用于确定EGR冷却器劣化的系统技术方案

本发明专利技术公开了用于诊断EGR系统的系统和方法。该方法提供响应于EGR冷却器的出口处的温度来指示EGR系统劣化。该方法可比基于诊断的模型需要更少的校准工作量。

【技术实现步骤摘要】
一种EGR系统及其诊断方法
本说明涉及用于改进排气再循环(废气再循环，EGR)系统的操作和诊断的方法和系统。该途径可能对具有冷却EGR的发动机特别有用。
技术介绍
发动机可能包括EGR以帮助降低发动机排放并提高发动机效率。在某些系统中，EGR可能通过与发动机排气通道和发动机进气歧管连通的冷却器而被冷却。EGR系统可进一步包括旁通阀，以用于围绕EGR冷却器引导EGR，从而使得EGR被从排气通道引导到发动机进气歧管。因此，EGR系统能够根据发动机运行状态向发动机提供被冷却的或排气温度EGR气体，以改善发动机排放和燃料经济性。但是，在一些状态期间，有可能使EGR冷却器和/或EGR冷却器旁通阀劣化(degrade)。例如，当期望EGR旁通阀呈现相反的位置时，EGR旁通阀有可能仍保持在打开或关闭的位置。进一步地，由于EGR可能包含烟尘，烟尘有可能在EGR冷却器中积累，从而导致EGR冷却器的冷却能力劣化。一些EGR冷却系统使用一种EGR模型来尝试确定具有EGR冷却器和EGR冷却器旁通阀的EGR系统是否如所期望地运行。EGR系统模型可试图基于EGR冷却器入口和出口温度来评估EGR冷却器的运行效率和EGR阀位置。然而，EGR系统模型可需要大量的校准时间，并且在一些操作状态期间可能不能很好地与物理系统相容。例如，在打开EGR旁通阀以允许冷却的EGR流动到发动机进气系统之后不久，EGR温度估计可能不能与测得的EGR温度相适合，因为可能很难确定在未经处理的排气流向发动机进气歧管的同时已经从EGR冷却器中的排气提取了多少热量。为此，基于EGR温度的模型与实际EGR温度之间的差异可产生对EGR冷却系统劣化的指示。
技术实现思路
在本文中，专利技术人已认识到上述缺点，并已经研发了用于诊断EGR系统的方法。本说明的一个实例包括EGR系统诊断方法，该方法包括：运行发动机并使EGR旁通阀处于第一状态持续的时间大于阈值时间量；响应于使EGR旁通阀变换到第二状态的请求以及在EGR旁通阀的状态变换之前且在大于阈值的时间中实际EGR气体温度与预期EGR气体温度之间的温度差而指示EGR冷却器系统劣化的状态。通过在将实际EGR气体温度与预期EGR气体温度进行比较之前将具有EGR冷却器和EGR旁通阀的EGR系统运行一阈值时间量，可通过很少的校准工作来确定EGR系统是否正在根据需要运行。例如，可在已经过一阈值时间量之后将实际EGR气体温度与预期EGR气体温度进行比较。所述阈值时间量可对应于用于EGR气体平衡在EGR旁通阀位置变化之后的温度的时间量。因此，不是使用建模和校准EGR冷却器和EGR旁通阀，而是将EGR气体温度值的凭经验确定的表或函数用作用来确定EGR系统劣化的基础。在另一个实施例中，提供一种EGR系统诊断方法，该方法包括：运行发动机并使EGR旁通阀在第一状态中；命令所述EGR旁通阀变换到第二状态；以及响应于燃烧相位的差值和在命令所述EGR旁通阀变换到所述第二状态之后所确定的EGR温度而指示EGR冷却器系统温度控制劣化的状态。在另一个实施例中，指示所述EGR冷却器系统劣化的状态进一步基于发动机NOx产生。在另一个实施例中，指示所述EGR冷却器系统劣化的状态进一步基于发动机进气氧浓度，其中所述发动机进气氧浓度响应于命令所述EGR旁通阀变换到所述第二状态而改变的量小于一预定量。在另一个实施例中，提供一种EGR系统，包括：发动机；与所述发动机连通的EGR冷却器；EGR冷却器旁通回路；阀，所述阀处于第一状态中用于将EGR气体引导到所述EGR冷却器，所述阀处于第二状态中用于引导EGR气体以绕过所述EGR冷却器；以及控制器，所述控制器包括指令以用于在大于阈值时间量的时间并且在所述EGR旁通阀的状态变换之前基于使所述EGR旁通阀变换为第二状态的请求以及实际EGR温度与预期EGR温度之间的温度差来指示EGR冷却器系统劣化的状态，所述控制器包括进一步的指令以用于基于由所述发动机产生的NOx来指示所述EGR冷却器系统劣化的状态。在另一个实施例中，所述控制器包括进一步的指令以用于禁止响应于燃烧相位来指示所述EGR冷却器系统劣化的状态。在另一个实施例中，所述EGR系统进一步包括用于确定燃烧相位的爆震传感器。在另一个实施例中，所述EGR系统进一步包括用于确定燃烧相位的压力传感器。在另一个实施例中，所述控制器包括进一步的指令以用于禁止响应于经由发动机的颗粒物产生来指示EGR冷却器系统劣化的状态，所述EGR系统连接到所述发动机。在另一个实施例中，所述控制器包括进一步的指令以用于禁止响应于排气氧浓度来指示EGR冷却器系统劣化的状态。本说明可提供多个优点。特别地，该方法可以减少用于校准EGR系统诊断的时间量。此外，通过本文描述的方法可提供简化的诊断。进一步，在一些实例中，该方法可基于除EGR温度以外的其它参数诊断EGR系统劣化以提供EGR系统业务验证的其它来源。本说明的上述优点和其他优点、以及特征将从下面的“具体实施方式”单独地或与附图一起阅读时变得明显。附图说明本文描述的优点将通过单独地或者参照附图来阅读实施方式的详细说明(在本文中称为“具体实施方式”)而更充分地理解，在附图中：图1是发动机的示意图；图2和3是当运行EGR系统时所关心的模拟信号的示意图；以及图4是用于诊断EGR系统的操作的方法的流程图。具体实施方式本说明涉及诊断EGR系统的劣化。在一个实例中，EGR系统适于柴油发动机，如图1所示。然而，本说明也可为汽油和替代燃料的发动机提供好处。因此，本公开不局限于特定类型的发动机或特定的EGR系统构造。图2-3示出了当发动机和EGR系统根据图4的方法运行时所关心的模拟信号。参照图1，内燃机10包括多个汽缸，其中一个汽缸如图1所示，由发动机电子控制器12控制。发动机10包括燃烧室30和缸壁32，活塞36定位于其中并连接到曲轴40。燃烧室30示出为与进气歧管44和排气歧管48通过相应的进气门52和排气门54连通。每个进气门和排气门可通过进气凸轮51和排气凸轮53操作。可替换地，进气门和排气门中的一个或多个可由机电控制的阀线圈和电枢组件操作。进气凸轮51的位置可由进气凸轮传感器55确定。排气凸轮53的位置可由排气凸轮传感器57确定。燃料喷射器66示出为定位成将燃料直接注入到缸30中，这对于本领域技术人员来说被称为直接喷射。可替换地，在一些发动机中，燃料可注入到进气道，这对于本领域技术人员来说被称为进气道喷射。燃料喷射器66与来自于控制器12的信号FPW的脉冲宽度成比例地输送液体燃料。燃料通过燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器66，燃料系统包括燃料箱、燃料泵和燃料轨道(未示出)。从响应于控制器12的驱动器68向燃料喷射器66供应操作电流。此外，进气歧管44示出为与可选的电子节气门62连通，所述电子节气门调整节流板64的位置以控制从进气口42向进气歧管44的气流。在一个实例中，使用高压双级燃料系统来产生较高的燃料压力。燃烧室30中的空气-燃料混合物可通过压缩点火器点燃。例如，燃料可在压缩冲程期间被注入多次，当活塞接近上止点时，压缩缸中的空气-燃料混合物点燃，并且膨胀的气体朝向曲轴40驱动活塞。排放气体离开燃烧室30并进入排气歧管48中，并且沿箭头的方向流动。当EGR阀84至少本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种EGR系统诊断方法，包括：操作发动机并使EGR旁通阀处于第一状态中持续的时间大于阈值时间量；响应于使所述EGR旁通阀变换到第二状态的请求以及在所述EGR旁通阀的状态变换之前实际EGR气体温度与预期EGR气体温度之间的温度差而指示EGR冷却器系统劣化的状态。

【技术特征摘要】
2011.05.13 US 13/107,0231.一种EGR系统诊断方法，包括：操作发动机并使EGR旁通阀处于第一状态中持续的时间大于阈值时间量；请求使所述EGR旁通阀的状态变换到第二状态；确定EGR气体温度差，所述EGR气体温度差为在所述变换之前和之后测量的EGR气体温度之间的温度差；比较所述EGR气体温度差与温度差阈值；以及响应于以下每条：使所述EGR旁通阀状态变换的请求、确定发动机运行并使EGR旁通阀处于第一状态持续的时间大于所述变换之前的阈值时间量、以及所述EGR气体温度差小于所述温度差阈值，而指示EGR冷却器系统劣化的状态。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述EGR旁通阀在所述第一状态下打开并且在所述第二状态下关闭，其中所述EGR冷却器系统劣化是温度控制劣化；进一步包括在所述第一状态期间将预期的燃烧相位与测量的燃烧相位进行比较，并且当所述预期的燃烧相位与所述测量的燃烧相位之间的差值小于阈值时禁止指示EGR冷却器系统劣化的状态。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述EGR旁通阀在所述第一状态下关闭并且在所述第二状态下打开。4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述第一状态期间将预期的颗粒物产生速率与测量的颗粒物产生速率进行比较，并且当所述预期的颗粒物产生速率与所述测量的颗粒物产生速率之间的差值小于阈值时禁止指示EGR冷却器系统劣化的状态。5.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在所述第一状态期间将预期的NOx产生速率与测量的NOx产生速率...

【专利技术属性】
技术研发人员：金雍华，迈克尔·J·文·尼乌斯达特，埃里克·库尔茨，
申请(专利权)人：福特环球技术公司，
类型：发明
国别省市：