CN107023407A - 在往复活塞式内燃机中的缸体压缩的可变调节的装置的功能监控的方法和功能监控装置 - Google Patents

Abstract

说明了用于对针对在往复活塞式内燃机（10）中的缸体压缩进行可变调节的装置（20）进行功能监控的方法，该方法具有步骤：在经定义的缸体压缩的情况中求取（S10）马达参数（44、46、54、56）的值，该值对于内燃机（10）的马达位置是象征的；将所求取的值（44、46、54、56）与马达参数的另外的值（44、46、54、56、58、60）进行比较（S12）；并且依赖于所述比较的结果进行确定（S14、S16）：是否用于对缸体压缩进行可变设定的装置（20）正确地起作用。

Description

在往复活塞式内燃机中的缸体压缩的可变调节的装置的功能 监控的方法和功能监控装置

技术领域

本发明涉及用于对在往复活塞式内燃机中的缸体压缩进行可变调节的装置进行功能监控的方法和功能监控装置、计算机程序以及电子的存储介质。

背景技术

在在汽车领域中的所允许的CO2废气排放值的尖锐化的过程中，值得期望的是，开发用于改善往复活塞式内燃机的总效率的新的技术。这样的技术例如涉及在内燃机的缸体中的气体的缸体压缩的可变的设定，以便获得不带有爆震倾向性的并且利用对于不同的马达运行点的单独地能够设定的缸体压缩进行的内燃机的最佳的运行。可变的缸体压缩也影响内燃机对燃料的消耗和内燃机的废气排放。这点造成的是，按照当前的车载诊断法规的带有可变的缸体压缩的内燃机是诊断相关的并且内燃机的缸体压缩的设定在马达运行期间直向着其正确的工作方式上的实施被监控。从DE 199 55 250 Al中已知在往复活塞式内燃机中的可变的缸体压缩的这样的功能监控部，该功能监控部评估内燃机的运行躁动、燃烧室压力、进气管压力传或马达扭矩，以用于功能监控。

值得期望的是，提供用于在往复活塞式内燃机中的可变的缸体压缩设定的功能监控的机制，该机制尤其简单地能够实现、准确和高效。

发明内容

按照第一方面，提供了用于对在往复活塞式内燃机中的缸体压缩的可变调节的装置进行功能监控的方法，该方法具有步骤：在经定义的缸体压缩中求取马达参数的值，该值对于内燃机的马达位置是象征的；将所求取的值与马达参数的另外的值进行比较；并且依赖于所述比较的结果进行确定：是否用于缸体压缩的可变的设定的装置正确地起作用，也即所述装置要么正确要么不正确地起作用。

根据本发明的方法能够基于：求取在内燃机的一个或多个缸体中的气体的可变的缸体压缩对被封闭在所述一个或多个缸体中的压缩的气体对内燃机的构件和由此对马达位置的力的影响，以便从中获得对于用于缸体压缩的可变的设定的装置的正确的、也即按照规定的或不正确的或有误的、也即不按照规定的工作方式的结论。在较高的缸体压缩时的在内燃机的缸体中的经提高的回复力促成的是，尤其在内燃机的敞开的运行系中以及在未点火的惯性运行中的马达运行的较高的摩擦和由此马达位置的经改变的时间的走势。在此，所述马达位置能够通过内燃机的影响内燃机的扭矩的构件（例如曲轴或传动机构输入轴）的运动位置来指代。

借助所述方法能够以尤其简单的、高效的和准确的方式经过在内燃机中的力作用链进行对马达位置相关的信号的评价，以便确定用于缸体压缩的可变的设定的装置的正确的或不正确的工作方式。根据本发明的方法尤其在不带有用于内燃机的缸体或往复活塞的运动的位置传感装置的情况中被采用。

在一个实施方式中，所述另外的值是这样的基准值，该基准值在所述装置的功能正确时对于在缸体压缩中的马达参数是被期待的，其中能够确定的是，所述装置正确地起作用，当在比较中在所求取的值和基准值之间的差小于预先确定的阈值时。在相反的结果中能够确保的是，所述装置不正确地起作用。这能够以特别简单的方式实现所述装置的工作方式的核准检查，其中使用经建模的基准值。

在一个实施方式中，在另外的经定义的不同的缸体压缩中求取所述另外的值，其中能够确定的是，所述装置正确地起作用，当在比较中在所求取的值和所述另外的值之间的差大于预先确定的阈值时。在相反的结果中能够确保的是，所述装置不正确地起作用。尤其，马达参数的所述值和所述另外的值能够在极端的缸体压缩中、例如最小可能的缸体压缩和最大可能的缸体压缩中被求取。这种措施能够实现在马达运行期间的在不同的缸体压缩之间的直接比较，从而此措施能够在不带有基准值的建模的情况中促成尽可能简单的和高效的功能监控。

尤其，为了保证功能监控的主动诊断，在求取马达参数的值前，设定经定义的缸体压缩和/或所述另外的不同的缸体压缩。

在一个实施方式中，在马达启动阶段或马达停止阶段求取所述值和作为任选方案所述另外的值，其中，内燃机就此能够用敞开的运行系或在尤其未点火的惯性运行中得到运行。在马达启动阶段期间或在马达停止阶段中的马达惯性运转期间的带有敞开的运行系的运行中，尤其可能的是，为了功能监控而使用实际存在的缸体压缩。尤其，在求取开始时能够考虑在起始的马达位置中的差异和/或能够补偿经过起动器输入的电的功率、启动器的效率、车载电网电压、另外的耗件、环境条件（温度、气压等）的差异，以便保证所述方法的可重复性和准确性。尤其，在所述方法的一个有利的配置方案中，所述值和所述另外的值能够在带有多个马达启动阶段和马达停止阶段的起停内燃机中在行驶期间通过缸体压缩的相应不同的设定在彼此相继的马达启动阶段和马达停止阶段中和在所求取的值之间的相对比较中对于不同的缸体压缩得到使用。

在一个实施方式中，所述求取能够具有马达参数的值的依赖于时间的求取，尤其以经定义的起始马达位置和起始马达转速为出发点直到目标马达转速。这实现了装置的尤其准确的功能监控，因为能够进行在马达参数的所述值和所述另外的值的多个值之间的比较。

在一个实施方式中，能够从所求取的值中和作为任选方案从所述另外的值中求取用于所述比较的表征的特征，该特征例如包括：在以起始的马达转速为出发点达到所期望的马达转速或所期望的转速差前的持续时间、最大的、最小的或平均的节段时间（Segmentzeit）、在所求取的值的最大值和最小值之间的比例或相对于基准值的所述值的时间走势积分的偏差。在此，“节段”能够是曲轴或传动机构输入轴的经定义的角周转，例如相应的轴的四分之一周转。节段时间能够对应这样的持续时间，该持续时间能够配设给所述节段、也即所述角周转。尤其，能够在所述比较中，将表征的特征与相应的特征进行比较，能够借助所述另外的值来求取该相应的特征。这种措施能够提高所述方法的准确性，因为马达位置的预期的走势能够针对性地得到分析。

在一个实施方式中，所述马达位置能够通过曲轴的曲轴位置和/或传动机构输入轴的位置来表征，该传动机构输入轴尤其布置在离合器的前面。在此，曲轴位置能够例如借助位置传感器（该位置传感器安装在曲轴处并且用于求取曲轴位置、例如以位置和/或转角为形式）和/或经过安装在曲轴处的发送器轮来求取，该发送器轮与用于曲轴位置的角度传感器耦合。在此，角度传感器的齿时间对应于用于在曲轴的转动的时间走势中的角度增量的尺度。可能的是，共同的传感器能够被用于直接地求取曲轴位置和发送器轮的角转动。曲轴位置的求取能够尤其在利用敞开的运行系进行的运行中实施。传动机构输入轴的传动机构输入轴位置能够借助用于求取用于传动机构输入轴的转速发送器轮的转速发送器轮位置、尤其转角的位置传感器来求取。所述转速传感器能够就此布置在传动机构输入轴处。传动机构输入轴的位置的求取能够尤其在利用经闭合的运行系进行的运行中实施。此措施能够实现所述装置的尤其简单的功能监控，因为能够观察构件的运动，经压缩的气体作用到该构件上。

在求取马达参数的值前，能够尤其确定的是，是否对于所述方法的运行的初始条件、例如环境条件（例如环境温度、环境压力、高度等）、驾驶员意愿（例如以马达转速为形式）、对于内燃机和/或内燃机的运行条件的运行策略（例如最小的进气管压力、在阈值上方的冷却剂温度、起始的马达位置、所述装置的运行就绪状态、车辆速度、车载电网电压、马达温度、马达转速）得到满足，以便释放所述功能监控。由此可能的是，所述功能监控在经定义的初始条件期间进行。

例如可能的是，对于不同的缸体压缩，求取固定数量的曲轴周转的持续时间，以相同的马达位置和马达转速为出发点。这种持续时间能够在高的缸体压缩中相比在小的缸体压缩中由于经提高的摩擦在马达启动阶段期间根据预期地更高并且在马达停止阶段中根据预期地同样更高。作为附加方案或备选方案，马达位置的时间走势能够与预期的基准时间走势进行比较。作为附加方案或备选方案，能够考虑最大的齿时间（该齿时间在最大的压缩中靠近在缸体的工作节拍中的上止点），该齿时间根据预期地由于高的气压的反作用力在高的缸体压缩时较高。作为附加方案或备选方案，马达位置的时间走势能够在马达启动阶段期间在惯性运行（Schubbetrieb）中被评估，其中所述内燃机被提高转数至一马达转速。在此运行阶段中，由于较高的缸体压缩能够考虑在达到期望的马达转速前的经提高的持续时间。作为附加方案或备选方案，能够在在马达停止阶段中的功能监控的情况中，评估时间阶段（在该时间阶段中，所述进气管压力大于在内燃机的进气管中的最小的进气管压力传感器），以便最小化对于具有内燃机的车辆的驾驶员而言的功能监控的可感知性。这能够尤其在滑行运行期间在车辆速度大于零时进行。作为附加方案或备选方案，能够在存在所述装置的正确的工作方式的特别的错误怀疑时，使用内燃机的特别地经改变的运行方式，该运行方式例如通过在时间上延长的马达启动阶段和马达停止阶段和与曲轴相连的节气门或凸轮轴的经改变的位置来表征。通过在经延长的马达停止阶段中的节气门的打开或马达启动阶段的在时间上的延长，所述方法的稳健性就此而言被提高，相比于：在这些运行条件下在较强的程度中能够赋予缸体压缩的效果和由此对于稳健的功能监控的可行方案。

按照第二方面，提供了用于对针对在往复活塞式内燃机中的缸体压缩进行可变调节的装置进行功能监控的功能监控装置，其被设定用于：实施按照第一方面的所述方法的步骤。在此，作为任选方案，能够存储所述一个或多个所求取的值和/或所述一个或多个所述另外的值。功能监控装置能够是用于控制内燃机的电子的控制器的构件。功能监控装置能够借助硬件和/或软件来构造，和/或该功能监控装置能够具有一个或多个单元，该单元设定用于：执行所述方法的方法步骤中的一个或多个，和/或该单元例如具有相应的元件、尤其电子的构件、例如电路、电容、晶体管等。

按照第三方面，提供了计算机程序，其被设定用于执行按照第一方面的方法的步骤。另外，所述计算机程序能够例如由功能监控装置来实施。另外，功能监控装置能够例如具有传统的、能够为了一般目的而使用的处理器，所述计算机程序能够在该处理器上运行。所述计算机程序能够例如是这样的计算机程序的一部分，该计算机程序能够执行对于例如从DE 199 55 250 Al已知的装置的一个或多个其它的功能监控诊断。

按照第四方面，提供了电子的存储介质，按照第三方面的计算机程序能够存储在该存储介质上。所述电子的存储介质能够例如构造作为外置的存储器、作为内置的存储器、作为硬盘或作为USB存储器。

附图说明

在下文借助于附图详细阐释本发明的优选的实施方式。附图中；

图1是带有用于缸体压缩的可变的调节的装置的内燃机的示意性展示；

图2是用于对用于缸体压缩的可变的调节的装置进行功能监控的方法的流程图；

图3是示意的图表，该图表示出了在马达启动阶段中的依赖于时间的马达位置；

图4是示意的图表，该图表示出了在马达停止阶段中的依赖于时间的马达位置；

图5是示意的图表，该图表示出了在马达启动阶段中的依赖于时间的齿时间；并且

图6是示意的图表，该图表示出了在马达停止阶段中的依赖于时间的齿时间。

具体实施方式

在图1中所示的内燃机10具有四个缸体12a-12d，其自由的容积分别借助活塞14a-14d能够增大或能够减小。活塞14a-14d中的每个活塞能够利用不同的连杆16a-16d来运动，该连杆借助不同的压缩调整元件18a-18d能够操控并且与内燃机10的曲轴19相连。调节元件18a-18d单独借助用于在缸体12a-12d中的缸体压缩的可变的调节的共同的装置20能够操控，该装置的正确的工作方式能够由功能监控装置22进行监控。装置20和功能监控装置22是用于控制内燃机10的电子的控制器24的一部分。缸体压缩能够缸体个性化地用传统的技术、例如在DE 197 03 948 Cl中所说明的那样进行设定，办法是：改变连杆16a-16d的长度。

用于依赖于时间地测定曲轴位置的曲轴位置传感器26和曲轴位置发送器轮28布置在曲轴19处。曲轴位置传感器26还设定用于：依赖于时间地测定发送器轮28的角运动和由此曲轴角位置的齿时间。曲轴位置和曲轴角说明了内燃机10的马达位置，并且传感器26将相应的位置信号发出至功能监控装置22。传动机构输入轴32在离合器前与曲轴19耦合。转速发送器轮34布置在传动机构输入轴32处，传动机构输入轴位置传感器36布置在该转速发送器轮处，该传动机构输入轴位置传感器设定用于：作为位置测定，依赖于时间地测定发送器轮34的角运动和由此齿时间。所述传动机构输入轴位置说明了内燃机10的马达位置，并且传感器36将相应的位置信号发出至功能监控装置22。马达位置的测定能够在使用两个传感器26、36的情况下得到执行。同样可行的是，仅曲轴位置传感器26或传动机构输入轴位置传感器36能够存在。在下文采用的是，仅使用曲轴位置传感器26以便测定马达位置。

在内燃机10的运行中，借助功能监控装置22，执行用于对在内燃机10中的缸体压缩的可变调节的装置20进行功能监控的方法。在作为任选方案的第一方法步骤S2中求取：哪些初始条件对于所述方法实时地存在。这些初始条件能够例如对于驾驶员意愿包括对于内燃机10的运行策略、内燃机10的运行参数或环境条件。在另外的方法步骤S4中求取：是否为功能监控所需的初始条件得到满足。如果不是这种情况，则再次实施方法步骤S2。如果满足了初始条件，则在另外的作为任选方案的方法步骤S6中，对于缸体12a-12d中的每个缸体个性化地为了所述装置20的有待执行的功能监控来设定经定义的缸体压缩。 在随其后的方法步骤S8中，内燃机10被置入对于所述功能监控合适的运行点中，该运行点例如能够对应带有敞开的运行系或惯性运行的马达启动阶段或马达停止阶段。

在另外的方法步骤S10中，对于内燃机10的马达位置的象征的马达参数的值在在缸体12a-12d中的经定义的缸体压缩中依赖于时间得到求取。另外，功能监控装置20能够例如接收传感器26的在规律的时间间隔中所求取的测量值。在此，所述依赖于时间的测量能够以经定义的起始马达位置和起始马达转速为出发点来进行。额外地，能够从所求取的值中求取表征的特征、例如持续时间，直到执行预先确定的数量的曲轴周转。额外地，能够在方法步骤S10中如此地补偿外部的影响（该影响在测量马达位置的值的期间能够产生）、例如气压、外部温度、用于内燃机10的起动器的车载电网电压、启动器的效率、另外的耗件等，使得马达位置的所求取的值不具有偏差，该偏差通过这些影响造成。作为备选方案，首先利用传感器26测量所述值并且然后在计算方面补偿该值。

在另外的方法步骤S12中，在方法步骤S10中所求取的值与马达参数的另外的值进行比较，办法是：形成在在步骤S10中所求取的值和所述另外的值之间的差并且将该差与阈值进行比较。依赖于所述比较的结果，能够在后续的方法步骤S14中确定：用于缸体压缩的可变的调节的所述装置20正确地起作用，或在方法步骤S16中能够确定：用于缸体压缩的可变的调节的所述装置20不正确地起作用。

在所述方法的配置方案中，马达参数的值的依赖于时间的走势能够在方法步骤S12中与经建模的基准走势进行比较，该基准走势在所述装置20功能正确时对于用于经定义的缸体压缩的马达参数而言是被期待的。如果所求取的值和基准值的差大于预先确定的阈值，则在步骤S16中识别所述装置20的有误的功能，而在差小于或等于所述阈值时，在方法步骤S14中识别所述装置的无误的功能。在另外的配置方案中，在步骤S10中所求取的值与另外的借助传感器26类似于方法步骤S10在不同的、经定义的缸体压缩中所求取的值在方法步骤S12中被比较，并且形成了在这两个时间走势之间的差。如果所述差小于预先确定的阈值，则在步骤S16中识别所述装置20的有误的功能，而在差大于或等于所述阈值时，在方法步骤S14中识别所述装置的无误的功能。同样可行的是，相应的表征的特征（从所求取的值或另外的值中求取该特征）在此方法步骤中在使用合适的调查标准的情况下彼此比较。

图3示出了利用传感器26依赖于时间42所求取的马达位置40的值，对于情况：缸体压缩较小（曲线44）并且对于情况：缸体压缩较大（曲线46）。所述值的求取在马达启动阶段中进行。类似的值能够对于马达再次启动在内燃机10的运行期间被求取。可见的是，借助双箭头标识的n个曲轴周转的对于小的缸体压缩的情况的时间T1（直到达到一目标马达转速）短于对于高的缸体压缩的情况的相应的时间T2。在达到所述目标马达转速后，借助虚线的双箭头标识的一个曲轴回转的时间是恒定的。要注意的是，在所示的示例中，补偿在额定电压中的差别，该差别通过起动器或额外的电的损耗造成。额外地，在测量时要注意的是，起始的马达位置在所开列的范围内，在内燃机10的先前所进行的停止中考虑该范围。

图4示出了在马达停止阶段中的依赖于时间42的马达位置40的值的走势，对于这样的情况：缸体压缩小（曲线44）和大（曲线46）。起始的时间（在该时间内进行一个曲轴回转）借助虚线的双箭头标识并且对于两个情况是恒定的。以经定义的起始的马达位置和马达转速为出发点在达到目标马达转速以前的借助双箭头标识的、所求取的n个曲轴回转的时间T1对于小的缸体压缩的情况短于对于大的缸体压缩的情况的相应的时间T2。 在所述求取时要注意的是，在通过在马达停止阶段期间的连杆16a-16d的作用方式所引起的值中的差异是相同的或被合适地补偿。

图5示出了齿时间50，该齿时间由曲轴位置传感器26依赖于时间52在马达启动阶段中测量。在小的缸体压缩（曲线54）的情况中，实现小的齿时间，而在大的缸体压缩的情况中，相比于此实现较大的齿时间（曲线56）。要注意的是，示出了绝对值，在该绝对值时燃烧还未开始，也即换而言之还未发生燃烧。额外地，能够补偿在在小的和大的缸体压缩之间的周期长度中的差别。关于时间来看，所述齿时间减小，当内燃机10加速时。

图6示出了在马达停止阶段中的依赖于时间52的由曲轴位置传感器26所求取的齿时间50，对于这样的情况：缸体压缩小（曲线54）和大（曲线56）。额外地，对曲线54或56示出了相应的预期的基准曲线58、60，该曲线用在有待执行的比较中。在图6中示出了齿时间的绝对值。在小的和大的缸体压缩之间的周期长度中的差别能够得到补偿，并且关于时间来看，所述齿时间增大，当内燃机10被放慢时。

Claims (10)

1.用于对在往复活塞式内燃机（10）中的缸体压缩进行可变调节的装置（20）进行功能监控的方法，该方法带有步骤：

-在经定义的缸体压缩的情况中求取（S10）马达参数的值（44、46、54、56），该值指示内燃机（10）的马达位置，

-将所求取的值（44、46、54、56）与马达参数的另外的值（44、46、54、56、58、60）进行比较（S12），并且

-依赖于所述比较的结果进行确定（S14、S16）：是否用于对缸体压缩进行可变设定的装置（20）正确地起作用。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，所述另外的值（44、46、54、56、58、60）是这样的基准值（58、60），该基准值在所述装置（10）的功能正确时对于在所述缸体压缩中的马达参数是被期待的，其中确定的是，所述装置（20）正确地起作用，当在所求取的值（44、46、54、56、58、60）和基准值（58、60）之间的差小于预先确定的阈值时。

3.按照权利要求1所述的方法，其中，在另外的经定义的不同的缸体压缩的情况中求取所述另外的值（44、46、54、56），其中确定的是，所述装置（20）正确地起作用，当在所求取的值（44、46、54、56）和所述另外的值（44、46、54、56）之间的差大于预先确定的阈值时。

4.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中，在马达启动阶段或马达停止阶段中求取所述值（44、46、54、56、58、60），

其中，所述内燃机（10）就此利用敞开的运行系或在惯性运行中运行。

5.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述求取（S10）具有马达参数的值（44、46、54、56）的依赖于时间的求取，尤其以经定义的起始马达位置和起始马达转速为出发点直到目标马达转速。

6.按照前述权利要求所述的方法，其中，从所求取的值（44、46、54、56）中求取用于所述比较的表征的特征（T1、T2）。

7.按前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述马达位置通过曲轴（19）的曲轴位置和/或传动机构输入轴（32）的传动机构输入轴位置来表征。

8.用于对在往复活塞式内燃机（10）中的缸体压缩进行可变调节的装置（20）进行功能监控的功能监控装置（22），该功能监控装置设定用于：执行按照权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤。

9.计算机程序，该计算机程序被设计用于实施按照前述权利要求1到7中任一项所述的方法的步骤。

10.电子的存储介质，在该存储介质上储存有按照权利要求7所述的计算机程序。