CN103758649A

CN103758649A - Egr系统管路状态检测方法、装置及具有该装置的车辆

Info

Publication number: CN103758649A
Application number: CN201310654954.XA
Authority: CN
Inventors: 仲昆; 代子阳; 龚英利; 姚旺; 栾军山
Original assignee: Weichai Power Co Ltd
Current assignee: Weichai Power Co Ltd
Priority date: 2013-12-06
Filing date: 2013-12-06
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2033-12-06
Also published as: CN103758649B

Abstract

本发明公开一种EGR系统管路状态检测方法，包括以下步骤：预先标定基于发动机转速和喷油量的EGR阀后压力幅值MAP图；施加检测波动信号叠加至EGR阀输出信号，以调整EGR阀开度；根据当前发动机转速和喷油量查找所述EGR阀后压力幅值MAP图，获得基于所述检测波动信号的EGR阀后压力幅值的阈值；获取当前EGR阀后压力幅值，并与EGR阀后压力幅值的阈值比较确定系统的管路状态。本发明提供EGR系统管路状态的检测方法，可有效规降低灰尘、水汽对于检测精度的影响，同时能够可靠地适用于不同机型。在此基础上，本发明同时还提供了一种EGR系统管路状态检测装置及具有该检测装置的车辆。

Description

EGR系统管路状态检测方法、装置及具有该装置的车辆

技术领域

本发明涉及柴油发动机技术领域，具体涉及一种EGR系统管路状态检测方法、装置及具有该装置的车辆。

背景技术

随着国家标准对发动机排放要求的不断提高，对发动机废气中颗粒物PM和氮氧化物NOx的排放量的限制日益严格。

为了获得良好的NOx排放性能，EGR(Exhaust Gas Recirculation，废气再循环)技术在柴油发动机上得以广泛应用，该技术通过将柴油发动机产生的废气的一部分再送回气缸的方法，延缓燃烧过程，从而降低废气中的NOx含量。同时，OBD（On-Board Diagnostics，车载自动诊断系统）将从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示，以便维修人员能迅速准确地确定故障的性质和部位。显然，对于EGR发动机来说，对部件或系统故障导致排气污染物超法规规定的限值进行监控尤为重要。

众所周知，影响EGR系统排放的部件主要包括EGR阀、EGR冷却器和EGR管路。常见现象为EGR阀的卡滞、EGR冷却器阻塞和管路漏气或阻塞。其中，EGR阀自身带有监控EGR阀开度的位置反馈信号，可实现对EGR阀卡滞的监控。对于管路及EGR冷却器漏气或阻塞的监控，则以进气流量为控制目标，由发动机转速和喷油量查找进气流量设定值MAP得到进气流量设定值，该设定值和实际值的差值再与OBD的报警限值进行比较，如果差值比报警限值大，则进行OBD报警并执行OBD动作（亮灯或限扭）。该进气流量的实际值由进气流量传感器测得。

现有基于进气流量的管路状态的检测方法依赖于进气流量传感器，无法应用于没有进气流量传感器的机器上；同时，进气流量传感器抗污染能力差，受灰尘、水汽污染后直接影响测量精度下降；当管路尺寸、形状变化时，传感器的特性曲线都要重新进行标定，通用性差。

有鉴于此，亟需另辟蹊径提供一种EGR系统管路状态检测技术，在有效提高检测精度的基础上，大大提高其在不同机型上的可适应性。

发明内容

针对上述缺陷，本发明解决的技术问题在于，提供一种EGR系统管路状态检测方法，可有效降低灰尘、水汽对于检测精度的影响，同时能够可靠地适用于不同机型。在此基础上，本发明同时还提供了一种EGR系统管路状态检测装置及具有该检测装置的车辆。

本发明提供的EGR系统管路状态检测方法，包括以下步骤：

预先标定基于发动机转速和喷油量的EGR阀后压力幅值MAP图；

施加检测波动信号叠加至EGR阀输出信号，以调整EGR阀开度；

根据当前发动机转速和喷油量查找所述EGR阀后压力幅值MAP图，获得基于所述检测波动信号的EGR阀后压力幅值的阈值；

获取当前EGR阀后压力幅值，并与EGR阀后压力幅值的阈值比较确定系统的管路状态。

优选地，所述当前EGR阀后压力幅值，由设置于所述EGR阀下游侧的文丘里管内的压力传感器采集并模型处理后确定。

优选地，预设管路正常的压力幅值的阈值区间，以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，位于所述压力幅值的阈值区间为条件，获得当前系统管路状态正常的第一判断结果。

优选地，以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，小于所述压力幅值的阈值区间的最小值为条件，获得所述压力传感器前段管路堵塞、漏气或所述压力传感器后段管路漏气或EGR管路完全堵死的第二判断结果。

优选地，以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，大于所述压力幅值的阈值区间的最大值为条件，获得所述压力传感器后段管路堵塞的第三判断结果。

优选地，所述第二判断结果和所述第三判断结果均以故障报错方式输出。

优选地，以手动控制或者自动控制触发释放条件后启动施加所述检测波动信号。

优选地，所述检测波动信号具体为方波或正弦波信号。

优选地，所述EGR阀输出信号为将EGR控制方式由闭环控制方式切换为开环控制方式后获得。

优选地，预先标定基于发动机转速和喷油量的EGR阀输出信号MAP图，根据当前发动机转速和喷油量查找所述EGR阀输出信号MAP图，获得所述开环控制方式的所述EGR阀输出信号。

本发明提供的EGR系统管路状态检测装置，包括：

存储模块，用于存储基于发动机转速和喷油量的EGR阀后压力幅值MAP图；

EGR阀开度调整模块，根据检测波动信号与EGR阀输出信号的叠加，输出调整EGR阀开度的控制信号；

比较判断模块，根据当前发动机转速和喷油量查找所述EGR阀后压力幅值MAP图，获得基于所述检测波动信号的EGR阀后压力幅值的阈值；将所获取的当前EGR阀后压力幅值，与所述EGR阀后压力幅值的阈值比较确定系统的管路状态。

优选地，所述存储模块还用于存储管路正常的压力幅值的阈值区间，所述比较判断模块具体以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，位于所述压力幅值的阈值区间为条件，获得当前系统管路状态正常的第一判断结果。

优选地，所述比较判断模块还以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，小于所述压力幅值的阈值区间的最小值为条件，获得所述压力传感器前段管路堵塞、漏气或所述压力传感器后段管路漏气或EGR管路完全堵死的第二判断结果；以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，大于所述压力幅值的阈值区间的最大值为条件，获得所述压力传感器后段管路堵塞的第三判断结果。

本发明提供的车辆，包括具有EGR阀的发动机和车载自动诊断系统，所述车载自动诊断系统具有如前所述的EGR系统管路状态检测装置。

本发明提供的EGR系统管路状态检测方法，通过施加检测波动信号与常规EGR阀输出信号进行叠加，从而调整EGR阀的开度相应波动，由此可获得阀后压力的变化幅值；本方法根据当前发动机转速和喷油量查找EGR阀后压力幅值的MAP图，获得基于检测波动信号的EGR阀后压力幅值的阈值，并以此作为基础与当前EGR阀后压力幅值进行比较，从而确定EGR系统的管路状态；也就是说，通过EGR阀开度控制的有规律波动，引起EGR阀下游侧的压力波动，通过与已经标定的限值比较，完成针对EGR回路漏气及阻塞的监控。显然，本检测方法以EGR阀后压力作为判断基础，因此可完全规避外界灰尘、水汽对于压力信号产生的影响，确保管路状态的检测精度；该方法可适用于不同机型EGR系统管路状态的检测，无需重新标定处理，具有较好的通用性。

在本发明的优选方案中，利用EGR阀下游侧的文丘里管中压力传感器采集获取当前EGR阀后压力，并模型处理后确定。由此无需增加任何部件或传感器，同时不需要改变发动机的布局，可进一步控制管路状态检测的设计成本及制造成本。

在本发明的另一优选方案中，进一步预设管路正常的压力幅值的阈值区间，并以当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，位于该压力幅值的阈值区间为条件，获得当前系统管路状态正常的第一判断结果；以该差值小于压力幅值的阈值区间的最小值为条件，获得所述压力传感器前段管路堵塞、漏气或压力传感器后段管路漏气或EGR管路完全堵死的第二判断结果；以该差值大于压力幅值的阈值区间的最大值为条件，获得压力传感器后段管路堵塞的第三判断结果，从而能够根据不同管路状态确定实际故障位置，降低了检修成本，提高了检修效率。其中，第二判断结果和所述第三判断结果均以故障报错方式输出，以此给出明确的故障提示。

附图说明

图1为具体实施方式所述EGR系统管路状态检测方法的流程图；

图2示出了EGR阀开度调整的逻辑图；

图3示出了基于EGR阀出口压力变化进行故障判断的逻辑图；

图4示出了EGR阀开闭环转换的逻辑图；

图5示出了EGR系统的系统布置示意图；

图6示出了具体实施方式所述EGR系统管路状态检测装置的方框图。

图中：

存储模块1、EGR阀开度调整模块 2、比较判断模块 3、输出模块 4、EGR阀 5、文丘里管 6、压力传感器 7、发动机 8、排气冷却器9。

具体实施方式

本发明的核心在于提供一种发动机EGR系统管路状态检测方法，其主要通过施加检测波动信号与常规EGR阀输出信号进行叠加，由此可获得阀后压力的变化，并以此作为EGR系统管路状态的基础。下面说明书附图对本发明提供的技术方案作出进一步的详细说明。

不失一般性，本实施方式基于发动机的OBD实现，OBD（On-BoardDiagnostics）又称车载自动诊断系统，从发动机的运行状况随时监控汽车是否尾气超标，一旦超标，会马上发出警示。当系统出现故障时，故障(MIL)灯或检查发动机(Check Engine)警告灯亮，同时动力总成控制模块(PCM)将故障信息存入存储器，通过一定的程序可以将故障码从PCM中读出。

请参见图1，该图是本实施方式所述的EGR系统管路状态检测方法流程图。

如图1所示，该EGR系统管路状态检测方法，包括以下步骤：

步骤10，预先标定基于发动机转速和喷油量的EGR阀后压力幅值的MAP图；其中，EGR阀后压力MAP图体现发动机转速、喷油量与EGR阀后压力幅值之间的关系。本文中，“EGR阀后压力”是指EGR阀的出口端压力，“压力幅值”是指基于波动信号获得压力变化的最大波峰值与最小波谷值的差值。

本方案中，EGR阀后压力幅值MAP图的标定是通过发动机试验获得的，并存储在发动机的ECU中，应当理解，不同机型具有不同的基于发动机转速和喷油量的EGR阀后压力MAP图，各参数之间的具体关系并不构成对本方案保护范围的限制。

步骤20，施加检测波动信号OBD_rEGR叠加至EGR阀输出信号EGRVlv_rGovEGR，以形成调整EGR阀开度的开度调节信号EGRVlv_r；这里，该检测波动信号OBD_rEGR具体可以为方波或正弦波信号，即，给EGR阀施加一定频率信号使其开度以一定规律波动，形成其出口压力P出现相应频率的波动。请一并参见图2，该图示出了EGR阀开度调整的逻辑图。

步骤30，根据当前发动机转速和喷油量查找EGR阀后压力幅值的MAP图，获得基于该检测波动信号的EGR阀后压力幅值的阈值。

步骤40，获取当前EGR阀后压力幅值，并与EGR阀后压力幅值的阈值比较确定系统的管路状态。请一并参见图3，该图示出了根据EGR阀出口压力变化的幅值建立的故障判断逻辑图。

由此，以EGR阀后压力幅值作为判断基础，可规避外界灰尘、水汽对于压力信号产生的影响，且可适用于不同机型EGR系统管路状态的检测，无需重新标定处理。

如前所述，通过施加检测波动信号与常规EGR阀输出信号进行叠加，这里，“EGR阀输出信号”是指，根据当前转速和油量查找预先标定的EGR开环输出值AirCtl_rOpen的MAP图确定输出值，即与EGR开环输出值AirCtl_rOpen相同。众所周知，OBD系统执行过程中，在查找该MAP图确定的EGR开环输出值AirCtl_rOpen的基础上，需要结合EGR闭环修正值AirCtl_rPID后，实现闭环输出EGR输出值EGRVlv_rGovEGR；因此，基于OBD系统进行上述管路状态检测的话，则需要在常规闭环控制的基础上切换为开环控制，请一并参见图4，该图示出了EGR阀开闭环转换的逻辑图。

需要说明的是，本方案中用于获取当前EGR阀后压力幅值的采集装置可以单独设置的压力传感器；当然，也可以由设置于所述EGR阀下游侧的文丘里管内的压力传感器采集获取，这样，无需增加任何部件或传感器，同时不需要改变发动机的布局，只需要模型处理后即可确定当前EGR阀后压力幅值，可进一步控制管路状态检测的设计成本及制造成本。具体请一并参见图5，该图示出了EGR系统的系统布置示意图，图中所示，发动机8的部分排气经由排气冷却器9、EGR阀5和文丘里管6与新鲜空气合流后，进入发动机8的进气口。

另外，可以预设管路正常的压力幅值的阈值区间，以当前EGR阀后压力与EGR阀后压力幅值的阈值的差值位于压力幅值的阈值区间为条件，获得当前系统管路状态正常的第一判断结果。也就是说，如果EGR管路正常，无任何阻塞和漏气，则当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值应当位于压力差阈值区间，如果超出该压力幅值的阈值区间，则系统管路存在故障。

进一步地，以当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值小于压力幅值的阈值区间的最小值为条件，获得压力传感器前段管路堵塞、漏气或压力传感器后段管路漏气或EGR管路完全堵死的第二判断结果。同时，以当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值大于压力幅值的阈值区间的最大值为条件，获得压力传感器后段管路堵塞的第三判断结果。检测完成后所获得的上述判断结果，特别是第二、三判断结果，可以直接以故障报错的方式输出提示，当然，也可以结合声音报警提示。

另外，本方案提供的EGR系统管路状态检测方法，在稳态工况下进行可获得更加精确的检测精度，避免工况自身波动可能产生的影响。实际行车过程中，发动机正常运行时，EGR阀根据闭环控制策略进行工作；需要进行EGR系统管路状态检测时，则施加前述检测波动信号，这里，EGR系统管路状态检测的启动可以手动控制或者自动控制触发释放条件后执行，即根据释放条件进行图4中所示开闭环切换的同时，启动如图2所示的波动信号的施加。

此外，除基于发动机的OBD实现外，该检测方法也可以单独控制实现，这样，无需在OBD系统的基础上依据图4执行闭环转换为开环，也就是说，仅根据当前转速和油量查找预先标定的EGR开环输出值AirCtl_rOpen的MAP图，直接以该EGR开环输出值AirCtl_rOpen作为相应的EGR开环输出值AirCtl_rOpen，并在此基础上施加波动信号即可进行管路状态的检测。显然，只要应用本方案的核心设计构思均在本申请请求保护的范围内。

在上述EGR系统管路状态检测方法的基础上，本实施方式还提供一种EGR系统管路状态检测装置。请参见图6，该图示出了本实施方式所述EGR系统管路状态检测装置的方框图。

如图6所示，该EGR系统管路状态检测装置，包括存储模块1、EGR阀开度调整模块2和比较判断模块3，其中，存储模块1用于存储基于发动机转速和喷油量的EGR阀后压力幅值的MAP图；EGR阀开度调整模块2根据检测波动信号与EGR阀输出信号的叠加，输出调整EGR阀开度的控制信号；比较判断模块3根据当前发动机转速和喷油量查找所述EGR阀后压力幅值的MAP图，获得基于所述检测波动信号的EGR阀后压力幅值的阈值；将所获取的当前EGR阀后压力幅值，与EGR阀后压力幅值的阈值比较确定系统的管路状态。优选采用，设置于EGR阀5下游侧的文丘里管6内的压力传感器7采集获取并模型处理后即可确定。

基于前述控制方法，该存储模块1还用于存储管路正常的压力幅值的阈值区间，相应地，比较判断模块3具体以当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值位于压力幅值的阈值区间为条件，获得当前系统管路状态正常的第一判断结果。

进一步地，比较判断模块3还以当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值小于压力幅值的阈值区间的最小值为条件，获得压力传感器前段管路堵塞、漏气或压力传感器后段管路漏气或EGR管路完全堵死的第二判断结果；以当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值大于所述压力幅值的阈值区间的最大值为条件，获得压力传感器后段管路堵塞的第三判断结果。优选地，该装置还可以包括输出模块4，以便直接以故障报错的方式输出提示所获得的上述判断结果，特别是第二、三判断结果。

最后，本发明还提供一种车辆，包括具有EGR阀的发动机和车载自动诊断系统，该车载自动诊断系统具有如前所述的EGR系统管路状态检测装置。特别说明的是，该车辆及发动机的其他组成及连接关系均可以采用现有技术实现，故本文不再赘述。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

预先标定基于发动机转速和喷油量的EGR阀后压力幅值MAP图；

施加检测波动信号叠加至EGR阀输出信号，以调整EGR阀开度；

2.根据权利要求1所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，所述当前EGR阀后压力幅值，由设置于所述EGR阀下游侧的文丘里管内的压力传感器采集并模型处理后确定。

3.根据权利要求2所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，预设管路正常的压力幅值的阈值区间，以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，位于所述压力幅值的阈值区间为条件，获得当前系统管路状态正常的第一判断结果。

4.根据权利要求3所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，小于所述压力幅值的阈值区间的最小值为条件，获得所述压力传感器前段管路堵塞、漏气或所述压力传感器后段管路漏气或EGR管路完全堵死的第二判断结果。

5.根据权利要求4所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，大于所述压力幅值的阈值区间的最大值为条件，获得所述压力传感器后段管路堵塞的第三判断结果。

6.根据权利要求4或5所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，所述第二判断结果和所述第三判断结果均以故障报错方式输出。

7.根据权利要求1所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，以手动控制或者自动控制触发释放条件后启动施加所述检测波动信号。

8.根据权利要求7所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，所述检测波动信号具体为方波或正弦波信号。

9.根据权利要求1所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，所述EGR阀输出信号为将EGR控制方式由闭环控制方式切换为开环控制方式后获得。

10.根据权利要求9所述的EGR系统管路状态检测方法，其特征在于，预先标定基于发动机转速和喷油量的EGR阀输出信号MAP图，根据当前发动机转速和喷油量查找所述EGR阀输出信号MAP图，获得所述开环控制方式的所述EGR阀输出信号。

11.EGR系统管路状态检测装置，其特征在于，包括：

12.根据权利要求11所述的EGR系统管路状态检测装置，其特征在于，所述存储模块还用于存储管路正常的压力幅值的阈值区间，所述比较判断模块具体以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，位于所述压力幅值的阈值区间为条件，获得当前系统管路状态正常的第一判断结果。

13.根据权利要求12所述的EGR系统管路状态检测装置，其特征在于，所述比较判断模块还以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，小于所述压力幅值的阈值区间的最小值为条件，获得所述压力传感器前段管路堵塞、漏气或所述压力传感器后段管路漏气或EGR管路完全堵死的第二判断结果；以所述当前EGR阀后压力幅值与EGR阀后压力幅值的阈值的差值，大于所述压力幅值的阈值区间的最大值为条件，获得所述压力传感器后段管路堵塞的第三判断结果。

14.一种车辆，包括具有EGR阀的发动机和车载自动诊断系统，其特征在于，所述车载自动诊断系统具有如权利要求11至13中任一项所述的EGR系统管路状态检测装置。