CN101128665A - 用于监控内燃机喷射装置的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于运行内燃机喷射装置(5)的一种方法和一种装置，其中喷射装置(5)具有喷射阀(40)，燃料经过喷射阀(40)直接喷入内燃机的燃烧室(100)，并且其中也设置了用于识别断火的工具(310)和用于检测燃料压力的工具(320)。当一个气缸(110)断火并且燃料压力同时降低到阈值(SW)以下时，识别出喷射阀(40)具有机械故障。当观察到属于喷射装置(5)末级组的气缸(110)断火并且燃料压力降低到阈值(SW)以下时，识别出喷射装置(5)具有电气故障。根据识别出的故障采取不同的故障反应。
Description
技术领域
本发明首先涉及一种用于运行按独立权利要求前序部分所述的内燃机喷射装置的方法。另外，本发明涉及用于实施按本发明的方法的一种装置及一种计算机程序。
背景技术
在现有技术中基本上已知用于高压和低压燃料直接喷射的喷射阀，尤其是已知不仅仅可以通过阀门打开持续时间，而且可以通过喷射阀的喷嘴针的升程的改变为喷入内燃机燃烧室的燃料量进行定量的喷射阀。喷射阀典型地构造为电磁阀或压电阀。
喷射阀计量为在发动机里清洁高效燃烧而喷入气缸的燃料量。喷射阀的触发典型地通过功率末级实现，其中喷射优选通过末级的所谓的低侧开关(Low-Side-Schalter)触发。
在运转期间监控末级，从而可以根据电池电压和末极质量发现短路并作出反应。
另外还已知例如监控控制设备里的软件和硬件故障。
DE 103 05 178 A1已经公开了一种用于运行内燃机喷射阀的方法，其中通过监控内燃机正常的功能来识别污染的喷射阀并采取适当的净化措施。为了检查正常的作用方式，一方面监控燃料存储器中的压力，并且另一方面监控气缸的断火。另外，控制扭矩状态，并且通过有针对性的加润滑脂并同时监控λ值检测喷射阀是否正常运转。在发现污染后采取措施以净化喷射阀。
发明内容
按本发明的用于运行喷射装置的方法相比之下具有如下优点：通过分析断火识别器的信号识别喷射装置的至少两种功能故障，这样可以以一种优选的方式根据识别的功能故障采取适当的故障反应。其特别的优点在于，例如在喷射装置中出现电气故障时，不用尝试清洁喷射阀。
另外，设置内燃机喷射装置(5)的监控装置是有利的，其中检测件采集断火识别器的信号，其中，监控装置通过分析断火识别器的信号识别喷射装置的至少两种功能故障，并且根据识别的功能故障采取故障反应。
通过从属权利要求中列举的措施可以实现独立权利要求中所述方法的有利的进一步拓展和改进。
尤其通过分析燃料压力检查喷射装置是否存在功能故障。这样以一种有利的方式确保，只有当独立于断火识别器的附加分析发现喷射装置的功能故障时才采取故障反应。这样有利地提高了识别故障的可靠性。
按照本发明，在发现一个气缸断火并且燃料压力降低到阈值以下时，识别出喷射装置具有机械功能故障。这样可以有利地只采取适合排除机械故障的故障反应。
另一种设计方案规定，当属于喷射装置末级组(Ends tufenbank)的气缸断火并且燃料压力降低到阈值以下时，识别出喷射装置具有电气故障。其优点在于，可以有针对性地采取适合排除喷射装置电气故障的措施。
另外优选在发现电气故障时，附加地检查触发喷射阀(40)的末级(45)的电气故障。它以一种有利的方式允许对电气故障的原因进一步划界并采取有针对性的故障反应。
尤其有利的是，根据功能故障在紧急运行方式下运行内燃机作为故障反应。
另外，这种按照本发明的处理方式的优点在一种方法和一种计算机程序产品中得以体现。
附图说明
本发明的其它特征、应用方案和优点从以下对附图中示出的本发明实施例的说明中获得。
附图示出：
图1是具有喷射装置的内燃机的示意图，
图2是两个喷射阀的末级电路的示意图，
图3是按本发明的方法的流程图，
图4是按本发明的装置的示意图。
具体实施方式
就机械功能和电功能对内燃机的喷射装置进行检查，并且在喷射装置出现故障时，采取针对不同故障的故障反应或辅助措施，本发明就是出于这一考虑。
本发明不依赖于实施例中的实施方式既适用于低压燃料喷射系统，也适用于高压燃料喷射系统。
在图1中示意示出了具有喷射装置5的多缸内燃机1，其中举例展示了四个喷射阀40和其中一个气缸110。喷射装置5包括第一和第二燃料泵10、20、蓄压器30、喷射阀40、末级45、油箱50和压力传感器60。第一燃料泵10朝第二燃料泵20的方向从油箱50里抽吸燃料。第一燃料泵10适合于产生低压。第二燃料泵20将燃料输送到蓄压器30中，并将第一燃料泵10提供的低压提高成为高压。蓄压器30通常也称作燃料存储器、油轨(Rail)或共轨(Common Rail)，其又与四个喷射阀40相连。通过压力传感器60至少监控蓄压器30中的压力。
示例中示出四个喷射阀40中的一个与内燃机1的气缸110相连。在气缸110中可移动地设置了活塞120。气缸具有一个燃烧室100，该燃烧室100另外由活塞120、进气阀150和排气阀160限界。也可以设置多个进气阀和/或排气阀150、160。在进气阀和排气阀150、160的区域中，喷射阀40和火花塞200伸入燃烧室100。喷射阀40使燃料可以直接进入燃烧室100，并且由末级45触发。通过火花塞200可以点燃燃烧室100里的燃料。另外，进气管155优选将空气输向进气阀150，并且通过打开进气阀150使空气进入燃烧室100。通过打开排气阀160使废气优选继续导入排气管165。
图2示意示出了用于作为控制元件的两个喷射阀EV1、2的末级组的电路图作为末级45的一部分，控制元件在所示例子中以符号形式作为电阻示出。当然也可以设置电容或电感控制元件，例如将其构造成压电阀或电磁阀。
两个控制元件EV1、2在所谓的高侧(Highside)相应地利用接口通过高侧开关元件HSL与供电线路连接。在控制元件EV1、2的另一个接口侧上，即在所谓的低侧上，第一控制元件EV1的接口与第一低侧-开关元件GLS1连接，并且第二控制元件EV2的接口与第二低侧-开关元件GLS2连接，其中，两个开关元件GLS1、GLS2将两个控制元件EV1、2连接在一条共同的低侧引线上。
图3示意示出了按本发明的方法的流程图。
在第一步骤510中检查是否发现断火。如果没有观测到断火，则推断出没有喷射阀持续打开，并且在“无故障”步骤700中结束检测。
如果发现断火，则在第二步骤520中检查燃料压力p是否降低到阈值以下。如果燃料压力在阈值之上，则推断出虽然有断火，但是没有喷射阀持续打开，并且在“无故障”步骤700中结束进一步的检测。
如果降低到阈值以下，则在第三和第四步骤530、540中检查断火只出现在末级组的一个气缸上还是所有气缸上。
如果断火只出现在一个气缸上，则推断出，相应的气缸的喷射阀由于机械功能故障持续打开。分支到“机械故障”步骤620中。
如果观测到断火出现在属于一个末级组的所有气缸上，则推断出气缸组的喷射阀由于电气功能故障持续打开。分支到“电气故障”步骤610中。
现在在图中没有示出的后续步骤中可以根据发现的功能故障采取合适的故障反应。
当喷射阀40持续打开时，非常大的燃料量从燃料存储器30喷射到内燃机气缸的燃烧室中，本发明就是基于这种考虑。它具有如下影响：
流过持续打开的喷射阀的大量燃料导致燃料泵不再能够将蓄压器中的压力保持恒定。燃料存储器中的燃料压力降低。现在为给定的系统规定一个燃料压力阈值，通常当喷射阀持续打开时，燃料压力会降低到该阈值以下。由此燃料压力低于阈值被视为喷射阀持续打开的故障特征。
另外，由于太多燃料喷入相关的气缸，不再产生可燃烧的混合气，燃烧停止，于是出现了所谓的断火。断火由断火识别器识别出。所以，断火是在喷射阀持续打开时的必要特征。
如果既观察到断火，又观察到压力下降，则说明喷射阀持续打开。在这种情况下，可以附加地区别喷射装置出现机械故障还是电气故障。
如果喷射装置出现机械功能故障，也就是说例如针阀由于污染卡住时，燃料会持续喷射入这个气缸，其它气缸正常运转。所以，只观测到这个气缸断火。
如果喷射装置出现电气功能故障，例如由于末级错误的触发信号，导致属于这个有故障的末级组的所有气缸断火。也就是在四缸内燃机中，通常两个气缸断火。例如，如果图2中所示的第一控制元件或者说喷射阀执行器1在低侧对地短接，那么第一喷射阀执行器1持续打开。但是因为所有电流流过第一喷射阀执行器1，所以第二喷射阀执行器2没有电流用于开阀门，该第二喷射阀保持关闭。这样，在一个气缸上由于燃料量太多而断火，而在其它气缸上由于缺乏燃料而断火。
仅仅通过分析断火识别器的信号就已经可以识别出喷射装置出现电气功能故障还是机械功能故障。通过分析燃料压力检查内燃机断火是通过喷射装置的功能故障所引起，还是必要时通过其它原因所引起。
现在从发现的功能故障出发可以采取适合的故障反应。例如，如果出现机械功能故障，可以尝试通过有针对性的触发喷射阀用燃料冲洗喷射阀或使喷射阀机械松动。
在发现电气功能故障时，例如，可以在其它检验步骤中对电气故障进一步划界，并且必要时根据电气故障采取其它预防措施。
尤其在发现故障时，例如可以通过改变内燃机的运行方式或者调整喷射参数来采取特定的紧急措施。例如作为一种紧急措施可以在发现电气故障时关闭有故障的末级组。但也可以考虑其它紧急措施。
图4示出了喷射装置5的按本发明的监控装置400的实施例。在所示的示例中，检测件420是按本发明的装置400的一部分。图中示出了与喷射阀40连接的燃料存储器30。这里，喷射阀40伸入内燃机的气缸110中。借助压力传感器60通过压力检测器320检测燃料存储器30中的燃料压力p。另外，断火识别器310与气缸110连接。压力检测器320和断火识别器310的信号传送给检测件420。监控装置400分析检测到的信号，并且必要时根据发现的功能故障采取适合的故障反应。
在另一种设计方案中，可以将按本发明的监控装置400设置为发动机控制设备的一部分，特别是压力检测器320和断火识别器310也可以是发动机控制设备的一部分。当然也可以考虑其它组合。
1.用于监控内燃机喷射装置(5)的方法，其特征在于：通过分析断火识别器的信号识别喷射装置的机械和电气功能故障，并且根据识别出的功能故障采取故障反应。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：通过分析燃料压力检查喷射装置是否出现功能故障。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在发现一个气缸断火并且燃料压力降低到阈值以下时，识别出喷射装置具有机械功能故障。
4.按前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于：当属于喷射装置(5)末级组的气缸(110)断火并且燃料压力降低到阈值(SW)以下时，识别出喷射装置(5)具有电气功能故障。
5.按权利要求3所述的方法，其特征在于：在发现电气故障时，附加地检查触发喷射阀(40)的末级(45)的电气故障。
6.按前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于：根据功能故障在紧急运行方式下运行内燃机作为故障反应。
7.内燃机喷射装置(5)的监控装置，其中检测件采集断火识别器的信号，其特征在于：所述监控装置通过分析断火识别器的信号识别出喷射装置的机械和电气功能故障，并且根据发现的功能故障采取故障反应。
8.具有储存在机器可读的载体上的程序代码的计算机程序产品，当程序在计算机或控制设备上执行时，该计算机程序产品用于实施按权利要求1至6中任一项所述的方法。
Claims (8)
1.用于监控内燃机喷射装置(5)的方法，其特征在于：通过分析断火识别器的信号识别喷射装置的至少两种功能故障，并且根据识别出的功能故障采取故障反应。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于：通过分析燃料压力检查喷射装置是否出现功能故障。
3.按权利要求1或2所述的方法，其特征在于：在发现一个气缸断火并且燃料压力降低到阈值以下时，识别出喷射装置具有机械功能故障。
4.按前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于：当属于喷射装置(5)末级组的气缸(110)断火并且燃料压力降低到阈值(SW)以下时，识别出喷射装置(5)具有电气功能故障。
5.按权利要求3所述的方法，其特征在于：在发现电气故障时，附加地检查触发喷射阀(40)的末级(45)的电气故障。
6.按前述权利要求中至少一项所述的方法，其特征在于：根据功能故障在紧急运行方式下运行内燃机作为故障反应。
7.内燃机喷射装置(5)的监控装置，其中检测件采集断火识别器的信号，其特征在于：所述监控装置通过分析断火识别器的信号识别出喷射装置的至少两种功能故障，并且根据发现的功能故障采取故障反应。
8.具有储存在机器可读的载体上的程序代码的计算机程序产品，当程序在计算机或控制设备上执行时，该计算机程序产品用于实施按权利要求1至6中任一项所述的方法。
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