CN102597471A - 用于监控高压燃料系统的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的方法。首先调节燃料喷射系统中的目标燃料压力。接着在一个时间间隔中实施第一燃料喷射和随后的第二燃料喷射，所述时间间隔短于在燃料喷射系统中可通过第一燃料喷射触发的压力波的衰减持续时间。在另一个步骤中，确定通过第二燃料喷射喷射的监控燃料喷射量。如果所述监控燃料喷射量与一个针对目标燃料压力可预先设定的目标燃料喷射量的差别大于一个极限值，则实施一个动作。在另外的观点下，本发明提供一种用于实施所述方法的计算机程序产品和一种用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的装置。

Description

用于监控高压燃料系统的方法和装置
现有技术
本发明涉及一种用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的方法。此外本发明涉及一种用于实施这种方法的计算机程序产品和一种用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的装置。
从市场上已知共轨燃料系统，在这些系统中，燃料由输送装置输送到燃料蓄压管中即所谓的轨中。在燃料蓄压管上连接多个燃料喷射装置，它们将燃料直接喷射打牌与它们相配置的燃烧室中。燃料蓄压管中的压力由压力传感器探测并且由调节装置调节到可改变的目标压力。喷入内燃机的燃烧室中的燃料喷射量一方面取决于燃料蓄压管中的当前的实际压力和另一方面取决于控制持续时间和与其相关联的燃料喷射装置的喷射持续时间。
由压力传感器提供的信号由于损坏、特定的操作例如在发动机调整的范围中或者明显的漂移而可能是有误差的，这导致，在燃料蓄压管中存在的实际压力与目标压力之间的偏差大于希望的值。由此可以减小燃料系统的部件的耐用性，混合物形成质量会降低并且可以导致实际喷射量与目标喷射量的偏差。因此值得希望的是，在内燃机运行中连续地监控压力传感器的信号的真实性，如例如对于柴油机来说，法规制定者一方也越来越对此提出要求。但是安装两个或者更多个冗余压力传感器，它们的信号被相互比较，则牵涉到高的成本。
DE102008044050A1公开一种用于运行内燃机的方法，其中，首先确定要喷射的测试喷射量。然后以一个第一目标压力和一个与该第一目标压力和要喷射的测试燃料喷射量对应的第一控制持续时间运行内燃机。在此情况下探测一个表征运行状态的、由实际喷射的燃料喷射量影响的参数。接着以一个第二目标压力和与该第二目标压力和测试燃料喷射量对应的第二控制持续时间运行内燃机并且也探测该表征运行状态的参数。如果这两个探测的参数的差大于一个极限值，那么实施一个动作。由于一般在燃料压力和在给定的控制持续时间中喷射的燃料喷射量之间存在一个非线性的关系，因此以这种方式可以确定，是否实际燃料压力例如由于压力传感器故障与目标压力偏离到不允许的程度。
但是在内燃机连续运行中应用该公开的方法要求将燃料压力至少间歇地调整到对于运行来说非最佳的目标值，这不利地影响燃料系统的部件的寿命，混合物形成质量，消耗量和排放。
本发明的公开
按此设置一种用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的方法。首先调节燃料喷射系统中的一个可预先设定的目标燃料压力。接着在一个时间间隔中实施第一燃料喷射和随后的第二燃料喷射，所述时间间隔短于在燃料喷射系统中可通过第一燃料喷射触发的压力波的衰减持续时间。在另一个步骤中，确定通过第二燃料喷射喷射的监控燃料喷射量。在此情况下涉及的不仅可以是只通过第二燃料喷射喷射的燃料喷射量而且也可以是由第一和第二燃料喷射总共喷射的燃料喷射量。如果所述监控燃料喷射量与一个针对目标燃料压力可预先设定的目标燃料喷射量的差别大于一个极限值，则实施一个动作。该动作例如可以包括在故障存储器中的一个记录，但是也可以是例如点亮报警灯或紧急关停内燃机。
在现代燃料喷射系统如例如共轨系统中，燃料喷射的实施通常引起对布置在燃料喷射系统中的、从燃料蓄压管至喷射装置(喷射器)的管道的燃料压力的干扰。这种短时间的压力干扰在结束对喷射装置的控制之后引起例如在燃料蓄压管和喷射装置之间出现的燃料压力波，它在一个特征性的衰减持续时间内衰减。由于在本方法中还在由第一燃料喷射触发的压力波被衰减之前实施第二燃料喷射，因此在第二燃料喷射期间在燃料喷射装置上存在的燃料压力相对于静态地在燃料喷射系统中存在的实际燃料压力被改变，这影响在第二燃料喷射期间喷射的第二燃料喷射量。
假设，例如在压力调节装置和压力传感器正常运行情况下，实际燃料压力等于目标燃料压力，那么原则上可以预测压力波的影响。例如可以在试验台上测量出目标喷射量的不同的值并且储存在相应的通用特性曲线中，其中目标喷射量的该不同的值适用于在运行中可以调节出的目标压力的不同的值。如果现在在内燃机运行中实际燃料压力偏离于目标燃料压力，那么由第一燃料喷射触发的压力波的曲线就变化并且由此喷射的第二燃料喷射量也变化，从而例如在压力传感器有故障时，该故障是该偏差的原因，实施该动作并且实现对应措施。
所述可预先设定的目标燃料压力在其调整之后不需要在改变，这有利地实现，在该方法过程期间将目标燃料压力保持在一个恒定值上，尤其是一个对于各个运行状态最佳的值上。因此该方法的应用不限于一定的运行状态如例如内燃机加速，而且例如也适合用在内燃机的持续运行中，而不会对燃料系统的部件的耐用性、混合物形成质量、耗油量或排放有负面的影响。
在另外的观点下，本发明提供一种用于实施所述方法的计算机程序产品和一种用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的装置。
按照该方法的一个优选的改进方案，作为监控燃料喷射量，探测通过第一和第二燃料喷射总共喷射的总燃料喷射量。
按照一个优选的改进方案，此外实施一个校准燃料喷射，它比第一燃料喷射提前一个校准时间间隔进行。校准时间间隔较长于可通过校准燃料喷射在燃料喷射系统中触发的压力波的衰减持续时间。这意味着，第一燃料喷射和因此也包括更晚进行的第二燃料喷射不受校准燃料喷射的压力波的影响。在另外的步骤中，确定通过校准燃料喷射喷射的校准燃料喷射量，和基于校准燃料喷射量和目标燃料喷射量确定第一和/或第二燃料喷射的控制持续时间。以这种方式可以将特别精确地控制第一燃料喷射的喷射量和由此它对第二燃料喷射量的影响，这使得对在实际燃料压力和目标燃料压力之间的已经很小的偏差的检测成为可能。
最好重复地进行所述实施校准燃料喷射和所述确定校准燃料喷射量，其中，此外设置一个确定用于各随后的校准燃料喷射的控制持续时间的步骤，该步骤基于校准燃料喷射量和目标燃料喷射量实施。这使得更精确地进行校准成为可能，例如利用一种中断标准（Abbruchkriteri）也可以迭代地进行并且由此达到对压力偏差更敏感的检测。
按照一个优选的改进方案，第一和第二燃料喷射被重复地实施，其中，监控时间间隔被改变。这进一步提高该方法的灵敏性，因为多个测量值被相互组合。
按照一个优选的改进方案，第一和/或第二燃料喷射是预喷射或后喷射，其最好不对内燃机的转速做贡献。这样，即使在实际燃料压力和目标燃料压力之间有偏差的情况下，该偏差影响第二燃料喷射量，也将为此内燃机的平稳（安静的）的运行。
按照一个优选的改进方案，所述确定监控燃料喷射量在基于Lbda探测器的信号实施。按照一个优选的改进方案，所述确定监控燃料喷射量基于转速或扭矩测量器的信号实施。原则上应该将术语“燃料喷射量”理解为一个任意的参量，其表征相应的燃料喷射量，即使该燃料喷射量不是直接地给出一个体积或一个质量。
附图简述
本发明以下依据实施方式和附图进行说明。在附图中所示:
图1是按照本发明的一个实施方式的用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的装置的示意框图;
图2是在实施一种按照本发明的一个实施方式的用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的方法时燃料喷射装置的控制信号的时间曲线的曲线图;
图3是一种按照一个实施方式的用于监控的燃料压力的方法的流程图;
在附图中，只要没有给出相反的说明，相同的附图标记表示相同的或者功能相同的部件。
内燃机的燃料系统在图1中整体上带有附图标记110。它包括燃料箱112，例如包括预输送泵和高压泵的输送装置114将燃料从该燃料箱输送到燃料蓄压管116中。在燃料蓄压管上连接有压力调节阀l118和压力传感器120，此外连接有多个喷射装置(喷射器)122，它们将燃料直接地喷射到其余部分没有详细示出的内燃机的与这些喷射装置相配置的燃烧室124中。在喷入的燃料在燃烧室124中燃烧期间，曲轴126被置于旋转。曲轴传感器128探测曲轴126的旋转圈数和转速。
内燃机以及燃料系统110的运行由控制器130控制或调节。为此，除了其它方面以外，控制器获取压力传感器120和曲轴传感器128的信号。除了其它方面以外，控制器130控制喷射器122和压力调节阀118。控制器130包括用于调节燃料喷射系统110的燃料蓄压管116中的可预先设定的目标燃料压力的燃料压力调节器132。燃料压力调节器132为了接收燃料压力信号121与压力传感器120连接和为了实施调节干预而与压力调节阀118连接。燃料蓄压管116中的压力在内燃机正常运行中是可变化的并且由燃料压力调节器132调节到与内燃机的不同的运行参数，例如运行温度和/或转速相关地预先设定的目标燃料压力。
控制器130的喷射控制单元134与燃料压力调节器132和喷射装置122连接，该喷射控制单元用于控制喷射装置122。图2在曲线图中沿着电压轴242经时间轴241标示地显示了一个简化表示的举例说明的控制信号241，该控制信号被喷射控制单元134在运行中发送给其中一个燃料喷射装置122。示出的控制信号241具有矩形的分布曲线，它在第一电压值231，例如0V和第二电压值232之间，在该第一电压值下时有关的燃料喷射装置122被关闭，在该第二电压值下时该燃料喷射装置122打开，以便将燃料喷入对应的燃烧室124中。通过打开和关闭燃料喷射装置122，分别在燃料喷射系统110中触发在燃料蓄压管116和燃料喷射装置122之间分布的压力波，该压力波在一个衰减时间206内再次衰减。控制信号230具有两个主喷射208，208'，它们属于内燃机的两个依次跟随的循环221，222。
在两个循环221，222的第二循环222中，控制信号230具有第一燃料喷射201和随后的第二燃料喷射202，它们在此处举例而言地作为预喷射201，202示出。第一201和第二202燃料喷射在时间间隔204中相互隔开地安排，该时间间隔短于通过第一燃料喷射201触发的、在燃料喷射系统110中的压力波的衰减时间206。
控制器130具有燃料喷射量预设单元140，它与喷射控制单元134连接并且为喷射控制单元准备在运行中用于第一和第二燃料喷射201，202总共所用的目标燃料喷射量。喷射控制单元134确定与目标燃料喷射量对应的第一和第二燃料喷射201，202的控制持续时间210，212，其中，一同考虑在燃料蓄压管116中调整的目标燃料压力和在这种压力下通过第一燃料喷射201触发的压力波对第二燃料喷射201的预计产生的影响。例如确定用于第一和第二燃料喷射201，202一致的控制持续时间210，212。
控制器130具有燃料喷射量确定器136，它与转速传感器128连接并且由燃料喷射对内燃机转速施加的影响确定被喷射的燃料量。在备选的实施方式中，燃料喷射量确定器136例如设计成以不同的方式确定各喷射的燃料量，例如由λ探测器的信号来确定。为了高精度地确定控制持续时间210，212，喷射控制单元134在图2左边示出的内燃机循环221中以控制持续时间213实施一个校准燃料喷射203，也作为一个预喷射。喷射控制单元134设计成基于一个由燃料喷射量确定器136确定的、借助于校准燃料喷射203喷射的校准燃料喷射量这样地来校准第一和第二燃料喷射201，202的控制持续时间210，212，使得在假设在燃料蓄压管116中调整的目标燃料压力情况下第一和第二燃料喷射201，202总共正好喷射目标燃料喷射量。
在运行中，燃料喷射量确定器136由转速传感器128的信号确定在实施第一和第二燃料喷射之后实际借助于该第一和第二燃料喷射被喷射的监控燃料喷射量并且将该监控燃料喷射量传送到控制器的燃料喷射量比较器142，它将监控燃料喷射量与目标燃料喷射量相比较。燃料喷射量比较器142设计成，当监控燃料喷射量与目标燃料喷射量的差别大于一个可预先设定的例如储存在燃料喷射量比较器142中极限值时，向控制器的故障动作单元138输出故障信号。故障动作单元138接通报警灯139，它向内燃机的使用者报警压力传感器120可能存在故障。
图3显示了举例而言的用于监控内燃机的燃料喷射系统中的燃料压力的方法的流程图。在步骤300中，首先预先设定燃料喷射系统的燃料蓄压管中的目标燃料压力，例如基于内燃机的瞬时转速和运行温度。在步骤304中，调整在步骤300中设定的在燃料喷射系统中的目标燃料压力，其方法是相应于安装在燃料蓄压管中的压力传感器的信号调节压力调节阀和/或高压泵。
在步骤302中，预先设定用于校准燃料喷射的目标燃料喷射量。这例如可以是预先确定的已知的值。在步骤312中，校准燃料喷射例如作为预喷射在内燃机的一个循环中以一个喷射持续时间实施，该喷射持续时间以目标燃料压力、目标燃料喷射量和必要时还有另外的参数如燃料温度为基础。在步骤314中，例如基于λ探测器的信号，确定借助于校准燃料喷射实际喷射的校准燃料喷射量。在步骤320中，确定目标燃料喷射量和实际喷射的校准燃料喷射量之间的差。如果该差大于一个例如可恒定地预先设定的学极限值，那么在步骤318中，通过相应地修正重新确定用于校准燃料喷射的喷射持续时间并且在步骤312中再次实施一个校准燃料喷射，例如在内燃机的一个随后的循环中。
如果在步骤320中确定的差低于极限值，那么该方法离开该回路（Schleife）。在步骤316中，在考虑前面进行的校准下确定用于第一和第二燃料喷射的控制持续时间中，该第一和第二燃料喷射在一个预先设定的时间间隔中前后相继地设置，该时间间隔短于在燃料喷射系统中可通过第一燃料喷射触发的压力波的衰减持续时间。该控制持续时间在此情况下如此地确定，即在假设目标燃料压力下并且在考虑压力波的作用下第一和第二燃料喷射总共正好喷射目标燃料喷射量。在步骤306中，第一和第二燃料喷射在确定的时间间隔中实施，例如也作为预喷射在内燃机的另一个循环内实施，在该循环中它们取代步骤312中的校准燃料喷射。在步骤308中，例如也由λ探测器的信号，确定实际由这两个喷射喷射的燃料喷射量。
在步骤322中，确定在目标燃料喷射量和在步骤308中确定的实际喷射的校准燃料喷射量之间的差。如果该差大于另一个例如可恒定地预先设定的极限值，该极限值也可以等于在步骤320使用的极限值，则在步骤320实施一个动作，它记录在步骤304中进行的压力调节中的故障，该故障例如可以基于一个有故障的压力传感器。该方法以步骤300被继续实施。

Claims (10)

1.用于监控内燃机的燃料喷射系统(110)中的燃料压力的方法，包括以下步骤:
-调节(304)燃料喷射系统(110)中的可预先设定的(300)目标燃料压力；
-在一个监控时间间隔(204)中实施(306)第一燃料喷射(201)和随后的第二燃料喷射(202)，所述监控时间间隔短于在燃料喷射系统(110)中可通过第一燃料喷射(201)触发的压力波的衰减持续时间(206)；
-确定(308)通过第二燃料喷射(202)喷射的监控燃料喷射量；和
-如果所述监控燃料喷射量与一个针对目标燃料压力可预先设定的(302)目标燃料喷射量的差别大于一个极限值，则实施一个动作(310)。
2.按照权利要求1所述的方法，其中，作为监控燃料喷射量，确定通过第一(201)和第二(202)燃料喷射总共喷射的总燃料喷射量。
3.按照权利要求1或2所述的方法，此外包括以下步骤:
-在第一燃料喷射(201)之前的一个校准时间间隔处实施(312)一个校准燃料喷射(203)，该校准时间间隔长于在燃料喷射系统(110)中可通过校准燃料喷射(201)触发的压力波的衰减持续时间(206)；
-确定(314)通过校准燃料喷射(202)喷射的校准燃料喷射量；和
-基于校准燃料喷射量和目标燃料喷射量确定(316)第一(201)和/或第二(202)燃料喷射的控制持续时间(210，212)。
4.按照权利要求3所述的方法，其中，所述实施(312)校准燃料喷射(203)和所述确定(314)校准燃料喷射量被重复地实施，此外包括步骤：基于校准燃料喷射量和目标燃料喷射量确定(318)各随后的校准燃料喷射的控制持续时间。
5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第一(201)和第二(202)燃料喷射被重复地实施，其中，监控时间间隔(204)被改变。
6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，第一(201)和/或第二(202)燃料喷射是一个尤其是不对内燃机的转速做贡献的预喷射或后喷射。
7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述确定(308)监控燃料喷射量基于一个λ探测器的信号来实施。
8.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述确定(308)监控燃料喷射量基于一个转速或扭矩测量器(128)的信号来实施。
9.计算机程序产品，其具有程序指令，它们被储存在可机器读出的载体上，当所述程序指令在计算机或控制器(130)上执行时，所述计算机程序产品用于实施按照前述权利要求中任一项所述的方法。
10.用于监控内燃机的燃料喷射系统(110)中的燃料压力的装置(130)，包括:
-用于调节燃料喷射系统(110)中的可预先设定的(300)目标燃料压力的燃料压力调节器(132)；
-用于在一个时间间隔(204)中实施(306)第一燃料喷射(201)和随后的第二燃料喷射(202)的喷射控制单元(134)，所述时间间隔短于在燃料喷射系统(110)中可通过第一燃料喷射(201)触发的压力波的衰减持续时间(206)
-用于确定通过第二燃料喷射(202)喷射的监控燃料喷射量的燃料喷射量确定器(136)；和
-如果所述监控燃料喷射量与一个针对目标燃料压力可预先设定的目标燃料喷射量的差别大于一个极限值，则实施一个动作(310)的动作单元(138)。
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