CN109072803A - 用于诊断机动车辆的柴油发动机喷射器的运行的方法 - Google Patents

Abstract

本发明的主题是一种用于诊断车辆的柴油发动机的喷射器的运行的方法，所述喷射器由基于用于每个控制法则的至少一个喷射器运行参数的多个控制法则控制。该方法包括在喷射器的使用期间测量运行参数的值的步骤（E2），基于参数的测量值和表示参数在其运行值范围中的效率的预先确定的参考曲线确定每个控制法则的效率值的步骤（E3），和基于每个控制法则的效率值确定喷射器的效率值的步骤（E4）。

Description

用于诊断机动车辆的柴油发动机喷射器的运行的方法

技术领域

本发明涉及机动车辆领域，并且更具体地涉及一种用于诊断机动车辆的柴油发动机喷射器的运行的方法。

背景技术

机动车辆的发动机通常包括气缸，每个气缸限定燃烧室，燃料和助燃剂经由喷射器引入燃烧室中以燃烧混合物。在燃烧期间，车辆的电子控制单元确定待喷射的燃料量以确保发动机的最佳运行，然后致动喷射器从而喷射所述确定量的燃料。

在实践中，在车辆的使用期间，在例如喷射器的磨损，喷射前燃料中的波传播等物理现象的影响，实际喷射的燃料量可能与待喷射的燃料量不同。

因此，已知用于喷射器控制的自调节的方法，其允许在喷射期间通过测量喷射器的各种参数（例如压电喷射器的供应电压、喷射时间等）来检测待喷射的燃料量与实际喷射的燃料量之间的差别。然后在随后的喷射控制操作中补偿这种差别。

例如文献US2013/275026 A1是已知的且描述了一种基于高压轨道或共轨的压力信号的检查的诊断方法。所测量信号的干扰指示部件存在问题。发明涉及通过轨道压力数据的处理而识别供应系统的故障部件。该文献涉及评估故障的幅度，也就是说系统已经存在故障。所提出的问题是检测有缺陷的部件。根据该文件的发明提出了一种用于诊断异常的方法。

文献US2011/313639 A1也是已知的且描述了一种用于基于高压轨道或共轨的压力信号的检查而测试喷射器的方法。实施喷射之前/之后的压力测量并将其与理论喷射量相关联，以便评估喷射器的第一性能因子。文献公开了燃料喷射器的性能测试，以便识别不符合的喷射器。确定喷射器的性能是为了修改待喷射的燃料量或指示有缺陷的喷射器。

文献US2011/313639 A1也是已知的且描述了一种用于基于高压轨道或共轨的压力信号的检查而诊断喷射器的运行状态的方法。该方法的目的在于检测喷射器可能的故障。如先前的文献，实施喷射之前/之后的压力测量，然后将其气缸至气缸地相关联。

因此，此类自调节的方法允许确保发动机的最佳运行。然而，它们不能在车辆的售后服务操作期间例如由汽车修理工诊断喷射器的状态。

具体地，汽车修理工并不总是可以获取喷射参数的测量值，或者不可以获取所有这些测量值。因此，汽车修理工不能使用这些测量值来诊断喷射器的状态并且由此确定是否需要将其更换或者其是否仍能够被使用。另外，这些参数可以在喷射器的不同运行点被测量，换言之，在供应轨道中的各种燃料压力下和各种燃料喷射流量下被测量。因此，参数值本身并不能确定它对应于的是喷射器的正确运行还是不正确运行，而还取决于执行测量的运行点，这使得基于参数的值的解读变得复杂。

另外，当受过培训的汽车修理工获取这些测量值时，他难以解读这些值，因为所测量的喷射参数和执行这些测量的运行点可能根据机动车辆制造商而变化。

喷射器诊断中的这些困难导致在喷射器仍能够被使用时就将所述喷射器更换，由此对于车主的额外成本以及车主对机动车辆品牌看法的恶化。

因此，存在对于以容易且有效的方式诊断发动机喷射器的运行的需要。

发明内容

为此，本发明的一个目的是一种用于诊断机动车辆的柴油发动机的至少一个喷射器的运行的方法，所述喷射器由基于喷射器的至少一个运行参数的至少一个控制法则控制，该方法的特征在于其包括：

· 在所述喷射器的使用期间测量所述运行参数的值的步骤，和

· 基于参数的测量值和表示参数在其运行值区间中的效率的预先确定的参考曲线确定喷射器的效率值的步骤，

喷射器由基于对于每个控制法则的喷射器的至少一个运行参数的多个控制法则控制，

· 基于所述至少一个参数的测量值和表示所述参数在其运行值区间中的效率的预先确定的参考曲线确定每个控制法则的效率值的步骤，并且其中，喷射器的效率值基于每个控制法则的效率值确定。

控制法则设计用于控制喷射器从而补偿物理现象，例如喷射器的电控制功率、由喷射器供应的燃料流、喷射器的机械和/或液压偏差、喷射器的打开元件和其致动器之间的间隙、气缸的平衡等。

借助于根据本发明的方法，能够通过参数的参考曲线容易地确定喷射器的效率值。因此能够通过参数的效率值而不使用参数值来诊断喷射器，参数值其本身并不总是能够确定喷射器的运行状态。借助于参考曲线，能够基于参数值确定参数的效率值，并且因此容易地诊断喷射器。于是，喷射器的诊断能够优化发动机的维护，特别是通过避免替换运行正常的喷射器。

有利地，喷射器效率值的确定是基于各种参数的效率的平均值来计算的，参数效率的平均值由用于诊断喷射器运行的最具代表性的参数加权。

有利地，该方法包括用于确定参考曲线的初步的步骤。因此，在确定各种参数的参考曲线时，可以使用这些参数。

优选地，根据经验确定参考曲线。因此，这种参考曲线易于确定，尤其在实验室中。

优选地，参数选自：喷射器的供应电压的偏差，在喷射器的预先确定的运行点处由喷射器供应的燃料流量，以及喷射器的燃料喷射时间的偏差。因此，根据本发明的方法可以用于各种参数。

有利地，喷射器由基于喷射器的多个运行参数的控制法则所控制，在喷射器的使用期间对于所述运行参数中的每一个实施测量，并且基于所述参数的测量值和表示所述参数在其运行值区间中的效率的预先确定的参考曲线对于每个参数确定喷射器的效率值。

优选地，本方法包括如果至少一个参数尚未被测量，则限制喷射器的经确定的效率值的步骤。

本发明还涉及一种用于诊断机动车辆的柴油发动机的运行的方法，发动机包括多个喷射器，该方法包括对于每个喷射器实施如上所述的用于诊断喷射器的运行的方法的步骤，和基于发动机的每个喷射器的运行效率诊断发动机的运行的步骤，从而确定发动机的运行状态。

优选地，该方法包括显示发动机的运行效率值的步骤，优选地，发动机的所述运行效率值是基于每个喷射器的运行效率值确定的。因此，车辆驾驶员或车库的操作人员能够容易地被告知发动机的运行状态，这使得车辆的维护变得容易并且同时避免喷射器的不需要的替换。

本发明还涉及一种包括柴油发动机的机动车辆，所述柴油发动机包括至少一个喷射器和所述发动机的电子控制单元，所述电子控制单元设计用于实施如上所述的用于诊断喷射器的方法或如上所述的用于诊断机动车辆的发动机的运行的方法。

附图说明

本发明的其它特征和优点将在接下来参考附图进行的描述中显现出来，附图是作为非限制性示例给出的，并且其中将相同的附图标记指代相似的目标。

- 图1示意性地示出了根据本发明的机动车辆的一个实施例。

- 图2示意性地示出了车辆热燃烧发动机的运行参数的效率曲线。

- 图3示出了根据本发明的用于诊断车辆热燃烧发动机的运行的方法的一个实施例。

具体实施方式

下文展现了机动车辆发动机的运行的诊断。应该注意的是，这种应用不限制本发明的范围，本发明可以应用于任何类型的车辆。

参考图1，机动车辆1包括柴油热燃烧发动机10、热燃烧发动机10的电子控制单元20、燃料C供应系统30和发动机10的空气A供应系统40。

发动机10包括多个气缸110，每个气缸110限定燃烧室110A，在发动机10的每个循环中一定体积的燃料C和一定体积的空气A被引入燃烧室110A中以便实现它们的混合物的燃烧。图1示出了其中发动机10包括四个气缸110的情况，但是这种情况不限制本发明的范围，本发明应用于可以包括多于或少于四个气缸的发动机10。

每个气缸110包括安装在燃烧室110A中的活塞120。活塞120设计用于通过混合物在燃烧室110A中燃烧而被驱动平移。活塞120驱动发动机10的主轴（也称作“发动机飞轮”）旋转，由此允许发动机10将燃烧释放的能量转化为机械能。

燃料供应系统30包括供应泵31、由供应泵31供应的燃料C分配轨道32和由分配轨道32供应燃料C的多个喷射器33。

喷射器33安装在每个气缸110上，以便在发动机10的每个循环将由电子控制单元20所确定的一定量的燃料C喷射至相应的燃烧室110A中。这种喷射器33可以是螺线管、压电或任何其它合适的类型。喷射器33包括控制燃料C的流动的打开元件（未示出）和用于所述打开元件的致动器（未示出）。打开元件（可以例如呈现安装在喷射器33的孔口处的针或蘑菇的形状）在打开位置允许燃料C流动以便将燃料C喷射至燃烧室110A中，并且在关闭位置阻塞燃料C的流动。为确保打开元件在关闭位置阻塞燃料C，打开元件和致动器被连接成使得具有确保打开元件的无泄漏封闭的功能性间隙。

分配轨道32（也称作共轨）设计用于同时向若干个气缸110供应燃料C。燃料C在分配轨道32中被加压以便允许燃烧室110A的有效供应。

空气供应系统40允许将由电子控制单元20所确定的一定量的空气A喷射至每个气缸110的燃烧室110A中。为此，在具有柴油发动机的车辆的该示例中，空气供应系统40包括蝶形阀（未示出），其允许调节供应燃烧室110A的空气A的流量。

如上所提及的，由电子控制单元20控制燃料供应系统30和空气供应系统40。

更确切地，电子控制单元（通常称作ECU）在发动机10的每个循环确定待喷射至每个气缸110的燃烧室110A中的燃料C的量和空气A的量。在柴油发动机的情况下，空气A的量是基于待喷射的燃料量确定的。换言之，燃油发动机10是基于待喷射的燃料C的量来控制的。

但是，在发动机10的寿命期间，由于物理现象，实际喷射的燃料量可能不同于由电子控制单元20所确定的待喷射燃料量。此类物理现象例如是存在于分配轨道32中的燃料C中的波的传播、喷射器33的磨损等。

因此，使用用于控制喷射器33的控制法则以便补偿这些物理现象并且由此允许实际喷射的燃料C的量对应于待喷射的量。这些控制法则中的每一个测量喷射器33的至少一个运行参数P，以便确定其相对于与喷射器33的最佳运行相对应的最优值的可能的偏差。控制法则于是允许补偿该偏差，从而确保在车辆1的寿命期间喷射器33的最佳运行。

第一控制法则允许控制压电喷射器33的控制电能。由第一控制法则测量的运行参数P是喷射器33的控制电压的偏差。第一控制法则是所谓自调节的，换言之，在发动机10的寿命期间，它自动补偿控制电压，以便确保喷射器33的最佳运行。

第二控制法则允许在所述喷射器33的制造链出口处测试每个喷射器33。第二控制法则对于喷射器33的确定数量（优选地四个）的燃料供应压力，测量由喷射器33供应的燃料C的流量。因此，对于每个供应压力，第二控制法则测量喷射器33的运行参数P，该运行参数P是流量。因此，第二控制法则允许电子控制单元20实施每个喷射器33的校准。

第三控制法则允许补偿喷射器33的机械和/或液压偏差。这种偏差可能由喷射器33的磨损引起。在发动机10的寿命期间的测试阶段中，第三控制法则比较实际喷射的燃料量并将其与待喷射的燃料量作比较，以便确定喷射器33的机械磨损，并且由此补偿喷射器33的控制。第三控制法则对于喷射器的确定数量（优选地包括在2个和16个之间，优选地约为4个）的与给定流量和压力对应的运行点测量该差别。由第三法则测量的运行参数P是喷射时间的调节，其允许喷射器33对于每个运行点喷射确定量的燃料。

第四控制法则允许确保喷射器33的打开元件和其致动器之间的间隙，以便在喷射器33不喷射燃料C时确保喷射器33的密封性。第四控制法则测量喷射时间，其允许同时地既通过弥补间隙确保喷射器33的密封性且确保确定量的燃料的喷射。

已经描述了四种控制法则，但是不言而喻，可以使用不同数量的控制法则以及不同的控制法则，尤其是用于气缸平衡的控制法则（也称作气缸平衡）。同样地，由控制法则所测量的运行参数也可以不同。

现在将描述根据本发明的用于基于运行参数的测量值诊断发动机10的方法。

为了诊断发动机10，首先在步骤E10中实施用于使用所述喷射器33的运行参数诊断每个喷射器33的方法。

对于由各种控制法则所测量的喷射器33的每个运行参数P，在初步的步骤E1中（如图3所示）确定所述参数P的效率曲线C（如图2所示），例如在实验室中。为此目的，在运行参数P的最小值P_最小和最大值P_MAX最大之间的参数P的整个运行范围上测试参数P（参考图2）。

为此，测试具有各种磨损水平的喷射器33，每个喷射器33具有不同的参数P值。测量每个喷射器33的性能水平以便将喷射器33的性能水平与每个参数P值相关联。允许确保喷射器的最佳运行的参数P值对应于参数P的最优值。其值是最优值的参数P的效率是最大的，例如等于1。参数P的最小效率（例如等于0）通常对于参数P的最大值P_最大和/或最小值P_最小而获得。由此确定参数P值的效率的等级，在0和1之间分等级。换言之，参数P值的效率水平表示相对于所述参数P的最优值的效率百分比。

因此，对于包括在运行范围中包含的每个值确定参数的效率水平E，以便以经验的方式形成参数P的效率曲线C。参数P的效率曲线允许对于参数P的每个测量值知道其效率水平E。效率曲线C代表喷射器33的磨损状态，并且由此允许确定喷射器33是正常运行还是需要被替换。因此能够根据所获得的效率水平限定喷射器33的性能水平：例如，对于在第一阈值（优选地0.7的量级）和1之间的效率的喷射器33的总性能；在第二阈值（优选地0.5的量级）和第一阈值之间的效率的降低的性能；在第三阈值（优选地0.3的量级）和第二阈值之间的效率的受损的性能；以及小于第三阈值的效率的喷射器的性能问题。

在步骤E2中，在车辆1的寿命期间，喷射器33的运行参数P由所述参数P的控制法则测量。

然后，在步骤E3中，使用参数P的效率曲线C和参数P的测量值确定运行参数P的效率E。每个控制法则的效率也可以基于所述控制法则的参数P的效率来确定，特别是基于它们的平均值，优选地加权的。

在步骤E4中，喷射器33的各种运行参数的效率E允许确定喷射器33的效率。喷射器33的效率可以基于各种参数P的效率的平均值来计算。参数P的效率的平均值可以由用于诊断喷射器33的运行的最具代表性的参数P加权。例如，由第一法则测量的参数可以具有1的权重，由第二法则测量的参数具有2的权重，由第三法则测量的参数具有3的权重并且由第四法则测量的参数具有4的权重。由此得到喷射器33的效率值，例如在0和1之间。

最后，在步骤E20中，基于发动机10的每个喷射器33的效率，例如基于各种喷射器33的效率的平均值确定发动机10的效率。然后得到发动机10的效率值，例如在0和1之间。然后在步骤E30中，可以显示发动机10和/或发动机10的每个喷射器33的效率值，以便告知驾驶员和/或车库操作人员发动机10的运行状态，并且由此方便其维护和避免喷射器33的不需要的替换。效率值可以显示在车辆1的屏幕上或者显示在允许车辆1被控制的合适设备上，特别是通过连接至电子控制单元20。

已经描述了通过电子控制单元20实施根据本发明的方法，但是不言而喻，本方法可以由任何其它合适的装置实施，特别是例如能够在车库中使用的车辆外部的诊断工具。

由于控制法则仅能够在精确的条件下（例如发动机的温度、高度、车辆1的速度等）测量参数P，因此可能控制喷射器33的至少一个法则未被启用，并且因此至少一个运行参数P未被测量。因此不可以确定该参数P的效率。由此，如果运行参数P中的至少一个未被控制法则测量，在步骤E5中规定将喷射器的效率限制至预先确定的阈值，优选地0.5的量级。

通过根据本发明的方法，可以确定喷射器33和发动机10的效率水平而不仅仅是确定它们是否是运行的。发动机10和喷射器33的状态因此可以分等级，以便以更高的精确度跟踪它们的磨损水平。

当检查车辆1时，例如在车库，操作人员可以获取发动机10和/或每个喷射器33的效率值，以便确定发动机1或喷射器33中的至少一个是否应该被替换。因此，避免了其性能水平足够高的喷射器33的替换，由此允许限制车辆1的维护成本。根据本发明的一方面，驾驶员可以获得发动机10的效率水平，以便在发动机10故障之前将发动机10的磨损告知驾驶员。因此，驾驶员可以将车辆1带至车库作为预防措施，这允许防止车辆1的抛锚。

Claims (10)

1.一种用于诊断机动车辆（1）的柴油发动机（10）的至少一个喷射器（33）的运行的方法，所述喷射器（33）由基于喷射器（33）的至少一个运行参数（P）的至少一个控制法则控制，其特征在于，所述方法包括：

· 在所述喷射器（33）的使用期间测量所述运行参数（P）的值的步骤（E2），和

· 基于所述参数（P）的测量值和表示所述参数（P）在其运行值区间中的效率（E）的预先确定的参考曲线（C）确定所述喷射器（33）的效率值（E）的步骤（E4），

所述喷射器（33）由基于用于控制法则中的每个的喷射器（33）的至少一个运行参数（P）的多个控制法则控制，

· 基于所述至少一个参数（P）的测量值和表示所述参数（P）在其运行值区间中的效率的预先确定的参考曲线（C）确定每个控制法则的效率值的步骤（E3），并且其中，喷射器（33）的效率值基于控制法则中的每个的效率值被确定（E4）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，喷射器（33）的效率值的确定（E4）是基于各种参数（P）的效率的平均值计算的，所述参数（P）的效率的平均值由用于诊断喷射器（33）的运行的最具代表性的参数（P）加权。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其包括确定所述参考曲线（C）的初步的步骤（E1）。

4.根据前述权利要求所述的方法，其中，所述参考曲线（C）是根据经验确定的。

5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述参数（P）选自：喷射器（33）的供应电压的偏差，在喷射器（33）的预先确定的运行点处由喷射器（33）供应的燃料（C）的流量，以及喷射器（33）的燃料（C）喷射时间的偏差。

6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，通过所述喷射器（33）由基于喷射器（33）的多个运行参数（P）的控制法则控制，在喷射器（33）的使用期间对于所述运行参数（P）中的每个执行测量（E2），并且基于所述参数（P）的测量值和表示所述参数（P）在其运行值区间中的效率（E）的预先确定的参考曲线（C）对于每个参数（P）确定（E4）喷射器（33）的效率值（E）。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其包括如果至少一个参数（P）未被测量，则限定喷射器（33）的经确定的效率值（E）的步骤（E5）。

8.一种用于诊断机动车辆（1）的柴油发动机（10）的运行的方法，所述发动机（10）包括多个喷射器（33），所述方法包括：

· 对于每个喷射器（33），实施根据前述权利要求中任一项所述的用于诊断喷射器（33）的运行的方法的步骤（E10），和

· 基于发动机（10）的每个喷射器（33）的运行效率诊断发动机（10）的运行的步骤（E20）。

9.根据前述权利要求所述的方法，其包括显示发动机（10）的运行的效率值的步骤（E30），优选地发动机（10）的运行的所述效率值基于每个喷射器（33）的运行的效率值被确定。

10.一种包括柴油发动机（10）的机动车辆（1），所述柴油发动机（10）包括至少一个喷射器（33）和用于所述发动机（10）的电子控制单元（20），所述电子控制单元（20）设计用于实施根据权利要求1至7中任一项所述的用于诊断喷射器（33）的方法或根据权利要求8和9中任一项所述的方法。