CN110107388B - 一种故障诊断方法、诊断装置和发动机尾气处理系统 - Google Patents

一种故障诊断方法、诊断装置和发动机尾气处理系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种故障诊断方法、诊断装置和发动机尾气处理系统，包括：判断发动机是否处于瞬态工况；若处于瞬态工况，判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度；若大于，判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间；若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，并发出故障警报，以提示技师或驾驶员调整DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器的位置，避免DOC前端排气温度和DPF前端排气温度测量错误，导致DPF的模型积碳量计算不准确，影响车辆的安全运行。

Description

一种故障诊断方法、诊断装置和发动机尾气处理系统
技术领域
本发明涉及发动机技术领域，更具体地说，涉及一种故障诊断方法、诊断装置和发动机尾气处理系统。
背景技术
柴油机是燃烧空气与燃料混合物以便往复式地驱动可滑动地设在气缸的活塞以产生驱动扭矩的内燃机。柴油机一般具有比汽油机更高的效率，但是，柴油机的颗粒物排放量也是汽油机的几十倍，严重影响着大气环境。
目前，由于发动机尾气处理系统能够降低汽车排气中 90%的颗粒物排放，且对原有柴油机改动较小，因此，已经成为用来降低柴油机烟尘颗粒排放最有效的设备。其中，发动机尾气处理系统包括DOC（Diesel Oxidation Catalyst，柴油氧化催化器）和DPF（DieselParticulate Filter，柴油颗粒过滤器）等，DOC连接于发动机的排气管，DPF则连接于DOC，尾气依次经DOC和DPF处理后排放。
由于排气温度超过阈值时，DOC和DPF会受到不利的影响，因此，需要在DOC和DPF前端设置温度传感器，以便车辆控制系统能够监测排气温度。但是，在车辆装配过程，由于线束的标签错误或装配工人误操作，会导致DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器存在装反的情况，一旦装反，会直接导致DOC前端排气温度和DPF前端排气温度测量错误，导致DPF的模型积碳量计算不准确，影响车辆的安全运行。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种故障诊断方法、诊断装置和发动机尾气处理系统，以对DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的情况进行诊断。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种故障诊断方法，包括：
判断发动机是否处于瞬态工况；
若处于瞬态工况，判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度；
若大于，判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间；
若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，并发出故障警报。
可选地，判断发动机是否处于瞬态工况包括：
判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值；
若是，则所述发动机处于瞬态工况。
可选地，判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值之前，还包括：
判断所述发动机的转速波动幅度是否大于预设转速阈值；
若是，判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值。
可选地，所述预设时间为10min；所述预设油量阈值为10mg/hub；所述预设转速阈值为50r/min。
一种故障诊断装置，包括：
第一判断单元，用于判断发动机是否处于瞬态工况，并在所述发动机处于瞬态工况时，发送第一指令至第二判断单元；
所述第二判断单元用于判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，并在DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度时，发送第二指令至第三判断单元；
所述第三判断单元用于判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，并发送第三指令至控制单元；
所述控制单元用于对车辆的车速和扭矩进行限制，并发出故障警报。
可选地，所述第一判断单元包括第一子判断模块；
所述第一子判断模块用于判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值，若是，则所述发动机处于瞬态工况。
可选地，所述第一判断单元还包括第二子判断模块；
所述第二子判断模块用于在所述第一子判断模块判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值之前，判断所述发动机的转速波动幅度是否大于预设转速阈值，若是，则发送第四指令至所述第一子判断模块，以使所述第一子判断模块判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值。
可选地，所述预设时间为10min；所述预设油量阈值为10mg/hub；所述预设转速阈值为50r/min。
一种发动机尾气处理系统，包括DPF、DOC、设置在DPF前端的温度传感器、设置在DOC前端的温度传感器和如上任一项所述的故障诊断装置，所述故障诊断装置用于诊断是否出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障。
可选地，还包括SCR，所述SCR连接于所述DPF。
与现有技术相比，本发明所提供的技术方案具有以下优点：
本发明所提供的故障诊断方法、诊断装置和发动机尾气处理系统，在发动机处于瞬态工况的情况下，判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，若大于，判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，以保证车辆的安全运行，并发出故障警报，以提示技师或驾驶员调整DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器的位置，避免DOC前端排气温度和DPF前端排气温度测量错误，导致DPF的模型积碳量计算不准确，影响车辆的安全运行。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明一个实施例提供的一种故障诊断方法的流程图；
图2为DPF前端的排气温度波动曲线和DOC前端的排气温度波动曲线示意图；
图3为本发明另一个实施例提供的一种故障诊断方法的流程图；
图4为本发明实施例提供的一种故障诊断装置的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种发动机尾气处理系统的结构示意图。
具体实施方式
以上是本发明的核心思想，为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种故障诊断方法，如图1所示，包括：
S101：判断发动机是否处于瞬态工况，若处于瞬态工况，进入S102；
S102：判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，若大于，进入S103；
S103：判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，进入S104；
S104：对车辆的车速和扭矩进行限制，并发出故障警报。
如图2所示，为正常作业下即发动机处于瞬态工况下的DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器的温度曲线，由于正常作业情况下负荷会不停的变动，因此，导致DOC前端的排气温度一直变化，使得DOC前端的温度传感器测得的温度一直变化，而尾气经过DOC载体过滤后，DPF前端的温度变化明显平缓。基于此，本发明实施例中，通过发动机瞬态工况下，DOC前端的温度波动幅度大于DPF前端的温度波动幅度这一特性，来判断两个温度传感器是否接反。
需要说明的是，本发明实施例中通过设置在DPF前端的排气管上的温度传感器测量DPF前端的排气温度，通过设置在DOC前端的排气管上的温度传感器测量DOC前端的排气温度。并且，T波动幅度=│T波峰-T波谷│，也就是说，排气温度波动幅度等于排气温度曲线的波峰值与波谷值的差的绝对值。
由于DOC前端的排气温度波动幅度也可能在瞬间大于DPF前端的排气温度波动幅度，因此，为了保证诊断的准确度，进一步判断了DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，以保证车辆的安全运行，并发出故障警报，以提示技师或驾驶员调整DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器的位置，避免DOC前端排气温度和DPF前端排气温度测量错误，导致DPF的模型积碳量计算不准确，影响车辆的安全运行。
可选地，预设时间为10min。也就是说，若DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间大于10min，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障。当然，由于不同的车型持续时间会有所不同，因此，本发明实施例中的预设时间并不仅限于10min。
可选地，判断发动机是否处于瞬态工况包括：
判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值；
若是，则所述发动机处于瞬态工况。
其中，瞬态工况是指发动机转矩T和发动机转速N随时间变化而变化的工况。本发明的一个实施例中通过判断发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值，来判断发动机是否处于瞬态工况。当然，由于能够表征发动机处于瞬态工况的参数有很多，本发明实施例中仅以油量波动幅度为例进行说明。
可选地，预设油量阈值为10mg/hub（hubraum，冲程）。也就是说，若发动机的油量波动幅度大于10mg/hub，则可以判定发动机处于瞬态工况。同样，由于不同的车型油量波动会有所不同，因此，本发明实施例中的预设油量阈值并不仅限于10mg/hub。
进一步可选地，判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值之前，还包括：
判断所述发动机的转速波动幅度是否大于预设转速阈值；
若是，判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值。
可选地，预设转速阈值为50r/min。也就是说，若发动机的转速波动幅度大于50r/min，则进一步判断发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值，若是，则判定发动机处于瞬态工况。同样，由于不同的车型转速波动会有所不同，因此，本发明实施例中的预设转速阈值并不仅限于50r/min。
如图3所示，本发明实施例提供的一种故障诊断方法的具体流程为：
S301：判断所述发动机的转速波动幅度是否大于预设转速阈值，若是，进入S302，若否，诊断流程结束；
S302：判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值，若是，则发动机处于瞬态工况，进入S303，若否，诊断流程结束；
S303：判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，若大于，进入S304，若小于，诊断流程结束；
S304：判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，进入S305，若小于预设时间，诊断流程结束；
S305：对车辆的车速和扭矩进行限制，发出故障警报，并结束诊断流程。
需要说明的是，本发明实施例中的故障警报可以通过代码和文字的形式显示在车辆的仪表盘上，也可以通过声光报警等方式提示故障。还需要说明的是，Y波动幅度=│Y波峰-Y波谷│，也就是说，油量波动幅度等于油量波动曲线的波峰值与波谷值的差的绝对值。Z波动幅度=│Z波峰-Z波谷│，也就是说，转速波动幅度等于转速波动曲线的波峰值与波谷值的差的绝对值。此外，转速波动和油量波动可以通过设置传感器等测量得到。
本发明所提供的故障诊断方法，在发动机处于瞬态工况的情况下，判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，若大于，判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，以保证车辆的安全运行，并发出故障警报，以提示技师或驾驶员调整DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器的位置，避免DOC前端排气温度和DPF前端排气温度测量错误，导致DPF的模型积碳量计算不准确，影响车辆的安全运行。
本发明实施例还提供了一种故障诊断装置，如图4所示，包括第一判断单元1、第二判断单元2、第三判断单元3和控制单元4。
其中，第一判断单元1用于判断发动机是否处于瞬态工况，并在发动机处于瞬态工况时，发送第一指令至第二判断单元2；
第二判断单元2用于判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，并在DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度时，发送第二指令至第三判断单元3；
第三判断单元3用于判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，并发送第三指令至控制单元4；
控制单元4用于对车辆的车速和扭矩进行限制，并发出故障警报。
需要说明的是，本发明实施例中通过设置在DPF前端的排气管上的温度传感器测量DPF前端的排气温度，通过设置在DOC前端的排气管上的温度传感器测量DOC前端的排气温度。并且，T波动幅度=│T波峰-T波谷│，也就是说，排气温度波动幅度等于排气温度曲线的波峰值与波谷值的差的绝对值。
由于DOC前端的排气温度波动幅度也可能在瞬间大于DPF前端的排气温度波动幅度，因此，为了保证诊断的准确度，通过第三判断单元3进一步判断了DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，以保证车辆的安全运行，并发出故障警报，以提示技师或驾驶员调整DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器的位置。
可选地，预设时间为10min。也就是说，若DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间大于10min，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障。当然，由于不同的车型持续时间会有所不同，因此，本发明实施例中的预设时间并不仅限于10min。
可选地，第一判断单元1包括第一子判断模块；
第一子判断模块用于判断发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值，若是，则发动机处于瞬态工况。
其中，瞬态工况是指发动机转矩T和发动机转速N随时间变化而变化的工况。本发明的一个实施例中通过判断发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值，来判断发动机是否处于瞬态工况。当然，由于能够表征发动机处于瞬态工况的参数有很多，本发明实施例中仅以油量波动幅度为例进行说明。
可选地，预设油量阈值为10mg/hub。也就是说，若发动机的油量波动幅度大于10mg/hub，则可以判定发动机处于瞬态工况。同样，由于不同的车型油量波动会有所不同，因此，本发明实施例中的预设油量阈值并不仅限于10mg/hub。
进一步可选地，第一判断单元1还包括第二子判断模块；
第二子判断模块用于在第一子判断模块判断发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值之前，判断发动机的转速波动幅度是否大于预设转速阈值，若是，则发送第四指令至第一子判断模块，以使第一子判断模块判断发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值。
可选地，预设转速阈值为50r/min。也就是说，若发动机的转速波动幅度大于50r/min，则进一步判断发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值，若是，则判定发动机处于瞬态工况。同样，由于不同的车型转速波动会有所不同，因此，本发明实施例中的预设转速阈值并不仅限于50r/min。
本发明所提供的故障诊断装置，在发动机处于瞬态工况的情况下，判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，若大于，判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，以保证车辆的安全运行，并发出故障警报，以提示技师或驾驶员调整DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器的位置，避免DOC前端排气温度和DPF前端排气温度测量错误，导致DPF的模型积碳量计算不准确，影响车辆的安全运行。
本发明实施例还提供了一种发动机尾气处理系统，如图5所示，包括DPF、DOC、设置在DPF前端的温度传感器、设置在DOC前端的温度传感器和如上任一实施例提供的故障诊断装置。当然，本发明实施例中的尾气处理系统还可以包括SCR（Selective CatalyticReduction，选择性催化还原器）、设置在SCR前端和后端的温度传感器等。
其中，DOC连接于发动机的排气管，DPF则连接于DOC，尾气依次经DOC和DPF处理后排放。DPF前端的温度传感器设置在DPF前端的排气管上，用于测量DPF前端的排气温度；DOC前端的温度传感器设置在DOC前端的排气管上，用于测量DOC前端的排气温度。故障诊断装置与DPF前端的温度传感器和DOC前端的温度传感器相连，用于诊断是否出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，并在出现装反故障时，对车辆的车速和扭矩进行限制，发出故障警报。
本发明所提供的发动机尾气处理系统，在发动机处于瞬态工况的情况下，判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，若大于，判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，以保证车辆的安全运行，并发出故障警报，以提示技师或驾驶员调整DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器的位置，避免DOC前端排气温度和DPF前端排气温度测量错误，导致DPF的模型积碳量计算不准确，影响车辆的安全运行。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种故障诊断方法，其特征在于，包括：
判断发动机是否处于瞬态工况；
若处于瞬态工况，判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度；
若大于，判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间；
若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，对车辆的车速和扭矩进行限制，并发出故障警报。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，判断发动机是否处于瞬态工况包括：
判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值；
若是，则所述发动机处于瞬态工况。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值之前，还包括：
判断所述发动机的转速波动幅度是否大于预设转速阈值；
若是，判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预设时间为10min；所述预设油量阈值为10mg/hub；所述预设转速阈值为50r/min。
5.一种故障诊断装置，其特征在于，包括：
第一判断单元，用于判断发动机是否处于瞬态工况，并在所述发动机处于瞬态工况时，发送第一指令至第二判断单元；
所述第二判断单元用于判断DPF前端的排气温度波动幅度是否大于DOC前端的排气温度波动幅度，并在DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度时，发送第二指令至第三判断单元；
所述第三判断单元用于判断DPF前端的排气温度波动幅度大于DOC前端的排气温度波动幅度的持续时间是否大于预设时间，若大于预设时间，则判定出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障，并发送第三指令至控制单元；
所述控制单元用于对车辆的车速和扭矩进行限制，并发出故障警报。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述第一判断单元包括第一子判断模块；
所述第一子判断模块用于判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值，若是，则所述发动机处于瞬态工况。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第一判断单元还包括第二子判断模块；
所述第二子判断模块用于在所述第一子判断模块判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值之前，判断所述发动机的转速波动幅度是否大于预设转速阈值，若是，则发送第四指令至所述第一子判断模块，以使所述第一子判断模块判断所述发动机的油量波动幅度是否大于预设油量阈值。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述预设时间为10min；所述预设油量阈值为10mg/hub；所述预设转速阈值为50r/min。
9.一种发动机尾气处理系统，其特征在于，包括DPF、DOC、设置在DPF前端的温度传感器、设置在DOC前端的温度传感器和权利要求5~8任一项所述的故障诊断装置，所述故障诊断装置用于诊断是否出现DOC前端的温度传感器和DPF前端的温度传感器装反的故障。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括SCR，所述SCR连接于所述DPF。
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