CN103867318B - 用于检查压电喷射器的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检查一压电喷射器的方法，该压电喷射器用于马达中的燃料喷射，该压电喷射器具有一压电致动器，其设置用于操控一阀针，其中，确定所述压电致动器上的电压信号（56）作为测量参量，评价该测量参量并且从该测量参量中确定一特征参量（60），并且从该特征参量中曲度一用于评价所述压电喷射器的品质的品质参数。

Description

用于检查压电喷射器的方法

技术领域

本发明涉及用于检查压电喷射器的方法。

背景技术

喷射器用于马达中的燃料喷射。喷射器尤其用于柴油马达中的共轨喷射且在此情况下已经取代了喷嘴的使用。压电喷射器由一阀元件构成，其借助于一阀针来关闭。一压电致动器用于操控该阀元件。通过施加一电压到所述压电致动器上，对该压电致动器进行充电且由此引起了阀针的打开。如果所述压电致动器被放电，则阀针再次关闭。但由于针关闭的过程在时间上不以已知的方式联接到所述放电过程上，因此重要的是，确定所述针关闭的准确的时间点。

在DE 10 2009 000 741 A1中介绍了一种用于探测一压电喷射器的阀针的针关闭的过程的方法，其中，所述阀针由所述压电致动器来操控。该方法被称作NCD方法，即“针关闭探测（Needle Closing Detection）”。在此利用如下优点，即在针关闭时通过针碰撞到其针座中而被释放动能。该能量被部分地传递到所述压电致动器中并且在一定的频率范围中引起所述压电致动器的振动激发。所激发的振动引起了施加在所述压电致动器上的电压的信号中的特征性特征的出现。因此，通过研究所测量到的在所述压电致动器上的电压信号的曲线，可以探测所述针关闭的过程且还可以确定所述针关闭的准确的时间点。

在此，所述电压信号的研究主要包括四个步骤。在第一步骤中，实施一带通滤波，由此将如下的频率分量进行滤波，所述频率分量是通过所述针关闭所激励的。

在第二步骤中，将所述经滤波的信号进行平方，且随后相加，由此获得了一能量的时间曲线。该信号能量曲线在所述针关闭的时间点具有一特征性的拐点。

在第三步骤中将一差分计算法则，类似于一二阶求导，应用到所述能量曲线上。在该计算法则的情况下，针对通过所述曲线的各两个测量点所放置的多对直线或割线，求出斜率，并且分别针对所述直线中的一对直线形成所求出的斜率之差。针对所求出的多对直线的斜率之差的不同的值，求出一最大值。该最大值用作所述针关闭的特征性特征。

在第四步骤中确定该最大值。如果通过所述针关闭所引起的特征性特征在所述电压信号中足够地显示出来，则利用所述最大值确定来探测所述针关闭的过程。此外，可以通过所述最大值的位置的研究来确定所述针关闭的准确的时间点。

由于所述针关闭的时间点标记了所述燃料喷射的结束时间点，所述针关闭的过程或时间点的确定的品质对于所喷入的燃料的准确的量产生影响。为了确保马达的最佳的运行功率，准确地计算所喷入的燃料量。因此最重要的是，所计算出的燃料量也实际地被喷入。因此重要的是，能够准确地确定所述针关闭的过程，以便能够精确地调整所喷入的燃料量。

因此希望提出一种可能性，由此能够评价，在一压电喷射器的情况下，能否探测到所述针关闭的过程或时间点。特别是希望能够评价，能否在一压电喷射器的情况下，利用所述的NCD方法来可靠地探测所述针关闭的过程或时间点。

发明内容

根据本发明，建议一种具有权利要求1的特征的用于检查一压电喷射器的方法。有利的设计方案是从属权利要求以及下面的说明书的主题。

发明优点

根据本发明的方法用于检查一压电喷射器的方法，该压电喷射器用于在例如小轿车或载货车中的马达中进行燃料喷射。本发明能够实现以简单的方式来检查，能否在一压电喷射器的情况下探测所述针关闭的过程或时间点。特别是希望能够评价，能否在一压电喷射器的情况下，利用所述的NCD方法来可靠地探测所述针关闭的过程或时间点。

在此，一压电喷射器具有一阀元件，该阀元件可以利用一阀针进行关闭。所述阀针借助于一压电致动器来操控。在此情况下确定一在所述压电致动器上的电压信号作为测量参量。由于在所述压电致动器中的通过所述针关闭所激励的振动对所述压电致动器上的电压产生影响，因此一电压信号特别适合于确定作为测量参量。评价所述测量参量且由此确定一代表所述针关闭的特征性的特征参量。最后，从所述特征参量中确定一用于评价所述压电喷射器的品质的品质参数。

在本发明的第一种优选的实施方式中，在所述阀针的阀关闭的过程之前确定所述特征参量的第一值，并且在所述针关闭的过程之后确定所述特征参量的第二值。从所述特征参量的第一和第二值中确定所述品质参数。在此情况下有利地，确定所述特征参量的第一值和第二值之差或之商作为品质参数。

在此情况下，所述品质参数将在所述针关闭之前的特征参量与在所述针关闭之后的特征参量进行比较。为了能够精确地并且可靠地确定所述针关闭的过程，在所述针关闭之前的特征参量和在所述针关闭之后的特征参量的区别应该足够大。因此，可以借助于所述品质参数来检查，是否所述压电喷射器适合于探测所述针关闭的过程。在此情况下，当所述特征参量的两个确定的特征值的区别足够大时，这是一个标志，该标志代表了所述压电喷射器的一良好的品质并且代表了能够探测所述针关闭的过程。相反，所述两个确定的特征值的较小的区别则是如下的标志，该标志代表了所述压电喷射器的有缺陷的品质并且代表了所述压电喷射器不能够或不再能够探测所述针关闭的过程。

优选地，一般来说所述针关闭的过程并且尤其是所述针关闭的时间点可以通过所述测量参量的评价来确定。由于借助于该方法应该确定，是否所述压电喷射器适合于探测所述针关闭的过程，因此提供了确定如下的参量来作为测量参量，借助于所述参量，最终也确定所述针关闭的过程或时间点。特别是经由所述测量值的同一评价来探测所述针关闭的过程，该评价根据本发明也在所述方法的过程中使用。

有利地，可以确定一信号能量的时间曲线来作为特征值。在此情况下，从所述针关闭之前和之后的信号能量的值中确定所述品质参数。在该情况下，所述品质参数能够实现关于通过所述针关闭的能量输入的说明。

在本发明的第二种优选的实施方式中，所述测量参量的评价包括一差分计算法则。特别是所述差分计算法则可以与根据所述NCD方法的第三步骤相应。例如可以根据所述NCD方法从所述电压信号中首先确定一能量曲线并且将所述差分计算法则应用到该能量曲线上。在此情况下，一相应于所述能量曲线的二次导数的曲线被确定为特征参量。

优选地，在该情况下确定所述特征参量的最大值的振幅作为品质参数。在将相应于所述能量曲线的二次导数的曲线作为特征参量的该例子中，确定如下的最大值的值作为品质参数，利用该最大值在所述NCD方法的第四步骤中探测所述针关闭的过程。

针对本发明的两种上述的实施方式，有利地检测，是否所述品质参数达到了一预定义的阈值。在此情况下，该阈值涉及一个值，在该值以下无法再可靠地探测所述针关闭的过程。

在将所述特征参量的第一值和第二值之差确定作为品质参数的情况下，所述阈值定义了在所述针关闭之后和之前的特征参量之间的最小可能的区别，在该最小可能的区别的情况下，所述压电喷射器刚好还能够可靠地探测所述针关闭的过程。

在将相应于所述二次导数的曲线的最大值的振幅作为品质参数的情况下，所述阈值描述了所述最大值的最小高度，从该最小高度开始，所述压电喷射器能够可靠地探测所述针关闭的过程。

优选地，在达到或未达到所述阈值的情况下实施一预定义的动作。例如可以将一警告输出到使用者处。

该方法特别适合于集成到一压电喷射器的制造过程中。该方法可以例如构造成一测试终极的品质检查的一部分，该测试终极在一带末端上实施所述压电喷射器的测试。这样，可以提前识别到不合适的样品，所述不合适的样品由于制造所引起而无法可靠地确定所述针关闭的过程，并且完全不必离开制造。

该方法也可以例如在所述制造过程改变之后来使用，例如在改变或替换所述制造系统的单个的构件或在改变待制造的压电喷射器的设计之后来使用。利用所述方法可以以简单的方式检测，是否所制成的压电喷射器在所述改变之后仍能够满足品质要求。反过来，借助于该方法可以检查，所述制造系统是否正确地工作，或者当例如制造出一系列不合适的样品时，所述制造系统是否具有错误功能。

此外，该方法有利地适合于，在马达的运转的运行中进行集成。例如，该方法可以在每次喷射器操控之后或在预定义的时间间隔之后来实施。在此情况下，所述方法的实施可以例如通过马达控制器来进行。在此情况下，为了实施所述方法，知道一时间窗口就足够，在该时间窗口内在一能够运行的喷射器的情况下可靠地发生所述针关闭。之后，在该时间窗口的开始和结束从所述特征参量的值中求出所述品质参量。在此情况下如果确定，不能够或不再能够探测到所述针关闭的过程，则可以实施一预定义的动作。

作为预定义的动作，使用者或一车间可以例如通过一警示灯、一经由车载计算机的通知或通过一故障存储输入得到报警，应更换相应的压电喷射器。这样确保了，所述压电喷射器真正地只有在其不再正确地工作时才被更换。因此必要的是，在预定义的时间间隔之后在标准保养工作的过程中更换压电喷射器且在此情况下不必要更换可能毫无问题地工作的压电喷射器。以这种方式可以有效地节省成本和材料。

此外，作为在相应的压电喷射器中的预定义的动作，无法再实施所述针关闭的过程的探测。取而代之，可以针对所述燃料喷射的调节使用一针对所述针关闭的过程和时间点的标准值或一最后求出的值。如果该方法断定，相应的压电喷射器可以再次可靠地证明所述针关闭，则再次实施所述探测。

此外，可以有利地使用所述特征参量，用以监控或优化所述压电喷射器的操控。特别是在马达的运转的运行中执行该方法的过程中，所述马达控制器可以使用所确定的特征参量，用以监控和最佳地操控所述压电喷射器。所述特征参量与允许的标准值的较大的偏差可以表明故障或损坏。所述马达控制器可以例如利用其它的测量数据来查找故障原因并且采取适当的应对措施。如果例如一信号能量曲线根据所述NCD方法被确定成特征参量，则通过轨压力与一额定值的偏差会引起所述能量曲线的明显的改变。所述能量曲线作为特征参量也可以用于优化所述压电喷射器的操控。由于通过所述针关闭所引起的能量升高与所述阀针的碰撞能相关联，因此可以在一直接受控的压电喷射器的情况下借助于自身例如最佳地确定施加在所述压电喷射器上的电压。

优选地，所述测量参量的评价包括一带通滤波，以及所述经带通滤波的测量参量的平方以及相加。这样，可以特别是根据现有技术来实施一NCD方法。在此情况下，所述阈值涉及如下一种值，在该值以下在该压电喷射器的情况下无法再使用所述NCD方法。如果根据所述NCD方法的第三步骤将所述差分计算法则应用到所述能量曲线上，则该方法尤其可以评价，是否利用所述NCD方法所求出的所述针关闭的过程或时间点是可信的。

一根据本发明的计算单元，例如机动车的控制器，特别是程序技术上地设置用于实施根据本发明的方法。

所述方法以软件的形式的执行也是有利的，因为其引起了特别小的费用，特别是当实施的控制器还用于其它任务且因此无论如何都存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体特别是软盘、硬盘、闪存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。经由计算机网络（互联网、内部网）下载程序也是可行的。

本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中给出。

要理解的是，前面提到的和后面的还待阐释的特征能够不仅在对应说明的组合中，而且在其它的组合中或者以单独的形式应用，而不离开本发明的范围。

附图说明

本发明参照附图中的实施例示意示出并且随后在参考附图的情况下详细描述。

图1 示意性示出了根据本发明的系统的一种优选的实施方式，该系统构造用于实施根据本发明的方法的优选的实施方式；

图2 示出了多个图表的例子，它们在根据本发明的方法的优选的实施方式的范畴中提供。

具体实施方式

图1示出了一系统100的一种实施方式的示意图，该系统构造用于实施根据本发明的方法的设计方案。该系统100包括一压电致动器210，其构造在一内燃机内用于操控该内燃机。

所述压电致动器210利用一阀针230来控制一阀元件220。该操控是通过附图标记215描绘的。在此，所述压电致动器210和所述阀元件220连同所述阀针230是一压电喷射器200的组成部分。如果一控制器300将一电压施加到所述压电致动器210上，则所述压电致动器210的尺寸被改变。通过运动的压电致动器210，使所述阀针230也运动且在此情况下打开。

如果所述控制器300将所述压电致动器210再次从所述电压上分离，则进行所述阀针230的针关闭的过程。通过所述针关闭，在所述压电致动器210中激励振动，由此在所述压电致动器210上出现一电压。该电压被所述控制器300确定为测量参量。

在此情况下，所测量到的电压信号例如具有图2中的图表50的曲线56。根据本发明的方法的一优选的实施方式的接下来的由所述控制器300所实施的步骤参照图2中的图表来详细描述。

在图2中展示的图表50、52、54示出了所测量到的信号曲线或所处理过的信号曲线的时间曲线56、58、60、62的放大的局部，它们在根据本发明的方法的一种优选的实施方式中被探测到。

在图表50中描绘了图1中的曲线56，所测量到的电压信号沿着一时间轴64绘制。在此，所述时间轴64的标记涉及在导入所述针关闭之后的毫秒数。也就是说，在时间点“0”（在图表中不再展示），所述控制器300开始对所述压电致动器210进行放电。但实际的针关闭的过程在时间上脱开地在所述放电过程之后进行。因此，所述针关闭的时间点不是时间点“0”，而是例如时间点“1”，即在开始放电之后的一个毫秒。

所述控制器300根据一NCD方法的第一步骤将一带通滤波应用到所述电压信号56上。经带通滤波的曲线58同样在图表50中示出。根据一NCD方法的第二步骤，将所述经带通滤波的曲线58平方并且相加，用以确定图表52中的信号能量60的曲线。

所述控制器300将所述NCD方法的第三步骤的差分计算法则，类似于所述二阶导数，应用到所述信号能量曲线60上。图表54示出了由各一对直线的斜率所形成的差值的所产生的曲线62，其中，分别第一直线通过所述图表52中的曲线60的第一对测量点延伸，并且第二直线通过第二对测量点延伸。在此，所述曲线62具有一振动区域66。在此，该振动区域66的粗略的最大值74代表了所述针关闭的过程。

根据所述根据本发明的方法的第一种优选的实施方式，所述控制器300可以在所述针关闭的过程之前在时间点“0.75”确定所述能量曲线60的第一值70，以及在所述针关闭的过程之后在时间点“1.25”确定所述能量曲线60的第二值72。所述值70和所述值72之间的差由所述控制器300确定作为品质参数。

在此，利用“0.75”和“1.25”使用标准值，在所述标准值情况下，所述针关闭的过程保证还未发生或已经确定发生了。

所述控制器300检测，是否所述品质参数位于一阈值之上。如果是这种情况，则所述压电喷射器适合于借助于一NCD方法来探测所述针关闭的过程和时间点。

根据所述根据本发明的方法的第二种优选的实施方式，所述控制器300可以确定所述最大值74的值作为品质参数。在该情况下，所述控制器300也检测，是否所述品质参数位于一阈值之上。所述阈值代表了所述最大值74的最小可能的值，从该值开始，所述压电喷射器适合于借助于一NCD方法来探测所述针关闭的过程和时间点。

如果所述控制器300判断所述压电喷射器是适合的，则可以借助于所述NCD方法来确定所述针关闭的准确的时间点。在所述NCD方法的第四步骤中，所述控制器300借助于所述最大值74来探测所述针关闭的过程。通过准确地研究所述时间轴64的值，在此情况下出现所述最大值，则确定所述针关闭的准确的时间点。

Claims (13)

1.用于检查一压电喷射器（200）的方法，所述压电喷射器用于马达中的燃料喷射，其中，所述压电喷射器（200）具有一压电致动器（210），所述压电致动器设置用于，操控（215）一阀针（230），其中，

- 确定所述压电致动器（210）上的一电压信号（56）作为测量参量，

- 评价所述测量参量并且从所述测量参量中确定一特征参量（60），

- 从所述特征参量中确定一用于评价所述压电喷射器（200）的品质的品质参数。

2.按照权利要求1所述的方法，其中，在所述阀针的针关闭的过程之前确定所述特征参量的第一值（70），在所述阀针的针关闭的过程之后确定所述特征参量的第二值（72），并且从所述第一值（70）和所述第二值（72）中确定所述品质参数。

3.按照权利要求2所述的方法，其中，确定所述特征参量的第一值（70）和第二值（72）之差或之商作为品质参数。

4.按照权利要求2或3所述的方法，其中，所述针关闭的过程经由所述测量参量的评价来探测和/或所述针关闭的时间点经由所述测量参量的评价来确定。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，确定所述压电致动器（210）上的一信号能量曲线（60）作为特征参量。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述测量参量的评价包括一差分计算法则（62）。

7.按照权利要求6所述的方法，其中，确定所述特征参量的最大值（66）的振幅（74）作为品质参数。

8.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，检测是否所述品质参数达到一阈值。

9.按照权利要求8所述的方法，其中，当所述品质参数达到所述阈值时，或者当所述品质参数未达到所述阈值时，执行一预定义的动作。

10.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述方法在所述压电喷射器（200）的制造过程中和/或在一压电喷射器（200）在一车辆的马达中运转的运行中使用。

11.按照权利要求9所述的方法，其中，所述特征参量用于监控和/或优化所述压电喷射器（200）的操控（215）。

12.按照权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述测量参量的评价包括所述测量参量的一带通滤波（58）和/或一平方和/或一相加和/或一积分。

13.计算单元（300），其设置用于实施按照前述权利要求中任一项所述的方法。