CN102037227B - 用于检查燃料储存装置的压力传感器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检查内燃机的燃料储存装置的压力传感器的方法，其中燃料储存装置中的压力被改变并且该改变对由内燃机所产生的转矩的影响被确定，其中所测量的改变与预期的改变之间的偏差被确定。

Description

用于检查燃料储存装置的压力传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于检查内燃机的燃料储存装置的压力传感器的方法。

背景技术

从现有技术中公知有用于给内燃机供应燃料的方法和装置，其中燃料在升高的压力下借助于泵被运送到燃料储存装置中。借助于被分配给内燃机的相应气缸的喷油器，燃料被从燃料储存装置中取出并且在可预先给定的时刻以可预先给定的量被供应给内燃机的相应气缸。在此，可以通过喷油器的开启时间、单次喷射的次数以及燃料储存装置中的燃料压力来使所供应的燃料量与不同的运行状态相适应。

燃料储存装置中的燃料压力可以借助于控制设备被调节到与运行状态有关的额定值。在此，为了检测实际值设置有压力传感器。如果所测量的实际值低于所设置的额定值，则可以通过控制燃料泵来提高实际值。如果实际值高于目标额定值，则可控制的回流阀允许压力降低。

如果控制回路错误地调整燃料储存装置中的燃料压力，则被输送给燃烧过程的燃料量以不期望的方式改变。这在大多数情况下导致内燃机、以及配备该内燃机的车辆的不期望的行为—例如功率损耗、功率升高、不平稳的电机运行、不良的排气值、高能耗等等。由于车辆中的内燃机以经常变化的运行条件运行，因此被集成在电机控制设备中的车载诊断系统目前不能确定喷油系统的准确的故障原因。作为故障原因，例如可以考虑回流阀、燃料泵、喷油器或者压力传感器。这常常导致更换未损坏的部件。这样的更换总是与成本和费用相联系，而车辆在此之后未必再次正常工作。由此给客户满意度造成负面影响。

发明内容

因此，本发明所基于的任务是：借助于简单的检查方法识别内燃机的燃料储存装置的无电故障但显示错误的压力传感器。

该任务通过一种用于检查内燃机的燃料储存装置的压力传感器的方法来解决，其中燃料储存装置中的压力被改变并且该改变对由内燃机所产生的转矩的影响被确定，其中所测量的改变与预期的改变之间的偏差被确定。

在一个改进方案中，本发明涉及一种用于检查内燃机的燃料储存装置的压力传感器的方法，其中燃料储存装置中的压力被改变并且由内燃机所产生的转矩通过改变至少一个另外的调节参量而被保持恒定，其中对所述至少一个另外的调节参量执行的改变与所述至少一个另外的调节参量的预期的改变之间的偏差被确定。

所提出的检查方法所基于的事实是，在预先给定的运行状态下，所输出的转矩以单义的方式与所供应的燃料量相关。在此，燃料量是燃料储存装置中的压力以及喷油器的开启时刻和开启时长的函数。如果燃料储存装置内的压力例如通过控制旁通阀、通过控制供给泵或者通过控制量调节机构被提高，则在没有相应的应对措施的情况下，燃料量以及由此所输出的转矩升高。如果车辆配备有用于检测转矩的设备，则由压力改变导致的转矩改变可以被直接确定。从轨压的测量值以及其余的电机参数中可以计算出预期的转矩改变。在此，所测量的转矩与所计算的转矩之间的偏差指示损坏的轨压传感器。

在本发明的一个改进方案中提出：在提高轨压的情况下通过干预内燃机的至少一个另外的调节参量来补偿转矩升高。该实际所需的干预在后面与以内燃机的理论模型所确定的干预相比较。如果实际所需的干预大于预期的干预，则燃料储存装置中的压力高于由压力传感器预先给定的压力。如果所需的干预小于理论上预期的干预，则燃料储存装置内的压力低于由压力传感器所显示的压力。

适于作为在燃料压力变化时对转矩的改变产生反作用的调节参量的尤其是喷射时长、即喷油器的开启时间。由此使喷射的燃料量以及由此由内燃机输出的转矩保持恒定。同时，喷油器的开启时间可以根据喷油器的控制信号以特别简单的方式被测量，并且该方法的分析被简化。

但是，本发明未教导改变喷射时长作为解决方案原理。更确切地说，转矩改变可以通过改变燃料压力也可以通过其它的调节参量—例如通过喷射时刻、点火时刻、节流阀位置、单次喷射的次数、进气压力或者在此未提到的其它参数—被补偿。更确切地说，技术人员可以根据相应的应用目的选择一个或多个合适的参数。

在本发明的一个实施方式中，对燃料储存装置中升高的燃料压力产生反作用的调节参量借助于控制回路被影响为使得内燃机所输出的转矩被保持恒定。在此，所输出的转矩例如可以借助于功率测试台直接在曲轴处或驱动轴处被确定。在另一实施方式中，电机转矩可以通过一个或多个气缸压力传感器来确定。

特别简单并且由此优选的是，在空转情况下执行该方法。在这种情况下，在每工作周期的预先给定的确定的燃料量的情况下出现内燃机的恒定的转速，所述转速由电机内部的摩擦损耗以及外部力矩负载—例如空调压缩机、伺服泵、发电机或者传动部分—来定义。通过提高燃料压力而升高的燃料量导致提高的转矩，该提高的转矩表现为升高的转速。然后，所述至少一个所选择的调节参量可以在再次达到之前存在的转速以前一直被用于减小转矩。为此，可以优选但非必须地使用电机控制设备的空转调节器。

在本发明的一个优选实施方式中，为了执行该方法选择比通常在车辆运行时所使用的空转转速高的转速。在此，技术人员尤其是可以在要检查的内燃机是自动点火内燃机时考虑2000 l/min至3500 l/min的转速。在强制点火内燃机的情况下，技术人员也可以根据情况设置更高的转速、例如5000 l/min。由此保证：可用的转矩足以给燃料泵供给驱动功率，使得可以经历在燃料储存装置的运行时出现的整个压力范围。

在内燃机的正常运行中，燃料储存装置中的燃料压力在检查阶段期间所存在的恒定运行状态下保持恒定。但是与此不同，测试例程规定改变燃料压力。在此，优选经历整个允许的工作范围。优选但非必须地，通过测试例程设置燃料压力随时间的线性上升。由此可以以特别简单的方式把与时间有关地记录的测量值换算成与燃料压力有关的值。

整个测试方法可以要么实施在控制设备中，要么实施在诊断设备中，所述诊断设备在车间中为了执行该方法借助于串行或并行接口与电机控制设备相连接。在后一种情况下，所提出的测试例程使电机控制设备的部分在测试运行期间停止运行。由此例如可以设置燃料压力或转速的与正常运行不同的额定值预给定。此外，诊断设备可以将为了进行补偿而选择的调节参量的测量值可视化，并且将所述测量值与内燃机正常运行时所预期的值相比较。

附图说明

下面将根据附图和实施例在不限制总体发明思想的情况下进一步阐述本发明。

图1示意性地示出给内燃机的燃料供应。

图2示出可以用来检查压力传感器功能的测试例程的实施方式的流程图。

图3示出可以用来检查压力传感器功能的测试例程的另一实施方式的流程图。

图4针对在图2和3中所述的实施例示出燃料压力FUP相对于时间的变化。

图5示出压力传感器的可能的误差。

图6示出喷油器的开启时长TI的时间变化曲线。

具体实施方式

图1示意性地示出给内燃机的燃料供应。在此，燃料在车辆的储备箱12中被携带。燃料从那里燃料借助于输送管道21通过燃料过滤器13被低压泵吸取。在相应的运行状态下被供应给内燃机的量可以借助于调节阀16被电机电子装置11影响。离开调节阀16的量被高压泵17压缩，并且被输送给燃料储存装置10。为了测量燃料储存装置中充斥的压力，提供压力测量装置18。在此，压力的额定值由电机控制设备11根据运行状态来确定。如果利用传感器18所确定的压力低于额定值，则通过量调节器16和高压泵17将另外的燃料输送给储存装置10，以便提高压力。如果借助于传感器18所确定的压力高于所要求的额定值，则可以借助于阀门20将燃料排放出到回流管道22中。

在内燃机运行时，通过喷油器19将一定燃料量从储存装置10中取出并且输送给内燃机的燃烧室。在此，图1中示出四缸内燃机的4个喷油器19a、19b、19c和19d。在此，开启时长和开启时刻的额定值由控制设备11根据运行状态、即根据所期望的转矩来确定。然后，电机控制设备11根据所确定的额定值来控制喷油器19。在此，每工作循环所供应的燃料量通过开启时长和燃料储存装置10中的压力来确定。

此外，控制设备11包括测试与诊断例程，以便在内燃机运行时或者在内燃机启动时确定所述构件处的故障。但是在此，常常不能把所供应的燃料量中的误差单义地分配给喷油器19、高压泵17、量调节机构16、压力传感器18或者排放阀20。只有连接线路中的短路能够被控制设备11单义地识别。因此，在故障情况下常常错误地更换完全能够运行的构件。

图2描述可以用来检查压力传感器18的功能的测试例程的实施方式。在此，该测试例程可以被实施在电机控制设备11中。可替代地，该测试例程也可以运行在诊断设备中，所述诊断设备借助于接口23与控制设备11连接。此外，技术人员可以规定，让一些子功能在电机控制设备11中运行并且让其余一些子功能在诊断设备中运行。

该检查方法基于对由内燃机给出的转矩的测量。该转矩通过由内燃机所产生的转矩减去内部转矩损耗得出。为了使内部转矩损耗保持恒定，内燃机应当尽可能地在下一方法步骤被实施以前就已经达到恒定的运行温度。

在实际测量开始时，预先给定的燃料压力通过压力调节器18、高压泵17、量调节机构16和排放阀20被调整。在该实施例中，该方法以最小规定的燃料压力开始。但是，技术人员当然能够自己决定，也使该方法以规定的最高压力或者以任意的中间值开始。

在根据本发明的方法开始时，预先给定提高的空转转速。例如可以由诊断设备来预先给定提高的额定值。可以由在控制设备11中总归存在的空转调节器来实施内燃机到该额定值的接下来的调节。在此，空转转速作为平衡转速得出，在平衡转速的情况下，内燃机中所产生的转矩补偿电机内部的摩擦损耗以及外部力矩负载—例如伺服泵、压缩机或者发电机。

该转矩借助于转矩检测设备来测量。例如可以确定曲轴处或者驱动轴处的转矩。

在这些准备步骤以后，进行对压力传感器18的实际的检查。为此，燃料压力FUP以定义的步骤被改变。在流程图中示出了方法控制，其中燃料压力FUP从规定的最小压力出发被逐步地提高到最大压力。为了提高燃料压力FUP，测试例程可以预先给定新的提高了的额定值，该新的提高了的额定值由集成在电机控制设备11中的压力调节器来调整。燃料压力的提高导致燃料供应提高以及由此导致转矩的升高。

为了能够可靠地判断转矩的改变，有利地锁定所有可能影响内燃机的转矩的调节参量。因此保证：所测量的转矩的改变仅仅通过改变燃料压力来进行。

在对燃料压力FUP进行调整以后，借助于内燃机的行为模型确定在借助于传感器18所测量的燃料压力FUP下的转矩TQI_RE的预期值。然后，可以确定所计算的转矩TQI_RE与所测量的转矩TQI_IST之间的偏差。如果该偏差高于预先给定的阈值，则可以认为：借助于压力传感器18所测量的压力FUP不是实际上充斥于燃料储存装置10中的压力。

只要还未达到最大压力，则重复前面的方法步骤。因此，燃料压力FUP通过预先给定更高的额定值而被进一步提高。在此之后，进行对转矩TQI_IST的另外的测量。可以从重新测量的燃料压力FUP和内燃机的行为模型中计算出转矩的另一值TQI_ RE。在迭代结束时，再次计算所测量的转矩TQI_ IST和所计算出的转矩TQI_ RE之间的偏差。通过这种方式，可以记录所使用的压力调节器18的特征曲线。

该特征曲线例如允许区分：压力传感器18是具有与测量值有关的百分比误差还是具有恒定的偏移量。基于偏差的大小可以确定：压力传感器18是否损坏并且应当被替换。通过这种方式，可以防止不必要地更换其它部件—例如高压泵17、量调节机构16或者过压阀20。

图3描述可以用来检查压力传感器18的功能的测试例程的另一实施方式。在此，该测试例程可以被实施在电机控制设备11中。可替代地，该测试例程也可以运行在诊断设备中，所述诊断设备借助于接口23与控制设备11连接。此外，技术人员可以规定，让一些子功能在电机控制设备11中运行并且让另外一些子功能在诊断设备中运行。

在根据本发明的方法开始时，预先给定提高的空转转速。例如可以由诊断设备来预先给定提高的额定值。可以由在控制设备11中总归存在的空转调节器来实施内燃机到该额定值的接下来的调节。在此，空转转速作为平衡转速得出，在平衡转速的情况下，内燃机中所产生的转矩补偿电机内部的摩擦损耗以及外部力矩负载—例如伺服泵或者发电机。为了使由内燃机输出的转矩单义地与内燃机的转速相关，应当使内部损耗和外部力矩负载都尽可能地保持恒定。因此，防止接入另外的力矩负载。为了使内部损耗保持恒定，内燃机应当尽可能地在下一方法步骤被实施以前就已经达到恒定的运行温度。

在实际测量开始时，预先给定的燃料压力通过压力调节器18、高压泵17、量调节机构16和排放阀20被调整。在该实施例中，该方法以所规定的最小燃料压力开始。但是，技术人员当然能够自己决定，也使该方法以规定的最高压力或者以任意的中间值开始。

燃料压力的改变在除此之外不变的调节参量的情况下导致所供应的燃料量的改变以及因此导致改变的转矩，该改变的转矩能够以改变的电机转速被察觉。因此，至少一个调节参量被空转调节器影响，以便将内燃机的转速再次调节到初始值。在此在所介绍的实施例中，调节参量是喷油器19的开启时长TI。通过调整开启时长TI，被输送给燃烧室的燃料量在燃料压力变化的情况下也保持恒定。

为了能够可靠地判断所选择的调节参量—在此为开启时长TI—的改变，有利地锁定其它可能影响内燃机的转矩的调节参量。因此保证：燃料压力的改变仅通过所选择的调节参量被补偿。

在这些准备步骤以后，进行对压力传感器18的实际的检查。为此，燃料压力FUP在定义的步骤中被改变。在该流程图中示出方法控制，其中燃料压力FUP从规定的最小压力出发被逐步地提高到最大压力。为了提高燃料压力FUP，测试例程可以预先给新的提高了的额定值，该新的提高了的额定值由集成在电机控制设备11中的压力调节器来调整。燃料压力的提高导致燃料供应提高以及由此导致转矩的升高。转矩的升高在内燃机的负荷恒定的情况下导致转速提高。因此，喷油器的开启时长TI通过空转调节器被影响为使得原来所选择的转速被再次建立。

在对燃料压力FUP、开始时间TI和转速进行调整以后，借助于内燃机的行为模型确定在借助于传感器18所测量的燃料压力FUP下的开启时间TI的预期值。然后，可以确定所计算的开启时间TI_RE与所测量的开启时间TI_IST之间的偏差。如果该偏差高于预先给定的阈值，则可以认为：借助于压力传感器18所测量的压力FUP不是实际上充斥于燃料储存装置10中的压力。

只要还未达到最大压力，则重复前面的方法步骤。因此，燃料压力FUP通过预先给定更高的额定值而被进一步提高。对转速以及由此对转矩的调整再次通过调整喷油器的开启时长TI来进行。可以从重新测量的燃料压力FUP和内燃机的行为模型中计算出开启时长的另一值TI_RE。在迭代结束时，再次计算经过调整的由空转调节器确定的开启时间长TI_IST与所计算出的开启时长TI_RE之间的偏差。通过这种方式，可以记录所使用的压力调节器18的特征曲线。

该特征曲线例如允许区分：压力传感器18是具有与测量值有关的百分比误差还是具有恒定的偏移量。基于偏差的大小可以确定：压力传感器18是否损坏并且应当被替换。通过这种方式，可以防止不必要地更换其它部件—例如高压泵17、量调节机构16或者过压阀20。

图4中再一次针对根据图3所述的实施例示出燃料压力FUP相对于时间的变化。该方法在规定的最低值FUP₁处开始。利用每次迭代将压力增大恒定的值，使得在每个迭代步骤的相同的方法时长的情况下得出随时间直到规定的最高值FUP₂的线性升高。应当指出，图4中所示的线性变化曲线仅仅是示例性的。技术人员当然可以设置其它的变化曲线。

图5示出压力传感器18的可能的误差。在x轴上示出真实地充斥于储存装置10中的压力“FUP_真实”，以及在y轴上示出所显示的测量值“FUP_传感器”。如果压力传感器18正常地运行，则得出以曲线A所示的变化曲线。曲线A是与两个轴倾斜45°的直线。这意味着，所测量的燃料压力在测量精确度的范围内对应于真实充斥的压力。此外，以曲线B和C示出可能的误差曲线。在曲线B的情况下，燃料传感器18显示比实际充斥的压力更低的值。在示例性示出的曲线C的情况下，压力传感器显示比实际充斥的压力更高的值。在这两种情况下，都涉及随着压力升高而上升的百分比误差。应当将曲线B和C理解成纯粹示例性的。也可以设想非线性的变化曲线或者可以与分别充斥的压力相加的恒定误差值。

在内燃机运行时，喷油器19的开启时长TI由控制设备11根据所测量的燃料压力“FUP_传感器”来调整。如果所测量的燃料压力如图5所示那样存在偏差，则这导致有误的燃料量。

图6示出喷油器19在燃料压力FUP具有图4中所示的时间变化曲线情况下在根据本发明的方法期间的开启时长TI的时间变化曲线。在此，图A示出压力传感器未损坏的内燃机的预期的变化曲线。如果压力传感器18具有图5中所示的损坏，则始终得到变化曲线B和C。

随着图4中所示的压力提高，喷射时长TI被空转调节器缩短。通过这种方式，上升的燃料压力被补偿并且所供应的燃料量以及由此内燃机的所指示的转矩保持恒定。应当指出，图中作为A示例性示出的线性变化曲线不必一定对应于真实情况。根据喷嘴的几何结构以及内燃机的运行状态，也可能出现非线性的变化曲线。

如果压力传感器18未显示真实充斥的燃料压力、而是较高的燃料压力，则出现在曲线B中所示的开启时间的变化曲线。在曲线B中，喷油器的实际开启时间TI大于在所测量的燃料压力下本来预期的开启时间。由此得出如下的明显指示：实际压力必然比由压力传感器18预先给定的压力低。

如果压力传感器18显示比储存装置10中实际存在的压力更低的压力，则得出在曲线C中所示的开启时间的变化曲线。由此可以看出，为了实现恒定的转矩、即为了恒定的喷射量，需要比按照利用传感器18来进行压力测量所预期的喷射时长更短的喷射时长。因此在这种情况下，实际压力高于由传感器18所给出的压力。

Claims (13)

1.一种用于检查内燃机的燃料储存装置的压力传感器的方法，其中燃料储存装置中的压力被改变并且在此由内燃机所产生的转矩通过改变至少一个另外的调节参量而被保持恒定，其中对所述至少一个另外的调节参量所执行的改变与所述至少一个另外的调节参量的预期的改变之间的偏差被确定，以及

其中如果所述另外的调节参量的所需的改变的偏差大于所述预期的改变，则燃料储存装置中的压力高于由压力传感器所显示的压力，并且

其中如果所述另外的调节参量的改变的偏差小于所述预期的改变，则燃料储存装置内的压力低于由压力传感器所显示的压力。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

借助于转矩检测设备来确定由内燃机所产生的转矩。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述至少一个另外的调节参量选自如下调节参量：喷射时长、喷射时刻、点火时刻和节流阀位置。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述至少一个另外的调节参量的实际值被控制回路确定为使得相关的受控参量保持恒定。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

所述受控参量选自如下受控参量：转速和气缸压力。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

燃料储存装置中的压力被连续地改变。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

燃料储存装置中的压力被连续地、线性地改变。

8.根据权利要求1至6之一所述的方法，其特征在于，

方法流程由诊断设备来控制，所述诊断设备借助于接口与电机控制设备连接。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

由诊断设备预先给定燃料储存装置中的压力的额定值和/或电机转速和/或气缸压力。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

由诊断设备确定对所述至少一个另外的调节参量所执行的改变与所述至少一个另外的调节参量的预期的改变之间的偏差。

11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，

内燃机的转速为2000 l/min至3500 l/min之间。

12.一种将根据权利要求1至11之一所述的方法用于检查具有燃料直喷装置的自动点火内燃机的轨压传感器的应用。

13.一种用于检查内燃机的燃料储存装置的压力传感器的设备，所述设备包括：

用于改变燃料储存装置中的压力的装置，

用于改变内燃机的至少一个另外的调节参量的装置，以便在压力改变时将由内燃机所产生的转矩保持恒定，和

用于确定对所述至少一个另外的调节参量所执行的改变与所述至少一个另外的调节参量的预期的改变之间的偏差的装置，

其中如果所述另外的调节参量的所需的改变的偏差大于所述预期的改变，则燃料储存装置中的压力高于由压力传感器所显示的压力，并且

其中如果所述另外的调节参量的改变的偏差小于所述预期的改变，则燃料储存装置内的压力低于由压力传感器所显示的压力。