專利名稱：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的廢氣再循環(huán)冷卻器效率的診斷方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于診斷柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中的EGR冷卻器效率的的方法。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)通常包括廢氣再循環(huán)(EGR)系統(tǒng)，其通過使發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣的一部 分回流到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸中而工作。在現(xiàn)代柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中，EGR氣通過熱交換器而被冷卻 以允許將較大量的回流氣體引入到發(fā)動(dòng)機(jī)中并降低氣體溫度。EGR系統(tǒng)主要用來降低排 放，特別是NOx的排放。
當(dāng)前歐洲和美國的法規(guī)還要求車載發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元(ECU)具有對EGR冷卻器效 率的監(jiān)控功能。
特別地，EGR冷卻器效率通過兩個(gè)溫度傳感器來測量，一個(gè)處于EGR冷卻器入 口以便于測量入口溫度Tml6t而另一個(gè)位于EGR冷卻器出口處以便于測量T。ute。
使用該雙傳感器方案，EGR冷卻器效率η = (Tmkt_T。ute)/(Tmkt_T。。。lant)值可以被 測量，并且當(dāng)其處于預(yù)定閾值之下時(shí)，警報(bào)或任意其他指示將會(huì)被給出以便于發(fā)出EGR 冷卻器性能退化的信號(hào)。
現(xiàn)有技術(shù)方案的缺點(diǎn)是需要兩個(gè)溫度傳感器來用于EGR冷卻器效率退化檢測且 這些傳感器通常具有高成本。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種方法，其允許柴油控制器具有對EGR冷卻器效率的監(jiān) 控功能并且符合法規(guī)要求，同時(shí)能夠降低總成本。
本發(fā)明的進(jìn)一步目的是避免在整個(gè)EGR冷卻器中使用溫度傳感器，以便于實(shí)現(xiàn) 可觀的成本節(jié)約。
本發(fā)明應(yīng)用了統(tǒng)計(jì)局部逼近Statistical Local Approach，簡稱SLA)理論的基本 思想。該理論在，例如，ZhangQ.，BassevilleM, Automatica, 1994vol.30no.l 中公開。
SLA 方法的進(jìn)一步應(yīng)用可以在 Amr Radwan, Ahmed Soliman and Giorgio Rizzoni, SAE technical paper n.2003-01-1057 中找到。
為了將SLA方法應(yīng)用到上述技術(shù)問題，已經(jīng)開發(fā)了 EGR冷卻器的穩(wěn)態(tài)分析模 型。開發(fā)的該模型并不使用跨冷卻器的溫度傳感器，并可以將冷卻器的效率與在排氣和 進(jìn)氣集管中的氣體壓力和溫度值相關(guān)聯(lián)。
特別地，本發(fā)明提供了一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中EGR冷卻器效率的診斷的方法， 其中該方法包括至少下列步驟
-構(gòu)造模型用于確定EGR冷卻器中的溫度降y=ΔΤ，該模型具有參數(shù)向量θ 和輸入向量X ；
-執(zhí)行模型校準(zhǔn)階段以便于估計(jì)系統(tǒng)的偏差I(lǐng)itl；
-從模型方程開始并使用校準(zhǔn)階段的結(jié)果，計(jì)算一組主殘值ε(Qtl, χ，ΔΤ)；
-計(jì)算一組改善殘值εΝ ( θ Q)
εΝ(θ0) ^h0)
其中N是樣本的數(shù)量，其中診斷測試在這些樣本上執(zhí)行；
-計(jì)算診斷指數(shù)S
S = ε Ν
其中Rtl是計(jì)算自健康系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)矩陣(correlation matrix)；
-使用診斷指數(shù)S來診斷EGR冷卻器的效率。
上述方法允許定義可靠和魯棒的診斷指數(shù)。
此外，應(yīng)用LSA理論可以定義具有特別統(tǒng)計(jì)特征(例如遵循卡方分布)的診斷 指數(shù)S。
使用公知的卡方分布的統(tǒng)計(jì)特征，于是可以基于明確地(univocally)設(shè)定了發(fā)現(xiàn) EGR冷卻器故障的可能性的上述指數(shù)來定義診斷閾值。
換句話說，在已經(jīng)設(shè)定故障警報(bào)的特定可能性(例如)之后，診斷閾值可以 被明確地確定。
例如，如果，在系統(tǒng)監(jiān)控期間，診斷指數(shù)具有閾值以上的值，則當(dāng)前觀察的系 統(tǒng)有99%的可能性不對應(yīng)于名義系統(tǒng)。
故障系統(tǒng)于是可以被ECU高概率地診斷并且無需使用溫度傳感器，而是僅僅基 于上述統(tǒng)計(jì)模型。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)由于下述說明而變得明顯。


現(xiàn)在將參考附圖通過實(shí)例對本發(fā)明進(jìn)行描述，在附圖中
圖1示意地示出了用于本發(fā)明的EGR冷卻器診斷的數(shù)學(xué)模型；
圖2圖示地示出了這樣的模型在一組穩(wěn)態(tài)測試工作臺(tái)測量中的一致性；
圖3示出了用于根據(jù)本發(fā)明的診斷指數(shù)的計(jì)算的簡化方塊圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例參考附圖予以描述。
本發(fā)明的第一步驟包括建立模型用于確定在EGR冷卻器中的溫度降。使用的示 例性模型基于下述方程
(1)Tin -Tout = kx ·Tlli0 ■ (Pexhaust -PintakeY2 ■ TkJhaust.Nk；
其中
Tm =在EGR冷卻器入口處的溫度；
Tout =在EGR冷卻器出口處的溫度；
T1120 =冷卻劑溫度；
Pexhaust =在EGR冷卻器出口處的壓力；
Pmtake =在EGR冷卻器入口處的壓力；
Texhaust =在EGR冷卻器排氣口處的溫度；
Neng =發(fā)動(dòng)機(jī)速度。
此外，參數(shù)k1; k2,已經(jīng)根據(jù)一組144穩(wěn)態(tài)測試工作臺(tái)測量(steady statetest bench measurements)而被識(shí)另Ij 禾口 驗(yàn)證(50 % 識(shí)另ij (identification)，50 % 驗(yàn)證 (validation))。
這些操作的結(jié)果在圖2中示意地示出，由此由上述模型計(jì)算的值的密切一致性 相對于一組穩(wěn)態(tài)測試工作臺(tái)測量被繪制。
本發(fā)明的方法使用來自統(tǒng)計(jì)局部逼近6LA)的特征，且特別地，它基于“改 善”殘值計(jì)算，其用于檢測在一般分析非線性模型的系統(tǒng)參數(shù)中的變化。
照常，術(shù)語殘值是指在模型值和實(shí)際測得的值之間的差。
限定上述模型的參數(shù)向量為θ = (kl，....，k4)模型的輸入為χ = (Neng, TH2Q， Pmt, Pexh, Texh),且溫度降y= ΔΤ，然后標(biāo)準(zhǔn)殘值被定義為
β(χ,θ) = γ-γ(χ,θ)
本發(fā)明的目的是檢測參數(shù)向量θ相對于名義向量θ ^的變化，其中該名義向量 θ^評估由估算誤差開始限定的改善殘值向量。
參數(shù)向量θ相對于名義向量θ ^的變化可以例如由于發(fā)動(dòng)機(jī)部件的磨損、老化 或其它依賴于時(shí)間的因素而發(fā)生。
名義向量θ ^通常使用模型識(shí)別技術(shù)來確定，其最小化均方誤差
權(quán)利要求
1.一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中EGR冷卻器效率的診斷方法，其特征在于，包括至少下列 步驟-構(gòu)造模型用于確定EGR冷卻器中的溫度降y= ΔΤ，該模型具有參數(shù)向量θ和輸 入向量χ ；-執(zhí)行模型校準(zhǔn)階段以便于估計(jì)系統(tǒng)的偏差I(lǐng)itl ；_從模型方程開始并使用校準(zhǔn)階段的結(jié)果，計(jì)算一組主殘值ε (Qtl, χ，ΔΤ)； -計(jì)算一組改善殘值εΝ(θ。)
2.用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中EGR冷卻器效率的診斷方法，其特征在于，模型校準(zhǔn)階段包括 至少下列操作a)使用取自健康系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)組的N個(gè)代表樣本確定模型參數(shù)向量θ的最佳值θ0；b)至少基于模型參數(shù)向量的最佳值θρ輸入向量X和EGR冷卻器的溫度降y=Δ T 來估計(jì)系統(tǒng)的偏差I(lǐng)itl;C)基于與健康系統(tǒng)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)計(jì)算跟隨矩陣E
3.用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中EGR冷卻器效率的診斷方法，其特征在于，系統(tǒng)的偏差h0的估 計(jì)遵循以下關(guān)系
4.如權(quán)利要求1所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中EGR冷卻器效率的診斷方法，其特征在 于，用于確定在EGR冷卻器中的溫度降的模型遵循下面的方程
5.如權(quán)利要求4所述的用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中EGR冷卻器效率的診斷方法，其特征在 于，參數(shù)向量θ (ki; k2，k3，k4)根據(jù)一組穩(wěn)態(tài)測試工作臺(tái)測量而被識(shí)別和驗(yàn)證。
6.如權(quán)利要求1所述的用于共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中EGR冷卻器的診斷的方法，其中，診 斷指數(shù)S的值的分布是高斯分布，且統(tǒng)計(jì)X2(Chi-Square)分布被使用以便于限定診斷閾值 指數(shù)，其明確地設(shè)定發(fā)現(xiàn)EGR冷卻器故障的可能性。
全文摘要
一種用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中EGR冷卻器效率的診斷的方法，其特征在于，包括至少下列步驟-構(gòu)造模型用于確定EGR冷卻器中的溫度降y＝ΔT，該模型具有參數(shù)向量θ和輸入向量x；-執(zhí)行模型校準(zhǔn)階段以便于估計(jì)系統(tǒng)的偏差h0；-從模型方程開始并使用校準(zhǔn)階段的結(jié)果，計(jì)算一組主殘值ε(θ0，x，ΔT)；-計(jì)算一組改善殘值εN(θ0)其中N是樣本的數(shù)量，其中診斷測試在這些樣本上執(zhí)行；-計(jì)算診斷指數(shù)S其中R0是計(jì)算自健康系統(tǒng)的相關(guān)系數(shù)矩陣；-使用診斷指數(shù)S來診斷EGR冷卻器的效率。
文檔編號(hào)G01M15/00GK102023095SQ201010277939
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月9日
發(fā)明者南多·文尼蒂里, 弗朗西斯科·錢弗隆, 莫里納·布魯諾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司