用于运行带有HC传感器的内燃机的方法与流程

本发明涉及一种用于运行内燃机的方法，所述内燃机带有燃料箱系统，该燃料箱系统一方面包括燃料蒸气过滤器，以便在需要时实现燃料箱系统的燃料箱的通风，并且另一方面具有从燃料蒸气过滤器引导至内燃机的新鲜气体支线的扫气气体管路，以便在需要时实现燃料蒸气过滤器或燃料箱系统本身的扫气。此外，本发明涉及一种适用于执行这种方法的内燃机以及一种具有这种内燃机的机动车。

背景技术：

用于机动车内燃机的燃料箱系统通常具有通风管路，该通风管路允许对燃料箱系统的燃料箱进行通风，也就是说将燃料箱中由于例如在相对高的周围环境温度下蒸发的燃料而升高的压力卸载给周围环境。在此，（也由于排放法规）尽可能使燃料蒸气无法到达周围环境中。这通过将燃料蒸气过滤器（该燃料蒸气过滤器通常以活性炭过滤器形式构造）集成到通风管路中来防止，该燃料蒸气过滤器在燃料箱通风时吸收燃料蒸气。

这种燃料箱系统尤其是为了燃料蒸气过滤器的再生而附加地设有扫气气体管路，该扫气气体管路一方面与燃料蒸气过滤器连接并且另一方面与内燃机的新鲜气体支线连接。在内燃机运行时能够有时借助于负压（该负压在扫气气体管路到新鲜气体支线中的通入部的区域中相比于周围环境压力而存在）经由燃料蒸气过滤器的周围环境通入部抽吸周围环境空气。所述周围环境空气则沿相对于来自燃料箱的燃料蒸气流经燃料蒸气过滤器所在的流动方向的相反方向流经燃料蒸气过滤器，由此对燃料蒸气过滤器进行扫气。来自燃料蒸气过滤器的燃料蒸气由此经由扫气气体管路和新鲜气体支线供应给内燃机的燃烧发动机的燃烧空间(brennraum，有时称为燃烧室)。

如果经由扫气气体管路带入到新鲜气体支线中并从该新鲜气体支线带入到燃烧空间中的燃料的质量流不是足够精确地已知，则对燃料蒸气过滤器的这种再生或扫气可导致：燃烧发动机暂时地以和与此有关的理论值有偏差的燃烧空气比运行。由此能够至少使燃烧发动机的有害物质未处理排放变差。有害物质未处理排放的这种变差能够借助于废气传感器、例如借助于λ探测器来确定，这允许基于所述废气传感器的测量值来匹配借助于燃料喷射器带入到燃烧空间中或带入到新鲜气体支线中的燃料量，以便即使在燃料蒸气过滤器的扫气期间也调整到尽可能相应于相配属的理论值的燃烧空气比。

这种做法的缺点在于，只有在借助于废气传感器已经确定了燃烧发动机的相对差的有害物质未处理排放时才对带入到燃烧空间中的燃料量进行匹配。

为了避免该缺点能够设置成：在对燃料蒸气过滤器进行扫气时确定经由扫气气体管路带入到新鲜气体支线中的燃料质量流，以便积极主动地对借助于燃料喷射器带入到燃烧空间中或带入到新鲜气体支线中的燃料量进行匹配。这个的前提在于对引导经过扫气气体管路的扫气气体质量流以及燃料、也就是说碳氢化合物在该扫气气体质量流中的浓度的尽可能精确的认识。

碳氢化合物在扫气气体质量流中的浓度能够借助于相应(hc)传感器直接地确定。但这种hc传感器能够具有相关的测量偏差。此外，有意义的是，这种hc传感器的缺陷能够尽可能快地在该缺陷出现之后确定，以便避免燃烧发动机以与理论值有明显偏差的燃烧空气比持续运行较长时间。

de102010048313a1涉及一种用于运行箱通风系统的方法，其中，在扫气气体管路中流动的扫气气体质量流根据扫气气体的密度和扫气气体输送装置的泵特性来确定。在此，也能够设置成，借助于hc传感器确定扫气气体的碳氢化合物浓度。

de102017209127a1公开了一种用于计算燃料/空气-混合物的质量流的方法，该燃料/空气-混合物从箱通风系统转移到燃烧发动机的进气管中。在此，在计算质量流时考虑到质量流的燃料/空气比。

技术实现要素：

本发明基于如下任务，修正集成到内燃机的燃料箱系统的扫气气体管路中的hc传感器的测量偏差和/或确定这种hc传感器的缺陷。

所述任务通过根据专利权利要求1所述的方法解决。适用于执行这种方法的内燃机是专利权利要求6的主题。根据本发明的方法的有利的实施方式和根据本发明的内燃机的优选的设计方案是其他专利权利要求的技术方案和/或由随后对本发明的描述得出。

根据本发明，设置有用于运行内燃机的方法，其中，所述内燃机至少包括以下部件：

-优选外源点火的且定量调节的燃烧发动机(例如汽油发动机)，该燃烧发动机具有至少一个燃烧空间和优选多个燃烧空间；

-用于将新鲜气体供应至燃烧发动机的新鲜气体支线；

-用于将废气从燃烧发动机引出的废气支线，该废气支线带有集成在废气支线中的废气传感器，例如以所谓的λ探测器形式；以及

-燃料箱系统。

在此，该燃料箱系统至少包括：

-燃料箱；

-燃料蒸气过滤器，该燃料蒸气过滤器与周围环境通入部处于导引流体的连接中；

-从燃料箱引导至燃料蒸气过滤器的通风管路；以及

-从燃料蒸气过滤器引导至新鲜气体支线的扫气气体管路，

-一方面hc传感器，和

-另一方面箱通风阀（借助于该箱通风阀通过或多或少进行的或不进行的节流能够调整引导经过扫气气体管路的扫气气体的质量流）和/或扫气气体输送装置（借助于该扫气气体输送装置能够将扫气气体在需要时主动地输送通过扫气气体管路）

集成到所述扫气气体管路中。

根据本发明设置成，在内燃机运行时在扫气气体引导经过扫气气体管路时借助于hc传感器确定扫气气体的碳氢化合物含量以及扫气气体的质量流并且由这些值相组合确定导入到新鲜气体支线中的燃料质量流。此外，在此对借助于至少一个燃料喷射器带入到燃烧空间中和/或带入到新鲜气体支线中的燃料量进行匹配，以便在考虑到每个工作循环应被供应给燃烧空间的燃料的限定的总量情况下平衡附加的、经由扫气气体带入的燃料量。

此外，根据本发明设置成，由借助于废气传感器确定的废气组分构成对供应给燃烧空间的燃料-新鲜气体-混合物量的（平均）燃烧空气比在与理论值（该理论值尤其是能够相应于化学计量的燃烧空气比）的偏差方面进行监视，所述偏差尽管对借助于燃料喷射器带入的燃料进行匹配仍能够出现。如果确定了这种偏差，则根据本发明对hc传感器的测量值或由此确定的燃料质量流执行修正或hc传感器确定或判断为有缺陷。优选地，在此，能够设置成，如果偏差低于阈值或相应于所述阈值，则对hc传感器的测量值或由此确定的燃料质量流执行修正，而如果偏差高于（另一个）或所述(同一个)阈值，则hc传感器确定为有缺陷。

根据本发明的内燃机一方面至少包括：

-优选外源点火的且定量调节的燃烧发动机，该燃烧发动机带有至少一个燃烧空间以及优选带有多个燃烧空间；

-用于将新鲜气体供应至燃烧发动机的新鲜气体支线；

-用于将废气从燃烧发动机引出的废气支线，其中，废气传感器集成到废气支线中；以及

-燃料箱系统，该燃料箱系统至少包括：

-燃料箱；

-燃料蒸气过滤器，该燃料蒸气过滤器与周围环境通入部处于导引流体的连接中；

-从燃料箱引导至燃料蒸气过滤器的通风管路；

-从燃料蒸气过滤器引导至新鲜气体支线的扫气气体管路，

-一方面hc传感器，以及

-另一方面箱通风阀和/或扫气气体输送装置集成到所述扫气气体管路中。

此外，根据本发明的内燃机具有控制装置，该控制装置构造成用于自动地执行根据本发明的方法。

名称“燃料蒸气过滤器”根据本发明并不决定：该燃料蒸气过滤器必须过滤呈气态形式的挥发的燃料。相反地，燃料也能够在过滤时已经再次(部分地)冷凝。

扫气气体的质量流的确定在根据本发明的方法的范围内一方面能够(仅)通过一个或多个测量来实现。根据本发明的内燃机则能够包括一个或多个相应的传感器。此外，这种确定也能够通过基于内燃机的单个或多个部件的(如有可能测量到的)运行参数、例如基于箱通风阀的打开位置和/或扫气气体输送装置的驱动功率进行建模、也就是说通过计算上的求取来执行。

本发明基于如下认识：借助于集成到废气支线中的废气传感器能够以有利的方式确定hc传感器的测量偏差和/或检验hc传感器的工作能力。在此，特别有利地，这种废气传感器（典型地至少以λ探测器形式）通常本来就设置在内燃机中，从而对于执行根据本发明的方法基本上不需要内燃机的附加的结构上的部件。

原则上，存在如下可能性：废气传感器也提供不精确的测量值或将燃烧空气比与理论值的偏差（所述偏差基于借助于废气传感器确定的废气组分构成来确定）要归因于在燃烧发动机运行时的其他“误差源”。为了避免这负面地作用于根据本发明的功能检验、也就是说作用于对hc传感器的测量值或由此确定的燃料质量流的可能的修正或作用于将hc传感器可能作为有缺陷的确定，能够优选设置成，在内燃机运行时在燃料箱系统的扫气停用的情况下，也就是说当没有扫气气体引导经过扫气气体管路时，执行对废气传感器的测量值的校准。由此，当由于燃料箱系统的扫气停用而没有扫气气体引导经过扫气气体管路时，则废气传感器的测量值能够如此被平衡并如有可能被匹配，使得在然后仅经由一个或多个燃料喷射器带入到一个或多个燃烧空间中的、能足够精确地确定的燃料的情况下（结合同样供应给燃烧空间的、能足够精确地确定的氧气），由此得出的燃烧空气比相应于限定的、相配属的废气组分构成。由于废气传感器的测量值的这种校准则能够以足够的可靠性推断出，在扫气气体引导经过扫气气体管路时、也就是说在燃料箱系统被扫气时，基于废气传感器的测量值确定的、燃烧空气比与相配属的理论值的偏差关于hc传感器的测量误差产生并且由此关于跟着这个的、有误差的借助于燃料喷射器带入到燃烧空间中和/或带入到新鲜气体支线中的燃料的匹配而产生。

根据如何确定扫气气体的质量流，可附加地需要如下这种推论：在内燃机运行时在燃料箱系统的扫气停用的情况下也执行用于确定扫气气体的质量流的传感器的测量值的校准。当将集成到扫气气体管路中的压力传感器用于确定扫气气体的质量流时，这能够例如是这种情况。然后在内燃机运行时在扫气停用的情况下例如能够通过与周围环境压力比较来检验和如有可能校准该质量流的测量值。

而如果在燃料箱系统的主动扫气的情况下例如通过如下方式来确定扫气气体的质量流，即，在新鲜气体支线中集成有至少两个传感器，借助于所述至少两个传感器能够确定新鲜气体支线中的新鲜气体一方面在扫气气体管路的通入部上游的质量流和另一方面在扫气气体管路的通入部下游的质量流，则通过在扫气停用的情况下在对废气传感器的测量值进行校准时考虑到所述至少两个传感器的测量值能够推断出所述至少两个传感器在主动扫气的情况下对废气传感器的测量值的偏差的潜在影响。

在燃料箱系统的扫气期间引导经过扫气气体管路的扫气气体能够尤其是由气态燃料或气态碳氢化合物以及周围环境空气组成的混合物，如这当燃料蒸气过滤器在使用周围环境空气的情况下通过反流扫气而再生时是这种情况那样。但如有可能，扫气气体也能够(基本上)仅由气态燃料或由气态碳氢化合物组成，例如如果在燃料箱中存在的燃料蒸气不“放气”到周围环境中而直接“放气”到新鲜气体支线中。

根据本发明的内燃机能够尤其是是机动车的一部分。在此，内燃机的燃烧发动机尤其是能够设置成用于直接或间接提供用于机动车的驱动功率。因此，本发明还涉及一种机动车，尤其是一种基于车轮的且非有轨式机动车(优选轿车(pkw)或载重车辆(lkw))，带有根据本发明的内燃机。

附图说明

下面借助在附图中示出的设计示例和实施例详细阐述本发明。在附图中：

图1以示意图示出根据本发明的内燃机。

具体实施方式

图1示出根据本发明的用于机动车的带有燃料箱系统的内燃机。该燃料箱系统包括燃料箱1，该燃料箱经由通风管路2与燃料蒸气过滤器3连接，该燃料蒸气过滤器尤其是能够以活性炭过滤器的形式构造或至少能够包括这种活性炭过滤器。此外，燃料蒸气过滤器3经由扫气气体管路4与内燃机的新鲜气体支线5连接，其中，扫气气体管路4在集成到新鲜气体支线5中的新鲜气体压缩机7(关于新鲜气体在新鲜气体支线5中朝着内燃机的燃烧发动机6方向的流动方向)的上游通入到新鲜气体支线5中。新鲜气体压缩机7是废气涡轮增压机的一部分，该废气涡轮增压机此外包括废气涡轮机8，该废气涡轮机集成到内燃机的废气支线9中。在新鲜气体支线5的放置在新鲜气体压缩机7与燃烧发动机6之间的增压空气线路中还设置有节流阀10，该节流阀将增压空气线路划分成放置在上游的、通常被称为压力管的区段以及放置在下游的、通常被称为进气管的区段。

在内燃机运行时，以已知的方式在限定的顺序下，混合物量在燃烧发动机6的燃烧空间11中（所述燃烧空间部分地被燃烧发动机6的气缸12限界）燃烧。这些混合物量包括：新鲜气体，该新鲜气体完全或主要由周围环境空气组成，并且经由空气过滤器13从周围环境抽吸；以及完全或主要包括：例如直接借助于燃料喷射器14喷射到燃烧空间11中的燃料。通过燃烧过程产生的在燃烧空间11中的压力提高被用于使在气缸12中被引导的活塞15运动。活塞15的这些运动在中间连接有连杆(未示出)的情况下转变成曲轴(未示出)的转动运动，其中，活塞15经由连杆的引导借助于曲轴同时导致活塞15的周期性来回运动。在新鲜气体-燃料-混合物量燃烧时在燃烧空间11中产生的废气经由废气支线9被引出并且在此流经废气涡轮机8，这导致涡轮叶轮(未示出)的转动的驱动。涡轮叶轮的所述转动借助于轴16传递到新鲜气体压缩机7的压缩机叶轮(未示出)上，由此新鲜气体压缩机7负责要经由新鲜气体支线5供应给燃烧发动机6的新鲜气体的压缩。

燃料箱系统的燃料蒸气过滤器3以其关于通风管路2和扫气气体管路4背离的侧(关于其针对燃料蒸气的过滤作用)经由周围环境空气管路17与周围环境处于导引气体的连接中，对此周围环境空气管路17构造周围环境通入部18。

燃料箱1部分地填充燃料，其中，通常一部分这种在正常周围环境条件下本来液态的燃料是蒸发了的，从而在燃料箱1中燃料也以气态聚集态存在。尤其是相对高的周围环境温度以及减小周围环境压力（例如由于包括内燃机的机动车上山行驶而引起）有利于燃料在燃料箱1中的这种蒸发。为了避免在燃料箱1中出现通过这种蒸发引起的、不允许地高的超压，提供经由通风管路2和燃料蒸气过滤器3以及经由周围环境空气管路17与周围环境压力产生压力平衡的可行方案，其中，通过燃料蒸气过滤器3避免：这种压力平衡导致燃料蒸气泄漏到周围环境中。

这种燃料箱1的通风导致燃料蒸气过滤器3的越来越饱和，这又引起：在定期的间隔下使所述燃料蒸气过滤器再生。为此，设置有对燃料蒸气过滤器3的扫气，其方式为，将周围环境空气抽吸经过周围环境通入部18和周围环境空气管路17。所述周围环境空气沿与在燃料箱1通风时借助于蒸气态的燃料对燃料蒸气过滤器3的穿流相比相反的方向流经燃料蒸气过滤器3，由此在燃料蒸气过滤器1中被吸收的燃料分子被周围环境空气携带并且经由扫气气体管路4带入到新鲜气体支线5中。由此，所述燃料被供应给在燃烧发动机6的燃烧空间11中的燃烧。

燃料蒸气过滤器3的这种扫气仅有时且始终在燃烧发动机6的运行期间设置，因为只有这时才能够将通过燃料蒸气过滤器3的扫气带入到新鲜气体支线5中的燃料也可靠地供应给燃烧空间11中的燃烧。而在燃烧发动机6非运行时带入到新鲜气体支线5中会导致：气态燃料会经由新鲜气体支线5的不密封处和尤其是会经由新鲜气体支线5的抽吸开口泄漏到周围环境中。

箱通风阀20集成到扫气气体管路4中，该箱通风阀布置得尽可能靠近扫气气体管路4到新鲜气体支线5中的通入部19或集成到所述通入部中。

为了燃料蒸气过滤器3的扫气，在一方面周围环境压力和另一方面在新鲜气体支线5中位于扫气气体管路4的通入部19的区域中的压力之间需要足够的压力降。所述压力降由于新鲜气体支线5中在燃烧发动机6运行期间强烈波动的压力而如有可能不总是存在。为了任何时候都允许对燃料蒸气过滤器3进行扫气，从而能够可靠地防止同一燃料蒸气过滤器完全饱和，内燃机的燃料箱系统还包括集成到扫气气体管路4中的扫气气体输送装置21，该扫气气体输送装置通常也被称为“扫气空气泵”并且该扫气气体输送装置例如能够以活塞压缩机形式构造、尤其是能够构造为滑片式压缩机(flügelzellenverdichter)，或构造为径向鼓风机。通过所述扫气气体输送装置21的运行能够主动地经由周围环境通入部18抽吸周围环境空气，该周围环境空气然后流经燃料蒸气过滤器9以用于对该燃料蒸气过滤器进行扫气并且该周围环境空气能够经由扫气气体输送装置21和此时至少部分地打开的箱通风阀20被输送直至扫气气体管路4的通入部19。

至少扫气气体输送装置21、箱通风阀20、节流阀10和燃料喷射器14能够借助于(例如以内燃机的中央发动机控制器形式的)控制装置22操控。同时，控制装置22接收在扫气气体输送装置21与箱通风阀20之间的区段中集成到扫气气体管路4中的hc传感器23的测量信号、在废气涡轮机8下游集成到废气支线9中的废气传感器25的测量信号、在扫气气体管路4的通入部19上游集成到新鲜气体支线5中的质量流传感器24的测量信号和在通入部19下游集成到新鲜气体支线5中的压力传感器26的测量信号。

在燃料-新鲜气体-混合物量在燃烧发动机6的燃烧空间11中燃烧时产生的废气环流集成到废气支线9中的废气传感器25，该废气传感器接着产生测量信号，该测量信号例如描绘废气中的残余氧气份额。该测量信号被传递给控制装置22。

在对燃料箱系统进行扫气时，确定燃料的或碳氢化合物的质量流，该质量流从扫气气体管路4导入到新鲜气体支线5中。为此，一方面在扫气气体管路4中流动的扫气气体的质量流通过比较新鲜气体的质量流来确定，所述质量流流经新鲜气体支线5且在此一方面借助于布置在扫气气体管路4的通入部19上游的质量流传感器24和另一方面借助于布置在通入部19下游的压力传感器26确定。另一方面，借助于hc传感器23测量碳氢化合物在所述扫气气体中的含量或浓度。

为了补偿该附加质量的燃料（所述附加质量的燃料作为扫气气体的一部分并且由此也作为新鲜气体的一部分到达燃烧空间11中），将各个量的借助于燃料喷射器14带入到燃烧空间11中的燃料相应地匹配，以便在考虑到燃烧发动机6的具体运行状态和在此被供应给燃烧空间11的新鲜气体质量的情况下维持限定的、尤其是化学计量的燃烧空气比。该燃烧空气比是否确实得到维持，借助于废气传感器25来监控。在得出所确定的燃烧空气比（该燃烧空气比取自借助于废气传感器25确定的废气组分构成）与相配属的理论值有偏差的情况下，如果该偏差低于阈值或相应于该阈值，则对hc传感器23的测量值或从所述测量值确定的燃料质量流如此执行相应的修正，使得所确定的燃烧空气比相应于理论值。而如果所述偏差高于阈值，则hc传感器23确定为有缺陷。这能够导致相应故障通报，该故障通报存储在控制装置中并且如有可能也能够通过机动车仪表板中的显示器而变得可见。

而如果没有执行对燃料蒸气过滤器3或整个燃料箱系统的扫气，则没有扫气气体被引导经过扫气气体管路4并且由此扫气气体也不导入到新鲜气体支线5中。则对于所设置的燃烧发动机6运行所需要的燃料量仅借助于燃料喷射器14供应给燃烧空间11。所述燃料量例如能够足够精确地由供应给燃料喷射器14的燃料的压力以及由借助于控制装置22对燃料喷射器14的操控的持续时间以及由此燃料喷射器14的相应的打开持续时间来确定。同时供应给燃烧空间11的新鲜气体质量流也能够借助于质量流传感器14和/或压力传感器16足够精确地确定，其中，这两个传感器则应提供相同的或可对照的值。与此相应地，在内燃机的运行期间在燃料箱系统的扫气停用的情况下供应给燃烧空间11的燃料-新鲜气体-混合物量的燃烧空气比能够被相对精确地调整。因此如果在内燃机的这种运行期间在燃料箱系统的扫气停用的情况下发生借助于废气传感器25确定的废气组分构成与本来应相应于所设定的燃烧空气比的这种废气组分构成出现偏差，则燃料箱系统的扫气能够被推断为针对所述偏差的原因，因为这种扫气没有被执行。这允许通过生成适配值来相应匹配或校准废气传感器25的测量值，从而该经校准的测量值相应于与所设定的燃烧空气比相配的废气组分构成。借助于对废气传感器的测量值的这种校准则能够确保：在接着的对燃料箱系统的扫气时，供应给燃烧空间11的燃料-新鲜气体-混合物量的燃烧空气比与相配属的理论值的偏差（所述偏差在使用借助于废气传感器25测量到的废气组分构成的情况下确定）能够与hc传感器23的测量误差相关联。因为在确定经由燃料喷射器14带入的燃料量时的误差、在确定引导经过新鲜气体支线的新鲜气体的质量流时的误差以及在确定引导经过扫气气体管路4的且被带入到新鲜气体支线中的扫气气体的质量流时的误差在内燃机的运行期间在燃料箱系统的扫气停用的情况下在校准的情况下得到适配。

附图标记列表

1燃料箱

2通风管路

3燃料蒸气过滤器

4扫气气体管路

5新鲜气体支线

6燃烧发动机

7新鲜气体压缩机

8废气涡轮机

9废气支线

10节流阀

11燃烧空间

12气缸

13空气过滤器

14燃料喷射器

15活塞

16轴

17周围环境空气管路

18周围环境通入部

19扫气气体管路的通入部

20箱通风阀

21扫气气体输送装置

22控制装置

23hc传感器

24质量流传感器

25废气传感器

26压力传感器