发动机排气温度传感器合理性诊断方法与流程

1.本发明涉及汽车发动机技术领域，具体涉及一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法。


背景技术：

2.在一些高压共轨的柴油车上，会配置排气温度传感器，用以检测转化器内的排气温度，可以直观的反应缸内燃烧状况，用于后处理系统的各种控制。
3.为了检测排气温度传感器的温度是否合理，一般对比某一台发动机温度超过预设温度的时间比率和这一类发动机在相同扭矩水平下温度超过改温度的时间比率来判断温度合理性故障，然后将发动机排气温度通过网络上传到一个网络平台，国家通过这个网络平台来判断司机是否作弊。但是当排气温度传感器出了故障导致实测值一直是一个固定值，而这个固定值正好与发动机排气温度的平均值相差不大时，而且这个固定值超过了预设温度，则不能诊断出排气温度传感器的故障。
4.且发动机在极寒环境运行的时候，容易出现误报的问题。
5.中国专利(公开日：2019年11月22日、公开号：cn110362064a) 公开了一种航空发动机排气温度传感器的故障诊断方法。该方法获取发动机的控制参数和状态参数，包括如下步骤：获取多个排气温度传感器的温度数据；将控制参数、状态参数和获取到的每一温度数据作为输入信息输入一个四层神经网络模型；四层神经网络模型根据输入信息，输出每个排气温度传感器的故障权重；根据加权平均偏移分类算法，将故障权重归一化后与温度数据结合，输出是否存在故障的排气温度传感器；若存在故障的排气温度传感器，则输出存在有故障的排气温度传感器的信息。该方法实现了在多个排气温度传感器同时工作时，对于故障排气温度传感器的准确判断。但该方法复杂度高，成本高，不适宜在车辆上使用。
6.中国专利(公开日：2020年10月13日、公开号：cn211668670u) 公开了一种发动机排气温度传感器疲劳测试装置，包括第一燃烧室、第二燃烧室、第一流量调节阀、第二流量调节阀、三通管路、气体混合腔、传感器测试腔和引风机，第一燃烧室和第二燃烧室设有温度可调燃烧器，第一燃烧室的排气口及第二燃烧室的排气口通过管路与三通管路连接，并在管路上设置第一流量调节阀和第二流量调节阀，三通管路的出口与气体混合腔连接，气体混合腔的气流出口与传感器测试腔的入口连接，传感器测试腔内设置待测试温度传感器，传感器测试腔的出口与引风机连接。本实用新型模拟发动机排气温度的大范围快速变化，为温度传感器疲劳测试提供温度环境。但是无法诊断出排气温度传感器的故障。
7.中国专利(公开日：2021年06月01日、公开号：cn112881018a) 公开了一种基于改进模式梯度谱熵的航空发动机控制系统传感器的智能故障诊断方法，首先采集航空发动机不同工作状态中，处于正常状态以及传感器不同故障状态下，航空发动机控制系统中若干可测传感器数据，构成样本数据集；对采集的传感器数据进行预处理后，对于每种健康状态的预处理后的样本数据，通过模式梯度谱熵的方法进行处理，得到对应谱熵图；其中模式梯度谱熵方法中的最大结构元素尺度λmax的取值，采用粒子群算法来自适应地确定；以谱熵
图作为输入，训练cnn网络；并利用训练好的cnn模型得到传感器实时故障诊断结果。本发明能够提高传感器故障诊断准确率，高效准确的识别复杂非线性的航空发动机系统的故障模式，满足鲁棒性要求，对噪声干扰不敏感。但该方法复杂度高，成本高，不适宜在车辆上使用。


技术实现要素：

8.本发明的目的就是针对上述技术的不足，提供一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，有效诊断排气温度传感器的合理性故障。
9.为实现上述目的，本发明所设计的发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值，若排气温度差值在预设的燃烧温度阈值外，则排气温度传感器不合理。
10.优选地，若排气温度差值在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，检测排气温度传感器获取的排气温度，若排气温度降低，则排气温度传感器不合理。
11.优选地，若排气温度差值在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，检测排气温度传感器获取的排气温度，若排气温度不变，则排气温度传感器不合理。
12.优选地，若排气温度差值在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，检测排气温度传感器获取的排气温度，若排气温度的上升值小于预设上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
13.优选地，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表。
14.优选地，进行排气温度传感器合理性诊断时，若排气温度差值不在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，若实测的排气温度的上升值大于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器合理，若实测的排气温度的上升值小于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
15.优选地，环境温度为-30℃～30℃，发动就的扭矩上升值为 400～600nm。
16.优选地，当排气温度传感器的线束出现短路故障导致排气温度实测值固定在一个固定温度值时，通过发动机的扭矩变化，输入排气温度上升温度阈值表，排气温度实测值由于是固定值，必然小于排气温度上升温度阈值表内对应的上升温度阈值，排气温度传感器不合理。
17.优选地，当排气温度传感器被拆除时，排气温度传感器裸露在空气中，随着发动机工况的变化，将发动机的扭矩变化，输入排气温度上升温度阈值表，由于排气温度传感器裸露在空气中，排气温度传感器实测值的变化必然小于正常情况，即会小于排气温度上升温
度阈值表内对应的上升温度阈值，排气温度传感器不合理。
18.优选地，当排气温度传感器出现故障导致测量温度变化异常时，排气温度传感器的实测值会异常高或者异常低，其与排气温度模型值的差值，会在预设的燃烧温度阈值外，排气温度传感器不合理。
19.本发明与现有技术相比，具有以下优点：
20.1、可以用模型值与实测值进行对比，当温度偏差超过阈值时则判断排气温度传感器不合理，方法简单；
21.2、通过诊断发动机排气温度的变化程度与发动机扭矩变化程度的关系来诊断传感器合理性故障，有效减少漏报。
具体实施方式
22.下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，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。
23.实施例1
24.一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值，若排气温度差值在预设的燃烧温度阈值外，则排气温度传感器不合理。
25.实施例2
26.一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值，若排气温度差值在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，检测排气温度传感器获取的排气温度，若排气温度降低，则排气温度传感器不合理。
27.实施例3
28.一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值，若排气温度差值在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，检测排气温度传感器获取的排气温度，若排气温度不变，则排气温度传感器不合理。
29.实施例4
30.一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值，若排气温度差值在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，如在10s中的时间内从10％增加到80％，检测排气温度传感器获取
的排气温度，若排气温度的上升值小于预设上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
31.实施例5
32.一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
33.另外，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表，如表1：
34.表1排气温度上升温度阈值表1
[0035][0036]
其中，横坐标为发动机扭矩上升值，纵坐标为环境温度，z轴是实测排气温度的上升值。
[0037]
进行排气温度传感器合理性诊断时，若排气温度差值不在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，若实测的排气温度的上升值大于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器合理，若实测的排气温度的上升值小于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
[0038]
实施例6
[0039]
一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
[0040]
另外，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表，如表2：
[0041]
表2排气温度上升温度阈值表2
[0042][0043]
其中，横坐标为发动机扭矩上升值，纵坐标为环境温度，z轴是实测排气温度的上升值。
[0044]
进行排气温度传感器合理性诊断时，当排气温度传感器的线束出现短路故障导致排气温度实测值固定在一个固定温度值时，通过发动机的扭矩变化，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，排气温度实测值由于是固定值，必然小于排气温度上升温度阈值表内对应的上升温度阈值，排气温度传感器不合理。
[0045]
实施例7
[0046]
一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
[0047]
另外，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表，如表3：
[0048]
表3排气温度上升温度阈值表3
[0049][0050]
其中，横坐标为发动机扭矩上升值，纵坐标为环境温度，z轴是实测排气温度的上升值。
[0051]
进行排气温度传感器合理性诊断时，当排气温度传感器被拆除时，排气温度传感器裸露在空气中，随着发动机工况的变化，将发动机的扭矩变化和环境温度，输入排气温度上升温度阈值表，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，由于排气温度传感器裸露在空气中，排气温度传感器实测值的变化必然小于正常情况，即会小于排气温度上升温度阈值表
内对应的上升温度阈值，排气温度传感器不合理。
[0052]
实施例8
[0053]
一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
[0054]
当排气温度传感器出现故障导致测量温度变化异常时，排气温度传感器的实测值会异常高或者异常低，其与排气温度模型值的差值，会在预设的燃烧温度阈值外，排气温度传感器不合理。
[0055]
实施例9
[0056]
一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
[0057]
另外，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表，如表4：
[0058]
表4排气温度上升温度阈值表4
[0059][0060]
其中，横坐标为发动机扭矩上升值，纵坐标为环境温度，z轴是实测排气温度的上升值。
[0061]
进行排气温度传感器合理性诊断时，若排气温度差值不在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，若实测的排气温度的上升值大于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器合理，若实测的排气温度的上升值小于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
[0062]
实施例10
[0063]
一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
[0064]
另外，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表，如表5：
[0065]
表5排气温度上升温度阈值表5
[0066][0067]
其中，横坐标为发动机扭矩上升值，纵坐标为环境温度，z轴是实测排气温度的上升值。
[0068]
进行排气温度传感器合理性诊断时，若排气温度差值不在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，若实测的排气温度的上升值大于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器合理，若实测的排气温度的上升值小于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
[0069]
实施例11
[0070]
一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
[0071]
另外，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表，如表6：
[0072]
表6排气温度上升温度阈值表6
[0073][0074]
其中，横坐标为发动机扭矩上升值，纵坐标为环境温度，z轴是实测排气温度的上升值。
[0075]
进行排气温度传感器合理性诊断时，若排气温度差值不在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，若实测的排气温度的上升值大于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器合理，若实测的排气温度的上升值小于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
[0076]
当排气温度传感器的线束出现短路故障导致排气温度实测值固定在一个固定温度值时，通过发动机的扭矩变化，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，排气温度实测值由于是固定值，必然小于排气温度上升温度阈值表内对应的上升温度阈值，排气温度传感器不合理。
[0077]
实施例12
[0078]
一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
[0079]
另外，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表，如表7：
[0080]
表7排气温度上升温度阈值表7
[0081][0082]
其中，横坐标为发动机扭矩上升值，纵坐标为环境温度，z轴是实测排气温度的上升值。
[0083]
进行排气温度传感器合理性诊断时，若排气温度差值不在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，若实测的排气温度的上升值大于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器合理，若实测的排气温度的上升值小于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
[0084]
当排气温度传感器被拆除时，排气温度传感器裸露在空气中，随着发动机工况的变化，将发动机的扭矩变化和环境温度，输入排气温度上升温度阈值表，取得排气温度上升
温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，由于排气温度传感器裸露在空气中，排气温度传感器实测值的变化必然小于正常情况，即会小于排气温度上升温度阈值表内对应的上升温度阈值，排气温度传感器不合理。
[0085]
实施例13
[0086]
一种发动机排气温度传感器合理性诊断方法，建立发动机燃烧模型、排气歧管散热模型、增压器能量转换模型和增压器散热模型，通过化学燃烧、热工转换及热传导原理，计算排气温度模型值，将排气温度模型值与排气温度传感器获取的排气温度实测值相减，获得排气温度差值。
[0087]
另外，获取发动机的扭矩上升值，结合环境温度，取得在不同的发动机扭矩上升值和不同环境温度下，排气温度的实测上升数据，建立排气温度的上升温度阈值表，如表8：
[0088]
表8排气温度上升温度阈值表8
[0089][0090]
其中，横坐标为发动机扭矩上升值，纵坐标为环境温度，z轴是实测排气温度的上升值。
[0091]
进行排气温度传感器合理性诊断时，若排气温度差值不在设定的燃烧温度阈值内，获取发动机数据，当发动机在预设时间内增加负荷，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，若实测的排气温度的上升值大于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器合理，若实测的排气温度的上升值小于排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，则排气温度传感器不合理。
[0092]
当排气温度传感器的线束出现短路故障导致排气温度实测值固定在一个固定温度值时，通过发动机的扭矩变化，输入发动机的扭矩上升值和环境温度，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，排气温度实测值由于是固定值，必然小于排气温度上升温度阈值表内对应的上升温度阈值，排气温度传感器不合理。
[0093]
当排气温度传感器被拆除时，排气温度传感器裸露在空气中，随着发动机工况的变化，将发动机的扭矩变化和环境温度，输入排气温度上升温度阈值表，取得排气温度上升温度阈值表内对应的排气温度的上升温度阈值，再与此时排气温度传感器实测的排气温度的上升值进行对比，由于排气温度传感器裸露在空气中，排气温度传感器实测值的变化必然小于正常情况，即会小于排气温度上升温度阈值表内对应的上升温度阈值，排气温度传
感器不合理。
[0094]
本发明发动机排气温度传感器合理性诊断方法，可以用模型值与实测值进行对比，当温度偏差超过阈值时则判断排气温度传感器不合理，方法简单；通过诊断发动机排气温度的变化程度与发动机扭矩变化程度的关系来诊断传感器合理性故障，有效减少漏报。
[0095]
最后，应当指出，以上内容是结合具体实施方式对发明所做的进一步详细说明，不能认为本发明的具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，所做出的简单替换，都应当视为属于本本发明的保护范围。以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发明不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应认为属于本发明的保护范围。
[0096]
同时，需要说明的是，上述技术方案的描述是示例性的，本说明书可以以不同形式来体现，并且不应被解释为限于本文阐述的技术方案。相反，提供这些说明将使得本发明公开将是彻底和完整的，并且将向本领域技术人员充分传达本说明书所公开的范围。此外，本发明的技术方案仅由权利要求的范围限定。本发明的各种实施方案的特征可以部分地或全部地彼此组合或者拼接，并且可以如本领域技术人员可以充分理解的以各种不同地构造来执行。本发明的实施方案可以彼此独立地执行，或者可以以相互依赖的关系一起执行。
[0097]
对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，上述结构都应当视为属于本发明的保护范围。