本發(fā)明涉及帶有vcr調(diào)節(jié)器（vcr：可變壓縮比）的內(nèi)燃機、尤其往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，所述vcr調(diào)節(jié)器實現(xiàn)了內(nèi)燃機的燃燒室的壓縮比的可變的匹配。本發(fā)明還涉及用于診斷vcr調(diào)節(jié)器的方法。

背景技術(shù)：

對于往復(fù)活塞式內(nèi)燃機，存在的可能性是，通過不同的措施來設(shè)定在缸體的燃燒室中的壓縮比。所述壓縮比說明了在內(nèi)燃機的工作節(jié)拍期間在燃燒室的最大的容積和燃燒室的最小的容積之間的比例。所述壓縮比能夠通過合適的、所謂的vcr調(diào)節(jié)器可變地進行匹配。

例如，從公開文件wo2014/019684中已知帶有可變壓縮和帶有用于改變壓縮比的促動單元的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機。所述促動單元具有帶有可變長度的連桿、帶有可變的壓縮大小的活塞和/或帶有可變的曲軸半徑的曲軸。

此外，從公開文件de102008050827a1中已知用于內(nèi)燃機的曲軸的調(diào)節(jié)裝置。所述曲軸支承在調(diào)整軸承（einstelllager）中，該調(diào)整軸承經(jīng)過調(diào)節(jié)軸能夠調(diào)節(jié)，以便改變在缸體中的活塞的最小壓縮位置和最大壓縮位置之間的曲軸的位置。

從公開文件us2014/0014071中還已知用于設(shè)定在內(nèi)燃機中的可變的壓縮比的裝置。所述裝置包括用于容納曲軸的偏心軸承機構(gòu)。所述偏心軸承機構(gòu)包括能夠轉(zhuǎn)動的偏心環(huán)，曲軸支承在該偏心環(huán)中，其中，通過所述偏心環(huán)的轉(zhuǎn)動能夠設(shè)定所述壓縮比。

可變地設(shè)定所述壓縮的可行方案影響消耗量并且由此影響廢氣排放。由此，按照obd法規(guī)的用于設(shè)定可變的壓縮的系統(tǒng)是診斷相關(guān)的并且在vcr調(diào)節(jié)器處的壓縮比的預(yù)設(shè)的實施必須在馬達運行中得到監(jiān)控。

從公開文件de19955250a1中已知對于在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機中可變地設(shè)定缸體壓縮的裝置進行功能監(jiān)控的方法，其中，分別在操控所述裝置以便改變缸體壓縮之前和之后，求取馬達運行參數(shù)并且將馬達運行參數(shù)的兩個值彼此比較。由此能夠確定的是，是否出現(xiàn)了馬達運行參數(shù)的改變，其中，馬達運行參數(shù)的改變表現(xiàn)為對于可變地設(shè)定缸體壓縮的裝置的正確功能的標志。所述壓縮改變能夠借助運行躁動或借助從燃燒室壓力傳感器或扭矩傳感器或進氣管壓力傳感器所測定的參量進行確定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置了根據(jù)本發(fā)明所述的用于診斷在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機中的壓縮比的可變的調(diào)節(jié)的方法以及按照本發(fā)明所述的裝置和馬達系統(tǒng)。

在優(yōu)選實施例和其它實施例中給出其它的設(shè)計方案。

按照第一方面，設(shè)置了用于診斷在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機中的壓縮比的可變的調(diào)節(jié)的方法，其中，依賴于廢氣導(dǎo)出系統(tǒng)的所測量的狀態(tài)參量、尤其所測量的廢氣溫度信號化所述壓縮比的可變的調(diào)節(jié)的誤差。

此外，能夠設(shè)置下述的步驟：

在內(nèi)燃機的預(yù)先設(shè)定的運行狀態(tài)中在特定的或?qū)崟r的壓縮比時測量廢氣狀態(tài)參量；

在預(yù)先設(shè)定的運行狀態(tài)中對于特定的或?qū)崟r的壓縮比建模所述廢氣狀態(tài)參量；并且

依賴于在所測量的廢氣狀態(tài)參量和經(jīng)建模的廢氣溫度之間的差別信號化所述壓縮比的可變的調(diào)節(jié)的誤差。

作為備選方案，能夠設(shè)置下述的步驟：

在預(yù)先設(shè)定的第一壓縮比時和在預(yù)先設(shè)定的第二壓縮比時測量所述廢氣狀態(tài)參量；

求取在所測量的廢氣狀態(tài)參量之間的差別；并且

依賴于在所測量的廢氣狀態(tài)參量之間的所求取的差別，信號化壓縮比的可變的調(diào)節(jié)的誤差。

帶有可變的壓縮的設(shè)定可行方案的內(nèi)燃機例如經(jīng)過所謂的vcr調(diào)節(jié)器實現(xiàn)了燃料消耗的降低，其中換氣損失通過在缸體的燃燒室中的壓縮比的設(shè)定進行優(yōu)化。為了獲得關(guān)于所獲取的機械能的盡可能最大的效率，所述壓縮比在運轉(zhuǎn)中的運行中、也即在普通運行中通常盡可能大地選擇，也即靠近爆震極限。在運行帶有可變的壓縮比的內(nèi)燃機時的一般目標是：如此地設(shè)定所述壓縮比，使得在低的爆震傾向性時，得到盡可能好的總效率，從而內(nèi)燃機消耗量最優(yōu)地能夠用高的運行靜穩(wěn)性進行運行。

為了診斷vcr調(diào)節(jié)器，上述的方法設(shè)置的是，廢氣溫度作為廢氣狀態(tài)參量被評估為表征從內(nèi)燃機排出的燃燒廢氣的參量。所設(shè)定的壓縮比影響進入廢氣導(dǎo)出系統(tǒng)中的能量輸入和由此燃燒廢氣。帶有經(jīng)提高的壓縮比的燃燒的效率改善因此促成了進入廢氣導(dǎo)出系統(tǒng)中的較低的能量輸入和由此相比于較低的壓縮比的較低的廢氣溫度。

在當今的馬達控制器中，一般采用模型，以便依賴于影響的馬達調(diào)節(jié)參量在計算方面確定廢氣溫度。這種廢氣溫度模型能夠關(guān)于壓縮比的影響進行擴展。一般地，在排氣系統(tǒng)中也存在溫度傳感器，以便測量燃燒廢氣的溫度。由此，經(jīng)過借助廢氣溫度模型所求取的經(jīng)建模的廢氣溫度和所測量的廢氣溫度能夠彼此比較并且由此確定或核準所設(shè)定的壓縮比。

此外，借助預(yù)先設(shè)定的廢氣溫度模型在預(yù)先設(shè)定的運行狀態(tài)中能夠?qū)τ谔囟ǖ幕驅(qū)崟r的壓縮比來建模廢氣溫度，其中，所述廢氣溫度模型作為輸入?yún)⒘烤哂邢率龅膮?shù)中的一個或多個：點火角或點火時刻；馬達轉(zhuǎn)速；空氣填充量；

在內(nèi)燃機的缸體中的空氣燃料比；廢氣質(zhì)量流量；環(huán)境溫度；

環(huán)境壓力；

在排出閥中的輸出端和溫度傳感器之間的廢氣的冷卻率；以及

特定的或?qū)崟r的壓縮比。

作為備選方案，所測量的廢氣狀態(tài)參量能夠?qū)?yīng)于在廢氣導(dǎo)出系統(tǒng)中的燃燒廢氣的拉姆達值（λ值）。

能夠設(shè)置的是，執(zhí)行所述方法，當滿足了釋放條件時，其中，所述釋放條件包括下述中的一個或多個：

內(nèi)燃機的溫度大于預(yù)先設(shè)定的閾值溫度；

內(nèi)燃機在預(yù)先設(shè)定的運行點中或在預(yù)先設(shè)定的運行區(qū)域中運行，其中，尤其所述運行點通過特定的轉(zhuǎn)速和/或馬達負荷預(yù)先設(shè)定，或尤其所述運行區(qū)域通過特定的轉(zhuǎn)速范圍和/或馬達負荷范圍預(yù)先設(shè)定；

內(nèi)燃機在靜態(tài)的運行點處運行；并且

vcr調(diào)節(jié)器運行就緒。

按照另一個方面，設(shè)置了用于診斷在往復(fù)活塞式內(nèi)燃機中的壓縮比的可變的調(diào)節(jié)的裝置，其中，所述裝置構(gòu)造用于實施上述的方法。

按照另一個方面，設(shè)置帶有具有vcr調(diào)節(jié)器的內(nèi)燃機和上述裝置的馬達系統(tǒng)。

附圖說明

接下來借助附圖詳細闡釋實施例。圖示：

圖1是帶有內(nèi)燃機的馬達系統(tǒng)的示意性展示，該內(nèi)燃機具有用于設(shè)定在缸體的燃燒室中的可變的壓縮比的vcr調(diào)節(jié)器；

圖2是用于圖解在在示例的內(nèi)燃機中的壓縮比、熱學(xué)的效率和等熵指數(shù)之間的相關(guān)性的圖表；

圖3是用于圖解用于診斷在內(nèi)燃機中的vcr調(diào)節(jié)器的方法的流程圖；以及

圖4是用于圖解用于診斷在內(nèi)燃機中的vcr調(diào)節(jié)器的另外的方法的流程圖。

具體實施方式

圖1示出了帶有內(nèi)燃機2的馬達系統(tǒng)1的示意性展示，該內(nèi)燃機構(gòu)造為往復(fù)活塞式內(nèi)燃機的形式。內(nèi)燃機2能夠例如構(gòu)造為汽油馬達或柴油馬達的形式。

內(nèi)燃機2具有缸體3，該缸體具有燃燒室31，在該燃燒室中以公知的方式能夠移動地布置有活塞4?；钊?在其對置所述燃燒室31的側(cè)部經(jīng)過（未示出的）連桿與曲軸5耦合，從而通過在內(nèi)燃機2中的燃燒節(jié)拍所促成的活塞4的往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為曲軸5的旋轉(zhuǎn)運動。

內(nèi)燃機2除此以外正如傳統(tǒng)的往復(fù)活塞式內(nèi)燃機那樣構(gòu)造。經(jīng)過空氣供應(yīng)系統(tǒng)7給內(nèi)燃機2提供新鮮空氣，并且將燃燒廢氣從缸體3中經(jīng)過廢氣導(dǎo)出系統(tǒng)8進行導(dǎo)出。

在廢氣導(dǎo)出系統(tǒng)8中能夠設(shè)置例如以催化器等為形式的廢氣后處理單元11。在（未示出的）排出閥和廢氣后處理單元11之間能夠布置溫度傳感器12，以便測量廢氣溫度12。溫度傳感器12能夠布置在排出閥的附近，以便降低通過環(huán)境溫度的冷卻的影響。作為備選方案，溫度傳感器也能夠布置在拉姆達探測器（未示出）的位置處，從而能夠?qū)崿F(xiàn)安裝的簡化。

在曲軸5和在缸體3中的活塞4之間的耦合能夠利用公知的vcr調(diào)節(jié)器6（vcr：可變壓縮比）來設(shè)置，以便可變地設(shè)定在缸體3中的壓縮比。所述壓縮比對應(yīng)缸體3的燃燒室31的最大容積（也即燃燒室31的容積，當活塞4位于活塞運動的下止點時）與缸體3的燃燒室31的最小容積（也即燃燒室31的容積，當活塞4位于活塞運動的上止點時）的比例。對于所有類型的vcr調(diào)節(jié)器6共同的是，在上止點處的活塞4的位置依賴于有待設(shè)定的壓縮比進行改變。對于vcr調(diào)節(jié)器的特定的變體方案，在下止點處的活塞4的位置同樣依賴于有待設(shè)定的壓縮比。尤其，上止點越靠近燃燒室31的燃燒室頂16，則所設(shè)定的壓縮比越大。

內(nèi)燃機2以公知的方式通過控制單元10進行運行。附加于被設(shè)置用于運行傳統(tǒng)的內(nèi)燃機2的調(diào)節(jié)可行方案，控制單元10也能夠調(diào)節(jié)vcr調(diào)節(jié)器6，從而可變地選擇壓縮比。

壓縮比ε的可設(shè)定性的優(yōu)點從內(nèi)燃機的熱學(xué)的效率ητη與壓縮比ε的相關(guān)性中得到，如下：

在此，ε說明壓縮比，該壓縮比在汽油馬達中通常位于8和14之間，并且κ說明混合物的等熵指數(shù)，該等熵指數(shù)對于均勻的燃燒能夠以大約1.3進行呈現(xiàn)。由此，在將壓縮比從最小值提高到最大值時，經(jīng)過壓縮比的整個調(diào)節(jié)區(qū)域?qū)⑺鰺釋W(xué)的效率ητη以大約10%進行提高。由此能夠減小內(nèi)燃機的燃料消耗。

等熵指數(shù)依賴于空氣燃燒混合物的氣體分子的自由度。從而，此外被吸取的空氣的水份額和在被吸取的空氣和燃料之間的比例（一般通過拉姆達值說明）起一定作用。尤其，在多原子的分子的高的份額的情況中，等熵指數(shù)還強烈地依賴于溫度，因為多原子的分子的旋轉(zhuǎn)自由度和振動自由度在較高的溫度中才被較強地激勵。由此，得到了熱學(xué)的效率ητη作為壓縮比ε以及參數(shù)：例如進氣溫度、進氣濕度和空氣燃料比λ的函數(shù)。圖2例如示出了對于不同的等熵指數(shù)κ的熱學(xué)的效率ητη依賴于壓縮比ε的走勢。

由于依賴于壓縮比的熱學(xué)的效率，廢氣溫度在壓縮比改變時改變。尤其，在最小的壓縮比與最大的壓縮比之間的廢氣溫度的變化能夠計為80-150°c之間。

由于效率與壓縮比的相關(guān)性，此壓縮比對于廢氣排放也是相關(guān)的。由此，vcr調(diào)節(jié)器同樣處于用于機動車的排放法規(guī)的要求下并且必須規(guī)律地被檢測其功能有效性。另外，設(shè)置了診斷方法，正如在圖3的流程圖中所示那樣。

在步驟s1中首先檢查：是否滿足用于執(zhí)行vcr調(diào)節(jié)器的診斷的釋放條件。作為釋放條件能夠檢查下述方面中的一個或多個：

內(nèi)燃機的溫度大于預(yù)先設(shè)定的閾值溫度。由此確保：所述診斷僅在內(nèi)燃機熱運行時被實施。

內(nèi)燃機在特定的運行點中或在特定的運行區(qū)域中運行，該運行區(qū)域通過特定的轉(zhuǎn)速、馬達負荷等預(yù)先設(shè)定。

內(nèi)燃機在靜態(tài)的運行點處運行，也即馬達動態(tài)為0或較小。這能夠例如被確保，辦法是：馬達轉(zhuǎn)速梯度小于預(yù)先設(shè)定的梯度閾值。

vcr調(diào)節(jié)器運行就緒。

廢氣溫度傳感器運行就緒。

如果滿足所述一個或多個釋放條件（選擇：是），則所述方法以步驟s2繼續(xù)進行，否則（選擇：否）跳回到步驟s1。

在步驟s2中，測量廢氣溫度，例如借助在廢氣導(dǎo)出系統(tǒng)中的溫度傳感器12進行。

在步驟s3中，借助廢氣溫度模型從運行參量中求取廢氣溫度，從運行參量中建模廢氣溫度是已知的并且對于當前的方法關(guān)于壓縮比的影響被擴展。例如，廢氣溫度模型能夠以特性圖為形式可供使用，下述參量中的一個或多個作為輸入?yún)⒘窟M入所述特性圖中：

點火角或點火時刻；

馬達轉(zhuǎn)速；

空氣填充量；

在缸體中的拉姆達值或空氣燃料比；

廢氣質(zhì)量流量；

環(huán)境溫度；

環(huán)境壓力；

在排出閥中的輸出端和溫度傳感器12之間的廢氣的冷卻；

壓縮比，該壓縮比被預(yù)先設(shè)定用于通過vcr調(diào)節(jié)器6進行設(shè)定；和

車輛速度。

尤其，能夠足夠的是，廢氣溫度借助廢氣溫度模型利用輸入?yún)⒘浚簭U氣質(zhì)量流量、壓縮比和馬達轉(zhuǎn)速來計算。這實現(xiàn)了帶有大約10-30℃的準確性的廢氣溫度的建模。

在步驟s4中，將所測量的廢氣溫度和經(jīng)建模的廢氣溫度進行比較。

在步驟s5中檢查：是否所測量的廢氣溫度以大于預(yù)先確定的公差值偏離于經(jīng)建模的廢氣溫度。如果是這種情況（選擇：是），則在步驟s6中信號化vcr調(diào)節(jié)器的誤差。否則（選擇：否），跳回到步驟s1。

在圖4中展示了用于圖解用于執(zhí)行診斷vcr調(diào)節(jié)器6的另外的方法的流程圖。

在步驟s11中首先正如在步驟s1中那樣檢查：是否滿足用于執(zhí)行vcr調(diào)節(jié)器的診斷的釋放條件。

如果滿足所述一個或多個釋放條件（選擇：是），則所述方法以步驟s12繼續(xù)進行，否則（選擇：否）跳回到步驟s11。

在步驟s12中，設(shè)定了預(yù)先確定的第一壓縮比。

在步驟s13中，測量在預(yù)先確定的第一壓縮比時的廢氣溫度，例如借助在廢氣導(dǎo)出系統(tǒng)中的溫度傳感器12進行測量。

在步驟s14中，壓縮比被調(diào)節(jié)到預(yù)先確定的第二壓縮比。

在步驟s15中，測量在預(yù)先確定的第二壓縮比時的廢氣溫度。

在步驟s16中，例如借助預(yù)先設(shè)定的特性圖或預(yù)先設(shè)定的廢氣溫度改變最小值，把在第一和第二壓縮比之間的差別配設(shè)給廢氣溫度的期待的改變，在壓縮比以大于預(yù)先確定的量（差、商）進行改變時，該廢氣溫度改變最小值預(yù)先給定了廢氣溫度的期待的最小的改變。

如果在步驟s17中確定：在所測量的廢氣溫度之間的差別小于預(yù)先設(shè)定的廢氣溫度改變最小值（選擇：是），則能夠診斷有誤的壓縮比調(diào)節(jié)，并且這在步驟s18中相應(yīng)地作為vcr調(diào)節(jié)器6的誤差進行信號化。否則（選擇：否），跳回到步驟s1。

所述診斷方法能夠被實施為主動診斷，其中，相應(yīng)于該診斷方法的要求，所述壓縮比規(guī)律地、周期地或在預(yù)先設(shè)定的時刻改變。作為備選方案所述診斷方法也能夠被實施為被動診斷，其中，由馬達控制器造成的壓縮比的改變被用于執(zhí)行診斷。

作為對借助廢氣溫度進行的vcr調(diào)節(jié)器6的功能有效性的檢查的備選方案，也能夠經(jīng)過其它的依賴于壓縮而被影響的馬達參量、例如pid怠速調(diào)節(jié)器的積分份額來進行檢查。怠速調(diào)節(jié)器的積分份額能夠依賴于馬達拖曳轉(zhuǎn)矩進行改變。拖曳轉(zhuǎn)矩能夠被壓縮比和隨之被改變的壓縮功影響。