在柴油机排气系统中进行预测性诊断的方法与流程

1.本公开涉及在柴油机排气系统中进行预测性诊断的方法及其电子控制单元。


背景技术：

2.为了满足严格的颗粒物和排放目标，在车辆的排气系统中强制使用催化剂诸如（柴油氧化催化剂（doc）/nox储存催化剂（nsc））以及柴油颗粒过滤器（dpf）。dpf积聚或收集碳烟颗粒。在碳烟颗粒被完全收集在dpf内的特定间隔内，它们对发动机产生背压并且对排气的流动产生阻力。因此，需要通过通常称为再生的过程以规定间隔清洁dpf。为了有效的再生，必须在dpf内进行适当的碳烟燃烧。这需要在催化剂（doc/nsc）中进行适当放热反应。放热反应进一步取决于车辆中使用的空气系统和燃料系统的其他部件。这是适当放热反应的输入。如果催化剂中的参数（诸如温度）的实际值偏离了预期值或校准值，则有可能指示排气系统中的异常。为了预测系统漂移和部件故障，需要一种鲁棒算法来提前预测部件故障。
3.标题为“automotive on-board monitoring system for catalytic converter evaluation”的专利申请us5941918a公开了一种车辆车载诊断排放系统，其中系统通过仅感测三元催化转化器的下游位置处的碳氢化合物和一氧化碳排放来确定车辆是否持续符合法规排放标准。所感测的所有排放数据与基本车辆功能（诸如速度）相关联，并且被分类成对应于由排放法规规定的车辆操作状况的多个直方图。如果故障已经发生，顺序执行直方图诊断例程以确定车辆的哪个排放系统已经发生故障。
附图说明
4.参考以下附图描述本发明的实施例：图1描绘了柴油机排气系统（100）的一部分；以及图2示出了柴油机排气系统（100）中的预测性诊断的方法步骤（200）。
具体实施方式
5.图1描绘了柴油机排气系统（100）的一部分。柴油机排气系统至少包括第一温度传感器（102）和第二温度传感器（103），以及其他部件诸如柴油颗粒过滤器（dpf（105））、柴油氧化催化剂（101）或nox储存催化剂（101）（以下称为催化剂（101））等。第一温度传感器（102）放置在催化剂（101）的上游。第二温度传感器（103）放置在催化剂（101）的下游以及柴油颗粒过滤器（dpf（105））的上游。第一温度传感器（102）和第二温度传感器（103）与电子控制单元（ecu（104））通信。
6.第一温度传感器（102）测量催化剂（101）上游的温度的值。第二温度传感器（103）测量催化剂（101）下游的温度的值。dpf（105）是一种被设计成从柴油发动机的排气中移除柴油颗粒物或碳烟的过滤器。通过热再生从过滤器连续或定期地移除所收集的碳颗粒（称为碳烟）。dpf（105）的这种再生是通过将发动机编程为以其提高排气温度并燃烧掉积聚在
dpf（105）中的碳烟的方式运行（当过滤器已满时）来实现的。催化剂（101）在再生过程期间经历放热反应以提高排气温度。然而，在再生过程期间，温度差不能超过预定义阈值。通过在ecu（104）中使用通常称为观测器校正的软件来调节该温度差。观察器计算与理想情况下应在催化剂下游观察到的温度相对应的温度的建模值。观察器还通过各种方式（诸如燃料的后喷射等）确保温度差被保持。
7.图2示出了柴油机排气系统中的预测性诊断的方法步骤。柴油机排气系统与根据图1所描述的相同。ecu（104）适于柴油机排气系统中的预测性诊断。ecu（104）被配置为执行方法步骤。在步骤201中，ecu（104）检索温度的建模值。这对应于由观察器计算的在催化剂（101）下游的温度的理想值。在步骤202中，ecu（104）从第二温度传感器（103）接收温度的第二值。第二温度传感器（103）测量催化剂（101）下游的温度的值。
8.在步骤203中，ecu（104）根据第一组输入来计算所述第二值与所述建模值之间的差值。第一组输入包括dpf（105）的状态、dpf（105）的再生计数数据。当dpf（105）状态处于再生模式并且再生计数低于预定义阈值时，进行计算。在步骤204中，ecu（104）基于所述计算来预测柴油机排气系统中的故障。当所计算的差值在预定义持续时间内保持恒定时，进行故障的预测。这样做是为了确保仅稳定的高温被考虑用于预测性诊断并且微小的异常被丢弃。例如，在本发明的一个实施例中，仅当根据其他的第一组输入，温度差在再生阶段期间超过预定阈值（如100开尔文）持续至少15秒时，才进行故障的预测。
9.再生计数数据对于确保再生至少发生一次是非常重要的。第一再生很重要，因为催化剂（101）在其操作的短暂初始时段内表现出特定的活性损失。在这种初始活性损失之后，催化剂（101）的性能在长时间段内保持稳定。由于这个原因，新催化剂（101）在排放测试之前应被“预褪绿”。如果在新egt中不进行预褪绿，其将会影响放热反应性能。这改善了柴油氧化催化剂（101）（doc）的起燃行为和转化效率。如果第一再生没有发生，则在温度分布中没有一致性或稳定性。为了避免误测催化剂（101）的性能，考虑第一再生是重要的。此外，还应注意，当再生计数超过预定数时，在再生模式中，第一温度传感器（102）和第二温度传感器（103）之间的温度差高于预定义值是自然的或明显的。因此，该数据在预测系统问题时至关重要。
10.该想法开发了一种诊断或预测系统漂移部件故障的新方法。这些新方法步骤是为了预测系统的性能而发明的。如果观察器校正（即，第一和第二温度传感器（103）之间的温度差）在车辆的非常短的寿命内达到最大校准阈值。这将指示系统中的异常和可能的部件故障。为了避免该原因，在系统中触发错误。在本系统的一个实施例中，错误反应与仪表板上的灯集成以向终端客户通知系统中的可能问题。
11.必须理解，在上述详细描述中解释的实施例仅是说明性的，并且不限制本发明的范围。设想了对柴油机排气系统中的预测性诊断的方法的任何修改，并且其形成本发明的一部分。本发明的范围仅受权利要求的限制。


技术特征：
1.一种在柴油机排气系统中进行预测性诊断的方法，所述柴油机排气系统至少包括第一温度传感器（102）和第二温度传感器（103），所述第一温度传感器（102）放置在催化剂（101）的上游，所述第二温度传感器（103）放置在所述催化剂（101）的下游以及柴油颗粒过滤器（dpf（105））的上游，所述第一温度传感器和第二温度传感器与电子控制单元（ecu（104））通信，所述方法包括：检索温度的建模值；从所述第二温度传感器（103）接收温度的第二值；根据第一组输入来计算所述第二值与所述建模值之间的差值；基于所述计算来预测所述柴油机排气系统中的故障。2.根据权利要求1所述的在柴油机排气系统中进行预测性诊断的方法，其中所述第一组输入包括所述dpf（105）的状态、所述dpf（105）的再生计数数据。3.根据权利要求1所述的在柴油机排气系统中进行预测性诊断的方法，其中当所述dpf（105）状态处于再生模式中并且再生计数低于预定义阈值时，进行所述计算。4.根据权利要求1所述的在柴油机排气系统中进行预测性诊断的方法，其中当所计算的差值在预定义持续时间内保持恒定时，进行故障的所述预测。5.一种适于柴油机排气系统中的预测性诊断的电子控制单元（ecu（104）），所述柴油机排气系统至少包括第一温度传感器（102）和第二温度传感器（103），所述第一温度传感器（102）放置在所述催化剂（101）的上游，所述第二温度传感器（103）放置在所述催化剂（101）的下游以及柴油颗粒过滤器（dpf（105））的上游，所述第一和第二温度传感器与所述ecu（104）通信，所述ecu（104）被配置为：检索温度的建模值；从所述第二温度传感器（103）接收温度的第二值；根据第一组输入来计算所述第二值与所述建模值之间的差值；基于所述计算来预测所述柴油机排气系统中的故障。6.根据权利要求5所述的适于柴油机排气系统中的预测性诊断的电子控制单元（ecu（104）），其中所述第一组输入包括所述dpf（105）的状态、所述dpf（105）的再生计数数据。7.根据权利要求5所述的适于柴油机排气系统中的预测性诊断的电子控制单元（ecu（104）），当所述dpf（105）状态处于再生模式中并且再生计数低于预定义阈值时，进行所述计算。8.根据权利要求5所述的适于柴油机排气系统中的预测性诊断的电子控制单元（ecu（104）），其中当所计算的差值在预定义持续时间内保持恒定时，进行故障的所述预测。

技术总结
本公开提出了一种在柴油机排气系统中进行预测性诊断的方法（100）及其电子控制单元（ECU（104））。在步骤201中，所述ECU（104）检索温度的建模值。在步骤202中，所述ECU（104）从放置在催化剂（101）的下游的第二温度传感器（103）接收温度的第二值。在步骤203中，所述ECU（104）根据诸如DPF（105）的状态、所述DPF（105）的再生计数数据的第一组输入来计算所述第二值与所述建模值之间的差值。在步骤204中，所述ECU（104）基于所述计算来预测所述柴油机排气系统中的故障。当所计算的差值在预定义持续时间内保持恒定时，进行所述故障的预测。进行所述故障的预测。进行所述故障的预测。


技术研发人员：M
受保护的技术使用者：博世有限公司
技术研发日：2021.12.28
技术公布日：2022/6/30