CN107110071B - 用于诊断罐净化操作的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于诊断阀门净化内燃发动机的罐的操作的方法，在净化过程中执行的所述方法包括以下步骤：a)在t0时刻检测该净化阀门打开；b)在t2时刻执行强制关闭所述阀门；c)在t0时刻和t2时刻之间的t1时刻测量该进气歧管的压力P1m并且计算相应的建模压力P1c；d)在t2时刻之后的t3时刻，测量该歧管的压力P2m并且计算相应的建模压力P2c；e)计算P1m和P1c之间的偏差E1并且计算P2m和P2c之间的偏差E2；f)计算标准C＝E1‑E2；以及g)如果标准C低于预定阈值Cs，诊断所述净化阀门故障。

Description

用于诊断罐净化操作的方法

技术领域

本发明涉及一种用于诊断内燃发动机车辆的燃料蒸气过滤器的净化阀门的操作的方法。本发明还涉及用于实施这种方法的发动机。

背景技术

污染控制标准目前规定车辆必须装备有允许诊断燃料蒸气过滤器的净化操作的装置。

这样的过滤器(还称为“罐”)被安装在包含内燃发动机和用于燃料(如汽油)的储存器的车辆上，以便防止从这个储存器中出来的任何蒸气被排放到大气中。蒸汽在行程的过程中以自动的方式被定期净化。通过在过滤器的储备室中的空气入口和发动机的进气歧管之间建立回路进行这种净化，以便使蒸汽连同燃料一起在燃烧室中燃烧。净化阀门被安装在将过滤器连接到进气歧管的管道上。在正常操作过程中，由发动机的控制单元控制的净化阀门在净化开始时逐渐打开、保持打开直到净化结束，然后同样地逐渐重新关闭。打开是逐渐的，以便发动机的运行参数有时间适配这种额外到来的燃料和空气。

当这个净化阀门保持打开时，净化阀门没有再次关闭或仅部分地再次关闭，这被称为故障。

为检测这种故障，现有技术的方法在车辆处于怠速模式时测试净化阀门的操作。

用于诊断的方法之一涉及在净化阀门打开的过程中观察发动机的运行。通过举例，文件FR 2 900 982 A1提出了当发动机怠速时进行罐的净化，观察怠速速度控制器的性能，例如，基于PID(比例积分微分)类型的控制器。对比净化前和净化后控制器的参数使得可以诊断净化阀门的打开是否已经发生。

但是，这样的方法在装备有自动停止和启动功能(启动&停止)的车辆的情况下不适用。实际上，怠速阶段在这种车辆中几乎不存在。因此，变得有必要来发展在怠速范围之外运行的新方法。

发明内容

为了响应这种需要，本发明提出一种用于诊断罐的净化阀门的操作的方法，该方法在怠速时和怠速范围之外均可运行。

本发明涉及一种用于诊断内燃发动机的燃料蒸气过滤器的净化阀门的操作的方法，净化阀门根据请求在过滤器的储备室与发动机的进气歧管之间建立流体连通，在净化过程中执行的所述方法的特征在于，该方法包括以下步骤：

a)在t0时刻检测预先建立的所述净化阀门的特定打开水平，在此基础上所述净化阀门被认为是充分打开的，

b)在t2时刻执行强制且瞬时关闭所述净化阀门，

c)在t0时刻t2时刻之间的t1时刻，测量在进气歧管内部占主导的歧管的第一压力P1m，并且根据该发动机的运行点来计算用于该歧管的所述压力的第一建模值P1c，

d)在t2时刻之后的t3时刻，测量歧管的第二压力P2m，并且根据该发动机的运行点来计算用于该歧管的所述压力的第二建模值P2c，

e)计算测得的压力P1m与计算的压力P1c之间的第一偏差E1并且计算测得的压力P2m与计算的压力P2c之间的第二偏差E2

f)计算对应于第一偏差E1和第二偏差E2之间的差值的标准C

g)如果标准C低于预定阈值Cs，诊断所述净化阀门故障。

因此，根据本发明实施对于该净化阀门的操作的诊断不限于怠速阶段，可以在净化启动时的任何时刻实现。事实上，由于该方法是基于歧管压力的建模，可以在任何时间测量进气歧管内的主导压力、并且将该主导压力与在任何时间获得的建模压力相比较，该建模压力在理论上对应于净化阶段之外该进气歧管内的主导压力。因此，测得的压力相对于建模压力的变化使得可以提供打开或关闭净化阀门的信息。

这种方法简单并且对于其实施而言除程序(例如，在发动机的控制单元中的程序)之外不要求特定的装置。足以检测净化阶段正在进行中，测量歧管压力、同时确定建模压力的值、然后命令强制且瞬时关闭所述净化阀门。在此关闭之后，同样有必要测量歧管压力，同时，确定建模压力的值。在瞬时关闭之前和之后比较测得的压力值和建模压力值之间的偏差，允许检测到任何故障。事实上，在正常操作这种净化阀门的情况下，歧管压力的急剧下降应该在这种瞬时关闭之后。但是，这将导致通过公式C＝E1-E2计算出的标准将较高的事实，在该公式中，E1＝E1m-E1c并且E2＝E2m-E2c。相反地，在阀门没有正确运行的情况下，也就是说阀门被封阻在打开或关闭位置的情况下，因为E1和E2的值将接近，所以这个标准将较低。

该方法的实施不需要安装特定的测量装置，由于允许测量进气歧管内的压力的传感器目前已经可用在内燃发动机上。基于常规参数(非限制性地，例如，发动机的速度、蝶形阀的打开程度、发动机的温度、和大气压力)开始建模。为了识别由于发动机的运行点的变化造成的其净化流速引起的压力变化，该模型没有考虑净化流速，其结果是该模型仅根据发动机的运行点而变化。

此外，计算偏差E1和E2之间的差值使得可以不考虑测得的压力和建模压力之间的系统偏差。事实上，该系统偏差是恒定的，偏差之间差值的提供抵消了系统偏差的作用。

根据一个实施例，净化阀门被认为是充分打开的打开水平大于或等于所述净化阀门70％打开。此条件使得可以确保测量的可靠性。事实上，阀门的打开水平越大，标准C将越准确。这通过以下事实来说明，到达进气歧管的空气和燃料蒸气的流量随着净化阀门的打开水平的增加而增大。其结果是，在瞬时关闭之前测得的压力与这种瞬时关闭之后测得的压力之间的偏差更大。建模压力的值独立于这种打开的水平，由于模型仅根据发动机的运行点而变化。

此外，为了不限制在行程进程上进行的诊断数量，推荐的是，净化阀门被认为是充分打开的打开水平小于所述净化阀门90％打开。

根据优选实施例，t0时刻和t1时刻之间的偏差对应于歧管压力的稳定时间。因此，一旦检测到在t0时刻打开净化阀门，直到t1时刻将会启动短暂的延迟，以便允许歧管压力的稳定，此时，测得实际压力P1m并且计算出对应的建模压力P1c。这种稳定将尤其允许获得P1m的更准确的值。

有利地，t0时刻和t1时刻之间的这个时间是在1s和3s之间。

根据优选实施例，t2时刻和t3时刻之间的偏差对应于强制且瞬时关闭之后歧管压力的稳定时间。因此，一旦在t2时刻发生了强制且瞬时关闭，直到t3时刻启动短暂的延迟，以便允许歧管压力的稳定，此时，测得实际压力P2m并且计算出对应的建模压力P2c。这种稳定将尤其允许获得P2m的更准确的值。

有利地，t2时刻和t3时刻之间的这个时间是在0.5s和2s之间。

根据一个实施例，在t0时刻和t1时刻之间，验证该歧管压力低于之前确定的最大值Pmax，例如800hPa。通过确保该歧管压力的变化低于之前确定的最大值(例如，20hPa/s，作为绝对值)，同样验证了发动机的运行点是稳定的。

根据另一个实施例，t2时刻和t3时刻，同样验证了歧管压力低于之前确定的最大值Pmax并且验证了发动机的运行点是稳定的。如果t2时刻和t3时刻之间的压力变化超过预先建立的阈值(约为100hPa)，则停止诊断，因为具有危害的风险。

优选地，t1时刻等于t2时刻，刚好在记录测得的压力P1m和计算出的压力P1c之后，执行对净化阀门的强制且瞬时的关闭。刚好在测量出压力P1m和计算出压力P1c之后启动瞬时关闭的事实使得可以减少用于诊断所必需的时间。这样的结果是，增加了同一净化进程中可能诊断的数量。这通过以下事实来说明，在瞬时关闭净化阀门的过程中，如果发动机的控制单元净化检测到净化的持续时间不足时，所述净化阀门将自动重新打开。

根据一个改进的实施例，步骤a)到步骤g)被重复至少一次，并且，如果每种情况的标准C小于阈值Cs，则得出净化阀门的故障的结论。这使得可以赋予诊断更大的可靠性，限制了误报警增加的风险。例如，如果诊断的第一实施检测到故障，步骤a)至步骤g)被重复预先确定次数，例如2次与4次之间。如果(并且只有)每种情况的结果相同，重复这些步骤，则得出净化阀门发生故障的结论。

根据另一个改进的实施例，建模压力包含理论部分和校正部分，这个校正部分是根据理论部分和净化阶段之外测量的压力之间的偏差通过学习过程来确定的。这种学习过程使得可以考虑关于发动机运行的理论模型的系统变化性。例如，这些变化性来源于机加工不准确性，来源于传感器的更换或者来源于污染。取决于以发动机的运行点为特征的至少特定的参数而总体地或优先地确定校正部分。

本发明还将内燃发动机作为其目的，该内燃发动机包含进气歧管、燃料蒸气过滤器、根据请求在过滤器的储备室和发动机的之间建立流体连通的净化阀门、测量在进气歧管内部占主导的歧管压力的装置，所述发动机的特征在于该发动机实施先前描述的方法。

附图说明

精读以下说明并参考附图，将更容易理解本发明并且将认识到其他特征和优点，在附图中：

-图1是内燃发动机的示意图，该内燃发动机包含根据本发明实施诊断方法的燃料蒸气过滤器；

-图2是示出根据本方法的优选实施例，在强制关闭净化的进程中测量并建模的歧管压力的发展的时间图。

具体实施方式

如图1表示的内燃发动机1是强制点火类型。该内燃发动机包含一系列燃烧室10，这些燃烧室通过空气过滤器11、通过随后的蝶形阀12和进气歧管13而被供给空气和燃料的混合物。发动机1的其他功能元件与本发明无关并且在此未表示出。

此外，发动机1包括用于燃料的储存器14和用于燃料蒸气的过滤器15。用于燃料蒸气的过滤器15包含储备室150，该储备室经由第一管道16与储存器14的上部分相连接。储备室150同样连接至进气口151并且通过第二管道17和净化阀门152连接至进气歧管13。

发动机1包含控制单元18，该控制单元例如是电子微处理器卡。这样的控制单元18是常规的，在本文中没有详细说明。

控制单元18从定位在发动机1上的传感器接收信息，具体地是通过在此未示出的用于发动机曲轴旋转速度的传感器、温度传感器、氧探针、以及用于测量进气歧管13内的压力的压力传感器19。

控制单元18同样控制净化阀门152。当净化受到控制并且超过根据本发明的诊断方法的实施范围之外时，净化阀门152逐渐打开直到其完全打开。该净化阀门保持打开一定时间，然后同样逐渐重新关闭。当阀门打开时，在进气口151和进气歧管13之间建立气流，使得包含在储备室150中的燃料蒸气被朝向进气歧管13携带、并且在燃烧室10中燃烧。

图2示出了在实施根据本发明的方法的进程中在净化阶段过程中该净化阀门152的位置(如该净化阀门打开的百分比)，如曲线20。这个净化阀门152的位置的变化包括逐渐打开直到全部打开的阶段201、保持处于打开位置的阶段202、和瞬时关闭203。

在净化阀门152的位置的这种变化过程中，该控制单元18确定建模压力，该建模压力理论上对应于净化阶段之外的进气歧管13内的压力。通过图2中的曲线21表示了建模压力。该建模压力包含了在净化周期之外通过学习过程获得的理论部分和校正部分。同时，压力传感器19测量进气歧管13内的压力。这种测量的结果由图2中的曲线22指示。

当净化阀门152被封阻时，进气歧管内测量的压力不以相同的方式变化。曲线23表示了当净化阀门152被封阻在关闭位置时测得的压力的变化。在这种情况下，进气歧管13内的压力保持非常接近于建模压力。在建模压力和测得的压力之间可能存在偏差D，尽管这个偏差基本上恒定。

为了执行根据本发明的诊断，当净化阀门的打开达到特定的打开百分比(超过该百分比的打开被认为足够)之时，控制单元18检测出该净化阀门在t0时刻打开。这个百分比打开优选地是在70％打开与90％打开之间。这使得可以准确测量P1m并且不会限制单个净化进程中可能的诊断次数。

然后，启动第一延迟，以便允许进气歧管中压力稳定。这个延迟的持续时间例如从1s到3s。在这个第一延迟结束时，在t1时刻，该控制单元18存储根据发动机1的运行点在歧管内测得的压力P1m的值和该计算出的用于建模压力的值P1c。这两个值然后用于计算第一偏差E1＝P1m-P1c。

随后在略位于该t1时刻之后的该t2时刻强制且瞬时关闭该净化阀门152，使得该控制单元18已经存储这个间隔过程中的这些压力值P1m和P1c。作为在此未示出的变体，该t2时刻还可以与该t1时刻相同。

在该t2时刻瞬时关闭净化阀门之后启动第二延迟，以便允许该歧管压力稳定。例如，这个延迟的持续时间在0.5s与2s之间。在这个延迟结束时，在该t3时刻，该控制单元18存储根据该发动机1的新的运行点在该歧管内测得的该压力P2m的值和计算出的该建模压力P2c的值、并且然后计算第二偏差E2＝P2m-P2c。然后，该控制单元18根据公式建立标准C：

C＝E1-E2，

并且，然后该标准C与预先确定的阈值Cs相比较。如果该标准C大于Cs，该阀门正确地起作用。否则，一次或多次重复该诊断。如果该结果在一定次数(例如，2次与4次之间)之后保持不变，也就是说，如果每种情况的该标准C低于该阈值Cs，于是得出该净化阀门152已发生故障的结论。另一方面，如果该标准C至少一次大于该阈值Cs，则得出没有发生故障的结论。

Claims (13)

1.一种用于诊断内燃发动机(1)的燃料蒸气过滤器(15)的净化阀门(152)的操作的方法，该净化阀门(152)根据请求在该燃料蒸汽过滤器的储备室(150)与该内燃发动机(1)的进气歧管(13)之间建立流体连通，在净化进程中执行的所述方法的特征在于，该方法包括以下步骤：

a)在t0时刻检测预先建立的所述净化阀门(152)的特定打开水平，在此基础上所述净化阀门(152)被认为是充分打开的，

b)在t2时刻执行强制且瞬时关闭所述净化阀门(152)，

c)在该t0时刻和该t2时刻之间的t1时刻，测量在该进气歧管(13)内部占主导的该进气歧管的第一压力P1m，并且根据该内燃发动机(1)的运行点来计算用于该进气歧管的所述第一压力的第一建模值P1c，

d)在该t2时刻之后的t3时刻，测量该进气歧管的第二压力P2m，并且根据该发动机(1)的运行点来计算用于该进气歧管的所述第二压力的第二建模值P2c，

e)计算测得的该第一压力P1m和计算的该第一建模值P1c之间的第一偏差E1并且计算测得的该第二压力P2m和计算的该第二建模值P2c之间的第二偏差E2

f)计算对应于该第一偏差E1和该第二偏差E2之间的差值的标准(C)，

g)如果该标准(C)低于预定阈值(Cs)，诊断所述净化阀门(152)故障。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，该净化阀门被认为是充分打开的打开水平大于或等于所述净化阀门70％打开。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该净化阀门被认为是充分打开的打开水平小于所述净化阀门90％打开。

4.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该t0时刻和该t1时刻之间的该第一偏差对应于该歧管压力的稳定时间。

5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该t0时刻和该t1时刻之间的时间是在1s和3s之间。

6.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该t2时刻和该t3时刻之间的该第二偏差对应于强制且瞬时关闭之后该进气歧管压力的稳定时间。

7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该t2时刻和该t3时刻之间的时间是在0.5s和2s之间。

8.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在该t0时刻和该t1时刻之间，验证了该歧管压力低于之前确定的最大值Pmax并且验证了该发动机的运行点稳定。

9.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在该t2时刻和该t3时刻之间，验证了该歧管压力低于之前确定的最大值Pmax并且验证了该发动机的运行点稳定。

10.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该t1时刻等于该t2时刻，刚好在记录测得的该第一压力P1m和计算出的第一建模值P1c之后，执行对该净化阀门(152)的强制且瞬时的关闭。

11.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，步骤a)至步骤f)被重复至少一次，并且，如果每种情况的标准(C)小于该预定阈值(Cs)，则得出该净化阀门(152)故障的结论。

12.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，该第一建模值和第二建模值包含理论部分和校正部分，该校正部分是根据该理论部分和该净化进程之外测量的压力之间的偏差通过学习过程确定的。

13.一种内燃发动机，该内燃发动机包含进气歧管(13)、燃料蒸气过滤器(15)、根据请求在该燃料蒸汽过滤器的储备室(150)和内燃发动机(1)的之间建立流体连通的净化阀门(152)、测量在该进气歧管(13)内部占主导的歧管压力的装置，所述内燃发动机的特征在于，该内燃发动机实施如权利要求1至12之一所述的方法。