一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法、装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法，该控制单元包括压力调节器，其压力管一端通过电磁阀与大气连通或断开、另一端通过弹簧推动推杆控制废气阀的开度，废气阀控制所述发动机的废气管进入增压机的废气量，进而控制所述进气管的进气压力；该方法先获取电磁阀的占空比变化率、进气压力的变化率；再判断所述进气压力的变化率是否符合所述占空比变化率的变化趋势，若是则认定废气阀控制单元正常；若否则认定废气阀控制单元产生故障。本方法发现了进气压力应当随电磁阀占空比的变化而相应程度地变化的特性，并以此为判断条件来实现了简单、准确地排查废气阀控制单元是否产生故障。本发明还公开一种发动机废气阀控制单元的故障检测装置。
【专利说明】一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法、装置

【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机【技术领域】，尤其涉及一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法、装置。

【背景技术】
[0002]在汽油以及燃气发动机上，当某些工况下节气门控制无法增加进气压力时，需要调节增压机废气阀及相关部件来实现控制进气压力的目的。
[0003]请参考图1和图2，图1为现有技术中发动机的废气阀控制单元的结构示意图，图2为图1中压力调节器的控制原理图。
[0004]该废气阀控制单元主要包括压力调节器I，压力调节器I的控制口 11与两个压力管12连通，两个压力管12通过三通电磁阀3与大气连通或断开。该控制单元还包括设于发动机的废气管100与排气管200之间的废气阀2，该废气阀2与压力调节器I的放气阀推杆15末端连接，放气阀推杆15的位移能够调整废气阀2的开口大小。
[0005]默认情况下，三通电磁阀3处于关闭状态，使两个压力管12与外界大气断开，由于两个压力管12的压力较大(大于大气压)，从而下压压力调节器I的膜片14，推动弹簧13压缩，进而推动放气阀推杆15向下移动(如图2所示)，从而带动废气阀2打开。进而，发动机废气管100排出的废气一部分向上流动至发动机的增压机内部、用于增压机的驱动，另一部分向左流动至排气管200，并最终排入大气。
[0006]当需要对增压机进行增压时，控制三通电磁阀3使其打开，使两个压力管12与外界大气接通，此时两个压力管12的压力等于大气压，因此，压力调节器I的控制压力减小，膜片14在弹簧13的弹力作用下向上移动(如图2所示)，从而放气阀推杆15复位，进而带动废气阀2关闭。此时，发动机废气管100排出的废气全部向上流动至发动机的增压机内部，用于增压机的驱动，起到对增压机增压的作用。
[0007]由上述工作过程可知，将废气阀2与增压机的压力调节器I连接，通过E⑶检测不同的工况下节气门前的需求进气压力与实际节气门前的进气压力的关系，通过PID控制来调整三通电磁阀3的占空比，可以在一定范围内控制增压机废气阀2的开度，从而达到间接控制发动机进气压力的目的。
[0008]但在长期使用过程中，压力调节器I的弹簧13、废气阀2以及对应的三通电磁阀3会出现各种故障，如三通电磁阀3无法正常开关、废气阀2长时间在高温条件下发生粘连以及弹簧13无法正常复位等，导致废气阀2系统不能正常工作，影响进气压力的大小，从而影响发动机的输出功率以及排放。
[0009]有鉴于此，亟待针对上述技术问题，提出一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法，以实时监测废气阀的工作状态，避免废气阀控制单元产生故障影响发动机的输出功率和排放效率。


【发明内容】

[0010]本发明的目的为提供一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法，该方法能够实时监测废气阀控制单元的工作状态，快速、简单地排查废气阀控制单元发生的故障，避免废气阀控制单元产生故障影响发动机的输出功率和排放效率。此外，本发明的另一目的为提供一种发动机废气阀控制单元的故障检测装置。
[0011]为解决上述技术问题，本发明提供一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法，所述废气阀控制单元包括压力调节器，所述压力调节器的控制压力管一端通过电磁阀与大气连通或断开、另一端通过弹簧推动推杆控制废气阀的开度，所述废气阀控制所述发动机的废气管进入增压机的废气量，进而控制进气管的进气压力；所述故障检测方法包括:
[0012]I)获取所述电磁阀的占空比变化率，以及所述进气压力的变化率；
[0013]2)判断所述进气压力的变化率是否符合所述占空比变化率的变化趋势，若是，执行步骤3);若否，执行步骤4)；
[0014]3)认定所述废气阀控制单元正常；
[0015]4)认定所述废气阀控制单元产生故障。
[0016]优选地，所述步骤2)比较所述占空比变化率与第一标定正值、第一标定负值的大小，并比较所述进气压力的变化率与第二标定正值、第二标定负值的大小，所述第二标定正值与所述第一标定正值对应，所述第二标定负值与所述第一标定负值对应；
[0017]若所述占空比变化率大于所述第一标定正值、所述进气压力的变化率小于所述第二标定正值，执行步骤41);若所述占空比变化率小于第一标定负值，所述进气压力的变化率大于所述第二标定负值，执行步骤42);其余情况，执行所述步骤3)；
[0018]41)认定产生所述电磁阀无法打开，或者所述推杆无法复位的故障；
[0019]42)认定产生所述电磁阀无法关闭，或者所述废气阀发生粘连的故障。
[0020]优选地，判定所述占空比变化率和所述进气压力的变化率符合故障条件之后、认定产生故障之前，还具有步骤:
[0021]判断所述占空比变化率和所述进气压力的变化率符合该故障条件的状态是否持续超过预设时间段；若是，则认定所述废气阀控制单元产生故障；若否，则所述废气阀控制单元正常。
[0022]对上述废气阀控制单元的工作过程进行分析可知，当控制阀控制单元正常工作时，如果电磁阀的占空比增加，则对应的进气管的进气压力也会相应程度的增加，如果电磁阀的占空比减小，则对应的进气管的进气压力也应当相应程度的减小，即进气压力的变化率应当符合电磁阀的占空比变化率。本方法中的步骤2)正是利用了废气阀控制单元的这一特性，以此为判断条件来判定废气阀控制单元是否产生故障，从而简单、准确地排查废气阀控制单元是否产生故障，避免废气阀控制单元产生故障影响发动机的输出功率和排放效率。
[0023]本发明还提供一种发动机废气阀控制单元的故障检测装置，所述废气阀控制单元包括压力调节器，所述压力调节器的控制压力管一端通过电磁阀与大气连通或断开、另一端通过弹簧推动推杆控制废气阀的开度，所述废气阀控制所述发动机的废气管进入增压机的废气量，进而控制进气管的进气压力；所述故障检测装置包括:
[0024]检测部件，用于获取所述进气压力的变化率；
[0025]控制器，与所述检测部件连接，用于获取所述电磁阀的占空比变化率，并判断所述进气压力的变化率是否符合所述占空比变化率的变化趋势，若是，发出所述废气阀控制单元正常的第一信号；若否，发出所述废气阀控制单元产生故障的第二信号；
[0026]显示部件，与所述控制器连接，用于接收并显示所述控制器的信号。
[0027]优选地，所述控制器还用于比较所述占空比变化率与第一标定正值、第一标定负值的大小，并比较所述进气压力的变化率与第二标定正值、第二标定负值的大小，所述第二标定正值与所述第一标定正值对应，所述第二标定负值与所述第一标定负值对应；
[0028]当所述占空比变化率大于所述第一标定正值、所述进气压力的变化率小于所述第二标定正值时，发出产生了所述电磁阀无法打开，或者所述推杆无法复位的故障的第三信号；当所述占空比变化率小于第一标定负值，所述进气压力的变化率大于所述第二标定负值时，发出产生了所述电磁阀无法关闭，或者所述废气阀发生粘连的故障的第四信号，其余情况则发出所述第一信号。
[0029]优选地，所述控制器还用于在判定占空比变化率和所述进气压力的变化率符合故障条件之后，再判断所述占空比变化率和所述进气压力的变化率符合该故障条件的状态是否持续超过预设时间段；若是，发出对应的故障信号，否则，发出第一信号。
[0030]由于上述废气阀控制单元的故障检测方法具有如上所述的技术效果，因此，与该故障检测方法对应的故障检测装置也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。

【专利附图】

【附图说明】
[0031]图1为现有技术中发动机的废气阀控制单元的结构示意图；
[0032]图2为图1中压力调节器的控制原理图；
[0033]图3为本发明所提供废气阀控制单元的故障检测方法的一种【具体实施方式】的流程框图；
[0034]图4为本发明所提供废气阀控制单元的故障检测方法的另一种【具体实施方式】的流程框图；
[0035]图5为本发明所提供废气阀控制单元的故障检测装置的一种【具体实施方式】的结构示意图。
[0036]其中，图1和图2中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
[0037]压力调节器I ;控制口 11 ;压力管12 ;弹簧13 ;膜片14 ;推杆15 ;废气阀2 ；电磁阀3 ;废气管100 ;排气管200 ；
[0038]图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为:
[0039]检测部件51 ;控制器52 ;显示部件53。

【具体实施方式】
[0040]本发明的核心为提供一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法，该方法能够实时监测废气阀控制单元的工作状态，快速、简单地排查废气阀控制单元发生的故障，避免废气阀控制单元产生故障影响发动机的输出功率和排放效率。此外，本发明的另一核心为提供一种发动机废气阀控制单元的故障检测装置。
[0041]为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
[0042]请参考图3，图3为本发明所提供废气阀控制单元的故障检测方法的一种【具体实施方式】的流程框图。
[0043]在一种【具体实施方式】中，如图3所示，本发明提供一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法，废气阀控制单元包括压力调节器1，压力调节器I的控制压力管12 —端通过电磁阀3与大气连通或断开、另一端通过弹簧13推动推杆15控制废气阀2的开度，废气阀2设于发动机废气管100与排气管200的接口处，通过其阀口大小控制废气管100进入增压机的废气量，进而控制进气管的进气压力。
[0044]上述故障检测方法包括:
[0045]Sll:获取电磁阀3的占空比变化率，以及进气压力的变化率；
[0046]这里具体通过PID控制获取电磁阀3的占空比，进而可以计算出占空比变化率。此夕卜，可以在发动机的进气管上安装压力传感器，利用该压力传感器实时检测进气压力，进而确定进气压力的变化率。
[0047]S12:判断所述进气压力的变化率是否符合所述占空比变化率的变化趋势，若是，执行步骤S13 ;若否，执行步骤S14 ；
[0048]S13:认定废气阀控制单元正常；
[0049]S14:认定废气阀控制单元产生故障。
[0050]对上述废气阀控制单元的工作过程进行分析可知，当控制阀控制单元正常工作时，如果电磁阀3的占空比增加，则对应的进气管的进气压力也会相应程度的增加，如果电磁阀3的占空比减小，则对应的进气管的进气压力也应当相应程度的减小，即进气压力的变化率应当符合电磁阀的占空比变化率。本方法中的步骤S12正是利用了废气阀控制单元的这一特性，以此为判断条件来判定废气阀控制单元是否产生故障，从而简单、准确地排查废气阀控制单元是否产生故障，避免废气阀控制单元产生故障影响发动机的输出功率和排放效率。
[0051]请参考图4，图4为本发明所提供废气阀控制单元的故障检测方法的另一种【具体实施方式】的流程框图。
[0052]在一种具体方案中，上述检测方法中，步骤S22具体比较所述占空比变化率与第一标定正值、第一标定负值的大小，并比较所述进气压力的变化率与第二标定正值、第二标定负值的大小，所述第二标定正值与所述第一标定正值对应，所述第二标定负值与所述第一标定负值对应；
[0053]若所述占空比变化率大于所述第一标定正值、所述进气压力的变化率小于所述第二标定正值，执行步骤S241 ;若所述占空比变化率小于第一标定负值，所述进气压力的变化率大于所述第二标定负值，执行步骤S242 ;其余情况，执行所述步骤S23 ；
[0054]S241:认定产生所述电磁阀无法打开，或者所述推杆无法复位的故障；
[0055]S242:认定产生所述电磁阀无法关闭，或者所述废气阀发生粘连的故障；
[0056]S23:认定所述废气阀控制单元正常。
[0057]当步骤S22判定占空比变化率大于所述第一标定正值、所述进气压力的变化率小于所述第二标定正值时，则说明在电磁阀占空比增大的过程中，电磁阀3的占空比增大较快，即电磁阀3的控制开度增大较快，而进气压力增大较慢，也就是说此时可能电磁阀3的实际开度没有跟上控制开度的增大趋势，即电磁阀3不能正常打开；或者此时废气阀2随电磁阀3逐渐打开的速度较慢，即压力调节器I的推杆15无法正常复位。
[0058]当步骤S22判定所述占空比变化率小于第一标定负值，所述进气压力的变化率大于所述第二标定负值时，则说明在电磁阀占空比减小的过程中，电磁阀3的占空比减小的速度较快，即电磁阀3的控制开度减小的速度较快，而进气压力减小的速度较慢，也就是说此时可能电磁阀3的实际开度减小的速度跟不上控制开度的减小趋势，即电磁阀3不能正常关闭；或者此时废气阀2随电磁阀3逐渐关闭的速度较慢，即废气阀2可能发生粘连。
[0059]由此可见，采用这种方法，能够在电磁阀占空比增大和减小的过程中合理、准确地认定废气阀控制单元的具体故障类型，便于有针对性的进行后续维修或更换工作，能够提高废气阀控制单元的整体工作效率。
[0060]需要说明的是，上述第一标定正值、第二标定正值、第一标定负值和第二标定负值均是根据大量的试验数据得出，其中，第二标定正值是当电磁阀3的占空比变化率为第一标定正值所对应的进气压力的变化率的数值，第二标定负值是当电磁阀3的占空比变化率为第一标定负值所对应的进气压力的变化率的数值。
[0061]在另一种【具体实施方式】中，当上述步骤S12、S22中判定占空比变化率和进气压力的变化率符合故障条件之后、认定产生故障之前，还具有步骤:
[0062]判断占空比变化率和进气压力的变化率符合该故障条件的状态是否持续超过预设时间段；若是，则认定废气阀控制单元产生对应的故障；若否，则废气阀控制单元正常。
[0063]采用这种方法，与上述各实施例不同的是，判断出占空比变化率、进气压力的变化率符合故障条件后、认定产生故障前，又进一步判断该状态持续超过预设时间段后，才认定废气阀控制单元产生故障。这样，能够避免由于发动机废气管100的气体流量不均匀等非故障原因造成上述故障判定条件瞬间成立时，被误判为控制单元的故障，进一步减小了误判故障的可能性，保证了故障检测的准确性。需要说明的是，上述预设时间段也是根据大量实验所得的标定量。
[0064]请参考图5，图5为本发明所提供废气阀控制单元的故障检测装置的一种【具体实施方式】的结构示意图。
[0065]在一种【具体实施方式】中，如图5所示，本发明还提供一种发动机废气阀控制单元的故障检测装置，废气阀控制单元包括压力调节器1，压力调节器I的控制压力管12—端通过电磁阀3与大气连通或断开、另一端通过弹簧13推动推杆15控制废气阀2的开度，废气阀2控制发动机的废气管100进入增压机的废气量，进而控制进气管的进气压力。该故障检测装置包括检测部件51、控制器52和显示部件53。
[0066]检测部件51用于获取进气压力的变化率；控制器52与检测部件连接，用于获取电磁阀3的占空比变化率，并判断所述进气压力的变化率是否符合所述占空比变化率的变化趋势，若是，发出所述废气阀控制单元正常的第一信号；若否，发出所述废气阀控制单元产生故障的第二信号；显示部件53与控制器连接，用于接收并显示控制器的信号。
[0067]具体的方案中，控制器52还用于比较占空比变化率与第一标定正值、第一标定负值的大小，并比较进气压力的变化率与第二标定正值、第二标定负值的大小，第二标定正值与第一标定正值对应，第二标定负值与第一标定负值对应；
[0068]当占空比变化率大于第一标定正值、进气压力的变化率小于第二标定正值时，发出产生了电磁阀无法打开，或者推杆无法复位的故障的第三信号；当占空比变化率小于第一标定负值，进气压力的变化率大于第二标定负值时，发出产生了电磁阀无法关闭，或者废气阀发生粘连的故障的第四信号，其余情况则发出第一信号。
[0069]另一种【具体实施方式】中，控制器52还用于在判定占空比变化率和进气压力的变化率符合故障条件之后，再判断占空比变化率和进气压力的变化率符合该故障条件的状态是否持续超过预设时间段；若是，发出对应的故障信号，否则，发出第一信号。
[0070]上述显示部件可以具体为不同颜色的信号灯，当控制器发出不同的信号，对应不同颜色的信号灯闪烁。
[0071]由于上述废气阀控制单元的故障检测方法具有如上所述的技术效果，因此，与该故障检测方法对应的故障检测装置也应当具有相同的技术效果，在此不再赘述。
[0072]以上对本发明所提供的一种废气阀控制单元的故障检测方法、故障检测装置进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
【权利要求】
1.一种发动机废气阀控制单元的故障检测方法，所述废气阀控制单元包括压力调节器，所述压力调节器的控制压力管一端通过电磁阀与大气连通或断开、另一端通过弹簧推动推杆控制废气阀的开度，所述废气阀控制所述发动机的废气管进入增压机的废气量，进而控制进气管的进气压力；其特征在于，所述故障检测方法包括: 1)获取所述电磁阀的占空比变化率，以及所述进气压力的变化率； 2)判断所述进气压力的变化率是否符合所述占空比变化率的变化趋势，若是，执行步骤3);若否，执行步骤4)； 3)认定所述废气阀控制单元正常； 4)认定所述废气阀控制单元产生故障。
2.根据权利要求1所述的发动机废气阀控制单元的故障检测方法，其特征在于，所述步骤2)比较所述占空比变化率与第一标定正值、第一标定负值的大小，并比较所述进气压力的变化率与第二标定正值、第二标定负值的大小，所述第二标定正值与所述第一标定正值对应,所述第二标定负值与所述第一标定负值对应； 若所述占空比变化率大于所述第一标定正值、所述进气压力的变化率小于所述第二标定正值，执行步骤41);若所述占空比变化率小于第一标定负值，所述进气压力的变化率大于所述第二标定负值，执行步骤42);其余情况，执行所述步骤3)； 41)认定产生所述电磁阀无法打开，或者所述推杆无法复位的故障； 42)认定产生所述电磁阀无法关闭，或者所述废气阀发生粘连的故障。
3.根据权利要求1或2所述的用于发动机废气阀控制单元的故障检测方法，其特征在于， 判定所述占空比变化率和所述进气压力的变化率符合故障条件之后、认定产生故障之前，还具有步骤: 判断所述占空比变化率和所述进气压力的变化率符合该故障条件的状态是否持续超过预设时间段；若是，则认定所述废气阀控制单元产生故障；若否，则所述废气阀控制单元正常。
4.一种发动机废气阀控制单元的故障检测装置，所述废气阀控制单元包括压力调节器，所述压力调节器的控制压力管一端通过电磁阀与大气连通或断开、另一端通过弹簧推动推杆控制废气阀的开度，所述废气阀控制所述发动机的废气管进入增压机的废气量，进而控制进气管的进气压力；其特征在于，所述故障检测装置包括: 检测部件，用于获取所述进气压力的变化率； 控制器，与所述检测部件连接，用于获取所述电磁阀的占空比变化率，并判断所述进气压力的变化率是否符合所述占空比变化率的变化趋势，若是，发出所述废气阀控制单元正常的第一信号；若否，发出所述废气阀控制单元产生故障的第二信号； 显示部件，与所述控制器连接，用于接收并显示所述控制器的信号。
5.根据权利要求4所述的发动机废气阀控制单元的故障检测装置，其特征在于，所述控制器还用于比较所述占空比变化率与第一标定正值、第一标定负值的大小，并比较所述进气压力的变化率与第二标定正值、第二标定负值的大小，所述第二标定正值与所述第一标定正值对应，所述第二标定负值与所述第一标定负值对应； 当所述占空比变化率大于所述第一标定正值、所述进气压力的变化率小于所述第二标定正值时，发出产生了所述电磁阀无法打开，或者所述推杆无法复位的故障的第三信号；当所述占空比变化率小于第一标定负值，所述进气压力的变化率大于所述第二标定负值时，发出产生了所述电磁阀无法关闭，或者所述废气阀发生粘连的故障的第四信号，其余情况则发出所述第一信号。
6.根据权利要求4或5所述的发动机废气阀控制单元的故障检测装置，其特征在于，所述控制器还用于在判定占空比变化率和所述进气压力的变化率符合故障条件之后、认定产生故障之前，再判断所述占空比变化率和所述进气压力的变化率符合该故障条件的状态是否持续超过预设时间段；若是，发出对应的故障信号，否则，发出第一信号。
【文档编号】G01M13/00GK104198168SQ201410403280
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】曹石, 任宪丰, 吴速超, 李少佳 申请人:潍柴动力股份有限公司