CN101601146B - 确定内燃机压电喷射器的功能状态的方法 - Google Patents

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Abstract

通过以下方式来确定本方法，即检验在特定的时间点所测量的电容值与所计算的另一电容特性曲线的电容值是否一致或者所测量的电容值是否在两个容差范围之内。

Description

确定内燃机压电喷射器的功能状态的方法
技术领域
本发明涉及一种用于确定内燃机压电喷射器的功能状态的方法。
背景技术
近年来，用于运行内燃机的燃料喷射设备通常是已知的。在所谓的共轨(Common-Rail)喷射系统中，通过喷射器、特别是通过压电喷射器将燃料输送到内燃机的相应燃烧室中。在此，高喷射压力是有利的，因为由此一方面可以实现内燃机的高的特定功率，另一方面可以实现少的污染物排放。在使用高压泵和燃料的蓄压器的情况下，可以达到1600至1800巴(bar)的喷射压力。
通过压电喷射器的燃料量测定是通过对其喷嘴针的开放和闭合时间点的改变实现的。控制所述喷嘴针的电的和机械的特征参量以众所周知的方式在温度和/或老化方面遭受明显的波动。就此而言，对喷嘴针的精确控制是有利的，这是因为由此可以使燃料喷射更精确。此外，对压电喷射器施加能量本身也导致对电特征参量的影响。现在为了在每个时间点保持燃烧的品质，通过调节回路来补偿对燃料喷射的上述效应是必要的。
一种用于在内燃机中对压电喷射器进行功能诊断和调节燃料喷射的方法已被DE 10336639A1公开。这种压电喷射器这里以基于电荷或者基于电压的方式是可控制的。使该压电喷射器在预定的电压下充电，并且将在该电压时得出的电荷量与在该电压时可期望的额定电荷量进行比较。由电荷量之间的偏差推断出压电喷射器和/或功率终放级的功能能力。
发明内容
本发明所基于的任务现在在于，提供一种用于确定压电喷射器的功能状态的更精确的方法。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征来解决。本发明的有利扩展方案在从属权利要求中体现。
在本发明中压电喷射器的功能状态通过以比较的方式考虑所测量的和所计算的电容值而得到。
在系统中，从所测量的电荷和电压中持久地计算电容值。该计算出的电容值作为输入参量可供各种调节器使用。除了电容之外，对于压电喷射器的控制必需的能量同样被计算。
在本发明中，在初次投入运行时首先将压电喷射器的新电容存储在控制器中。此外，在一定的环境条件下存储至少一个另外的电容值。功能诊断观测多个环境条件(例如，燃料压力)并判断，何时电容值可以被考虑用于老化诊断(Alterungsdiagnose)。在此选择在运行中定期出现并且同时具有低动态的这种环境条件。因此，例如在燃料压力具有高瞬变性(Transienten)的时间点不存储电容值。因而应该保证，仅适用于长期比较的电容值被储存。
通过确定第一电容点，可以推断出老化过程对电容变化的影响。从新电容和最后所存储的电容值中借助于数学近以法可以建立函数方程，其中通过所述函数方程可以计算另外的电容特性曲线。在此，作为近似法可以考虑能够从测量值中确定函数方程的所有数学方法。该函数方程在此可以以指数或对数方式来构造，例如构造为直线、多项式。
将所测量的电容值随后在第一步骤中与从函数方程中所计算出的电容值进行比较并且附加地检验，所测量的电容值是否在所定义的容差范围内。该所定义的容差范围一起包含函数方程的值并且由上和下限范围限定。所测量的电容值被存储并且被用于电容特性曲线的进一步计算。从一定数量的所存储的电容值(其中所存储的电容值的数量取决于存储器的大小)起，所存储的电容值(例如最旧的电容测量值)通过当前所测量的值改写。
上和下限范围的容差范围在此基于压电堆叠制造商的经验和测量并且来自关于压电喷射器的电容波动的高度的特有经验。如果所测得的电容特性曲线将在该容差范围之外，则这可以被看作压电喷射器即将发生故障的标志，并且由系统可以引入进一步的措施。
在第二步骤中，进一步检查所测得的电容值是否在上和下阈值内。该上和下阈值同样基于压电堆叠制造商的经验并且是电容值的绝对极限值。对于所测得的电容值在该阈值范围之外的情况，压电喷射器立刻被关闭。利用第二步骤来检验电容目前是可能的，并且不需要特定的环境条件。
本发明的一个有利扩展方案通过以下方式得出，即确定所有喷射器的平均的电容值。将该值与由压电堆叠制造商预先给出的平均电容值相比较，并且从中推导出规范因数(Normierfaktor)。使当前所测量的电容值乘以这个规范因数，并且将该乘积与所计算的电容值和/或上述容差范围和/或阈值比较。
该方法有利之处在于，假设所有的压电喷射器均具有相同的老化方法。这样，超过其自身的容差范围但毫无问题仍起作用的喷射器，可以位于平均电容值的容差范围内。
本发明的另一个有利扩展方案是，当停止和/或开始内燃机的运行时，发出至少一个脉冲信号用于测量压电喷射器电容。燃料压力在该时间点非常低，由此燃料向燃烧室中的喷射由于通过脉冲信号的电控制而不发生。低的燃料压力在这方面是有利的，这是因为由此能够实现更精确的电容测量。电容测量的精度取决于由于燃料压力而产生的燃料对压电喷射器的力作用。对压电喷射器的力作用越小，燃料压力越低。
本发明的另一个有利扩展方案是，考虑其他方法，所述其他方法可以检验，所测量的测量值是否对应于函数方程的所计算的值和/或是否在容差范围内或者是否在阈值范围内。特别是这里可以列举梯度检查(Gradient Check)方法和测量值变化的监测。在梯度检查方法的情况下，检验测量值在时间上的变化是否在容差范围内。
本发明的另一个有利扩展方案通过以下方式得出，即不将所测量的电容值与所计算的电容值比较，而是与在特性曲线族中所存储的值相比较。此外，检验所测量的电容值是否在容差范围内和/或在围绕所存储的电容值的上和下阈值之内。如果没有计算容量能被提供给控制单元用于计算电容值，但同时存储空间仍可供使用，则该方法是有利的。
附图说明
本发明的细节参照附图进一步说明。在此：
图1示出根据本发明用于检验压电喷射器的即将发生的故障的方法的流程图；
图2示出根据本发明用于针对对所测量的电容求平均的情况来检验压电喷射器的即将发生的故障的方法的流程图；
图3示出在分别相同的环境条件下压电喷射器的电容特性曲线的时间变化。
具体实施方式
在图1中借助于流程图示出了用于检验压电喷射器的即将发生的故障的方法。
在第一步骤S1中，检验关于例如燃料压力是否存在有益的系统条件，以便执行电容测量。如果情况如此，则执行电容测量。如果在该压电喷射器的情况下涉及所确定的第一电容值，则在步骤S10中存储该所确定的第一电容值。
要与所测量的电容值相比较的电容值在步骤S20中被计算。该计算基于函数方程，其中所述函数方程是利用数学近似法借助于新电容值和至少一个测量值被确定的。将该计算出的电容值在步骤S30中和所测量的电容值相比较。若所测量的电容值将在第一容差范围之外，则在下一步骤S40中将信号发送到控制器，可以预期压电喷射器的即将发生的故障，并应由系统引入进一步的措施。
如果所测量的电容值将在第二阈值范围之外，在步骤S50中关闭喷射器。而如果喷射器的电容值在两个允许的范围之内，则该电容值在步骤S60中被存储用于进一步计算函数方程。如果足够大的数据库存在，则旧的值被删除。
在图2中根据流程图示出了用于检验压电喷射器的即将发生的故障的方法，其中这里对所测量的电容求平均。
步骤S1、S10和S20对应于图1的具有相同附图标记的步骤。对所有压电喷射器的在步骤1中所测量的电容值在步骤S2中求平均。利用该平均的电容值和平均的由制造商预先给定的电容值，可以计算规范因数。使该规范因数和所测量的电容值相乘。因此在步骤30中比较在步骤20中所计算的电容值和在步骤S2中所计算的电容值。步骤S40、S50和S60又对应于图1的步骤。
图3示出在相同的环境条件下由于老化效应而导致的电容特性曲线的时间变化。
随时间所测量的电容特性曲线通过特性线C表示。虚线特性线K对应于所计算的电容特性曲线。该虚线特性线从所测量的新电容N的数学近似和在该情况下头5个电容测量值有1到5中来得出。在这种情况下，借助于直线近似测量点特性曲线。
所计算的电容特性线K的曲线走向位于第一容差范围内，该第一容差范围通过上限范围G和下限范围U来限定。该容差范围又在第二阈值范围内，该第二阈值范围通过上限范围G’和下限范围U’来描述。
特性线C上的点A代表在时间点t0所测量的电容值。将该点A与特性线K的借助于函数方程在相同的时间点t0所计算的点E进行比较。
如果所测量的电容曲线C的测量点A或者位于通过上限范围G和下限范围U限制的容差范围内，或者对应于来自函数方程的所计算的电容值E，则没有压电喷射器的即将发生的故障要担心。
对于测量点A位于通过上限范围G’和下限范围U’限制的阈值范围之内的在附图中未示出的情况，预期喷射器的即将发生的故障。如果测量点A处于通过上限范围G’和下限范围U’限定的阈值范围之外，则关掉喷射器。

Claims (4)

1.用于确定内燃机的压电喷射器的功能状态的方法，其中用于燃料喷射的调节回路的输入参量是电压和电荷，其特征在于：
以与能量有关的方式调节喷射器，以及
基于新电容和最后所存储的电容值，借助于数学近似法计算所测量的压电喷射器的另一电容特性曲线，以及
通过以下方式识别压电喷射器的即将发生的故障，即所测量的电容值在围绕所计算的电容特性曲线的第一上和下容差范围之外，以及
如果所测量的电容值处于围绕所计算的电容特性曲线的第二上和下阈值范围之外，则立刻关掉涉及的压电喷射器，其中阈值范围将容差范围一起包含在内。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，计算所有压电喷射器的平均的电容值并根据预先给定的平均电容值确定规范因数，以及使所测量的电容值与规范因数相乘。
3.根据前述任何权利要求之一的方法，其特征在于，在停止运行内燃机时，发送至少一个电脉冲用以测量压电喷射器的电容。
4.根据权利要求1的方法，其特征在于，检验所测量的电容值是否对应于在特性曲线族中所存储的电容值和/或位于围绕所存储的电容值的容差范围之内。
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