专利名称：柴油发动机中的废气再循环冷却器效率的诊断方法
技术领域：
本发明涉及一种用于诊断柴油发动机中的EGR冷却器效率的的方法。
背景技术：
柴油发动机系统通常包括废气再循环(EGR)系统，其通过使发动机废气的一部 分回流到发动机汽缸中而工作。在现代柴油发动机中，EGR气通过热交换器而被冷却 以允许将较大量的回流气体引入到发动机中并降低气体温度。EGR系统主要用来降低排 放，特别是NOx的排放。
当前欧洲和美国的法规还要求车载发动机控制单元(ECU)具有对EGR冷却器效 率的监控功能。
特别地，EGR冷却器效率通过两个温度传感器来测量，一个处于EGR冷却器入 口以便于测量入口温度Tml6t而另一个位于EGR冷却器出口处以便于测量T。ute。
使用该双传感器方案，EGR冷却器效率η = (Tmkt_T。ute)/(Tmkt_T。。。lant)值可以被 测量，并且当其处于预定阈值之下时，警报或任意其他指示将会被给出以便于发出EGR 冷却器性能退化的信号。
现有技术方案的缺点是需要两个温度传感器来用于EGR冷却器效率退化检测且 这些传感器通常具有高成本。发明内容
本发明的目的是提供一种方法，其允许柴油控制器具有对EGR冷却器效率的监 控功能并且符合法规要求，同时能够降低总成本。
本发明的进一步目的是避免在整个EGR冷却器中使用温度传感器，以便于实现 可观的成本节约。
本发明应用了统计局部逼近Statistical Local Approach，简称SLA)理论的基本 思想。该理论在，例如，ZhangQ.，BassevilleM, Automatica, 1994vol.30no.l 中公开。
SLA 方法的进一步应用可以在 Amr Radwan, Ahmed Soliman and Giorgio Rizzoni, SAE technical paper n.2003-01-1057 中找到。
为了将SLA方法应用到上述技术问题，已经开发了 EGR冷却器的稳态分析模 型。开发的该模型并不使用跨冷却器的温度传感器，并可以将冷却器的效率与在排气和 进气集管中的气体压力和温度值相关联。
特别地，本发明提供了一种用于柴油发动机中EGR冷却器效率的诊断的方法， 其中该方法包括至少下列步骤
-构造模型用于确定EGR冷却器中的温度降y=ΔΤ，该模型具有参数向量θ 和输入向量X ；
-执行模型校准阶段以便于估计系统的偏差Iitl；
-从模型方程开始并使用校准阶段的结果，计算一组主残值ε(Qtl, χ，ΔΤ)；
-计算一组改善残值εΝ ( θ Q)
εΝ(θ0) ^h0)
其中N是样本的数量，其中诊断测试在这些样本上执行；
-计算诊断指数S
S = ε Ν
其中Rtl是计算自健康系统的相关系数矩阵(correlation matrix)；
-使用诊断指数S来诊断EGR冷却器的效率。
上述方法允许定义可靠和鲁棒的诊断指数。
此外，应用LSA理论可以定义具有特别统计特征(例如遵循卡方分布)的诊断 指数S。
使用公知的卡方分布的统计特征，于是可以基于明确地(univocally)设定了发现 EGR冷却器故障的可能性的上述指数来定义诊断阈值。
换句话说，在已经设定故障警报的特定可能性(例如)之后，诊断阈值可以 被明确地确定。
例如，如果，在系统监控期间，诊断指数具有阈值以上的值，则当前观察的系 统有99%的可能性不对应于名义系统。
故障系统于是可以被ECU高概率地诊断并且无需使用温度传感器，而是仅仅基 于上述统计模型。
本发明的其他特征和优点将会由于下述说明而变得明显。


现在将参考附图通过实例对本发明进行描述，在附图中
图1示意地示出了用于本发明的EGR冷却器诊断的数学模型；
图2图示地示出了这样的模型在一组稳态测试工作台测量中的一致性；
图3示出了用于根据本发明的诊断指数的计算的简化方块图。
具体实施方式
本发明的优选实施例参考附图予以描述。
本发明的第一步骤包括建立模型用于确定在EGR冷却器中的温度降。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冷却器入口处的温度；
Tout =在EGR冷却器出口处的温度；
T1120 =冷却剂温度；
Pexhaust =在EGR冷却器出口处的压力；
Pmtake =在EGR冷却器入口处的压力；
Texhaust =在EGR冷却器排气口处的温度；
Neng =发动机速度。
此外，参数k1; k2,已经根据一组144稳态测试工作台测量(steady statetest bench measurements)而被识另Ij 禾口 验证(50 % 识另ij (identification)，50 % 验证 (validation))。
这些操作的结果在图2中示意地示出，由此由上述模型计算的值的密切一致性 相对于一组稳态测试工作台测量被绘制。
本发明的方法使用来自统计局部逼近6LA)的特征，且特别地，它基于“改 善”残值计算，其用于检测在一般分析非线性模型的系统参数中的变化。
照常，术语残值是指在模型值和实际测得的值之间的差。
限定上述模型的参数向量为θ = (kl，....，k4)模型的输入为χ = (Neng, TH2Q， Pmt, Pexh, Texh),且温度降y= ΔΤ，然后标准残值被定义为
β(χ,θ) = γ-γ(χ,θ)
本发明的目的是检测参数向量θ相对于名义向量θ ^的变化，其中该名义向量 θ^评估由估算误差开始限定的改善残值向量。
参数向量θ相对于名义向量θ ^的变化可以例如由于发动机部件的磨损、老化 或其它依赖于时间的因素而发生。
名义向量θ ^通常使用模型识别技术来确定，其最小化均方误差
权利要求
1.一种用于柴油发动机中EGR冷却器效率的诊断方法，其特征在于，包括至少下列 步骤-构造模型用于确定EGR冷却器中的温度降y= ΔΤ，该模型具有参数向量θ和输 入向量χ ；-执行模型校准阶段以便于估计系统的偏差Iitl ；_从模型方程开始并使用校准阶段的结果，计算一组主残值ε (Qtl, χ，ΔΤ)； -计算一组改善残值εΝ(θ。)
2.用于柴油发动机中EGR冷却器效率的诊断方法，其特征在于，模型校准阶段包括 至少下列操作a)使用取自健康系统的实验数据组的N个代表样本确定模型参数向量θ的最佳值θ0；b)至少基于模型参数向量的最佳值θρ输入向量X和EGR冷却器的温度降y=Δ T 来估计系统的偏差Iitl;C)基于与健康系统相关的实验数据计算跟随矩阵E
3.用于柴油发动机中EGR冷却器效率的诊断方法，其特征在于，系统的偏差h0的估 计遵循以下关系
4.如权利要求1所述的用于柴油发动机中EGR冷却器效率的诊断方法，其特征在 于，用于确定在EGR冷却器中的温度降的模型遵循下面的方程
5.如权利要求4所述的用于柴油发动机中EGR冷却器效率的诊断方法，其特征在 于，参数向量θ (ki; k2，k3，k4)根据一组稳态测试工作台测量而被识别和验证。
6.如权利要求1所述的用于共轨柴油发动机中EGR冷却器的诊断的方法，其中，诊 断指数S的值的分布是高斯分布，且统计X2(Chi-Square)分布被使用以便于限定诊断阈值 指数，其明确地设定发现EGR冷却器故障的可能性。
全文摘要
一种用于柴油发动机中EGR冷却器效率的诊断的方法，其特征在于，包括至少下列步骤-构造模型用于确定EGR冷却器中的温度降y＝ΔT，该模型具有参数向量θ和输入向量x；-执行模型校准阶段以便于估计系统的偏差h0；-从模型方程开始并使用校准阶段的结果，计算一组主残值ε(θ0，x，ΔT)；-计算一组改善残值εN(θ0)其中N是样本的数量，其中诊断测试在这些样本上执行；-计算诊断指数S其中R0是计算自健康系统的相关系数矩阵；-使用诊断指数S来诊断EGR冷却器的效率。
文档编号G01M15/00GK102023095SQ201010277939
公开日2011年4月20日 申请日期2010年9月8日 优先权日2009年9月9日
发明者南多·文尼蒂里, 弗朗西斯科·钱弗隆, 莫里纳·布鲁诺 申请人:通用汽车环球科技运作公司