CN102713222B - 用于测试燃料喷射器的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
一种用于选择出用来确定燃料喷射器（2）的各个喷射过程的喷射时间的用法的方法，可通过输入管道（4）向所述燃料喷射器供给处于压力下的燃料，所述方法包括下述步骤：利用不同的、已知的触发持续时间围绕燃料喷射器（2）的预先给定的运行点来触发燃料喷射器（2）；检测（100）用于多个喷射过程的、在输入管道（4）中的时间压力曲线；利用至少两种不同的用法（211、212、213）来评估（200）所检测的时间压力曲线以用于由各个压力曲线确定喷射时间；确定在被确定的喷射时间和各个触发持续时间之间的相关性（221、222、223）；选择（230）具有最高相关性的用法。
Description
现有技术
为了给内燃机供给燃料，越来越多地使用存储器喷射系统，其中利用非常高的喷射压力来工作。对这种存储器喷射系统来说，借助于高压泵将燃料输送到高压存储器中，燃料从高压存储器通过喷射器被喷射到内燃机的燃烧室中。尤其对于柴油发动机来说，使用具有喷射阀的喷射器，该喷射阀液压地被伺服阀打开和关闭，以便确定进入到燃烧室中的喷射过程的时间曲线。伺服阀在此由磁执行器或压电执行器致动。对这种共轨系统来说，世界范围内变得越来越严格的排放标准设定以及发动机的效率的不断提高导致了，内燃机的每次喷射过程或每次工作循环需要较大数量的分喷射，单次喷射的燃料量越来越少，并且在多个喷射过程或工作循环之间喷射量变化被更窄范围容忍。这一点还对用于喷射器测试的方法和装置提出了新的要求。
发明内容
因此，本发明的目的在于，提供一种用于以提高的精度进行喷射器测试的、价廉且耐用的解决方案。
所述目的通过根据本发明的方法和根据本发明的装置实现。
本发明基于这样的基本构思，即喷射器的打开和关闭在喷射器的输入管道中产生压力波，通过测量和评估输入管道中的压力曲线可以确定喷射时间（也就是说，喷射器打开的持续时间）。对此，存在不同的用法，其基于对压力曲线中不同的特征进行的评估。因为压力曲线由于对每种喷射器类型和运行点来说不同的影响因素（温度、压力、喷射时间等）而变化，目前为止不存在普遍可使用的用法，该用法为每种喷射器类型提供在每个运行点处的最佳可能的结果。因此，本发明包括一种方法，其用于从多个不同的用法中选择出对于每种具体的应用情况来说最适合的用法。
根据本发明的、用于选择出用来确定燃料喷射器的各个喷射过程的的喷射时间的用法的方法，可通过输入管道向所述燃料喷射器供给处于压力下的燃料，所述方法包括如下步骤：利用不同的、已知的触发持续时间在燃料喷射器的预先给定的运行点的周围触发燃料喷射器；对每个触发持续时间来说检测用于多个喷射过程的、在输入管道中的时间压力曲线；利用至少两种不同的用法来评估所检测的时间压力曲线，以用于为每个喷射过程确定喷射时间；确定在被确定的喷射时间和各个所属的触发持续时间之间的相关性；选择出具有最高相关性的用法。
例如，可以通过计算皮尔森相关系数来确定在喷射时间和触发持续时间之间的相关性。在此，喷射时间和触发持续时间的绝对值的一致性是不重要的。
如此选择的用法描述了最佳的线性相互关系，然而也可以存在零点误差和/或导程误差。为了精确地确定喷射时间和触发持续时间之间的相互关系，例如借助于“最小平方方法（Methode
kleinster Quadrate）”由触发持续时间和已测定的喷射时间的值对得到补偿函数。在最适合线或者说补偿线（Ausgleichsgerade）的情况下，可以由斜度和轴线部段由压力曲线确定喷射时间。当分别仅观察围绕喷射器的各个运行点的相对较小的区域时，这种线性化能特别好地实现。
也能以下述方式来确定用于相关值的阈值：只有当超出阈值时才确定喷射时间，从而所述用法具有在喷射时间和触发持续时间之间足够高的线性相互关系。可选地，也可以当未超过阈值时确定喷射时间并发出相应的警报。
本发明还涉及一种用于确定燃料喷射器的各个喷射过程的喷射量的方法，可通过输入管道向燃料喷射器供给处于压力下的燃料，所述方法具有下述步骤：通过之前描述的方法选择出最适合用于各个运行点的、用于确定喷射时间的用法；在至少一个预先给定的运行点处触发燃料喷射器，并且同时测量在此在输入管道中出现的压力曲线；利用选择出的用法由测得的压力曲线来确定每个单个的喷射过程的喷射时间；以及由之前确定的喷射时间来确定每个单个的喷射过程的喷射量。
即使对于短的喷射时间来说通过根据本发明的方法也可以可靠地以高精度来确定燃料喷射器的单个喷射过程的喷射时间。
该方法也可以应用于每种喷射器类型以及用在各个喷射器的整个工作区域中，并覆盖不同的喷射器（PKW、LKW、压电触发器、磁阀）的整个数量范围。测量技术本身仅通过压力传感器限制了压力范围。必要时可以匹配或更换压力传感器。
通过在输入管道中使用通常已经存在的压力传感器，减少了设备购置费用和保养费用。该方法相对于喷射器的安装位置是不敏感的且操作简单，因为既不需要耗费的机械装置，也不需要建立反压力。该方法利用连续的流量测量实现了现有系统的简单的再装配，并且该方法适合车间，因为该方法耐用且对污物不敏感。
本发明还涉及一种用于测试燃料喷射器的方法，具有下述步骤：利用之前描述的方法确定燃料喷射器在至少一个运行点处多个单独的喷射过程的各个喷射量，并且以统计的方式评估如此确定的喷射量。这种测试方法实现了现代高功率喷射器的特别精确且有效的测试，该高功率喷射器以数千bar的高喷射压力以及短的喷射时间来运行。
在一种实施方式中，用于测试燃料喷射器的方法还包括评估被测定的喷射量的散射程度（Streumaß）、例如标准偏差或变化。由此可以进一步改进测试的质量。
在一种实施方式中，每个喷射过程包括多个分喷射过程。该方法如此灵活，使得也可以评估包括多个分喷射过程的喷射过程。
在一种实施方式中，用于评估时间压力曲线的用法包括被检测的压力曲线至频率间隔的变换。通过压力曲线在频率间隔内的变换可以改进压力曲线的评估；尤其可以在进一步的评估之前过滤出干扰的频率分量。在另一种实施方式中，用于评估的用法还同时包括压力曲线从频率间隔至位置或时间间隔中的逆变换。
在一种实施方式中，用于评估时间压力曲线的用法包括确定时间曲线的最大值、最小值和/或回折点。由此可以特别有效、可靠且简单地确定喷射过程的开始和结束。
在一种实施方式中，该方法包括利用在所述运行点之上和之下的触发持续时间来触发燃料喷射器。该方法尤其包括连续地利用一系列阶梯状地或梯级状增大或降低的触发持续时间来触发燃料喷射器。利用这种阶梯状的触发，可以特别好地确定触发持续时间和由压力曲线确定的喷射时间之间的相关性，还可以特别有效地选择出在观测的运行点处最适合用于各个喷射器的、用于评估压力曲线的用法。
本发明还涉及一种用于测试燃料喷射器的装置。这种装置具有：用于接纳至少一个燃料喷射器的至少一个接纳装置；至少一个输入管道，该输入管道设计用于向燃料喷射器输送处于压力下的流体；至少一个传感器，该传感器设计用于测量时间压力曲线；体积测量单元，其设计用于检测通过喷射器的流量；至少一个触发装置，其设计用于触发燃料喷射器；以及至少一个评估单元，其功能性地与体积测量单元、传感器和触发装置连接。评估单元设计为执行根据本发明的方法中的至少一种方法。
用于测量输入管道中的时间压力曲线的传感器可以是布置在输入管道中的压力传感器或安置在输入管道上的固体声传感器，该固体声传感器测量由在输入管道中传播的压力波动产生的声音。例如，这种固体声传感器可以设计为压电元件。
附图说明
下面借助附图进一步描述本发明的实施例：
图1示意性地示出了用于测试喷射器的根据本发明的装置；
图2示意性地示出了根据本发明的测试方法的流程图；
图3a示例性地示出了在喷射量相关性期间喷射器的触发；
图3b示出作为触发持续时间的函数的喷射量；
图4a和4b为各种触发持续时间示出了确定的相应的喷射时间，其中为了确定喷射时间使用了两种不同的方法；
图5a和5b示出了作为触发持续时间的函数的、被测定用不同的运行点的最佳关联值；
图6a和6b示例性地示出了喷射器在运行点处的触发以及由此得到的在输入管道中的压力曲线；
图7a至7d示出了在时间间隔中（图7a和7d）和在频率区间中（图7b和7c）测得的压力曲线；
图8示出了时间间隔中经处理的压力曲线的放大的片段；
图9示出多次喷射和所属的喷射量。
图1示意性地示出了根据本发明的用于测试喷射器2的装置。待测试的喷射器2布置在喷射器支架1中且通过（高压）输入管道4连接到（高）压力存储器6上，该压力存储器包含待喷射的流体、例如（柴油）燃料或试验油。喷射器2由触发装置8以电的方式来触发，该触发装置例如是发动机控制器或模拟该发动机控制器的测试器。压力传感器10布置在输送管道4中并测量在输入管道4中的时间上的压力曲线或者说压力变化过程（Druckverlauf）。可以设计为流量传感器的触发传感器12检测电触发信号的起动时刻作为触发标记。可选地，也可以直接由触发装置8输出起动时刻。测量数据检测装置14记录了测量数据、尤其是压力曲线和触发信号。体积测量单元16实现了检测多个喷射的喷射量的总和或连续的流量。如在图1中示出，体积测量单元16可以位于低压侧上、即在喷射器2的出口中或在输入管道4中位于高压侧上。其也可以直接连接到测量数据检测装置14上。
图2以示意性的流程图示例性地示出了根据本发明的流程。
在第一步骤100中，进行在待测量的运行点（测试点）的周围的、具有不同的触发持续时间的多个喷射过程，以及测量和必要时存储此时出现在输入管道4中的压力曲线。在随后的评估（步骤200）中，评估压力曲线。在此或者可以引用之前存储的压力曲线，或者可以在没有中间存储的情况下立即评估测得的压力曲线。特别是利用不同的方法由压力曲线确定分别所属的喷射时间（步骤211、212、213），并且计算如此测得的喷射时间与所属的触发持续时间的相关性（步骤211、212、213）。对如此确定的关联值进行相互比较，并且为随后进行的测量的评估选择出具有最佳相关性、即最高的关联值的方法（步骤230）。
对如此选择出的方法来说，建立在喷射时间和喷射量之间的关系（步骤240）。为此，利用体积测量单元16来测量的喷射量总和可以被考虑用于多个喷射过程，以便确定在喷射时间和喷射量之间的相互关系。为了能计算出在喷射量和喷射时间之间的比例关系，必须相对于相应的喷射量区分平均的触发持续时间。
当由例如持续2至3分钟的连续流量确定喷射量时，得到平均的喷射量。由此通过测量值偏移消除错误。
可选地，还可以考虑喷射时间。在围绕运行点的两个点中确定在喷射量和喷射时间之间的相互关系以及通过这两个点设定补偿函数。为了由喷射时间计算出喷射量，在所述点之间进行内插。当考虑围绕各个运行点的小的范围时，尤其能实现线性化。
在步骤300中，当在运行点处触发喷射器时，测量以及必要时存储测量数据、也就是说在输入管道中的时间上的压力波动。这可以在步骤100和200中选择出最适合的方法（喷射量相关性）之前或之后进行。这可以在步骤100之前或之后进行以及在步骤200中选择最适合的方法（喷射量相关性）之前、之后或期间进行。
评估在运行点中测量的数据（步骤400），特别是利用在喷射量相关性期间测定的方法由被记录的压力曲线确定各个喷射过程的喷射时间（步骤410），并且由喷射时间测定各自的喷射量（步骤420）。在此，可以或者引用之前存储的压力曲线，或者可以在没有中间存储的情况下直接评估测得的压力曲线。
统计地评估各自的喷射量（步骤500），以便确定喷射器2的质量。
图3a示例性地示出在喷射量相关性期间喷射器2的触发。在图3中示出的图表中，描绘了在时间t上用于不同的触发阶段的触发持续时间TAnst（y轴）。
首先在具有触发持续时间TBP的运行点处触发喷射器2（阶段A）。随后，触发持续时间TAnst减少至在运行点TBP下方的持续时间T1并且在稳定阶段之后测量并绘出在输入管道4中的压力曲线（阶段B）。同时，测量用于具有触发持续时间T1的多个喷射过程的流量V1。
随后，触发持续时间TAnst逐步地（阶梯状地）增大直到在喷射器的运行点TBP上方的触发持续时间T2（阶段C）。
对位于运行点TBP上方的上部触发持续时间T2来说，在稳定阶段之后重新测量用于具有触发持续时间T2的多个喷射的流量V2（阶段D）。
对于每个触发持续时间TAnst来说，测量并且绘出用于多个喷射过程的、在输入管道4中的时间压力曲线，该压力曲线在统计学方面足够用于实现要求的精度。
借助于最适合线（线性近似），由被测量用于触发持续时间T1和T2的流量V1、V2来确定在喷射时间和喷射量之间的关系。
图3b示出特别是在运行点（P2）处、运行点下方和上方（P1、P3）用于三个不同的触发持续时间的、作为触发持续时间TA（x轴）的函数的、测得的流量Q（y轴）。
图3b示出，该流量在观察范围内可以作为喷射时间的函数非常好地通过直线被近似计算。
图4a和图4b示出用于不同触发持续时间TA（x轴）的、由在输入管道中的压力曲线确定的相应的喷射时间TE（y轴），其中在两个附图的每个中使用不同的方法来确定喷射时间TE。
由图4a和图4b可明确看到，与利用第二方法（图4b）测定的喷射时间TE相比，利用第一方法（图4a）测定的喷射时间TE具有与触发持续时间TA的明显更好的相关性。因此在这种情况下，第一方法（图4a）被优选用于评估在运行点处的测量数据。
图5a和图5b示出了作为触发持续时间TA（x轴）的函数的、被测定用于不同运行点的最佳的关联值K（y轴）。
例如在发动机的部分负荷运行中出现的1000 bar喷射压力时，采用图5a的数据，而例如在空转中出现的400bar喷射压力时，采用图5b的数据。
图5a和图5b分别仅示出了利用对于各个运行点来说最佳的方法确定的关联值K。在此，不同的方法通过测量点的不同的符号来标明。
在图5a和图5b中示出的数据表明，最佳方法、即具有在触发持续时间和喷射时间之间的最佳相关性的方法既取决于喷射压力也取决于触发持续时间。因此，可以重新确定最佳方法用于每个喷射器和用于每个运行点。
结果还表明，在该实例中与例如在部分负荷范围中出现的较高的喷射压力（图5a）时相比，当喷射压力较低（例如在空转运行中）时的相关性整体较好，且当触发持续时间TA变化时承受更小的波动（图5b）。
图6a和图6b示例性地示出喷射器在运行点处的触发（图6a）以及由此得到的在输入管道4中的压力曲线p（图6b）。
由该压力曲线的特征，例如最大值、最小值和/或回折点可以计算出属于预先给定的触发持续时间TA的喷射时间TE。这可以借助于不同的方法进行，这些方法对各个特征进行不同地加权。利用之前描述的方法选出对各个运行点最适合的方法。
在此，方法也可以包括：将测得的压力曲线转换为频率间隔并在那里继续处理。
图7a示例性示出在位置或时间间隔中的这种压力曲线，以及图7b示出了例如借助于快速傅里叶转换（FFT）转换为频率间隔（Frequenzraum）的信号。该信号在500Hz左右的范围内具有强频率部分，该强频率部分使对在更高的频率范围内的显著较弱的频率部分的评估变得困难。
在图7c示出的频谱中过滤低频率部分（＜1000Hz），从而能明显更好地识别并评估较高频率部分（＞1000Hz）。
图7d示出了在时间间隔内经逆变换处理的信号。为了进行比较，还以虚线示出电触发信号。
图8示出了在所述时间间隔中经处理的信号的放大的片段，也就是说，在输入管道4中的压力p（y轴）作为时间（x轴）的函数。喷射过程的开始（BIP）和结束（EIP）借助预先给定的特征、在此为表征的回折点确定。喷射时间TIP为喷射过程的结束（EIP）和开始（BIP）之间的时间差。
图9示出了多次喷射（x轴）和所属的喷射量（y轴），其围绕规范为1的平均值MW散射。为了进行评估，可以将平均值MW与被预先确定用于各个运行点的额定值进行比较，并且可以检查，各个喷射量是否超出预先给定的上限值OG或低于预先给定的下限值UG。也可以确定散射的喷射量的偏差，并使其与预先给定的额定值进行比较。
Claims (9)
1.用于选择出用来确定燃料喷射器（2）的各个喷射过程的喷射时间的用法的方法（200），能通过输入管道（4）向所述燃料喷射器供给处于压力下的燃料，所述方法包括如下步骤：
-利用不同的、已知的触发持续时间围绕所述燃料喷射器（2）的预先给定的运行点来触发所述燃料喷射器（2）；
-检测（100）用于多个喷射过程的、在所述输入管道（4）中的时间压力曲线；
-利用至少两种不同的用法来评估（211、212、213）所检测的时间压力曲线，以用于确定各个喷射时间；
-确定在所述被确定的喷射时间和各个触发持续时间之间的相关性（221、222、223）；
-选择出（230）具有最高相关性的用法。
2.用于确定燃料喷射器（2）的各个喷射过程的喷射量的方法，能通过输入管道（4）向所述燃料喷射器供给处于压力下的燃料，所述方法具有下述步骤：
-通过根据权利要求1所述的方法来选择出（200）最适合用于各个运行点的、用于确定喷射时间的用法；
-在至少一个预先给定的运行点处触发（300）所述燃料喷射器（2），并且测量在此在输入管道（4）中出现的压力曲线；
-利用选择出的所述用法由测得的压力曲线来确定（410）每个单个的喷射过程的喷射时间；
-由所述喷射时间来确定（420）每个单个的喷射过程的喷射量。
3.用于测试燃料喷射器（2）的方法，具有下述步骤：
-利用根据权利要求2所述的方法来确定在至少一个运行点处燃料喷射器（2）的多个单独的喷射过程的各个喷射量；
-以统计的方式评估如此确定的喷射量。
4.根据权利要求3所述的用于测试燃料喷射器（2）的方法，其中，以统计的方式进行评估的步骤包括对所述测得的喷射量的散射程度进行的评估。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述燃料喷射器（2）的触发包括：利用在所述运行点之上和之下的触发持续时间来触发所述燃料喷射器（2）。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述燃料喷射器（2）的触发包括，利用阶梯状地增大或降低的触发持续时间来触发所述燃料喷射器（2）。
7.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述喷射过程中的每个都包括多个分喷射过程。
8.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，至少一个用于评估时间压力曲线的用法（211、212、213）包括所述被检测的压力曲线向频率间隔的变换。
9.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，至少一个用于评估时间压力曲线的用法（211、212、213）包括确定所述压力曲线的最大值、最小值和/或回折点。
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