CN101802379A - 在施加控制电压情况下判断喷射阀的运行方式的方法和相应的评价装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于在对喷射阀(10)的至少一个致动器上施加控制电压(U)的情况下判断喷射阀(10)的运行方式的方法，包括步骤：在喷射阀(10)的该至少一个致动器上施加控制电压(U)，用于向发动机(14)中实施一个不形成扭矩的喷射；确定布置在发动机(14)上的废气系统(22)中的燃料含量(R(U))；将确定的燃料含量(R(U))与预先设定的比较值(R0)相比较；和在该比较的结果的基础上判断喷射阀(10)的运行方式。本发明还涉及一种用于在施加控制电压(U)的情况下判断喷射阀(10)的运行方式的评价装置(36)。

Description

在施加控制电压情况下判断喷射阀的运行方式的方法和相应的评价装置
本发明涉及一种用于在施加控制电压情况下判断喷射阀的运行方式的方法。此外本发明涉及一种用于在施加控制电压情况下判断喷射阀的运行方式的评价装置。
DE102006013166描述了用于确定具有压电致动器的喷射器的打开电压的方法和控制装置。其中通过在保持电压下中断电流供给来确定喷射器的打开和接着测量施加在压电致动器上的电压变化并且与一个比较电压升高相比较。
喷射阀，例如共轨喷射器(CRI)，通常具有至少一个致动器。该至少一个致动器例如可以是压电致动器。为了将燃料喷射到内燃机中，在这种情况下控制电压被施加到至少一个致动器上。至少一个致动器由于被施加控制电压则进行伸展并且同时对布置在至少一个致动器上的开关链施加压力，该开关链例如具有液力耦合器。布置在开关链之后的开关阀，其可能是液力伺服阀，由此被移动到打开位置。如果开关阀位于其打开位置，那么燃料可以从燃料箱流入内燃机。
为了精确地计量喷射到内燃机中的燃料，应该这样地选择控制电压，使得开关阀以确定的过量力被移动到其打开位置上。此时要考虑的是，用于将开关阀移动到其打开位置的控制电压取决于轨压(蓄压器压力)。通常在喷射器制造时单独地针对每个喷射阀确定控制电压。用于打开喷射阀而依据对应的轨压确定的控制电压的特性线被接着存储在用于控制喷射阀的喷射控制装置中。在这种情况下也称为针对单独喷射器的电压调整(ISA)。
但是不仅至少一个致动器而且开关链在它们的寿命期间都会经受漂移。由此在用于打开喷射阀所要求的控制电压下在汽车中的喷射阀运行期间也存在与原始特性线之间的偏差。
因此有利的是，在喷射阀运行期间检查用于喷射阀所必需的控制电压的特性线。尤其是应该在考虑对应的轨压下实施该检查。但是至今为止的现有技术还没有公开在不影响司机的舒适性，例如由于形成噪声，或明显影响汽车的行驶特性情况下实施这种检查的可能性。
本发明提供一种具有权利要求1的特征的方法和一种具有权利要求10的特征的评价装置。
按照本发明的方法此时基于认识：如果用于不形成扭矩的喷射的相应控制电压被施加到喷射阀的至少一个致动器上，那么在施加控制电压下判断喷射阀的运行方式期间所产生的噪声的数量和声强被明显减小。这种不形成扭矩的喷射也常常称为后喷射。
然而在按照本发明的方法中在实施不形成扭矩的喷射时几乎不产生噪声。在实施按照本发明的方法时在行驶期间也几乎不影响汽车的行驶性能。由此可以定期地在行驶期间实施按照本发明的方法，而不会影响到司机的舒适性。
此外按照本发明的方法基于认识：一个被实施的不形成扭矩的喷射可以用按照常规方式已经安装在汽车上的、用于探测废气系统中的燃料含量的传感器装置进行检验。因此，为了实施该方法不需要在内燃机中或在废气系统中安装其它的传感器装置。由此节省了用于其它传感器装置的费用和安装空间。在此情况下，测量的燃料含量可以是废气系统中的燃料/空气比或废气系统中的燃料量。由此也可以在燃料在发动机中点燃之后检验不形成扭矩的喷射。
最好确定，只要确定的燃料含量小于比较值，则在至少一个致动器上施加控制电压没有使喷射阀打开，和只要确定的燃料含量大于比较值，则在至少一个致动器上施加控制电压使喷射阀打开。由此可以容易地确定出，喷射阀上的至少一个致动器或开关链是否存在漂移(功能改变)。
在该方法的一个优选实施形式中，借助于λ探测器探测废气系统中的燃料含量。常规上，几乎所有重量大于1500公斤的汽车都装备有λ探测器，它应该保证保持预先设定的排放极限值。这种λ探测器允许可靠地检验被实施的不形成扭矩的喷射。
在至少一个致动器上施加控制电压最好在一个活塞位置上实施，在该活塞位置上可能被喷射到发动机中的燃料燃烧时不会释放出扭矩。这样在实施该方法时几乎可以完全阻止噪声的形成。
在一个优选实施形式中，在至少一个致动器上施加控制电压是在一个活塞位置上实施的，在该活塞位置上可能被喷射到发动机中的燃料不再被点燃。由此防止实施该方法时产生燃烧噪声或热量。因此该方法的这种实施形式特别好地适合于在行驶期间进行实施。附加地可以测量轨压和依赖于该轨压评价喷射阀的运行方式。该方法由此也考虑了用于打开喷射阀所需要的控制电压和实际存在的轨压之间的关系。
在该方法的一种扩展方案中，在开始实施该方法时预先设定一个用于控制电压的原始值。这种原始值例如可以是由制造商在当前的轨压下为新制造的喷射阀预先设定的控制电压。
在一个优选的扩展方案中，只要确定的燃料含量小于比较值，就使控制电压以第一预先设定的电压差增大并且该方法至少再重复一次，以便确定一个控制电压作为新确定的控制电压，该控制电压被施加到至少一个致动器上时将使喷射阀打开。该方法由此不仅可以用于确定是否喷射阀的至少一个致动器或开关链上存在漂移。一旦确定了这种情况，则还可以重新确定出一个适合用于打开喷射阀的控制电压。
只要确定的燃料含量大于比较值，也可以使控制电压以第二预先设定的电压差减小，该方法至少再重复一次和接着确定最小的控制电压作为新确定的控制电压，当该控制电压被施加到至少一个致动器上时将探测到喷射阀的打开。此时第二电压差可以选择得明显低于第一电压差。由此可以相当精确地确定使喷射阀打开的最小控制电压。由此通过本发明可以在喷射阀运行较长时间之后在正常行驶运行期间重新确定要施加到致动器上的、用于以最小的公差范围实施可靠喷射的控制电压。要施加到相应的致动器上的控制电压此时可以依赖于轨压被重新确定。被确定的修正值接着可以各单独地储存在一个修正器特性曲线簇中。
在该方法的一个扩展方案中，依据新确定的控制电压确定一个依赖于轨压的最佳控制电压的特性线。此时在应用喷射阀情况下确定一些学习点，它们可以足够明确地识别致动器。为了检查被安装的致动器，在存在相应的认可参数的情况下，它们例如是轨压，废气温度或其它稳定性数据，相继地测量具有其控制电压变化的学习点。如果测量了致动器的所有学习点，那么将以这种方式建立的指纹或独特的标记(Fingerabdruck)与用于该致动器的原始储存的最小电压需求值进行比较并储存在特性曲线簇中。该特性曲线簇值接着供用于修正各单个致动器的加载电压控制。
按照本发明的方法的上述优点也适用于相应的评价装置。借助于该评价装置也可以实施安装在喷射阀上的致动器的漂移修正，其保证在整个运行期间致动器的功能完好无损。
本发明的其它应用可能性和优点由以下对在附图中所示出的实施例的描述中得出。附图中所示：
图1：在施加控制电压情况下判断喷射阀的运行方式的方法的第一实施形式的流程图；
图2：方法的第二实施形式的流程图；和
图3：用于说明在施加控制电压情况下判断喷射阀的运行方式的评价装置的功能的示意结构。
图1示出在施加控制电压情况下判断喷射阀的运行方式的方法的第一实施形式的流程图。
在该方法实际开始之前预先设定出废气系统中的燃料含量的比较值R0(步骤S0)。比较值R0例如是燃料量或燃料/空气比。在此情况下比较值R0对应于在燃料被不形成扭矩地喷射到所属内燃机中之后废气系统中的燃料含量。步骤S0最好在喷射阀投入使用之前由制造商实施。喷射阀接着被安装到汽车中。
在步骤S1中，例如在汽车行驶期间，用于不形成扭矩的喷射的控制电压U被施加到喷射阀的至少一个致动器上。在一个优选实施形式中该至少一个致动器是压电致动器。控制电压U的施加例如在一个活塞位置上进行，在该活塞位置上在可能被喷射到发动机中的燃料被燃烧的情况下没有扭矩释放出来。该活塞位置可以有利地如此选择，使得可能被喷射到发动机中的燃料不再被点燃。
控制电压U例如是在当前存在的轨压p下由喷射阀的制造商预先设定的控制电压。此外控制电压U也可以根据当前的废气温度进行选择。
在另一个步骤S2中，在将控制电压U施加到至少一个致动器上之后确定废气系统中的燃料含量R(U)。燃料含量R(U)例如可以是废气系统中的燃料量或空气/燃料比。
接下来在步骤S3中将燃料含量R(U)与比较值R0进行比较。由此确定，在将控制电压U施加到至少一个致动器上的情况下是否喷射阀被打开并且燃料被喷射到内燃机中。
如果测量的燃料含量R(U)小于比较值R0，那么在步骤S4中确定，在至少一个致动器上施加控制电压U没有使喷射阀打开。如果在施加控制电压U情况下喷射阀没有打开，那么这表示该至少一个致动器或开关链存在可能的漂移。在这种情况下需要重新确定用于打开喷射阀所要求的控制电压U，以便在喷射阀的其它的运行期间可靠地保持希望的喷射量。相应的信息随之被输出。
如果测量的燃料含量R(U)大于比较值R0，那么在致动器上施加控制电压U将使得喷射阀打开并由此使燃料喷射到内燃机中。这在步骤S5中确定。在这种情况下也输出相应的信息。
图2示出了在施加控制电压情况下判断喷射阀的运行方式的方法的第二实施形式的流程图。在该方法之前的一个步骤S10中预先设定一个原始控制电压U0，一个电压差ΔU和已经描述过的用于废气系统的燃料含量的比较值R0。在一个优选实施形式中该步骤S10由喷射阀的制造商在喷射器投入运行之前进行实施。
原始控制电压U0例如是适合用于打开新的喷射阀的控制电压，该控制电压是由制造商专门为该喷射阀确定的。在更下面的内容中还要更详细地讨论电压差ΔU。
在汽车行驶期间，该方法在步骤S11a中开始，以便检查喷射阀的至少一个致动器和开关链的可能的漂移。此时测量当前的轨压p。依赖于该当前的轨压p，从提供的原始控制电压U0中选择控制电压U(步骤S11)。
在另一个步骤S12中将用于不形成扭矩的喷射的控制电压U施加到喷射阀的所述至少一个致动器上。特别有利的是，当活塞处于一个位置上，在此处可能被喷射到发动机中的燃料不再被点燃，此时才将控制电压U施加到喷射阀的至少一个致动器上。由此燃料的一种可能向发动机中实施的喷射几乎不会影响发动机的运行方式。可能的噪声变化，如例如发动机噪声或燃烧噪声，在作为后喷射引起的喷射中被避免。也不会造成扭矩变化，因此该方法也可以在正常行驶运行中应用。
在接着的步骤S13中确定燃料含量R(U)，例如废气系统中的燃料量或燃料/空气比。在一个优选实施形式中，通过借助于λ探测器测量废气系统中的燃料/空气比和接着用在空气供给系统内安置的空气量测量器的测量值进行评估，由此确定燃料含量R(U)。由于空气量测量器和λ探测器按照常规方式已经安装在许多汽车中，因此步骤S13的这种实施形式可以不必在汽车中安装附加的传感器情况下实施。
在另一个步骤S14中，将确定的燃料含量R(U)与比较值R0进行比较。如果燃料含量R(U)小于比较值R0，那么确定出，在施加控制电压U到至少一个致动器上时喷射阀没有被打开。这表示喷射阀的至少一个致动器或开关链具有漂移。因此有利的是，在这种情况下重新确定用于打开喷射阀的控制电压U。
在随后的方法步骤S15中，使控制电压U以电压差ΔU的量增大。接着对于重新确定的控制电压U再次实施方法步骤S12至S14。如果确定的燃料含量R(U)这次也低于比较值R0，那么重复进行方法步骤S15和S12至S14。该过程一直进行，直到求得高于比较值R0的燃料含量R(U)。
在高于比较值R0的燃料含量R(U)情况下确定出，在将控制电压U施加到至少一个致动器上时喷射阀被打开(但是在图2中没有画出)。在另一个方法步骤S16中，然后确定最小的控制电压U作为重新确定的控制电压Un(p)，在该最小的控制电压下求得大于比较值R0的燃料含量R(U)。依据该重新确定的控制电压Un(p)，接着可以确定该至少一个致动器和/或开关链的相应的漂移的指纹。接着可以依据该指纹确定出依赖于相应的轨压p用于打开开关阀的合适控制电压U的新特性线。
在该方法的一个扩展方案中，只要测量的燃料含量大于比较值R0，就可以在步骤S14之后将控制电压U减小一个预先设定的最小电压差。最小电压差此时最好明显地小于电压差ΔU。然后一直执行步骤S12至S 14，直到重新测量到低于比较值R0的燃料含量R(U)。这样可以求得最小的控制电压U，在该最小的控制电压U下正好还检测到一个高于比较值R0的燃料含量R(U)。可以实施这种迭代步骤，以便确定出更加精确的控制电压Un(p)。如上所述，在这种情况下新确定的控制电压Un(p)可以接着被评估和/或被用于运行喷射阀。但是也可以例如通过预先设定一个相对较小的电压差ΔU而不采用这种迭代步骤来更精确地确定新确定的控制电压Un(p)。
作为对燃料/空气比的替代方案，也可以作为空气/燃料比求出燃料含量。在这种情况下，只要求得的空气/燃料比小于一个预先设定的比较值，就可以确定喷射阀被打开。如果求得的空气/燃料比大于一个预先设定的比较值，那么则确定，尽管施加了控制电压也没有实现打开喷射阀。但是这在图1和2中没有示出。
图3示出了用于说明用于在喷射阀的致动器上施加控制电压下判断喷射阀的运行方式的评价装置的功能的示意结构。
要被检查的喷射阀10布置在燃料箱12和内燃机14之间。如果喷射阀10被打开，那么燃料从燃料箱12喷射到内燃机14中。
内燃机14也连接到空气供给装置16上。在空气供给装置16内布置空气量测量器18，它测量充填到内燃机14中的空气量并且提供相应的第一传感器信号20。
此外，内燃机14具有通向废气系统22的出口。在废气系统22内布置λ传感器24。λ传感器24被设计用于探测废气系统22中的燃料/空气比并且提供相应的第二传感器信号26。
附加地，在内燃机14上还布置有发动机传感装置28，用它可以探测活塞位置。由发动机传感装置28提供的第三传感器信号30包括在上死点后的角度并且被输出到喷射控制装置32。
喷射控制装置32被设计成在接收到发动机传感装置28的具有上死点后的角度的第三传感器信号30之后可以借助于施加到至少一个(没有示出的)致动器上的电压信号34对喷射阀10进行如此控制，使得喷射阀10在上死点30之后的一定的角度下被打开或关闭。
以下说明用于在施加控制电压U情况下判断喷射阀10的运行方式的评价装置36的运行方式：
评价装置36通过接收装置36a接收具有由汽车自身的压力传感器38探测的轨压p的第四传感器信号40。评价装置36的输出装置36b接着将与轨压p对应的控制电压U作为控制信号42输出到喷射控制装置32。喷射控制装置32通过控制信号42被如此地控制，使得它将一个与控制电压U对应的、用于不形成扭矩的喷射的电压信号34施加到喷射阀10的致动器上。喷射控制装置32例如为此等待一个在上死点之后的角度，在该角度下被喷射到内燃机14中的燃料不再被点燃。
在一个替代的实施形式中，发动机传感装置28也可以将具有被探测的在上死点30之后的角度的第三传感器信号30输出给评价装置36。在这种情况下，评价装置36只是在上死点之后的某个角度下才将控制信号42输出给喷射控制装置32。
评价装置36接收λ传感器24的具有测量的燃烧系统22中的燃料/空气比的第二传感器信号26。附加地，评价装置36包括空气量测量器18的具有充填到内燃机14中的空气量的第一传感器信号20。评价装置36的比较装置36c接着依据这些数据计算出喷射到内燃机14中的燃料量。接着将计算的燃料量与比较值R0比较。如果喷射到内燃机14中的燃料量大于比较值R0，那么评价装置36识别出，在将相应的控制电压U施加到至少一个致动器上时喷射阀10被打开。
但是如果计算的燃料量小于比较值R0，评价装置36则识别出，在喷射阀10的至少一个致动器上施加控制电压U没有使喷射阀10打开。相应的控制电压U由此不适合用于打开喷射阀10。如果该控制电压U对应于由制造商为该新的喷射阀10预先设定的值，那么该至少一个致动器和/或开关链就存在漂移。
此外可以通过评价装置36评估计算最小要求的电压需求，其中用改变的控制电压U重复地实施所述的测量方法。以这种方式求得的最小要求的用于喷射的控制电压U接着以针对各单个气缸的方式存储在特征曲线簇中并且由此被提供用于致动器的漂移补偿。

Claims (11)

1.用于在将控制电压(U)施加到喷射阀(10)的至少一个致动器上的情况下判断喷射阀(10)的运行方式的方法，包括步骤：
(a)在喷射阀(10)的至少一个致动器上施加控制电压(U)，用于向发动机(14)中实施一个不形成扭矩的喷射；
(b)确定布置在发动机(14)上的废气系统(22)中的燃料含量(R(U))；
(c)将确定的燃料含量(R(U))与预先设定的比较值(R0)相比较；和
(d)在该比较的结果的基础上判断喷射阀(10)的运行方式。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，只要确定的燃料含量(R(U))小于比较值(R0)，就确定出在至少一个致动器上施加控制电压(U)没有使喷射阀(10)打开，以及只要确定的燃料含量(R(U))大于比较值(R0)，就确定出在至少一个致动器上施加控制电压(U)使喷射阀(10)被打开。
3.按照权利要求1或2所述的方法，其中借助于λ探测器(24)确定废气系统(22)中的燃料含量(R(U))。
4.按照前述权利要求中之一所述的方法，其中步骤(a)在一个活塞位置上实施，在所述活塞位置上在可能被喷射到发动机(12)中的燃料燃烧时没有扭矩被释放出来。
5.按照权利要求1或2所述的方法，其中步骤(a)在一个活塞位置上实施，在所述活塞位置上可能被喷射到发动机(12)中的燃料不再被点燃。
6.按照前述权利要求中之一所述的方法，其中对轨压(p)进行测量并依据该轨压(p)评估喷射阀(10)的运行方式。
7.按照前述权利要求中之一所述的方法，其中在所述方法开始时预先设定控制电压(U)的原始值(U0)。
8.按照权利要求6所述的方法，其中，只要确定的燃料含量(R(U))小于比较值(R0)，就以一个第一预先设定的电压差(ΔU)增大控制电压(U)并且将步骤(a)至(c)至少再重复一次，以便确定一个控制电压(U)作为新确定的控制电压(Un(p))，它施加到至少一个致动器上会使喷射阀(10)打开。
9.按照权利要求6或7所述的方法，其中，只要确定的燃料含量(R(U))大于比较值(R0)，就以一个第二预先设定的电压差减小控制电压(U)，将步骤(a)至(e)至少再重复一次并接着确定最小的控制电压(U)作为新确定的控制电压(Un(p))，在将它施加到至少一个致动器上时将确定喷射阀(10)被打开。
10.按照权利要求7或8所述的方法，其中依据新确定的控制电压(Un(p))确定出依赖于轨压的最佳控制电压的特性线。
11.用于在将控制电压(U)施加到喷射阀(10)的至少一个致动器上的情况下判断喷射阀(10)的运行方式的评价装置(36)，包括：
输出装置(36b)，它被设计成用于借助于输出到喷射阀(10)的控制装置(32)的控制信号(42)用控制电压(U)这样地控制喷射阀(10)，使得用于向发动机(12)中实施不形成扭矩的喷射的该控制电压(U)被施加到至少一个致动器上；
接收装置，它被设计成用于接收由汽车自己的传感器提供的关于在布置在发动机(12)上的废气系统(22)中确定的燃料含量(R(U))的信息；和
比较装置(36c)，它被设计成用于将确定的燃料含量(R(U))与预先设定的比较值(R0)相比较和在该比较的结果的基础上判断喷射阀(10)的运行方式。
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