CN109155878A - 用于检测用于估计内燃发动机燃料喷射中断瞬间的软件解决方案的故障的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于检测被配置成用于生成表示内燃发动机的燃料喷射中断时刻的数据的软件解决方案的故障的方法，包括以下步骤：通过数据采集装置（40）采集（11）数据，所述数据采集装置（40）连接至测量装置，所述测量装置固定至喷射器主体并配置成用于发送表示当喷射喷嘴（22）被阻挡的时刻的数据，记录（12）在预先限定的时间段上由软件解决方案生成的数据和由测量装置发送的数据，使由软件解决方案生成的数据和由测量装置发送的数据同步（14），比较（15）由软件解决方案生成的数据和由测量装置发送的数据，当预先限定的标准不被满足时，则认为软件解决方案是有故障的。

Description

用于检测用于估计内燃发动机燃料喷射中断瞬间的软件解决 方案的故障的方法

技术领域

本发明属于安装在车辆中的内燃发动机中的燃料喷射的领域，并且其更具体地涉及一种用于检测用于估计内燃发动机的燃料喷射中断瞬间的软件解决方案的故障的方法。

背景技术

在用于将燃料喷射到内燃室的燃烧室中的已知设备中存在间接控制的喷射器，例如使用水力发电伺服阀类型的致动器。这些喷射器通常包括基本上圆柱形的喷射器主体，旨在容纳高压燃料（通常约2000巴）的主喷射通道通过该喷射器主体从燃料入口端部轴向延伸至形成在喷射器主体的喷嘴的密封座中的一个或多个喷射孔。喷射喷嘴构造成通过针的第一端部以密封的方式封闭，所述针的第一端部布置成在喷射器的主体中平移移动。连接至主通道的控制通道布置在针的第二端部，使得通过在针的所述第二端部上施加力，高压燃料能够将使针保持抵靠密封座，从而封闭喷射喷嘴。包括压电致动器的水力发电伺服阀配置在控制室中，以便能够产生向旁路通道的燃料泄漏流，这使得压力在针的第二端部上局部减小。这种局部压力降低的作用是通过施加至针上的压力的平衡现象来移动针，从而通过从密封座释放针的第一端部来打开喷射喷嘴并且引起燃料喷射到内燃发动机的燃烧室中。

基于燃料喷射策略，水力发电伺服阀的致动以本领域技术人员已知的方式通过在发动机的监测和控制装置（通常称为“发动机控制单元”（ECU））的指令下的电脉冲来实施。喷射策略尤其确定ECU发送打开和封闭喷射喷嘴的指令的瞬间。

重要的是能够确定在用于致动伺服阀的电脉冲被发送之后喷射开始的精确瞬间，也就是说，针释放喷射喷嘴的精确瞬间，以便实际上可以将燃料喷射到燃烧室中。同样重要的是能够确定一旦脉冲结束就喷射停止的精确瞬间，也就是说，针封闭喷嘴的精确瞬间。对这些瞬间的了解使得可以建立精确的喷射策略，尤其取决于活塞在燃烧室中的位置。

集成到ECU的软件解决方案允许估计在发送指令的瞬间与喷射开始的瞬间，以及喷射中断的瞬间之间的延迟。作为信息性的示例，通过考虑各种参数，例如伺服阀的位移延迟，液压流的位移延迟或针的位移惯性来确定在发送指令的瞬间和喷射开始之间的延迟。

在指令结束的瞬间和喷射喷嘴的封闭之间的延迟取决于多个参数，例如发动机曲轴转速，并且可以随时间变化。尽管考虑了这些参数的全部或一部分，但是由软件解决方案所估计的数据可能被各种环境参数，发动机设置等干扰。

如果由软件解决方案所估计的数据不符合实际，则由ECU建立的喷射策略可能会产生喷射时间的增加，这可能导致内燃发动机性能的恶化。这就是为什么能够验证这些软件解决方案的稳定性（即与在时间过程中的实际延迟相比，它们的估计的可靠性）的是至关重要的。

此外，这些软件解决方案的稳定性对于燃料的精确量的限定（例如在预先限定的时间间隔上）是至关重要的。

发明内容

本发明的目标之一是提供一种用于检测软件解决方案的故障的方法，以便能够确定其稳健性，即所述软件解决方案在时间过程中并且响应于环境参数的性能的稳定性。

本发明的目标是通过提供一种用于检测用于监测和控制内燃发动机的装置的软件解决方案的故障的方法来克服上述缺点，该解决方案被配置成用于生成表示燃料喷射中断瞬间的数据。所述监测和控制装置电连接至所述内燃发动机的喷射器的水力发电伺服阀，所述方法包括以下步骤：

· 通过数据采集装置采集数据，所述数据采集装置连接至测量装置，所述测量装置固定至喷射器主体并配置成用于发出表示喷射喷嘴的封闭瞬间的数据，

· 记录在预先限定的时间段上由软件解决方案生成的数据和由测量装置发出的数据，

· 使由软件解决方案生成的数据和由测量装置发出的数据同步，

· 比较由软件解决方案生成的数据和由测量装置发出的数据，以便识别这些数据之间的可能的差异，当所比较的数据之间的差异不满足预先限定的标准时，则认为软件解决方案是有故障的。

因此可以确定软件解决方案的稳健性。

在特定实施例中，本发明还满足以下特征，这些特征是单独实施的或以其任何技术上可行的组合实施。

在特定实施例中，预先限定的标准之一是所比较数据的差异的值的范围的值必须小于阈值。

术语“范围”旨在表示所比较数据的差异的最大值和最小值之间的差。

在本发明的特定实施例中，采集数据的步骤的预备步骤是将测量装置安装在喷射器的主体上的步骤。

在本发明的特定实施例中，在同步步骤和比较步骤之间实施对由测量装置发出的数据开窗的步骤，以便隔离喷射喷嘴的封闭瞬间。

该开窗步骤允许比较精度的显著增加。

在本发明的特定实施例中，采集数据的步骤使用连接至测量装置的示波器，该测量装置固定至喷射器主体并且配置成用于发出表示喷射喷嘴的封闭瞬间的数据。

由于示波器是对热力学因素不敏感的采集装置，因此数据以可靠的方式被采集。

在本发明的特定实施例中，采集数据的步骤由数据采集装置实施，该数据采集装置电连接至应变仪，该应变仪固定至喷射器主体并配置成用于以电信号的形式发出数据，并且该数据采集装置通过电连接而电连接至喷射器，以便以电信号的形式接收数据，其表示由软件解决方案发至水力发电伺服阀的指令。

固定至喷射器主体的应变仪和电连接实施起来相对简单且不昂贵。通过确保由外部装置至喷射器的数据采集，这些测量装置允许提高所述采集的可靠性。

在本发明的特定实施例中，比较步骤包括以下子步骤：

· 将由软件解决方案生成的数据与由喷射器的电连接以电信号形式发出的数据进行比较，以便比较由软件解决方案生成的喷射喷嘴封闭瞬间与由监测和控制部件所发出的指令被水力发电伺服阀接收的瞬间，如果所比较数据之间的差异不满足预先限定的标准，则中断比较步骤，

· 将由应变仪以电信号形式发出的数据与由喷射器上的电连接以电信号形式发出的数据进行比较，使得由应变仪发出的这些数据与由软件解决方案生成的数据的比较在相同的喷射上进行，也就是说在相同的参考框架上进行，

· 将由应变仪以电信号形式发出的数据与由软件解决方案生成的数据进行比较，以确定这些数据之间可能的差异，当这些差异不满足预先限定的标准时，则认为软件解决方案是有故障的。

因此，比较步骤的前两个比较允许确保第三比较的可靠性，特别地，已知该最后比较允许确定软件解决方案的故障。

根据第二方面，本发明涉及一种用于检测软件解决方案的故障的设备，该软件解决方案被配置成用于生成表示内燃发动机的燃料喷射中断瞬间的数据以便实施上述方法，该设备包括固定至喷射器主体并且连接至数据采集装置的测量装置。

附图说明

通过阅读作为绝非限制性示例给出的并且参考附图而提供的以下描述将更清楚地理解本发明，附图表示：

- 图1：在根据本发明的用于检测用于估计内燃发动机的燃料喷射中断瞬间的软件解决方案的故障的方法中使用的喷射器的示意图，

- 图2：表示根据本发明的用于检测用于估计内燃发动机的燃料喷射中断瞬间的软件解决方案的故障的方法的连续步骤的流程图，

- 图3：包括由专用软件实施的数据比较的一组点的图形表示，

- 图4：在记录之后数据同步时刻的示意图。

具体实施方式

本发明涉及一种用于监测用于估计内燃发动机的燃料喷射中断瞬间的软件解决方案的故障的方法。在本文中，当提到燃料喷射时，这意味着被称为“主喷射”的喷射，引起发动机扭矩的产生，而不是被称为“引燃喷射和二次喷射”的喷射，其通常为了减少噪声和污染颗粒的排放而实施。

作为本发明主题的监测方法在间接控制的燃料喷射器20上实施，该燃料喷射器20包括在第一和第二端部之间延伸的基本上圆柱形的喷射器主体21，如在图1的非限制性示例性实施例中所示。喷射器主体的第一端部旨在布置在距内燃发动机的燃烧室一定距离处，并且喷射器主体21的第二端部旨在布置在所述燃烧室内。

旨在容纳高压燃料的主喷射通道23从喷射器主体21的一端部轴向延伸至另一端部。主通道23基本上在第一端部处开口以形成燃料供应孔，并在第二端部处开口以形成喷射喷嘴22。

喷射喷嘴22包括密封座，该密封座构造成使得所述喷嘴22可以由针24的一端部（称为“远端部”）以密封方式封闭，所述针24布置成在喷射器主体21中平移移动。针24的另一端部（称为“近端部”）在连接至主通道23的液压控制室内打开，并且布置成使得高压燃料可以在针24的所述近端部上施加力，该力具有这样的强度，使得它将针24保持抵靠密封座，封闭喷射器喷嘴22。在本文的其余部分中，当提到喷射喷嘴22的封闭时，应该理解的是，封闭是完全的并且是以密封方式实施的。

包括压电致动器的水力发电伺服阀25布置在控制室中，以便能够产生至旁路通道26的燃料泄漏流，其作用是使压力在针的近端部局部减小。这种局部压力降低的作用是通过施加至针上的压力的平衡现象来移动针24，从而通过从所述喷嘴22的密封座释放针24的远端部而引起燃料喷射到燃烧室中。通过终止液压伺服阀25的致动来实施燃料喷射的中断，以便封闭旁路通道26并因此中断燃料泄漏流以便增加施加至针的近端部的液压压力。施加至针24的近端部的液压压力的增加导致所述针24朝向密封座移动，从而封闭喷射喷嘴22。

通过集成到发动机的监测和控制装置（称为发动机控制单元，下面称为ECU）中的软件解决方案来估计应该中断喷射的瞬间，以及因此应该封闭喷嘴22的瞬间。ECU通过电连接装置连接至水力发电伺服阀25，以便能够通过发送电脉冲来操作所述液压伺服阀25。

在本发明的上下文中，通过软件解决方案，借助于用于估计喷嘴22的封闭瞬间的策略来估计喷嘴22的该封闭瞬间，包括产生电压脉冲的步骤，使得可以检测压电致动器的电压变化。该电压变化基本上对应于喷嘴22的封闭瞬间。这是因为喷嘴22的封闭在喷射器的主通道23中引起短暂的液压超压，产生在燃料中传播的波，直到撞击压电致动器并产生该电压变化。

用于估计喷嘴22的封闭瞬间的策略尤其可以考虑在喷嘴22的封闭和电压变化之间的液压和/或机械延迟，例如波在燃料中从喷嘴22至压电致动器的传播时间。

软件解决方案被配置成用于生成特别地表示喷射喷嘴22的封闭瞬间的估计的数据，并且用于将这些数据输出到为此目标而开发的点对点（ad-hoc）数据采集软件。

根据本发明的用于监测估计软件的故障的方法（如由图2以流程图的形式表示）包括在预先限定的时间段内采集由测量装置发出的表示喷射喷嘴22的封闭瞬间的数据的采集步骤11。数据由数据采集装置40采集，测量装置连接至该数据采集装置40。

在本发明的一个优选实施例中，测量装置固定在喷射器的主体21上，并包括应变仪30，如由图1示意性地示出。应变仪30优选地固定至所述主体21的第一端部，并且因此布置在距喷射喷嘴22一定距离处，因此，所述应变仪30不会受到温度变化的干扰，该温度变化归因于在所喷射燃料的燃烧阶段与燃烧产生的气体排放之间的交替。应变仪30在喷射器上的安装10可以构成采集数据11的步骤的预备步骤。

在喷射器的嘴22封闭时，针24返回与所述喷嘴22的密封座接触，引起机械冲击。应变仪30对由于该机械冲击的振动敏感，并且能够以电信号的形式发射数据，所述电信号尤其表示针24和喷嘴22的密封座之间的接触，并且因此表示喷嘴22的封闭瞬间。通过处理该电信号，可以确定喷嘴22封闭的瞬间。

为了处理该电信号，应变仪30以本领域技术人员已知的方式连接至数据采集装置40，如在示例性实施例中由图1示意性地示出。例如，数据采集装置40包括电子放大器，其被配置成用于适配由应变仪30产生的电信号，以便通过数据采集装置优化它们的处理。数据采集装置包括示波器。示波器尤其具有对热力学因素不敏感的优点。

由应变仪30发出的电信号的采集是例如用预先限定的固定参数来实施的，例如内燃发动机的一定转速或燃烧室中的一定压力。

另外，如由图1示意性地所示，测量装置还包括在喷射器上形成的电连接31，这是通过到喷射器的电连接上的接头，并且更具体地到用于ECU至水力发电伺服阀25的电连接31的装置上的接头。接头使得可以将水力发电伺服阀25电连接至数据采集装置40，以便可视化水力发电伺服阀25的终端上的电压值。水力发电伺服阀25的终端上的电压值表示由软件解决方案发出的指令，并且因此可以获得由ECU向水力发电伺服阀25发出的指令的可靠表示。有利地，水力发电伺服阀25通过接头连接至与实施由应变仪30发射的数据采集的示波器相同的示波器。

在每次喷射时，由应变仪30和由接头以电信号的形式所发射的数据的通过示波器的采集，以及由软件解决方案生成的数据的估计是彼此并行实施的。为了允许它们在后续的步骤中被处理，记录12这些数据的步骤被实施。

由于喷射器的针24承受可能在喷嘴22释放时干扰测量装置的振动现象，因此软件解决方案的用于检测喷嘴22封闭瞬间的策略的启动是在记录开始后经过预先限定的延迟之后再实施的，并且数据采集装置40的激活也是如此。

在预先限定的时间段实施数据的记录，该时间段足以产生大数量的喷射，并且因此允许处理这些数据。记录的时间段例如是五秒。在图4中，记录的开始由附图标记t₀表示。

随后，实施使由软件解决方案生成的数据与由测量装置发出的数据同步的步骤14。更确切地，从检测策略的启动（由图4中的附图标记t₁表示）开始，由示波器采集的数据（在图4中的附图标记X表示）与由软件解决方案生成的数据（由所述图中的附图标记Y表示）被同步。这是因为由用于检测喷射器的喷嘴22的封闭瞬间的策略产生的电压脉冲允许确定由软件解决方案激活检测策略的时刻。

在开窗步骤13期间，具有表示喷射喷嘴22的封闭瞬间的数据（由测量装置发出）的表示喷射喷嘴22的封闭瞬间的估计的数据（由软件解决方案产生）可以随后通过点对点软件被开窗，以便隔离表示喷射喷嘴22的封闭瞬间的时刻。

用于检测用于估计喷射中断瞬间的软件解决方案的故障的方法包括将表示喷射喷嘴22的封闭瞬间的估计的数据（由软件解决方案生成）与表示喷射喷嘴22的封闭瞬间的数据（由测量装置发出）进行比较的步骤15。

优选地，将表示由软件解决方案进行的喷射喷嘴22的封闭瞬间的估计的数据与由测量装置发出的数据进行比较的步骤15包括由软件解决方案生成的数据与通过喷射器上的接头发射的数据的第一比较。更确切地，例如，对于在预先限定的数据采集时间段上实施的每次喷射，将表示喷射喷嘴22的封闭瞬间的估计的数据（由软件解决方案产生）与表示由ECU向水力发电伺服阀25发射的封闭喷嘴22的指令的接收瞬间的数据进行比较。为了实施该比较步骤15，通过合适的处理软件来输出和处理由示波器采集的由喷射器上的接头发出的数据，该软件的开发在本领域技术人员的能力范围内，并且不形成本发明申请的主题。

在非限制性的示例性实施例中，图3表示包括由该比较产生的一组点的图表，该组是使用所述处理软件所获得的，每个点代表一次喷射。因此，对于一定数量的喷射的循环的每次喷射，可以确定在由软件解决方案生成的喷嘴22的封闭瞬间和由ECU向水力发电伺服阀25所发出的指令的接收瞬间之间的差异的值，它们在图3中的纵坐标轴上在附图标记DIF下以微秒为单位读取。

为了确保方法的可靠性，由这些比较产生的差异值必须在多次喷射的给定循环期间基本相同。“基本相同”意味着这些差异的值应该具有其值例如为2至3微秒最大标准差。

如果所比较数据之间的差异值不满足预先限定的标准（例如预先限定的最大标准差的值），则中断比较步骤。

在第一比较之后，如果所比较的数据满足预先限定的标准，则在由应变仪30生成的数据和由软件解决方案生成的数据之间实施第二比较。

应当注意的是，处理软件被配置成在该比较步骤之后形成由该比较产生的、与上述相同类型的图表，以便能够处理该比较的结果。

在一个示例性实施例中，借助于处理软件在由应变仪发射的电信号上确定参考点，以便表示喷嘴22的封闭瞬间。该参考点是任意选择的并且旨在对于所采集的每个电信号（即对于所实施的每次喷射）是相同的，从而对于在记录时间段的期间在一定数量的喷射的循环期间所实施的每次喷射的数据的比较具有共同的基础。由应变仪30发出的数据和由喷射器上的电连接发出的数据被输出到配置用于对于给定喷射实施所述数据的比较的软件。

来自接头的数据与来自应变仪30的数据的比较是在通过软件的后处理之后实施的，这使得一旦进行开窗，就可以一个喷射一个喷射地找到来自两次采集的喷射喷嘴22的封闭瞬间。由于水力发电伺服阀25连接至与实施由应变仪30发出的数据的采集的示波器相同的示波器，因此数据的比较是相对简单和快速的，并且在同一个基础上实施。

对于每次喷射，由处理软件提取在由软件解决方案生成的数据和由示波器采集的数据之间的差异的值，从而可以通过由该比较所得到的图表对它们进行处理，所述图表的类型与图3中所示的类型相同。恒定的差异值表征软件解决方案的稳健性。当对于给定数量的喷射，差异值的范围大于阈值时，则认为用于估计喷射喷嘴22的封闭瞬间的软件解决方案是有故障的，也就是说是不稳健的。当软件解决方案被认为有故障时，软件需要进行改进或修正。作为非限制性示例，阈值大于十微秒。

更一般地，应该注意的是，上文所考虑的实施例已经被描述为非限制性示例，并且因此可以设想其他变型。

Claims (8)

1.一种用于检测用于监测和控制内燃发动机的装置的软件解决方案的故障的方法，该解决方案被配置成用于生成表示燃料喷射的中断瞬间的数据，所述监测和控制装置电连接至所述内燃发动机的喷射器的水力发电伺服阀（25），其特征在于，其包括以下步骤：

• 通过数据采集装置（40）采集（11）数据，所述数据采集装置（40）连接至测量装置，所述测量装置固定至喷射器主体（21）并配置成用于发出表示喷射喷嘴（22）的封闭瞬间的数据，

• 记录（12）在预先限定的时间段上由软件解决方案生成的数据和由测量装置发出的数据，

• 使由软件解决方案生成的数据和由测量装置发出的数据同步（14），

• 比较（15）由软件解决方案生成的数据和由测量装置发出的数据，以便识别这些数据之间的可能的差异，当所比较的数据之间的差异不满足预先限定的标准时，则认为软件解决方案是有故障的。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，预先限定的标准之一是所比较数据的差异的值的范围的值必须小于阈值。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的方法，其中，采集（11）数据的步骤的预备步骤是将测量装置安装（10）在喷射器的主体（21）上的步骤。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，在同步（14）步骤和比较（15）步骤之间实施对由测量装置发出的数据的开窗（13）的步骤，以便隔离喷射喷嘴（22）的封闭瞬间。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，采集数据（11）的步骤使用连接至测量装置的示波器，所述测量装置固定至喷射器主体（21）并且配置成用于发出表示喷射喷嘴（22）的封闭瞬间的数据。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，采集数据（11）的步骤由数据采集装置（40）实施，所述数据采集装置（40）电连接至应变仪（30），所述应变仪（30）固定至喷射器的主体（21）并配置成用于以电信号的形式发出数据，并且所述数据采集装置（40）通过电连接（31）而电连接至喷射器，以便以电信号的形式接收数据，其表示由软件解决方案发至水力发电伺服阀（25）的指令。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，比较步骤（15）包括以下子步骤：

• 将由软件解决方案生成的数据与由喷射器的电连接（31）以电信号形式发出的数据进行比较，以便将由软件解决方案生成的喷射喷嘴（22）的封闭瞬间与由监测和控制部件所发出的指令被水力发电伺服阀（25）接收的瞬间进行比较，如果所比较数据之间的差异不满足预先限定的标准，则中断比较步骤，

• 将由应变仪（30）以电信号形式发出的数据与由喷射器上的电连接（31）以电信号形式发出的数据进行比较，使得由应变仪（30）发出的这些数据与由软件解决方案生成的数据的比较在相同的喷射上进行，

• 将由应变仪（30）以电信号形式发出的数据与由软件解决方案生成的数据进行比较，以确定这些数据之间可能的差异，当这些差异不满足预先限定的标准时，则认为软件解决方案是有故障的。

8.一种用于检测软件解决方案的故障的设备，所述软件解决方案被配置成用于生成表示内燃发动机的燃料喷射的中断瞬间的数据，以便实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法，所述设备包括固定至喷射器主体（21）并且连接至数据采集装置（40）的测量装置。