CN101749130A - 用于诊断增压装置的循环空气滑阀的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于诊断增压装置循环空气滑阀的方法和装置，其中增压装置的压缩机(9)设置在用于将空气输送到内燃发动机(2)的空气输送通道中，其中循环空气滑阀(13)设置在包围压缩机(9)的循环空气推进管(12)中；具有下面的步骤：提供关于由空气输送通道输送到内燃发动机(2)的空气质量流的空气质量流数据，在为了转换循环空气滑阀(13)而控制循环空气滑阀(13)以后，分析空气质量流数据的随时间变化过程，用于在给定持续时间以内在开始控制循环空气滑阀(13)以后确定通过空气质量流数据显示的空气质量流的局部最大值，如果在给定的持续时间以内不能确定空气质量流的局部最大值，则识别电控循环空气滑阀(13)的故障。

Description

用于诊断增压装置的循环空气滑阀的方法和装置

技术领域

本发明一般地涉及内燃发动机，尤其是具有增压装置如涡轮增压器的内燃发动机，该增压装置配有循环空气推进管。

背景技术

目前的内燃发动机具有废气驱动的增压装置如涡轮增压器，发动机经常包括所谓的循环空气滑阀，它设置在循环空气管道中，它搭接增压装置的压缩机。通过打开循环空气滑阀可以在负载变化时防止所谓的增压装置泵浦。增压装置的泵浦通过直接设置在压缩机输出端的空气输入通道段、所谓的增压空气管和可能在内燃发动机的吸气管中的脉动显示出来，并且在压缩机的压缩机叶片上引起流体轮廓。尤其是由于在空气输入通道中的较高压力与在环境中的较低压力的压力比和在微小的通过压缩机运动的空气质量流时产生这种泵浦。此外该循环空气滑阀可以用于，避免在关闭顺着压缩机设置的节流阀时的压力峰值。

通过泵浦产生的脉动可能导致增压装置的显著负荷并在经常出现时导致增压装置上的轴承损伤。泵浦噪声附加地对于汽车乘客和环境产生不利的声音影响。

在现代发动机中经常通过在发动机控制器中产生的控制信号控制循环空气滑阀，用于在存在泵浦危险时有针对性地打开。

如果在循环空气滑阀运行中出现故障，例如卡紧在关闭状态的循环空气滑阀，则不能避免脉动并且增加损伤发动机系统的危险。

由文献DE 101 11 271 A1已知一种用于诊断增压装置循环空气滑阀的方法，其中负面的负载变化和识别脉动时识别在循环空气滑阀部位中的功能故障。通过这种方式能够识别卡紧在关闭状态的循环空气滑阀。

但是在此描述的方法不适合于，识别卡紧在打开状态中的循环空气滑阀。但是卡紧在打开状态中的循环空气滑阀可能导致建立增压压力的动力变差，因为由增压装置输送的部分体积流无利用地在循环中泵浦。最差的情况甚至可能导致，不再达到所期望的增压压力并且增压压力诊断确定负增压故障。

在打开循环空气滑阀时可能附加地出现在空气质量传感器和空气过滤器方向上的回流。因为空气质量测量器通常受结构的限制不能设计成，可靠地测量从增压空气管道通过循环空气滑阀流出的空气质量流，这可能导致空气质量流的误测量和质量流在内燃发动机中以通过空气质量测量仪错误测量的空气质量流为基础的误计算，尤其是当发动机控制器没有识别到，循环空气滑阀错误地打开的时候。

发明内容

本发明的目的是，提供一种方法和装置，通过它们可以检测循环空气滑阀的故障并且通过它们尤其可以确定故障类型，即，例如可以确定，循环空气滑阀是否卡紧在打开状态或关闭状态。

这个目的通过一种如权利要求1所述的用于诊断增压装置的循环空气滑阀的方法以及通过如并列的权利要求所述的装置得以实现。

在从属权利要求中给出其它有利的扩展结构。

按照第一方面规定一种用于诊断内燃发动机增压装置的电控循环空气滑阀的方法，其中增压装置的压缩机设置在用于将空气输送到内燃发动机的空气输送通道中，其中循环空气滑阀设置在包围压缩机的循环空气推进管中；具有下面的步骤：

-提供关于由空气输送通道输送到内燃发动机的空气质量流的空气质量流数据，

-在为了转换循环空气滑阀而控制循环空气滑阀以后，分析空气质量流数据的随时间变化过程，用于在给定持续时间以内在开始控制循环空气滑阀以后确定通过空气质量流数据显示的空气质量流的局部最大值，

-如果在给定的持续时间以内不能确定空气质量流的局部最大值，则识别电控循环空气滑阀的故障。

上述方法的思想在于，诊断循环空气滑阀，由此当在控制接通循环空气滑阀时失去通过空气质量流数据显示的空气质量流过程的确定特性，则可以识别循环空气滑阀的故障功能。

此外可以控制循环空气滑阀，用于执行循环空气滑阀在第一接通状态与第二接通状态之间的转换，在第一接通状态打开循环空气滑阀，在第二接通状态关闭循环空气滑阀。

按照一个实施例可以分析空气质量流数据的随时间变化过程，通过使实际的空气质量流数据与一个或多个阈值进行比较，用于通过超过第一阈值并接着超过第一或与第一阈值不同的第二阈值确定存在通过空气质量流数据显示的空气质量流的局部最大值。

此外可以在控制以便关闭循环空气滑阀时识别卡紧在打开位置的循环空气滑阀作为故障。

在分析空气质量流数据的随时间变化过程时还可以检验，在控制以便打开循环空气滑阀以后是否产生空气质量流数据脉动，其中如果产生空气质量流数据脉动，则识别卡紧在关闭位置的循环空气滑阀作为故障。

按照另一实施例分析空气质量流数据在第一给定持续时间以内在控制以便打开循环空气滑阀时和/或在第二给定持续时间以内在控制以便关闭循环空气滑阀时的随时间变化过程。

此外在控制以便打开循环空气滑阀以后分析空气质量流数据的随时间变化过程，用于在给定的持续时间以内确定至少一个给定数量的空气质量流数据的变化过程的局部最大值，用于识别存在通过空气质量流数据显示的空气质量流的脉动。

尤其是可以在控制以便打开循环空气滑阀以后分析空气质量流数据的随时间变化过程，通过将实际的空气质量流数据与一个或多个阈值进行比较，用于通过多次超过第三阈值或多次低于第四阈值确定存在通过空气质量流数据显示的空气质量流的脉动。

尤其是可以以滤波的空气质量流数据的过程为基础分析空气质量流数据的随时间变化过程，用于过滤由于干扰影响或噪声错误地识别局部最大值。

此外作为空气质量传感器或压力传感器的传感器信号提供空气质量流数据。

按照另一方面规定一种用于诊断内燃发动机增压装置的电控循环空气滑阀的装置，其中增压装置的压缩机设置在用于将空气导引到内燃发动机的空气输送通道中，其中循环空气滑阀设置在包围压缩机的循环空气推进管中；包括

-一个检测装置，用于提供关于由空气输送通道输送到内燃发动机的空气质量流的空气质量流数据；

-一个控制单元，用于分析空气质量流数据在控制循环空气滑阀转换以后的随时间变化过程，用于在给定的持续时间以内在开始控制循环空气滑阀以后确定通过空气质量流数据显示的空气质量流的局部最大值，并且当在给定的持续时间以内不能确定空气质量流的局部最大值时，识别电控循环空气滑阀的故障。

按照另一方面规定一种计算机程序，它含有程序编码，当它在数据处理单元上执行的时候，执行上述的方法。

附图说明

下面借助于附图详细描述本发明的优选实施例。附图中：

图1简示出具有增压装置的内燃发动机，

图2示出用于表示诊断循环空气滑阀方法的流程图，

图3示出信号-时间曲线图，用于表示测得的空气质量流在按照规定关闭循环空气滑阀时的变化过程，

图4示出信号-时间曲线图，用于表示测得的空气质量流在循环空气滑阀卡紧在关闭状态时的变化过程。

具体实施方式

图1示出一个具有内燃发动机2的发动机系统1，通过空气输送系统3的空气输送通道输送空气到发动机并且从发动机通过废气排出段4排出燃烧废气。在空气输送系统3中一个节流阀5用于调节输送到内燃机2气缸中的空气质量流或输送的空气量。在输入端空气输送系统3具有空气质量传感器6，它以热空气质量传感器的形式构成，并且测量流入到空气输送系统3中的空气量并且制备相应的传感器信号作为空气质量流数据。空气输送系统3还具有吸管31，它设置在节流阀5与内燃发动机2的进气口之间。

发动机系统1具有增压装置，它包括例如在废气排出段4中的废气涡轮增压器8和在空气输送系统3中的压缩机9。废气涡轮增压器8通过未示出的轴驱动压缩机9。虚线地表示废气涡轮增压器8与压缩机9之间的耦联。

废气涡轮增压器8的输入端和输出端通过旁路管10相互连接，在其中设置可控的旁路阀11。也选择可以设想排气端尤其是废气涡轮增压器的其它任意实施例。

在空气输送系统3中的压缩机9用于在位于压缩机9输出端的空气输送通道段、空气输送系统3的增压空气管32中制备增压压力下的空气。压缩机9配有循环空气推进管12，它使压缩机9的输出端(排气口，增压空气管32)与输入端(进气口)连接。在循环空气推进管12中设置循环空气滑阀13，它可电控，用于输送压缩机9与节流阀5之间的空气。

为了控制旁路阀11、循环空气滑阀13和节流阀5设置发动机控制器15，它对应于要被调节的发动机运行执行控制。对应于一个或多个例如可以包括司机期望转矩的预定参数VG并且根据其它测量参数执行这个控制，例如通过转速传感器7获得的内燃发动机2转速和关于流入到吸管31中的空气量的数据，空气量由空气质量传感器6提供。

发动机控制器15打开循环空气滑阀13，如果出现运行状态，在该状态增压装置特别易于受到压缩机泵吸作用，即特别易于在压缩机9的压缩机轮叶片上出现流动中断，由此在增压空气管32中引起脉动。这种脉动是有害的并且增加压缩机9磨损。

具体地说，发动机控制器15可以打开循环空气滑阀13，如果节流阀5在负载变化时完全关闭或者由于负载变化节流阀5置于一个位置，该位置只具有微小的开孔横截面，由此使节流阀5前面的增压压力相对较高，与这些状态比较，在这些状态节流阀5更宽地打开并且在这些状态空气质量流通过吸管31和增压空气管32是微小的。尤其在节流阀5的关闭过程时由于负载下降出现这些状态，因为压缩机9输送大的空气质量，它导致在更微小的空气质量流通过压缩机9时增压压力的快速上升或快速增加。

典型的循环空气滑阀13故障是，卡紧在关闭或打开状态，即，循环空气滑阀13不能够打开或不能够关闭。

在循环空气滑阀13卡紧在打开状态时存在问题，使增压装置必需以增加的费用运行，提供压缩机9与节流阀5之间的增压压力并且可能不再提供所需的增压压力。如果出现这种故障，则非常有意义的是，使发动机运行转换到纯节流阀运行，其中空气到内燃发动机2的输送仅仅通过节流阀5的位置确定，因此可以实现至少一个确定的运行特性。

如果事先打开的(识别为打开位置)循环空气滑阀13被关闭，在关闭时导致瞬时的、即在持续时间上有限地增加由空气质量传感器6测得的流到增压空气管中的空气量。其原因是，在打开循环空气滑阀13的情况下通过增压装置的压缩机9流过比通过空气质量传感器6和通过节流阀5更多的质量流。原因在于，部分由压缩机9输送的质量流通过循环空气滑阀13流回并因此在循环中泵浦。如果循环空气滑阀13关闭，压缩机9由于惯性还短时地输送相同的质量流，但是它现在不再通过循环空气滑阀13流到压缩机9的输入端。因此外部质量流必需通过空气质量传感器6流动，这通过短时提高在那里测得的空气质量流起作用。短时提高的高度取决于，压缩机9输送多少空气质量，也取决于增压装置的运行状态。增压装置的运行状态由通过废气提供的驱动能量、废气涡轮增压器的转速和类似参数给出。

在图3中定性地示出空气质量流由于关闭循环空气滑阀13而提高的典型过程。在用于操纵循环空气滑阀13的控制信号SUV的电平变化后识别出通过空气质量流传感器6流动的空气量的短时间的上升，接着再下降到事先呈现的初始水平。也可以执行用于确定卡紧在打开状态的位置的诊断循环空气滑阀13，通过空气质量传感器6的信号检验到这个短时的增加。如果传感器信号或测得的空气质量流的这个短时的增加消失，则确定，循环空气滑阀13在相应地通过发动机控制器15控制时不能关闭或者已经在控制时刻错误地位于关闭位置。

对于另一故障情况，其中循环空气滑阀13卡紧在关闭状态或者由于其它原因不能打开，在负载从高负载快速变化到低负载时、即在从增压的运行以几乎打开的节流阀5变化到以完全或很大程度关闭的节流阀运行时导致所谓的压缩机脉动，它通过增压压力中的振荡和通过吸管31或空气质量传感器6流动的空气量可以感觉到。如果循环空气滑阀13要在负载下降时打开，借助于在增压空气管32中出现的可以通过空气质量传感器6获得的脉动可以识别，循环空气滑阀是否卡紧在关闭状态。

因此能够通过评价由空气质量传感器6检测的空气质量流确定循环空气滑阀13的两个故障情况。

在图4中示出由空气质量传感器6测得的空气质量流在负载下降时没有打开循环空气滑阀13的变化过程。

例如可以检查由空气质量传感器6提供的传感器信号(空气质量流信号)，通过检验，是否由于接通循环空气滑阀13出现测得的空气质量流变化。这一点例如可以在确定的持续时间以内超过或低于确定的阈值确定。在出现故障情况时，其中循环空气滑阀13卡紧在关闭状态，如图4所示，通过检测重复(例如两次)超过和/或低于唯一的阈值或者第三或第四阈值SW3，SW4确定脉动。通常当在给定的持续时间以内确定至少一个确定数量的局部最大值的时候，可以确定压缩机脉动。

第三和第四阈值SW3，SW4可以根据接通前的空气质量流信号水平确定，尤其是通过接通前空气质量流信号对于确定时刻的百分率的(相对的)或绝对的偏差。必需超过空气质量流信号水平的第三阈值SW3可以大于必需低于空气质量流信号水平的第四阈值SW4，由此使诊断方法相对于噪声和干扰影响变得更可靠。

在卡紧在打开状态的循环空气滑阀13的情况下可以从接通循环空气滑阀13前通过空气质量传感器6测得的代表空气质量流信号的水平确定第一阈值SW1(例如通过以转换阈值US加载)，通过它可以确定，空气质量流通过空气质量传感器6的短时变化或增加是否具有确定的最小增加。通过这种方式可以确定空气质量流的局部最大值，它验证符合规定的转换过程。借助于第二阈值SW2，它同样调整到在接通循环空气滑阀13前测得的水平上(例如可以对应于第二阈值SW2或以差值与其偏离)可以确定，在空气质量流通过空气质量传感器6提高后空气质量流是否再在接通前测得的空气质量流信号方向上下降。通过这种方式可以确定空气质量流的局部最大值。

在这种情况下必需超过空气质量流信号水平的第一阈值SW1可以等于或大于接着必需低于空气质量流信号水平的第二阈值SW2，由此使诊断方法相对于噪声或干扰影响更加可靠。

在给定的持续时间以内在接通循环空气滑阀13以后检验局部最大值的存在性，其中给定的持续时间取决于转换的形式，即，接通到打开位置或关闭位置。给定持续时间并取决于空气系统的动态特性。可以通过测量空气系统在检验状态确定持续时间。一方面要选择足够长的持续时间，可以可靠地检测局部最大值或空气质量流数据随时间变化过程的脉动作为事先进行的转换的结果。另一方面要选择尽可能短的持续时间，由此防止由于不通过转换循环空气滑阀13引起的空气输送的动态变化的错误诊断并且可以使用于诊断花费的时间尽可能短。

在图2的流程图中简示出用于诊断循环空气滑阀13的方法。在第一步骤S 1检测，是否接通循环空气滑阀13。通过发动机控制器15控制循环空气滑阀13的接通。当接通循环空气滑阀13时(选择：是)，在下一步骤S2中检验，发动机控制器15是否控制循环空气滑阀13，由此能够打开循环空气滑阀(选择1)。然后接着顺序地在步骤S3中超过第三阈值SW3，并且如果检测到超过第三阈值SW3(选择：是)，在步骤S4中第一计数器(未示出)在发动机控制器15中增量。接着在步骤S5询问低于第四阈值SW4，如果是这种情况，第二计数器(未示出)在发动机控制器15中增量。

在步骤S7中检验，至少一个计数器是否已经确定多次(例如两次、三次或多于三次)超过第三阈值SW3和/或低于第四阈值SW4或多次出现局部最大值或最小值，由此可以识别流入到增压空气管3中空气质量流的振动。这是压缩机脉动的指示。如果出现这种压缩机脉动(选择：是)，则可以推断卡紧在关闭状态的循环空气滑阀13。可以给定必需的识别超过第三阈值SW3和/或低于第四阈值SW4的次数。这个次数要选择得足够大，用于一方面保证可靠地识别压缩机脉动，另一方面要选择用于识别错误的时间尽可能短，用于能够快速地诊断循环空气滑阀13。

如果在步骤S7(还)没有确定压缩机脉动(选择：否)，则在步骤S8询问，自接通起是否已经逝去给定的持续时间。如果是，则推断符合规定的循环空气滑阀13功能并且返回到步骤S1。如果还未逝去给定的持续时间(选择：是)，则返回到步骤S3。

如果在步骤S7确定压缩机脉动，则在步骤S9可以调用故障处理程序。例如可以调用紧急运行方式，其中内燃发动机2仅仅在节流阀运行中运行，即，输送的空气量只通过节流阀5的位置确定。

如果在步骤S2确定，发动机控制器15控制循环空气滑阀13，由此要关闭这个循环空气滑阀(选择：2)，则顺序地在步骤S10中询问第一阈值SW1超过由空气质量传感器6测得的空气质量流，如果已经检测到第一阈值SW1超过由空气质量传感器6测得的空气质量流(选择：是)，在步骤S11询问第二阈值SW2低于由空气质量传感器6测得的空气质量流，并且如果是这种情况(选择：是)，则可以确定相应地提高通过空气质量传感器6的空气质量流，由此确定符合规定的循环空气滑阀13功能。接着返回到步骤S1。

如果在步骤S10确定第三阈值SW3没有超过由空气质量传感器测得的空气质量流(选择：否)，则在步骤S12检验，自转换循环空气滑阀13起是否已经逝去给定的持续时间。如果是这种情况(选择：是)，则识别故障并且跳到步骤S9，用于采取适合的紧急运行方式。如果没有逝去给定持续时间(选择：否)，则返回到步骤S10。

如果在步骤S11中确定第四阈值SW4不低于由空气质量传感器6测得的空气质量流(选择：否)，则在步骤S13检验，自转换循环空气滑阀13起是否已经逝去给定的持续时间。如果是这种情况(选择：是)，则识别故障并且跳到步骤S9，用于采取适合的紧急运行方式。如果没有逝去给定的持续时间(选择：否)，则返回到步骤S11。

阈值SW1至SW4的高度分别取决于内燃发动机2的运行点并且尤其取决于直接在控制循环空气滑阀13前出现的测得的通过空气质量传感器6的空气质量流。由此例如可以相对地或者通过以绝对值加载测得的空气质量流确定阈值。在发动机控制单元15中以适合的特性曲线根据转速、负载、数据参数VG、发动机系统中的温度和类似参数存储和制备阈值SW1至SW4。

Claims (11)

1.一种用于诊断内燃发动机(2)增压装置的电控循环空气滑阀(13)的方法，其中增压装置的压缩机(9)设置在用于将空气输送到内燃发动机(2)的空气输送通道中，其中循环空气滑阀(13)设置在包围压缩机(9)的循环空气推进管(12)中；具有下面的步骤：

-提供关于由空气输送通道输送到内燃发动机(2)的空气质量流的空气质量流数据，

-在为了转换循环空气滑阀(13)而控制循环空气滑阀(13)以后，分析空气质量流数据的随时间变化过程，用于在给定持续时间以内在开始控制循环空气滑阀(13)以后确定通过空气质量流数据显示的空气质量流的局部最大值，

-如果在给定的持续时间以内不能确定空气质量流的局部最大值，则识别电控循环空气滑阀(13)的故障。

2.如权利要求1所述的方法，其中控制循环空气滑阀(13)，用于执行循环空气滑阀(13)在第一接通状态与第二接通状态之间的转换，在第一接通状态打开循环空气滑阀(13)，在第二接通状态关闭循环空气滑阀(13)。

3.如权利要求1或2所述的方法，其中分析空气质量流数据的随时间变化过程，通过使实际的空气质量流数据与一个或多个阈值进行比较，用于通过超过第一阈值并接着超过第一或与第一阈值不同的第二阈值确定存在通过空气质量流数据显示的空气质量流的局部最大值。

4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其中在控制以便关闭循环空气滑阀(13)时识别卡紧在打开位置的循环空气滑阀(13)作为故障。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其中在分析空气质量流数据的随时间变化过程时还检验，在控制以便打开循环空气滑阀(13)以后是否产生空气质量流数据脉动，其中如果产生空气质量流数据脉动，则识别卡紧在关闭位置的循环空气滑阀(13)作为另一故障。

6.如权利要求5所述的方法，其中在控制以便打开循环空气滑阀(13)以后分析空气质量流数据的随时间变化过程，用于在给定的持续时间以内确定至少一个给定数量的空气质量流数据的变化过程的局部最大值，用于识别存在通过空气质量流数据显示的空气质量流的脉动。

7.如权利要求5或6所述的方法，其中分析空气质量流数据在第一给定持续时间以内在控制以便打开循环空气滑阀(13)时和/或在第二给定持续时间以内在控制以便关闭循环空气滑阀(13)时的随时间变化过程。

8.如权利要求1至7中任一项所述的方法，其中以滤波的空气质量流数据的随时间变化过程为基础分析空气质量流数据的随时间变化过程。

9.如权利要求1至8中任一项所述的方法，其中作为空气质量传感器(6)或压力传感器的传感器信号提供空气质量流数据。

10.一种用于诊断内燃发动机(2)增压装置(8，9)的电控循环空气滑阀(13)的装置，其中增压装置的压缩机(9)设置在用于将空气导引到内燃发动机(2)的空气输送通道中，其中循环空气滑阀(13)设置在包围压缩机(9)的循环空气推进管(12)中；包括

-一个检测装置(6)，用于提供关于由空气输送通道输送到内燃发动机(2)的空气质量流的空气质量流数据；

-一个控制单元，用于分析空气质量流数据在控制以便转换循环空气滑阀(13)以后的随时间变化过程，用于在给定的持续时间以内在开始控制循环空气滑阀(13)以后确定通过空气质量流数据显示的空气质量流的局部最大值，并且当在给定的持续时间以内不能确定空气质量流的局部最大值时，识别电控循环空气滑阀(13)的故障。

11.一种计算机程序，它含有程序编码，当它在数据处理单元上执行的时候，该计算机程序执行如权利要求1至9中任一项所述的方法。

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