CN103403318B - 用于检测增压空气冷却器失效的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对安置在发动机（2）的空气供应环路（1）中的增压空气冷却器（5）失效进行检测的方法，所述环路（1）进一步包括一个空气过滤器（3）和一个压缩机（4），所述方法是连续且重复进行的。根据本发明的方法的主要特征是该方法包括：对在该过滤器（3）与该压缩机（4）之间的空气温度Tair、在该压缩机（4）与该冷却器（5）之间的空气温度Tapc以及在所述冷却器（5）与该发动机（2）之间的空气温度Tsras进行测定的一个步骤；计算Tapc-Tsras/Tapc-Tair的比值的一个步骤，该比值是表示该冷却器（5）的效率的一个参数；将这个参数与一个预定的界限效率值进行比较的一个步骤；以及基于这个比较、对该冷却器（5）是否正确运行或不正确运行做出一次诊断的一个步骤。

Description

用于检测增压空气冷却器失效的方法
本发明涉及一种用于对在增压发动机的进气环路中的空气冷却器失效进行检测的方法。一台增压发动机的进气环路包括一个空气过滤器、一个压缩机、以及一个增压空气冷却器，这个环路被安置在所述发动机的上游。由于该增压空气冷却器是这个环路的一个关键部件，因此在车辆的整个寿命中至关重要的是监测该冷却器的正确运行。本发明涉及一种使之有可能即时地且永久地检测这个冷却器失效的方法，并且涉及一种被提供用来实施这种方法的装置。
存在多种旨在检测冷却器失效的方法并且这些方法已经是多项专利的主题。作为一个实例可以引用专利EP1201890，该专利披露了这样一种方法，即基于测量这个冷却器上游和下游的空气温度、然后将这些温度之差与一个预定的阈值进行比较。根据记录下的与这个阈值相关的偏差，于是可以做出该冷却器正确运行或不正确运行的一次诊断。这种方法因其只基于两项温度测量而可能看起来是相当脆弱的，因为如果获得的这两个值中的一者是不正确的话（通过这两个传感器中的一者的一次近似安置或者非常简单地通过这两个传感器中的一者的一次故障），关于该冷却器运行的这次诊断就是虚假的。
根据本发明的用于对增压空气冷却器失效进行检测的这些方法是基于在位于该增压发动机的空气供应环路中的多个点处的空气温度的测定，这些适当测定的温度然后被处理成用于计算表示所述冷却器的效率的一个参数，这个参数最终与一个预定的效率阈值进行比较。这种比较使之有可能支持该冷却器的正确运行或不正确运行的一次诊断。与现有技术的这些方法相比，根据本发明的这些方法显得更全面、更安全且更可靠。
本发明涉及一种用于对安置在发动机的空气供应环路中的增压空气冷却器失效进行检测的方法，所述环路还包括一个空气过滤器和一个压缩机，所述方法是通过多次顺序的迭代而连续地进行的，并且其特征在于该方法包括：
-对在该过滤器与该压缩机之间的空气温度Tair、在该压缩机与该冷却器之间的空气温度Tape以及在所述冷却器与该发动机（2）之间的空气温度Tsras进行测定的一个步骤，
-计算Tapc-Tsras/Tapc-Tair的比值的一个步骤，该比值是表示该冷却器效率的一个参数，
-将这个参数与一个预定的界限效率值进行比较的一个步骤，
-确立该冷却器正确运行或不正确运行的一次诊断的一个步骤，该步骤是基于这种比较进行的。
换言之，这种方法的原理是基于一个计算出的参数与一个阈值之间的一种正在进行的比较，这种比较于是能够显示该冷却器的一次失效。这种方法是通过多次顺序的迭代、在多个控制的时间间隔上并且是与对于该车辆的一定数目的其他部件而言只要所述部件运行正常就必须实现一个非常特定功能而发生的相同方式来执行的，该方法通过多次顺序的迭代继续，而在所述车辆中没有任何表现是可感觉到的。在另一方面，在这种比较显示一次失效从而阻止该冷却器完全执行其功能的情况下，发出一个故障信号以警告驾驶员，并且该方法被中断。只要该车辆的发动机是起动的，就自动实施这种方法，只要该空气的温度上升该冷却器就开始工作。这种方法特别适合于增压柴油发动机。这些时间间隔（该方法的这些步骤是在这些时间间隔中执行的）是基于某一标准以及该车辆的某些动态参数而自动设定和管理的。
有利地是，这些计算、比较以及确立一次诊断的步骤是通过一个嵌入的电子处理系统来执行的。在实践中，一种根据本发明的方法只有在用于确立该诊断所需要的所有信息的处理可以极其可靠地并且几乎即时地进行的情况下才可认为是正当的，这是因为不能容许该冷却器失效（即使是一个短的时间）以免破坏该增压发动机。一个嵌入的电子系统允许一种好的处理响应能力、在这些计算方面的好的准确性、以及可靠确立这些诊断。
优先地是，该方法包括通过一个指示器的自动启用而显示一次失效诊断的一个步骤。在实践中，尽可能安全和可靠的确立一次失效诊断当然是一种必要的操作但其本身是不够的，并且重要的是这次诊断必须还要被清楚地且实时地传达给车辆驾驶员。因此至关重要的是使根据本发明的方法实施恢复这次诊断的一个步骤，以便能够相应快速地动作。该指示器可以采取任何形式，主要的事情是该指示器可通过这样或那样的方式被启用以便传递出指示该冷却器失效以及仅部分地实现其功能或者根本不实现其功能的信息。
根据一种根据本发明的方法的一个优选的实施例，该指示器是一个灯，该灯在检测出该冷却器的一次失效时点亮。通过将这种类型的指示器例如放置在仪表板上，驾驶员可以仅在其点亮时注意到它。
有利地是，该方法是通过多次顺序的迭代、为了具有稳定的空气流而在各自对应于一个稳定的发动机速度的多个时间间隔上连续执行的。换言之，该方法的这些步骤不是在规则且恒定的时间间隔上执行，而是在各自对应于一个稳定的发动机速度（为此该车辆的速度是基本上恒定的）的可变的时间间隔上执行。以此方式，该诊断没有通过考虑一个可能突然显著增大的可变速度而被中断的风险，在这些条件下对这些温度的测定不会提供关于该冷却器正确或不正确运行的任何明确的信息。
根据一种根据本发明的方法的另一个优选实施例，对这些温度的测定是借助于放置在多个适当点处的多个传感器、基于在该空气供应环路中直接进行的多项测量来进行的。这种构形可能看起来在一定程度上是庞大的并且实施起来是相当繁重的，但这允许对不同的温度进行可靠且精确的测定，由这些测量所导致的诊断因此证明是非常安全的。
根据一种根据本发明的方法的另一个优选实施例，这些温度是在基于在车辆中可获得的多个参数的一种建模的基础上估计的。不同于前一构形，这种构形应用起来简单快速，这是因为这种构形不需要使用额外的特定部件，举例如多个温度传感器。在另一方面，这些温度可能是以某些近似值估计的，从而较不精确地提出失效诊断。
优先地，该方法是在车辆行驶阶段中自动实施的。在实践中，最重要的是避免在该车辆的怠速或停止阶段执行这种方法，这是因为在这些阶段中在该车辆的发动机罩下方的空气温度显著升高，并且由此限制了该增压空气冷却器的有效性。
有利地是，该界限效率值是根据该发动机的工作点来设定的，并且因此取决于该车辆的速度。以此方式，该方法是更全面且更精确的，因为其考虑了发动机速度以及进入该发动机中的空气流量，该发动机速度以及进入该发动机中的空气流量将影响该供应环路的不同点处的空气温度值。容易想象的是该车辆的速度越高，该冷却器的界限效率值就越大。因此，该冷却器的界限效率值在该方法中被自动更正成与所遇到的每个发动机速度相适配。
优先地，该界限效率值的确定是通过一个图谱来获得的。对于各种类型的发动机而言，图谱根据该发动机速度或车辆速度以及进入该发动机中的空气流量的一个函数、甚至根据其他参数的一个函数是可供用于估计该冷却器的界限效率值的。
本发明还涉及使之有可能实施根据本发明的方法的一种装置。一种根据本发明的装置的主要技术特征是该装置包括三个温度传感器、根据关于该发动机速度和进入该发动机中的空气流量的一个函数给出该冷却器的界限效率值的一个图谱、指示该冷却器不正确运行的一个指示器、以及电子处理器件，该电子处理器件使之有可能连续地且迭代地计算表示该冷却器的效率的参数、将这个参数与被更正到所遇到的每个发动机速度的一个界限效率值进行比较、并且在检测出该冷却器失效的情况下启用该指示器。
根据本发明的用于检测冷却器失效的这些方法提供了有效、安全并且可靠的优点，而只涉及了极少的额外的、庞大的且昂贵的部件。根据本发明的这些检测方法还具有的优点是通过避免导致该车辆失效以及发动机的潜在破坏而对采用这些方法的车辆赋予一种显著的安全性和经济性。
将在下文通过参照附图1和图2给出根据本发明的一种用于检测冷却器失效的方法的一个优选实施例的详细说明。
-图1是一台增压发动机的一个空气供应环路的示意性表示图，
-图2是作为时间的一个函数的一个冷却器效率的一个比较图表，一条曲线涉及一个有效的冷却器，另一条曲线涉及一个损坏的冷却器。
参见图1，一台增压柴油发动机2的一个空气供应环路1被放置在所述发动机2上游、按以下顺序包括一个空气过滤器3、一个压缩机4、以及一个增压空气冷却器5，所述空气环路1由位于发动机2的出气口处的一个涡轮机6延续并且以一个安置在所述涡轮机6下游的催化转化器7终结，一个EGR回路8将所述转化器7的出气口9联接到压缩机4的进气口10。空气进入该环路1上游的空气过滤器3中（如由箭头11所指示的），穿过所述过滤器3然后到达压缩机4。由所述压缩机4产生的加压的且过热的空气穿过该冷却器5然后进入发动机2中。在发动机2的出气口处，空气在被确定路线进入该催化转化器7之前穿过涡轮机6然后朝向所述环路1的出气口，如由箭头12所示出的，这些空气中的一部分通过EGR回路8而被再循环注入到压缩机4的上游。在根据本发明的用于检测冷却器5失效的方法的上下文中，三个温度传感器13、14、15位于空气供应环路1中，第一温度传感器13被安置在空气过滤器3的下游以测量进入该环路1中的入射空气的温度Tair，第二温度传感器14是位于压缩机4与冷却器5之间以测量在压缩机4的出气口处的过热空气的温度Tape，并且第三温度传感器15被定位成恰好在冷却器5之后以测量由所述冷却器5冷却的空气的温度Tsras。这三个温度是通过顺序的迭代、在各自对应于一个稳定的发动机速度的时间间隔上而同时且连续地测量的，为此该车辆的速度是恒定的，以便在一种均匀且恒定的空气流上进行这些测量。在实践中，如果这些测量是在预定的且恒定的时间间隔上执行而不考虑发动机2的速度变化的话，由于这些测量会作为这些不同的速度的一个函数、独立于冷却器5的作用而改变，所以这些测量不能表示该冷却器5正确运行或不正确运行。这些传感器13、14、15被连接到一个嵌入的电子计算及处理系统16，并且这些温度读数因此被即时地且直接地传输到这个系统16，该系统将首先计算表示冷却器5效率一个参数Tapc-Tsras/Tapc-Tair，这个参数是无量纲的并且能够乘以因数100，以便有助于呈现和/或计算。电子系统16先前已经通过对于各个可能的发动机速度、并且因此对于车辆的每个速度而言给出冷却器5的一个界限效率参数的一个图谱而被参数化。以此方式，对于一个给定的发动机速度和一个给定的正在进入的空气流量，该电子系统将表示冷却器5的效率、并且基于多个温度测量而计算出的这个参数与根据一个发动机速度函数而已经自动选定的阈值进行比较。通过多次顺序的迭代而连续地执行该方法，并且如果这个计算出的参数低于预选的阈值的话，连接到该电子系统16上的并且显现在该车辆的仪表板上的一个灯17点亮以便警告驾驶员该冷却器5失效。
图2示出了在时间上对表示一个冷却器5效率的参数的计算的两个实例，一方面用于好的工作情况的冷却器，另一方面用于一个损坏的冷却器。这两条曲线18、19在内容和形式上都完全地示出了这个嵌入的电子系统16基于通过安置在环路1中的这些传感器13、14、15实现的温度测量而可作出的计算。顶部曲线18表示的是展示一个处于好的工作情况的冷却器5效率的参数在时间上的变化，并且底部曲线19表示的是一个损坏的冷却器5效率的参数在时间上的变化。通过将一个就效率而言合理的阈值设定在45%的区域，这个图表使之有可能清楚地区别有效的冷却器和损坏的冷却器。在这个图表中，通过图解的方式，还有可能观察到，在涉及一个有效的冷却器的顶部曲线18上，在800s到900s之后这个计算出的参数开始一个略微的增量20。这个增量非常简单地反映出发动机速度在速度增大的方向上的改变，并且使之有可能示出有必要修改冷却器5的效率阈值以便使其与每个速度变化相适配。
一种根据本发明的用于检测增压空气冷却器5失效的方法迭代地遵循以下步骤：
-测定该过滤器3与压缩机4之间的空气温度Tair、压缩机4与冷却器5之间的空气温度Tape以及所述冷却器5与发动机2之间的空气温度Tsras，这种测定是通过这些温度传感器13、14、15来进行的，
-在对应于发动机2的一个稳定的速度的一个给定的时间带上计算Tapc-Tsras/Tapc-Tair的比值，
-将这个参数与一个预定的界限效率值比较，该预定的界限效率值与这个相对应的发动机速度相匹配，
-确立该冷却器5正确运行或不正确运行的一次诊断，这种确立是基于这种比较进行的，
-如果这个计算出的参数保持大于这个阈值的话，该方法通过返回到测定这些温度的第一步骤并依此类推继续进行，
-如果这个计算出的参数变得小于该阈值，停止该方法，于是使之有可能显示该冷却器5失效的指示灯17点亮。然后当务之急是对这个损坏的冷却器5进行修理或将其更换。

Claims (11)

1.一种用于对安置在发动机(2)的空气供应环路(1)中的增压空气冷却器(5)失效进行检测的方法，所述环路(1)还包括一个空气过滤器(3)和一个压缩机(4)，所述方法是通过多次顺序的迭代而连续地进行的，并且其特征在于该方法包括：
-对在该过滤器(3)与该压缩机(4)之间的空气温度Tair、在该压缩机(4)与该冷却器(5)之间的空气温度Tapc以及在所述冷却器(5)与该发动机(2)之间的空气温度Tsras进行测定的一个步骤，
-计算Tapc-Tsras/Tapc-Tair的比值的一个步骤，该比值是表示该冷却器(5)的效率的一个参数，
-将这个参数与一个预定的界限效率值进行比较的一个步骤，
-确立该冷却器(5)正确运行或不正确运行的一次诊断的一个步骤，这种确立是基于这种比较进行的。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，这些计算、比较以及确立一次诊断的步骤是通过一个嵌入的电子处理系统(16)来执行的。
3.如权利要求1和2中任意一项所述的方法，其特征在于，该方法包括通过自动启用一个指示器而对一次失效诊断进行显示的一个步骤。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，该指示器是一个灯(17)，该灯在检测出该冷却器(5)的一次失效时点亮。
5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法是通过多次顺序的迭代、为了具有稳定的空气流而在各自对应于一个稳定的发动机速度的多个时间间隔上连续地执行的。
6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，这些温度的测定是借助于放置在多个适当的点处的多个传感器(13，14，15)、基于在该空气供应环路(1)中直接进行的多项测量来进行的。
7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，这些温度是在基于车辆中可获得的多个参数的一种建模的基础上估计的。
8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该方法是在车辆的行驶阶段中自动实施的。
9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该界限效率值是根据该发动机的工作点来设定的，并且因此取决于车辆的速度。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，该界限效率值的确定是通过一个图谱来获得的。
11.一种通过实施如权利要求1至10中任一项所述的方法而使得有可能对增压发动机(2)的空气供应环路(1)中的冷却器(5)失效进行检测的装置，其特征在于，该装置包括三个温度传感器(13，14，15)、根据该发动机速度以及进入该发动机(2)中的空气流量而给出该冷却器(5)的界限效率值的一个图谱、指示该冷却器(5)不正确运行的一个指示器、以及电子处理系统(16)，该电子处理系统使之有可能连续地计算表示该冷却器(5)的效率的参数、将这个参数与更正到所遇到的每个发动机速度的一个界限效率值进行比较、并且在检测出该冷却器(5)失效的情况下启用该指示器。
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