CN101290262B - 用于检测液压流体泄漏的*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于检测发动机中的液压***泄漏的控制***和方法，包括在第一时间感测液压流体供应的第一压力读数并在第二时间感测所述液压流体供应的第二压力读数的压力传感器。比较模块基于第一和第二压力读数计算压力比，并基于压力比和压力阈值之间的关系发出故障状态的信号。

Description

用于检测液压流体泄漏的***

技术领域

本发明涉及内燃机，尤其是涉及检测液压***中的液压流体泄漏的发动机控制***。

背景技术

某些内燃机包括在特定的低负载运行条件下停用一些汽缸的发动机控制***。例如，可以使用四个汽缸来运行八缸发动机，以通过减少泵送损失来改进燃料燃烧效率。此过程通常被称为主动燃料管理(AFM)。使用所有发动机汽缸进行的运行被称作“激活”模式。相反地，使用少于发动机汽缸总数的汽缸(即，一个或多个汽缸未启用)的运行模式被称为“未激活”模式。

在未激活模式中，有较少的点火汽缸。结果，有较少的驱动转矩可用来驱动车辆的传动***统和附件(例如，交流发电机、冷却液泵、A/C压缩机)。然而，由于停用的汽缸不吸入和压缩新鲜进气流，所以会使得空气泵送损失降低，结果使发动机效率增加。

装备挺杆油歧管组件(LOMA)来启用或停用发动机的选定汽缸。LOMA包括与相应的汽缸相关联的一系列螺线管。这些螺线管被选择性地通电来使得液压流体能流到挺杆以抑制挺杆的操作，由此停用相应的汽缸。

LOMA可能产生由有缺陷的组件、液压电磁阀、和/或LOMA垫圈导致的显著的油泄漏。液压泄漏能减缓LOMA子***的动态响应，并由于不合时机的AFM阀挺杆事件而导致发动机损坏。

发明内容

用于检测发动机中的液压***泄漏的控制***和方法包括压力传感器，该压力传感器在第一时间感测液压流体供应的第一压力读数、并在第二时间感测所述液压流体供应的第二压力读数。比较模块基于第一及第二压力读数计算压力比、并基于压力比与压力阈值间的关系发出故障状态的信号。

在另一特征中，压力读取模块在发动机的模式变化之前确定第一压力读数，并在发动机的模式变化之后确定第二压力读数。当压力比降到压力阈值之下时，该比较模块发出故障状态的信号，并且该比较模块将所述故障状态存储为故障代码。

在另一特征中，过滤器模块从第一压力读数和第二压力读数去除高频成分。压力读取模块在发动机的主动燃料管理事件之前确定第一压力读数，并在发动机的主动燃料管理事件之后确定第二压力读数。该主动燃料管理事件包括停用发动机的一组汽缸。压力读取模块在驱动发动机的阀之前确定第一压力读数，并在驱动发动机的阀之后确定第二压力读数。

用于检测发动机中的液压***泄漏的控制***包括：感测液压流体供应的压力的压力传感器、在第一时间确定液压流体供应的第一压力读数并在第二时间确定液压流体供应的第二压力读数的压力读取模块、以及基于第一和第二压力读数计算压力比且基于压力比和压力比阈值间的关系而发出故障状态的信号的比较模块。

在另一特征中，当压力比降到压力阈值之下和升到压力阈值之上时，该比较模块发出故障状态的信号。读取模块在驱动发动机的阀之前确定第一压力读数，并在驱动发动机的阀之后确定第二压力读数。压力读取模块在发动机的主动燃料管理事件之前确定第一压力读数，并在发动机的主动燃料管理事件之后确定第二压力读数。

进一步的适用范围将由本文中所提供的说明变得显而易见。应理解到，说明书和具体实施例仅旨在进行例示、而不是旨在限制本发明的范围。

附图说明

此处所说明的附图仅是用于例示目的，而不是旨在以任何方式限制本发明的范围。

图1是图示了根据本发明的、包括主动燃料管理(AFM)发动机控制***的车辆动力传动***的功能框图。

图2是示出了挺杆油歧管组件(LOMA)及进气阀机构(intake valvetrain)的AFM发动机的局部横截面视图。

图3是示出了执行本发明的泄漏检测控制***的示例性模块的功能框图。

图4是示出了本发明的泄漏检测控制***的流程图。

图5A是示出了根据本发明所产生的示例性的压力读数信号的曲线图。

图5B是示出了根据本发明所产生的示例性的压力读数信号的曲线图。

具体实施方式

优选实施例的下述说明本质上只是示例性的，绝非意在限制本发明、其应用或使用。为清楚起见，在附图中将使用同样的附图标记来识别类似的元件。此处所使用的“激活”指的是使用所有的发动机汽缸进行的运行。“未激活”指的是使用少于发动机汽缸总数的汽缸进行的运行(一个或多个汽缸未启用)。此处所使用的术语“模块”是指专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或硬件程序的处理器(共享的、专用的、或群组的)和存储器、组合逻辑电路、或提供所述功能的其它任何合适的元件。

现在参见图1，车辆10包括驱动传动装置14的发动机12。该传动装置14是由发动机12通过相应的转矩变换器或离合器16驱动的自动传动装置或手动传动装置。空气通过节流阀13流入发动机12。该发动机12包括N个汽缸18。在发动机运行期间，一个或多个选定汽缸18′可以被选择性地停用。尽管图1描述了八个汽缸(N＝8)，但应理解到发动机12可以包括额外的或更少的汽缸18。例如，考虑了具有4、5、6、8、10、12和16个汽缸的发动机。空气通过进气歧管20流入发动机12，并在汽缸18内和燃料一起燃烧。发动机还包括停用选定汽缸18′的挺杆油歧管组件(LOMA)22，下面将进一步具体说明。

如本文中所讨论的那样，控制器24与发动机12和各种输入元件及传感器相连通。车辆操作员操纵加速器踏板26来调节节流阀13。尤其是，踏板位置传感器28产生传送到控制器24的踏板位置信号。控制器24基于踏板位置信号产生节流阀控制信号。节流阀驱动器(未示出)基于节流阀控制信号调节节流阀13，来调节进入发动机12的气流。

车辆操作员操纵制动器踏板30来调节车辆制动。具体而言，制动器位置传感器32产生传送到控制器24的制动器踏板位置信号。控制器24基于制动器踏板位置信号产生制动器控制信号。制动***(未示出)基于制动器控制信号调节车辆制动器，以调节车辆速度。发动机速度传感器34基于发动机速度产生信号。进气歧管绝对压力(MAP)传感器36基于进气歧管20的压力产生信号。节流阀位置传感器(TPS)38基于节流阀位置产生信号。

当发动机12进入工作点来启动未激活模式时，控制器24将发动机12转换到未激活模式。在具体实施例中，N/2个汽缸18′(即，N个汽缸的一半)是被停用的，但也可以设计成任何数目的汽缸被停用。当停用选定的汽缸18′时，控制器24增加剩余的或启用的汽缸18′的动力输出。停用的汽缸18′的进气口和排气口(未示出)被关闭以减少泵送损失。

发动机载荷是基于进气MAP、汽缸模式和发动机速度而确定的。具体而言，如果MAP低于针对给定的发动机每分钟转数(RPM)设定的阈值水平，则发动机载荷被视为是轻的，发动机12能在未激活模式中运行。而如果MAP高于针对给定RPM设定的阈值水平，则发动机载荷被认为是重的，发动机12在激活模式中运行。控制器24基于螺线管控制来控制LOMA22，下面将进一步详细说明。

现参见图2，发动机12的进气阀机构40包括与每个汽缸18相关联的进气阀42、摇杆44和推杆46。发动机12包括被旋转驱动的凸轮轴48，该凸轮轴48具有沿着该该凸轮轴48布置的多个进气阀凸轮50。该进气阀凸轮50的凸轮表面52接合挺杆54来循环地开启和关闭其中定位有进气阀42的进气口53。该进气阀42被诸如弹簧等偏置元件(未示出)偏置到关闭位置。结果，偏置力通过摇杆44被传递到推杆46，并从推杆46传递到挺杆54，使得挺杆54压靠凸轮表面52。

当凸轮轴48被引起旋转时，进气阀凸轮50引发相应挺杆54的线性运动。而挺杆54引发相应推杆46的线性运动。当引发推杆46向外运动时，导致摇杆44绕轴线(A)枢转。摇杆44的枢转引发进气阀42朝开启位置运动，由此打开该进气口53。随着凸轮轴48继续旋转，偏置力令进气阀42来到关闭位置。如此，进气口53被循环地开启以允许空气进入。

尽管在图2中图示了发动机12的进气阀机构40，但应理解到发动机12也包括以类似方式运行的排气阀机构(未示出)。具体而言，排气阀机构包括与每个汽缸18相关联的排气阀、摇杆和推杆。凸轮轴48的旋转引发排气阀的往复运动以开启和关闭相关联的排气口，类似于上面对进气阀的说明。

LOMA22将加压流体提供到多个挺杆54，并包括如图1所示与选定汽缸18′相关联的螺线管56(示意性示出)。选定的汽缸18′是那些在未激活模式中运行发动机12时被停用的汽缸。挺杆54被设置在进气和排气阀机构中，来在凸轮50与推杆46之间提供界面。通常，为每个选定汽缸18′提供两个挺杆54(一个挺杆用于进气阀42而一个挺杆用于排气阀)。然而，应预计到可以将更多挺杆54与每个选定汽缸18′相关联(即，每个汽缸18′有多个进气或排气阀)。LOMA22进一步需要压力传感器58，该压力传感器58产生显示对LOMA22进行的液压流体供应的压力的压力信号。应预计到可以装备一个或多个压力传感器58。

与选定汽缸18′相关联的每个挺杆54在第一和第二模式之间被液压驱动。第一和第二模式分别对应于激活和未激活模式。在第一模式中，挺杆54在凸轮50和推杆46之间提供机械连接。以这种方式，凸轮50引发挺杆54的线性运动，该线性运动被传递到推杆46。在第二模式中，挺杆54起到缓冲器的作用，来在凸轮50和推杆46之间提供机械断路。此时尽管凸轮50引发挺杆54的线性运动，但该线性运动不被传递到推杆46。

螺线管56选择性地使液压流体流到挺杆54，以在第一和第二模式之间切换挺杆54。尽管通常有一个螺线管56与每个选定汽缸18′相关联(即，一个螺线管用于两个挺杆)，但应预计到可以装备更多或更少螺线管56。每个螺线管56在开启和关闭位置之间驱动相关联的阀60(示意性示出)。在关闭位置上，阀60抑制加压流体流到相应的挺杆54。在开启位置，阀60使加压流体通过流体通道62流到相应的挺杆54。加压的液压流体流从加压液压流体源被提供给LOMA22。

尽管未图示出，但此处提供示例性螺线管的简要说明，以便更好地理解本发明。螺线管56通常包括电磁线圈和被同轴布置在线圈内的柱塞。该柱塞提供了介于螺线管56和机械元件、诸如阀60之间的机械界面。柱塞相对于线圈被偏置力偏置到第一位置。该偏置力可以由诸如弹簧等偏置元件、或是由加压流体施加。通过向线圈供给电流来给螺线管56通电，该电流沿线圈轴线引发磁力。该磁力引发柱塞向第二位置的线性运动。在第一位置，柱塞将阀60保持在其关闭位置，来抑制加压液压流体流到相应的挺杆。在第二位置，柱塞将阀60驱动到其打开位置，以使得加压液压流体能流到相应的挺杆。

本发明的检测控制***确定在LOMA螺线管处或该螺线管下游是否发生了液压***泄漏。在示例性实施例中，液压***泄漏可以发生在LOMA垫圈(未示出)处，但不限于此。具体而言，本发明的检测控制***基于被指令的主动燃料管理(AFM)事件(即，停用选定的汽缸18′)之前和之后的LOMA液压流体供应的压力读数，确定是否发生了液压***泄漏。但是，应预想到，本发明可以用于检测其他液压***中的泄漏，在该液压***中，液压流体流动限制在***运行期间基本保持恒定。

在不同的实施例例中，流体压力传感器58可以被定位到包括但不限于液压间隙调节器流体廊道(gallery)(未示出)的其它固定的发动机流体通道或廊道内。此外，在不同的实施例中，可以在其它多种运行模式间切换(即，改变阀的驱动模式)之前和之后读取压力读数，而不是在AFM事件之前和之后感测压力读数。例如，这样的实施例包括但不限于两步可变阀驱动***。

现参见图3，控制器24包括接收作为输入的、由压力传感器58提供的液压流体压力信号(Psupply)的过滤器模块302。该过滤器模块302包含低通滤波元件来去除Psupply信号的高频成分。

泄漏检测***300包括压力读取模块304，该压力读取模块304在AFM阀62开启事件之前确定供给到LOMA22的液压流体的第一压力读数，并在AFM阀62开启事件之后确定第二压力读数。在本实施方案中，在控制器24给LOMA螺线管通电之前，压力读取模块304确定第一压力读数。在第一压力读数读取之后的一时间段之后，压力读取模块304确定第二压力读数，在该时间段中，所有受指令的汽缸18′应被停用、且供给到LOMA22的液压流体的压力应该已恢复到与控制器24切换螺线管56之前大致的相同压力。比较模块306计算第二压力读数与第一压力读数的压力比。该比较模块306随后将计算出的压力比与压力阈值相比较。如果压力比低于压力阈值，则比较模块306产生故障控制信号，该故障控制信号显示在阀62处和/或该阀下游处存在有液压***泄漏。

现参见图4，将更具体地说明用于在泄漏检测***300中确定液压***泄漏的存在的方法400。在步骤402中，控制器开始方法400的执行。在步骤404中，控制器确定是否切换螺线管56(即，从未通电状态到通电状态)，这一切换将发动机12切换到未激活模式。如果发动机12不被切换，则控制器回到步骤404。在步骤406中，在将液压流体供应传递到挺杆54之前，控制器确定液压流体供应的第一压力读数。

在步骤408中，控制器确定液压流体供应的第二压力读数。在本实施方案中，在确定第二压力读数之前，控制器等待一时间段。在步骤410中，控制器计算第二压力读数与步骤406中取得的第一压力读数的压力比。在步骤412中，控制器确定压力比是否小于压力阈值。如果压力比高于或等于压力阈值，则在步骤416中，控制器确定在LOMA22处没有泄漏存在，并设定无故障状态。如果压力比低于压力阈值，则在步骤414中，控制器确定已发现泄漏，并设定故障状态。方法400终止于步骤418。在示例性实施例中，这些状态可以被存储为故障指示代码。此外，故障指示代码可以在发动机12的诊断期间由维修技术员索取。

现参见图5A和图5B，基于使用等效LOMA***的测试数据，确定第二压力读数与第一压力读数的压力比。具体而言，随时间监控液压流体供应的压力读数。水平轴代表以秒为单位给出的时间，纵轴代表以镑/每平方英寸(PSI)给出的压力。

图5A和图5B图示了在发动机12被切换到未激活模式之前和之后提供给LOMA22的液压流体供应的压力读数的仿真图。在图5A中，点A大致等于44.5PSI，点B大致等于43.5PSI，这产生0.978的压力比。在示例性实施例中，压力阈值可以被设定在0.90。因为压力比超过了示例性的压力阈值，所以泄漏检测控制***指示没有液压***泄漏发生。应理解到，可以预先设置用作压力阈值的其它值。

图5B示出了另一仿真图，其中本发明的泄漏检测控制***会发出***泄漏信号。点A′大致等于44.1PSI，点B′大致等于38.4PSI，这产生0.870的压力比。该压力比低于指示LOMA22内的液压***泄漏的示例性压力阈值。

本领域的技术人员现在可以从前述说明理解到，本发明的广义示教可以以多种形式实施。因而尽管已经结合其具体实施例说明了本发明，但本发明的实际范畴不应该被如此限定，因为根据对附图、说明书及下列权利要求的研究，其它修改对本领域技术人员而言将变得显而易见。

Claims (17)

1.一种用于检测发动机中的液压***泄漏的控制***，包括：

压力传感器，在第一时间感测液压流体供应的第一压力读数，并在第二时间感测所述液压流体供应的第二压力读数，

以及比较模块，计算所述第二压力读数与第一压力读数之间的压力比，并基于所述压力比与压力阈值间的关系发出故障状态的信号，

其特征在于，进一步包括：

压力读取模块，在所述发动机的、所述液压流体供应导致的模式变化之前确定所述第一压力读数，并在所述发动机的所述模式变化之后确定所述第二压力读数。

2.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，当所述压力比降到所述压力阈值之下时，所述比较模块发出所述故障状态的信号。

3.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述比较模块将所述故障状态存储为故障代码。

4.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，进一步包括：

过滤器模块，从所述第一压力读数和所述第二压力读数去除高频成分。

5.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述压力读取模块在所述发动机的主动燃料管理事件之前确定所述第一压力读数，并在所述发动机的所述主动燃料管理事件之后确定所述第二压力读数。

6.如权利要求5所述的控制***，其特征在于，所述主动燃料管理事件包括停用所述发动机的一组汽缸。

7.如权利要求1所述的控制***，其特征在于，所述压力读取模块在驱动所述发动机的、上述液压流体从其中流过的阀之前确定所述第一压力读数，并在驱动所述发动机的所述阀之后确定所述第二压力读数。

8.一种用于检测发动机中的液压***泄漏的方法，包括：

在第一时间感测液压流体供应的第一压力读数，并在第二时间感测所述液压流体供应的第二压力读数；和

计算所述第二压力读数与第一压力读数的压力比，并基于所述压力比和压力阈值之间的关系发出故障状态的信号，

其特征在于，进一步包括：

在所述发动机的、所述液压流体供应导致的模式变化之前确定所述第一压力读数，并在所述发动机的所述模式变化之后确定所述第二压力读数。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：当所述压力比降到所述压力阈值之下时发出所述故障状态的信号。

10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述故障状态被存储为故障代码。

11.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：

从所述第一压力读数和所述第二压力读数去除高频成分。

12.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在所述发动机的主动燃料管理事件之前确定所述第一压力读数，并在所述发动机的所述主动燃料管理事件之后确定所述第二压力读数。

13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述主动燃料管理事件包括停用所述发动机的一组汽缸。

14.如权利要求8所述的方法，其特征在于，进一步包括：

在驱动所述发动机的、上述液压流体从其中流过的阀之前确定所述第一压力读数，并在驱动所述发动机的所述阀之后确定所述第二压力读数。

15.一种用于检测发动机中的液压***泄漏的控制***，包括：

压力传感器，感测液压流体供应的压力；

压力读取模块，在第一时间确定所述液压流体供应的第一压力读数，并在第二时间确定所述液压流体供应的第二压力读数；

以及比较模块，计算所述第二压力读数与第一压力读数的压力比，并基于所述压力比和压力阈值之间的关系发出故障状态的信号，

其特征在于，所述压力读取模块在驱动所述发动机的、上述液压流体从其中流过的阀之前确定所述第一压力读数，并在驱动所述发动机的所述阀之后确定所述第二压力读数。

16.如权利要求15所述的控制***，其特征在于，当所述压力比降到所述压力阈值之下时，所述比较模块发出所述故障状态的信号。

17.如权利要求15所述的控制***，其特征在于，所述压力读取模块在所述发动机的主动燃料管理事件之前确定所述第一压力读数，并在所述发动机的所述主动燃料管理事件之后确定所述第二压力读数。

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