CN106574568B - 用于检测故障轨压传感器的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于检测故障轨压传感器的方法和设备。轨压传感器提供表征轨压的模拟输出信号以及数字输出信号，该模拟输出信号和数字输出信号被馈送至控制装置并且在该控制装置中被评估。由轨压传感器输出的数字信号是在轨压传感器中被确定的差分轨压信号，并且控制装置在该差分轨压信号的基础上检测轨压传感器是否出现故障。

Description

用于检测故障轨压传感器的方法和设备

技术领域

本发明涉及用于检测故障轨压传感器的方法和设备。

背景技术

共轨喷射系统装备有用于确定喷射压力并控制该喷射压力的轨压传感器。所述轨压传感器是共轨喷射系统的必需部件，轨压传感器尤其有助于遵守产生的排放和燃料消耗的最大可允许值。

所述轨压传感器的故障将导致大量的排放和操控性的下降，并且将构成安全危险。在测量到压力过低的传感器故障的事件中，现有的压力控制回路将增加喷射压力并且因此将轨压增加至临界压力水平。这样一来，共轨喷射系统的机械部件将过载，使得例如能够发生燃料泄漏。

因此，必要的是检测轨压传感器缺陷的存在并且在故障存储器中放置相关联的故障信号以向维修人员指示故障源，并且以使得能够采取适合的应对措施。

已经知道的是，在共轨喷射系统没有加压时用环境压力执行压力均衡以用于检测轨压传感器缺陷。但是这种类型的检测仅能够在相应的发动机启动之前执行，并且在整个测量范围内没有给出由轨压传感器提供的压力测量值是否正确的指示，例如，即使在1500巴的系统压力下。所述类型的检测还没有提供关于由传感器提供的测量值的任何漂移的信息，并且也没有提供关于任何特性曲线梯度误差的信息。

另外，已经知道的是借助于两个轨压传感器来执行轨压测量的重复性方案，并且将在整个传感器测量范围内获得的测量值与彼此连续地比较以用于检测轨压传感器的缺陷。如果获得的测量值与彼此偏离，则然后检测出故障的存在并且能够启动必要的应对措施。然而，由于结构原因，这样的轨压测量的重复性方案难以实施，并且另外还产生相当高的成本。

通常在连接至轨压传感器的控制单元中执行由轨压传感器提供的轨压测量信号的分析，由轨压传感器提供的轨压测量信号被传输至该控制单元。

一种可能是将由轨压传感器提供的轨压测量信号以数字形式传送至控制单元。然而，不能借助于这样的数字传送而实现用于压力控制的由喷射系统所要求的高的数据速率。

替代可能是将由轨压传感器提供的轨压测量信号以模拟信号的形式传送至控制单元。然而，所述模拟传送没有给出操纵锁定的可能，所述操纵锁定是为了使调节轨压传感器以实现发动机性能提升变得困难或防止该调节。

从DE 10 2008 043 413 A1中已知用于对轨压传感器的输出信号进行似真性（plausibility ）检验的方法和设备。利用所述已知方法，表征轨压的轨压传感器的模拟信号被传输至控制单元并且在该控制单元中被处理。另外，表征轨压的额外的数字信号由轨压传感器输出并且在控制单元中与模拟信号进行比较，以用于对表征轨压的模拟信号的进行似真性检查。

发明内容

本发明的目标是具体说明用于检测故障轨压传感器的方法和设备，利用该方法和设备，该检测提供更加可靠的结果。

这个目标由具有在权利要求1中要求保护的特征的方法以及由具有在权利要求5中要求保护的特征的设备而实现。在从属权利要求中要求保护本发明的有利的实施方式和改进方案。

根据在权利要求1中具体说明的方法，为了检测故障轨压传感器，表征轨压的轨压传感器的模拟信号以及轨压传感器的数字输出信号被传输至控制单元并且在该控制单元中被分析。由轨压传感器输出的数字信号是在轨压传感器中确定的差分轨压信号。该差分轨压信号被传输至控制单元并且在该控制单元中被用于检测故障轨压传感器。

在权利要求5中要求保护的用于检测故障轨压传感器的设备包括轨压传感器和连接至该轨压传感器的控制单元。轨压传感器包括第一和第二轨压测量装置，并且被设计成输出表征轨压的模拟信号以及数字信号。控制单元被设计成接收并分析由轨压传感器输出的模拟信号以及由轨压传感器输出的数字信号。轨压传感器还包括轨压差分器，轨压差分器从第一轨压测量装置的输出信号以及第二轨压测量装置的输出信号中形成差分轨压信号。轨压传感器输出差分轨压信号作为数字信号。控制单元被设计成分析该差分轨压信号。

优选地在控制单元中执行传送的差分轨压信号和预定的阈值的比较。如果传送的差分轨压信号超出预定的阈值，则控制单元检测出故障轨压传感器。

轨压传感器有利地包括两个轨压测量装置，这两个轨压测量装置的每一个输出轨压测量值。从所述两个轨压测量值中计算差分轨压信号，与此同时所述两个轨压测量值由轨压测量装置有利地确定。

附图说明

下面通过示例的方式使用附图详细描述本发明。在附图中：

图1示出共轨喷射系统的框图；以及

图2示出描述了根据本发明的方法的示例性实施例的框图以及根据本发明的设备。

具体实施方式

图1示出共轨喷射系统1的框图。

所述共轨喷射系统1包括燃料罐2，在系统的操作期间燃料从燃料罐2中被泵出并且借助于燃料过滤器3被传输至泵单元，该泵单元在图1中由虚线定界。借助于温度传感器4来测量燃料的温度，温度传感器4定位在燃料过滤器3和泵单元之间。

在泵单元中，经由燃料过滤器3提供的燃料被传输至低压腔室5，低压腔室5另外还连接至燃料返回线路16。从低压腔室5中输出的燃料经由泵过滤器6和入口阀7被传输至高压泵8，并且借助于所述泵处于高压。由高压泵8输出的高压燃料经由出口阀9和出口节流门（choke）10而传输至轨12。作为出口节流门10的替代物，入口节流门11能够用在轨12的上游。轨12借助于压力排出阀14连接至燃料返回线路16，燃料经由燃料返回线路16能够被传回至燃料罐2和/或低压腔室5中。

另外，轨压传感器13联接至轨12，轨压传感器13被提供用于在轨12中进行的燃料压力的测量。轨压传感器13的输出信号被传输至控制单元17，控制单元17分析所述信号，并且在考虑轨压传感器13的被分析的输出信号的同时而控制共轨喷射系统的喷射过程。

在所示的示例性实施例的情况中，轨12连接至总共四个喷射阀15，喷射阀15的打开和关闭由控制单元17借助于适合的控制信号而控制，其中，在考虑到由轨压传感器13提供的输出信号以及在图1中未示出的其他信号的同时，在控制单元17中确定所述控制信号。

在图1中所示的共轨喷射系统的情况中，重要的是能够快速且可靠地检测故障轨压传感器，使得能够启动适合的应对措施。

图2示出用于故障轨压传感器的这样的快速且可靠的检测的设备的框图。所述设备包括轨压传感器13以及连接至该轨压传感器的控制单元17。

轨压传感器13包括第一轨压测量装置和第二轨压测量装置。第一轨压测量装置包括传感器膜18，第一测量换能器18a和第一ASIC 19。第二轨压测量装置包括传感器膜18，第二测量换能器18b和第二ASIC 20。第一轨压测量信号在ASIC 19的输出端处被提供，第二轨压测量信号在ASIC 20的输出端处被提供。测量换能器能够是具有应变片（DMS）的惠斯通（Wheatstone）测量电桥。

借助于轨压差分器21从所述两个轨压测量信号中计算差分轨压信号。

所述差分轨压信号能够在轨压差分器21的输出端处获得，该信号在轨压传感器13的输出端处被提供，并且作为数字信号经由传送路径从该输出端传送至控制单元17。该差分轨压信号不是压力值（即，不是表征轨压的数字信号），而是故障变量，该信号在控制单元17处由信号输入单元27接收，并且从信号输入单元27的输出端传递至计算单元26。

所述计算单元被设计用于分析差分轨压信号。在差分轨压信号的所述分析期间，计算单元26将差分轨压信号和预定的阈值进行比较，并且如果该差分轨压信号超出预定的阈值，则检测出故障轨压传感器的存在。

另外，ASIC 19的输出信号还被传输至数字-模拟转换器22并且在数字-模拟转换器22中被转换成模拟信号。所述模拟信号在数字-模拟转换器22的输出端处以及在轨压传感器13的另外的输出端处被提供。该模拟信号经由另外的传输路径从轨压传感器13传送至控制单元17。在控制单元17中，作为表征轨压的模拟信号的被传送的模拟信号经由噪声过滤器23被传输至模拟-数字转换器24，并且在该模拟-数字转换器24中被转换成数字信号。在模拟-数字转换器24的输出端处提供的数字信号被传输至计算单元25以用于进一步分析。

计算单元24和25能够是包括多个计算单元或计算模块的计算装置，如由围住所述两个计算单元的虚线所示。

上面描述的方法的显著优点在于模拟信号和数字信号均从轨压传感器13传送至控制单元17。所述信号具有不同的时间常数，其中，模拟信号具有例如0.124ms的短的时间常数，以及数字信号具有例如1ms的长的时间常数。

模拟信号的传送确保在控制单元17中的高分辨率压力值的非常精确的时间控制，这在柴油机应用中是特别需要的以用于控制喷射系统。

通过对数字传送的差分轨压信号的分析（该分析过程也在控制单元17中进行），能够有利地检测出故障轨压传感器的存在。当在轨压传感器中已经检测出所述差分轨压信号时，用于形成差分轨压信号的轨压测量值能够是与此同时在轨压传感器中可获得的轨压测量信号，或者是与此同时使用两个轨压测量装置确定的轨压测量值。因此，在用于轨压差分的轨压测量值之间不存在时移。这样一来，与现有技术相比提高了故障轨压传感器的检测的安全性或可靠性，在现有技术中，仅在控制单元中执行信号比较并且由此用于在具有时间偏移的情况下获得的压力值，该时间偏移是由于模拟信号和数字信号的不同信号转移时间而产生的。

特别地，在本发明的情况中，防止了在待相互比较的两个轨压测量信号的分析期间，由于模拟信号和数字信号的不同传送时间而使得故障被检测出，尽管实际上不存在故障。特别地，在控制单元中对待相互比较的信号的比较期间，取决于信号变化的动态特性，异步压力测量值将相互比较，这能够导致检测中的不期望的误差。此外，如果在控制单元中执行所述比较，则必须考虑待相互比较的两个信号的不同的信号路径，这原则上再次导致测量值偏移。例如，在模拟传送期间，产生电磁噪声、由线路电阻引起的误差、由必要的A/D转换引起的误差、以及由信号过滤引起的误差，这些能够引起测量值误差。

本发明的其他优点在于，其使得数字信号传送能够被用于在数字传送路径上将其他信号从轨压传感器13传送至控制单元17。这样一来，例如能够提供操纵锁定的可能，借助于该操纵锁定能够防止或至少检测出为了非允许的发动机性能提高的目的而调节轨压传感器。

Claims (8)

1.一种用于检测故障轨压传感器的方法，利用所述方法，表征所述轨压的所述轨压传感器的模拟输出信号以及所述轨压传感器的数字输出信号被传输至控制单元，并且在所述控制单元中被分析，

其特征在于，差分轨压信号作为数字输出信号由所述轨压传感器（13）输出，并且被传输至所述控制单元（17）；以及在所述控制单元（17）中使用所述差分轨压信号以用于检测所述故障轨压传感器，

其中，在所述控制单元（17）中执行被传送的差分轨压信号与预定的阈值的比较；以及如果被传送的差分轨压信号超出所述预定的阈值，则所述控制单元检测出故障轨压传感器的存在。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述轨压传感器（13）中执行两个轨压测量值的输出信号的差分的产生，所述两个轨压测量值的每一个由轨压测量装置（18、18a、19；18、18b、20）输出。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述轨压传感器（13）中执行同时检测到的两个轨压测量值的输出信号的差分的产生。

4.一种用于检测故障轨压传感器的设备，包括轨压传感器（13）和连接至所述轨压传感器的控制单元（17），其中

－所述轨压传感器（13）包括第一和第二轨压测量装置，并且被设计成输出表征所述轨压的模拟信号以及数字信号，以及

－所述控制单元（17）被设计成接收并分析由所述轨压传感器（13）输出的所述模拟信号以及由所述轨压传感器（13）输出的所述数字信号，

其特征在于

－所述轨压传感器（13）进一步包括轨压差分器（21），所述轨压差分器（21）从所述第一轨压测量装置（18、18a、19）的输出信号和所述第二轨压测量装置（18、18b、20）的输出信号中形成差分轨压信号，

－所述轨压传感器（13）将所述差分轨压信号作为数字信号输出至所述控制单元，以及

－所述控制单元（17）被设计成分析所述差分轨压信号，

其中，所述控制单元（17）包括被设计成用于分析所述差分轨压信号的计算单元（26），并且

其中，所述计算单元（26）被设计成对所述差分轨压信号与预定的阈值进行比较，并且如果所述差分轨压信号超出所述预定的阈值则检测出故障轨压传感器的存在。

5.根据权利要求4所述的设备，其特征在于，所述第一和第二轨压测量装置每一个包括测量换能器（18a、18b)。

6.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述第一和第二轨压测量装置每一个包括ASIC（19、20）。

7.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述轨压传感器（13）包括数字-模拟转换器（22），所述数字-模拟转换器（22）连接至所述第一轨压测量装置（18、18a、19）的输出端并且提供由所述轨压传感器输出的模拟信号。

8.根据权利要求4或5所述的设备，其特征在于，所述控制单元（17）包括过滤器（23），连接至所述过滤器的输出端的模拟-数字转换器（24），以及用于分析接收到模拟信号的计算单元（25）。