用于排气热交换器诊断的方法和系统技术方案

本申请涉及用于排气热交换器诊断的方法和系统。提供了用于对排气热交换系统的多个部件进行车载诊断的方法和系统。在一个示例中，基于在热交换器上游估计的第一温度、在热交换器下游估计的第二温度、冷却剂温度以及在热交换器上游估计的压力检测热交换器和流体地耦接到热交换器的冷却剂系统中的一个或多个的劣化。此外，可以基于耦接到转向阀的位置传感器的输入检测热交换系统的转向阀的劣化。

Methods and systems for the diagnosis of exhaust heat exchanger

The application relates to a method and system for diagnosing exhaust heat exchanger. A method and system for on-board diagnosis of a plurality of components of an exhaust heat exchange system are provided. In one example, based on the first temperature estimated at the upstream of the heat exchanger, the second temperature estimated at the lower reaches of the heat exchanger, the coolant temperature, and the pressure estimated at the upstream of the heat exchanger, one or more deterioration of the heat exchanger and the fluid coupled to the heat exchanger's coolant system. Furthermore, the deterioration of the steering valve of the heat exchange system can be detected based on the input of the position sensor coupled to the steering valve.

【技术实现步骤摘要】
用于排气热交换器诊断的方法和系统
本说明书整体涉及用于排气热交换系统的部件的车载诊断的方法和系统。
技术介绍
发动机可以配置有用于从排气中回收热的排气热回收系统。排气热可以用于加热发动机冷却剂，其可以向发动机提供热并且还使乘客舱温暖，从而改善发动机和燃料效率。另外，排气可以经由EGR系统再循环到进气歧管，并用于减少排气NOx排放。排气再循环(EGR)冷却器可以耦接到EGR系统，以在再循环的排气被递送到进气歧管之前使再循环的排气的温度降低。组合的热交换系统可以用于排气热回收和EGR冷却两者。可能需要定期或适时地执行诊断程序来监测发动机系统的不同部件。提供了用于排气热交换器和EGR冷却器的诊断的各种方法。在一个示例中，如US6,848,434所示，Li等人公开了一种用于诊断耦接到EGR递送通道的EGR冷却器的方法。基于包括排气温度、EGR冷却器出口温度和发动机冷却剂温度的因素计算EGR冷却器的有效性因素。将有效性因素与阈值进行比较，如果有效性因素低于阈值，则确定EGR冷却器的故障。阈值可以基于通过递送通道的EGR流率。然而，本专利技术人在此已经认识到了上述方法的潜在问题。作为一个示例，在具有组合的热交换系统的实施例中，其中公共热交换器用于排气热回收和EGR冷却两者，不可以使用单一有效性因素可靠地检测EGR冷却器功能的劣化。具体地，可能难以将组合的热交换系统的EGR冷却功能的问题与排气热回收功能的问题区分开来。另外，由于存在允许EGR功能和排气热回收功能的不同组合的多个阀，可能难以从与热交换器相关联的问题或从与使冷却剂循环通过热交换器的冷却剂管线相关联的问题分析出与阀相关联的问题。
技术实现思路
本专利技术人在此已经确定了一种可以至少部分地解决上述问题的方法。一个示例方法包括：指示将排气从排气催化剂的下游经由转向阀转向到排气旁路中的热交换器中的热交换系统的劣化，该指示基于在热交换器上游估计的第一排气温度和排气压力、在热交换器下游估计的第二排气温度、以及循环通过热交换器的冷却剂的温度中的每一个。以这种方式，通过使用多个温度传感器、压力传感器和转向阀位置传感器，可以可靠地诊断排气热交换系统的每个部件。在一个示例中，发动机系统可以配置有用于EGR冷却和排气热回收的单个热交换器。热交换器可以定位在平行于主排气通道设置的排气旁通通道中，并且耦接到主排气通道的转向阀可用于允许(enable)排气转向到旁通通道中或引导通过主通道进入尾管。包括EGR阀的EGR递送通道可以耦接到热交换器下游的旁通通道。一个或多个温度传感器和压力传感器可以耦接到热交换器的上游和下游的旁通通道。此外，温度传感器可以容纳在流体地耦接到热交换器的冷却剂系统的流出冷却剂管线中。热交换器系统可以通过调节转向阀和EGR阀的位置而以多种模式操作，并且基于操作模式，来自温度传感器和压力传感器中的每一个的输入可以周期地或适时地用于诊断热交换系统的部件。作为一个示例，在仅执行排气热回收的操作模式期间，高于热交换器上游的阈值压力的存在可用于推断热交换器的劣化(诸如由于堵塞)。在同一模式期间，冷却剂温度的下降可用于推断冷却剂系统的劣化(诸如由于冷却剂管线堵塞)。作为另一示例，在正在执行排气热回收和EGR递送两者的操作模式期间，低于阈值的冷却剂温度可用于推断作为EGR冷却器的热交换器的劣化。在仅排气热回收模式期间施加的阈值可与在组合的排气热回收和EGR递送模式期间施加的阈值不同。在每个模式中，来自耦接到转向阀的位置传感器的输入和来自温度传感器和压力传感器的输入一起可以用于推断转向阀的劣化。另外，在排气不经由旁通通道引导的操作模式期间，可以基于热交换器上游的排气温度基本上等于热交换器下游的排气温度以及排气压力基本上等于大气压力来诊断各种温度传感器和压力传感器。以这种方式，通过使用耦接到排气系统的旁通通道的现有温度传感器和压力传感器，可以有效地执行对组合的热交换系统的多个部件的车载诊断。通过将在热交换器的上游和下游测量的排气温度与基于组合的热交换器系统的操作模式在那些位置处预期的温度进行比较，可以可靠地检测热交换器中的堵塞。通过在每种模式中将排气温度变化与冷却剂温度变化进行比较，可以更好地将与热交换器相关联的热交换问题与耦接到热交换器的冷却剂系统相关联的热交换问题区分开来。基于组合的热交换系统的操作模式(诸如基于该系统是仅用于排气热回收还是用于排气热回收和EGR递送)来调节诊断期间施加的温度和压力阈值的技术效果在于，组合的热交换系统的不同功能可以使用相同的传感器组来独立诊断。通过适时地监测用于诊断过程的传感器中的每一个传感器的健康状况，可以改善热交换系统的车载诊断的可靠性。通过允许可靠且准确地执行对排气热交换系统的诊断，组合的热交换系统的燃料经济性和排放益处可以在更广范围的发动机工况内扩展。应当理解，提供上面的
技术实现思路
是为了以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的所选概念。这并不旨在标识所要求保护的主题的关键或必要特征，所述主题的范围由所附权利要求唯一地限定。此外，所要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分提到的任何缺点的实施方式。附图说明图1A示出了包括以第一模式操作的热交换系统的发动机系统的示例实施例。图1B示出了包括以第二模式操作的热交换系统的发动机系统的示例实施例。图1C示出了包括以第三模式操作的热交换系统的发动机系统的示例实施例。图2示出了说明可以被实施用于对图1A至图1C的热交换系统进行诊断的示例方法的流程图。图3示出了说明可以被实施用于对耦接到图1A至图1C的热交换系统的传感器进行诊断的示例方法的流程图。图4示出了说明可以被实施用于对排气系统转向阀进行诊断的第一示例方法的流程图。图5示出了说明可以被实施用于对排气系统转向阀进行诊断的第二示例方法的流程图。图6示出了说明图1A至图1C的热交换系统的不同部件的诊断参数的表。图7示出了根据本公开的诊断图1A至图1C的热交换系统的热交换器和转向阀的第一示例。图8示出了根据本公开的诊断流体地耦接到图1A至图1C的热交换器的冷却剂系统的第二示例。具体实施方式以下描述涉及用于排气热交换系统的多个部件的车载诊断的系统和方法。排气热交换系统可以包括用于排气热回收和排气再循环(EGR)冷却的单个热交换器(耦接到旁通通道)。排气热交换系统的不同操作模式在图1A至图1C中示出。发动机控制器可以被配置为执行控制程序，诸如图2、图3、图4和图5的示例程序，以定期或适时地诊断排气热交换系统的部件，诸如热交换器、流体地耦接到热交换器的冷却剂系统、引导排气通过热交换器的转向阀、以及一个或多个系统传感器。用于诊断每个部件的参数和阈值可以基于所选择的操作模式而变化，如图6中用表格表示的。参照图7和图8示出示例诊断程序。图1A示意性地示出了包括发动机10的示例发动机系统100的各方面。在一个示例中，发动机系统100耦接在推进系统中，诸如被配置为用于公路行驶的车辆。在所描绘的实施例中，发动机10是耦接到涡轮增压器13的升压发动机，该涡轮增压器13包括由涡轮116驱动的压缩机114。具体地，新鲜空气沿进气通道42经由空气滤清器112被引入发动机10，并流到压缩机114。压缩机可以是任何合适的进气压缩机，诸如马达驱动或驱动轴驱动的机械增压器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，其包括：指示将排气从排气催化剂的下游经由转向阀转向到排气旁路中的热交换器中的热交换系统的劣化，所述指示基于在所述热交换器上游估计的第一排气温度和排气压力、在所述热交换器下游估计的第二排气温度、以及循环通过所述热交换器的冷却剂的温度中的每一个。

【技术特征摘要】
2016.10.18 US 15/296,9501.一种方法，其包括：指示将排气从排气催化剂的下游经由转向阀转向到排气旁路中的热交换器中的热交换系统的劣化，所述指示基于在所述热交换器上游估计的第一排气温度和排气压力、在所述热交换器下游估计的第二排气温度、以及循环通过所述热交换器的冷却剂的温度中的每一个。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括，响应于劣化的所述指示，禁止排气通过所述排气旁路中的所述热交换器的所述转向；并且允许排气绕过所述热交换器经由主排气通道直接流到尾管。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述指示进一步基于相对于命令位置的所述转向阀的实际位置，所述实际位置经由耦接到所述转向阀的位置传感器估计，所述命令位置基于发动机加热需求，所述转向阀耦接到所述排气旁路的出口和主排气通道的接合部。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述热交换系统进一步包括排气再循环通道即EGR通道，用于将来自所述热交换器下游的所述排气旁路的排气经由EGR阀再循环到发动机进气歧管，并且其中所述指示进一步基于所述EGR阀的实际位置。5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括：通过将所述EGR阀致动到关闭位置并将所述转向阀致动到第一位置以允许排气流经由所述热交换器到达所述尾管，在第一热回收模式中操作所述热交换系统；通过将所述EGR阀致动到打开位置并将所述转向阀致动到第二位置以允许排气流经由所述热交换器到达所述发动机进气歧管，在第二EGR模式中操作所述热交换系统；以及通过将所述EGR阀致动到所述关闭位置并将所述转向阀致动到所述第二位置以允许排气流绕过所述热交换器直接到达所述尾管，在第三旁路模式中操作所述热交换系统，其中在所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式中的每个模式期间执行所述指示。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述指示包括：当在所述第一模式和所述第二模式中的一个模式中操作所述热交换系统时，响应于所述第二排气温度低于预期的第二排气温度、以及所述估计的排气压力高于预期的排气压力中的每一个指示所述热交换器的劣化；当在所述第一模式和所述第二模式中的一个模式中操作所述热交换系统时，响应于所述估计的冷却剂温度低于预期的冷却剂温度指示使冷却剂循环通过所述热交换器的冷却剂系统的劣化；以及当在所述第一模式、所述第二模式和所述第三模式中的一个模式中操作所述热交换系统时，响应于所述转向阀的实际位置不同于所述转向阀的预期位置指示所述转向阀的劣化。7.根据权利要求6所述的方法，其中所述预期的第二排气温度基于发动机负荷、发动机温度、发动机转速、排气流率和通过所述热交换器的冷却剂流率中的一个或多个建模，其中所述预期的排气压力基于发动机负荷、发动机温度、发动机转速和排气流率中的一个或多个建模，并且其中所述预期的冷却剂温度基于排气温度、排气流率和冷却剂流率中的一个或多个建模。8.根据权利要求6所述的方法，其中所述转向阀的所述预期位置包括在所述第一模式期间的所述第一位置，以及在所述第二模式和所述第三模式中的每个模式期间的所述第二位置，所述第一位置允许排气流从所述催化剂的下游经由所述排气旁路到达所述尾管，并且所述第二位置禁止排气流从所述催化剂的下游经由所述排气旁路到达所述尾管。9.根据权利要求6所述的方法，其中经由耦接到所述热交换器上游的所述排气旁路的第一温度传感器估计所述第一排气温度，其中经由耦接到所述热交换器下游的所述排气旁路的第二温度传感器估计所述第二排气温度，其中经由耦接到所述热交换器上游的所述排气旁路的压力传感器估计所述排气压力，其中经由耦接到所述冷却剂系统的冷却剂管线的第三温度传感器估计所述冷却剂温度。10.根据权利要求9所述的方法，其中所述指示进一步包括：当在所述第三模式中操作时，响应于所述估计的排气压力和大气压力之间的高于阈值的压力差指示所述压力传感器的劣化；响应于所述第一排气温度和所述第二排气温度之间的高于阈值的差指示所述第一温度传感器和所述第二温度传感器中的至少一个的劣化；以及响应于所述估计的冷却剂温度高于所述预期的冷却剂温度指示所述第三温度传感器的劣化。11.根据权利要求6所述的方法，其中指示所述热交换器的劣化包括指示所述热交换器被堵塞，其中指示所述冷却剂系统的劣化包括指示一个或多个冷却剂管线被堵塞，其中指示所述转向阀的劣化包括指示所述转向阀卡在所述打开位置、所述关闭位置和部分打开位置中的一个位置中。12.一种方法，其包括：当操作热交换系统以使全部体积的排气从排气催化剂的下游经由容纳热交换器的排气旁路流到尾管时，响应于在所述热交换器上游测量的排气压力高于第一阈值压力、以及在所述热交换器上游测量的第一排气温度和在所述热交换器下游测量的第二排气温度之间的温度差高于第一阈值差中的每一个指示所述热交换器的劣化；响应于在所述冷却剂系统的流出管线处测量的冷却剂温度低于第一阈值冷却剂温度指示使冷却剂循环通过所述热交换器的冷却剂系统的劣化；以及响应于转向阀的实际位置不同于完全打开位置指示耦接在所述排气旁路和主排气通道的接合部处的所述转向阀卡在关闭或部分打开。13.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·E·贝文，R·D·普斯弗，M·J·尤瑞奇，J·N·阿勒瑞，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：美国,US