CN111971464B

CN111971464B - 内燃机换气行为的诊断

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Publication number: CN111971464B
Application number: CN201980025751.XA
Authority: CN
Inventors: S·格拉斯莱纳; F·哈特尔; C·库克林斯基
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2018-06-11
Filing date: 2019-05-15
Publication date: 2023-05-23
Anticipated expiration: 2039-05-15
Also published as: US10997804B2; DE102018209252A1; DE102018209252B4; CN111971464A; WO2019238338A1; US20210065476A1

Abstract

本发明涉及一种用于诊断具有多个气缸(Z1‑Z4)的内燃机(1)的换气行为的方法和诊断装置以及具有这种诊断装置(2)的内燃机(1)，所述方法具有以下步骤：在内燃机(1)的冲程之中的一个冲程的转矩空隙(12)内确定诊断时间窗口(112)，并且将一偏差类型配设于确定的诊断时间窗口(112)。

Description

内燃机换气行为的诊断

技术领域

本发明涉及一种用于诊断内燃机换气行为的方法和诊断装置以及具有这种诊断装置且具有多个气缸的内燃机。

背景技术

不均匀的发动机运转和燃烧断火是内燃机的基本问题，所述不均匀的发动机运转和燃烧断火至少会导致有错误的驱动转矩构建。定期根据发动机转速的输出参量、即曲轴的转速变化能够读取出存在有错误的转矩构建。

但单纯仅了解某个故障的存在通常不足以提供补救措施。为了消除故障，需要对故障功能进行明确的诊断，其中，导致燃烧断火和/或不均匀的发动机运转的原因可能截然不同。

利用目前的诊断***做出准确的诊断是非常复杂的并且需要来自内燃机不同子***的各种信息。当客户带着功能受损的发动机前往车间时，仅区分一方面气缸中的(如滑动副中的)机械问题和另一方面充气(换气)或空气路径中的问题就已经难以实现。

因此，就准确的首次诊断成功的概率而言，带着不均匀运转的发动机前往车间的客户可能不会满意。

发明内容

有鉴于此，本发明的任务在于，能实现改进地识别不均匀的发动机运转和/或燃烧断火的故障原因，并且尤其是提供对具有多个气缸的内燃机的换气行为的改进诊断。

所述任务通过一种根据本发明的用于诊断内燃机换气行为的方法、一种根据本发明的用于诊断内燃机换气行为的诊断装置以及一种根据本发明的内燃机来解决。

根据本发明的一方面，提供了一种用于诊断具有多个气缸的内燃机的换气行为的方法，该方法特别适合于识别不均匀的发动机运转和/或燃烧断火的故障原因。该方法至少包括以下步骤：

a)在内燃机冲程之中的一个冲程的转矩空隙(Drehmomentloch)内确定诊断时间窗口。诊断时间窗口尤其是应理解为作为内燃机中的燃烧的一个冲程(如四冲程燃烧的冲程之中的一个冲程)的份额的连续时间段。转矩空隙在当前尤其是应理解为这样的曲轴角度范围，在该曲轴角度范围中，发动机的所关注的气缸和/或所有气缸不对驱动转矩做出在上下文中重要的贡献。

b)识别至少一个在诊断时间窗口开始时处于压缩冲程中的气缸。尤其是可通过从运行模型、尤其是发动机控制中读取现有信息来识别所述气缸。尤其是在具有四个气缸的四冲程发动机中识别在诊断时间窗口开始时处于压缩冲程中的气缸。

c)根据在诊断时间窗口期间内燃机的所确定的转速变化将一偏差类型配设于所识别的气缸。转速变化在当前尤其是应理解为在诊断时间窗口期间内燃机曲轴上的转速如何变化。偏差类型在当前应理解为转速变化的预定特性值

该预定特性值被配设于导致不均匀的发动机运转和/或燃烧断火的特定故障类型。在此，不同的预定的转速变化尤其是与不同的偏差类型相配设。

根据一种实施方案，为了配设偏差类型，执行以下步骤：

c1)基于所确定的转速变化来确定换气特征参量的特性值。尤其是可将与转速变化有关的气缸压力参量和/或转速曲线和/或气缸压力参量变化的曲线参数用作换气特征参量。

c2)将换气特征参量的所确定的特性值与换气特征参量的与不同偏差类型相配设的预定特性值进行比较。尤其是在所确定的特性值和预先确定的特性值之间进行期望-实际比较，所述预先确定的特性值被视为代表各种特定的(导致不均匀的发动机运转和/或燃烧断火的)故障类型。

c3)根据比较结果将一偏差类型配设于确定的诊断时间窗口。尤其是如果比较结果表明在所确定的特性值与换气特征参量的预定特性值之间有(根据专业上常见的考虑可确定的)足够的一致性，则配设偏差类型。

结果则尤其是粗略表明导致不均匀的发动机运转和/或燃烧断火的故障原因落在哪个区域；例如作为该方法的结果可区分：偏差或故障是可以配设于活塞摩擦、配设于燃烧混合物的准备还是可以配设于新鲜空气和/或再循环排气的供应。此外，也可通过排除法指出不应怀疑有故障的故障原因区域。

根据一种实施方案，为了在内燃机中诊断所有气缸，分别针对每个气缸识别转矩空隙，在该转矩空隙开始时，该气缸处于压缩阶段，并且在该转矩空隙中确定相应的诊断时间窗口。

根据本发明的另一方面，提供一种诊断装置，其用于尤其是车载地诊断具有多个、尤其是四个气缸的内燃机、尤其是四冲程发动机的换气行为，该诊断装置尤其是用于识别针对不均匀的发动机运转和/或燃烧断火的故障原因。诊断装置包括至少一个检测单元，该检测单元设置用于，检测内燃机曲轴的转速(尤其是作为相应的传感器单元)，和/或用于访问所存储的、适合的运行模型。

此外，诊断装置包括计算单元，该计算单元至少设置用于，i)控制检测单元。此外，计算单元设置用于，ii)在内燃机冲程之中的一个冲程的转矩空隙内确定诊断时间窗口，iii)识别至少一个在诊断时间窗口开始时处于压缩冲程中的气缸，并且iv)根据在诊断时间窗口期间内燃机的所确定的转速变化将一偏差类型配设于所识别的气缸。

根据本发明的另一方面，提供一种具有多个气缸、尤其是三个、四个或六个气缸的内燃机，该内燃机具有至少一个根据本发明的一种实施方案的诊断装置。

本发明由于不同气缸的各个冲程之间的同时变换能够以特别简单的方式在尤其是构造为四冲程发动机的、具有四个气缸的内燃机中实施。当然，根据其它实施方案，其它气缸数量也是可行的。

本发明尤其是基于下述考虑：四冲程内燃机的循环(进气、压缩、做功循环、排气)在各个气缸之间在时间上重叠，它们在不同的气缸中并行同时出现。

本发明现在尤其是基于如下构思，即，在循环中在即将点火之前识别一个时间窗口，该时间窗口不包含任何显著的驱动转矩构建，即曲轴此时基本上仅通过惯性继续旋转。在该时间窗口中则例如识别出转速下降(如时间窗口开始与时间窗口结束相比较)。这由机械运动的摩擦损耗和通过气体压缩引起的活塞制动形成。

如果在该时间窗口内对正好处于其压缩冲程的气缸准确地进行诊断，则可最佳地研究该气缸对于转速曲线的影响：因为在压缩阶段中，气缸对转速曲线的影响最大，因为该气缸通过压缩气体弹簧最大程度地制动机械运动；制动明显超过其它冲程。

根据本发明的在基本上无转矩的诊断时间窗口期间确定转矩变化的方法能实现借助不同的、必要时可组合的换气特征参量从该转矩变化出发与预先确定的、必要时存储在运行模型中的相应换气特征参量的故障类型特性值进行比较。

这允许将针对不均匀的发动机运转和/或燃烧断火的故障原因粗略限界于这些预定的偏差类型(如果相关的有错误的转矩构建随着偏差而来，则在当前也称为故障类型)。偏差类型或故障类型例如可以是：1)气缸被填充太少或太多的新鲜空气和/或再循环排气；2)气缸压缩过小；3)气缸内机械摩擦过大；4)提前点火和/或其它不正常燃烧。

在转速检测方面，对此尤其是使用具有扩展功能的现有传感器(转速检测装置)。发动机上、尤其是曲轴上现有的转速检测能力到目前为止未曾用于对故障原因进行这种粗略分类。

本发明使得明显更容易找到不均匀运转的问题的原因、包括燃烧断火在内的原因，尤其是通过识别充气(换气)中的问题或排除空气路径来实现。

根据一种实施方案待执行的在行驶运行中在线地获取诊断结果的数据允许车间访问实际的行驶情况并且尤其是更有针对性地处理服务范围和/或更快地进行维护。这最终引起更低的保修成本、更高的客户满意度和/或更少的重复维修。

根据本发明的不同实施方案，诊断方法可借助不同的换气特征参量实现。下面描述的有利实施方案示出用于不同换气特征参量的可行的方法步骤。

为了支持该方法的尽可能低的计算密集度的执行，根据一种实施方案，为了确定转速变化而计算诊断时间窗口开始时的转速值与诊断时间窗口结束时的转速值的转速差。

尤其是，则将基于所确定的转速差、尤其是在压缩冲程中确定的转速差计算出的压力特征数用作换气特征参量。

为此，根据一种实施方案足够的是，借助机械方程来平衡转速下降。该平衡允许推导出点火之前的压缩压力。压缩压力与气缸填充直接相关，并且因此与多个单个的气缸中的滞留空气质量直接相关。因此，偏差识别可将不均匀运转的故障与换气关联或将换气排除为原因。

这种在时域中使用公式的分析方法的实施方案尤其是可从中等发动机负载起并且直至中等转速、尤其是在平滑且稳定的转速曲线中特别好地应用并且尤其是基于从转速曲线计算出压缩期间气缸中的压力特征数。在附图说明的第一实施例中示出示例性应用。

为了即使在诊断时间窗口内无法读取转速信号时也能够进行诊断，根据一种实施方案，为了确定转速变化，在诊断时间窗口期间确定、尤其是估算和/或从运行模型中读取气缸内的压力曲线，转速变化尤其是从所确定的压力曲线导出。则尤其是将所确定的压力曲线的至少一个曲线参数用作换气特征参量。但这种操作方法计算密集度非常高，并且因此尤其是在无法提供有足够品质的转速信号时才加以使用。

这种时域中的递归方法尤其是可从中等发动机负载起并且直至中等转速良好地应用并且尤其是基于对压力曲线的适合参数的限定以正向模拟有错误的转速信号。在附图说明的第二实施例中示出示例性应用。

根据一种实施方案，为了配设偏差类型，诊断装置设置用于：基于所确定的转速变化来确定换气特征参量的特性值；将换气特征参量的所确定的特性值与换气特征参量的与不同偏差类型相配设的预定特性值进行比较；以及根据比较结果将一偏差类型配设于确定的诊断时间窗口。

为了能够借助适合的硬件来执行根据本发明的方法的各种所提出的实施方案，根据一种实施方案，诊断装置设置用于，执行根据本发明任何实施方案的方法。

附图说明

本发明的其它特征、优点和应用可行方案从下面与附图相关的描述中得出。附图中：

图1a-1c以示意图示出根据本发明一种示例性实施方案的、具有诊断装置的内燃机，其中，在图1a中示出内燃机的安装环境，在图1b中示出相关参数，并且在图1c中关于时间示出内燃机曲轴传动机构上的转矩贡献；

图2示出包括根据图1的内燃机的一个做功循环的转速变化的线图的以及各个气缸冲程的图示的图表；

图3示出根据图2的线图的放大细节；

图4示出用于执行根据该方法的一种示例性实施方案的方法的图表，其中，借助于通过适配根据图1的内燃机的运行参数改变气缸压力曲线来模拟转速信号曲线；

图5示出根据图1的内燃机的一个气缸中的气缸压力曲线图，其具有用于执行根据图4的方法的参数；和

图6示出具有用于执行根据图4的方法的方法步骤的流程图。

具体实施方式

在图1a中示出处于其安装环境中的内燃机1，该内燃机1在本实施例中是具有四个气缸Z1、Z2、Z3和Z4的四冲程发动机。

在图1a的图示中从安装环境通向气缸Z尤其是示出在进气口处具有空气过滤器LF的进气***9、排气涡轮增压器ATL和增压空气冷却装置以及空气聚集器LS。还可看到不同部件之间的管道上的潜在泄漏区域L。

在气缸Z1上示例性标记出在活塞和/或气缸内壁上的潜在机械失效R，该机械失效将潜在地导致摩擦剧烈增加。

在图1b中以更详细的示意图示出内燃机1。内燃机1具有气缸Z1、Z2、Z3和Z4，所有气缸Z将其转矩贡献M提供给曲轴传动机构KT。此外，内燃机1具有根据本发明的一种示例性实施方案的诊断装置2，该诊断装置具有计算单元4、转速检测单元6以及用于来自环境和空气聚集器或曲轴箱的参考压力的压力检测单元7。压力检测单元7尤其是通过从运行模型、如发动机控制读取要确定的值来工作。

由图1b尤其是可得出，根据相应气缸压力p，每个气缸Z可循环地将转矩贡献M施加到曲轴传动机构KT上。转矩贡献的总和引起曲轴传动机构KT的曲轴可随时间变化的转速n。

参考压力p可借助压力检测单元7通过诊断装置2使用，当前转速n可借助转速检测单元6和计算单元4通过诊断装置使用。

在图1c中示出转矩变化100的图表，该转矩变化具有在正常运行中关于曲轴角度KW的在曲轴传动机构KT上的示例性转矩曲线10。可以看出，转矩贡献M交替来自不同的气缸Z。在图示中绘入一个转矩界限值14，该转矩界限值尤其是任意确定的并且决定在哪个转矩以下，气缸的转矩贡献被视为不重要的。因此，当每个气缸的转矩贡献在特定时间间隔上低于界限值14时，可识别本发明意义上的转矩空隙12。

在图1c的图示中产生长度略有不同的转矩空隙12.1、12.2、12.3和12.4。在这些转矩空隙12内尤其是可分别确定一个诊断时间窗口112，该诊断时间窗口也可(但并非必须)包括转矩空隙的整个时间段。诊断时间窗口112的结束时刻尤其是可由点火时刻或在压缩后第一次显著热量释放的时刻决定。

图2至6解释了根据本发明的方法的不同实施例。在此，图2和3涉及下面描述的第一实施例并且图4至6涉及下面描述的第二实施例。

第一实施例(在时域中使用公式的分析方法)：

在内燃机的四冲程过程中，在度数-曲轴角度刻度(转矩曲线10的横坐标轴)中存在没有明显转矩改变的区域(尤其是在界限值14以下)。在这些时间段内，曲轴通过作用的摩擦阻力和负载阻力减速。决定性的减速的阻力尤其包括相应的负载要求、机械运动的摩擦R以及特别是下一个点火的气缸的充气的压缩。

通过借助在正确的时间窗口12内测量曲轴KT的转速来固定地平衡减速的阻力可推断气缸填充。在相应地点燃混合物之前还可对换气品质做出说明并且可在故障情况下更好地区分原因。

图2示出内燃机1的四冲程循环(＝一个做功循环(ASP)：上止点换气(LOT)→进气→下止点(UT)→压缩→上止点点火(ZOT)→膨胀→UT→排气)的转速变化101的示例性线图100的简图。

流程图100示出在四缸汽油发动机的一个做功循环(ASP)上发动机转速n的曲线101。标记出点火时刻(ZZP)和用于处于压缩中的待诊断的气缸Z1的示例性可行的诊断时间窗口112。在该图下方示出物理气缸Z1-Z4的相配的做功冲程。

该四缸示例表明曲轴角度刻度的哪个区域112可用于换气诊断。诊断时间窗口112对于待诊断的气缸Z1处于压缩快要结束时、在即将点燃混合物之前；对于气缸Z3出于进气冲程结束时；对于气缸Z4处于排气冲程结束时；而对于气缸Z2处于做功冲程结束时，在任何一个气缸Z中都没有发生重要的转矩释放(参见图1c中的界限值14)。

尤其是必须这样选择诊断时间窗口112，使得进行上一个做功的气缸不再加速曲轴并且进行下一个做功的气缸尚未点火。

在该实施例中，确定诊断时间窗口112的基本前提是：1)没有显著的热释放(差异性转矩构建消失，因为处于点火之前的压缩中或压力堆积(Druckpulk)之后的做功循环中)；和/或2)排气门打开(否则必须考虑活塞制动)；和/或3)进气门打开并且不节流(VVT)，否则必须一并考虑通过节流和气体弹簧引起的活塞制动。

示例性地，在根据图1的实施例中，气缸Z1的诊断时间窗口112例如被定义为从ZZP1之前的30°至ZZP1(关于曲轴角度KW)。该界限取决于作用的发动机运行点并且可灵活地适应于该发动机运行点，只要不违反上一段中提到的基本前提1-3。对于动态行驶运行也可根据边界条件、如点火角度和气缸压力曲线来动态适配诊断时间窗口112的界限。

公式和推导：

功率平衡应允许(从测得的转速差出发)在期望气缸压力和实际状态之间进行比较：

公式符号含义

J₀，J一般/比例(anteilig)惯性矩

曲轴的角度位置

ω角速度

M_tan通过气缸中的气体力和振荡惯性力引起的力矩

M_R通过摩擦损失引起的力矩

M_L通过负载要求引起的力矩

M_M通过转动惯性引起的比例力矩

n_mot当前施加的发动机转速

通过质量矩的微分、置换和引入(惯性分量的划分)得出以下方程：

如果将该方程按意义分成“恒定分量”(Gleichanteil)和“变化分量”(Wechselanteil)，则会得到以下子方程：

“恒定分量”：

恒定分量的平衡从固定的运行点出发。所提供的平均力矩使平均转速保持恒定，因为该力矩与由负载和摩擦产生的力矩要求相对应。

“变化分量”：

借助关系式将基于时间的导数转换为基于曲轴角度的微分

为了求值进一步详细说明方程(1)中的决定性参量。由气缸内气体力产生的力矩的关系式为：

公式符号含义

A_K活塞顶部面积＝常数(const.)

r_K曲轴的有效半径，等于一半冲程＝常数

l_Pl连杆长度＝常数

m_osz振动质量部分，等于活塞组件和比例连杆质量＝常数

p_zyl存在于气缸中的压力

p₀基准压力、曲轴箱压力

与曲轴角度位置有关的连杆枢转角度

与活塞位置有关的活塞加速度

方程(3)中的可变因数的进一步详细说明：

假设平均转速n_mot恒定，则活塞加速度的关系式简化为：

这种假设导致的误差可忽略不计。角加速度的影响在整个特征曲线族上导致的偏差可忽略不计。

曲轴连杆比λ_Pl＝r_K/l_Pl (5)

与环境压力的关系p₀＝p_umg (7)

或者如下面也使用的与曲轴箱压力的关系p₀＝p_KurbGeh＝p_umg-DPS (8)

其中DPS表示进气管中的负压。

方程(1)的摩擦转矩能够以不同方式表示。可要么引入反映诊断的特定运行点的测量数据的模型。一种目标导向的方法在此是将该项与转速、负载和油温进行函数关联。

但在下文中假定诊断在固定定义的固定负载点中进行。由此能够假定针对该负载点的摩擦转矩不变。

相同的方法也用于通过转动惯性和惯性矩引起的比例力矩。

J＝const. (11)

在固定运行点上适当地选择诊断常数允许在后来简单地应用参数。

对气体矩解方程(1)而得出：

在***方程(9)到(11)的关系式后可得出具有应用常数KRM的以下简化方程：

诊断的应用：

在图3中示出图2的细节X、即在气缸Z1压缩时在具有测量点P1和P2的诊断时间窗口112期间关于曲轴角度KW的转速变化101。在测量点P1对于气缸Z1中的气缸压力p_P1适用p_P1(t₁，n₁)，在测量点P2对于气缸压力p_P2适用p_P2(t₂，n₂)。可以看出，在诊断时间窗口112期间测得的转速n下降，从而n₁＞n₂。

方程(2)中的角速度梯度被扩展。在此必须对要确定的转速取平均值并再次标记常数。

下面将方程(3)中的切向力矩的项扩展为由方程(4)至(8)得出的关系式并标记常数。

其中，运动学常数针对固定点，在该固定点中进行诊断

在将方程(14)和(13)***方程(12)、求解气缸压力并合并所有常数后得到：

方程(15)中的所有压力参量和转速能够在时刻P1和P2测量。适合的、本身已知的指示测量技术基于曲轴角度或至少对多个做功循环求平均值来对必要的物理参量求解。附加于或替代于指示测量技术，可使用适合的运行模型的数据、如发动机控制的数据。运动学常数K_K可制成表格并根据活塞位置来使用。

例如转速n_mot关于振荡质量的影响可实时计算或以关于转速和负载的、适当存储的运行模型的查找表形式存储在控制器中。

降低的活塞加速度(4)能够对于两个离散点以下述公式表示：

/>

常数K₁和K₂可根据基准测量(发动机功能或换气正常)来确定。

诊断流程：

在确定应用常数K₁和K₂之后，方程(15)可用于从压缩时的转速改变来确定诊断的气缸压力：

诊断的气缸压力

是气缸压缩期间压力曲线的一个指标

然后进行绝对分析评价，其中，将诊断的气缸压力

与气缸Z1的基准期望压力p_zyl，soll进行比较，以界定故障模式(Fehlerbild)：

如果诊断的气缸压力

未达到期望压力p_zyl，soll附近的允许范围(由阈值乘数thr_low和thr_high形成的范围)，则定义可设想的不同故障模式(即偏差类型和/或故障类型)，将所确定的诊断的气缸压力/>

与这些故障模式相配设：

附加地或替代地，也可设置相对分析评价：将各诊断的气缸压力

相互比较。彼此相应地大的偏差表明均匀分布问题。

第二实施例(时域中的递归方法作为参数估计方法)：

从图4开始示出的诊断方法的示例性实施方案的目标在于借助于通过适配参数a、b、c和d(参见图5)改变气缸压力曲线201来模拟转速信号曲线101，所述参数描述气缸压力曲线的特性值并且因此(尤其是通过反过来应用第一实施例的公式)也足够准确地近似描述转速信号曲线101的特性值。

在图4中示出该示例性方法的总图。

在正常情况下、即在无错误的情况下，根据驾驶员期望，空气质量m、燃料量V和点火能量E用于加速曲轴KT。在此，对于无错误的情况，气缸压力p的曲线201的如下特征曲线是自有的，该特征曲线取决于其输入参量(m、V和/或E)。

然后由内燃机1的间歇工作模式产生(叠加惯性力)特定的转速曲线101(参见转速信号n上方的图)。

通过曲轴传动机构KT的传递路径由其机械运动和固定地定义的振动特性得到。

因此，在假设机械运动无故障的情况下，唯一的影响参量是气缸压力p的曲线201，该曲线又(以足够良好的近似)仅取决于其输入参量m、V和E。因此，所有三个输入参量m、V和E的特征包含在转速曲线101中。

尤其是如果输入参量m、V或E之一具有错误或缺陷，则该错误或缺陷反映在转速信号n中。此时，特征m、V或E的特性值取决于叠加的惯性力。尤其是如果惯性力的影响相对小(低转速n和/或高发动机负载)，则特征m、V或E的特性值特别显著。

此外重要的是，为燃烧提供输入参量m、V和/或E的每个子***在有缺陷的情况下对气缸Z1中的压力p的曲线201具有不同影响。

如由图5可以看出的，在压力曲线201_Z1的实施例中，多个特征参数a、b、c和d与所关注的气缸Z1的压力曲线的相应特性相配设。下面示出示例性参数，所述参数的值对于源自相应所示子***(如燃料***、进气***、点火***)的压力偏差是敏感的。

燃料***的主要影响、尤其是错误燃料质量V的偏差类型在该实施例中通过参数c的变化并在较小程度上通过参数b的变化分别沿绘入的双向箭头表示。

进气***(尤其是泄漏L的偏差类型以及可用于燃烧的空气质量m的与此相关的减少)主要通过参数a和d及其变化沿绘入的双向箭头表示，但也在较小程度上通过参数c并在较小程度上通过参数b表示。

点火***(尤其是有错误的电极间隙的偏差类型和与此相关的低的或缺失的点火能量E)通过参数b和c表示。

在此，根据燃料***、进气***和点火***的示例性偏差类型或故障类型可以看出，通过根据参数a、b、c和d的位置或值的按状况与诊断情况相适配的模式识别和/或分类可识别有故障的子***。

如图6中示例性所示，为了以递归或闭环方法250进行诊断，这样适配所研究的压力曲线201_Z1的参数a、b、c和d，使得能借助曲轴传动机构的物理模型来模拟当前的转速曲线101。

为此目的，可根据驾驶员期望252来限定或学习针对期望状态的输入参量254、尤其是也限定或学习期望气缸压力曲线256。

由此可根据曲轴模型(该曲轴模型映射曲轴传动机构的机械作用)来计算曲轴KT上的期望转速曲线258。

随后可通过相应的信号分析270将期望转速曲线258与实际转速曲线268进行比较，必要时前置一个包括减小到实际值的相关发动机阶次的计算步骤269。实际转速曲线268可尤其是如上所述由实际压力曲线266确定(例如可相应于压力曲线201_Z1)，该实际压力曲线本身取决于输入参量264(尤其是m、V和E)。

在此，在子***之一发生故障时，在比较270时出现偏差。通过对预先限定的参数a、b、c和d进行参数优化272可将该误差最小化，直至找到足够准确的结果。

尤其是在根据本发明的该示例性实施方案的方法应用于汽油发动机时，由于循环波动和尤其是其对参数c值的影响，要注意的是，不发生过度优化并且考虑该过程的自然标准偏差。

随后可在模式识别274的意义上分析评价经优化的参数a、b、c和d。由于所有参数a、b、c和d都是在物理背景下选择的，因此模式识别274既可具有启发性质又可具有模型性质。

因此，诊断方法250的示意性流程可在图6中看到。对于另一示例性应用也可限定明显更多的描述气缸压力的参数(尤其是超出示例性使用的参数a、b、c和d)以及也可限定不具有直接物理背景的参数；尤其是仅近似于曲线的函数方法。但随后的故障诊断是黑匣子模型，该模型难以解读并且需要明显更多的训练数据。

附图标记列表

1 内燃机

2 诊断装置

4 计算单元

6 用于曲轴转速的检测单元

7 压力检测单元

9 进气***

10 一个发动机循环上的内燃机转矩曲线

12 转矩空隙

14 用于重要转矩贡献的预定界限

100 转速变化线图

101 转速曲线

112 诊断时间窗口

201 气缸压力曲线

250 根据图4的方法

252-274 方法步骤

a、b、c、d 参数

ATL 排气涡轮增压器

KT 曲轴传动机构

KW 曲轴角度

L 潜在泄漏

LF 空气过滤器

LS 空气聚集器

M 图1中的气缸转矩

n 转速

p 图1中的气缸压力

P1、P2 在诊断时间窗口开始和结束时的测量时刻

R 通过活塞/气缸摩擦引起的潜在机械故障

Z 气缸

ZZP 气缸的点火时刻。

Claims

1.用于诊断具有多个气缸(Z1-Z4)的内燃机(1)的换气行为的方法，其特征在于，设有以下步骤：

-在内燃机(1)的冲程之中的一个冲程的转矩空隙(12)内确定诊断时间窗口(112)，转矩空隙是如下曲轴角度范围，在该曲轴角度范围中，发动机的所关注的气缸不对驱动转矩做出重要的贡献，

-识别至少一个在诊断时间窗口开始时处于压缩冲程中的气缸(Z1-Z4)，并且

-根据在诊断时间窗口(112)期间内燃机(1)的所确定的转速变化将一偏差类型配设于所识别的气缸(Z1-Z4)，偏差类型是转速变化的预定特性值，该预定特性值被配设于导致不均匀的发动机运转和/或燃烧断火的特定故障类型，

为了配设所述偏差类型，执行以下步骤：

-基于所确定的转速变化来确定换气特征参量的特性值，

-将换气特征参量的所确定的特性值与换气特征参量的与不同偏差类型相配设的预定特性值进行比较，以及

-根据比较结果将一偏差类型配设于确定的诊断时间窗口(112)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，为了确定转速变化而计算诊断时间窗口(112)开始时的转速值(n₁)与诊断时间窗口(112)结束时的转速值(n₂)的转速差。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将基于所确定的转速差计算出的压力特征数(p_diag)用作换气特征参量。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定转速变化，在诊断时间窗口(112)期间确定连续的转速曲线(101)。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，将所确定的转速曲线(101)用作换气特征参量。

6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定转速变化，在诊断时间窗口(112)期间确定气缸中的压力曲线(p)。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，将所确定的压力曲线(p)的至少一个曲线参数用作换气特征参量。

8.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将基于在压缩冲程中确定的转速差计算出的压力特征数(p_diag)用作换气特征参量。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，转矩空隙是如下曲轴角度范围，在该曲轴角度范围中，发动机的所有气缸不对驱动转矩做出重要的贡献。

10.用于诊断具有多个气缸(Z1-Z4)的内燃机(1)的换气行为的诊断装置(2)，该诊断装置(2)包括：

-转速检测单元(6)，其设置用于，检测内燃机(1)曲轴(KT)的转速(n)，

-计算单元(4)，其设置用于，控制转速检测单元(6)，

其特征在于，

所述计算单元(4)设置用于，

为了配设所述偏差类型，所述诊断装置(2)设置用于：

-基于所确定的转速变化来确定换气特征参量的特性值，

11.根据权利要求10所述的诊断装置(2)，其特征在于，所述诊断装置(2)设置用于，执行根据权利要求2至9中任一项所述的方法。

12.根据权利要求10所述的诊断装置(2)，其特征在于，转矩空隙是如下曲轴角度范围，在该曲轴角度范围中，发动机的所有气缸不对驱动转矩做出重要的贡献。

13.具有多个气缸(Z1-Z4)的内燃机(1)，其特征在于，设有根据权利要求10至12中任一项所述的诊断装置(2)。

14.根据权利要求13所述的内燃机(1)，其特征在于，所述内燃机(1)具有四个气缸(Z1-Z4)和/或构造为四冲程发动机。