[发明专利]一种基于轨压波形特征参数观测的喷油正时故障诊断方法

说明书

技术领域

本发明属于内燃机控制技术领域，涉及柴油机高压共轨燃油喷射系统，是一种柴油机高压共轨燃油喷射系统的故障诊断方法，特别是一种基于轨压波形特征参数观测的柴油机高压共轨燃油喷射系统喷油器喷油正时故障诊断方法。

背景技术

内燃机是目前被产业化应用的各种动力机械中热效率最高、能量利用率最好、最节能的机型，已被广泛应用于发电、灌溉、船舶动力、车辆动力等广阔的领域，尤其在车用动力方面的优势最为明显，全球车用动力“内燃机化”趋势业已形成。

高压共轨燃油喷射系统(以下简称高压共轨系统)能够柔性控制喷油参数，有效地降低内燃机排放，显著提高柴油机动力性和燃油经济性，已成为现代柴油机电控技术的主要手段。理想的高压共轨系统中喷射压力的产生过程与燃油的喷射过程是分开的，喷射压力不再受柴油机转速和喷油量的影响，减小了传统柴油机燃油系统的缺陷，可实现对喷射压力和喷油速率的灵活控制。然而实际情况并非如此，高压共轨系统的供油过程和喷油过程都会对轨压产生影响，引起瞬时轨压的剧烈波动，从而造成实际喷油量控制不精确，对柴油机排放造成极大影响。

随着油耗要求和排放法规的越来越严格，柴油机更好的瞬态过渡性能必将成为重要的制约，这就要求高压共轨系统在全生命周期内实现喷油精确控制和安全可靠运行。因此，对高压共轨系统安全性和可靠性的要求也越来越高，使得柴油机电控单元(Electronic Control Unit，以下简称ECU)对高压共轨系统运行状态的监控提出了更高的要求，这也是确保柴油机可靠运行及排放达标的一个重要技术手段。

在高压共轨柴油机ECU中，喷油量控制是以固定的喷油器加电时间脉谱图(MAP)形式设计，即喷油脉宽由喷油量和轨压查喷油器加电时间MAP得到，再通过ECU执行喷油脉宽驱动喷油器得到喷油量。在高压共轨系统使用寿命期内，由于高压共轨系统机械部件和液压部件老化、喷油器积碳、喷油器驱动电压波动、喷油器驱动电流不足及喷油器驱动电容老化等因素，也都会造成喷油器流量特性发生变化，完全依靠出厂标定的喷油控制参数会使得其精度和可靠性在全生命周期内逐渐恶化，使得实际喷油量控制变得不准。因此，对高压共轨系统开展故障诊断研究意义重大。

国外对高压共轨系统的故障诊断研究还处于保密阶段，而国内对高压共轨系统的故障诊断研究还处于初级阶段，现有公开的高压共轨系统故障诊断技术往往针对具体的执行器和传感器，如对喷油器电磁阀、高压油泵电磁阀及轨压传感器的故障诊断等，对基于轨压波形特征的高压共轨系统性能故障诊断方法还很少见。

论文“Injection diagnosis through common-rail pressure measurement”(F.Payri,J.M.Luján,C.Guardiola,et al.Injection diagnosis through common-rail pressure measurement.Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers,Part D:Journal of Automobile Engineering,2006,220(3):347～357)，利用短时傅里叶变换对轨压信号开展时频联合分析，对喷油器启闭进行检测，用于检测因喷油器故障而导致的发动机熄火问题。

公开号为CN102644514A的专利“一种共轨系统中轨压传感器漂移故障的诊断方法”，在高压共轨发动机起动前和停机后，且在满足漂移故障检测条件的前提下，通过比较轨压值与大气压力值，实现对轨压传感器漂移故障的检测。

公开号为CN102037229A的专利“用于在共轨喷射系统中识别故障及尤其轨压传感器的漂移的方法”，在发动机出现启动困难时，采用轨压替代值可以顺利启动发动机且独立运行，则判定轨压传感器存在漂移故障。

公开号为CN102182601A的专利“用于诊断高压共轨系统中的故障以及校准该故障的方法和装置”，采用分缸技术将发动机中的至少一个气缸进行断缸，并基于曲轴转角来测量断缸后高压共轨系统中的轨压，求取断缸后的轨压与出厂轨压的轨压差值，当差值高于预定阈值时，则判断高压共轨系统存在故障。