专利名称：用于监控增压空气冷却器旁通阀的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于增压的内燃机的增压空气冷却器，尤其是用于检查布置在绕 过增压空气冷却器的旁通管路中的旁通阀的功能能力的方法。
背景技术：
对于增压的内燃机来说，通过相应的供气系统向气缸提供经过压缩的空气。借助 于增压装置比如涡轮增压器对空气进行压缩。在压缩空气时，空气被加热，这在未采取进一 步的措施的情况下会导致用所述得到加热的经过压缩的空气产生的空气燃料混合物的燃 烧效率的降低。为了提高燃烧效率，通过环境空气的压缩得到加热的增压空气可以借助于 所谓的增压空气冷却器得到冷却。尤其对于冷的内燃机来说也就是在其起动阶段中，增压空气的冷却没有意义，因 为它延缓了将内燃机预热到其工作温度。但是将内燃机快速预热到工作温度这种做法对于 有害排放的减少来说是值得追求的。因此增压空气冷却器通常设有旁通管路，在旁通管路 中布置了旁通阀。如此触发所述旁通阀，使得其在内燃机冷时(也就是说在冷的状态中起 动内燃机之后不久)打开，用于围绕着增压空气冷却器来导送经过压缩的吸入空气，从而 避免冷却。由此使内燃机更快地得到加热。如果内燃机热运行(betriebswarm)，那就关闭 旁通阀并且由此完全通过增压空气冷却器来导送吸入空气。按运行状态，也可以按发动机 系统的设计来设置旁通阀的中间位置。为了识别因卡住的旁通阀而使内燃机的运行产生使排放恶化的影响，可以实施 “车载”诊断，所述“车载”诊断在存在特定的释放条件时触发所述旁通阀，使得其在预先给 定的时间范围里关闭并且再打开，其中在此期间对增压空气冷却器后面也就是在增压空气 冷却器下游的温度进行监控。对于所述两个时间范围来说形成了温度梯度并且对该温度梯 度进行可信性检查，用于识别所述旁通阀的正常的或者有故障的功能。为释放车载诊断的实施，先前的诊断必须表明，所使用的传感器和执行器没有故 障并且遵守预先设定的工作点。所述工作点在此可能依赖于发动机转速、喷射量、环境温 度、当前的空气质量、增压压力、汽车速度以及发动机运行方式。在此进行可信性检查，方法 是从在相应的持续时间里在增压空气冷却器后面的温度的起始温度与最终温度之间的温 差中形成平均的温度梯度并且将该温度梯度的数值与阈值进行比较。如果所述梯度太小， 那就将旁通阀识别为有故障的。按运行状态，有时候在稳定的状态中释放诊断时增压空气冷却器后面的温度在旁 通阀打开时以及在其关闭时没有构成任何梯度，因而通过这种方式无法探测卡在一个位置 中的旁通阀。如果如此确定诊断条件，从而在动态的情况下(比如在增压压力高并且喷射量大 时)进行释放，那么只能在释放条件存在足够长的时间时才能检测到温度梯度。但是因为 在动态的情况下会出现增压压力和喷射量的快速变化，所以会出现这样的情况，即在所述 旁通阀的打开及其关闭以及两个从中产生的温度梯度的计算的整个过程结束之前就已经结束诊断。因此无法保证，在正常的行驶周期之内执行增压空气冷却器的旁通阀的诊断，因 为有时候在整个运行持续时间里释放条件没有在足够长的不断的持续时间里得到满足。
发明内容
本发明的任务是，提供一种用于对增压空气冷却器进行诊断的方法，其中保证在 正常的行驶周期之内进行诊断并且其中可以在短的时间里发现卡住的旁通阀。该任务通过一种按权利要求1和6所述的用于对增压的内燃机的增压空气冷却器 的旁通阀进行诊断的方法以及按并列的权利要求所述的相应的装置得到解决。本发明的其它有利的设计方案在从属权利要求中得到说明。按照第一方面，设置了一种用于对内燃机用的增压装置的增压空气冷却器的旁通 管路中的旁通阀进行诊断的方法。该方法包括以下步骤-求得所述增压空气冷却器的效率的数据作为基准效率；_触发所述旁通阀用于打开该旁通阀；-在触发所述旁通阀打开之后求得所述增压空气冷却器的另一效率的数据作为诊 断效率；-如果确定所述基准效率与诊断效率之间的偏差的数值低于预先给定的阈值，那 就识别出所述旁通阀的故障。按照另一个方面，设置了一种用于对内燃机用的增压装置的增压空气冷却器的旁 通管路中的旁通阀进行诊断的方法。该方法包括以下步骤-按照增压空气冷却器后面的增压空气的预先给定的额定温度来调节旁通阀；-触发旁通阀用于打开该旁通阀；-从增压空气冷却器后面的增压空气的实际温度和增压空气冷却器后面的增压空 气的额定温度中确定调节差；-如果在用于打开旁通阀的触发之后所述调节差的数值小于预先给定的阈值，那 就识别出故障。本发明的构思在于，提供一些方法，利用这些方法可以在内燃机的动态的运行中 实施对增压空气冷却器的诊断。这通过旁通阀的打开状态的变化并且通过特征参量的随后 的测量和分析来实现。按照上述方法，所述特征参量相应于所述旁通阀的调节的调节偏差 或者所述增压空气冷却器的效率的数据的偏差。这些方法的优点是，可以快速地识别所述 旁通阀的故障的检测，因为不必以麻烦的方式在诊断持续时间里求得所述增压空气冷却器 后面的温度的梯度。此外，可以用关于所述增压空气冷却器后面的增压空气的温度的数据以及关于 增压空气冷却器前面的增压空气的温度的数据来确定所述效率的相应的数据。作为替代 方案，所述效率的相应的数据可以作为由曲线图在预先给定的持续时间里定义的面积来求 得，其中所述曲线图表明所述增压空气冷却器后面的增压空气的温度与所述增压空气冷却 器前面的增压空气的温度之间的差的时间分布。尤其在满足一项或者多项释放条件时可以实施所述用于打开旁通阀的触发。由此 可以保证，与现有技术相反仅仅在动态的行驶状态中释放所述增压空气冷却器旁通阀的诊 断，因为只有在这种状态中才能可靠地探测在关闭卡住的旁通阀时所述增压空气冷却器后面的温度没有显著地提高。所述释放条件可以包括以下条件中的一项或多项-所述增压空气冷却器前面的温度与所述增压空气冷却器后面的温度之间的差超 过预先给定的阈值；_所述旁通阀完全关闭；-所述旁通阀的触发值处于指定的数值范围之内；-负载力矩大于预先给定的负载力矩阈值；-发动机转速大于预先给定的发动机转速阈值；-汽车速度大于预先给定的速度阈值；-环境温度大于预先给定的环境温度阈值；-环境压力大于预先给定的环境压力阈值；-电池电压大于预先给定的电池电压阈值；-发动机温度大于预先给定的发动机温度阈值；-存在着内燃机的所期望的运行方式；-空气质量流量处于预先给定的空气质量流量数值范围之内；-所述增压空气冷却器后面的增压压力在预先给定的持续时间里尤其在上次发动 机起动之后至少大于预先给定的增压压力阈值一次。如果通过对调节差的偏差的分析发现故障，那么可以规定，只有在所述增压空气 冷却器前面的温度超过第一阈值、额定温度的波动在预先确定的持续时间里小于预先确定 的数值并且所述调节差的数值小于预先确定的调节差阈值时才实施所述旁通阀的触发用 于将其打开。此外，可以将卡在关闭的状态中的旁通阀或者将增压空气冷却器的入口侧与出口 侧彼此连接起来的堵塞的旁通管路确定为故障。按照另一个方面，设置了用于对内燃机用的增压装置的增压空气冷却器的旁通管 路中的旁通阀进行诊断的装置。该装置包括控制单元，-用于求得所述增压空气冷却器的效率的数据作为基准效率；-用于触发所述旁通阀以打开该旁通阀；-在为了打开旁通阀而对其进行触发之后求得所述增压空气冷却器的另一效率的 数据作为诊断效率；-如果所述基准效率与诊断效率之间的偏差低于预先给定的阈值，那就识别出所 述旁通阀的故障。按照另一个方面设置了用于对内燃机用的增压装置的增压空气冷却器的旁通管 路中的旁通阀进行诊断的装置。该装置包括控制单元，-用于按照所述增压空气冷却器后面的增压空气的预先给定的额定温度来调节旁 通阀；-用于触发旁通阀以打开该旁通阀；-用于从所述增压空气冷却器后面的增压空气的实际温度和所述增压空气冷却器 后面的增压空气的额定温度中确定调节差；并且-如果在用于打开旁通阀的触发之后所述调节差的数值小于预先给定的阈值，那就识别出故障。按照另一个方面设置了一种用于汽车中控制仪的计算机程序，用于实施上述方法。
下面借助于附图对优选的实施方式进行详细解释。其中图1是具有增压的内燃机和增压空气冷却器的发动机系统的示意图，图2是流程图，用于说明按一种实施方式对旁通阀的功能能力进行诊断的方法; 并且图3是按另一种实施方式对增压空气冷却器用的旁通阀的功能能力进行诊断的 方法的流程图。
具体实施例方式图1示出了具有内燃机2的发动机系统1的示意图，通过供气系统3向所述内燃 机2输送空气。在所述供气系统3中布置了增压装置4，该增压装置4借助于压缩机41从 环境U中吸入空气并且以压缩的形式通过进气管段31提供给内燃机2。将燃料输送给进气 管段31或者直接输送给气缸，用于形成空气燃料混合物。所述增压装置4与废气排出系统5相连接，从而通过该废气排出系统5的废气焓 来驱动增压装置4的涡轮机42。为了提高内燃机2的效率，有意义的是，在将通过压缩得到加热的空气输送给内 燃机2之前对其进行冷却。为此通常在所述增压装置4的下游设置增压空气冷却器，该增 压空气冷却器在被压缩的空气从中流过时对其进行冷却。所述增压空气冷却器6比如可以 构造为传统的换热器，用于将经过加热的被压缩的空气冷却到环境温度。对于发动机系统1的特定的运行状态来说，会有意义的是，没有或者仅仅部分地 对被增压装置4压缩的空气进行冷却。尤其规定这样处理，只要内燃机2处于冷运行中并 且人们为达到排放最佳的运行状态而力求尽可能快地对内燃机2进行加热。为此目的，所 述增压空气冷却器6被旁通管路7所包围，旁通阀8处于所述旁通管路7中，该旁通阀按打 开状态围绕着增压空气冷却器6来导引或者不导引由增压装置4提供的增压空气。因此在 内燃机2的冷运行中规定，将旁通阀8完全打开，以便尽可能不对增压空气进行冷却。在热 运行中，通常将旁通阀8完全关闭或者对于能够可变触发的旁通阀来说按照增压空气温度 调节情况仅仅部分地打开旁通阀8，使得增压空气完全或者部分地流过增压空气冷却器6 并且在那里相应地得到冷却。在所述增压空气冷却器6的下游设置了节流阀9，该节流阀9控制着输送到内燃机 2中的空气。由控制单元10对节流阀9进行调节，所述控制单元10依赖于驾驶员指导方针 和其它的发动机运行参量调节所述节流阀9。此外，所述控制单元10与布置在供气系统3 中的温度传感器11相连接，用于测量在所述增压空气冷却器6后面的增压空气的温度。此 外，控制单元10与旁通阀8相连接，用于调节该旁通阀8。控制单元10可以按照用于增压 空气冷却器6后面的温度的额定值规定来调节增压空气冷却器6后面的温度。所产生的调 节参量用于触发旁通阀8。
在图2中示出了一张流程图，用于说明在控制单元10中实施的用于对增压空气冷 却器6的旁通阀8的功能能力进行诊断的方法。在步骤Sl中检查，是否达到一种运行状态， 在该运行状态中可以检查所述旁通阀8的功能能力。为此检查，是否存在一个或者多个释 放条件。如上面提到的一样，可以规定，仅仅在动态的运行状态中实施所述旁通阀8的功能 能力，因为只有在动态的运行状态中才能可靠地探测在关闭卡住的旁通阀8时所述增压空 气冷却器后面的温度没有显著地提高。因此可以在步骤Sl中检查，所述增压空气冷却器前 面的温度是否大于温度阈值。从所述发动机系统的运行状态中模拟增压空气冷却器前面的 温度。所述模拟考虑了环境空气的温度和压缩机41的效率。该效率本身依赖于经由压缩 机41的质量流量和压力比。在步骤Sl中检查的另一个释放条件是，所述增压空气冷却器8后面的温度的额定 值是恒定的或者说其变化程度不超过预先确定的变化率。此外，释放条件可以是，所述增压空气冷却器6后面的温度的额定值与所述增压 空气冷却器6后面的温度的实际值之间的调节差的数值小于预先给定的调节差阈值。此外，所述释放条件可以包括以下条件中的一项或者多项-所述增压空气冷却器前面的温度(依赖于环境温度和压缩机效率的模拟的温 度)与所述增压空气冷却器后面的(测量的)温度之间的差超过预先给定的阈值；-所述旁通阀8完全封闭或者旁通阀的触发值处于指定的数值范围之内；-负载力矩和/或发动机转速大于各自预先给定的阈值；-汽车速度大于预先给定的速度阈值；-环境温度大于预先给定的环境温度阈值；-环境压力大于预先给定的环境压力阈值；-电池电压大于预先给定的电池电压阈值；-发动机温度大于预先给定的发动机温度阈值；-存在着内燃机的所期望的运行方式；-空气质量流量处于预先给定的数值范围之内；-所述增压空气冷却器后面的增压压力在预先给定的持续时间里至少大于预先给 定的增压压力阈值一次，用于保证空气系统处于预先确定的状态中。只有在步骤Sl中满足所选择的释放条件(选择是)，那就在步骤S2中触发所述 旁通阀8打开，使得该旁通阀在其正常工作时部分地或者完全地打开。随后求得所述增压 空气冷却器6后面的温度的额定值与所述增压空气冷却器6后面的温度的借助于温度传感 器11测量的实际值之间的调节差(步骤S3)，并且将所产生的调节差与预先给定的调节差 阈值进行比较，以便确定所述调节差的数值是否超过预先给定的调节差阈值(步骤S4)。如 果是这种情况(选择是)，那就确定旁通阀8在正常地工作，也就是说没有在关闭的状态 中卡住。按照步骤S5可以提供相应的信息。如果确定低于调节差阈值(选择否)，那就 可以推断出有故障的旁通阀8或者也可以推断出堵塞的旁通管路7。按照步骤S6可以提供 相应的信息。为了排除干扰影响，可以将对低于调节差阈值的探测进行防反跳处理 (entprellen)，方法是在多个计算周期中求得调节差并且将其与相应的调节差阈值进行比 较。只有在特定份额的计算周期中确定低于调节差阈值时，才确定旁通阀8的故障。
在图3中示出了按另一种实施方式对旁通阀8的功能能力进行诊断的流程图。在 步骤Sll中检查，是否满足一项或者多项用于实施对增压空气冷却器6的旁通阀8的诊断 的释放条件。释放条件基本上相当于图2的方法的释放条件。如果满足释放条件(选择是)，那就在步骤S12中计算在预先给定的持续时间里 增压空气冷却器6的平均效率作为基准效率ilret。使用以下公式进行效率计算η = (Τ20-Τ21)/(Τ20-Τ0),其中Τ20相应于增压空气冷却器前面的温度，Τ21相应于增压空气冷却器后面的 温度，TO相应于环境温度并且Il相应于效率。通过从在不同的时刻进行的多次测量中形 成平均值这种方法来计算出平均的效率。如果结束步骤S12的基准测量，那么控制单元10 就触发旁通阀8，用于将其打开(步骤S13)。在用于打开旁通阀8的触发之后，在步骤S14 中重新按照上述公式来计算效率n并且在相同的或者类似的时间范围内进行平均。随后在步骤S15中求得在步骤S12中求得的基准效率与在旁通阀8打开时 计算的平均效率η之间的差。在步骤S16中确定，所述效率差的数值是否小于预先给定的阈值(选择否)。在 这种情况下存在着旁通阀8的功能故障，也就是说它卡在关闭的状态中。按照步骤S17可 以提供相应的信息。如果在步骤S16中确定，所述基准效率与在旁通阀8打开时平均 效率n之间的效率差的数值大于阈值，那就确定，旁通阀8已正常地打开。按照步骤S18 可以提供相应的信息。在步骤S12到S15中，可以多次或者持续地对释放条件的存在进行检查。一旦不 再满足这些释放条件，那就结束当前的计算并且一旦再次满足步骤Sll中的释放条件，那 就用基准测量开始重新计算。为了排除干扰影响，可以给所述效率差的求取进行防反跳处理，方法是在多个计 算周期中求得效率差并且将这些效率差与相应的阈值进行比较。只有在特定份额的计算周 期中确定低于阈值时才确定旁通阀8的故障。作为在旁通阀打开时基准效率和效率η的平均效率计算的替代方案，可以 计算几何面积，所述几何面积在预先给定的时间里在增压空气冷却器前面的温度Τ20与增 压空气冷却器后面的温度Τ21之间撑开。为此使用以下公式FL = Σ (T20-T21)dT,其中dT相当于时间帧，在该时间帧中进行计算。与上述方法相类似，所述面积计 算代表着关于所述增压空气冷却器6的效率η的数据，从而可以相应地通过阈值比较推断 出所述旁通阀8的功能能力。
权利要求
用于对内燃机(2)用的增压装置(4)的增压空气冷却器(6)的旁通管路(7)中的旁通阀(8)进行诊断的方法，具有以下步骤-求得所述增压空气冷却器(6)的效率的数据作为基准效率；-触发所述旁通阀(8)用于打开该旁通阀(8)；-在触发所述旁通阀(8)将其打开之后求得所述增压空气冷却器(6)的另一效率的数据作为诊断效率；-如果所述基准效率与诊断效率之间的偏差的数值低于预先给定的阈值，那就识别出所述旁通阀(8)的故障。
2.按权利要求1所述的方法，其中，用关于所述增压空气冷却器(6)后面的增压空气的 温度的数据以及关于所述增压空气冷却器(6)前面的增压空气的温度的数据来确定所述 效率的相应的数据。
3.按权利要求1所述的方法，其中，所述效率的相应的数据作为由曲线图在预先给定 的持续时间里定义的面积来求得，其中所述曲线图表明所述增压空气冷却器(6)后面的增 压空气的温度与所述增压空气冷却器(6)前面的增压空气的温度之间的差的时间分布。
4.按权利要求1到3中任一项所述的方法，其中，在满足一项或者多项释放条件时实施 用于打开所述旁通阀(8)的触发。
5.按权利要求4所述的方法，其中，所述释放条件包括以下条件中的一项或者多项-所述增压空气冷却器(6)前面的温度与所述增压空气冷却器(6)后面的温度之间的 差超过预先给定的阈值；-所述旁通阀⑶完全关闭；-所述旁通阀(8)的触发值处于指定的数值范围之内； -负载力矩大于预先给定的负载力矩阈值； -发动机转速大于预先给定的发动机转速阈值； -汽车速度大于预先给定的速度阈值； -环境温度大于预先给定的环境温度阈值； -环境压力大于预先给定的环境压力阈值； -电池电压大于预先给定的电池电压阈值； -发动机温度大于预先给定的发动机温度阈值； _存在着内燃机(2)的所期望的运行方式； -空气质量流量处于预先给定的空气质量流量数值范围之内； _所述增压空气冷却器后面的增压压力在预先给定的持续时间里尤其在上次发动机起 动之后至少大于预先给定的增压压力阈值一次。
6.用于对内燃机⑵用的增压装置⑷的增压空气冷却器⑶的旁通管路(7)中的旁 通阀进行诊断的方法，具有以下步骤-按照所述增压空气冷却器(6)后面的增压空气的预先给定的额定温度来调节旁通阀；-触发旁通阀(8)用于打开该旁通阀(8)；-从所述增压空气冷却器(6)后面的增压空气的实际温度和增压空气冷却器(6)后面的增压空气的额定温度中确定调节差；-如果在用于打开旁通阀(8)的触发之后所述调节差的数值小于预先给定的阈值，那 就识别出故障。
7.按权利要求6所述的方法，其中，在所述增压空气冷却器(6)前面的温度超过第一阈 值、额定温度的波动在预先确定的持续时间里小于预先确定的数值并且所述调节差的数值 小于预先确定的调节差阈值时实施所述旁通阀(8)的触发用于打开所述旁通阀(8)。
8.按权利要求1到7中任一项所述的方法，其中，将卡在关闭的状态中的旁通阀(8)或 者将增压空气冷却器(6)的入口侧与出口侧彼此连接起来的堵塞的旁通管路(8)确定为故 障。
9.用于对内燃机⑵用的增压装置⑷的增压空气冷却器(6)的旁通管路(7)中的旁 通阀(8)进行诊断的装置，具有控制单元(10)，-用于求得所述增压空气冷却器(6)的效率的数据作为基准效率；-用于触发所述旁通阀(8)以打开该旁通阀(8)；-在为了打开所述旁通阀(8)而触发该旁通阀(8)之后求得所述增压空气冷却器(6) 的另一效率的数据作为诊断效率；_如果所述基准效率与诊断效率之间的偏差的数值低于预先给定的阈值，那就识别出 所述旁通阀(8)的故障。
10.用于对内燃机⑵用的增压装置⑷的增压空气冷却器(6)的旁通管路(7)中的 旁通阀(8)进行诊断的装置，具有控制单元(10)，-用于按照增压空气冷却器(6)后面的增压空气的预先给定的额定温度来调节旁通阀⑶；-用于触发旁通阀(8)以打开该旁通阀(8)；_用于从所述增压空气冷却器(6)后面的增压空气的实际温度和所述增压空气冷却器 (6)后面的增压空气的额定温度中确定调节差；并且-如果在用于打开所述旁通阀(8)的触发之后所述调节差的数值小于预先给定的阈 值，那就识别出故障。
11.用于汽车中控制仪(10)的计算机程序，用于实施按权利要求1到8中任一项所述 的方法。
全文摘要
本发明涉及用于监控增压空气冷却器旁通阀的方法和装置。用于对内燃机(2)用的增压装置(4)的增压空气冷却器(6)的旁通管路(7)中的旁通阀(8)进行诊断的方法具有以下步骤求得所述增压空气冷却器(6)的效率的数据作为基准效率；触发所述旁通阀(8)用于打开该旁通阀(8)；在触发所述旁通阀(8)将其打开之后求得所述增压空气冷却器(6)的另一效率的数据作为诊断效率；如果所述基准效率与诊断效率之间的偏差的数值低于预先给定的阈值，那就识别出所述旁通阀(8)的故障。
文档编号F02B29/04GK101881210SQ201010173870
公开日2010年11月10日 申请日期2010年5月6日 优先权日2009年5月7日
发明者M·林盖森 申请人:罗伯特.博世有限公司