CN104775884B - 用于运行内燃机的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于运行包括排气管路的内燃机的一种方法和一种装置，其中在所述排气管路中布置有至少一个压力传感器以及一个声音接收器，其中由所述声音接收器测量的声音信号与由所述至少一个压力传感器提供的压力信号相关联。

Description

用于运行内燃机的方法和装置

技术领域

本发明涉及用于运行包括排气管路的内燃机的一种方法和一种装置，其中在所述排气管路中布置有至少一个压力传感器以及一个声音接收器。

背景技术

已知各式各样的用于运行包括排气管路的内燃机的方法。主动式排气装置、即具有能够主动影响内燃机发出的声音的排气装置例如用于改善车辆的声音识别。其能够不仅设计为敞开的系统也设计为封闭的系统。在封闭的控制电路中，能够主动地通过施加抵消声完全或者全部消除排气噪声（ANC-主动降噪（Active Noise Cancellation））。为此需要声音接收器、例如麦克风，所述声音接收器提供对于干扰噪声的幅值和相位需要的信息。为了ANC系统尽可能无故障和高效工作，声音接收器的正确的功能必不可少。已知声音接收器的电诊断。

同样已知用于运行其排气管路包括碳黑颗粒过滤器的内燃机的方法。为了运行具有碳黑颗粒过滤器的内燃机需要知道在排气管路中直接在碳黑颗粒过滤器之前和直接在碳黑颗粒过滤器之后的压力。为此已知使用例如两个压力传感器。

发明内容

按照本发明的方法具有下述特征：在所述排气管路中布置有至少一个压力传感器、至少一个消声器、一个声音发出器以及一个声音接收器，其中，沿着通过排气管路排出的废气的流向看，所述至少一个消声器、所述声音发出器以及所述声音接收器依次布置在压力传感器的下游，其中，由所述声音接收器测量的声音信号与由所述至少一个压力传感器提供的压力信号相关联，其中当所述声音信号对应于大于由所述至少一个压力传感器测量的压力信号的压力时，所述声音信号被归为不合理的。具有上述特征的根据本发明的方法与此相对具有以下优点：在用于运行包括排气管路的内燃机的方法中，其中在排气管路中布置有至少一个压力传感器以及一个声音接收器，由声音接收器测量的声音信号与由至少一个压力传感器提供的压力信号相关联。

有利的改进方案和改善措施包括：使用所述压力信号，以便监控所述声音接收器；使用所述压力信号，以便检查由所述声音接收器测量的声音信号的合理性；在评估声音信号的合理性时考虑由至少一个消声器引起的压力降；使用声音信号，以便估计存在于所述排气管路中的压力；使用声音信号，以便估计所述排气管路的碳黑颗粒过滤器的位于下游的端部上的压力。

有利地使用所述压力信号以监控声音接收器。因此，可以使用附加的监控级，所述监控级在专门的应用中不使用电子自动诊断。

有利的是，使用所述压力信号以便检查由声音接收器测量的声音信号的合理性。

有利的是，所述声音信号等于所述大于由至少一个压力传感器测量的压力信号的压力时，声音接收器布置在至少一个压力传感器的下游并且所述声音信号归为不合理。按照本发明已知，由一个由声音接收器测量的声音信号能够计算存在于声音接收器上的压力、例如交变压力。对于压力传感器这同样能够实现。在两种情况中考虑对于每个传感器的从物理压力到电气量的典型的传递特性。（例如DPF压力传感器：配属压力->电压）。

为此在一种有利的改进方案中，在一定的时间段上求在声音接收器上的压力的平均值，所述时间段短于在点火的内燃机的排气中的压力变化的典型时间标度，但是长于振荡的声音接收器的时间标度。按照本发明此外已知，当压力传感器在排气道中位于声音接收器的上游时，存在于声音接收器上的压力与存在于压力传感器上的压力处于由系统结构决定的（通常频率和温度有关的）关系。

按照本发明此外已知，由压力传感器和声音接收器产生的电信号能够转换到频域中。于是能够在特别有利的窄带区域中尤其实现比较交变压力的幅值。此外能够实现分析相位差，所述相位差同样能够根据系统知识得到合理性检查。

在本发明的一种有利的改进方案中，不控制布置在排气管路中在声音接收器上游的声音发出器、尤其是扩音器作为对于识别为不合理的声音信号的反应。如果所述声音发出器是一种使用其以便产生针对由内燃机发出的声波的抵消声的声音发出器，那么中断产生抵消声，因为对于不合理的声音信号无法可靠地进行产生抵消声。如果所述声音发出器是一种使用其以便根据使用者、例如驾驶员的审美感觉影响内燃机的声音印象的声音发出器，那么有利地免去对声音印象的影响。对于被归为不合理的声音接收器来说，无法保证由使用者期望的声音印象。能够实现通知使用者或者车间作为进一步的措施。

在本发明的一种有利的设计方案中，声音接收器的信号在合理性检查之后以合理性等级分类，以便由此标出合理性的程度。根据所述合理性程度能够或者在最不利的情况下切断通过声音发出器实现的声音生成，或者在不严重损害合理性的情况下也触发其他动作，所述动作允许系统尤其是为了维持有效的声音消除的运行或者维持声音印象的有效影响而再次创造用于可靠运行的前提条件。尤其能够通过系统自动校准实现后者。

有利的是，当在至少一个压力传感器的下游布置至少一个消声器时，并且当声音接收器布置在至少一个消声器的下游时，在评估声音信号的合理性时考虑由至少一个消声器引起的压力降。

在一种特别有利的改进方案中，使用存储在电子存储介质中的消音系数或者存储在电子存储介质中的特性曲线来考虑通过一个或者多个消音器的压力降。

有利的是，在用于运行包括排气管路的内燃机的方法中，其中在排气管路中布置有至少一个压力传感器以及一个声音接收器，将由声音接收器测量的声音信号与由至少一个压力传感器提供的压力信号关联，其中使用声音信号来估计存在于排气管路中的压力。

有利的是，如果内燃机的排气管路具有碳黑颗粒过滤器，其中所述声音接收器布置在碳黑颗粒过滤器的下游，那么使用声音信号，以便估计在碳黑颗粒过滤器的位于下游的端部上的压力。因此，在存有声音接收器时可以省去一个压力传感器，设置所述压力传感器以便根据现有技术运行具有碳黑颗粒过滤器的内燃机。

在本发明的一种有利的改进方案中，如果在碳黑颗粒过滤器和声音接收器之间存有一个或者多个消声器，那么在估计在碳黑颗粒过滤器的位于下游的端部上的压力时要考虑由该消声器或者这些消声器引起的压力降。

在一种特别有利的改进方案中，使用存储在电子存储介质中的消音系数或者存储在电子存储介质中的特性曲线来考虑通过一个或者多个消音器的压力降。

此外有利的是用于运行包括排气管路的内燃机的装置，其中在排气管路中布置有至少一个压力传感器以及一个声音接收器，其中存在关联介质，所述关联介质关联由声音接收器测量的声音信号与由至少一个压力传感器提供的压力信号。

此外有利的是计算机程序以及电子存储介质，设计或者通过编译形成所述计算机程序，以便实施按照本发明的方法的每个步骤，所述计算机程序存储在所述电子存储介质上。

包括所述电子存储介质的电子控制单元是有利的。所述电子控制单元在此有利地是电子发动机控制装置或者电子车辆控制装置。

附图说明

以下根据附图详细阐述本发明的实施例。在此，附图示出：

图1是具有用于实施按照本发明的根据第一实施例的方法的装置的内燃机的示意图；

图2是按照本发明的根据第一实施例的方法的流程的示意图；

图3是具有用于实施按照本发明的根据第二实施例的方法的装置的内燃机的示意图。

具体实施方式

图1示出了具有用于实施按照本发明的根据第一实施例的方法的装置的内燃机（10）的示意图。

所述内燃机（10）包括排气管路（12），所述排气管路直接在内燃机（10）后面开始并且延伸直至排气口（14）。以箭头（16）标识出从所述内燃机（10）通过排气道（12）排出的废气的流向。

内燃机（10）由包括电子存储介质（25）的电子控制单元（20）控制。对于所述内燃机（10）是车辆的内燃机的情况，所述电子控制单元（20）例如能够是发动机控制装置。

排气道（12）具有碳黑颗粒过滤器（30）、第一消声器（40）和第二消声器（42）。将第一压力信号传输给电子控制单元（20）的第一压力传感器（60）位于碳黑颗粒过滤器的上游。将第二压力信号传输给电子控制单元（20）的第二压力传感器（62）位于碳黑颗粒过滤器（30）的下游和第一消声器（40）的上游。所述第一压力传感器和第二压力传感器分别测量存在于排气管路中的压力。第二消声器（42）位于第一消声器（40）的下游。声音发出器（50）位于第二消声器（42）的下游，所述声音发出器尤其能够是扬声器并且所述声音发出器由电子控制单元（20）触发。声音接收器（52）位于声音发出器（50）的下游，所述声音接收器尤其能够是麦克风。由声音接收器（52）获得的声音信号被传递到电子控制单元（20）。

根据现有技术，使用第一压力信号和第二压力信号以便运行具有碳黑颗粒过滤器（30）的内燃机（10）。所述声音发出器（50）和声音接收器（52）尤其能够是主动式排气设备的组件。根据以声音接收器（52）获得的声音信号能够以合适的方式触发声音发出器（50），从而使其产生例如对由内燃机发射的声波的抵消声。替代地，也能够根据声音信号如此触发声音发出器（50），从而根据使用者、例如驾驶员的审美感觉影响内燃机（10）的声音印象。

使用由第二压力传感器（62）提供的第二压力信号来检查由声音接收器（52）获得的声音信号的合理性。为此由声音信号确定在声音接收器的区域中存在的压力并且与第二压力信号进行比较。因为声音接收器（52）位于第二压力传感器（62）的下游，所以如果由声音信号推导出的压力超过第二压力信号，则能够推导出不合理的声音信号。在此能够估计并且在评价声音信号的合理性时考虑由消声器（40、42）引起的压力损失。

按照本发明的方法并不局限于具有两个消声器（40、42）的排气管路。更确切地说也能够在不存在、存在一个或者多于两个消声器的情况下实施按照本发明的方法。对于应用按照本发明的方法来说，碳黑颗粒过滤器（30）以及第一压力传感器（60）同样不是必需的。

图2示出了按照本发明的根据第一实施例的方法的流程的示意图。

按照本发明的根据第一实施例的方法以步骤100开始。在步骤100中读取声音接收器（52）并且进而产生声音信号。接着在步骤110中基于所述声音信号计算在声音接收器（52）上存在的压力。为此在本发明的一种有利的改进方案中在一定的时间段上求得在声音接收器（52）上的压力的平均值，所述时间段短于在点火的内燃机（10）的排气中的压力变化的典型时间标度，但是长于振荡的声音接收器（52）的时间标度。在一种特别有利的设计方案中计算在声音接收器上存在的交变压力。接着实施步骤120。

在步骤120中读取第二压力传感器（62）并且进而产生第二压力信号。在一种特别有利的实施方式中计算在第二压力传感器上存在的交变压力。

接着在步骤130中比较由声音信号确定的压力与第二压力信号。在此首先估计由消声器（40、42）引起的压力损失并且从第二压力信号中扣除。替代地，所述由消声器（40、42）引起的压力损失也能够附加给由声音信号确定的压力。能够借助存储在电子存储介质（25）中的压力损失系数或者借助特性曲线估计所述由消声器（40、42）引起的压力损失。

如果第二压力信号和由声音信号确定的压力之间的比较得出：由声音信号确定的压力大于第二压力信号，那么就推导出所述声音信号是不合理的并且紧接着实施步骤140。如果第二压力信号和由声音信号确定的压力之间的比较得出：由声音信号确定的压力不大于第二压力信号，则重新实施步骤100。

在一种特别有利的设计方案中，代表在声音接收器和第二压力传感器上的交变压力的电信号转换到频域中。于是在步骤130中在特别有利的窄带区域中比较交变压力的幅值。此外能够分析相位差，所述相位差同样能够根据系统知识得到合理性检查。

在步骤140中基于被视为不合理的声音信号来采取措施。例如禁止声音发出器（50）的触发，因为基于此认为，无法保证具有不合理的声音信号的声音发出器（50）的期望的功能。此外能够关于声音信号的不合理性通知内燃机（10）的使用者、例如驾驶员，例如方法是其收到故障通报。同样能够通知车间。

在一种特别优选的设计方案中，声音接收器的信号在合理性检查（Plausibilisierung）之后以合理性等级分类，以便由此标出合理性的程度。根据所述合理性程度能够或者在最不利的情况下切断通过声音发出器实现的声音生成，或者在不严重损害合理性的情况下也触发其他动作，所述动作允许系统尤其是为了维持有效的声音消除的运行或者维持声音印象的有效影响而再次创造用于可靠运行的前提条件。尤其能够通过系统自动校准实现后者。

图3示出了具有用于实施根据按照本发明的第二实施例的方法的装置的内燃机的示意图。

所述内燃机（10）包括排气管路（12），所述排气管路直接在内燃机（10）后面开始并且延伸直至排气口（14）。以箭头（16）标识出所述从内燃机（10）通过排气道（12）排出的废气的流向。

内燃机（10）由包括电子存储介质（25）的电子控制单元（20）触发。对于所述内燃机（10）是车辆的内燃机的情况，所述电子控制单元（20）例如能够是发动机控制装置。

排气道（12）具有碳黑颗粒过滤器（30）、第一消声器（40）和第二消声器（42）。将第一压力信号传输给电子控制单元（20）的第一压力传感器（60）位于碳黑颗粒过滤器的上游。所述压力传感器测量存在于排气管路中的压力。第二消声器（42）位于第一消声器（40）的下游。声音发出器（50）位于第二消声器（42）的下游，所述声音发出器尤其能够是扬声器，并且所述声音发出器由电子控制单元（20）触发。声音接收器（52）位于声音发出器（50）的下游，所述声音接收器尤其能够是麦克风。由声音接收器（52）获得的声音信号被传递到电子控制单元（20）。

通过由声音接收器（52）提供的声音信号计算存在于声音接收器（52）上的压力。为此在本发明的一种有利的改进方案中在一定的时间段上求在声音接收器（52）上的压力的平均值，所述时间段短于在点火的内燃机（10）的排气中的压力变化的典型的时间标度，但是长于振荡的声音接收器（52）的时间标度。接着估计由消声器（40、42）引起的压力损失。能够借助存储在电子存储介质（25）中的压力损失系数或者借助特性曲线来估计由消声器（40、42）引起的压力损失。通过由声音信号确定的在接收器（52）上的压力和所估计的由消声器（40、42）引起的压力损失确定存在于碳黑颗粒过滤器（30）的位于下游的端部上的压力。所述存在于碳黑颗粒过滤器（30）的位于下游的端部上的压力和由压力传感器（60）测量的压力用作用于运行内燃机（10）的输入参量。

Claims (9)

1.用于运行包括排气管路的内燃机的方法，其中在所述排气管路中布置有至少一个压力传感器、至少一个消声器、一个声音发出器以及一个声音接收器，其中，沿着通过排气管路排出的废气的流向看，所述至少一个消声器、所述声音发出器以及所述声音接收器依次布置在压力传感器的下游，其特征在于，由所述声音接收器测量的声音信号与由所述至少一个压力传感器提供的压力信号相关联，其中当所述声音信号对应于大于由所述至少一个压力传感器测量的压力信号的压力时，所述声音信号被归为不合理的。

2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，使用所述压力信号，以便监控所述声音接收器。

3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，使用所述压力信号，以便检查由所述声音接收器测量的声音信号的合理性。

4.按权利要求1所述的方法，其特征在于，在评估声音信号的合理性时考虑由至少一个消声器引起的压力降。

5.按权利要求1所述的方法，其特征在于，使用声音信号，以便估计存在于所述排气管路中的压力。

6.按权利要求5所述的方法，其特征在于，使用声音信号，以便估计所述排气管路的碳黑颗粒过滤器的位于下游的端部上的压力。

7.用于运行包括排气管路的内燃机的装置，其中在所述排气管路中布置有至少一个压力传感器、至少一个消声器、一个声音发出器以及一个声音接收器，并且其中，沿着通过排气管路排出的废气的流向看，所述至少一个消声器、所述声音发出器以及所述声音接收器依次布置在压力传感器的下游，其特征在于，存在关联介质，所述关联介质关联由所述声音接收器测量的声音信号与由所述至少一个压力传感器提供的压力信号，其中当所述声音信号对应于大于由所述至少一个压力传感器测量的压力信号的压力时，所述声音信号被归为不合理的。

8.电子存储介质，在所述电子存储介质上存储有计算机程序，设计或者通过编译形成所述计算机程序，以便实施按照上述权利要求1-6中任一项所述的方法的每个步骤。

9.电子控制单元，其包括按照权利要求8所述的电子存储介质。