CN101589214A - 在汽车的带有故障的发动机上用于确定优化的应急功能的方法和装置 - Google Patents

Abstract

在设有应急装置(N)的汽车上存在着这样的问题，即在出现特定的故障征兆时着手实施应急功能(A、B、C、D)并且在这种情况下将发动机的扭矩限制在不合适的微小数值上。这在不利的情况下会导致这样的后果，即比如在超车过程中汽车的加速不够并且由此出现事故。因此，按本发明提出，不仅依赖于汽车的眼前的行驶状态而且依赖于故障征兆的类型来确定优化的应急功能(A、B、C、D)。按故障征兆的不同，以等级对风险(R)以及危险性(G)进行分级并且而后确定并着手实施优化的应急功能(A、B、C、D)。由此以有利的方式成功地提供足够的扭矩或转速，以便即使在交通状况不利时也可靠地驾驭汽车并且不会损坏身处危险的部件。

Description

在汽车的带有故障的发动机上用于确定优化的应急功能的方法和装置

本发明涉及按并列的权利要求1和9所述类型的在汽车的带有故障征兆的发动机上用于确定优化的应急程序的一种方法或一种装置。已经公知的是，尤其装备着柴油机或者汽油机的汽车在发动机上或者汽车总成之一上诊断出故障征兆时由于法律规定可以在保险的运行模式中比如借助于应急功能继续运行。

此外已经公知，应急功能通常在发动机控制器中得到实施，其中所述发动机控制器尤其承担在最大扭矩、最小废气排放以及关于最佳的行驶舒适性方面进行最佳的发动机控制的任务。但是，缺点是，在发现故障征兆时比如在涡轮发动机的增压压力传感器有故障并且由此会出现相关的部件在这种情况下涡轮增压器的后果严重的损坏时，没有作出有关于行驶状态的应急反应。在实践中这就导致这样的后果，即因扭矩的限制再也无法进行较大的尤其在紧要的行驶状况中可能有必要的加速。汽车加速的缺失由此会导致驾驶员和汽车受到危害，如果驾驶员因扭矩的限制突然再也不能使其汽车的驾驭与当前的交通状况相匹配。

本发明的任务是，说明一种方法或一种装置，在该方法或装置中应急功能得到优化并且由此得到改进。该任务用并列的权利要求1和9所述的特征得到解决。

在按本发明的方法或装置中获得这样的优点，即在发动机上或者在汽车装置之一上发现故障征兆时不仅仅根据所探测到的故障征兆的类型而是在考虑到汽车的当前行驶状态的情况下来确定应急功能的选择和实施。借助于行驶状态评估器根据合适的传输给汽车状态评估器的汽车数据和/或发动机数据来对汽车的当前行驶状态进行评估。所述汽车状态评估器从所接收到的数据中确定反映车的行驶状态的当前评估情况的危险性(紧要程度)。如果在现在时刻限制发动机的扭矩或转速并且由此不再提供最大的扭矩或者说最大的转速，则尤其对比如用于着手实施的超车策略的危险性进行评估。也尤其显得有利的是，此外设置了一个诊断装置，该诊断装置为了在发动机的扭矩或转速较高时会在发动机或者某个装置上产生损坏这种情况而对风险进行分级。通过对在当前限制扭矩时用于故障征兆的后果的风险以及当前的行驶状态的危险性的考虑，以有利的方式对汽车的着手实施的应急功能进行优化。由此不仅可以减少在发动机及汽车装置上引起的连续损坏，而且尤其也可以在川流不息的交通中改进驾驶员的安全性。

通过在从属权利要求中所说明的措施，产生在并列权利要求1和9中所说明的方法或装置的有利的设计方案和改进方案。被视为特别有利的做法是，在现在时刻立即着手实施得到优化的应急功能。这可以在这样的情况中毫无顾虑地加以实施，如果所述汽车状态评估器将眼前的行驶状况的危险性分级为“非紧要的”的等级。这比如在汽车以低速在城市交通中行驶或者发动机空转时就是这种情况。用于所述应急功能的必要措施在这种情况下仅仅从所出现的故障征兆的类型及严重性中产生。

在出现具有“很高”这个等级的风险以及具有“非紧要”这个等级的危险性时规定，虽然立即但阶梯式地和/或斜坡状地着手实施所述优化的应急功能。

如果相反发现危险性的“很紧要的”分级，那么按本发明规定，在稍后的时刻着手实施所述优化的应急功能。尤其一直等待，直至危险性又达到“非紧要”这个等级或者直至预先设定的等候时间已经结束。

本发明的一个另外的方面在于，通过光学的和/或声学的信息通报和/或警报向汽车的驾驶员指出所面临的发动机的扭矩或者转速的限制。通过及时的报警，驾驶员可以选择合适的行驶方式并且比如避免带有风险的超车策略。

原则上，不仅用于单个故障征兆的风险，而且行驶状态的危险性都可以被分级为任意多个等级。按本发明，可以为风险的分级至少设置“很低”、“很高”这两个等级，或者说为危险性的分级至少设置“非紧要”和“很紧要”这两个等级。

此外，按本发明规定，单个的用于优化的应急功能的措施以程序的形式得到保存。由此成功地立即以有利的方式为由危险性和风险构成的不同的可能的组合确定用于应急功能的合适的措施。

本发明的实施例在简要的附图中示出并且在下面的说明中得到详细解释。其中：

图1是按本发明的具有吸气和排气部分的发动机的方框图的示意图，并且

图2结合在图3中绘出的表格1和2示出了流程图的一种按本发明的实施例，利用该流程图可以确定优化的应急功能。

图1示出了具有进气部分1a和排气部分1b的内燃机的空气路径1的发明的一种实施例的示意图，该空气路径能够用于发动机、尤其用于柴油涡轮发动机。所述空气路径1成形为管状并且在图1的左边部分中具有入口，通过该入口将外界空气输入到发动机的气缸12的燃烧室15中。被输送给发动机的外界空气具有环境压力AMP(Ambient Pressure)。

被吸入的外界空气首先通过空气滤清器2(AIC，Air Cleaner)和可选的空气量测量计3(HFM)来导送，然后到达压缩机6(CHA，Charger)的入口中。

在图1中绘出的箭头显示了被吸入的外界空气的流动方向。

经所述压缩机6压缩的空气通过增压空气冷却器7、节流阀10(THR，Throttle)、进气管11(IM，Intake manifold)和进气阀16进入发动机的燃烧室15中。在所述节流阀10之后布置了增压空气传感器8，该增压空气传感器8连续地检测增压压力MAP(ManifoldPressure)并且将其传输给程序控制的计算单元24。

所述气缸12具有活塞12，该活塞12将其振荡的垂直运动传递给连杆14并且在这过程中驱动曲轴。此外，在所述发动机的缸盖上布置了喷射阀18，通过该喷射阀18可以定量地将燃料喷入燃料室15中。

在燃料空气-混合物在燃烧室15中燃烧之后打开排气阀17，从而将所产生的废气通过排气弯管19导入涡轮机21中。所述涡轮机21比如具有能够调节的涡轮叶片，所述涡轮叶片以很高转速驱动着涡轮机。所述涡轮机21以机械方式与所述压缩机6相耦合并且由此依赖于废气流驱动着所述压缩机6。在排气管路19和进气管11之间布置了废气再循环管路22，该废气再循环管路22的流量能够由废气再循环阀AGR来控制。由此可以为了再次燃烧而将一部分废气流导回到燃烧室15中并且由此可以改进废气排放情况。

如果比如在所述增压压力传感器8上发现故障征兆，那么这会对涡轮增压器6、21来说或者-按当前的行驶状态-对汽车的安全性来说导致严重后果，这在后面还要详细解释。

如可以进一步从图1中看出的那样，设置了诊断装置DE、行驶状态评估器F以及应急装置N。所提到的装置DE、F、N优选集成在计算单元(发动机控制器)24中。此外，设置了一个存储器26，在该存储器26中保存了所接收的数据，以便也能够对数据的在时间上的变化进行分析。下面借助于图2或者说图3中的表格1和2对所提到的装置DE、F、N的功能进行详细解释。

图2示出了用于本发明的一种实施例的流程图，利用该流程图借助于算法确定用于运行汽车的发动机的优化的应急功能A、B、C、D。

本发明的一个重要的方面在于，所述行驶状态评估器F在考虑到合适的发动机及汽车数据的情况下连续地对汽车的当前的行驶状态进行评估。此外，重要的是，为汽车的经评估的当前的行驶状态以等级对危险性(紧要程度)进行分级。在此对比如像踏板值传感器、加速传感器、汽车速度传感器、发动机转速传感器、离合器开关一样的传感器的合适的汽车数据的当前值或者也对其它控制或者导航仪器的信息比如路面的坐标、变道、转向角、汽车倾角等的信息加以考虑。此外还一同使用所接收的数据的以往的曲线变化，以便基于行驶状态的可能性确定最可能的结论。比如检查，目前存在着超车过程的可能性有多大并且在现在时刻立即着手实施发动机的扭矩或者转速的限制有多紧要。

由此，如果在现在时刻着手实施扭矩或转速的限制，那么所述行驶状态评估器F就提供经过权衡的关于危险性的信息。

本发明的一个另外的重要的方面在于，所述诊断装置DE检测在发动机上、在该发动机的装置上或者也在汽车装置上出现的故障征兆。对于每种故障征兆来说为在发动机或者其装置的扭矩或转速较高时会出现损坏这种情况实施风险的分级。如下面借助于图2的流程图详细解释的一样，不仅被发现的故障的风险而且行驶状态的危险性都以多个等级得到权衡并且在此在考虑到严重性的情况下确定并且着手实施合适的应急功能A、B、C、D。

首先在位置30中开始流程图。在位置31中行驶状态评估器被激活并且连续地接收由所述发动机传感器/汽车传感器和控制器提供的信息并且保存这些数值，以便也可以跟踪所述信息的在时间上的变化。对于实践来说，这个过程连续地进行。

此外，诊断装置DE被激活，该诊断装置DE监控发动机的所有重要的装置以及汽车装置。由此在位置33中连续询问，是否存在故障征兆。如果不是这种情况，那么程序(在否定(n)时)跳回到位置32。在其它情况下(在肯定(j)时)则在位置34中询问风险的分级。以在扭矩较大时尤其在要求最大扭矩时或者说在发动机的转速最大时会在发动机或者有待考虑的装置之一上出现损坏这样的观点来实施风险分级。根据所述实施例以五个等级进行风险评估：

a：很低

b：低

c：中等

d：高

e：很高

比如在汽车内室风扇有故障时，就存在着很低的风险(等级a)。这样的故障对发动机的高扭矩没有影响。如果相反增压压力调节器比如不能电触发或者涡轮增压器的涡轮叶片不再能够调节，那么涡轮增压器在扭矩较高时超速并由此损坏的这种用于风险评估的可能性就很大。涡轮增压器是很昂贵的部件，因而在这种情况下必须对扭矩进行相应的限制，用于保护所述涡轮增压器。在这种情况下风险分级将会是“很高(e)”。

根据图2的流程图，由此在位置35中基于将风险分为等级a到e的情况进行询问。由此在位置35中为每个被发现的故障征兆确定风险的相应的分级并且加以保存。

作为补充还要加上一点，即，对于每个故障征兆来说存在着这样的风险分级。

在实际上可以任意地选择风险等级的数目。在此规定，至少设置等级a：“很低”和等级e：“很高”，因为可以在可能的损坏方面最为简单地对这两个等级进行评估。

对于行驶状态评估器F来说，设置一个和在诊断装置DE上相类似的流程。在行驶状态评估器F中以在现在时刻着手实施扭矩或转速的限制时产生何种危险性这种观点对汽车的行驶状态进行评估。行驶状态的危险性在位置36中得到分级。由此汽车状态的危险性分级表明，在现在时刻发动机扭矩的限制是“非紧要的”，还是比如在着手实施超车过程时是“很紧要的”。根据所述实施例则将危险性分类为三个等级：

a：非紧要的

b：不知道的

c：很紧要的

连续地为每种行驶状态实施危险性的分级，并且在位置37中确定相应的危险性信息。

在时间上同时并且连续地为被发现的故障征兆的风险进行检查并且为当前的行驶状态的危险性分级的询问进行检查。根据在位置35和37中确定的信息，如可以从表格2中看出的一样在位置38中确定相应的应急功能A、B、C、D。如下面详细解释的一样，依赖于用于风险和危险性的等级根据表格1来确定应急功能。

在图3的表格1中，在单个的列中为风险R列出等级IIa、IIb、IIc、IId和IIe。为危险性在相应的行中列出等级IIIa、IIIb、IIIc。作为优化的应急功能，在表格1中预先设定功能A、B、C、D。优化的应急功能当然可以任意地选择并且比如依赖于发动机类型或者汽车类型加以确定。

根据所述实施例对表格2中的优化的应急功能A、B、C、D进行详细解释。如可以在表格2中看出的一样，在优化的应急功能A上立即(不是阶梯式地或者斜坡状地)着手实施发动机的扭矩或转速的限制。

在优化的应急功能B上，虽然立即着手实施扭矩或转速的限制，不过是阶梯式地和/或斜坡状地实施这种限制。

在优化的应急功能C上，迟延地实施扭矩或转速的限制，也就是说只有在所述行驶状态评估器F不再将当前的行驶状态评估为“不知道”或者“很紧要”而是评估为“非紧要”时才着手实施扭矩的限制。因此，所述发动机控制器24必须推迟所述扭矩或转速的限制，直到当前的行驶状态允许扭矩的限制。

在优化的应急功能D上以和在应急功能C上类似的方式进行处理。不过，在优化的应急功能D上将迟延时间限制到一个时间上的最大值上。在此认为，不能任意长时间地推迟扭矩或转速的限制而没有在发动机上或者在汽车装置之一上出现损坏。

此外，图3的表格2在右边一列中显示，作为扭矩或转速的限制的补充，还给出了关于所述扭矩或转速的限制的光学的和/或声学的信息。在情况A中，比如在显示器上出现这样的信息：“扭矩或转速的限制在起作用”。在情况B中，出现这样的信息：“以越来越大的程度着手实施扭矩或转速的限制”。如果着手实施所述限制，那就出现新的信息：“限制现在正在起作用”。

在情况C中，出现这样的信息或者说预告，即“马上着手实施”所述扭矩或转速的限制。如果着手实施所述限制，那么而后出现“限制正在起作用”这样的信息。

在情况D中，出现这样的信息或者说预告，即“在最迟xxx秒钟内限制所述转矩”。然后在着手实施限制之后出现新的显示：“扭矩或转速的限制正在起作用”。

这些显示按行驶状况的变化得到相应更新。

为了更好地理解本发明，下面借助于三种实施例还再一次对按本发明的方法进行详细解释。

在第一实施例中，作为原始状况假设，在用于增压涡轮机的增压压力调节器和电子的控制器之间发现电气故障。这是严重的故障征兆，因为所述涡轮增压器可能被破坏并且由此可能出现较高的维修费用。由此，在扭矩较高时涡轮增压器会遭到损坏或者破坏的可能性很高。由此根据图2、位置35将风险R分级为“很高”。由此对风险R来说出现等级IIe。由此应该尽快地着手实施所述转矩或转速的限制。

所述行驶状态评估器F为汽车的眼前的行驶状态识别出，在眼下着手实施超车过程的可能性较小，也就是说扭矩的限制在现在时刻是“非紧要的”。由此将危险性G分级为等级IIIa(参见图2，位置37)。

利用这两种用于风险R(IIe)和危险性G(IIIa)的评估，从表格1中根据列IIe和行IIIa获得应急功能A，也就是说根据表格2可以立即并且在没有限制的情况下着手实施所述扭矩或转速的限制。由此达到最大可能的部件保护效果，而驾驶员、其它的交通参与者或者汽车没有受到危害。另一方面也保证，汽车的驾驶员还为其汽车的继续行驶提供最大可能的扭矩，直到比如在汽修厂消除故障。

在第二实施例中，假设出现和此前在第一实施例中所说明的一样的故障征兆。此外，用于损坏的风险R由此相当于等级IIe(“很高”)。

但是，行驶状况评估器F在这种情况下发现，用于超车过程的可能性没有得到精确评估。于是危险性G的分级目前就被定为等级IIIb：“不知道的”(参见图2，位置37)。

作为优化的应急功能，为这种情况根据表格1从行IIIb和列IIe中找到应急功能B。这意味着，根据表格2虽然立即但是阶梯式地和/或斜坡状地着手实施所述扭矩或转速的限制。

在第三实施例中假设存在着增压压力传感器的故障。风险R的评估对这种情况来说用相应于等级IIb(图2，位置35)的“低”来假设。在这种情况下，用于在扭矩最大时涡轮增压器的破坏的风险R比较小，因为在控制技术上还可以转换到预控制的增压上并且由此通常达到足够的部件保护效果。不过如果在系统中存在双重故障或者存在着极限部件的极端不利的组合的话，这一点是不适用的。

所述行驶状况评估器F将在眼下着手实施超车过程的可能性评估为“不知道”，从而根据图2中的位置37确定IIIb这个等级。

由此从表格1中根据行IIIb和列IIb获得优化的应急功能C。在应急功能C的情况下，推迟实施所述扭矩或转速的限制，直到所述行驶状态F显示出“非紧要”(IIIa)。同时，在显示器上预告，“马上着手实施所述扭矩或转速的限制”。

如果达到“非紧要”这个等级(IIIa)，那就着手实施所述扭矩或转速的限制并且在显示器上出现的新的信息，即“所述扭矩或转速的限制在起作用”。在这种情况下，能够以最大的可用性和可支配性来使用汽车系统。部件保护明显次于行驶状况。

但是，由于所述涡轮增压器的破坏的潜在危险，不能根据应急功能C任意长时间地推迟所述限制。因此，按本发明规定，在预先设定的等候时间(时间上的最大限制)结束时使用应急功能D。同时，在显示器上首先为驾驶员显示这样的预告，即“在最迟xxx秒内限制扭矩或转速”。如果这个时间间隔结束，那就出现这样的信息，即“扭矩或转速的限制在起作用”。在这种情况下限制扭矩的目的是，汽车可以以其最大的可用性来运行，用于避免事故损坏。部件保护在这种行驶状况中是次要的。

在本发明的另外的设计方案中规定，按本发明的方法能够用于检测用于所有类型的发动机尤其也用于用电或者用燃气运行的发动机的优化的应急功能。

Claims (11)

1.用于确定汽车发动机比如内燃机或者电动机的优化的应急功能的方法，其中所述发动机设有一个装置，利用该装置在出现故障征兆时限制所述发动机的扭矩和/或转速，其特征在于，

-基于合适的汽车数据和/或发动机数据的当前值和/或其在以往时间上的变化来评估汽车的当前行驶状态，

-为汽车的经评估的当前行驶状态尤其为在现在时刻存在紧要行驶状态的可能性确定危险性(G)的分级，在所述紧要行驶状态中比如为超车过程要求高扭矩或高转速，

-针对在发动机上或者在汽车装置之一上发现的故障征兆对在扭矩较高时或者在转速较高时在发动机上和/或在所述汽车装置之一上产生损坏的风险(R)的分级进行评估，并且

-在考虑到所确定的用于危险性(G)和风险(R)的分级的情况下确定优化的应急功能(A、B、C、D)。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，如果行驶状态的危险性(G)被分级为“非紧要的”(IIIa)，则立即着手实施优化的应急功能(A)。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，如果故障征兆的风险(R)被分级为“很高”(IIe)并且行驶状态的危险性(G)被分级为“不知道”(IIIb)，那就立即但是阶梯式地或者斜坡状地着手实施优化的应急功能(B)。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，只有在汽车状态的危险性(G)从“不知道”(IIIb)或者“很紧要”(IIIc)又返回分级到“非紧要”(IIIa)时(情况C)或者在预先设定的迟延时间结束时(情况D)，才推迟着手实施优化的应急功能(C、D)。

5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在限制所述发动机的扭矩或者转速时，将光学的和/或声学的信息通报和/或警报输出给汽车的驾驶员。

6.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为所述风险(R)的分级至少预先规定“很低”和“很高”这两个等级。

7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，为所述危险性(G)的分级至少预先规定“非紧要”和“很紧要”这两个等级。

8.按前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于所述优化的应急功能(N)的措施(A、B、C、D)以程序的形式得到保存。

9.用于确定汽车的发动机的优化的应急功能的、用于按前述权利要求中任一项所述方法的装置，其特征在于，

-所述汽车或者说所述发动机具有行驶状态评估器(F)、诊断装置(DE)和应急装置(N)，其中借助于所述诊断装置(DE)实施用于所发现的故障征兆的风险(R)的分级并且借助于所述行驶状态评估器(F)实施用于所述汽车的行驶状态的危险性(G)的分级，并且

-所述应急装置(N)设有一种算法，利用该算法能够从用于所述风险(R)和所述危险性(G)的分级中确定优化的应急功能(N)。

10.按权利要求9所述的装置，其特征在于，所述优化的应急功能(A、B、C、D)以程序的形式加以保存。

11.按权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述行驶状态评估器(F)、所述诊断装置(DE)和/或所述应急装置(N)集成在发动机控制器(24)中。

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