CN108071457A - 用于识别在引导内燃机的废气流的排气系统中的故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别在引导内燃机（10）的废气流的排气系统（14）中的故障的方法，排气系统具有催化器（26）、布置在催化器（26）上游的和暴露在废气中的前废气探头（32）以及布置在催化器（26）下游的和暴露在废气中的后废气探头（34）。所述方法的特征在于：检验后废气探头（34）的信号是否在内燃机（10）的第一运行区域（56）中以预先确定的方式偏离用于后废气探头（34）的信号的期望值，并且当出现这种情况时产生和存储非特定的错误讯息。

Description

用于识别在引导内燃机的废气流的排气系统中的故障的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别在引导内燃机的废气流的排气系统中的故障的方法，所述排气系统具有催化器、布置在催化器上游的和暴露在废气中的前废气探头以及布置在催化器下游的和暴露在废气中的后废气探头。此外，本发明涉及一种设定用于执行所述方法的控制器。

背景技术

这种方法和这种控制器由DE 10 2011 005 172 A1公知。公知的方法涉及在工厂中在与机械师共同作用的情况下执行的检验，对于所述检验来说诊断器通过接口与马达控制器联接。

发明内容

本发明在其方法方面与现有技术的不同之处在于权利要求1的特征部分，并且在其装置方面与现有技术的不同之处在于独立装置权利要求的特征部分。

在方法方面规定：检验后废气探头的信号是否在第一运行区域中以预先确定的方式偏离用于后废气探头的信号的期望值，并且当出现这种情况时产生和存储非特定的错误讯息。

通过该特征在一定程度上产生错误估计。

在该方法的设计方案中优选的是：检验后废气探头的信号是否在与第一运行区域分离的第二运行区域中以预先确定的方式偏离用于后废气探头的信号的期望值，并且存储该检验的结果。

也优选的是：当非特定的错误讯息存在，并且检验的针对第二运行区域存储的结果得到后探头的以预先确定的方式偏离期望值的信号时，推断出后废气探头的错误并且存储和/或输出示出这一点的错误讯息。

另外的优选的设计方案规定：当非特定的错误讯息存在，并且检验的针对第二运行区域存储的结果没有得到后探头的以预先确定的方式偏离期望值的信号时，推断出位于后废气探头的装入位置的上游的泄漏部并且存储和/或输出示出这一点的错误讯息。

这些设计方案因此能够区分前废气探头的偏置错误和排气系统中的泄漏部。这是特别有利的，因为两个错误在很小的废气质量流的情况下能够以相同的方式影响后废气探头的信号，并且因此无法容易地进行区分。

也优选的是：第一运行区域和第二运行区域的不同之处在于：在第二运行区域中的废气质量流大于在第一运行区域中的废气质量流。

进一步优选的是：第一运行区域和第二运行区域限定为负荷-转速-运行区域。

另外的优选的设计方案规定：用于后废气探头的信号的期望值是前探头的在时间上平均的信号。

在控制器的设计方案方面优选的是：控制器设定用于控制该方法的上面提到的设计方案的进程。

另外的优点由说明书和附图得到。

要理解的是：之前提到的并且随后还将阐述的特征不仅能够在分别说明的组合中，而且也能够在其他的组合中或独立地使用，而不会离开本发明的范围。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出并且在随后的描述中详细阐述。在此，不同的图中的相同的附图标记分别表示相同的或至少其功能相似的元件。其中分别以示意性的形式：

图1作为本发明的技术领域示出了带有排气系统的内燃机；

图2示出了针对内燃机的负荷的不同的值在排气系统中的压力的通过模拟获知的曲线；

图3示出了针对通过排气系统中的泄漏部流动的质量流的通过模拟获知的低负荷质量流曲线；

图4示出了针对通过排气系统中的泄漏部流动的质量流的通过模拟获知的高负荷质量流曲线；

图5示出了内燃机的两个分离的负荷-转速-运行区域；并且

图6示出了作为根据本发明的方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1详细地示出了内燃机10，其带有空气输送系统12、排气系统14和控制器16。在空气输送系统12中存在空气质量测量器18和布置在空气质量测量器18的下游的节气门单元19。通过空气输送系统12流入到内燃机10中的空气在内燃机10的燃烧室20中与汽油混合，汽油通过喷入阀22直接喷入到燃烧室20中。得到的燃烧室填充物利用点火装置24，例如火花塞点火和燃烧。转角传感器25检测内燃机10的轴的转角并且由此使控制器16在轴的预先确定的角度位置中触发点火。由燃烧得到的废气通过排气系统14导出。

排气系统14具有催化器26。催化器26例如是三元催化器，三元催化器公知地基于三个反应路径而转化三个废气组成部分，即氮氧化物、碳氢化合物和一氧化碳并且具有存储氧气的作用。在催化器26上游，暴露在废气28中的前废气探头32直接布置在催化器26前方。在催化器26的下游，同样暴露在废气中的后废气探头34布置在催化器26后方。前废气探头32优选是宽带λ探头，其允许测量在宽的过量空气系数区域内的过量空气系数λ。后废气探头34优选是所谓的阶跃λ探头，利用该阶跃λ探头，过量空气系数λ=1能够特别精确地得到测量，这是因为废气探头的信号在那里阶跃式地改变。参见博世，汽车技术手册，23版，第524页。排气系统14具有不期望的泄漏部27，泄漏部在所示的示例中位于催化器26和后废气探头之间。

控制器16处理空气质量测量器18、转角传感器25、前废气探头32、后废气探头34和温度传感器36的信号，并且由此形成用于调节节气门单元19的节气门的角度位置、用于通过点火装置20触发点火并且用于通过喷入阀22喷入燃料的操控信号。替选地或补充地，控制器16也处理其他的或另外的传感器的用于操控所示的调节件或也操控其他的或另外的调节件的信号，例如检测油门踏板位置的驾驶员意愿传感器40的信号。这些功能和进一步还将阐述的功能通过在内燃机10运行时在控制器中运转的马达控制程序16.1实施。

图2示出了针对内燃机的负荷的不同的值在排气系统中的压力的通过模拟获知的曲线。内燃机的负荷例如由抽吸空气质量流、节气门的打开角、在每个周期和燃烧室中喷入的燃料质量或在试验台上获知的有效平均压力得到，有效平均压力说明了内燃机的每个工作循环并且涉及其排量的功。该列举并不是决定性的。

这些值针对如下内燃机得到，该内燃机的排气系统14具有泄漏部27，泄漏部具有2mm的直径，并且泄漏部位于催化器26的下游大约10cm处。排气系统的直径在泄漏部的位置处是53mm。

压力曲线具有脉冲。脉冲的平均高度和幅度随着负荷的增大而升高。低负荷曲线42在此在2bar的有效平均压力的情况下得到。高负荷曲线44在此在22bar的平均压力的情况下得到。明显看到的是：在排气系统14中存在的在低负荷曲线42的情况下的压力大约在一半周期内小于环境压力46。当排气系统14具有泄漏部27时，环境空气在这些阶段中从外部流入到排气系统14中。如果泄漏部27位于第一废气探头32和第二废气探头34之间，那么仅第二废气探头34的信号错误，而第一废气探头32的信号没有错误。高负荷曲线44相反地几乎全部位于说明环境压力46的线上方，这意味着的是：废气能够通过泄漏部27逸出排气系统14，但几乎没有空气能够通过泄漏部27流入到排气系统14中。

图3示出了通过模拟获知的低负荷质量流曲线48，其说明了多少废气和/或空气通过排气系统14中的这种泄漏部27流动。内燃机10的负荷在质量流48中是相对小的并且相应于2bar的有效平均压力。低负荷质量流曲线48的更大的部分位于零以下，即是负的。质量流的在内燃机的工作周期内平均的值50是负的。负的质量流在此表示的是：空气从环境流入到排气系统14中。该空气改变了到达后废气探头34的废气的成分并且因此能够使后废气探头34的信号错误。

图4示出了针对通过排气系统中的泄漏部流动的质量流的通过模拟获知的高负荷质量流曲线52。图3和4的比较尤其示出的是：与在低负荷中相比，在更高的负荷的情况下得到不同的特性。在此充当用于负荷的程度值的有效平均压力是18bar。负荷和因此还有废气质量流因此比在图3的情况下更大。质量流的在内燃机10的工作周期中平均的值54是正的。正的质量流在此意味着的是：废气从排气系统14流入环境中。在排气系统14中进一步朝后废气探头34流动的废气的成分由此没有改变。因此在该情况下没有发生后废气探头的信号的错误。

图5示出内燃机10的两个彼此分离的负荷-转速-运行区域56、58。比较低的负荷L和转速n的运行区域56相应于如下运行区域，在该运行区域中，泄漏部27能够导致后废气探头34的信号的错误，泄漏部位于前废气探头32和后废气探头34之间。比较高的负荷和转速的运行区域58相应于如下运行区域，在该运行区域中，泄漏部不会导致后废气探头34的信号的错误，泄漏部位于前废气探头32和后废气探头34之间。

图6示出了作为根据本发明的方法的实施例的、在控制器中运转的程序的流程图。在主程序100中，针对内燃机的运行需要的用于所述内燃机的调节件的操控信号由传导到控制器的传感器信号形成。该方法以预先确定的方式例如周期性地或中断地受控地从主程序100分支到步骤102，在该步骤中检验是否已经存在非特定的错误讯息。如果不是这样的情况，那么随后进入步骤104，在该步骤中检验内燃机的通过运行参数、例如负荷和转速表征的当前的运行点是否位于第一运行区域中。第一运行区域优选以如下方式限定，得到废气压力，对于所述废气压力来说通过预先确定的大小的排气系统的泄漏部流动的质量流从环境流入到排气系统中，质量流利用空气导致对废气的明显的、使后废气探头34的信号错误的稀释。在设计方案中，第一运行区域是负荷/转速区域，在所述负荷/转速区域中这个条件得到满足。

如果在步骤104中确定如下：当前的运行点没有位于第一运行区域中，那么该方法分支返回到主程序100中。反之，如果当前的运行点位于第一运行区域中，那么该方法以步骤106继续。在步骤106中检验当前的由后废气探头34测量的λ值是否以预先确定的方式朝更大的λ值的方向偏离期望值。

用于由后废气探头34测量的λ值的期望值例如是由前废气探头32测量的λ值的在时间上平均的值。这尤其是适用于静态的运行条件，像其例如在内燃机10的空转中存在的那样。当用后废气探头34测量的λ值大于增大了预先确定的值的期望值时，后废气探头34的以预先确定的方式偏离期望值的λ值例如存在。

如果是这样的情况，这意味着的是：后废气探头测量极其稀薄的废气，那么随后进入步骤108，在该步骤中，首先还产生和存储非特定的错误讯息。错误讯息是非特定的，这是因为极其稀薄的废气在该运行区域内可能不仅由于错误地测量的前废气探头32而且由于泄漏部27导致。此后该方法首先以主程序继续。这也适用的是，如果在步骤106中得到的是，由后废气探头34测量的λ值没有以预先确定的方式偏离其期望值。

在能够针对无错误的总系统期望的情况下，程序在没有产生错误讯息的情况下返回到主程序100中。只要非特定的错误讯息在步骤108中没有产生，那么就重复地运行由步骤100至106构成的循环。反之，如果在步骤108中产生并且存储非特定的错误讯息，那么这在步骤102中确定并且该方法分支到步骤110，在该步骤中检验当前的运行点是否位于第二运行区域中。第二运行区域同样通过运行参数，例如负荷和转速表征，其中该列举并不是决定性的，而是也能够包括其他的或另外的运行参数。

第二运行参数优选通过运行参数的值限定，对于所述值来说在排气系统中的压力如此大，使得流过预先确定的大小的排气系统的泄漏部流动的质量流大部分从排气系统流入环境中，从而在第二运行区域中没有发生通过经由泄漏部流入的空气而造成对废气的明显的稀释。

在设计方案中，第二运行区域是负荷/转速区域，在所述负荷/转速区域中这个条件得到满足。如果在步骤110中确定如下：内燃机的当前的运行点没有位于第二运行区域中，该方法分支返回到主程序100中。由步骤100、102和110构成的循环重复地运行，直到在步骤110中确定：当前的运行点位于第二运行区域中。为此替选地，如果该方法在工厂中执行，位于第二运行区域中的运行点主动地被调节。一旦当前的运行点位于第二运行区域中，那么该方法以步骤112继续。在步骤112中检验：用后废气探头34检测的λ值是否以预先确定的方式朝更大的λ值的方向偏离期望值。在此也适用的是，用于由后探头34测量的λ值的期望值例如是由前废气探头32测量的λ值的在时间上平均的值。这尤其是适用于静态运行条件，像其例如在内燃机的在空转以外的部分负荷区域中并且在位于空转转速之上的马达转速的情况下存在的那样。当用后废气探头34测量的λ值大于增大了预先确定的值的期望值时，后废气探头34的以预先确定的方式偏离期望值的λ值例如于是存在。如果是这样的情况，这意味着的是：后废气探头测量在无错误的总系统中极其稀薄的废气，那么随后进入步骤114，在该步骤中推断出前废气探头32的废气探头错误并且存储和/或输出示出这一点的错误讯息。

反之，如果在步骤114中确定：用后废气探头34检测的λ值没有以预先确定的方式偏离其期望值，那么在步骤116中推断出在排气系统中的泄漏部并且产生和/或存储示出这一点的错误讯息。在步骤114和116后，该方法分别又返回到主程序100中。

Claims (10)

1.用于识别在引导内燃机（10）的废气流的排气系统（14）中的故障的方法，所述排气系统具有催化器（26）、布置在催化器（26）上游的和暴露在废气中的前废气探头（32）以及布置在催化器（26）下游的和暴露在废气中的后废气探头（34），其特征在于，检验后废气探头（34）的信号是否在内燃机（10）的第一运行区域（56）中以预先确定的方式偏离用于后废气探头（34）的信号的期望值，并且当出现这种情况时产生和存储非特定的错误讯息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，检验后废气探头（34）的信号是否在内燃机（10）的与第一运行区域（56）分离的第二运行区域（58）中以预先确定的方式偏离用于后废气探头（34）的信号的期望值，并且存储所述检验的结果。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当非特定的错误讯息存在并且检验的针对第二运行区域（58）存储的结果得到后废气探头（34）的以预先确定的方式偏离期望值的信号时，推断出前废气探头（32）的错误并且存储和/或输出示出这一点的错误讯息。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当非特定的错误讯息存在并且检验的针对第二运行区域（58）存储的结果没有得到后废气探头（34）的以预先确定的方式偏离期望值的信号时，推断出位于后废气探头（34）的装入位置的上游的泄漏部（27）并且存储和/或输出示出这一点的错误讯息。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一运行区域（56）和第二运行区域（58）的不同之处在于：在第二运行区域（58）中的废气质量流大于在第一运行区域（56）中的废气质量流。

6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第一运行区域（56）和所述第二运行区域（58）限定为负荷-转速-运行区域。

7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，用于后废气探头（34）的信号的期望值是前废气探头（32）的在时间上平均的信号。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述第一运行区域以如下方式限定，得到废气压力，对于所述废气压力来说通过预先确定的大小的排气系统的泄漏部流动的质量流从环境流入到排气系统中，所述质量流利用空气导致对废气的明显的、使后废气探头34的信号错误的稀释，并且所述第二运行区域通过运行参数的值限定，对于所述值来说排气系统中的压力如此大，使得通过预先确定的大小的排气系统的泄漏部流动的质量流大部分从排气系统流入环境中，从而在第二运行区域中没有发生通过经由泄漏部流入的空气而造成对废气的明显的稀释。

9.内燃机（10）的控制器（16），所述控制器设定用于识别在引导内燃机（10）的废气流的排气系统（14）中的故障，所述排气系统具有催化器（26）、布置在催化器（26）上游的和暴露在废气中的前废气探头（32）以及布置在催化器（26）下游的和暴露在废气中的后废气探头（34），其特征在于，所述控制器（16）设定用于检验后废气探头（34）的信号是否在第一运行区域（56）中以预先确定的方式偏离用于后废气探头（34）的信号的期望值，并且当出现这种情况时产生和存储非特定的错误讯息。

10.根据权利要求9所述的控制器（16），其特征在于，所述控制器设定用于控制根据权利要求2至8中任一项所述的方法的进程。