CN108138685A - 用于确定至少一个燃料特性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于确定在内燃机的喷射装置中的燃料的至少一个特性的方法，其中，所述喷射装置具有第一喷射器（10）和至少一个第二喷射器（10），其中，接收并且评估在所述第一喷射器（10）的高压输入线路（15）的区域中的压力变化过程，以便识别对所述至少一个第二喷射器（10）中的至少一个第二喷射器的操纵并且因此通过考虑运行时间确定所述燃料的至少一个特性。

Description

用于确定至少一个燃料特性的方法

本发明涉及一种用于确定燃料的至少一个特性的方法和一种用于执行该方法的组件。

背景技术

在内燃机中的喷射装置用于将燃料从料箱输送到或者喷射到该内燃机的燃烧室、即气缸中。在共轨喷射系统中，借助于高压泵使所述燃料达到高压水平。处于压力下的燃料被引入到管线系统、即所述轨道中，所述处于压力下的燃料又从所述管线系统供给至用于喷射的喷射器。所述共轨喷射原理的特征在于将压力产生和真正的喷射过程完全分开。真正的喷射通过操控喷射器来实现，所述喷射器也被称为喷射阀，例如通过利用电信号、即操控信号进行操控。根据工作原理来区分磁阀与具有压电执行器的压电喷射阀。

也被称为喷射阀的喷射器基本上包括喷嘴体和喷嘴针。在未被操控的状态中，所述喷嘴针被压入到其底座中，不喷射燃料。如果借助于操控使所述喷嘴针运动，则所述喷射阀打开并且喷射燃料。在喷射时，所述喷嘴针在针打开时间点从闭合位置运动到针换向点，在所述针换向点中，所述喷嘴针距离其静止位置运动得最远，并且在针闭合时间点再次运动回其静止位置。在此，所述操控持续时间直接影响所述喷射量。

另外，在共轨系统（CRS）中的喷射量取决于不同的燃料特性，所述燃料特性又取决于该燃料的类型和环境条件。例如，所述燃料种类（例如冬季柴油、北极柴油、生物柴油、不同燃料种类的混合物）的黏度附加地也取决于温度。只要在所述CRS中不存在例如通过传感器来确定重要的燃料特性的可能性，则仅不足够地或者根本不能够对这些特性的量影响进行校正。

由DE 10 2011 005 141 A1已知一种用于确定燃料的至少一个特性的方法。在这种方法中，在至少一个操控持续时间内测量磁阀的、通过所述燃料运动的衔铁的闭合持续时间。基于所测量的闭合持续时间来确定代表所述至少一个特性的因数。所述方法尤其用于确定该燃料的黏度。

具有压电执行器的共轨喷射器是通过接通伺服液压阀来改变在控制室中的压力的喷射器。所述控制室位于所述喷嘴针正上方。为了打开该喷射器，基于输出节流器和输入节流器的流量一直降低所述控制室中的压力，直到在所述喷嘴针处实现了力平衡，并且所述针打开。在此，切换阀向低压区域开放在所述输出节流器后方的空间，从而使得，由功能决定地，控制量能够从所述控制室经过所述输出节流器流出到所述低压中。只要打开所述切换阀，所述控制量就流出。参见图1。

为了能够满足不断变高的排放和特性要求，所述喷射量以及所述喷射器的喷射器功能必须正好也在使用寿命期间保持尽可能恒定。

在此，用以实现这个要求的重要因数是通过所述CR喷射器喷射的燃料的量和时间点的准确性，和对该燃料的特性的确定。为了能够确定在使用寿命期间该喷射的时间点和燃料量，计划为未来的共轨喷射器配备传感器，利用所述传感器能够检测喷射的“针打开”和“针闭合”的时间点。

文献DE 10 2014 204 746 A1说明了一种具有喷射器壳体的共轨喷射器，在所述喷射器壳体中构造有高压室，通过构造在所述喷射器壳体中的输入孔或者高压孔能够为所述高压室供应处于压力下的燃料。在该喷射器的外表面上设置有传感器，利用所述传感器能够探测由于喷射而引起的在所述高压孔中的压力下降。

发明内容

在这种背景下，提出一种根据权利要求1的方法和一种根据权利要求10的组件。实施方案由从属权利要求和说明书给出。

所提出的的方法利用由于在所述高压孔中的压力波而引起的、在该压力孔的区域中的保持体处的弹性变形，以便在运行中在所述运行时间内确定在所述确定的时间点所使用的燃料的特性。

在此，在喷射器的高压孔或者高压输入线路中的压力变化过程尤其用于识别在所述内燃机中位于所述系统中的另外的喷射器的针打开和针闭合，以便由此推断出所述燃料特性。该保持体的或者该线路的变形被用作待检测的参量。为此所需的传感器能够安装在所述保持体或者输入线路处，并且既不必安装在该喷射器的高压中也不必安装在该喷射器的低压中，因此，利用在第一喷射器处的传感器探测另外的第二喷射器的操纵，并且在所识别的、引起延迟的运行时间内推断所述至少一个特性。由于已知所述另外的第二喷射器何时被操纵，因此，由这个时间点和识别到在所述第一喷射器处的操纵的时间点得出所述延迟或者运行时间。

通过所述探测和随后的对该针打开的时间点的分析，尤其是通过以这种方式待确定的运行时间，能够在所述运行时在运行时间内推断该燃料的特性。因此能够遵守排放和性能要求。也能够识别不合适的燃料的灌注。

本发明建议，确定或者测量在所述发动机处的多个相邻的喷射器的针打开和/或针闭合，以便能够利用这些信息来推断所述燃料特性。目前设置了，在未来的、具有压电操控结构的CR喷射器中，为每个喷射器安装单独的传感器，所述传感器探测该喷射器的针打开和针闭合。类似的功能也能够通过使用配备有传感器的至少一个喷射器来实现。

所述方法也适用于检查设置在该喷射装置的高压存储器或者轨道处的传感器、即所谓的轨道压力传感器的工作方式或者验证该检查的结果的可信度。在这种情况下利用了所述压力对所述运行时间具有非常大的影响。所检测的运行时间因此强烈取决于所述压力。另外，所述方法能够在该轨道压力传感器失灵时被使用，因为利用所述方法通过评估所述运行时间也能够间接地确定所述压力并且从而能够间接地确定所述轨道压力。

所提出的组件用于执行该方法并且例如集成在控制器中。

本发明的其它优点和构造方案由说明书和所附附图得出。

要理解的是，前面所提到的和下面仍待阐述的特征不仅能够在相应给出的组合中使用，而且也能够在其它组合中使用或者能够单独使用，而不离开本发明的范畴。

附图说明

图1示出用于执行所说明的方法的喷射器的实施方式。

图2在四个图表中示出参量的变化过程。

图3示出喷射器的保持体的截面。

图4示出被测量的参量的变化过程。

具体实施方式

借助于实施方式在附图中示意性地示出了本发明，并且下面参照附图进行详细地描述。

图1示出喷射器的实施方案，所述喷射器总体用附图标记10来标记。该示意图示出切换阀12、切换阀室14、节流器板16、输出节流器18、输入节流器20、控制室22、控制室套管24和喷嘴针26。

另外，该示意图示出高压输入线路15，所述高压输入线路通向高压孔17，在该高压孔的区域中布置有保持体19。在这个保持体处布置有压电元件21，所述压电元件用作传感器并且接收该保持体19的变形、尤其是该保持体19的变形的变化过程。

在所示出的喷射器10中，通过接通该伺服液压切换阀12来改变在控制室22中的压力。所述控制室22位于所述喷嘴针26正上方。为了打开该喷射器10，基于该输出节流器18和该输入节流器20的流量一直降低在所述控制室22中的压力，直到在所述喷嘴针26处实现了力平衡并且这个喷嘴针打开。在此，所述切换阀12向所述低压区域开放在所述输出节流器18后方的空间，从而使得，由功能决定地，所述控制量能够从所述控制室22经过所述输出节流器18流出到所述低压区域中。只要打开所述切换阀12，所述控制量就流出。

该切换阀12的打开导致所述高压输入线路15中的和所述高压孔17中的压力下降。所述高压孔17中的压力下降导致该高压孔17的弹性变形并且也导致该保持体19的弹性变形，该保持体19的弹性变形通过用作压电传感器元件的压电元件21来测量并且通过电线25传输给控制器23。

在所提出的方法中，现在接收并且评估该高压孔17的弹性变形和该保持体19的弹性变形，通过操纵另外的喷射器引起该保持体19的弹性变形。由于所述喷射器相互液压连接，对另外的喷射器中的一个喷射器的操纵也影响在另外的喷射器的高压输入线路15中的压力变化过程。在这种情况下，虽然由于所述运行时间发生延迟。评估这个延迟，以便确定所述至少一个特性、例如黏度。

替代地或者补充地，传感器、例如压电元件能够布置在所述高压输入线路15处。

图2分别在三个图表中示出在对应的时间段内的信号曲线。第一图表30示出在所述时间内的操控电压32的变化过程。第二图表40示出在所述时间内在所述高压输入线路中的压力变化过程42。第三图表50示出在该压电元件的控制器输入端处的、被过滤的电压信号52，所述被过滤的电压信号布置在该高压输入线路的区域中的保持体处。

在所述图表30中标明了操控持续时间34，其开始于第一时间点35直至第二时间点36，在所述第二时间点处结束对喷射器的操控。在所述曲线32上的点38表示该操控电压的值，所述操控电压能够利用所说明的方法的实施方案来调节。

在打开该切换阀并且由此导出控制量时，在第三时间点44处在所述高压输入线路中发生压力下降。这个压力下降导致该保持体在该高压孔的外周处、即在磨片处的机械去载荷，所述传感器位于所述磨片上。如果例如压电元件用作传感器，则这个去载荷导致预紧的压电元件的去载荷，并且能够被测量作为在这个压电元件处的电压变化。

在打开该喷嘴针时，在第四时间点46处发生在所述高压线路中的另外的压力下降。这个压力下降导致该保持体在该高压孔的外周处、即在磨片处的另外的机械去载荷，所述传感器位于所述磨片上。

这个去载荷导致预紧的压电元件的另外的去载荷，并且能够被测量作为在这个压电元件处的电压变化。在这种情况下，所述第四时间点46能够通过该传感器的电压变化的梯度变化来定义或者识别。

在所述针闭合时，在第五时间点48处触发在所述高压孔中的压力波或者压力升高。这个压力升高导致该传感器元件的另外的预紧，并且能够被测量作为在这个传感器元件处的电压变化。

另外，在喷射器的针打开时，会导致在共轨喷射装置中的另外的喷射器的高压孔中的压力下降，因为所述喷射器通过所述轨道和所述HD线路液压连接。就另外的喷射器而言，由于较长的液压路段，这个压力下降在时间上相对于进行喷射的喷射器的上死点错位地出现。通过所述喷射器的、该高压线路和该轨道的预先给定的几何形状，并且通过由于被操控的喷射器的针打开引起的信号的时间点的错位，该CR系统的、例如容纳在所提出的组件中的计算单元能够借助于不同传感器的信息，并且利用与来自该进行喷射的喷射器的传感器的信号进行横向比较来确定当前的燃料特性。

通过所述喷射器、所述高压线路和所述轨道的几何形状的预先给定，以及通过由于所述操控的喷射器的针闭合引起的信号的时间点的错位，计算单元能够借助于不同传感器的这些信息，并且利用与来自该进行喷射的喷射器的传感器的信号进行横向比较来确定当前的燃料特性。

在这种情况下要注意的是，参数例如温度、压力和燃料类型（例如夏季柴油、冬季柴油）对声速有影响。通过在运行中这些时间上的错位和它们的变化，能够确定这些燃料特性。

这个压力升高因此也能够由另外的喷射器来探测和确定，所述另外的喷射器在所述高压孔上具有传感器，并且将由于该压力升高导致的该保持体的变形转化成电学参量，并且将这个信号传递给该共轨喷射装置的计算单元。

图3示出用附图标记70标记的保持体的截面。该示意图示出高压孔72、用作压电传感器元件的压电元件74、构造得尽可能坚硬的拉紧环76和在该保持体70的磨片处的膨胀区域78。

由压力波导致的该高压孔72的变形引起该保持体70的变形，该保持体的变形又利用所述压电元件74来接收。在此，尤其接收并且评估该变形的时间变化过程。

图4示出通过给另外的气缸的喷射器通电导致的、在气缸上的传感器的信号。在这种情况下是四缸全发动机。

该示意图利用附图标记100示出气缸1的通电，利用附图标记102示出气缸3的通电，利用附图标记104示出气缸4的通电，并且利用附图标记106示出气缸2的通电。利用附图标记110示出气缸1的断电，利用附图标记112示出气缸3的断电，利用附图标记114示出气缸4的断电，并且利用附图标记116示出气缸2的断电。

在其它曲线中示出了由于所述通电和所述断电而导致的该针打开和针闭合的影响。因此，这些曲线示出在所述第一气缸处的压力变化过程130、在所述第二气缸处的压力变化过程132、在所述第三气缸处的压力变化过程134和在所述第四气缸处的压力变化过程136。

能够清楚地看出对所述压力变化过程130、132、134和136的、在时间上延迟的影响。

Claims (10)

1.用于确定在内燃机的喷射装置中的燃料的至少一个特性的方法，其中，所述喷射装置具有第一喷射器（10）和至少一个第二喷射器（10），其中，接收并且评估在所述第一喷射器（10）的高压输入线路（15）的区域中的压力变化过程，以便识别对所述至少一个第二喷射器（10）中的至少一个第二喷射器的操纵，并且因此通过考虑运行时间确定所述燃料的至少一个特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，检测所述第一喷射器（10）的高压输入线路（15）的变形。

3.根据权利要求1或者2所述的方法，其中，检测在所述第一喷射器（10）的高压孔（17、72）的区域中的保持体（19、70）的变形。

4.根据权利要求2或者3所述的方法，其中，检测压电元件（21、74）的变形。

5.根据权利要求1所述的方法，其中，通过传感器接收在第一喷射器（10）的高压输入线路的区域中的压力变化过程，所述传感器检测在所述喷射装置的高压存储器（15）中的压力变化过程。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述燃料的黏度作为特性被确定。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，在冷起动前执行所述方法。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，根据所确定的至少一个特性确定用于操控持续时间的校正值。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，所述方法被用于检查设置在所述喷射装置的高压存储器处的压力传感器的工作方式。

10.用于确定在内燃机的喷射装置中的燃料的至少一个特性的、尤其是用于执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法的组件，其中，所述喷射装置具有第一喷射器（10）和至少一个第二喷射器（10），其中，所述组件设置用于接收并且评估在所述第一喷射器（10）的高压输入线路（15）的区域中的压力变化过程，以便识别对所述至少一个第二喷射器（10）中的至少一个第二喷射器的操纵，并且因此在考虑运行时间的情况下确定所述燃料的至少一个特性。