CN107110046B - 用于诊断机动车辆部分排气再循环系统的方法 - Google Patents

Abstract

用于利用柴油型机动车辆内燃发动机的部分排气再循环系统来诊断故障的方法，该内燃发动机装备有用于判定进气流量的装置。该方法包括以下步骤：判定该进气设定点在所存储的时间段内是否保持稳定，如果是这种情况，则计算诊断积分标准，该诊断积分标准是该进气流量设定点和该进气测量值的函数，然后判定该诊断积分标准值是否高于阈值，并且如果是这种情况，则发出在用于部分排气再循环系统中检测到故障的信号。

Description

用于诊断机动车辆部分排气再循环系统的方法

技术领域

本发明的技术领域是发动机控制，并且更具体地是装备有部分排气再循环回路的发动机的控制。

背景技术

发动机控制是使用其所有传感器和致动器来控制内燃发动机的技术。发动机的控制和指令原理(软件策略)以及特征参数(校准)的集合包含在被称为电子控制单元(简称为ECU)的计算机中。

涡轮增压器包括涡轮机，该涡轮机驱动用于压缩进入进气歧管的空气的压缩机，以增加允许进入气缸的空气量。该涡轮机被放置在排气歧管的出口处并且由排气驱动。通过安装叶片(可变几何形状涡轮增压器或“TGV”)或通过在几何形状固定的涡轮增压器的情况下形成涡轮机的可变流量旁路(或“废气门”)来调节由排气向涡轮机提供的功率。压缩机安装在与涡轮机相同的轴上。交换器可以放置在压缩机与进气歧管之间用以冷却压缩机出口处的空气。

使用致动器来控制叶片的打开和关闭、或者用来控制旁通阀的打开和关闭。致动器的运行信号由ECU提供，并使得能够通过ECU计算的增压压力设定点来判定进气歧管中的压力。通过放置在进气歧管中的压力传感器来测量增压压力。

柴油发动机产生的氮氧化物的量主要由发动机气缸中的反应性混合物在空气、燃料和存在的惰性气体方面的组成来确定。这些气体不参与燃烧，并且从将排气中的一些气体朝向进气回路转向的回路被接收。该回路提供部分排气再循环(EGR)。通过经由通路段而使排气回路与进气回路连通来提供EGR，所述通路段的尺寸由EGR阀来调节。存在两种类型的EGR回路：

·被称为高压(HP)回路的EGR回路位于该增压回路的内部。该回路的入口被放置在涡轮机之前，出口被放置在压缩机之后。此EGR回路使用在符合污染防治标准的所有发动机中。

·被称为低压(LP)回路的EGR回路位于该增压回路之外。该回路的入口被放置在颗粒过滤器之后，出口被放置在压缩机之前。此EGR回路用于一些满足未来污染防治标准的发动机。

通过经由通路段而使涡轮机之前的排气回路与压缩机之后的进气回路连通来提供HP EGR率，所述通路段的尺寸由HP EGR阀来调节。可以使用放置在HP EGR阀的上游的进气阀瓣来增加HP EGR回路边界处的压力差，因而提高HP EGR率。

通过经由通路段而使颗粒过滤器之后的排气回路与压缩机之前的进气回路连通来提供LP EGR率，所述通路段的尺寸由LP EGR阀来调节。放置在LP EGR支路之后的排气管线中的进气阀瓣可以用来增加LP EGR回路边界处的压力差，因而提高LP EGR率。

无论是HP还是LP，EGR率被定义为新鲜空气量与EGR量之间的比率。为了优化燃烧以及因此优化污染排放，根据发动机的运行点来修改此比率。因而看来，进入发动机的空气的流量是新鲜空气流量与EGR流量之和。

也就是说，

Qmot＝Qegr+Q空气 (公式1)

其中：

Qmot是进入气缸的空气的流量，

Qegr是EGR流量并且

Q空气是吸入的新鲜空气的流量。

由于在发动机舱中可获得的空间，只能测量新鲜空气流量。如果存在这样的回路，通过位于空气过滤器下游且位于压缩机上游以及位于低压部分排气再循环回路的分支点上游的新鲜空气进气管线上的流量计来完成这项测量。

进入气缸Qmot的空气的流量直接取决于发动机的特性、尤其是其气缸容量，并且因此是根据发动机转速的已知值。因此，为了改变EGR流量，仅仅需要改变设定点Q空气。为了调整吸入的新鲜空气量，该控制器作用于这些空气进气部件，尤其是用于HP EGR系统的HP EGR阀和进气阀瓣，或用于LP EGR的LP EGR阀和排气阀瓣。因此，当EGR流量增加时，新鲜空气流量降低，反之亦然。

因此通过新鲜空气设定点Q空气以及控制系统来控制EGR的量，该控制系统通过从流量计得到的新鲜空气测量值来确保达到所要求的设定点。换言之，通过作用于所指示的致动器(例如EGR阀)之一、通过围绕设定点对闭合环路中的新鲜空气流量进行控制，间接地控制EGR流量。

如果要恰当地满足环境标准，则对于EGR来说重要的是正确地运行。为确保这一点，需要诊断设备。

当前使用的设备对达到的EGR流量与其设定点进行比较。操作原理如下。如果发动机的使用条件允许，则计算EGR设定点与实际EGR流量之间的差值。如果在这些诊断条件下经过了一定时间间隔后此差值超过阈值，则检测到故障。

此检测模式对EGR控制的质量非常敏感。如果控制不是非常优良但足以防止由车辆产生的污染，则存在正确运行的部件被认为有故障的假正性风险。类似地，不同车辆之间的生产差异可能导致诊断失败。类似地，声学现象可能会干扰测量信号，因而导致策略失败。

此策略的第二个弱点是“好的”部件与“有故障的”部件之间的必要差异。这个差异必定大，并且不再符合欧6标准。这是因为根据欧6标准诊断的故障是由与“好的”部件非常相似的“有故障的”部件引起的。因此，当前的诊断系统不再能进行充分区分以满足这个要求。

以下文献在现有技术中也是已知的。

文献US 2010/0051000披露了一种通过将进气导管中的压力差与基准压力差进行比较来诊断排气阀的故障的方法。通过判定用于控制新鲜空气进入发动机的控制阀的位置来测量此压力差。

存在表示进入流量的已知压降，但不是如本发明那样由新鲜空气流量计直接测量流量，并且没有积分标准(比较测量值与设定点之间的点差)。

文献US 2009/0126707还披露了一种通过将到达发动机的新鲜空气量与预定值进行比较来诊断排气再循环系统中的故障的方法，这个量是由节流阀的位置来测量的。在这个文献中，还是没有直接测量流量，没有提出本发明的积分计算标准。

EGR回路的透过性的诊断使得可以检测到任何导致超出调节阈值的EGR缺失。此外，这些规则规定了最少诊断次数(适用于2014年9月的欧6b标准，每三次运转做一次诊断)。

为了满足这一限制，必须能够在发动机领域的较大区域上进行诊断，包括速度瞬变或负载瞬变。在瞬变中，由于控制系统而使空气测量值波动：即使使用功能系统，该测量也将以更大的或更小的幅度围绕其设定点振荡。这些振荡不应导致检测到“有故障的”部件。

此外，诊断对气候条件必须是稳健的，因为这些规则要求用于空气温度在零下7摄氏度以上以及海拔多达两千五百米的污染防治系统的诊断。现在，EGR量根据空气温度和海拔而变化，以确保发动机的最佳运行。因此，在有故障的情况下，空气设定点与测量值之间的差是可变的。

所有这些现象都可能导致EGR系统的瞬时诊断失败，因为其在很大程度上是单点诊断。提高瞬时诊断可靠性的一种解决方案是增加用于条件稳定的时间间隔。然而，这种方法限制了诊断的发生，因而限制了规则的依从性。

在LP EGR架构中遇到的问题与HP EGR架构的相同。

需要一种满足上述要求的诊断方法。

发明内容

本发明提出一种用于诊断柴油型机动车辆内燃发动机的部分排气再循环系统失效的方法，该内燃发动机装备有用于判定空气进气流量的装置。

该方法包括以下步骤：

判定进气流量设定点在所存储的时间间隔内是否稳定，

如果是这种情况，则计算积分诊断标准，该积分诊断标准是进气流量设定点和进气流量测量值的函数，然后

判定该积分诊断标准的值是否高于阈值，

如果是这种情况，则发送指示该部分排气再循环系统中的故障检测的检测信号。

该积分诊断标准的值可以被确定为等于进气流量设定点减去进气流量测量值、减去中性区的值的结果与零值之间的最大值在所述时间间隔上的积分。

该方法的优点是不管所使用的是HP还是LP部分再循环系统类型都适用。

在发动机领域的某些区域，空气控制可能较慢，而不会对污染排放产生任何影响。积分标准具有的优点是允许这种缓慢并且因此更稳健地对抗假正性，也就是说，将有故障的部件声明为正常工作。这是因为引入中性区以便允许控制的精度。只有设定点和测量值之间的差超过某一值时，才计算诊断标准。

该积分诊断标准具有允许在诊断阶段期间改变控制回路的偏差的优点，这阻止了瞬时诊断。因此，可以扩充诊断条件而不损害诊断的可靠性。

附图说明

从下面的描述中，通过非限制性实例的方式，参照展示了根据本发明的用于诊断部分排气再循环系统失效的方法的主要步骤的附图，本发明的其他目的、特征和优点将变得清楚。

具体实施方式

存在许多瞬时地或以积分方式进行EGR系统诊断的方式。

瞬时EGR诊断需要参数稳定。然而，在这个稳定期间，可能会改变设定点与测量值之间的差。这是因为在诊断期间可能会稍稍修改运行点。这可能导致错误的瞬时诊断。

积分诊断贯穿该诊断阶段对设定点与测量值之间的差值进行累积。因此，如果存在缺陷部件，则此标准只会增加，因此，即使在作决定时的那一刻该设定点与测量值之间的差较小，也能检测到故障。

因此，积分诊断在鲁棒性方面提供了优势。这种鲁棒性能够使诊断区域扩大，因此其发生率也扩大，为污染防治系统的正确运行提供最佳保证并符合标准。此外，这种诊断不是侵扰性的，其使用不会引起额外的约束。

现在将详细描述该积分诊断标准以及产生的决策。

所使用的诊断标准是空气进气流量设定点与进气流量测量值之间的差的积分。引入中性区以便允许该系统的反应时间。只有当进气流量设定点与进气流量测量值之间的差大于此中性区时，积分的计算才与零值不同。

标准＝∫max((MAF_SP-MAF)-中性区，0)dt (公式2)

其中：

MAF_SP：进气流量设定点

MAF：进气流量测量值

在指定的时间间隔内计算积分。如果已经经过了计算时间，则将积分的值与阈值进行比较。如果积分的值大于阈值，则检测到故障；否则，只要满足诊断条件，积分将复位并开始新的计算。

现在将描述附图中所展示的对应的诊断方法。

在第一步骤1中，该方法判定是否满足诊断条件，尤其是所存储的时间间隔(例如6秒)内的进气流量设定点是否稳定。

如果是这种情况，则该方法在第二步骤2中继续，其中使用等式Eq.2来计算积分诊断标准。

在第三步骤3中，将积分诊断标准的值与阈值进行比较。如果该标准的值大于阈值，则该方法以步骤5(在这个步骤中发送了指示部分排气再循环系统中故障检测的检测信号)结束。

如果该标准的值小于或等于阈值，则该方法在步骤1继续。

Claims (2)

1.一种用于诊断柴油型机动车辆内燃发动机部分排气再循环系统失效的方法，

该内燃发动机装备有用于判定进气流量的装置，

其特征在于，该方法包括以下步骤：

判定进气流量设定点在所存储的时间间隔内是否稳定，

如果是这种情况，则计算积分诊断标准，该积分诊断标准是进气流量设定点和进气流量测量值的差值在所述时间间隔内的积分，然后

判定该积分诊断标准的值是否高于阈值，

如果是这种情况，则发送指示该部分排气再循环系统中的故障检测的检测信号。

2.如前项权利要求所述的方法，其中，该积分诊断标准的值被确定为等于进气流量设定点减去进气流量测量值、减去中性区的值的结果与零值之间的最大值在所述时间间隔上的积分。

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