CN111878232A - 发动机涡轮增压器故障检测方法、系统及车辆 - Google Patents

发动机涡轮增压器故障检测方法、系统及车辆 Download PDF

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Abstract

一种发动机涡轮增压器故障检测方法，包括：确定发动机的实时工况；实时获取进气歧管的实时压力以及导流叶片电机的实时占空比；根据预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比；将所述导流叶片电机的实时占空比与相应的标准占空比进行比较，判断发动机涡轮增压器是否发生故障。本发明通过确定当前工况下的当前进气歧管压力所对应的当前导流叶片电机占空比，并将该占空比与相应的标准占空比进行比较，判断出发动机涡轮增压器当前是否已发生故障，检测结果准确、实时，从而可以及时提醒驾驶员。

Description

发动机涡轮增压器故障检测方法、系统及车辆
技术领域
本发明属于车辆故障检测技术领域，尤其涉及一种发动机涡轮增压器故障检测方法、系统及车辆。
背景技术
随着汽车工业迅猛发展，人们对汽车的动力性能也有着更高的要求，涡轮增压器应运而生，它的出现大大的优化了汽车的行驶性能，其大概原理为从发动机喷出的废气带动涡轮旋转，涡轮带动压缩机轮将外界空气流经进气歧管强制抽入发动机，从而使发动机进气量增加，喷射燃油量也得以提升，从而提高车辆运行性能。
现在市场上使用最广泛的就是可变截面涡轮增压系统VGT，其在涡轮的周围增设了可以活动的导流叶片，当排出废气过少，涡轮转速过低，进气歧管压力不足以满足当前发动机转速-扭矩工况下所需的进气压力时，其导流叶片的电机便会接收到压力不足的信号，从而加大占空比，使导流叶片的角度增加，以此使废气推动涡轮的角度增大，使涡轮的转速提升，从而出入更多的气体到进气歧管，补足压力与空气量直至满足发动机需求。
随着科技的进步，涡轮增压器已经变得部件更少、体积更小、转速更高，空气压缩比更优。在欧洲，涡轮增压器已经占到了50％，涡轮增压发动机已经成为提高动力性能的主流方向。随着新的耐高温材料、新的平衡技术和微量润滑油轴承系统及全新电子控制的使用，涡轮增压器对于今后的汽车还同样起着重要的作用。
汽车所使用的涡轮增压器的工作条件较为恶劣，通常伴随着高负载，高转速与强腐蚀，很容易发生故障，当其发生故障时，会导致整个涡轮增压系统无法正常运转，从而导致汽车的动力性能受损，影响汽车的正常行驶。
目前，对涡轮增压器故障的检测方式大多需要对发动机进行拆卸后方可对涡轮增压器进行故障诊断，或者只有在涡轮增压器发生故障而完全不能工作时才能对驾驶员进行报警。
发明内容
基于此，针对上述技术问题，提供一种发动机涡轮增压器故障检测方法、系统及车辆。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种发动机涡轮增压器故障检测方法，包括：
确定发动机的实时工况；
实时获取进气歧管的实时压力以及导流叶片电机的实时占空比；
根据预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比；
将所述导流叶片电机的实时占空比与相应的标准占空比进行比较，判断发动机涡轮增压器是否发生故障：
若所述导流叶片电机的实时占空比小于等于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器未发生故障；
若所述导流叶片电机的实时占空比大于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器已发生故障。
在一实施例中，所述确定发动机的实时工况包括：
实时获取发动机的转速以及扭矩，将所述转速与扭矩的对应关系作为发动机的实时工况。
在一实施例中，所述预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系包括：
将进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系表示为(Psijk,Dsijk)；
其中，Psijk和Dsijk分别为在发动机标准工况为(ni,Tj)下，第k组的进气歧管标准压力和导流叶片电机标准占空比，s代表标准。
在一实施例中，所述ni、Tj、Psijk以及Dsijk均为区间范围，所述匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比包括：
判断发动机当前的转速以及扭矩是否分别落入ni以及Tj的区间范围，若是，则进一步判断进气歧管当前压力是否落入Psijk的区间范围，若是，则对应的导流叶片电机的标准占空比为Dsijk。
本方案还涉及一种发动机涡轮增压器故障检测系统，包括存储模块，所述存储模块包括由处理器加载并执行的多条指令：
确定发动机的实时工况；
实时获取进气歧管的实时压力以及导流叶片电机的实时占空比；
根据预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比；
将所述导流叶片电机的实时占空比与相应的标准占空比进行比较，判断发动机涡轮增压器是否发生故障：
若所述导流叶片电机的实时占空比小于等于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器未发生故障；
若所述导流叶片电机的实时占空比大于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器已发生故障。
在一实施例中，所述确定发动机的实时工况包括：
实时获取发动机的转速以及扭矩，将所述转速与扭矩的对应关系作为发动机的实时工况。
在一实施例中，所述预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系包括：
将进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系表示为(Psijk,Dsijk)；
其中，Psijk和Dsijk分别为在发动机标准工况为(ni,Tj)下，第k组的进气歧管标准压力和导流叶片电机标准占空比，s代表标准。
在一实施例中，所述ni、Tj、Psijk以及Dsijk均为区间范围，所述匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比包括：
判断发动机当前的转速以及扭矩是否分别落入ni以及Tj的区间范围，若是，则进一步判断进气歧管当前压力是否落入Psijk的区间范围，若是，则对应的导流叶片电机的标准占空比为Dsijk。
本方案还涉及一种车辆，该车辆具有上述的发动机涡轮增压器故障检测系统。
本发明通过确定当前工况下的当前进气歧管压力所对应的当前导流叶片电机占空比，并将该占空比与相应的标准占空比进行比较，判断出发动机涡轮增压器当前是否已发生故障，检测结果准确、实时，从而可以及时提醒驾驶员。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式本发明进行详细说明：
图1为本发明的流程图；
图2为发动机涡轮增压器的原理图。
具体实施方式
如图1所示，本说明书实施例提供一种发动机涡轮增压器故障检测方法，包括：
S101、确定发动机的实时工况。
在本实施例中，确定发动机的实时工况包括：
实时获取发动机的转速以及扭矩，将转速与扭矩的对应关系作为发动机的实时工况。
如图2所示，涡轮增压系统对进气歧管压力实施闭环控制，大致原理为：每一组发动机转速与扭矩代表发动机的一种工况，当ECU通过对应传感器与控制器接收到发动机的转速与扭矩时，会确定发动机的工况，并且找出其工况所对应导流叶片电机的占空比，并将其信号传输导流叶片电机，此时所排放的废气会按照已确定的导流叶片的角度吹向涡轮，使其按照一定转速运转，以此来控制压缩机轮的转速，从而控制进气量，以此来保证所需的进气歧管压力。
当排出废气过少，涡轮转速过低，进气歧管压力不足以满足当前发动机转速扭矩工况下所需的进气压力时，其导流叶片的电机便会接收到压力不足的信号，从而加大占空比，使导流叶片的角度增加，以此使废气推动涡轮的角度增大，使涡轮的转速提升，从而出入更多的气体到进气歧管，补足压力与空气量直至满足发动机需求。
而当涡轮增压器出现失效故障时，压缩机将更难从外界抽取空气进入进气歧管，进气歧管压力达不到所需值就会加大导流叶片电机占空比，以此来实现压缩机轮转速增大的目的，从而使更多空气进入进气歧管补足其内压力，此时导流叶片电机占空比便会大于相同工况下的正常占空比。
S102、实时获取进气歧管的实时压力以及导流叶片电机的实时占空比。
S103、根据预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比。
具体地，预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系包括：
将进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系表示为(Psijk,Dsijk)，参见表1，其中，Psijk和Dsijk分别为在发动机标准工况为(ni,Tj)下，第k组的进气歧管标准压力和导流叶片电机标准占空比，s代表标准。
Figure BDA0002658500190000051
表1
可以使用状态完好涡轮增压器作为标准实验装置进行实验，提取发动机每个(转速，扭矩)工况下，多组进气歧管压力与导流叶片电机占空比的对应关系，从而建立各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系。
上述ni、Tj、Psijk以及Dsijk均为区间范围，相应地，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比包括：
判断发动机当前的转速以及扭矩是否分别落入ni以及Tj的区间范围，若是，则进一步判断进气歧管当前压力是否落入Psijk的区间范围，若是，则对应的导流叶片电机的标准占空比为Dsijk。
S104、将导流叶片电机的实时占空比与相应的标准占空比进行比较，判断发动机涡轮增压器是否发生故障：
若导流叶片电机的实时占空比小于等于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器未发生故障。
若导流叶片电机的实时占空比大于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器已发生故障。
为了便于理解，下面进行举例说明：
如当前获取到的发动机转速na＝2000n/min，扭矩Ta＝300n·m，进气歧管压力Pa＝2.5bar,导流叶片电机占空比Da＝56％。
根据na＝2000n/min和Ta＝300n·m可以确定发动机当前工况：(2000,300)。
由此通过匹配表1，得出当前工况落入(1900-2100,250-400)的标准工况区间，当前进气歧管压力Pa＝2.5bar落入当前标准工况下的2-3bar的标准压力区间下，进而匹配到当前标准导流叶片电机占空比为30％-35％。
可以看出当前导流叶片电机占空比Da＝56％＞30％-35％,涡轮增压器为已发生故障。
本发明通过确定当前工况下的当前进气歧管压力所对应的当前导流叶片电机占空比，并将该占空比与相应的标准占空比进行比较，判断出发动机涡轮增压器当前是否已发生故障，检测结果准确、实时，从而可以及时提醒驾驶员。
基于同一发明构思，本说明书实施例还提供一种发动机涡轮增压器故障检测系统，包括存储模块，存储模块包括由处理器加载并执行的多条指令，参见图1：
S101、确定发动机的实时工况。
在本实施例中，确定发动机的实时工况包括：
实时获取发动机的转速以及扭矩，将转速与扭矩的对应关系作为发动机的实时工况。
如图2所示，涡轮增压系统对进气歧管压力实施闭环控制，大致原理为：每一组发动机转速与扭矩代表发动机的一种工况，当ECU通过对应传感器与控制器接收到发动机的转速与扭矩时，会确定发动机的工况，并且找出其工况所对应导流叶片电机的占空比，并将其信号传输导流叶片电机，此时所排放的废气会按照已确定的导流叶片的角度吹向涡轮，使其按照一定转速运转，以此来控制压缩机轮的转速，从而控制进气量，以此来保证所需的进气歧管压力。
当排出废气过少，涡轮转速过低，进气歧管压力不足以满足当前发动机转速扭矩工况下所需的进气压力时，其导流叶片的电机便会接收到压力不足的信号，从而加大占空比，使导流叶片的角度增加，以此使废气推动涡轮的角度增大，使涡轮的转速提升，从而出入更多的气体到进气歧管，补足压力与空气量直至满足发动机需求。
而当涡轮增压器出现失效故障时，压缩机将更难从外界抽取空气进入进气歧管，进气歧管压力达不到所需值就会加大导流叶片电机占空比，以此来实现压缩机轮转速增大的目的，从而使更多空气进入进气歧管补足其内压力，此时导流叶片电机占空比便会大于相同工况下的正常占空比。
S102、实时获取进气歧管的实时压力以及导流叶片电机的实时占空比。
S103、根据预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比。
具体地，预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系包括：
将进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系表示为(Psijk,Dsijk)，参见表1，其中，Psijk和Dsijk分别为在发动机标准工况为(ni,Tj)下，第k组的进气歧管标准压力和导流叶片电机标准占空比，s代表标准。
可以使用状态完好涡轮增压器作为标准实验装置进行实验，提取发动机每个(转速，扭矩)工况下，多组进气歧管压力与导流叶片电机占空比的对应关系，从而建立各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系。
上述ni、Tj、Psijk以及Dsijk均为区间范围，相应地，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比包括：
判断发动机当前的转速以及扭矩是否分别落入ni以及Tj的区间范围，若是，则进一步判断进气歧管当前压力是否落入Psijk的区间范围，若是，则对应的导流叶片电机的标准占空比为Dsijk。
S104、将导流叶片电机的实时占空比与相应的标准占空比进行比较，判断发动机涡轮增压器是否发生故障：
若导流叶片电机的实时占空比小于等于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器未发生故障。
若导流叶片电机的实时占空比大于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器已发生故障。
其中，存储模块可以包括易失性存储单元形式的可读介质，例如随机存取存储单元(RAM)和/或高速缓存存储单元，还可以进一步包括只读存储单元(ROM)。
存储模块存储有程序代码，程序代码可以被上述处理器执行，使得处理器加载并执行上述的多条指令。
可以以一种或多种程序设计语言的任意组合来编写用于执行本发明操作的程序代码，程序设计语言包括面向对象的程序设计语言—诸如Java、C++等，还包括常规的过程式程序设计语言—诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算设备上执行、部分地在用户设备上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算设备上部分在远程计算设备上执行、或者完全在远程计算设备或服务器上执行。在涉及远程计算设备的情形中，远程计算设备可以通过任意种类的网络，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，连接到用户计算设备，或者，可以连接到外部计算设备(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。
基于同一发明构思，本说明书实施例还提供一种车辆，该车辆具有上述发动机涡轮增压器故障检测系统，此处不再具体赘述。
但是，本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (9)

1.一种发动机涡轮增压器故障检测方法，其特征在于，包括：
确定发动机的实时工况；
实时获取进气歧管的实时压力以及导流叶片电机的实时占空比；
根据预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比；
将所述导流叶片电机的实时占空比与相应的标准占空比进行比较，判断发动机涡轮增压器是否发生故障：
若所述导流叶片电机的实时占空比小于等于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器未发生故障；
若所述导流叶片电机的实时占空比大于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器已发生故障。
2.根据权利要求1所述的一种发动机涡轮增压器故障检测方法，其特征在于，所述确定发动机的实时工况包括：
实时获取发动机的转速以及扭矩，将所述转速与扭矩的对应关系作为发动机的实时工况。
3.根据权利要求2所述的一种发动机涡轮增压器故障检测方法，其特征在于，所述预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系包括：
将进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系表示为(Psijk,Dsijk)；
其中，Psijk和Dsijk分别为在发动机标准工况为(ni,Tj)下，第k组的进气歧管标准压力和导流叶片电机标准占空比，s代表标准。
4.根据权利要求3所述的一种发动机涡轮增压器故障检测方法，其特征在于，所述ni、Tj、Psijk以及Dsijk均为区间范围，所述匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比包括：
判断发动机当前的转速以及扭矩是否分别落入ni以及Tj的区间范围，若是，则进一步判断进气歧管当前压力是否落入Psijk的区间范围，若是，则对应的导流叶片电机的标准占空比为Dsijk。
5.一种发动机涡轮增压器故障检测系统，其特征在于，包括存储模块，所述存储模块包括由处理器加载并执行的多条指令：
确定发动机的实时工况；
实时获取进气歧管的实时压力以及导流叶片电机的实时占空比；
根据预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系，匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比；
将所述导流叶片电机的实时占空比与相应的标准占空比进行比较，判断发动机涡轮增压器是否发生故障：
若所述导流叶片电机的实时占空比小于等于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器未发生故障；
若所述导流叶片电机的实时占空比大于相应的标准占空比，则发动机涡轮增压器已发生故障。
6.根据权利要求5所述的一种发动机涡轮增压器故障检测系统，其特征在于，所述确定发动机的实时工况包括：
实时获取发动机的转速以及扭矩，将所述转速与扭矩的对应关系作为发动机的实时工况。
7.根据权利要求6所述的一种发动机涡轮增压器故障检测系统，其特征在于，所述预先建立的各发动机标准工况下进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系包括：
将进气歧管标准压力与导流叶片电机标准占空比的对应关系表示为(Psijk,Dsijk)；
其中，Psijk和Dsijk分别为在发动机标准工况为(ni,Tj)下，第k组的进气歧管标准压力和导流叶片电机标准占空比，s代表标准。
8.根据权利要求7所述的一种发动机涡轮增压器故障检测系统，其特征在于，所述ni、Tj、Psijk以及Dsijk均为区间范围，所述匹配到在发动机当前工况下，进气歧管当前压力下对应的导流叶片电机的标准占空比包括：
判断发动机当前的转速以及扭矩是否分别落入ni以及Tj的区间范围，若是，则进一步判断进气歧管当前压力是否落入Psijk的区间范围，若是，则对应的导流叶片电机的标准占空比为Dsijk。
9.一种车辆，其特征在于，具有权利要求5-8任意一项所述的一种发动机涡轮增压器故障检测系统。
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