CN103388533B - 用于诊断流体输入管路的阀的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于诊断通至内燃机的空气系统的吸气路径（1）的流体输入管路（6）中的阀（7）的方法。在此，所述流体输入管路（6）是废气再循环系统或曲轴箱排气系统的一部分。在此，在操控阀（7）时，对所述吸气路径（1）中的第一压力的变化进行监测，并且如果在操控阀（7）时所述第一压力的变化位于一确定的参考范围之外，则识别出阀（7）故障。

Description

用于诊断流体输入管路的阀的方法

技术领域

本发明涉及一种用于诊断流体输入管路的阀的方法以及一种为此设置的计算机程序。

背景技术

向内燃机的新鲜空气-吸气路径中可以输入不同的流体。例如可以在内燃机中对曲轴箱进行排气并且该排气被引导回发动机的新鲜空气-吸气路径（特别是引导回到内燃机的进气管中）。此外还已知了废气再循环管路，经由该废气再循环管路将燃烧气体重新输送至内燃机的吸气路径。

这种输入管路可以通过诊断来监测。废气再循环的诊断例如在DE 10 2008 041804 A1中描述。该方法的构思在于，通过空气输入区段内（即节气门之前的压力与节气门之后的压力）的压力比或者在空气输入区段与排气区段（即进气管压力与废气再循环压力）之间的压力比，或者通过进气管的节气门的位置，确定了在废气再循环系统中是否存在不利影响（特别是积碳）。为此将所述压差值与参考值进行比较。

DE 10 2008 002 721 A1公开了一种排气系统的诊断，其中，通过短时间地中断曲轴箱和内燃机的空气系统之间的排气管路，并且通过监测内燃机的废气的λ值，能够识别出该排气系统的故障。

DE 10 2009 002 746 A1涉及一种用于利用基于进气管压力的填充量检测来测试具有内燃机的机动车的燃料箱排气系统的性能的方法。该燃料箱排气阀在此情况下被定义地打开和/或关闭地进行操控，并且从在此调节的进气管压力推断出燃料箱排气阀的性能。

发明内容

已经认识到，与此前的实践相反，在废气循环和曲轴箱排气时，通过在操控阀时确定在内燃机的空气系统中的压力变化而对相应的阀进行的简单诊断也能够可靠地以及不耗费地识别出这种系统的大部分故障。在根据权利要求1所述的方法中，对废气再循环管路或者曲轴箱排气系统、通至内燃机空气系统的吸气路径的流体输入管路的阀进行诊断。其中，在操控阀时，对所述吸气路径中的第一压力的变化进行监测，并且如果在操控阀时所述第一压力的变化位于一确定的参考范围之外，则识别出阀故障。该参考范围在此是一种压力值范围，在阀正确地工作的情况下通过阀操控引起的压力变化预期为位于该压力值范围内。

因此，该诊断涉及流体管路的受控的阀，在流体的流动方向上随着这些阀设置有压力传感器，用以确定吸气路径中的压力，流体管路通至该吸气路径中。通过该阀将流体的质量流导入空气系统的吸气路径中、特别是导入进气管中。流出的质量流固定不变地相应于流入的质量流。随着进气管中增加的流出的质量流，在其它方面不变的运行条件下，进气管中的压力升高。在阀输入管路的阀打开的情况下，进气管压力向上运动。相应地，进气管压力在关闭阀时向下运动。这可以在阀位置变化之前以及在阀位置变化之后的一些时间通过阈值（或者说由阈值定义的参考范围）来检测、例如通过针对进气管中的压力的Δ（Delta）来检测。不同的阈值不仅可以在质量方面也可以在数量方面对阀位置的变化进行测试。因此例如可以识别出如下故障：阀完全不打开/卡住、阀打开得比预期的要小、阀积碳、阀打开得比预期的更大、阀完全不关闭。

该诊断通过在阀的流动方向上测得的压力来实现。如果阀打开或者关闭，则这对于压力产生影响，该影响可以通过测得的压力或者通过一定的压力变化来测试。在曲轴箱排气系统中同样如在废气循环系统中一样，流动方向朝向吸气路径或进气管。在进气管中，此前已经常常设置一进气管压力传感器或压差传感器。因此，无需额外的部件用以实现所述诊断。

本发明的其它优点和设计方案由附图和描述中获得。

该诊断的选择性（Trennschärfe）与运行点相关，也就是说与空气系统中其它的参量或条件相关。在第一次序中，其与流经阀的质量流相对于从进气管中流出的质量流的比相关。为了进一步改进该选择性，可以考虑对进气管压力的其它影响，例如转速、温度、凸轮轴位置、其它阀的位置。对此例如可以测试，这些影响在诊断期间仅改变预设的大小，以便获得可使用的诊断结果。或者可以补偿这些影响，其中，例如将这些影响的变化换算成压力变化并且之后将其换算成被评价的压力Δ，或者考虑用于比较的参考范围。在此情况下，也可以例如补偿阀之前和阀之后的压力的压差。在进气管中被监测的压力Δ线性地随阀之前的压力而变化并且非线性地与压力比重叠。该线性的变化可以较好地得到平衡。

该非线性的变化直至压力比为约0.54不产生影响，此后影响越来越强烈，直到压力比为1时的垂直梯度（按照圣文南原理（Saint-Venant）和旺采尔原理（Wantzel）的经过节气门的流动速度）。这可以利用压力Δ被考虑作为接通条件或者通过压力比来考虑。流动速度也可以得到补偿且因此诊断范围扩大。

参考范围在一种设计方案中也可以基于空气系统的参量来计算。为此可以在控制器中存储算法或组合特征曲线，利用它们从当前测得的或者同样计算出的空气系统参量中与阀的操控的参量相关地计算所预期的压力变化，并且在此基础之上来计算用于与一确定的压力变化进行比较的参考范围。由此实现了一种特别灵活的系统，其还允许在复杂的条件下、例如在空气系统的不同参量的变化的情况下进行诊断。

在这种参考范围计算中，例如可以考虑：空气系统的温度、空气系统的调节器、特别是吸气路径的节气门的位置、内燃机的凸轮轴位置、内燃机的转速、空气系统的另一个阀的位置。这些参量作为空气系统的特别重要的参量来识别，它们的变化能显著地影响所述计算。

作为对于这种参考范围的计算而言的其它重要的值，可以考虑在阀下游在吸气路径中的第一压力和在阀上游在流体输入管路中的第二压力之间的压差。在此前提是通过压力传感器或者基于从其它的可用的参量中进行的计算来确定第二压力。

作为计算参考范围的替换方式，也可以基于与预先确定的参考范围的比较来进行诊断。该方法能特别简单地进行转换。在此，参考范围也可以是多个预设的参考范围中的一个，从而在预设的参考范围的框架中实现了灵活的故障识别。

不仅在压力变化与预设的参考范围进行比较的情况下，而且在压力变化与计算出的参考范围进行比较的情况下有利的是，该诊断仅在确定的条件下在空气系统上实施或者仅在确定的条件下识别空气系统的故障。这是因为，在空气系统的确定的状态下，故障识别可能是特别难的或者说可能有错误的。通过这种边界条件明显提高了识别到的故障的品质。

特别有利的是，仅当空气系统处于在稳定的或近似稳定的状态下，即空气系统的参量、特别是在吸气路径或进气管中的压力刚好不出现变化或不出现大的变化时，才识别故障。在这种状态下实现了特别可靠的诊断。

如果内燃机的转速基本上恒定；如果空气系统中的调节器的位置、特别是吸气路径中的节气门的位置基本上不变；如果空气系统中的另一个阀的位置基本上不变，或者多个或所有这些条件适合，可以识别到这种稳定的或近似稳定的状态。

诊断品质的另一个、特别有利的改进方案可以通过如下方式实现：仅当在操控阀之前或期间在吸气路径中的第一压力和在阀上游在流体输入管路中的第二压力之间的压差超出阈值时，识别出故障。如果在阀之前和之后的压力大小相等或仅略微不同，则在操控阀时没有出现压力变化。因此，如果没有设置该附加条件，则通过诊断识别出故障。

所述方法的所有步骤在优选的设计方案中通过计算机程序进行控制，该计算机程序存储在电子控制器、特别是发动机控制器中的电子存储介质上。

不言而喻，前面提到的和后面的还要阐释的特征不仅能够在分别给出的组合中使用，而且还能在其它组合中或者以单独的形式应用，而不背离本发明的范围。

附图说明

图1示出了内燃机的一部分的示意图。

图2示出了用于实施阀诊断的方法的步骤。

具体实施方式

本发明借助在附图中的实施方式示意性示出并且随后参照附图进行详细描述。

内燃机的汽缸经由空气系统被供给空气。空气经由进气阀进入到相应的汽缸中。在图1中示意性示出了作为这种空气系统的一部分的进气管1和节气门2。通过节气门2的位置能够影响经由进气管1输送至汽缸的空气填充。在节气门的上游（通过箭头3示出）设置空气输入管路。在节气门的下游（通过箭头4示出）设置进气阀和内燃机的汽缸。此外，在节气门2的下游，在进气管1上设置压力传感器5，其对进气管1中的压力进行测量。此外，在节气门的下游，流体输入管路6通入到进气管中。为了控制所输入的流体量，在流体输入管路6中设置阀7。所输入的流体来自阀7上游的流体源（通过箭头8示出）。

在内燃机运行的情况下，在曲轴箱中例如通过来自燃烧室的燃烧气体的聚集以及通过油雾的形成，产生了提高的压力。该压力一方面会反作用于汽缸的工作运行且另一方面也会导致碳氢化合物和油雾排放到内燃机的周围环境中。为了避免在曲轴箱中构建提高的压力，设置一曲轴箱排气系统，为其配设排气管路。在图1的一种优选的设计方案中，流体输入管路6是曲轴箱排气系统的这种排气管路。

在具有废气再循环系统（AGR）的内燃机中，燃烧气体从汽缸经经由排气区段排出。在该排气区段和内燃机的进气管之间设置AGR管路。在图1的一种可替换的设计方案中，流体输入管路6是这种AGR管路。阀7相应地是AGR阀，通过该AGR阀能够调节AGR率。

图2示意性地示出了例如在图1中所示的流体管路的阀的示例性诊断流程。在第一步骤21中确定，是否存在对阀的操控。如果不存在操控，则转入步骤22并且不实施诊断。在步骤21中确定的操控可以是额外地为诊断目的而设置的操控，但也可以是在内燃机的正常运行中设置的操控。如果存在对阀的操控，则转入步骤23。操控（即所要求的阀打开或阀关闭）的程度同样可以在该方法中被加以考虑。这样，可以在最小操控的情况下放弃诊断。所预期的压力变化也可以与阀打开或阀关闭的程度相关。

在步骤23中确定，空气系统中的条件是否适合于能够实施有效力的或可靠的诊断。为此例如可以检查，在操控之前不久或在操控之前确定的时间间隔内，在空气系统中、更确切地说在吸气路径或进气管中的压力是否是恒定的。此外，也可以检查，在操控之前的一时间段内，节气门位置是否为基本上不变的，转速是否为基本上恒定的，或者空气系统中的其它阀是否具有基本上不变的位置等等。如果不满足前述条件，则转入步骤24并且不实施诊断。如果满足了前述的条件，则转入步骤25。

在步骤25中检测，在要检测的阀之前的压力和要检测的阀之后的压力之间的压差是否足够大，使得在打开阀时在阀之后出现压力变化，该压力变化足以用于所设置的诊断。如果没有提供器件用于确定该阀的背离吸气路径的一侧上的压力，或者如果通过系统设计确保了足够的压差或者以较高的可能性存在足够的压差，则取消该步骤。因此，步骤25是可选的。如果实施了该步骤并且压差不够，则转入步骤26并且不实施诊断。如果压差足够或者不检测压差，则转入步骤27。

在步骤27中确定吸气路径中的压力变化。为此例如可以计算所查明的压力值的升高或时间变化或导数。优选地，为此考虑通过进气管中的压力传感器确定的、在操控阀之前不久、在操控阀期间以及在操控阀之后的时间点的压力值。在操控之前的一确定的时间点以及在操控之后的一确定的时间点之间也可以形成压差。将该值与在相应的操控的情况下在空气系统的给出的条件下所预期的值范围进行比较。该参考范围可以从一系列预先给定的参考范围中选择或者由空气系统的参量计算出。在这种选择或计算中例如可以加入（eingehen）调节器位置、例如节气门位置、空气系统的温度值、内燃机的转速、阀之前和之后的压差、阀的操控程度、凸轮轴位置等等。

如果压力变化位于参考范围中，即该压力变化位于预期的阈值内，则转入步骤28并且该诊断在没有故障输出的情况下结束。如果该压力变化位于预先给定的压力阈值之外（即参考范围之外），则转入步骤29。该诊断判断为故障。如果已识别出一定数量的这种故障，则该故障可以被直接转发或被转发。

所述方法可以不断重复，直到存在故障信息或者也可能是正常信息。在发送信息之后，该诊断可以暂停或者直接继续进行或再次从头开始。

Claims (9)

1.用于诊断流体输入管路（6）中的阀（7）的方法，所述流体输入管路通至内燃机的空气系统的吸气路径（1），其中所述流体输入管路（6）是废气再循环系统或曲轴箱排气系统的一部分，其中在操控阀（7）时，对所述吸气路径中的第一压力的变化进行监测，并且如果在操控阀（7）时所述第一压力的变化位于一确定的参考范围之外，则识别出阀（7）故障，其中，在诊断时考虑阀（7）的操控的程度，其中，所述参考范围基于空气系统的参量来计算，并且其中，在所述参考范围的计算中，加入在阀（7）下游在吸气路径中的第一压力和在阀（7）上游在流体输入管路（6）中的第二压力之间的压差。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，在所述参考范围的计算中，加入空气系统的温度、和/或空气系统的调节器的位置、和/或内燃机的凸轮轴位置、和/或内燃机的转速、和/或空气系统的另一个阀的位置。

3.按照权利要求2所述的方法，其中，所述空气系统的调节器是吸气路径的节气门（2）。

4.按照权利要求1所述的方法，其中，所述参考范围是一预设的参考范围。

5.按照权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，仅当所述空气系统满足了预设的条件时，识别故障。

6.按照权利要求5所述的方法，其中，仅当所述空气系统在操控阀（7）之前的时间点处于稳定的或近似稳定的状态时，识别故障。

7.按照权利要求6所述的方法，其中，如果内燃机的转速基本上恒定，和/或如果空气系统中的调节器的位置基本上不变，和/或如果在空气系统中的另一个阀的位置基本上不变，和/或吸气路径（1）中的压力基本上恒定，则识别了所述稳定的或近似稳定的状态。

8.按照权利要求5所述的方法，其中，仅当在操控阀（7）之前或期间在吸气路径（1）中的第一压力和在阀（7）上游在流体输入管路（6）中的第二压力之间的压差超出阈值时，识别出故障。

9.按照权利要求1-4中任一项所述的方法，其中，在吸气路径（1）中的压力是进气管压力，所述进气管压力通过进气管压力传感器或压差传感器来确定。