СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ ДВИГАТЕЛЯ
ENGINE DIAGNOSTICS METHOD

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится, в общем, к способу диагностики, а конкретнее, к способу диагностики для системы двигателя.
Уровень техники
Комплексные механические, электрические и электромеханические системы, включающие в себя системы двигателя, электронные системы управления и другие устройства, являются серийно производимыми и широко используемыми. Даже хотя производители, как правило, делают постоянные улучшения в надежности и долговечности таких систем, тенденции к отказам и ухудшение производительности системы со временем не могут быть полностью устранены. Следовательно, контроль и диагностическое тестирование системы часто используются, чтобы находить отклонения в работе и их причины.
Функции диагностики/контроля использованы как в самих системах, так и в специальных центрах тестирования. В автомобильных системах, например, комбинация бортовой диагностики и диагностики в центрах обслуживания используются для определения проблемы и выявления ее причины, чтобы направить ремонтные и обслуживающие действия в экономически целесообразном порядке. Бортовые системы диагностики, тем не менее, ограничены в объеме и производительности стоимостными и аппаратными ограничениями. С другой стороны, диагностика в сервисном центре менее ограничена ценой или пространством, но она требует доставки автомобиля в здания сервисного центра перед тем, как может быть определен каждый дефект или могут быть произведены корректировочные действия (например, получение ремонтных частей).
Один из способов обеспечения дистанционного контроля и диагностики описан в патенте США №6.745.151 (патент '151), выданном Marko et al. Патент '151 описывает систему диагностики, которая контролирует производительность автомобиля и его рабочих компонентов. Память совокупности данных в автомобиле сохраняет отсчеты диагностических замеров в кольцевом буфере. Анализатор в автомобиле реагирует на диагностические замеры и находит начальное событие, указывающее на ненормальные рабочие состояния рабочих компонентов. Вычислительный центр, расположенный удаленно от автомобиля, имеет базу данных, сохраняющую представления о диагностических замерах для классификации номинальных и ненормальных рабочих состояний рабочих компонентов. Передатчик активируется начальным событием для того, чтобы передать, по меньшей мере, несколько из сохраняемых в кольцевом буфере отсчетов во время начального события в вычислительный центр. Вычислительный центр получает переданные отсчеты и классифицирует их в соответствии с номинальными или не отвечающими нормам рабочими состояниями.
Хотя система по патенту '151 может обеспечивать дистанционный контроль и диагностику автомобиля, раскрытая система не облегчает обеспечение ремонта или помощь в обслуживании на основе диагностической информации. Настоящее изобретение направлено на преодоление одной или нескольких проблем, изложенных выше.
Сущность изобретения
В одном варианте настоящее осуществление изобретения направлено на способ диагностирования системы двигателя. Этот способ может включать в себя этапы, на которых получают запрос на диагностирование системы двигателя и доставляют диагностический модуль абоненту из местоположения, удаленного от системы двигателя. Способ может далее включать в себя этапы, на которых обеспечивают диагностический модуль, соединенный с системой двигателя, диагностируют систему двигателя на основе информации, полученной диагностическим модулем, и обеспечивают ремонт или помощь в обслуживании на основе диагностирования системы двигателя.
В другом варианте осуществления способ может включать в себя этапы, на которых получают запрос на диагностирование системы двигателя, доставляют диагностический модуль абоненту, и инициируют диагностику двигателя. Этап инициирования диагностики двигателя может включать в себя этапы, на которых воспринимают, по меньшей мере, один параметр системы двигателя и генерируют данные, представляющие воспринятый, по меньшей мере, один параметр. Этап инициирования диагностики двигателя может далее включать в себя этапы, на которых передают данные диагностическому модулю, соединенному системой двигателя, и передают выходные данные из диагностического модуля в местоположение, удаленное от системы двигателя, по линии связи. Способ может далее включать в себя этап, на котором диагностируют систему двигателя с выходными данными из диагностического модуля.
В еще одном варианте осуществления может включать в себя этапы, на которых отправляют запрос на диагностирование системы двигателя в обслуживающую компанию. Способ может далее включать в себя этапы, на которых получают диагностический модуль из обслуживающей компании и соединяют с помощью электроники диагностический модуль с системой двигателя. Способ может также включать в себя этап, на котором передают диагностические данные, генерируемые диагностическим модулем, в обслуживающую компанию. Способ может далее включать в себя этап, на котором получают информацию по ремонту или обслуживанию из обслуживающей компании на основе переданных диагностических данных.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 является условной схемой примерной описанной диагностической системой в соответствии с одним объектом раскрытия;
Фиг.2 является условной схемой примерной описанной диагностической системы в соответствии с другим объектом раскрытия;
Фиг.3 является блок-схемой алгоритма, иллюстрирующей способ диагностирования системы двигателя в соответствии с одним вариантом осуществления раскрытия;
Фиг.4 является блок-схемой алгоритма, иллюстрирующей способ для диагностирования системы двигателя в соответствии с другим вариантом осуществления раскрытия; и
Фиг.5 является блок-схемой алгоритма, иллюстрирующей способ для диагностирования системы двигателя в соответствии с еще одним вариантом осуществления раскрытия.
Подробное описание изобретения
Фиг.1 иллюстрирует примерную диагностическую систему 10 для диагностирования системы 14 двигателя. Система 14 двигателя характерна для широкого множества систем двигателя, например, двигателя с искровым зажиганием, двигателя с компрессионным воспламенением и т.д. Система 14 двигателя может иметь систему впуска, систему хладоагента, выхлопную систему, трансмиссию и другие (не показанные) системы, сконструированные и действующие в обычном режиме.
Система 14 двигателя может использоваться в машинной системе 12. Машинная система 12 может быть стационарной или мобильной машинной системой любого типа, например, в автомобилях, в экскаваторном или землеройном оборудовании и т.д.
Как показано на Фиг.1, машинная система 12 может включать в себя шину 16 данных в сети контроллеров (CAN) и электронный управляющий модуль (ЕСМ) 18. Шина 16 данных CAN может обеспечивать соединения между системой 14 двигателя и ЕСМ 18, обеспечивая передачу параметров управления и команд между системой 14 двигателя и ЕСМ 18. Связь между системой 14 двигателя и ЕСМ 18 может управлять работой системы 14 двигателя. Например, ЕСМ 18 может посылать сигналы в инжекторы топлива, для того, чтобы изменять регулировку впрыска. Конкретный протокол связи, используемый шиной 16 данных CAN, может быть специализирован для приложения. Одним примерным протоколом для приложений, предназначенных для работы в тяжелых условиях, является стандарт J1993 9 Общества автомобильных инженеров (Society of Automotive Engineers standard J1939). ЕСМ 18 может быть электронным устройством, которое может включать в себя процессор 19, который считывает информацию, переданную через шину 16 данных CAN от системы 14 двигателя, и использует эту информацию, а также внешние команды, такие как команды от оператора машины, для того, чтобы управлять действиями системы 14 двигателя.
Как показано более подробно на Фиг.2, система 14 двигателя может включать в себя совокупность сенсоров 30, действующих для восприятия множества рабочих параметров системы 14 двигателя, в том числе, но, не ограничиваясь ими: число оборотов двигателя, скорость подачи топлива в двигатель, соотношение воздуха к топливу для подачи в двигатель, давление масла в двигателе, температуру масла, и температуру выхлопа на выходе из двигателя. Шина 16 данных CAN может быть соединена с сенсорами 30 в системе 14 двигателя для приема сигналов, генерируемых сенсорами 30. Система 14 двигателя может далее включать в себя передающую систему (не показана) и другие системы (например, систему впуска, систему хладоагента и выхлопную систему и т.д.), и шина 16 данных CAN может быть далее соединена с сенсорами передающей системы и других систем для сбора информации о параметрах передающей системы и других систем (не показанных).
Возвращаясь к Фиг.1, диагностический модуль 20 может быть соединен для осуществления связи с шиной 16 данных CAN для приема сигналов, содержащих информацию, представляющую описанные выше воспринятые параметры. Диагностический модуль 20 может быть прикрепляемым к машинной системе 12 и (или) съемным с нее. Диагностический модуль 20 может включать в себя вход 22, соединенный с шиной 16 данных CAN, и выход 24, соединенный с линией связи, например, с сетью 26. Диагностический модуль 20 может включать в себя процессор 34, способный осуществлять обработку в реальном времени описанных выше сигналов, принятых на входе 22, и генерировать выходной сигнал на выходе 24, соединенном с сетью 26. В одном варианте осуществления сеть 26 может быть интранетом или Интернетом. В другом варианте осуществления сеть 26 может быть беспроводной сетью, например, сетью Глобальной системы мобильной связи (Global System for Mobile Communications - GSM). Диагностический модуль 20 может включать в себя модем, соединенный с сетью 26. Диагностический модуль 20 может быть соединен через сеть 26 с системой, расположенной в удаленном местоположении по отношению к машинной системе 12, например, в удаленном местоположении 28 на большом расстоянии от машинной системы 12. Выходной сигнал от диагностического модуля 20 может посылаться в удаленное местоположение 28 для диагностирования системы 14 двигателя через сеть 26. Удаленное местоположение 28 также может посылать проверочные сигналы или инструкции через сеть 26 к диагностическому модулю 20.
Диагностический модуль 20 может применять следующие этапы для диагностирования системы 14 двигателя. Во-первых, может быть определено множество исходно выбранных параметров двигателя при заранее заданных нормальных условиях работы двигателя. Затем, во время последующей работы системы 14 двигателя, фактические параметры двигателя могут быть восприняты сенсорами 30 и переданы диагностическому модулю 20 через шину 16 данных CAN. Эти воспринятые фактические значения параметров двигателя могут быть представлены как выходное сообщение на выходе 24 диагностического модуля 20. Выходное сообщение может быть принято в удаленном местоположении 28, и значения, заключенные в выходном сообщении, могут быть сравнены с диапазонами желательных значений для выбранных параметров двигателя. Может быть определена разность между воспринятыми фактическими значениями параметров и заранее заданными или смоделированными значениями параметров двигателя. Система 14 двигателя далее диагностируется с использованием результатов сравнения.
В качестве альтернативы, процессор 34 диагностического модуля 20 может сам обрабатывать воспринятые фактические значения параметров двигателя и заранее заданные или смоделированные значения параметров двигателя и генерировать исходное диагностическое сообщение на выходе 24. Исходное диагностическое сообщение может быть передано в удаленное местоположение 28 и может быть далее проанализирован или подтвержден в удаленном местоположении 28 для диагностирования системы 14 двигателя.
Когда диагностический модуль 20 соединен с шиной 16 данных CAN, ECM 18 и сетью 26, диагностический модуль 20 может иметь доступ к линиям связи и (или) системе регистрации данных системы 14 двигателя. Если система 14 двигателя оборудована устройством регистрации данных для записи сигналов от сенсоров 30, диагностический модуль 20 может быть способен осуществлять загрузку и запись сигналов от устройства регистрации данных. Диагностический модуль 20 может быть способен анализировать данные самостоятельно или передавать данные, полученные из устройства регистрации данных, в удаленное местоположение 28 для диагностирования системы 14 двигателя.
В одном варианте осуществления, диагностический модуль 20 может быть выполнен с Калибровочным протоколом CAN (CAN Calibration Protocol - CCP), который является протоколом для связи между целевым процессором и хост-машиной по шине данных CAN. Co способностью CCP диагностический модуль 20 может быть способен обращаться к ЕСМ памяти 36 и изменять данные в ЕСМ памяти 36. Например, ЕСМ память 36 может хранить информацию о конфигурации двигателя, например скорость, крутящий момент, синхронизация, заправка топливом, усиление узла управления и т.д. Один пример информации о конфигурации двигателя может включать в себя конфигурации плана подачи топлива в двигатель. Конфигурации плана подачи топлива в двигатель могут включать в себя информацию, касающуюся оборотов в минуту (rpm) двигателя и плотности воздуха. Диагностический модуль 20 может быть запрограммирован адресами ассоциативной памяти в ЕСМ памяти 36 и замещающими значениями. Используя информацию об адресах и замещающие значения, диагностический модуль 20 может перенастраивать конфигурацию или изменить информацию о конфигурации системы 14 двигателя в ЕСМ памяти 36. В одном варианте осуществления диагностический модуль 20 может включать в себя память 32 для хранения многочисленных конфигураций двигателя (например, планы подачи топлива). Пользователь может на расстоянии выдавать команды диагностическому модулю 20 для того, чтобы перенастраивать конфигурации ЕСМ 18 с помощью информации о конфигурации двигателя, хранящейся в памяти 32 диагностического модуля 20, переключая систему 14 двигателя между разными конфигурациями двигателя, что может позволить пользователю тестировать несколько конфигураций без помощи инженера для локального доступа к системе 14 двигателя. В другом варианте осуществления диагностический модуль 20 может быть настроен на получение информации о конфигурации двигателя через сеть 26 и использовать информацию о конфигурации двигателя, полученную через сеть 26, чтобы изменить информацию о конфигурации двигателя, хранящуюся в ЕСМ 18. Изменение конфигурации двигателя может также быть сделано автоматически посредством диагностического модуля 20.
Фиг.3 показывает блок-схему алгоритма примерного способа диагностики, использующего диагностическую систему 10. В блоке 102 предприятие-изготовитель (или обслуживающая компания) может принимать предписания от клиента (или пользователя) для диагностирования проблем системы двигателя. В блоке 104 предприятие-изготовитель может доставлять диагностический модуль 20 клиенту из удаленного от системы 14 двигателя местоположения, например, диагностический модуль 20 может быть выслан по почте клиенту от предприятия-изготовителя или обслуживающей компании. В блоке 106 предприятие-изготовитель может иметь диагностический модуль 20, соединенным с системой 14 двигателя. Предприятие-изготовитель может выслать инженера, который является специалистом в присоединении диагностического модуля 20 к системе 14 двигателя, к клиенту для того, чтобы присоединить модуль 20 к системе 14 двигателя. Инженер, который присоединяет диагностический модуль, обычно может иметь более низкий уровень мастерства (относительно уровня ремонта системы двигателя) с более низкой ценой. В качестве альтернативы предприятие-изготовитель может выслать клиенту инструкции по установке оборудования, и клиент сам установит диагностический модуль 20.
Как раскрыто выше, диагностический модуль 20 может быть соединен с шиной 16 данных CAN. Диагностический модуль 20 может принимать сигналы от сенсоров 30 и посылать сигналы предприятию-изготовителю (удаленному местоположению 28) для диагностирования системы 14 двигателя. В блоке 110 предприятие-изготовитель может диагностировать систему 14 двигателя диагностическим модулем 20 из местоположения 28, удаленного от системы 14 двигателя. Как отмечено выше, тем не менее, диагностический модуль 20 может сам диагностировать двигатель без обращения к удаленному местоположению 28.
В блоке 120 предприятие-изготовитель (или обслуживающая компания) могут ремонтировать систему 14 двигателя на основе диагностических результатов этапа 110. В одном варианте осуществления предприятие-изготовитель может посылать клиенту инструкции и (или) части для ремонта системы 14 двигателя на основе результата этапа 110, и тогда клиент ремонтирует систему 14 двигателя на основе этих инструкций. В другом варианте осуществления предприятие-изготовитель может посылать инженера, который является специалистом в решении конкретной проблемы, диагностированной на этапе 110, к клиенту для ремонта системы 14 двигателя. В еще одном варианте осуществления предприятие-изготовитель может выборочно посылать инженера, имеющего конкретный уровень или тип квалификации на основе уровня сложности или типа проблемы, диагностированной на этапе 110, к клиенту для ремонта системы 14 двигателя. Например, результат диагностики этапа 110 может показывать, что система 14 двигателя может иметь проблему в трансмиссии, и предприятие-изготовитель может выслать инженера, специализированного для решения этого типа проблем. Ремонт системы двигателя может включать в себя устранение дефекта, исправление нарушения, выполнение планово-предупредительного ремонта, и (или) другие процедуры для поддержания системы двигателя в нормальном состоянии.
Диагностический модуль 20 может быть присоединен к диагностическому соединителю на системе 14 двигателя или присоединен к диагностическому соединителю, отдельному от системы 14 двигателя. Диагностический модуль 20 может быть соединен напрямую с шиной 16 данных CAN с помощью электропроводки машины в любом месте на машинной системе 12. Диагностический соединитель может иметь беспроводное соединение с машинной системой 12.
Фиг.4 иллюстрирует блок-схему алгоритма другого примерного способа диагностики для диагностирования системы 14 двигателя с помощью диагностической системы 10. В блоке 202 предприятие-изготовитель (или обслуживающая компания) может принимать запрос от клиента на диагностирование системы 14 двигателя. В блоке 204 предприятие-изготовитель может доставлять диагностический модуль 20 клиенту. В блоке 210 диагностический модуль 20 может быть присоединен к системе 14 двигателя. В одном варианте осуществления предприятие-изготовитель может высылать инструкции по установке оборудования клиенту и клиент сам присоединит диагностический модуль 20 к системе 14 двигателя. В другом варианте осуществления предприятие-изготовитель может высылать инженера для присоединения диагностического модуля 20 к системе 14 двигателя. Как раскрыто выше, диагностический модуль 20 может быть присоединен к сенсорам 30 на системе 14 двигателя через шину 16 данных CAN.
В блоке 220 сенсоры 30 могут воспринимать, по меньшей мере, один параметр системы 14 двигателя и генерировать данные, представляющие, по меньшей мере, один воспринятый параметр. В блоке 222 сенсоры 30 могут передавать данные диагностическому модулю 20, присоединенному к системе 14 двигателя. В блоке 224 диагностический модуль 20 может передавать выходные данные от диагностического модуля 20 к удаленному местоположению 28 (связанному с предприятием-изготовителем или обслуживающей компанией) через сеть 26. В блоке 226 предприятие-изготовитель может диагностировать систему 14 двигателя с выходными данными из диагностического модуля 20. Диагностический модуль 20 может высылать воспринятые данные или обработанные данные. В одном варианте осуществления диагностический модуль 20 может изменить информацию о конфигурации двигателя в электронном модуле управления 18 системы 14 двигателя с помощью новой информации о конфигурации двигателя. Новая информация о конфигурации двигателя может быть получена из памяти 32 диагностического модуля 20 без взаимодействия с удаленным местоположением 28, или из удаленного местоположения 28 через сеть 26. Диагностический модуль 20 тогда может повторить этапы 220-226 для повторной диагностики системы 14 двигателя. Как отмечено выше, диагностический модуль 20 может налаживать систему 14 двигателя сам или с помощью взаимодействия с удаленным местоположением 28.
В блоке 230 предприятие-изготовитель может ремонтировать систему 14 двигателя на основе диагностических результатов. В одном варианте осуществления предприятие-изготовитель может высылать клиенту инструкции и (или) части на основе диагностических результатов для ремонта системы 14 двигателя и клиент сам выполнит ремонт системы 14 двигателя. В другом варианте осуществления предприятие-изготовитель может высылать инженера, который является специалистом в решении проблемы, диагностированной на этапе 226, к клиенту для ремонта системы 14 двигателя.
Фиг.5 иллюстрирует блок-схему алгоритма другого примерного процесса диагностики для диагностирования системы 14 двигателя с помощью диагностической системы 10. В блоке 302 пользователь или клиент могут высылать запрос на диагностирование системы 14 двигателя к обслуживающей компании (например, предприятию-изготовителю). В блоке 304 клиент может получить диагностический модуль 20 от обслуживающей компании. Диагностический модуль 20 может быть получен клиентом путем почтовой доставки или другими средствами. В блоке 306 клиент может присоединить диагностический модуль к системе 14 двигателя. В блоке 308 диагностический модуль 20 может передавать диагностические данные к обслуживающей компании.
В блоке 310 клиент может принимать результаты диагностики из обслуживающей компании. В блоке 320 клиент может ремонтировать систему двигателя на основе результатов диагностики этапа 310. В одном варианте осуществления клиент может принимать инструкции на основе результатов диагностики этапа 310 из обслуживающей компании и ремонтировать систему 14 двигателя на основе инструкций. В другом варианте осуществления клиент может получить инженера, который является специалистом в решении проблемы, диагностированной на этапе 310, из обслуживающей компании для ремонта системы 14 двигателя. В блоке 330 клиент может вернуть диагностический модуль 20 в обслуживающую компанию.
Промышленная применимость
Раскрытая диагностическая система 10 может быть использована для любых систем двигателя или других применений. Такие применения могут включать в себя стационарное оборудование, такое как установки генерирования электроэнергии, и подвижное оборудование, такое как транспортные средства, в том числе грузовики или автомобили, оборудование, предназначенное для работы в тяжелых условиях, и т.д.
Настоящие устройство и способ для диагностирования системы 14 двигателя с помощью диагностического модуля 20 в сочетании с сетью 26 полезны для широкого множества машинных применений. Способ диагностики по настоящему раскрытию способен обеспечить диагностическое обслуживание из удаленного местоположения 28, как например предприятие-изготовитель системы двигателя или центр обслуживания клиентов, связанный с предприятием-изготовителем. Способ диагностики по настоящему раскрытию также способен обеспечить диагностическое обслуживание в реальном времени. Клиент может присоединить диагностический модуль 20 к системе 14 двигателя, или инженер, специалист более низкой квалификации с более низкой ценой, может быть выслан клиенту для присоединения диагностического модуля 20 к системе 14 двигателя. Затем клиент может принимать инструкции и (или) части для решения проблем, диагностированных диагностическим модулем 20 и (или) из удаленного местоположения 28, или для улаживания проблем может быть выслан инженер относительно высокой квалификации, специализированный на улаживании типа проблем, диагностированных диагностическим модулем 20. Способ по настоящему раскрытию может понизить цены диагностирования путем экономии времени на переездах и затрат на первичную проверку на месте проблем двигателя инженером. Раскрытый способ далее улучшает эффективность и понижает цену, как для клиента, так и для предприятия-изготовителя, за счет определения конкретных проблем системы 14 двигателя, и затем высылки инженера, специалиста в решении конкретных проблем только тогда, когда это необходимо. Дополнительно сниженная цена может быть получена через повторное использование диагностического модуля различными клиентами.
Для специалистов в данной области было бы очевидно, что различные модификации и вариации могут быть сделаны в способе диагностики. Другие варианты осуществления будут очевидны для специалистов в данной области из рассмотрения описания и применения раскрытого способа диагностики. Имеется в виду, что описание и примеры рассматриваются только как примерные, а истинный объем обозначен нижеследующей формулой изобретения и ее эквивалентами.