CN107882618A - 用于诊断压力差测量的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及诊断压力差测量的方法，用排气设备的构件的测量设备测量，其输入部与第一排气管连接，输出部与第二排气管连接，测量设备有压力差测量装置和第一及第二压力测量部位，其与测量第一压力测量部位处测得的压力和第二压力测量部位处测得的压力间的压力差的压力差测量装置连接，第一压力测量部位布置在第一排气管处，第二压力测量部位布置在第二排气管处，测量压力差，对于排气压力波，在第一时刻t1测量压力差的第一最大值p1且在第二时刻t2测量压力差的第二最小值p2，计算诊断值：d＝(p1‑|p2|)/(p1+|p2|)，对于d≈‑1，诊断第一压力测量部位和压力差测量装置连接断开，对于d≈1，诊断第二压力测量部位和压力差测量装置连接断开。

Description

用于诊断压力差测量的方法
技术领域
本发明涉及一种用于诊断压力差测量的方法。
背景技术
在用于机动车的内燃机的排气设备运行时，存在不同的运行参数，在排气设备的运行期间可利用测量设备测量这些运行参数。
专利文献DE 10 2012 209 538 A1描述了一种用于检查在内燃机的利用液态的还原介质工作的排气再处理设备中的液压组件的功能正常性的方法，排气再处理设备具有借助于电机驱动的还原介质泵，该还原介质泵将还原介质从还原介质存储容器中通过还原介质管路输送到保持封闭的还原介质喷射器处。还原介质泵在第一、预定的时间段上接通，其中，在该第一时间段期间获取由电机接收的电流。在预定的停止时间结束之后，重新在第二、与第一时间段相同的时间段上接通还原介质泵并且在该第二时间段期间获取由电机接收的电流。将在两个时间段期间获取的电流相互比较，并且以比较的结果为基础在其功能正常性方面评估在还原介质泵下游的液压组件。
从专利文献CN 103267645 A或专利文献CN 203259345 U中，已知一种用于排气设备的排气流的分析设备，该分析设备尤其为此构造成，识别出可能的排气设备的排气软管松开。
专利文献DE 10 2005 005 055 A1示出了一种用于内燃机的排气净化设备的故障状态探测装置，其中，进行压力差测量的诊断。
在专利文献DE 10 2014 209 718 A1中描述了一种用于诊断压力差传感器的方法以及诊断单元。在此，将在压力变化期间在颗粒过滤器上测得的压力差与预期的压力差相比较。
从专利文献FR 2 921 723 A3中已知一种用于检查传感器的功能状态的方法。在此，获取压力测量信号的最大值和最小值并且将其与误差阈值相比较。
发明内容
在该背景下，本发明所要解决的技术问题是诊断排气设备的测量设备的可能故障。
该技术问题通过具有独立权利要求所述的特征的方法和系统解决。从相关的权利要求和描述中得到方法和系统的实施形式。
根据本发明的方法设置成用于压力差测量的诊断、例如检查或监控。利用用于排气设备的构件的测量设备进行测量，该构件的输入部与第一排气管相连接并且其输出部与第二排气管相连接。该构件设置成用于排气再处理并且通常构造成催化器。测量设备具有压力差测量装置和第一以及第二压力测量部位，为了测量在第一压力测量部位处测得的压力和在第二压力测量部位处测得的压力之间的压力差，第一和第二压力测量部位通过连接元件、例如软管或管路与压力差测量装置相连接或应相连接。在考虑排气流过排气设备的方向的情况下，用于测量在第一排气管处的排气压力的值的第一压力测量部位布置在构件、例如催化器上游，并且用于测量在第二排气管处的排气压力的值的第二压力测量部位布置在构件下游，其中，排气首先经过第一测量管并且由此经过第一压力测量部位，之后经过构件并且随后经过第二排气管并且由此经过第二压力测量部位。对于排气的分别一个排气压力波，在第一时刻t1测量压力差的第一值p1并且在第二时刻t2测量压力差的第二值p2。此外，计算诊断值d，其中适用的是d＝(p1-|p2|)/(p1+|p2|)。
在此可行的是，也在考虑极限指示值(Schleppzeiger)的情况下计算诊断值d，极限指示值通过不对称的过滤形成并且与压力差的相应的值p1、p2相关，其中，在设计方案中适用的是，d＝(极限指示值(p1)-|极限指示值(p2)|)/(极限指示值(p1)+|极限指示值(p2)|)。
如果得到d≈-1，诊断出在催化器上游的第一压力测量部位和压力差测量装置之间的连接断开。相反地如果得到，d≈1，诊断出在催化器下游的第二压力测量部位和压力差测量装置之间的连接断开。
在设计方案中还可行的是，将第二值p2与第一值p1相比修正在催化器上的预计的和/或模拟的压降。通常，在构件上游的第一排气管中的排气压力波具有压力的第一值，在构件下游在第二排气管中具有较小的第二值，第二值与第一值相比减小了压降。相应地，与压力差的第一值p1相比减小了压力差的测得的第二值p2的绝对值。
如果在计算时得到，d≈0，则诊断出两个压力测量部位与压力差测量装置连接。
在设计方案中，对于分别一个沿着排气设备从第一排气管通过催化器流到第二排气管的排气压力波，在两个时刻t1、t2测量在两个压力测量部位之间在催化器中存在的压力差，其中，得到两个值p1、p2。
通常，第一值p1几乎等于第二值p2的绝对值。由于，在排气压力波流过排气设备期间，压力由于排气压力波的压降而下降，这意味着，第一值p1大于第二值p2的绝对值。如果压力差测量装置与两个压力测量部位相连接，诊断值d近似为0。如果压力差测量装置与两个压力测量部位之一的两个连接中的一个断开，则两个值p1、p2中的一个值为零，因此，诊断值d约为-1或约为1。
在设计方案中，作为第一值p1测量压力差的正的幅值，作为第二值p2测量压力差的负的幅值。
此外，可设置成，通过第一、最大的极限指示值max_Sz获取压力差的第一值p1，并且通过第二、最小的极限指示值min_Sz获取压力差的第二值p2。在此，相应的极限指示值max_Sz、min_Sz具有分别恒定的值p1、p2，其中，每个极限指示值max_Sz、min_Sz可理解成恒定的直线(Gerade)。由此也可行的是，诊断值d＝(max_Sz-|min_Sz|)/(max_Sz+|min_Sz|)。
在此可行的是，在使用在压力差曲线的下降侧边上的、例如压力差的第一值p1的曲线上的不对称滤波的情况下产生第一极限指示值max_Sz，并且在使用在压力差曲线的上升侧边的、例如压力差的第二值p2的曲线上的不对称滤波的情况下产生第二极限指示值min_Sz。
尽管如此也可行的是，在第一值p1上使用下降侧边的非对称的滤波，并且在第二值p2上使用上升侧边的非对称的滤波，并且将如此计算的值p1、p2用到计算诊断值d的公式中。
如已经阐述的那样，在第一时刻t1测量压力差的第一值p1并且在第一时刻t1之后的第二时刻t2测量压力差的第二值p2。时间差Δt＝t2-t1至少与排气压力波的流动速度和/或行进时间相关并且与两个压力测量部位的距离相关，其中，沿着排气设备测量该距离。流动速度例如与内燃机的运行参数相关，在内燃机中燃料、例如碳水化合物、例如汽油或柴油燃烧成排气。规定为，在考虑排气压力波先后经过两个压力波的速度的情况下，在两个时刻之间的时间差Δt是相关的。对于待测量的压力差，在第一时刻t1得到值p1并且在第二时刻t2得到值p2，其中，由于在催化器中的压降，第二值p2通常小于第一值p1。在此，两个值p1、p2相应于压力差的最大值或最大幅值。
可对于这样的测量设备执行该方法，即，在测量设备中，压力差测量装置通过作为第一连接部的第一软管与在催化器上游的压力测量部位相连接并且通过作为第二连接部的第二软管与在催化器下游的压力测量部位相连接。
根据本发明的系统构造成用于压力差测量的诊断。利用用于排气设备的构件的测量设备进行该测量，该构件的输入部与第一排气管相连接并且其输出部与第二排气管相连接。在此，测量设备具有压力差测量装置和第一以及第二压力测量部位，当测量设备正常时，第一和第二压力测量部位与用于测量在第一压力测量部位处测得的压力和在第二压力测量部位处测得的压力之间的压力差的压力差测量装置相连接。第一压力测量部位布置在第一排气管处并且第二压力测量部位布置在第二排气管处。此外，对于排气压力波，在第一时刻t1测量压力差的第一、最大值p1并且在第二时刻t2测量压力差的第二、最小值p2。系统包括控制装置，其与压力差测量装置相连接并且构造成用于计算诊断值d＝(p1-|p2|)/(p1+|p2|)。控制装置构造成用于，对于d≈-1的情况，产生关于以下的信息，即，在催化器上游与压力差测量装置或压力差传感器的连接断开，对于d≈1的情况，产生关于以下的信息，即，在催化器下游与压力差传感器的连接断开。
该信息可被提供给作为机动车的一部分连接在内燃机下游的排气设备的使用者。该控制装置构造成，控制方法的至少一个步骤。
通常，压力差测量装置分别通过软管与两个用于检测排气压力波的压力测量部位相连接。在此，在压力差测量装置处测量期间，在第一时刻t1出现压力差的第一值p1并且在第二时刻t2出现压力差的第二值p2。如果两个软管中的一个从相应的压力测量部位处松开或脱落，从而断开在取样部位和压力差测量装置之间的连接，这可通过诊断值d证实。每个压力测量部位可具有在相应的排气管的壁中的孔，在排气管处布置相应的软管。
可对于与所描述的测量设备相关联的每个构件、例如每个催化器执行该方法，和/或对于每个测量设备执行该方法。在此，催化器例如可构造成四元催化器或三元催化器。此外，构件或催化器可具有过滤器并且布置在用于例如构造成奥托发动机的内燃机的排气设备中，该内燃机作为燃料例如燃烧汽油。
通常，通过确定在过滤器上的压力差或压力落差的两个值，进行催化器、例如构造成颗粒过滤器的催化器的过滤器的障碍检查，并且确定其碳黑或灰尘负载。在内燃机中，在此作为效果可出现，排气的体积流不连续地行进。在设计方案中，在内燃机的相应的气缸的每次所谓的排气时、也就是说在气缸的排气门打开时，产生排气的压力和/或质量流波，其也可被称为排气压力波并且可流过排气设备或排气系统。
排气压力波在催化器上游的第一时刻t1出现，并且根据排气压力波的速度和压力测量部位的彼此距离在催化器下游的第二时刻t2出现。由此，例如构造成用于测量压力差或压力Δp的压力差测量装置或相应的传感器在第一时刻t1测量压力差的正值p1并且随后在第二时刻t2测量压力差的负值p2。
由于在催化器上和/或沿着催化器的压力差下降，压力差或压力差的幅值的第二值p2的绝对值|p2|小于第一值p1或压力差的幅值的绝对值|p1|。通过第一值p1的绝对值|p1|和第二值p2的绝对值|p2|获取压力差的下降的值。在此，求下降的值的平均值。如果作为在压力差测量装置和相应的排气压力测量部位之间的连接的相应的软管脱落并且由此断开连接，得到在催化器上的压力差的下降的平均值的移动。
为了识别连接的断开以及由此软管的脱落，在使用仅仅用于下降侧边的不对称滤波的情况下通过所获取的压力差信号产生和/或形成关于第一值p1并且由此关于压力差的最大正的幅值的第一极限指示值。相应地，在使用仅仅用于上升侧边的不对称滤波的情况下通过所获取的压力差信号产生和/或形成关于第二值p2并且由此关于压力差的最大负的幅值的第二极限指示值。通常，通过压力差的曲线形成两个极限指示值。
滤波时间常数相应于在内燃机的两次点火之间的时间间隔的一位至两位的倍数，约五至二十倍。在此，作为内燃机的运行参数，该时间间隔与内燃机的至少另一运行参数、例如内燃机的转速相关。
在设计方案中，第一值p1也可被称为和/或构造成极限指示值的最大值max_Sz，第二值p2也可被称为和/或构造成极限指示值的最小值min_Sz。相应地，用于诊断值的公式备选地可以为：
d＝(max_Sz-|min_Sz|)/(max_Sz+|min_Sz|)。
可选地，在公式的分数的分子中，在催化器上的压力差的下降的模数/模型值通常还可加到催化器的过滤器上。由此，诊断值d或计算值使在作为最大峰值的第一值p1和作为最小峰值的第二值p2之间的压力的平均下降标准化。如果两个、例如构造成软管的连接元件被插入到排气管中的两个压力测量部位或取样部位中，诊断值d约为0，这意味着，诊断值d的绝对值|d|显著小于1，也就是说，小于或等于0.5。相应地，诊断值d可以小于或等于0.5并且大于或等于-0.5。如果第一前部的软管未被插入第一取样部位中，作为计算值，得到为约-1、也就是说通常小于-0.5的范围中的诊断值d。如果后部的、第二软管未被插入第二取样部位中，作为计算值，得到为约1、也就是说通常大于0.5的范围中的诊断值d。由此，实现了明确地识别在催化器上游或下游未被插入的软管。相应的诊断值d的大小与在催化器之内的排气压力波的压降相关。
附图说明
从描述和附图中得到本发明的其它优点和设计方案。
可理解的是，以上所述的和以下还将解释的特征不仅可以相应给出的组合使用而且可其它组合或者可单独使用，只要不离开本发明的范围。
根据在附图中的实施形式示意性地示出本发明并且参考附图示意性地且详细地描述本发明。
图1以示意图示出了用于排气设备的测量设备的示例和根据本发明的系统的实施形式。
图2示出了在根据本发明的方法的实施形式中考虑的运行参数的第一图表和第二图表。
具体实施方式
连贯地且整体地描述附图，为相同的组件分配相同的附图标记。
在图1中示例性地示出的排气设备2作为组件包括在此构造成四元催化器的第一催化器4和至少一个过滤器。在此，催化器4布置在第一排气管6和第二排气管8之间。此外，排气设备2包括第二催化器10，在此是三元催化器，其布置在另一排气管12和第一排气管6之间。
排气设备2在此连接在机动车的内燃机下游，利用内燃机在此燃烧汽油或柴油作为燃料。通过燃料在内燃机的燃烧室中、通常在气缸中的燃烧产生的排气先后流过另一排气管12、第二催化器10、第一排气管6、第一催化器4和第二排气管8，其中，在每个催化器4、10中都净化排气。
图1同样示出了测量设备14的示例，测量设备14带有布置在第一催化器4上游的第一排气管6处的第一压力测量部位16和布置在第一催化器4下游的第二排气管8处的第二压力测量部位18。此外，测量设备14包括构造成压力差传感器的压力差测量装置20，其通过作为连接元件的第一软管22与第一压力测量部位16相连接并且通过作为连接元件的第二软管24与第二压力测量部位18相连接。
测量设备14的所述组件也可构造成排气设备2的组件。此外，图1示出了构造成根据本发明的系统28的实施形式的组件的控制装置26，其中，控制装置26构造成，控制根据本发明的方法的至少一个步骤。根据定义，控制装置26也可构造成和/或称为测量设备14和/或排气设备2的组件。
此外，图1示出了布置在另一排气管12处的线性氧传感器30，布置在第一排气管6处的、备选地也可布置在第二催化器10处的二元的氧传感器32，以及布置在第二排气管8处的附加的二元氧传感器34。
图2中的两个图表36、38分别包括横坐标，沿着横坐标示出时间t的值，其中，两个横坐标在此彼此同步并且具有相同的原点。沿着第一图表36的纵坐标，以bar为单位示出了压力p的值。在该图表处可看出，在催化器4上游的第一时刻t1和在催化器下游的第二时刻t2出现或发现排气压力波。
从在催化器4上游的第一压力测量部位16的位置处的压力中减去在催化器4下游的第二压力测量部位18的位置处的压力，得到压力差的值，并且沿着第二图表38的纵坐标绘出压力差的值。
在每次从内燃机的燃烧室中排出排气之后，排气压力波从内燃机中流过排气设备2并且先后经过第一排气管6、第一催化器4和第二排气管8。
为此，第一图表36示出了在此在第一排气管6之内存在的并且在第一压力测量部位16处获取的排气压力波的压力的第一曲线40。此外，第一图表36示出了在此在第二排气管8之内存在的并且通过第二压力测量部位18获取的排气压力波的压力的第二曲线42。在此，在第一时刻t1通过第一压力测量部位16获取压力的第一曲线40的最大值或最大幅值。在第一时刻t1之后的第二时刻t2通过第二压力测量部位18获取压力的第二曲线42的最大值或最大幅值。在两个时刻t1和t2之间的差Δt与在两个压力测量部位16、18之间的距离以及排气压力波的速度相关，排气压力波的速度又与内燃机的至少一个运行参数、例如内燃机的转速、排气的密度和/或温度相关。
第二图表38包括利用压力差测量装置20在两个压力测量部位16、18之间测得的压力差的曲线44。在此，第二图表38示出，在第一时刻t1，排气压力波的压力差具有带有最大正值p1的最大值或最大正的幅值，并且在第二时刻t2具有带有最大负值p2的最小值或最大负的幅值。
在此，通过第一最大的极限指示值46获取压力差的最大正的值p1并且通过第二最小的极限指示值48获取压力差的最小值p2。在此设置成，利用在压力差曲线44的下降侧边上的不对称滤波产生第一极限指示值46，并且利用在压力差曲线48的上升侧边上的不对称滤波产生第二极限指示值48。
利用压力差的第一最大值p1和压力差的第二最小值p2计算诊断值：
d＝(p1-|p2|)/(p1+|p2|)
如图1示意性地示出的那样，当正确地布置和/或设置测量设备14时，在测量设备14中，两个压力差测量位置16、18通过作为连接元件的软管22、24与压力差测量装置20相连接。如果在测量设备14工作时得到d≈-1，则第一压力测量部位16与压力差测量装置20的连接断开，其原因可能是，第一软管22松开。在这种情况中，p1≈0。如果得到，d≈1，第二压力测量部位16与压力差测量装置20的连接断开，其原因可能是，第二软管24松开。在这种情况中，p2≈0。如果d≈0，则两个压力测量部位22、24与压力差测量装置20正确连接。在这种情况中，p1≈|p2|。通常，p1稍微大于|p2|。
在p1和|p2|之间的差与在经过催化器4时排气压力波的压降相关，其中，当压力差测量装置20与两个压力测量部位16、18相连接时，也得到这种类型的压降。压降通常为百分之几，例如10％。如果两个软管22、24与排气管6、8正确连接，并且诊断之d约为0，这意味着，-x≤d≤x，其中，0<x<1。如果与第一压力测量部位16的连接断开，则d<-x，并且如果与第二压力测量部位18的连接断开，则d>x。在此，与在催化器中的排气压力波的压降有关，x例如可为0.5。

Claims (9)

1.一种用于诊断压力差测量的方法，其中，利用用于排气设备(2)的构件(4)的测量设备(14)进行所述测量，所述构件的输入部与第一排气管(6)相连接并且所述构件的输出部与第二排气管(8)相连接，其中，所述测量设备(14)具有压力差测量装置(20)和第一压力测量部位(16)以及第二压力测量部位(18)，所述第一和第二压力测量部位与用于测量在第一压力测量部位(16)处测得的压力和在第二压力测量部位(18)处测得的压力之间的压力差的压力差测量装置(20)相连接，其中，所述第一压力测量部位(16)布置在第一排气管(6)处，所述第二压力测量部位(18)布置在第二排气管(8)处，其中，利用所述压力差测量装置(20)测量在两个压力测量部位(16、18)之间的压力差，其中，对于排气压力波，在第一时刻t1测量压力差的第一最大值p1，在第二时刻t2测量压力差的第二最小值p2，其中，计算诊断值：
d＝(p1-|p2|)/(p1+|p2|)，
其中，对于d≈-1的情况，诊断出所述第一压力测量部位(16)和压力差测量装置(20)的连接断开，其中对于d≈1的情况，诊断出所述第二压力测量部位(18)和压力差测量装置(20)的连接断开。
2.根据权利要求1所述的方法，在测量设备(14)中将所述构件构造成催化器(4)，为所述测量设备(14)执行所述方法。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，对于d≈0的情况，诊断出两个压力测量部位(16、18)与压力差测量装置(20)连接。
4.根据上述权利要求中任一项所述的方法，在其中，测量所述压力差的幅值的最大值的绝对值作为第一值p1，测量压力差的幅值的最小值的绝对值作为第二值p2。
5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过第一、最大的极限指示值max_Sz获取所述压力差的第一值p1，通过第二、最小的极限指示值min_Sz获取所述压力差的第二值p2。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，通过压力差曲线的下降侧边的不对称滤波产生所述第一极限指示值max_Sz，通过压力差曲线的上升侧边的不对称滤波产生所述第二极限指示值min_Sz。
7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，对于这样的测量设备(14)执行所述方法，在该测量设备中所述压力差测量装置(20)通过第一软管(22)与第一压力测量部位(16)相连接并且通过第二软管(24)与第二压力测量部位(18)相连接。
8.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据所述第一值p1减去在所述催化器(4)上的压降形成所述压力差的第二值p2。
9.一种用于诊断压力差测量的系统，其中，利用用于排气设备(2)的构件(4)的测量设备(14)进行所述测量，所述构件的输入部与第一排气管(6)相连接并且所述构件的输出部与第二排气管(8)相连接，其中，所述测量设备(14)具有压力差测量装置(20)和第一测量部位(16)以及第二压力测量部位(18)，所述第一和第二压力测量部位与用于测量在第一压力测量部位(16)处测得的压力和在第二压力测量部位(18)处测得的压力之间的压力差的压力差测量装置(20)相连接，其中，所述第一压力测量部位(16)布置在第一排气管(6)处，所述第二压力测量部位(18)布置在第二排气管(8)处，其中，对于排气压力波，利用在所述催化器(4)上游的第一压力测量部位(16)在第一时刻t1测量压力差的第一、最大值p1并且在第二时刻t2测量压力差的第二、最小值p2，其中，所述系统(28)具有控制装置(26)，该控制装置与压力差测量装置(20)相连接并且构造成用于计算诊断值：
d＝(p1-|p2|)/(p1+|p2|)，
其中，所述控制装置(26)构造成用于，对于d≈-1的情况，产生关于以下的信息，即，所述第一压力测量部位(16)和压力差测量装置(20)的连接断开，对于d≈1的情况，产生关于以下的信息，即，所述第二压力测量部位(18)和压力差测量装置(20)的连接断开。
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