内燃发动机的低压废气再循环回路的泄漏检测系统的制作方法

本发明涉及配装有至少一个处于低压的废气再循环管道的内燃发动机领域，更具体地涉及所述低压egr再循环回路的泄漏的检测系统。

背景技术：

内燃发动机的排放法规规定越来越严格的排放限制和越来越有挑战性的证实周期。保持受法规控制影响最大的污染物之一是氮氧化物(nox)：egr(废气再循环)系统是在大多数应用中用来减少这种污染物的系统。

可能的故障包括新鲜空气会进入低压egr管道。

换句话说，引入了新鲜空气，而不是使废气再循环。因此，一方面，内燃发动机输送的动力/扭矩方面的性能得到提高，但另一方面，不再能够充分地控制/限制nox的排放。

这种类型的故障基本上可能出于两个原因：低压egr管道的意外破裂或者驾驶员对低压egr管道的自主开启恰好能够提高内燃发动机的性能。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提出一种系统，该系统能够监测新鲜空气是否进入/通过吸气型和增压型内燃发动机的低压egr管道。

本发明涉及内燃发动机的低压egr再循环管路的泄漏检测系统。

本发明的基本构思是计算拉姆达误差值，即计算在排气管线处测量的拉姆达与理论的拉姆达之间的误差，以计算再循环egr的流量并计算基于所述egr流量和拉姆达误差值的回归线，并且根据所述回归线的角系数值发出纠错信号。

本发明还涉及实现以上系统的内燃发动机、包括上述内燃发动机的车辆或固定装置。

本发明的另一目的是内燃发动机的低压egr回路的泄漏检测系统。

权利要求描述了本发明的优选变型，从而形成本说明书的一体部分。

附图说明

本发明的其他目的和优点将通过下面对本发明的具体实施方式(及其变型)和仅作为非限制性示例提供的附图的详细描述而变得清楚，在附图中：

图1示出了实现本发明的系统的包括低压egr管道的内燃发动机的示意图；

图2示出了对作为本发明的方法的基础的两个参数的回归线的计算的示例。

在附图中，相同的附图标记和字母指的是同一元件或部件。

在本说明书中，术语“第二”部件并不意味着存在“第一”部件。实际上这些术语的使用仅出于清楚的目的而并不意在作为限制。

具体实施方式

参照图1，具有任意数目的气缸例如4个或6个气缸的内燃发动机e——优选地是柴油循环机——配装有进气歧管ip，进气歧管ip连接至涡轮增压器组tc的压缩机c的输出口。所述压缩机c的进气口通过管道fc连接至抽吸过滤器箱f。

管道rl连接低压排气管线的一位置——即该位置大致处于环境压力——与位于低压抽吸过滤器f下游的抽吸管线的一位置，即该位置大致处于环境压力。

在抽吸过滤器箱f与管道rl和管道fc之间的连接点之间设置有通常存在于内燃发动机上的空气质量计量装置hfm。

如下面将更清楚的，涡轮压缩机组的存在是可选的。

同一组tc的涡轮机t具有与排气歧管ep连接的输入口以及与废气的后处理系统ats(dpf、nci)连接的输出口。

就增压发动机而言，低压egr的管道rl连接在涡轮机t的输出口或废气处理系统(ats)的一个或更多个部件与压缩机c的输入口之间。在此管道rl的任意位置处布置有阀elv，例如在到管道fc中的出口位置处布置有阀elv，以调节要被再循环的废气的量。

因此，出于本发明的目的，低压egr管道也被理解为吸气式发动机的单个egr管，吸气式发动机没有增压器组tc。

在上下文中，低压概念对于以下事实是清楚的：废气的排出几乎在环境压力下操作，或者在(最终)可能的涡轮机t的下游(根据废气的排出)的任何情况下操作。

内燃发动机——如果是增压的——可以可选地配装有高压ehegr管道，高压ehegr管道连接在排气歧管ep与进气歧管ip之间，因此，高压ehegr管道连接在涡轮机t的入口的上游与压缩机c的输出口的下游之间。

在图1中，低压管道rl示出为通过标有标注的af锁定件的添加而被截断，标注理想地表示低压egr管道rl的气密性损失，低压egr管道rl的气密性损失允许新鲜空气穿过egr的低压阀elv进入发动机e。这种新鲜空气不被空气质量计量装置hfm计算。

如下面将阐明的，新鲜空气的入口也可以沿着管道fc设置在空气质量计量装置hfm与压缩机c——如果有的话——的输入口之间，或者在发动机没有配备有任何压缩机的情况下，新鲜空气的入口也可以设置在空气质量计量装置hfm下游的任何位置处。

发动机e还配备有燃料喷射系统is，燃料喷射系统is包括测量或估算喷射到气缸中的燃料量的装置。

此外，发动机在排气管线上配备有至少一个拉姆达(λ)传感器或nox传感器，通过所述至少一个拉姆达(λ)传感器或nox传感器可以测量或估算给送到内燃发动机e中的空气(新鲜空气)与燃料之间的关系。

图1示出了多个拉姆达传感器，假定在示出的应用示例中，拉姆达传感器布置在发动机的排气管线上，即沿着ats布置。出于本发明的目的，至少一个拉姆达和/或nox传感器足以实现本发明。

应当指出的是，符号λ(拉姆达)表示拉姆达或nox传感器自身。

根据本发明，步骤1为例如通过所述拉姆达和/或nox传感器在排气处获取拉姆达值。

此外，在步骤2中，通过用于测量或估算吸入的新鲜空气量和喷射的燃料量的装置来计算拉姆达λexp的理论值：

stk是可变系数，柴油通常为14.6，生物柴油通常为13.5，乙醇通常为10.1，甲烷通常为17.4。

随后，在步骤3中，估算由所述传感器λ和/或nox在排气管线上测量的拉姆达λmeasured与理论的拉姆达λexp之间的误差；

λerr＝λmeasured-λexp

在现有技术中，λexp的小于10％的较小值可以认为是能够接受的。然而，本发明必须被认为是扩展到要求更严格的操作公差或允许更宽的操作公差的发动机的更一般情况。

在步骤4中，计算再循环低压egr的流量

可以以任何方式计算或估算低压egr流量

当没有提供同时进行的高压再循环时，用于计算低压egr流量的优选方法涉及下述步骤：从进入发动机的总进气量中减去通过所述空气质量计量装置hfm在吸气处测量的新鲜空气的流量其中进入发动机的总进气量是在所述进气管线中、优选地在进气歧管ip处测量的温度、压力、排量和发动机转数的函数。

us2012138027的段落[0034]和[0035]中给出了这种估算的示例。

相反，当提供了同时进行的高压再循环时，用于计算低压egr流量的优选方法提供了下述步骤：从进入发动机的总进气量中减去适当估算的高压egr流量和通过所述空气质量计量装置hfm在进气处测量的空气新鲜的流量其中进入发动机的总进气量是在所述进气管线中、优选地在进气歧管ip处测量的温度、压力、排量和发动机转数。

例如，可以基于egr高压阀的开度来进行高压egr流量的估算，优选地，将egr阀建模为流出再循环气体的喷嘴以计算出流出的面积值，从而根据流动形态校正再循环气体的流量。

ep2728150给出了这种技术的示例。

一旦计算出λerr和就在步骤5中，通过计算出回归线来计算所述误差λerr与低压egr流量之间的相关性。

优选地，对于回归线的计算，使用拉姆达误差λerr的绝对值，从而确保低压egr回路中的压力或负压情形具有符号相反但绝对值相同的拉姆达误差值。

回归线的示例在图2中示出。

在步骤6中，如果回归线的角系数b的绝对值大于第一预定正阈值bmax，则发出低压egr回路的泄漏/故障的信号。

优选地，这种阈值bmax设定为0.01h/kg。

前述回归线的系数为：

其中x是y是λerr。

优选的是，x和y一对值是“足够”同源的，在此意义上，x和y不受测量或估算相对于要观察的实际物理量的可察觉的延迟的影响，或至少这种延迟对于x和y的幅度是相似的。出于该原因，根据本发明的优选变型，从两个思路考虑计算延迟，一个是对egr低压流量的计算，另一个是对拉姆达的误差的计算，以正确地匹配这对值。替代性地，优选的是当x和y在时间上不变或稳定时获得x和y值，使得一个信号相对于另一信号的任何延迟对于该方法的目的是不相关的。以上提出的求和σ根据按照以上描述的标准而认为是代表性的样本x和y的集合来执行。

显然，以上步骤1、2和3必须按顺序执行。第四个步骤可以在执行步骤1、2和3之前、期间或之后执行。

步骤5和6反而仅可以在执行步骤1、2、3和4之后进行。

根据本发明的优选变型，可以根据初步证实的结果来禁止以上步骤1至6或至少步骤6的执行：

-ch0：可以看出，对于本方法中涉及的传感器和致动器，例如进气歧管ip上的温度或压力传感器或空气质量计量装置hfm或低压egr阀的致动器等，处理单元ecu中不存储有误差。

根据本发明的另一优选变型，在前述步骤6之前执行以下步骤中的至少一个步骤。

这基本上是进行检查，如果检查不通过，则阻止步骤6的执行，即阻止发出故障信号。

-ch1：计算皮尔逊相关指数r2，皮尔逊相关指数r2定义为两个变量x(低压egr流量)和y(误差拉姆达)的协方差除以此两个变量的相对标准差的乘积；皮尔逊相关指数r2可以写为：

在这样的计算之后，检查r2是否大于第二预定最小阈值r_min2，第二预定最小阈值r_min2例如为0.8。以上示出的求和σ是相对于用于计算已经描述的回归线的系数的同一组样本x和y进行的。

-(ch2)，计算从最后一次发动机起动开始以及本方法的执行期间再循环低压egr的总质量m_egr，并且检查该总质量m_egr是否大于第三预定阈值(m_egr_min)，第三预定阈值例如为10kg。

-ch3：为了确保方法足够准确，优选的是确保该方法适用于适当的数据库，使得在执行该方法期间计算低压egr流量的均方差并且检查该均方差是否大于第四预定阈值第四预定阈值例如可以为50kg/h。

检查ch2和ch3仅禁止步骤6的执行。

根据本发明的优选变型，目前示出的每个求和σ都可以由下述积分替换：

其中v对应于x、y、xy、x²等，时间区间t2至t1对应于对于求和σ所考虑的变量x和y的样本的数目n。

积分的实现使得可以对计算进行管理，从而避免存储大数据的缓冲区的负担较大。

由于本发明，可以连续地检测低压egr再循环回路中的任何泄漏/故障。

如果涉及单个发动机循环，则该方法/系统指的是流量的估算/计算，或者如果涉及若干个循环，则该方法/系统指的是总体流量(的估算/计算)。换句话说，概念保持不变。

这种监测可以由车辆控制单元或发动机控制单元ecu执行。因此，本发明可以有利地由计算机程序实现，该计算机程序包括用于在该程序在计算机上运行时执行该方法的一个或更多个步骤的编码装置。因此，应当理解的是，保护范围扩展到所述计算机程序，并且还扩展到包括记录消息的计算机可读介质，所述计算机可读介质包括用于在所述程序在计算机上运行时实现该方法的一个或更多个步骤的编码装置。

在本发明的保护范围内，本领域的技术人员可以对所描述的非限制性示例做出实施方式的变型，这些实施方式的变形包括所有等效的实施方式。

例如，检测到可能类型的故障中的一个故障可以确定为由车辆仪表板中的指示器发出异常信号，以及/或者可以确定为恢复程序的激活，该恢复程序的激活限制由内燃发动机e输送的最大扭矩和/或最大动力或者实施本发明的车辆的最大速度。

通过以上描述，本领域技术人员可以在不引入任何进一步的构造细节的情况下实现本发明的目的。可以在本申请的保护范围内对包括附图在内的各种优选实施方式中示出的元件和特征进行组合。在与现有技术相关的章节中的描述仅仅是为了更好地理解本发明，而不是对所描述的元件和特征的存在的陈述。此外，除了在详细描述中特别排除之外，可以结合本发明的特征来考虑现有技术的章节的内容而使现有技术的章节的内容形成本发明的一体部分。除了独立权利要求中所指出的以外，不同变型的特征都不是必需的，因此，每个优选变型或附图的各个特征可以与所描述的其他变型组合。