结束，则发动机技术人员就具有校正这个问题的机会。当该问题已经被校正之后，该“C类”诊断流程30再开始。此时，步骤42的条件将得出一个“否”的回答，意味着该具体的“C类”故障工况用的所有基础故障编码在该故障图谱上没有被登录。换句话说，该具体的“C类”故障工况不再存在。在这种情况下，控制过程在后续步骤70处运行到图7所示流程图中的后续步骤中。
在第一步72中，该具体的“C类”故障编码没有激活，所以该故障将不显示。接下来，作出判定是否在条件步骤74中任何基础故障编码已被激活。如果具体的故障编码是不激活的，则控制过程运行到支路80中。在另一方面，如果基础故障编码仍是激活的，则控制过程运行到条件步骤76。在该步骤中，确定该具体的基础故障编码是否已经在之前被屏蔽不显示，例如这一过程可发生在步骤58(图6)中。如果该故障编码没有被屏蔽，控制过程正常地运行到条件步骤82中。在另一方面，如果该故障编码如条件步骤76中确定的那样在这之前已经被屏蔽，并且如步骤74中确定的那样，该基础故障编码仍是激活的，则该具体故障编码在步骤78中必须不被屏蔽。此时，该基础故障编码可显示出来以便由发动机技术人员评定。
在步骤82中，作出判定是否任何更多的基础故障编码要被考虑。如果需要，控制过程沿回路84返回以评估下一个故障编码。如果该具体的“C类”故障用的所有基础故障编码已经被评估，则在下一个条件步骤86处确定是否将更多的“C类”故障编码必须再查询。如果需要考虑更多的“C类”故障，则控制过程在步骤68处返回到图5的流程图所示步骤40处。如果所有“C类”故障编码已经被再评定，则流程在步骤66处结束。
应该懂得该“C类”故障诊断流程30最好作为由该ECM控制的其他发动机控制流程的基础流程来连续执行。在这种情况下，该结束步骤66最好构成一个返回步骤，在该步骤中，控制过程运行到一个由该ECM控制的后续流程或计划流程中。
图7中所述的流程的优点可从再一次考虑导线束脱连的“C类”故障中得到体现。一旦该线束再连接上，该“C类”诊断流程30就再评估所有基础故障编码。为了激活一线束脱连的“C类”故障编码，所有预定的基础传感器故障编码必须被激活。如果这些故障编码的任一个不再被激活，则该具体的“C类”故障编码用的“如果-则”检验将失败，并且该编码在步骤72中被去除激活。然而，一个或多个传感器可能仍是坏的，这就意味着这些具体传感器用的基础故障编码仍保持是激活的。因此，条件步骤74将作出肯定的回答。另外，由于这些基础传感器故障编码在步骤58(图6)中根据一先前运行过的流程已经被屏蔽，因此到条件步骤66的答案也是肯定的。然后，需要步骤78来使该具体传感器的故障编码不被屏蔽。当这个过程发生时，发动机技术人员还将看到其他错误，此时该错误可准确地找出具体的“坏”传感器。
在另一个实施例中，对一个受影响的具体气缸来说，一进气阀故障可对应于一空气进气歧管温度急速上升和一低的气缸压力。在这种情况下，该“C类”故障是一进气阀故障，而该基础故障是空气进气歧管温度急速上升和低的气缸压力。按本发明的系统，进气阀故障，即该“C类”故障编码将在条件步骤42中进行评估并在步骤52中显示。这个具体的“C类”故障编码包括上述注明的两个基础故障。然而，利用这个故障，可以相信显示出该低功率故障编码将帮助发动机技术人员确定该气阀故障的根源。在另一方面，空气进气歧管温度急速上升的故障编码对诊断过程几乎不存在帮助或根本没有帮助。因此，利用该进气阀的“C类”故障，该条件步骤54将对低功率气缸故障编码作出否定回答，并且该编码将显示在步骤56中。一旦该“C类”故障编码在步骤72中已经被去除激活，如果低功率气缸基础故障编码保持为激活，则条件步骤74将作出肯定回答，而条件步骤76因该故障编码这之前没有被屏蔽将作出否定回答。最终，该低功率气缸的基础故障编码将在两者通过该流程运行后被显示。
如图2中曲线所示，除非具体的故障工况维持一预定的时间段，否则有些故障编码不会被激活。此外，除非该故障工况已经被解决，或在一先前激活的故障之后在一段预定时间段中没有存在，则该具体的故障没有被去掉激活。一相似的方法可用到本发明的“C类”故障诊断分析中。因此，在图8所示替换实施例中，该“C类”故障诊断流程30借助于在步骤32中轮询可接受的故障编码而开始。在步骤34中，该激活的基础故障被登录在“C类”故障图谱上，同时在步骤40处，这些输入被轮询(polled)以用于每个“C类”故障编码。如利用图5所示流程那样，该条件步骤42确定是否每个具体的“C类”故障的所有基础故障已经被登录。然而，在某些情况下，一具体的“C类”故障的一些基础故障编码在已经激活后因反常的和外部的影响可能再变得非激活。为了确保一具体的基础故障确实是非激活的，本发明期望获得一“C类”故障禁止计时器。该计时器可采用由该ECM10保持的实际时钟时间，或采用软件计数器，每一次通过流程30运行时，该计数器就增加一次计数。因此，在步骤90中，作出判定该禁止计时器是否已经启动。如果没有，则该计时器在步骤91中进行启动，如果启动了，则控制过程运行到回路92中。
在条件步骤93中，检查该计时器，看它是否已过期。如果失效，在步骤94中使该计时器复位，并且控制过程沿后续步骤70运行到图7所示的子流程中。如果该计时器在步骤93中就失效了，此时所有的基础故障编码还没有全部被登录，则该“C类”故障没有发生。因此，该“C类”故障编码在步骤72(图7)中已被去掉激活并且程序按前面所述运行。如果该禁止计时器没有失效，则控制过程在步骤99处再返回来轮询各基础故障编码。
返回到步骤42，如果所有基础故障编码是激活的，则可能推定该具体的“C类”故障已经发生。为了避免一“假的正”，要使用一故障计时器。象禁止计时器那样，该故障计时器可用时钟时间或软件为基础。如果该计时器在步骤95处没有被启动，则它在步骤96中启动。如果该故障计时器在步骤97中还没有失效，则控制过程在步骤99处返回到再轮询该基础故障编码。
在每次通过诊断流程30运行时，都对每个“C类”故障的基础故障进行评估。一旦一“C类”故障的条件处于激活状态，则控制过程将通过步骤95-97运行。如果在“C类”故障条件下计时器在步骤97中失效，则控制过程运行到后续步骤50，和图6所示流程图的显示步骤52处。该故障计时器也在步骤98中复位。
在流程图8中所述流程可被改进每当条件步骤42循环到一不同的输出时对该禁止计时器和故障计时器进行复位。换句话说，在第一次通过时，步骤42的结果可以是否定的，意味着不存在“C类”故障，并且该禁止计时器将被启动。只有条件步骤42保持为否定的，该故障计时器就继续运行。一旦该步骤42给出肯定的答案，则该“C类”故障工况已产生，该禁止计时器可被停止，但故障计时器启动。
作为另一个替换方案，该故障计时器可继续运行，即使在运行通过该流程一次期间，在该条件步骤42循环运行为否定时，也是如此。因此，状态上的临时变化将不会影响在预定故障计时器时间内对该“C类”故障的判定。在步骤90-94中该禁止计时器也可使用同样的方法。
尽管在附图和上述说明书中已经详细描述了本发明，但这些只能认为是为了说明本发明，而不是对本发明作相应的限制。应该懂得说明的和图示出来的只是各优化实施例，处于本发明的精神实质内的所有变化和改进都希望得到保护。
例如，在上述整个说明书中，故障编码已经被评估为“激活(active)”或“非激活(inactive)”。该故障编码和基础故障编码的一种第三状态可以被“登录”，这意味着该故障已经是激活的，但在当前不是激活的。这个“登录的”状态可由本发明的计算法用作表示一“C类”故障工况的基础。
可对本发明进行改进，以便考虑基础故障编码的排列，有些排列是激活的，有些是登录的，有些是非激活的。换句话说，一“C类”故障工况可用编程来产生，此时故障1是激活的，故障2是激活的，故障3是登录的，而故障4是非激活的。也可使用一些非故障工况来作出该“C类”故障的判定。例如，一个具体的“C类”故障可需要发动机处于一些稳定状态的正常运行工况，例如该发动机正在运行(其速度等于或高于怠速速度)并是热的(机油温度高于一阈值温度)。
根据这些相同的路线，本发明的计算法可进行改进，从而使一“C类”故障的激活处于另一状态。例如，如果工况1或工况2得到满足，一具体的“C类”故障可被激活。工况1可对应于一定数量的基础故障的状态，而工况2可对应于不同数量的基础故障的状态。
作为一个进一步的改进，一个“C类”故障工况可要求另外的“C类”故障激活。应该懂得一具体“C类”故障的基础故障图谱可被建立，从而给发动机技术人员提供最大量的信息。以这一点作为目的，即使是非激活的故障编码也可提供有价值的信息，从而使诊断过程迅速准确。
权利要求
1，一种识别内燃机故障的方法，该内燃机包括一组可检测一组发动机运行工况的传感器，和一个根据每个传感器的输出来确定故障状态的车载监测系统，所述方法包括下列步骤轮询由该监测系统确定的故障信号的状态；只有当所有预定组的故障信号已经被确定为一用于所述组中之每个故障信号的预定状态时，才激活一故障识别信号。
2，如权利要求1所述方法，其特征在于还包括根据一故障识别信号的激活情况，将该预定组中选取的一些故障信号进行屏蔽，防止它们被显示。
3，如权利要求2所述方法，其特征在于包括下列步骤在一后续时间轮询由该监测系统确定的故障信号的状态；如果预定组中的所有故障信号没有处于所述预定状态，则使该故障识别系统去掉激活。
4，如权利要求3所述方法，其特征在于该去除激活步骤只有当所有故障信号没有处于所述预定状态一预定时间段时才发生。
5，如权利要求4所述方法，其特征在于所述预定时间段是一段时间。
6，如权利要求4所述方法，其特征在于所述预定时间段是执行所述轮询步骤的预定次数(的时间)。
7，如权利要求3所述方法，其特征在于还包括下列步骤当该故障识别信号已经被去激活时，使在该预定组中的故障信号去屏蔽。
8，如权利要求1所述方法，其特征在于还包括紧随激活步骤后使故障识别信号显示的步骤。
9，如权利要求8所述方法，其特征在于该显示步骤只有当该故障识别信号已经被激活一预定时间段后才发生。
10，如权利要求9所述方法，其特征在于还包括在显示该故障识别信号的同时只显示选取的那些故障信号的步骤。
11，如权利要求1所述方法，其特征在于还包括下列步骤在一后续时间轮询由该监测系统确定的故障信号的状态；如果该预定组的故障信号中所有故障信号没有处于预定状态，则使该故障识别信号去激活。
12，如权利要求11所述方法，其特征在于该去激活步骤只发生在所有故障没有处于所述的预定状态一预定的时间段时。
13，如权利要求12所述方法，其特征在于所述预定时间段是一段时间。
14，如权利要求12所述方法，其特征在于所述预定时间段是执行所述轮询步骤的次数(的时间)。
15，如权利要求1所述方法，其特征在于该监测系统的工作是为了确定一故障信号的状态，在一故障工况存在时使它“激活”，在故障工况不存在时使它“去激活”，其中所有所述预定组的故障信号的所述预定状态是“激活”的。
16，如权利要求2所述方法，其特征在于该监测系统的工作是为了确定一故障信号的状态，在一故障工况存在时使它“激活”，在故障工况不存在时使它“去激活”，其中所选取的部分故障信号只包括处于“激活”状态的那些故障信号。
17，一种识别内燃机故障的系统，其包括一组用于检测该内燃机的各运行工况的传感器；一个与该内燃机相连的控制器；该控制器包括用于接受从所述组传感器之每一个来的传感器信号的装置；及用于确定所述组传感器之每一个的故障信号状态作为所述传感器信号之函数的装置；及故障识别装置，其只有当所述故障信号的一预定组的全部都已经确定(set)为一用于所述组中之每个故障信号的预定状态时，才用于激活一故障识别信号。
18，如权利要求17所述故障识别系统，其特征在于所述控制器包括用于显示一个代表所述故障信号之对应一个状态的标记的装置；及所述故障识别装置包括用于将与所述预定组中所述故障信号中选取的一部分相对应的标记之显示屏蔽掉的装置。
19，如权利要求18所述故障识别系统，其特征在于用于确定一故障信号之状态的所述装置是可操作得，当所述相应的传感器信号处于一相应的阈值之外时，用于确定一“激活”状态，而当所述信号处于所述阈值之内时用于确定(set)一“去激活”状态；用于屏蔽的所述装置是可操作得将确定为“激活”状态的所述组中的故障信号之所述标记的显示进行屏蔽。
20，如权利要求17所述故障识别系统，其特征在于所述故障识别装置包括用于显示一个代表所述故障识别信号之激活的故障标记的装置。
21，如权利要求20所述故障识别系统，其特征在于用于显示所述故障识别装置的所述装置是可操作得当所述故障识别信号已经被激活一预定时间段时可显示所述故障标记。
22，如权利要求17所述故障识别系统，其特征在于所述控制器是可操作得可连续定期地接受所述传感器信号并确定所述故障信号的状态；及所述故障识别装置是可操作得只有当所述预定组的故障信号的全部已经都确定(set)为所述预定状态一预定时间段后才激活所述故障识别信号。
23，如权利要求17所述故障识别系统，其特征在于所述控制器包括一微处理器；用于确定所述故障信号的状态的所述装置包括将所述传感器信号与一相应的阈值进行比较的软件指令，和将处于所述相应阈值之外的所述信号确定为“激活”状态的软件指令；及所述故障识别装置包括用于评估所述故障的状态并用于激活所述故障识别信号的软件指令。
全文摘要
一故障识别系统可实施为一车载发动机控制模块(ECM)之故障判定软件的配件。当所有基础“A类”或“B类”故障编码被激活时,识别并激活一“C类”故障。该“C类”故障可对发动机问题提供更好的显示。只有用的基础故障被显示。构成“C类”故障的其余故障被屏蔽。当该“C类”故障变得非激活时,任何基础故障编码都不屏蔽以后续评估。为避免假负或假正,所有基础故障在“C类”故障被激活前都须激活并维持一预定时间段。
文档编号G05B23/02GK1270275SQ0010653
公开日2000年10月18日 申请日期2000年4月7日 优先权日1999年4月9日
发明者J·M·艾恩斯, E·J·莱旺多夫斯基, S·G·德克, G·G·格雷特豪斯, I·图斯尼姆 申请人:卡明斯发动机公司