CN102245876B - 用于排气压力调节器的诊断方法和诊断设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于排气压力调节器的诊断方法，该排气压力调节器设置在与涡轮增压式内燃机(120)相连的排气系统中，所述方法包括如下步骤：请求发动机制动；当请求发动机制动时，通过设置在所述排气压力调节器(140)和涡轮增压单元之间的背压传感器(130)来测量排气系统中的背压；当请求发动机制动时，通过设置在进气歧管中的增压传感器(110)来测量增压；将测得的背压及测得的增压与所存储的背压值及增压值进行比较，以确定是否存在坏的压力调节器(140)或坏的背压传感器(130)。本发明还涉及一种用于设置在与涡轮增压式内燃机相连的排气系统中的排气压力调节器的诊断设备。

Description

用于排气压力调节器的诊断方法和诊断设备
技术领域
本发明涉及一种用于诊断排气压力调节器的控制方法。
背景技术
目前汽车市场中的法规条件已经导致越来越需要提高当前车辆的燃料经济性并减少排放。这些法规条件必须与消费者对车辆的高性能和快速反应的要求相平衡。
在许多种发动机中使用了排气压力调节器，以在排气系统中产生背压，例如用于改善四冲程或二冲程内燃机的制动力。另外，能够利用来自排气压力调节器的背压来增加被再循环到进气口侧的再循环气体的量，即增加所谓的EGR气体的量。另外，在发动机起动时，能够利用该背压来更快地暖机。为了不对效率产生负面影响，排气压力调节器通常位于涡轮增压系统的下游。
排气压力调节器（例如蝶阀）可以与如下压力传感器一起工作：该压力传感器位于涡轮增压器的涡轮机和所述蝶阀之间。目前存在的问题是：无法确定最终故障的根源是蝶阀还是压力传感器。例如，如果压力传感器显示了错误的低压，则系统想要使蝶阀进一步闭合，这可能导致严重的发动机损坏。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的、用于排气压力调节器的诊断方法。
通过根据本发明第一方面和第二方面的诊断方法和诊断设备实现了上述目的。本发明的其它方面和描述公开了本发明的有利实施例。
在本发明的第一方面，提供了一种用于排气压力调节器的诊断方法，该排气压力调节器设置在与涡轮增压式内燃机相连的排气系统中，所述方法包括如下步骤：请求发动机制动；当请求发动机制动时，通过背压传感器来测量排气系统中的背压；当请求发动机制动时，通过增压传感器来测量增压；将测得的背压及测得的增压与所存储的背压值及增压值进行比较，以确定是否存在坏的压力调节器或坏的背压传感器。
本发明的此实施例的一个优点是：它产生了更安全、更精确的诊断。
本发明的另一个优点是：它更易于追踪系统中的故障。
本发明的又一个优点是：它还最小化了由于系统中的故障带来的发动机损坏的风险。
在本发明另一个实施例中，所述方法还包括如下步骤：如果存在坏的压力调节器或坏的背压传感器，则向操作者报警。
此实施例的一个优点是：不仅能够在车辆运行期间追踪故障，而且还能主动地向车辆驾驶员报警“某些部件出现故障”。驾驶员可以自己决定采取什么行动，例如关闭发动机。也可以根据问题的严重性来自动执行关闭发动机的决定。
在本发明的又一个实施例中，如果测得的背压低于预定值且测得的增压低于预定值，则所述背压传感器是坏的。
在本发明的又一个示例性实施例中，如果测得的背压低于预定值且测得的增压高于预定值，则所述压力调节器是坏的。
在本发明的再一个实施例中，如果测得的背压高于预定值且测得的增压高于预定值，则所述背压传感器是坏的。
在本发明的再一个示例性实施例中，如果测得的背压高于预定值且测得的增压低于预定值，则所述压力调节器是坏的。
上述这些示例性实施例的优点是：通过比较所测得的背压和增压，可以区分出不同的故障原因。
在本发明的第二方面，提供了一种用于排气压力调节器的诊断设备，该排气压力调节器设置在与涡轮增压式内燃机相连的排气系统中，所述诊断设备包括：用于请求发动机制动的装置；用于在请求发动机制动时、通过背压传感器来测量排气系统中的背压的装置；用于在请求发动机制动时、通过增压传感器来测量增压的装置；用于将测得的背压及测得的增压与所存储的背压值及增压值进行比较以确定是否存在坏的压力调节器或坏的背压传感器的装置。
附图说明
从以下对实施例的详细描述中，可以最好地理解本发明以及上述及其它目的和优点，但本发明不限于这些实施例，其中：
图1示意性地示出了根据本发明的排气压力调节器系统的第一实施例；
在附图中，相同的附图标记表示相同或相似的部件。此附图仅是示意性表示，并非旨在描绘本发明的具体参数。另外，此附图仅旨在描述本发明的典型实施例，因此不应视为限制本发明的范围。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的排气压力调节器系统100的一个示例性实施例。所述系统100包括内燃机120、增压传感器110、背压传感器130、压力调节器140、排气再循环（EGR）回路150、选择性催化反应器（SCR）160。增压传感器110测量来自进气歧管中的涡轮增压器的增压。该涡轮增压器可以是单个涡轮增压单元、两级涡轮增压单元（串联或并联）、可变几何涡轮增压器（VGT）或涡轮增压复合式单元，或者是这些单元的组合。所述内燃机可以是单独工作的柴油机，或者是与其它动力源（例如电机）相结合地工作的柴油机，即混合动力技术。
背压传感器130对排气系统中的、在压力调节器140和涡轮增压单元之间的背压进行测量。该传感器的另一位置可以在涡轮机的上游，例如在排气歧管中。压力调节器140可以是如图1所示的蝶阀，或者是用于对来自发动机的排气的流动通道进行调节的其它装置。这种装置可以是滑动壁、移动式活塞等。该用于调节流动通道的装置可以由电机或者由诸如油或压缩空气等的流体压力来实现。
在该背压调节器的下游，可以布置有排气后处理系统，例如柴油机氧化催化器（DOC）、柴油机微粒过滤器（DPF）、SCR和净化催化器。
在排气压力调节器140和进气歧管之间，可以按照公知的方式设置有带EGR阀（未示出）的EGR回路150。
如果背压传感器130测量到过低的压力、即低于根据后处理结构和发动机工况确定的预定值，该工况例如是在0-50kPa范围内的发动机负荷或者是等于零的压力，则故障类型是：压力调节器140处于打开状态（不考虑其实际的机械位置）。
第一种可能的原因是：当请求发动机制动时，该压力调节器卡在了打开位置或半开位置。打开位置将意味着由背压传感器130感测到的背压较低。不存在可用的、对蝶阀物理位置的测量。
第二种可能的原因是：背压传感器130被阻塞（clogged）或者具有被系统检测为断路（OC）或短路（SCH）的电气故障。
压力传感器被阻塞将意味着测得的背压过低，所测得的背压能够在0-50kPa的范围内，这又导致气缸的较高压力，直至达到最大压力。在实际中，这产生了可能导致发动机损坏的极高背压。驾驶员起初将因为制动动力增加而高兴，并且可能注意不到故障，直到发动机损坏。为了避免这一点，可以使用“安全跛行回家（safe limp home）”模式，即不管该传感器的值如何，都将以开环的方式对蝶阀进行控制，并使用较低的背压。
能够使用所述增压来区分这两种故障。如果增压较高，则蝶阀实际上是打开的。如果增压较低，则蝶阀实际上是闭合的并且传感器被阻塞。这种高增压和低增压均与系统密切相关。
如果在受监视的工作区域中，所述增压高于正常的运行范围，则所述增压被称为高，即，受监视的工作区域是具有适于监视增压的指定特性的区域，该指定特性例如是发动机的实际扭矩和/或急需扭矩。
如果在受监视的工作区域中，所述增压低于正常的运行范围，则所述增压被称为低，即，受监视的工作区域是具有适于监视增压的指定特性的区域，该指定特性例如是发动机的实际扭矩和/或急需扭矩。
该背压传感器可以设置在所述排气压力调节器和涡轮增压单元之间。该背压传感器也可以设置在涡轮增压单元上游的排气歧管中。
该增压传感器可以设置在进气歧管中。该增压传感器也可以设置在涡轮增压单元的压缩机与内燃机的进气门之间。
另一种故障类型是测得的背压过高，这表明所述压力调节器卡在了闭合位置。
第一种可能的原因是：所述背压传感器错误地测量到了与发动机制动功能所需的压力相比过高的压力，其表明压力调节器处于闭合状态，从而产生过低的制动动力。
第二种可能的原因是：蝶阀机械地卡在了闭合位置或半闭合位置。由于这种故障将会对发动机和后处理系统造成巨大的损坏风险，因此它是应检测的最重要的故障。
能够使用所述增压来区分这两种故障。
如果在发动机运行期间所述增压正常，即，在限定的监视区域内测量到期望的增压，则所述压力调节器处于打开状态并且所述背压传感器显示了错误的值。这将导致制动动力减少，但它可能没有下面的故障严重。
如果在发动机运行期间所述增压较低，即，在限定的监视区域检测到比期望的增压低的增压，则所述压力调节器实际处于闭合位置或半闭合位置。
如果该压力调节器处于半闭合位置，则应当对此进行修正，并且应当通知驾驶员（高温、增加的燃油消耗等）。应当使用安全模式，安全模式将使得所需的背压降低大约30%-50%，从而避免可能对发动机造成损坏的、过高的排气背压。

Claims (14)

1.一种用于排气压力调节器的诊断方法，所述排气压力调节器设置在与涡轮增压式内燃机相连的排气系统中，所述方法包括如下步骤：
(a)请求发动机制动；
(b)当请求发动机制动时，通过背压传感器来测量所述排气系统中的背压；
(c)当请求发动机制动时，通过增压传感器来测量增压；
(d)将测得的背压及测得的增压与所存储的背压值及增压值进行比较，以确定是否存在坏的压力调节器或坏的背压传感器。
2.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，所述方法还包括如下步骤：
将所述背压传感器设置在所述排气压力调节器和涡轮增压单元之间。
3.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，所述方法还包括如下步骤：
将所述背压传感器设置在涡轮增压单元上游的排气歧管中。
4.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，所述方法还包括如下步骤：
将所述增压传感器设置在进气歧管中。
5.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，所述方法还包括如下步骤：
将所述增压传感器设置在涡轮增压单元的压缩机与所述内燃机的进气门之间。
6.根据权利要求1所述的诊断方法，还包括如下步骤：
(e)如果存在坏的压力调节器或坏的背压传感器，则向操作者报警。
7.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，如果测得的背压低于预定值且测得的增压低于预定值，则所述背压传感器是坏的。
8.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，如果测得的背压低于预定值且测得的增压高于预定值，则所述压力调节器是坏的。
9.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，如果测得的背压高于预定值且测得的增压高于预定值，则所述背压传感器是坏的。
10.根据权利要求1所述的诊断方法，其中，如果测得的背压高于预定值且测得的增压低于预定值，则所述压力调节器是坏的。
11.一种用于排气压力调节器的诊断设备，所述排气压力调节器设置在与涡轮增压式内燃机相连的排气系统中，所述诊断设备包括：
(a)用于请求发动机制动的装置；
(b)用于在请求发动机制动时、通过设置在所述排气压力调节器和涡轮增压单元之间的背压传感器来测量所述排气系统中的背压的装置；
(c)用于在请求发动机制动时、通过设置在进气歧管中的增压传感器来测量增压的装置；
(d)用于将测得的背压及测得的增压与所存储的背压值及增压值进行比较以确定是否存在坏的压力调节器或坏的背压传感器的装置。
12.根据权利要求11所述的诊断设备，还包括：用于当存在坏的压力调节器或坏的背压传感器时向操作者报警的装置。
13.一种车辆，其包括根据权利要求1-6中的任一项所述的方法。
14.一种车辆，其包括根据权利要求11或12所述的诊断设备。
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