CN102575557B - 用于回热器后处理设备的诊断方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种用于识别回热器内的部件故障的方法及装置操作如下。燃烧器控制单元监测用于燃料泵的燃料泵特性和用于点火系统的点火系统特性中的至少一个。燃料泵用于将燃料供给至燃料燃烧器，并且点火系统用于点燃供给至燃料燃烧器的燃料。燃料泵特性被传递至燃烧器控制单元，该燃烧器控制单元将燃料泵特性与预定的燃料泵标准进行比较。点火系统特性被传递至燃烧器控制单元，该燃烧器控制单元将点火系统特性与预定的点火系统标准进行比较。燃烧器控制单元在燃料泵特性不符合燃料泵标准时识别出燃料泵故障，并在点火系统特性不符合点火系统标准时识别出点火系统故障。

Description

用于回热器后处理设备的诊断方法及装置

相关申请

本申请要求于2009年10月21日提交的美国专利申请第12/582,781号的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于识别在用于车辆排气系统的回热器系统内的部件故障的方法及装置。

背景技术

未处理的诸如由柴油发动机所产生的发动机排放物包括：碳氢化合物、一氧化碳、以及还被称之为“碳烟”的其它碳基颗粒物质。车辆排气系统包括过滤这些污染物的排气后处理设备。这些设备包括诸如收集污染物的过滤器/捕集器之类的减排部件。定期地，利用烧掉所收集的物质的燃料燃烧器来使该过滤器或捕集器再生。

州立和联邦法规要求，柴油发动机排气后处理设备应包括用于检测系统问题的诊断功能，并且还要求这些诊断功能应能够识别系统内的哪个部件是有故障的。

发明内容

车辆排气系统包括燃烧器控制单元，该燃烧器控制单元控制回热器系统并检测部件级的一个或更多个系统故障。

用于识别回热器内的部件故障的方法包括以下步骤。燃烧器控制单元监测回热器系统中的用于燃料泵的燃料泵特性和回热器系统中的用于点火系统的点火系统特性中的至少一个。燃料泵用于将燃料供给至燃料燃烧器，并且点火系统用于点燃供给至燃料燃烧器的燃料。燃料泵特性被传递至燃烧器控制单元，该燃烧器控制单元将燃料泵特性与预定的燃料泵标准进行比较。点火系统特性被传递至燃烧器控制单元，该燃烧器控制单元将点火系统特性与预定的点火系统标准进行比较。燃烧器控制单元在燃料泵特性不符合燃料泵标准时识别出燃料泵故障，并在点火系统特性不符合点火系统标准时识别出点火系统故障。

在一个示例中，燃烧器控制单元响应于任何燃料泵故障和点火系统故障的识别，利用对应的指定部件故障代码向终端用户产生报警指示。

根据下列说明书和附图能够更好地理解本发明的这些特征和其它特征，下面是对附图的简要描述。

附图说明

图1是体现本发明的回热器系统的示意图；

图2是描绘了用于检测燃料泵故障和点火系统故障的方法的流程图。

具体实施方式

图1中示出了回热器(TR)系统10。该TR系统10包括燃料燃烧室，该燃料燃烧室使柴油发动机12的排气温度升高，使得能够启动诸如过滤器/捕集器之类的下游减排设备。该TR系统10包括燃料燃烧器14，该燃料燃烧器14包括点火系统16、将燃料供给至该点火系统16的燃料供给系统18、以及将空气供给至该点火系统16的空气供给系统20。来自与发动机12相关联的涡轮增压器22的燃烧空气经由燃烧空气路径24也被传送至该燃料燃烧器14。燃烧空气阀26用于控制该燃烧空气路径24内的燃烧空气流。

来自发动机12的排出气体流过排气管道28并进入入口30，到达燃料燃烧器14。该燃料燃烧器14包括带有多个开口34的燃烧室32。一些排出气体从入口30经由开口34流到燃烧室32中，而其余的排出气体在燃烧室32的周围流动并在出口36处从燃料燃烧器14排出。出口36将排出气体引导到紧位于燃料燃烧器14的下游的过滤器或捕集器中。

燃烧室32包括室入口38，该室入口38接收来自燃烧空气路径24的燃烧空气与经由雾化模块40供给的空气/燃料的混合物相结合。该雾化模块40接收来自燃料供给系统18的燃料和来自空气供给系统20的空气。该雾化模块40使得从喷嘴42喷到燃烧室32中的燃料/空气混合物雾化。

点火系统16包括：一个或更多个诸如电极之类的火花塞44；以及点火线圈46，该点火线圈46用于使供给至火花塞44的电压升高。当将已雾化的燃料/空气混合物喷到燃烧室32中时，它与燃烧空气混合并由火花塞44产生的火花点燃。这启动了该燃料燃烧器以如所知的那样增加用于过滤器再生的热量。

燃料供给系统18包括燃料喷射器48、燃料箱50、燃料过滤器52、和燃料泵54。燃料压力传感器56和压力调节器58监测和控制从燃料箱50泵送的将要在雾化模块40内雾化的燃料的量。空气供给系统20包括空气箱60、控制阀62和空气压力传感器64，该空气箱60、控制阀62和空气压力传感器64一起操作以传送将要在雾化模块40内与由燃料喷射器48传送的燃料一起被雾化的所需量的空气。

除燃料压力传感器56和空气压力传感器64之外，TR系统10包括多个监测/测量多种系统特性的其它传感器。例如，TR系统10包括：燃烧空气温度传感器70，该燃烧空气温度传感器70位于燃料燃烧器14的室入口38附近；以及火焰温度传感器72，该火焰温度传感器72测量燃烧室32内的火焰温度。排气入口温度传感器74位于入口30处，并且排气出口温度传感器76位于出口36处。电压传感器78用于测量燃料泵54的电池电压，并且电流传感器80用于测量流过燃料泵54的电流。另一电压传感器82测量点火线圈46的电压。这些传感器中的每一个传感器以及可能需要的任何另外的传感器将测量值/数据传递至控制系统的燃烧器控制单元(BCU)90。该控制系统随后利用该信息来识别TR系统10内的多种具体部件故障中的任一种具体部件故障。

图2示出了用于识别TR系统10内的部件故障的方法的一个示例。如步骤100处所示，该系统在发动机12运转的情况下起动处于停用模式中。BCU 90随后监测用于燃料泵54的燃料泵特性和用于点火系统16的点火系统特性中的至少一个。BCU 90能够根据系统需求同时、分别、或单独监测这些特性。

如步骤110处所示，系统开始燃料泵检查，该燃料泵检查包括监测燃料泵特性并将该特性传递至BCU 90。BCU 90随后将该燃料泵特性与预定的燃料泵标准进行比较，并在燃料泵特性不符合燃料泵标准时识别出燃料泵故障。

如步骤150处所示，系统开始点火系统检查，该点火系统检查包括监测点火系统特性并将该特性传递至BCU 90。BCU 90随后将该点火系统特性与预定的点火系统标准进行比较，并在点火系统特性不符合点火系统标准时识别出点火系统故障。

一旦识别出故障，BCU 90就经由报警信号200(图1)和对应的指定部件故障代码，将任何燃料泵故障和点火系统故障传递至终端用户。例如，车辆驾驶员可以经由启动报警灯或音频报警指示器202来接收存在系统故障的警报。此外，终端用户能够与BCU 90通信，以接收将会识别哪个具体部件已出故障的数据/故障代码。

在一个示例中，如图2中的步骤120处所示，燃料泵标准包括电阻阈值，并且监测燃料泵特性的步骤包括监测燃料泵54的电阻。BCU 90将燃料泵54的电阻与电阻阈值进行比较，并在该电阻降低到低于电阻阈值时识别出燃料泵故障。BCU 90监测由电压传感器78测量的电池电压，并利用电流传感器80监测流过燃料泵54的电流。BCU 90随后利用欧姆定律等式，即V(电压)＝I(电流)×R(电阻)来确定燃料泵54的电阻。BCU 90随着时间的流逝不断地确定该电阻，并利用该电阻来判定燃料泵54是否处于燃料泵54的转子不能旋转的卡住状态。

与燃料泵54正在旋转时相比，当燃料泵54静止(不旋转)时，燃料泵54的电阻非常低。如上所述，BCU 90随着时间的流逝不断地确定该电阻，并且如果该电阻过低，则将启动“燃料泵电流超标”故障。在一个示例中，电阻阈值设定在1-2欧姆的范围内；然而，还可以使用其它值。

在一个示例中，如图2中的步骤130处所示，燃料泵标准包括燃料压力阈值，并且监测燃料泵特性的步骤包括利用燃料压力传感器56测量燃料泵的燃料压力。BCU 90将燃料泵54的燃料压力与燃料压力阈值进行比较，并在燃料压力降低到低于该燃料压力阈值时识别出燃料泵压力传感器故障。在一个示例中，燃料压力阈值包括非零燃料压力值，当关掉燃料泵54时，测量该燃料压力。当关掉燃料泵54时，如果传感器56不具有零压力读数，则这就是燃料泵压力传感器故障的表示。

此外，如果燃料压力比预期的低但尚未接近零，则BCU 90必须能够对故障的燃料压力调节器和因叶片磨损而导致的故障进行区分。如果燃料压力低是因叶片磨损造成的，则当经过燃料喷射器喷射燃料时，燃料压力将会显著降低，例如降低超过15％。

如上所述，在步骤150处，系统开始点火系统检查，该点火系统检查包括监测点火系统特性并将该特性传递至BCU 90。在一个示例中，如步骤160处所示，预定的点火系统标准包括电压阈值，并且监测点火系统特性的步骤包括测量点火线圈46的电压。如已知的那样，用于使点火电压升高的点火线圈46具有一次侧和二次侧，二次侧具有比一次侧高的电压。电压传感器82测量二次侧处的电压，并且BCU 90将该电压与电压阈值进行比较，并且如果点火线圈46的电压降低到低于该电压阈值，则识别出点火系统故障。

BCU 90经由反馈电路监测由点火线圈46输出的电压。该反馈电路产生与引燃电压成比例的电压。如果在启动点火系统时反馈电压不处于可接受的范围内，则该点火系统已故障。

在一个示例中，如步骤170处所示，预定的点火系统标准包括燃烧空气温度阈值，并且监测点火系统特性的步骤包括利用燃烧空气温度传感器70测量从发动机12传递至燃料燃烧器14的燃烧室32的燃烧空气的温度。BCU 90将进入燃烧室32的燃烧空气的温度与燃烧空气温度阈值进行比较，并且如果进入燃烧室32的空气的温度降低到比燃烧空气温度阈值低预定量，则BCU 90识别出燃烧空气阀26卡住在打开状态。

在燃烧室32中，来自涡轮增压器22的燃烧空气与来自雾化模块40的已雾化的燃料/空气混合物相结合，以产生良好的、稳定的火焰。BCU90在燃烧空气进入燃烧室时监测燃烧空气温度，并且当发动机12正在运转时，该温度应当相对接近于发动机排出气体的排出气体温度。如果燃烧空气温度在此类发动机状况期间不处于特定的阈值范围内，则它是燃烧空气阀26有问题的表示。如果温度过低，则它是燃烧空气阀26卡住在打开状态的表示。

如果燃烧空气阀卡住在关闭状态，则当阀接收启动指令时，温度将不降低。为了确定燃烧空气阀26是否卡住在关闭状态，BCU 90在发动机运转时测定初始燃烧温度，随后在一段时间内监测温度，如步骤180处所示。如果燃烧空气温度未降低一定的百分比例，例如25％，则它是燃烧空气阀26卡住在关闭状态的表示。

接下来，控制系统判定是否需要进行任何另外的检查，如步骤190处所示。如果需要，则BCU 90继续进行另外的检查。如果不需要，则BCU 90随后开始起动周期。

尽管已经公开了本发明的优选实施方式，但所属领域技术人员将会认识到，某些改型会处于本发明的范围内。为此，应当研读所附权利要求以确定本发明的真实范围和内容。

Claims (19)

1.一种识别在用于车辆的回热器系统内的部件故障的方法，所述方法包括如下步骤：

（a）提供燃烧器控制单元，以控制回热器系统并检测部件级的多个系统故障；

（b）监测用于所述回热器系统中的燃料泵的燃料泵特性和用于所述回热器系统中的点火系统的点火系统特性中的至少一个，其中，所述燃料泵用于将燃料供给至燃料燃烧器，所述点火系统用于点燃供给至所述燃料燃烧器的燃料；

（c）当监测步骤（b）的所述燃料泵特性时，将所述燃料泵特性传递至所述燃烧器控制单元，并将所述燃料泵特性与预定的燃料泵标准进行比较；

（d）当监测步骤（b）中的所述点火系统特性时，将所述点火系统特性传递至所述燃烧器控制单元，并将所述点火系统特性与预定的点火系统标准进行比较；

（e）当所述燃料泵特性不符合所述燃料泵标准时，识别出燃料泵故障；

（f）当所述点火系统特性不符合所述点火系统标准时，识别出点火系统故障。

2.根据权利要求1所述的方法，包括（g）将燃料泵故障和点火系统故障经由报警信号和对应的指定部件故障代码传递至终端用户。

3.根据权利要求1所述的方法，其中，步骤（b）包括监测所述燃料泵特性和所述点火系统特性二者。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述燃料泵标准包括电阻阈值，并且其中，监测所述燃料泵特性的步骤包括监测所述燃料泵的电阻，并且步骤（e）包括将所述燃料泵的所述电阻与所述电阻阈值进行比较，并在所述电阻降低到低于所述电阻阈值时识别出燃料泵故障。

5.根据权利要求4所述的方法，包括测量电池电压和流过所述燃料泵的电流，并随后计算所述燃料泵的所述电阻。

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述燃料泵标准包括燃料压力阈值，并且其中，监测所述燃料泵特性的步骤包括测量所述燃料泵的燃料压力，并且步骤（e）包括将所述燃料泵的所述燃料压力与所述燃料压力阈值进行比较，并在所述燃料压力不同于所述燃料压力阈值时识别出燃料泵压力传感器故障。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述燃料压力阈值包括任意非零燃料压力值，并且所述方法包括：在关掉所述泵时，利用燃料泵压力传感器测量所述燃料压力；以及当所述燃料压力传感器在关掉所述燃料泵的情况下产生非零燃料压力值时，识别出所述燃料泵压力传感器故障。

8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的点火系统标准包括电压阈值，并且其中，所述监测所述点火系统特性的步骤包括测量点火线圈的电压，并且步骤（f）包括将所述点火线圈的所述电压与所述电压阈值进行比较，并在所述点火线圈的所述电压降低到低于所述电压阈值的情况下识别出点火系统故障。

9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的点火系统标准包括燃烧空气温度阈值，并且其中，所述监测所述点火系统特性的步骤包括测量从发动机传递至所述燃料燃烧器的燃烧室的燃烧空气的温度，并且步骤（f）包括将进入所述燃烧室的燃烧空气的所述温度与所述燃烧空气温度阈值进行比较，并在进入所述燃烧室的所述空气的所述温度降低到比所述燃烧空气温度阈值低预定量的情况下，识别出燃烧空气阀卡住在打开状态。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述预定的点火系统标准包括初始燃烧空气温度测量值，并且其中，所述监测所述点火系统特性的步骤包括测量从发动机传递至所述燃料燃烧器的燃烧室的燃烧空气的温度，并且步骤（f）包括将进入所述燃烧室的燃烧空气的所述温度与所述初始燃烧空气温度测量值进行比较，并在进入所述燃烧室的所述空气的所述温度未降低到比所述初始燃烧空气温度测量值低预定量的情况下，识别出燃烧空气阀卡住在关闭状态。

11.一种用于识别在用于车辆的回热器系统内的部件故障的控制系统，所述控制系统包括：

燃烧器控制单元，所述燃烧器控制单元控制回热器系统并检测部件级的多个系统故障；

燃料泵，所述燃料泵将燃料供给至所述回热器系统中的燃料燃烧器；

点火系统，所述点火系统点燃供给至所述燃料燃烧器的燃料；

其中，所述燃烧器控制单元监测用于所述燃料泵的燃料泵特性和用于所述点火系统的点火系统特性中的至少一个，并且其中，所述燃烧器控制单元在监测所述燃料泵特性时将所述燃料泵特性与预定的燃料泵标准进行比较，并在监测所述点火系统特性时将所述点火系统特性与预定的点火系统标准进行比较；以及

其中，所述燃烧器控制单元在所述燃料泵特性不符合所述燃料泵标准时识别出燃料泵故障，并在所述点火系统特性不符合所述点火系统标准时识别出点火系统故障，并且其中，所述燃烧器控制单元响应于对燃料泵故障和点火系统故障的识别，利用对应的指定部件故障代码向终端用户产生报警指示。

12.根据权利要求11所述的控制系统，其中，所述燃烧器控制单元同时监测所述燃料泵特性和所述点火系统特性。

13.根据权利要求11所述的控制系统，其中，所述燃料泵标准包括电阻阈值，并且其中，所述燃烧器控制单元监测所述燃料泵的电阻，将所述燃料泵的所述电阻与所述电阻阈值进行比较，并在所述电阻降低到低于所述电阻阈值时识别出燃料泵故障。

14.根据权利要求13所述的控制系统，所述控制系统包括用于测量所述燃料泵的电池电压的电压传感器和用于测量流过所述燃料泵的电流的电流传感器，并且其中，所述燃烧器控制单元基于所述燃料泵的所述电池电压和所述电流来确定所述燃料泵的所述电阻。

15.根据权利要求11所述的控制系统，其中，所述燃料泵标准包括燃料压力阈值，并且所述控制系统包括用于测量所述燃料泵的燃料压力的燃料压力传感器，并且其中，所述燃烧器控制单元将所述燃料泵的所述燃料压力与所述燃料压力阈值进行比较，并在所述燃料压力不同于所述燃料压力阈值时，识别出燃料泵压力传感器故障。

16.根据权利要求15所述的控制系统，其中，所述燃料压力阈值包括任意非零燃料压力值，并且其中，所述燃烧器控制单元在关掉所述燃料泵时产生控制信号以利用所述燃料泵压力传感器测量所述燃料压力，并且其中，当所述燃料压力传感器在所述燃料泵停止的情况下产生非零燃料压力值时，所述燃烧器控制单元识别出所述燃料泵压力传感器故障。

17.根据权利要求11所述的控制系统，其中，所述预定的点火系统标准包括电压阈值，并且所述控制系统包括用于测量点火线圈的电压的电压传感器，并且其中，所述燃烧器控制单元将所述点火线圈的所述电压与所述电压阈值进行比较，并在所述点火线圈的所述电压降低到低于所述电压阈值的情况下，识别出点火系统故障。

18.根据权利要求11所述的控制系统，其中，所述预定的点火系统标准包括燃烧空气温度阈值，并且所述控制系统包括温度传感器以测量从发动机传递至所述燃料燃烧器的燃烧室的燃烧空气的温度，并且其中，所述燃烧器控制单元将进入所述燃烧室的所述燃烧空气的所述温度与所述燃烧空气温度阈值进行比较，并在进入所述燃烧室的所述空气的所述温度降低到比所述燃烧空气温度阈值低预定量的情况下，识别出燃烧空气阀卡住在打开状态。

19.根据权利要求11所述的控制系统，所述控制系统包括温度传感器以测量从发动机传递至所述燃料燃烧器的燃烧室的燃烧空气的温度，并且其中，所述预定的点火系统标准包括初始燃烧空气温度测量值，并且其中，所述燃烧器控制单元将随后测量到的进入所述燃烧室的燃烧空气的温度与所述初始燃烧空气温度测量值进行比较，并在进入所述燃烧室的空气的所述温度未降低到比所述初始燃烧空气温度测量值低预定量的情况下，识别出燃烧空气阀卡住在关闭状态。