CN113006994A

CN113006994A - 用于检验天然气内燃机的功能能力的方法和装置

Info

Publication number: CN113006994A
Application number: CN202011517702.9A
Authority: CN
Inventors: F·赫曾雅克; K·康察尔; M·申克; P·J·乔杜里; R·M·齐尔克
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2019-12-19
Filing date: 2020-12-21
Publication date: 2021-06-22
Also published as: DE102019220121A1

Abstract

本发明涉及一种用于检验天然气内燃机的功能能力的方法，该天然气内燃机包括蓄压管、蓄压管压力传感器、储箱阀、低压截止阀和喷射阀，其中，从天然气内燃机的蓄压管中的压力的变化曲线中推断出天然气内燃机的功能能力。本发明还涉及一种被设置用于执行所述方法的装置。

Description

用于检验天然气内燃机的功能能力的方法和装置

背景技术

天然气车辆（CNG）尤其在印度和中国方面变得越来越受欢迎，一方面由于局部存在的燃气基础设施，另一方面由于与使用天然气作为燃料相关联的CO2减排。随着天然气车辆的数量增加，重要的是改进车间操作（Werkstattvorgehen）并防止可能的部件错误更换。此外，OEM感兴趣的是，在燃气喷射阀的故障情况下，也仅更换该有故障的阀并且避免完全更换所有位于系统中的（典型地为12个）阀。与其它燃烧方法相比，例如在空气或排气系统中存在与天然气内燃机的重叠。因此，天然气车辆的车间诊断的新发展的焦点集中在燃料系统上。

根据在车间中的当前操作探测有故障的喷射阀的方法需要高的时间上的和手动的耗费。在将单个阀与触发管路分开期间，观察到λ校正值的特性。在此，基本上由于λ传感器的运行能力的等待时间而产生时间耗费。该方法允许探测关闭夹紧的喷射阀。

根据当前的操作手册对压力调节器的检查取决于车间工作人员的设定内燃机的预先给定的转速的能力。

发明内容

因此需要如下一种方法，该方法能够允许快速且可靠地检验天然气内燃机的功能能力。该任务通过根据本发明的方法来解决。有利的设计方案是从属权利要求的主题。

用于检验天然气内燃机的功能能力的根据本发明的方法具有如下优点，即，从天然气内燃机的蓄压管（Rail）中的压力的变化曲线中推断出天然气内燃机的功能能力，其中，所述天然气内燃机包括蓄压管、蓄压管压力传感器、储箱阀（Tankventil）、低压截止阀和喷射阀。尤其是推断出天然气内燃机的部件的功能能力，其中，天然气内燃机尤其应理解为如下一种系统，该系统包括包含燃烧室的燃烧马达以及对于空气和燃料供应所需的部件。

有利的是，在天然气内燃机的停止状态下执行所述方法。特别有利的是，在车间诊断的范围内执行所述方法。因此，例如可以系统地检验天然气内燃机的多个部件。但是在一种替代的改进方案中，该方法也可以在天然气内燃机的正常运行中在停止状态阶段期间执行。特别有利的是，在天然气内燃机的停机阶段之后执行所述方法。在设置用于起动-停止-运行的、包括天然气内燃机的车辆的停止阶段的范围内执行所述方法是特别有利的。因此，能够在车辆的正常行驶运行期间检验天然气内燃机。特别有利的是，在即将起动天然气内燃机之前的停止状态阶段中执行所述方法。该方法以有利的方式应用在具有进气管喷射的天然气内燃机中，因为在此在天然气内燃机的停止状态下可以特别简单地进行燃料喷射。

有利的是，如此来阻止燃料输入，其方式是，关闭天然气内燃机的储箱阀和低压截止阀，打开天然气内燃机的喷射阀并且从蓄压管中的压力的变化曲线中推断出蓄压管压力传感器的功能能力。

有利地已知，天然气内燃机的蓄压管中的压力以大约8巴低于通常存在的大约200巴的储箱压力，从而在储箱阀和低压截止阀关闭时在蓄压管中设定大约8巴的压力。因为为了设定蓄压管压力不需要泵，所以该方法特别适合于在天然气内燃机的停止状态下予以执行。如果随后打开喷射阀，那么由所述蓄压管压力传感器检测到的压力应该降低。如果从所述蓄压管压力传感器的信号出发没有识别到压力由于所述喷射阀的打开而减小，那就推断出被冻结的蓄压管压力传感器，也就是如下一种传感器，该传感器在不取决于有待测量的物理参量的变化的情况下总是输出相同的数值。在对天然气内燃机的功能能力的有利的整体分析的范围内，在检验蓄压管压力传感器是否冻结之后确定喷射阀的量偏差。如果天然气内燃机包括多个喷射阀，则可以单独地检测每个喷射阀的量偏差。

有利的是，在阻止燃料输入时，喷射阀以限定的方式打开并且从蓄压管中的压力的变化曲线中推断出喷射阀的量偏差，其方式是，将蓄压管中的压力的变化曲线与存储的参考模式进行比较。所限定的开口在此是指具有预先给定的开口度、比如20%的开口。有利地通过合适地选择存储的参考模式考虑燃料的温度以及在喷油阀打开之前在蓄压管中存在的初始压力。如果天然气内燃机包括多个喷射阀，则量偏差优选地针对每个喷射阀被确定。可选地，可以在确定两个喷射阀的量偏差之间将蓄压管中的压力又置于初始值。优选地，量偏差的确定仅当事先已经检测到蓄压管压力传感器没有冻结时才进行。

如果天然气内燃机包括多个喷射阀，则有利的是，将经过检验的喷射阀的量偏差存储在数据库中，尤其是存储在云端中。尤其是当在天然气内燃机的停止阶段范围内执行本方法时，必要时未剩余足够的时间来检测所有喷射阀的量偏差，则借助在数据库中存储相应确定的量偏差，可以将本方法划分到天然气内燃机的多个停止阶段。

在对天然气内燃机的功能能力的有利的整体分析的范围内，在确定所有喷射阀的量偏差之后重新检查蓄压管压力传感器的功能能力。

有利的是，设定蓄压管中的最小压力，并且从蓄压管中的压力的变化曲线中推断出蓄压管压力传感器的功能能力。特别有利的是，通过在储箱阀关闭和低压截止阀打开的情况下运行内燃机来设定在蓄压管中的最小压力。因此，位于蓄压管中的燃料能够以有利的方式被天然气内燃机燃烧，直至天然气内燃机由于缺少燃料供给而停止。现在在蓄压管中存在最小压力，该最小压力可以在应用的范围内被检测和存储。如果借助蓄压管压力传感器来读出在该应用的范围内确定的最小压力，那就可以推断出起作用的蓄压管压力传感器。

有利的是，低压截止阀被打开并且从蓄压管中的压力的变化曲线中推断出压力调节器的功能能力。尤其可以借助所述蓄压管压力传感器来检测蓄压管中的压力形成并且将其与存储的形成变化曲线进行比较。

有利的是，为了确定所述压力调节器的功能能力，所述低压截止阀被打开。随后，起动天然气内燃机并将其加速至预先限定的转速。从而后在蓄压管中存在的压力推断出压力调节器的功能能力。有利地，天然气内燃机依次加速到多个预先确定的转速，其中，在每个转速时检测在蓄压管中存在的压力。例如，天然气发动机可被加速至每分钟700和/或1500和/或2400转。

在对天然气内燃机的功能能力的有利的整体分析的范围内，以上述顺序依次实施上述步骤。因此，在每个步骤中可以假定，即相应的步骤所基于的关于天然气内燃机的对于相应的步骤所需的部件的功能能力的假设是适用的。例如，因此可以在以检测蓄压管中的压力为前提的方法步骤中假定，蓄压管压力传感器提供可评估的信号，因为蓄压管压力传感器的功能能力之前已经得到检验。

此外，有利的是如下一种装置，该装置设置用于执行根据本发明的方法的每个步骤。该装置尤其可以是指包括天然气内燃机的车辆的控制器或者是指在车间诊断的范围内使用的诊断测试器。

在天然气内燃机的停止状态期间对喷射阀的量偏差的检测能够以有利的方式在车辆的停止状态期间进行，该车辆包括天然气内燃机。在此，这种停止状态或者可以是指在天然气内燃机完全停机（点火关闭）的范围内的停止状态，或者可以是指天然气内燃机的停止阶段。在量偏差检测开始时，车辆处于其静止状态，即发动机停止状态，例如通过整夜停车。储箱阀以及低压截止阀被打开并且在蓄压管中的压力被置于大约8巴的典型的运行水平上。低压截止阀被关闭并且由此防止燃料的再输送，以便防止所述蓄压管压力传感器的信号中的压力降的失真。可选地，可以执行初始化吹入，即喷射阀的打开的操控，其使蓄压管压力略微下降，以便确保蓄压管中的压力的预期变化的可识别性。随后，在所述蓄压管压力传感器的信号的基础上在一定的等待持续时间、比如2秒的范围内执行泄漏检查，以用于排除由于外部的泄漏（蓄压管压力信号的下降）或者说内部的低压截止阀泄漏（蓄压管压力信号的上升）而引起的测量值的失真。现在进行一次或多次测量吹入，这种测量吹入的操控持续时间有利地比初始化吹入更长。在此，记录用于比较吹入到进气管中的量的重要参量，即在吹入前和后在蓄压管中的压力以及在蓄压管中的温度。现在，在天然气内燃机的进气管中存在如下燃料空气混合物，天然气内燃机在第一转时就已经抽吸该燃料空气混合物并且因此可在较短的时间内在操控起动机之后进行起动。

用于量偏差的指标（Indikator）-上述特征参量-具有以下形式：

具有气缸编号

、测试吹入编号

、最大数量的测试吹入

、气缸

上通过测试吹入

引起的蓄压管压力差

、气缸

上用于测试吹入

的起动蓄压管压力

、气缸

上用于测试吹入

的蓄压管温度

。所述指标以一个与其它测量可比较的数量将在通过

次测试吹入进行平均的情况下的量偏差与对起动蓄压管压力和蓄压管温度的校正相结合。该数量现在可以存储在控制器中或云端中并且在足够数量的情况下评估对于所有气缸的测量。为了进行评估，可以考虑在应用中确定的阈值。

附图说明

下面借助附图对本发明的实施例进行详细说明。在此示出：

图1示出了天然气内燃机的示意图；

图2示出了根据本发明的方法的一个实施例的流程的示意图。

具体实施方式

图1示出了天然气内燃机（10）的示意图，例如其例如应用在机动车那样。天然气内燃机（10）包括被设计用于存储处于压力下的天然气的储箱（13）、储箱阀（18）、压力调节器（19）（所述压力调节器尤其可以是机械的减压器）、低压截止阀（20）、蓄压管（14）、蓄压管压力传感器（15）、喷射阀（22）、进气管（21）以及燃烧室（12）。天然气内燃机（10）通过信号线路与计算单元（24）连接，其中，计算单元（24）包括存储介质（25）。计算单元（24）例如可以是控制器或诊断测试器。

所述储箱阀（18）设置用于封闭储箱（13）。如果储箱阀（18）打开，则燃料可以从储箱（13）流到压力调节器（19）并且继续在低压截止阀（20）的方向上流动。如果低压截止阀（20）也打开，则燃料可以流入到蓄压管（14）中。所述蓄压管压力传感器（15）被设置用于检测所述蓄压管（14）内部的压力。通过打开喷射阀（22），燃料可以从蓄压管（14）进入到进气管（21）中，燃料从这里与空气一起被输入燃烧室（12）。

天然气内燃机（10）可以包括多个燃烧室（12）、多个进气管（21）和/或多个喷射阀（22）。如果天然气内燃机（10）包括多个喷射阀（22），则用于多个喷射阀（22）的燃料从在这种情况下共同的蓄压管（14）中吸取。

图2示出了根据本发明的方法的实施例以及蓄压管（14）中的压力（30）的示意性的变化曲线以及储箱阀切换位置（40）和低压截至阀切换位置（42），其中所述压力能够借助蓄压管压力传感器（15）来检测。储箱阀切换位置（40）和低压截止阀切换位置（42）可这样读取，使得上部位置相应于打开状态，并且下部位置相应于关闭状态。压力（30）的变化曲线、储箱阀切换位置（40）和低压截止阀切换位置（42）被分成六个区域，它们对应于在图2中示出的六个方法步骤（100、110、120、130、140、150）。

根据本发明的方法的实施例以步骤100开始并且表示对于天然气内燃机（10）的功能能力的整体分析。在步骤100中，读出能够包含对于天然气内燃机（10）的故障记录的故障存储器，以便检验是否存在关于泄漏的提示。在步骤100期间，蓄压管（14）中的压力恒定地为大约8巴。储箱阀（18）和低压截止阀（20）是打开的。接着，执行步骤110。

在步骤110中对所述蓄压管压力传感器（15）的功能能力进行第一次检验。为此，将储箱阀（18）和低压截止阀（20）关闭。接着短暂地打开喷射阀（22），从而少量的燃料就进入到进气管（21）中。如果在此通过所述蓄压管压力传感器（15）没有检测到所述蓄压管（14）中的压力下降，那就可以假定蓄压管压力传感器（15）被冻结。附加地，检验在喷射阀（22）处是否存在内部泄漏。为此，评估压力（30）的变化曲线。如果压力（30）的变化曲线显示出在图2中用附图标记31表示的特性，那么在喷射阀（22）上不存在内部泄漏。如果压力（30）的变化曲线显示出用附图标记32表示的特性，那么在喷射阀（22）上存在内部泄漏。如果在步骤110的范围内没有识别到冻结的蓄压管压力传感器（15）并且没有出现内部泄漏，那就跟随步骤120。

在步骤120中确定喷射阀（22）的量偏差。为此，喷射阀（22）被限定地操控并且对压力（30）的变化曲线进行评估。在图2中放大地示出了压力（30）的变化曲线的局部（参见附图标记33）。如果压力（30）的变化曲线显示出用附图标记34表示的特性，则不存在喷射阀的量偏差。如果压力（30）的变化曲线显示出用附图标记35表示的特性，则存在喷射阀（22）的量偏差，其中与额定喷射量相比将过少的燃料被喷射到进气管（21）中。如果压力（30）的变化曲线显示出用附图标记36表示的特性，则存在喷射阀（22）的量偏差，其中与额定喷射量相比将过多的燃料喷射到进气管（21）中。由压力（30）的变化曲线的斜率可以确定精确的量偏差。

在具有多个喷射阀（22）的天然气内燃机（10）中，针对每个喷射阀（22）单独地执行步骤120。必要时，在此通过短暂地打开储箱阀（18）和低压截止阀（20）可以使蓄压管（14）中的压力又升高到约8巴的初始值。存储在步骤120的范围内检测到的量偏差。在步骤120之后，执行步骤130。

在步骤130中，重新检验所述蓄压管压力传感器（15）的功能能力。

为此，低压截止阀（20）被打开，其中，储箱阀（18）保持关闭。紧接着，起动天然气内燃机（10），从而使位于蓄压管（14）中的燃料燃烧。一旦燃料燃烧，就在蓄压管（14）内设定最小压力。借助所述蓄压管压力传感器（15）对所述最小压力进行测量并且将所测量的压力与所存储的比如能够在应用的范围内已经得到测量的参考压力进行比较，这提供了在检测较小的压力方面对所述蓄压管压力传感器（15）的功能能力进行检验的可能性。随后，执行步骤140。

在可选的步骤140中，设置用于检测压力调节器（19）之前的压力的高压传感器可以在正确的作用方式方面得到检验。为此，将具有集成的压力传感器的储箱转接器套装到储箱（13）的灌注开口上。打开储箱阀（18），关闭低压截止阀（20）。接着可以借助储箱转接器和高压传感器来检测和比较压力。接着，执行步骤150。

在步骤150中，该步骤由于步骤140的可选的特性也已经可以直接跟随在步骤130之后进行，打开储箱阀（18）或者使其保持打开。低压截止阀（20）被打开。蓄压管（14）中的压力（30）的变化曲线显示出上升，因为蓄压管（14）中的压力在步骤130的范围内已经下降到最小压力。借助该斜率可以检验压力调节器（19）的功能能力，蓄压管（14）中的压力以该斜率升高。正常工作的压力调节器（19）决定蓄压管（14）中的压力（30）的变化曲线，该变化曲线具有用附图标记37表示的特性。压力调节器（19）中的故障，例如在燃料流量过高时，导致压力（30）的变化曲线的特性，如用附图标记38所表示的那样。

Claims

1.一种用于检验天然气内燃机（10）的功能能力的方法，所述天然气内燃机包括蓄压管（14）、蓄压管压力传感器（15）、储箱阀（18）、低压截止阀（20）和喷射阀（22），其特征在于，从所述天然气内燃机（10）的蓄压管（14）中的压力（30）的变化曲线中推断出所述天然气内燃机（10）的功能能力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法在所述天然气内燃机（10）的停止状态下予以执行。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，如此来阻止燃料输入，其方式是，关闭所述天然气内燃机（10）的储箱阀（18）和低压截止阀（20），打开所述天然气内燃机（10）的喷射阀（22）并且从所述蓄压管（14）中的压力（30）的变化曲线中推断出蓄压管压力传感器（15）的功能能力。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，如此来阻止燃料输入，其方式是，关闭所述天然气内燃机（10）的储箱阀（18）和低压截止阀（20），以限定的方式打开喷射阀（21），并且通过将蓄压管（14）中的压力（30）的变化曲线与存储的参考模式进行比较，从所述蓄压管（14）中的压力（30）的变化曲线中推断出喷射阀（21）的量偏差。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述天然气内燃机（10）包括多个喷射阀（21），其特征在于，将经过检验的喷射阀（21）的量偏差存储在数据库、尤其是云端中。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的方法，其特征在于，设定所述蓄压管（14）中的最小压力，并且从所述蓄压管（14）中的压力（30）的变化曲线中推断出所述蓄压管压力传感器（15）的功能能力。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过在储箱阀（18）关闭且低压截止阀（20）打开的情况下运行天然气内燃机（10）来设定所述蓄压管（14）中的最小压力。

8.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，打开所述低压截止阀（20）并且从所述蓄压管中的压力的变化曲线中推断出压力调节器（19）的功能能力。

9.根据权利要求2至7中任一项所述的方法，其特征在于，打开所述低压截止阀（20），起动所述天然气内燃机（10），将所述天然气内燃机（10）加速到预先限定的转速，并且从所述蓄压管（14）中的压力推断出压力调节器（19）的功能能力。

10.一种装置，所述装置设置用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的每个步骤。