专利名称：用于诊断在单缸λ调节中的偏差的方法和装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在带有至少两个气缸和一个设计成宽带λ传感器的传感设备的内燃机中诊断在单缸λ调节时的偏差的方法和装置，其中，通过泵电池评估泵电流以及将这个泵电流至少暂时用于各个气缸的λ调节。
背景技术：
λ调节，结合催化转换器，就是当今最为有效的汽油机废气净化方法。特别有效的是使用三元或选择性催化转换器。这种催化转换器具有的特性是，将碳氢化合物、一氧化碳和氮氧化物减少至98%以上，倘若发动机在约1%的范围中围绕化学计量的空燃比λ =1运行时。在此，λ值表明，实际存在的空燃混合物与值λ =1偏离得有多远，λ =1对应理论上 完全燃烧所需的质量比即14.7 kg空气对I kg汽油，也就是说，λ值是所输入的空气质量与理论所需的空气需求的比例。空气过剩时λ>1 (稀混合物)。燃料过剩时λ〈I (浓混合物)。在λ调节时，测量废气以及根据测量结果例如借助喷射系统迅速修正输入的燃料量。使用λ传感器作为测量传感器，λ传感器一方面可以设计成所谓的两点式λ传感器或跳跃传感器，并且另一方面可以设计成稳定的λ传感器或宽带λ传感器。这种λ传感器的作用以公知方式以有固体电解质的电镀氧浓差电池的原理为基础。两点式λ传感器的特性曲线在λ =1时具有传感器电压的跳跃式下降。因此通常直接安装在废气弯管后的两点式λ传感器允许了主要仅在浓废气和稀废气之间的差别。宽带λ传感器反之则允许了废气中在围绕λ =1的宽广的区域中λ值的精确测量。两种λ传感器类型由陶瓷传感器元件、保护管以及由电缆、插头和这些元件之间的连接装置构成。保护管由一个或多个带有开口的金属缸构成。废气由于扩散或对流而通过这些开口进入并且到达传感器元件。两种λ传感器类型的传感器元件在此被不同地构造。两点式λ传感器的传感器元件由导引氧离子的电解质构成，在电解质的内部有用基准气体填充的空腔。基准气体具有一定的恒定的氧浓度，但没有任何氧化的或还原的组分。在很多情况下，基准气体是空气。无论是在与废气接触的外侧上的还是在空腔内侧上，都安装有电极，电极通过电缆与插头触点连接。按照能斯特原理，通过电解质产生一个电压，接下来被称为能斯特电压，该电压由在废气中和基准气体中的氧化的和还原的废气成分的浓度决定。若除氧气外废气中没有任何氧化或还原的成分，那么能斯特电压则通过下列方程
IUM -U迤伊=(R*T 4*F)*HPmji^P02jbm)(O
说明。在该方程中，Um代表基准气体侧的电位，U邮代表废气侧的电位，Poxm和
Pm麵代表基准气体或废气中的氧气分压力，T代表温度，R代表一般的废气常量以及F代表法拉第常量。能斯特电压可以通过插头触点测量以及充当两点式λ传感器的信号。
宽带λ传感器的传感器元件在表面上具有开口，废气通过开口进入。连接在进入开口的是一个孔隙层，废气通过孔隙层扩散到空腔中。这个空腔被导引氧离子的电解质材料与外部废气分离。无论是在外部在电解质上还是在空腔的一侧上都有电极，电极通过电缆与插头触点连接。处在其间的电解质被称为泵电池。此外，在传感器元件的内部有带有一定的恒定不变的氧浓度的基准气体，其中电解质材料通过传感器元件与空腔分离。另一个也与插头触点连接的电极与基准气体接触。在这个电极与空腔侧的电极之间的电解质被称为测量电池。按照能斯特原理，通过测量电池加载下文中被称为测量电压的电压，测量电压由空腔和基准气体中氧化的和还原的废气成分的浓度决定。因为基准气体中的浓度是公知的且是不变化的，所以与空腔中的浓度的相关性变弱。为了运行λ传感器，λ传感器必须通过插头与评估单元连接，评估单元例如位于发动机控制器中。测量电压通过电极检测并且传达给评估单元。在评估单元中有调节回路，调节回路通过测量电池由此将电压保持到一个额定值，即，通过泵电池产生所谓的泵电流。因为通过氧离子实现了电解质中的电流，所以空腔中的氧浓度受到影响。为了将测量电压在瞬态振荡状态下保持恒定，必须在稀的范围内(λ >1)从空腔中泵出和通过扩散势垒后扩散一样多的氧气。反之，在浓的范围内(λ〈I)必须将这样多的氧气泵入到空腔中，使后扩散的还原的废气分子得到补偿。在考虑到事实，即，空气中的氧气平衡通过泵电流调节器保持恒定的情况下，从扩散方程中得到在扩散流以及因而泵电流和废气中的氧浓度之间的线性关系。泵电流现在在评估单元中测量并且转达给发动机控制器的主计算器。从之前所述的得出，泵电流是废气中氧气平衡的一个线性信号。λ值和氧气平衡之间的相互关系虽然是非线性的，下列方程表明这一点
权利要求
1.用于在带有至少两个气缸和一个设计成宽带λ传感器的传感设备(60)的内燃机(I)中在单缸λ调节时诊断偏差的方法，在该内燃机中通过泵电池评估泵电流(150)并且将泵电流至少暂时用于各个气缸的λ调节，其特征在于，除了泵电流(150)外还确定泵电池上的泵电压或泵电压变化并且将该值传达给诊断装置(100 )。
2.按权利要求I所述的方法，其特征在于，结合传感设备(60)的常规的λ信号在所述诊断装置(100)中评估所述泵电压或泵电压变化。
3.按权利要求I或2所述的方法，其特征在于，用传感设备(60)的常规的λ信号将所有气缸的平均λ值调节为等于或接近I并且评估泵电压的信号。
4.按权利要求I至3之一所述的方法，其特征在于，将带有带通或差动特性的滤波器应用于泵电压的所测得的信号。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，所述滤波器的传递特性与运行点相关地得到预定并且与内燃机(I)的转速相关地得到影响。
6.按权利要求4或5所述的方法，其特征在于，从泵电压的经滤波的信号的梯度值减去校正项，所述校正项以模型形式用于无误差的系统并且同样与运行点相关地得到预定，并且在时间上对差进行积分。
7.按权利要求4至6之一所述的方法，其特征在于，在超过时间积分的确定的阈值时诊断出失调误差。
8.按权利要求I至7之一所述的方法，其特征在于，使泵电压的时间信号经受频率分析，并且基于该在频率分析中求出的频率部分进行失调诊断或气缸同步。
9.按权利要求I至8之一所述的方法，其特征在于，通过泵电压的信号与传感设备(60)的常规λ信号的比较求出传感设备(60)的静止时间或其它动态的特性参量。
10.按权利要求I至9之一所述的方法在带有多组部废气系统的内燃机(I)中的应用，其中气缸被集合成多个组并且不同气缸组的废气在分开的废气通道中导引。
11.用于实施按权利要求I至9所述的诊断方法的装置。
全文摘要
本发明涉及用于在带有至少两个气缸和一个设计成宽带λ传感器的传感设备的内燃机中在单缸λ调节时诊断偏差的方法和装置，在该内燃机中，通过泵电池评估泵电流并且将泵电流至少暂时用于各个气缸的λ调节。按本发明规定，除了泵电流外，还确定泵电池上的泵电压或泵电压变化并且将该值传达给诊断装置。因而可以更好地无任何附加材料费用地诊断单缸λ调节的偏差，这尤其鉴于越来越苛刻的法律规定而尤其对于在线诊断来说具有优势。一种所述方法的优选的应用规定了使用在带有多组部废气系统的内燃机中。
文档编号G01N27/419GK102639846SQ201080055472
公开日2012年8月15日 申请日期2010年11月5日 优先权日2009年12月8日
发明者A·科林, E·施奈贝尔, M·法伊, R·霍策尔, 陈路 申请人:罗伯特·博世有限公司