CN104704224A - 检测来自油的燃料排放的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于检测来自润滑剂的燃料排放的方法，所述润滑剂位于内燃发动机的壳体中。首先针对被供应到所述内燃发动机的进气部段中的第一空气质量流量(ms1)借助于λ传感器来测量第一λ偏差。此外，针对不同于所述第一空气质量流量(ms1)且被馈送到所述内燃发动机的进气部段中的第二空气质量流量(ms2)借助于λ传感器来测量第二λ偏差。然后，从所测量的第一λ偏差和所测量的第二λ偏差来计算实际比较值。从用于第一空气质量流量(ms1)的第一期望λ偏差(Ls1)以及用于第二空气质量流量(ms2)的第二期望λ偏差(Ls2)来计算期望比较值。期望比较值表明所述燃料排放。基于所述实际比较值与所述期望比较值的比较来检测所述燃料排放。

Description

检测来自油的燃料排放的方法
技术领域
本发明涉及用于检测来自位于机动车辆的内燃发动机的壳体中的润滑剂的燃料排放的方法。此外，本发明涉及用于机动车辆的内燃发动机的控制单元。
背景技术
在火花点火发动机的冷起动的情况下以及在暖热运行的情况下，在一些情形中显著量的燃料被输入到曲轴箱的发动机油中。在火花点火发动机的升温的进一步过程中，该燃料例如在相对高的发动机温度下从发动机油蒸发，并且经由曲轴箱排通系统排放到火花点火发动机的进气歧管中。期望的燃料/空气混合物通过进气歧管被馈送到火花点火发动机的汽缸中。蒸发蒸汽从曲轴箱到进气歧管中的附加引入会导致进气歧管中的燃料/空气混合物富集。进气歧管中的该附加燃料在极端情况下（尤其当使用含有乙醇的燃料时）可能导致燃料/空气混合物的整体过度富集且因此导致火花点火发动机的过度富集。
过度富集通常由λ控制器来补偿。λ控制器是测量火花点火发动机的燃烧排气中的相应残留氧气含量的传感器，以便能够基于此来调节用于燃烧的其余部分的燃烧空气与燃料的比例，以使得例如既不出现燃料过量也不出现空气过量。如果例如测量到燃烧排气中的未燃烧燃料，则燃料/空气混合物被设置成在进气部段中更稀。目的在于产生作为所使用的燃料的函数的燃料排气中的为λ ≈ 1的λ值，而不会从其出现严重偏差。
相应测量的λ偏差被用于例如诊断目的（其被称为燃料系统诊断FSD)以及用于检测燃料中乙醇的比例。如果出现由被馈送到进气部段中的除气燃料引起的λ偏差，则可能导致诊断的不正确误差检测或者不正确测量乙醇比例值。因此，重要的是检测λ偏差是否由来自发动机油的燃料排放引起或者例如由火花点火发动机自身中的缺陷引起。
先前，为了检测来自发动机油的可能燃料排放，计算发动机控制中的所谓的燃料输入/排放模型以及将其与发动机的不同操作状况相比较。由于燃料输入/排放在其中很大程度上取决于所使用的燃料（燃料质量、乙醇比例），因此这种燃料输入/排放模型仅能够声明来自发动机油的燃料排放在理论上是否可能。如果在根据计算的油输入/排放模型燃料可能被排放的操作状况下运行火花点火发动机，那么上述诊断、乙醇比例检测过程或者λ调整被禁用以便防止获得任何不正确的测量。燃料排放的实际量因此可能仅能够被粗略地估计。借助于燃料输入/排放模型的燃料排放的这种检测也可能仅以非常高的成本来实现。
替代性地，所谓的HC传感器（烃传感器）可以被安装在曲轴箱排通机构中。HC传感器可以测量来自从曲轴箱排放的流体的烃的比例。但是，这种HC传感器是昂贵的，且因此趋向于不是很适合用于连续制造。
发明内容
本发明的目的是确定用于确定来自发动机的润滑剂的燃料排放的简易且精确的方法。
该目的是通过根据独立权利要求的用于检测来自润滑剂的燃料排放的方法以及借助于用于机动车辆的内燃发动机的控制装置来实现的。
根据本发明的第一方面，描述了用于检测来自润滑剂（例如，发动机油）的燃料排放的方法，所述润滑剂位于内燃发动机（例如，火花点火发动机）的壳体（例如，曲轴箱）中。根据该方法，在被馈送到所述内燃发动机的进气部段中的第一空气质量流量期间测量λ探针的第一λ偏差。此外，在被馈送到所述内燃发动机的进气部段中的第二空气质量流量期间测量λ探针的第二λ偏差。所述第一空气质量流量不同于所述第二空气质量流量。
从所测量的第一λ偏差和所测量的第二λ偏差来形成实际比较值。此外，从在所述第一空气质量流量期间的第一设定点λ偏差和在所述第二空气质量流量期间的第二设定点λ偏差来形成或者计算设定点比较值。所述设定点比较值表明来自润滑剂的所述燃料排放。基于所述实际比较值与所述设定点比较值的比较来检测所述燃料排放。例如，当所述实际比较值对应于所述设定点比较值时正在发生燃料排放。
根据另一方面，描述了用于机动车辆的内燃发动机的控制装置，其中，所述控制装置被构造成使得能够执行上述方法。
所述内燃发动机尤其是火花点火发动机。用于操作内燃发动机的燃料可以具有一定比例的汽油、柴油和/或乙醇。
内燃发动机具有进气部段，在该进气部段中使得燃料和空气的混合物是可用的。燃料/空气混合物从进气部段被馈送到内燃发动机中，所述进气部段具体地借助于进气歧管来形成。在内燃发动机中燃烧燃料/空气混合物之后，燃烧排气从内燃发动机通过排气管被排放。λ探针被设置成使得能够测量在燃烧排气中的相应残留氧气含量，以便由其测量燃烧空气与未燃烧燃料的比率。λ值被计算为燃烧空气与未燃烧燃料的比率的函数。
与空气和燃料之间的化学当量计混合物相比，内燃发动机中的排气流中的λ值规定空气与未燃烧燃料的比率。如果λ值为λ = 1（在化学当量计混合物的情况下存在），则在燃烧期间正好存在完全烧掉所有燃料所需的空气的量。如果存在更多的燃料，则在燃烧期间燃料/空气混合物是太富集的(λ < 1)。如果存在过多的空气，则在燃烧期间燃料/空气混合物是太稀薄的(λ > 1)。
取决于所使用的燃料和各种发动机参数，所需λ值可以在0.95和1.05之间，以便例如在例如最小污染的情况下实现最高的功率。
化学当量计混合物代表在燃烧期间全部燃料与全部氧气反应或者燃烧所处的空气比例与燃料比例之间的质量比。在汽油的情况下，质量比例如是14.7份空气比1份汽油(14.7/1)，而在乙醇的情况下，9份空气有必要用于1份乙醇的燃烧(9/1)。
根据该方法，第一λ偏差首先借助λ探针被测量，并且针对存在于内燃发动机的进气部段中存在的不同空气质量流量借助λ探针来测量第二λ偏差。
在本文中，λ偏差描述了测量λ值与值λ = 1的百分比偏差。具体地，λ偏差描述在富集燃料/空气混合物的方向上与λ值λ = 1的百分比偏差。如果λ偏差例如为5%，则存在为0.95的λ探针的测量λ值。如果λ偏差例如为10%，则存在为λ = 0.9的测量λ值。
根据该方法，实际比较值从测量第一和第二λ偏差来形成。实际比较值例如通过形成第一λ偏差与第二λ偏差之间的比率而形成（=第一λ偏差/第二λ偏差）。此外，实际比较值可以例如通过形成第一λ偏差与第二λ偏差之间的差值而形成（=第一λ偏差 - 第二λ偏差）。
此外，根据该方法，设定点比较值通过在第一空气质量流量期间的第一设定点λ偏差与在第二空气质量流量期间的第二设定点λ偏差之间形成。设定点比较值通过与实际比较值相同的计算方法（例如，相除或相减）而形成。如果例如实际比较值通过形成第一λ偏差与第二λ偏差之间的比率而形成，那么设定点比较值也通过形成第一设定点λ偏差与第二设定点λ偏差之间的比率而形成。在实际比较值可以例如通过形成测量λ偏差之间的差值而形成的情况下，同样适用。
第一空气质量流量期间的第一设定点λ偏差和第二空气质量流量期间的第二设定点λ偏差借助于计算模型被确定或者借助于实验室实验被确定。
设定点λ偏差可以例如借助于下述方程来计算得到：
其中
Δλ     =   例如进入到相对富集区域中的λ偏差(λ = 1 - Δλ)；
MFFOil    =   来自润滑剂的燃料的质量流量（燃料质量流量）；
MAF =   在火花点火发动机的进气部段中的空气的质量流量（空气质量流量）；以及
14.7   =   化学当量计燃料比（针对不同燃料可以不同）。
在借助于上述公式计算设定点λ偏差期间，借助于火花点火发动机的进气部段中的空气质量（以克每秒为单位的MAF）来预先限定在λ = 1以及来自润滑剂的燃料排放的预定质量流量（以克每秒为单位的MFFOil）的情况下内燃发动机的操作。在下文更详细地描述的附图中将会更详细地阐述计算模型。
来自馈送到进气部段中的润滑剂的燃料排放导致进气部段中的相应更富集的燃料/空气混合物。该更富集的燃料/空气混合物在燃烧之后由于未燃烧的过量燃料而由λ探针检测到。在来自润滑剂的燃料排放导致在进气部段中富集燃料/空气混合物的情况下，λ控制将与所喷射燃料质量的减少相对应地作出反应。这种逆向控制的程度尤其有效地取决于从润滑剂排放的燃料量与在进气部段中的空气质量吞吐量的比率。
本发明基于如下认识，基于λ偏差的取决于空气质量的表现，有可能推断出燃料/空气混合物的富集包含从润滑剂除气的燃料的输入。此外，通过将针对进气部段中的各种空气质量流量的测量实际λ偏差的曲线与针对该空气质量流量的计算设定点λ偏差的曲线相比较，能够确定来自润滑剂的排放燃料的量。
换言之，如果燃料从润滑剂被输入到进气部段中，则可检测到λ偏差相对于进气部段中的不同空气质量流量的特征表现。这种特征表现可如上所述地被确定。
如果在内燃发动机的操作期间然后在第一质量流量期间测量第一λ偏差并且在第二质量流量期间测量第二λ偏差，并且测量λ偏差（或实际比较值）与针对相同空气质量流量被计算的相应设定点λ偏差（或设定点比较值）相比较，那么可能推断出，相应测量λ偏差是由来自润滑油的燃料排放引起的。
因此，简易测量方法可用于检测来自润滑剂的燃料排放。如果检测到来自润滑剂的这种燃料排放，那么因此可通过反推推断出，λ偏差是基于某种其他故障。因此可避免错误的诊断。
根据本发明的另一示例性实施例，第一空气质量流量被选择成小于第二空气质量流量。此外，在第一空气质量流量期间的第一设定点λ偏差大于在第二空气质量流量期间的第二设定点λ偏差。本发明尤其基于如下认识，在来自润滑剂的燃料排放的情况下以及在增加通过进气部段的空气质量流量期间进入到进气部段中的燃料的相应输入的情况下，实现更小的λ偏差。因此，当存在空气质量流量的增加时的λ偏差的下降是来自润滑剂的燃料排放的特定数量的特征。
根据另一示例性实施例，例如从第一测量λ偏差和第二测量λ偏差之间的实际差值来形成实际比较值。从第一设定点λ偏差和第二设定点λ偏差之间的设定点差值来形成设定点比较值。第一质量流量期间的第一设定点λ偏差与第二质量流量期间的第二设定点λ偏差之间的设定点差值附加地表明燃料排放的特征质量流量，结果是当基于实际差值的实际比较值与基于设定点差值的设定点比较值相比较时，可检测到来自润滑油的燃料排放的质量流量或数量。换言之，用于各种空气质量流量的测量实际λ偏差的曲线与计算设定点λ偏差的各种曲线进行比较，每条曲线表明用于某些空气质量流量的燃料排放的不同数量。如果测量实际λ偏差的曲线对应于设定点λ偏差的具体曲线，所述曲线表明来自润滑剂的燃料排放的具体数量，则可通过反推来确定来自润滑剂的燃料排放的数量。
结果是，不仅可能总体上推断来自润滑剂的燃料排放的存在性，还可能确定来自润滑剂的燃料排放的数量。
根据另一示例性实施例，通过控制单元来预先限定第一空气质量流量和第二空气质量流量。被引导通过进气部段的空气质量流量例如由进气部段中的节气门阀来控制。控制单元例如能够控制节气门阀，以便选择性地预先限定第一空气质量流量和第二空气质量流量。第一λ偏差和第二λ偏差针对相应第一空气质量流量和第二空气质量流量被相应地测量。控制单元可独立地且自动地预先限定空气质量流量并且启动λ偏差的测量，而不需要由使用者进行干预。
作为其替代方式，通过内燃发动机的使用者预先限定第一空气质量流量和第二空气质量流量。例如，使用者可致动安装有内燃发动机的机动车辆的加速器踏板，以便由此改变进气部段中的空气质量流量。当空气质量流量变化时，在第一空气质量流量期间测量第一λ偏差并且在第二空气质量流量期间测量第二λ偏差，以便由此确定来自润滑剂的燃料的除气的存在性。
例如，在具有自动变速器的车辆中，提出了在空相（档位N，怠速）中，针对第一空气质量流量测量第一λ偏差，并且在接合变速器（将变速器从N档位换档至D档位）之后，针对在该操作状态中存在的第二空气质量流量测量第二λ偏差。
具体地，可以优选地在内燃发动机的怠速模式中执行第一λ偏差的测量和第二λ偏差的测量。在怠速模式中，内燃发动机从机动车辆的变速器解除联接。在怠速模式中，极低的空气质量流量被引导通过进气部段。如在下面的附图中可看到的，在来自润滑剂的燃料排放的情况下在小空气质量流量期间的λ偏差是最大的，结果是，可测量两个小空气质量流量之间的高λ偏差。结果，可得到良好的测量结果以及关于来自润滑剂的燃料排放的存在性的更好声明。
借助于控制单元，例如在怠速模式中的空气质量主动地（不存在使用者干预）或被动地（在空气质量流量的改变期间由使用者）增加。例如，在扭矩反转的建立期间，控制单元可启动λ偏差的测量。
在所述方法中，不是针对同一个空气质量流量来估计λ偏差，而是针对两个不同的空气质量流量来测量两个λ偏差。这产生了如下优势，例如由有故障的喷射系统或空气质量检测故障引起的λ偏差不能不正确地归因于来自润滑剂的燃料排放，且反之亦然。
控制单元例如可具有可编程处理器。此外，控制单元可具有数据库，在该数据库中存储有用于在具体空气质量流量期间的具体设定点λ偏差和/或用于来自润滑剂的燃料排放的具体质量流量的数据，可能从处理器来回调所述数据。此外，例如节气门阀的控制协调或者内燃发动机的点火次数可作为参数被存储在数据库中。此外，如果存在合适测量状况（例如，内燃发动机的怠速），控制单元可自动地启动上述方法。
根据本发明的另一方面，描述了用于检测来自润滑剂的燃料排放的计算机程序。该计算机程序被构造成当由处理器执行计算机程序时执行上述方法。
根据该文献，这种计算机程序的命名等同于术语“程序元件”、“计算机程序产品”和/或计算机可读介质，其包含用于控制计算机系统的指令，以便以合适的方式来协调系统或者方法的操作方法，以便实现与根据本发明的方法相关联的效果。
计算机程序可借助于任何合适程序语言（例如，JAVA、C++等）被实施为计算机可读指令代码。计算机程序可被存储在计算机可读存储介质(CD-ROM、DVD、蓝光光碟、可替换盘片驱动器、易失性或非易失性存储器、内置存储器/处理器等)。指令代码可编程计算机或其他可编程装置（例如，尤其是用于机动车辆的内燃发动机的上述控制单元或控制装置），以使得执行期望功能。此外，计算机程序可在网络上被获得，例如互联网，使用者在需要时可从网络下载该计算机程序。
本发明可借助于计算机程序（即，软件）以及借助于一个或多个具体电子电路（即，硬件）或以任何期望混合形式（即，借助于软件部件和硬件部件）来实现。
要注意的是，此处描述的实施例仅仅构成本发明的可能实施例变形的有限选择。因此可能以合适的方式彼此结合各个实施例的特征，结果是，本领域技术人员认识到在此处清楚地公布为公开了多个不同实施例的实施例变形。
附图说明
在下文中，将参考附图更详细地描述示例性实施例，以用于进一步阐述本发明以及更好地理解本发明的目的。
该图示出了根据本发明的示例性实施例的视图，其中针对具体空气质量以举例的方式计算了设定点λ偏差。
具体实施方式
在附图中，相同或相似的部件被赋予相同的附图标记。附图中的图是示意性的并且不是按照真实比例的。
该图示出了在具体空气质量流量期间的特征λ偏差。所述λ偏差是当在从润滑剂到进气部段中的燃料排放为0.1 g/s（克每秒）的质量流量期间已经输入燃料/空气混合物时内燃发动机的进气部段中的燃料/空气混合物的富集特征。
换言之，在从该图得到图形期间，假定来自润滑剂的燃料排放为0.1 g/s，所述燃料排放被相应地馈送到进气部段的燃料/空气混合物中。在为0.1 g/s的富集情况下，在大约5 g/s的第一空气质量流量ms1下出现大约22%的第一设定点λ偏差Ls1。相应地，在大约8 g/s的第二空气质量流量ms2下出现大约15%的第二设定点λ偏差Ls2。来自该图的图形的设定点值借助于在上文被进一步阐述的针对Δλ的公式被计算。
按照根据本发明的方法，从测量设定点λ偏差Ls1和Ls2来形成设定点比较值（例如通过形成差值实现）。对比空气质量流量绘制的λ偏差的相应特征曲线可以针对相对于空气质量绘制的来自润滑剂的燃料排放的多个不同幅值来计算。
如在开始部分中所解释的，该图仅仅代表针对0.1 g/s的燃料排放来说的各种空气质量绘制的示例性λ偏差。针对各种燃料排放的空气质量绘制的多种不同特征λ偏差曲线可被存储在数据库中。
在内燃发动机的操作期间，在第一空气质量流量ms1期间测量第一实际λ偏差，并且在第二空气质量流量ms2期间测量第二实际λ偏差。因此，从第一实际λ偏差和第二实际λ偏差来形成实际比较值。如果实际比较值对应于用于相应空气质量流量ms1和ms2的设定点比较值，那么可能推断出，测量的实际λ偏差是由进气部段中的燃料/空气混合物富集有来自润滑剂的燃料排放引起的。通过比较实际λ偏差与用于各种空气质量流量ms1、ms2的设定点λ偏差Ls1、Ls2的梯度，可能推断出例如来自润滑剂的燃料排放的水平。
为了在某些空气质量流量期间尽可能检测λ偏差的最精确曲线，额外可能的是测量在多个不同空气质量流量期间的多个实际λ偏差。
此外要注意的是，“包括”并不排除任何其他元件或步骤，并且“一”或“一个”并不排除多个。此外要注意的是，参考上述示例性实施例之一描述的特征或步骤也可结合上述其他示例性实施例的其他特征或步骤被使用。
符号列表
Ls1第一设定点λ偏差
Ls2第二设定点λ偏差
ms1第一空气质量流量
ms2第二空气质量流量

Claims (8)

1. 一种用于检测来自润滑剂的燃料排放的方法，所述润滑剂位于内燃发动机的壳体中，其中所述方法包括：
在被馈送到所述内燃发动机的进气部段中的第一空气质量流量(ms1)期间借助于λ探针来测量第一λ偏差；
在被馈送到所述内燃发动机的进气部段中的第二空气质量流量(ms2)期间借助于λ探针来测量第二λ偏差，所述第二空气质量流量(ms2)不同于所述第一空气质量流量(ms1)；
从所测量的第一λ偏差和所测量的第二λ偏差来形成实际比较值；
从在所述第一空气质量流量(ms1)期间的第一设定点λ偏差(Ls1)和在所述第二空气质量流量(ms2)期间的第二设定点λ偏差(Ls2)来形成设定点比较值，其中，所述设定点比较值表明所述燃料排放；以及
基于所述实际比较值与所述设定点比较值的比较来检测所述燃料排放。
2. 根据权利要求1所述的方法，
其中，所述第一空气质量流量(ms1)被选择成小于所述第二空气质量流量(ms2)；以及
其中，在所述第一空气质量流量(ms1)期间的第一设定点λ偏差(Ls1)大于在所述第二空气质量流量(ms2)期间的第二设定点λ偏差(Ls2)。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，
其中，从所测量的第一λ偏差和所测量的第二λ偏差之间的实际差值来形成所述实际比较值，
其中，从所述第一设定点λ偏差(Ls1)和所述第二设定点λ偏差(Ls2)之间的设定点差值来形成所述设定点比较值；
其中，在所述第一空气质量流量(ms1)期间的第一设定点λ偏差(Ls1)与在所述第二空气质量流量(ms2)期间的第二设定点λ偏差(Ls2)之间的所述设定点差值表明所述燃料排放的特征质量流量，结果是，当所述实际比较值与所述设定点比较值相比较时，能够确定所述燃料排放的质量流量。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其中，所述第一空气质量流量(ms1)和所述第二空气质量流量(ms2)由控制单元来预先限定。
5. 根据权利要求1至3中任一项所述的方法，
其中，所述第一空气质量流量(ms1)和所述第二空气质量流量(ms2)由所述内燃发动机的用户来预先限定。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的方法，
其中，在所述内燃发动机的怠速模式中执行所述第一λ偏差的测量和所述第二λ偏差的测量。
7. 一种用于机动车辆的内燃发动机的控制装置，其中，所述控制装置被构造成使得能够执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
8. 一种用于检测来自润滑剂的燃料排放的计算机程序，所述计算机程序在由处理器执行时构造成执行根据权利要求1至6中任一项所述的方法。
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