冷却液流量的在线估计与流量/内漏类故障诊断

课程大纲

• 能按「转速或占空比 + 泵 map + 按阀位/模式查表的回路阻力曲线」搭出车载流量估计，并按乙二醇浓度与实测液温在线做密度/粘度修正，说清阻力 map 由谁提供、几张、按什么冻结
• 能用 δṁ/ṁ ≈ √((δQ̇/Q̇)² + (δΔT/ΔT)²) 算出能量平衡路线的误差带，并由传感器误差带反解出最小可用 ΔT 门限与「不出值」边界
• 能判断某支路的 Q̇ 可不可信到足以反算流量（有电计量热源的支路 vs Q̇ 本身也是估计量的支路），并说明 c_p 与浓度漂移为什么是系统偏置、为什么冗余与两路互校对它免疫
• 能把两路（必要时三路）估计的残差落到 r = x_meas − x̂ 框架上，建立「阀位—转速—液温—Q̇ 档」的分格基线，并交付「值 + 置信度档 + 有效窗口标志」三件套
• 能用带符号的基线规则把气堵、结垢渐变欠流、局部缺液、泵退化四类流量故障分开，不把堵塞与轴承磨损判反
• 能用四路在线方法（回路温度残差粗筛 / 模式切换后趋同速率签名 / 静置停机温漂 / 主动阀位扫描当激励）把「某模式温度不对」判成内漏并收敛到具体端口对，并先用 Q_串扰 反算该判据在哪些模式下探得出来
• 能识别冷却液→燃气侧或机油侧的跨介质内漏车载征兆链，并把它与短途欠温等同症状不同根因的情形分流
• 能设计带参考流量计的台架标定与对标流程，交付分格误差带表，并据此判定该估计器只能用于诊断还是可进闭环（保底流量、按需冷却）

1. 泵特性路线的车载化实现：物性在线修正与阀位阻力 map
   • 整车实做＝泵转速或 PWM 占空比 + 泵转速族 map + 按阀位/模式查表得到的回路阻力曲线求交，必要时叠电功率作第三路半独立估计；**不是**去测泵前后差压——整车极少布泵前后差压传感器，把台架「测压差」口径搬进整车，等于让人去找一支根本不会装的传感器（G12-01 图 5 已按此勘误并改指本课，本课只用其结论、不重复选型判断）
   • 物性在线修正是本课与 A2-02 的分界：泵 map 与阻力表都在某一标定介质、某一温度下测得，车上必须按乙二醇浓度与实测液温在线改 ρ 与 μ——ρ 改的是扬程与压升的换算（H 对 ρgH），μ 改的是低温段阻力与阻力指数 n。A2-02 只有选型期的离线换算，本课做在线的那一份；配方与物性表来源 H7-01
   • 浓度在车上通常不可测，只能当「有效期内的标定常量」用：补液、换液后浓度与 ρ、μ、c_p 同时漂，会给两条估计路线**同向**引入系统偏置。判据是把浓度写成带元数据（标定介质、浓度、温度）的输入量并绑定补液/换液事件强制重学，而不是当真值一路信到报废（重学触发与学习值持久化归 K4-06、工位例程归 K6-09）
   • 阻力 map 的提供方与形态：一个阀位/模式一条曲线，来源是 L2-03 的台架实测工况点或 J1-03/A2-01 口径的一维水力模型反标，交付形态是「阀位真值表 × 液温分档」的查表。多通阀集成后**必须按阀位逐位给**，不能用一条曲线代表全程——这条承 L2-03 已声明的适用边界（δ 判据只对固定拓扑成立）
   • 精度侵蚀的三个慢变量：结垢与沉积使 R 上移、阀位机械漂移与密封磨损使实际阻力偏离表值、回路含气使等效 ρ 与 R 双变。可用判据是「同阀位、同转速、同液温格内的估计流量基线是否单调漂移」；把这条漂移当传感器漂移校掉是错的——传感器级校零与系统级参数辨识的判别依据是残差在多通道上的一致性（口径归 K1-01/K1-03），辨识本体归 K3-10
   • 泵 map 自身的不确定度必须显式记账：批次离散、老化下移，低转速与低负载区最不准（承 A2-02 的相似定律边界与效率岛随转速漂移两条结论）。工程口径是把「泵 map 外推区」直接标成不出值区，而不是硬算一个数装作还在测
2. 能量平衡路线：误差传播定量化与最小可用 ΔT 门限
   • 本课的方向是已知 Q̇ 求 ṁ（ṁ = Q̇/(c_p·ΔT)），K3-10 的方向相反（已知 ṁ 求 Q̇）。两者**不可循环互喂**——用热平衡估出的 ṁ 再回代算 Q̇ 是恒等式，看着自洽实际零信息，残差恒为零、诊断抓不到任何异常（K3-10 已写死此条，本课引用不重讲，只在实现评审清单里作为一条禁止项）
   • 误差按相对量合成：δṁ/ṁ ≈ √((δQ̇/Q̇)² + (δΔT/ΔT)²)。ΔT 落在分母上，两支温度传感器的误差**直接除进结果**，所以小 ΔT 工况这条路线先失效——不是精度变差，是量级失控
   • 最小可用 ΔT 门限的定法：由温度传感器误差带（元件精度 + 自热偏差 + 动态滞后，来源 G12-01 第 3 讲）与目标流量相对精度反解 ΔT_min ≈ δ(ΔT)/(δṁ/ṁ)_allow。这是把 G12-01 那条定性判据「小 ΔT 下必须拒绝输出」做成可标定量；判据给量级口径（须为误差带的若干倍），不给假装精确的阈值——各平台传感器误差带不同
   • c_p 的漂移是**系统偏置而非随机误差**：c_p 随乙二醇浓度与液温变化，补液后估计值整体偏一个方向，不会被时间平均掉，也不会被冗余表决或两路互校抓住（共模偏置的免疫盲区，K1-03 已论证）。处置是把 c_p 做成（浓度, 液温）二维查表并绑定补液事件
   • Q̇ 本身多为估计量，其不确定度要**串乘**进 δQ̇/Q̇、不能当已知量：电池 I²R + 熵热、PTC/加热器电功率、电驱损耗 map、压缩机制冷量各有各的误差性质。结论是这条路线**只在有电计量热源的支路可信**——PTC、水加热器、电功率可测的电驱与电池支路；空气侧换热器/冷凝器那一侧 Q̇ 自身不确定度大，不适合反算流量
   • 成立前提有两条硬的：一是必须有成对、卡准进出口的温度点（G12-01 第 3 讲已把测点方案与软测量方案绑在一起设计）；二是两路温度须**同一时刻采样**——跨任务、跨报文周期或跨 ECU 的相减在稳态看不出、在瞬态会凭空造出一个不存在的 ΔT。对齐手段与 Δt_align_max 判据本体归 K1-01，本课只写「不对齐就不许出值」
   • 有效工况窗口须显式列出并作为第一道闸：小 ΔT、瞬态、模式切换过渡段、Q̇ 输入缺失或降级——窗外一律不出值（与 K3-10 的有效窗口、G12-01 的拒绝出值同一套语法）
3. 两路互校、残差构造与置信度输出
   • 残差直接用 K1-03 已有的 r = x_meas − x̂ 框架，不新造框架；本课的特殊之处是两侧都是估计量：r = ṁ̂_泵特性 − ṁ̂_能量平衡。这正是 K1-03 书面留给本课的那一块（该课只管拿来做冗余时怎么定阈值、什么时候不能信）
   • 互校有效的前提是两路失准源互不相同：泵特性路失于 R 漂移、map 老化与含气，能量平衡路失于小 ΔT、瞬态与 Q̇ 不确定。**同向同时失准的场景要单列**——回路含气既抬 R 又搅乱 ΔT，两路会一起偏、残差反而缩小，这类工况要靠有效窗口标志排除，不能靠残差自证
   • 三路（含功率法）是加权互校不是三选一：逐路算残差，先降权再退出，不要一超阈就把某一路直接踢掉（K1-03 已定此口径，本课接冷却液这一路的权重调度与降权次序）
   • 分格基线是判据成立的地基：残差门限必须建立在「阀位—转速—液温—Q̇ 档」的分格基线上，否则模式切换本身就会把残差顶过门限、造成批量误报。基线取整车下线与售后维修后的学习值，持久化与复位归 K4-06、工位与例程权限归 K6-09
   • 可检性下限要**先算再定门限**：把待检故障折成的流量或温度残差幅值与传感器误差带比，比不过就是这条判据在该工况下探不出来，正确动作是换激励或换测点，而不是把门限调紧。串扰热量的量级式见公式表（式出 M2-02，间隙三次方与压差一次方的机理出 G4-03）
   • 输出交付「值 + 置信度档 + 有效窗口标志」三件套，置信度对齐 K1-01 的可信/降级可用/不可用三档；下游消费方是 K1-03 的冗余仲裁、K5-02 的降级仲裁、F1-03 的按需冷却与保底流量、N6-02 的孪生残差比对
   • 不重讲的四块要点明：观测器结构选型与 Q/R 整定、可观性判断、估计误差界归 K3-10；冗余表决、独立性与共因失效归 K1-03；滤波、范围/速率/静态/交叉一致性与消抖归 K1-01；**门限与去抖的整定、验证与复验归 K5-07**——本课只给残差构造与判据形式，一处门限都不标
4. 流量类诊断族：带符号的基线规则
   • 泵退化与堵塞的符号规则是本讲的核心，只讲「相对基线漂移」会把根因判反：同转速下，堵塞/欠流→轴功率与电流**下降**；干转/气堵→电流**骤降**；轴承磨损与密封拖滞→电流**上升**。判据必须带符号并绑定基线格，否则同一个「电流偏离基线」能指向三个方向相反的根因
   • 气堵：现象级特征是下游得不到冷却液、换热失效，而泵电流反而下降、看起来「很轻松」（G5-04 第 2 讲已给，本课不重复机理）。本课给可算判据＝两路流量残差同向放大 + 该支路 ΔT 塌陷，并把 G5-04 的「先看回路有无连续液流、再怀疑泵」这条顺序做成在线判定次序
   • 干转不属本课净新增：识别信号、联合判断、限功率→报码→停机分级、禁止重启试探全部在 G5-04 第 3 讲。本课只补「流量估算残差」这一条交叉判据，且它与 G5-04 是**同一判决的第二路证据、不是第二套阈值**——两边各标一套门限，标定时必然打架
   • 残差比电流信号强在哪里要讲清：电流偏低可能是真的轻载，而两路残差同号放大能把「轻载」与「根本没在打液」分开——这是两者失效方式不同带来的独立信息，不是同一信息的重复
   • 结垢与渐变欠流：同阀位、同转速、同液温格内估计流量在**慢时间尺度**上单调下移，与瞬时故障的区分靠时间尺度而不是幅值。本课只给流量这一路的残差怎么构造；工况归一化、周—月尺度趋势判定与服务决策归 K5-05，本课不做健康度评分
   • 局部缺液与失流：无液位信号、或液位尚未跌破 MIN 而某段已被气占位时，由流量估计残差先行提示（G10-02 已把本课列为液位信号之外的第二条线索）。本课给判据形式，**阈值整定归 K5-07**，水壶/去气罐的液位设计与 MIN/MAX 标定、晃动误报归 G10-02
   • 与下线判据的在线对偶：G10-03 的「定转速下泵压差/流量窗口」是产线灌通判据，本课是它在运行期的在线版；同一条纪律照搬——多通阀与并联支路必须**按模式逐一切换取样**，一个模式一组窗口，否则一条被气堵或被阀关死的支路会藏在主路的合格读数后面
   • 本讲不接温度侧的 OBD 合理性诊断：节温器合理性、冷却液温度传感器的范围/合理性、暖机时限窗口内水温未达调节温度这几项，算法本体归 K1-01、判据形式与归属判定归 K5-01、使能窗口归 K5-08、阈值与去抖归 K5-07、暖机标定流程归 K6-11；本课只接「冷却系统性能监控」里与流量相关的那一路
5. 内漏类诊断：从「某模式温度不对」收敛到端口对
   • 起点是 G4-03 已定的症状级规则：凡「某个特定模式下性能持续偏软、所有部件单测都合格」，多通阀内漏必须进排查清单前列，尤其当该模式恰是两回路温差最大的那个。但该规则只到症状级——既没坐实内漏，也没告诉你漏在哪一对端口之间；本课接的正是它的整车落地
   • 第一路 · 回路温度残差粗筛：本该被隔离的两支路之间出现温度相关性，或该回路的进出口热平衡不闭合（温升算不平），做成可标定残差。这一路只能粗筛到「疑似内漏」，不具备定位能力，别拿它当结论
   • 第二路 · 模式切换后的温度趋同速率签名：切入某模式后，本应彼此绝热的两回路以异常快的速率互相靠拢。判据取**趋同时间常数与该模式设计值之比**，而不是温度绝对值——绝对值受环境温度与热负荷污染，速率对内漏更敏感
   • 第三路 · 静置停机后的温漂：停机后泵停、外部热源全撤，各回路应各自按自身热惯性向环境衰减；若两回路仍持续趋同，或某回路反常升温，指向内漏而非控制或传感器。这是整车上除上电冷机窗口之外第二个「边界条件已知」的免费窗口（上电冷机一致性自检的使能条件与共模盲区归 K1-01，本课不重述）
   • 第四路 · 主动阀位扫描当激励：被动观察抓不到的就主动给激励——按端口对逐位扫描阀位，看残差在哪些阀位组合下出现、在哪些下消失。使能条件必须写死（不在用户可感知工况、ΔT_loop 足够作激励幅值、不在模式切换过渡段、不与保护动作冲突）；使能窗口本体归 K5-08，泵—阀联动与断流窗口约束归 K3-09
   • 端口对怎么收敛：把四路证据按「该阀位下哪两条支路本该隔离」取交集——同一残差在多个阀位下都出现，串漏就在这些阀位共有的那一对端口上；单一模式的一次异常只能给嫌疑不能定位。可检性下限先用 Q_串扰 ≈ ṁ_leak·c_p·ΔT_loop 反算，漏量折成的温度残差比不过传感器误差带时，该端口对在该模式下探不出来——应改到温差最大的模式或改用主动扫描，不是把门限调紧
   • 跨介质内漏（冷却液→燃气侧或机油侧）另成一支，车载可观测征兆链是：去气罐持续冒泡、回路压力异常升高、补液频次上升、水温—压力轨迹偏离设计带（征兆清单出 F2-02 的 EGR 冷却器内漏一条）。与油侧短途欠温的分流判据出 F3-01——内漏伴补液频次升高且跑长途不恢复，短途欠温只在油侧且连续长途可缓解；腐蚀机理、选材与在用油分析不在本课
   • 三分工必须闭合、不许互相重讲：台架级与产线级手段（保压法、氦质谱，要拆件或至少能单独接压力源、控住温度漂移与容积效应）归 G4-03 与 G8-05，两课都已明写「产线/台架判据不能当售后方案」；外漏侧的售后现场手段谱系归 M2-05；离线拆车的根因归类与 8D/5Why 归 M2-02（该课已声明车端判定与定位一律前指本课）；把这三个出口写进模块定义与售后策略的架构动作归 B3-05
   • 结论纪律：本课交付的是「在线判成内漏 + 收敛到端口对」，不是「判定该不该换件」。换件决策、索赔与 NTF 口径归 M2-05；DTC 置位、冻结帧与引导式诊断树归 K5-01/K5-08
6. 台架标定与对标流程；精度决定「只做诊断」还是「可进闭环」
   • 标定输入来自 L2-03 台架上带参考流量计的工况点：逐支路装表、按阀位逐位扫描，一个阀位一组标定点；L2-03 提供台架与泵—系统曲线测定，本课提供估计器的标定与对标**工作流**，不重讲台架搭建与测点布置
   • 常温水→实际工况的传递必须显式交代，不能默认：常温水拟合的阻力系数外推到低温乙二醇前须按 Re 重判流态、重算阻力指数（L2-03 已给此约束）。本课的工作流是把这份修正做成车载查表的输入，并强制记录三个元数据——标定介质、浓度、温度；缺元数据的 map 不许入车
   • 对标交付物是**分格误差带表**：估计流量对参考流量的残差按（阀位, 转速, 液温, ΔT 或 Q̇ 档）分格给误差带，每格另标「出值/不出值」。这张表同时是第 3 讲置信度分档与第 4/5 讲判据幅值的共同输入——没有它，置信度分档只能靠拍
   • 精度决定用途的分档判据：误差带宽到什么程度只能做**诊断**（判有无、判方向、判趋势）、窄到什么程度才可以进**闭环**（保底流量、按需冷却）。闭环消费方是 F1-03，本课只交误差带与可用性判据，控制侧动作、保护动作与降级策略归 F1-03/K5-02
   • 进闭环有两条附加要求：一是估计误差必须折进控制约束裕度——按估计值求解、按真值运行，硬约束会在边缘工况被悄悄吃掉（折算关系归 B4-04/K3-10）；二是必须有「估计不可用时的保守分支」（切保守常量转速或切最高保底流量），**参与保护限值的量禁止保持上次值**，脏值冻结等于把保护关掉（K1-01 已写死此条）
   • 换件与维修后的重标定链要成闭环：换泵、换多通阀、换液或补液、换控制器后估计基线全部失效，必须走重学；例程通道与权限、工位清单归 K6-09，学习值持久化与掉电写一致性归 K4-06，整车级下线项目与判据构造归 M2-04
   • 数字孪生侧的模型—实车残差只是**第二路证据**：它进本课的判据框架、按本课的分格基线判，不能当诊断结论（N6-02 已自划此边界）

• 以为车上装一支泵前后差压传感器就能反算流量（照台架口径来），其实整车极少布这支传感器——量产实做是转速/占空比 + 泵 map + 按阀位/模式查表的阻力曲线求交；照台架做法设计，等于让人去找一支根本不会装的传感器
• 以为提高采样率或加重滤波能把小 ΔT 下的热平衡反算救回来，其实误差在**分母**上：ΔT 逼近传感器误差带时反算流量成倍飘，唯一正确处置是按 ΔT_min 闸掉并拒绝出值，而不是硬给一个数装作还在测
• 以为两路估计互校就能兜住所有误差，其实 c_p 与乙二醇浓度漂移是**共模偏置**——两路共用同一个 c_p、同一批温度传感器时残差恒为零，冗余表决与两路互校对它完全免疫
• 以为「电流相对基线漂移」就能判泵故障，其实符号相反的三个根因都会让电流离开基线：堵塞/欠流→电流下降、干转/气堵→电流骤降、轴承磨损与密封拖滞→电流上升；不带符号与分格基线的判据会把堵塞与磨损判反
• 以为热平衡估出的流量可以回代去算换热量、算出来还对得上就说明模型没问题，其实那是恒等式：残差恒为零、看着自洽实际零信息，任何异常都抓不到
• 以为内漏「外观正常所以查不了」，其实难查是缺一套方法学而不是缺一台更贵的设备——四路在线方法加主动阀位扫描能把嫌疑收敛到端口对；真正探不出来的情形要用 Q̇_串扰 反算证明，而不是凭印象放弃
• 以为残差门限调紧就能提高内漏检出率，其实调紧只换来误报——可检性下限由 ΔT_loop 与传感器误差带共同决定；该换的是激励（选温差最大的模式、主动扫阀位）或测点，而且门限整定本身归 K5-07 不在本课
• 以为流量估计残差可以在 G5-04 的干转保护之外另标一套门限，其实两者是同一判决的两路证据；各标一套，标定时必然打架
• 以为温度绝对值就能判内漏（某模式下电池进口温度偏高就报内漏），其实绝对值受环境温度与热负荷污染；对内漏敏感的是**趋同速率**与静置段温漂这类相对量，绝对值只够进嫌疑清单
• 以为一个模式下残差异常就能定位到端口对，其实单一模式只给嫌疑；端口对必须靠多个阀位下残差出现/消失的交集来收敛
• 以为一条回路阻力曲线可以代表全程，其实多通阀切一个模式就换一条曲线；不按阀位逐位给 map，模式切换本身就会把残差顶过门限造成批量误报
• 以为流量估计够准就可以直接进闭环，其实还要把估计误差折进控制约束裕度并备好「估计不可用时的保守分支」——按估计值求解、按真值运行会在边缘工况把硬约束悄悄吃掉；参与保护限值的量禁止保持上次值

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