CN108138679B - 用于检查压力传感器的功能的合理性的方法 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的用于检查在内燃机的喷射系统中的压力传感器的功能的合理性的方法包括步骤S1至S6，其中，在步骤S1中，确定校准控制分布，并且所述校准控制分布可以用于将打开所述至少一个电气可控制喷射阀所需的峰值电流值（Ipeak,min）分配给现有内部压力。在步骤S2中，通过所述压力传感器以实际传感器压力值的形式测量现有内部压力。步骤S3包括从所述校准控制分布发现与测量到的传感器压力值对应的所述电气峰值电流值（Ipeak,k），因此，在步骤S4中，可以将以这种方式确定的所述对应电气峰值电流值（Ipeak,k）应用于所述喷射阀。然后，在步骤S5中，作为对应用的电气峰值电流值（Ipeak,k）的反应，监控所述喷射阀的打开状态，并且在步骤S6中，根据所述喷射阀的所述打开状态来分配所述压力传感器的功能状态。

Description

用于检查压力传感器的功能的合理性的方法
技术领域
本发明涉及一种用于检查内燃机的喷射系统的压力传感器的功能的合理性的方法。
背景技术
现代内燃机设置有喷射系统，利用该喷射系统，燃料通过高压泵从低压区被进给到蓄压器（共轨）并且被加压。在汽油燃料的情况下，在高压蓄压器中存在例如150巴至200巴的压力，并且在柴油燃料的情况下，在高压蓄压器中存在例如1500巴至2000巴的压力。多个喷射阀从高压蓄压器分支出来，考虑到对应致动，所述多个喷射阀利用存在于此的喷射压力将燃料从高压蓄压器喷射到内燃机的燃烧室中。
可以根据特定操作特征变量来致动喷射阀。在这种情况下，不是向喷射阀连续供应恒定电流，而是以计时的方式来操作喷射阀。此处按照通过较高的电流浪涌（称为峰值电流）来致动喷射阀的这种方式来执行电流的计时，以便确保可靠且快速的喷射。
在高压蓄压器中，通过传感器来监控喷射压力。所述传感器获取存在于高压蓄压器中的喷射压力，并且根据测量到的压力，将对应电气信号发送至内燃机的发动机控制器，因此，喷射系统的喷射阀受到开环和/或闭环控制。因此，压力传感器的在发动机控制器中被处理的压力信号是用于控制喷射压力的控制参数。因为喷射压力构成了内燃参数，所以该控制对于确保法律规定的内燃排放量至关重要。
可能有这种情况，压力传感器本身以一种有故障的方式操作，其中，特别地，压力传感器可以具有偏移量，由于该偏移量，压力传感器的测量值相对于实际压力值可能具有较大相对偏离。在操作期间和在压力传感器的使用寿命内压力传感器发生故障或者漂移行为会对待设置的设定点压力的准确性产生负面影响，结果对喷射量的准确性产生负面影响。这会导致喷射的燃料量错误，因此，发生排放量和传动特性显著恶化。因此，必须检查由压力传感器指定的压力值的合理性。
另外，在喷射系统中发生的部件故障通常会引起不需要的车辆行为，诸如，不良的或者不再可能的发动机启动。在启动问题的情况下，在系统中没有主动干预的情况下，车载诊断系统仅仅允许在有限的程度上，例如，在电气短路的情况下确定喷射系统中的故障的确切原因。特别地，这也适用于具有例如“偏移量”但是无电气故障的有缺陷的压力传感器。在此故障的情况下，无法区分例如阀或者压力传感器目前是否有缺陷。
至今，通过与已知压力，例如，在系统的无压状态下的环境压力比较对压力传感器执行合理性检查，已经从现有技术所公知。然而，该方法仅仅可以在车辆的静止时间非常长的情况下在受限制的程度上被执行，并且也不允许在压力传感器不具有称为“增益误差”的事物的程度上得出任何结论并且相应地提供了偏离在环境压力之外的测量范围内的实际系统压力的测量。
替代地，在压力测量期间对压力传感器信号进行过剩监控是可能的，其中，必须执行在整个测量范围内两个传感器信号的连续比较。两个信号彼此偏离可以假设存在故障并且可以使对应系统反应成为可能，其中，通过布置两个压力传感器来进行此故障检测是非常昂贵的。
之前的传感器监控操作已经在有限的程度上发生并且仅仅发生在无压力喷射系统中，其中，并未检查实际传感器测量范围和传感器工作范围。在此处已经假设压力传感器不会发生增益误差和/或偏移量误差。
发明内容
本发明基于的目的是公开了一种方法，该方法可以按照容易且可靠的方式来检查压力传感器的功能的合理性，其中，特别地，指示压力传感器的故障接近实时情况，并且可靠地监控测量值并且在很大程度上使测量值最小化。
本发明通过具有独立权利要求的特征的方法、装置和机动车辆来实现这个目的。从属权利要求呈现了优选实施例。
根据本发明的第一方面，指定一种检查内燃机的喷射系统的压力传感器的功能的合理性的方法，其中，喷射系统具有：高压泵，该高压泵用于将来自低压区的燃料进给到高压区中；至少一个电气可致动喷射阀，该至少一个电气可致动喷射阀用于将来自高压区的燃料喷射到内燃机的燃烧室中；以及压力传感器，该压力传感器用于测量在高压区中的内部压力。
根据本发明的用于检查内燃机的喷射系统的压力传感器的功能的合理性的方法包括步骤S1至S6，其中，在步骤S1中，获取校准致动分布，通过该校准致动分布，可以将打开至少一个电气可致动喷射阀所需的峰值电流值（Ipeak,min）分配给现有内部压力。在步骤S2中，通过压力传感器以实际传感器压力值的形式测量现有内部压力。
步骤S3包括从校准致动分布获得与测量到的传感器压力值对应的电气峰值电流值（Ipeak,k），因此，在步骤S4中，可以将以这种方式获取到的对应电气峰值电流值（Ipeak,k）应用于喷射阀。随后，在步骤S5中，作为对应用的电气峰值电流值（Ipeak,k）的反应，监控喷射阀的打开状态，并且在步骤S6中，根据喷射阀的打开状态来分配压力传感器的功能状态。以这种方式，可以成功地检测操作期间压力传感器的可能偏移量误差和/或增益误差。
当喷射阀的打开因为应用的电气峰值电流值（Ipeak,k）而未发生时，可以有利地将功能状态“测量向下偏离”分配给压力传感器。
在一个优选实施例中，当喷射阀的打开已经因为应用的电气峰值电流值（Ipeak,k）而发生时，可以将功能状态“测量未向下偏离”分配给压力传感器。
在另一变型中，方法还具有以下步骤S7至S10，其中，在步骤S7中，定义内燃机的之前的定义操作点，并且在步骤S8中，相对于校准致动分布递增地减小电气峰值电流值（Ipeak,a），并且如果内燃机处于定义操作点中，则将减小的峰值电流值（Ipeak,a）应用于喷射阀。随后，在步骤S9中，作为对应用的减小的电气峰值电流值（Ipeak,a）的反应，执行喷射阀的打开状态的分配的监控，并且在步骤S10中，根据喷射阀的打开状态来再次分配压力传感器的功能状态。
当喷射阀的打开已经因为应用的减小的电气峰值电流值（Ipeak,a）而发生时，可以有利地将功能状态“测量向上偏离”分配给压力传感器。
当喷射阀的打开因为应用的减小的电气峰值电流值（Ipeak,a）而未发生时，可以有利地将功能状态“测量未向上偏离”分配给压力传感器。
在一个特别优选的实施例中，如果因为应用的减小的电气峰值电流值（Ipeak,a）而将“测量未向上偏离”和“测量未向下偏离”分配给压力传感器，则将功能状态“合理的”存储在发动机控制器中。
已经证明，可以表格的形式获取校准致动分布是特别有利的，其中，将离散的必需峰值电流值（Ipeak,min）分配给压力传感器的离散电压值。其中，在替代实施例中，可以内部压力与用于打开至少一个电气可致动喷射阀所需的峰值电流值（Ipeak,min）之间的功能关系的形式来获取校准致动分布。
在特别优选的实施例中，将获取到的“有故障的”功能状态，诸如，例如，“测量向上偏离”和/或“测量向下偏离”，作为故障消息存储在发动机控制器中。
可以在用于控制内燃机的喷射系统的装置中提供根据本发明的方法。因此，装置，尤其是用于补偿内燃机的喷射系统的压力传感器的故障的发动机控制器也形成了本发明的另一主题，其中，控制装置配置为执行上述方法。
可以在机动车辆中提供根据本发明的方法。因此，具有配备有如上所述的喷射系统的内燃机的机动车辆也形成了本发明的另一主题，其中，机动车辆具有用于执行上述方法的发动机控制器。
可以在附图所示的本发明的示例性实施例的以下描述中发现本发明的进一步的特征、应用可能性和优点。此处，要注意的是，所呈现的特征仅仅具有描述性的特征并且也可以结合上述其它发展的特征而使用并且不被认为以任何形式限制了本发明。
附图说明
现在将关于附图更准确地描述本发明。在附图中，在各种情况下均呈示意性形式：
图1示出了根据本发明的用于检查内燃机的喷射系统的压力传感器的功能的合理性的方法的第一变型；
图2示出了根据本发明的用于检查内燃机的喷射系统的压力传感器的功能的合理性的方法的第一变型；以及
图3示出了根据本发明的用于检查内燃机的喷射系统的压力传感器的功能的合理性的方法的第二变型。
具体实施方式
图1示出了蓄压器式喷射系统10，该蓄压器式喷射系统具有喷射阀300、发动机控制器110、燃料高压蓄压器120、燃料箱180、高压泵130以及压力传感器100和压力控制阀140。喷射阀300经由高压管线125连接至高压蓄压器120，因此，相同的压力静态地存在于喷射阀300内部中，如在高压蓄压器120中一样。在喷射阀300的内部中，布置有压电致动器102，该压电致动器102实施为一堆n层压电材料，该一堆n层压电材料各自电气地位于第一连接104与第二连接106之间。
压电致动器102经由液压联接器108连接至喷嘴针109并且由发动机控制器110控制。发动机控制器110具有电力和测量电子设备116以及控制部118。电力和测量电子设备116中的控制干预在图1中由箭头112表示。箭头114表示由电力和测量电子设备116检测到的电压U到控制部118的传递。压电致动器102的充电和放电经由连接104和106发生。在燃料高压蓄压器120或者在高压下传送燃料的蓄压器式喷射系统10的一些其它部分中的燃料压力p由压力传感器100检测并且传输至发动机控制器110。
如在图1中以基本形式所示的，压电致动器102经由液压联接器108随着长度的变化直接作用于喷嘴针109上。当为压电致动器102充电并且压电致动器102因此延长时，将喷嘴针109固定地置于其底座上。此处，通过联接器空间中的压力生成关闭力。如果压电致动器102放电，则压电致动器102经由被燃料填满的液压联接器108缩回和释放装载的喷嘴针109。存在于喷嘴针109的压力肩处的喷射压力连续地生成作用于喷嘴针109上的打开力。当压电致动器102放电时，联接器108中的压力降低到打开力的值以下，这导致喷嘴针109从其底座升起，从而引起燃料喷射。
图2示出了根据本发明的用于检查内燃机的喷射系统10的压力传感器100的功能的合理性的方法顺序的第一变型。根据本发明的方法开始于步骤S1，其中，获取到校准致动分布。基于此，可以将打开至少一个电气可致动喷射阀300所需的峰值电流值Ipeak,min分配给存在于高压蓄压器120中的内部压力。在步骤S2中，通过压力传感器100来测量测量到的实际传感器压力值。然后，在步骤S3中，通过校准致动分布来获得与测量到的实际传感器压力值对应的电气峰值电流值Ipeak,k，因此，在步骤S4中，将获取到的对应电气峰值电流值Ipeak,k应用于喷射阀300。随后，在步骤S5中，作为对应用的电气峰值电流值Ipeak,k的反应，监控喷射阀300的打开状态，并且在步骤S6中，根据喷射阀300的打开状态来将功能状态分配给压力传感器100。
如果喷射阀300因为应用的电气峰值电流值Ipeak,k而打开，则将功能状态“未向下偏离”260分配给压力传感器100。
当喷射阀300的打开因为应用的电气峰值电流值Ipeak,k而未发生时，将功能状态“测量向下偏离”250分配给压力传感器100，其中，当获取到功能状态“测量向下偏离”250时，将故障消息存储在发动机控制器110中。另外，可想像的是，将故障消息传递给车辆驾驶者，因此，驾驶者可以在车间中检查故障。
图3示出了根据本发明的用于检查内燃机的喷射系统的压力传感器的功能的合理性的方法顺序的第二变型。在该方法中，进一步的方法步骤遵循图2中所示的方法顺序。在已经将功能状态“未向下偏离”260分配给压力传感器100之后，在步骤S6中，在喷射阀300因为应用的电气峰值电流值Ipeak,k而打开时，尽管清楚的是燃料喷射，但是无法得出关于测量可能的向上偏离的结论。基本上，也可想像的是，应用的电气峰值电流值Ipeak,k太高。为了在这方面检查压力传感器100，在步骤S7中，定义内燃机的定义操作点400，诸如，例如，闲置模式。随后，在步骤S8中，可以相对于校准致动分布进行递增地减小电气峰值电流值Ipeak,a，并且如果内燃机处于定义操作点400中，例如，在闲置模式下，则可以将减小的峰值电流值Ipeak,a应用于喷射阀300。然后，在步骤S9中，作为对应用的减小的电气峰值电流值Ipeak,a的反应，执行对喷射阀300的打开状态的分配的监控。最后，在步骤S10中，再次根据喷射阀300的打开状态将压力传感器100的功能状态分配给压力传感器100，其中，当喷射阀300的打开因为应用的减小的电气峰值电流值Ipeak,a而未发生时，将功能状态“未向上偏离”280分配给压力传感器100。
相反，当喷射阀300的打开已经因为应用的减小的电气峰值电流值Ipeak,a而发生时，将功能状态“测量向上偏离”290分配给压力传感器100，在此之后，故障消息被存储在发动机控制器110中并且还优选地被传递给车辆驾驶者，因此，驾驶者可以在车间中检查故障。
如果因为应用的减小的电气峰值电流值Ipeak,a而可以将“测量未向上偏离”280和“测量未向下偏离”260分配给压力传感器100，则将功能状态“合理的”存储在发动机控制器110中。
可以表格的形式获取校准致动分布，其中，将离散的必需峰值电流值Ipeak,min分配给压力传感器的离散电压值。替代地，也可以内部压力与打开至少一个电气可致动喷射阀300所需的峰值电流值Ipeak,min之间的功能关系的形式来获取校准致动分布。
参考符号列表
10 蓄压器式喷射系统
100 压力传感器
102 压电致动器
104 第一连接
106 第二连接
108 液压联接器
109 喷嘴针
110 发动机控制器
112 箭头
116 电力和测量电子设备
118 控制部
120 燃料高压蓄压器
125 高压管线
130 高压泵
140 压力控制阀
250 功能状态“测量向下偏离”
260 功能状态“未向下偏离”
280 功能状态“未向上偏离”
290 功能状态“测量向上偏离”
300 喷射阀
400 定义操作点
Ipeak,k 应用的电气峰值电流值
Ipeak,min 必需峰值电流值
Ipeak,a 应用的减小的峰值电流值
U 电压

Claims (13)

1.一种用于检查内燃机的喷射系统的压力传感器（100）的功能的合理性的方法，其中，所述喷射系统具有：高压泵（130），所述高压泵（130）用于将来自低压区的燃料进给到高压区中；至少一个电气可致动喷射阀（300），所述至少一个电气可致动喷射阀（300）用于将来自所述高压区的燃料喷射到所述内燃机的燃烧室中；以及所述压力传感器（100），所述压力传感器（100）用于测量在所述高压区中的内部压力，其特征在于，所述方法具有以下步骤：
S1：获取校准致动分布，通过所述校准致动分布，将用于打开所述至少一个电气可致动喷射阀（300）所需的峰值电流值（Ipeak,min）分配给现有内部压力；
S2：通过所述压力传感器（100）以实际传感器压力值的形式测量所述现有内部压力；
S3：从所述校准致动分布获得与测量到的实际传感器压力值对应的所述电气峰值电流值（Ipeak,k）；
S4：将以这种方式获取到的所述对应电气峰值电流值（Ipeak,k）应用于所述喷射阀（300）；
S5：作为对应用的电气峰值电流值（Ipeak,k）的反应，监控所述喷射阀（300）的打开状态；
S6：根据所述喷射阀（300）的所述打开状态来分配所述压力传感器（100）的功能状态。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述喷射阀（300）的打开因为应用的电气峰值电流值（Ipeak,k）而未发生时，将所述功能状态“测量向下偏离”（250）分配给所述压力传感器（100）。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当获取到所述功能状态“测量向下偏离”（250）时，将故障消息（255）存储在发动机控制器（110）中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法（300），其特征在于，当所述喷射阀（300）的打开已经因为应用的电气峰值电流值（Ipeak,k）而发生时，将所述功能状态“测量未向下偏离”（260）分配给所述压力传感器（100）。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还具有如下步骤：
S7：定义所述内燃机的定义操作点（400）；
S8：相对于所述校准致动分布递增地减小所述电气峰值电流值（Ipeak,a）并且如果所述内燃机处于定义操作点（400）中，则将减小的电气峰值电流值（Ipeak,a）应用于所述喷射阀（300）；以及
S9：作为对应用的减小的电气峰值电流值（Ipeak,a）的反应，对所述喷射阀（300）的打开状态进行分配的监控；
S10：根据所述喷射阀（300）的所述打开状态来分配所述压力传感器（100）的功能状态。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，当所述喷射阀（300）的打开已经因为应用的减小的电气峰值电流值（Ipeak,a）而发生时，将所述功能状态“测量向上偏离”（290）分配给所述压力传感器（100）。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，当获取到所述功能状态“测量向上偏离”（290）时，将故障消息（295）存储在所述发动机控制器（110）中。
8.根据权利要求5所述的方法（300），其特征在于，当所述喷射阀（300）的打开因为应用的减小的电气峰值电流值（Ipeak,a）而未发生时，将所述功能状态“测量未向上偏离”（280）分配给所述压力传感器（100）。
9.根据权利要求5所述的方法（300），其特征在于，如果“测量未向上偏离”（280），则将所述功能状态“合理的”存储在所述发动机控制器（110）中，并且由于应用的减小的电气峰值电流值（Ipeak,a），将“测量未向下偏离”（260）分配给所述压力传感器（100）。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，以表格的形式获取所述校准致动分布，其中，将离散的必需峰值电流值（Ipeak,min）分配给所述压力传感器（100）的离散电压值。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，以所述内部压力与打开所述至少一个电气可致动喷射阀（300）所需的所述峰值电流值（Ipeak,min）之间的功能关系的形式来获取所述校准致动分布。
12.一种用于控制内燃机的喷射系统以检查内燃机的喷射系统的压力传感器（100）的功能的合理性的装置，其中，所述喷射系统具有：高压泵（130），所述高压泵（130）用于将来自低压区的燃料进给到高压区中；至少一个可致动喷射阀（300），所述至少一个可致动喷射阀（300）可根据操作特征变量而致动，所述至少一个可致动喷射阀（300）用于将来自所述高压区的所述燃料喷射到所述内燃机的燃烧室中；并且具有所述压力传感器（100），所述压力传感器（100）用于测量在所述高压区中的压力，其特征在于，所述装置包括发动机控制器（110），其中，所述发动机控制器（110）配置为执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
13.一种机动车辆，其具有内燃机，所述内燃机具有喷射系统，其中，所述喷射系统具有：高压泵（130），所述高压泵（130）用于将来自低压区的燃料进给到高压区中；至少一个可致动喷射阀（300），所述至少一个可致动喷射阀（300）可根据操作特征变量来致动，所述至少一个可致动喷射阀（300）用于将来自所述高压区的所述燃料喷射到所述内燃机的燃烧室中；以及具有所述压力传感器（100），所述压力传感器（100）用于测量在所述高压区中的压力，其特征在于，所述机动车辆具有发动机控制器（110），其中，所述发动机控制器（110）配置为执行根据权利要求1至11中任一项所述的方法。
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