CN107923335B - 用于识别燃料喷射器的状态变化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于识别内燃机的燃料喷射器的状态变化的方法，在所述内燃机中借助于所述燃料喷射器将燃料从高压储存器喷射到燃烧室中，其中求取对流经所述燃料喷射器的燃料的静态的流量率来说有代表性的数值（R_stat,2），其中，如果所述有代表性的数值（R_stat,2）以大于第一阈值（ΔR₁）地偏离比较值（R_stat），就推断出所述燃料喷射器的状态变化。

Description

用于识别燃料喷射器的状态变化的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别燃料喷射器的状态变化的方法以及用于实施所述方法的一种计算单元和一种计算机程序。

背景技术

对于机动车来说，关于有害物质的有待遵守的排放部分地适用非常严格的极限值。为了遵守当前的以及尤其还有将来的排放-或者废气极限值，在喷射时尤其精确的燃料配给是决定性的。

但是，在此要考虑到，在配给时出现不同的公差。这样的配给公差通常从所述燃料喷射器的取决于样本的针动态和取决于样本的静态的流量率中产生。所述针动态的影响比如能够通过机电一体化的方案、像比如所谓的Controlled Valve Operation（控制阀运行）来降低。对于控制阀运行来说，在调节的意义上比如在超过机动车的使用寿命的范围内对燃料喷射器的操控时间进行调整。

在静态的流量率中的可能的误差产生于喷射孔几何形状及针冲程的公差。所述喷射孔几何形状经常关于好的排放值进行优化，不过由此对焦化的敏感性会升高。这样的误差迄今通常只能全局性地、也就是关于所述内燃机的所有燃料喷射器共同比如在Lambda调节或者混合适应的基础上来进行校正。但是，由此不能识别所述内燃机的各个燃料喷射器关于其静态的流量率是否具有偏差（也就是以相同的打开持续时间输出不同的量），所述偏差可能与废气或者运转平稳性相关。

从未预先公布的DE 10 2015 205 877中比如公开了一种方法，用于求取燃料喷射器的静态的流量率或者对此来说有代表性的数值。

发明内容

按照本发明，提出具有独立的专利权利要求的特征的一种用于识别燃料喷射器的状态变化的方法以及用于实施所述方法的一种计算单元和一种计算机程序。有利的设计方案是从属权利要求及以下说明书的主题。

按本发明的方法用于识别内燃机的燃料喷射器的状态变化，其中，借助于燃料喷射器将燃料从高压储存器喷射到燃烧室中。在此，求取对流经所述燃料喷射器的燃料的静态的流量率来说有代表性的数值。如果所述有代表性的数值以大于第一阈值地偏离比较值，就推断出所述燃料喷射器的状态变化（通常功能变差）。按所述变化的种类和程度，能够通过误差消除措施和/误差保存记录和/或发送给驾驶员的警告（比如通过马达控制灯的激活，英语Malfunction Indicator Light(MIL)）来作出反应。

本发明在此利用有针对性地识别流经燃料喷射器的燃料的静态的流量率偏离比较值这种方式，由此能够推断出所述静态的流量率的偏移、也就是缓慢地偏离所述比较值，这又说明了所述燃料喷射器的状态变化。因为状态变化通常引起更小的所喷射的燃料量，所以在所述高压储存器中出现更小的压力扰动，这由此意味着向下偏离所述比较值。不言而喻，这样的方法能够以相同的方式来实施用于内燃机的每个燃料喷射器。

优选作为状态变化推断出所述燃料喷射器的功能限制，如果作为比较值而使用下述比较值，对于该比较值来说考虑到所述内燃机的至少另一个燃料喷射器。以所述方式，能够在所述内燃机的相关的燃料喷射器与一个或者多个尤其所有其余的燃料喷射器之间进行比较，由此能够非常容易地推断出功能限制，因为尤其能够相对于其它的燃料喷射器来求取所述静态的流量率的变化。在此，通常能够认为，在燃料喷射器的有代表性的数值偏离多个其它的燃料喷射器的有代表性的数值时所述相关的燃料喷射器在功能上受到了限制。

如果所述有代表性的数值偏离所述比较值，而以前没有实施对于所述燃料喷射器的流量率的调整（所谓的适应），则作为功能限制来有利地推断出自所述燃料喷射器的运行开始起存在的故障。因此，如果燃料喷射器从一开始就具有超过一定的阈值的偏差，则能够认为，这个燃料喷射器从一开始就有故障。因此，以所述方式能够非常容易地识别有故障的燃料喷射器。在这种情况下，比如能够更换所述相关的燃料喷射器。

如果在以前已经对所述燃料喷射器的流量率实施了调整之后所述代表性的数值偏离所述比较值，那么作为功能限制就优选推断出在所述燃料喷射器的运行期间的故障。因此，如果因为比如以前确定了偏差而已经对燃料喷射器调整过一次并且现在重新识别出超过一定的阈值的偏差，则能够认为，这个燃料喷射器虽然首先有功能能力，但是在运行期间已经变得有故障了。因此，以所述方式能够非常容易地识别有故障的燃料喷射器。在这种情况下，能够比如更换所述相关的燃料喷射器。在此要说明，通过在从一开始的故障与仅仅在运行期间的故障之间进行区分的可行方案也能够对所述燃料喷射器的质量进行测评。

如果在以前已经相应地在同一个方向对所述燃料喷射器的流量率实施了多次调整之后所述有代表性的数值偏离所述比较值，则作为功能限制有利地推断出焦化。因此，比如可能出现以下情况：所述燃料喷射器本身的有代表性的数值在多次调整或者补充适应之后又总是在同一个方向偏移。如果现在尽管这种补充适应还是确定以一定的阈值地与所述比较值的偏差，则能够认为，存在着焦化的形式的污染。因此，以所述方式能够非常容易地识别出焦化的燃料喷射器。在这种情况下，能够比如对所述相关的燃料喷射器进行清洁。但是，也能够预防性地比如额外地对所有其余的燃料喷射器进行清洁。但是，如果比如在一次或者多次清洁过程之后还总是会存在偏差，则能够认为或者推断出，所述燃料喷射器比如由于制造误差而有故障。在这种情况下，比如能够更换所述相关的燃料喷射器。

有利的是，在考虑到所述内燃机的所有或者所有其余的燃料喷射器的相应的有代表性的数值的情况下尤其是作为平均值来求取所述比较值。由此能够特别有效地与所述其余的燃料喷射器进行比较。尤其在这种处理方式中不需要求取实际上的流量率，因为仅仅考虑到相应的有代表性的数值，这对于相对的比较、也就是就一个燃料喷射器中的流量率是否可能偏离其它的燃料喷射器的流量率进行的检测而言是足够的。尤其以所述方式能够忽略可能的系统性的测量误差。但是，如果知道了用于将所述有代表性的数值换算为所属的流量率的换算值，那也能够考虑作为有代表性的数值来直接使用所述流量率。所述换算值在此比如包括足够精确的、关于燃料种类、尤其是乙醇含量、燃料温度和高压储存器中的压力、所谓的轨压的信息。尤其在此能够利用这一点：所述流量率或者有代表性的数值的偏差对每个燃料喷射器来说通常是不同的。

如果作为比较值来使用所述燃料喷射器的以前所求取的有代表性的数值，则作为状态变化来优选推断出所述燃料喷射器的更换。所述状态变化在此尤其包括两次彼此先后相随的行驶周期之间的状态变化。在这里比如能够在前一个行驶周期中已经求取所述比较值。因此，如果从一个行驶周期到下一个行驶周期确定所述流量率的阶跃状的或者明显的变化，那就能够非常容易地识别所述燃料喷射器的被进行的更换。相应地，比如能够对而后作为新燃料喷射喷射器来识别的燃料喷射器进行适应。

如果所述有代表性的数值以大于所述第一阈值地偏离所述比较值，则有利地保存关于所述状态变化的信息。作为第一阈值，在这里比如能够使用所述比较值的10%。对于这样的偏差来说，功能限制通常还没有危及安全，但是在下一次造访车间时应该予以消除。就此而言，所述信息的保存能够包括在误差存储器中的记录。以所述方式，能够为所述燃料喷射器的更换进行简单的指导。

如果所述有代表性的数值以大于第二阈值地偏离所述比较值，其中所述第二阈值大于所述第一阈值，那就优选进行给包括所述内燃机的机动车的驾驶员警告。作为第二阈值，在这里比如能够使用所述比较值的25%。对于这样的偏差来说，功能限制可能已经危及安全并且应该尽快地造访车间或者应该至少采取负荷少的行驶方式。就此而言，警告比如能够包括机动车中的警告灯（比如MIL）和/或显示器中的报告。以所述方式，能够容易地避免危及安全的情况。

有利地重复地或者连续地对所述比较值进行更新。由此总是能够考虑到关于状态变化的征兆的最新的状态。尤其以所述方式也能够对所述燃料喷射器进行重复的或者连续的检查。

有利的是，通过所述内燃机的运行功率来检测并且保存所述有代表性的数值与所述比较值的偏差的曲线。比如能够进行在执行用的控制器中的存储器中的保存。以所述方式，能够非常容易地为车间提供所述数据。尤其由此比如能够更为容易地并且有针对性地更换有故障的燃料喷射器。此外，能够保存这些现场数据并且比如后来对其进行测评。

有利地求取所述有代表性的数值，方法是：在所述燃料喷射器的至少一次喷射过程中求取在所述高压储存器中由于喷射过程而出现的压差与所属的、对所述喷射过程来说表示特征的持续时间的比例。在此能够利用这一点：由燃料喷射器在喷射过程期间所输出的燃料量或者其体积与所述高压储存器中的、在喷射过程之前和之后的所属的压差、也就是压力差别成比例地或者至少足够地成比例。如果现在此外知道对所述喷射过程来说表示特征的持续时间，则能够从这种压差与所属的持续时间的比例中求取一个数值，该数值除了比例因数之外对应于流经所述燃料喷射器的静态的流量率。以所述方式，能够非常容易地得到对所述流量率来说有代表性的数值。

机动车的按本发明的计算单元、比如控制器、尤其是马达控制器尤其在程序技术上被设立用于实施按本发明的方法。

以计算机程序的形式来实施所述方法也是有利的，因为这尤其在执行用的控制器还用于另外的任务并且因此本来就存在时引起的成本特别低。合适的、用于提供计算机程序的数据载体尤其是磁性的、光学的和电的存储器、像比如硬盘、闪存盘、EEPROMs、DVDs以及类似更多的存储器。也能够通过计算机网络（互联网、内联网等等）来下载程序。

本发明的另外的优点和设计方案从说明书和附图中得出。

附图说明

本发明借助于实施例在附图中示意性地示出并且下面参照附图进行描述。

图1示意性地示出了具有共轨系统的内燃机，所述内燃机适合用于实施按本发明的方法。

图2以一张图表关于时间示出了燃料喷射器中的流量体积。

图3以一张图表示出了在喷射过程中在高压储存器中的压力曲线。

图4在一种优选的实施方式中示出了在按本发明的方法中的用于静态的流量率（Durchflussrate）的有代表性的数值以及比较值。

图5在另一种优选的实施方式中示出了在按本发明的方法中的用于静态的流量率（Durchflussrate）的有代表性的数值的曲线。

图6在另一种优选的实施方式中示出了在按本发明的方法中的用于静态的流量率（Durchflussrate）的有代表性的数值的曲线。

具体实施方式

在图1中示意性地示出了一种内燃机100，该内燃机适合用于实施按本发明的方法。所述内燃机100示例性地包括三个燃烧室或者所属的缸105。为每个燃烧室105分配了一个燃料喷射器130，所述燃料喷射器又分别被连接到高压储存器120、所谓的轨上，通过所述高压储存器向所述燃料喷射器供给燃料。不言而喻，按本发明的方法也能够在具有任意其它数目的缸、比如四个、六个、八个或者十二个缸的内燃机中来实施。

此外，通过高压泵110向所述高压储存器120馈给（speisen）来自燃料罐140中的燃料。所述高压泵110与所述内燃机100相耦联，并且更确切地说比如如此相耦联，从而通过所述内燃机的曲轴或者通过又与所述曲轴相耦联的凸轮轴来驱动所述高压泵。

通过构造为马达控制器180的计算单元来操控所述燃料喷射器130，用于将燃料配给（zumessen）到相应的燃烧室105中。为一目了然起见，仅仅示出了从所述马达控制器180到燃料喷射器130的连接，但是不言而喻，每个燃料喷射器130都相应地被连接到所述马达控制器上。在此能够特别地操控每个燃料喷射器130。此外，所述马达控制器130被设立用于：借助于压力传感器190来检测所述高压储存器120中的燃料压力。

在图2中，以一张图表关于时间t示出了在对所述燃料喷射器进行长时间持续的操控时流经燃料喷射器的所累积的流量体积V。在此在时刻t₀开始操控时间并且在时刻t₁阀针开始提起（heben）。在时刻t₁，由此也开始所述燃料喷射器的打开持续时间。在此可以看到，所累积的流量体积V或者通过所述燃料喷射器流动的燃料量在短暂的持续时间之后在所述阀针提起的期间在大的范围内恒定地上升。在这个范围内所述阀针处于所谓的全冲程（Vollhub）中，也就是说所述阀针完全地被提起或者一直被提起直至目标高度。

在这个时间期间，每时间单位通过所述燃料喷射器的阀开口流动的恒定的燃料量、也就是静态的流量率Q_stat是恒定的，所述静态的流量率表明所累积的流量V的斜率。所述静态的流量率的大小在此是一个重要的因数，该因数如开头已经提到的那样确定总共在喷射过程期间所喷射的燃料量。因此，所述静态的流量率中的偏差或者公差影响到每次喷射过程所喷射的燃料量。

在时刻t₃结束所述操控时间并且开始关闭时间。在此所述阀针开始下降。在所述阀针又完全将所述阀闭合时，所述关闭时间和所述打开持续时间在时刻t₄结束。

在图3中，以一张图表关于时间t示出了在一喷射过程期间在高压储存器中的压力曲线。在此可以看到，所述高压储存器中的压力p除了由于通过喷射的泵输送和燃料取用的一定的波动之外基本上是恒定的。在持续了持续时间Δt的喷射过程期间，所述高压储存器中的压力p下降了数值Δp。

随后，所述压力p又除了一定的波动之外保持在更低的水平上，直至所述压力p由于通过所述高压泵进行的补充输送而又升高到起始水平。

在此，用通常本来就存在的组件、像比如所述压力传感器190和马达控制器180包括相应的输入布线（Eingangsbeschaltung）来对喷射过程中的这些压力扰动进行检测和测评。因此，不需要额外的组件。个性化地为每个燃烧室105进行所述测评。

流经所述燃料喷射器的静态的流量率Q_stat的特征如已经提到的那样在于每时间所喷射的燃料量或者其体积。在充气到系统压力上的高压储存器或者轨中，所喷射的体积与所述轨中的压力扰动成比例。所属的持续时间在此对应于所述燃料喷射器的打开持续时间，比如像开头所提到的那样能够以机电一体化的方式借助于所谓的控制阀运行（比如参见DE 10 2009 002 593 A1）来确定所述燃料喷射器的打开持续时间。

通过压力扰动或者压差Δp与打开持续时间或者所述喷射的持续时间Δt之间的商形成，作为用于所述静态的流量率Q _stat的等效值或者有代表性的数值R _stat=Δp/Δt来得到压力率（Druckrate），也就是说，对测量过程来说适用

。通过所述高压泵进行的补充输送在此不应该属于相关的时间窗。因此，有时可以抑制补充输送。

在图4中以一张图表示例性地示出了三个有代表性的数值R_stat,1、R_stat,2和R_stat,3，像其比如能够为在图1中示出的燃料喷射器按照上面所描述的方法来求取的那样。

此外示出了比较值

，该比较值比如作为算术平均值而示例性地从所述两个有代表性的数值R_stat,1和R_stat,3中获取。由此，从除了所研究的燃料喷射器之外的所有其余的燃料喷射器中求取所述比较值。但是也能够考虑，从所有三个（或者所有存在的）燃料喷射器、也就是说包括所研究的燃料喷射器中求取所述阈值，其中而后有时应该不一样地定义所述阈值。但是，对于偏差的识别在所示出的变型方案中通常更为简单。

此外，示出了第一阈值ΔR₁和第二阈值ΔR₂。如可以在图4中看出的那样，所述有代表性的数值R_stat,2以大于所述第一阈值ΔR₁但是以小于所述第二阈值ΔR₂地偏离所述比较值

。就此而言，在这种情况下能够推断出相关的燃料喷射器的故障并且将关于所述故障的信息比如保存在故障存储器中。应该在下一次机会中更换所述喷射器。

如果比如在后来的检查中所述有代表性的数值R_stat,2以大于所述第二阈值ΔR₂地偏离所述比较值

，那就比如能够将警告报告发送给驾驶员。应该立即更换所述喷射器，因为故障或者功能损害的程度对可靠的或者排放少的运行来说已经变得太大。

在图5中，在另一种优选的实施方式中关于时间t示出了在按本发明的方法中的用于静态的流量率的有代表性的数值的曲线。这里所示出的有代表性的数值比如能够是在图3中示出的有代表性的数值R_stat,2，该有代表性的数值能够在每个时刻t₁到t₅以上面所解释的方式来求取。所述时刻t₁到t₅尤其来自不同的行驶周期。

此外示出了所述比较值

，该比较值也能够如上面所解释的那样来求取。不言而喻，所述比较值在所述时间范围内如这里所示出的那样不必必须保持恒定、而是在其形成为多个有代表性的数值的平均值时也能够变化。

从所述有代表性的数值的曲线中可以看出，与所述比较值的偏差变得越来越大。尤其能够比如在每次求取偏差之后、也就是在所述时刻t₁到t₄中的每个时刻进行补充适应、也就是对所述静态的流量率进行调整。

但是，如果现在如所示出的那样比如在时刻t₅确定以大于所述第一阈值ΔR₁地与所述比较值

的偏差，那么，由于上升的偏差尽管进行了补充适应而起因于焦化的燃料喷射器。能够作为故障消除措施来尝试通过燃烧条件的改变来对所述燃料喷射器进行清洁。作为替代方案或者如果这不成功，那能够将关于所述焦化的信息保存在所述故障存储器中。所述喷射器而后应该在下一次机会中予以更换。

在图6中在另一种优选的实施方式中关于时间t示出了在按本发明的方法中的用于静态的流量率的有代表性的数值的曲线。这里所示出的有代表性的数值比如能够是在图3中示出的有代表性的数值R_stat,2，该有代表性的数值能够在每个时刻t₆到t₈以上面所解释的方式来求取。

此外示出了所述比较值

，该比较值在这里比如能够对应于在时刻t₇的有代表性的数值或者由在时刻t₆和t₇的有代表性的数值构成的平均值。

现在在时刻t₈可以确定以大于所述第一阈值ΔR₁地与所述比较值

的偏差。因为所述比较值是在所述内燃机中在与时刻t₈相同的位置上的燃料喷射器的有代表性的数值，所以可以认为，现在存在另一个燃料喷射器。以所述方式能够检测到燃料喷射器的更换。

Claims (10)

1.用于识别内燃机（100）的燃料喷射器（130）的状态变化的方法，在所述内燃机中借助于所述燃料喷射器（130）将燃料从高压储存器（120）喷射到燃烧室（105）中，

其中求取对流经所述燃料喷射器（130）的燃料的静态的流量率（Q_stat）来说有代表性的数值（R_stat,2），其中，求取所述有代表性的数值（R_stat,2），方法是：在所述燃料喷射器（130）的至少一次喷射过程中求取在所述高压储存器（120）中由于喷射过程而出现的压差（Δp）与所属的对所述喷射过程来说表示特征的持续时间（Δt）的比例，

其中，如果所述有代表性的数值（R_stat,2）以大于第一阈值（ΔR₁）地偏离比较值（

），就推断出所述燃料喷射器（130）的状态变化，

其中，在考虑到所述内燃机（100）的所有燃料喷射器（130）的或者除了所研究的燃料喷射器之外所有其余的燃料喷射器（130）的、相应的有代表性的数值（R_stat,1、R_stat,2、R_stat,3）的情况下作为平均值来求取所述比较值（

），

其中，如果作为比较值（

）使用下述比较值（

），对于该比较值来说考虑到所述内燃机（100）的至少另一个燃料喷射器，那么作为状态变化就推断出所述燃料喷射器（130）的功能限制，

其中，如果所述有代表性的数值（R_stat,2）在以前的对于所述燃料喷射器（130）的流量率的调整之后偏离所述比较值（

），那么作为功能限制就推断出在所述燃料喷射器（130）的运行期间的故障。

2.按权利要求1所述的方法，其中，如果所述有代表性的数值（R_stat,2）在没有以前的对于所述燃料喷射器（130）的流量率的调整的情况下偏离所述比较值（

），那么作为功能限制就推断出自所述燃料喷射器（130）的运行开始起存在的故障。

3.按权利要求1所述的方法，其中，如果所述有代表性的数值（R_stat,2）在以前多次相应地在同一个方向调整所述燃料喷射器（130）的流量率之后偏离所述比较值（

），那么作为功能限制就推断出焦化。

4.按权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，如果作为比较值（

）来使用所述燃料喷射器（130）的以前所求取的有代表性的数值（R_stat,2），那么作为状态变化就推断出所述喷射器（130）的被进行的更换。

5.按权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，如果所述有代表性的数值（R_stat,2）以大于所述第一阈值（ΔR₁）地偏离所述比较值（

），就将关于所述状态变化的信息保存在故障存储器中。

6.按权利要求1-3中任一项所述的方法，其中，如果所述有代表性的数值（R_stat,2）以大于第二阈值（ΔR₂）地偏离所述比较值（

），其中所述第二阈值大于所述第一阈值（ΔR₁），那就向具有所述内燃机（100）的机动车的驾驶员警告。

7.按权利要求1-3中任一项所述的方法，其中重复地或者连续地对所述比较值（

）进行更新。

8.按权利要求1-3中任一项所述的方法，其中通过所述内燃机（100）的运行功率来检测并且保存所述有代表性的数值（R_stat,2）偏离所述比较值（

）的偏差的曲线。

9.计算单元，该计算单元被设立用于实施按前述权利要求中任一项所述的方法。

10.机器可读的存储介质，具有在其上面所保存的计算机程序，该计算机程序在其在计算单元上执行时促使该计算单元实施按权利要求1到8中任一项所述的方法。

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