一种发动机进气电子泄压阀工作性能监测方法与流程

1.本发明涉及一种泄压阀监控方法，具体涉及一种发动机进气电子泄压阀工作性能监测方法，属于发动机控制技术领域。


背景技术：

2.增压发动机在松油门或者发动机停机等扭矩降低时，为了响应降扭请求，节气门会快速关闭，减少进气量，达到扭矩降低的效果。节气门迅速关闭，泄压阀开启，气体流经泄压阀时，如果泄压阀未正常开启时，气流在节气门前端和压缩机后端中间管道部分来回振荡，出现喘振。相反，在驾驶员踩油门或者发动机有增压请求时，要求泄压阀关闭，气流不允许流经泄压阀，才可以正常快速响应增压请求，实现动力输出。
3.公开号为cn109779742a的中国发明专利，公开了一种发动机进气电子泄压阀的失效监测系统及方法，其中提出了在泄压阀请求开启时，但泄压阀执行器并未准确开启时的故障失效监测方法。但其并未考虑到如果泄压阀未请求开启时，泄压阀却异常开启情况下的性能监测方法。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提出在泄压阀未请求开启时的泄压阀工作性能监测方法。
5.为了更好地对本发明进行说明，首先对应用本发明的控制系统进行简要说明。
6.该控制系统包含发动机控制器ems、布置在发动机进气压缩机后的增压压力传感器、大气压力传感器、节气门后的进气压力传感器以及电子泄压阀本体。
7.增压压力传感器用于读取压缩机出口的气体压力；
8.大气压力传感器用于读取大气中气体的压力；
9.进气压力传感器用于读取节气门后的气体压力；
10.泄压阀本体用于在进气压力降低时气流从泄压阀流经到压缩机前端，防止气流在压缩机内来回振荡而出现喘振；
11.发动机控制器ems根据当前工况下运用一定控制算法控制电子泄压阀的开启和关闭，同时在泄压阀出现失效时进行监测，并报出故障码，提醒驾驶员。电子泄压阀开启/关闭控制可根据公开号为cn111219244a，名称为涡轮增压发动机泄压阀的控制方法的专利来实现。
12.本发明具体是这样实现的：
13.一种发动机进气电子泄压阀工作性能监测方法，是在泄压阀请求关闭时进行其工作性能监测，包括如下步骤：
14.步骤一、判断是否满足对泄压阀进行失效监测的条件；
15.步骤二、如果满足步骤一的条件，则开始监测，如果不满足步骤一的条件，则不开始监测。
16.更进一步的方案是：
17.所述满足步骤一的条件，是指同时满足如下所有条件，包括：
18.1)大气压力传感器诊断无故障发生；
19.2)节气门出口气体压力传感器诊断无故障发生；
20.3)增压压力传感器诊断无故障发生；
21.4)增压控制执行器废气旁通阀诊断无故障发生；
22.5)电子泄压阀电磁阀无电路故障发生；
23.6)发动机处于运行状态，而非停机和起动过程状态；
24.7)电子泄压阀请求关闭标志位使能(具体使能的条件可以见专利cn202010109543.2《涡轮增压发动机泄压阀的控制方法》)；
25.8)节气门开度降低变化率小于预设值a，预设值取决于发动机转速和节气门出口气体压力。同样发动机转速下，进气压力越大，节气门开度降低变化率越小，避免快速关闭节气门而导致增压器喘振、或泄压阀开启而与条件6)冲突。
26.更进一步的方案是：
27.预设值a的标定依据为在不影响增压器喘振的前提下节气门开度降低变化率最大值。
28.更进一步的方案是：
29.步骤二中，开始监测时，判断下面三个条件：
30.1)增压闭环控制未激活；
31.2)发动机转速稳定；
32.3)发动机进气量变化率超过预设值
33.当上面三个条件同时满足超过预设时间t0后，发动机每转一圈判断增压压力上升变化量是否小于预设值p1，一旦其小于预设值，说明增压压力存在泄漏情况，泄漏故障计数器累加1，连续判断cnt1次数。如果cnt1次数内出现cnt11次增压压力上升变化量小于预设值p1，泄压阀出现故障。
34.一旦以上三个条件任一不满足，则泄漏故障计数器清零。
35.一旦监测到泄压阀出现故障，则本次车辆驾驶循环不再监测。
36.更进一步的方案是：
37.发动机转速稳定指发动机转速波动在
±
20rpm内。
38.发动机进气量变化率的采样频率是发动机每转一圈采样一次。
39.更进一步的方案是：
40.步骤二中，开始监测时，判断下面三个条件：
41.1)增压闭环控制未激活；
42.2)发动机转速稳定；
43.3)发动机进气量变化率不超过预设值
44.当上面三个条件同时满足超过预设时间t1后，发动机每转一圈判断增压压力下降变化量是否大于预设值p2，一旦其小于预设值，说明增压压力存在泄漏情况，泄漏故障计数器累加1，连续判断cnt2次数，且cnt2比cnt1高。如果cnt2次数内出现cnt21次增压压力下降变化量是否大于预设值p2，压力下降较快，泄压阀出现故障。
45.一旦以上三个条件任一不满足，则泄漏故障计数器清零。
46.一旦监测到泄压阀出现故障，则本次车辆驾驶循环不再监测。
47.更进一步的方案是：
48.发动机转速稳定指发动机转速波动在
±
20rpm内；
49.发动机进气量变化率的采样频率是发动机每转一圈采样一次。
50.更进一步的方案是：
51.步骤二中，开始监测时，判断下面四个条件：
52.1)增压压力闭环控制激活；
53.2)目标进气压力(目标进气压是指进气气缸的目标气体压力)未减小，即目标进气压力变化率大于或等于0kpa/s；
54.3)目标进气压力与实际进气压力(由进气压力传感器读取)接近；
55.4)增压控制执行器废气旁通阀其最大增压能力，即此时增压器不可能提供更多增压压力；
56.当上面四个条件同时满足超过预设时间t2后，发动机每转一圈计算增压压力(由增压压力传感器读取)与实际进气压力之差绝对值除以节气门出口压力，得到比值，连续累加cnt3次数的比值。如果比值超过预设值c1，则泄压阀出现故障。
57.一旦以上四个条件任一不满足，则cnt3次数计数器清零。
58.一旦监测到泄压阀出现故障，则本次车辆驾驶循环不再监测。
59.更进一步的方案是：
60.目标进气压力与实际进气压力接近，是指两个压力值的差在
±
0.1kpa内。
61.更进一步的方案是：
62.步骤二中，开始监测时，判断下面三个条件：
63.1)增压闭环控制激活；
64.2)目标进气压力未减小，即目标进气压力变化率大于或等于0kpa/s；
65.3)增压控制执行器废气旁通阀未达到其最大增压能力
66.当上面三个条件同时满足后，则将增压压力与目标进气压力之比
rpraw
进行滤波，得到滤波后的
rp
：
[0067][0068]
其中，r
praw
为增压压力与目标进气压力之比，r
praw
(n)为第n个采样周期的增压压力与目标进气压力之比，r
p
(n)为第n个采样周期的滤波后的增压压力与目标进气压力之比，r
p
(n-1)为第n-1个采样周期的滤波后的增压压力与目标进气压力之比，n＝1，2，3
…
，r
p
(n-1)等于第0个采样周期时(发动机转速从0变成非0时，即发动机开始起动)的增压压力与目标进气压力之比r
praw
(n)；采样周期间隔δt取决于发动机转速和进气密度。k为系数：其中m为发动机缸数，n为发动机转速，k为滤波系数；
[0069]
将1减去滤波后的增压压力与目标进气压力之比
rp
，得到1-rp
，在以上条件同时满足开始计时的计时器超过预设时间t3后，如果1-rp
大于预设值c2则泄压阀存在泄漏情况，泄压阀出现故障。
[0070]
一旦以上三个条件任一不满足，则计时器清零。
[0071]
一旦监测到泄压阀出现故障，则本次车辆驾驶循环不再监测。
[0072]
更进一步的方案是：
[0073]
在步骤一开始之前，如果车辆里程数每超过预设里程数s时，则在以下条件满足时，通过主动控制泄压阀指令来查验泄压阀是否正常：
[0074]
1)发动机转速超过4500rpm，且波动范围在
±
20rpm；
[0075]
2)进气密度超过1600mgpl，且波动范围在
±
15mgpl；
[0076]
3)增压压力大于进气压力，说明节气门开度可进一步增大以增大进气压力；
[0077]
4)进气岐管温度波动范围在
±
2.5℃内；
[0078]
5)增压闭环控制激活；
[0079]
6)车辆未发生过泄压阀性能故障。
[0080]
在以上条件同时满足预设时间t4后，确保在泄压阀工作如果正常时增压控制以保证增压压力与进气压力接近，通过固定周期控制泄压阀开启时长0.01s后关闭时长0.01s，一段时间t5后，如果检测到增压压力与进气压力之差绝对值之和超过预设值，说明增压压力波动大，泄压阀工作正常。此时需要更新以下标定值：
[0081]
1)第一种情况下的预设值p1更新为上一个驾驶循环存储的p1*kp1；
[0082]
2)第二种情况下的预设值p2更新为上一个驾驶循环存储的p2*kp2；
[0083]
3)第三种情况下的预设值c1更新为上一个驾驶循环存储的c1*kc1；
[0084]
4)第四种情况下的预设值c2更新为上一个驾驶循环存储的c2*kc2；
[0085]
更进一步的方案是：
[0086]
以上的泄压阀主动开启关闭控制以及监测更新均只在车辆驾驶每超过预设里程s后更新一次，更新完成后则重新开始累积里程次数，直至其达到预设里程后才再次执行。
[0087]
本发明具有如下突出的有益效果：
[0088]
本发明能更加全面工况下进行泄压阀性能监测，对其故障尽快报出，提醒驾驶员进行维修，保证了车辆安全和车辆性能。
具体实施方式
[0089]
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0090]
一种发动机进气电子泄压阀工作性能监测方法，是在泄压阀请求关闭时进行其工作性能监测，包括如下步骤：
[0091]
步骤一、判断是否满足对泄压阀进行失效监测的条件；
[0092]
步骤二、如果满足步骤一的条件，则开始监测，如果不满足步骤一的条件，则不开始监测。
[0093]
所述满足步骤一的条件，是指同时满足如下所有条件，包括：
[0094]
1)大气压力传感器诊断无故障发生；
[0095]
2)节气门出口气体压力(进气压力)传感器诊断无故障发生；
[0096]
3)增压压力传感器诊断无故障发生；
[0097]
4)增压控制执行器废气旁通阀诊断无故障发生；
[0098]
5)电子泄压阀电磁阀无电路故障发生；
[0099]
6)发动机处于运行状态，而非停机和起动过程状态；
[0100]
7)电子泄压阀请求关闭标志位使能；(电子泄压阀关闭控制可根据公开号为
cn111219244a，名称为涡轮增压发动机泄压阀的控制方法的专利来实现)；
[0101]
8)节气门开度降低(关闭节气门，节气门开度会降低)变化率小于预设值a，预设值取决于发动机转速和节气门出口气体压力。同样发动机转速下，进气压力越大，节气门开度降低变化率越小，避免快速关闭节气门而导致增压器喘振、或泄压阀开启而与条件6冲突。该预设值a标定参数如下，标定依据为在不影响增压器喘振的前提下节气门开度降低变化率最大值。
[0102][0103]
在所有的工况条件满足后，才可以进入泄压阀的失效监测，一旦以上条件任一不满足，则退出性能监测以避免性能监测误判。
[0104]
在以上所有条件满足后，则有：
[0105]
第一种情况，
[0106]
1)增压闭环控制(具体指增压压力的闭环控制)未激活(增压压力闭环控制未激活是指增压压力的闭环控制未开启)；
[0107]
2)发动机转速稳定(此时发动机转速波动在
±
20rpm内)；
[0108]
3)发动机进气量变化率超过预设值(本实施例取5mgpl/s，发动机每转一圈采样一次)
[0109]
以上三个条件同时满足超过预设时间t0(本实施例取3s)后，发动机每转一圈判断增压压力上升变化量是否小于预设值p1，一旦其小于预设值，说明增压压力存在泄漏情况，泄漏故障计数器累加1，连续判断cnt1次数(本实施例取10)。如果cnt1次数内出现cnt11次(本实施例取5)增压压力上升变化量小于预设值p1，泄压阀出现故障。一旦以上三个条件任一不满足，则泄漏故障计数器清零。一旦监测到泄压阀出现故障，则本次车辆驾驶循环不再监测。预设值p1取决于发动机转速和进气压力变化量。
[0110][0111]
第二种情况，
[0112]
1)增压闭环控制未激活；
[0113]
2)发动机转速稳定(此时发动机转速波动在
±
20rpm内)；
[0114]
3)发动机进气量变化率不超过预设值(本实施例取-4mgpl/s，发动机每转一圈采
样一次)
[0115]
以上三个条件同时满足超过预设时间t1，(本实施例取5s)后，发动机每转一圈判断增压压力下降变化量是否大于预设值p2，一旦其小于预设值，说明增压压力存在泄漏情况，泄漏故障计数器累加1，连续判断cnt2次数，且cnt2比cnt1高(本实施例取15，cnt2比cnt1高的原因是进气量降低一部分通过节气门关闭来实现，增压压力存在变化量较小的情况，为了避免误诊断需要延迟监测次数保证准确性)。如果cnt2次数内出现cnt21次(本实施例取12)增压压力下降变化量是否大于预设值p2，压力下降较快，泄压阀出现故障。一旦以上三个条件任一不满足，则泄漏故障计数器清零。一旦监测到泄压阀出现故障，则本次车辆驾驶循环不再监测。预设值p2取决于发动机转速和进气压力变化量。
[0116][0117]
第三种情况，
[0118]
1)增压闭环控制激活；
[0119]
2)目标进气压力未减小，即目标进气压力变化率大于或等于0kpa/s；
[0120]
3)目标进气压力与实际进气压力接近，本实施例在
±
0.1kpa内
[0121]
4)增压控制执行器废气旁通阀其最大增压能力(此时废气全部用于实现推动涡轮而增压)
[0122]
以上四个条件同时满足超过预设时间t2，(本实施例取5s)后，发动机每转一圈计算增压压力与实际进气压力之差绝对值除以节气门出口压力，得到比值，连续累加cnt3次数(本实施例取12)的比值。如果比值超过预设值c1(本实施例取5)，则泄压阀出现故障。一旦以上四个条件任一不满足，则cnt3次数计数器清零。一旦监测到泄压阀出现故障，则本次车辆驾驶循环不再监测。
[0123]
第四种情况，
[0124]
1)增压闭环控制激活；
[0125]
2)目标进气压力未减小，即目标进气压力变化率大于或等于0kpa/s；
[0126]
3)增压控制执行器废气旁通阀未达到其最大增压能力(此时废气全部用于实现推动涡轮而增压)
[0127]
在以上条件满足后，则将增压压力与目标进气压力之比r
praw
进行滤波，得到滤波后的r
p
：
[0128][0129]
其中，r
praw
为增压压力与目标进气压力之比，r
praw
(n)为第n个采样周期的增压压力与目标进气压力之比，r
p
(n)为第n个采样周期的滤波后的增压压力与目标进气压力之比，r
p
(n-1)为第n-1个采样周期的滤波后的增压压力与目标进气压力之比，n＝1，2，3
…
，r
p
(n-1)等于第0个采样周期时(发动机转速从0变成非0时，即发动机开始起动)的增压压力与目标
进气压力之比r
praw
(n)；采样周期间隔δt取决于发动机转速和进气密度。k为系数：(本实施例发动机缸数为4，k的标定时转速为1000rpm，如此设置的目的是为了归一化处理，在不同缸数和转速下，无需做特别标定，只需要标定4缸机和转速为1000rpm的k，从而减少不同发动机机型的标定测试工作)，其中m为发动机缸数，n为发动机转速，k为滤波系数，本实施例取0.56。采样周期间隔δt取决于发动机转速和进气密度，主要是在不同发动机转速和进气密度读取通过增压控制实现增压压力增加的系统反应时间。
[0130][0131]
将1减去滤波后的增压压力与目标进气压力之比r
p
，得到1-r
p
，在以上条件同时满足开始计时的计时器超过预设时间t3(本实施例取8s)后，如果1-r
p
大于预设值c2(本实施例取0.2)则泄压阀存在泄漏情况，泄压阀出现故障。一旦以上三个条件任一不满足，则计时器清零。一旦监测到泄压阀出现故障，则本次车辆驾驶循环不再监测。
[0132]
特别地，如果车辆里程数每超过预设里程数s(本实施例取5千公里)时，则在以下条件满足时，通过主动控制泄压阀指令来查验泄压阀是否正常：
[0133]
1)发动机转速超过4500rpm，且波动范围在
±
20rpm；
[0134]
2)进气密度超过1600mgpl，且波动范围在
±
15mgpl；
[0135]
3)增压压力大于进气压力，说明节气门开度可进一步增大以增大进气压力；
[0136]
4)进气岐管温度波动范围在
±
2.5℃内；
[0137]
5)增压闭环控制激活；
[0138]
6)车辆未发生过泄压阀性能故障。
[0139]
在以上条件同时满足预设时间t4(本实施例取4s)后，确保在泄压阀工作如果正常时增压控制以保证增压压力与进气压力接近(一旦以上任一条件不满足则终止以下更新标定值)，通过固定周期控制泄压阀开启时长0.01s后关闭时长0.01s，一段时间t5(本实施例取1s)后，如果检测到增压压力与进气压力之差绝对值(采样周期为发动机每转一圈)之和超过预设值，本实施例取8kpa，说明增压压力波动大，泄压阀工作正常。此时需要更新以下标定值：
[0140]
第一种情况下的预设值p1更新为上一个驾驶循环存储的p1*kp1，本实施例kp1取0.91；
[0141]
第二种情况下的预设值p2更新为上一个驾驶循环存储的p2*kp2，本实施例kp1取0.95；
[0142]
第三种情况下的预设值c1更新为上一个驾驶循环存储的c1*kc1，本实施例kc1取0.85；
[0143]
第四种情况下的预设值c2更新为上一个驾驶循环存储的c2*kc2，本实施例kc2取0.92；
[0144]
以上的泄压阀主动开启关闭控制以及监测更新均只在车辆驾驶每超过预设里程s(本实施例取5千公里)后更新一次，更新完成后则重新开始累积里程次数，直至其达到预设里程后才再次执行。车辆里程数、泄压阀故障次数、各种情况下预设值均会在车辆下电后存储。
[0145]
尽管这里参照本发明的解释性实施例对本发明进行了描述，上述实施例仅为本发明较佳的实施方式，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本技术公开的原则范围和精神之内。