一种发动机空气流量计诊断的控制策略

技术领域

本申请涉及车辆技术领域，特别涉及一种发动机空气流量计诊断的控制策略。

背景技术

为对发动机的进气量进行精确控制，一般厂家会在发动机上布置空气流量计用以测试发动机的新鲜进气流量；在空气系统控制策略中，采用该测试的空气量用以控制EGR/节气门等空气系统执行机构以保证发动机的性能输出。

空气流量计的标定是在发动机台架上几台样机验证，但在实际应用时，整车的布置状态、部件的生产偏差，以及空气流量计样件的老化均会对空气流量计的准确性产生影响；EGR(废气再循环)的流量一般无法测量，通常通过空气流量计测得的新鲜空气气量，以及进气歧管流量计算获得，若空气流量计出现问题，通常将偏差归结于EGR，而不是流量计的问题。当空气流量计出现问题时，闭环状态下的EGR流量计算会根据进气流量的偏差进行修正，修正的过程会出现EGR流量与实际存在偏差，从而导致发动机控制状态出现偏差，引起烟度排放及车辆加速响应性问题出现。

发明内容

本申请实施例提供一种发动机空气流量计诊断的控制策略，以解决相关技术中车辆处于实际运行过程中，空气流量计出现问题的情况下，依旧参与闭环控制，引起车辆的排放及动力性问题。

为达到以上目的，本申请实施例提供了一种发动机空气流量计诊断的控制策略，其包括以下步骤：

在满足诊断条件时，激活空气流量计故障诊断；

测定故障诊断持续时间；

根据故障诊断持续时间，判断是否进入故障诊断，若故障诊断持续时间小于故障诊断状态最小要求时间，则故障诊断结束，若故障诊断持续时间大于等于故障诊断状态最小要求时间，则进入故障诊断；

若故障诊断结果为无故障，则采用空气流量计进行闭环控制，若故障诊断结果为有故障，则禁用空气流量计闭环控制。

一些实施例中，所述故障诊断条件包括诊断与条件判断状态EN1，以及诊断与条件判断状态EN2，所述诊断与条件判断状态EN1包括：

装配空气流量计，使发动机处于运行状态下且淋油器未喷油。

一些实施例中，诊断与条件判断状态EN1还包括：

将车速设置在高速区间。

一些实施例中，诊断与条件判断状态EN2包括：

空气流量计与进气歧管运行正常，并使发动机转速波动范围不大于3r/200ms。

一些实施例中，诊断与条件判断状态EN2还包括：

将发动机设置为最高档位。

一些实施例中，所述故障诊断包括以下步骤：

执行器控制执行件到相应需求位置；

获取空气流量计的实测值；

根据速度密度法获取空气流量计算值，并与所述空气流量计的实测值结合，获得进气流量偏差；

将进气流量偏差的绝对值与故障诊断阈值进行比较，判断空气流量计是否故障。

一些实施例中，将进气流量偏差的绝对值与故障诊断阈值进行比较，判断空气流量计是否故障包括以下步骤：

将流量偏差的绝对值大于故障诊断阈值判定为空气流量计故障，并计入故障次数；

设定故障上限次数n；

当故障次数达到故障上限次数n后，则判断空气流量计故障。

一些实施例中，其还包括：

设定最大允许诊断次数为Nmax，且Nmax＞n；

当故障诊断次数达到Nmax后，当前驾驶循环下进气流量的诊断不再进入空气流量计，停止故障诊断。

一些实施例中，所述诊断状态最小要求时间为3s。

一些实施例中，当故障诊断结果为有故障，禁用空气流量计闭环控制包括以下步骤：

采用速度密度法流量进行开环控制。

本申请提供的技术方案带来的有益效果包括：

本申请实施例提供了一种发动机空气流量计诊断的控制策略，由于设定了诊断条件，在满足诊断条件时，激活空气流量计诊断模式，该诊断条件包括车速、进气歧管温度压力、转速、水温、喷油状态、档位、环境条件等参数，并根据诊断持续时间判断是否进入故障诊断，确定发动机后续的控制策略，保证发动机运行在安全工作范围内；

本申请实施例能够在故障诊断步骤得到空气流量计是否发生故障，防止空气流量计出现问题的情况下，依旧参与闭环控制，引起车辆的排放及动力性问题出现，有效的保护车辆安全及提升客户使用体验感，因此，能够解决相关技术中车辆处于实际运行过程中，空气流量计出现问题的情况下，依旧参与闭环控制，引起车辆的排放及动力性问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例提供的发动机空气流量计诊断的控制策略的流程图；

图2为本申请实施例提供的发动机空气流量计诊断中，故障诊断的流程图；

图3为本申请实施例提供的发动机空气流量计诊断中，诊断退出的流程图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本申请实施例提供了一种发动机空气流量计诊断的控制策略，其能解决相关技术中车辆处于实际运行过程中，空气流量计出现问题的情况下，依旧参与闭环控制，引起车辆的排放及动力性问题。

参见图1所示，图1为流程图，本申请提供的发动机空气流量计诊断的控制策略包括以下步骤：

S1、在满足诊断条件时，激活空气流量计诊断。

具体地，诊断条件包括诊断与条件判断状态EN1，以及诊断与条件判断状态EN2。

诊断与条件判断状态EN1包括：

装配空气流量计，使发动机处于运行状态下且淋油器未喷油，即发动机处于上电状态、不处于制动状态。此状态可理解为车狼处于滑行状态，此时变速箱与发动机连接，所以车速会被发动机拖慢。

进一步地，优选为将车速设置在高速区间。具体车速条件可根据车型设定。

EN1对于进气歧管温度、压力并无过多限制，处于正常范围内即可，可根据机型定义设定，本实施例建议条件放开，以拓宽诊断区域。

诊断与条件判断状态EN2包括：

空气流量计与进气歧管运行正常，并使发动机转速波动范围不大于3r/200ms。

具体地，发动机转速范围及波动应满足稳定的需求，避免波动过大，应尽量根据车速对应关系设定，尽量保证发动机稳定转速下诊断。优选地，转速根据车速对应关系设定，可选择中间转速。

当然，还应保证空气流量计无故障报出，且进气歧管温度/压力无问题(报回无故障、温度传感器及压力传感器无电力故障、合理性故障)执行器无卡滞等相应故障，以保证参与诊断的相关部件处于正常状态。

可选地，将发动机设置为最高档位。

可选地，水温、机油温度在正常工作范围内(保证发动机在热机状态下进行诊断一致性更好)，环境温度/压力可根据机型定义进行设定。

当诊断与条件判断状态EN1与诊断与条件判断状态EN2均满足时，激活空气流量计故障诊断。

进一步地，由于空气流量计具有自学习功能，且优先进行自学习，在自学习完成后，再激活空气流量计故障诊断；或者，在未激活空气流量计自学习功能之前，进入空气流量计故障诊断。

S2、测定故障诊断持续时间。

由于气体处于流动状态，为保证气流稳定，需要气流保持保持一段时间，再进行故障诊断。

具体地，在步骤S3之前，还包括以下步骤：

将执行器控制到相应需求位置状态下，且需求位置与实际位置差异需小于设定偏差值。

需要说明的是，上述执行器为对发动机匹配的执行器，包括EGR阀、节气门、VGT增压器。

将空气流量计的实测流量与模型流量进行对比，模型流量是在执行器的某一开度下控制得到的，比如控制EGR阀的开度设为0(全关状态)，再对EGR阀进行判断，判断其实际开度是否为0，即控制需求为0，当实测值为5％时，可认为不具有故障诊断条件；

该步骤即执行器位置判断，判断执行器的实际位置是否位于需求位置附近，若位置差异不大于3％，则容错率可以保证，符合故障诊断条件；若位置差异大于3％，则易发生误判，不符合故障诊断条件。需要说明的是，本实施例中选取3％为设定偏差值。

需要说明的是，进入故障诊断之前，应保证空气流量计未激活进气流量计自学习功能。

S3、根据故障诊断持续时间，判断是否进入故障诊断，若故障诊断持续时间小于故障诊断状态最小要求时间，则故障诊断结束，若故障诊断持续时间大于等于诊断状态最小要求时间，则进入故障诊断。

具体地，在执行器需求位置与实际位置差异小于设定偏差值，且诊断状态持续时间大于等于诊断状态最小要求后，故障诊断包括以下步骤：

S301、执行器控制执行件到相应需求位置。

S302、获取空气流量计的实测值。

S303、根据速度密度法获取空气流量计算值，并结合所述空气流量计的实测值，获得进气流量偏差。

具体地，速度密度法获取的空气流量计算值采用下述公式计算：

其中充气效率根据机型在发动机测试台进行标定确定，本实施例中，常量系数取值为287.08J/(kg.K)。

S304、将进气流量偏差的绝对值与故障诊断阈值进行比较，判断空气流量计是否故障。

需要说明的是，故障诊断阈值为标定量，其根据车辆的排放与性能标定；进气流量偏差的值可能为正也可能为负，将其与故障诊断阈值对比的目的在于测试所述实测值与空气流量的计算值之间的偏差是否超过故障诊断阈值，因此是数值间绝对值的比较，即取进气流量偏差的绝对值与故障诊断阈值进行比较。比如当进气流量偏差的绝对值与故障诊断阈值之间的偏差为5％时，排放与性能数据在可接受范围内，则判定为流量计状态正常，当进气流量偏差的绝对值与故障诊断阈值之间的偏差为10％时，排放与性能数据有较大影响，此时则进一步判断空气流量计故障。

可选地，本实施例中诊断状态最小要求时间取为3s。

具体地，步骤S304中判断空气流量计是否故障包括以下步骤：

将进气流量偏差的绝对值大于故障诊断阈值判定为空气流量计故障，并计入故障次数；

设定故障上限次数n；

当故障次数达到故障上限次数n后，则判断空气流量计故障。

具体地，进气流量偏差计算方式如下：

其中，进气流量实测值即为空气流量计测得的进气流量。

具体地，当诊断状态满足时，流量偏差的绝对值对比完成一次后(即步骤S304)，若发现故障(即流量偏差的绝对值大于故障诊断阈值)，则故障诊断次数+1，设定最大允许诊断次数为N

当故障诊断次数达到N

需要说明的是，设置N

若一个驾驶循环内每次发现故障都报出，对于执行器与执行器控制有影响，故达到最大允许诊断次数后不再诊断，对执行器均按照正常情况控制，而非根据故障诊断模式控制。

进一步地，上述步骤S304还包括：

设置诊断完成需求次数，当进气流量的诊断次数达到诊断完成需求次数后，诊断完成。

具体地，诊断完成需求次数为故障诊断完成判定需求的次数(不管是否报出故障)，比如，在其中一个实施例中，将诊断完成需求次数设置为3次，则故障诊断完成需要3次，若这3次故障诊断时的偏差均在正常范围(流量偏差的绝对值不大于故障诊断阈值)，未发现故障，则故障诊断完成；若3次故障诊断中有1次诊断偏差超出正常范围，则在这3次故障诊断的基础上增加1次故障诊断(即故障诊断次数+1)，若第4次诊断的时候偏差在正常范围，则累计了3次诊断结果为正常的故障诊断，即完成了3次诊断完成需求次数，也判定为诊断完成，此时退出诊断。

进一步地，将故障上限次数n设定为3，若3次故障诊断中有1次诊断偏差超出正常范围，则在这3次故障诊断的基础上增加一次故障诊断(即故障诊断次数+1)，若第4次诊断的时候偏差超出正常范围，则再增加一次故障诊断，当第5次故障诊断时，流量偏差的绝对值仍大于故障诊断阈值，则累积了3次故障，达到了故障上限次数n，此时报出空气流量计故障，即使诊断次数没有达到最大允许诊断次数为N

具体地，第一次故障诊断，记一次故障诊断次数，若正常，则不计入故障，故障次数记录+0；第二次故障诊断，记一次故障诊断次数，若不正常，则计入故障，故障次数记录+1，并且故障诊断次数+1；累计故障次数记录超过故障上限次数n，则报出故障，判断空气流量计故障，同时，若故障诊断次数达到诊断完成需求次数，也停止故障诊断，在一个驾驶循环内，不再进入故障诊断。

综上，当故障诊断次数达到诊断完成需求次数时，不论是否报出故障，都停止故障诊断；同时，当故障诊断次数达到N

进一步地，N

另一方面，设置N

S4、若故障诊断结果为无故障，则采用空气流量计进行闭环控制，若故障诊断结果为有故障，则禁用空气流量计闭环控制。

具体地，空气流量计测得的为新鲜空气气量，EGR(废气再循环)的流量通过进气歧管气量与新鲜空气气量计算得到，当故障诊断结果为空气流量计无故障，则继续采用空气流量计进行闭环控制；

若故障诊断结果为空气流量计故障，即流量偏差的绝对值超过故障诊断阈值，报出空气流量计合理性故障，发动机系统认为此时流量计存在偏差，则禁用空气流量计闭环控制策略，采用速度密度法流量进行开环控制。

本申请实施例提供了一种发动机空气流量计诊断的控制策略，由于设定了诊断条件EN1与EN2，在满足诊断条件EN1与EN2时，激活空气流量计诊断模式，所述诊断条件包括车速、进气歧管温度压力、转速、水温、喷油状态、档位、环境条件等参数，并根据诊断持续时间是否大于诊断状态最小要求时间判断是否进入故障诊断，确定发动机后续的控制策略，保证发动机运行在安全工作范围内。

同时，将速度密度法获得的空气流量计算值与所述空气流量计的实测值比较，获得进气流量偏差，并将该进气流量偏差的绝对值与故障诊断阈值进行比较，判断是否超出故障诊断阈值，以此判断空气流量计是否故障，若进气流量偏差的绝对值超出故障诊断阈值，则计入一次故障次数；

为了保证故障诊断顺利完成，执行器不会总是被故障诊断的需求打断、对执行器造成负担，设定了诊断完成需求次数、故障上限次数n和最大允许诊断次数N

本申请实施例能够在故障诊断步骤得到空气流量计是否发生故障，防止空气流量计出现问题的情况下，依旧参与闭环控制，引起车辆的排放及动力性问题出现，有效的保护车辆安全及提升客户使用体验感，因此，能够解决相关技术中车辆处于实际运行过程中，空气流量计出现问题的情况下，依旧参与闭环控制，引起车辆的排放及动力性问题。

本申请实施例提供的发动机空气流量计诊断的控制策略，其适用范围广，基本适用于现有的进气流量闭环及EGR排放控制策略的发动机，且不改变当前发动机、后处理布置状态，也不改变原有逻辑架构，逻辑扩展较为方便，能够根据当前发动机运行状态判断进入故障诊断，通用性较强，在故障判断后，执行相应的控制策略，且故障诊断次数设置有上限，有利于保证车辆运行，提升驾乘体验。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在本申请中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。