对布置在混合动力车中的内燃机进行适应处理和/或诊断的方法和装置

摘要

本发明涉及一种用于对布置在混合动力车中的内燃机（3）进行适应处理和/或诊断的方法，所述内燃机与至少一个伺服机器（1）一起形成驱动单元（1、3）。为了能够实现内燃机（3）的更快且更简单的适应处理法和/或诊断法，为调节所述内燃机（3）的不同的运行状态而通过所述伺服机器（1）将正的或者负的驱动力矩转接到所述内燃机（3）上并且在所调节的工作点中确定所述内燃机（3）的至少一个工作参数。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于对布置在混合动力车中的内燃机进行适应处理和/或诊断的方法以及一种用于实施所述方法的装置，其中所述内燃机与至少一个伺服机器一起形成驱动单元。

背景技术

设有混合的驱动结构的机动车具有内燃机和伺服机器也就是在多数情况下电动马达。因此在所述混合动力车的行驶运行的过程中由所述两个驱动机组来施加驱动力矩。对于这样的混合动力车来说，内燃机与伺服机器进行了机械耦合。这种耦合要么直接地要么通过传动机构来进行。所述构造为电动马达的伺服机器在此要么可以作为发动机要么可以作为发电机来运行。作为蓄能器，高压蓄电池可供使用，在将电动马达用作动力传动系驱动装置时给所述高压蓄电池放电或者在发电机运行中给其充电。

混合动力车中的内燃机的诊断或者说适应处理在目前通过以下方面受到限制，即在试验台上只能达到内燃机的特定的负荷状态。此外，只应该通过试车来达到特定的工作点，这导致较长的诊断时间。

发明内容

按本发明的具有权利要求1所述特征的用于对布置在混合动力车中的内燃机进行适应处理和/或诊断的方法具有这样的优点，即可以实施针对内燃机的更快并且更简单的适应处理法和/或诊断法。为调节所述内燃机的不同的运行状态而通过所述伺服机器来将正的或者负的驱动力矩转接到所述内燃机上并且在所调节的工作点中确定所述内燃机的至少一个工作参数，由此尤其在车间环境中可以明显降低诊断开销。所述按本发明的方法原则上能够用在所有的混合动力车上，对于所述混合动力车来说在不依赖于车速的情况下通过一个或者多个伺服机器来驱动所述内燃机。在此，正的驱动力矩是指作为内燃机的驱动力矩的补充所述伺服机器的为推进机动车所作的贡献，而负的驱动力矩则是指所述伺服机器反向于所述内燃机的驱动力矩产生的制动力矩。

通过已知的负荷（制动力矩）或者说已知的驱动力矩的转接，能够实施一系列新颖的诊断法。

所述伺服机器有利地构造为电动马达，所述电动马达将负的驱动力矩施加到独立运转的内燃机上。在此所述电动马达作为发电机工作并且用额外的制动力矩来向所述内燃机加荷。所述内燃机由此以提高的负荷工作并且处于一种状态中，在该状态中所述内燃机通过燃料的燃烧来提供能量，将所述能量转换为混合动力车的驱动运动。对于所述内燃机的这样的较高的负荷来说，该内燃机以较高的空气质量流量来运行，所述较高的空气质量流量可以用于适应处理目的和/或诊断目的。

在一种设计方案中，在所述混合动力车的稳定的运行中在所述内燃机的负荷较高时实施所述适应处理和/或诊断，在所述混合动力车稳定地运行时所述驱动单元从混合动力车的动力传动系上分开。因为在机动车没有运动的情况下调节所述内燃机的这种运行状态，所以省去耗时的试车，这实现了诊断时间或者说适应处理时间的缩短。

在一种改进方案中，在混合动力车的行驶的运行中实施所述适应处理和/或诊断，方式是在驾驶员期望力矩未变化时所述电动马达通过负的驱动力矩的转接将所述内燃机的工作点朝更高的负荷移动。由此在行驶运行的过程中所述内燃机的工作点也可以短时间地偏离最佳的由驾驶员预先给定的工作点，用于能够实施或者改进诊断。这在保持由驾驶员调节的期望力矩的情况下进行，因而驾驶员没有感觉到所述诊断的影响。

此外，在混合动力车尤其在车间中的试验台上稳定地运行的过程中作为内燃机的工作点通过所述电动马达来达到不同的负荷点，其中在每个负荷点中相应地跟随保存在机动车中的行驶运行状态并且连续进行混合动力车的如通常在机动车运行的过程中进行的一样的随车诊断。为了验证在行驶运行中完成并且保存的故障记录，在车间中重复在行驶运行中完成的诊断，用于获得更准确的针对可能的故障源的提示。不过，所述方法也适合于快速检查车间中的维修是否成功。

在相应的负荷点中，在负荷较高时有利地调节准确的用于混合物/空气充填适应处理的运行窗口（Betriebsfenster）。在当前的方案中，只能对接近空载的范围进行诊断，与这些当前的方案相反，现在不仅更为准确地分开适应处理范围而且也在负荷较高时达到并且检查工作点。

在一种设计方案中，在负荷较高时在相应的负荷点中确定所述内燃机的气缸的至少一个断火率（Aussetzerrate）。通过准确地达到用作工作点的负荷点这种方式，可以随时再现断火故障。

在一种改进方案中，所述电动马达连续经过其整个的关于转速的力矩特性曲线，其中在所述内燃机的负荷范围内求得的断火率下降时推断出点火中的故障，而在负荷范围内在断火率保持相同时则认为在燃料喷射中出现故障。由此可以在建立所期望的运行状态之后根据断火频率借助于附加的故障测量技术来推断出故障本身。这是一种诊断方案，该诊断方案以往未如此简便地供人使用。

在另一种设计方案中，为了对驱动单元的涡轮增压器系统进行泄漏检查，只要电动马达的驱动力矩大于由该电动马达驱动的内燃机的驱动力矩就一直提高该电动马达的转速，其中将在提高转速的过程中记录的增压压力特性曲线与额定特性曲线进行比较。在所记录的增压压力特性曲线偏离所述额定特性曲线的情况下推断出涡轮系统的泄漏或者说涡轮机中的故障，这能够用这里的方法很容易地加以确定。涡轮增压器用于通过每工作冲程的混合物流量（燃料/空气流量）的提高来提高构造为活塞式发动机的内燃机的功率，这通过吸气侧中的压缩机来实现。所述压缩机通过废气涡轮机来驱动，所述废气涡轮机则利用废气的能量。

为进行空气系统诊断，在节气阀打开时作为工作点有利地通过所述电动马达来调节内燃机的不同的转速并且将所测量的或者所计算的空气质量流量与所预料的空气质量流量进行比较。由于这种简单的方法，可以借助于一个唯一的传感器尤其热膜空气质量流量计就空气系统的运行状态作出结论。但是，所述空气质量流量也可以在参照两个压力传感器的测量结果的情况下从进气管压力中来计算。所测量或者所计算的空气质量流量可以得到改进，如果算入一个对环境压力和进气温度加以考虑的校正因数。

在一种改进方案中，所述构造为电动马达的伺服机器交替地向所述内燃机转接正的和负的驱动力矩。在利用所述电动马达的力矩能够随时很好地测量和再现这个事实情况下，由此能够使用新颖的适应处理法和/或诊断法。

在一种设计方案中，对于内燃机的固定地调节的工作点优选转速来说确定所述内燃机的气缸中的实际的相对的空气质量并且将其与预先给定的相对的空气质量进行比较，其中所述实际的相对的空气质量通过空气填充校正因数来得到校正，由此所述实际的相对的空气质量仅仅具有燃料误差份额。这具有这样的优点，即可以以简单的方式在测量结果中将空气质量误差与燃料误差分开，这就实现明显地更为精确的分析。

在此，所述电动马达向没有产生独立的驱动力矩的内燃机加载正的驱动力矩，其中测量所述电动马达的正的驱动力矩并且随后在所述内燃机的同一个工作点中由所述电动马达向所述独立地工作的内燃机转接负的驱动力矩，同样测量该负的驱动力矩，其中从所述电动马达的所测量的负的驱动力矩及所测量的正的驱动力矩中求得由所述内燃机完成的驱动力矩，从其中借助于组合特性曲线确定所述实际的相对的空气质量。所述电动马达的力矩的精确的测量随时允许通过有针对性的工作点调节来准确地再现测量结果，这允许实施这样的诊断。

在此有利地许可新颖的适应处理法和/或诊断，如果所述构造为电动马达的伺服机器将正的驱动力矩施加到本身不输出自己的驱动力矩的内燃机上。在这种情况下内燃机仅仅以机械方式借助于电动马达来转动，这称为牵引运行，并且由于缺少点火而不输出自己的驱动力矩。

在一种设计方案中，一种新颖的诊断法设置用于对内燃机的气缸进行压缩检查，其中所述电动马达仅仅以机械方式使内燃机转动并且在放弃燃料的喷射的情况下对气缸中的空气进行压缩并且测量通过所述气缸运动的曲轴的信号，其中在曲轴信号较少波动时或者说在有待通过电动马达施加的压缩力矩较小时推断出故障，而在曲轴信号剧烈波动时则将气缸的压缩视为无故障。在此可以进行这种诊断，因为所述电动马达与普通的起动器相反无法调节较快的转速，而只能调节很低的转速。由此调节所述内燃机的以往为了适应处理和/或诊断目的不能达到的运行范围。

借助于压缩检查，也可以诊断气缸关闭，因为关闭的气缸在载荷转变时在气缸的上死点中具有压缩力矩。该压缩力矩可以通过电动马达的转速或者电动马达的压缩力矩的分析来求得。

在进行增压压力检查时，有利地通过所述电动马达的转速来提高由所述电动马达施加到内燃机上的正的驱动力矩，其中记录所述内燃机的涡轮系统的增压压力特性曲线并且将其与预先给定的额定特性曲线进行比较。对于被牵引的涡轮发动机来说，比如对关于转速的增压压力曲线进行分析并且对废气流中的软管中或者旁通阀中的不密封现象进行诊断。为进行这种诊断，应该保存自己的增压压力额定特性曲线，因为与内燃机的独立的运行相反缺少了废气焓。因为没有出现燃料噪声，所以该检验方法明显比以往已知的检验方法声音轻。

在另一种实施方式中，为测量废气再循环中的空气质量流量，电动马达在恒定的较低的转速下将正的驱动力矩引导到内燃机上，其中在节气阀几乎关闭时逐步地打开废气再循环阀并且对布置在所述节气阀后面的吸管中的空气质量流量进行分析。所述测量可以通过取消由于可燃的废气和相应的温度公差引起的限制这种方式在没有后来对测量结果进行校正的情况下来实施。这种诊断能够随时用能够再现的测量结果来重复。

在一种改进方案中，为了在节气阀敞开时对空气系统进行诊断，所述电动马达在转速不断变化的情况下将正的驱动力矩传递到内燃机上，并且将所预料的空气质量流量与所测量的或者算出的空气质量流量进行比较。因为未在内燃机进行燃烧，所以能够忽略通过温度影响引起的测量结果的歪曲。除此以外，这种测量方法声音很轻，因为其在内燃机未点火的情况下执行。此外，所述测量方法可以在节气阀完全敞开的情况下也就是在一种状况中有针对性地实施，在机动车的行驶运行中尤其在转速较低时大多数不会出现这种状况。

有利地实施所述内燃机的至少一个气缸的摩擦力矩诊断，方式是测量所述电动马达传递到内燃机上的正的驱动力矩，并且在超过预先给定的正的驱动力矩时推断出所述内燃机的气缸中的太高的摩擦力矩。因此可以尽快地识别所述内燃机的气缸中的活塞的堵塞。也可以对辅助机组的驱动功率进行诊断，比如空调或者发电机的力矩消耗。

本发明的另一种改进方案涉及一种用于对布置在混合动力车中的内燃机进行适应处理和/或诊断的装置，该内燃机与伺服机器一起形成驱动单元。

为了能够实现针对内燃机的更快且更简单的适应处理法和/或诊断法，存在着一些机构，这些机构调节所述内燃机的不同的运行状态，方式是通过所述伺服发动机来将正的或者负的驱动力矩转接到所述内燃机上并且在预先给定的工作点中确定所述内燃机的至少一个工作参数。由此尤其在车间环境中明显地减小诊断开销，因为以往已知的诊断可以通过以往必要的试车的取消来更快地实施。此外，由于所述内燃机的运行状态的可变调节而可以采用新颖的诊断法。在此随时可以通过所述内燃机的有针对性的工作点调节来精确地再现测量结果。尤其对于用于较高的负荷的诊断来说，也可以对燃料供给系统进行诊断以便分开相加的和相乘的公差。

附图说明

本发明允许大量的实施方式。其中之一应该借助于在图样中示出附图详细解释。附图示出如下：

图1是具有混合驱动装置的机动车的原理图。

具体实施方式

图1示出了构造为平行混合动力车（Parallelhybrid）的混合动力车。在该设计方案中，电动马达1布置在内燃机3的传动轴2上。所述内燃机3通过分离离合器4与所述电动马达1相连接。该电动马达1通过启动离合器5引导到与变速器7相连接的转矩转换器6上。该变速器7引导到轴8上，在该轴8上布置在车轮9、10，所述车轮9、10由所描述的动力传动系来驱动。

所述电动马达1由高压蓄电池11来供给能量，所述高压蓄电池11则通过逆变器12与所述电动马达1相连接。所述电动马达1和内燃机3由控制仪13来控制。该控制仪13包括存储器14，在该存储器14中存放了用于不同的工作参数的特性曲线并且将当前的工作参数加以保存以作进一步处理。为此目的，所述控制仪13与大量未进一步示出的传感器相连接。为了确定所述电动马达1的正的或者负的驱动力矩，在该电动马达1上布置了电流传感器15，该电流传感器15在所述电动马达1的每种运行状态中测量其电流消耗，在此将所述电流消耗输送给所述控制仪13，用于计算所述驱动力矩。

为了检查内燃机3的可能的故障状况，要么在车间中要么在行驶运行的过程中实施诊断或者适应处理。在诊断时检查，是否也在实际上通过所述内燃机3来调节预先给定的工作参数，而在适应处理时则对各个工作参数进行长时间监控并且求得所监控的工作参数的趋势并且由此求得故障特征。

为了对所述内燃机3进行适应处理和/或诊断，在此利用所述通过分离离合器4与该内燃机3相连接的电动马达1，其中所述分离离合器4闭合。此外，现在应该认为，机动车处于车间的试验台上。为了禁止所述混合动力车的行驶运行，断开所述启动离合器5，由此所述内燃机3及电动马达1与所述混合动力车的动力传动系6、7、8、9、10分开。在所述控制仪13上连接着诊断控制仪16，该诊断控制仪16促使所述控制仪13在不同的运行状态中触发所述内燃机及电动马达1。

在第一种运行状态中给所述内燃机3点火，由此该内燃机3独立地输出驱动力矩。所述电动马达1作为发电机来运行，其中该电动马达1产生与由所述内燃机3产生的驱动力矩相反的驱动力矩并且由此使所述内燃机3制动。由此给所述内燃机3加荷并且可以以较高的空气质量流量进行发动机运转。由此可以在机动车不运动的情况下以内燃机3的较高的负荷和转速进行诊断。

借助于这样的通过电动马达1进行的发电机负荷转接来达到所述内燃机3的不同的工作点并且根据工作点来检测所述内燃机3的气缸的断火率。为此目的，所述控制仪13如此触发所述电动马达1，使得其连续经过其关于其整个转速范围的力矩特性曲线，其中测量所述由电动马达1制动的内燃机3的断火率。如果所述断火率在电动马达1的转速范围内减小，那就确定，在内燃机3上存在着点火问题。这种确定尤其基于这样的事实，即随着负荷的上升，点火电压也增加。如果在所述电动马达1的转速范围内负荷上升时出现几乎相同的断火率，则认为在燃料的点火和/或空气质量方面出现问题。

在另一种情况中，通过所述诊断控制仪16来开始第二种运行状态，在所述第二种运行状态中所述电动马达1向所述内燃机3交替地加载正的驱动力矩和负的驱动力矩，也就是说所述电动马达1不仅用作驱动马达而且用作发电机。

在这种运行状态中，可以特别容易地实施诊断，借助于所述诊断可以将空气质量误差与燃料误差分开来。为此在第一步骤中测量电动马达1的转矩，该转矩允许就必须使用哪种力矩以便内燃机3转动作出结论，其中在所述第一步骤中所述内燃机3不点火并且因此由以预先给定的转速工作的电动马达1仅仅以机械方式来驱动也就是牵引。

在第二步骤中起动所述内燃机3。在此进行点火，所述点火将内燃机3的气缸和连接到所述气缸上的曲轴置于运动之中，由此由所述内燃机3施加正的驱动力矩。对于所述内燃机3的有待调节的工作点来说，需要以下边界条件：所述电动马达1的固定的转速、所述内燃机3的恒定的吸管压力、进气量效率调节到1并且点火角效率假设为最佳。所述电动马达1的力矩测量通过所述传感器15的电流消耗来进行。

所述电动马达1作为制动机作用于所述内燃机3的这种状态，方式是其将负的驱动力矩施加到所述内燃机3上。所述电动马达1在此具有和在第一步骤中相同的转速。这里也测量所述电动马达1的负的驱动力矩。

为了确定由所述内燃机3诱导的力矩，从所述电动马达1的在第二步骤中确定的负的驱动力矩和所述电动马达1的在第一步骤中测量的正的牵引力矩中形成差。从所述内燃机的这个所诱导的力矩出发，从特性曲线中确定所预料的相对的空气质量，将所预料的相对的空气质量与比如借助于热膜空气质量流量计确定的实际的相对的空气质量进行比较。通过计算方法，借助于空气填充校正因数在混合物确定（Gemischbestimmung）中对由所预料的和实际的相对的空气质量构成的差进行校正，从而在混合物确定中仅仅留下燃料误差份额。

在第三种运行状态中，将所述电动马达1用作发动机并且因此将正的驱动力矩输出到所述内燃机3上。所述电动马达1牵引着所述内燃机，而所述内燃机3本身则没有通过燃烧来产生正的驱动力矩。在这种运行状态中可以容易地检查所述内燃机3的气缸的密封性。为此，所述电动马达1将这样的力矩加载到所述内燃机3上，这样的力矩仅仅使所述内燃机3以很低的转速转动。这意味着，所述气缸的活塞在存在泄漏的情况下运动得较为缓慢。在压缩情况较差时电动马达的压缩力矩减小，但是首先再次返回的膨胀力矩减小。在压缩功率降低时从中获得电动马达的平均较大的负荷。

在忽略喷射的情况下，在进行这种诊断时仅仅对空气质量进行压缩。在此研究一个时间段，该时间段研究气缸的活塞的朝该气缸的上死点的运动，在用燃料填充时通常所述内燃机3的点火朝所述上死点中进行。在此在这个时间段范围内测量由所述内燃机3产生的转矩，方式是在所述内燃机3的曲轴上截取信号。如果所述转矩在所述时间段的范围内是恒定的，也就是说发动机循环地运转，那就推断出故障。如果所述内燃机3的直接测量的转矩在压缩时在所述时间段之内波动，也就是说在一个时间段中变大或者在另一个时间段中变小，那就推断出，在所述内燃机3中不存在着泄漏。

所述按本发明的方法不仅能够用在平行混合动力车上，而且能够用在所有的混合驱动装置上，对于所述混合动力车来说内燃机在不依赖于机动车的速度的情况下通过一个或者多个电动马达来驱动，也就是说所述按本发明的方法能够用在串联的并且功率分流的混合驱动装置上。