用于系统健康监视的健康退化估计和故障隔离的方法技术方案

用于引擎系统中的故障标识和缓解的方法和系统。状态观察器从引擎系统获得当前状态信息，并且特征计算器使用从状态观察器获得的数据来计算一个或多个特征指示符，所述一个或多个特征指示符由健康估计器使用一个或多个改变概率模型来监视改变的发生。当健康估计器标识出改变时，故障隔离器确定经受故障或健康退化的引擎系统的组件。化的引擎系统的组件。化的引擎系统的组件。

【技术实现步骤摘要】
用于系统健康监视的健康退化估计和故障隔离的方法

技术介绍

[0001]随着新技术引入以及用于排放和燃油效率的新标准增加，车辆引擎系统变得异常复杂。已经引入了基于模型的控制方法，以促进复杂技术和要求的管理。硬件组件可能会因老化、磨损和其他退化或故障场景而偏离标称行为，从而致使控制方法中使用的模型与现实不符。期望新的且替换的解决方案，以使系统能够标识退化的发生并以更高的准确度和精度隔离故障。

技术实现思路

[0002]本专利技术人已经认识到，除其他之外，要解决的问题尤其是需要针对健康退化估计和故障隔离的新的和/或替换的方法。健康监视系统可以将确定控制算法是否依赖于与现实对应的组件和/或系统模型作为目标。随着组件老化或退化，可以更新或重新调整模型，以考虑不断改变的性能。如果某个组件发生故障，则可以重新配置系统模型，以利用更新控制度量来适应继续操作。本文一些示例的目的是标识改变的发生、隔离改变的源、然后应用缓解。
[0003]第一说明性和非限制性示例采取用于控制物理设备的可配置控制器的形式，具有与其相关联的用于控制物理设备的操作的多个致动器和用于观察物理设备操作的多个特性的多个传感器，该可配置控制器包括：状态观察器，被配置成通过与多个传感器通信来捕获物理设备的当前状态；特征计算器，被配置成从状态观察器接收当前状态数据，并计算反映物理设备的至少一个组件的健康状态的至少一个特征参数；优化器，被配置成至少使用致动器来优化物理设备的行为；健康估计器，被配置成从特征计算器接收至少一个特征参数，并根据一个或多个进入条件，将改变概率模型应用于至少一个特征参数，以确定至少一个特征参数是否已经改变到指示故障或健康相关退化的程度，并且如果是，则生成改变指示符；以及故障隔离器，被配置成接收改变指示符并标识物理设备的哪个组件经受故障或健康退化，并且生成指示所标识故障的故障指示符。
[0004]附加地或替代地，可配置控制器可以进一步包括缓解器，该缓解器被配置成响应于故障指示符来修改优化器，其中：优化器被配置成使用多个因子来优化物理设备的行为，每个因子与权重相关联，并且，在健康估计器生成改变指示符之前，优化器使用第一组权重；并且缓解器被配置成通过修改或替换第一组权重由此修改优化器来响应于故障指示符。
[0005]附加地或替代地，优化器被配置成通过以下方式使用至少第一和第二模型来优化物理设备的行为：当故障隔离器未能生成故障指示符时依赖于第一模型；以及当故障隔离器生成故障指示符时依赖于第二模型。
[0006]附加地或替代地，可配置控制器可以进一步包括缓解器，该缓解器被配置成响应于故障指示符来修改状态观察器，其中：状态观察器被配置成应用一个或多个调整参数来监视物理设备的当前状态；并且缓解器被配置成通过修改或替换由状态观察器使用的调整参数中的一个或多个来响应于故障指示符。
[0007]另一个说明性的非限制性示例采取包括上述可配置控制器和物理设备的系统的形式，包括：引擎，具有进气歧管和排气歧管，其间具有燃烧室，燃料量被提供到该燃烧室中；空气流系统，其耦合到所述引擎，所述空气流系统具有涡轮增压器以及排气再循环（EGR）阀，所述涡轮增压器具有在所述进气歧管上游的压缩机和在所述排气歧管下游的涡轮，所述排气再循环阀配置成将排气从所述排气歧管再循环回到所述进气歧管；以及耦合到涡轮下游的空气流系统的后处理系统；其中，所述至少一个特征参数包括：与质量空气流相关的第一特征参数；与排气歧管空气压力相关的第二特征参数；以及与涡轮下游的压力相关的第三特征参数。
[0008]附加地或替代地，故障隔离器被配置成通过分析至少一个特征参数中的哪个已经改变来确定物理设备的哪个组件经受故障。
[0009]附加地或替代地，故障隔离器被配置成：响应于发现第一或第二特征参数中的任一个或两个已经改变，确定故障与EGR阀有关；或者如果第三特征参数已经改变，则确定故障与后处理有关。
[0010]另一个说明性的非限制性示例采取包括上述可配置控制器和物理设备的系统的形式，包括：引擎，该引擎具有进气歧管和排气歧管，其间具有燃烧室，燃料量被提供到该燃烧室中；耦合到引擎的空气流系统，该空气流系统具有带有压缩机和双涡旋涡轮的涡轮增压器、排气再循环（EGR）阀、从排气歧管到涡轮的第一涡旋的第一排气空气通道、从排气歧管到涡轮的第二涡旋的第二排气空气通道、以及可控地允许第一和第二排气空气通道之间的空气流的平衡阀；以及耦合到涡轮下游的空气流系统的后处理系统；其中，所述至少一个特征参数包括：与质量空气流相关的第一特征参数；与排气歧管空气压力相关的第二特征参数；以及与涡轮下游的压力相关的第三特征参数。
[0011]附加地或替代地，故障隔离器被配置成通过分析至少一个特征参数中的哪个已经改变来确定物理设备的哪个组件经受故障。
[0012]附加地或替代地，故障隔离器被配置成：如果第三特征参数已经改变，则标识后处理故障；如果第一和第二特征参数两者都已经改变，则标识EGR故障；或者如果第二特征参数已经改变但第一特征参数没有改变，则标识平衡阀故障。
[0013]另一个说明性的非限制性示例采用引擎系统的形式，包括：具有进气歧管和排气歧管的引擎，在进气歧管和排气歧管之间具有燃烧室，燃料量被提供到该燃烧室中；空气流系统，其耦合到所述引擎，所述空气流系统具有包括压缩机和涡轮的涡轮增压器以及排气再循环（EGR）阀；包括λ传感器的后处理系统；以及用于控制引擎、空气流系统和后处理系统的可配置控制器，包括：状态观察器，被配置成捕获引擎、空气流系统和后处理系统的当前状态；特征计算器，被配置成使用从所述状态观察器接收到的数据来计算与质量空气流相关的第一特征参数、与排气歧管空气压力相关的第二特征参数、以及与涡轮下游的压力相关的第三特征参数；优化器，被配置成使用引擎的当前状态和至少一个模型或设定点来优化引擎、空气流系统和后处理系统的行为；健康估计器，被配置成接收第一、第二和第三特征参数，并且根据一个或多个进入条件，将改变概率模型应用于第一、第二和第三特征参数，以确定第一、第二或第三特征参数中的任何一个是否已经改变到指示故障的程度，并且如果是，则生成改变指示符；以及故障隔离器，被配置成接收所述改变指示符并通过标识经受如所述改变指示符所指示的故障的系统组件来标识故障，并且生成指示所标识故障的故
障指示符。
[0014]附加地或替代地，故障隔离器被配置成：如果仅第三特征参数已经改变，则标识后处理故障；或者如果第一和第二特征参数中的任一个或两个已经改变，则标识EGR故障。
[0015]附加地或替代地，优化器被配置成使用以下各项中的每一项：与后处理空气流相关的第一模型；以及与EGR流相关的第二模型；并且所述系统还包括健康缓解器，所述健康缓解器被配置成修改所述优化器的操作以：响应于标识的后处理故障来替换或减少对第一模型的依赖；以及响应于标识的EGR故障来替换或减少对第二模型的依赖。
[0016]附加地或替代地，引擎系统可以进一步包括排气歧管压力传感器，其中：优化器包括依赖于由排气歧管压力传感器感测到的压力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于控制物理设备的可配置控制器，具有与其相关联的用于控制所述物理设备的操作的多个致动器和用于观察物理设备操作的多个特性的多个传感器，所述可配置控制器包括：状态观察器，被配置成通过与所述多个传感器通信来捕获所述物理设备的当前状态；特征计算器，被配置成从所述状态观察器接收当前状态数据，并计算反映所述物理设备的至少一个组件的健康状态的至少一个特征参数；优化器，被配置成至少使用所述致动器来优化所述物理设备的行为；健康估计器，被配置成从所述特征计算器接收所述至少一个特征参数，并且根据一个或多个进入条件，将改变概率模型应用于所述至少一个特征参数，以确定所述至少一个特征参数是否已经改变到指示故障或健康相关退化的程度，并且如果是，则生成改变指示符；以及故障隔离器，被配置成接收所述改变指示符并标识所述物理设备的哪个组件经受故障或健康退化，并且生成指示所标识故障的故障指示符。2.根据权利要求1所述的可配置控制器，还包括缓解器，所述缓解器被配置成响应于所述故障指示符来修改所述优化器，其中：所述优化器被配置成使用多个因子来优化所述物理设备的行为，每个因子与权重相关联，并且在所述健康估计器生成所述改变指示符之前，所述优化器使用第一组权重；并且所述缓解器被配置成通过修改或替换所述第一组权重由此修改所述优化器来响应于所述故障指示符。3.根据权利要求1所述的可配置控制器，其中，所述优化器被配置成通过以下方式使用至少第一和第二模型来优化所述物理设备的行为：当所述故障隔离器未能生成所述故障指示符时，依赖于第一模型；以及当所述故障隔离器生成所述故障指示符时，依赖于第二模型。4.根据权利要求1所述的可配置控制器，还包括缓解器，所述缓解器被配置成响应于所述故障指示符来修改所述状态观察器，其中：所述状态观察器被配置成应用一个或多个调整参数以监视所述物理设备的当前状态；以及所述缓解器被配置成通过修改或替换由所述状态观察器使用的调整参数中的一个或多个来响应于所述故障指示符。5.一种包括权利要求1的可配置控制器和物理设备的系统，包括：引擎，具有进气歧管和排气歧管，其中进气歧管和排气歧管之间具有燃烧室，燃料量被提供到所述燃烧室中；空气流系统，耦合到所述引擎，所述空气流系统具有涡轮增压器和排气再循环（EGR）阀，所述涡轮增压器具有在所述进气歧管上游的压缩机和在所述排气歧管下游的涡轮，所述排气再循环阀被配置成将排气从所述排气歧管再循环回到所述进气歧管；以及后处理系统，耦合到所述涡轮下游的所述空气流系统；其中所述至少一个特征参数包括：与质量空气流相关的第一特征参数；与排气歧管空气压力相关的第二特征参数；以及
与所述涡轮下游的压力相关的第三特征参数。6.根据权利要求5所述的系统，其中，所述故障隔离器被配置成通过分析所述至少一个特征参数中的哪个已经改变来确定所述物理设备的哪个组件经受故障。7.根据权利要求6所述的系统，其中所述故障隔离器被配置成：响应于发现第一或第二特征参数中的任一个或两个已经改变，确定所述故障与EGR阀有关；或者如果第三特征参数已经改变，则确定所述故障与后处理有关。8.一种包括权利要求1的可配置控制器和物理设备的系统，包括：引擎，具有进气歧管和排气歧管，其中进气歧管和排气歧管之间具有燃烧室，燃料量被提供到所述燃烧室中；空气流系统，耦合到所述引擎，所述空气流系统具有带有压缩机和双涡旋涡轮的涡轮增压器、排气再循环（EGR）阀、从排气歧管到所述涡轮的第一涡旋的第一排气空气通道、从排气歧管到所述涡轮的第二涡旋的第二排气空气通道、以及可控地允许第一和第二排气空气通道之间的空气流的平衡阀；以及后处理系统，耦合到所述涡轮下游的所述空气流系统；其中所述至少一个特征参数包括：与质量空气流相关的第一特征参数；与排气歧管空气压力相关的第二特征参数；以及与所述涡轮下游的压力相关的第三特征参数。9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述故障隔离器被配置成通过分析所述至少一个特征参数中的哪个已经改变来确定所述物理设备的哪个组件经受故障。10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述故障隔离器被配置成：如果所述第三特征参数已经改变，则标识后处理故障；如果第一和第二特征参数两者都已经改变，则标识EGR故障；或者如果第二特征参数已经改变但第一特征参数没有改变，则标识平衡阀故障。11.一种引擎系统，包括：引擎，具有进气歧管和排气歧管，其中进气歧管和排气歧管之间具有燃烧室，燃料量被提供到所述燃烧室中；空气流系统，耦合到所述引擎，所述空气流系统具有包括压缩机和涡轮的涡轮增压器、以及排气再循环（EGR）阀；后处理系统，包括λ传感器；以及可配置控制器，用于控制所述引擎、所述空气流系统和所述后处理系统，包括：状态观察器，被配置成捕获所述引擎、空气流系统和后处理系统的当前状态；特征计算器，被配置成使用从所述状态观察器接收到的数据，来计算与质量空气流...

【专利技术属性】
技术研发人员：T，
申请(专利权)人：盖瑞特动力科技上海有限公司，
类型：发明
国别省市：