CN115280006A - 用于识别出喷入阀中的泄漏的方法 - Google Patents

Abstract

用于识别内燃机（4）的燃料‑喷入阀（12）中的泄漏的方法，内燃机具有至少一个缸（10），其中，方法具有如下步骤：启动内燃机（4）；运行内燃机（4）直至该内燃机已经达到预先给定的运行温度；激活至少部分地布置在内燃机（4）的排气装置（8）之中或之处的测量传感装置（16）；切断内燃机（4）；等待预先给定的停机时间段；在预先给定的停机时间段期满之后：在燃料喷入和点火被解除激活的情况下激活启动器（6），以便将至少一个缸（10）的内含物泵送到排气装置（8）中；用测量传感装置（16）针对预先给定的测量时间段检测至少一个信号（24）；并且分析至少一个检测到的信号（24），以便确定内燃机（4）的至少一个燃料‑喷入阀（12）中的泄漏。

Description

用于识别出喷入阀中的泄漏的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别出内燃机的、尤其具有燃料直接喷入的内燃机的燃料-喷入阀中的泄漏的方法、一种用于控制这样的内燃机的控制器以及一种用来控制用于这样的内燃机的受计算机控制的控制器的计算机程序。

背景技术

对用于汽油发动机的燃料系统的诊断的要求出于遵守排放的原因变得越来越高。于是例如能够值得期待的是，能够识别出燃料何时不希望地通过阀座逸出到燃烧室中。

这样的不紧密性或者说泄漏根据特性会引起对内燃机的不同的故障响应并且因此只会难以可靠地确定。

为了探测有泄漏的燃料-喷入阀由现有技术已知下述方法，该方法借助于所安装的高压传感器来分析蓄压管压力的在时间上的走势。作为附加方案但是也作为替代方案，能够评估各个缸的燃烧稳定性，这能够实现的是，通过评估燃烧稳定性来特定于缸地关联泄漏。

然而，在车间中用已知的方法识别出这样的泄漏或者说有缺陷是极其困难的。为了使得能够在对应的特性中识别出缺陷，车辆必须在更长的时间段的范围内停机。此外，仅能够通过在启动过程期间的废气测量可靠地证实这样的缺陷。

发明内容

因此本发明的任务是，改善对内燃机的喷入阀中的泄漏的识别，并且能够尤其在车间环境中可靠地识别出且特定于气缸地关联泄漏。

这种任务按照本发明通过独立权利要求1的特征来解决。于是在用于识别出内燃机的、尤其具有燃料直接喷入的具有至少一个缸的内燃机的燃料-喷入阀、尤其高压喷入阀中的泄漏的方法的实施方式中设置如下步骤：启动内燃机；运行内燃机直至该内燃机已经达到这种预先给定的运行温度；激活至少部分地布置在内燃机的排气装置之中或之处的测量传感装置；切断内燃机；等待预先给定的停机时间段；在预先给定的停机时间段期满之后：在燃料喷入和点火被解除激活的情况下激活启动器，以便将至少一个缸的内含物泵送到排气装置中；用测量传感装置针对预先给定的测量时间段检测至少一个信号；并且分析至少一个检测到的信号，以便确定内燃机的至少一个燃料-喷入阀中的泄漏。

能够在马达控制部的软件中存储该方法，并且能够通过车间测试器或者说诊断测试仪与车辆的连接来由车间测试器启动该方法。为此，车间测试器通过马达控制部的软件中的接口、所谓的ATS接合部与车辆连接，该接口能够通过经耦接的车间测试器处的输入在致动器处实现操控预设。在遍历该方法的所有步骤之后，将分析的结果输出给车间测试器。对测量传感装置的准备自它的激活起对于还剩余的方法的持续时间而言得以维持。

对于不是在马达控制部的软件中实现该方法的较老式的车辆来说，该方法能够存储在车间测试器中并且通过ATS接合部执行到马达控制部中。

按照本发明的方法能够实现的是，将燃料-喷入阀、尤其高压喷入阀的泄漏清楚地、可靠地且以标准化的方式与对应的燃料-喷入阀相关联。这通过下述方式来实现，即：首先通过启动和运行内燃机来将燃料供应系统带入到运行温度，由此改变燃料的粘度。由于加温，燃料变得更加液态化并且因此能够由于比粘稠的燃料更小的不紧密性而漏出。由此，泄漏缺陷只要存在的话就表现得更剧烈。附加地由此建立测量传感装置的准备运行情况，随后激活该测量传感装置。通过在激活测量传感装置之前将内燃机加温到预先给定的运行温度阻止了，在测量传感装置处出现损害。

切断内燃机并且等待预先给定的停机时间段，其中，维持测量传感装置的准备运行情况，这引起了，缺陷相关的且可探测的量的燃料通过可能存在的泄漏而积聚在缸中。此外，针对进一步的过程不仅解除激活燃料喷入而且也解除激活点火。

通过在燃料喷入和点火被解除激活的情况下激活启动器，内燃机由启动器作为“空气泵”运行，该空气泵将至少一个缸的内含物泵送到排气装置中。随后，用测量传感装置针对预先给定的测量时间段检测至少一个信号并且随后在另一步骤中对其分析，以便识别出内燃机的至少一个燃料-喷入阀中的泄漏。

如果燃料-喷入阀中没有燃料-喷入阀存在缺陷，那么通过作为“空气泵”运行内燃机来仅输送纯空气并且测量传感装置的信号增加到下述值，该值对应于新鲜的空气的值。在缺陷情况下、也就是说在存在泄漏的情况下，通过作为“空气泵”运行内燃机来输送空气-燃料混合物，并且测量传感装置的信号指示出对应于泄漏强度的值。针对存在泄漏的情况，能够在“分析至少一个所检测到的信号”的步骤中确定，内燃机的燃料-喷入阀中的哪个燃料-喷入阀存在泄漏。

在车间环境中实施这种方法能够实现的是，利用所规定的和可再现的边界条件，在没有燃料喷入并且在没有点火的情况下尤其激活或者说操控启动器，以便识别出缺陷并且将其与对应的缸或者说对应的燃料-喷入阀相关联。车间环境的另外的优点在于，能够预先给定蓄压管压力、也就是说燃料供给中的压力。在每单位时间更高的蓄压管压力的情况下，更大的燃料量进入到相应的缸中，这引起了缺陷识别的经改善的品质。此外，能够在车间环境中解除激活或者说禁止对于测量而言的典型的不确定性来源、例如在行驶运行中针对碳氢化合物（HC）的常见的来源，如例如喷入或者储罐排气。

从属权利要求要求保护按照本发明的方法的在下文中阐释的另外的实施方式。

一种实施方式规定，测量传感装置包括布置在内燃机的排气装置中的λ探测器（λ探针）、尤其宽带λ探测器。λ探测器是氧气分压传感器，其突出之处也在于对碳氢化合物（HC）的交叉敏感性。

λ探测器适用于求取燃烧空气的氧气份额，由此能够得出关于所燃烧的燃料量的结论。通过HC交叉敏感性的性能，λ探测器此外适用于求取由作为空气泵运行的内燃机所输送的空气是否与燃料混合。借助于简单的λ探测器仅能够在围绕λ＝1的非常窄的值范围中确定空燃比λ。宽带λ探测器是简单的λ探测器的变型方案，其已经专门地开发用于使用在具有燃料直接喷入的内燃机中。宽带λ探测器能够在0.8和更高的λ值范围中可靠地使用。

在一种实施方式中，预先给定的停机时间段包括至少1至10分钟的时间段、尤其至少5分钟的时间段。但是也能够设想到大于10分钟的时间段。内燃机的停机时间段用于，在泄漏情况下使可探测的量的燃料积聚在对应的缸中。至少1至10分钟的所提出的时间段应视为示例性的，并且一方面原因在于对足够长的时间段的折中以便使可探测的量的燃料积聚在对应的缸中，并且另一方面原因在于对于车间来说在经济方面合理的、用于执行按照本发明的方法的时间段。

在一种实施方式中，预先给定的测量时间段包括至少1至10秒的时间段、尤其至少2秒的时间段。但是，测量时间段也能够长于10秒。所提出的时间段基于对下述时间的假设，内燃机需要该时间，以便在“空气泵”-运行中排空每个燃料-喷入阀的燃烧腔室。

在一种实施方式中，对测量传感装置的至少一个检测到的信号的分析包括：将在激活启动器之后直至信号的第一次上升的持续时间与预先给定的持续时间阈值比较，并且/或者将信号的斜度与预先给定的斜度阈值比较。相应的阈值是尤其存储在相应的马达控制部的软件中的、特定于车辆的值。

在一种实施方式中，如果直至信号的第一次上升的持续时间大于预先给定的持续时间阈值并且/或者信号的斜度小于预先给定的斜度阈值，那么则确定至少一个燃料-喷入阀中的泄漏。

来自具有无泄漏的燃料-喷入阀的缸的空气包包括纯的、即可以说新鲜的空气并且引起信号的剧烈的第一次上升。来自具有有泄漏的燃料-喷入阀的缸的空气包包括燃料空气混合物，并且与来自具有无泄漏的燃料-喷入阀的缸的空气包相比引起信号的更弱的第一次上升。因此，对测量传感装置的至少一个检测到的信号的分析也能够包括信号的与预先给定的信号阈值的比较。

但是，尤其当偏差仅非常小时，对直至信号的第一次上升的持续时间的分析比信号的与预先给定的信号阈值的比较更为可靠。因此，优选将直至信号的第一次上升的持续时间与预先给定的持续时间阈值比较。预先给定的持续时间阈值对应于新鲜空气包从内燃机的出口阀直至测量传感装置所需要的持续时间。这个持续时间阈值依赖于车辆，因为测量传感装置的布置可能变化。如果所测量的持续时间大于持续时间阈值，那么这个空气包则源于有泄漏的燃料-喷入阀。

信号的斜度与预先给定的斜度阈值的比较对于根据第一次上升来确定泄漏是重要的。如果信号的所测量斜度小于预先给定的斜度阈值，那么这对应于信号的斜度的减弱并且称之为所谓的“平台区识别”，因为当斜度减弱到几乎为零时，信号的斜度的这种减弱在走势中能够形成一种平台区。

在此要注意的是，根据第一次上升是否源于有泄漏的或者无泄漏的燃料-喷入阀，斜度阈值能够不同。因此要么必须存储不同的阈值，要么必须首先更换或维修第一有泄漏的燃料-喷入阀并且随后重新执行该方法。

在一种实施方式中，对至少一个信号的分析此外包括：确定在激活启动器与确定至少一个燃料-喷入阀中的泄漏之间的间隔，并且基于如此所确定的间隔来鉴别出至少一个有缺陷的燃料-喷入阀。

激活启动器与确定至少一个燃料-喷入阀中的泄漏之间的间隔依赖于排气装置的几何形状、尤其出口阀与测量传感装置之间的行程距离。

在一种实施方式中，在相对于停机时间段期间的马达位置来确定泄漏的情况下，借助于马达位置、尤其内燃机的曲轴的旋转角来确定在激活启动器与确定泄漏之间的间隔。马达位置作为相关的参量特别适合于对间隔的测量，因为内燃机在这个过程中作为“空气泵”运行，该空气泵将各个空气包推移到排气装置中。因此能够确定空气包的涉及各个缸的来源并且因此确定配属的燃料-喷入阀。此外，与间隔的纯粹在时间上的测量相反，马达位置不依赖于如例如由于电池电压的波动而可能引起的转速波动。

针对信号的斜度的减弱的情况，在考虑到之前的马达停机中的马达位置的情况下，相对于信号的首次上升在例如通过曲轴的旋转角所表示的马达位置中确定该减弱的间隔，以便鉴别出配属的有泄漏的燃料-喷入阀。

用于确定信号的第一次上升（也被称为第一特征）和信号的斜度的减弱（也被称为第二特征）的替代的可行方案是，由积分的或微分的（λ）信号走势来推导出。第一特征在积分的信号走势中能够识别为从线性的到指数的斜度的变换。第二特征在积分的信号走势中能够识别为从剧烈的指数的斜度到线性的或微弱的指数的斜度的变换。在微分的、数学上的经求导的信号走势中，第一特征能够识别为到正值的第一变换。第二特征在微分的信号走势中能够识别为到更低的值、在一些情况下甚至直至零线的下降，或者说能够识别为局部最小值。类似的关系也能够针对原始的（λ）信号走势的进一步的变形来推断出。

在一种实施方式中，测量传感装置的信号的大小是针对泄漏程度的量度。于是能够根据信号走势识别出泄漏的特性。

本发明的实施例还包括一种用于控制内燃机的控制器，其中，控制器设计用于实施按照本发明的方法。控制器尤其具有存储元件，该存储元件设计用于存储特定于马达的值。

此外，本发明的任务也由用来控制用于内燃机的受计算机控制的控制器的计算机程序解决，其中，计算机程序设计用于如此控制控制器，使得该控制器实施按照本发明的方法。

这样的计算机程序能够例如安装在车间诊断仪器或者说车间测试器上，该车间诊断仪器或者说车间测试器能够通过所谓的ATS接合部接口与内燃机的控制器连接。在现有的连接中，能够通过车间测试器来启动按照本发明的方法并且在遍历整个方法之后将结果输出给车间测试器。

附图说明

附图中：

图1示意性地示出了一种车辆，该车辆具有内燃机、启动器、带有测量传感装置的排气装置、以及控制器，该内燃机具有带有燃料-喷入阀的缸；

图2示出了按照本发明的方法的流程图；

图3示出了根据按照本发明的方法产生的、具有定性的信号走势的示例性的测试序列；

图4示出了示例性的缺陷测量的曲线图的截取部分，其中关于时间一方面示出了马达转速并且另一方面示出了所产生的测量信号；

图5以放大图示出了来自图3的曲线图的在时间上的部分范围，其中，仅描绘了所产生的测量信号；并且

图6示出了曲线图的与图4相同的在时间上的部分范围，其中，描绘了马达转速和马达位置。

具体实施方式

本发明的实施例在下文中参考附图得到描述。相同的附图标记表示相同的或者对应的元件。

图1示意性地示出了下述结构，该结构能够实现在车间环境中在车辆2处执行按照本发明的方法。车辆2拥有内燃机4、用于启动内燃机4的启动器6和在图1中简略示出的排气装置8。

内燃机4示例性地具有四个缸10，这些缸分别具有燃料-喷入阀12。燃料-喷入阀12为了燃料供给而与燃料管路（“蓄压管”）14连接。

在排气装置8处布置有测量传感装置16，该测量传感装置在下文中所描述的示例性的实施方式中实施为宽带λ探测器。测量传感装置16为了信号传输而与内燃机4的控制器18耦接。控制器18具有至少一个所谓的ATS接合部接口20，诊断仪器、如例如车间测试器22通过该ATS接合部接口与控制器18可松开地耦接。控制器还具有存储元件21，该存储元件设计用于，存储特定于马达的值。

图2根据按照本发明的实施例的流程图示出了按照本发明的方法的流程，并且图3示例性地示出了测试序列，该测试序列关于时间定性地示出了通过该方法所产生的测量信号24的走势以及内燃机4的（参见图1）的转速26。在下文中根据图2和图3描述该方法。

首先启动该方法。这能够例如通过与内燃机4的控制器18耦接的车间测试器22来实施，如其在图1中示例性地示出的那样。在该方法的第一步骤S1中，启动内燃机4并且随后如此长时间地、尤其以无负荷运转的方式运行，直至达到针对内燃机4的最佳的运行温度（步骤S2）。对内燃机4和尤其燃料供应系统的加热主要引起燃料粘度的提高，由此可能存在的泄漏缺陷表现得更强烈。此外，由此建立测量传感装置16、尤其（宽带-）λ探测器的准备运行情况。

随后，激活测量传感装置16（步骤S3）并且切断内燃机4（步骤S4），以便建立未激活的车辆状态。在这种状态中，在有泄漏的燃料-喷入阀12的情况下，缺陷相关的和可探测的量的燃料积聚在配属的缸10中。在此，维持测量传感装置16的准备运行情况，如其例如在内燃机4的启动/停止运行的停止模式中给定的那样。在切断内燃机4之后，尤其以1至10分钟的范围、例如5分钟等待预先给定的停机时间，其中内燃机4保持解除激活（步骤S5）。这个停机时间是必需的，以便在有泄漏的燃料-喷入阀12的情况下使足够的量的燃料积聚在对应的缸10中，在该方法的进一步的过程中对于测量传感装置16来说能够检测该量。此外，针对该方法的进一步的过程不仅解除激活燃料喷入而且也解除激活点火，并且进一步维持测量传感装置16的准备运行情况。

在预先给定的停机持续时间的期满之后，在步骤S6中在燃料喷入和点火被解除激活的情况下激活启动器6。在燃料喷入和点火被解除激活的情况下通过启动器6作为“空气泵”来运行内燃机4。

这应该理解为，在内燃机4的这种运行期间既不发生（重新）燃料喷入也不发生缸10中的可能已经存在的空气-燃料混合物的点火。由此引起了，通过内燃机4的在这种状态中的运行将相应的缸10的内含物输送到排气装置8中。

在排气装置8中布置有测量传感装置16、例如宽带λ探测器，（参见图1）。测量传感装置16在测量技术方面检测相应的缸10内含物并且产生对应的测量信号24，在步骤S7检测该测量信号。测量信号24的大小一方面是针对是否存在缺陷情况、也就是说泄漏情况的量度，另一方面是针对存在的泄漏的程度的量度。随后分析测量信号24（步骤S8）。将包括是否并且如果是的话哪个燃料-喷入阀12具有泄漏的结论的测量结果输出给输出仪器、如例如所耦接的车间测试器22（参见图1）。

具有无泄漏的燃料-喷入阀12的缸10的内含物具有纯空气、可以说新鲜空气并且引起测量信号24的剧烈的第一次上升24A（参见图3）。具有有泄漏的燃料-喷入阀12的缸10的内含物对应于空气-燃料混合物并且引起测量信号24的微弱的第一次上升24B。针对在具有无泄漏的燃料-喷入阀12的缸10的内含物之后由测量传感装置16检测到具有有泄漏的燃料-喷入阀12的缸10的内含物的情况，具有有泄漏的燃料-喷入阀12的缸10的内含物在测量信号24的在时间上的走势中引起了测量信号24的已经存在的上升的减弱或者说平台区28（也参见图5）。

图4至图6以宽带λ探测器作为测量传感装置16为例示出了进行测量信号检测的时序图。图4示出了时序图的在测量信号检测的最终时间范围内的截取部分，其中，一方面示出了测量传感装置16的所检测到的信号24的走势，并且另一方面示出了马达转速26的走势。图5和图6以放大图示出了来自图4中所示出的时间范围的对于缺陷识别相关的部分截取区段。在图5中示出了测量信号24的走势，并且在图6中示出了马达转速26的走势以及马达位置30的走势，该马达位置例如作为内燃机4的曲轴的旋转角来测量。

参考图5更详细地阐释了对测量信号24的分析的一种实施方式，该实施方式能够实现鉴别出有泄漏的燃料-喷入阀12，这也被称为“准确指出”。一般地，测量信号24的走势非常受排气装置8的几何形状、尤其内燃机4的缸10的出口阀与测量传感装置16之间的行程距离的影响。

在图5中，在宽带λ探测器的测量信号24的走势中能够识别出对于按照本发明的方法重要的两个特征。第一特征32是在激活启动器6之后测量信号24的走势中的第一次上升。这个第一特征32也被称为“λ增加探测”。借助于这个第一特征32来确定也被称为运行时间的持续时间，缸10的在下文中也被称为空气包的内含物从内燃机4的出口阀直至测量传感装置16需要该运行时间。

如果这里检测到的运行时间大于为此所存储的阈值，那么由宽带λ探测器所检测的第一空气包则源于具有有泄漏的燃料-喷入阀12的缸10。

第二特征34是测量信号24的斜度的减弱、即测量信号24中的平台区28，该平台区表明有泄漏的燃料-喷入阀12。在考虑到在停机持续时间期间在内燃机4的之前的停机中的马达位置的情况下，由在马达位置30（该马达位置例如通过内燃机4的曲轴的旋转角来测量）中第二特征34与第一特征32的在时间上的间隔∆t来确定配属的有缺陷的燃料-喷入阀12（参见图6）。于是能够清楚地鉴别出具有有泄漏的燃料-喷入阀12的缸10。

马达位置为此特别适用于鉴别具有有泄漏的燃料-喷入阀12的缸10，因为内燃机4在该方法中作为“空气泵”运行，该空气泵将各个空气包推移到排气装置8中并且因此能够确定空气包的涉及缸10和因此燃料-喷入阀12的来源。此外，与间隔的纯粹在时间上的测量相反，马达位置不依赖于如例如由于电池电压中的波动而可能出现的转速波动并且因此更加可靠。

替代地，两个特征32、34也能够由宽带λ探测器的积分的或微分的测量信号24的走势来推导出，其在图中未被示出。在宽带λ探测器的积分的测量信号的走势中，第一特征32能够识别为走势的从线性的到指数的斜度的变换。第二特征34示出为从剧烈的指数的斜度到微弱的指数的或线性的斜度的变换。在测量传感装置16的微分的测量信号、即数学上的经求导的信号的走势中，第一特征32能够识别为到正值的第一变换。第二特征34能够识别为到更低的值、在一些情况中甚至直至零线的下降，或者说能够识别为局部最小值。类似的关系也能够针对测量传感装置16的原始的测量信号24的走势的进一步的变形来推断出。

在所有这些方法中，对各个缸的“准确指出”通过在激活启动器6与借助测量传感装置16检测空气包中的燃料成分之间的间隔以及测量信号24的走势来确定。

Claims (10)

1.用于识别内燃机（4）的燃料-喷入阀（12）中的泄漏的方法，所述内燃机具有至少一个缸（10），其中，所述方法具有如下步骤：

启动所述内燃机（4）；

运行所述内燃机（4），直至该内燃机已经达到预先给定的运行温度；

激活至少部分地布置在所述内燃机（4）的排气装置（8）之中或之处的测量传感装置（16）；

切断所述内燃机（4）；

等待预先给定的停机时间段；

在所述预先给定的停机时间段期满之后：在燃料喷入和点火被解除激活的情况下激活启动器（6），以便将所述至少一个缸（10）的内含物泵送到所述排气装置（8）中；

用所述测量传感装置（16）针对预先给定的测量时间段检测至少一个信号（24）；并且

分析所述至少一个检测到的信号（24），以便确定所述内燃机（4）的至少一个燃料-喷入阀（12）中的泄漏。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述测量传感装置（16）包括布置在所述内燃机（4）的排气装置（8）中的λ探测器（16）、尤其宽带λ探测器（16）。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，所述预先给定的停机时间段包括至少1至10分钟的时间段、尤其至少5分钟的时间段。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述预先给定的测量时间段包括至少1至10秒的时间段、尤其至少2秒的时间段。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，对所述测量传感装置（16）的至少一个检测到的信号（24）的分析包括：将直至所述信号（24）的第一次上升的持续时间与预先给定的持续时间阈值比较，并且/或者将所述信号（24）的斜度与预先给定的斜度阈值比较。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，如果直至所述信号（24）的第一次上升的持续时间大于所述预先给定的持续时间阈值并且/或者所述信号（24）的斜度小于所述预先给定的斜度阈值，那么则确定至少一个燃料-喷入阀（12）中的泄漏。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，对所述至少一个信号（24）的分析此外包括：确定在激活所述启动器（6）与确定所述至少一个燃料-喷入阀（12）中的泄漏之间的间隔，并且基于如此所确定的间隔来鉴别出所述至少一个有缺陷的燃料-喷入阀（12）。

8.根据权利要求7所述的方法，其中，在相对于停机时间段中的马达位置来确定所述泄漏时，借助于所述马达位置（30）、尤其所述内燃机（4）的曲轴的旋转角来确定在激活所述启动器（6）与确定泄漏之间的间隔。

9.用于控制内燃机（4）的控制器（18），其中，所述控制器（18）具有存储元件（21），所述存储元件设计用于存储特定于马达的值；并且其中，所述控制器（18）设计用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

10.用来控制用于内燃机（4）的受计算机控制的控制器（18）的计算机程序，其中，所述计算机程序设计用于如此控制所述控制器（18），使得该控制器实施根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

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