CN109555614B

CN109555614B - 用于校准力传感器或压力传感器的方法

Info

Publication number: CN109555614B
Application number: CN201811107726.XA
Authority: CN
Inventors: O.图尔克; S.施泰因
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-09-25
Filing date: 2018-09-21
Publication date: 2022-07-26
Anticipated expiration: 2038-09-21
Also published as: CN109555614A; KR20190035532A; DE102017216942A1

Abstract

本发明涉及一种用于校准内燃机（160）的燃料喷射器（170）中或上的构造成力传感器或压力传感器的传感器（20）的方法，所述燃料喷射器由高压存储器（175）供给燃料，其中，检测：包含燃料喷射器（170）中的燃料压力变化的至少一个事件、所述传感器（20）的至少一个信号曲线（S、S’)和参考传感器（190）的至少一个对应的参考曲线（R₁、R₂），所述参考传感器测量以与燃料喷射器（170）处于流体连接的体积中的压力为特征的参量，并且其中，基于所述至少一个信号曲线（S、S’）、所述至少一个参考曲线（R₁、R₂）以及所述参考传感器（190）和所述传感器（20）之间的传递函数校准所述传感器（20）。

Description

用于校准力传感器或压力传感器的方法

技术领域

本发明涉及一种用于校准内燃机的燃料喷射器中或上的构造成力传感器或压力传感器的传感器的方法，该传感器设置用于检测燃料喷射器的打开和/或关闭，以及一种用于实施该方法的计算单元和一种计算机程序。

背景技术

现代的内燃机具有燃料喷射器，利用其能够将燃料有目的性地引入到燃烧室中。为了准确地控制内燃机以及遵守排放和功率要求，有利的是，尽可能准确地检测喷射过程的特征性时间点、尤其是燃料喷射器的喷射阀的打开和关闭且因此准确地检测喷射开始和喷射结束，或者给出的燃料量。

从DE 10 2010 000 827 A1例如公开了一种燃料喷射器，其中设置有传感器，用以检测压力变化，从而能够推断出这种特征性时间点。

发明内容

根据本发明提出了具有独立权利要求的特征的一种用于校准构造成力传感器或压力传感器的传感器的方法以及一种用于执行该方法的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以及下面的说明书的内容。

根据本发明的方法用于校准内燃机的燃料喷射器中或上的构造成力传感器或压力传感器的传感器的方法。燃料喷射器在此由高压存储器供给燃料。内燃机的燃料喷射器中或上的力传感器或压力传感器通常设置用于检测燃料喷射器的打开和/或关闭。传感器可以在此以与DE 10 2010 000 827 A1 中描述的那样相同或类似的方式设置在燃料喷射器中。借助这种所谓的针闭合传感器（NC传感器）能够检测燃料喷射器的阀的控制室中或在其它位置处、例如喷射器的高压钻孔处的压力变化。

现在检测包含燃料喷射器中的燃料中的压力变化的至少一个事件、传感器的至少一个信号曲线和参考传感器的至少一个对应的参考曲线，所述参考传感器测量以与燃料喷射器处于流体连接的体积中的压力为特征的参量。然后，基于所述至少一个信号曲线、所述至少一个参考曲线以及所述参考传感器和所述传感器之间的传递函数校准所述传感器。参考传感器可以尤其远离燃料喷射器地布置。

利用所述的在燃料喷射器中或上的传感器通常只能够检测压力变化，这对于识别特征性时间点如喷射开始或喷射结束来说也是足够的。就此而言无需昂贵的电子布线。但一旦要利用由传感器检测的信号来满足其他功能、例如准确地确定压力水平，针对这些信号例如必须已知压力变化的高度（例如针对轨压，某些情况下为了检验可信度），也需要知道压力变化或传感器信号的绝对高度或至少相对高度。同样地在超过了传感器的使用寿命之后的偏差也是很重要的。

通过所提出的在使用参考传感器的情况下的校准或补偿，现在可以以特别简单的方式实现，燃料喷射器中或上的传感器也可以用于获得能够说明燃料喷射器中的燃料的绝对或相对压力变化的信号。作为参考传感器可以在此基本上考虑任意如下的传感器，利用其能够检测与喷射器处于流体连接的燃料体积中的绝对或相对压力变化。在此特别适合的是用于高压传感器（所谓的轨）的压力传感器（所谓的轨压传感器，RDS），因为这种传感器无论如何都存在。这样，以与燃料喷射器处于流体连接的体积中的压力为特征的参量是轨压。

由于参考传感器远离传感器地设置，因此可以借助传递函数考虑压力变化一方面对于传感器以及另一方面对于参考传感器的可能不同的影响。虽然压力变化基于处于流体连接的燃料循环而扩散开，但可以例如通过节流效应或体积效应或压力波叠加一方面在高压存储器中以及另一方面在燃料喷射器中产生不同的影响。这种传递函数可以在此例如通过模拟和/或试验测量事先获知且之后保存在进行执行的计算单元中。

不言而喻，可以以相同的方式针对内燃机的燃料喷射器中或上的多个或所有传感器进行校准。通过校准所获知的传感器的信号曲线与实际压力变化的配对可以之后例如保存在特征场或类似物中。

优选地，所述至少一个事件包含高压传感器的入口中或高压存储器中的压力变化，所述入口中的压力变化尤其是通过高压泵的泵行程引起。这种在高压存储器之前或之中的压力变化对于所有燃料喷射器产生均匀的影响，从而以这种方式可以进行特别简单的校准。此外，在这种泵冲程下的压力变化的值通常是已知的。

有利地，所述至少一个事件包含高压存储器的压力卸载（或压力降）。为此可以例如在使用压力调节器或压力调节阀（DRV）的情况下进行高压存储器中的有针对性的压力降低，该压力降低然后对于所有燃料喷射器产生均匀的影响。该事件优选在时间上如此安排，即其在喷射器的喷射之间发生，用以避免通过喷射所造成的影响。

替选于上面描述的做法，例如当不存在DRV时，或者附加地同样优选的是，当所述至少一个事件包含通过燃料喷射器或内燃机的另一燃料喷射器的燃料喷射。以这种方式也可以产生压力下降（Druckeinbruch），其通过对应的高压管道也扩散到高压存储器中且之后也对其它燃料喷射器产生影响。

特别优选的是，针对包括相互不同的压力变化的多个事件，分别检测一信号曲线和一参考曲线，基于该信号曲线和该参考曲线校准传感器。以这种方式可以一方面更加准确且另一方面在更大的范围中进行传感器的校准。不同的压力变化可以在高压泵的泵冲程的情况下例如通过所推送的燃料量的改变而引起。在高压存储器中有目的性引起的压力下降的情况下，可以将目标压力调整到不同的值。并且在通过燃料喷射器喷射的情况下，可以通过不同长度的喷射持续时间来改变压力变化。

优选地在预先给定的、尤其是规律的时间间隔内校准传感器。以这种方式可以考虑在传感器的使用寿命中出现的可能的偏差。

该校准应该优选在常见的喷射过程之外进行，因为针对这种校准大多需要的压力变化或持续时间是在常见的喷射过程或到高压存储器中的燃料要求中所不常见的。

根据本发明的计算单元，例如机动车的控制器，尤其是通过程序技术设置用于实施根据本发明的方法，例如通过所谓的校准模式。

所述方法以计算机程序为形式的执行也是有利的，因为这引起了特别小的费用，尤其当进行实施的控制器还针对其它任务使用且因此无论如何都存在时。用于提供计算机程序的合适的数据载体尤其是磁性的、光学的和电的存储器，例如硬盘、闪存、EEPROM、DVD等等。经由计算机网络（因特网、以太网等）的程序下载也是可以的。

本发明的其它优点和设计方案从说明书和附图中给出。

附图说明

借助附图中的实施例示意性展示本发明并且在下面参照附图进行描述。

图1 示意性示出了具有共轨系统的内燃机，其适合于实施根据本发明的方法。

图2 示意性示出了磁阀，在该磁阀中可实施根据本发明的方法。

图3 示出了在一优选的实施方式中实施根据本发明的方法时的信号曲线。

图4 示出了在另一优选的实施方式中实施根据本发明的方法时的参考曲线和信号曲线。

图5 示出了在另一优选的实施方式中实施根据本发明的方法时的校准。

具体实施方式

在图1中示意性示出了内燃机160，其适合于实施根据本发明所述的方法。内燃机160示例性地包括四个燃烧室或对应的缸165。每个燃烧室165配设有一带有传感器20的燃料喷射器170。每个燃料喷射器170连接到高压存储器175、所谓的轨或共轨上并且由其供给燃料。不言而喻，根据本发明的方法也可以在具有任意其他数量的缸，例如一个、两个、三个、五个、六个、八个、十个或十二个缸的内燃机中实施。

此外，高压存储器175通过高压泵161从燃料箱195中供给燃料，在燃料箱中也可以设置低压泵196。高压泵161与内燃机160耦接，更确切地说，例如以如下方式：高压泵通过内燃机的曲轴或通过凸轮轴被驱动，该凸轮轴又与曲轴耦接。

为了计量或喷射燃料到相应的燃烧室165中而对燃料喷射器170的操控通过构造成马达控制器180的计算单元进行。在此情况下每个燃料喷射器175可以专门地（spezifisch）被操控。此外马达控制器180设置用于借助压力传感器190检测高压存储器175中的燃料压力。

此外设置有用于高压存储器175的压力调节阀191，用以调节或调整高压存储器中的压力。此外示出了用于将空气引入到缸165中的空气输入系统140以及用于将废空气或废气从缸165中引出的空气输出系统141，它们在此通过所谓的涡轮增压器141和废气回引阀142连接。

图2中示意性地更详细地示出了图1中的燃料喷射器170的一部分。在此在喷射器体1内部布置高压室2以及低压室3。这两个室通过阀件4相互分开。

高压室2通过入口通道5与根据图1的高压存储器或共轨连通。低压室3通过回流管道21或类似装置与根据图1的燃料箱连接。

高压室2可通过未示出的喷射喷嘴与根据图1的内燃机的燃烧室或缸连接。喷射喷嘴以已知的方式借助喷嘴针控制，图2中仅可见喷嘴针的远离喷嘴的端部，该端部构造成柱塞（或控制活塞）6。柱塞6以挤压体的作用方式布置在控制室7中，该控制室布置在阀件4中。控制室7通过入口节流器8与高压室2连通并且通过优选被节流的出口通道9与低压室3连通，其中，出口通道9借助控制阀系统10控制。

当出口通道借助控制阀系统10被阻断并且喷嘴针处于其关闭位置中时，在控制室7中调整出与在高压室2中相同的高压，其结果是，柱塞6在图2中向下挤压并且与其连接的喷嘴针被保持在阻断喷射喷嘴的关闭位置中。

如果出口通道9借助控制阀系统10（或通过抬起阀电枢或关闭体11）被打开，则在控制室7中调整出相对于高压室2减小的压力并且柱塞6与喷嘴针一起在图2中向上移动，也就是说，喷嘴针被调节到其打开位置中，从而通过喷射喷嘴将燃料喷射到燃烧室中。

控制阀系统10具有套筒形的关闭体11（阀电枢），其由构造成螺旋压力弹簧的关闭弹簧12朝向与出口通道9的出口同心的座压紧。在图2的例子中该座构造成平面，套筒形的关闭体11以其线形的环状边缘坐放在该平面上。但原则上也可以设置其他成形的座。

套筒形的关闭体11在与喷射器体1的纵轴线30同轴的导杆13上轴向可移动地引导，其中，关闭体11的内周和导杆13的外周之间的环形间隙构造成真正无泄漏的节流间隙或密封间隙。如果关闭体11占据图2中所示的关闭位置，则在关闭体11内部形成的压力室14相对于低压室3被阻断，所述压力室通过出口通道9与控制室7连通且随后相应地具有与控制室7相同的流体压力。

在关闭体11上布置电磁结构16的星形电枢15，该电磁结构设置成用于操纵控制阀结构10的致动器。电磁结构16以已知的方式具有磁体线圈17，该磁体线圈布置在与导杆13同心的电磁结构内部，该电磁结构具有环形的外极18和环形的内极19。如果磁体线圈17被通电，则电枢15被极18和19磁性吸引，从而将关闭体11克服关闭弹簧12的力从其座上抬起并且打开控制阀结构10。

在与柱塞6连接的喷嘴针的关闭阶段期间，也就是说在关闭的喷射喷嘴的情况下，控制阀系统10是关闭的，并且在压力室14以及控制室7中产生相等的流体压力。就在喷嘴针的关闭时间点之前，由于在该时间点在喷嘴针的喷嘴座下面的很小的压力以及随之产生的柱塞6在入口通道5中的高压下的关闭运动，控制室7中的压力下降。就在喷嘴针关闭之后，由于现在静止的柱塞6，会出现控制室7中的压力的陡峭上升，其中，控制室压力升高到入口通道5中的压力。

由于在关闭的关闭体11情况下控制室7的压力也存在于压力室14中，导杆13在关闭体11内部在该阀姿势中在端侧始终承载者控制室压力。现在设置成，控制室压力借助导杆13传递到图2中示意性示出的传感器20、力传感器或压力传感器上。这样可以获得传感器20的信号，该信号对应于控制室中的压力曲线且能够识别至少特征性时间点如打开时间点和关闭时间点。

在该设计中，导杆13具有双重功能，方式为，其一方面轴向地引导套筒形的关闭体11且另一方面用作压力室14或与其连通的控制室7和传感器20之间的力传递机构。这里还有利的是，传感器20布置在燃料喷射器的低压区域中，在绘制示出的例子中布置在回流管道21的入口附近。

传感器20可以适宜地构造成压电元件，在其上可截获与导杆13的接触压力相关的电压。与所示的设置电磁结构16作为致动器的实施方式不同，也可以设置带有其它致动器的燃料喷射器。尤其是可以考虑压电致动器，其能够根据所施加的电压来改变其长度。

图3中示出了在一优选的实施方式中实施根据本发明的方法时的信号曲线。为此绘制了关于时间t的传感器20的电压U。

信号曲线S在此表示由传感器检测或输出的信号，该信号代表燃料喷射器中的压力或压力变化，针对高压泵的泵冲程的情况。在所示的情况下在例如泵冲程开始之后的持续时间Δt可见以值ΔU的信号变化。

如果现在例如通过借助高压存储器上的压力传感器190检测轨压作为以与燃料喷射器170处于流体连接的体积中的压力为特征的参量，以及通过相应的换算，识别到通过泵冲程引起的压力变化，那么可以进行信号曲线S中的压力变化与实际的压力变化的配对。针对所述换算要考虑已提到的传递函数。

图4中示出了在另一优选的实施方式中实施根据本发明的方法时的示意性的参考曲线和信号曲线。为此分别关于时间示出了高压存储器中的压力p（左图表）或传感器的电压U（右图表）。

左图表中从两个不同的压力p₁和p₂出发分别在高压存储器中诱发压力降，例如在使用压力调节阀的情况下。可作为在根据本发明的方法中使用的参考曲线R₁或R₂的、对应的压力曲线可以由用于高压存储器的压力传感器来检测。高压存储器中各相应的压力降在此为Δp₁或Δp₂。

在右图表中示出了燃料喷射器中的传感器的属于参考曲线R₂的信号曲线S’。在此信号曲线S’包括电压变化ΔU’。通过这种方式能够类似于根据图3的情况那样进行信号曲线S’中的电压变化与实际压力变化的配对。这里也要考虑传递函数，用于将高压存储器中的压力降换算成燃料喷射器中的压力降。要强调的是，即便图3中仅示出了信号行程，但参考曲线中的每个压力降都配设有信号曲线中的相应的信号行程。

图5中示出了在另一优选的实施方式中实施根据本发明的方法时的校准，以便能够进行信号曲线中的电压变化ΔU与实际压力变化Δp的配对。为此示出了三条特征线K₁、K₂和K₃，它们针对高压存储器中的不同的出口压力能够实现传感器的电压变化与实际压力变化的配对且因此能够实现校准。在此也要考虑针对传感器信号的不同振幅的补偿（Abgleich）。

此外还要考虑，针对高压存储器中的不同的出口压力，燃料喷射器中的压力变化可以对传感器或相应的信号曲线具有不同的影响。

Claims

1.用于校准内燃机（160）的燃料喷射器（170）中或上的构造成力传感器或压力传感器的传感器（20）的方法，所述燃料喷射器由高压存储器（175）供给燃料，

其中，检测：包含燃料喷射器（170）中的燃料压力变化的至少一个事件、所述传感器（20）的至少一个信号曲线（S、S’）和参考传感器（190）的至少一个对应的参考曲线（R₁、R₂），所述参考传感器测量以与燃料喷射器（170）处于流体连接的体积中的压力为特征的参量，并且

其中，基于所述至少一个信号曲线（S、S’）、所述至少一个参考曲线（R₁、R₂）以及所述参考传感器（190）和所述传感器（20）之间的传递函数校准所述传感器（20）。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，使用一用于高压存储器（175）的压力传感器作为所述参考传感器（190）。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个事件包含所述高压存储器（175）的入口中的或所述高压存储器（175）中的压力变化。

4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述入口中的压力变化是通过高压泵（161）的泵冲程引起的。

5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个事件包含所述高压存储器（175）的压力卸载。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述至少一个事件包含通过所述燃料喷射器（170）或通过所述内燃机（160）的其他燃料喷射器的燃料喷射。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其中，针对包含相互不同的压力变化（Δp₁、Δp₂) 的多个事件，分别检测一信号曲线 (S、S’）和一参考曲线（R₁、R₂），基于所述信号曲线和所述参考曲线校准所述传感器（20）。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其中，在预先给定的时间间隔内校准所述传感器（20）。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，在预先给定的规律的时间间隔内校准所述传感器（20）。

10.计算单元（180），其设置用于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

11.机器可读的存储器介质，其具有存储计算机程序，当所述计算机程序在计算单元（180）上运行时，其促使计算单元（180）执行根据权利要求1至9中任一项所述的方法。