确定增压柴油机进气压力传感器是否异常及故障诊断方法

确定增压柴油机进气压力传感器是否异常及故障诊断方法
【专利摘要】本发明公开了一种确定增压柴油机进气压力传感器是否异常及故障诊断方法，其中确定增压柴油机进气压力传感器是否异常的方法包括如下步骤：步骤1，在停机状态下，检测进气压力传感器的输出电压值，然后由柴油机控制器判断检测到的输出电压值是否处于进气压力传感器的许用电压范围内；步骤2，若输出电压值未落入进气压力传感器的许用电压范围内，则柴油机控制器确定进气压力传感器为异常，若进气压力传感器确定为异常，然后根据异常持续的时间来判断传感器是否为故障。该方法可以现实快速诊断和准确定位，实现快速维护。
【专利说明】确定增压柴油机进气压力传感器是否异常及故障诊断方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及柴油机电子控制领域，特别涉及一种确定增压柴油机进气压力传感器 是否异常及故障诊断方法。

【背景技术】
[0002] 进气压力传感器是柴油机电子控制系统的重要部件，电控系统根据进气压力的大 小来计算实际进入气缸的气量，进而修正和限制实际喷油量，所以，进气压力传感器的状态 正常与否，对柴油机动力性、经济性和排放都有重要影响。
[0003] 目前，在柴油机电控系统故障诊断技术中，通过直接测量传感器输出的电压来判 断故障。当输出电压超过控制器设定的最大范围时，即判断传感器出现故障。其缺点是用 输出电压判断故障不准确，如传感器特性发生改变或是出现零点漂移时，该方法无法检测， 易出现漏检。其次，输出电压受电源系统影响，若电源系统不稳定时，该方法易出现误检。
[0004] 公开于该【背景技术】部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应 当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。


【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于提供一种确定增压柴油机进气压力传感器是否异常及故障诊 断方法，实现对进气压力传感器的快速诊断和准确定位，增加电控系统的可靠性，实现快速 维护。
[0006] 为实现上述目的，本发明提供了一种确定增压柴油机进气压力传感器是否异常的 方法，包括如下步骤：步骤1，在停机状态下，检测进气压力传感器的输出电压值，然后由柴 油机控制器判断检测到的输出电压值是否处于进气压力传感器的许用电压范围内；步骤 2,若输出电压值未落入进气压力传感器的许用电压范围内，贝 1J柴油机控制器确定进气压力 传感器为异常。
[0007] 优选地，在步骤2中，若输出电压值处于进气压力传感器的许用电压范围内时，则 执行如下步骤：步骤la，在停机状态下，进气压力传感器采集当前环境压力值，由柴油机控 制器判断当前环境压力值是否处于〇? 〇4MPa至0? 12MPa之间；步骤2a，若当前环境压力值 大于0. 12MPa或小于0. 04MPa，则柴油机控制器确定进气压力传感器为异常。
[0008] 优选地，在步骤2a中，若当前环境压力值落于0. 04MPa_0. 12MPa范围时，则执行如 下步骤：步骤lb，在停机状态下，检测进气压力传感器的当前环境压力值和前一次停机时 存储的有效环境压力值，由柴油机控制器判断当前环境压力值和前一次停机时存储的有效 环境压力值相差的绝对值是否大于〇? 〇3MPa ;步骤2b，若当前环境压力值和前一次停机时 存储的有效环境压力值相差的绝对值大于〇. 〇3MPa时，则柴油机控制器确定进气压力传感 器为异常。
[0009] 优选地，在步骤2中，当输出电压值超出许用电压范围上限110%或低于下限90% 时，则柴油机控制器判断进气压力传感器为异常。
[0010] 本发明还提供了一种增压柴油机进气压力传感器的故障诊断方法，若柴油机控制 器根据上述方法确定进气压力传感器为异常，则柴油机控制器进行异常持续时间累积；若 异常持续时间累积达到第一预定值，则柴油机控制器认定进气压力传感器故障发生。
[0011] 优选地，若柴油机控制器认定进气压力传感器故障发生，则柴油机控制器进行故 障消除的持续时间累积；若故障消除的持续时间累积达到第二预定值，则柴油机控制器认 定进气压力传感器故障消除。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：通过对进气压力传感器上电自检或 运行中对比检测，实现对进气压力传感器的快速诊断和准确定位，增加电控系统的可靠性， 实现快速维护。

【专利附图】

【附图说明】
[0013] 图1是根据本发明的确定增压柴油机进气压力传感器是否异常及故障诊断方法 示意图；
[0014] 图2是根据本发明的确定增压柴油机进气压力传感器是否异常的方法中进行硬 件自检测和逻辑自检测的原理示意图；
[0015] 图3是本发明中涉及到的进气压力传感器的特性曲线图；
[0016] 图4是根据本发明的确定增压柴油机进气压力传感器是否异常的方法中进行稳 定性检测和估计值对比检测的原理示意图；
[0017] 图5是根据本发明的增压柴油机进气压力传感器的故障诊断方法的原理示意图；
[0018] 图6是在停机状态下确定增压柴油机进气压力传感器是否异常及故障诊断方法 示意图。

【具体实施方式】
[0019] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】进行详细描述，但应当理解本发明的保 护范围并不受【具体实施方式】的限制。
[0020] 除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语"包括"或其变 换如"包含"或"包括有"等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它 元件或其它组成部分。
[0021] 如图1及图6所示，根据本发明【具体实施方式】的确定增压柴油机进气压力传感器 是否异常及故障诊断方法是基于现有传感器的基础上，通过停机自检或运行中对比检测来 快速、准确地对增压柴油机进气压力传感器进行故障诊断，无论是对增加电控系统可靠性， 还是对提高快速维护性都有着重要的实际意义。具体地，在电控系统上电后，在停机状态 下，柴油机控制器根据采集到的进气压力传感器信号，对进气压力传感器进行自检。在柴油 机运行中，控制器根据传感器信号进行对比检测。自检和对比检测可判断传感器是否异常， 控制器再依据传感器异常持续的时间认定传感器是否发生故障。最后，控制器还可以依据 传感器恢复正常的持续时间来认定故障是否已经消除。
[0022] 如图2所示，柴油机电控系统上电后，停机时，进气压力传感器上电自检共分为硬 件自检测和逻辑自检测。
[0023] 首先，进行传感器硬件自检测，即利用传感器采集的电压信号进行判断。具体地， 检测传感器输出电压值是否超出许用电压范围，若超出上限电压值的110%或低于下限电 压值的90%，则控制器判断传感器出现异常，反之传感器硬件无异常。因为传感器设计完 成后，其特性曲线（所测压力与传感器输出电压的关系）必须满足使用范围要求。因此， 当传感器输出的电压在特性曲线之外（参见图3)，如超出上限电压值的110%或低于下限 电压值的90%，则说明所测压力已不在使用范围之内，不符合传感器设计，因此控制器检测 出传感器出现异常。另外，一般传感器加工均有误差，因此上下限并不是一个特定值，会有 些许偏差但必须在5%以内，如设计的传感器上限电压为3V，则真实传感器上限电压应在 2. 85V?3. 15V之间。因此检测条件应大于5%，故取上限电压的110%，下限的90%。若 传感器输出电压超出10%这个范围，则说明传感器有异常。
[0024] 其次，若传感器通过硬件自检测，再进行逻辑自检测，否则跳过逻辑自检，如图2 所示，在逻辑自检测中，首先判断当前进气压力的测量值有无超出环境压力值的最大范 围。其中，环境压力是指在柴油机停止运转时所测进气压力，而环境压力与海拔高度相关， 在考虑柴油机所有可能使用的地域，进气压力应大于〇. 〇4Mpa(对应5000m海拔），小于 0. 12Mpa (对应负海拔），我国发动机使用范围在海拔5000m到-200m的地形范围内，5000m 对应0? 04MPa的环境压力，-200m对应0? 12MPa，使用中所测环境压力必须在这个范围内，因 此超出这个范围是不合理的。如果进气压力不在此范围，即高于0. 12MPa或低于0. 04MPa 时，控制器判断传感器硬件出现异常，反之无异常。当出现异常时，不进行下一步判断。若 当前进气压力的测量值没有超出环境压力值最大范围（如图2中间部分所示），再具体检 测当前测量进气压力值与前一次停机时存储的有效环境压力值，如图2右侧部分所示，若 两者偏差的绝对值大于〇. 〇3MPa，则说明本次上电时与前一次正常停机时，车辆所处海拔相 差3000m以上，不符合使用常理。我国境内不存在垂直落差在3000m，且迅速就能爬到山顶 (中途不停车）的地形。采用此种判断方法是由于海拔逐渐变化过程中，所以前后两次停机 时的进气压力是缓变的，若存在突变则说明进气压力异常。因此，偏差大时柴油机控制器判 断传感器硬件出现异常，反之传感器硬件无异常。
[0025] 如图4所示，在柴油机运转后，控制器根据进气压力传感器信号进行对比检测，包 括：对传感器所输出电压值的稳定性检测，以及进气压力测量值与柴油机控制器计算出的 估计值对比检测。
[0026] 首先，进行进气压力传感器稳定性检测。控制器将2s内采集到的传感器电压值 (2s内共有8次采集，分别为 Ul，iv u8)，遵循先入先出的原则存放在其内存中。随后对8 次采集的电压平均，见公式1，判断电压平均值u是否在传感器许用范围内，若平均值超过 传感器许用范围，则表示运行状态下传感器电压过低（断路、与地短路）或过高（与电源短 路），则控制器判断运行中传感器硬件出现异常。若正常则进入下一步检测，否则不进入下 一步均方差检测。
[0027]

【权利要求】
1. 一种确定增压柴油机进气压力传感器是否异常的方法，其特征在于，包括如下步 骤： 步骤1，在停机状态下，检测进气压力传感器的输出电压值，然后由柴油机控制器判断 检测到的所述输出电压值是否处于进气压力传感器的许用电压范围内； 步骤2,若所述输出电压值未落入进气压力传感器的许用电压范围内，则柴油机控制器 确定进气压力传感器为异常。
2. 根据权利要求1所述的确定增压柴油机进气压力传感器是否异常的方法，其特征在 于，在所述步骤2中，若所述输出电压值处于进气压力传感器的许用电压范围内时，则执行 如下步骤： 步骤la，在停机状态下，进气压力传感器采集当前环境压力值，由柴油机控制器判断当 前环境压力值是否处于〇· 〇4MPa至0· 12MPa之间； 步骤2a，若当前环境压力值大于0. 12MPa或小于0. 04MPa，则柴油机控制器确定进气压 力传感器为异常。
3. 根据权利要求2所述的确定增压柴油机进气压力传感器是否异常的方法，其特征在 于，在所述步骤2a中，若当前环境压力值落于0. 04MPa-0. 12MPa范围时，则执行如下步骤： 步骤lb，在停机状态下，检测进气压力传感器的当前环境压力值和前一次停机时存储 的有效环境压力值，由柴油机控制器判断当前环境压力值和前一次停机时存储的有效环境 压力值相差的绝对值是否大于〇· 〇3MPa ; 步骤2b，若当前环境压力值和前一次停机时存储的有效环境压力值相差的绝对值大于 0. 03MPa时，则柴油机控制器确定进气压力传感器为异常。
4. 根据权利要求1所述的确定增压柴油机进气压力传感器是否异常的方法，其特征在 于，在所述步骤2中，当所述输出电压值超出许用电压范围上限110%或低于下限90%时， 则柴油机控制器判断进气压力传感器为异常。
5. -种增压柴油机进气压力传感器的故障诊断方法，其特征在于，若柴油机控制器根 据权利要求1至4任一项所述的方法确定进气压力传感器为异常，则柴油机控制器进行异 常持续时间累积； 若异常持续时间累积达到第一预定值，则柴油机控制器认定进气压力传感器故障发 生。
6. 根据权利要求5所述的增压柴油机进气压力传感器的故障诊断方法，其特征在于， 若柴油机控制器认定进气压力传感器故障发生，则柴油机控制器进行故障消除的持续时间 累积； 若故障消除的持续时间累积达到第二预定值，则柴油机控制器认定进气压力传感器故 障消除。
【文档编号】F02D41/22GK104265477SQ201410363652
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月28日 优先权日:2014年5月28日
【发明者】崔涛, 张付军, 赵振峰 申请人:北京理工大学