CN105257417B - 共轨系统中轨压传感器的故障检测方法 - Google Patents

共轨系统中轨压传感器的故障检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种共轨系统中轨压传感器的故障检测方法：在启动过程，利用电子限压阀开环控制轨压，防止轨压传感器漂移导致发动机无法正常启动；在特定工况下，提供足够的燃油，查表获取目标轨压，根据目标轨压设定电子限压阀控制电流，读取轨压传感器测量的压力值，并存储在对应内存里；所述特定工况指发动机禁止喷油且油门为0的工况，且满足设定时间间隔；在停机过程，不再进油，按照所述特定工况下的方式控制实际轨压并存储轨压传感器测量的压力数据；各工况数据获取完整后，分析不同点的压力特性，判断轨压传感器是否故障。通过本发明，可以对轨压传感器的工作状态进行全面的评估，从而准确可靠的判断出轨压传感器故障。

Description

共轨系统中轨压传感器的故障检测方法
技术领域
本发明涉及一种共轨系统中轨压传感器的故障检测方法，属于内燃机领域。
背景技术
在高压共轨系统中，轨管内燃油压力的准确测量是共轨系统轨压控制的出发点，目前共轨系统大都采用压力传感器进行压力测量。压力传感器的时漂问题一直困扰着人们，图5列举了常见的几种故障类型。故障A：零点和线性度正漂移，故障B：零点和线性度负漂移，故障C：仅线性度正漂移，故障D：仅线性度负漂移，故障E：非线性。
中国专利CN102037299A公开了一种用于在共轨喷射系统中识别故障尤其轨压传感器的漂移的方法。此方法是在出现启动问题时诊断轨压传感器。此方法存在的缺陷是诊断的故障现象并不全面，因为当轨压传感器发生漂移故障时，不一定出现启动困难，只有当实际轨压值远小于传感器测量值时才可能出现启动困难。而当轨压传感器发生负向漂移(即实际轨压值大于传感器测量值，如图5中的故障类型B、D)和实际轨压值略小于传感器测量值时的正向偏移（如图5中的故障类型C），此方法无法检测到。
中国专利CN201210141607.2公开了一种共轨系统中轨压传感器漂移故障的诊断方法。此方法是在高压共轨发动机启动前和停机后完成，在满足漂移故障监测条件的前提下，通过比较轨压值和大气压力值，实现对轨压传感器漂移故障的检测。该方法利用停机后轨内油压等于大气压力，从而使用大气压力传感器对轨压传感器进行检测。然而很多控制策略中，在停机时轨内燃油压力仍然维持在一定的轨压，以减少能量损耗以及便于下次启动。此外，该方法检测轨压传感器在压力等于大气压力这个点的漂移情况，此时的压力约为1bar。在实际工程应用中，芯片的AD采样精度决定了轨压采样精度在1bar左右，所以，参考对象选取不合适。另外，该方法也无法检测只有斜率发生变化的漂移（如图5中的故障类型C、D）。故该方法诊断的故障现象也不全面。
发明内容
本发明技术针对轨压传感器故障特性，提出了一种轨压传感器故障特别是时漂故障的检测方法。
本发明的故障检测方法是：在启动过程，利用电子限压阀开环控制轨压，防止轨压传感器漂移导致发动机无法正常启动；在特定工况下，提供足够的燃油，查表获取目标轨压，根据目标轨压设定电子限压阀控制电流，读取轨压传感器测量的压力值，并存储在对应内存里；所述特定工况指发动机禁止喷油且油门为0的工况，且满足设定时间间隔；在停机过程，不再进油，按照所述特定工况下的方式控制实际轨压并存储轨压传感器测量的压力数据；各工况数据获取完整后，分析不同点的压力特性，判断轨压传感器是否故障。
具体的，在所述启动过程，设定进油阀为最大进油，目标轨压取正常查表轨压、启动前采样轨压与轨压域值之和中的大值，根据实际目标轨压设定电子限压阀控制电流，开环控制轨压。这样可以防止轨压传感器漂移导致实际轨压小于起喷压力，导致无法正常启动。
要满足一定时间间隔，主要考虑传感器失效是一个长时间的累计过程，不需要频繁诊断，同时也是为了节约能耗。所述时间间隔由计数器累加表示，并与存储在内存中的标定数据比较。
所述电子限压阀控制电流按照从大到小逐渐逼近目标电流的方式控制，以解决电流磁滞效应对实际压力的影响。
读取轨压传感器测量数据时，对每个工况点测量多组数据，并进行滤波。
最后根据单点偏差分析判断轨压传感器是否故障及故障类型。
本发明的优点是：通过本发明，可以对轨压传感器的工作状态进行全面的评估，从而准确可靠的判断出轨压传感器故障（包括正偏差、负偏差、仅斜率改变零点不变的漂移、非线性故障等）。
附图说明
图1是共轨系统结构示意图。
图2是启动过程流程图。
图3是运行时检测流程图。
图4是停机过程故障检测流程图。
图5是传感器线形故障示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
目前，越来越多的方案是用电子限压阀取代以前的机械限压阀。本发明的解决方案就是利用电子限压阀具有控制轨压的作用，将轨压传感器采样值与电子限压阀控制压力进行比较，对轨压传感器进行诊断。
图1显示了实施本发明的燃油系统结构图。输油泵5从油箱1中输送燃油经低压油管3、滤清器4后给高压泵7，进油阀6控制进入高压泵的燃油流量，燃油经高压泵7加压后储存到高压轨管10中，喷油器12通过高压油管和高压轨管10连接。电子限压阀11通过释放高压燃油到回油管8中，降低高压轨管10中的压力，回油管8中的回油最终回到油箱1中。
此外，该系统还包括一个控制单元13，它控制进油阀6、电子限压阀11和喷油器12，并且通过轨压传感器9监测高压轨管10中的燃油压力，通过油温传感器2检测油温。
控制单元13控制高压泵7进入高压轨管10中的燃油量和控制电子限压阀11的电流以控制轨管10中的燃油压力，因为轨管10中的燃油最大压力与电子限压阀11的电流成一一对应关系。
本发明的总体架构为：
（1）启动过程，开环控制轨压，避免轨压传感器故障引起无法启动。
（2）特定工况下，提供足够的燃油，控制实际轨压，测量轨压传感器数据。
（3）停机过程，不需要提供燃油，控制实际轨压，测量轨压传感器数据。
（4）根据不同点的压力特性，诊断区分各种不同类型的轨压传感器漂移故障（如正偏差、负偏差、仅斜率改变零点不变的漂移、非线性故障等）。
在启动过程，设定电子限压阀11的电流控制轨压上限，设定进油阀6的电流或驱动脉宽控制一定的进油量（一般设置为最大进油量），开环控制轨压，这样可以防止轨压传感器漂移导致发动机无法正常启动的现象。
特定工况指发动机禁止喷油且油门为0的工况，且满足一定时间间隔，设定进油阀6控制一定的进油量。停机过程仅适用在安装无静态回油的共轨系统中，在该过程，不再向高压轨管10提供燃油。在特定工况和停机过程，按表格依次获取目标压力，根据目标压力设定电子限压阀11的电流控制轨压，读取传感器测量压力。对每个工况点测量多组数据，并选择合适的算法进行滤波。根据单点偏差的综合分析判断轨压传感器是否故障。
启动过程，设定进油阀为最大进油，目标轨压取正常查表轨压、启动前采样轨压与轨压域值之和中的大值，根据实际目标轨压设定电子限压阀电流，开环控制轨压。这样可以防止轨压传感器漂移导致实际轨压小于起喷压力，导致无法正常启动。
停机过程不再进油，在其他工况，须要提供足够的燃油。按表格设定的目标轨压，查表获取电子限压阀控制电流，依次执行，存储对应的轨压传感器采样值。
本发明需要首先对电子限压阀进行标定，测量出轨压为200bar到2000bar变换过程中，每个轨压值时电子限压阀所对应的电流。把这些电流值存入数据表格中，作为测量的基准。该数据也可由部件厂家提供。
图2为启动时控制模式的流程。刚开始启动，条件202（启动是否完成）为“否”，执行步骤203计算目标轨压，目标轨压取正常查表轨压、启动前采样轨压与轨压域值之和中的大值，然后再执行步骤204根据目标轨压查表获得电子限压阀的控制电流，用该电流开环控制电子限压阀，为了保证足够的流量，执行步骤205设定进油阀为最大进油量。等启动完成后，条件202为“是”，进入轨压闭环控制状态。执行步骤206计算正常目标轨压，然后再执行步骤207设定电子限压阀电流，起到限制压力的作用，也就是控制压力比目标轨压略大一些。步骤208根据实际轨压与目标轨压闭环控制进油阀。
图3为运行时（特定工况）检测模式的流程。诊断进入条件302为：油门为0且禁止喷油且时间间隔大于域值，时间间隔由计数器累加表示，并与存储在内存中的标定数据比较。满足条件302后，步骤303首先要计算当前获取点，然后步骤304查表获取当前诊断点的目标轨压，步骤305根据目标轨压查表获取电子限压阀的控制电流，步骤306设定进油阀提供足够的进油量，最后步骤307采样轨压传感器的轨压值，并存储在内存里。
图4为停机时检测模式的流程。诊断进入条件402为：停机请求标志位为1，满足条件402后，步骤403根据当前实际轨压，取诊断表格内目标轨压临近且小于当前轨压的压力作为诊断目标轨压。步骤404根据目标轨压查表获取电子限压阀的控制电流控制轨压，最后步骤405采样轨压传感器的轨压值，并存储在内存里。停机过程用的诊断目标轨压与运行时用的诊断目标轨压可以使同一个表格，也可以是不同的表格。
如图5所示，可以根据各单点偏差综合分析判断轨压传感器是否故障及故障类型。

Claims (5)

1.共轨系统中轨压传感器的故障检测方法，其特征是：在启动过程，利用电子限压阀开环控制轨压，防止轨压传感器漂移导致发动机无法正常启动；在特定工况下，提供足够的燃油，查表获取目标轨压，根据目标轨压设定电子限压阀控制电流，读取轨压传感器测量的压力值，并存储在对应内存里；所述特定工况指发动机禁止喷油且油门为0的工况，且满足设定时间间隔；在停机过程，不再进油，按照所述特定工况下的方式控制实际轨压并存储轨压传感器测量的压力数据；各工况数据获取完整后，分析不同点的压力特性，判断轨压传感器是否故障；
在所述启动过程，设定进油阀为最大进油，目标轨压取正常查表轨压、启动前采样轨压与轨压域值之和中的大值，根据实际目标轨压设定电子限压阀控制电流，开环控制轨压。
2.如权利要求1所述的共轨系统中轨压传感器的故障检测方法，其特征是，所述时间间隔由计数器累加表示，并与存储在内存中的标定数据比较。
3.如权利要求1所述的共轨系统中轨压传感器的故障检测方法，其特征是，所述电子限压阀控制电流按照从大到小逐渐逼近目标电流的方式控制，以解决电流磁滞效应对实际压力的影响。
4.如权利要求1所述的共轨系统中轨压传感器的故障检测方法，其特征是，读取轨压传感器测量数据时，对每个工况点测量多组数据，并进行滤波。
5.如权利要求1所述的共轨系统中轨压传感器的故障检测方法，其特征是，根据各单点偏差综合分析判断轨压传感器是否故障及故障类型。
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