用于具有两级涡轮压缩机的动力传动系的诊断方法和系统的制作方法
【专利摘要】用于具有两级涡轮压缩机的动力传动系的诊断方法和系统。用于装配有至少一个低压涡轮压缩机(2)和至少一个高压涡轮压缩机(8)的动力传动系的诊断方法，这些涡轮压缩机被分级并且供给一台内燃发动机，该动力传动系被装配到一台机动车辆上。该方法包括以下步骤：确定该动力传动系的运行模式；基于一个第一组数据并且基于该运行模式来确定高压涡轮机(13)的功率；基于一个第二组数据来确定该高压涡轮机(13)的功率；一个故障判据被确定为该根据第一组数据的高压涡轮机(13)的功率与该根据第二组数据的高压涡轮机(13)的功率之比，并且将该故障判据与多个存储值相比较以便确定是否存在一次故障。
【专利说明】用于具有两级涡轮压缩机的动力传动系的诊断方法和系统
【技术领域】
[0001]本发明的领域是对于配备有涡轮增压器的内燃发动机的故障诊断，并且更具体地说是配备有两级涡轮增压器的动力传动系的故障诊断。
【背景技术】
[0002]对发动机进行空气增压使之有可能通过接受比同等汽缸尺寸的大气式发动机更多的空气量以用于燃料燃烧来增加发动机的性能水平。
[0003]一种增压装置可以包括一台涡轮增压器，该涡轮增压器一方面包括一台压缩机并且另一方面包括一台涡轮机，该压缩机以高于大气压的压力来对发动机供以空气，并且来自发动机的排气穿过涡轮机。
[0004]由这些排气提供给涡轮机的动力经由一个轴而传输到压缩机，压缩机将从外部环境中吸入的空气压缩到一个所谓增压压力的压力。
[0005]随着当前增加发动机特定性能的趋势，涡轮增压器所需的增压压力值逐渐变大。涡轮增压器经受很高的机械应力，这样会影响涡轮增压器的可靠性。因此重要的是准确控制涡轮增压器运行状态并且诊断出现的任何机械故障，以便例如限制发动机性能水平和/或提醒驾驶员需要修理。
[0006]而且，涡轮增压器增压压力调节失败通常是先于这些机械故障，而这种调节失败会致使超过发动机污染排放物的法定水平。关系到车载车辆嵌入式诊断的OBD (车载诊断)标准要求将任何这样的超出都对驾驶员给与警示。因此重要的是诊断出涡轮增压器的故障或事故以便满足这些标准。
[0007]当前，对增压进气回路中的内部泄漏或外部泄漏的诊断是基于对涡轮增压器调节环路偏差的积分与一个检测阈值进行比较的。在一个有故障的压缩机旁路的情况下，测量到的压力低于预期压力，这样使之有可能检测出一次故障。此外，为了考虑该增压调节的准确性，存在着在其上不计算积分的一个死区。类似地，在设定点变化太快时不进行这种计
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[0008]当前的诊断仅是在该增压调节被启用时才工作的。此外，这些性能水平高度地取决于对增压的控制行为以及对EGR的控制行为。在实践中，这些校准大大影响该增压响应时标(response mask)。而且，由于该策略是基于一种循环误差的，在稳定的转速下因为该增压调节器积分器作用而将不能检测出该增压进气回路中的内部泄漏或外部泄漏。
[0009]存在对于诊断泄漏的方法和系统的需要，这种方法和系统使之有可能明显减少校准并且还使之有可能对以稳定转速运行的动力传动系进行诊断。
[0010]因此还存在对于增压进气回路中的内部泄漏或外部泄漏进行诊断的装置的需要，该装置能够检测污染排放物增加的风险、以及高压涡轮增压器超速的风险。
`[0011]在实践中，压缩机旁路中的内部泄漏能够引起增压压力和空气流量的减少，从而导致污染排放物增加。
[0012]在压缩机旁路中存在内部泄漏的情况下，增压调节将通过使高压涡轮增压器更快旋转而潜在地直至该高压涡轮增压器由于过高的转速而损坏来自然地补偿这种泄漏。
[0013]外部泄漏能够引起增压压力的减少，增压调节将通过使高压涡轮增压器更快旋转而潜在地直至该高压涡轮增压器由于过高的转速而损坏来补偿这种增压压力的减少。
【发明内容】
[0014]根据一个方面，在此提出了一种用于诊断配备有至少一台低压涡轮增压器以及至少一台高压涡轮增压器的动力传动系的方法，这些涡轮增压器被分级并且供给一台内燃发动机，该动力传动系被安装在一台发动机车辆中。该方法包括以下步骤:
[0015]确定该动力传动系的运行模式，
[0016]根据一个第一组数据并且根据该运行模式来确定涡轮机功率，
[0017]根据一个第二组数据来确定该涡轮机功率，
[0018]一个故障判据被确定成该作为第一组数据的函数的涡轮机功率与该作为第二组数据的函数的涡轮机功率之比，并且
[0019]将该故障判据与多个存储值相比较以便确定是否存在一次故障。
[0020]该诊断方法提供了易于校准、易于与动力传动系的运行情况相适配、以及在稳定情况和不稳定情况均可使用的优点。
[0021]该第一组数据可以是在高压涡轮机这一侧上确定的一组数据。
[0022]该第一组数据可以包括高压涡轮机的旋转速度以及高压涡轮机的上游温度。
[0023]该第一组数据可以包括该高压涡轮机的上游压力以及高压涡轮机的上游温度。
[0024]在动力传动系包括连接在高压涡轮机的入口与出口之间的一个高压旁路时，该第一组数据可以包括该高压旁路的位置、高压涡轮机的上游温度以及高压压缩机的旋转速度。
[0025]该第二组数据可以是在高压压缩机这一侧上确定的一组数据。
[0026]该第二组数据包括高压压缩机的旋转速度、增压压力以及内燃发动机的旋转速度。
[0027]可以根据该高压旁路的位置以及高压涡轮机的上游压力来确定运行模式。
[0028]根据另一个方面，在此提出了一种用于配备有至少一个低压涡轮增压器和至少一个高压涡轮增压器的动力传动系的诊断系统，这些涡轮增压器被分级并且供给一台内燃发动机，该动力传动系被安装在一台发动机车辆中。该诊断系统包括一个用于确定动力传动系运行模式的器件，该用于确定动力传动系运行模式的器件在输出处被连接至一个对高压涡轮机功率进行估算的第一器件；该诊断系统还包括一个对高压涡轮机功率进行估算的第二器件以及一个对故障判据进行估算的器件，该对故障判据进行估算的器件在该输入处被连接至该对高压涡轮机功率进行估算的第一装置并且连接至该对高压涡轮机功率进行估算的第二器件并且在输出处被连接到一个比较器件，该比较器件适合于将该故障判据与多个存储值进行比较。
[0029]该对高压涡轮机功率进行估算的第一器件可以包括用于对高压涡轮增压器进行建模的至少一个器件，该第一估算器件能够对应于从该用于确定动力传动系运行模式的器件中接收的信号来使用该用于对高压涡轮增压器进行建模的器件。【专利附图】
【附图说明】
[0030]通过阅读仅作为非限制性实例并且参照附图给出的以下说明，将会清楚其他目的、特征和优点，在附图中:
[0031]-图1展示了带两级涡轮增压器的动力传动系；
[0032]-图2展示了带两级涡轮增压器的动力传动系的转速/负荷图；并且
[0033]-图3展示了用于诊断动力传动系故障的方法。
【具体实施方式】
[0034]在图1中，可以看到一个动力传动系I包括一个低压涡轮增压器2，该低压涡轮增压器的压缩机3被连接到一个新鲜空气进气管4的入口并且被连接至一个传感器5，该传感器适合用于确定进气空气温度和进气空气流量。低压压缩机3被连接到一个低压交换器6的出口上，接下来该低压交换器被连接到高压涡轮增压器8的压缩机7上。高压压缩机7的出口一方面被连接到高压交换器9并且另一方面经由分接在高压交换器9与高压压缩机7的出口之间的一个管而被连接到一个旁路阀10，该旁通阀称为高压压缩机旁路。高压压缩机的旁路10的出口被分接在低压交换器6与高压涡轮增压器7的压缩机入口之间。
[0035]高压交换器9的出口被连接到内燃发动机的进气歧管11上。内燃发动机的排气歧管12被连接到高压涡轮增压器8的涡轮机13的入口。一个排气再循环(EGR)回路包括与一个EGR阀15串联连接的一个冷却器14。该EGR回路被分接在进气歧管11与排气歧管12之间使得该EGR阀15位于排气歧管12这一侧并且冷却器14位于进气歧管11这一侧。
[0036]高压涡轮机13的出口被连接到低压涡轮机16的入口。高压旁路通道17是连接在高压涡轮机13的出口与高压涡轮机13的入口之间，更具体地是在进气歧管12与EGR回路之间。
[0037]低压涡轮机16的出口通过一个微粒过滤器18而连接到一个排气管。低压排气阀19 (“废气门”)一方面被分接在低压涡轮机16的出口与微粒过滤器18的入口之间，并且另一方面分接在高压涡轮机13的出口与低压涡轮机16的入口之间。
[0038]该诊断方法使之有可能通过使用一个涡轮机模型来独立于这些性能水平以及该增压调节的启用地、不论排气再循环的配置地、在稳定情况或不稳定情况下都对增压进气回路的完整性进行诊断而无需增加任何额外的传感器。该诊断方法还使之有可能将这些校准需求限制到最小。
[0039]为此，定义一个判据，该判据是通过两个不同方式得到的涡轮机功率的估算值之t匕。第一估算值是根据与位于涡轮机这一侧上的动力传动系相关的数据做出的。第二估算值是根据与位于压缩机这一侧上的动力传动系相关的数据做出的。这个判据使之有可能通过一种非常满意的方式来估计该增压进气回路的故障。
[0040]根据以上参照图1描述的这些元件，高压涡轮增压器8包括一台供给有排气的涡轮机13以及一台对进气气体进行压缩的压缩机7，这两个元件是通过一个轴连接的。该轴的旋转速度(以弧度每秒(rad/s))或Nt。(转数每分(in rpm))是通过涡轮机与压缩机之间的功率预算来确定，通过以下等式表达:
【权利要求】
1.一种用于配备有至少一个低压涡轮增压器(2)和至少一个高压涡轮增压器(8)的动力传动系的诊断方法，这些涡轮增压器被分级并且供给一台内燃发动机，该动力传动系被安装在一台发动机车辆中，其特征为该诊断方法包括以下步骤: 确定该动力传动系的运行模式， 根据一个第一组数据并且根据该运行模式确定该高压涡轮机(13)的功率， 根据一个第二组数据确定该高压涡轮机(13)的功率， 一个故障判据被确定成该作为第一组数据的函数的该高压涡轮机(13)功率与该作为第二组数据的函数的该高压涡轮机(13)功率之比，并且 将该故障判据与多个存储值相比较以便确定是否存在一次故障。
2.如权利要求1所述的诊断方法，其中该第一组数据是在该高压涡轮机(13)这一侧上确定的一组数据。
3.如权利要求1所述的诊断方法，其中该第一组数据包括该高压涡轮机的旋转速度以及该高压涡轮机的上游温度。
4.如权利要求1所述的诊断方法，其中该第一组数据包括该高压涡轮机的上游压力以及该高压涡轮机的上游温度。
5.如权利要求1所述的诊断方法，包括连接在该高压涡轮机(13)的入口与出口之间的一个高压旁路(17)，其中该第一组数据包括该高压旁路(17)的位置、该高压涡轮机的上游温度以及该高压压缩机的旋转速度。
6.如以上权利要求中任一项所述的诊断方法，其中该第二组数据是在该高压压缩机(7)这一侧上确定的一组数据。
7.如权利要求1至5中任一项所述的诊断方法，其中该第二组数据包括该高压压缩机的旋转速度、该增压压力以及该内燃发动机的旋转速度。
8.如以上权利要求的任一项所述的诊断方法，其中该运行模式是根据该高压旁路的位置以及该高压涡轮机的上游压力确定的。
9.一种用于配备有至少一个低压涡轮增压器(2)和至少一个高压涡轮增压器(8)的动力传动系的诊断系统，这些涡轮增压器被分级并且供给一台内燃发动机，该动力传动系被安装在一台发动机车辆中，其特征为以下事实，该诊断系统(31)包括一个用于确定动力传动系运行模式的器件(32)，该用于确定动力传动系运行模式的器件在输出处被连接至一个对高压涡轮机功率进行估算的第一器件(34);该诊断系统(31)还包括一个对该高压涡轮机功率进行估算的第二器件(37)以及一个对故障判据进行估算的器件(40)，该对故障判据进行估算的器件在该输入处被连接至该对高压涡轮机功率进行估算的第一器件(34)并且连接至该对高压涡轮机功率进行估算的第二器件(37)并且在输出处被连接到一个比较器件(45 )，该比较器件适合用于将该故障判据与多个存储值进行比较。
10.如权利要求9所述的诊断系统，其中该对高压涡轮机功率进行估算的第一器件(34)包括用于对该高压涡轮增压器进行建模的至少一个器件，该第一估算器件(34)能够对应于从该用于确定该动力传动系运行模式的器件(32)接收的信号来使用该用于对高压涡轮增压器进行建模的器件。
【文档编号】F02B39/16GK103814203SQ201280045091
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2012年9月11日 优先权日:2011年9月26日
【发明者】L·丰维埃尔, L·马丁, R·布鲁内尔 申请人:雷诺股份公司