CN104713679A - 用燃烧压力信号诊断校正增压和气流传感器的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用燃烧压力信号诊断校正增压和气流传感器的方法和系统。该方法可包括：确定发动机是否超限运动；在超限运动时基于检测的燃烧压力来计算进气歧管的压力；在超限运动时基于检测的燃烧压力来计算进气歧管的气流速率；将计算的增压与检测的增压进行比较，并且将计算的气流速率与检测的气流速率进行比较；当在检测的增压和计算的增压之间的差大于预先确定的参考值并小于预先确定的误差值时，将增压传感器校正至预先确定的值，预先确定的参考值小于预先确定的误差值；当在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差大于预先确定的参考值并小于预先确定的误差值时，将气流传感器校正至预先确定的值，预先确定的参考值小于预先确定的误差值。

Description

用燃烧压力信号诊断校正增压和气流传感器的方法和系统

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年12月17日在韩国知识产权局所提出的韩国专利申请No.10-2013-0157578的优先权和权益，并通过引用将其全文纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法，并且更具体地，涉及一种用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法和系统，其能够通过将由燃烧压力传感器的信号计算的增压和气流速率与由增压传感器和气流传感器检测的增压和气流速率进行比较来诊断并校正增压传感器和气流传感器的漂移(偏差或特性的变化)。

背景技术

在产生偏差时，车辆发动机，特别地是柴油发动机补偿了喷射时间和喷射量，以便通过计算燃烧压力传感器经由热线点火塞附接至其上的发动机的燃烧压力的热释放速率，将热生成速率作为可控数据进行处理，并且之后将可控数据与参考值进行比较，而将发动机维持在稳定状态。

在由燃烧压力引起的热释放速率的参考达到50％时的曲柄角度被称为MFB50(已燃质量分数50％)，并且MFB50为燃烧控制的确定标准。

同时，为了精确地控制车辆发动机，附接了引入进气歧管的检测气流速率(空气量)的气流传感器(气流计)以及检测进气歧管的压力(增压)的增压传感器。

然而，在相关技术中，由于无法有效地检测气流传感器和/或增压传感器的退化，因此由于退化而在气流传感器和/或增压传感器中发生异常，并且因此可能在测量(检测)气流速率和/或增压中产生错误。

当在测量气流速率和/或增压中产生错误时，由于错误在燃烧控制的参考系数(MFB)中产生，因此无法避免基于燃烧压力的燃烧控制故障，从而可能降低了发动机控制性能。

公开于该发明背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对发明背景的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明致力于提供过一种用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法和系统，其具有如下优点：通过将由燃烧压力传感器的信号计算的增压和气流速率与由增压传感器和气流传感器检测的增压和气流速率进行比较来诊断并校正增压传感器和气流传感器。

本发明的示例性实施方案提供了一种用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法。该方法可以包括确定发动机是否超限运动；在发动机超限运动时根据预先确定的公式基于通过燃烧传感器检测的燃烧压力来计算进气歧管的压力，即增压；在发动机超限运动时根据预先确定的公式基于检测的燃烧压力来计算进气歧管的气流速率；将计算的增压与通过增压传感器检测的增压进行比较，并且将计算的气流速率与通过气流传感器检测的气流速率进行比较；当在检测的增压和计算的增压之间的差大于预先确定的参考值并且小于预先确定的误差值(预先确定的误差)时，将增压传感器校正至预先确定的值，所述预先确定的参考值小于所述预先确定的误差值；以及当在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差大于预先确定的参考值并且小于预先确定的误差值时，将气流传感器校正至预先确定的值，所述预先确定的参考值小于所述预先确定的误差值。

可以根据如下公式获得计算的增压P_增压。

P_增压＝P_BDC＝P₁-ΔP_1-BDC

P₁V₁ ^k＝P₂V₂ ^k＝C

$P_2=P_1{\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k$

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_{2-1}=P_2-P_1=P_1{\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-P_1\\ =P_1({\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-1)\end{array}$

$P_1=\frac{{\mathrm{\ΔP}}_{2-1}}{({\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-1)}$

∴P_BDC＝P₁-ΔP_1-BDC

-P₁、P₂：通过假定绝热压缩过程在进气阀关闭(IVC)后测量的第一压力和第二压力

-V₁、V₂：对应于P₁和P₂的汽缸容积

-P_BDC：下死点的压力

-K：特定的热比

-C：常数。

可以根据如下公式利用理想气体方程获得计算的气流速率m空气_HFM。

-HFM P_max：最大燃烧压力(当假设燃料在没有喷射燃料的条件下，在下死点和上死点之间的压缩过程为绝热压缩过程时)

-P_进气：进气歧管的压力

-V_BDC：下死点的汽缸容积

-P_TDC：上死点的压力

-V_TDC：上死点的汽缸容积

-T_TDC：上死点的温度

-K：特定的热比

-R：气体常数

-T_进气：进气歧管的温度。

所述方法可以进一步包括在检测的增压和计算的增压之间的差小于所述预先确定的参考值时，确定所述增压传感器为正常；在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差小于所述预先确定的参考值时，确定所述气流传感器为正常；在检测的增压和计算的增压之间的差大于所述预先确定的参考值并且大于所述预先确定的误差值时，确定在所述增压传感器中发生故障；以及在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差大于所述预先确定的参考值并且大于所述预先确定的误差值时，确定在所述气流传感器中发生故障。

本发明的另一个示例性实施方案提供了一种用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统。该系统可以包括：燃烧压力传感器，增压传感器，气流传感器以及控制器，其中，所述燃烧压力传感器检测发动机的燃烧压力；所述增压传感器检测发动机的进气歧管的压力(增压)；所述气流传感器检测引入发动机的进气歧管的气流速率；所述控制器基于通过所述燃烧压力传感器检测的燃烧压力计算增压和气流速率，并且基于计算的增压和气流速率诊断并校正所述增压传感器和所述气流传感器。可以通过预先确定的程序操作控制器，以便执行根据本发明的示例性实施方案的诊断和校正方法。

该系统可以进一步包括报警单元，所述报警单元在所述增压传感器或所述气流传感器中发生故障时在控制器的控制下生成故障报警。

根据本发明的示例性实施方案，可以通过将由燃烧压力传感器的信号计算的增压和气流速率与由增压传感器和气流传感器检测的增压和气流速率进行比较来有效地诊断并校正增压传感器和气流传感器。

附图说明

图1为根据本发明的示例性实施方案的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统的构造图。

图2为根据本发明的示例性实施方案的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法的流程图。

图3为用于描述根据本发明的示例性实施方案的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统的曲线图。

附图标记

10:发动机       20:燃烧压力传感器

30:增压传感器   40:气流传感器

100:控制器      110:报警单元。

具体实施方式

下文将参考所附附图对本发明进行更为全面的描述，在这些附图中显示了本发明的示例性实施方案。然而，本发明并不限于本文中已描述的示例性实施方案，并且可以以其他方式来实现。

在整个说明书中，除非明确描述为相反，否则包括其他元件的一个元件将被理解为暗示包括其它元件但不排除任何其它元件。

图1为根据本发明的示例性实施方案的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统的构造图。

根据本发明的示例性实施方案的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统为通过将由燃烧压力传感器的信号计算的增压和气流速率与由增压传感器和气流传感器检测的增压和气流速率进行比较来诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统。

根据本发明的示例性实施方案的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统包括燃烧压力传感器20、增压传感器30、气流传感器40、控制器100和报警单元110，其中，燃烧压力传感器20检测发动机10的燃烧压力；增压传感器30检测发动机10的进气歧管(未示出)的压力(增压)；气流传感器40检测引入发动机10的进气歧管的气流速率；控制器100基于通过燃烧压力传感器20检测的燃烧压力计算增压和气流速率，并且基于计算的增压和气流速率诊断并校正增压传感器30和气流传感器40；报警单元110在增压传感器30和/或气流传感器40中发生故障时在控制器100的控制下生成故障报警。

发动机10为设置有燃烧压力传感器20、增压传感器30和气流传感器40的柴油发动机，但是应当理解的是本发明的范围并不必要受限于此。本发明并不限于柴油发动机，但是本发明的技术精神可以应用于设置有燃烧压力传感器、增压传感器和气流传感器的汽油发动机或类似于汽油发动机的发动机。

可以利用现有的传感器代替燃烧压力传感器20、增压传感器30和气流传感器40。也即，在本发明的示例性实施方案中，可以使用现有的燃烧压力传感器、现有的增压传感器和现有的气流传感器。

控制器100可以包括通过预先确定的程序操作的软件模块，包括电动/电子元件的硬件模块，或软件模块和硬件模块的组合模块。

控制器100可以包括发动机控制单元(ECU)(未示出)，或可以包括在发动机控制单元中。

报警单元110可以包括能够在控制器100的控制下产生警报的扬声器(未示出)和/或灯(未示出)。

下面，将参照所附附图详细描述根据本发明的示例性实施方案的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法。

图2为示出根据本发明的示例性实施方案的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法的流程图。

如图2中所示，如在一般的发动机控制技术中，控制器100能够检测车辆速度、发动机速度和负载(S100)。

控制器100确定发动机10在执行一般发动机控制时是否超限运动(S110)。

当发动机10超限运动时，控制器100接收由燃烧压力传感器20、增压传感器30和气流传感器40检测的燃烧压力、增压以及气流速率(S120)。

燃烧压力、增压以及气流速率可以在步骤S100中通过燃烧压力传感器20、增压传感器30和气流传感器40进行检测，可以在发动机10受控的每个循环集进行检测，或者可以基于设计规格进行检测。

如图3中所示，控制器100可以通过燃烧压力传感器20检测作为在进气阀关闭(IVC)后的压力的第一压力P₁，并且可以获得对应于检测到的第一压力P₁的第一汽缸容积V₁。

当检测到第一压力P₁并且获得第一汽缸容积V₁时，控制器100可以通过燃烧压力传感器20检测作为在燃料喷射前的压力的第二压力P₂，并且可以获得对应于检测到的第二压力P₂的第二汽缸容积V₂。以这种方式，当获得了第一压力、第二压力、第一汽缸容积和第二汽缸容积时，控制器100可以计算增压P_增压和气流速率m空气_HFM(S200和S300)，增压P_增压和气流速率m空气_HFM根据随后的公式定义为下死点(BDC)的压力P_BDC。

根据公式1和2，可以基于燃烧压力计算增压。根据公式3至5，可以基于燃烧压力计算气流速率。

作为用于计算增压的燃烧压力，第一压力、第二压力和/或下死点的压力通过假设绝热压缩过程进行检测(测量)。

例如，控制器100可以通过利用玻义耳定律计算第一压力P₁和第二压力P₂之间的压力差，并且当计算出第一压力P₁和第二压力P₂的压力差以及BDC的压力P_BDC时，可以根据公式基于压力差和BDC的压力来计算增压。

公式1  P_增压＝P_BDC＝P₁-ΔP_1-BDC

P₁V₁ ^k＝P₂V₂ ^k＝C

$P_2=P_1{\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k$

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_{2-1}=P_2-P_1=P_1{\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-P_1\\ =P_1({\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-1)\end{array}$

$P_1=\frac{{\mathrm{\ΔP}}_{2-1}}{({\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-1)}$

公式2  ∴P_BDC＝P₁-ΔP_1-BD

公式3  P_进气×V_BDC ^k＝P_TDC×V_TDC ^k

公式4  

公式5  

当根据公式计算出增压和气流速率时，控制器100将计算的增压与通过增压传感器30检测的增压进行比较，并且将计算的气流速率与通过气流传感器40检测的气流速率进行比较(S210和S310)。

作为经比较的结果，当在通过增压传感器30检测的增压与根据公式计算的增压之间的差大于预先确定的参考值并且小于预先确定的误差值时，控制器100将增压传感器30校正至预先确定的值(S230)。在进行设计时，预先确定的参考值可以定义为预先确定的映射系数，并且预先确定的参考值被设定为小于误差值的值。误差值可以为根据增压传感器30的规格设定的值，或在设计增压传感器时设定的值。

而且，作为在步骤S310中的比较结果，当在通过气流传感器40检测的气流速率与根据公式计算的气流速率之间的差大于预先确定的参考值并且小于预先确定的误差值时，控制器100将气流传感器40校正至预先确定的值(S330)。此处，在进行设计时，预先确定的参考值可以设定为的预先确定的映射系数，并且预先确定的参考值可以被设定为小于误差值的值。误差值可以为根据气流传感器40的规格设定的值，或为在设计气流传感器时设定的值。

在步骤S210中，当在检测的增压和计算的增压之间的差小于预先确定的参考值时，控制器100确定增压传感器30为正常，并且在不校正增压传感器的情况下使用增压传感器。

类似地，在步骤S310中，当在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差小于预先确定的参考值时，控制器100确定气流传感器40为正常，并且在不校正气流传感器的情况下使用气流传感器。

此外，在步骤S210和S220中，当在检测的增压和计算的增压之间的差大于预先确定的参考值并且大于预先确定的误差值时，控制器100确定在增压传感器30中发生故障，并且通过报警单元110警告增压传感器30的异常(S240)。

类似地，在步骤S310和S320中，当在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差大于预先确定的参考值并且大于预先确定的误差值时，控制器100确定在气流传感器40中发生故障，并且通过报警单元110警告气流传感器40的异常。

根据本发明的示例性实施方案，可以通过将由燃烧压力传感器的信号计算的增压和气流速率与由增压传感器和气流传感器检测的增压和气流速率进行比较，并且之后通过比较的结果精确地诊断并校正增压传感器和气流传感器来提高发动机控制性能。

尽管已经结合目前被认为是实用的示例性实施方案描述了本发明，应该理解本发明不限于公开的实施方案，而是相反地，旨在涵盖包括在所附权利要求的精神和范围内的各种变化和等同布置。

Claims (9)

1.一种用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法，包括：

确定发动机是否超限运动；

在发动机超限运动时根据预先确定的公式基于通过燃烧传感器检测的燃烧压力来计算进气歧管的压力，即增压；

在发动机超限运动时根据预先确定的公式基于检测的燃烧压力来计算进气歧管的气流速率；

将计算的增压与通过增压传感器检测的增压进行比较，并且将计算的气流速率与通过气流传感器检测的气流速率进行比较；

当在检测的增压和计算的增压之间的差大于预先确定的参考值并且小于预先确定的误差值，即预先确定的误差，将增压传感器校正至预先确定的值，所述预先确定的参考值小于所述预先确定的误差值；以及

当在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差大于预先确定的参考值并且小于预先确定的误差值时，将气流传感器校正至预先确定的值，所述预先确定的参考值小于所述预先确定的误差值。

2.根据权利要求1所述的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法，其中：

根据如下公式获得计算的增压P_增压：

P_增压＝P_BDC＝P₁-ΔP_1-BDC

P₁V₁ ^k＝P₂V₂ ^k＝C

$P_2=P_1{\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k$

$\begin{array}{c}{\mathrm{\ΔP}}_{2-1}=P_2-P_1=P_1{\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-P_1\\ =P_1({\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-1)\end{array}$

$P_1=\frac{{\mathrm{\ΔP}}_{2-1}}{({\left(\frac{V_1}{V_2}\right)}^k-1)}$

∴P_BDC＝P₁-ΔP_1-BDC

-P₁、P₂：通过假定绝热压缩过程在进气阀关闭后测量的第一压力和第二压力

-V₁、V₂：对应于P₁和P₂的汽缸容积

-P_BDC：下死点的压力

-K：特定的热比

-C：常数。

3.根据权利要求1所述的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法，其中：

根据如下公式利用理想气体方程获得计算的气流速率m空气_HFM：

-HFM P_max：当假设在没有喷射燃料的条件下，在下死点和上死点之间的压缩过程为绝热压缩过程时燃料的最大燃烧压力

-P_进气：进气歧管的压力

-V_BDC：下死点的汽缸容积

-P_TDC：上死点的压力

-V_TDC：上死点的汽缸容积

-T_TDC：上死点的温度

-K：特定的热比

-R：气体常数

-T_进气：进气歧管的温度。

4.根据权利要求1所述的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法，进一步包括：

在检测的增压和计算的增压之间的差小于所述预先确定的参考值时，确定所述增压传感器为正常。

5.根据权利要求1所述的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法，进一步包括：

在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差小于所述预先确定的参考值时，确定所述气流传感器为正常。

6.根据权利要求1所述的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法，进一步包括：

在检测的增压和计算的增压之间的差大于所述预先确定的参考值并且大于所述预先确定的误差值时，确定在所述增压传感器中发生故障。

7.根据权利要求1所述的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的方法，进一步包括：

在检测的气流速率和计算的气流速率之间的差大于所述预先确定的参考值并且大于所述预先确定的误差值时，确定在所述气流传感器中发生故障。

8.一种用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统，包括：

燃烧压力传感器，所述燃烧压力传感器检测发动机的燃烧压力；

增压传感器，所述增压传感器检测发动机的进气歧管的压力，即增压；

气流传感器，所述气流传感器检测引入发动机的进气歧管的气流速率；以及

控制器，所述控制器基于通过所述燃烧压力传感器检测的燃烧压力计算增压和气流速率，并且基于计算的增压和气流速率诊断并校正所述增压传感器和所述气流传感器，

其中通过预先确定的程序操作控制器，以便执行权利要求1至7中任意一项的方法。

9.根据权利要求8所述的用于通过燃烧压力信号诊断并校正增压传感器和气流传感器的系统，进一步包括：

报警单元，所述报警单元在所述增压传感器或所述气流传感器中发生故障时在控制器的控制下生成故障报警。