CN107448339A - 用于内燃机的燃料喷射阀的泄漏检测的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射阀的泄漏检测的方法和装置，该燃料喷射阀具有至少一个执行器（630），通过所述执行器，所述燃料喷射阀与高压燃料源（95）的连接部至少间接地通过电控制设备（200）进行控制，其中所述至少一个执行器（630）布置在燃料回流部（10）中或邻近该燃料回流部，并且其中尤其设置的是，所述燃料喷射阀的至少一部分的温度通过检测所述执行器（630）的直流电阻来确定，并且从中推断出泄漏的存在。

Description

用于内燃机的燃料喷射阀的泄漏检测的方法和装置

技术领域

本发明以根据独立权利要求的前序部分的、用于内燃机的燃料喷射阀的泄漏检测的方法或装置为出发点。本发明的对象也包括内燃机的电子控制器，一种计算机程序，一种用于储存所述计算机程序的机器能够读取的数据载体和一种电子控制器，借助于这些，根据本发明的方法是能够被执行的。

背景技术

就当今具有内燃机的机动车的多数而言，燃料借助于燃料泵从燃料容器中被输出，并且经由燃料导管输送至也被称作为“喷射器”的燃料喷射阀。过量的燃料通常经由回流导管返回到燃料容器中。就具有高压喷射部（所谓的“共轨系统”）的内燃机而言，尤其是就具有自燃的内燃机而言，在燃料泵上连接着另一个泵，该泵在高压区域中（也被称作油轨）产生非常高的压力，该高压区域与所述喷射器相连接。

就这种燃料供给系统而言，存在着高压部分的泄漏风险，从而使燃料进入回流导管中。这通常被称为“内部泄漏”。除此之外，泄漏到外部也是可能的，其中，燃料在高压下进入内燃机的内部空间中（或者说发动机室）。主要利用电磁阀运行的喷射器的提高的泄漏导致油轨压力的持久的偏差。这能够导致内燃机的故障。

从DE 197 03 891 A1中已知的是一种用于识别内燃机的、尤其是具有所述共轨系统的内燃机的燃料供给系统中的泄漏的方法和装置，其中，压力传感器检测在高压区域中的压力。在此，在不同的时间点时检测至少两个压力值，并且由这两个压力值来建立燃料量平衡，其中，以燃料量平衡为出发点推断出错误。通过这种方法和这样的装置，虽然大体上能够识别泄漏，但是不可能以这种方式识别出气缸的-或着喷射器特定的泄漏。因此在泄漏的情况下，虽然例如只有唯一的喷射器有泄漏，但在替换所有的喷射器是必须的。这不仅从成本角度是不利的，替换所有的喷射器同样需要显著的装配花费。

此外，仅仅对于车间目的，喷射器个体利用在喷射器上的测量管的泄漏测量是已知的，但是该泄漏测量只用于轿车，而且此外不被所有的机动车制造商所允许或使用，因为泄漏测量需要在内燃机运行时利用燃料进行开放的操作，这示出了显著的安全风险。

具有所述泄漏的电磁阀必需在机动车服务期间被替换。因此必须的是，在前期已经能够尽可能可靠地识别或确定相应的值得注意的电磁阀。在当今的内燃机或机动车中，借助于恒定-电流源和差分放大器或者相应地接通的运算放大器，在与特定的、在内燃机的控制器中运行的检测程序的结合中实现所述识别。

发明内容

本发明是基于经验上发现的知识，即泄漏剧烈地加热喷射器体，包括它的构件。相应地，本发明基本的构思在于：检测所述燃料喷射阀的、尤其是执行器的（例如在电磁阀情况中的磁性线圈的）至少一部分的温度，并且由此推断出泄漏的存在。因为在故障情况下，泄漏不是跳跃式地而是连续地升高，在内燃机完全故障之前，能够借助于温度测量以这种方式探测出故障的喷射器，并且替换该喷射器。

特别有利的是，本方法能够在具有所述电磁阀（作为执行器）的喷射阀（喷射器）时使用。在这种情况下，检测该电磁阀的所述磁性线圈的线圈温度并且由此推断出泄漏的存在。此外，人们依照根据本发明的方法的第一方面利用下述效应：电磁阀的或相应的磁性线圈的直流电阻与电磁阀的运行温度成比例地或线性地改变。

依照根据本发明的方法的另一方面，当电磁阀的或者磁性线圈的温度或者根据本发明地确定的直流电阻超出能够预先规定的阈值时和／或当温度的时间梯度超出能够预先规定的另一阈值时和／或当温度的时间梯度的在时间上的变化超出能够预先规定的另一阈值时，那么始终推断出泄漏的存在。

根据另一方面，磁性线圈的线圈温度从被检测的或者被测量的线圈电流中确定，并且在此优选从用于产生所述直流电的保持电流调节器（Haltestromregelung）的占空比中确定。在此优选地，线圈温度由在固定地预先规定的占空比时产生的或者被检测的电流水平的高度中确定。借此，能够使用已经存在的控制设备并且省下额外的传感器元件。

为了改善泄漏识别的准确性和可靠性，根据另一方面能够在确定能够预先规定的阈值时考虑内燃机的温度，因为该温度能够歪曲地影响线圈温度。在此，优选甚至检测单个气缸的温度，因为能够在内燃机内部出现温度梯度。

根据另一方面同样能够如此设置：在确定直流电阻时进行循环的气缸关闭，以便由此实现基本上两倍的喷射压力，并且因此也实现相应地两倍或者说双倍的温度效应。由此显著地提高了关于泄漏识别的结果的表达能力，尤其是在关于临界状态（grenzlagig）的电磁阀或者喷射器的泄漏的情况下。

根据另一方面能够通过合适的“过采样”（Oversampling）或在确定直流电阻时使用德尔塔-西格玛-转换器（Delta-Sigma-Konvertern）更进一步改善测量分辨率或者信号／噪声-比。

根据本发明的方法实现了简单并且可靠的识别单个喷射器是否具有泄漏，并且因此实现了在在此涉及的燃料喷射阀或喷射器中的、尤其是能够自动化的、泄漏的车载-诊断（On-Board-Diagnose）或者说车载-识别（On-Board-Erkennung）或者说车载-早期识别，而且尤其是实现了在具有多个气缸并且因此也具有多个喷射器的内燃机中的、泄漏-值得注意的电磁阀的确定。

用于识别所述的泄漏的、根据本发明的测量-或者检测装置包括用于操控在此所涉及的电磁阀的输出级（Endstufe），就该输出级而言，设置了在相对靠近电压供给（例如汽车电池）布置的或接通的第一测量路径（Messpfad），以及设置了相对靠近接地电位布置的或接通的第二测量路径，负载（即当前待测量的电磁阀）被连接在它们之间。

相对于开头所述的背景技术——即尤其是所述的、由恒定-电流源和连接到该恒定-电流源处的运算放大器的组合，根据本发明的方法或者装置具有下述优点：能够显著成本低廉地进行实施，因为对于电磁阀的操控能够使用已经存在的电路部件，而不需要进行改变，并且没有附加的测试系统也能工作，其中所建议的方法能够简单地通过现有的控制器的合适的编程实现。此外，大致存在的泄漏的识别的灵敏度或者精确度被显著地改善，因为利用所述的电路只能实现非常模糊的“精确定位”（Pin Pointing）。

本发明能够在在此所描述的共轨喷射系统中或者在相似的、内燃机的、尤其是机动车的内燃机的燃料供给系统或者说燃料配量系统中利用在此所描述的优点进行使用。

根据本发明的计算机程序被设置用于执行本方法的每个步骤，尤其是当该计算机程序在计算装置或控制器上运行时。所述计算机程序实现了在电子控制器上实施根据本发明的方法，而不必在这个控制器处进行结构上的改变。对此，设置了机器能够读取的数据载体，在该数据载体中储存有根据本发明的计算机程序。通过在电子控制器上执行根据本发明的计算机程序，得到了根据本发明的电子控制器，该控制器被设置用于：借助于根据本发明的方法控制燃料喷射装置。

本发明其他的优点和构造方案从描述和附图中产生。

附图说明

图1示出了在背景技术中已知的、具有电磁阀喷射器的喷射装置的示意性剖面图。

图2示出了关于在图1中示出的喷射器的运行温度的典型的电阻变化过程。

图3示出了根据本发明的、作为恒定-电压源使用的、具有脉冲宽度调制信号的、测量-或者检测装置的示例性的操控，亦即借助于测量曲线。

图4借助于框图示出了根据本发明装置的一种实施例。

具体实施方式

借助于从DE 10 2004 055 575 A1已知的、并且在图1中示出的、能电操控的电磁阀-喷射器，调节进到内燃机的气缸300的燃烧室中的燃料的喷射开始和喷射量。燃料从燃料高压源95——该燃料高压源例如在共轨系统的情况下包括至少一个燃料高压泵和一个高压存储器（油轨）——通过高压连接端90（Hochdruckanschluss）进到高压－进口通道92中引导至也被称为喷嘴针的喷射嘴60，以及通过进口节流阀100引导至阀控制空间50中。所述阀控制空间50通过出口节流阀80与燃料回流部10相连接，该出口节流阀能够通过电磁阀打开，该电磁阀由磁性线圈20、电枢30（Magnetanker）以及阀球40构成。

在出口节流阀80的关闭状态中，作用在阀活塞110上的液压力相对于作用在喷嘴针60的压力凸台62上的力占优势。因此，所述喷嘴针60被压入它的阀座中，并且关闭靠近（未示出的）发动机室的高压-进口通道92。在发动机不运行并且例如在高压储存器中缺少压力的情况下，喷嘴弹簧64将喷射器关闭。

在操控所述电磁阀、即操控所述磁性线圈20并且因此操控所述电枢30和所述阀球40时，出口节流阀80以下述方式打开：所述阀球40远离它的阀座。所述进口节流阀100阻碍了完整的压力平衡，从而使得在所述阀控制空间50中的压力并且因此作用在所述阀活塞110上的液压力下降。一旦液压力低于作用在喷嘴针60的压力凸台62上的力，所述喷嘴针60打开。现在，燃料通过喷射孔70进到所述内燃机的燃烧室310中。

在不再操控所述电磁阀或者磁性线圈20的情况下，电枢30被阀弹簧22的力被向下压。所述阀球40闭锁出口节流阀80。由此，通过所述进口节流阀100的流入在所述阀控制空间50中又建立起压力，该压力对应于油轨压力。这个更大的压力在所述阀活塞110上施加更高的力，从而使得所述喷嘴针60再次关闭。所述进口节流阀100的流量确定所述喷嘴针60的关闭速度。

在泄漏情况下，喷射器体包括它的附件（Anbauteile）被剧烈加热。泄漏量本身也是热的，并且加热布置在燃料回流部中的电枢30和所述磁性线圈20。根据接下来所描述的方法，从所述喷射器的至少一部分的温度中、尤其是从所述磁性线圈20的温度中推断出泄漏。在此，磁性线圈20的温度例如通过保持电流调节器的占空比（即在当前的示例中借助于具有降低的电流水平的2-点电流调节器）在控制设备200中被确定。在此，连接导线205、210（无论如何需要所述连接导线用于操控所述磁性线圈20）用于确定温度，由此以特别有利的方式省下了额外的导线。线圈温度例如由在固定地预先规定的占空比时的电流水平的高度来确定。

所述效果以接下来所描述的方法或者装置作为基础：电磁阀的或者在那布置的磁性线圈的直流电阻众所周知地与所述电磁阀的温度一起线性地升高，正如从图2示出的特征曲线400中能够认出的那样。当所述磁性线圈20的温度超出能够预先规定的阈值时和／或当温度的能够预先规定的时间梯度和／或温度的时间梯度的能够预先规定的在时间上的变化分别超过能够预先规定的阈值时，推断出燃料喷射阀的泄漏。为了排除泄漏测量的错误，在此必须在确定所述阈值时考虑到内燃机的温度、并且尤其是其中布置有燃料喷射阀的单个气缸300的温度。

在图4中示出的装置包括近供给的——即靠近在电路技术上布置在电压供给602处的控制键（Taster）或者说开关600、布置在电流路径605中的电流测量电阻610和将所述电流测量电阻610的两个连接端615、620相连的测量放大器625。应当强调的是：所述两个被使用的连接端已经存在，所述两个连接端用于操控相应的负载630——即当前是电磁阀的磁性线圈。

通过在所述开关600处调节出高频率的占空比，借助于脉冲宽度调制（PMW）实现了恒定-电流源。在此在所述负载630中出现的、通过在所述电流路径605中的电流测量电阻610以及该电流测量电阻的两个连接端615、620的连接部的电流I_Mess借助于所述测量放大器625被转换为与电阻成比例的电压信号U_out，并相应地被放大。这个电压信号U_out被再次用于确定所述负载630的直流电阻的相对升高，并且由此用于确定或算出负载温度。

在图3中示出的测量曲线在该图的上方的图表半部分中示出：在测量开始515之后，在第一测量路径或者说测量通道500上，在图4中示出的近供给的开关600（当前是MOSFET）的高频率开关500^'；在第二测量通道505上，出现的负载电流505^'；以及在第三测量通道510上，通过所述测量放大器625放大的电压510^'——该电压具有与所述放大相对应的电压升高520。

因为通过所述电磁阀的加热，以从DE 10 2004 055 575 A1中已知的方式能够推断出可能的泄漏，能够通过由于温度而升高的电阻的变化来相对地确定：当前数个电磁阀中的哪个就可能的泄漏而言值得注意。根据背景技术，这些测量大部分是在车间运行中在内燃机空转时（即并非在真实的行驶运行中）进行的，由此只能够实现或者能够使用受限的、所述电磁阀的压力值和操控持续时间。因此，能够另外设置的是：在所述测量中进行循环的气缸关闭，以便在此实现两倍的喷射压力，并且因此也实现两倍或者说双倍的热效应。由此显著地提高了关于识别结果的表达能力，尤其是在关于临界状态的电磁阀或者喷射器的泄漏的情况下。通过合适的“过采样”或使用德尔塔-西格玛-转换器能够更进一步改善测量分辨率或者信号／噪声-比。

所描述的方法能够以控制程序为形式实现，该程序用于电子控制器，该电子控制器用于控制内燃机；或者所描述的方法能够以一个或多个相应的电子控制单元（ECUs）为形式实现。

Claims (15)

1.用于内燃机的燃料喷射阀的泄漏检测的方法，该燃料喷射阀具有至少一个执行器（630），通过所述执行器，所述燃料喷射阀与高压燃料源（95）的连接部至少间接地通过电控制设备（200）进行控制，其中所述至少一个执行器（630）布置在燃料回流部（10）中或邻近该燃料回流部，其特征在于，所述燃料喷射阀的至少一部分的温度通过检测所述执行器（630）的直流电阻来确定，并且从中推断出泄漏的存在。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述燃料喷射阀的至少一部分的温度以在所述执行器（630）的直流电阻与所述燃料喷射阀的或者说所述执行器（630）的运行温度之间的关系为基础进行确定。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，当所确定的温度或所述执行器（630）的被检测的直流电阻超出能够预先规定的阈值时和／或当温度的时间梯度超出能够预先规定的阈值时和／或当温度的时间梯度的在时间上的变化超出能够预先规定的其他阈值时，则推断出泄漏的存在。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在确定能够预先规定的阈值时，考虑到内燃机的至少一个气缸的温度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，就构成所述执行器（630）的电磁阀而言，电磁阀的磁性线圈的线圈温度根据被检测的线圈电流I_Mess来确定。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，根据借助于控制键（600）所产生的、具有预先规定的占空比的、脉冲宽度调制的电压信号来构成均匀的线圈电流I_Mess。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，借助于保持电流调节器来确定出现的电流水平。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在检测直流电阻时进行循环的气缸关闭。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，在检测直流电阻时，执行合适的过采样和／或使用德尔塔-西格玛-转换器。

10.用于内燃机的燃料喷射阀的泄漏检测的装置，该燃料喷射阀具有至少一个执行器（630），通过该执行器，所述燃料喷射阀与高压燃料源（95）连接部能够至少间接地通过电控制设备（200）控制，其中所述至少一个执行器（630）布置在燃料回流部中或邻近该燃料回流部，其特征在于电路布局（600-625），该电路布局用于通过检测所述执行器（630）的直流电阻来确定和评估所述燃料喷射阀的至少一部分的温度。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征在于输出级，该输出级用于操控所述执行器（630），利用近电压供给布置的第一测量路径（500）和近接地电位布置的第二测量路径（505），其中所述执行器（630）在电路技术上布置在所述第一测量路径（500）与所述第二测量路径（505）之间。

12.根据权利要求10或11所述的装置，其特征在于，在电磁阀构成所述执行器（630）的情况下，所述电路布局（600-625）从保持电流调节器的占空比中确定所述电磁阀的磁性线圈（20）的温度。

13.计算机程序，该计算机程序被设置用于实施根据权利要求1至9中任一项所述的方法的每个步骤。

14.机器能够读取的数据载体，在该数据载体上储存有根据权利要求13所述的计算机程序。

15.电子控制器，该电子控制器被设置用于：借助于根据权利要求1至9中任一项所述的方法来控制内燃机的燃料配量系统。