CN1892003B - 用于诊断传感器的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明建议一种用于诊断供气装置(3)的传感器(12，14)的方法，其中，这些传感器(12，14)产生与由内燃机通过供气装置(3)吸入的气流有关的信号。借助在供气装置(3)中空气的流入和流出，形成在供气装置(3)中的空气进气流的动态模型。在诊断传感器时考虑由这些传感器形成的信号和通过动态模型产生的信号。

Description

用于诊断传感器的方法
技术领域
本发明涉及一种用于诊断传感器的方法。
背景技术
DE 100 21 639 C1已经公开了一种用于诊断配属于内燃机的供气装置的传感器的方法。其中，这些传感器产生与由内燃机通过供气装置吸入的气流有关的信号。通过将已测得的传感器数值和模型化的传感器数值进行比较，对确定静态运行状态检测传感器。可通过特别简单的模型在静态运行状态中进行模型化。例如在未节流运行时可将一个模型化的进气管压力和环境压力传感器的信号进行比较。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改进的用于诊断配属于内燃机供气装置的传感器的方法，其中，所述传感器产生与由内燃机通过供气装置吸入的气流有关的信号，借助于在供气装置中空气的流入和流出而形成在供气装置中的气流的动态模型；并且在诊断时考虑所述动态模型的气流和由传感器产生的信号，其特征在于，所述动态模型由流入到供气装置的最小空气流量和最大空气流量出发、并且由从供气装置的最大和最小流出的气流出发对最小和最大气流进行模型化。
根据本发明的方法具有如下优点，即可根据气流的动态模型在每个时刻对传感器进行诊断。这特别是在其供气装置配设有传感器的内燃机也处于动态运行状态时也可进行这种诊断。在供气装置中的气流的动态模型可特别简单地借助供气装置中的空气的流入和流出进行模型化。
通过将最小气流和最大气流模型化，特别简单地形成所述动态模型。其中关于最小气流，将供气装置中的空气的最小流入和空气的最大流出进行模型化。最大气流是通过空气的最大流入和空气从供气装置流出的最小流出而进行模型化的。若在供气装置中设置一个节气阀，则考虑节气阀的位置、节气阀前的空气温度和节气阀前的压力是有意义的。为了确定节气阀前的压力可以使用环境压力传感器或者增压压力传感器，除非例如由于前面所作诊断猜测出该传感器无故障。若将进气管压力传感器作为传感器诊断，则为了模型的形成可附加地还考虑内燃机的进气阀的打开状态、排气反压力和内燃机的燃烧室中的新鲜空气的温度。此外，为了模型的形成也可考虑油箱排气装置的质量流量。如此考虑待考虑参数的各公差，使得测定最小的或者最大的进气管压力。若将一个质量流量传感器作为传感器来进行诊断，则为了模型化附加地还需使用节气阀后的压力。这个压力也可通过相应的压力传感器来确定，其前提是之前已判定该压力传感器为无故障。为了形成最大的和最小的质量流量，待考虑的参数的公差分别相应置为最小或者最大。
附图说明
图1为无涡轮增压器的内燃机的一个供气装置，图2为具有涡轮增压器的内燃机的一个供气装置。
具体实施方式
图1示意表示具有一个燃烧室1的一台内燃机。在燃烧室1中借助一个供气装置3引入用于燃油在该燃烧室1中燃烧的空气。然后燃烧产物或者废气从燃烧室1通过排气流排放到排气管4中。除了空气外例如通过喷油阀2还将燃油喷入燃烧室1中，然后该燃油和空气一起在燃烧室中燃烧。代替地也可在供气装置中通过一个相应喷油阀喷入燃油。在图1中未示出用于点燃燃烧室中的能燃烧的混合物的火花塞。这对于其它的考虑并不重要。本发明也可用于柴油发动机。
给供气装置3配设不同的传感器或者调整部件。一个环境压力传感器11测量包围内燃机的空气的压力。如箭头17所示通过供气装置3吸入环境空气。通过质量流量传感器12确定流入空气的流量。在供气装置3中设置一个节气阀16，通过该节气阀可改变横截面，经过该横截面可以通过供气装置3将空气吸入内燃机中。在节流阀16和燃烧室1之间设置一个进气管压力传感器14。节气阀16和燃烧室1之间的供气装置3的部段叫做进气管，因为在供气装置3的这个区域中至少在节气阀16部分关闭时存在低压。然后流入到燃烧室1中的空气流入还受到一个进气阀20的控制。可用可变的持续时间对这类进气阀进行控制，这样就可对流入燃烧室的空气的量施加影响。
为了对所有过程进行控制，设置了一个电子控制设备5，该电子控制设备通过相应的电导线和所有的传感器或者调整机构连接。该控制设备5读入环境压力传感器11、质量流量传感器12和进气管压力传感器14的传感器数据，并且为调整机构，也就是节气阀16、进气阀20和喷油阀2产生相应的控制信号。按照通常的方式调节节气阀16的位置，也就是控制设备5得到有关节气阀的实际位置的反馈。
按照本发明的方法对配设给进气管3的不同的传感器12、14进行诊断，也就是通过根据本发明的方法确定是否这些传感器在无故障地工作。为此对在供气装置3中的气流进行模型化，然后将模型化的气流和用这些传感器测得的信号进行比较。在进行比较时或者是将模型化的气流换算成传感器信号，或者是将所测得的传感器信号换算成相应的气流。其中重要的是使用一个在每个时刻都可计算模型气流的动态模型。当内燃机的运行状态随着时间变化时，因此这样的动态模型也可提供气流，这样可在任何时刻对相应的传感器进行诊断。为了形成动态模型要考虑进入到供气装置3的流入气流以及流出气流、也就是从供气装置3进入燃烧室的气流。其中，当然也可只考虑供气装置的单个的部段，例如进气管，也就是节气阀16和燃烧室1之间的那一段。
为了进行比较，有意义的是，分别将最小或者最大空气流进行模型化。其中，通过考虑流入供气装置的空气最小流量和从供气装置3流出的最大流量将最小气流模型化。对于最大气流的模型化是将空气的最大流入量和从供气装置3流出的最小流出量进行模型化。于是确定一个在其中与传感器的测量信号进行比较的范围。对于气流的模型化来说特别是流过节气阀16的气流很重要。通过节气阀的气流与下述情况有关，即该节气阀打开到什么程度，节气阀前的压力是多少，节气阀前的空气温度是多少。按照要对供气装置3的哪个部分区域的气流进行模型化，将这些参数和供气装置3中用于气流模型化的其它参数结合起来。例如若应该诊断进气管压力传感器14，则应该将节气阀16和燃烧室1之间的区域内的气流模型化。为此将气流进入到燃烧室1中的流入进行模型化。为了将进入到燃烧室1中的气流的流入进行模型化，考虑进气阀20的相应的随时间的打开状态。特别重要的是，进气阀20通过控制设备5的相应的控制信号受到如此的控制，即允许或多或少的空气进入燃烧室1。此外，对于空气从供气装置3流入燃烧室1还必须考虑排气的反压力和空气流入燃烧室1时的温度。当排气反压力很高时，也就是在排气管4中的压力很高时，空气流入燃烧室1受阻，这相应地减小了通过供气装置3的气流。通过对在通往燃烧室1的路径上的供气装置3中的空气加热而对流入燃烧室的空气的温度施加影响。因此在对流入燃烧室1的气流模型化时也应考虑这种影响。对于流入到节气阀16和燃烧室1之间供气装置3中的气流的模型化所需的这些影响参数的每一个都具有一个公差。在对于供气装置3的这一段的最小压力进行模型化时，如此地考虑所有的公差，即在供气装置的这一区域中的空气流入量尽可能地小，并且空气的流出量尽可能地大。对于最大的压力来说，考虑在这一区域沿尽可能大的流入量方向和从这个区域流出的尽可能小的流出量方向的公差。因此对于最小模型化的压力来说考虑扣除一个公差的节气阀前的压力(即更小的压力)、扣除一个公差的节气阀角度(即在关闭的方向上)、加上一个公差的温度(即更高的温度)、加上一个公差的打开持续时间(即更长的打开时间)、扣除一个公差的排气反压力(即更小的排气反压力)和扣除一个公差的流入燃烧室1的新鲜空气的温度(即更低的温度)。若考虑加上一个公差的节气阀前的压力(即更高的压力)、加上一个公差的节气阀角度(即更大的开口度)、增加一个公差的环境空气的温度(即更冷，因为流过节气阀的质量流量更大)、扣除一个公差的进气阀20的打开持续时间(即持续时间更少)、加上一个公差的排气反压力(即更高的反压力)和加上一个公差的流入到燃烧室1中的新鲜空气(即更热)，则这种模型化在节气阀16和燃烧室1之间的段中得出一个最大的压力。此外，对于节气阀16和燃烧室1之间的压力的模型化来说当然也还要考虑内燃机的转速。若由进气管压力传感器14所产生的信号位于最小和最大的模型化的进气管压力之间，则判定由进气管压力传感器14所产生的信号是无故障的，并且相应地该进气管压力传感器14的诊断为无故障的。
若应诊断质量流量传感器12，则除了节气阀的位置、节气阀前的空气温度和节气阀前的空气压力之外还应附加地考虑节气阀后的压力。通过考虑这些参数可以更大的精确度对设置在节气阀16前的质量流量传感器的信号动态地进行模型化。若一个压力传感器、例如在图1中所示的压力传感器14设置在节气阀16的后边，并且在前述诊断方法中将这个压力传感器判定为无故障，则这个传感器的信号可用于测定节气阀16后的压力。也可替代地使用一个模型化的压力信号。为了能将由质量流量传感器12产生的信号和该模型重新进行简单的比较，重新得到一个最小的模型化的质量流量和一个最大的模型化的质量流量。为了得到该最小的质量流量，考虑扣除一个公差的节气阀前的压力(即更小的压力)、扣除一个公差的节气阀角度(即更小的开口截面)、加上一个公差的节气阀前的空气的温度(即更热)和加上一个公差的节气阀16后的压力(即更高的压力)。为了对于最大质量流量进行模型化，考虑加上一个公差的节气阀前的压力(即更高的压力)、加上一个公差的节气阀角度(即更大的截面)、扣除一个公差的节气阀16前空气的温度(即更加冷)和扣除一个公差的节气阀16后的压力(即更小的压力)。若由质量流量传感器12产生的信号处于最小的和最大的模型化的质量流量之间，则判定由质量流量传感器12产生的信号为无故障，并且相应地诊断该质量流量传感器12为无故障的。
图2表示一个具有一个燃烧室1和一个供气装置3的内燃机的另一示意图。该示意图与图1不同的是，该示意图还附加地具有一个增压器15和油箱排气装置的一个导管20。如图1一样，用附图标记1、2、3、4、5、11、12、14、16和17表示相同的部件。通过增压器15提高节气阀16前的供气装置3中的压力，特别是提高到一个高于环境空气压力的数值，通过这一措施可提高燃烧室1的充气量。为了测量通过增压器15产生的增压压力，在节气阀16前设置了一个增压压力传感器13。对于质量流量传感器12的信号或者节气阀16和燃烧室1之间的压力传感器14的信号的模型化来说，节气阀16前的压力在此总是很重要的。在如图1所示的结构中紧挨节气阀16前的压力主要可从环境压力传感器11的信号中推导出。在一个如同图2中所示的具有增压器15的系统中，节气阀前的压力可直接从增压压力传感器13中得出。只要在前述的诊断方法中相应的压力传感器，也就是环境压力传感器11或者增压压力传感器13诊断为无故障，则无论是环境压力传感器11还是增压压力传感器13的这两个传感器的信号均可用于模型化。
此外在图2中还表示了一个导管20、一个通入供气装置的油箱排气装置。当汽车处于停止状态时汽油要蒸发，在没有附加措施时这些蒸发的汽油到达周围的环境中。为了阻止这种情况，设置一个能吸收这些蒸汽的活性碳存储装置。当内燃机以节流状态处于运行状态时，也就是节气阀16部分地关闭时出现低压，通过这个低压可将存储在活性碳存储装置中的汽油蒸汽从活性碳存储装置中吸出，并且在燃烧室1中燃烧。在这个吸出过程中，通过油箱排气装置导管20出现了进入供气装置3的一股附加的气流，在对节气阀16和燃烧室1之间的压力进行模型化时必须考虑这股气流。因此，节气阀16和燃烧室1之间的压力的模型化还要考虑，当在此未示出的相应的油箱排气阀打开时通过油箱排气装置导管20所产生的附加的流入气流达到何种程度。

Claims (10)

1.用于诊断配属于内燃机供气装置(3)的传感器的方法，其中，所述传感器产生与由内燃机通过供气装置(3)吸入的气流有关的信号，借助于在供气装置(3)中空气的流入和流出而形成在供气装置中的气流的动态模型；并且在诊断时考虑所述动态模型的气流和由传感器产生的信号，其特征在于，所述动态模型由流入到供气装置(3)的最小空气流量和最大空气流量出发、并且由从供气装置(3)的最大和最小流出的气流出发对最小和最大气流进行模型化。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，在模型化时考虑供气装置(3)的一个节气阀(16)的至少一个位置、节气阀(16)前的空气温度和节气阀(16)前的空气压力。
3.按照权利要求2所述的方法，其特征在于，在测定节气阀(16)前的压力时使用环境压力传感器(11)或者增压压力传感器(13)的信号，其前提是已知环境压力传感器(11)或者增压压力传感器(13)无故障。
4.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，对设置在节气阀(16)和内燃机的燃烧室(1)之间的进气管压力传感器(14)作为传感器进行诊断；并且在进行模型化时还考虑内燃机(1)的进气阀(20)的打开状态、燃烧室(1)中的排气反压和燃烧室(1)中的新鲜空气温度。
5.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，在进行模型化时还附加地考虑油箱排气装置导管的质量流量。
6.按照权利要求4所述的方法，其特征在于，将最小进气管压力模型化，方式是考虑扣除一个公差的节气阀(16)前的压力、扣除一个公差的节气阀角度、加上一个公差的节气阀(16)前的空气温度、加上一个公差的进气阀(20)打开的持续时间、扣除一个公差的排气反压力和扣除一个公差的燃烧室(1)内的新鲜空气温度；并且得到最大进气管压力，方式是考虑加上一个公差的节气阀前的压力、加上一个公差的节气阀角度、扣除一个公差的节气阀(16)前的空气的温度、扣除一个公差的进气阀(20)打开的持续时间、加上一个公差的排气反压力和加上一个公差的内燃机燃烧室(1)中的新鲜空气温度；并且若所测得的信号位于最小和最大模型化的进气管压力之间时，则诊断该进气管压力传感器(14)为无故障。
7.按照权利要求2或3所述的方法，其特征在于，将设置在节气阀前的质量流量传感器(12)作为传感器进行诊断；并且附加地还将节气阀(16)后的压力用于进行模型化。
8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，为了求出节气阀(16)后的压力，使用节气阀(16)和燃烧室(1)之间的进气管压力传感器的信号，其前提是已判定该进气管压力传感器(14)在之前的诊断方法中为无故障。
9.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，由一个模型确定节气阀(16)后的压力。
10.按照权利要求8所述的方法，其特征在于，得到通过节流阀(16)的最小质量流量，方式是考虑扣除一个公差的节气阀(16)前的压力、扣除一个公差的节气阀角度、加上一个公差的空气温度和一个加上公差的进气管压力；并且得到通过节气阀(16)的最大质量流量，方式是考虑加上一个公差的节气阀(16)前的压力、加上一个公差的节气阀角度、扣除一个公差的空气温度和扣除一个公差的进气管压力；并且若所测得的信号位于最小的和最大的质量流量之间时诊断该质量流传感器为无故障。
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