CN109312682A - 一种避免内燃发动机的失控状况的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于避免包括气缸(220)的内燃发动机(1)的失控状况的方法，所述方法包括检测(S1,S2)发动机(1)的、据推测是因为未经请求地将碳氢化合物引入到气缸(220)中而引起的运行特性，其特征在于，根据所述检测将发动机(1)降低额定值(S3)，并在将发动机(1)降低额定值的同时执行测试程序(S6)，以检测是否未经请求地将碳氢化合物引入到气缸(220)中。

Description

一种避免内燃发动机的失控状况的方法
技术领域
本发明涉及一种用于避免内燃发动机的失控状况的方法、计算机程序、计算机可读介质、控制单元、发动机系统和车辆。
本发明能够应用于重型车辆，诸如卡车、公共汽车和建筑装备。虽然将针对重型车辆描述本发明，但本发明不限于这种特定的车辆，而是也可用于其它车辆，例如工程机械和轿车。
背景技术
在诸如重型车辆柴油发动机的内燃发动机中，可能存在发动机进入所谓的失控状况的风险，这种状况虽然罕见，但可能严重损坏发动机。在这种状况下，发动机会从意外的来源吸取额外的燃料，超速，并且可能因机械故障或机械咬死而毁坏。额外的燃料可以经由发动机进气系统进入，该额外的燃料形成非期望地或未经请求地将碳氢化合物引入到发动机的气缸中。例如，未经请求的碳氢化合物可以包括燃料和发动机机油的碳氢化合物。例如，过量燃料和机油的混合物可能从发动机曲轴箱经由发动机的曲轴箱通风系统排放到进气口。该过量燃料和机油可能由于来自燃料系统(例如来自泵、喷射器和连接管)的泄漏、涡轮增压器的密封件中的机油泄漏或从气缸到曲轴箱中的泄露而进入曲轴箱。发动机失控状况的进一步的可能原因包括非期望的机油或燃料(其未完全燃烧并且经由排气再循环(EGR)路径被重新引入)泄漏到气缸中以及机油通过压缩机轴中的损坏的密封件在进气口压缩机处被引入。
在使用柴油燃料的柴油发动机中，燃料到曲轴箱中的泄漏可以由曲轴箱通风系统基于燃料从曲轴箱中的温热机油中的蒸发来管理。在封闭的曲轴箱通风系统中，来自曲轴箱的所谓的窜气(blow-by gas)被返回到发动机进气口用于燃烧。然而，当燃料是挥发性的(例如二甲醚(DME))时，到曲轴箱的高泄漏率可以提供相应的高蒸发率，因此，由封闭的曲轴箱通风系统造成发动机失控的风险。相反，提供开放的曲轴箱通风系统提供了将蒸发的燃料排放到大气中的结果，这可能导致安全危险，增加环境负担，并且在某些管辖区可能是不允许的。
US9074543公开了：响应于指示累积的碳氢化合物的氧化的气缸不平衡的检测，来限制发动机转速和负载以减少碳氢化合物的进一步累积。
车辆发动机系统中已知的对未经请求的碳氢化合物被引入气缸中的检测策略的问题是缺乏可靠性，这导致错误的指示和错误地执行失控风险降低措施，例如跛行模式(limp-home mode)和/或向大气排放窜气，这可能对车辆的使用者来说不方便并且对环境造成负担。缺乏可靠性可能是由车辆发动机的高度瞬态运行模式造成的。因此，不可能准确地避免失控安全措施的不必要触发。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种具有提高的精度和可靠性的内燃发动机失控风险检测策略。本发明的另一个目的是避免对内燃发动机处于进入失控状况风险的指示过度反应，特别是在发动机使用诸如二甲醚(DME)的挥发性燃料的情况下。另一目的是以具有成本效益的方式提供对内燃发动机处于进入失控状况风险的指示的平衡反应。
上述目的通过根据权利要求1所述的方法来实现。因此，本发明提供了一种用于避免包括气缸的内燃发动机的失控状况的方法，该方法包括检测发动机的、据推测是因为未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中而引起的运行特性，其特征在于，根据所述检测将发动机降低额定值，并且在将发动机降低额定值的同时执行测试程序，以检测是否未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中。
应当理解，根据所述检测将发动机降低额定值可以包括：响应于所述检测将发动机降低额定值。
在检测到的发动机的运行特性是因为未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中而引起的情况下，降低额定值提供了一种快速响应，以降低发动机进入失控状况的风险。然而，检测到的运行特性可能有除了这种未经请求的碳氢化合物气缸引入以外的原因。由于不能以高度的确定性判定该检测的原因，因此执行降低额定值而不是使发动机停机，例如，在车辆在繁忙的道路上行驶的情况下，发动机停机本身可能会造成安全风险。在检测到发动机的运行特性之后，通过在将发动机降低额定值的同时执行测试程序，可以以相对较高的确定性来判定是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中。
因此，根据本发明的实施例，所述测试程序可以在发动机系统的诊断中提供额外的、更确定的水平。这意味着对发动机的运行特性的检测提供了是否未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的第一初步指示。由于该检测对于“运行特性是否是由这种碳氢化合物引入而引起的”具有相对较低的确定性，因此在该测试程序可以提供更确定的诊断的同时，降低额定值提供了降低发动机失控风险的效果。由此，可以避免对不确定的初步指示的过度反应，例如使发动机停机。
根据本发明实施例的方法可以用已知的现代内燃发动机系统中提供的硬件来执行。因此，本发明可以提供一种具有成本效益的方式来对内燃发动机处于进入失控状况的风险的指示提供平衡反应。该方法可以有利地在车辆的车载诊断(OBD)系统中执行。
因此，本发明可以提供一种提高车辆OBD和安全系统的准确性和可靠性的、具有成本效益的方式，以防止发动机失控状况并最小化误报警的风险。特别地，在由于使用诸如二甲醚(DME)的挥发性燃料而增加这种状况的风险的情况下，根据本发明的实施例的方法可以用于提高发动机失控风险检测的准确性和可靠性。
该测试程序可以根据对发动机的运行特性的所述检测和/或将发动机降低额定值来启动。将发动机降低额定值可以包括降低发动机的最大扭矩。由此，提供了一种在执行该测试程序的同时降低发动机失控状况风险的有效方法。
优选地，检测发动机的运行特性包括：在发动机的运行期间确定发动机系统参数的第一值，并将该第一值与该参数的第一预定阈值进行比较。发动机系统参数可以是由发动机产生的排气的温度与由发动机产生的排气的预期温度之间的差值。然而，在一些实施例中，该发动机系统参数可以是由发动机产生的排气的温度。由此，提供了一种容易且快捷的方式来提供发动机失控状况的第一指示。
优选地，根据所述检测将发动机降低额定值包括：根据第一发动机系统参数值与第一预定阈值的比较将发动机降低额定值。优选地，根据所述检测将发动机降低额定值包括：如果第一发动机系统参数值超过第一预定阈值，则将发动机降低额定值。将发动机降低额定值可以包括降低发动机的最大扭矩，例如降低到发动机未降低额定值时的最大扭矩的85％。
优选地，在该发动机设置在车辆中的情况下，该方法包括：根据对发动机的运行特性的检测，向车辆的驾驶员发出指令，以允许发动机怠速。应当理解，根据对运行特性的检测而发出指令可以包括响应于对运行特性的检测而发出指令。该方法还可以包括根据对发动机的运行特性的检测来确定发动机是否怠速。由此，如果发动机没有怠速，则可以确定不启动或不执行所述测试程序。
因此，在执行所述测试程序之前，可以有利地确保存在该程序可能需要的条件，即发动机怠速。车辆中的怠速可能涉及发动机系统在以下情况下的运行：没有档位被接合，即，发动机与传动系断开，并且诸如油门踏板的驾驶员发动机控制设备没有被操纵(例如被压下)以改变燃料供给。该车辆可以包括一个或多个传感器，该一个或多个传感器检测是否存在除了传动系提供的负载之外的外部发动机负载，例如检测各种辅助设备(例如发动机风扇、空气压缩机、经由动力输出而致动的系统等)的接合的传感器。在一些实施例中，可以检测到这种其它负载。在做出这种检测的情况下，可以确定在负载被移除之前不继续进行所述测试程序，和/或在执行所述测试程序之前，可以向发动机操作者或车辆驾驶员发出请求以解除这种负载。
在一些实施例中，降低额定值本身可以警告驾驶员，并且诱使他或她通过使发动机怠速来允许所述测试程序。感觉失去动力的驾驶员可能会趋向于将使发动机怠速作为“本能”的故障排除方式。在例如通过车辆的仪表板上的消息向驾驶员发出指令的情况下，这可能会导致发动机单独怠速，以提供快速施行所述测试程序的机会。
在有利的实施例中，其中该发动机包括用于将空气引导至气缸的入口引导件(inlet guide)，并且气缸包括连接至曲轴的活塞，该发动机还包括用于容纳曲轴的曲轴箱以及曲轴箱通风系统，该曲轴箱通风系统被布置成具有打开状况和关闭状况，在该打开状况下，曲轴箱中的流体被引导至大气，在该关闭状况下，曲轴箱中的流体被引导至入口引导件，所述测试程序包括：
-在曲轴箱通风系统处于关闭状况的情况下，在发动机在第一预定运行状况下运行的同时，确定运行参数的第一值，
-在曲轴箱通风系统处于打开状况的情况下，在发动机在第一预定运行状况下运行的同时，确定该运行参数的第二值，以及
-至少部分地基于第一运行参数值和第二运行参数值来确定是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中。
因此，所述测试程序可以包括：在曲轴箱通风系统处于关闭和打开状况中的一种状况的情况下运行该发动机，随后在处于关闭和打开状况中的另一种状况的情况下运行该发动机。比较分别在关闭和打开状况下确定的第一运行参数值和第二运行参数值。该方法可以包括：如果第一运行参数值与第二运行参数值之间的差值大于预定值差，则确定存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中。由此，提供了一种特别有效的方法来判定是否存在大概是通过曲轴箱通风系统未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中。
所述第一预定运行状况可以是发动机怠速。该运行参数可以是发动机转速。因此，使用了相关参数，该参数能够通过可用的发动机监控装置检测。替代地，该运行参数可以是一些其它合适的参数，例如排气温度或曲轴箱压力。
优选地，如果第一运行参数值与第二运行参数值之间的差值大于预定值差，则控制曲轴箱通风系统以便处于打开状况。由此，将消除由于经由曲轴箱通风系统未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中而导致发动机失控状况的风险。
在一些实施例中，如果第一运行参数值与第二运行参数值之间的差值大于预定值差，则可以停止发动机。在该发动机设置在车辆中的情况下，可以通过指示车辆的驾驶员将发动机停止来实现停止发动机。在一些实施例中，如果第一运行参数值与第二运行参数值之间的差值大于预定值差，则确定发动机是否怠速，并且如果确定发动机怠速，则停止发动机。这种停止控制可以由控制单元执行。由此，将消除发动机失控状况的风险。
优选地，该方法包括：在将发动机降低额定值的同时，确定该发动机系统参数的第二值，并将该第二值与第二预定阈值进行比较。由此，所述测试程序的启动可以取决于第二发动机系统参数值与第二预定阈值的比较。该方法可以包括：如果第二发动机系统参数值低于第二预定阈值，则确定启动所述测试程序。另一方面，如果第二发动机系统参数值超过第二预定阈值，则可以将发动机进一步降低额定值。将发动机进一步降低额定值可以包括在跛行模式下运行该发动机。通过以这种方式将发动机进一步降低额定值，提供了快速响应，以降低发动机进入失控状况的风险。通过在将发动机降低额定值的同时确定第二发动机系统参数值，为针对潜在的发动机失控风险而确定适当的动作提供了额外的基础。
其中，该发动机包括用于将空气引导到气缸的入口引导件，并且气缸包括连接到曲轴的活塞，该发动机还包括用于容纳曲轴的曲轴箱以及曲轴箱通风系统，该曲轴箱通风系统被布置成具有打开状况和关闭状况，在该打开状况下，曲轴箱中的流体被引导至大气，在该关闭状况下，曲轴箱中的流体被引导至入口引导件，所述方法可以包括：如果第二发动机系统参数值超过第二预定阈值，则控制曲轴箱通风系统以处于打开状况下。这将降低任何进一步的未经请求的碳氢化合物经由入口引导件进入气缸中的风险。
应当注意，在该发动机设置在车辆中的情况下，曲轴箱通风系统可以由控制单元控制。然而，替代地或另外，该车辆可以包括可手动控制的装置，该装置用于将曲轴箱通风系统从关闭状况切换到打开状况。这种装置可以以控制装置(例如开关)的形式被提供，它布置成由车辆的驾驶员操纵。在一些实施例中，曲轴箱通风系统可以布置成使得经由这种可手动控制的装置的控制动作将优先于来自被布置成控制曲轴箱通风系统的控制单元的请求。在这样的系统中，使用该可手动控制的装置的控制动作可以凌驾于(override)来自控制单元的命令，并且无论来自控制单元的命令如何均强制转换到打开状况。
优选地，如果第二发动机系统参数值超过第二预定阈值，则停止发动机。在该发动机设置在车辆中的情况下，停止发动机可以通过指示车辆的驾驶员停止该发动机来完成，或者通过确定发动机是否怠速并在确定发动机怠速的情况下停止该发动机来完成。在该发动机包括用于将空气引导至气缸的入口引导件的情况下，停止发动机可以包括控制节流阀以阻塞所述入口引导件。由此，例如，如果已经发生了灾难性的曲轴箱燃料泄漏并且将发动机降低额定值不能阻止失控状况，则可以降低发动机失控状况的风险。然而，如果第二发动机系统参数值没有超过第二预定阈值，则这可以提供发动机在安全运行的指示，并且可以执行上述测试程序而不是停止发动机。
第二预定阈值可以与第一预定阈值相同，或者可以与第一预定阈值不同。
在有利的实施例中，在该发动机包括用于将燃料喷射到气缸中的燃料系统的情况下，所述方法包括：在发动机在第二预定运行状况下运行的同时，确定发动机运行参数的值；将所确定的发动机运行参数值与和预定的发动机状况相关联的所存储的发动机运行参数值进行比较，并且至少部分地基于该比较来确定是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的指示。所存储的发动机运行参数值可以存储在发动机系统控制单元能够访问的存储器中。该发动机运行参数值可以是待喷射的所需燃料量，或者是发动机的转速。在一些实施例中，所需燃料量和转速都可以形成发动机运行参数，并且可以将所确定的所需燃料量和转速的值分别与所存储的所需燃料量和转速的值进行比较。第二预定运行状况可以是发动机怠速。通过这样的实施例，如果所确定的发动机运行参数值与所存储的发动机运行参数值之间的差值大于预定阈值，则可以确定存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的指示。
因此，提供了一种额外的过程来确定是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中。除了提供对发动机的运行特性的检测和所述测试程序之外，这提供了获得是否未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的指示的手段。在一些实施例中，可以根据所确定的发动机运行参数值与所存储的发动机运行参数值的比较来执行所述测试程序。由此，如果所述比较表明或指示不存在未经请求地将碳氢化合物进入到气缸中，则可以避免执行所述测试程序。在所确定的发动机运行参数值与所存储的发动机运行参数值的比较指示或表明存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的情况下，所述测试程序随后提供了是否存在这种引入的、更确信无疑的确定。由此，可以为未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的检测提供额外的确定性，同时避免向发动机的操作者或其中设置该发动机的车辆的驾驶员发出不必要的消息或错误的故障警报，例如允许发动机怠速的请求。而且，可以避免不必要地将曲轴箱通风系统切换到打开状况。在不向发动机系统添加任何专用传感器的情况下，可以有利地执行这种用于检测未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的指示的手段。作为示例，在电子控制的发动机中，可以存在怠速调节器形式的控制元件，该怠速调节器实时调整对喷射器的燃料供给需求，以便将怠速发动机转速保持在确定水平。如果存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中，则怠速调节器可以在尝试将发动机转速保持在所需水平的同时潜在地将燃料供给需求降低到零，并且这种燃料供给需求可以有利地用作未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的指示。
优选地，所述方法包括执行权利要求22-26中的任一项的步骤，并随后执行权利要求9-14中的任一项的步骤。按照权利要求22-26中的任一项的步骤，可以根据是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的指示来执行权利要求9-14中的任一项的步骤。该方法还可以包括：如果通过权利要求9-14中的任一项的步骤确定不存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中，则调整所存储的发动机运行参数值。例如，在上述至少部分地基于发动机运行参数值与所存储的发动机运行参数值的比较来判断是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中的指示之后进行上述测试程序的情况下，该方法还可以包括：如果通过所述测试程序确定不存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中，则调整所存储的发动机运行参数值。
例如，如果与至少部分地基于发动机运行参数值与所存储的发动机运行参数值的比较进行的判断相反、所述测试程序表明不存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中，则可以假定所存储的发动机运行参数值是不正确的，因此可以有利地对它进行调整。该调整可以包括在发动机系统控制单元能够访问的存储器中用所确定的发动机运行参数值替换所存储的发动机运行参数值。所确定的发动机运行参数值与所存储的发动机运行参数之间的差异可能是例如由于发动机的运行历史导致的参数值的“漂移”而引起的。对所存储的发动机运行参数值的调整将进一步降低由于发动机失控状况的错误指示而导致过度反应的风险。由此，提供了一种具有参数漂移补偿特征的学习算法。
上述目的还通过根据权利要求29所述的计算机程序、根据权利要求30所述的计算机可读介质、根据权利要求31所述的控制单元、根据权利要求32所述的发动机系统以及根据权利要求33所述的车辆来实现。
在以下描述和从属权利要求中，公开了本发明的其它优点和有利特征。
附图说明
参考附图，下面是作为示例引用的本发明的实施例的更详细描述。
在这些图中：
图1是卡车形式的车辆的侧视图。
图2是图1中的车辆中的发动机系统的示意图。
图3是描绘了根据本发明的一个实施例的方法中的步骤的框图。
图4是描绘了根据本发明的另一实施例的方法中的步骤的框图。
图5是示出了图4中描绘的方法中的步骤的图。
图6是描绘了图4中描绘的方法中的进一步的步骤的框图。
具体实施方式
图1示出了卡车或用于半挂车的牵引车形式的车辆。应该注意，该车辆能够是各种替代类型的，例如，它可以是轿车、公共汽车或诸如轮式装载机的工程机械。该车辆包括内燃发动机系统，该内燃发动机系统包括具有多个气缸的内燃发动机1。应该注意，本发明适用于具有任意数量气缸的发动机，甚至是具有单个气缸的发动机。而且，本发明适用于具有任何气缸构造(例如直列构造或V形构造)的发动机。
参考图2，其示出了根据本发明的示例实施例的发动机系统。该发动机系统包括内燃发动机1和曲轴箱217，该内燃发动机1具有多个气缸(在本示例中，具有以图2中的虚线表示的四个气缸220)，该曲轴箱217容纳曲轴(未示出)，该曲轴经由相应的连杆连接到气缸220中的活塞(未示出)。曲轴箱217被布置成容纳发动机1的润滑系统的碳氢化合物润滑剂，这本身是已知的。在本实施例中，该发动机是柴油发动机，即适合于柴油循环的发动机。
该发动机系统包括用于碳氢化合物燃料的燃料容器201。在本实施例中，燃料容器201被布置成容纳二甲醚(DME)。然而，在替代实施例中，燃料容器201可以布置成容纳适合于特定发动机类型的任何燃料。因此，燃料容器201可以布置成容纳柴油燃料、液化天然气(LNG)等。应该注意，本发明同样可应用于适合于奥托循环的发动机。由此，该燃料容器可以布置成容纳适合于奥托发动机的燃料，例如汽油或再次为LNG。该发动机系统还包括位于每个气缸处的喷射器231。该发动机系统还包括在燃料容器201与喷射器231之间的泵232。泵232被布置成将燃料从燃料容器201经由燃料导管234输送到喷射器231。喷射器231被布置成由控制单元211控制。
该发动机系统包括曲轴箱通风系统206(下文将详细描述)和涡轮单元，该涡轮单元包括涡轮机221和压缩机222。更具体地，导管209将曲轴箱通风系统206在压缩机222的上游连接到发动机1的进气口203。进气歧管212被布置成将增压空气从压缩机222引导至发动机1的气缸。进气口203和进气歧管212在此被统称为入口引导件。
控制单元211被布置成控制发动机1以便在发动机可产生第一最大扭矩的正常额定值下运行。如下所述，控制单元211还布置成在某些状况下将发动机1降低额定值，由此，该发动机可产生低于第一最大扭矩的第二最大扭矩。控制单元211还布置成在下文所述的另外的状况下将发动机进一步降低额定值，由此，该发动机可产生低于第二最大扭矩的第三最大扭矩。通过对喷射器231的适当控制来获得正常额定值模式和降低额定值模式(derated modes)。
图2中描绘的非限制性示例中的曲轴箱通风系统206类似于WO2015124160 A1中描述的系统，WO2015124160 A1以引用的方式并入本文。曲轴箱通风系统206包括油雾分离器204、安全阀208和控制阀210，该控制阀210电连接到控制单元211。油雾分离器204经由窜气路径205连接到集油器214。集油器214连接到曲轴箱217。因此，油雾分离器204布置在曲轴箱217的下游，并且被布置成接收来自曲轴箱的流体。油雾分离器210适于将机油从接收自曲轴箱217的流体中分离出来，并且为分离出的机油提供到曲轴箱217的返回路径(未示出)。
安全阀208布置在油雾分离器204的下游，并且被布置成与油雾分离器204流体连通。安全阀208被布置成：当安全阀208暴露于超过预定压力极限的压力时，安全阀208进入在油雾分离器204与发动机1的周围环境(即，大气)之间提供连通的状态。
控制阀210布置在油雾分离器204和安全阀208的下游。控制阀210被布置成通过控制单元211的控制来选择性地提供油雾分离器204与发动机1的进气口203之间的流体连通。例如，控制阀210可以是二通阀。
当存在由于例如内燃发动机的燃烧过程而在曲轴箱217中形成的流体泄漏时，该曲轴箱流体泄漏通过窜气路径205被从曲轴箱导出，并被引导到油雾分离器204中。在油雾分离器204中，泄漏的曲轴箱流体经受分离过程，使得离开油雾分离器204的流体不含有或相对不含有可能负面地影响环境的颗粒。
当控制阀210打开时，该流体可以经由油雾分离器204从曲轴箱217传输到进气口203。由此，曲轴箱通风系统206处于在本文中被称为关闭状况的状况下。通过关闭控制阀210，防止了这种传输。由此，曲轴箱通风系统206处于在本文中被称为打开状况的状况下。在该打开状况下，压力可以在安全阀208的上游积聚。当这种压力积聚并超过预定压力极限时，安全阀208打开，以便允许来自油雾分离器204的流体被释放到大气中。
其它的阀布置方式对于曲轴箱通风系统206来说也是可能的。例如，安全阀208和控制阀210可以被能够由控制单元211控制的单个阀代替，以便选择性地提供油雾分离器204与进气口203之间的连通以及油雾分离器204与大气之间的连通。
控制单元211还布置成接收来自温度传感器215的信号，该温度传感器215被布置成检测由发动机产生的排气的温度。该温度传感器位于涡轮机221下游的排气引导件中。控制单元211还被布置成接收来自转速传感器216的信号，该转速传感器216被布置成检测发动机1的转速。控制单元211还被布置成接收来自空气流量传感器218的信号，该空气流量传感器218被布置成检测进气口203中的空气流量，这本身是已知的。
图3是描述了根据本发明实施例的用于避免发动机1的失控状况的方法中的步骤的框图。该方法包括检测S1、S2发动机1的据推测是因为未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中而引起的运行特性。未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中可能有多种原因中的任一种，例如，过量燃料和机油的混合物可能经由曲轴箱通风系统206从曲轴箱217排放到进气口203中。该过量燃料可能例如由于从燃料导管234或从气缸220泄漏而进入曲轴箱217。
所述方法还包括：根据该检测将发动机1降低额定值S3。在检测到的发动机的运行特性是因为未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中而引起的情况下，降低额定值提供了快速响应，以降低发动机进入失控状况或因过载等而遭受损坏的风险。然而，检测到的运行特性可能有除了这种未经请求的碳氢化合物气缸引入以外的原因。由于不能以高度的确定性来判定该检测的原因，因此执行降低额定值而不是使发动机停机，例如，在车辆在繁忙的道路上行驶的情况下，发动机停机本身可能造成安全风险。
该方法还包括在将发动机降低额定值的同时执行测试程序S6，以检测未经请求地将碳氢化合物引入到气缸4中。在检测到发动机的运行特性之后，通过这种测试程序，可以以相对较高的确定性来判定是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。
图4是描绘了根据本发明的另一实施例的用于避免发动机1的失控状况的方法中的步骤的框图。该方法包括检测S1、S2发动机1的据推测是因为未经请求地将碳氢化合物引入到气缸中而引起的运行特性。该检测包括在发动机1的运行期间确定S1发动机系统参数的第一值DT1，并将该第一值与第一预定阈值DTlim1进行比较S2。该检测在曲轴箱通风系统206处于关闭状况的情况下、在发动机系统的正常运行下完成。
对发动机1的运行特性的检测S1、S2的示例在图5中被示出，图5示出了作为时间t的函数的排气温度T的曲线图。应当注意，图5中描绘的、示出了当车辆运行时排气温度随时间变化的曲线图仅作为示例。
控制单元211在一系列时间点上重复确定预期排气温度，优选是预期最高温度。图5中用线306示出了一系列预期排气温度。更具体地，控制单元211访问一个模型，该模型基于运行参数的当前值来计算预期排气温度，所述运行参数包括由喷射器231喷射的燃料的量、从转速传感器216获得的发动机1的转速、以及由空气流量传感器218检测到的空气流量。当运行状况改变时，所述预期排气温度改变，如通过线306所见。
图5中的虚线308示出了通过温度传感器215确定的一系列排气温度。重复地确定通过温度传感器215确定的各个排气温度308与预期温度306之间的差值，在本示例中，该差值形成发动机系统参数的第一值DT1。在图5中的示例中，通过温度传感器215确定的排气温度308在跟随预期排气温度之后变得大于对应的预期温度。在本示例中，第一预定阈值DTlim1由(一方面)通过温度传感器215确定的相应排气温度308与(另一方面)如上所述地在确定排气温度308的运行状况下所预期的温度306之间的最大容许差值形成。
再次参考图4。如果发动机系统参数的第一值DT1超过第一预定阈值DTlim1，则将发动机降低额定值S3，从而发动机局限于产生第二最大扭矩，如上所述，该第二最大扭矩低于在正常运行期间提供限制的第一最大扭矩。第二最大扭矩例如可以是第一最大扭矩的85％。
此外，如果发动机系统参数的第一值DT1超过第一预定阈值DTlim1，则向车辆驾驶员发出指令S4以允许发动机怠速。该指令可以通过视觉手段提供，例如通过车辆的仪表板上的消息，和/或通过听觉手段提供。
在本实施例中，该方法包括：在将发动机降低额定值的同时，通过温度传感器215确定发动机系统参数的第二值，并将第二值DT2与第二预定阈值DTlim2进行比较S5。与发动机系统参数的第一值DT1类似地，第二值DT2由通过温度传感器215确定的排气温度与预期温度306之间的差值形成。
如果第二发动机系统参数值DT2超过S5第二预定阈值DTlim2，则将发动机进一步降低额定值S10，从而发动机局限于产生第三最大扭矩，如上所述，该第三最大扭矩低于第二最大扭矩。发动机的这种进一步降低额定值可以包括在跛行模式下运行该发动机，该跛行模式可能涉及对一个或多个附加的发动机和/或车辆控制参数的限制。如果在将发动机降低额定值的同时、第二发动机系统参数值DT2超过S5第二预定阈值DTlim2，那么，进一步降低额定值提供了快速响应，以降低发动机进入失控状况和/或遭受严重损坏的风险。
此外，如果第二发动机系统参数值DT2超过S5第二预定阈值DTlim2，则控制阀210被控制S7，以便曲轴箱通风系统206处于打开状况下。这将降低任何进一步的未经请求的碳氢化合物经由进气口203进入气缸220中的风险。此外，该方法可以包括：如果第二发动机系统参数值DT2超过S5第二预定阈值DTlim2，则指示S9车辆的驾驶员停止发动机。
在本实施例中，另一方面，如果第二发动机系统参数值DT低于S5第二预定阈值DTlim，则确定在将发动机降低额定值的同时启动测试程序S6。通过这种测试程序，在检测到发动机的运行特性之后，可以以相对较高的确定性来判定是否存在未经请求地将来自曲轴箱的碳氢化合物引入到气缸220中。
参考图6。该测试程序包括：在给驾驶员所述指令S4之后，确定S601发动机是否在第一预定运行状况下运行，在本示例中，即，确定发动机是否怠速。如果确定发动机怠速，则通过转速传感器216确定S602发动机转速形式的运行参数的第一值n1。在曲轴箱通风系统206处于关闭状况的情况下，即，在控制阀210(图2)处于允许油雾分离器204与进气口203之间的连通的打开状态的情况下，执行该转速确定S602。
随后，将曲轴箱通风系统206的状态改变S603为打开状况，即，控制阀210(图2)处于允许油雾分离器204与大气之间经由安全阀208连通的关闭状态。在曲轴箱通风系统206处于打开状况的情况下，在发动机怠速的同时，确定S604发动机转速的第二值n2。
随后，基于第一运行发动机转速值n1和第二运行发动机转速值n2，确定S605是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。如果第一发动机转速值n1与第二发动机转速值n2之间的差值大于预定值差(value difference)，则确定存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中，并且控制阀210被控制S7，以便曲轴箱通风系统206处于打开状况下(图4)。这将降低任何进一步的未经请求的碳氢化合物经由进气口203进入气缸220的风险。
如图4可见，该方法可以包括：如果测试程序S6表明存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中，则指示S9车辆的驾驶员停止发动机。
另一方面，如果测试程序S6表明不存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中，即，如果第一发动机转速值n1与第二发动机转速值n2之间的差值小于预定值差(图5)，则所储存的燃料量值FAexp将如下文进一步说明的那样被调整S20。此外，所述怠速指令的仪表板消息将被移除S8，并且发动机将被控制以便退出S8降低额定值状况。
如图4中可见，如果发动机系统参数的第一值DT1没有超过S2第一预定阈值DTlim1，则确定S12发动机是否怠速。如果发现发动机没有怠速，则优选在经过预定时间间隔之后简单地重复确定发动机是否怠速。如果确定发动机怠速，则执行如下所述的附加过程S13-S15，以判定是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中的指示。因此，每当有机会，即，每当发现发动机怠速，就在正常发动机运行期间重复执行该过程。一旦已经确定S12发动机怠速，就通过转速传感器216确定S13发动机转速n形式的发动机运行参数。此外，控制单元211确定S14将由喷射器231喷射的所需燃料量FA形式的另一发动机运行参数。
随后，将所需燃料量FA与和特定发动机怠速状况相关联的所存储的燃料量值FAexp进行比较S15。基于该比较，确定S15是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。如果所确定的所需燃料量FA与所存储的燃料量值FAexp之间的差值大于预定阈值(在本示例中，为所存储的燃料量值FAexp的20％)，则确定存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。更具体地，如果所确定的所需燃料量FA小于所存储的燃料量值FAexp的80％，则确定存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。于是，类似于上述步骤S4，向车辆的驾驶员发出S16指令以允许发动机怠速，并且执行上述测试程序S6。
该方法还包括将所确定的发动机转速n与和发动机怠速状况相关联的所存储的发动机转速值nexp进行比较S15。基于该比较，确定S15是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。如果所确定的发动机转速n与所存储的发动机转速值nexp之间的差值大于预定阈值(在本示例中，为所存储的发动机转速值nexp的20％)，则确定存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。更具体地，如果所确定的发动机转速n大于所存储的发动机转速值nexp的120％，则确定存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。再一次，于是将发动机降低额定值S16以便允许最大扭矩为其正常最大扭矩的80％，并且执行上述测试程序S6。
如果测试程序S6表明与由步骤S15中的确定所提供的不存在未请求地将碳氢化合物引入到气缸220中的指示相矛盾，则假设在步骤S15的确定中使用的所存储的燃料量值FAexp不正确，并因此调整S20该值。
另一方面，如果所确定的所需燃料量FA大于所存储的燃料量值FAexp的80％并且所确定的发动机转速n小于所存储的发动机转速值nexp的120％，则确定不存在未经请求地将碳氢化合物引入到气缸220中。因此，所述怠速指令的仪表板消息将被移除S8，并且发动机将被控制以便退出S8降低额定值状况。
应当理解，本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例；而是，本领域技术人员将认识到，可以在所附权利要求的范围内进行许多修改和变型。

Claims (33)

1.一种用于避免包括气缸(220)的内燃发动机(1)的失控状况的方法，所述方法包括检测(S1、S2)所述发动机(1)的、据推测是因为未经请求地将碳氢化合物引入到所述气缸(220)中而引起的运行特性，其特征在于，根据所述检测将所述发动机(1)降低额定值(S3)，并在将所述发动机(1)降低额定值的同时执行测试程序(S6)，以检测是否未经请求地将碳氢化合物引入到所述气缸(220)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述检测(S1、S2)和/或所述降低额定值(S3)来启动所述测试程序(S6)。
3.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，将所述发动机(1)降低额定值(S3)包括降低所述发动机(1)的最大扭矩。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，检测(S1、S2)所述发动机(1)的运行特性包括：在所述发动机的运行期间确定(S1)发动机系统参数的第一值(DT1)，并将所述第一值与第一预定阈值(DTlim1)进行比较(S2)。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述发动机系统参数是由所述发动机产生的排气的温度与由所述发动机产生的排气的预期温度之间的差值。
6.根据权利要求4-5中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所述检测将所述发动机(1)降低额定值(S3)包括：根据所述第一发动机系统参数值(DT1)与所述第一预定阈值(DTlim1)的比较(S2)将所述发动机降低额定值。
7.根据权利要求4-6中的任一项所述的方法，其特征在于，根据所述检测将所述发动机(1)降低额定值(S3)包括：如果所述第一发动机系统参数值(DT1)超过(S2)所述第一预定阈值，则将所述发动机降低额定值。
8.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述发动机(1)被设置在车辆中，其特征在于，根据对所述发动机(1)的运行特性的所述检测(S1、S2)，向所述车辆的驾驶员发出(S4)指令，以允许所述发动机(1)怠速。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述发动机(1)包括用于将空气引导到所述气缸(220)的入口引导件(203、212)，并且所述气缸(220)包括连接到曲轴的活塞，所述发动机(1)还包括用于容纳所述曲轴的曲轴箱(217)以及曲轴箱通风系统(206)，所述曲轴箱通风系统(206)被布置成具有打开状况和关闭状况，在所述打开状况下，所述曲轴箱(217)中的流体被引导到大气，在所述关闭状况下，所述曲轴箱(217)中的流体被引导到所述入口引导件(203、212)，其特征在于，所述测试程序(S6)包括：
-在所述曲轴箱通风系统(206)处于所述关闭状况的情况下，在所述发动机(1)在第一预定运行状况下运行的同时，确定(S602)运行参数的第一值(n1)，
-在所述曲轴箱通风系统(206)处于所述打开状况的情况下，在所述发动机(1)在所述第一预定运行状况下运行的同时，确定(S604)所述运行参数的第二值(n2)，以及
-至少部分地基于所述第一运行参数值(n1)和所述第二运行参数值(n2)来确定(S605)是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到所述气缸(220)中。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，如果所述第一运行参数值(n1)与所述第二运行参数值(n2)之间的差值大于预定值差，则确定(S605)存在未经请求地将碳氢化合物引入到所述气缸(220)中。
11.根据权利要求9-10中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第一预定运行状况是发动机怠速。
12.根据权利要求9-11中的任一项所述的方法，其特征在于，所述运行参数是发动机转速。
13.根据权利要求9-12中的任一项所述的方法，其特征在于，如果所述第一运行参数值(n1)与所述第二运行参数值(n2)之间的差值大于预定值差，则控制(S7)所述曲轴箱通风系统(206)以处于所述打开状况。
14.根据权利要求9-13中的任一项所述的方法，其特征在于，如果所述第一运行参数值(n1)与所述第二运行参数值(n2)之间的差值大于预定值差，则停止(S9)所述发动机(1)。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于，在将所述发动机(1)降低额定值的同时，确定所述发动机系统参数的第二值(DT2)，并将所述第二值与第二预定阈值(DTlim2)进行比较(S5)。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，所述测试程序的启动取决于所述第二发动机系统参数值(DT2)与所述第二预定阈值(DTlim2)的比较(S5)。
17.根据权利要求15-16中的任一项所述的方法，其特征在于，如果所述第二发动机系统参数值(DT2)低于(S5)所述第二预定阈值(DTlim2)，则确定启动所述测试程序(S6)。
18.根据权利要求15-17中的任一项所述的方法，其特征在于，如果所述第二发动机系统参数值(DT2)超过(S5)所述第二预定阈值(DTlim2)，则将所述发动机(1)进一步降低额定值(S10)。
19.根据权利要求18所述的方法，其特征在于，将所述发动机(1)降低额定值进一步包括在跛行模式下运行(S10)所述发动机。
20.根据权利要求15-19中的任一项所述的方法，其中，所述发动机(1)包括用于将空气引导到所述气缸(220)的入口引导件(203、212)，并且所述气缸(220)包括连接到曲轴的活塞，所述发动机(1)还包括用于容纳所述曲轴的曲轴箱(217)以及曲轴箱通风系统(206)，所述曲轴箱通风系统(206)被布置成具有打开状况和关闭状况，在所述打开状况下，所述曲轴箱(217)中的流体被引导到大气，在所述关闭状况下，所述曲轴箱(217)中的流体被引导到所述入口引导件(203、212)，其特征在于，如果所述第二发动机系统参数值超过所述第二预定阈值，则控制(S7)所述曲轴箱通风系统(206)以处于所述打开状况。
21.根据权利要求15-20中的任一项所述的方法，其特征在于，如果所述第二发动机系统参数值超过所述第二预定阈值，则停止(S9)所述发动机(1)。
22.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述发动机(1)包括用于将燃料喷射到所述气缸(220)中的燃料系统(201、231、232、233、234)，其特征在于，所述方法包括：在所述发动机(1)在第二预定运行状况下运行的同时，确定(S14)发动机运行参数的值(FA、n)；将所确定的发动机运行参数值(FA、n)与和所述预定发动机状况相关联的所存储的发动机运行参数值(FAexp、nexp)进行比较(S15)，并且至少部分地基于所述比较来确定是否存在未经请求地将碳氢化合物引入到所述气缸(220)中的指示。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述发动机运行参数值是待喷射的所需燃料量。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述发动机运行参数值是所述发动机(1)的转速。
25.根据权利要求22-24中的任一项所述的方法，其特征在于，所述第二预定运行状况是发动机怠速。
26.根据权利要求22-25中的任一项所述的方法，其特征在于，如果所确定的发动机运行参数值(FA、n)与所存储的发动机运行参数值(FAexp、nexp)之间的差值大于预定阈值，则确定存在未经请求地将碳氢化合物引入到所述气缸(220)中的指示。
27.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其特征在于执行权利要求22-26中的任一项所述的步骤并随后执行权利要求9-14中的任一项所述的步骤。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：如果通过权利要求9-14中的任一项所述的步骤确定不存在未经请求地将碳氢化合物引入到所述气缸(220)中，则调整(S20)所存储的发动机运行参数值(FAexp、nexp)。
29.一种计算机程序，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序在计算机上运行时执行权利要求1-28中的任一项所述的步骤。
30.一种携载计算机程序的计算机可读介质，所述计算机程序包括程序代码组件，所述程序代码组件用于当所述程序产品在计算机上运行时执行权利要求1-28中的任一项所述的步骤。
31.一种控制单元，所述控制单元被配置成执行根据权利要求1-28中的任一项所述的方法的步骤。
32.一种发动机系统，所述发动机系统包括根据权利要求31所述的控制单元。
33.一种车辆，所述车辆包括根据权利要求32所述的发动机系统。
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