CN102770660B - 测量喷射过程的系统和方法 - Google Patents

Abstract

对用于测量喷射过程的系统的温度变化的补偿仅在理论上通过补偿常数进行，但该补偿常数是有缺陷的。因此，建议在测量腔(2)上设置通过控制器(26)这样操作的加热或冷却元件(32)，使得每次喷射通过喷入的流体量和加热或冷却元件(32)带入的能量基本上恒定的。同时从系统中导出恒定的能量由此在测量腔中产生恒定的温度，通过恒定的温度可以避免理论上有缺陷的计算，因此实现了在确定喷射量时更好的测量精度。

Description

测量喷射过程的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种用于测量喷射过程的系统，该系统具有喷油阀；以流体填充的、能够通过喷油阀喷入一个流体量的测量腔；布置在测量腔中的活塞；传感器，该传感器产生的应力是活塞偏移的一个量度并且与连续检测活塞在测量腔中偏移的分析单元连接；回转的容积式泵，该容积式泵与作用的容积差有关地驱动并且布置在测量腔的旁路通道中；和布置在测量腔中的压力传感器。本发明还涉及一种通过这种系统测量喷射过程的方法。

背景技术

这种系统一般来说众所周知并且在各种公开文本中记载。首先在直接喷射的、按照柴油或奥托循环工作的内燃机的领域中，对喷射系统在喷射配量的喷射量、时间点和曲线方面的要求不断提高。因此，近些年来，喷射曲线作出了如下修改，要么待配量的用于燃烧循环的喷射量分成多条小的子路喷射或通过对燃油压力的调整或其他定量调整的措施来控制定量曲线的形成。为了可以精确地尽可能实时地给出这种喷射曲线，必须提供相应的、可以尽可能精确地给出各燃油喷射器的喷射性能的系统。

由德国专利文献DE 10331 228 B3已知一种用于测量时间解析的体积流量过程，尤其是在内燃机中的喷射过程的设备。该设备由布置在旁路管道中的回转挤压器和布置在测量腔中的可移动的活塞组成，活塞具有与测量流体相同的比重。为活塞配设有传感器，其产生的应力是在出现喷射时活塞偏移的量度。产生的应力传输给分析单元，该分析单元连续地检测活塞在测量腔中的偏移并且用图像展示时间上高度解析的流动过程。调节电子设备保证回转挤压器的控制这样进行，使得在喷射设备的工作循环中，回转挤压器的转速保持恒定，并且与整个工作循环上的平均流量匹配。该设备允许时间上高度解析地展示流动过程，以便可以展示并且分析总量已经精确的曲线。

但该设备的缺点是，由于通过喷射到测量腔中的能量输入存在较长的热过程稳定化时间。迄今导致，由此造成的测量精度通过由提前测量获得的补偿常数补偿。但因为该常数不总是精确的已知，所以存在不精确性。

因此，由德国专利文献DE10064509A1已知一种用于校准位移传感器的方法，其中，在实际测量之前建立一个具有由温度、压力和位移传感器的测量信号组成的四数组的校准表。为了可以建立这个表，可恒温处理环形空间，亦即，在环形空间中可建立一些确定的温度。但该补偿要经过很长的时间校准才能实施，必须另外为每个其它的阀重复这种校准，附加地，在每次喷射时在该系统中进行重新的暂态过程，以便可以不解析地表示在由多次单个喷射组成的整个喷射中精确的测量，因为不可测量单独的温度变化。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种用于测量喷射过程的系统和方法，通过该系统和方法可以提高流量测量装置的测量精度。

该技术问题通过一种带有权利要求1的特征部分的系统解决以及通过一种带有权利要求6特征的方法解决。

通过在测量腔上设有能够由控制器这样操作的加热或冷却元件，使得每次喷射喷入的流体量和加热或冷却元件带入的能量基本上恒定，实现测得的和计算的喷射量不再与温度变化有关。相应地，即使在多次喷射过程中也前后相续地准确确定喷射量，因为不存在暂态过程。

该优点也通过一种方法获得，其中，每次喷射将基本上恒定的能量带入测量腔中，这由通过喷射带入的能量和通过加热或冷却元件带入的能量组成。

加热元件优选是预热塞。该加热元件适合在很短的时间内将足够的能量带入系统中。

在一种扩展的结构设计中，在测量腔上设有冷却装置，通过该冷却装置将恒定的热量从测量腔中排出。由此排除了系统在不断的能量输入时过热的可能性。

在另一种扩展的结构设计中，给冷却装置输送的冷却剂量可以通过与控制器连接的电磁阀调节。该电磁阀同样非常快速地开关，以便可以精确的调节。

在测量腔中优选设有温度传感器，通过该温度传感器可检查正确的能量输入。通过温度传感器测得的值也可以用于对能量输入进行另外的修正或在非常快速的温度吸收时也用作能量输入的参考变量。

在实施一种有利的方法时，首先计算在喷射阀最大的开启时间中最大的能量输入，然后计算预期的通过喷射的能量输入或测量实际的能量输入，接着，计算最大的能量输入与实际的能量输入之间的能量差，最后通过加热元件将该能量差带入测量腔中。从而使每次喷射带入系统中的能量输入总是相同，由此，在系统中分别进行恒定的能量提升，该能量提升可以通过附加的冷却再消除。相应地在系统中在相同温度下进行每次测量。

在一种可选的结构方案中，首先计算或测量实际的或预期的通过喷射的能量输入，然后通过相应的冷却再将该能量从系统中取出。也可以以这种方式保证在系统中恒定的温度以便精确的测量。

在本发明的一种有利的结构方案中，通过特性曲线族计算预期的能量输入，在该特性曲线族中，能量输入通过在喷油阀的确定的开启时间中的预期流量和所设定的压力差描述。因为已知控制器具有开启时间并且压力调节器和高压泵之间具有一个固定的压力差以及已知容积式泵在该开启时间中理论上预期的流量，所以可以由此通过特性曲线族确定理论上所需的能量输入并且输入该系统。不过当然可能的是，由此在理论流量与随之在系统中测量的流量之间产生的差一般小到不需要再修正。因此，测量可以这样经常地借助一些特性曲线族重复直到在系统中存在恒定的温度为止。

在一种可选的结构设计中，实际的能量输入通过测量在测量腔中的温度变化而确定并且给系统输入与最大的能量输入的差值。由此也实现在测量腔中恒定的温度，该恒定的温度导致精确的测量结果，但该系统明显更缓慢。

在一种扩展的结构方案中，在引入附加的能量输入之后测量温度变化，并且由该温度变化确定要输入测量腔或从测量腔中取出的修正能量输入。因此可以创造一种反复工作的系统，通过该系统修改作为能量输入基础的流量与接着测得的流量之间的差。

附图说明

图1中简略示出了按照本发明的系统的一个实施例。下列根据附图描述本发明。

具体实施方式

按本发明的系统由测量腔2构成，在该测量腔2上这样地设有喷射阀4，使得它可以喷射到测量腔2中。在测量腔2中具有可轴向移动并且比重与测量腔2中的流体相同的活塞6。该活塞6将测量腔2分成入口区域8和出口区域10。在该测量腔2上设有传感器12，该传感器探测活塞6在测量腔2中的运动。

附加地，在绕过活塞6的旁路通道14中设有形式为例如齿轮泵的、回转的容积式泵16，该旁路通道14使测量腔2的入口区域8在绕过活塞6的情况下与出口区域10连接。排出管路18从测量腔2的出口区域10经由压力调节器20导引到油箱22中，在该油箱22中存储流体并且该油箱通过供油泵24与喷油阀4连接。压力调节器20保证在排出管路18中固定的压力。

传感器12与喷射阀4一样并且泵16与控制器26连接，该控制器接收并且进一步处理传感器12的值以及配备有位移传感器的泵16的转速。在测量腔2中，在活塞6与喷油阀4之间设有压力传感器28以及温度传感器30，该温度传感器连续地测量在该区域中出现的压力和温度并且再输送给同时用于控制喷油阀4和作为检测活塞位置的分析单元的控制器26。

按本发明，在测量腔2上设有预热塞形式的加热元件32，通过该加热元件能量可以在最短的时间内输送到测量腔2中。为此，加热元件32同样与控制器连接。此外，在活塞6的区域内设置冷却装置34，通过该冷却装置能量可以从测量腔2中取出。该调节可以通过电磁阀36实现，通过该电磁阀36可以将经预处理的冷却介质从储存容器38中输送给冷却装置34。

若现在检测流体从喷油阀4喷射到测量腔2中，则活塞6无延时地反应。设置在旁路通道14中的容积式泵16同时以与活塞6的偏移并因此与喷射的流体量有关的转速驱动。泵转速的调节以已知的方式进行，使得在一个工作循环上，泵16的转速并因此流量保持恒定。

因此，通过泵16的连续份额和在喷射过程中沿相反方向的不连续份额的叠加形成活塞6的偏移。借助布置在测量腔2中的压力传感器28，在控制器26中，传感器12的信号转换为随时间喷入的流体量。为此，通过泵16产生的运动的连续份额自动地从实际经过的路径中，也就是传感器12的值中减去。在控制器26中的换算通过基于物理学的模型计算实现，其中，实际测得的活塞位移借助压力信号换算为在恒温的条件下在测量时要出现的活塞位移。相应地按照这样计算，流体的压缩模量也考虑作为压力的函数。

但由于通过喷射的能量输入，流体的温度也变化。但通过温度曲线的测量的补偿和借助补偿常数的计算通常保持有缺陷的。因此，使用加热元件32，以便将附加的能量带入测量腔2中。这样确定能量，使得测量腔2中的温度与喷射时间无关地保持恒定。

为此，首先从喷油阀4的特征数据中计算通过喷射要带入测量腔2中的最大能量。实际输入测量腔2中的能量相应地一般小于该要带入测量腔2中的能量。计算出的最大能量与通过喷射带入的能量之间的差在每次喷射时通过加热元件32输送给测量腔。同时为了保持测量腔2中的温度，通过冷却装置34导出固定的能量。相应地，不必在喷入的流体量的计算中进行温度补偿。由于变化的温度导致变化的压缩性，所以不产生错误。

例如借助存储在控制器26中的特性曲线族调节要通过加热元件32输送的能量，在该特性曲线族中，能量输入通过泵16的流量和由压力调节器确定的压力差描述。流量在此与设定的开启时间和压力差有关。因此，该能量通过特性曲线族计算并且通过加热元件32在测量循环中添加给测量腔2。因为这个调节中本身不考虑通过介质的排出而输出能量，所以温度传感器30可以用于修正或可信度测试，该温度传感器因而应当测量在循环的开始和结束时恒定的温度。若该温度不恒定，则在存储的特性曲线族中不存在可以相应匹配的错误。.

可选地也可以仅通过温度传感器30确定要加入的能量。但在这种情况下，它是一种具有较长的过程稳定化时间的完全随动(nachlaufendes)的系统。

相应地，既可以一直匹配特性曲线族直到存在恒定的温度为止，也可以当不存在恒定性时表明发生了喷油阀故障。

非常精确、快速地进行要实施的测量，这种测量在等温条件下发生并因此不需要附加的与温度有关的压缩常数。

应当明确的是，也可以通过但必须非常快地进行的纯冷却达到能量平衡并因此可以保持温度恒定。还可以考虑确定加入或减去的能量份额的其它可能性。同样可以考虑在独立权利要求的范围内进行结构上的变化。

Claims (11)

1.一种用于测量喷射过程的系统，该系统具有

喷油阀，

以流体填充的、能够通过所述喷油阀喷入一个流体量的测量腔，

布置在所述测量腔中的活塞，

传感器，该传感器产生的应力是所述活塞偏移的一个量度并且该传感器与连续地检测所述活塞在所述测量腔中的偏移的分析单元连接，

回转的容积式泵，该容积式泵与作用的容积差有关地驱动并且布置在所述测量腔的旁路通道中，和

布置在所述测量腔中的压力传感器，其特征在于，在所述测量腔(2)上设有能够通过控制器(26)这样操作的加热或冷却元件(32)，使得每次喷射由所述喷入的流体量和所述加热或冷却元件(32)总共带入的能量是基本上恒定的。

2.按权利要求1所述的用于测量喷射过程的系统，其特征在于，所述加热元件(32)是预热塞。

3.按权利要求1或2所述的用于测量喷射过程的系统，其特征在于，在所述测量腔(2)上设有冷却装置(34)，通过所述冷却装置(34)将恒定的热量从所述测量腔(2)中导出。

4.按权利要求3所述的用于测量喷射过程的系统，其特征在于，输送给所述冷却装置(34)的冷却剂量能够通过与所述控制器(26)连接的电磁阀(36)控制。

5.按权利要求1所述的用于测量喷射过程的系统，其特征在于，在所述测量腔(2)中设有温度传感器(30)。

6.一种用前述权利要求之一所述的系统测量喷射过程的方法，其特征在于，每次喷射将基本上恒定的能量带入所述测量腔(2)中，所述基本上恒定的能量由通过所述喷射带入的能量和通过加热或冷却元件(32)带入的能量组成。

7.按权利要求6所述的测量喷射过程的方法，其特征在于，

-在所述喷油阀(4)的最大开启时间中计算最大的能量输入；

-通过所述喷射计算所预期的能量输入或测量实际的能量输入；

-计算最大的能量输入与实际的或预期的能量输入之间的能量差；

-通过所述加热元件(32)将所述能量带入所述测量腔(2)中。

8.按权利要求6所述的测量喷射过程的方法，其特征在于，

-通过实际的喷射计算或测量实际的或预期的能量输入；

-该能量通过相应的冷却从所述系统中导出。

9.按权利要求7或8所述的测量喷射过程的方法，其特征在于，通过特性曲线族计算所预期的能量输入，在所述特性曲线族中所述能量输入通过在所述喷油阀(4)的确定的开启时间中预期的流量和所设定的压力差描述。

10.按权利要求7所述的测量喷射过程的方法，其特征在于，所述实际的能量输入通过测量在所述测量腔(2)中的温度变化确定。

11.按权利要求10所述的用于测量喷射过程的方法，其特征在于，所述温度变化在附加地引入能量输入之后测量并且从所述温度变化中确定要加入或取出所述测量腔(2)的修正能量输入。