[发明专利]在内燃发动机运转过程中进行“车上”故障诊断的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及在内燃发动机运转过程中进行“车上”故障诊断的方法和装置。

背景技术

自从柴油颗粒过滤器被应用于机动车辆起，内燃发动机碳烟排放的分析越来越多地通过对柴油颗粒过滤器的碳烟负荷的估算来进行。对内燃发动机中可能导致柴油颗粒过滤器超负荷的异常状况的估算，主要用于柴油颗粒过滤器超负荷情况的预测，以及当安全受控的再生不再可行时用于避免由于碳烟颗粒阻塞而引起的柴油颗粒过滤器更换。微粒过滤器负荷增大的另一个不利影响在于背压升高超过标称值，由此内燃发动机的燃油经济性和性能都会受到影响。

因此存在这样的需求，即获得内燃发动机运转中的故障对内燃发动机碳烟排放的影响的信息。

另外，内燃发动机排气系统中NOx排放的“车上”测量开启了一系列新的可行方法，用来在内燃发动机运转过程中进行控制及故障诊断。虽然当前是使用传感器进行故障诊断，但也存在关于空气路径和燃料路径再循环调节的可行方法。

此时便出现了一个问题，即在“车上”故障诊断的框架内，由于就从同一个出发点到同一个目的地的试车驾驶而言，第一个驾驶员可以根据其驾驶习惯产生与另一个驾驶员驾驶时不同的NOx排放和不同的燃料消耗，所以对于NOx临界值的限制是无意义的，例如，更有闯劲的驾驶风格会产生更高的NOx排放以及更多的燃料消耗。与之相反，对于规则试车驾驶周期，NOx排放和燃料消耗不依赖于驾驶风格，这是因为根据测试周期的定义，这种依赖关系局限于不同测试周期间之间的可接受的变化。

到当前为止，在现有技术情况下，就NOx排放而言，“车上”识别的应用既没有针对“车上”故障诊断，也没有针对内燃发动机运行的控制进行深入的研究。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在内燃发动机运转过程中进行“车上”故障诊断的方法及装置，它们在碳烟排放和/或NO_x排放方面实现了可靠的“车上”故障诊断，并且必要时实现适当的控制。

该目的通过根据本发明的方法得以实现，并根据本发明的装置得以实现。

在内燃发动机运转过程中进行“车上”故障诊断的方法包括以下步骤：

基于空气路径和燃料路径的理论设置，确定排放参考值；

确定当前工况下的当前排放值；

确定索引值，其中该索引值对应于当前排放值在预定时间间隔上的积分与排放参考值在该时间间隔上的积分的商；以及

基于该索引值生成故障信号。

本发明尤其基于对排放参考值进行计算这一理念，该排放参考值可以是内燃发动机的碳烟排放或NO_x排放的排放参考值，这在一定程度上表示排放水平的理论值，其中排放参考值用于“车上”故障诊断，必要时也用于排放控制。

根据本发明，作为空气路径和燃料路径的理论设置的函数，对碳烟排放的参考值(单位为mg/m³)进行计算，这样就可以顾及到车辆动力学(即瞬时修正)对稳定状态校准值的影响。

根据一实施例，基于排气中的燃烧质量分数的参考值(F_exh，ref)确定排放参考值。此外，也可以基于排气中燃烧质量分数的值(F_exh，ref)确定当前工况下的当前排放值。

对于给定的工况，在燃烧过程中产生的碳烟浓度主要取决于排气中的燃烧质量分数(F_exh)。对于碳烟排放的参考值，将计算排气中燃烧质量分数的参考值，用于空气路径和燃料路径的理论设置。由于富于进攻性或有闯劲的驾驶风格会引起更为显著的理论值修正(即由于瞬时修正的高通滤波会引起更大的偏差)，并引起理论设置和所测量数值之间更大的偏差(尤其涉及空气路径)，因此在这种情况下应对驾驶行为加以考虑。

根据一实施例，内燃发动机的排放控制取决于故障信号。

根据另一实施例，对空气路径和/或燃料路径的理论设置的修正取决于故障信号。

根据一实施例，针对故障信号的第一值域对空气路径的理论设置进行修正，以及针对故障信号的第二值域对燃料路径的理论设置进行修正，其中第二值域较之第一值域符合当前排放相对于排放参考值的更大偏差。