Fault diagnostics in air intake system of combustion engine using virtual sensors

The method for the fault diagnosing of the air intake system of a gasoline engine, not detected by the onboard diagnostics system in a car, is described in this article. The aim is to detect and identify such faults like changes in sensor characteristic, faults of mass airflow measurement in the intake manifold or manifold leakages. These faults directly affect the air intake system performance that results in engine roughness and a power decrease. The method is based on the generation of residuals on the grounds of differences in indications of the manifold absolute pressure (MAP) and mass air flow (MAF) sensors installed in the car and the virtual, model-based sensors. The empirical model for the fault-free state was constructed at stationary operations of the engine. The residuals were then evaluated to classify the system health. Investigations were conducted for a conventional gasoline engine with port-fuel injection (PFI) and for a gasoline direct injection engine (GDI).

W artykule zaproponowano metodę diagnozowania usterek w układzie dolotowym powietrza silnika benzynowego, nie wykrywanych przez system diagnostyki pokładowej samochodu. Celem jest detekcja i identyfikacja takich błędów jak zmiana charakterystyk czujników, błędy pomiaru przepływu powietrza lub nieszczelności w kolektorze dolotowym. Te usterki wpływają bezpośrednio na działanie układu dolotowego, co powoduje nierównomierność pracy silnika lub zmniejszenie jego mocy. Metoda polega na generowaniu pozostałości na podstawie różnic we wskazaniach czujników ciśnienia bezwzględnego w kolektorze i przepływomierza powietrza zainstalowanych w samochodzie oraz czujników opartych na modelu wirtualnym. Model empiryczny stanu bezawaryjnego został utworzony dla pracy silnika w stanie ustalonym. Pozostałości są następnie oceniane w celu sklasyfikowania stanu systemu. Badania przeprowadzono dla konwencjonalnego silnika benzynowego z wtryskiem wielopunktowym (PFI) i silnika benzynowego z wtryskiem bezpośrednim (GDI).