CN101641508A - 用于内燃机的增压系统和用于该系统的异常诊断方法 - Google Patents

用于内燃机的增压系统和用于该系统的异常诊断方法 Download PDF

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Abstract

一种用于内燃机(1)的增压系统，包括：增压装置；设置在连接吸气通道(14)和排气通道(6)的EGR通道(9)中的EGR阀(10)；以及诊断装置(20)，它适合于根据增压装置处的实际增压压力与目标增压压力的偏差执行增压装置的异常诊断。当该EGR阀的工作状态超出特定的正常工作范围时，该诊断装置禁止异常诊断的执行。

Description

用于内燃机的增压系统和用于该系统的异常诊断方法
技术领域
[0001]本发明涉及用于内燃机的增压系统和用于该系统的异常诊断方法，尤其涉及这样一种系统和方法，在该系统中，EGR阀与增压装置平行设置，根据该EGR阀的工作状态执行诊断。
现有技术
[0002]在带有增压装置的内燃机中，如果增压压力由于该增压装置的异常而降低，则可能导致废气排放增加和加速故障。为了应对这一现象，已经提出了各种装置和系统，它们能够诊断该增压装置是否出现异常。日本专利No.3738604描述了一种系统，它根据实际增压压力与目标增压压力的偏差校正对绕过该增压装置的涡轮的废气门的开度的控制量。当该控制量处于下极限水平或上极限水平、并且实际增压压力与目标增压压力的偏差超出预定范围时，该系统确定该增压装置出现异常。而且，日本专利申请特开No.06-229246(JP-A-06-299246)描述了一系统，当实际增压压力与目标增压压力的偏差较大，并且反馈校正量已经连续在正侧(positive side)或负侧(negative side)处于极限时，该系统确定该增压装置出现异常，该反馈校正量是在控制旁路通路的开放和关闭中使用的校正量。
[0003]另一方面，日本专利申请特开No.05-248250(JP-A-05-248250)描述了一系统，该系统根据目标吸气量和实际吸气量之间的差探测设置在绕过增压装置的通道中的控制阀的异常。而且，日本专利申请特开No.10-47071(JP-A-10-47071)描述了一系统，该系统根据目标EGR量和实际EGR量之间的差探测具有EGR阀的增压系统的增压装置的异常。
[0004]然而，近年来已经对更好的OBD(车载诊断系统)系统和方法提出了更高要求，例如即使异常程度较低也能够探测增压装置的异常的系统和方法。然而，根据日本专利No.3738604和日本专利申请特开No.06-229246和No.05-248250中描述的系统，当判断增压装置是否出现异常时，并未考虑EGR阀(废气再循环阀)的工作状态，因此当异常程度较低时，与异常程度较高时不同，难以探测增压装置的异常。根据日本专利申请特开No.10-47071中描述的系统，当EGR阀出现异常时，无法正确确定增压装置是否出现异常。
发明内容
[0005]本发明提供一种增压系统和诊断方法，在系统中EGR阀与增压装置平行设置，通过考虑EGR阀的影响能够更加准确地诊断该增压装置。
[0006]本发明的第一方面涉及一种用于内燃机的增压系统，包括：增压装置；设置在连接吸气通道和排气通道的EGR通道中的EGR阀；以及诊断装置，它适合于根据所述增压装置处的实际增压压力与目标增压压力的偏差执行所述增压装置的异常诊断。当该EGR阀的工作状态超出特定的正常工作范围时，该诊断装置禁止所述异常诊断的执行。
[0007]本发明的第二方面涉及一种用于增压系统的异常诊断方法，该增压系统具有：增压装置；设置在连接吸气通道和排气通道的EGR通道中的EGR阀；以及适合于执行所述增压装置的异常诊断的诊断装置。该异常诊断方法包括：确定所述增压装置处的实际增压压力与目标增压压力的偏差是否等于或大于参照值；确定该EGR阀的工作状态是否正常；以及如果确定该偏差等于或大于所述参照值并且该EGR阀的工作状态正常，则执行所述增压装置的异常诊断。
[0008]根据上述增压系统和诊断方法，由于当EGR阀的工作状态超出正常工作范围时，该诊断装置禁止增压装置的异常诊断的执行，所以由EGR阀的异常导致的实际进气压力与目标增压压力的偏差对异常诊断的影响最小化或者消除，并且因此可以更加精确地诊断该增压装置。
[0009]当经EGR阀供给的EGR气体的实际量与目标EGR量的偏差等于或大于参照值时，可以将EGR阀的工作状态确定为超出正常工作范围。
[0010]而且，在此情况下，当上述EGR阀的工作状态处于所述正常的工作范围内且所述增压装置处的实际增压压力与所述目标增压压力的偏差等于或大于参照值的状态持续预定时间的次数已经达到参照数量时，可以将所述增压装置确定为出现异常。
附图说明
[0011]从下面参照附图对优选实施例的描述中，本发明的前述和其他目的、特征和优点将变得更加明确，其中相同附图标记用于表示相同元件，并且其中：
附图1是一方框图，示出了用于本发明的示例性实施例的增压系统的异常诊断系统的构造；以及
附图2是说明在本发明的示例性实施例中执行的控制程序的流程图。
具体实施方式
[0012]下文中，将参照附图描述本发明的示例行实施例。参照附图1，发动机1是具有涡轮增压器2的柴油内燃机。延伸到发动机1的燃烧室的吸气通道3包括吸气歧管4，并且从燃烧室延伸的排气通道5包括排气歧管6。涡轮增压器2由设置在排气通道5中的涡轮7和设置在吸气通道3中的压缩机8构成，该压缩机8由涡轮7驱动。
[0013]吸气歧管4和排气歧管6经EGR通道9彼此连通，并且EGR阀10在EGR通道9中设置在中间。该EGR阀10的开度使用螺线管(未示出)控制。该EGR阀10是提升阀型的阀。需要注意的是，该EGR阀10可以选择性地为其他类型，如蝶阀。
[0014]气流计11在吸气通道3中设置在涡轮增压器2的上游，并且吸气通道3在气流计11上游的部分经空气滤清器12与外部连通。中间冷却器13设置在吸气通道3中，以冷却由压缩机8压缩的吸入气体。吸气压力传感器14设置在吸气歧管4处，以探测吸气压力。排气通道5在涡轮增压器2下游的部分经催化剂单元和消音器与外部连通，该催化剂单元和消音器在附图中均未示出。
[0015]该EGR阀10在由电池供给的电压下工作，该电池在附图中未示出，并且EGR阀10的工作由电子控制单元(将称为“ECU”)20控制。该ECU20包括作为ECU20的主要部分的CPU(中央处理单元)；用于存储各种控制程序、各种控制值等的ROM(只读存储器)；用于CPU进行的各种处理的RAM(随机存储器)；输出接口和输入接口。该ECU20适合于根据驾驶员的操作状态和运行状态控制EGR阀10。
[0016]该ECU20的输入接口电连接到各种传感器上，所述传感器包括气流计11、吸气压力传感器14、设置在发动机1的曲轴附近的曲柄角传感器15、用于探测吸气歧管4的温度的吸气温度传感器16、用于探测节流阀的开度的节流阀传感器17(该节流阀在附图中未示出)，用于探测发动机1的冷却液温度的冷却液温度传感器18。根据来自这些传感器的输入信号，ECU20计算相应探测值。另一方面，ECU20的输出接口电连接到各种促动器上，所述促动器包括在附图中未示出的燃油喷射阀，并且ECU20根据各种运算和计算结果控制这些促动器。
[0017]除了用于本发明的所述增压装置诊断的程序之外，ECU20的ROM还存储各种控制程序，利用这些控制程序根据节流阀的开度、发动机转速等计算目标燃油喷射量，并执行燃油喷射控制，从而从每个燃油喷射阀喷射目标燃油喷射量的燃油。
[0018]根据目标EGR率控制EGR阀10。该目标EGR率表示经EGR阀10再循环的气体的量(将称为“EGR量”)与供给到每个燃烧室的总气体量的比。例如，通过用EGR量除以吸气量和EGR量的总和计算该目标EGR率。该目标EGR率在图中预定为发动机载荷和发动机转速的函数。该ECU20对EGR阀10进行反馈控制，从而使得实际EGR率与目标EGR率的偏差的绝对值最小。
[0019]接下来，将参照附图2描述在如上所述构造的系统中执行的增压装置诊断程序。首先，ECU20确定当前的增压压力偏差是否等于或大于参照值(例如，20kPa)(步骤S10)。通过从目标增压压力中减去由吸气压力传感器14探测的值来计算增压压力偏差。通过将相对应参数(例如，目标燃油喷射量、发动机转速、吸气温度、大气压力)代入给定函数或给定图，计算目标增压压力。
[0020]如果在步骤S10中已经获得“YES”，则ECU20确定EGR率偏差是否等于或大于参照值b(例如，0.1)(步骤S20)。该EGR率偏差是一个参数，它表示EGR阀是否处于正常工作范围中，并且它通过从目标EGR率中减去估算的实际EGR率来计算。如前所述，该目标EGR率作为发动机载荷和发动机转速的函数而计算。通过根据由吸气压力传感器14探测的吸气歧管4中的压力计算吸入气体的质量，然后从吸入气体的计算质量中减去气流计11探测的吸气量，以此来估算实际EGR率。
[0021]如果在步骤S20中已经获得“NO”，也就是如果增压压力偏差等于或大于参照值a并且EGR率偏差小于参照值b，则ECU20开始异常诊断程序。在此情况下，首先ECU20使设置在ECU20的存储器中的探测计数器的值增加(步骤S40)。该探测计数器的值反复增加，直到它的值达到对应于参照时间(例如，1秒钟)的值c为止(步骤S50)。
[0022]如果在步骤S50中已经获得“YES”，也就是当增压压力偏差等于或大于参照值a并且EGR率偏差小于参照值b的状态已经持续参照时间时，ECU20增加临时确定计数器的值(步骤S60)。
[0023]该临时计数器的值反复增加，直到它的值达到参照值d(例如，5)为止(步骤S70)。当临时计数器的值已经达到参照值d时，ECU20设置异常标记为“1”(步骤S80)，然后退出该循环。该异常标记在其它控制循环中进行参照。例如，当异常标记为“1”时，禁止增压压力控制的执行，并且该异常记录在ECU20的异常存储器中，并且该记录在维修工作期间输出给维修技术人员。
[0024]另一方面，在增压压力偏差小于参照值a的情况下(步骤S10)，或者在增压压力偏差等于或大于参照值a但EGR率偏差等于或大于参照值b(步骤S20)的情况下，在步骤S10中获得“NO”或者在步骤S20中获得“YES”，并且探测计数器清零(步骤S90)。因此，在此情况下，不执行用于涡轮增压器2的异常诊断程序(步骤S40至步骤S80)。
[0025]如此，在本示例性实施例中，即使当增压压力偏差等于或大于参照值a(步骤S10：YES)时，如果EGR阀超出正常工作范围(步骤S20：YES)，则禁止涡轮增压器2的异常诊断程序(步骤S40至步骤S80)的执行。如此，在本示例性实施例中，由EGR阀10的异常导致的实际增压压力与目标增压压力的偏差对涡轮增压器2的异常诊断的影响最小化或者消除，并且因此可以更加精确地诊断该涡轮增压器2。
[0026]在前述示例性实施例中，当实际EGR量与目标EGR量的偏差等于或大于参照值时，EGR阀10确定为超出正常工作范围，并且因此可以用简单的结构获得前述效果。
[0027]而且，在前述示例性实施例中，由于当EGR阀10的工作状态处于正常工作范围中并且涡轮增压器2处的实际增压压力与目标增压压力的偏差等于或大于参照值的状态持续预定时间(步骤S50)时，进行临时确定，所以能够避免错误地探测涡轮增压器2的异常在实际增压压力与目标增压压力的偏差中瞬时增大，这在过渡工作状态中经常发生，例如进行加速工作或减速工作时。
[0028]而且，在前述示例性实施例中，由于当进行临时确定的次数已经达到参照值(步骤S70)时涡轮增压器2被确定为出现异常，所以即使在发动机的工作状态经常改变的状态(例如，所谓的模式驱动状态)下，以及在发动机继续以高速运转并长期处于较大载荷下的状态下，也可以精确地进行异常确定。
[0029]尽管在前述实施例中，将通过从目标EGR率减去实际EGR率而计算的EGR率偏差用作表示EGR阀是否处于正常工作范围的参数，但是例如用于促动EGR阀10的螺线管的驱动电流之类的其他各种参数也可以用于组合确定EGR阀是否处于正常工作范围。
[0030]而且，尽管在前述示例性实施例中参照值a、b、c和d为固定值，但是它们也可以是根据给定的工作状况可变地设置的可变值。
[0031]而且，尽管在前述实施例中，本发明应用于合并有作为增压装置的涡轮增压器2的增压系统，该涡轮增压器2使用废气的能量运转，但是本发明也可应用于合并有机械涡轮增压器的增压系统，该机械涡轮增压器以电力、发动机的驱动力等，而不是废气的能量运转。而且，尽管在前述实施例中，本发明应用于柴油发动机，但是本发明也可应用于各种其他发动机，例如汽油发动机、气体燃料发动机等。也就是，本发明期望覆盖所有这些应用。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的增压系统，其特征在于，包括：
增压装置；
设置在连接吸气通道和排气通道的EGR通道中的EGR阀；以及
诊断装置，它适合于根据所述增压装置处的实际增压压力与目标增压压力的偏差执行所述增压装置的异常诊断，其中
当该EGR阀的工作状态超出正常的工作范围时，该诊断装置禁止所述异常诊断的执行。
2.如权利要求1所述的增压系统，其特征在于：
当上述EGR阀的工作状态处于所述正常的工作范围内且所述增压装置处的实际增压压力与所述目标增压压力的偏差等于或大于参照值的状态持续预定时间的次数已经达到参照数量时，该诊断装置将所述增压装置确定为出现异常。
3.如权利要求1或2所述的增压系统，其特征在于：
当通过所述EGR阀供给的EGR气体的实际量与目标EGR量的偏差等于或大于参照值时，该诊断装置将所述EGR阀的工作状态确定为超出所述正常的工作范围。
4.如权利要求1至3中任一项所述的增压系统，其特征在于，还包括：
计算所述目标增压压力的第一控制器；以及
探测吸气歧管处的吸气压力的吸气压力传感器，其中
该第一控制器根据所述内燃机的目标燃料喷射量、所述内燃机的转速、吸气温度、大气压中的至少一个计算所述目标增压压力，以及
所述实际增压压力由所述吸气压力传感器探测。
5.如权利要求1至4中任一项所述的增压系统，其特征在于，还包括：
计算所述目标EGR量和所述实际EGR量的第二控制器；
设置在所述吸气通道中并探测吸气量的气流计；以及
探测吸气歧管处的吸气压力的吸气压力传感器，其中
该第二控制器根据所述内燃机的载荷和所述内燃机的转速计算所述目标EGR量，并且，
该第二控制器通过从根据所述吸气压力计算出的吸入气体质量减去上述吸气量来计算所述实际EGR量。
6.如权利要求1至5中任意一项所述的增压系统，其特征在于：
该增压装置包括设置在所述排气通道中的涡轮和设置在所述吸气通道中并由该涡轮驱动的压缩机。
7.一种用于增压系统的异常诊断方法，该增压系统具有：增压装置；设置在连接吸气通道和排气通道的EGR通道中的EGR阀；以及适合于执行所述增压装置的异常诊断的诊断装置，其特征在于，该异常诊断方法包括：
确定所述增压装置处的实际增压压力与目标增压压力的偏差是否等于或大于参照值；
确定该EGR阀的工作状态是否处于正常的工作范围；以及
如果确定该偏差等于或大于所述参照值并且该EGR阀的工作状态处于所述正常的工作范围，则执行所述增压装置的异常诊断。
8.如权利要求7所述的异常诊断方法，其特征在于，还包括：
当上述EGR阀的工作状态处于所述正常的工作范围内且所述增压装置处的实际增压压力与所述目标增压压力的偏差等于或大于所述参照值的状态持续预定时间的次数已经达到参照数量时，将所述增压装置确定为出现异常。
9.如权利要求7或8所述的异常诊断方法，其特征在于：
当通过所述EGR阀供给的EGR气体的实际量与目标EGR量的偏差小于参照值时，将所述EGR阀的工作状态确定为处于所述正常的工作范围。
10.如权利要求7至9中任意一项所述的异常诊断方法，其特征在于：
该增压装置包括设置在所述排气通道中的涡轮和设置在所述吸气通道中并由该涡轮驱动的压缩机。
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