用于在内燃机中误差诊断的方法与流程

本发明涉及一种用于在内燃机中误差诊断的方法以及一种计算单元和一种用于执行该方法的计算机程序。

背景技术

在机动车中，在需遵守的有害物质排放方面部分地适用非常严格的边界值。为了遵守当前的并且尤其是还有未来的排放或废气边界值，尤其起决定作用的是喷射时的精确的燃料配量。

然而在此要考虑到的是，在配量时会出现不同的公差。这种配量公差一般由燃料喷射器的依赖于样本的针动态（nadeldynamik）和依赖于样本的静态的通流速率（durchflussrate）引起。针动态的影响例如能够通过机电的方案、诸如所谓的“控制阀操作（controlledvalveoperation）”（cvo）得以减少。

在cvo中，从调节的意义来讲例如在机动车的使用寿命内适配燃料喷射器的操纵时间。在此，在喷射期间检测操纵信号，并且并行地由打开时刻和关闭时刻获取阀针的打开持续时间。由此能够算出每个喷射器的实际的打开持续时间并且必要时对其进行再调节（nachregeln）。在de102009002593a1中描述了这样一种用于将阀的实际打开持续时间调节到额定打开持续时间的方法。

在静态的通流速率方面的可能的误差由喷射孔几何形状的和针行程的公差引起。喷射孔几何形状在良好的排放值方面经常被优化，不过因此能提高对积炭的敏感度。这种误差迄今为止大多只能整体地、也就是说就内燃机的所有燃料喷射器而言共同地、例如在λ调节或者混合物调配的基础上加以修正。然而因此就无法识别出，内燃机的各个燃料喷射器在其可能与废气或运行平稳有关的静态的通流速率方面是否具有偏差（也就是在打开持续时间相同的情况下排出不同的量）。

例如由未预先公开的de102015205877已知一种用于获取燃料喷射器的静态的通流速率或代表其的值的方法。

技术实现要素：

根据本发明，提出了一种带有独立权利要求的特征的用于在内燃机中误差诊断的方法以及一种计算单元和一种用于执行该方法的计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求以及接下来的描述的主题。

根据本发明的方法用于在内燃机中误差诊断，在内燃机中，借助于多个燃料喷射器将燃料从高压存储器喷入到所属的燃烧室中。在此，获取代表燃料通过燃料喷射器中的一个的静态的通流速率的第一值，以及代表内燃机的运行平稳的第二值、例如转速波动。当两个代表性的值中的至少一个偏离相应所属的比较值时，就推断出误差，并且在两个代表性的值偏离相应所属的比较值的偏差的基础上将误差分配给（zuordnen）燃料喷射器和/或内燃机的至少一个其它的组件和/或至少一个运行阶段。比较值在此例如能重复地或连续地更新。在此也可以适宜的是，针对内燃机的每个燃料喷射器执行这个方法。也可以适宜的是，仅当偏差超过了一定的阈值时，该偏差例如才应被识别为是偏差，以便避免可能的由于测量公差而被错误地识别的误差。

虽然通过本文开头所述的cvo和获取燃料喷射器的静态的通流速率的方法能识别和减少取决于燃料喷射器的配量误差。然而此外，所提出的方法现在也能将误差不仅进一步分配给燃料喷射器，而且倘若合适的话还分配给内燃机的其它的组件和/或内燃机的运行阶段。内燃机的至少一个其它的组件在此尤其能包括内燃机的空气输送系统和/或点火装置。内燃机的至少一个运行阶段在此可以包括压缩空气燃料混合物和/或内燃机中的点火过程。在所有这些组件或运行阶段中，以及在燃料喷射器的针行程动态、喷射孔几何形状的和针行程的公差中，可能出现会影响内燃机的运行的故障。本发明现在利用的是，在燃料喷射器中的偏差和其余组件或运行阶段的故障不同地影响了各个燃料喷射器的静态的通流速率和内燃机的运行平稳。以这种方式能进一步区分或分配误差，这允许了更为有效的误差消除。

当仅第一值偏离所属的比较值时，误差优选分配给燃料喷射器。在这种情况下可以以此得出如下结论：即，误差仅归因于燃料喷射器，因为静态的通流速率的偏差或者代表其的值的偏差仅可能基于燃料喷射器的可能的故障或污染（verschmutzung）。随后可能适宜的是，将燃料喷射器标注为降级的或损坏的，并且规定例如在后续的车间到访（werkstattbesuch）时加以更换。

当仅第二值偏离所属的比较值时，误差被有利地分配给内燃机的至少一个其它的组件和/或至少一个运行阶段。在这种情况下可以以此得出如下结论：即，误差并不归因于燃料喷射器，因为燃料喷射器的故障或污染通常也会导致静态的通流速率的偏差或代表其的值的偏差。然后可能适宜的是，将提示或记录等存储在误差存储器中，以便例如在后续的车间到访时规定或指明对相应的组件的更换或维修或者对相应的运行阶段的调整的检查。

当两个值偏离它们的所属的比较值时，优选将误差一方面分配给燃料喷射器并且另一方面分配给内燃机的至少一个其它的组件和/或至少一个运行阶段。在这种情况下可以以此得出如下结论：即，误差既可以归因于燃料喷射器，也可以归因于其它的组件或运行阶段，因为燃料喷射器的故障或污染通常导致了静态的通流速率的偏差或代表其的值的偏差，但另一方面一般不会影响到内燃机的运行平稳。然后可能适宜的是，将提示或记录等存储在误差存储器中，以便例如在后续的车间到访时规定或指明对相应的组件的更换或维修或者对相应的运行阶段的调整的检查。此外可以例如规定，预防性地清洁所有的燃料喷射器。

当误差分配给内燃机的至少一个其它的组件和/或至少一个运行阶段时，有利地在考虑到λ调节的情况下进一步细化地分配所述误差。借助于λ值的评估或λ值的调节可以例如识别出，是否将少于期望或多于期望的空气输送给燃烧或者是否不像期望那样遵守例如点火时刻。以这种方式因此能非常简单地进一步细化地分配所述误差。

有利的是，当两个值中的至少一个偏离其所属的比较值超过了所属的第一阈值时，关于误差的信息就被存储在误差存储器中。在此使用所属的比较值的例如10%作为相应的第一阈值。在这种偏差中，内燃机的功能限制通常还不是对安全性至关重要的（sicherheitskritisch），但在接下来的车间到访时应当消除所述功能限制。就此而言，信息的存储包括在误差存储器中的记录。以这种方式能简单地指示更换燃料喷射器或其它的组件或者指示检查。这些相应的第一阈值在此也可以被用作这样的（已经提到的）阈值，在超过所述阈值时就相应地认为所述值中的一个偏离了所属的比较值。

当两个值中的至少一个偏离其所属的比较值超过了大于相应的第一阈值的所属的第二阈值时，适宜地对具有内燃机的机动车的驾驶员发出警告。在此可以使用相应的比较值的例如25%作为相应的第二阈值。在这种偏差下，功能限制可能已经是对安全性至关重要的并且应当尽可能最快地进行车间到访或采取至少一种少负荷的行驶方式。就此而言，警告例如可以包括在机动车中警示灯（例如发动机控制灯（mil））的点亮和/或显示器中的通知。以这种方式能简单地避免对安全性至关重要的状况。

也有利的是，检测和存储与内燃机的运行功率相关的第一和/或第二值偏离相应的比较值的偏差的变化曲线。存储可以例如在正在实施的（ausführend）控制器中的存储器内完成。以这种方式可以非常简单地将数据提供给车间以供使用。因此尤其例如能有针对性地更换损坏的燃料喷射器。此外能够存储这些现场数据（felddaten）并且例如在后续对它们进行评估。以这种方式能够在比如频繁观察燃料喷射器的污物或积炭时例如也认识到有必要添加清洁添加剂。此外可以例如推断出一般的制造问题、由临界的（kritisch）使用条件（温度、介质或类似物）或安装位置效果（例如在气缸盖上）造成的燃料喷射器设计的特性，并且提早对此作出反应。同样的说明例如就怀疑空气过滤器因所吸入的空气中的污物（沙、尘或类似物）造成堵塞而言或例如就基于多孔的空气软管的不密封性而言适用于所述空气输送系统。

在考虑到内燃机的所有的或者所有其余的燃料喷射器的相应的第一值的情况下，优选获取分配给第一值的第一比较值尤其作为平均值。因此能特别有效地与其余的燃料喷射器比较。在这种方法中尤其不需要获取实际的通流速率，因为仅考虑相应的代表性的值，这足以用于相关的比较：也就是说，足以获取必要时在一个燃料喷射器中的通流速率是否偏离另一个燃料喷射器的通流速率。尤其能以这种方式忽略可能的系统性的测量误差。然而，当已知用于将代表性的值换算成所属的通流速率的换算值时，也可以考虑的是，直接使用通流速率作为代表性的值。换算值在此包括例如足够精确的有关燃料种类，特别是乙醇含量、燃料温度和高压存储器中的压力，即所谓的共轨压力的信息。在此尤其可以利用的是，针对每个燃料喷射器的通流速率的偏差或代表性的值的偏差通常是不同的。

适宜地在获取两个值之前，减小、特别是最小化在喷射过程中分别在内燃机的不同的燃料喷射器之间的静态的通流速率的偏差和/或打开持续时间的偏差。这一点可以例如根据本发明开头所述的cvo的方法和获取燃料喷射器的静态的通流速率的方法完成。以这种方式还可以更为精确地在所提出的方法中分配误差。

第一值可以例如以如下方式获取：即，在燃料喷射器的至少一个喷射过程中，获取在高压存储器中基于喷射过程出现的压力差和表征喷射过程的所属的持续时间的比例。在此可以充分利用的是，由燃料喷射器在喷射过程期间排出的燃料量或其体积与在高压存储器中的所属的压力差、也就是说在喷射过程之前和后续的压力差异成比例或至少充分地成比例。此外，当现在已知表征喷射过程的持续时间时，可以由压力差和所属的持续时间的比例获取这样的一个值，该值直至对应于通过燃料喷射器的静态的通流速率的比例因子。以这种方式能够非常简单地获得代表通流速率的值。

根据本发明的计算单元、例如机动车的控制器尤其在程序技术上被设置用于执行根据本发明的方法。

将所述方法以计算机程序的形式进行实现也是有利的，因为这一点使得成本特别低，特别是当实施的控制器还能用于其它任务并且因此本来就存在时。用于提供计算机程序的适用的数据载体尤其是磁性的、光学的和电的存储器，例如硬盘、闪存、eeprom、dvd等。也能够通过计算机网络（互联网、内联网等）下载程序。

本发明的其它的优点和设计方案由说明书和所附附图得出。

附图说明

本发明借助于附图的实施例被示意性示出并且在下文中参考附图加以说明。

图1示意性示出了具有共轨系统的内燃机，该内燃机适用于执行根据本发明的方法；

图2以图表中示出了关于时间的燃料喷射器中的通流体积；

图3以图表中示出了喷射过程期间在高压存储器内的压力变化曲线；

图4以图表中示出了在根据本发明的方法的一种优选的实施方式中具有转速波动和所属的比较值的内燃机的转速变化曲线；

图5示出了在根据本发明的方法的一种优选的实施方式中代表静态的通流速率的第一值和所属的比较值；

图6示意性示出了在一种优选的实施方式中的根据本发明的方法的流程。

具体实施方式

在图1中示意性示出了内燃机100，该内燃机适用于执行根据本发明的方法。内燃机100例如包括三个燃烧室或所属的气缸105。为每个燃烧室105分配有一个燃料喷射器130，所述燃料喷射器又分别连接到高压存储器120、即所谓的共轨上，通过高压存储器向所述燃料喷射器供给燃料。不言而喻的是，根据本发明的方法也能在具有任意其它数量的气缸、例如四个、六个、八个或者十二个气缸的内燃机中执行。

此外，通过高压泵110向所述高压存储器120供应来自燃料箱140的燃料。所述高压泵110与内燃机100联接，并且更确切地说例如以如下方式联接，使得高压泵通过内燃机的曲轴或者通过又与曲轴联接的凸轮轴驱动。此外还示出了空气输送系统150，通过该空气输送系统可以将空气供应给各个燃烧室或气缸105。

通过构造成马达控制器180的计算单元进行对用于将燃料配量到相应的燃烧室105中的燃料喷射器130的操纵。为了清楚起见，仅示出了从马达控制器180到燃料喷射器130的连接，不过不言而喻的是，每个燃料喷射器130都相应地连接到马达控制器上。每个燃料喷射器130在此能够专门被操纵。此外，马达控制器180被设置用于借助于压力传感器190检测高压存储器120中的燃料压力。

在图2中以图表示出了在长时间持续地操纵燃料喷射器时关于时间t的通过燃料喷射器的累积的通流体积v。在此，在时刻t0开始操纵时间并且在时刻t1阀针开始提升。因此在时刻t1也开始了燃料喷射器的打开持续时间。在此可以看出，累积的通流体积v或者流过燃料喷射器的燃料量在短暂的持续时间后续在阀针提升期间在一个宽的范围内恒定地上升。在该范围内阀针处于所谓的全行程，也就是说，阀针被完全地提升或者提升至额定高度。

在这段时间期间，每个时间单位有恒定的燃料量流过燃料喷射器的阀开口，也就是说，表明累积的通流体积v的斜率的静态的通流速率qstat是恒定的。静态的通流速率的大小在此是一个重要的因子，该因子如本文开头已经提到的那样确定在喷射过程期间总共喷射的燃料量。因此，静态的通流速率中的偏差或者公差对每个喷射过程所喷射的燃料量有影响。

在时刻t2结束操纵时间并且开始关闭时间。阀针在此开始下降。当阀针再次完全关闭阀时，在时刻t3结束关闭时间和打开持续时间。

在图3中以图表示出了关于时间t的在喷射过程期间高压存储器中的压力变化曲线。在此能够看出，在忽略由于泵输送而引起的一定的波动的情况下，高压存储器中的压力p基本上恒定。在持续了持续时间△t的喷射过程期间，高压存储器中的压力p下降了值△p。

压力p紧接着还是在忽略一定的波动的情况下保持在较低的水平，直到所述压力p因通过高压泵的再输送而再次上升到起始水平。

在此通常利用本来就存在的组件、诸如压力传感器190和包括相应的输入电路在内的马达控制器180在喷射过程中检测和评估这些压力下降（druckeinbruch）。因此不需要额外的组件。针对每个燃烧室105单独地进行这种评估。

通过燃料喷射器的静态的通流速率qstat如已经提及的那样通过单位时间内所喷射的燃料量或其体积来表征。在被泵压（aufpumpen）到系统压力的高压存储器或共轨中，所喷射的体积与共轨中的压力下降成比例。所属的持续时间在此对应于燃料喷射器的打开持续时间，该打开持续时间如开头提及的那样例如能够以机电的方式借助于所谓的cvo（参见例如de102009002593a1）而得到确定。

通过在压力下降或压力差△p与打开持续时间或喷射的持续时间△t之间的商的产生，得到压力率作为针对静态的通流速率qstat的替代值或第一代表性的值rstat=△p/△t，也就是说适用于测量过程。通过高压泵的再输送在此不应落入到相关的时间窗口中。因此必要时要抑制再输送。

为了提高第一代表性的值rstat的准确性，例如可以对多个这样的喷射过程求平均值。

当例如使用所有燃料喷射器的各个第一代表性的值的平均值作为分配给第一代表性的值的第一比较值时，那么可以获取燃料喷射器关于其第一代表性的值的偏差并且相对于所述第一比较值减小或最小化所述偏差。这也可以针对多个或所有燃料喷射器执行。

也可以考虑在计算第一比较值时考虑除了正好应当被检查的燃料喷射器以外的所有的燃料喷射器。

在图4中以图表示出了内燃机的转速变化曲线，其具有转速波动作为代表运行平稳的第二值。为此，绘制出了关于时间t的转速n。转速波动△n、在此即转速n相对于平均值n0的最大偏差在此可以用作用于内燃机的运行平稳的衡量尺度（maß）。

在此可以考虑例如转速波动△n0作为所属的第二比较值。在此应当考虑到的是，通常总是会出现一定的转速波动，也就是说出现最大出现的值与平均值的偏差，并且因此已经不能在偏离例如在此限定的转速波动的情况下得出平均值n0。

然而适宜的是，仅当所属的比较值△n0的偏差大于在此示出的所属的第一阈值△n1时，于是才认为识别到第二代表性的值与所属的比较值有偏差，以便考虑到可能的测量公差。

然而也可以考虑使用通过对内燃机的特定数量的转圈（umdrehung），例如一次、两次或三次的转圈求平均而得到的平均的转速作为第二代表性的值。在这种情况下，也可以使用平均值n0作为所属的第二比较值，该平均值应当通过明显更高数量的转圈、例如20或30进行获取。

后续还应更为准确地探讨第一阈值△n1和同样被示出的并且属于转速波动的第二阈值△n2。

在图5中以图表示例性地示出了根据上面阐释的方法如其例如针对图1中示出的燃料喷射器所能获取的三个代表性的值rstat,1、rstat,2、和rstat,3。

还示出了第一比较值r´stat例如作为算术平均值，其示例性地由两个代表性的值rstat,1和rstat,3得出。第一比较值因此由除了所探讨的燃料喷射器外的所有其余燃料喷射器获取。但也可以考虑由所有三个（或所有现有的）燃料喷射器、也就是说包括所探讨的燃料喷射器在内来获取第一比较值。

现在可以例如仅在第二代表性的值rstat,2完全（überhaupt）偏离比较值r´stat时，才识别到第二代表性的值、在此即rstat,2偏离所属的比较值r´stat的偏差。但特别是也为了考虑到可能的测量公差而优选仅当偏差大于一定的阈值时才识别到所述偏差。在此，这可以例如涉及属于第二代表性的值的第一阈值△r1。

后续还应更为准确地探讨第一阈值△r1以及同样被示出的并且属于第二代表性的值的第二阈值△r2。

在图6中示意性示出了在一种优选的实施方式中根据本发明的方法的流程。首先可以减小、特别是最小化在喷射过程中分别在内燃机的不同的燃料喷射器之间的静态的通流速率的偏差和/或打开持续时间的偏差，如本文开头例如关于cvo所提到的那样。

此外，可以获取燃料喷射器关于其的第一代表性的值的偏差并且将所述偏差相对于第一比较值减小或最小化，如同样已经参考图3所提及的那样。

此外，现在可以如所示那样就与所属的第一比较值r´stat的偏差而言检查第一代表性的值rstat,2。为此，可以在减小或最小化第一代表性的值的偏差后续重新获取第一代表性的值。此外，可以就与所属的第二比较值△n0的偏差而言检查第二代表性的值△n。

当相应的代表性的值偏离相应的比较值例如超过了相应的第一阈值时，就被识别为是偏差，这例如参考图4和5已作详细阐述。

倘若现在两个代表性的值rstat,2或△n中的至少一个偏离了所属的比较值r´stat或△n0，那么就能够推断出误差f。

现在可以根据是否两个代表性的值中的仅一个偏离所属的比较值或是否两个代表性的值都偏离所属的比较值，对误差作不同地分配。

当仅第一代表性的值rstat,2偏离所属的比较值r´stat时，那么将在此借助于附图标记f1标注的误差分配给相应的燃料喷射器。

当仅第二代表性的值△n偏离所属的比较值△n0时，那么将在此借助于附图标记f2标注的误差分配给内燃机的至少一个其它的组件和/或至少一个运行阶段。

当两个代表性的值rstat,2和△n偏离所属的比较值r´stat或△n0时，那么将在此借助于附图标记f3标注的误差分配给所述燃料喷射器和内燃机的至少一个其它的组件和/或至少一个运行阶段。

为免重复，关于分配误差的详细阐述可以参考上述实施方案。

当一个代表性的值（或者视情况而定两个代表性的值）像例如在图5中针对第一代表性的值所示那样虽然偏离所属的比较值超过了相应的第一阈值，但少于相应的第二阈值时，可以将有关误差的信息例如存储在误差存储器中。

如果例如在后续的检查中代表性的值中的一个偏离所属的比较值超过了相应的第二阈值，那么可以例如向驾驶员发出警告通知。