一种曲轴箱通风系统诊断方法、装置、设备及储存介质与流程

1.本发明属于曲轴箱的通风或换气技术领域，具体涉及一种曲轴箱通风系统诊断方法、装置、设备及储存介质。


背景技术：

2.依据中国第六阶段排放标准(gb 18352.6-2016)中j.4.9条要求的要求，汽车发动机的曲轴箱通风装置原则上必须采用闭式结构，不允许将曲轴箱污染物直接排入大气中。为了满足法规的要求，通常将曲轴箱污染物通过通风管从气缸盖罩处引入进气系统，使其再次进入气缸内进行燃烧。使用这种结构时，发动机电子控制单元ecu必须具备相应的obd诊断策略，以便确保当曲轴箱通风管被断开导致曲轴箱污染物直接排入大气时，ecu能及时诊断出断开的故障，并通过可视化的警告系统提示驾驶员。
3.当前的obd诊断策略有两大主流趋势，其一是根据gb18352.6-2016标准中第j.4.9.2.3条要求从硬件结构进行故障监测豁免；其二则是采用一种基于电回路的诊断方案实现故障监测，其中，专利：一种基于电回路的发动机曲轴箱通风装置obd诊断方法(cn111765003a)对此进行了详细描述，该专利要求pcv管路必须为带电回路的导电管，相关的管路接头也必须为导电接头，并配备相应的发动机控制器(ecu)引脚资源和线束。而本专利针对带有hfm的动力总成，可采用普通塑料pcv管路，通过采用进气歧管模型预估漏气量诊断的方式识别pcv管路是否存在脱落，达到降低成本的效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的是：旨在提供一种曲轴箱通风系统诊断方法、装置、设备及储存介质，用来解决现有发动机曲轴箱通风装置诊断方法中相关的管路必须为导电管路并配备相应的针脚资源导致成本较高的问题
5.为实现上述技术目的，本发明采用的技术方案如下：
6.第一方面，本技术实施例提供了一种曲轴箱通风系统诊断方法，应用于诊断设备，所述诊断设备包括第一流量计、第二流量计、通风管路、进气道、曲轴箱和空气滤清器，所述曲轴箱包括进气歧管，所述空气滤清器基于所述进气道与所述进气歧管联通，所述第一流量计设置在所述进气道上，所述第二流量计设置在所述曲轴箱进气歧管内，所述通风管路一端与所述进气道连接，另一端与所述曲轴箱连接，其中，所述通风管路与所述进气道连接处位于所述第一流量计与所述进气歧管之间，所述诊断方法包括以下步骤：
7.s1：基于所述第一流量计和所述第二流量计获取所述空气滤清器输入所述进气道的实时进气量和所述进气歧管从所述进气道内获取的理论模型进气量；
8.s2：基于所述实时进气量和所述理论模型进气量预估所述通风管路的漏气量并在所述漏气量达到初始标定阈值时基于所述漏气量获取等效漏气量；
9.s3：判断所述等效漏气量是否达到末端标定阈值并基于判断结果选择对应的故障管理逻辑，完成诊断。
10.结合第一方面，在一些可选的实施方式中，所述诊断设备还包括与所述进气歧管联通的碳罐电磁阀和制动辅助真空泵、排气歧管和催化器，所述排气歧管基于管路与所述催化器联通，所述排气歧管与所述催化器间的管路上还设置有egr阀，设备还包括控制器，所述控制器分别与所述第一流量计和所述第二流量计电连接，在基于所述第一流量计和所述第二流量计获取所述实时进气量和所述理论模型进气量之前，还包括以下步骤：
11.关闭所述碳罐电磁阀、所述制动辅助真空泵和所述egr阀。
12.结合第一方面，在一些可选的实施方式中，预估所述通风管路的漏气量在于：
13.获取所述实时进气量和所述理论模型进气量的差值并将所述差值经低通滤波处理后得到所述漏气量，
14.结合第一方面，在一些可选的实施方式中，基于所述漏气量获取等效漏气量在于：基于积分修正所述漏气量获得所述等效漏气量，使得在所述进气歧管压力偏高导致所述漏气量数值较小的情况下，能够基于对所述漏气量偏差积分以增大所述进气歧管压力偏高时所述漏气量的区分度。
15.结合第一方面，在一些可选的实施方式中，当所述等效漏气量未达到所述末端标定阈值时，无故障呈报；当所述等效漏气量达到所述末端标定阈值时，判断所述通风管路出现漏气，呈报故障。
16.第二方面，本技术实施例还提供一种曲轴箱通风系统诊断装置，应用于诊断设备，所述所述诊断设备包括第一流量计、第二流量计、通风管路、进气道、曲轴箱和空气滤清器，所述曲轴箱包括进气歧管，所述空气滤清器基于所述进气道与所述进气歧管联通，所述第一流量计设置在所述进气道上，所述第二流量计设置在所述曲轴箱进气歧管内，所述通风管路一端与所述进气道连接，另一端与所述曲轴箱连接，其中，所述通风管路与所述进气道连接处位于所述第一流量计与所述进气歧管之间，所述诊断装置包括：
17.采集单元，基于所述第一流量计和所述第二流量计获取所述空气滤清器输入所述进气道的实时进气量和所述进气歧管从所述进气道内获取的理论模型进气量；
18.处理单元，基于所述实时进气量和所述理论模型进气量预估所述通风管路的漏气量并在所述漏气量达到初始标定阈值时基于所述漏气量获取等效漏气量；
19.选择单元，判断所述等效漏气量是否达到末端标定阈值并基于判断结果选择对应的故障管理逻辑，完成诊断。
20.结合第二方面，在一些可选的实施方式中，所述诊断设备还包括与所述进气歧管联通的碳罐电磁阀和制动辅助真空泵、排气歧管和催化器，所述排气歧管基于管路与所述催化器联通，所述排气歧管与所述催化器间的管路上还设置有egr阀，设备还包括控制器，所述控制器分别与所述第一流量计和所述第二流量计电连接，所述诊断装置还包括：
21.开关单元，在第一流量计和第二流量计采集之前控制关闭所述碳罐电磁阀、所述制动辅助真空泵和所述egr阀。
22.结合第二方面，在一些可选的实施方式中，所述采集单元、所述处理单元和所述选择单元分别耦合至所述控制器，所述开关单元耦合至所述控制器。
23.第三方面，本技术实施例还提供一种曲轴箱通风系统诊断设备，所述所述诊断设备包括第一流量计、第二流量计、通风管路、进气道、曲轴箱和空气滤清器及存储模块，所述曲轴箱包括进气歧管，所述空气滤清器基于所述进气道与所述进气歧管联通，所述第一流
量计设置在所述进气道上，所述第二流量计设置在所述曲轴箱进气歧管内，所述通风管路一端与所述进气道连接，另一端与所述曲轴箱连接，其中，所述通风管路与所述进气道连接处位于所述第一流量计与所述进气歧管之间，所述存储模块内存储计算机程序，当所述计算机程序被所述控制器执行时，使得所述诊断设备执行上述的方法。
24.第四方面，本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机上运行时，使得所述计算机执行上述的方法。
25.采用上述技术方案的发明，具有如下优点：
26.本技术实施例提供一种曲轴箱通风系统诊断方法、装置、设备及储存介质。在曲轴箱通风系统高压力端管路无法硬件豁免的情况下，可不再为满足国六法规要求而新增导电pcv管路、线束、ecu pin脚资源和专用导电快速接头的成本，仅通过ems系统内部逻辑做到识别pcv管路脱落现象的故障监测。本发明也适用于带hfm的混合动力系统。
附图说明
27.本发明可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明；
28.图1为本发明曲轴箱通风系统诊断方法的流程示意图；
29.图2为本发明曲轴箱通风系统诊断装置的连接示意图；
30.图3为本发明曲轴箱通风系统诊断装置的结构示意图；
31.图4为本发明曲轴箱通风系统诊断方法的策略流程图；
32.主要元件符号说明如下：
33.1：第一流量计；2：第二流量计；3：通风管路；4：进气道；5：进气歧管；6：空气滤清器；7：碳罐电磁阀；8：制动辅助真空泵；9：排气歧管；10：催化器；11：egr阀；12：采集单元；13：处理单元；14：控制器；15：选择单元；16：开关单元。
具体实施方式
34.以下将结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明，需要说明的是，在附图或说明书描述中，相似或相同的部分都使用相同的图号，附图中未绘示或描述的实现方式，为所属技术领域中普通技术人员所知的形式。另外，实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“顶”、“底”、“左”、“右”、“前”、“后”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围。
35.如图2所示，本发明提供一种曲轴箱通风系统诊断设备，包括第一流量计1、第二流量计2、通风管路3、进气道4、曲轴箱和空气滤清器6及进气歧管5，还包括储存模块。空气滤清器6基于进气道4与进气歧管5联通。第一流量计1设置在进气道4上。第二流量计2设置在曲轴箱进气歧管5内。通风管路3一端与进气道4连接，另一端与曲轴箱连接。其中，通风管路3与进气道4连接处位于第一流量计1与进气歧管5之间。诊断设备还包括与进气歧管5联通的碳罐电磁阀7和制动辅助真空泵8、排气歧管9和催化器10，排气歧管8基于管路与催化器10联通，排气歧管8与催化器10间的管路上还设置有egr阀11，设备还包括控制器14，控制器14分别与第一流量计1和第二流量计2电连接。
36.第一流量计1用于采集通过空气滤清器6进入曲轴箱的实时进气量。本技术中第一
流量计可以是hfm(空气流量计)，能够实时采集实时进气量并传输至控制器14。第二流量计2用于采集进气歧管5实际进入的理论模型进气量，即曲轴箱内的气体一部分来自与空气滤清器6的实时进气量，还有一部分在于当通风管路3出现漏气或脱落时从通风管路3方向流入进气道4内的空气，其中，当通风管路3出现漏气时，由于空气滤清器6的压降效应，进气道4的气压会略低于大气压，会导致第一接头或第二接头处有部分空气流入进气道4中。值得注意的是，正常状态下，通风管路3内会有一部分气体从曲轴箱流入进气道4，但相较于本技术后文的处理过程可忽略不计，当第一接头或第二接头出现脱落漏气时，可默认从第一接头流入进气道4的气体全部为漏气量。第二流量计2可以是map(压力传感器)，用于基于采集到的压力得出进气歧管5内的理论模型进气量。
37.进气道4上还设置有增压器和节气门等常规部件，此处不再过多赘述，值得注意的是，车辆常规设置中，进气歧管5还与碳罐电磁阀7和制动辅助真空泵8联通，其中，制动辅助真空泵8用于机械制动时的辅助制动，为保证进气歧管5内的气体来源的简单性，本技术在诊断之前需要将碳罐电磁阀7、制动辅助真空泵8及egr阀11关闭，其中，egr阀11可以关闭也可以维持一定开度(后文详细描述)
38.控制器14用于实时就记录环境温度、大气压力和发动机转速、负荷、炭罐电磁阀工作状态、egr开度以及整车制动踏板工作状态，优选地，控制器14可以是ems系统(发动机管理系统)。
39.egr阀11用于和lp-egr(低压废气在循环系统)连接，用于将一部分低压废气输送至进气道4进行循环利用，为保证诊断时进气歧管9内的气体来源单一性，在诊断通风管路3是否脱落漏气时也需要将egr阀11保持关闭或维持理想开度。
40.值得注意的是，曲轴箱还可通过pcv低压力段管路与进气歧管5联通，为防止曲轴箱内的气体对进气歧管5内的理论模型进气量的获取产生影响，本技术中仅考虑对高压力时的通风管路3(即pcv高压力端管路)脱落时的诊断，此时pcv低压力端管路内无气体流通或仅有少量不影响整体气流量的气体流通。
41.储存模块内储存计算机程序，当计算机程序被控制器14执行时，使得诊断设备能够执行下述诊断方法中的相应步骤。
42.请参照图1和图4，本技术实施例还提供一种曲轴箱通风系统诊断方法。其中，诊断方法可以包括如下步骤：
43.s1：基于所述第一流量计1和所述第二流量计2获取所述空气滤清器6输入所述进气道4的实时进气量和所述进气歧管5从所述进气道4内获取的理论模型进气量；
44.s2：基于所述实时进气量和所述理论模型进气量预估所述通风管路3的漏气量并在所述漏气量达到初始标定阈值时基于所述漏气量获取等效漏气量；
45.s3：判断所述等效漏气量是否达到末端标定阈值并基于判断结果选择对应的故障管理逻辑，完成诊断。
46.下面将对曲轴箱通风系统诊断方法的各步骤进行详细阐述，如下：
47.需要指出，本发明中，当系统存在较大的压力波动或存在不经过第一流量计1的气体进入到进气歧管5后会导致系统漏气量偏差变的不可靠，因此需要考虑限制以下情况以提高诊断可靠性：
48.1)egr阀门开启过大或egr工作不稳定或egr阀流量偏差过大。
49.2)诊断过程中制动真空泵工作(仅考虑从进气歧管取真空源的布置方式)。
50.3)炭罐电磁阀开启，炭罐脱附激活，炭罐流量预估不精确。
51.4)pcv高压力端接口偏小，导致接头1脱落后接口漏气量不明显，可适当增加管路管径或接头口径。
52.因此在步骤s1之前，需要完成以下步骤：
53.诊断使能工况判断，发动机发动机运行过程中控制器14实时记录环境温度、大气压力和发动机转速、负荷、炭罐电磁阀工作状态、egr开度以及整车制动踏板工作状态。控制器14判断是否满足使能工况的条件：
54.条件一：发动机运行过程中环境温度在-7至35℃，大气压力高于70kpa；
55.条件二：egr阀11开度低于标定阈值：5％；
56.条件三：发动机负荷小于标定值：25。并且发动机负荷变化率小于标定阈值：5％；
57.条件四：发动机转速小于标定值：1500。且发动机转速波动小于标定阈值5％；
58.条件五：制动踏板不工作或工作后延时5s；
59.条件六：控制器14未监测到以下任一故障存在
60.1、第一流量计1驱动级与合理性故障。
61.2、第二流量计2驱动级与合理性故障。
62.3、增压系统相关部件的驱动级与合理性故障
63.4、节气门驱动级与合理性故障
64.5、炭罐电磁阀7驱动级与卡滞常开故障。
65.6、pcv低压端脱落故障(高怠速)
66.注：驱动级故障包括传感器或驱动部件的短路到电源故障、短路到地故障、开路故障。合理性故障包括传感器或驱动部件的pin脚信号卡滞、信号超范围、信号跳变不合理故障。
67.上述六个条件全部满足后，通风管路3(pcv高压力端管路)脱落诊断使能激活，其中任意条件不满足，将重置诊断使能工况判断。
68.在步骤s1中，使用第二流量计2预估进气歧管5的理论模型进气量的方法需要借助台架实验标定，通过理想气体状态公式(pv＝nrt)校核，提前给出转换的标定参数。针对混合动力系统发动机，台架试验标定范围需适当扩展。试验时需要分别考虑第一接头和第二接头脱落时的工况，具体需包含如下：
69.1)正常状态下：700-1500rpm对应的进气歧管5压力、基于进气歧管5压力预估的理论模型进气量、第一流量计1实测的实时进气量、基于实时进气量预估的进气歧管5压力(等梯度)。
70.2)断开通风管路的第二接头(曲轴箱端)：700-1500rpm对应的进气歧管1压力、基于进气歧管1压力预估的理论模型进气量、第一流量计1实测的实时进气量、基于实时进气量预估的进气歧管5压力。
71.3)断开通风管路的第一接头(空滤器端)：700-1500rpm对应的进气歧管1压力、基于进气歧管1压力预估的理论模型进气量、第一流量计1实测的实时进气量、基于实时进气量预估的进气歧管5压力。
72.通过台架数据确认1)中与2)和3)的基于歧管压力预估进气流量的有效差异，用于
后续漏气量积分系数调整参考和阈值划分，并同步确认最为可靠的转速-负荷诊断区域。
73.通过查表确认预估的理论模型进气量：
74.横轴：基于进气歧管1压力数组
75.例，进气歧管压力[30,40,50,60,70,80,110]，单位kpa；
[0076]
查标值：基于进气歧管压力预估理论模型进气量；
[0077]
例，预估进气流量[1.9，2.5，3，4，6，8，15]，单位g/s。
[0078]
基于进气歧管5的温度，需要对预估进气流量进行适当修正，该系数可标定。
[0079]
在诊断使能激活后，控制器14请求停止炭罐电磁阀7脱附，当炭罐电磁阀7关闭后，内部诊断程序激活相关数据采样。具体包含如下采样数据：
[0080]
一：第一流量计1实测的实时进气量(a1)；
[0081]
二：基于第二流量计2计算的理论模型进气量(a2)。
[0082]
在步骤s2中，基于所述实时进气量和所述理论模型进气量预估所述通风管路3的漏气量并在所述漏气量达到初始标定阈值时基于所述漏气量获取等效漏气量。即，先(a1)和(a2)的差值预估通风管路3脱落处的漏气量(a3)。理论上，基于第二流量计2计算的理论模型进气量与第一流量计1实测的实际进气量差值即为通风管路3脱落出的漏气量。值得注意的是，需考虑将a3低通滤波后再参与后续的计算，以消除瞬态的较大的压力偏差带来的误判现象，滤波公式推荐如下：
[0083]
a3(new)＝a3(old)+[in-a3(old)]*dt*k1，其中in＝a2-a1，dt为本逻辑运算周期，k1反映滤波的快慢。
[0084]
一般的，在无pcv管路脱落的情况下，a3在0附近小范围波动；而当通风管路3发生脱落后，由于空气滤清器6的压降效应，第一流量计1后的进气道4气压略低于大气压，会导致第一接头或第二接头处有部分空气流入进气道中，导致最终进入进气歧管5的空气流量与由第一流量计1测量的进气流量存在偏差，即a3将会偏离0附近。
[0085]
经过实际的台架测量，漏气量a3与通风管路3的接头孔径成正比，与通风管路3的压力成反比。一般的，在怠速工况下，通风管路3脱落后的漏气量最为显著。
[0086]
当控制器14监测到|a3|小于初始标定阈值(2g/s)时，说明理论模型进气量与实测进气量相当，不存在漏气现象，延时标定时间3s后，诊断快速通过(fastpass)。
[0087]
当|a3|大于初始标定阈值(2g/s)后，将开始计算一个虚拟的等效漏气量(a4)，其计算公式如下：
[0088][0089]
其中，时间t可根据该动力总成在wltc中的平均稳态区域持续的时间标定，积分系数k2可调整积分的快慢，根据故障呈报的时间的需求综合标定。采用积分的方式修正等效漏气量可增强逻辑的适用性。当稳态时，由于进气歧管5压力偏高等现象导致a3整体偏低的情况下，可通过对气量偏差积分的方式将漏气现象放大，增大与正常状态下的区分度。
[0090]
在步骤s3中，判断所述等效漏气量是否达到末端标定阈值并基于判断结果选择对应的故障管理逻辑，完成诊断。当满足fastpass逻辑时，诊断会迅速通过，诊断完成，无故障呈报。fastpass有效的提升了正常工况下的诊断完成速度，有效的提升了在用监测频率(iupr)。
[0091]
当a4达到或超过末端标定阈值后，控制器14判断存在通风管路3脱落故障，诊断完成，呈报故障。系统根据法规要求进行故障码存储、点亮mil灯和存储冻结帧，iupr分子增长后诊断结束。建议本诊断策略在同一个驾驶循环中允许多次尝试，尝试次数可标定。一旦诊断结束后，当前驾驶循环不再进行尝试。
[0092]
所述的最终标定阈值需要考虑第一接头和第二接头分别脱落的情况，需要考虑以漏气量最不明显的一种方式作为标定试验划分阈值的基础。
[0093]
继续参照图2和图3，本技术还提供一种曲轴箱通风系统诊断装置，诊断装置包括至少一个可以软件或固件(firmware)的形式存储于存储模块中或固化在诊断设备的操作系统(operating system，os)中的软件功能模块。控制器14用于执行存储模块中存储的可执行模块，例如诊断装置所包括的软件功能模块及计算机程序等。
[0094]
诊断装置包括采集单元12、处理单元13和选择单元15，各单元具有的功能可以如下：
[0095]
采集单元12，基于所述第一流量计1和所述第二流量计2获取所述空气滤清器6输入所述进气道4的实时进气量和所述进气歧管5从所述进气道4内获取的理论模型进气量；
[0096]
处理单元13，基于所述实时进气量和所述理论模型进气量预估所述通风管路3的漏气量并在所述漏气量达到初始标定阈值时基于所述漏气量获取等效漏气量；
[0097]
选择单元15，判断所述等效漏气量是否达到末端标定阈值并基于判断结果选择对应的故障管理逻辑，完成诊断。
[0098]
可选的，诊断装置还可以包括开关单元16。开关单元16用于在第一流量计1和第二流量计采集相应的气流量之前关闭所述碳罐电磁阀7、所述制动辅助真空泵8和所述egr阀11。开关单元16能够在诊断开始之前关闭会对进气歧管5内的理论模型进气量计算产生影响或误差的气体管路，保证进气歧管5内的气体来源的准确性。
[0099]
在本实施例中，存储模块可以是，但不限于，随机存取存储器，只读存储器，可编程只读存储器，可擦除可编程只读存储器，电可擦除可编程只读存储器等。在本实施例中，存储模块可以用于存储第一流量计1和第二流量计2的采集数据、初始标定阈值和终端标定阈值等。当然，存储模块还可以用于存储程序，控制器14在接收到执行指令后，执行该程序。
[0100]
可以理解的是，图1和图2中所示的诊断设备结构仅为一种结构示意图，诊断设备还可以包括比图中所示更多的组件。图中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
[0101]
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的诊断设备、诊断装置的具体工作过程，可以参考前述方法中的各步骤对应过程，在此不再过多赘述。
[0102]
本技术实施例还提供一种计算机可读存储介质。计算机可读存储介质中存储有计算机程序，当计算机程序在计算机上运行时，使得计算机执行如上述实施例中所述的通风系统诊断方法。
[0103]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本技术可以通过硬件实现，也可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，基于这样的理解，本技术的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是cd-rom，u盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，诊断设备，或者网络设备等)执行本技术各个实施场景所述的方法。
[0104]
综上所述，本技术实施例提供一种曲轴箱通风系统诊断方法、装置、设备及储存介质。在本方案中，在曲轴箱通风系统高压力端管路无法硬件豁免的情况下，可不再为满足国六法规要求而新增导电pcv管路、线束、ecu pin脚资源和专用导电快速接头的成本，仅通过ems系统内部逻辑做到识别pcv管路脱落现象的故障监测。本发明也适用于带hfm的混合动力系统。
[0105]
在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置、系统和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置、系统和方法实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本技术的多个实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
[0106]
以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。