CN114483384A - 用于诊断水喷射系统的方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提出用于诊断水喷射系统的方法和装置,该水喷射系统具有用于水的压力室(1),其中,所述压力室(1)与泵(3)、至少一个压力传感器(2)和多个喷射阀(4)连接。所述泵(3)构造为用于在所述压力室(1)中产生水的压力,所述压力传感器(2)构造为用于测量在所述压力室(1)中的水的压力,并且所述喷射阀(4)构造为用于将水从所述压力室(1)喷射到内燃机的进气管或燃烧室中。在所述泵(3)停止的情况下依次操纵多个喷射阀,并且测量通过操纵每个单个的喷射阀所引起的压力降,对于每个喷射阀将每个操纵的相应的压力降相加,并且将所形成的和用于诊断各个喷射阀。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于诊断水喷射系统的方法和装置。
背景技术
由文献DE 10 2016 200 694已知具有共同压力室的水喷射系统。构造为用于水的存储体积的压力室与泵以及多个喷射阀连接。通过泵将水从箱泵送到压力室中,并且在此实现水在压力室中所希望的压力。通过喷射阀将水喷射到内燃机中或内燃机的进气管中,以便因此影响在内燃机中燃烧时的温度。因此可以积极地影响在内燃机中的燃烧过程。
发明内容
本发明提出用于诊断水喷射系统的方法和装置,该水喷射系统具有用于水的压力室,其中,所述压力室与泵、至少一个压力传感器和多个喷射阀连接,其中,所述泵构造为用于在所述压力室中产生水的压力,所述压力传感器构造为用于测量在所述压力室中的水的压力,并且所述喷射阀构造为用于将水从所述压力室喷射到内燃机的进气管或燃烧室中,其中,在所述泵停止的情况下依次操纵多个喷射阀,并且测量通过操纵每个单个的喷射阀所引起的压力降,对于每个喷射阀将每个操纵的相应的压力降相加,并且将所形成的和用于诊断各个喷射阀。
本发明的优点:
根据本发明的方法或根据本发明的装置与现有技术相比具有以下优点:实现水喷射系统的特别快速和可靠的诊断。因此可以确保水喷射系统的功能,由此也确保在燃烧室中对燃烧过程的积极影响。因此确保对内燃机的所有功能系统、尤其是对内燃机的废气具有影响的功能系统进行监控。
另外的优点和改进由根据本发明的优选实施方式得到。如果在管路中实现截止阀,或者除泵的电关断外也实现截止阀的关闭,则特别简单和可靠实现泵的停止。因此可以确保在泵方面液体不再被泵送到压力室中或者液体可以从压力室通过泵泄漏。分别配属于各个阀的和可以特别简单地与阈值比较,以便进行喷射阀的评估。此外,各个喷射阀的和可以相互比较,以便确定单个阀的偏差。为此可以特别简单地形成用于比较的平均值。在另一构型中则存在这样的可能性,即基于该偏差对各个喷射阀的操控时间进行校正,以便使各阀彼此相适配。
根据本发明的一个实施方式,所述泵以第一管路与水箱连接并且以第二管路与所述压力室连接,在所述第一管路中或/和在所述第二管路中布置有截止阀,通过所述截止阀能够截止所述第一管路或/和所述第二管路,并且为了停止所述泵而关闭第一截止阀或/和第二截止阀。
根据本发明的一个实施方式,将所形成的和分别与第一阈值和第二阈值比较,并且如果相应地所配属的和小于所述第一阈值或大于所述第二阈值,则将相应的喷射阀评估为故障的,并且如果所述和位于所述第一阈值与所述第二阈值之间,则将相应的喷射阀评估为“正常”的。
根据本发明的一个实施方式,根据内燃机的运行条件和/或根据在所述压力室中的压力形成所述第一阈值和所述第二阈值。
根据本发明的一个实施方式,将单个喷射阀的和进行相互比较。
根据本发明的一个实施方式,为了比较而形成由所有喷射阀的和构成的平均值或形成由在没有相应地被比较的喷射阀的情况下的所有喷射阀的和构成的平均值。
根据本发明的一个实施方式,影响单个喷射阀的操纵的持续时间,以便使单个喷射阀的和彼此相适配。
附图说明
在附图中示出并且在下面的说明中详细地阐述本发明的实施例。
附图示出了:
图1水喷射系统的示意图;
图2具有功能良好的喷射阀的压力曲线;
图3多个喷射阀的压力曲线;
图4用于对不同阀的配属的计数器曲线;和
图5根据本发明的方法的方法步骤。
具体实施方式
在图1中示出示意性的水喷射系统。图1的水喷射系统具有压力室1,通过压力传感器2测量压力室1的压力。替代地,压力传感器也可以布置在泵3与压力室1之间的压力管路12中。压力室1与多个喷射阀4连接,通过这些喷射阀可以将水喷射到内燃机中、例如喷射到内燃机的进气管中或者直接喷射到内燃机的燃烧室中。此外,压力室1与泵3连接。泵3经由第一管路11与水箱5连接,并且此外,泵3经由第二管路12(压力管路)与压力室1连接。如果操纵泵3,则泵3将水从水箱5泵送到压力室1中,并且因此对泵送到压力室1中的水加载以运行压力。该运行压力通过压力传感器2测量并且(通过未示出的电线路)传输给控制装置6。可选地,泵可以经过(在附图中未示出的)回流管路与箱连接,该回流管路对于泵的功能(特别是量控制)是重要的。在回流管路中可以布置有节流阀或止回阀。因为该回路管路或泵3的精确的构型对于本发明而言并不重要,所以这些细节未在图1中示出。控制装置6分析处理压力室1中的压力并且相应地操控泵3(通过未示出的电线路),用于维持压力室1中所希望的额定压力。此外,在第一管路11中还示出截止阀7,或者在第二管路12中示出截止阀8,通过该截止阀可以实现第一管路11或第二管路12的可靠关闭。
在图1中所示的水喷射系统设置为用于将水喷射到内燃机中。为此,喷射阀4分别布置在内燃机的进气管中或汽缸头中并且可以因此将水喷射到内燃机的进气管中或者直接喷射到燃烧室中。通常,为此根据内燃机的汽缸的数量对于内燃机的每个缸或每个燃烧室设置有单个的喷射阀4。替代地,也可以对于每个缸设置有多于一个的阀,例如一个用于水喷射的阀直接布置在燃烧室中,而一个用于水喷射的阀布置在进气管中。在图1中示意性地示出根据四缸内燃机的四个喷射阀。喷射水未在内燃机的每个运行状态下进行。此外,根据内燃机的运行点可以有意义的是,改变运行压力、即水的压力,该压力存蓄在压力室1中。对压力室1中的压力的该操控通过对泵的操控实现,例如通过控制装置6。控制装置6因此通过未示出的电操控线路与泵3连接。此外,控制装置6获得压力传感器2的压力信号并且分析处理该压力信号,尤其用于操控泵3。控制装置6可以构造为仅用于控制水喷射的自身的控制器6或者可以是大的控制器的一部分,该大的控制器除水喷射外也还实现其它过程、优选地是内燃机的总控制。根据本发明现在提出,在确定的运行点使用压力传感器2的压力信号,用于诊断水喷射系统。
在图1中示出两个截止阀,其中,在第一管路11中设置有截止阀7,并且在第二管路12中设置有截止阀8。这些截止阀在本发明的优选构型中同样被控制装置6操控,使得不但第一管路11而且第二管路12的限定的截止和打开是可能的。根据泵的构造也可以足够的是,仅单个截止阀设置在或者第一管路11中或者压力管路12中。这基本上取决于泵3在关断状态下是否密封。此外也存在具有纯机械止回阀的泵类型,使得纯粹通过机械手段已经在泵关闭的情况下存在泵3相对于压力室1中的压力的密封性。替代地也可以是,泵3还运行并且简单地通过操控信号关闭截止阀8。这尤其在如下情况下是可能的,即泵3的停止的非常限定的时间点是所希望的,该时间点不能通过泵3的简单关闭而如此精确地实现。泵3在逐渐停止中还短时地输送一些水,但这通过关闭截止阀8而对压力室1中的压力不再具有影响。根据泵3的构造,因此代替所示的两个截止阀7、8也可以或者在第一管路中或者第二管路中仅设置单个截止阀。通过所说明的措施可以实现泵的停止,其中,在泵停止的情况下,如果将水喷射到内燃机中,则杜绝水通过泵再输送到压力室中。在泵停止的该边界条件下,因此可以从压力室1中的压力曲线推断出喷射阀的操纵。
在图2中示出对于水喷射系统的压力传感器2中的关于时间t的压力P,其中首先仅检查单个喷射阀。从水喷射系统的无压力状态出发,接通泵3,且实现压力室1中的压力P的升高。在时间点t1泵停止。泵的停止通过泵3的关断实现,并且同时关闭图1的截止阀7和8。根据水喷射系统的构型,泵的该停止也可以以泵的简单关停实现,或者以泵的关停和连同所设置的截止阀7或8的关闭实现。在此重要的是,通过泵3的停止,不再采取措施使压力室1中的压力升高。
在时间点t1之后,在优化地密封的水喷射系统的情况下,压力室1中的压力时间上保持不变。密封的水喷射系统1的这种情况通过曲线41从时间点t1至时间点t2的走势示出。
在时间点t2之后,现在对要检查的喷射阀进行操控,这通过操控脉冲42示出。在基于图2的水喷射系统中,仅检查单个喷射阀4。作为对操控脉冲42的反应,因此在时间间隔t2至t3中实现压力室1中的压力的减小。每次,当通过相应的脉冲打开喷射阀4时,将水从压力室1喷射到内燃机中。因为泵3是停止的,所以不再通过泵3给压力室继续供水。作为在时间间隔t2至t3中来自每个喷射脉冲的反应,压力室1中的压力因此降低,这通过在时间间隔t2至t3中的压力曲线41示出。通过喷射阀4的每次打开实现压力下降,这能够通过对压力室1中的压力进行测量来证明。
为了实现足够稳定的压力信号,在此有利的是,不但进行单个喷射,而且也依次进行多个喷射。对压力室1中压力的分析处理或者可以在每个喷射之后进行,或者因为在此仅检查单个阀,则可以仅在多个喷射的结束时进行。图2的压力曲线41的走势在此相应于正常运行的水喷射系统,因为在时间点t2已经证明系统的静态密封性,并且通过在时间间隔t2至t3中对压力的分析处理来证明喷射阀的功能。
在图2中,除压力曲线41外也还示出替代的压力曲线43和44。该替代的压力曲线43和44相应于功能正常的喷射阀,但该喷射阀具有量偏差。压力的曲线走势41相应于额定压力走势,针对该额定压力走势设计喷射阀。曲线43的压力走势相应于这样的喷射阀,该喷射阀喷射最小量,并且压力走势44相应于这样的喷射阀,该喷射阀具有更多量,即相比于曲线41的正常喷射阀更多地喷射。这主要是在设置多个喷射阀4的情况下是重要的。测试各喷射阀中的每个单个的喷射阀,即在喷射性能方面检查这些喷射阀4中的每个喷射阀。
如果在此确定关于压力曲线的差,则存在以下可能性:相应地进行各个喷射阀的补偿。为此,在示出如曲线43的走势的喷射阀的情况下相应地延长操控时间,以便补偿最小量。在具有相应于曲线44的压力走势的喷射阀的情况下,相应地缩短操控脉冲,以便如此减少喷射的水量。因此通过该措施可以实现各个喷射阀4处于相同状态,其方式是在诊断运行中检查各个喷射阀4的喷射性能,并且通过延长喷射持续时间实现量补偿。
在具有多个汽缸和相应多数量的喷射阀4的内燃机中,在根据图2的方法在对每个单个阀进行检查时极大的时间耗费是必要的。在图3中示出改进的方法,使得尤其在多个喷射阀4的情况下能够实现更快的检查。
在图3中示出在具有多个阀、尤其是8个喷射阀的水喷射系统中关于时间t的压力P。区别于图2,然而不总是仅操控单个喷射阀4,而是依次操控所有喷射阀4。在每个喷射之后进行对通过相应的喷射所引起的压力降的测量。为此,在喷射之前和在每个喷射之后测量压力并将其相减。为此可以有利的是,通过适合的滤波器预处理所测量的压力值。此外实现对各个阀的分配,这些阀例如在8个阀的情况下简单地通过数字1至8连续编号。将用于相应喷射阀的每个单个喷射的压力降分别累加,并且将如此形成的和分配给各个阀。
为了确保对各个阀的分配,在压力降的每次测量时改变计数器,其中,计数器读数相应于相关的阀的数量。在图4中,同步于在图3中所示的压力降示出计数器由1至8的计数。随着图3的每个喷射过程和每个压力降,相应地提高在图4中示出的计数器读数。如果计数器读数已经到达值8,则在图3中压力降的下一测量中跳回到计数器读数1,如这在图4中所示的那样。根据计数器读数,将分别求出的压力降分配给喷射阀4。
出于诊断的目的,将对于每个喷射阀如此求出的和进行分析处理。作为一种可能性,可以将如此求出的和与比较值、尤其是第一阈值和第二阈值进行比较。在此可以实现将喷射阀判断为“正常”或“不正常”。如果对于喷射阀4求出的和不位于第一与第二阈值之间,而是位于第一阈值以下或第二阈值以上,则尤其可以是不正常的。
在被考虑用于形成和的压力降数量很少的情况下,可以根据压力降的数量和内燃机的运行条件通过近似值、例如通过读取表格考虑第一和第二阈值。如果考虑大量压力降用于形成和,和/或如果在此内燃机的运行条件经受强烈波动,和/或压力室1中的压力在测量期间强烈变化,则应更准确地考虑这些变化。
此外,诊断也可以将用于各个喷射阀4的和分别相互比较。如果在此单个阀4与其它阀显示强烈偏差,则这指示出相应的喷射阀4有偏差。这可以在非常强偏差的情况下又用于“非正常”评估。在此尤其可以形成用于比较的和的平均值,例如其方式是将所有和相加并除以阀的数量。替代地,在平均值形成中也可以取消被比较的阀的和。也就是说,如果在8个阀的情况下比较阀1,则仅通过阀2至8形成平均值和。如此降低故障的阀对平均值形成的影响。为了形成平均值,自然也可以使用中位数或更复杂的函数。
替代地,在较小偏差的情况下可以引起:通过操控持续时间的相应变化补偿相应的阀4的偏差。
在图5中示例性地示出用于诊断水喷射系统的方法的方法步骤。该方法在第一步骤51中开始。在随后的步骤52中,如上面已经对于图1所说明的那样,首先在压力室1中产生压力,并且随后停止泵3。在此也关闭截止阀7或8,以便排除通过泵3的可能的压力损耗。接着步骤52进行步骤52,其中将水喷射到内燃机中。在紧接着的步骤54中,在每个喷射之后,通过压力传感器2对压力室1中放入压力降进行测量,如对于图3所说明的那样。在此,将各个压力降(即在喷射前后的压力差)相加并将其配属于相应的喷射阀。相应的喷射阀的数量在此由计数器获得,该计数器在图4中示出。在存储和之后,对于下一测量提高计数器。在紧接着的步骤55中决定:是否还应进行另外的测量,或是否已经测量足够大的和或者说足够数量的喷射过程。如果不是这种情况,则紧接着步骤55又以步骤53继续所述方法。如果在步骤55中确定测量结束,则进行步骤56,在步骤56中进行对于相应的喷射阀所形成的和的分析处理。在此可以应用不同的方法,例如在使用阈值和/或通过比较不同阀的值的情况下。在步骤56中的诊断之后,所述方法结束。
Claims (8)
1.一种用于诊断水喷射系统的方法,所述水喷射系统具有用于水的压力室(1),其中,所述压力室(1)与泵(3)、至少一个压力传感器(2)和多个喷射阀(4)连接,其中,所述泵(3)构造为用于在所述压力室(1)中产生水的压力,所述压力传感器(2)构造为用于测量在所述压力室(1)中的水的压力,并且所述喷射阀(4)构造为用于将水从所述压力室(1)喷射到内燃机的进气管或燃烧室中,其特征在于,在所述泵(3)停止的情况下依次操纵多个喷射阀,并且测量通过操纵每个单个的喷射阀所引起的压力降,对于每个喷射阀将每个操纵的相应的压力降相加,并且将所形成的总和用于诊断各个喷射阀。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述泵(3)以第一管路与水箱连接并且以第二管路与所述压力室(1)连接,在所述第一管路中或/和在所述第二管路中布置有截止阀,通过所述截止阀能够截止所述第一管路或/和所述第二管路,并且为了停止所述泵(3)而关闭第一截止阀或/和第二截止阀。
3.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将所述总和分别与第一阈值和第二阈值比较,并且如果相应地所配属的总和小于所述第一阈值或大于所述第二阈值,则将相应的喷射阀评估为故障的,并且如果所述总和位于所述第一阈值与所述第二阈值之间,则将相应的喷射阀评估为“正常”的。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,根据内燃机的运行条件和/或根据所述压力室(1)中的压力形成所述第一阈值和所述第二阈值。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法,其特征在于,将单个喷射阀的总和进行相互比较。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,为了比较而形成由所有喷射阀的总和构成的平均值,或
形成由除相应地被比较的喷射阀外的所有喷射阀的总和构成的平均值。
7.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,影响单个喷射阀的操纵的持续时间,以便使单个喷射阀的总和彼此相适配。
8.一种用于诊断水喷射系统的装置,所述水喷射系统具有用于水的压力室(1),其中,所述压力室(1)与泵(3)、至少一个压力传感器(2)和多个喷射阀(4)连接,其中,所述泵(3)构造为用于在所述压力室(1)中产生水的压力,所述压力传感器(2)构造为用于测量在所述压力室(1)中的水的压力,并且所述喷射阀(4)构造为用于将水从所述压力室(1)喷射到内燃机中,其特征在于,设置一机构,用于在所述泵(3)停止的情况下依次操纵多个喷射阀,并且测量通过操纵每个单个的喷射阀所引起的压力降,对于每个喷射阀将每个操纵的相应的压力降相加,并且将所形成的总和用于诊断各个喷射阀。
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