一种天然气发动机增压器控制系统的诊断方法和系统与流程

文档序号:15578997发布日期:2018-09-29 06:21

本发明属于发动机控制系统领域,具体涉及一种天然气发动机增压器控制系统的诊断方法和系统。



背景技术:

现在商用车发动机已普遍配备增压器,增压器相关部件的可靠性都已达到很高的水平,当把传统的非控式增压器改为增压压力可控的增压器时,需要在增压器旁通控制膜片阀前面接一个三通电磁阀,三通电池阀的入口气源为增压后空气或外接的稳压气源,三通电磁阀的出口接增压器旁通控制膜片阀。

现有的增压器控制诊断算法往往只对增压压力进行诊断,只能定位增压压力是过高或者不足,但是无法进一步定位问题,而增压器是一个能量转换部件,当增压压力出现过高或不足时,还可能与发动机燃烧有关,导致对增压压力故障的排查变得困难。对于以外接稳压气源进行增压器控制的控制方式而言,增压器控制管路上部件众多,从车载高压气瓶到增压器旁通控制膜片阀之间,有高/低气管,高压空气减压器,增压器控制阀,这三个部件出问题也可能导致增压压力出现过高或不足,特别是对于商用车天然气发动机而言,其点火系统问题较多,不可靠的点火直接导致燃烧异常,进而导致增压压力出现异常。

因此,非常有必要对增压器控制管路上的高/低气管,高压空气减压器,增压器控制阀进行诊断,以便当诊断系统报增压压力异常故障时,能够及时定位问题,减轻售后部门的维修负担,提升维修效率,降低维修成本。



技术实现要素:

针对上述技术问题,本发明提供一种天然气发动机增压器控制系统的诊断方法和系统,用于对增压器控制管路上的高/低气管,高压空气减压器,增压器控制阀进行诊断。

本发明采用的技术方案为:

本发明实施例提供一种天然气发动机增压器控制系统的诊断方法,所述方法用于对所述控制系统的气源管路、减压器和增压器控制阀进行诊断,包括:对发动机所处工况进行判断;在确定所述发动机处于不影响发动机正常运行的预设工况时,执行如下诊断操作:将所述增压器控制阀的占空比设置为0,基于提供至所述增压器控制阀的气源压力和所采集的增压器控制阀排出的出口压力对所述气源管路和所述减压器进行诊断;在确定所述气源管路和所述减压器无故障的情况下,调节所述增压器控制阀的占空比,并基于每次调节后的增压器控制器的出口压力对所述增压器控制阀的流通特性进行诊断。

可选地,所述将所述增压器控制阀的占空比设置为0,基于提供至所述增压器控制阀的气源压力和所采集的增压器控制阀排出的出口压力对所述气源管路和所述减压器进行诊断,具体包括:将所述增压器控制阀的占空比设置为0,并采集此时的出口压力;在确定所采集的出口压力在预设时间内稳定时,将提供至所述增压器控制阀的气源压力与设定的气源压力进行比较;若所述气源压力与所述设定的气源压力之间的偏差位于预设偏差范围内,则确定所述气源管路和所述减压器无故障,否则,确定所述气源管路和所述减压器存在故障。

可选地,还包括:在确定所采集的出口压力在预设时间内没有稳定时,确定所述气源管路和所述减压器存在故障。

可选地,如果在预设时间内,进行低通滤波后的出口压力与低通滤波前的出口压力差值小于预设门限值,则确定所述出口压力已经稳定。

可选地,所述在确定所述气源管路和所述减压器无故障的情况下,调节所述增压器控制阀的占空比,并基于每次调节后的增压器控制器的出口压力对所述增压器控制阀的流通特性进行诊断,具体包括:将增压器控制阀的占空比从0开始,以预设梯度进行递增,直至占空比达到100%,其中,在占空比每增加一次时,当增压器控制阀的出口压力稳定后,记录当前增压器控制阀的出口压力;如果在某一个占空比下的出口压力与设定的出口压力的偏差超过预设偏差范围,或者出口压力的稳定时间超过预设时间,则认为增压器控制阀流通特性存在问题。

可选地,所述预设工况为减速断油工况;所述预设梯度为5%。

本发明另一实施例提供一种天然气发动机增压器控制系统的诊断系统,所述系统用于对所述控制系统的气源管路、减压器和增压器控制阀进行诊断,包括:判断模块,用于对发动机所处工况进行判断;诊断模块,用于在确定所述发动机处于不影响发动机正常运行的预设工况时,执行如下诊断操作:将所述增压器控制阀的占空比设置为0,基于提供至所述增压器控制阀的气源压力和所采集的增压器控制阀排出的出口压力对所述气源管路和所述减压器进行诊断;在确定所述气源管路和所述减压器无故障的情况下,调节所述增压器控制阀的占空比,并基于每次调节后的增压器控制器的出口压力对所述增压器控制阀的流通特性进行诊断。

可选地,所述将所述增压器控制阀的占空比设置为0,基于提供至所述增压器控制阀的气源压力和所采集的增压器控制阀排出的出口压力对所述气源管路和所述减压器进行诊断,具体包括:将所述增压器控制阀的占空比设置为0,并采集此时的出口压力;在确定所采集的出口压力在预设时间内稳定时,将提供至所述增压器控制阀的气源压力与设定的气源压力进行比较;若所述气源压力与所述设定的气源压力之间的偏差位于预设偏差范围内,则确定所述气源管路和所述减压器无故障,否则,确定所述气源管路和所述减压器存在故障。

可选地,所述诊断模块还用于:在确定所采集的出口压力在预设时间内没有稳定时,确定所述气源管路和所述减压器存在故障。

可选地,所述在确定所述气源管路和所述减压器无故障的情况下,调节所述增压器控制阀的占空比,并基于每次调节后的增压器控制器的出口压力对所述增压器控制阀的流通特性进行诊断,具体包括:将增压器控制阀的占空比从0开始,以预设梯度进行递增,直至占空比达到100%,其中,在占空比每增加一次时,当增压器控制阀的出口压力稳定后,记录当前增压器控制阀的出口压力;如果在某一个占空比下的出口压力与设定的出口压力的偏差超过预设偏差范围,或者出口压力的稳定时间超过预设时间,则认为增压器控制阀流通特性存在问题。

本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法和系统,在不增加额外的测量部件前提下,针对车上当前使用的增压器控制系统中的高/低气管,高压空气减压器,增压器控制阀进行诊断,以便识别出这些部件的状态,以便当诊断系统报增压压力过大/过小故障时,能够及时的排除相关部件的故障,便于售后维修。另外,本发明提供的方法在发动机断油工况中执行,不影响发动机的正常运行,使得诊断简单,有效,可靠。

附图说明

图1为本发明实施例诊断的天然气发动机增压器控制系统的结构示意图;

图2为本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法的流程示意图;

图3为本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法的具体流程示意图;

图4为本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

图1为本发明实施例诊断的天然气发动机增压器控制系统的结构示意图。如图1所示,本发明实施例诊断的天然气发动机增压器控制系统可包括压缩空气储气瓶1、减压器2、增压器控制阀3、废气旁通(WGP)压力传感器4、发动机控制单元5、增压压力传感器6、增压器废气旁通控制膜片阀7及增压器11;其中,增压器11包括增压器废气旁通阀8、增压器涡轮9和增压器压气机10。

其中,压缩空气储气瓶1为商用车普遍配备的刹车用高压空气储气瓶,储存在压缩空气储气瓶1里的高压空气经过减压器2减压后送至增压器控制阀3,称之为增压器控制阀3的气源压力。由于减压器2的生产差异及使用过程中的老化,导致经减压器2减压后的空气压力会发生变化,因此需要对减压器2减压后的空气压力进行学习。

增压器控制阀3为带控制阀的三通阀,在一个示例中,控制阀可为电子阀。如图1所示,增压器控制阀3的下方通道为空气入口,接减压器2减压后的空气;增压器控制阀3的右方通道为空气出口,接增压器旁通控制膜片阀7;增压器控制阀3的左方通道连通大气;增压器控制阀3的左方通道上装有电磁阀,用于控制增压器控制阀3的出口压力的大小;增压器控制阀3的右方空气出口通道上装有压力传感器4,用于测量增压器控制阀3出口空气压力。

增压压力传感器6安装于节气门前的发动机进气管路上,用于测量增压器增压压力。

在发动机的运行过程中,发动机控制单元5通过增压压力传感器6采集当前工况实际增压压力大小,并与当前工况的设定增压压力比较,根据二者的偏差计算需求增压器控制阀3出口压力;发动机控制单元5根据WGP压力传感器4采集增压器控制阀3实际出口空气压力,并与需求出口压力比较,根据二者的偏差计算出增压器控制阀3的电磁阀目标占空比;然后,发动机控制单元5根据计算得到的目标占空比参数控制增压器控制阀3的电磁阀执行。

由于增压器控制阀3的空气出口通道连接至增压器废气旁通控制膜片阀7,增压器控制阀3的出口压力不同,将导致增压器废气旁通控制膜片阀7的推杆行程不一样。增压器废气旁通控制膜片阀7的推杆可通过一套杠杆结构控制增压器废气旁通阀8的开度大小,用于控制流经增压器涡轮9的废气量的多少,最终导致经增压器压气机10增压后的增压压力发生变化。

本发明实施例诊断的天然气发动机增压器控制系统的控制原理为:来自于车辆刹车用压缩空气储气瓶的高压空气经过减压器减压后,送至增压器控制阀,通过对增压器控制阀的电磁阀的开度控制,来控制流经增压器控制阀进入到真空膜片阀的空气压力的大小,同时使用一个压力传感器来采集增压器控制阀出口空气压力的大小,当作用于真空膜片阀中的膜片上的压力大于其右侧弹簧的弹力时,真空膜片阀的推杆被推动,推杆通过一个杠杆结构来打开增压器废气旁通阀,发动机控制单元通过控制增压器控制阀出口空气压力的大小,就可以实现对增压器旁通阀开度的控制。

本发明另一实施例提供一种天然气发动机增压器控制系统的诊断方法,用于对前述实施例提供的天然气发动机增压器控制系统进行诊断,具体对该控制系统的气源管路、减压器2和增压器控制阀3进行诊断。其中,气源管路包括压缩空气储气瓶1与减压器2之间的高压管路一级减压器2和增压器控制阀3之间的低压管路,也可称作高/低气管。

图2为本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法的流程示意图。如图2所示,本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法可包括以下步骤:

S110、对发动机所处工况进行判断。

在确定所述发动机处于不影响发动机正常运行的预设工况时,执行如下步骤S120和S130的诊断操作:

S120、将所述增压器控制阀的占空比设置为0,基于提供至所述增压器控制阀的气源压力和所采集的增压器控制阀排出的出口压力对所述气源管路和所述减压器进行诊断。

S130、在确定所述气源管路和所述减压器无故障的情况下,调节所述增压器控制阀的占空比,并基于每次调节后的增压器控制器的出口压力对所述增压器控制阀的流通特性进行诊断。

步骤S110至S130可通过前述实施例的发动机控制单元5执行,所述预设工况可为减速断油工况。在一具体实例中,发动机控制单元5以预设周期例如以10ms为周期判断发动机的当前工况是否处于减速断油工况,如果是,则激活增压器自诊断功能,执行步骤S120和S130的诊断操作。如果在执行过程中,发动机退出减速断油工况,则退出自诊断操作功能,同时可将自诊断成功标志设置为0。

此外,在进行自诊断判断时,还包括对控制系统的增压器控制阀3和WGP压力传感器4的运行状况进行判断,在一个示例中,发动机控制单元5以预设周期例如以10ms为周期判断增压器控制阀3和WGP压力传感器4是否存在故障,如果没有故障,则对发动机所处的工况进行判断,否则,则退出自诊断操作功能,同时可将自诊断成功标志设置为0。

进一步地,所述步骤S120具体包括以下步骤:

S121、将所述增压器控制阀的占空比设置为0,并采集此时的出口压力。

S122、在确定所采集的出口压力在预设时间内稳定时,将提供至所述增压器控制阀的气源压力与设定的气源压力进行比较。

在该步骤中,如果在预设时间内,进行低通滤波后的出口压力与低通滤波前的出口压力差值小于预设门限值,则确定所述出口压力已经稳定,即将采集到占空比设置为0时的出口压力进行低通滤波,如果滤波后的压力与滤波前的压力差值小于预设门限值,则认为增压器控制阀出口压力已经稳定。所述预设时间和预设门限值可基于实际情况来确定,本发明不做特别的限定。在一个非限制实施例中,预设时间可为0.2秒,预设压力稳定门限值可为20hPa。

S123、若所述气源压力与所述设定的气源压力之间的偏差位于预设偏差范围内,则确定所述气源管路和所述减压器无故障,否则,确定所述气源管路和所述减压器存在故障。

在该步骤中,预设偏差范围可基于实际情况来确定,本发明不做特别的限定,在一个非限制实施例中,预设偏差范围可为200hPa。其中,设定的气源压力为减压器的出口压力设计值,在出厂时进行设定,预先存储在发动机控制单元5中。此外,在确定所述气源管路和所述减压器存在故障时,发动机控制单元5可将该故障进行汇报,以提示相关人员。

此外,本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法还包括:在确定所采集的出口压力在预设时间内没有稳定时,确定所述气源管路和所述减压器存在故障。发动机控制单元5同样可将该故障进行汇报,以提示相关人员。

进一步地,步骤S130可具体包括:将增压器控制阀的占空比从0开始,以预设梯度进行递增,直至占空比达到100%,其中,在占空比每增加一次时,当增压器控制阀的出口压力稳定后,记录当前增压器控制阀出口压力;如果在某一个占空比下的出口压力与设定的出口压力的偏差超过预设偏差范围,或者出口压力的稳定时间超过预设时间,则认为增压器控制阀流通特性存在问题。如果增压器控制阀占空比增加至100%后,所有记录的出口压力与设定的出口压力的偏差均在预设偏差范围内,则认为增压器控制阀流通特性正常,同时将自诊断完成标志置1。

其中,设定的出口压力为预先存储在发动机控制单元5中的出口压力,可通过表格的形式进行存储,该表格表示每个占空比与设定的出口压力之间的对应关系。预设偏差范围和预设时间可基于实际情况来确定,本发明不做特别的限定,在一个非限制实施例中,达到稳定的预设时间可为1秒,预设偏差范围可为20hPa。在将增压器控制阀的占空比从0开始,以预设梯度进行递增时,可再次对增压器控制阀的占空比赋值0,并判断占空比赋值为0时的增压器控制阀的出口压力是否稳定,该稳定判定可与步骤S122中对出口压力的稳定性的判断方式相同,在稳定的情况下,开始进行递增。此外,在本发明实施例中,所述预设梯度可为5%。

综上,本发明一具体实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法的流程可如图3所示。如图3所示,本发明一具体实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法的流程可包括:

(1)发动机控制单元以10ms为周期判断增压器控制阀与WGP压力传感器是否有故障,如果没有故障,则执行步骤(2)至(3),否则立即退出自诊断功能,同时自诊断成功标志置0。

(2)发动机控制单元以10ms为周期判断当前工况是否处于减速断油工况,如果是,则激活增压器在线诊断功能,执行步骤(3)至(4);如果减速断油工况退出,则立即退出自诊断功能,同时自诊断成功标志置0。

(3)自诊断功能激活后,首先进行气源压力的自诊断。发动机控制单元将增压器控制阀的占空比设置为0,随后对采集到的增压器控制3的出口压力进行低通滤波,如果滤波后的压力与滤波前的压力差值小于预设门限值,则认为增压器控制阀出口压力已经稳定,将此时的气源压力与设计的气源压力(设计值)比较,如果偏差在一定范围内,则认为高/低气管,高压空气减压器没有问题,否则,则认为高/低气管,高压空气减压器有故障并上报相关故障,如果控制阀出口压力稳定时间超过预设门限值,则同样认为高/低气管,高压空气减压器有故障并上报相关故障。

(4)如果气源压力诊断已经完成且没有故障,则进行控制阀流通特性的诊断。发动机控制单元将增压器控制阀的占空比从0开始,以5%的梯度递增,直至占空比达到100%,占空比每增加一次,当增压器控制阀出口压力稳定后,记录当前增压器控制阀出口压力,如果在某一个占空比下的增压器控制阀出口压力与设定的出口压力(设计值)的偏差超过一定范围,或者出口压力稳定所等待的时间超过预设门限值,则认为增压器控制阀流通特性出现问题并上报故障,并将自诊断完成标志置1;如果增压器控制阀占空比增加至100%后,其出口压力都在设计值范围内,则认为增压器控制阀流通特性正常,同时也将自诊断完成标志置1。

以下,以某8.6L天然气发动机为例说明本实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断方法的有益效果。在此发动机的某次道路耐久试验中,发现发动机诊断系统报增压压力过高故障,同时诊断系统也报增压控制系统气源压力过低故障,随后检查发动机,发现增压控制阀与减压器之间的气管有破损漏气,导致用于增压器控制的气源压力过低,大负荷工况增压器旁通阀开度过低,导致增压压力过高,更换这段气管后,发动机运行正常,故障不再出现。

如果没有使用本发明提供的诊断方法进行诊断,则当出现增压压力过高故障后,维修人员会首先拆开增压器观察增压器是否有机械故障,如果增压器没有机械故障的话,会检查发动机的点火系统与喷油系统,而对点火检查非常需要售后人员的经验,经验不足的售后人员可能发现不了点火系统的故障;而对喷气系统的检查,需要专门的试验台才能进行;维修人员往往是直接全部更换点火和喷气系统,直接导致维修成本升高,即使点火和喷气系统在更换后故障仍然出现,对于空气阀前的气管的漏气,往往极难发现。所以说,本专利对增压器控制管路上的部件进行诊断,对于提升售后维修的效率,降低维修成本,意义重大。

基于同一发明构思,本发明实施例还提供了一种天然气发动机增压器控制系统的诊断系统,由于该系统所解决问题的原理与前述天然气发动机增压器控制系统的诊断方法相似,因此该系统的实施可以参见前述方法的实施,重复之处不再赘述。

本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断系统用于对所述控制系统的气源管路、减压器和增压器控制阀进行诊断。图4为本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断系统的结构示意图。如图4所示,本发明实施例提供的天然气发动机增压器控制系统的诊断系统,包括:

判断模块301,用于对发动机所处工况进行判断;

诊断模块302,用于在确定所述发动机处于不影响发动机正常运行的预设工况时,执行如下诊断操作:将所述增压器控制阀的占空比设置为0,基于提供至所述增压器控制阀的气源压力和所采集的增压器控制阀排出的出口压力对所述气源管路和所述减压器进行诊断;在确定所述气源管路和所述减压器无故障的情况下,调节所述增压器控制阀的占空比,并基于每次调节后的增压器控制器的出口压力对所述增压器控制阀的流通特性进行诊断。

进一步地,所述将所述增压器控制阀的占空比设置为0,基于提供至所述增压器控制阀的气源压力和所采集的增压器控制阀排出的出口压力对所述气源管路和所述减压器进行诊断,具体包括:将所述增压器控制阀的占空比设置为0,并采集此时的出口压力;在确定所采集的出口压力在预设时间内稳定时,将提供至所述增压器控制阀的气源压力与设定的气源压力进行比较;若所述气源压力与所述设定的气源压力之间的偏差位于预设偏差范围内,则确定所述气源管路和所述减压器无故障,否则,确定所述气源管路和所述减压器存在故障。

进一步地,所述诊断模块302还用于:在确定所采集的出口压力在预设时间内没有稳定时,确定所述气源管路和所述减压器存在故障。

进一步地,如果在预设时间内,进行低通滤波后的出口压力与低通滤波前的出口压力差值小于预设门限值,则确定所述出口压力已经稳定

进一步地,所述在确定所述气源管路和所述减压器无故障的情况下,调节所述增压器控制阀的占空比,并基于每次调节后的增压器控制器的出口压力对所述增压器控制阀的流通特性进行诊断,具体包括:将增压器控制阀的占空比从0开始,以预设梯度进行递增,直至占空比达到100%,其中,在占空比每增加一次时,当增压器控制阀的出口压力稳定后,记录当前增压器控制阀的出口压力;如果在某一个占空比下的出口压力与设定的出口压力的偏差超过预设偏差范围,或者出口压力的稳定时间超过预设时间,则认为增压器控制阀流通特性存在问题。

上述各模块可设置在前述实施例的增压器控制系统的发动机控制单元中,各模块的功能可对应于图2至图3所示流程中的相应处理步骤,在此不再赘述。

以上所述实施例,仅为本发明的具体实施方式,用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,本发明的保护范围并不局限于此,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改、变化或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

再多了解一些
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