專利名稱：用于對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行控制的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行控制的方法和裝置。
背景技術(shù)：
通過內(nèi)燃機(jī)的空氣系統(tǒng)中的傳感器來檢測物理參量，并且將其用作輸入?yún)⒘?，用于計算其它所建模的參量。比如從未預(yù)先公開的DE 10 2010 0(^849中公開了一種如何能夠從所檢測的空氣質(zhì)量流量中計算節(jié)流閥之前的空氣壓力的方法。比如對于具有渦輪增壓器的柴油發(fā)動機(jī)來說可以從內(nèi)燃機(jī)的充氣程度、所噴射的燃料的量、渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)速度、渦輪增壓器的幾何因子和排氣管道中的溫度來計算排氣管道中的壓力。調(diào)節(jié)器比如增壓壓力調(diào)節(jié)器或者空氣量調(diào)節(jié)器基于以上那些參量，用于在排放、 消耗等方面保證最佳的發(fā)動機(jī)充氣程度。有故障的傳感器因此會導(dǎo)致排放變差并且因此必須根據(jù)法律進(jìn)行診斷。在法律上在這方面要求能夠可靠的對單個的傳感器的失靈情況進(jìn)行診斷。相反，在法律上不必對所謂的雙重故障也就是兩個或者更多個傳感器的同時失靈進(jìn)行研究。因而對于診斷方法來說，可以以最多一個傳感器有故障這種前提為出發(fā)點。比如可以為電纜脫落、對地短路和電壓供應(yīng)實施電氣診斷。此外可以針對第二傳感器而對一個傳感器進(jìn)行可信性檢測，并且必要時可以在所定義的工作點中實施偏移校正。比如知道，在發(fā)動機(jī)停止時用環(huán)境壓力傳感器對增壓壓力傳感器和排氣背壓傳感器進(jìn)行可信性檢測。但是，由此所定義的工作點僅僅是所述傳感器的可能的運(yùn)行點并且遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有覆蓋完整的運(yùn)行范圍。此外，可以額外地用所述增壓壓力傳感器來對空氣量測量計進(jìn)行可信性檢測。但是，在這種處理方式中無法進(jìn)行明確的“位置瞄準(zhǔn)(Pinpointing)”，也就是說無法推斷出，是增壓壓力傳感器還是空氣量測量計有故障。對于排氣背壓傳感器來說，在該排氣背壓傳感器的完整的工作范圍內(nèi)不存在診斷。

發(fā)明內(nèi)容
相對于此，按本發(fā)明的方法提供排氣背壓傳感器的完整的診斷。所述排氣背壓傳感器在此比如與空氣量測量計和增壓壓力傳感器一起合并為傳感器系統(tǒng)，在此對該傳感器系統(tǒng)進(jìn)行診斷。但是，也可以取代所述排氣背壓傳感器、空氣量測量計和增壓壓力傳感器而對任意其它的包括內(nèi)燃機(jī)的空氣系統(tǒng)的第一、第二和第三空氣狀態(tài)傳感器的傳感器系統(tǒng)進(jìn)行診斷。為此首先確定，所述傳感器系統(tǒng)是否正常地工作。這通過以下方式來進(jìn)行，即首先檢查，所述傳感器系統(tǒng)的所有傳感器彼此間是否提供可信的數(shù)值。而后通過僅僅取決于所述傳感器系統(tǒng)的三個傳感器中的兩個傳感器的參量的成對的比較，來成對地相互對傳感器進(jìn)行可信性檢測。如果所述數(shù)值是可信的，但是在整個系統(tǒng)中存在著故障，那么按本發(fā)明就推斷出在剩余的傳感器中存在著故障。
為了對這樣的包括第一空氣狀態(tài)傳感器、第二空氣狀態(tài)傳感器和第三空氣狀態(tài)傳感器的傳感器系統(tǒng)是否正常地工作進(jìn)行評估，以兩種不同的方式求得表征所述空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第一比較參量的第一數(shù)值和第二數(shù)值并且隨后將這兩個數(shù)值彼此進(jìn)行比較。在此重要的是，所述第一數(shù)值與第二數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第一、第二和第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量中的每一個輸出參量。如果而后根據(jù)所述表征空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第一比較參量的第一數(shù)值和第二數(shù)值的比較斷定在所述傳感器系統(tǒng)中存在著故障，那就存在著用于所有三個傳感器的正常的工作的診斷方法。由此看出，在傳感器系統(tǒng)中究竟是否存在著故障。如果看出存在著故障，那就可以在接下來的步驟中進(jìn)一步描述故障的特征。因此在接下來的步驟中可以確定，在這些傳感器中的哪些傳感器或者哪個傳感器中存在著所述故障。所述表征空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第一比較參量比如可以通過流經(jīng)廢氣再循環(huán)閥的質(zhì)量流量或者通過排氣背壓來產(chǎn)生。如果在下一個步驟中以兩種不同的方式求得表征空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第二比較參量的第三數(shù)值和第四數(shù)值，其中如此進(jìn)行所述求取過程，使得所述第三數(shù)值與第四數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第一空氣狀態(tài)傳感器和第二空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量并且不取決于所述第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量，并且隨后根據(jù)所述表征空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第二比較參量的第三數(shù)值與第四數(shù)值的比較來推斷，所述第三空氣狀態(tài)傳感器有故障，那么這就獲得以下優(yōu)點，即可以目標(biāo)明確地識別所述第三傳感器的故障。如果在此在分開步驟中最終觸發(fā)對第一空氣流進(jìn)行控制的第一器件并且由此將所述空氣系統(tǒng)劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中所述三個空氣狀態(tài)傳感器中的兩個空氣狀態(tài)傳感器處于所述第一區(qū)域中并且所述三個空氣狀態(tài)傳感器中的剩余的空氣狀態(tài)傳感器處于所述第二區(qū)域中，從而所述第三數(shù)值與第四數(shù)值之間的比較的結(jié)果不取決于所述第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量，那就可以以特別簡單的方式產(chǎn)生所述第三數(shù)值與第四數(shù)值之間的比較的取決于所述第一和第二空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量的依賴性和不取決于所述第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量的獨立性。如果這個表征所述空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第二比較參量通過流經(jīng)廢氣再循環(huán)閥的質(zhì)量流量或者通過排氣背壓或者通過內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的每時間單位的空氣充氣來產(chǎn)生，那就可以特別容易地實現(xiàn)取決于所述第一和第二空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量的依賴性以及不取決于所述第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量的獨立性。如果進(jìn)一步以兩種不同的方式如此求得表征所述空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第三比較參量的第五數(shù)值和第六數(shù)值，使得所述第五數(shù)值與第六數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第二空氣狀態(tài)傳感器和第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量并且不取決于所述第一空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量，并且而后根據(jù)所述表征空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第三比較參量的第五數(shù)值與第六數(shù)值的比較來推斷，所述第一空氣狀態(tài)傳感器有故障，那就可以保證所謂的“位置瞄準(zhǔn)”， 也就是說傳感器系統(tǒng)的故障明確地匹配給單個的傳感器的故障。如果在此最終觸發(fā)對第二空氣流進(jìn)行控制的第二器件并且由此將所述空氣系統(tǒng)劃分為第三區(qū)域和第四區(qū)域，其中所述三個空氣狀態(tài)傳感器中的兩個空氣狀態(tài)傳感器處于所述第三區(qū)域中并且所述三個空氣狀態(tài)傳感器中的剩余的空氣狀態(tài)傳感器處于所述第四區(qū)域中，從而所述第五數(shù)值與第六數(shù)值之間的比較的結(jié)果不取決于所述第二空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量，那就可以特別容易地實現(xiàn)取決于所述第二和第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量的依賴性和不取決于所述第一空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量的獨立性。如果所述表征空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第三比較參量通過流經(jīng)廢氣再循環(huán)閥的質(zhì)量流量或者通過排氣背壓或者通過內(nèi)燃機(jī)的燃燒室的每時間單位的空氣充氣程度來產(chǎn)生，那就可以特別容易地實現(xiàn)取決于所述第一和第二空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量之間的依賴性以及不取決于所述第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量的獨立性。


附圖示出了所述按本發(fā)明的方法的一種特別有利的實施方式。其中 圖1是具有廢氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的空氣系統(tǒng)的示意圖2是沒有廢氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的空氣系統(tǒng)的示意圖； 圖3是控制/調(diào)節(jié)裝置內(nèi)部的計算框； 圖4是所述診斷方法的一般流程； 圖5是用于傳感器系統(tǒng)的可信性檢測的實施例； 圖6是用于兩個傳感器彼此間的可信性檢測的實施例； 圖7是用于所述診斷方法的流程的第一種實施例； 圖8是用于所述診斷方法的流程的第二種實施例；并且圖9是用于所述診斷方法的流程的第三種實施例。
具體實施例方式圖1示出了具有廢氣渦輪增壓器的內(nèi)燃機(jī)的空氣系統(tǒng)。新鮮空氣通過吸管10從空氣量測量計20的旁邊流過，被以旋轉(zhuǎn)速度nL旋轉(zhuǎn)的廢氣渦輪增壓器30所壓縮，并且經(jīng)由節(jié)流閥40流入到進(jìn)氣管道50中。每時間單位空氣充氣m22流入到燃燒室80中。燃料噴射裝置85每時間單位將燃料量mK噴射到燃燒室80中。通過以常見方式進(jìn)行的燃燒過程，以旋轉(zhuǎn)速度nM來驅(qū)動曲軸。每時間單位廢氣量m31離開所述燃燒室80并且流入到排氣管道90中。廢氣量m31的一部分通過廢氣再循環(huán)管路100流回到所述進(jìn)氣管道50中。 每時間單位反饋的氣體量mEGR通過廢氣再循環(huán)閥110的張開程度來確定。所述廢氣量m31 的未反饋的剩余部分流經(jīng)廢氣渦輪增壓器30的渦輪葉片并且由此驅(qū)動著所述廢氣渦輪增壓器30?？刂?調(diào)節(jié)裝置130比如從傳感器接收信號并且將信號比如發(fā)送給執(zhí)行器。所述空氣量測量計20檢測每時間單位通過所述吸管10流動的空氣量mHFM，并且將相應(yīng)的輸出信號發(fā)送給所述控制/調(diào)節(jié)裝置130。在進(jìn)氣管道50中存在的氣體具有增壓壓力p22和進(jìn)氣溫度T22。進(jìn)氣溫度傳感器 140檢測進(jìn)氣溫度T22并且將相應(yīng)的輸出信號發(fā)送給所述控制/調(diào)節(jié)裝置130。增壓壓力傳感器150檢測所述增壓壓力p22并且將相應(yīng)的輸出信號發(fā)送給所述控制/調(diào)節(jié)裝置130。排氣管道90中的氣體具有排氣溫度T3和排氣背壓p3。排氣背壓傳感器160檢測排氣背壓P3并且將相應(yīng)的輸出信號發(fā)送給所述控制/調(diào)節(jié)裝置130。排氣溫度傳感器170 檢測排氣溫度T3并且將相應(yīng)的輸出信號發(fā)送給所述控制/調(diào)節(jié)裝置130。轉(zhuǎn)速傳感器120 檢測曲軸的旋轉(zhuǎn)速度nM并且將相應(yīng)的輸出信號發(fā)送給所述控制/調(diào)節(jié)裝置130。
所述控制/調(diào)節(jié)裝置130將節(jié)流閥觸發(fā)信號cDK發(fā)送給所述節(jié)流閥40，為了并且就這樣確定所述節(jié)流閥40的張開程度并且由此確定流過所述節(jié)流閥40的新鮮氣體的流量。所述控制/調(diào)節(jié)裝置130將廢氣再循環(huán)閥-觸發(fā)信號cEGR發(fā)送給廢氣再循環(huán)閥110， 并且就這樣確定所述廢氣再循環(huán)閥110的張開橫截面，并且由此確定每時間單位反饋的氣體量mEGR。所述控制/調(diào)節(jié)裝置130將燃料噴射裝置-觸發(fā)信號ClN發(fā)送給燃料噴射裝置 85，并且由此確定每時間單位噴射的燃料量mK。所述控制/調(diào)節(jié)裝置130將廢氣渦輪增壓器-觸發(fā)信號cVTG發(fā)送給所述廢氣渦輪增壓器30并且由此確定渦輪機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)。所述渦輪機(jī)的幾何結(jié)構(gòu)影響著所述廢氣渦輪增壓器的旋轉(zhuǎn)速度nL。圖2示出了沒有廢氣渦輪增壓器30的內(nèi)燃機(jī)的構(gòu)造。該構(gòu)造與在圖1中示出的內(nèi)燃機(jī)相類似。在排氣管道90中額外地有一個對廢氣的流動進(jìn)行調(diào)節(jié)的消聲器180。圖3示出了一些示范性的計算框，借助于所述計算框所述控制/調(diào)節(jié)裝置130在由其接收的傳感器信號和由其發(fā)送的執(zhí)行器信號的基礎(chǔ)上計算其它的表征空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的參量。圖3a示出了空氣充氣-計算框200。所述空氣充氣-計算框200從增壓壓力p22、 進(jìn)氣溫度T22和曲軸的轉(zhuǎn)速nM出發(fā)來計算每時間單位流進(jìn)所述燃燒室80中的空氣充氣 m22。如果用V22表示所述進(jìn)氣管道50的容積，用R表示在進(jìn)氣管道50中存在的氣體混合物的氣體常數(shù)并且用IA表示取決于所噴射的燃料量mK和曲軸的轉(zhuǎn)速nM的比例常數(shù)，那就以以下公式獲得由所述空氣充氣-計算框200求得的關(guān)聯(lián)
權(quán)利要求
1.用于對內(nèi)燃機(jī)的空氣系統(tǒng)中的傳感器系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷的方法，所述傳感器系統(tǒng)包括第一空氣狀態(tài)傳感器、第二空氣狀態(tài)傳感器和第三空氣狀態(tài)傳感器，其中在總計算步驟(1001)中以兩種不同的方式來如此求得表征所述空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第一比較參量的第一數(shù)值和第二數(shù)值，使得所述第一數(shù)值與第二數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第一、第二和第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量中的每個輸出參量，并且其中在故障識別步驟(1002)中根據(jù)所述第一比較參量的第一數(shù)值與第二數(shù)值的比較來斷定，在所述傳感器系統(tǒng)中存在著故障。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一比較參量通過流經(jīng)廢氣再循環(huán)閥 (110)的質(zhì)量流量(mEGR)或者通過排氣背壓(p3)來產(chǎn)生。
3.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，-在第二計算步驟(1003)中以兩種不同的方式如此求得表征所述空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第二比較參量的第三數(shù)值和第四數(shù)值，-使得所述第三數(shù)值與第四數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第一空氣狀態(tài)傳感器和第二空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量并且不取決于所述第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量，并且-在第二故障識別步驟(1004)中根據(jù)所述第二比較參量的第三數(shù)值與第四數(shù)值的比較來推斷，所述第三空氣狀態(tài)傳感器有故障。
4.按權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在分開步驟(1040、1090)中最終觸發(fā)對第一空氣流進(jìn)行控制的第一器件并且由此將所述空氣系統(tǒng)劃分為第一區(qū)域和第二區(qū)域，其中所述三個空氣狀態(tài)傳感器中的兩個空氣狀態(tài)傳感器處于所述第一區(qū)域中并且所述三個空氣狀態(tài)傳感器中的剩余的空氣狀態(tài)傳感器處于所述第二區(qū)域中，使得所述第三數(shù)值與第四數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第一和第二空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量并且不取決于所述第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量。
5.按權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述第二比較參量通過流經(jīng)廢氣再循環(huán)閥(110)的質(zhì)量流量(mEGR)或者通過排氣背壓(p3)或者通過所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室(80) 的每時間單位的空氣充氣(m22)來產(chǎn)生。
6.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，-在第三計算步驟(1005)中以兩種不同的方式如此求得表征所述空氣系統(tǒng)的狀態(tài)的第三比較參量的第五數(shù)值和第六數(shù)值，使得所述第五數(shù)值與第六數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第二空氣狀態(tài)傳感器和第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量并且不取決于所述第一空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量，并且-在第三故障識別步驟(1006)中根據(jù)所述第三比較參量的第五數(shù)值與第六數(shù)值的比較來推斷，所述第一空氣狀態(tài)傳感器有故障。
7.按權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，在第二分開步驟(1040、1090)中最終觸發(fā)對第二空氣流進(jìn)行控制的第二器件并且由此將所述空氣系統(tǒng)劃分為第三區(qū)域和第四區(qū)域，其中所述三個空氣狀態(tài)傳感器中的兩個空氣狀態(tài)傳感器處于所述第三區(qū)域中并且所述三個空氣狀態(tài)傳感器中的剩余的空氣狀態(tài)傳感器處于所述第四區(qū)域中，使得所述第五數(shù)值與第六數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第二和第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量并且不取決于所述第一空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量。
8.按權(quán)利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述第三比較參量通過流經(jīng)廢氣再循環(huán)閥(110)的質(zhì)量流量(mEGR)或者通過排氣背壓(p3)或者通過所述內(nèi)燃機(jī)的燃燒室(80) 的每時間單位的空氣充氣(m22)來產(chǎn)生。
9.按前述權(quán)利要求中任一項所述的方法，其特征在于，-所述第一空氣狀態(tài)傳感器、第二空氣狀態(tài)傳感器和第三空氣狀態(tài)傳感器分別相當(dāng)于以下傳感器之一 -空氣量測量計 -增壓壓力傳感器 -排氣背壓傳感器。
10.計算機(jī)程序，其特征在于，對其進(jìn)行了編程用于應(yīng)用在按權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法中。
11.電氣的存儲介質(zhì)，用于內(nèi)燃機(jī)的控制和/或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，在其上面保存了用于應(yīng)用在按權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法中的計算機(jī)程序。
12.內(nèi)燃機(jī)的控制和/或調(diào)節(jié)裝置，其特征在于，對其進(jìn)行了編程用于應(yīng)用在按權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法中。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于對內(nèi)燃機(jī)進(jìn)行控制的方法和裝置。本發(fā)明涉及一種用于對內(nèi)燃機(jī)的空氣系統(tǒng)中的傳感器系統(tǒng)的故障進(jìn)行診斷的方法，所述傳感器系統(tǒng)包括第一空氣狀態(tài)傳感器、第二空氣狀態(tài)傳感器和第三空氣狀態(tài)傳感器，其中在總計算步驟中以兩種不同的方式來如此求得第一比較參量的第一數(shù)值和第二數(shù)值，使得所述第一數(shù)值與第二數(shù)值之間的比較的結(jié)果取決于所述第一、第二和第三空氣狀態(tài)傳感器的輸出參量中的每個輸出參量，并且其中在故障識別步驟中根據(jù)所述第一比較參量的第一數(shù)值與第二數(shù)值的比較來斷定，在所述傳感器系統(tǒng)中存在著故障。
文檔編號F02D41/00GK102477912SQ20111037075
公開日2012年5月30日 申請日期2011年11月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者庫恩 D., 賴歇爾 J., 布萊勒 T., 布盧門德勒 W. 申請人:羅伯特·博世有限公司