CN111207000B - 针对新鲜气体线路的区段中的泄漏诊断内燃机的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种诊断内燃机的方法，所述内燃机具有燃烧式发动机(1)和新鲜气体线路(5)，新鲜气体能够经由所述新鲜气体线路(5)被输送到燃烧式发动机(1)中，其中，在所述新鲜气体线路(5)中集成有新鲜气体压缩机(8)和位于新鲜气体压缩机(8)上游的控制阀门(15)，其特征在于，将所述控制阀门(15)如此程度地关闭，使得通过运转的燃烧式发动机(1)在所述新鲜气体线路(5)的位于控制阀门(15)和燃烧式发动机(1)之间的区段中产生相比于环境压力的负压，其中，将对应于该负压的实际值与额定值相比较，并且根据实际值与额定值之间的差值推断出在新鲜气体线路(5)的所述区段中是否存在泄漏。

Description

针对新鲜气体线路的区段中的泄漏诊断内燃机的方法
技术领域
本发明涉及一种针对新鲜气体线路的区段中的泄漏诊断增压的内燃机的方法。
背景技术
用于驱动机动车的内燃机通常被增压，以便提高单位功率输出和降低单位燃料消耗。借助一个或多个废气涡轮增压器对内燃机的增压被广泛应用。这类废气涡轮增压器包括具有涡轮机叶轮的废气涡轮机，涡轮机叶轮被从内燃机的燃烧式发动机中排出的废气入流并且被其旋转地驱动。涡轮机叶轮通过轴驱动新鲜气体压缩机的压缩机叶轮，新鲜气体压缩机集成在燃烧式发动机的新鲜气体线路中并且新鲜气体被新鲜气体压缩机压缩。替代地，这种新鲜气体压缩机也可以由于不同的驱动装置例如燃烧式发动机本身或电动机驱动。此外，通过压缩还可以增加引入燃烧式发动机的燃烧室中的新鲜气体的量并且因此可以提高在每个工作循环中在燃烧室中可转化的燃料的量。
压缩机叶轮的驱动转速不仅与为此提供的驱动功率有关而且与驱动阻力有关。该驱动阻力又直接与增压空气段中的增压压力、也就是新鲜气体线路的位于新鲜气体压缩机和燃烧式发动机之间的那个区段中的新鲜气体的压力相关。因此，将新鲜气体压缩机(和因此在是废气涡轮增压器的情况下相应的废气涡轮机)的运行转速限制在允许的最大转速上原则上引起，内燃机此外具有具体的驱动转速的确定的运行状态产生确定的增压压力。如果增压空气段足够密封，则可以充分地推导出这样的关系。如果不能充分提供这样的密封性，则会导致压力损失，进而导致驱动阻力减小，这又可能导致超出新鲜气体压缩机的允许的最大转速。
原则上，可以通过压力测量和将测量的实际值与定义的额定值进行比较来检测内燃机的新鲜气体线路的增压空气段中的泄漏。但由于原理的制约，这仅在由压缩机实际产生增压压力的运行状态下可行。但问题是，许多用于驱动机动车的内燃机常常不在存在(高的)增压压力的运行状态下运行。此外，这种方法仅能检测新鲜气体线路的增压空气段中的泄漏。
专利文献DE 10 2005 024 984 A1描述了一种内燃机，其具有燃烧式发动机、新鲜气体线路、集成在新鲜气体线路中的新鲜气体压缩机、废气线路、集成在废气线路中的废气后处理装置、高压废气再循环系统、低压废气再循环系统以及相应的节气门，该节气门在相应的废气再循环系统的连通口的上游集成在新鲜气体线路中。在内燃机的热机运转和/或低负荷运行中，通过新鲜气体线路供给燃烧式发动机的新鲜气体的量由节气门节流，以便提高废气线路中的废气温度，从而改善废气后处理装置的效率。
专利文献DE 10 2005 060 350 A1公开了一种用于控制具有废气再循环系统的内燃机的燃烧过程的方法，该内燃机的燃烧式发动机能以不同的空燃比运行。在这种情况下，有针对性地计量新鲜空气量和再循环的废气流量，以便能够实现以较低的容许误差精确地确定废气再循环率。
专利文献DE 10 2015 202 180 A1也描述了一种方法，通过该方法调节输入带废气再循环系统的燃烧式发动机中的空气量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种针对是否存在新鲜气体线路的泄漏而诊断内燃机的有利的可能性。
所述技术问题按照本发明通过一种诊断内燃机的方法解决，所述内燃机具有燃烧式发动机和新鲜气体线路，新鲜气体能够经由所述新鲜气体线路被输送到燃烧式发动机中，其中，在所述新鲜气体线路中集成有新鲜气体压缩机和位于新鲜气体压缩机上游的控制阀门，其中规定，将所述控制阀门如此程度地关闭，使得通过运转的燃烧式发动机在所述新鲜气体线路的位于控制阀门和燃烧式发动机之间的区段中产生相比于环境压力的负压，其中，将对应于该负压的实际值与额定值相比较，并且根据实际值与额定值之间的差值推断出在新鲜气体线路的所述区段中是否存在泄漏。
按照本发明，规定一种诊断内燃机的方法，其中，所述内燃机包括至少一个燃烧式发动机(尤其(自点火和质量调节的)柴油发动机或(外源点火和数量调节的)汽油发动机或其组合、即具有均质压缩点火的燃烧式发动机)和新鲜气体线路，新鲜气体可以经由新鲜气体线路输送到燃烧式发动机中。在新鲜气体线路中还集成有至少一个新鲜气体压缩机和(相对于新鲜气体朝燃烧式发动机方向的流动)在新鲜气体压缩机上游的控制阀门。在内燃机的运行状态中，将控制阀门一定程度地(部分或完全或者最大可能地)关闭，从而在这种程度的关闭下通过运转的燃烧式发动机在新鲜气体线路的位于控制阀门和燃烧式发动机之间的区段中产生相比于环境压力的负压或者说低压，其中，将对应于该负压的(测得的)实际值与额定值相比较，并且由实际值和额定值之间的在某些情况下存在的差值推断出新鲜气体线路的该区段中是否存在泄漏。在这种情况下可以优选地规定，在控制阀门的位置确定地设置时，将测得的压力实际值与压力额定值进行比较，其中，将此(在某些情况下较大的绝对的)压力实际值和(在某些情况下较小的绝对的)压力额定值之间的超出极限值的差值确定为泄漏。在此也可以规定，由该差值的大小推断泄漏的规模。替代地有利地可行的是，在将负压设定在定义的压力值时，将控制阀门的实际位置(在该实际位置中控制阀门在某些情况下较大程度地关闭)与控制阀门的额定位置(在该额定位置中控制阀门在某些情况下较小程度地关闭)进行比较，其中，将实际位置和额定位置之间的超出极限值的差别确定为泄漏。在此也可以规定，由该差别推断泄漏的具体规模或泄漏的具体程度。
按照本发明，术语“控制阀门”理解为任何可主动操控的部件，借助该部件可以实现对流入新鲜气体线路中并导引经过控制阀门的气体流量的影响。所述控制阀门可以优选地设计为回转阀的形式，但也可以具有其它的设计方案。
优选地可以规定，当内燃机处于没有借助新鲜气体压缩机产生增压的运行状态下时，实施按照本发明的方法或负压的产生，因为这时通过关闭控制阀门可以相对较快地产生规定的负压，并且该负压还可以变得相对较大。由此，一方面可以有利地影响能够用于获得检测结果的速度，并且另一方面可以有利地影响检测结果的准确度。内燃机没有借助新鲜气体压缩机产生增压情况下的运行状态的突出之处是，在新鲜气体压缩机的出口侧不存在比进口侧更高的新鲜气体压力。这样的运行状态尤其是内燃机的带挡滑行运行(当燃烧式发动机不输出驱动能量而是消耗驱动能量时)和空转运行(当内燃机以最小转速提供驱动能量但该驱动能量未被分流时)。在燃烧式发动机以较低的进气管压力运行时，也可以在相应的低负荷范围内实施。
优选地，在提出诊断的请求时(这尤其可以借助内燃机的控制装置提出)，直至内燃机不产生增压的运行状态自发地(即不是由于仅为了诊断而主动设置)出现才实施按照本发明的方法或产生负压。因此，一直等到内燃机由于包括内燃机的机动车的使用者、尤其机动车的驾驶员相应的使用而在相应的运行状态下运行，才实施按照本发明的方法。由此可以避免由于主动(尤其借助控制装置)设置不产生增压的运行状态而对运行性能产生的不利影响，而这样的运行状态其实不符合内燃机的使用者要求的运行状态。但在某些情况下也可以规定内燃机不产生增压的运行状态的主动设置。
按照本发明的方法也可以以有利的方式用在这样的内燃机中，在这种内燃机中，从废气线路分支出的废气再循环管路连通新鲜气体线路，燃烧式发动机的废气能够经由所述废气线路排出。但在这种情况下，在产生负压期间应当将集成在废气再循环管路中的废气再循环阀保持至少部分、优选完全地或最大可能地关闭，以便不会由于经废气再循环管路再循环的废气的流入而难以产生负压或避免由于再循环的废气引起检测结果失真。
在此，所述废气再循环管路一方面可以设置用于高压废气再循环系统，在高压废气再循环系统中，再循环的废气在新鲜气体压缩机的(相对于新鲜气体在新鲜气体线路中朝燃烧式发动机方向的流动的)下游被引入新鲜气体线路中并且在某些情况下(即在新鲜气体压缩机设计为涡轮增压器的部件的情况下)在废气涡轮增压器的集成在废气线路中的废气涡轮机的(相对于来自燃烧式发动机的废气在废气线路中的流动的)上游从废气线路分支出。另一方面，所述废气再循环管路也可以设置用于低压废气再循环系统，在低压废气再循环系统中，回输的废气在新鲜气体压缩机的上游被引入新鲜气体线路中并且在某些情况下在集成在废气线路中的废气涡轮机的下游分支出。原则上也可以设置至少两条废气再循环管路，其中的至少一条用于高压废气再循环系统并且其中的至少一条用于低压废气再循环系统。
优选可以规定，所述废气再循环管路或两条废气再循环管路中的至少一条通入新鲜气体线路的位于控制阀门和新鲜气体压缩机之间的区段中并且因此可以尤其用于低压废气再循环系统。在此还可以规定，所述废气再循环管路在紧邻控制阀门的下游并且尤其以相对该控制阀门的尽可能短的距离连通新鲜气体线路，由此，该控制阀门也可以在或者主要在内燃机运行时用于在废气再循环管路的连通口的区域中产生局部负压，以便确保足够大的经由废气再循环管路再循环的废气流。
按照本发明的方法也可以有利地用在这样的内燃机中，在这种内燃机中，在新鲜气体线路的位于新鲜气体压缩机和所述燃烧式发动机之间的区段中集成有节气门。但在这种情况下应当规定，在产生负压期间节气门保持至少部分、优选完全或尽可能大地打开，以便能够借助运转的燃烧式发动机也在新鲜气体线路的位于控制阀门和节气门之间的区段中可以产生负压。
在燃烧式发动机设计为汽油发动机的情况下，该节气门可以尤其用于控制输送到燃烧式发动机的燃烧室中的新鲜气体的量(即用于汽油发动机的数量调节)。在燃烧式发动机设计为柴油发动机的情况下，该节气门的至少主要功能是，在柴油发动机的运行结束后快速关闭增压空气段，由此可以避免已压缩的新鲜气体随后流入柴油发动机的燃烧室中。由此要防止在存在补充流入的新鲜气体的情况下柴油发动机的由于燃烧室中的剩余燃料自点火引起的无意的惯性运转。如果在具有节气门的按照本发明的内燃机中也存在用于高压废气再循环系统的废气再循环管路，则该节气门也可以用于影响废气再循环率。
如果在实施按照本发明的方法的范畴内检测到新鲜气体线路的泄漏，则优选地可以在故障存储器中、例如在内燃机的发动机控制器的故障存储器中生成故障记录。该故障记录可以随后立即或在以后的时间点被重新读取，以便启动用于消除泄漏和/或补偿泄漏影响的措施。
特别优选地可以规定，在识别出泄漏的情况下，开始实施用于限制新鲜气体压缩机的驱动转速的措施。这些措施可以包括例如调节用于新鲜气体压缩机的可变入流的装置和/或用于废气涡轮机的可变入流(或者说可变涡轮几何形状)的装置(VTG)和/或废气旁通阀，使得这些装置和/或废气旁通阀在检测到泄漏的情况下产生的压缩功率小于在未检测到泄漏的情况下的设置下产生的压缩功率。
按照本发明的方法的特别的优点是，即使泄漏小到其产生的影响在内燃机的正常运行中可以/已由一个或多个增压压力调节器、尤其VTG和/或废气旁通阀自动补偿，然而按照本发明的方法也能够实施或提供良好的诊断结果。
在按照本发明的方法的范畴内使用的内燃机可以尤其是机动车、尤其基于车轮且非在轨道上运行的机动车、优选轿车或货车的一部分。在这种情况下，内燃机可以尤其设置用于直接或间接地提供用于机动车的驱动功率。
尤其在一般性地解释说明书中的不定冠词(“一个”、“一种”)应当理解为其本身并且不应当理解为量词。因此，相应地借此具体表示的部件应当如此理解，即，这些部件出现至少一次并且可以多次出现。
附图说明
以下根据在附图中所示的实施例详细阐述本发明。在附图中；
图1示意性地示出适合用于实施按照本发明的方法的内燃机。
具体实施方式
在图1中所示的内燃机包括燃烧式发动机1，燃烧式发动机1构造有多个气缸2。气缸2与在气缸2中上下往复导引的活塞3和(未示出的)气缸盖共同限定燃烧室的边界，新鲜气体在燃烧室中与燃料共同燃烧。在此，燃料受控制装置4(发动机控制器)控制地由(未示出的)喷射器直接喷射到燃烧室中。燃料-新鲜气体混合物的燃烧引起活塞3的上下往复运动，上下往复运动又以已知的方式通过未示出的连杆传递到也未示出的曲轴上，由此曲轴被旋转地驱动。
新鲜气体经由新鲜气体线路5输送到燃烧式发动机1中。为此，通过吸气口6从环境中吸入空气，空气随后在空气滤清器7中被清洁并且继而被输入新鲜气体压缩机8中，新鲜气体压缩机8是废气涡轮增压器的一部分。在此之前，空气可以与为了实现低压废气再循环而通过废气再循环管路9导引的废气相混合，由此，由空气和再循环的废气构成的混合物的新鲜气体被输送到新鲜气体压缩机8中。废气再循环管路9从废气线路10分支出并且具体而言是在集成在该废气线路10中的废气涡轮机11的下游分支出，该废气涡轮机11也是废气涡轮增压器的一部分，并且废气再循环管路9在新鲜气体压缩机8的上游通入新鲜气体线路5中。在废气再循环管路9中还集成有废气冷却器12和可由控制装置4操控的废气再循环阀13。借助于废气冷却器12可以对再循环的废气进行冷却，以便另外将新鲜气体压缩机8的热负荷保持较低。借助于废气再循环阀13可以影响或控制通过废气再循环管路19导引的废气的量。
为了在内燃机的运行中随时能够设置废气再循环管路9上的足够的压降，在新鲜气体线路5的位于空气滤清器7与废气再循环管路9的连通口14之间的区段中集成有控制阀门15，该控制阀门15也由控制装置4操控。通过该控制阀门15的逐渐关闭(由此控制阀门15将新鲜气体线路5的位于控制阀门15处的自由流动横截面逐渐地减小)，可以在流动阀门15下游的区域中和因此在废气再循环管路9的连通口14的区域中产生负压，该负压尤其在如下情况下也确保废气再循环管路9上的足够的压降，即，由新鲜气体压缩机8不产生或仅产生增压空气段(即新鲜气体线路5的位于新鲜气体压缩机8和燃烧式发动机1之间的区段)中的较小的增压压力，而该增压压力具有对新鲜气体压缩机8的上游侧的相应的吸力作用。
新鲜气体由新鲜气体压缩机8压缩、随后在增压空气冷却器16中冷却并且然后受进气门17控制地输送到燃烧室中。新鲜气体压缩机8的驱动借助于废气涡轮机11实现。在燃料-新鲜气体混合物燃烧期间在燃烧式发动机1的燃烧室中产生的废气受排气门18控制地从燃烧式发动机1并经由废气线路10排出。在此，废气流过废气涡轮机11。这以已知的方式引起对废气涡轮机11的涡轮机叶轮(未示出)的旋转式驱动，涡轮机叶轮通过轴19与新鲜气体压缩机8的压缩机叶轮(未示出)抗扭地连接。
为了在燃烧式发动机1以变化的负荷和转速运行期间实现对废气的焓的尽可能最佳的利用，以便借助于废气涡轮增压器产生压缩功率，废气涡轮机11可以包括借助控制装置4可操控的用于可变涡轮入流的装置(VTG)20。用于可变涡轮入流的装置20可以以已知的方式包括许多布置在废气涡轮机11的进口通道中的导向叶片，这些导向叶片设计成可单独旋转，其中，这些导向叶片可以借助调节装置移动。根据这些导向叶片的旋转位置，这些导向叶片或多或少地缩小废气涡轮机11的进口通道中的自由流动横截面并且还影响涡轮机叶轮的主要被入流的区段和该入流的定向。但替代地，废气涡轮机也可以设计成不具有VTG并且具有或不具有废气门。
在新鲜气体压缩机8和增压空气冷却器16(也称为中冷器)的下游，在新鲜气体线路5的增压空气段中集成有同样可由控制装置4操控的节气门21。
为了在是否存在泄漏方面检查新鲜气体线路5、具体而言是新鲜气体线路5的位于控制阀门15和燃烧式发动机1的进气门17之间的区段，按照本发明规定，在这样的诊断被控制装置4请求(这例如可以规定在内燃机每次投入运行后进行一次)后，在内燃机的不带有由新鲜气体压缩机8产生的增压的运行状态下、尤其在燃烧式发动机1的空转运行或带挡滑行运行期间，将控制阀门15一定程度地关闭，从而由还在运转的燃烧式发动机1在所述区段中产生与环境压力相比的负压。该负压的产生是基于燃烧式发动机的从新鲜气体线路5吸入新鲜气体并将其排放到废气线路10中的作用，该作用由活塞3的周期性运动以及进气门17和排气门18的周期性的打开和关闭引起，当燃烧式发动机1以带挡滑行模式运行时也产生负压，在带挡滑行运行中，没有新鲜气体-燃料混合物在燃烧室中燃烧。
这种诊断也可以被动地启动，也就是说，该诊断不是由于存在控制单元的某个参数而被主动请求。在此情况下可以尤其随机设置内燃机的相应的运行状态。
在负压产生期间，废气再循环阀13被完全关闭，以避免废气经由废气再循环管路9的再循环，否则这会抵消新鲜气体线路5中的想要产生的负压。如果燃烧式发动机1具有用于部分运行的功能，在该功能中，燃烧式发动机原则上可以仅以全部可用的燃烧室中的一部分运行(所谓的气缸停用)，则还应当规定，停用该功能，以便实现燃烧式发动机1的尽可能大的吸气作用。
根据控制阀门15的具体设置的关闭位置和燃烧式发动机1的运行转速，在定义的时间间隔后应当已设定新鲜气体线路5的所述区段中的(负)压力的定义的数值或数值范围，这作为额定值存储在控制装置4中。如果该额定值至少近似地达到(这借助至少一个集成在新鲜气体线路5的所述区段中的压力传感器22测量(实际值的检测))，则认为在新鲜气体线路5的所述区段中不存在泄漏。因此，在某些情况下在将诊断结果存储在控制装置4中之后结束诊断。
与此相反，如果未达到额定值或检测到的实际值与额定值相差较大并且该差值大于规定的容许偏差，则认为在所述区段中存在新鲜气体线路5的泄漏并且将相应的故障记录存储在控制装置4中。该故障记录可以随后在内燃机的维护或具有该内燃机的机动车的维护过程中被读取并且用作修理新鲜气体线路5的动机。对此补充地可以规定，为了内燃机的接下来的诊断运行，借助控制装置4切换为紧急运转程序，在该紧急运转程序中采取措施以便避免超出新鲜气体压缩机8和废气涡轮增压器的允许的最大转速。为了避免超出废气涡轮增压器的允许的最大转速，另外可以规定改变对VTG 16(或废气旁通阀)的操控，以便至少暂时减小对废气涡轮机中可用的废气焓的利用。
附图标记列表
1 燃烧式发动机
2 气缸
3 活塞
4 控制装置
5 新鲜气体线路
6 吸气口
7 空气滤清器
8 新鲜气体压缩机
9 废气再循环管路
10 废气线路
11 废气涡轮机
12 废气冷却器
13 废气再循环阀
14 废气再循环管路的连通口
15 控制阀门
16 增压空气冷却器
17 进气门
18 排气门
19 轴
20 用于可变涡轮入流的装置(VTG)
21 节气门
22 压力传感器

Claims (11)

1.一种诊断内燃机的方法，所述内燃机具有燃烧式发动机(1)和新鲜气体线路(5)，新鲜气体能够经由所述新鲜气体线路(5)被输送到燃烧式发动机(1)中，其中，在所述新鲜气体线路(5)中集成有新鲜气体压缩机(8)和位于新鲜气体压缩机(8)上游的控制阀门(15)，其特征在于，将所述控制阀门(15)如此程度地关闭，使得通过运转的燃烧式发动机(1)在所述新鲜气体线路(5)的位于控制阀门(15)和燃烧式发动机(1)之间的区段中产生相比于环境压力的负压，其中，将对应于该负压的实际值与额定值相比较，并且根据实际值与额定值之间的差值推断出在新鲜气体线路(5)的所述区段中是否存在泄漏。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述控制阀门(15)的位置确定时，将压力实际值与压力额定值进行比较。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在负压被设定在定义的压力值时，将控制阀门(15)的实际位置与控制阀门(15)的额定位置进行比较。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法在内燃机没有借助新鲜气体压缩机(8)产生增压情况下的运行状态中实施。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述方法在内燃机的空转运行的状态下实施。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在诊断的请求下直至内燃机没有借助新鲜气体压缩机(8)产生增压情况下的运行状态自发地出现时才实施。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法应用在这样的内燃机中，在这种内燃机中从废气线路(10)分支出的废气再循环管路(9)连通新鲜气体线路(5)，所述燃烧式发动机(1)的废气能够经由所述废气线路(10)排出，其中，在产生负压期间集成在废气再循环管路(9)中的废气再循环阀(13)保持至少部分关闭。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法应用在这样的内燃机中，在这种内燃机中所述废气再循环管路(9)连通所述新鲜气体线路(5)的位于控制阀门(15)和新鲜气体压缩机(8)之间的区段。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法应用在这样的内燃机中，在这种内燃机中在所述新鲜气体线路(5)的位于新鲜气体压缩机(8)和燃烧式发动机(1)之间的区段中集成有节气门(21)，其中，所述节气门(21)在产生负压期间保持至少部分打开。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在识别出泄漏时在故障存储器中生成故障记录。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在识别出泄漏时开始实施用于限制新鲜气体压缩机(8)的驱动转速的措施。
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