CN106065838B - 用于识别在内燃机的燃料输送时的故障的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别内燃机（100）的燃料输送时的故障的方法，在该内燃机中设置了进气管喷射和直接喷射，其中，为了直接喷射而设高压***，高压***包括高压蓄压器（112）和用于内燃机（100、200）的每一个燃烧室（103）的用来计量来自高压蓄压器（112）的燃料的燃料喷射器（111），其中，当在直接喷射不活跃时识别到了在燃烧室（103）至少之一中的燃料‑空气‑比例与预定的值的偏差时，检查在高压蓄压器（112）中的压力，以及其中，当因此识别到了在高压蓄压器（112）中的不期望的压力降时，推断出了在燃烧输送时高压***内的故障。

Description

用于识别在内燃机的燃料输送时的故障的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别在内燃机的燃料输送时的故障的方法，在内燃机中设置有进气管喷射和直接喷射。

背景技术

用于在汽油机中进行燃料喷射的可能的方法就是进气管喷射，其越来越多地被燃料直接喷射接替。后一种方法造成了燃烧室内明显更佳的燃料分配以及因此造成了在较小的燃耗下更好的功率收益。

此外也优选的是带有进气管喷射和直接喷射的组合的亦即所谓的双***的汽油马达。这在越来越严格的排放要求或排放极限值下正好是有利的，因为进气管喷射例如在中等的负荷范围内造成了比直接喷射更佳的排放值。

随***配置的不同，例如这样的运行范围是可行的，在这些运行范围中，两个喷射***中的仅一个，也就是说，仅一条燃料路径是活跃的，而另一条则被退除激活。但不活跃的路径的有缺陷的部件还可能由于燃料例如被不期望地输送到燃烧室中而导致燃料-空气-混合物受到影响。

由DE 10 2006 04 743 A1已知例如用于运行有双***的内燃机的方法，在该方法中，对分别被喷射的燃料量进行评估，以便推断出内燃机的空气***中的故障。

发明内容

发明益处

按本发明的方法用于识别在内燃机的燃料输送时的故障，在内燃机中设置了进气管喷射和直接喷射。在此设高压***用于直接喷射，高压***包括高压蓄压器以及包括用于内燃机的每个燃烧室的用来计量来自高压蓄压器的燃料的燃料喷射器。当在直接喷射不活跃时识别到了在燃烧室至少之一中的燃料-空气-比例与预定的值的偏差时，检查在高压蓄压器中的压力以及针对性地监视压力走势。当接着识别到了高压蓄压器中的未预料到的压力降时，则推断出在高压***内燃料输送时特别是在从高压蓄压器到燃烧室的燃料输送时的故障。

例如当用于直接喷射的燃料喷射器缺乏或没有正确被闭合时，不活跃的直接喷射路径的有缺陷的部件尽管不活跃但仍可能导致燃料-空气-混合物受影响。没有通过活跃的燃料路径也就是说通过进气管喷射被计算和请求的燃料可以以这种方式进入燃烧室。若现在识别到了燃料-空气-混合物中的这种偏差且此外在高压蓄压器中存在属于直接喷射的压力降，那么可以以很高的可靠性推断出直接喷射的高压***中的故障，因为高压蓄压器没有被进气管喷射利用。在高压蓄压器中的压力降在不活跃的直接喷射时以高的概率排除了在进气管喷射的区域内的故障。因此，激活直接喷射以用来求出在利用直接喷射的燃料喷射器时的有误差的燃料计量（这例如在纯粹直接喷射时或在混合运行时可能）并不是必需的。因此在有双***的内燃机中提供了一种简单且快速的可行方案，即，在带有双***的内燃机中（在该内燃机中例如暂时仅进气管喷射是活跃的）也识别到了在本来不活跃的直接喷射路径中燃料输送时的故障。

有利的是，对在燃烧室至少之一中的燃料-空气-比例与预定的值的偏差的识别包括在内燃机的排气系中对拉姆达值的采集。在此通常本来就存在可以预用来采集这种拉姆达（λ）值的传感器，亦即所谓的拉姆达传感器。因此还可以进行极为精确的测量，从而可以在即使反算到燃烧前的时间点也识别到在燃料-空气-比例中的很小的偏差，以及因此能够识别例如不期望地从高压***进入燃烧室的即便很小的燃料量。

在燃烧室至少之一中的燃料-空气-比例与预定的值的偏差的识别优选包括在各燃烧室中点火中断的识别。为此可以例如额外进行对从属的火花塞的检查，以便排除基于火花塞的缺陷造成的点火中断以及因此推断出由于燃烧室内燃料-空气-混合物中过高的燃料份额造成的点火中断。

在高压***内的燃料输送时的故障有利地包括敞开的燃料喷射器、燃料喷射器内的裂缝、高压蓄压器内的裂缝和/或从高压蓄压器到燃料喷射器的输入管路中的裂缝。这些故障或缺陷涉及这些典型地导致燃料-空气-比例中的变化的故障或缺陷。

有利的是，在高压蓄压器中的压力的检查包括压力观察器的激活。这种压力观察器可以例如理解为用于求出高压蓄压器内压力走势（基于时间的压力）或压力比的办法。在高压蓄压器中的压力的走势尤其被持久地观察。若在高压蓄压器中的压力在通常允许唯一的压力提取的直接喷射不活跃时变化（也就是说例如更小），那么这表明了在高压***中的故障。以这种方式实现了对压力降的简单和快速的识别。

在高压蓄压器中的压力的检查相宜地包括借助在高压***处或内的压力传感器的一次或多次测量。这一点也有助于快速且有效地识别压力降。此外，在高压***中的压力传感器通常总归是存在的。

在不活跃的直接喷射期间，在高压蓄压器中的压力优选被带到用于进气管喷射的低压***中的低压值之上的值。在有进气管喷射和直接喷射的双***中，在用于进气管喷射的低压***和用于直接喷射的高压***之间的燃料输入管路大多具有共同的接口，如来自燃料箱的输入管路、燃烧室和进入燃烧室的输入管路。为了在不活跃的直接喷射路径中以及例如高的剩余气体份额情况中使在燃烧室中支配的压力不会导致已经燃烧的剩余气体在燃烧之后可以回移到低压管路中，则在双***中有利的是，防止这一点。这一点可以由此达到，即，在纯粹进气管运行时创造一种压力平衡，也就是说，在高压蓄压器中保持足够的压力，因此在***中建立了总压力平衡，因而已燃烧的剩余气体被移入排气系中且不会流回到低压***的燃料输入管路中。

在高压***中产生了反压，因此在不活跃的高压路径中，已燃烧的气体也仅向着排气系的方向流动。为了达到这一点，也可以在不活跃的高压路径中为了达到很小的压力水平而压缩燃料以及将其输送到高压蓄压器中。若在不活跃的直接喷射路径中也就是当在高压蓄压器中的压力降不能够由通过喷射引起的燃料提取引起，而在高压蓄压器中的压力下降时，那么就可以得出的是，这个压力降基于无意的燃料提取发生。

在不活跃的直接喷射期间，在高压蓄压器中的压力有利地被带到处在用于直接喷射的运行值之下的一个值。这种压力足够用于识别压力降。因此避免了非必需的压力建立以及因此非必需的能量的使用。

在燃烧室至少之一中的燃料-空气-比例与预定的值的偏差相宜地仅当偏差大于阈值时才被识别。以这种方式，可能例如使仅具有可忽略的影响的测量误差和/或在高压***内燃料计量时的很小的误差保持不被考虑到。

按本发明的计算单元例如机动车的控制器尤其在编程技术上被设置用于执行按本发明的方法。

以计算机程序形式的所述方法的实施是有利的，因为这引起了尤为小的成本，特别是当实施的控制器还被用于其它的任务以及因此总归存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁的、光的和电的存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等。经由计算机网络（英特网、以太网等）对程序的下载也是可行的。

本发明的其它优点和设计方案从说明书以及所附的附图中得出。

本发明借助实施例在附图中示意性地示出以及在下文中参考附图加以说明。

附图说明

图1a和1b示意性示出了两个内燃机，在这两个内燃机中可以执行按本发明的方法。

图2示意性示出了内燃机的气缸，在该内燃机中可以执行按本发明的方法。

图3在框图中示出了按本发明的方法在优选的实施形式中的流程。

具体实施方式

在图1a中示意性地以及简化地示出了内燃机100，在该内燃机中可以执行按本发明的方法。内燃机100例如具有四个燃烧室103和一进气管106，进气管例如连接在燃烧室103中的每个上。

进气管106在此对于每个燃烧室103都具有第一燃料喷射器107，第一燃料喷射器在进气管的各区段中布置在燃烧室前不远处。燃料喷射器107因此用于进气管喷射。所有的燃料喷射器107经由输入管路120连接到低压管路上。此外，每一个燃烧室103都具有用于直接喷射的燃料喷射器111。

此外还示出了高压蓄压器112，亦即所谓的轨，用于直接喷射的燃料喷射器111被连接在高压蓄压器上。高压蓄压器112经由输入管路113连接在燃料供应装置上，燃料供应装置例如包括高压泵，并且经此，燃料在高压蓄压器中可以被带到例如200至300 bar的压力。此外在高压蓄压器112上还设有压力传感器130，用该压力传感器可以采集或测量在高压蓄压器112内的燃料的压力。

在图1b中示意性地以及简化地示出了另一个内燃机200，在该内燃机中可以执行按本发明的方法。内燃机100例如具有四个燃烧室103和一进气管206，进气管例如连接在燃烧室103中的每一个上。

进气管206在此具有所有的燃烧室103共同的第一燃料喷射器207，该燃料喷射器被布置在进气管中例如在此未示出的节流活门之后不远处。第一燃料喷射器207因此用于进气管喷射。燃料喷射器207经由输入管路220被连接到低压管路上。此外，每一个燃烧室103都具有用于直接喷射的第二燃料喷射器111。此外，图1a中所示的内燃机100与内燃机200相对应。

两个所示的内燃机100和200因此具有所谓的双***，也就是说，具有进气管喷射和直接喷射。区别仅在于进气管喷射的类型。在例如图1a所示的进气管喷射期间，允许了个性化地针对每个燃烧室的燃料计量，这例如可以使用于更高价值的内燃机，在图1b中示出的进气管喷射在其结构上和其触发上则更为简单。两个所示的内燃机可以尤其指的是汽油马达。

在图2中示意性地以及简化地、但比图1a更为详细地示出了内燃机100的气缸102。气缸102具有燃烧室103，燃烧室通过活塞104的运动被扩大或缩小。

气缸102具有进气阀105，以便使空气或燃料-空气-混合物进入燃烧室103。空气经由空气输送***的进气管106被输送，第一燃料喷射器107处在该进气管上。被吸入的空气经由进气阀105进入到气缸102的燃烧室103中。在空气输送***中的节流活门112用于调整进入气缸102中的所需的空气质量流量。

内燃机可以在进气管喷射的过程中运行。借助燃料喷射器107，在这个进气管喷射的过程中将燃料喷入进气管106，因而在那里形成了燃料-空气-混合物，燃料-空气-混合物经由进气阀105进入气缸102的燃烧室103。

内燃机也可以在直接喷射的过程中运行。为了这个目的，燃料喷射器111被安装在气缸102处，以便将燃料直接喷射到燃烧室103中。在这种直接喷射中，燃烧所需的燃料-空气-混合物直接在气缸102的燃烧室103内形成。

气缸102还配设有点火装置110，例如火花塞，以便为了在燃烧室103内启动燃烧而产生火花。

燃烧废气在燃烧之后被从气缸102经由排气系108排出。所述排出依赖于同样布置在气缸102处的排气阀109的开口进行。进气阀和排气阀105、109被打开和关闭，以便以公知的方式实施内燃机100的四冲程运行。

内燃机100可以用直接喷射、用进气管喷射或在混合运行中被运行。这实现了依赖于目前的运行点对用于运行内燃机100的各最佳的运行方式的选择。因此当内燃机100在低的转速下以及低的负荷下被运行时，该内燃机可以例如在进气管喷射运行中运行，以及当内燃机以高的转速和高的负荷运行时，该内燃机可以在直接喷射运行中运行。

此外设置了用于控制内燃机100的控制器115。控制器115可以使内燃机100以直接喷射、进气管喷射或混合运行被运行。

内燃机100的参考图2加以详细阐释的工作方式也可以传递给内燃机200，区别仅在于，为所有的燃烧室或气缸仅设一个共同的燃料喷射器。因此在进气管喷射中或在混合运行中持久地触发在进气管中的唯一的燃料喷射器。

在图3中在框图中示出了按本发明的方法在优选的实施形式中的流程。方法可以例如在如借助图1a、1b和2阐释的内燃机中被执行。

首先在步骤300中将内燃机的运行调设成纯粹的进气管运行，也就是说，直接喷射被设置成不活跃。之前是否使用混合运行或纯粹的直接喷射运行在此并不重要。利用直接喷射的不活跃地接通，也把在高压蓄压器中的压力带到这样的值，该值处在在用于进气管喷射的低压区域中支配的压力和高压蓄压器内在直接喷射时使用的压力之间。这个值可以例如是直接喷射所需的值的大约2/3，但实际上取决于所使用的***，特别是取决于喷射器。

在步骤310中，现在监视内燃机在单个燃烧室内的燃料-空气-比例的偏差。为此可以例如借助拉姆达传感器执行废气测量。作为附加或备选，也可以监视在一个或多个燃烧室中基于在各燃料-空气-比例中过高的燃料份额造成的点火中断。当现在这种点火中断和/或由拉姆达传感器测得的值与预定的值的偏差例如被识别为约大于阈值例如大约预定的值（例如λ＜0.9）的10%时，那么识别到了偏差。

现在在步骤320中启动对高压蓄压器中的压力的检查。为此可以例如使用压力观察器，特别是借助例如在高压蓄压器上的压力传感器。为此例如在使用压力传感器的情况下求出在高压蓄压器中的压力以及将其与所存储的值相比较，所存储的值根据喷射压力被存储。在直接喷射不活跃时，在高压蓄压器中的值然后通常不会强烈地偏离这个值。不过当它偏离时，就存在燃料从高压蓄压器中的泄漏，这例如在燃料预输送泵的故障排除之后表明了燃料泄漏通过喷射器或在高压料箱和喷射器之间的区域中的其它构件。

现在，在步骤330中评估对压力的检查或在此获得的数据。若确定了压力降，那么这给出了这样的指示，即，很可能存在敞开的燃料喷射器、在高压蓄压器内的裂缝、在输入管路内或燃料喷射器内的裂缝，燃料因此从高压***泄漏到各燃烧室中。因而可以推断出高压***内的故障。为了识别压力降，也可以例如规定阈值，从而在超过这个阈值使才识别到了压力降。

若推断出了高压***内的故障，那么可以采取相应的措施，例如故障存储器输入、向驾驶员发出警告或类似的。此外，也还可以附加地以经由高压***基于故障被输送的燃料量来修正在进气管运行中被输送的燃料量，以便例如达到更佳的排放值。

Claims (11)

1.一种用于识别在内燃机（100、200）的燃料输送时的故障的方法，在该内燃机中设置有进气管喷射和直接喷射，

其中，为了直接喷射而设置高压***，该高压***包括高压蓄压器（112）以及包括用于内燃机（100、200）的每个燃烧室（103）的用来计量来自高压蓄压器（112）的燃料的燃料喷射器（111），

其中，当在直接喷射不活跃时识别到在燃烧室（103）中的至少一个燃烧室中的燃料-空气-比例与预定的值的偏差时，检查在高压蓄压器（112）中的压力，以及

其中，当接着识别到在高压蓄压器（112）中的不期望的压力降时，推断出直接喷射的从高压蓄压器到燃烧室的燃料输送中的故障。

2.按权利要求1所述的方法，其中，在燃烧室（103）中的至少一个燃烧室中的燃料-空气-比例与预定的值的偏差的识别包括对在内燃机（100、200）的排气系（108）中的拉姆达值的采集。

3.按权利要求1或2所述的方法，其中，在燃烧室（103）中的至少一个燃烧室中的燃料-空气-比例与预定的值的偏差的识别包括对在各燃烧室（103）中的点火中断的识别。

4.按权利要求1所述的方法，其中，在高压***内的在燃料输送时的故障包括敞开的燃料喷射器、在燃料喷射器（111）中的裂缝、在高压蓄压器（112）中和/或在从高压蓄压器（112）到燃料喷射器（111）的输入管路中的裂缝。

5.按权利要求1所述的方法，其中，高压蓄压器（112）中的压力的检查包括激活压力观察器。

6.按权利要求1所述的方法，其中，高压蓄压器（112）内的压力的检查包括借助在高压***处或高压***内的压力传感器（130）的一次或多次测量。

7.按权利要求1所述的方法，其中，在不活跃的直接喷射期间，在高压蓄压器（112）中的压力被带到在用于进气管喷射的低压***中的低压值之上的值。

8.按权利要求1所述的方法，其中，在不活跃的直接喷射期间，在高压蓄压器（112）中的压力被带到处在用于直接喷射的运行值之下的值。

9.按权利要求1所述的方法，其中，仅当在燃烧室(103)中的至少一个燃烧室中的燃料-空气-比例与预定的值的偏差计为大于阈值时，才识别所述偏差。

10.一种计算单元（115），其被设置用于执行按前述权利要求1至9中任一项所述的方法。

11.一种能够由机器读取的存储介质，所述存储介质带有存储在该存储介质的上的计算机程序，所述计算机程序将计算单元（115）触发用于当该计算机程序在计算单元（115）上实施时执行按权利要求1至9中任一项所述的方法。

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