CN101680383B - 用于检查废气再循环***的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

为了检查内燃发动机的废气再循环***，依赖于用来过滤来自内燃发动机的废气中颗粒的炭黑颗粒过滤器(21)的负载率(LD)和/或依赖于废气中的碳黑含量，求出废气再循环率的实际值(AV_EGR)。将求出的废气再循环率的实际值(AV_EGR)与废气再循环率的预定的额定值(SP_EGR)进行比较。依赖于废气再循环率的实际值(AV_EGR)与废气再循环率的预定的额定值(SP_EGR)的比较，检查废气再循环***。

Description

用于检查废气再循环***的方法和装置
技术领域
发明涉及用于检查内燃发动机废气再循环***的一种方法和一种装置。
背景技术
在柴油内燃发动机中，作为有害物首先产生出氮氧化物和炭黑颗粒。氮氧化物的产生由于氧气浓度相对燃油质量更高而在内燃发动机的燃烧过程中更加有利。在燃烧过程之前小的氧气浓度，在燃烧过程之后造成在柴油内燃发动机的废气中有小的氧气浓度。然而柴油内燃发动机的废气中小的氧气浓度却导致高的炭黑颗粒产出率。
在一种例如布置在一个汽车里的内燃发动机中，为了降低有害物排放，尤其是氮氧化物排放，可以将来自内燃发动机的燃烧过程的废气输送给一个重新的内燃过程。废气的再循环，和废气与用于重新的内燃过程的新鲜空气的混合使得内燃过程中氮氧化物的产生减少。如果内燃发动机包括有一个λ探测器，其测量信号对于废气中的空气-/燃油-比是有代表性的，那么可以依赖于λ探测器的测量信号进行检查：是否按要求将废气再循环率转换了。内燃发动机设置了λ探测器，然而相对于没有λ探测器的内燃发动机来说，必然增加了成本。
发明内容
发明的任务是，提出一种检查内燃发动机废气再循环***的方法和装置，它们都可以使废气再循环***的检查简单而有利，尤其是没有λ探测器。
发明的特征按照发明的第一个方面在于一种方法和一种装置，它们用于检查内燃发动机的废气再循环***。依赖于用于过滤来自内燃发动机的废气中的颗粒的一种炭黑颗粒过滤器的负载率和/或依赖于废气中的碳黑含量，求出废气再循环率的实际值。将求出的废气再循环率的实际值与废气再循环率的额定预定的额定值进行比较。依赖于废气再循环率的实际值与废气再循环率的额定预定的额定值的比较，检查废气再循环***。
这可以简单而有利地实现对废气再循环***的检查，因为可以放弃采用一种特殊的传感器，来得出废气再循环率的实际值，例如一种λ探测器。这可能有助于即使在没有λ探测器时，遵守一个规定的用于废气排放的极限值。废气再循环***可以包括有内部的和/或外部的废气再循环装置。此外废气再循环***包括有所有被控制用来再循环废气的调节构件，和所有的，其测量信号有助于求出废气再循环率的传感器。此外废气再循环***可以包括有控制装置和/或控制软件，用于使废气再循环***运行。对废气再循环率的检查尤其是可以实现对废气再循环***的功能故障的识别，或者对废气再循环***的无故障运行的识别。
在发明的第一个方面的一种有利的设计方案中，求出在一个规定的时间间隔里，废气质量流量的实际值和炭黑颗粒过滤器的负载率和/或废气中的碳黑含量。依赖于废气质量流量的平均值，和依赖于炭黑颗粒过滤器的负载率的平均值求出废气再循环率的平均值。依赖于废气再循环率的平均值来检查废气再循环***。这可以有助于特别精确地监测废气再循环***。此外这可以使得，如果传感器相对来说不准确的话，这些传感器的测量信号有助于检测废气质量流量的和/或炭黑颗粒过滤器的负载率的实际值，可以在几个曲轴转角圈数和/或几秒钟之后，实施对废气再循环***的可信的检查。
在发明的第一个方面的另一种有利的设计方案中，依赖于炭黑颗粒过滤器的负载率的平均值求出废气再循环率的平均值，和/或依赖于废气中的炭黑含量，并依赖于废气质量流量的实际值，求出废气中的氮氧化物含量和/或碳氢化合物含量。依赖于废气中氮氧化物含量或碳氢化合物含量求出废气再循环率的实际值。这简单地有助于精确求出废气再循环率。如果求出在规定的时间间隔里的废气质量流量的和/或炭黑颗粒过滤器的负载率的实际值，那么也就可以求出在规定的时间间隔里的氮氧化物含量或碳氢化合物含量。
在发明的第一个方面的另一种有利的设计方案中，依赖于炭黑颗粒过滤器的负载率的变化求出废气再循环率的实际值。这可以有助于，特别精确地求出废气再循环率。
在发明的第一个方面的另一种有利的设计方案中，为了比较废气再循环率的实际值与废气再循环率的额定值，求出在废气再循环率的实际值与废气再循环率的额定值之间的差值。如果求出的差值在数值上大于一个规定的阈值，那么就知道废气再循环***有故障。这可以特别简单地实现在废气再循环率的实际值与废气再循环率的额定值之间的对比。
在发明的第一个方面的另一种有利的设计方案中，依赖于炭黑颗粒过滤器上游和炭黑颗粒过滤器下游的压力差，并依赖于内燃发动机的废气质量流量的实际值求出炭黑颗粒过滤器的负载率。这可以简单地用来求出炭黑颗粒过滤器的负载率，尤其是没有用一种特殊的负载率传感器。这可以有助于使内燃发动机的制造更有利。废气质量流量的实际值例如可以依赖于在内燃发动机的进气部件中的空气质量流量来求出。
附图说明
以下根据简图对发明的实施例进行详细的说明。
所示为：
图1内燃发动机；
图2炭黑颗粒过滤器的负载率和内燃发动机废气中氮氧化物含量与λ(Lamda)值的关系曲线图；
图3用于检查内燃发动机的废气再循环***的一个程序的流程图；
图4另一个关于废气中碳氢化合物含量与炭黑颗粒过滤器的负载率的关系的曲线图。
结构或性能相同的元件在各个附图中用相同的标号表示。
具体实施方式
内燃发动机(图1)包括有进气***1，发动机组2，气缸盖3和排气***4。进气***1优选包括有节气门5，此外还有收集器6和进气管7，该进气管向着气缸Z1-Z4经过进气通道通向发动机组2的燃烧室9里。发动机组2包括有曲轴8，它通过连杆10与气缸Z1-Z4的活塞11连接。进气***1依赖于进气阀12的转换位置与燃烧室9连接。排气***4依赖于排气阀13的转换位置与燃烧室9连接。
内燃发动机包括有几个气缸Z1-Z4。内燃发动机但是也可以包括有任意数量的气缸Z1-Z4。内燃发动机优先是一种柴油内燃发动机并优选地布置在汽车里。
在气缸盖3里优选地设有燃油喷油阀18。燃油喷油阀18也可以备选地布置在进气管7里。如果内燃发动机不是柴油内燃发动机，那么点火器优先布置在气缸盖3里，它伸入燃烧室9里。
在排气***4里优先布置了炭黑颗粒过滤器21和废气催化器23.排气***4通过废气再循环管路22，依赖于废气再循环阀24的转换位置与进气***1连接。通过废气再循环管路22可以使废气从排气***4返回到进气***1里。用所述废气再循环阀24可以规定外部的废气再循环率。如果内燃发动机包括有进气阀门12的和/或排气阀门13的一个可变的阀门控制装置，那么通过对进气阀门12的或排气阀门13的阀门控制时间的可变控制，内部经过燃烧室9可以使燃烧过程的废气返回到燃烧室9里，并规定一个内部的废气再循环率。
设有控制装置25，它分配有传感器，这些传感器检测不同的测量参量，并分别求出测量参量的值。运行参量包括了测量参量和由此导出的内燃发动机参量。控制装置25依赖于至少一个运行参量求出至少一个调整参量，然后将这些参量转换成一个或多个调整信号，其用于借助于相应的伺服驱动装置来控制执行机构。控制装置25也可以称之为用于使内燃发动机运行的装置。控制装置25尤其也可以称之为用于检查废气再循环***的装置。
传感器例如是一种踏板位置发送器26，它检测驾驶踏板27的位置，一种空气质量传感器28，它检测在节气门5上游的空气质量流量，一种温度传感器32，它检测抽吸空气的温度，一种进气管压力传感器34，它检测收集器7里的进气管压力，一种曲轴转角传感器36，它用于检测曲轴转角，分配于内燃发动机的转速对应于所述曲轴转角，和/或一种压差传感器38，用来检测在炭黑颗粒过滤器21的上游和下游之间的压力差。此外可以设有炭黑颗粒传感器，它用来确定废气的碳黑含量。
根据发明的实施形式的不同，所述的传感器可以任意地减少，或者也可以有附加的传感器。
执行机构例如是节气门5、进气-和排气阀门12，13、燃油喷油阀18和/或废气再循环阀24。
在内燃发动机的稀薄混合气运行时，在燃烧室9里的燃烧过程中，比与氧气在燃烧室里能够燃烧时计量了较少的燃油。氧气通过进气***1以空气质量流量输给燃烧室9。在稀薄混合气运行时，相对于内燃发动机的浓混合气运行和/或化学计量的运行生成更多的氮氧化物，它们则包含在废气中。氮氧化物是对环境和健康有害的。随着在燃烧过程之前在燃烧室9里的氧气浓度的增加，产生的氮氧化物也越多。因而将氧气浓度调整得这样小，使得产生尽可能少的氮氧化物。然而在燃烧过程之前在燃烧室9里小的氧气浓度，有助于使得在废气后处理之前废气中的氧气浓度较小。废气中小的氧气浓度然而有利于炭黑颗粒的产生。
当内燃发动机浓混合气运行时，在燃烧室9里的燃烧过程，比与氧气在燃烧室里能够燃烧时计量更多的燃油。这可能导致：废气含有更多未燃烧的碳氢化合物。这同样也有利于产生炭黑颗粒。
一个图表(图2)表示了炭黑颗粒过滤器21的负载率，氮氧化物含量NOX_PERC和碳氢化合物含量HC_PERC与来自燃烧室9里燃烧过程的废气的空气/燃油-比的相互关系。图表的X-轴代表了λ值LAMDA，它代表了废气的空气/燃油-比。图表例如可以作为特性曲线组存储在控制装置25的一种存储介质里，因此控制装置25可以依赖于炭黑颗粒过滤器21的负载率LD求出废气中的氮氧化物含量NOX_PERC。为此废气中的氮氧化物含量NOX_PERC也可以表示出与负载率LD的关系(图4)。特性曲线组和/或在一定情况下，其它的特性曲线组例如可以在一个发动机试验台上记录下来。与此备选地可以求出一种模型计算，按照它，依赖于负载率LD可以求出废气的氮氧化物含量NOX_PERC。与此备选地可以存入一个特性曲线组，按照所述特性曲线组依赖于废气中碳黑含量可以求出氮氧化物含量NOX_PERC。炭黑颗粒过滤器21的负载率LD反映了在一个长的时间间隔上的，例如几秒钟至少数几分钟，废气中的炭黑颗粒含量。炭黑颗粒过滤器21和用于求出炭黑颗粒过滤器的负载率的传感器可以用作为内燃机的碳黑含量传感器。
此外另一个图表作为另一个特性曲线组存储在控制装置25的存储介质上，因此控制装置25可以依赖于炭黑颗粒过滤器21的负载率LD求出废气的碳氢化合物含量HC_PERC.为此可以表示出废气的碳氢化合物含量HC_PERC与负载率LD的相互关系。对于柴油内燃发动机来说，废气的碳氢化合物含量HC_PERC的变化曲线的斜率符号依赖于λ值，有规则地等于炭黑颗粒过滤器21的负载率LD的斜率符号。按此关系，这意味着：增大的炭黑颗粒过滤器21的负载率LD对于增大的废气的碳氢化合物含量HC_PERC是有代表的。
废气的碳氢化合物含量HC_PERC和炭黑颗粒过滤器21的负载率LD的图形位置和/或与空气系数λ的关系对于每个内燃发动机都是不同的。尤其是汽油发动机与柴油发动机是不同的。
在控制装置25的存储介质上优先存储了用于检查废气再循环***的程序。程序用于识别废气再循环***的功能故障或者废气再循环***一种无故障的运行。废气再循环***优先包括有所有的传感器和所有的调整构件，后者用来进行调整，转换和用来求出废气再循环率，尤其是包括压差传感器38，若是一种外部的废气再循环装置，那么有废气再循环阀24，若是一种内部的废气再循环率，那么有进气阀12和/或排气阀13和一个用于调整进气阀12或排气阀13的阀开启时间的装置。此外废气再循环***至少可以部分地包括有控制装置25和/或软件，尤其是用于检查废气再循环***的程序。
用于检查废气再循环***的程序优先在步骤S1里起动，其中必要时使变量初始化。优先使程序在内燃发动机的空运行时起动和执行。
在步骤S2里优先求出废气再循环率的额定值SP_EGR。废气再循环率的额定值SP_EGR例如可以依赖于内燃发动机的运行参量这样来求出，从而在燃烧室9里在燃烧过程中的有害物的产生，尤其是氮氧化物和/或碳氢化合物的产生尽可能地小。对此备选地可以规定废气再循环率的额定值SP_EGR只是用于检查废气再循环***。
在一个步骤S3里求出炭黑颗粒过滤器21的负载率LD。优先依赖于在炭黑颗粒过滤器21上游的压力和炭黑颗粒过滤器21下游的压力之间的压差，求出负载率LD，尤其是依赖于从空间上来说靠近在炭黑颗粒过滤器21旁所出现的压力。此外，依赖于废气质量流量的实际值AV_EGF求出炭黑颗粒过滤器21的负载率LD。废气质量流量的实际值AV_EGF例如可以依赖于通过进气***1吸入的空气质量流量来求出。备选地可以设有传感器用来求出负载率LD。备选或附加地可以在步骤S3里求出废气的炭黑含量。
在步骤S4里依赖于炭黑颗粒过滤器21的负载率LD求出氮氧化物含量NOX_PERC，优先按照一个程序。备选或附加地可以依赖于炭黑颗粒过滤器21的负载率LD求出废气中碳氢化合物含量HC_PERC。
在步骤S5中，求出废气再循环率的实际值AV_EGR，这依赖于氮氧化物含量NOX_PERC和/或依赖于废气的碳氢化合物含量HC_PERC。废气再循环率的实际值AV_EGR例如可以按照另一个特性曲线组来求出。
在步骤S6里依赖于废气再循环率实际值AV_EGR和额定值SP_EGR求出废气再循环率的差值EGR_DIF，优先按照在步骤S6里说明的计算规则进行。
在步骤S7里检查：废气再循环率的差值EGR_DIF是否小于规定的阈值THD。若步骤S7的条件满足了，那么继续进行步骤S7的执行。若步骤S7的条件不满足了，那么继续进行步骤S8的执行.
若废气再循环率的额定值SP_EGR规定得大于废气再循环率的一个当前实际值，并且炭黑颗粒过滤器21的负载率LD保持不变，或者比根据废气再循环率的提高所期待的更小地升高，因此在步骤S8里产生一个故障信号ERROR，这信号代表了：废气再循环率的额定值SP_EGR并没有像希望的那样被转换，而且考虑到了加大的氮氧化物排放。故障信号ERROR则有权代表了：再循环了比预想较少的废气。
如果按照废气再循环率的额定值SP_EGR的规定，实际值AV_EGR远大于期望值，这通过炭黑颗粒过滤器21的负载率LD远高于期望值而认识到，那么这可以通过加大废气的碳氢化合物含量HC_PERC来实现，并且同样也说明了向着废气再循环率额定值SP_EGR的错误转换。依赖于此同样也可能产生一个故障信号ERROR，这对于废气再循环***的故障运行来说是有代表性的。故障信号ERROR尤其是代表了：比预期的再循环了更多的废气，并排放了更多的碳氢化合物。
在步骤S9里可以结束一个用于检查废气再循环***的程序。对此备选地可以有规则地在内燃发动机运行时，执行这用于检查废气再循环***的程序。
用于检查废气再循环***的程序的步骤S1至S9优先被转换成计算机可读的程序指令，并存储在一种介质上，例如在控制装置25的存储介质上。程序也可以称之为计算机程序。控制装置25也可以称之为计算机。
发明并不局限于所述的实施例。例如可以求出炭黑颗粒过滤器21的负载率LD的变化，并可以依赖于炭黑颗粒过滤器21的负载率的变化求出废气再循环率。此外可以求救于炭黑颗粒过滤器21的负载率LD求出炭黑颗粒过滤器21的负载率LD的平均值，并依赖于炭黑颗粒过滤器21的负载率LD的平均值求出废气再循环率的平均值。废气再循环***则可以依赖于求出的平均值进行检查。这尤其是有利的，如果至少一个用于求取废气再循环率的传感器，例如压差传感器38，测量的压差PRS_DIF太不准确的话，那就不可能马上求出废气再循环率的实际值AV_EGR。
此外用于检查废气再循环***的程序分成几个子程序。此外，用于检查废气再循环***的程序可以在一个上位的程序中执行。

Claims (6)

1.用于检查内燃发动机的废气再循环***的方法，其中
-依赖于用于过滤来自内燃发动机的废气中的颗粒的炭黑颗粒过滤器(21)的负载率(LD)和/或依赖于废气的碳黑含量，求出废气再循环率的实际值(AV_EGR)，
-将求出的废气再循环率的实际值(AV_EGR)与废气再循环率的预定的额定值(SP_EGR)进行比较，其中，求出在废气再循环率的实际值(AV_EGF)与废气再循环率的额定值(SP_EGF)之间的差值(EGR_DIF)，并且
-依赖于废气再循环率的实际值(AV_EGR)与废气再循环率的预定的额定值(SP_EGR)的比较，检查废气再循环***，其中，如果求出的差值(EGR_DIF)在数值上大于一个预定的阈值(THD)，那么就识别出废气再循环***有故障。
2.按权利要求1所述的方法，其中求出在一个预定的持续时间里炭黑颗粒过滤器(21)的负载率(LD)和/或废气中的碳黑含量，并依赖于炭黑颗粒过滤器(21)的负载率(LD)的平均值或依赖于废气的碳黑含量的平均值，求出废气再循环率的平均值，并依赖于废气再循环率的平均值检查废气再循环***。
3.按权利要求1或2所述的方法，其中依赖于炭黑颗粒过滤器(21)的负载率(LD)和/或依赖于废气的炭黑含量，并依赖于废气质量流量的实际值(AV_EGF)，求出废气中的氮氧化物含量(NOX_PERC)和/或碳氢化合物含量(HC_PERC)，并依赖于废气中氮氧化物含量(NOX_PERC)或碳氢化合物含量(HC_PERC)求出废气再循环率的实际值(AV_EGF)。
4.按权利要求1或2所述的方法，其中依赖于炭黑颗粒过滤器(21)的负载率(LD)的变化求出废气再循环率的实际值(AV_EGF)。
5.按权利要求1或2所述的方法，其中，依赖于炭黑颗粒过滤器(21)上游和炭黑颗粒过滤器(21)下游的压力差(PRS_DIF)，并依赖于内燃发动机的废气质量流量的实际值(AV_EGF)求出炭黑颗粒过滤器(21)的负载率(LD)。
6.用于检查内燃发动机的废气再循环***的装置，其中装置设计用于，
-依赖于用于过滤来自内燃发动机的废气中的颗粒的炭黑颗粒过滤器(21)的负载率(LD)和/或依赖于废气的碳黑含量，求出废气再循环率的实际值(AV_EGR)，
-将求出的废气再循环率的实际值(AV_EGR)与废气再循环率的预定的额定值(SP_EGR)进行比较，其中，求出在废气再循环率的实际值(AV_EGF)与废气再循环率的额定值(SP_EGF)之间的差值(EGR_DIF)，并且
-依赖于废气再循环率的实际值(AV_EGR)与废气再循环率的预定的额定值(SP_EGR)的比较，检查废气再循环***，其中，如果求出的差值(EGR_DIF)在数值上大于一个预定的阈值(THD)，那么就识别出废气再循环***有故障。
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