一种GPF压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测方法与流程

本发明涉及gpf压差传感器故障检测领域，具体涉及一种gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测方法。

背景技术：

1、国六排放标准中进一步加强了汽车尾气污染物的排放限值，为了满足汽车尾气中的颗粒物的要求，大多数主机厂的技术路线是在排气系统中加装颗粒捕集器，颗粒捕集器可以捕捉汽车尾气中90％以上数量的颗粒。但是被捕捉到的颗粒物将附着在捕集器过滤体上，随着颗粒物的不断积累，发动机的排气阻力会不断增加，当颗粒捕集器被严重堵塞时，发动机排气系统背压上升，造成发动机动力性经济性也会恶化。

2、汽油机颗粒捕集器(gpf)内会安装有颗粒捕集器压差传感器，读取捕集器载体的压差，压差的采集作为颗粒捕集器中累碳量的重要输入，决定了颗粒物捕集器中累碳量估算的精度，从而影响到颗粒物捕集器再生控制的精度。因此，需要及时检测出压差传感器是否出现故障，避免错误估算累碳量和再生控制精度。

3、现有技术公开了一种颗粒捕集器主动再生分级控制方法。但是该现有技术尚未公开如果采集颗粒捕集器压差的传感器出现失效时，可能会造成累碳量预估错误导致错误提醒驾驶员累碳量过高对驾驶员出现恐慌的现象而降低客户满意度；同样可能会造成烧坏颗粒捕集器的可能。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测方法，以对gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障进行及时准确地检测。

2、为解决上述技术问题，本发明提供了一种技术方案：一种gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测方法，该方法包括如下步骤，

3、获取整车运行参数，判断当前是否处于稳态工况，并且满足稳定性条件；若是则进行后续步骤，若否则重复本步骤；

4、获取gpf入口压力原始值及gpf出口压力原始值；所述gpf入口压力原始值及gpf出口压力原始值由gpf压差传感器测量获得；

5、对gpf入口压力原始值及gpf出口压力原始值分别进行一阶低通滤波处理，得到gpf入口压力滤波值及gpf出口压力滤波值；

6、根据不同时刻gpf入口压力滤波值及gpf出口压力滤波值，得到不同时刻的gpf入口压力滤波值的极值之间的间隔时长，以及不同时刻的gpf出口压力滤波值的极值之间的间隔时长；

7、根据不同时刻的gpf入口压力滤波值的极值之间的间隔时长，以及不同时刻的gpf出口压力滤波值的极值之间的间隔时长，判断gpf压差传感器是否存在周期性振荡的合理性故障。

8、按上述方案，稳态工况判定条件具体如下，

9、1)发动机处于运行状态；

10、2)发动机转速在一定范围之内；且进入gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测后，发动机转速波动量在一定范围之内；

11、3)进入气缸的新鲜空气的进气密度在一定范围之内，且进入gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测后，进入气缸的新鲜空气的进气密度波动量在一定范围之内；

12、4)目标空燃比波动量在一定范围之内；

13、5)目标空燃比与实际空燃比的差值波动量在一定范围之内；

14、6)实际空燃比波动量在一定范围之内；

15、7)gpf本体温度波动量在一定范围之内；

16、8)发动机水温在一定范围之内，且进入gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测后，发动机水温波动量在一定范围之内；

17、9)进气温度在一定范围之内，且进入gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测后，进气温度波动量在一定范围之内；

18、10)点火角效率波动量在一定范围之内；

19、11)未发生爆震，且未发生早燃；

20、12)发动机未发生断油；

21、13)催化器前氧传感器和催化器后氧传感器均已完成加热活化；

22、14)大气压力波动量在一定范围之内；

23、15)未发生失火故障；

24、16)未发生gpf压差传感器电气故障；

25、17)未发生gpf温度传感器任何故障；

26、18)本次车辆驾驶循环中未检测出gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障；

27、当同时满足上述条件时，判定处于稳态工况。

28、按上述方案，所述稳定性条件为，连续处于稳态工况下的时间超过一定时长。

29、按上述方案，gpf入口压力滤波值及gpf出口压力滤波值获得方法如下，pgpfinletfilter(n)＝kgpfinlet×[pgpfinlet(n)-pgpfinletfilter(n-1)]+pgpfinletfilter(n-1)pgpfoutletfilter(n)＝kgpfoutlet×[pgpfoutlet(n)-pgpfoutletfilter(n-1)]+pgpfoutletfilter(n-1)

30、式中，pgpfinlet(n)为第n个采样周期的gpf入口压力原始值，pgpfinletfilter(n)为第n个采样周期的gpf入口压力滤波值，pgpfinletfilter(n-1)为第n-1个采样周期的gpf入口压力滤波值；pgpfoutlet(n)为第n个采样周期的gpf出口压力原始值，pgpfinletfilter(n)为第n个采样周期的gpf出口压力滤波值，pgpfoutletfilter(n-1)为第n-1个采样周期的gpf出口压力滤波值；n为正整数；采样周期间隔为δt；kgpfinlet为gpf入口压力滤波系数，kgpfoutlet为gpf出口压力滤波系数，且满足，

31、

32、

33、上式中，m为发动机缸数，n为发动机转速，f1(n)和f2(n)均基于发动机转速标定得到。

34、按上述方案，根据不同时刻的gpf入口压力滤波值的极值之间的间隔时长，以及不同时刻的gpf出口压力滤波值的极值之间的间隔时长，判断gpf压差传感器是否存在周期性振荡的合理性故障的过程如下；

35、将某一采样周期的gpf入口压力滤波值的极大值，与该采样周期的上一采样周期的gpf入口压力滤波值的极大值之间的时间间隔，记为该采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfinletmaxinterval；将某一采样周期的gpf入口压力滤波值的极小值，与该采样周期的上一采样周期的gpf入口压力滤波值的极小值之间的时间间隔，记为该采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极小值时间间隔tgpfinletmininterval；

36、根据不同采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfinletmaxinterval、gpf入口压力滤波值相邻极小值时间间隔tgpfinletmininterval，分别计算gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔平均值gpf入口压力滤波值相邻极小值时间间隔平均值

37、若满足，

38、

39、则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障，其中rmaxdifflimit为预设值(本实施例中取值为1.25)；

40、将某一采样周期的gpf出口压力滤波值的极大值，与该采样周期的上一采样周期的gpf出口压力滤波值的极大值之间的时间间隔，记为该采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfoutletmaxinterval；将某一采样周期的gpf出口压力滤波值的极小值，与该采样周期的上一采样周期的gpf出口压力滤波值的极小值之间的时间间隔，记为该采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极小值时间间隔tgpfoutletmininterval；

41、根据不同采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfoutletmaxinterval、gpf出口压力滤波值相邻极小值时间间隔tgpfoutletmininterval，分别计算gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔平均值gpf出口压力滤波值相邻极小值时间间隔

42、若满足，

43、

44、则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

45、根据gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔平均值gpf入口压力滤波值相邻极小值时间间隔得到gpf入口压力振荡周期tgpfinletcycle，具体为；

46、

47、根据gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔平均值gpf出口压力滤波值相邻极小值时间间隔得到gpf出口压力振荡周期tgpfoutletcycle，具体为；

48、

49、若满足；

50、

51、则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障，其中f(tgpfbrick,rgpfsoot)由gpf本体温度tgpfbrick和累碳量系数rgpfsoot共同确定，累碳量系数rgpfsoot根据gpf当前实际碳量m_soot以及gpf碳载量负荷上限值m_sootcapacity获得，具体为radpat为自学习修正系数，radpat的初始值为0且根据自学习进行更新，并在车辆下电后保存。

52、按上述方案，gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔平均值gpf入口压力滤波值相邻极小值时间间隔平均值的获取过程具体如下；

53、若当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfinletmaxinterval小于一预设值a11，并且当前采样周期的tgpfinletmaxinterval与其他采样周期的tgpfinletmaxinte rval的时间差均小于一预设值b11，则将当前采样周期的tgpfinletmaxinterval剔除，使其不参与的计算；其中a11与发动机转速n相关，b11为其他采样周期的tgpfinletmaxinte rval的平均值的一定倍数；若在gpf出/入口压力连续采样的过程中，事件“当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfinletmaxinterval小于预设值a11”发生的次数累计超过预设次数cnt11，则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

54、若当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfinletmaxinterval大于一预设值a21，并且当前采样周期的tgpfinletmaxinterval与其他采样周期的tgpfinletmaxinte rval的时间差均大于一预设值b21，则将当前采样周期的tgpfinletmaxinterval剔除，使其不参与的计算；其中a21与发动机转速n相关，b21为其他采样周期的tgpfinletmaxinte rval的平均值的一定倍数；若在gpf出/入口压力连续采样的过程中，事件“当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfinletmaxinterval大于预设值a21”发生的次数累计超过预设次数cnt21，则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

55、将经过剔除后的剩余采样周期的tgpfinletmaxinterval取均值，得到

56、若当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极小值时间间隔tgpfinletmininterval小于一预设值a31，并且当前采样周期的tgpfinletmininterval与其他采样周期的tgpfinletmininterval的时间差均小于一预设值b31，则将当前采样周期的tgpfinletmininterval剔除，使其不参与的计算；其中a31与发动机转速n相关，b31为其他采样周期的tgpfinletmininterval的平均值的一定倍数；若在gpf出/入口压力连续采样的过程中，事件“当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfinletmininterval小于预设值a31”发生的次数累计超过预设次数cnt31，则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

57、若当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极小值时间间隔tgpfinletmininterval大于一预设值a41，并且当前采样周期的tgpfinletmininterval与其他采样周期的tgpfinletmininterval的时间差均大于一预设值b41，则将当前采样周期的tgpfinletmininterval剔除，使其不参与的计算；其中a41与发动机转速n相关，b41为其他采样周期的tgpfinletmininterval的平均值的一定倍数；若在gpf出/入口压力连续采样的过程中，事件“当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfinletmininterval大于预设值a41”发生的次数累计超过预设次数cnt41，则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

58、将经过剔除后的剩余采样周期的tgpfinletmininterval取均值，得到

59、按上述方案，gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔平均值gpf出口压力滤波值相邻极小值时间间隔平均值的获取过程具体如下；

60、若当前采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfoutletmaxinterval小于一预设值a12，并且当前采样周期的tgpfoutletmaxinterval与其他采样周期的tgpfoutletmaxinterval的时间差均小于一预设值b12，则将当前采样周期的tgpfoutletmaxinterval剔除，使其不参与的计算；其中a12与发动机转速n相关，b12为其他采样周期的tgpfoutletmaxinterval的平均值的一定倍数；若在gpf出/入口压力连续采样的过程中，事件“当前采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfoutletmaxinterval小于预设值a12”发生的次数累计超过预设次数cnt12，则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

61、若当前采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfoutletmaxinterval大于一预设值a22，并且当前采样周期的tgpfoutletmaxinterval与其他采样周期的tgpfoutletmaxinterval的时间差均大于一预设值b22，则将当前采样周期的tgpfoutletmaxinterval剔除，使其不参与的计算；其中a22与发动机转速n相关，b22为其他采样周期的tgpfoutletmaxinterval的平均值的一定倍数；若在gpf出/入口压力连续采样的过程中，事件“当前采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfoutletmaxinterval大于预设值a22”发生的次数累计超过预设次数cnt22，则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

62、将经过剔除后的剩余采样周期的tgpfoutletmaxinterval取均值，得到

63、若当前采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极小值时间间隔tgpfoutletmininterval小于一预设值a32，并且当前采样周期的tgpfoutletmininterval与其他采样周期的tgpfoutletmininterval的时间差均小于一预设值b32，则将当前采样周期的tgpfoutletmininterval剔除，使其不参与的计算；其中a32与发动机转速n相关，b32为其他采样周期的tgpfoutletmininterval的平均值的一定倍数；若在gpf出/入口压力连续采样的过程中，事件“当前采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfoutletmininterval小于预设值a32”发生的次数累计超过预设次数cnt32，则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

64、若当前采样周期的gpf出口压力滤波值相邻极小值时间间隔tgpfoutletmininterval大于一预设值a42，并且当前采样周期的tgpfoutletmininterval与其他采样周期的tgpfinletmininterval的时间差均大于一预设值b42，则将当前采样周期的tgpfoutletmininterval剔除，使其不参与的计算；其中a42与发动机转速n相关，b42为其他采样周期的tgpfoutletmininterval的平均值的一定倍数；若在gpf出/入口压力连续采样的过程中，事件“当前采样周期的gpf入口压力滤波值相邻极大值时间间隔tgpfoutletmininterval大于预设值a42”发生的次数累计超过预设次数cnt42，则判断gpf压差传感器存在周期性振荡的合理性故障；

65、将经过剔除后的剩余采样周期的tgpfoutletmininterval取均值，得到

66、按上述方案，自学习修正系数radpat的自学习更新过程如下；

67、判断当前是否处于自学习工况，若是则读取自学习工况下的初始时刻的累碳量系数rgpfsootbegin，并获取累碳量系数rgpfsoot的值由rgpfsootbegin变为0的时刻的时长t1；

68、根据t1、tgpfbrick、rgpfsootbegin对自学习修正系数radpat进行更新。

69、按上述方案，自学习工况判定条件具体如下，

70、a)发动机处于运行状态；

71、b)发动机转速波动量在一定范围之内；

72、c)车速超过一定值；

73、d)累碳量系数rgpfsoot不超过一定值；

74、e)gpf本体温度不低于一定值；

75、f)进入气缸的新鲜空气的进气密度波动量在一定范围之内；

76、g)目标空燃比波动量在一定范围之内；

77、h)目标空燃比与实际空燃比的差值波动量在一定范围之内；

78、i)实际空燃比波动量在一定范围之内；

79、j)发动机水温在一定范围之内，且进入gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测后，发动机水温波动量在一定范围之内；

80、k)进气温度在一定范围之内，且进入gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障检测后，进气温度波动量在一定范围之内；

81、l)点火角效率波动量在一定范围之内；

82、m)未发生爆震，且未发生早燃；

83、n)gpf本体温度波动量在一定范围之内；

84、o)催化器前氧传感器和催化器后氧传感器均已完成加热活化；

85、p)大气压力波动量在一定范围之内；

86、q)未发生失火故障；

87、r)未发生gpf压差传感器电气故障；

88、s)未发生gpf温度传感器任何故障；

89、t)本次车辆驾驶循环中未检测出gpf压差传感器的周期性振荡的合理性故障；

90、当同时满足上述条件时，判定处于自学习工况。

91、按上述方案，根据t1、tgpfbrick、rgpfsootbegin对自学习修正系数radpat进行更新的过程具体如下；

92、若t1>tbase×f1(rgpfsootbegin,tgpfbrick)，其中tbase为基础时间，f1(rgpfsootbegin,tgpfbrick)根据tgpfbrick、rgpfsootbegin标定得到；则radpat更新方式为，radpat＝radpat(z)-k1×f1(rgpfsootbegin,tgpfbrick)；其中k1为第一增益系数，radpat(z)为上一次更新存储的自学习修正系数；

93、若t1<tbase×f2(rgpfsootbegin,tgpfbrick)，其中f2(rgpfsootbegin,tgpfbrick)根据tgpfbrick、rgpfsootbegin标定得到；则radpat更新方式为，radpat＝radpat(z)-k2×f2(rgpfsootbegin,tgpfbrick)；其中k2为第二增益系数；

94、若tbase×f2(rgpfsootbegin,tgpfbrick)<t1<tbase×f1(rgpfsootbegin,tgpfbrick)，则radpat保持不变；若满足该条件的次数超过一定次数，则radpat＝radpat(z)+k3；其中k3为第三增益系数；的计数更新方式为，在满足

95、tbase×f2(rgpfsootbegin,tgpfbrick)<t1<tbase×f1(rgpfsootbegin,tgpfbrick)条件时加一，且每次驾驶循环中最多加一，当radpat更新后清零。

96、本发明的有益效果是：根据gpf压力信号波动情况实时进行故障判断，并对故障阈值进行实时动态更新，可及时准确进行故障检测。