CN102454504B - 用于气流计的劣化判定装置以及劣化判定方法 - Google Patents

用于气流计的劣化判定装置以及劣化判定方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于热气流计(3)的劣化判定装置以及劣化判定方法。在劣化判定装置(1)判定热气流计(3)的特性劣化程度时，发动机(2)的驱动状况维持于其中进气流量大于规定值的规定状况。气流计(3)的测量误差基于用气流计(3)测量的进气流量来计算。由于污损引起的劣化程度基于测量误差来判定。

Description

用于气流计的劣化判定装置以及劣化判定方法
技术领域
本发明涉及一种用于热气流计的劣化判定装置以及劣化判定方法。尤其，判定了热气流计由于污损引起的特性劣化。
背景技术
测量发动机的进气流量的热气流计存在着其中热气流计的特性由于污损(比如灰尘、污染物、油沉渣等)而劣化的问题。热气流计在下面将称为AFM。
JP-4-174325A示出了一种AFM，其设置有每当车辆行进规定距离之后将污损移除的污损移除器。然而，在这种AFM中，没有诊断AFM的特性的劣化。因而，即使AFM被污损并且其特性劣化，很可能污损没有被移除。也就是说，希望应当判定由于污损引起的劣化程度。
日本专利No.3075877示出了一种用于AFM的故障判定装置。这种故障判定装置具有用于根据其输出水平判定AFM是否存在故障的判定部、获取从电池应用至AFM的电压中的变化的电压变化获取功能。在获取电压变化之后，在建立预定条件时判定部开始判定AFM是否存在故障。在这种故障装置中，由于气流量的变化，装置很可能错误地判定AFM存在故障。
JP-2000-97101A示出了，在基于测量误差判定AFM是否存在故障时，在考虑到由于波动引起的气流量变化之下修正AFM的测量误差。气流量的变化由于发动机速度、发动机扭矩和其他相关部件(比如EGR阀、节流阀、涡轮增压器以及可变阀正时机构)的驱动状况的变化引起。然而，在JP-2000-97101A中，没有考虑其他部件的这种驱动状况。为了正确地获得AFM的测量误差，必须要使得气流量更加稳定。
发明内容
本发明在考虑到以上问题之下做出，并且本发明的目标是提供一种用于热气流计的劣化判定装置，其能正确地判定热气流计由于污损引起的特性劣化。
根据本发明，劣化判定装置在实施车辆的维修时判定热气流计的特性劣化程度。该装置包括：控制部，用于以如此的方式控制发动机以使得发动机的驱动状况被带入规定状况；以及判定部，用于通过将气流计的测量误差与规定判定值相比较来判定热气流计的特性劣化程度。测量误差在发动机处于规定状况时检测。
公知地，气流计由于污损引起的劣化特性，也就是气流计的测量误差变大。测量误差包括由于污损引起的误差以及由于其他因素引起的误差。由于其他因素引起的误差包括由于气流计的个体变化引起的误差、相关部件的初期个体变化、以及相关部件和气流计的老化劣化。
相关部件包括进气管道、涡轮增压器、节流阀、EGR阀等，它们影响进气流量的变化。
应当说明，由于气流计的污损引起的测量误差并不是一直能与由于其他因素引起的测量误差区分开。当发动机处于规定状况时，这些测量误差能彼此区分。
根据本发明，发动机的驱动状况被带入规定状况，并且然后检测气流计的测量误差，从而能判定是否存在由于污损引起的测量误差并且能判定由于污损引起的特性劣化程度。而且，在进气流量稳定时，检测气流计的测量误差，因此能以高的准确度实施劣化判定。
附图说明
本发明的其他目标、特点和优点从以下参照附图进行的描述中变得更加明显，在附图中相同的部件用相同的参考标号来标识并且其中：
图1是示出根据第一实施例的具有气流计的内燃机(柴油发动机)的示意图；
图2是示出根据第一实施例、第二实施例和第四实施例的劣化判定装置的构造的框图；
图3是示出根据第一实施例的进气流量和测量误差之间的关系的图表；
图4是示出根据第四实施例的具有气流计的内燃机(柴油发动机)的示意图；并且
图5是用于解释根据第五实施例的清洁判定值的图表。
具体实施方式
[第一实施例的构造]
参照图1至3，将描述用于气流计(AFM)的劣化判定装置1的构造。这种劣化判定装置1在车辆维护时判定AFM 3的特性劣化程度。AFM 3测量内燃机2的进气流量。在本实施例中，内燃机2是柴油发动机。节流阀4、涡轮增压器5和EGR阀6设置于柴油发动机控制系统中。
在进气通道9中，AFM 3、涡轮增压器5的压缩机10、节流阀4和EGR阀6按此顺序布置。在排气通道11中，布置涡轮增压器5的涡轮12和催化剂13。AFM 3是公知的传感器，其具有用于检测进气流量的检测部、以及控制检测部的输入和输出的电路。
劣化判定装置1包括电子控制单元(ECU)20以及在车辆维护时将连接至ECU 20的外部连接设备(维护工具)21。ECU 20由CPU、ROM和RAM组成。根据存储于存储器中的控制程序以及各种传感器的输出，ECU20控制各种致动器。
而且，ECU 20控制燃料泵23、燃料喷射器24、节流阀4、EGR阀6和涡轮增压器5。维护工具21主要由微型计算机构成。维护工具21能执行与ECU 20的交互通信。
当劣化判定装置1判定AFM 3的特性劣化时，发动机2的驱动状况被带入其中进气流量为预定值的特定状况。劣化判定装置1通过将AFM 3在特定状况下的测量误差与规定判定值相比较来判定由于污损引起的劣化。
应当说明，进气流量的上述预定值是基于此能将由于污损引起的测量误差和由于其他因素引起的测量误差彼此区分开的数值。
引起测量误差的其他因素包括AFM 3的初期个体变化、相关部件的初期个体变化、以及相关部件和AFM 3的老化劣化。相关部件包括进气管道26(进气歧管26a)、涡轮增压器5、节流阀4、EGR阀6。
在AFM 3是线轴型AFM的情况下，AFM 3由于污损引起的测量误差在高气流量区域中增大。也就是说，在气流量较低时，AFM 3由于污损引起的测量误差较小。由于污损引起的测量误差很难与由于其他因素引起的测量误差区分开。在气流量较高时，AFM 3由于污损引起的测量误差较大。因而，这种测量误差能与其他测量误差区分开。
图3示出了根据排放控制标准，测量误差相对于气流量而言的允许水平，其由虚线所示并且称为NG误差水平。而且，图3示出用于判定的测量误差的另一允许水平，其如实线所示相比NG误差水平更严格地定义并且称为OK误差水平。
在本实施例中，测量误差基于规定发动机驱动状况下的基准气流量“Qst”和由AFM 3在规定发动机驱动状况下的测量流量“Qm”定义。具体地，测量误差“Mer”如下定义：
Mer＝|Qm-Qst|/Qst×100
在AFM 3是线轴型AFM的情况下，“Qm-Qst”的值为负值。
在气流量变高时，测量误差变大。而且，在气流量变高时，NG误差水平和OK误差水平变高。
在测量误差基于OK误差水平判定的情况下，即使存在由于污损引起的测量误差，这种由于污损引起的测量误差也不能与其他测量误差区分开。
从实验已经知道，大于规定值“Dk”的测量误差是由于污损引起的测量误差。因而，在测量误差基于OK误差水平判定的情况下，除非气流量高于出现大于“Dk”的测量误差时的规定气流量“Qk”，由于污损引起的测量误差不能与其他测量误差区分开。换言之，根据在气流量高于“Qk”时出现的测量误差，能获取由于污损引起的测量误差程度，从而能判定由于污损引起的劣化程度。
在实际修护中，考虑到气流量的变化，定义大于“Qk”的另一基准气流量“Qkd”。在大于“Qkd”的范围中，判定由于污损引起的测量误差程度。
当气流量为“Qkd”时，测量误差“Dkd”出现于OK误差水平曲线上。测量误差“Dkd”是其中测量误差的变化ΔE1加至“Dk”的测量误差。
在气流量维持高于“Qkd”(例如“Qa”)时，开始劣化判定。
[劣化判定]
AFM劣化判定装置1的构造和劣化判定的方法将在下文中详细描述。
ECU 20用作燃料喷射量控制部、节流控制部、EGR阀控制部、涡轮增压器控制部、以及存储部。具体地，ECU 20具有驱动状况指令部31、记忆前次维修时间和前次测量误差的记忆部32、以及将传感器输出转变为物理量的转换部33。
维护工具21用作判定部、判定值计算部、计算下一次维修时间的计算部、以及修正部。具体地，维护工具21包括判定开始信号输出部35、修正气流量的修正部36、计算测量误差的误差计算部37、判定值计算部38、判定部39、估计下一次维修时间的估计部40、指示和存储判定结果和下一次维修时间的存储部41、以及判定结束信号输出部42。
当操作者将维护工具21连接至ECU 20并将判定开始信号输入判定开始信号输出部35时，输出部35将判定开始信号输出至ECU 20。
驱动状况指令部31将控制信号输出至致动器(燃料喷射器24、节流阀4、EGR阀6和排废门阀5a)的控制器。也就是说，基于致动器状况检测传感器的输出，对致动器进行控制。
ECU 20从维护工具21接收判定开始信号并控制燃料喷射器24以使得获得规定发动机速度。例如，控制燃料喷射量以获得规定发动机速度。
节流阀4被控制为定位于规定位置或全开位置。EGR阀6固定于规定位置或全闭位置。涡轮增压器5的排废门阀5a也被控制为定位于规定位置。当EGR阀6完全闭合时，排废门阀5a打开，因此限制了涡轮增压器5的过度旋转。
当致动器被带入规定驱动状况时，AFM 3的传感器输出由转换部33转换为物理量(气流量)。由AFM 3测量的气流量传输至维护工具21。而且，进气温度传感器44和进气压力传感器45的传感器输出由转换部33分别转换为温度和压力。温度和压力传输至维护工具21。
修正部36根据空气的温度和压力修正用AFM 3测量的气流量。也就是说，基于进气温度传感器44和进气压力传感器45测量的空气温度和空气压力，由AFM 3测量的气流量被转换为基准温度和基准压力的气流量。这个修正的气流量定义为用于当前维修中的AFM 3的测量流量“Qm”。
误差计算部37基于基准气流量“Qst”和测量气流量“Qm”计算测量误差“Dmt”。基准气流量“Qst”在发动机速度为规定速度时定义。基准气流量“Qst”事先存储于维护工具21中。应当说明，实际流量不是一直是基准气流量“Qst”，即使当发动机速度为规定速度时，因为进气歧管压力有变化。在图3中，实际气流量用“Qa”标识。
记忆部32存储AFM 3在前次维修时的前次维修时间“Tb”和前次测量误差“Dmb”。这些前次维修时间“Tb”和前次测量误差“Dmb”输入维护工具21。判定值计算部38基于前次维修时间“Tb”、前次测量误差“Dmb”、当前维修时间“Tt”和当前测量误差“Dmt”来计算用于当前判定的规定判定值(OK判定值)。
判定值计算部38基于“Tb”、“Dmb”、“Tt”和“Dmt”来计算劣化速度“SPD”，并且基于劣化速度估计下一次维护时间的测量误差，所述测量误差估计会增大。劣化速度“SPD”能用以下公式表达。
SPD＝(Dmt-Dmb)/(Tt-Tb)
然后，基于以前存储的NG误差水平(图3中的虚线)和估计的增大误差来定义OK误差水平(图3中的实线)。这个OK误差水平是判定的许可误差水平。基于这个水平，判定是否应当将AFM3替换为新的。
当气流量为“Qa”时，OK误差水平为“Da”。当前测量误差“Dmt”应当与“Da”比较。然而，气流量Qa由于发动机速度的变化而变化。因而，在本实施例中，小于“Da”值的“Dad”值定义为OK判定值。
考虑到气流量的变化，“Dad”值设置为比“Da”值小ΔE2。
然后，判定部39通过将当前测量误差“Dmt”与OK判定值“Dad”相比较来判定由于污损引起的特性劣化程度。例如，在当前测量误差“Dmt”大于OK判定值时，判定AFM 3被污损并且必须进行一些处理。也就是说，AFM 3需要清洁或用新的替换。
估计部40基于劣化速度计算下一次维修时间。存储部41在维护工具21的显示屏上指示判定部39的判定结果和下一次维修时间。记忆部32存储当前维修时间“Tt”、当前测量误差“Dmt”、前次维修时间“Tb”、前次测量误差“Dmb”。
当操作者将判定结束信号输入至维护工具21时，判定结束信号输出部将判定结束信号输出至ECU 20。然后，驱动状况指令部31控制各个致动器停止。
[第一实施例的优点]
在劣化判定装置1判定AFM 3的特性劣化程度时，发动机2的驱动状况被带入其中进气流量为预定值的特定状况。劣化判定装置1通过将AFM3在特定状况中的测量误差与规定阈值相比较来判定由于污损引起的劣化。
也就是说，在发动机2的驱动状态保持于获取气流量“Qa”的规定状况下时，测量误差“Dmt”基于用AFM 3测量的气流量来计算。基于这个测量误差“Dmt”，判定特性的劣化程度。由于污损引起的测量误差的程度就能判定并且由于污损引起的特性劣化的程度也能判定。
在第一实施例中，AFM 3提供至装备有EGR阀6和涡轮增压器5的柴油发动机。
在判定劣化程度时，EGR阀6的位置和排废门阀5a的位置固定。因而，AFM 3的测量误差“Dmt”能在气流量稳定的状况下正确地检测。劣化判定能以高准确度实施。
在可变喷嘴叶片5b设置于涡轮机12周围的情况下，在实施劣化判定时，可变喷嘴叶片5b的角度固定于规定值。
根据第一实施例，劣化速度“SPD”基于前次维修时间“Tb”、前次测量误差“Dmb”、当前维修时间“Tt”和当前测量误差“Dmt”来计算。基于劣化速度“SPD”，计算用于当前维修的判定值。
因而，考虑到车辆的个体变化，判定值能对于每个车辆进行定义。例如，在其中AFM 3较早劣化的车辆的情况下，更严格地定义劣化值。
而且，基于劣化速度“SPD”计算下一次维修时间。因而，考虑到车辆的个体变化，能定义下一次维修时间。例如，在其中AFM 3较早劣化的车辆的情况下，使下一次维修时间更早。
而且，基于用传感器44、45测量的空气温度和空气压力，用AFM 3测量的气流量被转换为基准压力下的气流量。然后，基于该转换的气流量，计算测量误差“Dmt”。
因此，即使大气压力低并且空气温度高或低，能基于测量误差“Dmt”准确地进行劣化判定。
而且，由于空气温度和空气压力用提供至进气歧管26a的进气温度传感器44和进气压力传感器45测量，不需要任何其他传感器来修正测量的气流量。
[第二实施例的构造]
参照图2，将描述第二实施例。
根据第二实施例，在实施劣化判定时，交流发电机的运行状况被带入规定状况。驱动状况指令部31具有电气负载控制的功能。当指令部31接收到判定开始信号时，驱动状况指令部31将由发动机驱动的部件控制至规定状况，从而交流发电机的运行状况维持于规定状况。
因而，在气流量稳定时，AFM 3能检测测量误差并且以高的准确度实施劣化判定。
[第三实施例的构造]
根据第三实施例，劣化判定装置1还包括开始判定部，其判定发动机2是否处于预热状况并且在发动机2处于预热状况时将判定开始指令输出至驱动状况指令部31。
基于用冷却剂温度传感器46或进气温度传感器44测量的进气温度变化或发动机室温变化，判定发动机是否处于预热状况。
如果发动机室温或进气温度不稳定，进气流量波动。通过在发动机被带入预热状况后开始判定，AFM 3能在进气流量稳定的状况下检测测量误差，从而劣化判定能以高的准确度实施。
[第四实施例的构造]
参照图4，将描述第四实施例。
根据第四实施例，劣化判定装置1判定安装在汽油发动机2上的AFM3的劣化。汽油发动机2设置有调节进气阀的阀正时的可变阀正时控制器48。AFM 3在进气通道9中设置于节流阀49的上游。
ECU 20从维护工具21接收判定开始信号并控制节流阀49以使得获得规定的发动机速度。可变阀正时控制器48使进气阀的阀正时前进。
AFM 3的测量误差能在气流量稳定时检测。劣化判定能以高的准确度实施。在可变阀正时控制器调节排气阀的阀正时的情况下，排气阀的阀正时也前进规定的量。在发动机2设置有可变阀升程控制器的情况下，在实施劣化判定时，阀升程量固定于规定值。
[第五实施例的构造]
参照图5，将描述第五实施例。
根据第五实施例，除了OK判定值之外，还定义清洁判定值。通过将测量误差“Dmt”与判定值相比较，判定由于污损引起的特性劣化程度。
清洁判定值设置为小于OK判定值。当测量误差“Dmt”大于OK判定值时，判定需要进行一些处理。当测量误差“Dmt”大于清洁判定值并且小于OK测量值时，判定需要进行AFM 3的清洁。当测量误差“Dmt”小于清洁判定值时，判定不需要进行处理。
清洁判定值基于估计为由于污损之外的因素所引起的另一测量误差“Dk”定义。当测量误差大于误差“Dk”时，认为测量误差由于AFM 3的污损引起。应当说明，清洁判定值小于测量误差“Dk”，并且用“Dj”标识。清洁判定值“Dj”考虑到OK误差水平曲线上测量误差的变化ΔE3来定义。
[变型]
发动机2的驱动状况能通过控制加速器位置、节流位置、燃料喷射量或进气歧管压力而被带入规定状况。
修正部36、判定值计算部38、判定部39以及估计部40可提供至ECU20。
当实施劣化判定时，发动机2的驱动状况可通过将加速踏板保持于规定位置而保持于规定状况。
本发明能应用于薄膜型AFM。

Claims (17)

1.一种用于热气流计(3)的劣化判定装置，所述热气流计(3)测量内燃机(2)的进气流量，所述劣化判定装置在实施车辆的维修时判定热气流计(3)的特性劣化程度，其包括：
控制部(20)，用于以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况的方式控制内燃机(2)，所述控制部(20)调节内燃机(2)的进气流量以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况并且所述控制部(20)将内燃机(2)的速度调节至规定速度以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况；以及
判定部(39)，用于通过将热气流计(3)的测量误差与规定判定值相比较来判定热气流计(3)的特性劣化程度，其中在内燃机(2)处于规定状况时检测到所述测量误差。
2.根据权利要求1的劣化判定装置，其中
控制部(20)调节加速器位置、节流位置、燃料喷射量或进气歧管压力，以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况。
3.根据权利要求1的劣化判定装置，其中
内燃机(2)是汽油发动机，并且
控制部(20)调节节流位置以使得内燃机(2)的速度达到规定速度。
4.根据权利要求1的劣化判定装置，其中
内燃机(2)是柴油发动机，并且
控制部(20)调节燃料喷射量以使得内燃机(2)的速度达到规定速度。
5.根据权利要求4的劣化判定装置，其中
内燃机(2)设置有节流阀(4)，并且
在判定部(39)判定劣化程度时，节流阀(4)的位置设置于规定阀位置或全开位置。
6.根据权利要求1的劣化判定装置，其中
内燃机(2)设置有EGR阀(6)，并且
在判定部(39)判定劣化程度时，EGR阀(6)的位置设置于规定的EGR阀位置或全闭EGR位置。
7.根据权利要求1的劣化判定装置，其中
内燃机(2)设置有涡轮增压器(5)和排废门阀(5a)或可变喷嘴叶片(5b)，并且
在判定部(39)判定劣化程度时，排废门阀(5a)的位置设置于规定的门阀位置或可变喷嘴叶片(5b)的状况设置于规定的叶片状况。
8.根据权利要求1的劣化判定装置，其中
在判定部(39)判定劣化程度时，控制部(20)将交流发电机的运行状况调节至规定的运行状况。
9.根据权利要求1的劣化判定装置，还包括
开始判定部(21)，用于判定内燃机(2)是否处于预热状况并且用于在内燃机(2)处于预热状况时输出判定开始指令。
10.根据权利要求1的劣化判定装置，其中
控制部(20)和判定部(39)由安装于车辆上的电子控制单元(20)和能连接至电子控制单元(20)的维护工具(21)中的至少一个构成。
11.一种用于热气流计(3)的劣化判定装置，所述热气流计(3)测量内燃机(2)的进气流量，所述劣化判定装置在实施车辆的维修时判定热气流计(3)的特性劣化程度，其包括：
控制部(20)，用于以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况的方式控制内燃机(2)；以及
判定部(39)，用于通过将热气流计(3)的测量误差与规定判定值相比较来判定热气流计(3)的特性劣化程度，其中在内燃机(2)处于规定状况时检测到所述测量误差，其中
所述控制部(20)调节内燃机(2)的进气流量以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况，
内燃机(2)设置有可变阀正时控制器(48)和可变阀升程控制器中的至少一个，并且
在判定部(39)判定劣化程度时，可变阀正时控制器(48)将阀正时的前进量设置于规定的前进量，并且可变阀升程控制器将阀升程设置于规定的升程值。
12.一种用于热气流计(3)的劣化判定装置，所述热气流计(3)测量内燃机(2)的进气流量，所述劣化判定装置在实施车辆的维修时判定热气流计(3)的特性劣化程度，其包括：
控制部(20)，用于以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况的方式控制内燃机(2)；以及
判定部(39)，用于通过将热气流计(3)的测量误差与规定判定值相比较来判定热气流计(3)的特性劣化程度，其中在内燃机(2)处于规定状况时检测到所述测量误差；
记忆部(32)，用于存储热气流计(3)的前次维修时间和前次测量误差；以及
判定值计算部(38)，用于基于当前维修时间、当前测量误差、前次维修时间和前次测量误差来计算规定判定值，其中
所述控制部(20)调节内燃机(2)的进气流量以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况。
13.根据权利要求12的劣化判定装置，还包括
估计部(40)，用于基于当前维修时间、当前测量误差、前次维修时间和前次测量误差来估计下一次维修时间。
14.一种用于热气流计(3)的劣化判定装置，所述热气流计(3)测量内燃机(2)的进气流量，所述劣化判定装置在实施车辆的维修时判定热气流计(3)的特性劣化程度，其包括：
控制部(20)，用于以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况的方式控制内燃机(2)；以及
判定部(39)，用于通过将热气流计(3)的测量误差与规定判定值相比较来判定热气流计(3)的特性劣化程度，其中在内燃机(2)处于规定状况时检测到所述测量误差；
修正部(36)，用于基于空气温度和空气压力来修正热气流计(3)的测量误差，其中
所述控制部(20)调节内燃机(2)的进气流量以使得内燃机(2)的驱动状况被带入规定状况，并且
基于修正后的测量误差来计算热气流计(3)的测量误差。
15.根据权利要求14的劣化判定装置，其中
空气温度和空气压力在进气歧管中测量。
16.一种劣化判定方法，其用于基于热气流计的测量误差来判定热气流计中的劣化程度，所述热气流计测量内燃机(2)的进气流量，其中
加速器位置保持于规定位置，并且
热气流计(3)的特性劣化程度在加速器位置保持于规定位置时基于热气流计的测量误差来判定。
17.根据权利要求16的劣化判定方法，其中
内燃机的进气流量被调节以使得内燃机的驱动状况被带入规定状况；
内燃机的速度被调节以使得内燃机的驱动状况被带入规定状况；以及
热气流计的特性劣化程度在加速器位置保持于规定位置时并且当进气流量处于规定状况且内燃机的速度处于规定状况时基于热气流计的测量误差来判定。
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