CN102953793B - 用于诊断废气再循环系统中的故障的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于诊断废气再循环系统中的故障的方法和设备。本发明提出了一种确定废气再循环系统中的有故障的废气再循环线路（10,11）的方法，该废气再循环系统在一个内燃机（2）中具有多个废气再循环线路，其中根据废气再循环分配比例（r_LPFRC）按比例地通过废气再循环线路（10,11）提供通过预先给定的废气再循环率（r_AGR）说明的废气量，该方法包括以下步骤：‑检查以识别废气再循环系统中的故障；‑在识别出故障的情况下，改变废气再循环分配比例（r_LPFRC）并且重新检查废气再循环系统；‑依据新的检查的结果确定有故障的废气再循环线路（10,11）。

Description

用于诊断废气再循环系统中的故障的方法和设备

技术领域

本发明涉及具有废气再循环的内燃机，尤其是具有例如一个高压废气再循环线路和一个低压废气再循环线路的多个废气再循环线路的内燃机。本发明尤其是涉及用于识别这种废气再循环系统中的故障类型的方法。

背景技术

在具有废气再循环的内燃机中，当局要求识别废气再循环系统中的故障类型。尤其是应当识别实际的废气再循环率相对于待调整的废气再循环率何时过高或过低，因为这对内燃机的排放产生影响。在当今的具有高压废气再循环系统的发动机系统中，可以通过适当地观察现有的传感器例如用于测量所输送的新鲜空气的质量流的热膜空气质量传感器、用于测量吸管压力的吸管压力传感器等等以及观察废气再循环调节的反应来实现故障类型。

现代发动机系统包括具有两个废气再循环线路的废气再循环系统。高压废气再循环线路将处于增压装置的涡轮例如废气涡轮增压器的逆流的一个位置处的废气输出段连接到吸管，而低压废气再循环线路将处于该涡轮的顺流的一个位置处的废气输出段连接到处于增压装置的压缩机之前的区域处的空气输入系统。上述用于识别废气再循环系统中的故障类型的方法向具有两个废气再循环线路的这样的废气再循环系统的转用不是很容易就能实现，尤其是在没有设置附加传感器的情况下不能实现。尤其是需要除了确定废气再循环系统中的故障和故障类型之外还要找出在哪个废气再循环线路中出现了故障。

发明内容

根据本发明设置一种根据权利要求1的用于诊断废气再循环系统中的故障的方法以及根据并列权利要求的设备、发动机系统和计算机程序产品。

本发明的其它有利设计在从属权利要求中说明。

根据第一方面，设置一种用于确定废气再循环系统中的有故障的废气再循环线路的方法，该废气再循环系统在内燃机中具有多个废气再循环线路，其中根据废气再循环分配比例按比例地通过废气再循环线路来提供通过预先给定的废气再循环率说明的废气量。该方法包括以下步骤：

-检查以识别废气再循环系统中的故障；

-在识别出故障的情况下，改变废气再循环分配比例并且重新检查废气再循环系统；

-依据新检查的结果确定有故障的废气再循环线路。

一般通过以下方式来区分故障，即识别出不同的特征或由此得到的故障模式。同样已知多级诊断，其中第一次检查得到一般的故障怀疑，并且在第二级中例如执行插入式测试或者参照在工厂中的另一次诊断。

作为对所识别的故障的反应，目前或者关闭整个废气再循环调节，或者在没有电气故障的情况下继续该调节，只是容忍该调节的容差扩大。

对于在具有多个废气再循环线路的废气再循环系统中虽然可以识别故障的类型尤其是流量故障、但是不能识别在哪个废气再循环线路中出现故障的情况，上述方法规定，在废气再循环系统中识别出故障的情况下改变废气再循环在废气再循环线路上的分配。依据接着进行的、对废气再循环系统的新检查的结果，可以推断该故障的位置。

在具有两个废气再循环线路的废气再循环系统中，通过预先给定废气再循环分配比例（AGR分配比例，AGR分数）来分配废气再循环，其中在AGR分配比例为0%的情况下仅使用高压废气再循环线路、而在AGR分配比例为100%的情况下仅使用低压废气再循环线路来进行废气再循环。该方法在已经在废气再循环系统中识别出故障之后执行，该故障说明了高流量故障、也就是有过高的气体质量流通过废气再循环系统流动，或者低流量故障、也就是有过少的气体质量流通过废气再循环系统流动。这样的故障信息可以从不同的传感器信息获得，但是不能进行精确确定，也就是不能将故障分配给废气再循环线路之一。

上述方法具有以下优点，即以简单的方式实现已识别的故障向废气再循环系统中的废气再循环线路之一的分配。由于内燃机的运行点不会通过应用该方法受到干扰，即没有面向调节目标的激励影响到该系统，因此该方法尽可能地不被用该内燃机运行的汽车的驾驶员注意地执行。

此外在识别出故障的情况下，废气再循环分配比例可以被改变为，使得要再循环的废气量完全通过仅一个废气线路再循环，其中根据故障类型和活跃的废气再循环线路可以进行该故障向废气再循环线路之一的分配（精确确定）。

替换的，在识别出故障的情况下，所再循环的废气的量可通过废气再循环线路之一保持，而废气通过其余的一个或多个废气再循环线路的再循环被停止。

可以规定，为了保持废气再循环率，相应于通过所述废气再循环线路之一再循环的废气的量来匹配额定空气量。

尤其是可以依据在识别故障之前就存在的废气再循环分配比例来执行对以下废气再循环线路的选择，在识别了故障之后仅通过所述废气再循环线路来对废气再循环。

根据一种实施方式，依据与一个或多个阈值的阈值比较结果来执行对废气再循环线路的选择。

可以规定，所述阈值固定地或依据内燃机的运行点来选择。

替换地可以设置两个阈值，以定义废气再循环分配比例的区域，在该区域中即使在识别出故障之后也通过多个废气线路提供要再循环的废气量。

根据一种实施方式，执行检查以识别流量故障，尤其是废气再循环系统的高流量故障或低流量故障。

根据另一个方面，设置一种用于确定废气再循环系统中的有故障的废气再循环线路的设备，该废气再循环系统在内燃机中具有多个废气再循环线路，其中根据废气再循环分配比例按比例地通过废气再循环线路来提供通过预先给定的废气再循环率说明的废气量。该设备构成为：

-检查以识别废气再循环系统中的故障；

-在识别出故障的情况下，改变废气再循环分配比例并且重新检查废气再循环系统；以及

-依据新检查的结果确定有故障的废气再循环线路。

根据另一个方面，设置一种发动机系统。该发动机系统包括：

-内燃机；

-具有在空气输入系统和废气输出段之间的多个废气再循环线路的废气再循环系统；以及

-上述的设备。

根据另一个方面设置一种计算机程序产品，其包含程序代码，当该程序代码在数据处理装置上执行时执行上述方法。

附图说明

下面借助附图更详细阐述本发明的优选实施方式。

图1示出具有包括两个废气再循环线路的废气再循环系统的发动机系统的示意框图；

图2示出用于说明故障分配方法的执行的流程图；

图3示出用于说明用于在废气再循环系统中分配所识别的故障的方法的流程图。

具体实施方式

图1示出具有内燃机2的发动机系统1。内燃机2可以构成为柴油发动机、奥拓发动机等等。

将空气通过空气输入系统3输送给内燃机2。该空气与燃料混合并且在内燃机2的汽缸4中燃烧。燃烧废气从汽缸4通过废气输出段6输出。燃料可以直接通过喷射到汽缸4中或者通过空气输入系统3的吸管段5而输送给内燃机2。

设置增压装置7，其例如可以实施为废气涡轮增压器。增压装置7包括在废气输出段6中的涡轮71，该涡轮可以通过燃烧废气的废气焓驱动。涡轮71与压缩机72耦合，该压缩机设置在空气输入段3中并且从周围环境吸收空气并且在空气输入系统3的增压压力区域8中在增压压力下对空气进行压缩。增压压力区域8是在压缩机72的输出侧附近的区域。

此外在空气输入系统3中设置有节流阀9。节流阀9的顺流，也就是在节流阀9和内燃机2之间设置吸管段5。设置废气再循环系统，其包括第一废气再循环线路10，即所谓的高压废气再循环线路，以及第二废气再循环线路11，即所谓的低压废气再循环线路。

第一废气再循环线路10将废气输出段6的在内燃机2和增压装置7的涡轮71之间的一个区域连接到空气输入系统3的吸管段5。在第一废气再循环线路10中设置第一废气再循环阀门12，以便能调整通过第一废气再循环线路10流动的废气质量流。

第二废气再循环线路11将增压装置7的涡轮71的顺流区域连接到压缩机72的入口侧。在第二废气再循环线路11中设置第二废气再循环阀门13，以便能调整通过第二废气再循环线路11再循环的废气的量。

废气再循环线路10,11可以包含废气再循环冷却器（未示出），以降低再循环的废气的温度，从而再循环的废气的密度和由此总质量可以提高。

内燃机2通过控制单元15运行。为此控制单元15通过合适的传感器例如热膜空气质量传感器14、各种压力传感器等等来检测发动机系统1的运行状态，并且通过控制执行器例如节流阀9、第一和第二废气再循环阀门12,13、用于调整待喷射燃料量的喷射阀门（未示出）等等来控制发动机系统，以便相应于作为外部设定的、预先给定的驾驶员期望力矩FWM来运行内燃机2。

在具有两个（或还可以多于两个）废气再循环线路10,11的这种废气再循环系统中可能出现故障，从而必须监视废气再循环系统，因为废气再循环系统中的故障、尤其是在调整预先给定废气再循环率时的故障可能使排放恶化。尤其是可能在废气再循环系统中出现导致所调整的废气再循环率相对于期望的废气再循环率过低（例如在废气再循环线路10,11中堵塞或污染的情况下）或过高（例如在废气再循环系统中存在泄漏或在废气再循环阀门12,13出现故障的情况下）的故障。

这样的方法首先通过传感器值或模型值的可信化来监视再循环的气体量。尤其是可以通过以下方式识别出废气再循环系统中的故障，即将借助所输送的新鲜空气的量与吸入内燃机2中的体积的质量流余差值（根据转速、汽缸数量和活塞排量）所确定的流过废气再循环线路的气体量说明，与通过在废气再循环线路10,11的顺流和逆流端部和所涉及的废气再循环阀门12,13的位置之间的压力比例所确定的流过废气再循环线路的气体量说明，进行比较。如果通过不同方式获得的关于流过废气再循环线路的气体量的说明相互有偏差，则推断存在故障。依据该偏差的代数符号，可以推断是高流量故障，即通过废气再循环系统输送到空气输入系统中的气体量过高，或者是低流量故障，即通过废气再循环系统输送到空气输入系统中的气体量过低。

下面借助图2的框图和图3的流程图描述用于将废气再循环系统中识别出的故障分配给所涉及的废气再循环线路10,11的方法。

图2的框图说明用于监视发动机系统1的功能，此时在废气再循环系统中存在故障。图2的框图示意性示出废气再循环系统21，其具有可通过废气再循环调节装置22根据额定设定来调整的废气再循环阀门12,13。

废气再循环系统21通过监视块23例如按照上述方式来监视，以确定废气再循环系统21中的故障。额定值块27为瞬时的运行状态预先给定涉及废气再循环系统21的额定值。这些额定值是输送给内燃机2的新鲜空气的空气质量流，废气再循环率r_AGR，以及废气再循环分配比例r_LPFRC（AGR分配比例）。废气再循环率r_AGR说明燃烧废气应当以多大分额馈入输送给内燃机2的空气质量流中。AGR分配比例r_LPFRC说明每个废气再循环线路10,11应当提供的量。例如，50%的AGR分配比例r_LPFRC说明应当通过两个废气再循环线路10,11提供相同的再循环的废气量。相反，100%的AGR分配比例r_LPFRC说明再循环的废气的量应当完全通过第二废气再循环线路11提供，而0%的AGR分配比例r_LPFRC说明再循环的废气的量应当完全通过第一废气再循环线路10输送到新鲜空气质量流中。

设置阈值块24，向其输送由阈值块27根据废气再循环策略生成的AGR分配比例r_LPFRC并且只要监视块23已经识别了故障就激活该阈值块。阈值块24提供诊断分配比例r_LP新，根据该诊断分配比例应当调整废气再循环阀门12,13，以允许更精确地诊断所识别的故障。根据诊断分配比例r_LP新，要提供的空气质量流和废气再循环率r_AGR，在限制块25中确定限制空气质量流和限制废气再循环率r_{AGR_新}，它们被输送给废气再循环调节装置22。此外，将诊断分配比例r_{LP_新}输送给限制块，以在那里将可能的部件保护功能应用于诊断分配比例r_{LP_新}。

限制块25改变所输送的质量流、废气再循环率r_AGR和在需要时改变诊断分配比例r_{LP_新}，以执行部件保护功能或类似的功能。限制的空气质量流、限制的废气再循环率r_{AGR_新}和限制的诊断分配比例r_LPlim被输送给废气再循环调节装置22，该废气再循环调节装置相应地调整废气再循环阀门12,13。阈值块24依据AGR分配比例r_LPFRC是高于还是低于由选择阈值块26提供的阈值S来将监视分配比例r_{LP_新}调整为0%或100%。

如图3的流程图中所说明的，对故障的监视在询问步骤S1中进行。如果在废气再循环系统21中识别出故障（二择一：是），则阈值块24被激活并且跳至步骤S2；否则（二择一：否）重复来自步骤S1的询问。

现在在步骤S2的询问中检查AGR分配比例r_LPFRC是否高于预先给定的阈值S。如果是（二择一：是），则作为监视分配比例r_{LP_新}假定为100%（步骤S3），即废气再循环率r_AGR完全通过第二废气再循环线路11提供。否则（二择一：否）作为监视分配比例r_{LP_新}提供0%，即废气再循环率r_AGR完全通过第一废气再循环线路10提供（步骤S4）。

阈值S可以固定地预先给定或者还可以依据描述内燃机2的运行点的参数例如转数说明或负载说明来确定。尤其是，可以这样来运用阈值S，使得在切换到仅通过一个废气再循环线路10,11进行废气再循环时选择具有较小的附加有害物质排放的变型方案。

如果监视分配比例r_{LP_新}在步骤S3中被调整为100%，则在随后的步骤S5中重新实施在步骤S1中执行的故障监视，并且依据在步骤S1中识别的故障的新的确定来推断废气再循环系统21中的故障的位置。

如果在步骤S5中识别出所谓的高流量故障，即通过废气再循环系统21导入的气体量超过期望的气体量，则可以在步骤S6中推断在第一废气再循环线路10中存在故障。否则跳至步骤S7，在该步骤中检查所识别的故障类型是否与低流量故障相应。低流量故障与其中输送到空气输入系统3中的废气量小于期望的废气量的故障相应。在这种情况下，可以推断在第二废气再循环线路11中存在故障（步骤S8）。如果通过该方法仅检测到高流量故障和低流量故障的故障类型，则可以放弃步骤S7的询问，并且根据排除方法在不存在高流量故障的情况下推断必定存在低流量故障。

如果监视分配比例r_LP新在步骤S4中被调整为0%，则在随后的步骤S9中重新执行在步骤S1中执行的故障监视，并且依据在步骤S1中识别的故障的新的确定来推断废气再循环系统21中的故障的位置。

如果在步骤S9中识别出所谓的高流量故障（二择一：是），即通过废气再循环系统21导入的气体量超过期望的气体量，则可以在步骤S10中推断在第二废气再循环线路11中存在故障。否则（二择一：否）在步骤S9跳至步骤S11，在该步骤中检查是否相反存在低流量故障。如果存在低流量故障（二择一：是），则在步骤S12中推断在第一废气再循环线路10中存在故障。

否则（二择一：否），即既不存在高流量故障也不存在低流量故障，则在步骤S13中确定不能将故障分配给废气再循环线路10,11之一。

如果通过该方法仅检测到高流量故障和低流量故障的故障类型，则可以放弃步骤S11的询问，并且根据排除方法在不存在高流量故障的情况下推断必定存在低流量故障。

在一种替换的实施方式中，在阈值块24中规定不对监视分配比例r_{LP_新}匹配到0%或100%，而是当AGR分配比例r_LPFRC高于预先给定的阈值S时，仅用第二废气再循环线路11根据相应的预先给定AGR分配比例r_LPFRC执行废气再循环，而第一废气再循环线路10完全关闭。如果AGR分配比例r_LPFRC小于阈值S，则第一废气再循环线路10根据AGR分配比例r_LPFRC受到控制并且第二废气再循环线路11完全关闭。由此减小废气再循环率r_AGR。此外为了可以排放中性地执行该方法，附加地相应匹配空气质量额定值r_DESVAL，并且如下进行：

r_{DESVAL_新＝}r_DESVAL×r_LPFRC，如果，以及

r_{DESVAL_新＝}r_DESVAL×（1-r_LPFRC），如果。

通过这种方式，所调整的废气再循环率保持恒定。

通过选择阈值块26，可以代替预先给定的阈值S而设置两个选择阈值Sa，Sb。于是监视分配比例r_{LP_新}的确定如下进行：

r_{LP_新}=0，如果，

r_{LP_新}=(r_LPFRC-Sa)/(Sb-Sa)，如果，

r_{LP_新}=100，如果。

如果阈值Sa和Sb相互紧靠，则得到仅用一个废气再循环线路10,11以足够的频率进行的废气再循环运行。

上述方法有意义地还可以扩展到对空气输入系统3中故障的附加识别，例如热膜空气质量传感器14的故障和增压压力的故障。

Claims (10)

1.一种用于确定废气再循环系统中的有故障的废气再循环线路（10,11）的方法，该废气再循环系统在内燃机（2）中具有多个废气再循环线路，其中根据废气再循环分配比例（r_LPFRC）按比例地通过所述废气再循环线路（10,11）提供通过预先给定的废气再循环率（r_AGR）说明的废气量，其中所述废气再循环分配比例（r_LPFRC）说明所述多个废气再循环线路中的每一个应当提供的量，该方法包括以下步骤：

-检查以识别所述废气再循环系统中的故障；

-在识别出故障的情况下，改变所述废气再循环分配比例（r_LPFRC）并且重新检查所述废气再循环系统；

-依据新的检查的结果确定有故障的废气再循环线路（10,11），

其中在识别出故障的情况下，所述废气再循环分配比例（r_LPFRC）被改变为，使得要再循环的废气量完全通过仅一个废气再循环线路（10,11）再循环。

2.根据权利要求1所述的方法，其中为了保持所述废气再循环率（r_AGR），相应于通过所述一个废气再循环线路（10,11）再循环的废气的量来匹配额定空气量。

3.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中依据在识别故障之前就存在的废气再循环分配比例（r_LPFRC）来执行对以下废气再循环线路（10,11）的选择：在识别了故障之后仅通过该废气再循环线路来对废气再循环。

4.根据权利要求3所述的方法，其中依据与一个或多个阈值（S）的阈值比较结果来执行对所述废气再循环线路（10,11）的选择。

5.根据权利要求4所述的方法，其中所述阈值（S）固定地或依据所述内燃机（2）的运行点来选择。

6.根据权利要求4所述的方法，其中设置两个阈值（Sa，Sb），以定义所述废气再循环分配比例（r_LPFRC）的区域，在该区域中即使在识别出故障之后也通过多个废气再循环线路（10,11）提供要再循环的废气量。

7.根据权利要求1至2之一所述的方法，其中执行检查以识别流量故障。

8.根据权利要求7所述的方法，其中所述流量故障是所述废气再循环系统的高流量故障或低流量故障。

9.一种用于确定废气再循环系统中的有故障的废气再循环线路（10,11）的设备，该废气再循环系统在内燃机（2）中具有多个废气再循环线路（10,11），其中根据废气再循环分配比例（r_LPFRC）按比例地通过所述废气再循环线路（10,11）提供通过预先给定的废气再循环率（r_AGR）说明的废气量，其中所述废气再循环分配（r_LPFRC）比例说明所述多个废气再循环线路中的每一个应当提供的量，该设备构成为：

-检查以识别所述废气再循环系统中的故障；

-在识别出故障的情况下，改变所述废气再循环分配比例（r_LPFRC）并且重新检查所述废气再循环系统；以及

-依据新的检查的结果确定有故障的废气再循环线路（10,11），

其中在识别出故障的情况下，所述废气再循环分配比例（r_LPFRC）被改变为，使得要再循环的废气量完全通过仅一个废气再循环线路（10,11）再循环。

10.一种发动机系统（1），包括：

-内燃机（2）；

-具有在空气输入系统（3）和废气输出段（6）之间的多个废气再循环线路（10,11）的废气再循环系统；以及

-根据权利要求9所述的设备。