專利名稱：用于診斷內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱排氣的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃機(jī)，其中曲軸箱排氣到空氣輸入系統(tǒng)中。本發(fā)明還涉及ー種用于診斷內(nèi)燃機(jī)排氣系統(tǒng)的方法。
背景技術(shù)：
在內(nèi)燃機(jī)中由于泄漏效應(yīng)在氣缸的缸壁上導(dǎo)致排出燃燒廢氣。這些燃燒廢氣聚集在曲軸箱中并且通常通過油分離器和氣體管道、例如軟管排氣到內(nèi)燃機(jī)的空氣輸入系統(tǒng)中。為了遵守排放法律規(guī)定的排放限制，必須有適當(dāng)?shù)乇O(jiān)控曲軸箱的排氣，使得可靠地通過診斷識別在曲軸箱與油分離器之間以及在油分離器與空氣輸入系統(tǒng)之間的氣體管道的缺陷。為了診斷曲軸箱排氣功能性存在不同的方案。一方面可以在曲軸箱與油分離器之間以及油分離器與空氣輸入系統(tǒng)之間的氣體管道上設(shè)有電觸頭，它在氣體管道故障或分離時(shí)打開，由此可以識別故障。此外可以通過設(shè)置在空氣輸入系統(tǒng)的入口側(cè)的空氣質(zhì)量傳感器的可信性驗(yàn)證利用增壓壓力傳感器檢驗(yàn)氣體管道中的不密封性。在這里存在缺陷，由于在空氣輸入系統(tǒng)中的多種故障可能性，對于曲軸箱排氣的氣體管道故障無法實(shí)現(xiàn)明確的不可信配屬關(guān)系。另ー可能性是，在曲軸箱與環(huán)境之間設(shè)有壓差傳感器。在完好狀態(tài)中曲軸箱中的壓カ低于環(huán)境壓力，因?yàn)樵趦?nèi)燃機(jī)的空氣輸入系統(tǒng)中通過空氣過濾器實(shí)現(xiàn)壓力降。此外用于曲軸箱排氣的氣體管道的開ロ通常垂直于空氣輸入系統(tǒng)中的流動(dòng)曲線延伸，由此由于文丘里效應(yīng)在用于排氣的氣體管道中出現(xiàn)負(fù)壓。如果在用于曲軸箱排氣的氣體管道上出現(xiàn)故障，則在曲軸箱中出現(xiàn)近似環(huán)境壓力。借助于壓差傳感器可以將曲軸箱與環(huán)境之間的壓力降配屬于功能正常的曲軸箱排氣并且在診斷功能中評價(jià)。因?yàn)榍S箱與環(huán)境壓力之間的壓差通常非常低，為了實(shí)現(xiàn)診斷功能必需具有非常小的公差的壓差傳感器和可能的運(yùn)行點(diǎn)，在這樣的運(yùn)行點(diǎn)中在空氣輸入系統(tǒng)中出現(xiàn)高空氣質(zhì)量流，用于區(qū)分功能正常的排氣或者不發(fā)揮功能的排氣。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供ー種方法和裝置，用于檢驗(yàn)曲軸箱的排氣功能，它是可靠的并且可以通過壓差傳感器以更低的測量公差要求加以使用。這個(gè)目的通過如權(quán)利要求1所述的用于檢驗(yàn)曲軸箱排氣功能的方法以及通過如并列權(quán)利要求所述的裝置和發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在從屬權(quán)利要求中給出其它有利的擴(kuò)展結(jié)構(gòu)。按照第一方面規(guī)定ー種檢驗(yàn)用于內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱排氣的排氣裝置的功能的方法，其中所述曲軸箱通過排氣裝置與內(nèi)燃機(jī)的空氣輸入系統(tǒng)連接。該方法包括下面的步驟:
-確定在環(huán)境壓力與曲軸箱中的曲軸箱壓力之間的壓差；
-如果滿足釋放條件，根據(jù)壓差確定排氣裝置中的故障； 其中如果通過低通濾波器濾波的在空氣輸入系統(tǒng)中的空氣質(zhì)量流按照絕對值超過第ー閾值，則滿足釋放條件。上述方法的思想在干，對于執(zhí)行排氣裝置診斷，考慮在空氣輸入系統(tǒng)中的空氣質(zhì)量流的不同的動(dòng)態(tài)性和曲軸箱與環(huán)境之間的壓差。僅當(dāng)期待有相應(yīng)高的壓差時(shí)，才釋放基于本方法的診斷功能，在該方法中檢驗(yàn)排氣裝置的正常的功能。通過上述方法可以提高診斷的可靠性和/或可以使用對公差提出更低要求的壓差傳感器。此外可以以時(shí)間常數(shù)執(zhí)行空氣質(zhì)量流的低通濾波，這樣給定時(shí)間常數(shù)，它等于或大于由在空氣質(zhì)量流變化時(shí)曲軸箱壓力的時(shí)間延遲的響應(yīng)給出的時(shí)間常數(shù)。按照ー種實(shí)施例，根據(jù)壓差借助于閾值比較確定排氣裝置中的故障。尤其根據(jù)通過另ー低通濾波器輸出的壓差借助于閾值比較確定在排氣裝置中的故障?？梢砸?guī)定，所述另ー低通濾波器具有時(shí)間常數(shù)，它依賴于空氣質(zhì)量流、尤其濾波的空氣質(zhì)量流，尤其線性地依賴于空氣質(zhì)量流或?yàn)V波的空氣質(zhì)量流。通過根據(jù)運(yùn)行點(diǎn)對測得的曲軸箱與環(huán)境壓力之間的壓差進(jìn)行濾波可以提高釋放邊界，由此保證釋放頻率?？梢韵鄬τ趬翰铋撝祱?zhí)行閾值比較，其中壓差閾值依賴于濾波的空氣質(zhì)量流。按照另一方面提出一種檢驗(yàn)用于內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱排氣的排氣裝置的功能的裝置，其中所述曲軸箱通過排氣裝置與內(nèi)燃機(jī)的空氣輸入系統(tǒng)連接，其中該裝置設(shè)計(jì)成，用于
-確定在環(huán)境壓力與曲軸箱中的曲軸箱壓力之間的壓差；以及 -如果滿足釋放條件，根據(jù)壓差確定排氣裝置中的故障，；
其中如果通過低通濾波器濾波的在空氣輸入系統(tǒng)中的空氣質(zhì)量流按照絕對值超過第ー閾值，則滿足釋放條件。按照另一方面是具有內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，其中設(shè)有用于內(nèi)燃機(jī)的曲軸箱排氣的排氣裝置，并且所述曲軸箱通過排氣裝置與內(nèi)燃機(jī)的空氣輸入系統(tǒng)連接，并且具有上述的裝置。按照另一方面規(guī)定計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，它含有程序代碼，當(dāng)它在數(shù)據(jù)處理単元上執(zhí)行時(shí)，它執(zhí)行上述的方法。


下面借助于附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。附圖中:
圖1發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)示意圖，具有在曲軸箱與空氣輸入系統(tǒng)之間的排氣裝置，
圖2用于表示檢驗(yàn)曲軸箱排氣功能的方法的原理圖，
圖3在空氣輸入系統(tǒng)中的空氣質(zhì)量流和由此引起的在曲軸箱中的壓差的時(shí)間變化曲線的示例，
圖4a和4b對于內(nèi)燃機(jī)的不同運(yùn)行點(diǎn)針對未濾波的空氣質(zhì)量流和濾波的空氣質(zhì)量流，相對在空氣輸入系統(tǒng)中的空氣質(zhì)量流表示壓差的曲線圖，
圖5用于表示用于確定曲軸箱排氣功能的、與范圍或運(yùn)行點(diǎn)有關(guān)的測得的壓差濾波的原理圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的方框圖，具有內(nèi)燃機(jī)2，空氣通過空氣輸入系統(tǒng)3通過空氣通道輸送到內(nèi)燃機(jī)。通過空氣輸入系統(tǒng)3輸送的空氣通過(未示出的)進(jìn)入閥控制地進(jìn)入到內(nèi)燃機(jī)2的氣缸4中?？諝廨斎胂到y(tǒng)3具有進(jìn)入側(cè)的空氣過濾器5，用于過濾吸入的新鮮空氣中的顆粒。此外空氣輸入系統(tǒng)3具有節(jié)流閥6，它控制輸送到內(nèi)燃機(jī)2的氣缸4的空氣流。內(nèi)燃機(jī)2設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)缸體中，它包圍區(qū)域12，在該區(qū)域中設(shè)置曲軸并且曲軸與氣缸4中的活塞連接。這個(gè)區(qū)域12稱為曲軸箱。通過氣缸壁上的泄漏效應(yīng)，對曲軸箱12輸送所謂的漏氣空氣，它們聚集在曲軸箱12的內(nèi)部。為了避免，位于曲軸箱12中的氣體進(jìn)入到環(huán)境，設(shè)有排氣裝置7，它使曲軸箱12與空氣輸入系統(tǒng)3連接。排氣裝置7包括第一排氣管道段13和第二排氣管道段14，它們通過油分離器8相互分開。第一排氣管道段13使曲軸箱12與油分離器8連接，第二排氣管道段14使油分離器8與空氣輸入系統(tǒng)3連接。油分離器8用于防止,在氣體從曲軸箱12流入空氣輸入系統(tǒng)3中時(shí)從曲軸箱12攜帯油井由此進(jìn)入到空氣輸入系統(tǒng)3。為了在曲軸箱12中建立永久的負(fù)壓，第二排氣管道段14通到空氣輸入系統(tǒng)3的這樣的部位，在該部位中存在相對于環(huán)境壓カ更低的壓力。為此第二排氣管道段14例如在空氣過濾器5的輸出側(cè)通到空氣輸入系統(tǒng)3。為了控制內(nèi)燃機(jī)2運(yùn)行設(shè)有控制單元10，用于控制內(nèi)燃機(jī)2運(yùn)行?？刂茊卧?0尤其根據(jù)測得的或模擬的系統(tǒng)狀態(tài)這樣控制節(jié)流閥6和其它致動(dòng)器，使內(nèi)燃機(jī)2給出對應(yīng)于理論矩的驅(qū)動(dòng)矩。為了檢驗(yàn)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)I的單個(gè)部件的功能，在控制單元10中(或在其它檢驗(yàn)單元中)通常實(shí)現(xiàn)診斷功能。診斷功能規(guī)定，借助于設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)2的曲軸箱12中的壓差傳感器11測量并評價(jià)在環(huán)境壓力與曲軸箱12中的壓カ(曲軸箱壓力)之間的壓差。通常相對于閾值評價(jià)在曲軸箱壓力與環(huán)境壓力之間的壓差，即壓差位于特定的閾值以下，因此識別在排氣裝置7中的故障。這些故障例如可能由于排氣管道段13、14之一的、空氣輸入系統(tǒng)3的、油分離器8的或曲軸箱12的故障產(chǎn)生。其它故障可能性在于排氣管道段13、14之一或油分離器8的不密封性。因?yàn)橥ㄟ^壓差傳感器11測得的并且在控制單元10中評價(jià)的壓差是微小的，因此對于功能檢驗(yàn)的可靠性必需的是，定義釋放條件，它保證，在排氣裝置7的正常的功能時(shí)在曲軸箱壓力與環(huán)境壓カ之間存在足夠壓差。釋放條件可以根據(jù)通過空氣輸入系統(tǒng)3的空氣質(zhì)量流的指標(biāo)來定義。在空氣輸入系統(tǒng)3中的狀態(tài)動(dòng)態(tài)變化時(shí)、例如在空氣質(zhì)量流變化時(shí)，在曲軸箱12中的空氣壓カ可能時(shí)間延遲地對應(yīng)于第二排氣管道段14的入口位置上的空氣壓カ進(jìn)行調(diào)整。這可能導(dǎo)致，在曲軸箱12中出現(xiàn)導(dǎo)致足夠大的壓差的氣體壓力以前，以空氣質(zhì)量流值為基礎(chǔ)的釋放條件已經(jīng)激活用于檢驗(yàn)排氣裝置7的正常功能的功能。求得的在曲軸箱壓力與環(huán)境壓力之間的壓差與壓差閾值比較，用于確定，排氣管道7是否無故障。在空氣質(zhì)量流躍變地提高時(shí)可能導(dǎo)致，即便是功能正常的排氣裝置7，測得的壓差也不足夠高，盡管滿足用于釋放診斷的釋放條件。圖2示出求得用于診斷排氣裝置7的釋放條件。因此規(guī)定，首先在低通濾波模塊21中按照低通濾波函數(shù)以給定的時(shí)間常數(shù)ti將關(guān)于空氣質(zhì)量流If的指標(biāo)(例如由在空氣輸入系統(tǒng)中的空氣質(zhì)量流傳感器獲得)濾波，用于獲得濾波的空氣質(zhì)量流的指標(biāo)。濾波的空氣質(zhì)量流If 在閾值模塊22中進(jìn)行閾值比較，用于檢驗(yàn)出現(xiàn)或不出現(xiàn)釋放條件。最好這樣選擇低通濾波的給定時(shí)間常數(shù)ti，使它基本相當(dāng)于這樣的時(shí)間常數(shù)，以該時(shí)間常數(shù)空氣質(zhì)量流的變化影響曲軸箱2中的壓カ變化，或者大于這個(gè)時(shí)間常數(shù)。最后，當(dāng)濾波的空氣質(zhì)量流超過給定的第一閾值A(chǔ)時(shí),釋放排氣裝置7的正常功能的檢驗(yàn)?？梢愿郊拥匾?guī)定，如果濾波的空氣質(zhì)量流超過更大的第二閾值B，使檢驗(yàn)功能關(guān)閉。通過低通濾波器模塊21模擬的動(dòng)態(tài)性要模擬在排氣裝置7中的以及在空氣輸入系統(tǒng)3的(第二排氣管道段14所通入的)區(qū)域的體積中的存儲效應(yīng)。在圖3的曲線圖中示例地示出這一點(diǎn)。圖3的曲線圖示出空氣質(zhì)量流If的時(shí)變變化和在曲軸箱12中的相應(yīng)壓差pDiff。在所示示例中，一旦濾波的空氣質(zhì)量流超過370kg/h，就釋放曲軸箱排氣功能的檢驗(yàn)。基于這個(gè)第一閾值A(chǔ)定義-12hPa的壓差閾值。如果測得的壓差按照絕對值位于>12hPa的范圍，則可以推斷出曲軸箱排氣的正常功能?？梢钥闯觯谖礊V波的空氣質(zhì)量流If中已經(jīng)提前達(dá)到這個(gè)邊界值，并且在這個(gè)時(shí)刻相應(yīng)測得的壓差Plliff在絕對值上明顯低于IOhPa(小于-1OhPa),約為5hPa。在這種情況下在其中必須在功能正?；蚬δ懿徽５那S箱排氣之間進(jìn)行區(qū)分的區(qū)域于是處在5hPa至OhPa之間。這需要使用敏感的壓差傳感器11。在圖4a和4b中，借助于曲線圖(其中相對于空氣質(zhì)量流標(biāo)出壓差)對于不同的運(yùn)行點(diǎn)(其以不同的方式達(dá)到)表明，在使用未濾波的空氣質(zhì)量流If時(shí)，在保持不變的壓差閾值Pthr吋，必須采用比在使用濾波的空氣質(zhì)量流Ifsaa時(shí)大得多的空氣質(zhì)量流閾值作為用于釋放的第一閾值A(chǔ)。因此能夠在使用濾波時(shí)，對于空氣質(zhì)量流If為了確定釋放條件，這樣選擇第一閾值A(chǔ)，使得更頻繁地滿足釋放條件。備選地也可以選擇，在相同的第一閾值A(chǔ)時(shí)對于空氣質(zhì)量流設(shè)有具有更低敏感度的壓差傳感器11，因?yàn)槔缭诘谝婚撝礎(chǔ)為500kg/h時(shí)，壓差閾值Pthr約19hPa就足夠了。為了得到對于在曲軸箱12與環(huán)境之間的壓差pDiff的可靠測量值，可以使測量值在低通的壓差低通濾波器31中濾波。在壓差低通濾波器31中的時(shí)間常數(shù)tp可以根據(jù)濾波的空氣質(zhì)量流選擇?？梢砸?guī)定選擇時(shí)間常數(shù)tp的函數(shù)，在小的質(zhì)量流(質(zhì)量流小于第一空氣質(zhì)量流閾值)時(shí)，在其中盡管存在差別性，但是不是最佳的，可以規(guī)定比在更大質(zhì)量流時(shí)更大的時(shí)間常數(shù)。這種壓差低通濾波用于根據(jù)運(yùn)行點(diǎn)輸出壓差Plliff的測量值?，F(xiàn)在輸出的壓差pDiff ’可以在另ー閾值模塊32中進(jìn)行閾值比較，其中將輸出的壓差Plliff’與壓差閾值Ptto進(jìn)行比較，用于以故障信號FS的形式得到關(guān)于曲軸箱排氣檢驗(yàn)的正常或者不正常功能的指標(biāo)。如果輸出的壓差Plliff ’在絕對值上低于壓差閾值Pthr或者輸出的壓差Plliff’超過壓差閾值Ptto，則可以推斷出不正常的曲軸箱排氣功能并且反之亦然。如上所述，壓差閾值Pthr可以恒定地或者作為濾波的空氣質(zhì)量流If 的函數(shù)或者還作為增壓壓力的函數(shù)(在增壓的內(nèi)燃機(jī)中)求得。尤其能夠(參照圖4b的測量值)使壓差閾值Ptto調(diào)整到在圖4b中所示的運(yùn)行點(diǎn)的上邊界范圍。例如可以按照基于濾波的空氣質(zhì)量流的具有負(fù)斜率的線性函數(shù)來選擇壓差閾值P-。對于圖4b的示例這意味著，在550kg/h空氣質(zhì)量流時(shí)可以選擇_22hPa的壓差閾值，并且對于400kg/h的空氣質(zhì)量流可以選擇-1OhPa的壓差閾值。通過在較大的釋放時(shí)間和運(yùn)行范圍上輸出壓差pDiff可以最小化由于系統(tǒng)影響引起的干擾、點(diǎn)對點(diǎn)干擾和類似干擾。此外可以規(guī)定，輸出的(濾波的)壓差PDiff’相對于壓差閾值Pthr的閾值比較，只有當(dāng)超過累計(jì)的釋放持續(xù)時(shí)間時(shí)才釋放，它對應(yīng)于累計(jì)的、已經(jīng)出現(xiàn)用于檢驗(yàn)曲軸箱排氣功能的釋放條件的持續(xù)時(shí)間。
權(quán)利要求
1.一種檢驗(yàn)用于內(nèi)燃機(jī)(2)的曲軸箱(12)排氣的排氣裝置的功能的方法，其中所述曲軸箱(12)通過排氣裝置(7)與內(nèi)燃機(jī)(2)的空氣輸入系統(tǒng)(3)連接，具有下面的步驟: -確定在環(huán)境壓力與曲軸箱(12)中的曲軸箱壓力之間的壓差(pDiff)； -如果滿足釋放條件，根據(jù)壓差確定排氣裝置中的故障，； 其特征在干， 如果通過低通濾波器(21)濾波的在空氣輸入系統(tǒng)(3)中的空氣質(zhì)量流按照絕對值超過第一閾值，則滿足釋放條件。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中以時(shí)間常數(shù)執(zhí)行空氣質(zhì)量流的低通濾波，這樣給定時(shí)間常數(shù)，它等于或大于由在空氣質(zhì)量流變化時(shí)曲軸箱壓力的時(shí)間延遲的響應(yīng)給出的時(shí)間常數(shù)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的方法，其中根據(jù)壓差(pDiff)借助于閾值比較確定排氣裝置(7)中的故障。
4.按權(quán)利要求3所述的方法，其中根據(jù)通過另ー低通濾波器輸出的壓差(pDiff)借助于閾值比較確定在排氣裝置(7)中的故障。
5.按權(quán)利要求4所述的方法，其中所述另ー低通濾波器具有時(shí)間常數(shù)，它依賴于空氣質(zhì)量流、尤其濾波的空氣質(zhì)量流，尤其線性地依賴于空氣質(zhì)量流或?yàn)V波的空氣質(zhì)量流。
6.按權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的方法，其中相對于壓差閾值(Ptto)執(zhí)行閾值比較，其中壓差閾值(Pthr)依賴于濾波的空氣質(zhì)量流。
7.一種檢驗(yàn)用于內(nèi)燃機(jī)(2)的曲軸箱(12)排氣的排氣裝置(7)功能的裝置，其中所述曲軸箱(12)通過排氣裝置(7)與內(nèi)燃機(jī)(2)的空氣輸入系統(tǒng)連接，其中該裝置設(shè)計(jì)成，用于 -確定在環(huán)境壓力與曲軸箱(12)中的曲軸箱壓力之間的壓差(pDiff);以及 -如果滿足釋放條件，根據(jù)壓差確定排氣裝置(7)中的故障； 其特征在干， 如果通過低通濾波器(21)濾波的在空氣輸入系統(tǒng)(3)中的空氣質(zhì)量流按照絕對值超過第一閾值，則滿足釋放條件。
8.有內(nèi)燃機(jī)(2)的發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)(1)，其中設(shè)有用于內(nèi)燃機(jī)(2)的曲軸箱(12)排氣的排氣裝置(7 )，并且所述曲軸箱(12 )通過排氣裝置(7 )與內(nèi)燃機(jī)(2 )的空氣輸入系統(tǒng)(3 )連接，并且具有如權(quán)利要求7所述的裝置。
9.算機(jī)程序產(chǎn)品，它含有程序代碼，當(dāng)它在數(shù)據(jù)處理単元上執(zhí)行吋，它執(zhí)行按照權(quán)利要求I至6中任一項(xiàng)所述的方法。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種檢驗(yàn)用于內(nèi)燃機(jī)(2)的曲軸箱(12)排氣的排氣裝置的功能的方法，其中所述曲軸箱(12)通過排氣裝置(7)與內(nèi)燃機(jī)(2)的空氣輸入系統(tǒng)(3)連接，具有下面的步驟-確定在環(huán)境壓力與曲軸箱(12)中的曲軸箱壓力之間的壓差(pDiff)；-如果滿足釋放條件，根據(jù)壓差(pDiff)確定排氣裝置(7)中的故障，；其中如果通過低通濾波器(21)濾波的在空氣輸入系統(tǒng)(3)中的空氣質(zhì)量流按照絕對值超過第一閾值，則滿足釋放條件。
文檔編號F01M13/00GK103097703SQ201180044518
公開日2013年5月8日 申請日期2011年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月16日
發(fā)明者D.庫恩, S.米歇爾 申請人:羅伯特·博世有限公司