CN102678330A - 涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，针对以空气流量计、以进气歧管内的压力传感器作为进气量的主传感器的两种涡轮增压系统，均提供了通过多个压力传感器之间的测量值进行比较而进行故障诊断的方法。本申请可判断出涡轮增压系统中的压力传感器是否存在失效，并确定哪一个压力传感器出现失效。所诊断的失效包括由于压力传感器的特性曲线偏移而产生的测量不准确的故障。这便有效地保护了涡轮增压系统，降低涡轮增压机过度增压而损坏的风险。

Description

涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法

技术领域

本申请涉及一种汽车电子控制技术，特别是涉及一种涡轮增压系统中的诊断技术。

背景技术

请参阅图1，这是汽车的废气涡轮增压系统的原理示意图，通常也简称为涡轮增压系统。涡轮增压机10通过第一管道15连接中冷器20，中冷器20通过第二管道25连接发动机气缸30，发动机气缸30通过第三管道35连接涡轮增压机10。涡轮增压机10包括涡轮机11和压气机12两部分，涡轮机11中的涡轮和压气机12中的叶轮通过一根转轴13相连。涡轮机11另有废气排放管道14，压气机12另有空气进入管道16。

该废气涡轮增压系统的工作原理为：发动机气缸30排出的高温高压废气冲击涡轮机11中的涡轮高速旋转，从而带动压气机12中的叶轮高速转动。常温常压的空气从空气进入管道16进入压气机12，被高速转动的叶轮压缩为高温高压空气。该高温高压空气经过中冷器20后冷却变为低温高压空气，送给发动机气缸30。发动机气缸30将该低温高压空气与燃油混合燃烧后，排出高温高压废气。该高温高压废气经过涡轮机11之后，由废气排放管道14排出。

在废气涡轮增压系统中，必然安装有环境压力传感器和增压压力传感器。环境压力传感器可设置在任何可接触到大气的位置，用来检测进入涡轮增压机的常压空气压力。增压压力传感器通常设置在发动机气缸30的进气口，即第二管道25连接发动机气缸30的位置附近，用来检测离开涡轮增压机的高压空气压力。涡轮增压机根据增压压力传感器的检测值和目标增压压力之间的偏差进行增压控制，如果增压压力传感器不能正确检测出实际增压压力，就存在过度增压的风险。例如，实际增压压力已经达到1.5bar，但是增压压力传感器的测量值仅为1bar，那么涡轮增压机就会持续增压，极端情况下会损坏压气机。

目前的汽车发动机管理系统（EMS，Engine Management System）中，对于环境压力传感器和增压压力传感器只有电路诊断。其诊断原理是检查这两个压力传感器输出的电压值是否超过一定的上下限值。对于除电路故障以外的其他失效无法诊断，不能判断这两个压力传感器的测量值是否合理。如果这两个压力传感器发生特性曲线偏移，例如，测量值总是比实际值低了50%，目前的EMS系统无法发现。

发明内容

本申请所要解决的技术问题是提供一种涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，从压力传感器的测量值是否合理的角度对其进行故障诊断。

为解决上述技术问题，本申请一种涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，所述涡轮增压系统以空气流量计作为进气量的主传感器，所述涡轮增压系统中包括两个压力传感器，即环境压力传感器和增压压力传感器，所述方法为：在所述涡轮增压系统未增压时，比较这两个压力传感器的测量值；如果两者相同或近似相同，则判定两个压力传感器都正常；反之，则判定两个压力传感器之一存在故障。

另一种涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，所述涡轮增压系统以进气歧管内的压力传感器作为进气量的主传感器，其特征是，所述涡轮增压系统中包括三个压力传感器，即进气歧管内的压力传感器、环境压力传感器和增压压力传感器；所述方法为：在发动机转速为0或近似为0、且涡轮增压机未启动增压时，比较这三个压力传感器的测量值；如果三者均相同或近似相同，则判定三个压力传感器都正常；如果第一压力传感器的测量值与第二压力传感器的测量值相同或近似相同，但这两个测量值与第三压力传感器的测量值均不相同也不近似相同，则判定第一压力传感器和第二压力传感器正常，第三压力传感器出现故障。

本申请可判断出涡轮增压系统中的压力传感器是否存在失效，并确定哪一个压力传感器出现失效。所诊断的失效包括由于压力传感器的特性曲线偏移而产生的测量不准确的故障。这便有效地保护了涡轮增压系统，降低涡轮增压机过度增压而损坏的风险.

附图说明

图1是涡轮增压系统的原理示意图；

图2是本申请第一实施例的流程图；

图3是本申请第一实施例的第一附加方法的流程图；

图4是本申请第一实施例的第二附加方法的流程图；

图5是本申请第二实施例的流程图。

图中附图标记说明：

10为涡轮增压机；11为涡轮机；12为压气机；13为转轴；14为废气排放管道；15为第一管道；16为空气进入管道；20为中冷器；25为第二管道；30为发动机气缸；35为第三管道。

具体实施方式

目前的EMS系统中，一种是采用空气流量计（HFM）作为检测空气进气量的主传感器，简称为HFM系统，HFM系统中可以省略掉进气歧管内的压力传感器；另一种是采用进气歧管内的压力传感器（P Sensor）作为检测空气进气量的主传感器，简称为P系统，P系统中可以省略掉空气流量计。这两种系统均可应用于涡轮增压系统，但在诊断策略上有区别。

第一实施例

本申请的第一实施例针对的是HFM＋Turbo系统，即以空气流量计为主传感器的涡轮增压系统。在HFM＋Turbo系统中，通常只有两个压力传感器，即环境压力传感器和增压压力传感器。现有方法只能检测这两个压力传感器对地、对电源，或者断路的电路故障，无法检测出由于特性曲线偏移导致的压力信号不准故障。

请参阅图2，该第一实施例的诊断原理为：在涡轮增压机10未启动增压时，两个压力传感器所在位置都为环境压力，此时比较两个传感器的检测值。如果两者相同或大致相同，则判定两个传感器都正常；反之，则判定两个传感器之一存在故障。

在判定有故障的情况下，可通过如下两种附加方法的任意一种判定是那个传感器有故障。

第一附加方法，如图3所示，如果环境压力传感器的测量值与EMS系统根据主充负荷、次充负荷计算的环境压力值相同或大致相同，则判定环境压力传感器正常，增压压力传感器出现故障；反之，则判定环境压力传感器出现故障，增压压力传感器正常。

第二附加方法，如图4所示，如果增压压力传感器的测量值与EMS系统根据主充负荷、次充负荷计算的环境压力值相同或大致相同，则判定增压压力传感器正常，环境压力传感器出现故障；反之，则判定增压压力传感器出现故障，环境压力传感器正常。

所述主充负荷是指EMS系统通过空气流量计所测量的气体流量计算出的发动机负荷，通常较为准确。

所述负充负荷是指EMS系统通过节气门开度和节气门前后的压力差所标定出来的发送机负荷，通常不太准确，会受环境压力和节气门漏气量的影响。

当前的EMS系统根据主充负荷与次充负荷之间的偏差可以得到两个自学习值，一个是乘法修正自学习值，另一个是加法修正自学习值。乘法修正自学习值用于补偿高原系数（即环境压力）对次充负荷的影响，加法修正自学习值用于补偿节气门漏气量对次充负荷的影响。

根据EMS系统计算出来的乘法修正自学习值，可计算出环境压力，该数值是较为准确的。在没有环境压力传感器的EMS系统中，ECU运算所需的环境压力值通常都是通过该乘法修正自学习值计算得到的。

第二实施例

本申请的第二实施例针对的是P＋Turbo系统，即以进气歧管内的压力传感器为主传感器的涡轮增压系统。在P＋Turbo系统中，通常具有三个压力传感器，即进气歧管压力传感器、环境压力传感器和增压压力传感器。大于或等于两个压力传感器同时发生失效的概率极低，通常只会有小于或等于一个传感器发生失效。

请参阅图5，该第二实施例的诊断原理为：在发动机转速为0（或大致为0）、且涡轮增压机未启动增压时，三个压力传感器所在位置均为环境压力。此时比较这三个压力传感器的测量值。如果三者均相同或大致相同，则判定三个传感器都正常。如果第一压力传感器的测量值与第二压力传感器的测量值相同或近似相同，但这两个测量值与第三压力传感器的测量值均不相同（也不大致相同），则判定第一压力传感器和第二压力传感器正常，第三压力传感器出现故障。

该第二实施例的诊断工况例如为钥匙上电（发动机转速为0，增压不起作用）、刚起动（发动机转速非常低大致为0、增压不起作用）、发动机停机后运行（发动机转速为0，增压不起作用）时。

以上仅为本申请的优选实施例，并不用于限定本申请。对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，所述涡轮增压系统以空气流量计作为进气量的主传感器，其特征是，所述涡轮增压系统中包括两个压力传感器，即环境压力传感器和增压压力传感器，所述方法为：在所述涡轮增压系统未增压时，比较这两个压力传感器的测量值；如果两者相同或近似相同，则判定两个压力传感器都正常；反之，则判定两个压力传感器之一存在故障。

2.根据权利要求1所述的涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，其特征是，EMS系统根据主充负荷、次充负荷计算出环境压力值，如果环境压力传感器的测量值与所述环境压力计算值相同或近似相同，则判定环境压力传感器正常，增压压力传感器出现故障；反之，则判定环境压力传感器出现故障，增压压力传感器正常。

3.根据权利要求1所述的涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，其特征是，EMS系统根据主充负荷、次充负荷计算出环境压力值，如果增压压力传感器的测量值与所述环境压力计算值相同或近似相同，则判定增压压力传感器正常，环境压力传感器出现故障；反之，则判定增压压力传感器出现故障，环境压力传感器正常。

4.一种涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，所述涡轮增压系统以进气歧管内的压力传感器作为进气量的主传感器，其特征是，所述涡轮增压系统中包括三个压力传感器，即进气歧管内的压力传感器、环境压力传感器和增压压力传感器；所述方法为：在发动机转速为0或近似为0、且涡轮增压机未启动增压时，比较这三个压力传感器的测量值；如果三者均相同或近似相同，则判定三个压力传感器都正常；如果第一压力传感器的测量值与第二压力传感器的测量值相同或近似相同，但这两个测量值与第三压力传感器的测量值均不相同也不近似相同，则判定第一压力传感器和第二压力传感器正常，第三压力传感器出现故障。

5.根据权利要求4所述的涡轮增压系统中压力传感器的诊断方法，其特征是，所述发动机转速为0或近似为0、且涡轮增压机未启动增压的条件包括三种工况：钥匙上电、车辆刚起动、发动机停机后运行。

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