CN109139307B - 一种egr阀流量诊断方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车发动机电子控制领域，是一种基于模型计算和传感器采集方式的EGR阀流量诊断方法。该方法包括以下步骤：一、通过模型计算当前工况EGR流量值；二、根据进气歧管的温度和压力推算出气缸总进气量；三、推算出EGR率；四、诊断EGR阀流量是否过低和过高；五、诊断出EGR阀流量过低或过高，计算ErrAbsRegr；六、添加时间反跳功能；本发明是一种通过模型计算和传感器采集耦合的方式，来判断EGR的流量故障状态的EGR阀流量诊断的方法，解决了现有EGR流量状态异常的问题。

Description

一种EGR阀流量诊断方法

技术领域

本发明属于汽车发动机电子控制领域，是一种基于模型计算和传感器采集方式的EGR阀流量诊断方法。

背景技术

随着柴油机排放标准向国Ⅵ阶段迈进，OBD在线诊断的要求也越来越严格。其中明确了对EGR执行器的流量进行监控和故障诊断。

为满足国Ⅵ阶段的排放法规要求，需要在气路控制部分加入EGR系统来控制原机排放中的氮氧化合物。EGR执行器处在排气高温的恶劣工况下工作，如果是EGR阀出现流量过高故障，将会导致过多的废气参与发动机的燃烧，导致颗粒物等排放物超标，如果出现EGR阀流量过低的故障，将会导致EGR率过低，产生不了降低排温，降低氮氧化合物的作用，所以需要通过EGR流量诊断功能，保证合理的废气量参与发动机的燃烧，改善发动机原机排放水平。

发明内容

本发明提供了一种通过模型计算和传感器采集耦合的方式，来判断EGR的流量故障状态的EGR阀流量诊断的方法，解决了现有EGR流量状态异常的问题。

本发明技术方案结合附图说明如下：

一种EGR阀流量诊断方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、通过模型计算当前工况EGR流量值Megr；计算公式如下式(1)：

式中，POSact为EGR阀当前工况的实际开度值；POSmin为EGR最小开度、POSmax为EGR最大开度；Mmin为节流阀关闭时的EGR最小流量值；Mmin为节流阀关闭时的EGR最小流量值；Mmax为节流阀关闭时的EGR最大流量值；其中，Mmax、Mmin、POSact、POSmin通过转速和油量查询不同的EGR流量表查得；

步骤二、根据进气歧管的温度和压力推算出气缸总进气量MfCyl；计算公式如下式(2)：

式中，PIntk为发动机进气歧管处压力；EffCylFill为气缸充气效率；VolCyl为气缸体积；NEng为发动机转速；TIntk为发动机进气歧管处温度；Coeff为相关系数，其通过理想气体方程计算得到；

步骤三、根据步骤一求得的当前工况EGR流量值Megr和步骤二求得的气缸总进气量MfCyl推算出EGR率Regr；计算公式如下式(3)：

步骤四、诊断EGR阀流量是否过低；必须满足以下条件：

41)环境温度在-7℃到35℃之间，环境压力在750mbar到1100mbar之间；

42)发动机运行时间至少大于300s,根据发动机的转速确定喷油量的最大值和最小值,实际喷油量需要这个范围之间；发动机动态条件是指喷油量和转速的波动不能过大即转速的波动在±50r/min之内，喷油的波动在±5mg/st；发动机燃烧模式需要在常规模式；冷却液温度大于60摄氏度；排气制动处于禁止状态；

43)进气歧管的压力在100kPa到250kPa之间，同时其波动范围为±1.3kPa；EGR阀开度的需求值在0％到100％之间，波动范围为±5％；节气门开度需求值小于0％，全开；

44)环境温度传感器、环境压力传感器、冷却液温度传感器、进气歧管压力传感器均处于有效状态；

步骤五、若诊断出EGR阀流量过低，根据模型推算的EGR率Regr减去实际的EGR率得到二者的差值ErrAbsRegr；通过EGR的需求开度PosnEgrDmd、EGR最小开度POSmin、EGR最大开度POSmax计算得到EGR阀位置比RatEgrPosn，如公式(4)所示；利用EGR阀位置比RatEgrPosn查图表，得到修正系数；差值ErrAbsRer乘以修正系数即为最终的EGR率差值；

根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过低的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过低的故障ErrEgrFlowLoRaw＝1；

步骤六、添加时间反跳功能；利用步骤五中的ErrEgrFlowLoRaw进行时间反跳，使得输出的结果更加稳定；如果EGR流量过低，ErrEgrFlowLoRaw＝1，则利用时间计数器进行时间累减，以0.02s为步长，如果累减的时间达到阈值-15s则输出故障状态，否则保持原状态不变；如果EGR流量正常，ErrEgrFlowLoRaw＝0，则利用时间计数器进行时间累加，以0.02s为步长；如果累加的时间达到阈值15s则输出正常状态，否则保持原状态不变；

步骤七、诊断EGR阀流量是否过高；首先是发动机必须满足以下条件：

71)环境温度在-7℃到35℃之间，环境压力在750mbar到1100mbar之间；

72)发动机运行时间至少大于300s,根据发动机的转速确定喷油量的最大值和最小值,实际喷油量需要这个范围之间；发动机动态条件是指喷油量和转速的波动不能过大即转速的波动在±50r/min之内，喷油的波动在±5mg/st；发动机燃烧模式需要在常规模式；冷却液温度大于60摄氏度；排气制动处于禁止状态；

73)进气满足条件，其中增压状态，EGR阀开度需求值、节气门开度需求值满足要求；

进气歧管的压力在100kPa到250kPa之间，同时其波动范围为±1.3kPa；EGR阀开度的需求值在0％到100％之间，波动范围为±5％；节气门开度需求值小于0％，全开；

74)环境温度传感器、环境压力传感器、冷却液温度传感器、进气歧管压力传感器均处于有效状态；

步骤八、若诊断出EGR阀流量过高，则根据模型推算的EGR率Regr和实际的EGR率计算差值，并通过EGR的需求开度对差值进行修正；根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过高的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过高的故障；

根据实际的EGR率减去模型推算的EGR率得到二者的差值ErrAbsRegr；通过EGR的需求开度PosnEgrDmd、EGR最小开度POSmin、EGR最大开度POSmax计算得到EGR阀位置比RatEgrPosn，如公式(5)所示；利用EGR阀位置比RatEgrPosn查相关的图表，得到修正系数。前面计算得到的差值ErrAbsRer乘以修正系数即为最终的EGR率差值；

根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过高的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过高的故障ErrEgrFlowHiRaw＝1；

步骤九、添加时间反跳功能；利用步骤八中的ErrEgrFlowHiRaw进行时间反跳，使得输出的结果更加稳定；如果EGR流量过低，ErrEgrFlowHiRaw＝1，则利用时间计数器进行时间累减，以0.02s为步长；如果累减的时间达到阈值-15s则输出故障状态，否则保持原状态不变；如果EGR流量正常，ErrEgrFlowLoRaw＝0，则利用时间计数器进行时间累加，以0.02s为步长；如果累加的时间达到阈值15s则输出正常状态，否则保持原状态不变。

本发明的有益效果为：本发明将传感器采集和模型计算进行了结合，在尽可能降低对传感器依赖的同时，提升了故障诊断的准确性。通过标定图表的引入降低了诊断策略的复杂程度，提升了整个策略的可靠性和使用灵活性。

附图说明

图1是EGR流量故障诊断系统的结构示意图；

图2是本发明的流程图。

图中：1、发动机；2、进气歧管温度和压力传感器；3、节流阀；4、新鲜空气温度传感器；5、中冷器；6、增压器；7、EGR阀；8、EGR冷却器；9、文丘里温度传感器；10、文丘里压力传感器；11、文丘里压差传感器；12、文丘里。

具体实施方案

参阅图1，EGR流量故障诊断系统包括发动机1、进气歧管温度和压力传感器2、内含位置传感器的节流阀3、新鲜空气温度传感器4、中冷器5、增压器6、内含位置传感器的EGR阀7、EGR冷却器8、文丘里温度传感器9、文丘里压力传感器10、文丘里压差传感器11和文丘里12。

参阅图2，一种EGR阀流量诊断方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、通过模型计算当前工况EGR流量值Megr；计算公式如下式(1)：

式中，POSact为EGR阀当前工况的实际开度值；POSmin为EGR最小开度；Mmin为节流阀关闭时的EGR最小流量值；Mmin为节流阀关闭时的EGR最小流量值；Mmax为节流阀关闭时的EGR最大流量值；其中，Mmax、Mmin、POSact、POSmin通过转速和油量查询不同的EGR流量表查得；

步骤二、根据进气歧管的温度和压力推算出气缸总进气量MfCyl；计算公式如下式(2)：

式中，PIntk为发动机进气歧管处压力；EffCylFill为气缸充气效率；VolCyl为气缸体积；NEng为发动机转速；TIntk为发动机进气歧管处温度；Coeff为相关系数，其通过理想气体方程计算得到；

步骤三、根据步骤一求得的当前工况EGR流量值Megr和步骤二求得的气缸总进气量MfCyl推算出EGR率Regr；计算公式如下式(3)：

步骤四、诊断EGR阀流量是否过低；必须满足以下条件：

41)环境温度在-7℃到35℃之间，环境压力在750mbar到1100mbar之间；

42)发动机运行时间至少大于300s,根据发动机的转速确定喷油量的最大值和最小值,实际喷油量需要这个范围之间；例如，转速1200r/min时，喷油量需要在0mg/st～180mg/st。发动机动态条件是指喷油量和转速的波动不能过大即转速的波动在±50r/min之内，喷油的波动在±5mg/st；发动机燃烧模式需要在常规模式；冷却液温度大于60摄氏度；排气制动处于禁止状态；

43)进气歧管的压力在100kPa到250kPa之间，同时其波动范围为±1.3kPa；EGR阀开度的需求值在0％到100％之间，波动范围为±5％；节气门开度需求值小于0％，全开；

44)环境温度传感器、环境压力传感器、冷却液温度传感器、进气歧管压力传感器均处于有效状态；

步骤五、若诊断出EGR阀流量过低，根据模型推算的EGR率Regr减去实际的EGR率得到二者的差值ErrAbsRegr；通过EGR的需求开度PosnEgrDmd、EGR最小开度POSmin、EGR最大开度POSmax计算得到EGR阀位置比RatEgrPosn，如公式(4)所示；利用EGR阀位置比RatEgrPosn查图表，得到修正系数；差值ErrAbsRer乘以修正系数即为最终的EGR率差值；

根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过低的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过低的故障ErrEgrFlowLoRaw＝1；

例如计算发动转速为1500r/min，喷油量为50mg/st时，查表得到EGR率差值的最大值为0.15。如果前面修正后的EGR率差值大于0.15，则认为此时EGR阀存在流量过低的故障。

步骤六、添加时间反跳功能；利用步骤五中的ErrEgrFlowLoRaw进行时间反跳，使得输出的结果更加稳定；如果EGR流量过低，ErrEgrFlowLoRaw＝1，则利用时间计数器进行时间累减，以0.02s为步长，如果累减的时间达到阈值-15s则输出故障状态，否则保持原状态不变；如果EGR流量正常，ErrEgrFlowLoRaw＝0，则利用时间计数器进行时间累加，以0.02s为步长；如果累加的时间达到阈值15s则输出正常状态，否则保持原状态不变；

步骤七、诊断EGR阀流量是否过高的方法和诊断EGR阀流量过低的方法类似；首先是发动机必须满足以下条件：

71)环境温度在-7℃到35℃之间，环境压力在750mbar到1100mbar之间；

72)发动机运行时间至少大于300s,根据发动机的转速确定喷油量的最大值和最小值,实际喷油量需要这个范围之间；例如，转速1200r/min时，喷油量需要在0mg/st～180mg/st。发动机动态条件是指喷油量和转速的波动不能过大即转速的波动在±50r/min之内，喷油的波动在±5mg/st；发动机燃烧模式需要在常规模式；冷却液温度大于60摄氏度；排气制动处于禁止状态；

73)进气满足条件，其中增压状态，EGR阀开度需求值、节气门开度需求值满足要求；

进气歧管的压力在100kPa到250kPa之间，同时其波动范围为±1.3kPa；EGR阀开度的需求值在0％到100％之间，波动范围为±5％；节气门开度需求值小于0％，全开；

74)环境温度传感器、环境压力传感器、冷却液温度传感器、进气歧管压力传感器均处于有效状态；

步骤八、若诊断出EGR阀流量过高，则根据模型推算的EGR率Regr和实际的EGR率计算差值，并通过EGR的需求开度对差值进行修正；根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过高的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过高的故障；

根据实际的EGR率减去模型推算的EGR率得到二者的差值ErrAbsRegr。通过EGR的需求开度PosnEgrDmd、EGR最小开度POSmin、EGR最大开度POSmax计算得到EGR阀位置比RatEgrPosn，如公式(5)所示；利用EGR阀位置比RatEgrPosn查相关的图表，得到修正系数。前面计算得到的差值ErrAbsRer乘以修正系数即为最终的EGR率差值；

根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过高的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过高的故障ErrEgrFlowHiRaw＝1；

步骤九、添加时间反跳功能；利用步骤八中的ErrEgrFlowHiRaw进行时间反跳，使得输出的结果更加稳定；如果EGR流量过低，ErrEgrFlowHiRaw＝1，则利用时间计数器进行时间累减，以0.02s为步长；如果累减的时间达到阈值-15s则输出故障状态，否则保持原状态不变；如果EGR流量正常，ErrEgrFlowLoRaw＝0，则利用时间计数器进行时间累加，以0.02s为步长；如果累加的时间达到阈值15s则输出正常状态，否则保持原状态不变。

Claims (1)

1.一种EGR阀流量诊断方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、通过模型计算当前工况EGR流量值Megr；计算公式如下式(1)：

式中，POSact为EGR阀当前工况的实际开度值；POSmin为EGR最小开度、POSmax为EGR最大开度；Mmin为节流阀关闭时的EGR最小流量值；Mmin为节流阀关闭时的EGR最小流量值；Mmax为节流阀关闭时的EGR最大流量值；其中，Mmax、Mmin、POSact、POSmin通过转速和油量查询不同的EGR流量表查得；

步骤二、根据进气歧管的温度和压力推算出气缸总进气量MfCyl；计算公式如下式(2)：

式中，PIntk为发动机进气歧管处压力；EffCylFill为气缸充气效率；VolCyl为气缸体积；NEng为发动机转速；TIntk为发动机进气歧管处温度；Coeff为相关系数，其通过理想气体方程计算得到；

步骤三、根据步骤一求得的当前工况EGR流量值Megr和步骤二求得的气缸总进气量MfCyl推算出EGR率Regr；计算公式如下式(3)：

步骤四、诊断EGR阀流量是否过低；必须满足以下条件：

41)环境温度在-7℃到35℃之间，环境压力在750mbar到1100mbar之间；

42)发动机运行时间至少大于300s,根据发动机的转速确定喷油量的最大值和最小值,实际喷油量需要这个范围之间；发动机动态条件是指喷油量和转速的波动不能过大即转速的波动在±50r/min之内，喷油的波动在±5mg/st；发动机燃烧模式需要在常规模式；冷却液温度大于60摄氏度；排气制动处于禁止状态；

43)进气歧管的压力在100kPa到250kPa之间，同时其波动范围为±1.3kPa；EGR阀开度的需求值在0％到100％之间，波动范围为±5％；节气门开度需求值小于0％，全开；

44)环境温度传感器、环境压力传感器、冷却液温度传感器、进气歧管压力传感器均处于有效状态；

步骤五、若诊断出EGR阀流量过低，根据模型推算的EGR率Regr减去实际的EGR率得到二者的差值ErrAbsRegr；通过EGR的需求开度PosnEgrDmd、EGR最小开度POSmin、EGR最大开度POSmax计算得到EGR阀位置比RatEgrPosn，如公式(4)所示；利用EGR阀位置比RatEgrPosn查图表，得到修正系数；差值ErrAbsRer乘以修正系数即为最终的EGR率差值；

根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过低的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过低的故障ErrEgrFlowLoRaw＝1；

步骤六、添加时间反跳功能；利用步骤五中的ErrEgrFlowLoRaw进行时间反跳，使得输出的结果更加稳定；如果EGR流量过低，ErrEgrFlowLoRaw＝1，则利用时间计数器进行时间累减，以0.02s为步长，如果累减的时间达到阈值-15s则输出故障状态，否则保持原状态不变；如果EGR流量正常，ErrEgrFlowLoRaw＝0，则利用时间计数器进行时间累加，以0.02s为步长；如果累加的时间达到阈值15s则输出正常状态，否则保持原状态不变；

步骤七、诊断EGR阀流量是否过高；首先是发动机必须满足以下条件：

71)环境温度在-7℃到35℃之间，环境压力在750mbar到1100mbar之间；

72)发动机运行时间至少大于300s,根据发动机的转速确定喷油量的最大值和最小值,实际喷油量需要这个范围之间；发动机动态条件是指喷油量和转速的波动不能过大即转速的波动在±50r/min之内，喷油的波动在±5mg/st；发动机燃烧模式需要在常规模式；冷却液温度大于60摄氏度；排气制动处于禁止状态；

73)进气满足条件，其中增压状态，EGR阀开度需求值、节气门开度需求值满足要求；

进气歧管的压力在100kPa到250kPa之间，同时其波动范围为±1.3kPa；EGR阀开度的需求值在0％到100％之间，波动范围为±5％；节气门开度需求值小于0％，全开；

74)环境温度传感器、环境压力传感器、冷却液温度传感器、进气歧管压力传感器均处于有效状态；

步骤八、若诊断出EGR阀流量过高，则根据模型推算的EGR率Regr和实际的EGR率计算差值，并通过EGR的需求开度对差值进行修正；根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过高的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过高的故障；

根据实际的EGR率减去模型推算的EGR率得到二者的差值ErrAbsRegr；通过EGR的需求开度PosnEgrDmd、EGR最小开度POSmin、EGR最大开度POSmax计算得到EGR阀位置比RatEgrPosn，如公式(5)所示；利用EGR阀位置比RatEgrPosn查相关的图表，得到修正系数。前面计算得到的差值ErrAbsRer乘以修正系数即为最终的EGR率差值；

根据发动机转速和喷油量查询EGR流量过高的EGR率差值最大阈值表，得到EGR率差值的最大阈值；如果修正的差值大于查询得到EGR率差值的最大阈值，则诊断出EGR流量过高的故障ErrEgrFlowHiRaw＝1；

步骤九、添加时间反跳功能；利用步骤八中的ErrEgrFlowHiRaw进行时间反跳，使得输出的结果更加稳定；如果EGR流量过低，ErrEgrFlowHiRaw＝1，则利用时间计数器进行时间累减，以0.02s为步长；如果累减的时间达到阈值-15s则输出故障状态，否则保持原状态不变；如果EGR流量正常，ErrEgrFlowLoRaw＝0，则利用时间计数器进行时间累加，以0.02s为步长；如果累加的时间达到阈值15s则输出正常状态，否则保持原状态不变。

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