CN106460706A - 用于识别内燃机的有故障的喷射嘴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于尤其是在机动车中识别用于向内燃机燃烧室(BK_i)中供应燃料的有故障的喷射嘴(IN_i)的方法，所述内燃机包括一个或多个缸体底座(ZB)，其中，每个缸体底座(ZB)包括多个气缸，所述气缸分别具有一个构造在其中的燃烧室(BK_i)和至少一个喷射嘴(IN_i)，并且向每个缸体底座(ZB)的各燃烧室(BK_i)供应共同的空气质量流量以及从每个缸体底座(ZB)的各燃烧室(BK_i)排出共同的废气流量至拉姆达探测器。在按照本发明的方法中，针对每个缸体底座(ZB)在内燃机空转运行中实施一定数量的相继的测试步骤(TSk)，其中，在每个测试步骤(TSk)中为各个喷射嘴(IN_i)设定混合物因数(gv_i)。在此，从一个测试步骤到下一测试步骤改变一个或多个混合物因数(gv_i)，并且在测试步骤(TSk)期间测量从缸体底座(ZB)排出的废气流量的拉姆达值以及测量供应给缸体底座(ZB)的空气质量流量。在实施所述一定数量的测试步骤(TSk)后，在考虑空气质量流量以及拉姆达值的情况下通过求解方程组确定每个喷射嘴(IN_i)的标准偏差值(o_i)以及总泄漏流量(L_0,sum)。当相应喷射嘴(IN_i)的至少一个标准偏差值(o_i)位于预规定的值域(WB)之外时，检测到在相应缸体底座(ZB)中以喷射量偏差形式的第一喷射嘴故障，并且当总泄漏流量(L_0,sum)大于预规定阈值(TH)时，检测到在相应缸体底座(ZB)中以泄漏形式的第二喷射嘴故障。

Description

用于识别内燃机的有故障的喷射嘴的方法

技术领域

本发明涉及一种用于尤其是在机动车中识别用于向内燃机燃烧室中供应燃料的有故障的喷射嘴的方法以及一种相应的用于识别有故障的喷射嘴的发动机测试装置。

背景技术

直喷式内燃机包括用于将燃料供给到气缸中的各个燃烧室的喷射嘴。所述喷射嘴确保根据发动机运转的要求适当调节所希望的混合物品质(空气－燃料比)。

内燃机中的喷射嘴故障在喷射嘴安装状态中常常不能被有效识别。因此，在内燃机故障时(其原因可能在于有故障的喷射嘴)通常出于怀疑而更换喷嘴。这在许多情况下导致错误更换了无故障的喷射嘴。导致需要重复维修。此外，发动机制造商的保修费用基于不必要的维修而提高。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种方法和一种相应的发动机测试装置，借助它们可通过说明故障的类型而可靠地识别喷射嘴故障，且无需从内燃机中拆出喷射嘴。

该任务通过根据权利要求1的方法或根据权利要求13的发动机测试装置来解决。本发明的扩展方案在从属权利要求中给出。

本发明方法用于尤其是在机动车中识别用于向内燃机燃烧室中供应燃料的有故障的喷射嘴的方法。所述内燃机包括一个或多个缸体底座，其中，每个缸体底座包括多个气缸，所述气缸分别具有一个构造在其中的燃烧室和至少一个喷射嘴。在一种优选实施方式中，在每个燃烧室中设置正好一个喷射嘴。向每个缸体底座的燃烧室供应共同的空气质量流量。同样从每个缸体底座的燃烧室排出共同的废气流量。

在本发明方法的范围内，针对每个缸体底座在内燃机空转运行中实施一定数量的相继的测试步骤。测试步骤的该数量大于相应缸体底座的气缸数量。这是必要的，否则更下面描述的方程组不能唯一求解。在每个测试步骤中为各个喷射嘴设定混合物因数，该混合物因数分别确定通过各喷射嘴在它们被控制时生成的燃料质量流量，为至少一些并且尤其是所有相继的测试步骤从一个测试步骤到下一测试步骤改变一个或多个混合物因数，并且在测试步骤期间测量从缸体底座排出的废气流量的拉姆达值(例如借助拉姆达探测器)并且测量供应给缸体底座的空气质量流量。因此，通过测量空气质量(进气)和废气拉姆达值(排气)可获得(Bilanzierung)各质量。尤其是这样选择混合物因数的变化，使得下面所描述的方程组具有唯一解。术语“拉姆达值”(也称为空燃比)本身是公知的并且描述在特定于燃料的化学计量的空气－燃料比方面的空气－燃料比。

在实施所述一定数量的测试步骤后确定每个喷射嘴的标准偏差值以及总泄漏流量。每个喷射嘴的标准偏差值描述通过相应喷射嘴产生的燃料质量流量与相应喷射嘴的标准运行值的偏差。喷射嘴的标准运行值在此并且在下面可理解为在当前工作点中由完好喷射嘴产生的燃料质量流量值。与此相对，总泄漏流量描述通过相应缸体底座的所有喷射嘴泄漏引起的燃料质量流量。

在本发明方法中，通过如下方式确定相应喷射嘴的标准偏差值和总泄漏流量，即，计算机辅助地求解方程组，该方程组对于每个测试步骤包括一个方程。该方程根据

－在相应测试步骤中设定的混合物因数、

－适用于相应测试步骤并且从拉姆达值测量中得出的、从缸体底座排出废气流量的拉姆达值和

－适用于相应测试步骤并且从空气质量流量测量中得出的、供应给缸体底座的空气质量流量

获得标准偏差值(o_i)和总泄漏流量(L_0,sum)。

适用于相应测试步骤的拉姆达值或空气质量流量可根据本方法的具体方案以不同方式由相应测量得出。当在一个单个测试步骤中多次测量拉姆达值或空气质量流量时，可通过对这些测量值求平均值来确定适用于相应测试步骤的拉姆达值或空气质量流量。关于空气质量流量必要时也可认为，该空气质量流量在多个测试步骤中保持不变，从而使用一个适用于所有测试步骤的空气质量流量，该空气质量流量是在所有测试步骤中的空气质量流量测量值的平均值。必要时也可在一个单个测试步骤中始终仅测量一次空气质量流量或拉姆达值。适用于相应测试步骤的值于是与相应测量值一致。

当确定标准偏差值和总泄漏流量后，在本发明方法中当相应喷射嘴的至少一个标准偏差值位于预规定的值域之外时，检测到相应缸体底座中以至少一个喷射嘴喷射量偏差形式的第一喷射嘴故障。此外，当总泄漏流量大于预规定阈值或者说最大值时，检测到相应缸体底座中以至少一个喷射嘴泄漏形式的第二喷射嘴故障。本领域技术人员可毫无问题地确定适合的值域或阈值。在具体说明中找到阈值或值域的优选值。检测到的第一或第二喷射嘴故障优选通过用户接口输出或存储于相应的数字存储器中以便在晚些时候读取。

本发明方法的优点在于，以简单的方式通过多次调节燃料混合物不仅可检测喷射嘴故障，而且也可区分故障的故障种类(Fehlerbild)是喷射量偏差和/或泄漏。喷射量偏差与泄漏故障的区别在于，喷射量偏差仅在喷射嘴接通时(即在通过喷嘴喷射燃料时)出现，而泄漏则在喷射嘴关闭并且不应喷射燃料时仍存在。

在一种优选实施方式中，在本发明方法中也输出对于哪些喷射嘴而言标准偏差值位于预规定的值域之外。这些喷射嘴被检测为有故障的。通过这种方式也获知喷射量偏差故障与相应喷射嘴的匹配。具有预规定的值域之外的标准偏差值的喷射嘴输出例如可通过用户接口进行。但“输出”也可理解为相应信息存储于数字存储器中，该存储器可在晚些时候被分析。

在一种优选实施方式中，上述标准偏差值分别是百分比因数，其通过与标准运行值相乘来提供由相应喷射嘴产生的燃料质量流量。在另一种优选实施方式中，混合物因数分别表示以百分比因数形式的混合物微调(Gemischvertrimmung)，该百分比因数通过与相应喷射嘴在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量相乘来提供相应喷射嘴的实际燃料质量流量。“内燃机正常运转”可理解为无测量干预、即无混合物微调的运转。换言之，正常运转相当于具有百分比因数1或者说100％的混合物微调。

在本发明方法的另一种方案中，方程组的每个方程还包括在燃烧室中燃料燃烧时希望的空气－燃料比(即理论空气－燃料比)。在另一种方案中，方程组的每个方程还包括每个喷射嘴的混合物调整参数，其调整通过相应喷射嘴在其被控制时生成的燃料质量流量，以便实现内燃机的平稳运转。这种混合物调整参数在内燃机控制中是公知的并且通常可由发动机控制器读取。尽管如此，本发明方法也可用于这样的内燃机，其不借助混合物调整参数调整混合物。于是，具有1或者说100％的混合物调整参数的原理可相同。

在本发明方法的一种特别优选的方案中，方程组的每个方程表示如下：

其中，i＝1,…,M指示相应缸体底座的M个喷射嘴的喷射嘴；

gv_i表示在相应测试步骤中设定的以混合物微调的形式的混合物因数，所述混合物微调是百分比因数，该百分比因数通过与由相应喷射嘴在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量相乘来提供相应喷射嘴的实际燃料质量流量；

所有cb_i被设定为值1或者每个cb_i是每个喷射嘴的混合物调整参数，该混合物调整参数调整通过相应喷射嘴在其被控制时生成的燃料质量流量，以便实现内燃机的平稳运转；

o_i是每个喷射嘴的标准偏差值，该标准偏差值是百分比因数，该百分比因数通过与相应喷射嘴的标准运行值相乘来提供由相应喷射嘴产生的燃料质量流量；

L_st·λ_soll是在燃烧室中燃料燃烧时所希望的并且对于所有燃烧室相同的空气－燃料比，并且L_st在此表示化学计量的空气－燃料比，并且λ_soll在此表示在燃烧室中燃料燃烧时所希望的拉姆达值；

MSHFM是适用于相应测试步骤的空气质量流量；

L_0,sum是总泄漏流量；

λ_real,k是适用于相应测试步骤的拉姆达值。

在另一种优选方案中，在所述方法中处理的方程组通过矩阵计算求解。由此确保方程的稳健求解。为了获得方程组准确且唯一的解，优选这样设定用于相应测试步骤的混合物因数，使得在经历各测试步骤之后每个喷射嘴至少一次不产生燃料质量流量(即关闭)、至少一次产生大于由相应喷射嘴在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量的燃料质量流量(即喷嘴喷射过浓)并且至少一次产生少于由相应喷射嘴在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量的燃料质量流量(即喷嘴喷射过稀)。附加或替代地，优选这样设定用于相应测试步骤的混合物因数，使得存在至少一个测试步骤，在其中，所有喷射嘴产生相应于由相应喷射嘴在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量的燃料质量流量(即喷嘴无微调地喷射)，和/或在至少一个喷射嘴不产生燃料质量流量的测试步骤后跟随这样一个测试步骤，在该测试步骤中，每个喷射嘴都产生燃料质量流量。通过这种方式确保各个喷射嘴经过其喷射量特性曲线的所有区段，从而确保可靠检测喷射嘴故障。

在本发明方法的另一种方案中，还可在检测到泄漏时确定哪些喷射嘴具有泄漏。为此，针对每个喷射组实施下述步骤：

－将相应喷射嘴的混合物因数逐步地从相应于由相应喷射嘴在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量的标准值起向具有相应喷射嘴喷射的更高燃料份量的值改变，而其余喷射嘴的混合物因数保持为标准值；

－针对相应喷射嘴混合物因数的标准值和每个变化值(足够久地)测量内燃机的不平稳运转；

－将变化的混合物因数的这样的值确定为变化的混合物因数的目标值，即，在该值时出现基本上与在混合物因数的标准值时相同的不平稳运转；

－当目标值位于预规定的值域之外时，将相应喷射嘴检测为有故障的，其中，所述预规定的值域与燃烧室废气流量的拉姆达值相关联，所述拉姆达值大于预规定阈值，所述燃烧室废气流量是相应喷射嘴所在的各个燃烧室的废气流量。

当目标值位于预规定的值域之中时，未检测到相应喷射嘴的泄漏故障。借助相应测量方法检测内燃机不平稳运转本身是公知的并且因此不再进一步赘述。上面所描述的实施方式利用了下述认识：通过不平稳运转与混合物喷射的关系可检测到过浓的喷射混合物和因此泄漏。在一种优选方案中，上述预规定的值域由预规定的函数确定，该函数将在不平稳运转和燃烧室废气流量的拉姆达值或相应喷射嘴的混合物因数之间的关系建模。预规定的函数优选是抛物线。

除了上述方法外，本发明还涉及一种用于识别用于向内燃机燃烧室中供应燃料的有故障的喷射嘴的发动机测试装置。所述发动机测试装置构造用于实施本发明方法或本发明方法的一种或多种优选方案。发动机测试装置例如可以是外部发动机测试仪或必要时也可集成在机动车中。

本发明还涉及一种机动车，其包括内燃机和用于向内燃机燃烧室中供应燃料的喷射嘴，所述机动车包括上面所描述的发动机测试装置。

附图说明

下面参考附图详细说明本发明的实施例。附图如下：

图1为流程图，其说明本发明方法的一种实施方式；

图2为图表，其说明根据本发明一种方案确定具有泄漏的喷射嘴。

具体实施方式

下面所描述的本发明方法的实施方式基于对机动车内燃机缸体底座中各个喷射嘴(以下也称为喷射器)的简单物理建模。借助该建模来建立数学方程，在这些数学方程中，喷射器的故障种类(Fehlerbilder)作为未知变量。基于一定数量的测试步骤，方程被填充测量数据，然后借助所述测量数据可求解未知变量，由此准确地匹配相应故障种类。在说明测量过程的细节之前，首先描述本发明所基于的物理建模。

在建模范围内考虑这样的内燃机，其包括至少一个缸体底座，该缸体底座具有M个气缸并且在其中构造有燃烧室。所述缸体底座的特点在于共同的供应给底座所有气缸的空气质量流量，其通过空气质量计(如热膜式空气质量计)被检测，以及底座所有气缸的共同的废气流量，该废气流量的拉姆达值通过一个共同的用于所有气缸的拉姆达探测器测定。不失一般性，下面考虑这样的内燃机，其缸体底座的每个气缸都具有一个单独的喷射器。

由缸体底座的每个喷射器在其被控制时产生的理论燃料质量流量(kg/h)可如下表示：

在此，MSHFM表示供应给缸体底座的空气质量流量，M等于气缸或喷射器数量(如M＝4)，L_st是在相应燃烧室中燃烧时化学计量的空气－燃料比并且λ_soll是燃烧所希望的理论拉姆达值(也称为空燃比)，其在相应缸体底座的废气流量中测得。

下面与术语“燃料质量流量”等效地也使用术语“燃料流量”。喷射器的实际燃料流量由理论燃料流量如下产生：

在此，o表示喷射器在相应故障时的特性曲线偏差。o是百分比因数，其表示实际燃料流量相对于理论燃料流量的偏差。当o＝1时，实际燃料流量等于理论燃料流量，因而相应喷射器不具有特性曲线故障。当o<1时，相应喷射器产生具有过低燃料份量的过稀混合物。相应地，当o>1时，喷射器产生具有过高燃料份量的过浓混合物。

上面所描述的实际燃料流量出现在内燃机的正常运转中、即不对发动机进行测试干预的运转中。在更下面将详细描述的测试过程范围内，该实际燃料流量可被微调，这通过适当调节百分比因数gv来实现，其在下面也称为混合物微调。在此，被微调的喷射器实际燃料流量表示为：

gv＝1表示喷射器未微调地喷射，gv<1表示喷射器较稀地喷射，并且gv>1表示喷射器较浓地喷射。在这里所描述的实施方式中考虑这样的内燃机，在该内燃机中，燃料流量还通过以所谓的气缸平衡因数(Cylinder-Balancing-Faktor)形式的百分比调整因数进行调整。该因数由发动机控制器确定并且用于实现内燃机的高度平稳运转。

在考虑气缸平衡因数(其在下面也称为cb)的情况下产生喷射器实际的微调燃料流量：

cb＝1表示喷射器燃料流量未调整，cb<1表示燃料流量变稀，并且cb>1表示燃料流量加浓。在喷射器建模范围内，还考虑实际的喷射器泄漏，其构成通过泄漏流出的燃料流量的泄漏流量L₀。泄露流量的单位是kg/h。

因此，总体上一个喷射器的实际燃料流量可如下建模：

在此，燃料流量m_K,th通过上述方程(1)的表达来替换。

不失一般性，假设内燃机应化学计量地燃烧、即λ_soll＝1。因此，总体上在考虑微调和气缸平衡因数的情况下实际燃料流量如下产生：

下面考虑相应缸体底座各个喷射器的质量流量，因此引入脚标i，该脚标表示缸体底座中相应喷射器或相配的气缸或相配的燃烧室。

对于一个缸体底座的所有气缸的质量流量(它们汇聚于一个排气系统中)通过一个拉姆达探测器确定拉姆达值λ_real。基于质量守恒，存在于拉姆达探测器上的实际质量流量如下获得：

在此，表示相应喷射器的质量流量并且表示供应给相应气缸的空气质量流量。在此，并且在下面关于脚标i的求和表示关于缸体底座的气缸求和。

由上述存在于拉姆达探测器上的质量流量如下求出拉姆达值λ_real：

通过将来自上述方程(2)的燃料流量代入方程(3)，拉姆达探测器上的拉姆达值如下产生：

在该方程中还考虑了

通过变形以及使用表达λ_real可如下表示：

通过将方程(4)进行转换得到下面的基本方程，其在这里所描述的实施方式范围内用于检测有故障的喷嘴：

如下面详细描述的那样，上述方程(5)建立用于多个具有不同设定的混合物微调gv_i的测试步骤，由所述不同设定的混合物微调可得到不同的拉姆达值。在此考虑N个测试步骤，N大于气缸数M。通过这种方式可获得具有N个方程(5)的方程组，由该方程组可确定以M个特性曲线偏差o_i以及总泄漏流量L_0,sum形式的未知数。空气质量流量MSHFM在该方程组中是在各个测试步骤的整个测试过程上测得并且取平均值的空气质量流量，其被看作是近似恒定的。下面使用的拉姆达值λ_real,k是针对相应测试步骤k(k＝1,…,N)确定的拉姆达值λ_real并且是在相应测试步骤的时间段中测得的各个拉姆达值的平均值。各个气缸平衡因数cb_i可由发动机控制器读取。

因此，根据上述说明由上述方程得到包括N个方程的线性方程组，该方程组以矩阵方式表示如下：

M_gv·V_o＝V_λ (6)

在此，M_gv表示预规定的测试矩阵，该测试矩阵定义测试结构并且具有规模N×(M+1)。

下面不失一般性考虑包括M＝4个气缸的缸体底座。该测试矩阵因此为Nx5矩阵，其如下表述：

相应行k在此是指第k个测试步骤并且相应列i是指气缸i。因此，通过值gv_k,i表示在相应测试步骤k中相应设定的各个气缸i的微调。该微调在此通过相应调整喷射嘴的喷射时间来实现。gv_k,i＝0表示相应喷射器未喷射燃料并且因此关闭。与此相对，gv_k,i<1表示相应喷射器较稀地喷射，而gv_k,i>1表示相应喷射器较浓地喷射。gv_k,i＝1则表示喷射器在没有外部微调干预时的未微调状态。

如由更下面说明中可知的那样，通过上述矩阵M_gv的最后一列将总泄漏流量纳入线性方程组中。在具体实例中，上述矩阵M_gv中的第二矩阵行(1,3 0 1,3 1,3 1)表示在第二测试步骤中气缸1、3和4被加浓30％并且气缸2关闭。

在上述矩阵方程(6)中，矢量V_o表示所考虑缸体底座的喷射器的故障矢量，应对其求解。该矢量表示如下：

如上面已经提到的那样，o₁至o₄表示各喷射器的相应特性曲线偏差，在此大于1的特性曲线偏差值表示喷射器喷射过浓，等于1的值表示喷射器符合规定地喷射，小于1的值表示喷射器喷射过稀。上面还提到，L_0,sum表示底座上所有喷射器的泄漏总和(单位为kg/h)。此外，cb₁至cb₄表示相应的气缸平衡因数，它们可由发动机控制器读取。L_st是已在上面定义的化学计量的空气－燃料比，该比值根据具体内燃机例如介于14和15kg/kg之间。MSHFM是在整个测试过程上通过热膜式空气质量计测得并且确定的空气质量流量。

在上述矩阵方程(6)中，V_λ表示所属测试步骤的拉姆达值λ_real,k的矢量。该矢量如下表示:

在这里所描述的实施方式范围内，通过借助转置矩阵的矩阵运算将上述方程(6)转换为：

由此通过借助逆矩阵的矩阵运算如下确定矢量V_o：

由该矢量现在可以在考虑上述方程(7)的情况下如下确定各个特性曲线偏差以及总泄漏流量：

o₁＝E_o1/cb₁

…

o_i＝E_oi/cb_i

…

L_0,sum＝E_L0,sum/(L_st·4/MSHFM)

如果喷射器的特性曲线偏差在预规定的值域之外，则该喷射器被看作有具有喷射量偏差的故障。喷射量偏差与泄漏不同，因为喷射量偏差仅在喷射器被控制或者说运行中才出现，而泄漏即使在喷射器关闭期间也存在并且因此通过混合物微调保持不变。此外，规定用于总泄漏流量L_0,sum的阈值。当超过该阈值时，检测到喷射泄漏，但该喷射泄漏首先不能与特定喷射器对应。但在本发明方法的一种特殊方案中可识别具有泄漏的喷射器，这在下面还将进一步描述。

图1以流程图再次总结了刚刚所描述方法的重要步骤。起点是具有M个燃烧室BK_i的缸体底座ZB，每个燃烧室BK_i设有一个喷射器IN_i。该起点在图1中以ST表示。在测试过程范围内在相应测试步骤TSk(k＝1,…,N,N>M)中改变喷射器IN_i的混合物微调并且同时测量供应给缸体底座ZB的空气质量流量以及从底座排出的废气的拉姆达值。由此通过平均测量值得到被看作近似恒定的空气质量流量值MSHFM以及适用于相应测试步骤TSk的拉姆达值λ_real,k。

在步骤S2中在实施N个测试步骤后通过基于上面说明的矩阵运算求解方程组来确定每个喷射器IN_i的特性曲线偏差o_i和缸体底座ZB的总泄漏流量L_0,sum。在此还纳入空气质量流量值MSHFM以及各个测试步骤的拉姆达值λ_real,k。最后，在步骤S3中当喷射嘴的特性曲线偏差o_i位于预规定的值域WB之外时检测到该喷射最IN_i的以喷射量偏差形式的喷射器故障。类似地，当总泄漏流量L_0,sum超过预规定阈值TH时，检测到以喷射器泄漏形式的喷射器故障。通过这种方式可检测喷射器的故障类型。优选值域WB介于0.8<o_i<1.2。另外优选这样选择阈值TH，使得其大致是当前测试步骤中相应喷射器的预期燃料流量的25％。gv_i值优选设定在0.65至1.4之间的范围内或附加地gv_i＝0(相当于喷射器关闭)。

为了在上述测试步骤TSk中确定方程组的唯一解，优选这样选择gv_i值，使得每个气缸在经历各测试步骤后至少被关闭一次、变稀一次和加浓一次。此外，测试步骤优选包括一次这样的测试步骤，在其中，所有gv_i值被设定为1。此外优选在至少一个气缸关闭的测试步骤之后进行一次这样的测试，在其中，没有气缸关闭。必要时也可借助上述方法同时测试一个内燃机的两个或更多缸体底座。在此在实施测试步骤的范围内确保两个底座从不同时关闭一个气缸。例如一个缸体底座的测试矩阵M_gv可通过另一缸体底座测试矩阵的行置换产生。

在图1的实施方式中，在步骤S3之后是下一步骤S4，在该下一步骤中，还应确定当在步骤S3中检测到喷射嘴泄漏时哪些喷射器IN_i具有泄漏。接下来说明用于实施步骤S4的一种方案。

根据步骤S4，为了确定哪个喷射嘴具有泄漏，单独针对每个喷射嘴实施测量方法，而对于正好未针对其实施该方法的喷射嘴则将混合物微调设定为1。在相应喷射器的测量范围内，针对喷射嘴的不同混合物微调检测内燃机的不平稳运转。内燃机中的不平稳运转检测本身是公知的并且因此不再详细赘述。基于以下合理假设，即不平稳运转LUR与所考虑的喷射器所在的相应气缸的气缸空燃比λ大致抛物线形相关。不失一般性，在这里所描述的实施方式中，假设在图2的图表中示出的在不平稳运转LUR和气缸空燃比λ之间的关系。该关系基于函数F，该函数具有最小不平稳运转值LUR_opt连同相配的气缸空燃比λ_opt。在数学上函数F如下描述：

LUR(λ)＝a·(λ-λ_opt)²+LUR_opt

参数a、λ_opt和LUR_opt是已知的并且对于相应内燃机例如经验性地被确定。在下述方法中只需参数λ_opt。

在测量相应喷射嘴时，首先在具有中性混合物微调gv₁＝1的原始状态中检测不平稳运转LUR。在此并且接下来应注意，混合物微调gv₁或下面提到的混合物微调gv₂现在不指示相应气缸，而是指示刚测得的气缸相应微调值。在测量原始状态后，连续并且逐步地通过使gv>1将借助喷射嘴产生的混合物加浓并且针对相应的gv值再次确定不平稳运转。换言之，沿水平箭头P确定抛物线函数F上的值。一旦首次出现混合物微调gv₂>1且不平稳运转LUR₂≥LUR₁，则可由此确定在混合物微调gv₁时气缸空燃比λ的λ₁值，这由下面的推导得出。

基于抛物线函数F的对称性适用下述关系：

λ_opt-λ₂＝λ₁-λ_opt (8)

在此，λ₁表示在混合物微调gv₁时气缸中主要的空燃比，并且λ₂表示在相应喷射器的混合物微调gv₂时气缸中主要的空燃比。

气缸空燃比大致随混合物微调如下变化：

由方程(8)和(9)得出：

由于gv₁＝1，产生下述关于λ₁的条件方程：

在该方程中，K值为常数，其与λ_opt有关并且可特定于发动机地被确定。

现在如果值λ₁在混合物微调gv₁＝1时过浓，则所测量的喷射嘴存在泄漏。因此为λ₁确定适合的阈值，当低于该阈值时，确定相应喷射嘴的泄漏。因为gv₂根据上述方程(10)与λ₁线性相关，所以在这里所描述的实施方式中为gv₂确定与λ₁的阈值相对应的阈值。换言之，用于确定特定气缸的喷射器泄漏的方法这样进行：通过从gv₁＝1起逐步改变混合物微调来确定gv₂值，在该值时发动机的不平稳运转大致相应于混合物微调gv₁时的不平稳运转。如果gv₂值小于预规定阈值，则确定相应喷射器的泄漏。如果情况并非如此，则未检测到该喷射器泄漏。常见的gv₂值(在低于该值时确定为泄漏)介于1.2至1.4之间。

上面所描述的本发明实施方式具有一系列优点。尤其是所实施的喷射器测试与其它喷射器测试相比更为特殊，因为该测试能够准确说明故障的类型。尤其是可在燃料量偏差或特性曲线偏差的故障与泄漏故障之间进行区分。在此，该喷射器测试是系统层级的，因为喷射器在安装且未改变的状态中在发动机运转期间被判断并且并非在拆出状态中被测量。在实施该喷射器测试的范围内，正确的发动机边缘条件(压力、温度、质量流量、机械应力、瞬变等)已经设定，从而测试可良好地重复。此外，该喷射器测试可更快并且更低成本地实施，因为喷射器在安装状态中被分析。该喷射器测试是有效的，因为该测试不仅确定喷射器是正常或损坏，而且也可确定故障的类型。此外，相比于在其它喷射器测试中进行的纯表格比较，在分析范围内使用的矩阵计算算法更加稳健。此外，该喷射器测试不易受干扰，因为可使用比未知变量明显更多的测试步骤(方程)。换言之，分析在相应多的测试步骤下受到随机测量误差的干扰明显降低。此外，在一种优选方案中通过下述方式确保喷射器的对称测量，即，在测试步骤过程中每个喷射器至少被关闭一次、变稀一次和加浓一次，以便在其量特性曲线的所有区段上获得其性能说明。

附图标记说明

ZB 缸体底座

BK_i 燃烧室

M 喷射嘴数量

IN_i 喷射嘴

GV_i 混合物微调

k 测试步骤的脚标

N 测试步骤数量

o_i 特性曲线偏差

L_0,sum 总泄漏流量

MSHFM 空气质量流量

λ_real,k 适用于相应测试步骤的拉姆达值

WB 值域

TH 阈值

F 函数

LUR 不平稳运转

λ 气缸空燃比

Claims (15)

1.用于尤其是在机动车中识别用于向内燃机燃烧室(BK_i)中供应燃料的有故障的喷射嘴(IN_i)的方法，所述内燃机包括一个或多个缸体底座(ZB)，其中，每个缸体底座(ZB)包括多个气缸，所述气缸分别具有一个构造在其中的燃烧室(BK_i)和至少一个喷射嘴(IN_i)，并且向每个缸体底座(ZB)的各燃烧室(BK_i)供应共同的空气质量流量以及从每个缸体底座(ZB)的各燃烧室(BK_i)排出共同的废气流量，其中，

－针对每个缸体底座(ZB)在内燃机空转运行中实施一定数量的相继的测试步骤(TSk)，该数量大于相应缸体底座(ZB)的气缸数量，其中，在每个测试步骤(TSk)中为各个喷射嘴(IN_i)设定混合物因数(gv_i)，该混合物因数分别确定通过各个喷射嘴(IN_i)在它们被控制时生成的燃料质量流量，为至少一些相继的测试步骤(TSk)从一个测试步骤到下一测试步骤改变一个或多个混合物因数(gv_i)，并且在测试步骤(TSk)期间测量从缸体底座(ZB)排出的废气流量的拉姆达值以及测量供应给缸体底座(ZB)的空气质量流量；

－在实施所述一定数量的测试步骤(TSk)后，确定每个喷射嘴(IN_i)的标准偏差值(o_i)以及总泄漏流量(L_0,sum)，其中，每个喷射嘴(IN_i)的标准偏差值(o_i)描述通过相应喷射嘴(IN_i)产生的燃料质量流量与相应喷射嘴(IN_i)的标准运行值的偏差，并且总泄漏流量(L_0,sum)描述通过相应缸体底座(ZB)的所有喷射嘴(IN_i)的泄漏引起的燃料质量流量；

－通过如下方式确定相应喷射嘴(IN_i)的标准偏差值(o_i)和总泄漏流量(L_0,sum)，即，计算机辅助地求解方程组，该方程组对于每个测试步骤(TSk)包括一个方程，该方程根据在相应测试步骤(TSk)中设定的混合物因数(gv_i)、适用于相应测试步骤(TSk)并且从拉姆达值测量中得出的拉姆达值(λ_real,k)和适用于相应测试步骤(TSk)并且从空气质量流量测量中得出的空气质量流量(MSHFM)描述标准偏差值(o_i)和总泄漏流量(L_0,sum)；

－当相应喷射嘴(IN_i)的至少一个标准偏差值(o_i)位于预规定的值域(WB)之外时，检测到在相应缸体底座(ZB)中以至少一个喷射嘴(IN_i)的喷射量偏差形式的第一喷射嘴故障，并且当总泄漏流量(L_0,sum)大于预规定阈值(TH)时，检测到在相应缸体底座(ZB)中以至少一个喷射嘴(IN_i)泄漏形式的第二喷射嘴故障。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于，输出对于哪些喷射嘴(IN_i)而言标准偏差值(o_i)位于预规定的值域(WB)之外，并且将这些喷射嘴(IN_i)检测为有故障的。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述标准偏差值(o_i)分别是百分比因数，该百分比因数通过与标准运行值相乘来提供由相应喷射嘴(IN_i)产生的燃料质量流量。

4.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述混合物因数(gv_i)分别表示以百分比因数形式的混合物微调，该百分比因数通过与相应喷射嘴(IN_i)在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量相乘来提供相应喷射嘴(IN_i)的实际燃料质量流量。

5.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述方程组的每个方程还包括在燃烧室(BK_i)中燃料燃烧时希望的空气－燃料比。

6.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述方程组的每个方程还包括每个喷射嘴(IN_i)的混合物调整参数，该混合物调整参数调整通过相应喷射嘴(IN_i)在其被控制时生成的燃料质量流量，以便实现内燃机的平稳运转。

7.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述方程组的每个方程表示如下：

$\underset{i}{\&Sigma;}({\mathrm{gv}}_i\&CenterDot;{\mathrm{cb}}_i\&CenterDot;o_i)+\frac{L_{st}\&CenterDot;{\mathrm{\&lambda;}}_{soll}\&CenterDot;M}{MSHFM}\&CenterDot;L_{0,sum}=\frac{M}{{\mathrm{\&lambda;}}_{real,k}}$

其中，i＝1,…,M指示相应缸体底座(ZB)的M个喷射嘴(IN_i)中的喷射嘴(IN_i)；

gv_i表示在相应测试步骤(TSk)中设定的以混合物微调的形式的混合物因数，所述混合物微调是百分比因数，该百分比因数通过与由相应喷射嘴(IN_i)在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量相乘来提供相应喷射嘴(IN_i)的实际燃料质量流量；

所有cb_i被设定为值1或者每个cb_i是每个喷射嘴(IN_i)的混合物调整参数，该混合物调整参数调整通过相应喷射嘴(IN_i)在其被控制时生成的燃料质量流量，以便实现内燃机的平稳运转；

o_i是每个喷射嘴(IN_i)的标准偏差值，该标准偏差值是百分比因数，该百分比因数通过与相应喷射嘴(IN_i)的标准运行值相乘来提供由相应喷射嘴(IN_i)产生的燃料质量流量；

L_st·λ_soll是在燃烧室(BK_i)中燃料燃烧时所希望的并且对于所有燃烧室(BK_i)相同的空气－燃料比，并且L_st在此表示化学计量的空气－燃料比，并且λ_soll在此表示在燃烧室中燃料燃烧时所希望的拉姆达值；

MSHFM是适用于相应测试步骤(TSk)的空气质量流量(MSHFM)；

L_0,sum是总泄漏流量(L_0,sum)；

λ_real,k是适用于相应测试步骤(TSk)的拉姆达值(λ_real,k)。

8.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，所述方程组通过矩阵计算来求解。

9.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，设定用于相应测试步骤(TSk)的混合物因数(gv_i)，使得在经历各测试步骤(TSk)之后每个喷射嘴(IN_i)至少一次不产生燃料质量流量、至少一次产生大于由相应喷射嘴(IN_i)在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量的燃料质量流量并且至少一次产生少于由相应喷射嘴(IN_i)在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量的燃料质量流量。

10.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，设定用于相应测试步骤(TSk)的混合物因数(gv_i)，使得存在如下的至少一个测试步骤(TSk)，在该至少一个测试步骤中，所有喷射嘴(IN_i)产生相应于由相应喷射嘴(IN_i)在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量的燃料质量流量，和/或在至少一个喷射嘴(IN_i)不产生燃料质量流量的测试步骤(TSk)后跟随这样一个测试步骤(TSk)，在该测试步骤中，每个喷射嘴(IN_i)都产生燃料质量流量。

11.根据上述权利要求之一的方法，其特征在于，当总泄漏流量(L_0,sum)大于预规定的阈值(TH)时，针对每个喷射嘴(IN_i)实施下述步骤：

－将相应喷射嘴(IN_i)的混合物因数(gv_i)逐步地从相应于由相应喷射嘴(IN_i)在内燃机正常运转中产生的燃料质量流量的标准值(gv₁)起向具有相应喷射嘴(IN_i)喷射的更高燃料份量的值改变，而其余喷射嘴(IN_i)的混合物因数(gv_i)保持为标准值(gv₂)；

－针对相应喷射嘴(IN_i)混合物因数(gv_i)的标准值和每个变化值测量内燃机的不平稳运转(LUR)；

－将变化的混合物因数(gv_i)的这样的值确定为变化的混合物因数(gv_i)的目标值(gv₂)，即，在该值时出现基本上与在混合物因数(gv_i)的标准值(gv₁)时相同的不平稳运转；

－当目标值(gv₂)位于预规定的值域之外时，将相应喷射嘴(IN_i)检测为有故障的，其中，所述预规定的值域与燃烧室废气流量的拉姆达值(λ)相关联，所述拉姆达值大于预规定阈值，所述燃烧室废气流量是相应喷射嘴(IN_i)所在的各个燃烧室(BK_i)的废气流量。

12.根据权利要求11的方法，其特征在于，所述预规定的值域由预规定的函数(F)确定，该函数将在不平稳运转(LUR)和燃烧室废气流量的拉姆达值(λ)或相应喷射嘴的混合物因数(gv_i)之间的关系建模，预规定的函数(F)优选是抛物线。

13.用于尤其是在机动车中识别用于向内燃机燃烧室(BK_i)中供应燃料的有故障的喷射嘴(IN_i)的发动机测试装置，所述内燃机包括一个或多个缸体底座(ZB)，其中，每个缸体底座(ZB)包括多个气缸，所述气缸分别具有一个构造在其中的燃烧室(BK_i)和至少一个喷射嘴(IN_i)，并且向每个缸体底座(ZB)的各燃烧室(BK_i)供应共同的空气质量流量以及从每个缸体底座(ZB)的各燃烧室(BK_i)排出共同的废气流量，所述发动机测试装置构造用于实施这样的方法，在该方法中，

－针对每个缸体底座(ZB)在内燃机空转运行中实施一定数量的相继的测试步骤(TSk)，该数量大于相应缸体底座(ZB)的气缸数量，其中，在每个测试步骤(TSk)中为各个喷射嘴(IN_i)设定混合物因数(gv_i)，该混合物因数分别确定通过各个喷射嘴(IN_i)在它们被控制时生成的燃料质量流量，为至少一些相继的测试步骤(TSk)从一个测试步骤到下一测试步骤改变一个或多个混合物因数(gv_i)，并且在测试步骤(TSk)期间测量从缸体底座(ZB)排出的废气流量的拉姆达值以及测量供应给缸体底座(ZB)的空气质量流量；

－在实施所述一定数量的测试步骤(TSk)后，确定每个喷射嘴(IN_i)的标准偏差值(o_i)以及总泄漏流量(L_0,sum)，其中，每个喷射嘴(IN_i)的标准偏差值(o_i)描述通过相应喷射嘴(IN_i)产生的燃料质量流量与相应喷射嘴(IN_i)的标准运行值的偏差，并且总泄漏流量(L_0,sum)描述通过相应缸体底座(ZB)的所有喷射嘴(IN_i)的泄漏引起的燃料质量流量；

－通过如下方式确定相应喷射嘴(IN_i)的标准偏差值(o_i)和总泄漏流量(L_0,sum)，即，计算机辅助地求解方程组，该方程组对于每个测试步骤(TSk)包括一个方程，该方程根据在相应测试步骤(TSk)中设定的混合物因数(gv_i)、适用于相应测试步骤(TSk)并且从拉姆达值测量中得出的拉姆达值(λ_real,k)和适用于相应测试步骤(TSk)并且从空气质量流量测量中得出的空气质量流量(MSHFM)描述标准偏差值(o_i)和总泄漏流量(L_0,sum)；

－当相应喷射嘴(IN_i)的至少一个标准偏差值(o_i)位于预规定的值域(WB)之外时，检测到在相应缸体底座(ZB)中以至少一个喷射嘴(IN_i)的喷射量偏差形式的第一喷射嘴故障，并且当总泄漏流量(L_0,sum)大于预规定阈值(TH)时，检测到在相应缸体底座(ZB)中以至少一个喷射嘴(IN_i)泄漏形式的第二喷射嘴故障。

14.根据权利要求13的发动机测试装置，其特征在于，所述发动机测试装置构造用于实施根据权利要求2至12之一所述的方法。

15.机动车，包括内燃机和用于向内燃机燃烧室(BK_i)中供应燃料的喷射嘴(IN_i)，其特征在于，所述机动车包括根据权利要求13或14所述的发动机测试装置。