确定增压柴油机排气温度传感器是否异常及故障诊断方法技术

本发明专利技术涉及一种确定增压柴油机排气温度传感器是否异常及故障诊断方法，其中确定增压柴油机排气温度传感器是否异常的方法包括以下步骤：步骤1，将采集值与观测值进行对比，根据异常时采集值是否超出观测值误差带以及将采集值变化率是否超出观测值最大变化率的次数判断异常是否发生；步骤2，根据异常时采集值超出观测值误差带的持续时间以及固定时间段内采集值变化率超出观测值最大变化率的次数来判断传感器是否为故障。该方法可以实现快速诊断和准确定位，实现快速维护。

Determination of the abnormal and fault diagnosis method for the exhaust temperature sensor of the turbocharged diesel engine

The invention relates to a method for determination of diesel engine exhaust temperature sensor is abnormal and fault diagnosis methods, which determine the turbocharged diesel engine exhaust temperature sensor is abnormal method comprises the following steps: 1, the collection value is compared with the observed value, according to the abnormal acquisition value is beyond the observation error zone and collection value change rate if it is beyond the maximum rate of change of the number of observations to determine whether the abnormal occurrence; step 2, according to the abnormal acquisition value exceeds the duration of observation error band and a fixed period of time to collect value change rate exceeds the maximum rate of change of the number of observations to determine whether the fault sensor. This method can realize fast diagnosis and accurate location, and realize fast maintenance.

【技术实现步骤摘要】
确定增压柴油机排气温度传感器是否异常及故障诊断方法
本专利技术一般地涉及柴油机电子控制领域，特别涉及一种确定增压柴油机排气温度传感器是否异常及故障诊断方法。
技术介绍
排气温度传感器是柴油机电子控制系统的重要部件，排气温度的高低影响着发动机的效率，电控系统根据排气温度的高低来计算实际进入气缸的气量，进而修正和限制实际喷油量，所以，排气温度传感器的状态正常与否，对柴油机动力性、经济性和排放都有重要影响。目前，在柴油机电控系统故障诊断技术中，通过直接测量传感器输出的电压来判断故障，如热电偶式传感器，其工作原理为两种不同成份的材质导体(称为热电极)组成闭合回路，当两端接合点(工作端和参比端)的温度不同，存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势，这就是塞贝克效应。由塞贝克效应产生的热电动势与温度之间存在函数关系，制成热电偶分度表，从而得到温度参数。当输出电压超过控制器设定的最大范围时，即判断传感器出现故障。其缺点是用输出电压判断故障不准确，当传感器信号为毫伏级时，由于信号微弱，难以测量，传感器特性发生改变或是出现零点漂移时，该方法无法检测，易出现漏检。其次，输出电压受电源系统影响，若电源系统不稳定时，该方法易出现误检。公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种确定增压柴油机排气温度传感器是否异常及故障诊断方法，通过对排气温度传感器运行中采集值和预测值对比检测，实现对排气温度传感器的快速诊断和准确定位，增加电控系统的可靠性，实现快速维护。为实现上述目的，本专利技术提供了一种确定增压柴油机排气温度传感器是否异常的方法，包括如下步骤：步骤1，通过构建增压柴油机涡后排温在线观测器，在线计算得到传感器观测值。步骤2，将采集值与观测值进行对比，根据异常时采集值超出观测值误差带的持续时间，作为排温传感器偏差故障判定条件，以检测该故障是否发生。步骤3，检测固定时间段内采集值变化率超出观测值最大变化率的次数，作为排温传感器故障判定条件，以检测该故障是否发生。优选地，在所述步骤1中，所述输出增压柴油机涡后排温在线观测器，包含涡前排气温度计算和涡后排气温度计算。优选地，据权利要求2所述的一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，在所述涡前排气温度计算包含如下三个步骤：步骤1(a)，由控制器在线采集增压柴油机中冷后进气管内的进气温度和进气压力，并根据理想气体状态方程，计算瞬时柴油机进气质量流量；步骤2(a)，从控制器获取当前循环喷油量，根据已获得的进气质量流量，在线计算得到实时空燃比；步骤3(a)，由空燃比和转速查表得到排气温度因子，与当前空燃比运算得出因缸内燃烧导致的工质升高温度，升高的温度与进气温度相加得到涡前排气温度。优选地，根据权利要求2所述的一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，在所述涡后排气温度计算包含如下两个步骤：步骤1(b)，控制器根据采集到的环境压力以及在线计算的废气质量流量通过查表计算涡轮膨胀比和涡轮效率。步骤2(b)，计算涡前至涡后排温转换系数，该值由膨胀比和涡轮效率运算而得，将涡前排气温度乘以系数得到涡后排气温度。优选地，所取得的涡后排气温度值经过修正得到排气温度修正值，其特征在于，在所述排气温度修正值计算包含两个部分：增益Kd和补偿器的极点值Z的获取。优选地，根据权利要求1所述的一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，在所述排温传感器偏差故障判定包含如下三个步骤：步骤1(c)，控制器以观测值25℃作为排温正常变化的上下限，并在线监测排温传感器采集值超出上限或下限的连续持续时间；步骤2(c)，若排温采集值超出正常变化的上限或下限，则异常持续时间计数值增加，反之异常持续时间计数值减小；当异常持续时间计数值超出最大限值时，控制器认定偏差故障发生，故障恢复计数值清零，反之异常持续时间计数值未超出限值时，不认定故障发生；步骤3(c)，若偏差故障认定后，当排温采集值处于上限和下限之间时，故障恢复计数值增加，反之故障恢复计数值减小；当故障恢复计数值超出最大限值时，控制器认定偏差故障消除，异常持续时间计数值清零，反之故障恢复计数值未超出限值时，不认定故障恢复。优选地，根据权利要求1所述的一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，在所述排温传感器虚接判定包含如下三个步骤：步骤1(d)，控制器以变化率40℃/s作为排温传感器正常时的最大变化率，并在每10s内监测排温传感器采集值超出最大变化率的次数，每超过最大变化率1次，异常计数值增加1；步骤2(d)，若在10s内排温传感器采集值超出最大变化率的情况出现了4次，则控制器认定虚接故障发生，故障恢复计数值清零；反之每10s后将异常计数值清零，以备下个10s的检测。步骤3(d)，若认定虚接故障发生，则控制器在连续的20s内监测排温传感器采集值是否仍有超出最大变化率的情况，若连续20s未出现异常，则认定传感器恢复正常，反之故障状态未消除。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：该排气温度传感器故障诊断算法具有实时性，可在柴油机高速运转过程中实时计算排气温度值；算法所用参数均为常规柴油机电控系统采集和计算的数据具备在线观测能力；算法简洁，具有实用性，可通过编程在柴油机电控系统软件中实现。附图说明图1是增压柴油机排气温度传感器偏差故障示意图；图2是增压柴油机排气温度传感器虚接故障示意图；图3是根据本专利技术的增压柴油机排气温度传感器组成示意图；图4涡前温度因子MAP示意图；图5和图6是在运行中确定增压柴油机排气温度传感器是否异常诊断方法示意图；图7是根据本专利技术的增压柴油机进气压力传感器的故障诊断方法的原理示意图。具体实施方式现在将详细参考本专利技术的实施例，在附图中示出了它们的例子，其中，相同的参考数字通篇指示相同的元件。就此而言，本专利技术的实施例可以具有不同的形式，并且不应该被视为限于这里给出的描述。因此，下面通过参考附图描述这些实施例仅为了说明本专利技术的各方面。下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本专利技术的保护范围并不受具体实施方式的限制。除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。热电偶传感器由A、B两种不同导体两端相互紧密地连接在一起，组成一个闭合回路。其中A、B两种导体被称为热电极，两个连接结点中，一个在测温时将它置于被测温度场中，被称为为工作端；一个被置于某一恒定温度的环境中，被称为参比端。热电偶传感器的基本工作原理是基于物体的热电效应即当工作端与参比端温度不等(T＞T0)时，由于A、B两种导体因温差产生的电压不同，回路中就会产生电势，从而形成电流，这一现象被称为热电效应，产生的电动势被称为热电势。热电势的大小与两种导体材料的性质及结点温度有关，通过实验可得到热电势与温度之间的数值对应关系，从而建立热电偶分度表。在热电偶传感器实际应用中，测定热电势即可通过查表获得温度信息。如图1及图2所示，传感器故障类型主要有偏差故障和虚接故障两种类型。虚接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过构建增压柴油机涡后排温在线观测器，在线计算得到传感器观测值；步骤2，将采集值与观测值进行对比，根据异常时采集值超出观测值误差带的持续时间，作为排温传感器偏差故障判定条件，以检测该故障是否发生；步骤3，检测固定时间段内采集值变化率超出观测值最大变化率的次数，作为排温传感器故障判定条件，以检测该故障是否发生。

【技术特征摘要】
1.一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，通过构建增压柴油机涡后排温在线观测器，在线计算得到传感器观测值；步骤2，将采集值与观测值进行对比，根据异常时采集值超出观测值误差带的持续时间，作为排温传感器偏差故障判定条件，以检测该故障是否发生；步骤3，检测固定时间段内采集值变化率超出观测值最大变化率的次数，作为排温传感器故障判定条件，以检测该故障是否发生。2.根据权利要求1所述的一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，在所述步骤1中，所述输出增压柴油机涡后排温在线观测器，包含涡前排气温度计算和涡后排气温度计算。3.根据权利要求2所述的一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，在所述涡前排气温度计算包含如下三个步骤：步骤1(a)，由控制器在线采集增压柴油机中冷后进气管内的进气温度和进气压力，并根据理想气体状态方程，计算瞬时柴油机进气质量流量；步骤2(a)，从控制器获取当前循环喷油量，根据已获得的进气质量流量，在线计算得到实时空燃比；步骤3(a)，由空燃比和转速查表得到排气温度因子，与当前空燃比运算得出因缸内燃烧导致的工质升高温度，升高的温度与进气温度相加得到涡前排气温度。4.根据权利要求2所述的一种柴油机排温传感器故障诊断算法，其特征在于，在所述涡后排气温度计算包含如下两个步骤：步骤1(b)，控制器根据采集到的环境压力以及在线计算的废气质量流量通过查表计算涡轮膨胀比和涡轮效率。步骤2(b)，计算涡前至涡后排温转换系数，该值由膨胀比和涡轮效率运算而得，将涡前排气温度乘以系数得到涡后排气温度。5.所取得的涡后排气温度值经过修正得到排气温度修正值，其特征在于，在所述排气温度修正值计算包含...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔涛，李佳蔚，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11