[发明专利]诊断涡轮增压发动机的气流控制系统的故障状况的系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于诊断涡轮增压发动机的气流控制系统的故障状况的系统。

背景技术

从20世界90年代开始，共轨系统或储备喷射系统系统已被引入客车用柴油发动机中。但是，共轨喷射系统的使用并不被限制于客车，而是也包括重载柴油发动机，诸如船用发动机。共轨喷射使用共用高压储存器，其带有相应的出口，以向汽缸提供燃料。共轨喷射优化了燃烧过程以及发动机的运行，并降低了颗粒物质的排放。由于高达2000bar的非常高的压力，燃料被极细地雾化。由于细小的燃料滴具有大表面积，燃烧过程被加速，且排放颗粒的颗粒尺寸被减小。此外，压力产生和喷射过程的分离允许了喷射过程被在控制单元中使用特征图所电子控制，所述控制单元诸如发动机控制单元(ECU)。ECU也可被用来监测空气处理控制机构的功能，这是为了在所述机构的运行中可能发生的错误或故障。错误探测在美国和欧洲的车载诊断要求中已经成为了强制性的。

共轨喷射系统可被和涡轮增压器结合，以提供更好的驾驶舒适度，这特别地用于客车中的柴油发动机。但是，当燃烧发生在氧气过量的环境中时，峰值燃烧温度增加，这导致了不希望的排放物的形成，诸如氮氧化物(NOx)。这些排放物在涡轮增压器被用于增加新鲜空气流的质量时增加，并由此当温度在燃烧期间及其之后很高时，增加燃烧室中的氧气和氮气的浓度。

一种用来减少诸如NO_x的不需要的排放物的现有技术涉及将化学惰性气体引入用于随后的燃烧的新鲜空气流中。因此，燃烧混合物中的氧气密度被降低，燃料燃烧更缓慢，且峰值燃烧温度被相应地降低，同时NOx产物被减少。一种引入化学惰性气体的方法是通过使用所谓的排气再循环(EGR)系统。EGR运行通常并非在所有发动机运行条件下都需要，因此，已知的EGR系统相应地包括阀门，这通常被称作EGR阀门，以将排气受控地引入进气歧管中。通过使用车载微处理器，EGR阀门的控制通常作为由多个发动机的可运行传感器所提供的信息的函数被实现。

在EGR阀门之外，已知现代涡轮增压内燃发动机的空气处理系统包括一个或多个补充或可替换的空气处理控制机构，以改变涡轮增压器的吸入能力和/或效率。例如，空气处理系统可包括设置在涡轮增压器涡轮的入口和出口之间的废气门，以选择性地使排气绕过涡轮，并由此控制涡轮增压器的吸气能力。可替换地或额外地，系统可包括和位于涡轮增压器涡轮的上游或下游的排气管道成一直线地设置的排气节流阀，以控制排气节流阀的有效流动区域，并由此控制涡轮增压器的效率。

涡轮增压器也可包括具有可变几何形状的涡轮，其被用来通过控制涡轮的几何形状来控制涡轮增压器的吸入能力。通过使用可变式喷嘴环几何形状，涡轮增压器的运行范围以及性能可在运行中发生改变，以为确定的状况优化发动机性能。所述类型的涡轮增压器示例性地在稀混合气发动机(lean burn gas enginer)中是有用的，此时燃烧对燃料质量以及空气温度的变动敏感。VTG技术也可被用于重载柴油发动机，诸如火车用或船用发动机。但是，重载燃料发动机上的涡轮增压器的运行条件是非常苛刻的，且VTG技术至少在现在并不常用于重载燃料发动机。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的故障诊断方法，其用于客车的涡轮增压发动机的气流控制系统，所述发动机特别地是共轨式涡轮柴油发动机。

本申请公开了一种燃烧发动机评价单元，其包括微处理器，所述微处理器用于从燃烧发动机的气流控制系统接收测量信号，并输出标示了气流控制系统的状态的状态信号。该微处理器包括用于接收第一组测量信号的输入口，所述信号至少包括涡轮增压器上游压力以及涡轮增压器下游压力。

还提供微处理器的其他输入口用来接收第二组测量信号，所述信号至少包括马达旋转速度。优势地，第二组测量信号也包括允许对发动机的载荷进行预测的额外测量信号，所述载荷诸如输出扭矩，燃料的吞吐量，来自油门踏板的信号等。可替换地，该第二组测量信号也可包括用于调节可变式涡轮几何形状的致动器信号，以及排气再循环阀门的致动器信号。所述第二组测量信号允许微处理器预测涡轮增压器在正常状况中的运行，所述正常状况即没有故障的情形。该第一以及第二组测量信号也可由基于测量信号的模型的输出获得。

微处理器被用来通过使用涡轮增压器模型、基于第一组测量信号计算第一组预测值，并被用来计算第二组预测值。第二组预测值由基于第二组测量信号的标称模型产生。此外，微处理器被用来基于第一组预测值和第二组预测值的比较来产生状态信号。