CN116335841A - 一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明属于柴油机控制技术领域，提供了一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法及系统，在获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力的基础上，通过与标定值对比的方式，实现了故障自诊断和分类，并根据故障类型生成对应的控制策略，由此实现的对电动输油泵的控制，充分考虑了不同故障类型下的具体需求，提高了控制精度和稳定性；同时，实现了回油管道中回油压力的检测，避免了回油背压过高以及共轨限压阀打开时限制转速和扭矩的问题。
Description
技术领域
本发明属于柴油机控制技术领域，尤其涉及一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法及系统。
背景技术
柴油机供油系统包括油箱、粗滤器、电动输油泵、精滤器、高压油泵、高压油管、共轨管、喷油器、低压燃油管道、电控单元(ECU)和传感器等。供油过程中，若柴油机供油系统中低压油路出现故障，将导致高压油泵进油口断油或供油量减少，使柴油机启动困难或者不能正常工作。高压油泵的回油背压要求小于1.2bar绝对压力，当回油背压过高时，将会出现共轨管限压阀打开的情况，若共轨限压阀打开，柴油机将限制转速和扭矩，进入跛行回家故障模式。
发明人发现，为了解决电动输油泵的控制问题，现有控制方法中，检测发动机转速和低压油路的燃油压力等参数，根据发动机转速和燃油压力等参数确定是否激活电动输油泵进行辅助供油，实现了在整车及发动机低压油路出现故障情况下，尤其是当低压输油泵出故障时，通过电动输油泵辅助发动机泵油，从而保证发动机能够继续低负荷工作的目的；然而，现有控制方法中，只实现了在故障时启动电动输油泵进行辅助供油，没有对故障进行详细诊断分类，也没有考虑不同类型故障下对应何种控制策略，控制精度不高；且只通过判断发动机转速和燃油压力进行电动输油泵控制的方式，没有考虑回油背压过高的问题，不能解决共轨限压阀打开，柴油机将限制转速和扭矩的问题。
发明内容
本发明为了解决上述问题，提出了一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法及系统，本发明有效解决了现有柴油机低压燃油系统无法进行故障类型判断和处理的问题，提高了柴油机燃油供给系的可靠性。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：
第一方面，本发明提供了一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，包括：
获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力；
将进油压力、进油中气泡含量和回油压力分别与对应的标定值对比；
根据对比结果判断是否存在故障，如果存在故障，对故障进行分类，否则继续进行对比；
根据故障的分类结果，确定不同故障类型对应的控制策略；
根据所述控制策略对电动输油泵进行控制。
进一步的，当进油压力低于进油压力标定值，且轨压偏差大于预设值时，判断低压油路有泄露或堵塞故障，启动电动输油泵，对低压油路的压力进行控制。
进一步的，当进油中气泡含量大于气泡含量标定值，判断低压油路中的负压部分有泄露故障，启动电动输油泵，对低压油路进行增压。
进一步的，当进油中气泡含量大于气泡含量标定值时，判断进油中气泡含量大于气泡含量标定值的状态持续时间是否大于预设时间，如果是，则判断低压油路中的负压部分有泄露故障，启动电动输油泵，否则，不启动电动输油泵。
进一步的，当电动输油泵持续工作预设时间后，进油压力无法升高，判断柴滤的泄露或堵塞故障升级，通过旁通阀，控制柴油经电动输油泵出口直接进入高压油泵进油口。
进一步的，所述旁通阀的进油口通过管道与电动输油泵和柴滤之间的管道连接，所述旁通阀的出油口通过管道与柴滤和高压油泵之间的管道连接。
进一步的，当回油压力超过回油压力标定值，判断为出现共轨限压阀打开风险；降低电动输油泵的功率，如果设定时间后，回油压力依然超过回油压力标定值，则降低发动机转速和扭矩，直到回油压力不超过回油压力标定值。
第二方面，本发明还提供了一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制系统，包括：
数据采集模块，被配置为：获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力；
对比模块，被配置为：将进油压力、进油中气泡含量和回油压力分别与对应的标定值对比；
分类模块，被配置为：根据对比结果判断是否存在故障，如果存在故障，对故障进行分类，否则继续进行对比；
控制策略生成模块，被配置为：根据故障的分类结果，确定不同故障类型对应的控制策略；
控制模块，被配置为：根据所述控制策略对电动输油泵进行控制。
第三方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法的步骤。
第四方面，本发明还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法的步骤。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明在获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力的基础上，通过与标定值对比的方式，实现了故障自诊断和分类，并根据故障类型生成对应的控制策略，由此实现的对电动输油泵的控制，充分考虑了不同故障类型下的具体需求，提高了控制精度和稳定性；同时，实现了回油管道中回油压力的检测，避免了回油背压过高以及共轨限压阀打开时限制转速和扭矩的问题。
2、本发明在判断故障类型时，首次将进油中出现气泡的含量作为判断依据，实现了低压油路中负压部分泄露故障的诊断，此故障下启动电动输油泵，对低压油路进行增压，保证了供油量，解决了因供油不足导致的柴油机启动困难或不能正常工作的问题；
3、当检测到进油中出现气泡或气泡含量高于标定值时，则判断低压油路中的负压部分有泄露故障，启动电动输油泵进行增压；而实际输油过程中，会因柴油本身或管道中存在气体而导致出现气泡的现象，此时会导致判断低压油路中的负压部分有泄露故障为误判；为了解决上述误判问题，本发明中当进油中气泡含量大于气泡含量标定值时，增加进油中气泡含量大于气泡含量标定值的状态持续时间这一判断依据，当同时满足气泡含量大于气泡含量标定值，以及进油中气泡含量大于气泡含量标定值的状态持续一定时间两个判断依据时，判断低压油路中的负压部分有泄露故障，启动电动输油泵，避免了误判带来的问题，同时，实现了对低压油路进行增压，补偿气泡对低压油路造成的影响，保障了柴油机正常运行。
附图说明
构成本实施例的一部分的说明书附图用来提供对本实施例的进一步理解，本实施例的示意性实施例及其说明用于解释本实施例，并不构成对本实施例的不当限定。
图1为本发明实施例1的流程图；
图2为本发明实施例1的系统结构示意图；
其中，11、油箱；12、电动输油泵；13、柴滤；14、高压油泵；15、柴油机；21、第一采集模块；22、第二采集模块；23、第一处理模块；24、电控单元；25、输入模块；26、控制器；27、点火控制曲线图调节模块；28、仪表；29、第二处理模块；31、旁通阀。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
实施例1：
柴油机供油系统工作时，输油泵运转产生负压将柴油从油箱中吸出，柴油经低压燃油管路和粗滤器后进入到输油泵入口，输油泵将柴油经精滤器输送到高压油泵，高压油泵将柴油压缩为高压燃油后输送到共轨管，共轨管的高压柴油经高压油管至喷油器，电控单元(ECU)通过控制电磁铁实现喷油器的开启和关闭，将燃油雾化喷射到柴油机燃烧室中进行燃烧。电动输油泵的设置，可以解决低压燃油管路欠压故障时的增加问题，为了解决电动输油泵的控制问题，现有控制方法中，通过检测发动机转速和低压油路的燃油压力等参数，根据发动机转速和燃油压力等参数确定是否激活电动输油泵进行辅助供油，实现了在整车及发动机低压油路出现故障情况下，尤其是当低压输油泵出故障时，通过电动输油泵辅助发动机泵油，从而保证发动机能够继续低负荷工作的目的；然而，只实现了在故障时启动电动输油泵进行辅助供油，没有对故障进行详细诊断分类，也没有考虑不同类型故障下对应何种控制策略，控制精度不高；且只通过判断发动机转速和燃油压力进行电动输油泵控制的方式，没有考虑回油背压过高的问题，不能解决共轨限压阀打开，柴油机将限制转速和扭矩的问题；需要说明的是，本实施例中的电动输油泵设置在油箱和柴滤之间，是在发动机原有输油驱动装置的基础上设置的辅助输油驱动装置。
为了解决没有对故障进行详细诊断分类，也没有考虑不同类型故障下对应何种控制策略的问题，以及没有考虑回油背压过高的问题；如图1所示，本实施例提供了一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，包括：
获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力；
将进油压力、进油中气泡含量和回油压力分别与对应的标定值对比；
根据对比结果判断是否存在故障，如果存在故障，对故障进行分类，否则继续进行对比；
根据故障的分类结果，确定不同故障类型对应的控制策略；
根据所述控制策略对电动输油泵进行控制。
具体的，低压油路对柴油机的正常工作非常重要，现有的低压油路当出现气泡过多、进油压力低等故障，或回油压力高等情况时，无法直接体现，也没有对应的控制策略，造成柴油机工作异常和增加故障判断的复杂性。在获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力的基础上，通过与标定值对比的方式，实现了故障自诊断和分类，并根据故障类型生成对应的控制策略，由此实现的对电动输油泵的控制，充分考虑了不同故障类型下的具体需求，提高了控制精度和稳定性；同时，实现了回油管道中回油压力的检测，避免了回油背压过高以及共轨限压阀打开时限制转速和扭矩的问题。
为了对柴油机电动输油泵控制方法进行详细介绍，如图2所述，本实施例还提供了一种具有自诊断功能的柴油机燃油系统，包括油箱11、电动输油泵12、柴滤13、高压油泵14、柴油机15、第一采集模块21、第二采集模块22、第一处理模块23、电控单元24、输入模块25、控制器(PID)26、点火控制曲线图(MAP图)调节模块27、仪表28、第二处理模块29和旁通阀31。
其中，通过管道连接的所述油箱11、所述电动输油泵12、所述柴滤13和所述高压油泵14为供油系统，给所述柴油机15供油，可以理解的，除了图中标出的部分外，供油系统还可以包括输油泵、共轨管和喷油器等部分，在此不再详述，所述柴滤13可以理解为粗滤器和高压油泵中的任一一种或两种的组合。所述第一采集模块21、所述第二采集模块22、所述第一处理模块23、所述电控单元24、所述输入模块25、所述控制器26、所述点火控制曲线图调节模块27、所述仪表28、所述第二处理模块29和所述旁通阀31为控制系统，采集供油系统中的数据，并对供油系统进行控制。
所述第一处理模块23、所述输入模块25、所述仪表28、所述第二处理模块29和所述旁通阀31均与所述电控单元24连接，所述控制器26与输入模块25连接，所述点火控制曲线图调节模块27分别与所述控制器26和所述电动输油泵12连接。
具体的，所述第一采集模块21可以用于获取低压油路进油管中的进油温度、进油压力和进油中气泡含量；所述第二采集模块22可以用于获取回油管道中的回油温度和回油压力。可以理解的，所述第一采集模块21包括设置在低压油路进油管相应位置的温度传感器、压力传感器和气泡传感器等，所述第二采集模块22包括设置在回油管相应位置的温度传感器和压力传感器等。
所述第一处理模块23可以用于将所述第一采集模块21检测到的进油温度、进油压力、进油中气泡含量、回油温度和回油压力等分别与对应的标定值对比，并根据全部或部分对比结果判断是否存在故障；如果存在故障，对故障进行分类。
所述电控单元24可以用于根据不同的故障类型，确定不同的控制策略；控制策略通过所述输入模块25、所述控制器26和所述点火控制曲线图调节模块27实现对所述电动输油泵12的控制；所述输入模块25用于输入实时检测的进油温度和进油压力；所述控制器26和所述点火控制曲线图调节模块27可以根据检测数据值和设定值的比值进行调整，使得检测数据尽快到达设定值，可以理解的，设定值为通过实验等方式验证和得到的控制最佳值。
所述第二处理模块29可以与包括多个传感器的检测模块连接，可以检测并获取发动机的转速、负载、轨压和喷油量等数据，发动机的转速、负载、轨压和喷油量等数据可以被所述电控单元24接收。
本实施例的故障检测、故障分类和控制策略的生成具体为：
当进油压力低于进油压力标定值，且轨压偏差大于预设值时，判断低压油路有泄露或堵塞故障，启动电动输油泵，对低压油路的压力进行控制。
根据所述，当低压油路进油管路压力低于标定值，造成轨压偏差大于预设值时，所述电控单元24判断低压油路有泄露或者堵塞的情况，对所述仪表28推送报错信息，启动电动输油泵12，对低压油路的压力进行控制，实现低压油路的增压，对电动输油泵进行控制的目的是使得进油温度和进油压力与设定值相等。为了提高控制精度和稳定性，使得进油温度和进油压力以最快的速度与预设值相等，又不会出现增加过快的现象；可选的，当进油温度和进油压力的检测值与设定值差值大于第一预设值时，控制电动输油泵12工作功率呈线性增加趋势；当进油温度和进油压力的检测值与设定值差值位于第一预设值和第二预设值之间时，控制电动输油泵12工作功率呈指数型函数趋势增加趋势；当进油温度和进油压力的检测值与设定值差值小于第二预设值时，控制电动输油泵12工作功率不变；当进油温度和进油压力的检测值与设定值差为0时，控制电动输油泵12停止工作，其中，所述第一预设值大于所述第二预设值。
在一些实施例中，当检测到进油中出现气泡或气泡含量超过预设标定值时，则判断低压油路中的负压部分有泄露故障，启动电动输油泵进行增压；而实际输油过程中，会因柴油本身或管道中存在气体而导致出现气泡的现象，此时会导致判断低压油路中的负压部分有泄露故障为误判。为了解决上述问题，在另一个实施例中，当进油中气泡含量大于气泡含量标定值，且进油中气泡含量大于气泡含量标定值的状态持续一定时间时，判断低压油路中的负压部分有泄露故障，启动电动输油泵，避免了误判带来的问题，同时，实现了对低压油路进行增压，补偿气泡对低压油路造成的影响，保障了柴油机正常运行；其中，负压部分有泄露现象，可以理解为油箱至输油泵入口段有泄露现象。控制策略中，可选的，当进油温度和进油压力的检测值与设定值差值大于第三预设值时，控制电动输油泵12工作功率呈线性增加趋势；当进油温度和进油压力的检测值与设定值差值位于第三预设值和第四预设值之间时，控制电动输油泵12工作功率呈指数型函数趋势增加趋势；当进油温度和进油压力的检测值与设定值差值小于第四预设值时，控制电动输油泵12工作功率不变；当进油温度和进油压力的检测值与设定值差为0时，控制电动输油泵12停止工作，其中，所述第三预设值大于所述第四预设值。
当电动输油泵12持续工作预设的一段时间后，进油压力任无法升高，判断柴滤的泄露或堵塞故障升级，出现严重泄露或者堵塞，此时，将故障信息推送至仪表进行报警，并通过旁通阀31控制柴油经电动输油泵12出口直接进入高压油泵进油口14，进行应急供油，实现了柴油机应急工作。具体的，所述旁通阀31的进油口通过管道与电动输油泵12和柴滤13之间的管道连接，所述旁通阀31的出油口通过管道与柴滤13和高压油泵14之间的管道连接。
当回油压力超过回油压力标定值，判断为出现共轨限压阀打开风险，此处的标定值可以通过实验或经验数据得到，如果回油压力超过回油压力标定值，则很容易出现共轨限压阀打开现象；当回油压力超过回油压力标定值时，降低电动输油泵12的功率，如果设定时间后，回油压力依然超过回油压力标定值，则说明电动输油泵12此时，通过降低发动机15转速和扭矩进行降压，直到回油压力和回油温度不超过回油压力和回油温度的标定值。
本实施例中，对电动输油泵12进行控制的目的是使得进油温度和进油压力与设定值相等，使得整个供油系统达到一个稳定的工作状态。
本实施例可以获取柴油机的实时工况数据，以及柴油机低压油路中的进油温度、进油压力和进油中气泡含量等参数，得到柴油机在当前工况下低压油路的工作状态。通过对ECU的数据标定，实现对低压油路进油的压力控制和应急旁通，对回油的温度、压力实施进行测量，规避共轨限压阀打开的故障风险。
实施例2：
本实施例提供了一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制系统，包括：
数据采集模块，被配置为：获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力；
对比模块，被配置为：将进油压力、进油中气泡含量和回油压力分别与对应的标定值对比；
分类模块，被配置为：根据对比结果判断是否存在故障，如果存在故障，对故障进行分类，否则继续进行对比；
控制策略生成模块，被配置为：根据故障的分类结果，确定不同故障类型对应的控制策略；
控制模块，被配置为：根据所述控制策略对电动输油泵进行控制。
所述系统的工作方法与实施例1的基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法相同，这里不再赘述。
实施例3：
本实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了实施例1所述的基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法的步骤。
实施例4：
本实施例提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了实施例1所述的基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法的步骤。
以上所述仅为本实施例的优选实施例而已，并不用于限制本实施例，对于本领域的技术人员来说，本实施例可以有各种更改和变化。凡在本实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，其特征在于，包括：
获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力；
将进油压力、进油中气泡含量和回油压力分别与对应的标定值对比；
根据对比结果判断是否存在故障，如果存在故障，对故障进行分类，否则继续进行对比；
根据故障的分类结果，确定不同故障类型对应的控制策略；
根据所述控制策略对电动输油泵进行控制。
2.如权利要求1所述的一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，其特征在于，当进油压力低于进油压力标定值，且轨压偏差大于预设值时，判断低压油路有泄露或堵塞故障，启动电动输油泵，对低压油路的压力进行控制。
3.如权利要求1所述的一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，其特征在于，当进油中气泡含量大于气泡含量标定值，判断低压油路中的负压部分有泄露故障，启动电动输油泵，对低压油路进行增压。
4.如权利要求3所述的一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，其特征在于，当进油中气泡含量大于气泡含量标定值时，判断进油中气泡含量大于气泡含量标定值的状态持续时间是否大于预设时间，如果是，则判断低压油路中的负压部分有泄露故障，启动电动输油泵，否则，不启动电动输油泵。
5.如权利要求1所述的一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，其特征在于，当电动输油泵持续工作预设时间后，进油压力无法升高，判断柴滤的泄露或堵塞故障升级，通过旁通阀，控制柴油经电动输油泵出口直接进入高压油泵进油口。
6.如权利要求5所述的一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，其特征在于，所述旁通阀的进油口通过管道与电动输油泵和柴滤之间的管道连接，所述旁通阀的出油口通过管道与柴滤和高压油泵之间的管道连接。
7.如权利要求1所述的一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法，其特征在于，当回油压力超过回油压力标定值，判断为出现共轨限压阀打开风险；降低电动输油泵的功率，如果设定时间后，回油压力依然超过回油压力标定值，则降低发动机转速和扭矩，直到回油压力不超过回油压力标定值。
8.一种基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制系统，其特征在于，包括：
数据采集模块，被配置为：获取低压油路进油管道中的进油压力和进油中气泡含量，以及回油管道中的回油压力；
对比模块，被配置为：将进油压力、进油中气泡含量和回油压力分别与对应的标定值对比；
分类模块，被配置为：根据对比结果判断是否存在故障，如果存在故障，对故障进行分类，否则继续进行对比；
控制策略生成模块，被配置为：根据故障的分类结果，确定不同故障类型对应的控制策略；
控制模块，被配置为：根据所述控制策略对电动输油泵进行控制。
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的基于故障自诊断的柴油机电动输油泵控制方法的步骤。
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