CN106414936B - 确定内燃发动机的二次空气系统的泵的泵容量 - Google Patents

Abstract

描述用于确定内燃发动机的二次空气系统的泵的泵容量的方法和对应装置。该方法包括：（a）借助于所述二次空气系统的压力传感器测量实际压力（Pist），该压力传感器被设置在所述泵的下游；（b）基于所测量的实际压力（Pist）获取动态压力（Pdyn），其中所述动态压力（Pdyn）表征所述内燃发动机的动态操作导致的所测量的实际压力（Pist）的那些变化；（c）基于操作所述二次空气系统的当前存在的外围条件获取基础压力（Pb）；（d）基于所获取的基础压力（Pb）和所获取的动态压力（Pdyn）计算模型压力（Pm）；以及（e）基于在所计算的模型压力（Pm）和所测量的实际压力（Pist）之间的比率确定所述泵容量。此外，描述了被设计成执行所述方法的系统和内燃发动机。

Description

确定内燃发动机的二次空气系统的泵的泵容量

技术领域

本发明总体上涉及内燃发动机（具体地火花点火式发动机）的废气的后处理的技术领域，其用于减少破坏环境的排放。更准确地，本发明涉及被称为二次空气系统的操作，该系统在内燃发动机的升温阶段以公知方式被启用以便实现位于内燃发动机的排气区段中的催化转化器至其操作温度的快速加热，并且具体地导致在升温阶段中减少废气成分HC和CO的排放。本发明具体地涉及用于确定二次空气系统的泵的泵容量的方法和装置。本发明也涉及用于执行这种方法的装置以及被构造成执行这种方法的系统和内燃发动机。

背景技术

借助于废气催化转化器中的催化后处理能够以公知方式减少内燃发动机且具体地火花点火式发动机的不期望的污染物的排放。不过，为了能够有效地执行催化后处理，废气催化转化器必须已经达到特定操作温度。废气测试已经表明，在对应的内燃发动机的升温阶段中排出了污染物的大部分。因此，为了减少污染物的排放，必须确保废气催化转化器尽可能快速地被加热到其例如500℃的操作温度。

能够通过将所谓的二次空气吹入或馈入内燃发动机的排气区段内以公知方式实现废气催化转化器的加速加热。馈入二次空气的位置在内燃发动机的出口阀下游、在排气区段的开始和废气催化转化器之间。

对应的二次空气系统具有用于泵送二次空气的电二次空气泵和被连接在下游并且具有控制二次气流的目的的二次空气阀。仅当二次空气阀至少部分地打开时，二次空气才能够被馈至排气区段。在本文中，除非另有其它声明，否则二次空气泵被简短地称为“泵”，并且二次空气阀被简短地称为“阀”。

借助于二次空气加热废气催化转化器是基于二次空气与内燃发动机的热废气中的未燃烧燃料的强烈的放热反应。（尚）未在上游被燃烧且处于废气催化转化器中的燃料的进一步氧化导致废气催化转化器被加速加热到其操作温度。以此方式，在内燃发动机的升温阶段中污染物的排放被减少并且更快速地达到了废气催化转化器的合适的操作温度（被称为“起燃”温度）。

由于法律要求，在操作期间必须监测二次空气系统以便确定当要求时，泵是否总是能够生成特定的最小空气质量流量。因此立法者规定应当相应地监测泵的当前效率水平。

为了估计二次空气的当前质量流量，能够使用压力传感器，其位于二次空气系统中并且被设置在泵和阀之间并且测量（当阀被打开时）该区域中二次空气的压力。为了监测泵的效率或者泵容量，可能的是以公知方式使用由（a）模型压力和（b）实际压力之间的比率或商获得的参数。

在这种背景中，由数据处理单元（例如发动机控制器）获取不仅取决于相应二次空气系统的设计而且也取决于其当前操作条件的模型压力。实际压力在此是由压力传感器测得的压力。

模型压力能够作为以下参数的函数被获取:（a）用于（二次）泵的电源电压，其通常对应于相应机动车辆的当前电池电压；（b）周围（空气）压力；（c）周围温度；（d）由（二次）泵递送的空气的质量流量；和（e）内燃发动机的旋转速度。在实际中，必须测量多个特性要素图以便考虑到这些参数，并且在二次空气系统的操作期间必须使用所述要素图以监测或者诊断泵效率。这需要在监测或诊断上（具体地在二次空气系统的设立上）的大量支出。

DE 103 44 910 A1公开了一种也使用模型压力的用于二次空气系统的诊断方法。模型压力在此作为以下四个参数的函数被获取：（a）电源电压或者电池电压；（b）周围（空气）压力；（c）周围温度；和（d）由（二次）泵递送的空气的质量流量。在实践中也利用多个特性要素图执行这种方法，这需要大量支出，具体地用于设立关于（二次）泵的效率监测其（二次）泵的二次空气系统。

发明内容

本发明基于促进监测二次空气系统的目的。

该目的借助于本发明实现。能够在说明书和附图中发现本发明的有利实施例、进一步的特征和细节。在此，结合方法描述的特征和细节当然也可以结合装置、系统和内燃发动机来应用，并且相应地反之亦然，并且导致关于本发明的公开，总是能够以交互方式对本发明的各个方面做出参考。

根据本发明的第一方面，描述了用于确定内燃发动机的二次空气系统的泵的泵容量的方法。所描述的方法包括：（a）借助于所述二次空气系统的压力传感器测量实际压力，该压力传感器被设置在泵的下游；（b）基于测得的实际压力获取动态压力，其中所述动态压力表征由所述内燃发动机的动态操作引起的测得的实际压力的那些变化；（c）基于针对所述二次空气系统的操作的当前存在的外围条件获取基础压力；（d）基于所获取的基础压力和所获取的动态压力计算模型压力；以及（e）基于算出的模型压力和测得的实际压力之间的比率确定泵容量。

所描述的方法基于以下认识，即用于确定泵容量的模型压力可以已经恰好被校正为实际压力或者压力传感器的测得的压力信号。在这种背景中，假设被用于计算模型压力的基础压力的（动态）校正需求与实际压力的校正需求相同或至少成比例。这是由于待校正的波动由系统调整的事实。所述动态压力被用于这种校正。基于所获取的基础压力和所获取的动态压力对模型压力的计算对应于基础压力的校正。借助于从测得的压力信号（传感器信号）提取的动态特性执行这种动态校正。

因此，基于所获取的基础压力和所获取的动态压力对模型压力的计算对应于基础压力的（动态）校正。这种校正能够具体地包括提取压力信号（传感器信号）的动态行为。

动态压力能够考虑到由于内燃发动机的操作的动态分量导致的测得的实际压力随时间的那些变化。在内燃发动机中的稳态操作的情况下，减小了动态压力。

为了清晰起见，当执行本文所描述的方法时，假设在二次空气系统操作期间，即将二次空气吹入内燃发动机的排气区段期间，在二次空气系统中发生的所有压力的变化仅由内燃发动机的操作的动态变化引起。由于所谓的内燃发动机的排气区段中的废气背压力的改变所导致的这样的动态变化能够源自由内燃发动机驱动的车辆的正加速或负加速。压力的负变化能够具体地由所谓的超速截断（overrun cut-off）产生。此外，动态变化能够例如源自旁通阀（也被称为废气门）的打开或关闭，该旁通阀以公知的方式被用于调节内燃发动机的废气流中的涡轮增压器的充气压力。

在本文献所描述的方法中，以合适的方式调整针对实际压力的测得的压力信号。这种调节导致代表从测得的压力信号提取的动态特性的动态压力。由于这种状况，能够将实际压力的测得的压力信号与模型压力的值直接相比较，并且以此方式能够容易且有效率地并在高度准确性的情况下确定二次空气系统的泵当前可用的泵容量。

基础压力也能够以象征性方式被称为泵的标称压力。基础压力事实上的特征在于，在针对二次空气系统的操作的当前存在的外围条件下泵可用的泵容量。

应注意到的是，当本文献描述测量、确定、获取或计算压力时，这当然意味着测量、确定、获取或计算该压力的对应值。

术语“下游”在本文献中应该被理解为指的是对应介质（在此是二次空气）的流动的方向。在这种情况下，这意味着流动的二次空气首先穿过泵且然后流过压力传感器或者流过压力传感器的空间配准区域。

压力传感器优选地被设置在泵和通常被称为二次空气阀的阀之间。来自二次空气系统的压力传感器的测得的压力信号被用于基于所确定的泵容量诊断二次空气阀。压力传感器被安装在二次空气系统中二次空气阀的上游。

根据本发明的一种示例性实施例，在二次空气系统的活动操作期间至少执行（i）实际压力的测量，（ii）动态压力的获取和（iii）基础压力的获取。

表述“活动的二次空气系统”在本背景中应该被理解为指的是二次空气系统的如下操作状态，其中，一方面，泵被开启并且因此递送二次空气，并且另一方面，二次空气阀被打开使得被输送的二次空气实际上也能够流入排气区段。这具有如下优点：在与二次空气系统的操作相关的操作条件下发生泵容量的确定。

应该注意到的是，能够优选地在没有不必要的延迟的情况下执行整个方法。只要必要的输入值已经已知，就可以在没有延迟的情况下执行模型压力的计算和泵容量的确定。因此所描述的方法甚至能够在必要时被实时执行。

根据本发明的进一步示例性实施例，二次空气系统的操作的外围条件的特征在于：（i）泵的当前电源电压；（ii）周围温度；和（iii）周围压力。

因为在用于二次空气系统的泵的情况下能够获得的泵容量在很大程度上取决于泵的电源电压，所以必须考虑到这种电压依赖性以便可靠地确定泵容量。然而，在实践中，这并不构成具体难点，因为这种泵的制造商使对应的特性曲线可为其消费者所用。

在本文所描述的方法中，借助于合适的因素考虑从附近环境吸入的空气的密度的变化，其中所述合适的因素描述该密度对二次空气系统的附近环境的温度和压力的依赖。因为这些因素取决于将附近环境空气描述为气体的简单物理变量，所以这些校正在所描述的方法的执行期间也不构成具体特征。

根据本发明的进一步示例性实施例，排他地基于电源电压、周围温度和周围压力的物理变量执行对外围条件的表征。

因此，相比于公知方法，泵的泵容量的确定需要更少的表征用于二次空气系统的操作的外围条件的变量。具体地，在本文所描述的方法中，既不考虑输送的空气的质量流量也不考虑内燃发动机的旋转速度。因此，能够在显著地更少的计算支出的情况下执行所描述的方法。此外，由于输入参数（每个参数均导致了不可避免的程度的（测量）不确定性）的减少的数量，所以增加了泵容量的确定的准确性或者可靠性。

能够借助于合适的函数描述表征外围条件所必须的依赖性，所述函数例如是合适阶数的多项式。不过，也能够借助于关于校正因素的对应查找表来考虑相应的依赖性。因为本方法仅包含三个依赖性，因此相比于公知的诊断方法，对应地减少了就用于确定一个/多个查找表的测量设备而言的对应支出。

根据本发明的进一步示例性实施例，测得的实际压力的时间分布图（timeprofile）具有由下包络曲线和上包络曲线界定的多个振荡。此外，基于下包络曲线获取动态压力。

使用下包络曲线具有如下优点，即不必须考虑并且也未考虑测得的实际压力中的高频分量。这样的高频振荡能够具体地是由于处于操作中的内燃发动机的出口阀的打开和关闭引起的。为了记录下包络曲线，能够使用公知的提取方法。

根据本发明的进一步示例性实施例，动态压力的获取包括相继记录实际压力的被采样的压力值。此外，通过识别被采样压力值的局部最小值来获取下包络曲线。这具有如下优点：能够以特别简单且仍然可靠的方式获取动态压力的下包络曲线且因此时间分布图。

应注意的是，必须考虑公知的Nyquist-Shannon采样定理以便可靠地提取下包络曲线。因此，必须以对应的高频率进行采样。然后，能够针对多缸内燃发动机的每个汽缸或者每个节段找出被用于确定下包络曲线的最小压力值。能够借助于公知的包络曲线提取过程实现下包络曲线的这种提取。

优选地能够借助于等距步长执行被采样压力值的顺序记录。在这种背景下，步长长度能够与时间相关或替代性地与内燃发动机的曲轴的旋转角度的变化相关。

根据本发明的进一步示例性实施例，模型压力的计算包括从获取的基础压力和获取的动态压力形成和。这具有能够以特别简单的方式计算模型压力的优点。

应该注意的是，计算模型压力的简单方法并不以所描述的方法的准确性和/或可靠性为代价。从基础压力和所获取的动态压力形成和实际上反映了简单的物理考虑，即事实上，压力能够由各部分压力构成，所述各部分压力中的每个都能够引起具体的物理起源。

根据本发明的另一方面，描述了用于确定内燃发动机的二次空气系统的泵的泵容量的装置。所描述的装置包括：（a）记录单元，其用于从所述二次空气系统的压力传感器接收实际压力，该压力传感器被设置在所述泵的下游；（b）用于基于测得的实际压力获取动态压力的第一获取单元，其中所述动态压力表征由所述内燃发动机的动态操作引起的测得的实际压力的那些变化；（c）用于基于针对所述二次空气系统的操作的当前存在的外围条件获取基础压力的第二获取单元；（d）处理器，其用于基于所获取的基础压力和所获取的动态压力计算模型压力并且用于基于计算出的模型压力和测得的实际压力之间的比率确定泵容量。

所描述的装置也基于如下认识，即原则上已知的使用模型压力确定二次空气系统的泵的泵容量的情况中，能够使用已经以与测得的实际压力相同的方式被校正的校正的模型压力，原因在于由于动态变化引起的时间顺序的波动是系统引发的。

对于被用于计算模型压力的基础压力的对应校正，适当地调整压力传感器的压力信号。测得的压力信号因此能够与模型值直接比较。

所描述的装置具有记录单元、两个获取单元和处理器，在一起能够执行上述方法的多个功能性单元。所描述的功能性单元不必须被实现成彼此空间地分离。具体地，执行上文描述的方法所必须的全部功能能够在以合适方式编程的一个发动机控制单元中被实现。

能够用所描述的装置特别简单地执行二次空气系统的诊断。具体地，省去了在公知诊断过程的情况下必要的且通常非常不准确的校正，以及使用特性要素图对压力模型值的过滤，其中仅能够在对校准做出非常大程度的支出的情况下产生所述要素图。此外，由（i）计算出的或校正的模型压力和（ii）测得的实际压力之间的比率表征的诊断结果或者确定的泵容量至少很大程度上独立于内燃发动机的当前负载点。

以此方式，极大地减小了诊断结果的不确定性或变化。

根据本发明的另一方面，描述了用于确定内燃发动机的二次空气系统的泵的泵容量的系统。所描述的系统包括：（a）用于确定内燃发动机的二次空气系统的泵的泵容量的上文描述的类型的装置；以及（b）用于测量所述二次空气系统中的实际压力的压力传感器，其中所述压力传感器被联接到记录单元并且被构造成将实际压力传递到所述装置的所述记录单元。

根据本发明的另一方面，描述了内燃发动机，其被具体地实现为火花点火式发动机。所描述的内燃发动机包括：（a）具有至少一个燃烧室的发动机机体；（b）用于引导走所述燃烧室中生成的废气的排气区段；（c）用于将二次空气馈入所述排气区段的二次空气系统；以及（d）用于确定二次空气系统的泵的泵容量的上文所描述的类型的系统。

所描述的内燃发动机基于如下认识，即用于确定所述二次空气系统的泵的泵容量的上文描述的系统能够被用于容易且有效地且以高度的准确性确定泵容量。因此，能够在任意时刻检查二次空气系统的功能能力。

应该注意到，已经参考不同创造性主题描述了本发明的实施例。具体地，用装置权利要求描述了本发明的许多实施例，并且用方法权利要求描述了本发明的其它实施例。不过，当本领域技术人员阅读本申请时，所述人员将立即明确，除非另有其它明确的陈述，否则除了与一种类型的创造性主题相关联的特征的组合之外，与不同类型的创造性主题相关联的特征的任意期望的组合都是可能的。

在当前优选的实施例的以下示例性描述中能够找到本发明的进一步的优点和特征。本文献的附图中的各个图应该仅被视为是示意性的并且不是真实成比例的。

附图说明

图1示出了具有二次空气系统和发动机控制单元的内燃发动机，所述发动机控制单元被构造成执行或控制用于确定二次空气系统的泵的泵容量的方法；

图2示出图1所示的发动机控制单元的框图；

图3借助于图表示出在内燃发动机的稳定操作状态期间利用图1所示的压力传感器记录的差压的时间分布图；

图4借助于图表示出在内燃发动机的动态变化操作状态期间利用图1所示的压力传感器记录的差压的时间分布图；

图5示出图示用于确定图1所示的泵的泵容量的方法的示例性实施例的框图；以及

图6借助于图表示出差压的下包络曲线的时间分布图，该压力能够在四缸发动机的操作周期的第三节段期间由图5所示的包络曲线提取器获取。

具体实施方式

应该注意的是，与根据实施例的对应特征或部件相同或至少功能上等同的不同实施例的特征或部件设有相同的附图标记或者设有仅其首位数字与（功能）对应的特征或（功能）对应的部件的附图标记不同的附图标记。为了避免不必要的重复，已经借助于先前描述的实施例解释的特征或部件在后文中将不再详细解释。

此外，应该注意的是，下文描述的实施例仅构成本发明的可能实施例变型的有限选择。具体地，可能以合适的方式将各个实施例的特征彼此组合，并且因此本领域技术人员会将在此明确说明的实施例变型视为明显地公开了多个各种实施例。

图1示出根据本发明的示例性实施例的内燃发动机100，其具有二次空气系统130和发动机控制单元150。通过控制发动机控制单元150，能够执行用于确定二次空气系统130的泵132的泵容量的下文描述的方法。

在描述根据本发明的用于确定泵132的泵容量的方法的示例性实施例（也可能将所述方法视为针对整个二次空气系统130的诊断方法）之前，图1解释了内燃发动机100的许多主题特征。

如从图1显而易见到的，内燃发动机100具有其中形成有多个燃烧室112的发动机机体110。根据在此示出的示例性实施例，内燃发动机100是四缸发动机，其具有四个燃烧室112。在输出侧上，四个燃烧室112经由出口阀（未示出）连接到内燃发动机100的排气区段120。催化转化器124和两个Lambda探头122和126以公知方式设置在排气区段120中。

此外，内燃发动机100具有二次空气系统130，其以公知方式具有二次空气泵132、二次空气压力传感器134和二次空气阀136。这些部件在下文中也被简短地称为泵132、压力传感器134或者阀136。如从图1中显而易见到的，这种压力传感器134被安装在二次空气阀136上游的排气区段120中。如果二次空气系统130处于活动状态，即在泵132被开启且阀136被打开的情况下，二次空气经由二次空气出口喷嘴138被引入或吹入排气区段120内。这种二次空气以公知方式作用以使得在内燃发动机100的升温阶段期间有过量氧可用，该过量氧被用于燃烧在排气区段120中尚未燃烧的燃料并且因此将催化转化器124尽快地加热到其操作温度。

发动机控制单元150经由测量线（以虚线示出）连接到压力传感器134和两个Lambda探头122和126。发动机控制单元150经由连续的控制线被连接到泵132和阀136。

图2示出图1所示的发动机控制单元150的框图。发动机控制单元150具有：（a）记录单元252，其用于从二次空气系统130的压力传感器134接收实际压力；（b）用于基于测得的实际压力获取动态压力的第一获取单元254，其中所述动态压力表征由所述内燃发动机100的动态操作引起的测得的实际压力的那些变化；（c）用于基于针对所述二次空气系统130的操作的当前存在的外围条件获取基础压力的第二获取单元256；以及（d）处理器258。所述处理器被构造和使用成，在一方面，基于所获取的基础压力和所获取的动态压力计算模型压力，并且在另一方面，基于计算出的模型压力和测得的实际压力之间的比率确定泵132的泵容量。

二次空气压力传感器134的传感器信号被用于执行本文所描述的诊断方法。在二次空气系统130的活动操作期间执行诊断方法。这意味着泵132被开启并且阀136被打开。

根据在此示出的示例性实施例，在二次空气系统130的操作期间等距地采样该传感器信号。在这样的背景下，“等距”能够指的是时间或者曲轴角度中的任一者。

作为本文所描述的诊断方法的基础的中心构思是计算二次空气系统130中的压力的模型值或模型压力Pm，该模型值不包含废气背压的模型。该废气背压是在二次空气出口喷嘴138的位置处存在的且由流动通过排气区段120的废气所引起的压力。

在这种背景中容易看到，由压力传感器134测得的压力源自于：（a）由泵132供应的二次空气的质量流量；和（b）排气区段120中的废气的背压。根据典型的泵特性，泵132的质量流量主要依赖于泵132的操作电压。该操作电压通常是由内燃发动机100驱动的机动车辆（未示出）的电池电压VB。

此外，在本文所描述的诊断方法中，通过取决于周围温度TAM和周围压力AMP的因素考虑由泵132吸入的空气的密度的变化。由泵132专用的基础压力Pb随电池电压VB、周围温度TAM和周围压力AMP而变：

Pb = f(VB, TAM,AMP) (1)

利用压力传感器134获取二次空气系统130中的该基础压力Pb。出于此目的，将基于测得的压力信号以合适的方式评估基础压力Pb。下文解释这种评估的一种优选可能性。

此外，在本文所描述的诊断方法中，假设在二次空气系统130的操作期间发生的所有压力变化排他地由控制内燃发动机100的驾驶员的驾驶行为的变化引起。这些变化具体地能够源自于车辆的正加速或负加速以及涡轮增压器旁通阀（被称为废气门）的启用（打开或关闭）。不过，应该注意到的是，该列举并非决定性的，并且驾驶行为的其它类型的变化也能够导致由压力传感器134测得的压力的变化。

在本文所描述的诊断方法中，通过分析基础压力Pb确定系统地发生的压力波动。此外，为了计算模型压力Pm，考虑这些确定的系统引发的压力波动并且对应地校正基础压力Pb。在这种背景下，什么作用引起相应的压力波动将是无关的，原因在于排除了在二次空气系统的操作期间误差的发生。

详细地，本文所描述的诊断方法基于总压力是部分压力的和的认识。因此，总压力Poverall或由压力传感器134记录的实际压力Pact由（a）周围压力Patm，（b）由泵提供的基础压力Pb，和（c）排气区段120中存在的废气背压Pexh的和构成。以下等式（2）中描述了这种关系：

Poverall=Pact=Patm+Pb+Pexh (2)

为了简化进一步的计算，下文用差压Pdif执行操作，为此应用下述等式：

Pdif=Pact–Patm=Pb+Pexh (3)

图3在图表中示出这种差压Pdif的时间分布图。两个下部曲线示出泵132的致动和阀136的致动。如果信号Sap采取值1，则泵132被操作或者泵132被开启。以对应方式，如果信号Sav采取值1，则阀136被打开。如果信号Sap或信号Sav均采取值0，则泵132被配置或者阀被关闭。

在图3中的图表的上部中，差压Pdif在其中二次空气系统活动的时间窗口中被示出。差压Pdif具有高频振荡，其可归因于出口阀的周期性打开和关闭，借助于此，由燃烧过程产生的废气从相应的燃烧室被引入排气区段120内。所示振荡在下包络曲线和上包络曲线之间延伸。根据在此示出的示例性实施例，其中示出了内燃发动机的稳态或非动态操作，在二次空气系统的活动开始时，下包络曲线和上包络曲线二者均采取特定值。之后，两个值均上升到相对高的平台值。这种上升代表了二次空气系统130中压力的累积。根据用等式（3）执行的标准化，下包络曲线表征由泵132提供的基础压力Pb。上包络曲线代表差压Pdif的时间分布。上包络曲线和下包络曲线之间的差异对应于废气背压Pexh。

图4示出其中图示内燃发动机或二次空气系统130的动态变化的操作状态期间差压Pdif的时间分布图的图表。在非稳态的情况下，必须考虑到动态变化的废气背压Pexh对基础压力Pb的影响。基础压力Pb事实上能够由升高的废气背压Pexh（动态加速行驶，图4中的区域“I”）升高或者由减小的废气背压减小（超速截断，图4中的区域“II”）。

因为先前模型压力Pm未考虑到这样的动态，所以基础压力Pb必须仍然被对应地校正以便确定合适的模型压力Pm。根据在此示出的示例性实施例，这借助于等式（4）来完成：

Pm=Pb+Pdyn (4)

在此，Pdyn是对应的动态校正，其提取自测得的实际压力Pact的动态特性或动态地变化的压力分量Pdyn。

根据在此示出的示例性实施例，动态地变化的压力分量Pdyn是来自图4中的图表的下包络曲线。

图5示出图示用于确定泵132的泵容量的方法的示例性实施例的框图。

如从图5显而易见到的，首先基于电池电压VB、周围温度TAM和周围压力AMP的输入变量借助于第一算法S1获取基础压力Pb。为了这种获取，使用通常由泵132的制造商使其可用的特性曲线。因此已知基础压力Pb的系统。

在加法器单元562中，动态干扰被添加到该基础压力Pb，所述干扰由字母“d”指代并且是未知的。这种干扰“d”通常源自于对废气背压Pexh的未知的瞬时影响或动态地变化的影响。

算法或者框S2代表差压Pdif da的系统，根据上文的等式（3），其代表测得的实际压力Pact和周围压力Patm之间的差。

测得的实际压力Pact也被馈送至提取器E，其从高度振荡的差压提取下包络曲线Pse（见图4）。然后下包络曲线Pse的时间分布与已知的基础压力Pb一起被馈送至框F，其获取动态压力Pdyn的时间分布。之后借助于另一加法器单元564将动态压力Pdyn添加到已知的基础压力Pb。于是这导致模型压力Pm的期望时间分布。

为清楚起见，来自图5的框图也能够被描述如下：

（1）基础压力S1的系统是已知的并且能够被建模，例如，作为一阶系统或者借助于带有周围温度TAM温度以及压力或海拔校正AMP的特性曲线。

（2）总压力S2的系统是未知的。仅能够观测或测量S1的输出（差压Pdif）。这从测得的实际压力Pact获得。

（3）用包络曲线提取器E提取差压Pdif的下包络曲线。能够通过记录和评估高度振荡的差压Pdif的局部最小值容易地执行这种提取（见图4）。对于可靠的包络曲线提取，对于实际压力Pact的采样的最小频率，必须满足公知的Nyquist-Shanon定理。识别出的局部最小值的全部代表下包络曲线Pse。在包络曲线提取器E中，对应的最小被采样实际压力值被局域化（localized）并且形成针对该包络曲线的信号。

（4）框F的目标是确定实际压力Pact的测得信号的动态特性或根据等式（3）指定的差压Pdif的动态特性。

能够根据以下等式（5）在框F中计算动态压力Pdyn：

在针对各个采样i的动态特性或动态压力Pdyn的这种确定之后，基于以下等式（6）计算寻求的模型压力Pm：

Pm(i) Pb(i)+Pdyn(i) (6)

以此方式计算的模型压力Pm和测得的实际压力Pact之间的比率表征了泵132的寻求的泵容量。这被用于诊断二次空气系统130。

图6示出差压的信号的下包络曲线Pse的时间分布图，已经根据本发明的示例性实施例从图5中的包络曲线提取器获取该差压。

以附图标记670为特征的平台状方波曲线在每种情况中均示出内燃发动机的操作周期的活动节段，其中该操作周期以公知方式被划分成各种节段。根据在此示出的示例性实施例，关注的是带有四个汽缸的内燃发动机，其操作周期被分成节段0、1、2和3。在图6中，下包络曲线Pse（其根据四缸内燃发动机的操作周期的分段具有四度周期性（4-foldperiodicity））具体地针对第三节段被呈现。显而易见的是，差压Pdif的（下包络曲线Pse）首先急剧上升。这种急剧上升源自被指定于第三汽缸的至少一个出口阀的打开。在已经到达代表差压Pdif的绝对最大值的峰值之后，所述值陡降。这种下降能够由排气区段120中的废气的流走来解释。压力最小值位于可归因于未知干扰的两个后续局部最大值之间。

应该注意的是，在图6所示的图表中，相应内燃发动机的曲轴的角度也能够代替时间被绘制在横坐标上。在这种情况下，获得类似的分布曲线图。

附图标记列表

100内燃发动机

110发动机机体

112燃烧室

120排气区段

122 Lambda探头

124催化转化器

126 Lambda探头

130二次空气系统

132二次空气泵/泵

134压力传感器

136二次空气阀/阀

138二次空气出口喷嘴

150发动机控制单元

252记录单元

254第一获取单元

256第二获取单元

258处理器

562加法器单元

564加法器单元

S1基础压力Pb的系统（已知）

d干扰（未知）

S2差压Pdif的系统（未知）

E下包络曲线的提取器

F动态压力Pdyn的系统

670 操作周期的分段

Claims (10)

1.一种用于确定用于内燃发动机（100）的二次空气系统（130）的泵（132）的泵容量的方法，所述方法包括：

借助于所述二次空气系统（130）的压力传感器（134）测量实际压力Pact，所述压力传感器（134）被设置在所述泵（132）的下游；

基于测得的所述实际压力Pact获取动态压力Pdyn，其中所述动态压力Pdyn表征由所述内燃发动机（100）的动态操作引起的测得的所述实际压力Pact的那些变化；

基于所述二次空气系统（130）的操作的当前存在的外围条件获取基础压力Pb；

基于所获取的所述基础压力Pb和所获取的所述动态压力Pdyn计算模型压力Pm；以及

基于计算出的所述模型压力Pm和测得的所述实际压力Pact之间的比率确定所述泵容量。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述二次空气系统（130）的活动操作期间，至少执行（i）所述实际压力Pact的测量，（ii）所述动态压力Pdyn的获取和（iii）所述基础压力Pb的获取。

3.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，其特征在于，所述二次空气系统（130）的操作的外围条件由（i）用于所述泵（132）的当前电源电压VB，（ii）周围温度TAM和（iii）周围压力AMP表征。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，

排他地基于所述电源电压VB、所述周围温度TAM和所述周围压力 AMP的物理变量执行对所述外围条件的表征。

5.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，其特征在于，测得的所述实际压力Pact的时间分布图具有由下包络曲线Pse和上包络曲线界定的多个振荡，并且

其中

基于所述下包络曲线Pse获取所述动态压力Pdyn。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述动态压力Pdyn的获取包括顺序地记录所述实际压力Pact的被采样压力值，并且其中通过识别所述被采样压力值的局部最小值获取所述下包络曲线Pse。

7.根据权利要求1或2中的一项所述的方法，其特征在于，所述模型压力Pm的计算包括由获取的所述基础压力Pb和获取的所述动态压力Pdyn形成和。

8.一种用于确定用于内燃发动机（100）的二次空气系统（130）的泵（132）的泵容量的装置，所述装置（150）包括：

记录单元（252），其用于从所述二次空气系统（130）的压力传感器（134）接收实际压力Pact，所述压力传感器被设置在所述泵（132）的下游；

用于基于测得的所述实际压力Pact获取动态压力Pdyn的第一获取单元（254），其中，所述动态压力Pdyn表征由所述内燃发动机（100）的动态操作引起的测得的所述实际压力Pact的那些变化；

用于基于所述二次空气系统（130）的操作的当前存在的外围条件获取基础压力Pb的第二获取单元（256）；

处理器（258），其用于

（i）基于所获取的所述基础压力Pb和所获取的所述动态压力Pdyn计算模型压力Pm；以及

（ii）基于计算出的所述模型压力Pm和测得的所述实际压力Pact之间的比率确定所述泵容量。

9.一种用于确定用于内燃发动机（100）的二次空气系统（130）的泵（132）的泵容量的系统，所述系统包括：

根据权利要求8所述的装置（150 ）；和

用于测量所述二次空气系统（130）中的所述实际压力Pact的压力传感器（134），其中，所述压力传感器（134）联接到所述记录单元（252）并且被构造成将所述实际压力Pact传递到所述装置（150）的所述记录单元（252）。

10.一种内燃发动机，其具体地被实现为火花点火式发动机，所述内燃发动机（100）包括：

具有至少一个燃烧室（112）的发动机机体（110）；

用于引导走所述燃烧室（112）中生成的废气的排气区段（120）；

用于将二次空气馈送到所述排气区段（120 ）内的二次空气系统（130）；以及

根据权利要求9所述的系统（150，134）。