CN106593709B - 一种诊断hfm测量发动机进气量准确性的系统及方法 - Google Patents

一种诊断hfm测量发动机进气量准确性的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统，其解决了目前缺乏一种配套的设备或相应的方法来诊断商用大型发动机上HFM测量空气的准确度的问题，其效果为能诊断出HFM进气量是否准确，为后续缸内燃油喷射提供正确的进气量保证；为后续柴油机后处理尿素喷射提供正确的进气量保证；其技术方案为：该系统包括分空气流量计和进气压力温度传感器，其分别用于测量进入发动机内的空气质量流量且均传送至控制器，且分别将当EGR阀全部关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第一测量值和第二测量值存储至控制器；控制器接收第一测量值和第二测量值，求取两者之间的偏差来判断空气流量计HFM测量的进入发动机内的空气质量流量是否发生漂移。

Description

一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统及方法
技术领域
本发明属于内燃机技术领域，尤其涉及适用于大型发动机的一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统及方法。
背景技术
国六及更高排放要求的发动机，发动机尾气中的NOx和PM已经降到极低，这离不开空气系统的精确控制。欧六柴油发动机空气系统由TV、EGR、VGT三个动作机构来控制进气量，这是现在的主流路线。EGR(全称是Exhaust Gas Recirculation)阀是一个安装在发动机上用来控制反馈到进气系统的废气再循环量的机电一体化产品。它通常位于进气歧管的右侧，靠近节气门体，有一通向排气歧管的短金属管与它相连。其作用是对进入进气歧管的废气量进行控制，使一定量的废气流入进气歧管进行再循环。EGR阀是废气再循环装置中非常重要的、关键的部件。EGR阀通过将发动机燃烧排出的废气，引导至进气歧管参与燃烧来降低燃烧室温度，提高发动机工作效率改善燃烧环境、并降低发动机负担有效减少NO化合物的排放、减少爆震，延长各部件使用寿命。
其中新鲜进气量的测量使用HFM传感器，进气总量由进气温度压力传感器计算获得。在小型汽油发动机上HFM使用ji，其测量进气量准确，但因排放法规升级，现在商用大型发动机(发动机排量大于7L)刚开始用HFM来测量新鲜空气量，发现用HFM测量空气有测量不准确的问题，而且目前缺乏一种配套的设备或相应的方法来诊断商用大型发动机上HFM测量空气的准确度。
现阶段商用柴油发动机上空气流量计HFM失效的表现形式为：测量的新鲜空气进气量发生漂移，这是由于进气管道收到外力干扰或较大的振动。如果发动机空气系统控制的进气量不准，不仅影响到发动机的动力和油耗还会影响到发动机后处理系统，对柴油机尾气处理装置来说：由于进气量的变化，影响到燃烧，从而影响到碳载量的估算；对SCR来说：根据进气量计算的尿素喷射量会受到影响，如果尿素多喷，则会有氨泄漏；如果尿素少喷，则会有较多的NOx随尾气排出，可见HFM测量新鲜空气的重要性。
如果能及时诊断出HFM测量的新鲜空气的质量流量是否正确，并能发出警报，告知驾驶员，这对车辆维修和防止尾气污染环境都有重要意义。
发明内容
为了解决现有技术中缺乏一种配套的设备或相应的方法来诊断商用大型发动机上HFM测量空气的准确度的问题，本发明提供一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统。该系统能诊断出HFM进气量是否准确，为后续缸内燃油喷射提供正确的进气量保证；为后续柴油机后处理尿素喷射提供正确的进气量保证。
本发明的一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统，发动机的进气管道与出气管道之间连通一支管道，支管道上设置有EGR阀；该系统包括：
分别安装在进气管道上且位于支管道两侧的空气流量计和进气压力温度传感器；
所述空气流量计和进气压力温度传感器均用于测量进入发动机内的空气质量流量并传送至控制器；空气流量计和进气压力温度传感器分别将当EGR阀全部关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第一测量值和第二测量值存储至控制器内；
所述控制器内存储有触发DSM系统的预设标定值；控制器用于接收第一测量值和第二测量值，并求取两者之间的偏差，若偏差的绝对值超过预设标定值，则空气流量计HFM测量的进入发动机内的空气质量流量发生漂移，控制器输出触发DSM系统的信号；否则，控制器不输出信号。
进一步的，所述控制器还与预警器相连，预警器用来提示HFM测量发动机进气量的准确程度。
进一步的，所述控制器还用于根据接收第一测量值和第二测量值两者之间的偏差，求取空气流量计的偏移系数。这样对后续校正空气流量计提供了准确的数据基础。
进一步的，所述控制器还用于将求取的空气流量计的偏移系数反馈至空气流量计，来校正空气流量计。这样能够准确校正空气流量计。
进一步的，诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统还包括阀门开度传感器，其用于检测EGR阀的开度并传送至控制器，当控制器检测到EGR阀的开度为零时，接收并处理空气质量流量的第一测量值和第二测量值。本发明利用阀门开度传感器准确检测EGR阀的开度，提高了诊断HFM进气量的准确性的精度。
为了解决现有技术中缺乏一种配套的设备或相应的方法来诊断商用大型发动机上HFM测量空气的准确度的问题，本发明的提供一种诊断HFM测量发动机进气量准确性系统的工作方法。该工作方法还能为柴油机尾气处理装置的碳载量的估算提供精度保证，也为柴油机尾气处理装置主动再生时，往DOC(Diesel Oxidation Catalyst，柴油机氧化催化器)中喷射的燃油量提供精确的废气量，防止柴油机尾气处理装置不完全再生和烧毁柴油机尾气处理装置。
所述诊断HFM测量发动机进气量准确性系统的工作方法，包括：
步骤1：空气流量:测量进入发动机内的空气质量流量传送至控制器，且将当EGR阀关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第一测量值存储至控制器内；
步骤2：进气压力温度传感器测量进入发动机内的空气质量流量传送至控制器，且将当EGR阀全部关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第二测量值存储至控制器内；
步骤3：控制器内存储有触发DSM系统的预设标定值；控制器接收第一测量值和第二测量值，并求取两者之间的偏差，若偏差的绝对值超过预设标定值，则空气流量计HFM测量的进入发动机内的空气质量流量发生漂移，控制器输出触发DSM系统的信号；否则，控制器不输出信号。
进一步的，该方法还包括：控制器输出HFM测量发动机进气量的准确程度至预警器，由预警器进行预警。
进一步的，在步骤3中，控制器还根据接收第一测量值和第二测量值两者之间的偏差，求取空气流量计的偏移系数。这样对后续校正空气流量计提供了准确的数据基础。
进一步的，控制器还将求取的空气流量计的偏移系数反馈至空气流量计，来校正空气流量计。这样能够准确校正空气流量计。
进一步的，阀门开度传感器实时检测EGR阀的开度并传送至控制器，当控制器检测到EGR阀关闭时，处理空气质量流量的第一测量值和第二测量值。本发明利用阀门开度传感器准确检测EGR阀的开度，提高了诊断HFM进气量的准确性的精度。
本发明的有益效果为：
(1)能诊断出HFM进气量是否准确，为后续缸内燃油喷射提供正确的进气量保证；为后续柴油机后处理尿素喷射提供正确的进气量保证；
(2)能为柴油机尾气处理装置的碳载量的估算提供精度保证，也为柴油机尾气处理装置主动再生时，往DOC(Diesel Oxidation Catalyst，柴油机氧化催化器)中喷射的燃油量提供精确的废气量，防止柴油机尾气处理装置不完全再生和烧毁柴油机尾气处理装置。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统结构示意图；
图2是本发明的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统工作原理图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本发明使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明：
正如背景技术所介绍的，现有技术中存在现有技术中缺乏一种配套的设备或相应的方法来诊断商用大型发动机上HFM测量空气的准确度的不足，为了解决如上的技术问题，本发明提高了一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统。
图1是一个实施例的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统结构示意图。如图1所示的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统，其中，发动机的进气管道与出气管道之间连通一支管道，支管道上设置有EGR阀；该系统包括：
分别安装在进气管道上且位于支管道两侧的空气流量计和进气压力温度传感器；
所述空气流量计和进气压力温度传感器均用于测量进入发动机内的空气质量流量并传送至控制器；空气流量计和进气压力温度传感器分别将当EGR阀关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第一测量值和第二测量值存储至控制器内；
所述控制器内存储有触发DSM系统的预设标定值；控制器用于接收第一测量值和第二测量值，并求取两者之间的偏差，若偏差的绝对值超过预设标定值，则空气流量计HFM测量的进入发动机内的空气质量流量发生漂移，控制器输出触发DSM系统的信号；否则，控制器不输出信号。
当EGR阀关闭时，诊断的流程为：计算空气测量值和计算值的偏差，公式为：[(HFM测量值)-(进气温度压力计算值)]/(进气温度压力计算值)。计算结果(假设为Ab)的绝对值跟基于喷油量和转速的MAP中的值进行比较，如果偏差Ab的绝对值大于MAP中的标定值，则触发DSM系统。在HFM没有相关故障且EGR阀关闭的情况下，计算得到的fac(进气温度压力计算值除以HFM测量值)进行更新，并存储至控制器。
当EGR阀打开，发动机尾气通过EGR阀进入发动机缸内，此时HFM测量的新鲜空气与进气温度压力传感器计算的总进气量不同(总进气量＝新鲜空气+通过EGR的尾气)，存储于控制器的fac被冻结，仍可修正测量不准确的HFM传感器。修正公式为：传感器经电气信号转换为进气量后乘以冻结的fac，如图2所示。这样便可修正传感器测量值到真实值附近。当HFM传感器存在故障时，RS触发器进行置位，fac初始化为1，防止因为HFM故障导致计算错误的fac。
在图2中，HFM传感器是空气流量计；传感器测量的是电压或电流信号，而进气量是一个物理值，例如Kg/h。这两种单位进行转换时，对应的转换关系为CUR。
举例：转速为A，喷油量为B时，基于发动机喷油量和转速的MAP中标定值为0.1(喷油量和转速不变，此值就不变)。通过2个进气量计算的Ab为0.08(计算值，变化。1个月前为0.08，一个月后可能会变化)，因为0.08小于0.1，所以不报错。当Ab变化到大于1时，触发报错信号。
空气质量流量表示单位时间内流过的空气质量，单位是：Kg/h。
当输出信号经过一定时间或一定次数确认后系统进行报错。
在另一个实施例中，控制器还与预警器相连，用于输出报错信号。
在另一个实施例中，诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统还包括阀门开度传感器，其用于检测EGR阀的开度并传送至控制器，当控制器检测到EGR阀关闭时，处理空气质量流量的第一测量值和第二测量值。这样便可利用技术成熟的进气压力温度传感器计算的空气量来诊断和校正进气流量传感器测量的空气量。
在另一个实施例中，控制器还与预警器相连，预警器用来提示HFM测量发动机进气量的准确程度。
在另一个实施例中，控制器还用于根据接收第一测量值和第二测量值两者之间的偏差，求取空气流量计的偏移系数。
在另一个实施例中，控制器还用于将求取的空气流量计的偏移系数反馈至空气流量计，来校正空气流量计。
本实施例能诊断出HFM进气量是否准确，为后续缸内燃油喷射提供正确的进气量保证；为后续柴油机后处理尿素喷射提供正确的进气量保证；能为柴油机尾气处理装置的碳载量的估算提供精度保证，也为柴油机尾气处理装置主动再生时，往DOC(DieselOxidation Catalyst，柴油机氧化催化器)中喷射的燃油量提供精确的废气量，防止柴油机尾气处理装置不完全再生和烧毁柴油机尾气处理装置。
本发明的基于诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统的诊断方法的一个实施例，该方法适用于EGR阀关闭的情况下，该方法包括：
步骤1：空气流量:测量进入发动机内的空气质量流量传送至控制器，且将当EGR阀关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第一测量值存储至控制器内；
步骤2：进气压力温度传感器测量进入发动机内的空气质量流量传送至控制器，且将当EGR阀全部关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第二测量值存储至控制器内；
步骤3：控制器内存储有触发DSM系统的预设标定值；控制器接收第一测量值和第二测量值，并求取两者之间的偏差，若偏差的绝对值超过预设标定值，则空气流量计HFM测量的进入发动机内的空气质量流量发生漂移，控制器输出触发DSM系统的信号；否则，控制器不输出信号。
在另一个实施例中，该方法还包括：控制器输出HFM测量发动机进气量的准确程度至预警器，由预警器进行预警。
在另一个实施例中，在步骤3中，控制器还根据接收第一测量值和第二测量值两者之间的偏差，求取空气流量计的偏移系数。
在另一个实施例中，控制器还将求取的空气流量计的偏移系数反馈至空气流量计，来校正空气流量计。
在另一个实施例中，阀门开度传感器实时检测EGR阀的开度并传送至控制器，当控制器检测到EGR阀的开度为零时，接收并处理空气质量流量的第一测量值和第二测量值。
本实施例能诊断出HFM进气量是否准确，为后续缸内燃油喷射提供正确的进气量保证；为后续柴油机后处理尿素喷射提供正确的进气量保证；能为柴油机尾气处理装置的碳载量的估算提供精度保证，也为柴油机尾气处理装置主动再生时，往DOC(DieselOxidation Catalyst，柴油机氧化催化器)中喷射的燃油量提供精确的废气量，防止柴油机尾气处理装置不完全再生和烧毁柴油机尾气处理装置。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统，发动机的进气管道与出气管道之间连通一支管道，支管道上设置有EGR阀；其特征在于，该系统包括：
分别安装在进气管道上且位于支管道两侧的空气流量计和进气压力温度传感器；
所述空气流量计和进气压力温度传感器均用于测量进入发动机内的空气质量流量并传送至控制器；空气流量计和进气压力温度传感器分别将当EGR阀全部关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第一测量值和第二测量值存储至控制器内；
所述控制器内存储有触发DSM系统的预设标定值；控制器用于接收第一测量值和第二测量值，并求取两者之间的偏差，若偏差的绝对值超过预设标定值，则空气流量计HFM测量的进入发动机内的空气质量流量发生漂移，控制器输出触发DSM系统的信号；否则，控制器不输出信号；
当EGR阀关闭时，诊断的流程为：计算空气测量值和计算值的偏差，公式为：[(HFM测量值)-(进气温度压力计算值)]/(进气温度压力计算值)；
当EGR阀打开，发动机尾气通过EGR阀进入发动机缸内，此时HFM测量的新鲜空气与进气温度压力传感器计算的总进气量不同(总进气量＝新鲜空气+通过EGR的尾气)，存储于控制器的fac被冻结，仍可修正测量不准确的HFM传感器。
2.如权利要求1所述的一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统，其特征在于，所述控制器还与预警器相连，预警器用来提示HFM测量发动机进气量的准确程度。
3.如权利要求1所述的一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统，其特征在于，所述控制器还用于根据接收第一测量值和第二测量值两者之间的偏差，求取空气流量计的偏移系数。
4.如权利要求3所述的一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统，其特征在于，所述控制器还用于将求取的空气流量计的偏移系数反馈至空气流量计，来校正空气流量计。
5.如权利要求1所述的一种诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统，其特征在于，所述诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统还包括阀门开度传感器，其用于检测EGR阀的开度并传送至控制器，当控制器检测到EGR阀的开度为零时，接收并处理空气质量流量的
第一测量值和第二测量值。
6.一种如权利要求1-5中任一项所述的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统的工作方法，其特征在于，包括：
步骤1：空气流量:测量进入发动机内的空气质量流量传送至控制器，且将当EGR阀全部关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第一测量值存储至控制器内；
步骤2：进气压力温度传感器测量进入发动机内的空气质量流量传送至控制器，且将当EGR阀全部关闭时检测到的进入发动机内的空气质量流量作为第二测量值存储至控制器内；
步骤3：控制器内存储有触发DSM系统的预设标定值；控制器接收第一测量值和第二测量值，并求取两者之间的偏差，若偏差的绝对值超过预设标定值，则空气流量计HFM测量的进入发动机内的空气质量流量发生漂移，控制器输出触发DSM系统的信号；否则，控制器不输出信号。
7.如权利要求6所述的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统的工作方法，其特征在于，该方法还包括：控制器输出HFM测量发动机进气量的准确程度至预警器，由预警器进行预警。
8.如权利要求6所述的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统的工作方法，其特征在于，在步骤3中，控制器还根据接收第一测量值和第二测量值两者之间的偏差，求取空气流量计的偏移系数。
9.如权利要求8所述的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统的工作方法，其特征在于，控制器还将求取的空气流量计的偏移系数反馈至空气流量计，来校正空气流量计。
10.如权利要求6所述的诊断HFM测量发动机进气量准确性的系统的工作方法，其特征在于，阀门开度传感器实时检测EGR阀的开度并传送至控制器，控制器检测到EGR阀的开度为零时，接收并处理空气质量流量的第一测量值和第二测量值。
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