CN110242468A - 用于诊断用于内燃机的注射装置的方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于诊断用于内燃机(2)的注射装置(1)的方法，其中，注射装置具有带有至少一个入口(4)和至少一个出口(6)的容积(3)，经由该入口可使容积与压力管路(5)在流体技术上相连接，经由该出口可使容积与内燃机的至少一个燃烧室(7)相连接；其中，注射装置此外具有用于测量容积中的压力(9,10)的第一压力传感器(8)；其中，该方法至少具有如下步骤：a)确定注射装置的第一状态(11)，在其中至少一个入口和至少一个出口被关闭并且容积具有恒定的体积；b)在第一时间点(13)测量第一压力(9)；c)在之后的第二时间点(14)测量第二压力(10);d)评估从第一压力至第二压力的压力变化。

Description

用于诊断用于内燃机的注射装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于诊断用于内燃机、尤其汽油发动机或柴油发动机的注射装置的方法。
背景技术
在直接注射的内燃机中，经由电气操纵的注射阀以正确的量和以特定的喷射图(Spraybild，有时称为喷雾图)将燃料注射到内燃机的燃烧室中。在电气操控的操纵以外该注射阀的造型不保证在以燃料填充的供给管(共轨、压力管路，接下来还被称为容积)与燃烧室之间的完全密封。由于燃料在燃烧过程之外进入到燃烧室中所引起的燃料的泄漏在有害物质排放方面负面地影响。燃料不受控地参与燃烧。在此可产生炭黑颗粒。在催化器中部分实现燃料的转变(氧化)或者碳氢化合物分子穿过催化器不受阻碍地到达到周围环境中。
如果在较长的停止阶段之后重新启动内燃机，则在较大泄漏的情况中面临燃料冲击(Kraftstoffschläge)的威胁。在太低燃料压力的情况中的另一危害是，在燃烧室与供给管(容积)之间的压差反转并且注射阀由燃烧室中的气体的高压被加压。由此能够污染注射阀。污染的结果是能够负面影响燃料注射的喷射图。
发明内容
本发明的任务是，至少部分解决关于现有技术所列举的问题。尤其应给出如下方法，通过其可识别燃料-供给管(容积)中的泄漏。
带有根据专利权利要求1的特征的方法有助于解决该任务。有利的改进方案是从属专利权利要求的对象。在专利权利要求中单独举出的特征以在技术上有意义的方式可相互组合并且可通过来自说明书的起阐述作用的事实和/或来自附图的细节来补充，其中指出了本发明的另外的实施变型方案。
提出一种用于诊断用于(尤其直接注射的)内燃机的注射装置的方法。注射装置具有带有至少一个入口和至少一个出口的容积，经由该入口可使容积(尤其经由阀)与压力管路(且与(高压)泵)在流体技术上相连接，经由该出口可使容积(尤其经由阀)与内燃机的至少一个燃烧室相连接。注射装置此外具有用于测量容积中的压力的第一压力传感器。该方法至少具有如下步骤：
a)确定注射装置的第一状态，在其中至少一个入口(所有入口)和至少一个出口(所有出口)被关闭，并且容积具有恒定的体积；其中容积通过设置用于注射的液体被完全填充；
b)在第一时间点测量第一压力；
c)在之后第二时间点测量第二压力；
d)评估从第一压力至第二压力的压力变化。
容积尤其经由第一泵以液体(例如燃料)填充并且被置于压力下。在泵与容积之间布置有压力管路。在压力管路与容积之间尤其布置有阀，经由其将液体输送给容积。
容积尤其经由出口(必要时多个出口)与至少一个燃烧室(或多个燃烧室)相连接。每个出口尤其具有阀，经由其将液体输送给至少一个燃烧室。
容积尤其在回流管路中具有另一阀(例如限压阀)，经由其可将液体从容积引回到用于液体的箱子中或者引回到在第一泵上游的管路中。
注射装置的第一状态尤其包括的是，至少一个入口和至少一个出口被关闭并且容积由此具有恒定的体积。于是，液体可在当前压力的情况中不从容积离开(除非必要时非期望地作为泄漏)。
第一状态尤其存在在没有将液体受控地输入容积中或从容积输出的阶段中(例如在内燃机的推进关停(Schubabschaltung，有时称为燃油切断)或气体运行、机动车的电气运行的情形中；或在空转阶段中(在其中内燃机的控制设备仍是活跃的(wach，有时称为唤醒的)))。
在这样的阶段中尤其关停第一泵(必要时还有在用于液体的箱子中的第二泵)，其中同样不存在液体从容器经由回流管路的流出。
容积通过液体尤其被完全填充。这里完全尤其说的是至少99%、优选地100%的容积的填充度。完全填充的容积由于经调整的压力和当前的温度处于“流体的”范围中，从而由于湿蒸气的形成所引起的气体放出尤其是不可行的。液体的蒸发或气体在容积之内的存在于是尤其是不可行的。
在容积之内的压力尤其为至少80bar、优选地至少150bar。压力尤其为最高450bar。
在步骤d)中评估的压力变化可指向泄漏。尤其可经由压力变化的梯度(即每时间单位的压力变化)推断出泄漏的量(体积流；即升/分钟)。
确定的泄漏可作为记录储存在控制设备中。必要时可产生故障报告或可通过诊断设备读取记录。对泄漏的指示可在维护内燃机的情况中用于错误消除。
该方法尤其包括如下附加的步骤：
i. 在第一时间点测定液体在容积中的第一温度；
ii. 在第二时间点测定液体在容积中的第二温度；
iii. 在考虑第一温度和第二温度的情况下评估从第一压力至第二压力的压力变化。
步骤iii尤其代替步骤d)或作为步骤d)的特定设计方案来进行。
步骤i尤其与步骤b)同时进行或者作为步骤b)的特定设计方案来进行。步骤ii尤其与步骤c)同时进行或者作为步骤c)的特定设计方案来进行。必要时测定在时间窗之内的压力和温度。第一或第二时间点于是包括例如最高20秒、尤其最高5秒的时间段。
尤其提出的是，在测定泄漏的情况中考虑燃料的物理特征。在此应考虑的是，液体(例如燃料)在恒定容积的情况下取决于当前温度改变其压力。
液体的压力变化与温度的变化相关联。该关联性可例如在用于参考液体(或者用于在运行中使用的液体的类型)的无泄漏的或密封的系统(例如在试验台上)中被测定并且被储存在内燃机的控制设备中(例如以特征线的形式)。
在所涉及的时间点测定的温度可被使用，以便可确定由此引起的(允许的)压力变化。于是该(允许的)压力变化的进一步的偏差指向泄漏。
尤其在考虑所使用的液体的气体放出活动的情况下实现压力变化的评估。
所使用的液体的气体放出活动可在注射装置中被测定。用于通过注射装置来测定气体放出活动的方法例如由文件DE 10 2004 062 613 A1已知。
尤其还可在内燃机自身中确定当前所用的液体的物理特征。容积为此尤其可仅仅部分以液体填充并且可确定压力取决于温度的变化。由此可确定液体的气体放出活动，其还在液体的液体状态中决定性地引起液体的压力与温度的关联性。
尤其在无泄漏的注射装置中测定呈现出取决于液体的温度的压力变化的特征线(针对所用液体)(例如在试验台上，在其上可呈现出或至少可模仿出理想的(即完全地起密封作用的)注射阀)。可针对步骤iii考虑特征线。
无泄漏在这里尤其说的是，在无泄漏的注射装置中，例如在限定的时间窗中且在限定的周围环境条件下不出现泄漏。
根据第一设计方案可借助于温度传感器测量第一温度和第二温度。
根据一备选的设计方案可经由导热模型或温度模型以计算的方式测定第一温度和第二温度。
尤其考虑的是，液体的温度曲线与内燃机的温度曲线相关联，容积在热技术上联结到该内燃机处。容积与内燃机的连接在热方面观察呈现出热桥。在此，应考虑内燃机与容积的温度曲线的时间上的偏移。
根据前述专利权利要求中任一项所述的方法，其中，利用根据步骤d)或iii的评估测定注射装置的总泄漏。
尤其可以总泄漏为出发点经由内燃机的λ调节(Lambdaregelung，有时称为过量空气系数调节)的评估测定经由至少一个出口的泄漏。
尤其可经由内燃机的λ调节(即测量废气中的空气的含量)来确定，液体(即燃料)是否经由出口到达到燃烧室中。
尤其实现针对每个燃烧室的λ调节。由此可确定，经由哪个出口实现泄漏。
尤其除了经由出口(即例如经由燃烧室中的用于燃料的注射阀)泄漏之外另外的泄漏是可行的。另外的泄漏可包括，液体经由入口从容积离开且必要时经由第一泵流回到较小压力的区域中(即第一泵上游)。该泄漏类型对于内燃机而言尤其无害，只要不超过某一体积流。
通过前述的经由出口的泄漏的测定(经由λ调节)可测定总泄漏并且使(各个)泄漏相关联。
此外提出用于内燃机的注射装置。注射装置具有带有至少一个入口和至少一个出口的容积，经由该入口可使容积与压力管路在流体技术上相连接，经由该出口可使容积与内燃机的至少一个燃烧室相连接。注射装置此外具有用于测量容积中的压力的第一压力传感器以及控制装置(控制设备)。控制装置设定成用于执行已经说明的方法。
此外提出带有至少一个燃烧室和已经说明的注射装置的内燃机，其中，经由注射装置可将燃料输送给至少一个燃烧室。
内燃机尤其附加地包括用于内燃机的λ调节的装置，其中，利用根据该方法的步骤d)或iii的评估可测定注射装置的总泄漏。以总泄漏为出发点可经由内燃机的λ调节的评估测定经由至少一个出口的泄漏。
对于所提出的方法的实施方案可转用到所提出的注射装置和内燃机上，且反之亦然。
预先加以考虑地应注意的是，这里使用的数字词语(“第一”、“第二”、…)优先地(仅)用于区分多个相同的对象、大小或过程，即尤其不强制预设这些对象、大小或过程彼此的相关性和/或顺序。如果相关性和/或顺序是必要的，这在这里会明确说明或者其对于本领域技术人员而言在研究具体说明的设计方案时是明显的。
附图说明
接下来根据附图更详细阐述本发明以及该技术领域。应指出，本发明不应被所示实施例限制。尤其的是，只要没有另外明确示出，还可行的是，提取出在图中阐述的事实的部分方面并且与来自本说明书的其它组成部分和认知相组合。尤其应指出的是，附图和尤其示出的大小比例仅仅是示意性的。图1显示了带有注射装置1的内燃机2。
附图标记清单
1注射装置
2内燃机
3容积
4入口
5压力管路
6出口
7燃烧室
8第一压力传感器
9第一压力
10第二压力
11第一状态
12液体
13第一时间点
14第二时间点
15第一温度
16第二温度
17特征线
18温度传感器
19装置
20控制装置
21箱子
22第一泵
23第二泵
24第二压力传感器
25过滤器
26阀
27回流管路。
具体实施方式
内燃机2包括多个燃烧室7，其中，可通过注射装置1经由出口6(注射阀)将液体12输送给每个燃烧室7。
内燃机2包括用于内燃机2的λ调节的装置19，其中，利用根据该方法的步骤d)或iii的评估可测定注射装置1的总泄漏。以总泄漏为出发点可经由内燃机2的λ调节的评估来测定经由至少一个出口6的泄漏。
注射装置1具有带有入口4的容积3，经由该入口可使容积3与压力管路5且与第一(高压)泵22在流体技术上相连接。经由多个出口6可使容积3与内燃机2的多个燃烧室7相连接。注射装置1具有用于测量容积3中的压力9,10的第一压力传感器8。在该方法的步骤a)中确定注射装置1的第一状态11，在其中入口4和出口6被关闭，并且容积3具有恒定的体积。容积3通过设置用于注射的液体12被完全填充。在步骤b)中在第一时间点13测量第一压力9。在步骤c)中在之后的第二时间点14测量第二压力10。在步骤d)中，例如经由控制装置20实现从第一压力9至第二压力10的压力变化的评估。
在另一步骤i中，经由温度传感器18在第一时间点13测定液体12在容积3中的第一温度15。在步骤ii中，在第二时间点14测定液体12在容积3中的第二温度16。在步骤iii中，在考虑第一温度15和第二温度16的情况下实现从第一压力9至第二压力10的压力变化的评估。
液体12通过第二泵23从箱子21经由过滤器25被运送至第一泵22。在该区域(低压区域)中布置有第二压力传感器24。容积3经由第一泵22以液体12(例如燃料)填充并且被置于压力9,10下。在第一泵22与容积3之间布置有压力管路5。在压力管路5与容积3之间布置有入口4，经由其将液体12输送给容积3。
容积3经由阀26(例如限压阀)与回流管路27相连接，经由其可将液体12从容积3引回到用于液体12的箱子21中或者引回到第一泵22上游的管路中(低压区域)。
确定的泄漏可作为记录储存在控制装置20中。必要时可产生故障报告或可通过诊断设备读取记录。对泄漏的指示可在维护内燃机2的情况中用于错误消除。此外提出的是，在测定泄漏的情况中考虑燃料的物理特征。在此应考虑的是，液体12(例如燃料)在恒定的体积的情况中取决于当前温度15,16改变其压力9,10。
呈现出与液体12的温度15,16相关的压力变化的特征线17(针对所用液体12)可在无泄漏的注射装置1中被测定(例如在试验台上)。特征线17可存储在控制装置20中并且针对步骤iii被考虑。
第一温度15和第二温度16经由温度传感器18来测量。

Claims (12)

1.一种用于诊断用于内燃机(2)的注射装置(1)的方法，其中，所述注射装置(1)具有带有至少一个入口(4)和至少一个出口(6)的容积(3)，经由该入口可使所述容积(3)与压力管路(5)在流体技术上相连接，经由该出口可使所述容积(3)与所述内燃机(2)的至少一个燃烧室(7)相连接；其中，所述注射装置(1)此外具有用于测量所述容积(3)中的压力(9,10)的第一压力传感器(8)；其中，所述方法至少具有如下步骤：
a) 确定所述注射装置(1)的第一状态(11)，在其中，所述至少一个入口(4)和所述至少一个出口(6)被关闭并且所述容积(3)具有恒定的体积(3)；其中，所述容积(3)通过设置用于注射的液体(12)被完全填充；
b) 在第一时间点(13)测量第一压力(9)；
c) 在之后的第二时间点(14)测量第二压力(10)；
d) 评估从所述第一压力(9)至所述第二压力(10)的压力变化。
2.根据专利权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括如下附加的步骤：
i. 在所述第一时间点(13)测定所述液体(12)在所述容积(3)中的第一温度(15)；
ii. 在所述第二时间点(14)测定所述液体(12)在所述容积(3)中的第二温度(16)；
iii. 在考虑所述第一温度(15)和所述第二温度(16)的情况下评估从所述第一压力(9)至所述第二压力(10)的压力变化。
3.根据专利权利要求2所述的方法，其中，在考虑所用的所述液体(12)的气体放出活动的情况下实现所述压力变化的评估。
4.根据专利权利要求3所述的方法，其中，测定所使用的所述液体(12)在所述注射装置(1)中的气体放出活动。
5.根据前述专利权利要求2至4中任一项所述的方法，其中，在无泄漏的注射装置(1)中测定呈现出与所述液体(12)的温度(15,16)相关的压力变化的特征线(17)；其中，针对步骤iii考虑所述特征线(17)。
6.根据前述专利权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，所述第一温度(15)和所述第二温度(16)经由温度传感器(18)来测量。
7.根据前述专利权利要求2至5中任一项所述的方法，其中，所述第一温度(15)和所述第二温度(16)经由导热模型以计算的方式来测定。
8.根据前述专利权利要求中任一项所述的方法，其中，利用根据步骤d)或iii的评估测定所述注射装置(1)的总泄漏。
9.根据专利权利要求8所述的方法，其中，以所述总泄漏为出发点经由所述内燃机(2)的λ调节的评估来测定经由所述至少一个出口(6)的泄漏。
10.一种用于内燃机(2)的注射装置(1)，其中，所述注射装置(1)具有带有至少一个入口(4)和至少一个出口(6)的容积(3)，经由该入口可使所述容积(3)与压力管路(5)在流体技术上相连接，经由该出口可使所述容积(3)与所述内燃机(2)的至少一个燃烧室(7)相连接；其中，所述注射装置(1)此外具有用于测量在所述容积(3)中的压力(9,10)的第一压力传感器(8)以及控制装置(20)；其中，所述控制装置(20)设定成用于执行根据前述专利权利要求中任一项所述的方法。
11.一种内燃机(2)，带有至少一个燃烧室(7)和根据专利权利要求10所述的注射装置(1)，其中，经由所述注射装置(1)可将燃料输送给所述至少一个燃烧室(7)。
12.根据专利权利要求11所述的内燃机(2)，附加地带有用于所述内燃机(2)的λ调节的装置(19)，其中，利用根据所述方法的步骤d)或iii的评估可测定所述注射装置(1)的总泄漏；其中，以所述总泄漏为出发点经由所述内燃机(2)的λ调节的评估可测定经由所述至少一个出口(6)的泄漏。
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