DE102023206876A1

DE102023206876A1 - Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren und -Vorrichtung

Info

Publication number: DE102023206876A1
Application number: DE102023206876.1A
Authority: DE
Inventors: Hualiang Shen; XuDong Sun; Jiawei Lu; Jian Niu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2023-07-20
Publication date: 2024-02-22
Also published as: CN117627834A

Abstract

Prüfschema für einen Kraftstoffinjektor mit einer Funktion zur Einstellung der Kraftstoffinjektormenge, umfassend: Ermitteln des entsprechenden Referenzbetriebspunktes für den Überdruckbetriebspunkt. Der Kraftstoffeinspritzdruck des Referenzbetriebspunktes ist gleich der oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze. Die nominale Kraftstoffeinspritzmenge ist gleich der des Überdruckbetriebspunktes. Die vorher festgelegten Korrelationsbedingungen für die Kraftstoffeinspritzmenge werden durch den Referenzbetriebspunkt und den Überdruckbetriebspunkt erfüllt. Die Kraftstoffinjektor-Prüfvorrichtung ist für das Messen der Kraftstoffeinspritzung des Referenzbetriebspunktes basierend auf dem entsprechenden Kraftstoffeinspritzdruck geeignet. Die an dem Referenzbetriebspunkt gemessene Kraftstoffeinspritzmenge wird mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge verglichen, und die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt wird erhalten. Die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt wird dann korrigiert, und die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Überdruckbetriebspunkt wird erhalten.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Prüfverfahren und eine Vorrichtung für einen Kraftstoffinjektor mit der Funktion zur Einstellung der Kraftstoffinjektormenge.
Hintergrund
Das Motorsystem ist in der Regel mit mehreren Kraftstoffinjektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Motor ausgestattet. In den frühen Phasen der Motorentwicklung ist es erforderlich, die nominalen Kraftstoffeinspritzmenge des eingesetzten Kraftstoffinjektors unter jedem Kraftstoffeinspritzdruck zu messen und das Einschaltzeitkennfeld (Verteilungskennfeld) und das Prüfblatt entsprechend den üblichen Prüfbetriebspunkten des Motors aufzuzeichnen. Bei der Serienproduktion von Kraftstoffinjektoren für diesen Motor misst die Prüfvorrichtung der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Kraftstoffinjektor basierend auf den Prüfpunkten auf dem Prüfblatt. Für den Kraftstoffinjektor mit der Funktion zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzung (Injection Quantity Adjustment, IQA) wird die Abweichung zwischen der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge und der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge auf jeden Kraftstoffinjektor aufgedruckt. Nach dem Einbau des Kraftstoffinjektors in den Motor werden die Abweichungsinformationen des entsprechenden Prüfkraftstoffinjektorpunkts von jedem Kraftstoffinjektor über den IQA-Code an die ECU übertragen. Während des normalen Motorbetriebs ermittelt die ECU anhand der Abweichungsinformationen jedes Kraftstoffinjektors die Zeitdauer, die er mit Strom versorgt werden muss, um die Kraftstoffeinspritzung zu steuern.
Während der Serienproduktion der Kraftstoffinjektoren kann es vorkommen, dass der Kraftstoffeinspritzdruck des Prüfpunkts auf dem Prüfblatt höher ist als die Obergrenze der Prüfvorrichtung in der Produktionslinie. Gründe dafür können sein: Lokalisierte Produktion von importierten Kraftstoffinjektoren, d. h. Änderung des Produktionsortes und der Produktionslinie, freigegebene Kapazität der Produktionslinie und Recycling von Altgeräten.
Um die IQA-Funktion des Kraftstoffinjektors zu gewährleisten, muss in solchen Fällen die Prüfvorrichtung der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie möglicherweise aufgerüstet werden, um die Anforderungen an den Prüfdruck zu erfüllen, was zu erheblichen Investitionen führen kann. Alternativ muss der Kunde die neuen Injektor-Prüfpunkte entsprechend der Obergrenze der Prüfvorrichtung der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie neu definieren, die Kalibrierung neu einstellen und die ECU neu schreiben. Da der Kraftstoffinjektor vor und nach der Anpassung und die ECU für die Verwendung aufeinander abgestimmt sein müssen, kann der Kraftstoffinjektor vor der Anpassung nur mit der ECU verwendet werden, die nicht umgeschrieben wurde, und der angepasste Injektor kann nur mit der ECU verwendet werden, die umgeschrieben wurde, und es ist streng verboten, sie ohne Anpassung zu verwenden. Einmal gemischt, wird die Leistung des Motors beeinträchtigt.
Kurzdarstellung
Ziel dieser Anmeldung ist die Bereitstellung eines verbesserten intelligenten Prüfschemas für den Kraftstoffinjektor mit Funktion zur Einstellung der Einspritzmenge, das die Prüfvorrichtung der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie verwenden kann, um diejenigen Serieneinspritzventile zu prüfen, deren Prüfdruck die obere Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung überschreitet, ohne die Prüfvorrichtung aufzurüsten und neu zu kalibrieren oder die ECU neu zu schreiben.
Um dieses Ziel zu erreichen, sieht die vorliegende Anmeldung ein Prüfschema für den Kraftstoffinjektor vor, das die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffinjektors mit der Funktion zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzung an mehreren Prüfbetriebspunkten misst. Zumindest einer der mehreren Prüfbetriebspunkte ist ein Überdruckbetriebspunkt, der einen Prüfdruck oberhalb der oberen Prüfdruckgrenze aufweist, und die übrigen Betriebspunkte sind Nicht-Überdruckbetriebspunkte mit einem Prüfdruck, der gleich oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze ist. Das Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren umfasst:

Ermitteln des entsprechenden Referenzbetriebspunktes für den Überdruckbetriebspunkt. Der Kraftstoffeinspritzdruck des Referenzbetriebspunktes ist gleich oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze, die nominale Kraftstoffeinspritzmenge ist gleich dem Überdruckbetriebspunkt, und der Referenzbetriebspunkt und der Überdruckbetriebspunkt erfüllen die vorher festgelegten Korrelationsbedingungen für die Kraftstoffeinspritzmenge;
Messen der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt, basierend auf dem Kraftstoffeinspritzdruck an dem Referenzbetriebspunkt;
Vergleichen der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt zu erhalten;
Korrigieren der Abweichung der an dem Referenzbetriebspunkt erhaltenen Kraftstoffeinspritzmenge, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Überdruckbetriebspunkt zu erhalten.

Gemäß dem Prüfschema der vorliegenden Anmeldung für den Kraftstoffinjektor mit Kraftstoffeinspritzmengenanpassung wird ein Serieninjektor verwendet, der in der Lage ist, den Prüfdruck der Prüfvorrichtung der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie zu prüfen, der die obere Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung überschreitet, und die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge, die aus der Prüfung unter dem Prüfdruck erhalten wird, kann korrigiert werden, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge unter dem erforderlichen Prüfdruck zu erhalten, wodurch ein IQA-Code erzeugt wird. Es besteht keine Notwendigkeit, die Prüfvorrichtung aufzurüsten, was die Kosten für die Aufrüstung der Vorrichtung spart. Darüber hinaus kann die ECU den erzeugten IQA-Code direkt lesen, ohne dass eine Neukalibrierung und ein Neuschreiben der ECU erforderlich ist und es gibt keine gemischte Nutzung des Kraftstoffinjektors und der ECU.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorliegende Anwendung kann durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen besser verstanden werden, in denen:

1 das Logikdiagramm des Prüfschemas für den Kraftstoffinjektor mit der Funktion zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge der vorliegenden Anmeldung ist;
2 ein Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Prüfschemas für den Kraftstoffinjektor mit der Funktion zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge der vorliegenden Anmeldung ist;
3 und 4 Diagramme der Prüfergebnisse des Kraftstoffinjektors unter Verwendung des Standes der Technik bzw. der vorliegenden Technik sind.

Beschreibung von Ausführungsformen
Die vorliegende Anmeldung bezieht sich allgemein auf ein Prüfschema für einen Kraftstoffinjektor mit IQA-(Injection Quantity Adjustment-)Funktion (Funktion zur Einstellung der Einspritzmenge) zur Prüfung der Kraftstoffeinspritzmenge jedes Kraftstoffinjektors. Der mit der vorliegenden Technik geprüfte Kraftstoffinjektor eignet sich am besten für ein Common-Rail-Injektorsystem, kann aber auch in anderen Formen von Injektorsystemen eingesetzt werden.
Während der Entwicklung und Herstellung von Motoren sind die folgenden drei Phasen mit der Implementierung der IQA-Funktion verbunden.
Phase 1: In der Anfangsphase der Motorenentwicklung ist es notwendig, die Prüfvorrichtung zum Messen der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge und der Einschaltzeit zu verwenden. Das Kennfeld (Verteilungskennfeld) für den Kraftstoffinjektor wird bei jedem Kraftstoffeinspritzdruck verwendet. Dieses Kennfeld für die Kraftstoffeinspritzmenge und die Einschaltzeit wird in der ECU-Software in Form der Tabelle „Systemdruck-Kraftstoffeinspritzmenge-Einschaltzeit“ gespeichert. In der Zwischenzeit ist der Prüfpunkt entsprechend den üblichen Betriebsbedingungen des Motors festzulegen, und der Kraftstoffeinspritzdruck, die Einschaltzeit und die nominale Kraftstoffeinspritzmenge des Prüfpunkts sind auf dem Prüfblatt zu vermerken.
Phase 2: Während der Serienproduktion von Injektoren für den Motor wird auf der Prüfvorrichtung der eigentlichen Produktionslinie des Kraftstoffinjektors die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Kraftstoffinjektor entsprechend dem Druck und der Einschaltzeit der Prüfpunkte auf dem Prüfblatt gemessen, und der IQA-Code wird auf jedem Kraftstoffinjektor basierend auf der Abweichung zwischen der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge und der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge eingraviert.
Phase 3: Bei der Montage des Kraftstoffinjektors in den Motor wird die entsprechende Abweichung jedes Kraftstoffinjektors durch Scannen des IQA-Codes in das integrierte IQA-Softwaremodul der ECU übertragen. Bei normalem Motorbetrieb berechnet die ECU die erforderliche nominale Kraftstoffeinspritzmenge und korrigiert unter Verwendung des IQA-Moduls die erforderliche Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Kraftstoffinjektor basierend auf der entsprechenden Prüfpunktabweichung jedes Kraftstoffinjektors und verwendet dann die entsprechende Kraftstoffeinspritzmenge für jeden Kraftstoffinjektor, um das Kennfeld für die Kraftstoffeinspritzmenge und die Einschaltzeit zu überprüfen. Die ECU steuert die Einspritzung des Kraftstoffinjektors in Abhängigkeit von der erforderlichen Einschaltzeit jedes Kraftstoffinjektors.
In der obigen Phase 2 werden häufig übliche Betriebspunkte ausgewählt, um unter Verwendung der Prüfvorrichtung der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie die Kraftstoffeinspritzmenge für jeden der Kraftstoffinjektoren an den üblichen Betriebspunkten zu ermitteln, d. h., die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge unter dem Kraftstoffeinspritzdruck und die Einschaltzeit an jedem üblichen Betriebspunkt.
Da sich die Technologien des Kraftstoffinjektors und des Kraftstoffeinspritzsystems ständig weiterentwickeln, können die Prüfdrücke des Kraftstoffinjektors unter bestimmten Betriebsbedingungen die obere Prüfdruckgrenze der ursprünglichen Prüfvorrichtung in der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie überschreiten. In diesem Fall schlägt die vorliegende Anmeldung eine neuartige Prüftechnologie vor, die keine Aufrüstung der ursprünglichen Prüfvorrichtung der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie erfordert, um die Prüfung der Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffinjektors unter Betriebsbedingungen jenseits der oberen Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung zu ermöglichen, wie nachfolgend beschrieben.
In der vorliegenden Anmeldung wird der Kraftstoffinjektor zunächst beispielhaft unter den folgenden üblichen Betriebsbedingungen geprüft:

Betriebsbedingungen bei voller Leistung und voller Last; Betriebsbedingungen im Leerlauf; Betriebsbedingungen beim Entladen; Betriebsbedingungen bei der ersten (Niederdruck-)Voreinspritzung; Betriebsbedingungen bei der zweiten (Hochdruck-)Voreinspritzung.

Diese ausgewählten üblichen Betriebsbedingungen sind sehr repräsentativ und können die üblichen Einspritzmengen bei verschiedenen Kraftstoffeinspritzdrücken charakterisieren. Unter diesen üblichen Betriebsbedingungen weist die Betriebsbedingung mit voller Leistung und voller Last den höchsten Kraftstoffeinspritzdruck auf, während die Betriebsbedingung im Leerlauf den niedrigsten Kraftstoffeinspritzdruck aufweist.
Die Bedeutungen der oben erwähnten üblichen Betriebsbedingungen sind in der Fachwelt bekannt (auch wenn die Bezeichnung variieren kann) und werden hierin nicht weiter ausgeführt
Selbstverständlich deckt die vorliegende Anmeldung auch Situationen ab, in denen andere Betriebsbedingungen zum Ermitteln der Kraftstoffeinspritzmenge gewählt werden.
Die vorliegende Anmeldung ermittelt für jeden Kraftstoffinjektor einen Abweichwert für die Kraftstoffeinspritzmenge von der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge unter den oben genannten oder anderen Betriebsbedingungen.
Konkret wird für Betriebspunkte, die die Prüfbedingungen erfüllen, d. h. Betriebspunkte, bei denen der Kraftstoffeinspritzdruck gleich oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung ist, die Prüfvorrichtung der Kraftstoffinjektor-Fertigungslinie zum Messen der Kraftstoffeinspritzmenge an den Betriebspunkten, die die Prüfbedingungen erfüllen (der Prüfdruck ist gleich dem Kraftstoffeinspritzdruck), verwendet. Die gemessene Kraftstoffeinspritzmenge an dem Betriebspunkt im Prüfblatt wird mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Betriebspunkt verglichen.
Für Betriebspunkte, die die Prüfbedingungen nicht erfüllen (die als Überdruckbetriebspunkte bezeichnet werden können), d. h. Betriebspunkte, bei denen der Kraftstoffeinspritzdruck höher ist als die obere Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung, kann ein Referenzbetriebspunkt für die Messung festgelegt werden. Der Prüfdruck an dem Referenzbetriebspunkt ist gleich der oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung, und die Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt und die Kraftstoffeinspritzmenge des Überdruckbetriebspunkts müssen die Korrelationsbedingungen der Kraftstoffeinspritzung erfüllen. Die nominale Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt wird in dem Prüfblatt aufgezeichnet. Nach dem Messen der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt mit der Prüfvorrichtung werden die gemessene Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt und die nominale Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt verglichen, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt zu erhalten, und anschließend wird die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt korrigiert, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge der Überdruckbetriebsbedingung zu erhalten. Auf diese Weise kann der Prüfdruck niedriger sein als der Kraftstoffeinspritzdruck an dem Überdruckbetriebspunkt. Die so erhaltene Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Überdruckbetriebspunkt ist eigentlich das Berechnungsergebnis der Korrelationsformel und nicht mehr das tatsächliche Messergebnis. Es muss ein gewisser Fehler zwischen dem theoretischen Berechnungsergebnis und dem tatsächlichen Messergebnis bestehen. Ein solcher Fehler führt zu einer wachsenden Differenz zwischen den verschiedenen Zylindern des Motors. Um sicherzustellen, dass die Differenz zwischen den verschiedenen Zylindern des Motors so konstant wie möglich bleibt, können die folgenden Mittel eingesetzt werden, um den tatsächlichen Arbeitsanforderungen gerecht zu werden:

1. So weit wie möglich, Erhöhen der Korrelation zwischen der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem gewählten Referenzbetriebspunkt und der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Überdruckbetriebspunkt, um den Fehler zu reduzieren.
2. Unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Verlusts des IQA-Effekts aufgrund des Fehlers, innerhalb der Fehlereinstellung des Kraftstoffinjektors beim Verlassen des Werks, wird sichergestellt, dass der IQA-korrigierte Motorzylinderfehler gleich bleibt, indem der Fehler des Kraftstoffinjektors beim Verlassen des Werks festgesetzt wird.

Im Hinblick auf die Ermittlung des Referenzbetriebspunktes werden vorab mehrere Kraftstoffinjektoren desselben Modells verwendet, um die Kraftstoffeinspritzmengen an zwei Betriebspunkten (Überdruckbetriebspunkt und Referenzbetriebspunkt) in den Forschungs- und Entwicklungsprüfständen oder der Simulationssoftware zu erhalten, die alle Prüfdrücke erfüllen. Die Ergebnisse werden paarweise zusammengestellt, um eine Differenzverteilungsgrafik der Kraftstoffeinspritzmenge zu erstellen. Daraus kann der Korrelationskoeffizient R² der beiden Betriebspunkte und die Korrelationsregressionsgleichung der beiden Betriebspunkte erhalten werden. Ist der Korrelationskoeffizient R² größer als der voreingestellte Wert, wird ermittelt, dass die beiden Betriebspunkte die Korrelationsbedingungen der Kraftstoffeinspritzmenge erfüllen, und der Referenzbetriebspunkt kann zum Schätzen der Kraftstoffeinspritzmenge des Überdruckbetriebspunktes verwendet werden, und die Regressionsgleichung wird als Berechnungsformel für das Berechnen der Kraftstoffeinspritzmenge des Überdruckbetriebspunktes basierend auf der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt verwendet.
Die Ermittlung der Korrelationsbedingungen der Kraftstoffeinspritzmenge ist nachfolgend spezifisch beschrieben.
Unter der Annahme, dass der erste Kraftstoffeinspritzdruck P1 (z. B. 1.800 bar) und der zweite Kraftstoffeinspritzdruck P2 (z. B. 2.000 bar) ist, wird eine nominale Kraftstoffeinspritzmenge Q (z. B. 80 mg) eingestellt. Für die Kraftstoffeinspritzmenge Q ist bei dem ersten Kraftstoffeinspritzdruck P1 die nominale Kraftstoffeinspritzzeit T1 und bei dem zweiten Kraftstoffeinspritzdruck P2 ist die nominale Kraftstoffeinspritzzeit T2. Der erste Betriebspunkt ist (P1, T1) und der zweite Betriebspunkt ist (P2, T2). Unter Verwendung mehrerer Kraftstoffeinspritzventile werden die tatsächlichen Einspritzmengen Q1 und Q2 an diesen beiden Betriebspunkten für jeden Kraftstoffinjektor gemessen. Die Abweichungen ΔQ1 und ΔQ2 zwischen den tatsächlichen Einspritzmengen Q1 und Q2 und der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge Q in jedem Betriebspunkt werden berechnet. Der statistische Korrelationskoeffizient R² der Abweichungen der Kraftstoffeinspritzmenge ΔQ1 und ΔQ2 zwischen diesen beiden Betriebspunkten wird analysiert. Ist der Korrelationskoeffizient R² größer als der voreingestellte Wert, z. B. 0,8, wird davon ausgegangen, dass die Abweichungen der Kraftstoffeinspritzmenge ΔQ1 und ΔQ2 statistisch korreliert sind, und somit ermittelt, dass die beiden Betriebspunkte die Korrelationsbedingungen für die Kraftstoffeinspritzmenge erfüllen.
Unter der nächsten Annahme, dass der Prüfdruck an einem ausgewählten Prüfbetriebspunkt gleich oder kleiner als die obere Prüfdruckgrenze P_max der Prüfvorrichtung (z. B. 1.800 bar) ist, kann die Prüfvorrichtung anschließend zum direkten Messen der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge an diesem Prüfbetriebspunkt verwendet werden, und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge an dem Prüfbetriebspunkt wird mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an diesem Prüfbetriebspunkt verglichen, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge zu erhalten.
Unter der Annahme, dass andererseits der Prüfdruck (z. B. 2.000 bar) eines ausgewählten Prüfbetriebspunktes über der oberen Prüfdruckgrenze P_max (z. B. 1.800 bar) der Prüfvorrichtung liegt, handelt es sich bei diesem Prüfbetriebspunkt um einen Überdruckbetriebspunkt, und die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge an dem Überdruckbetriebspunkt kann mit der Prüfvorrichtung nicht direkt gemessen werden. In diesem Fall kann ein Referenzbetriebspunkt unter dem ersten Kraftstoffeinspritzdruck P 1 ermittelt werden, und der Referenzbetriebspunkt und der Überdruckbetriebspunkt erfüllen die Korrelationsbedingungen der Kraftstoffeinspritzmenge. Die tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt kann unter Verwendung der Prüfvorrichtung gemessen werden, und die an dem Referenzbetriebspunkt gemessene tatsächliche Kraftstoffeinspritzmenge kann mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt (aus dem Prüfblatt) verglichen werden, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt zu erhalten, die anschließend korrigiert wird, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem zweiten Betriebspunkt zu erhalten.
Auf diese Weise kann, selbst wenn die obere Prüfdruckgrenze der Prüfungseinrichtung der Kraftstoffinjektor-Produktionslinie nicht den Prüfdruckanforderungen aller Betriebspunkte entspricht, die Kraftstoffeinspritzmengenprüfung aller Betriebspunkte ermittelt werden, sodass diese Anmeldung die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an allen Betriebspunkten ermitteln kann.
Es ist zu beachten, dass zur Ermittlung der Korrelation der Kraftstoffeinspritzmenge der Kraftstoffeinspritzdruck des gewählten Referenzbetriebspunktes bevorzugt gleich (oder nur geringfügig unter) der oberen Prüfdruckgrenze P_max der Prüfvorrichtung ist.
Für Überdruckbetriebspunkte, bei denen der Kraftstoffeinspritzdruck höher ist als die obere Prüfdruckgrenze P_max der Prüfvorrichtung, kann zur Ermittlung der Referenzbetriebspunkte, die die Korrelationsbedingungen der Kraftstoffeinspritzmenge bei einem Prüfdruck kleiner oder gleich der oberen Prüfdruckgrenze P_max der Prüfvorrichtung erfüllen, eine große Anzahl von Injektoren desselben Modells durch eine Softwaresimulation ausgeführt werden oder durch eine Prüfvorrichtung mit ausreichender Prüffähigkeit (d. h., die obere Prüfdruckgrenze ist höher als der zweite Kraftstoffeinspritzdruck P2) gemessen werden.
Die Steuerlogik der Prüfvorrichtung in der vorliegenden Anmeldung ist in 1 schematisch dargestellt.
Wie in 1 dargestellt, wird bei der Prüfung eines Kraftstoffinjektors, wenn der Kraftstoffeinspritzdruck P für einen Prüfbetriebspunkt gleich oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze P_max der Prüfvorrichtung ist, der Betriebspunkt als Nichtüberdruckbetriebspunkt bezeichnet, und die Prüfvorrichtung wird zum Messen der Kraftstoffeinspritzmenge Q_inj des Kraftstoffinjektors an diesem Betriebspunkt verwendet, und die Kraftstoffeinspritzmenge Q_inj wird mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Betriebspunkt im Prüfblatt verglichen, um die Abweichung ΔQ der Kraftstoffeinspritzmenge an diesem Betriebspunkt zu erhalten.
An einem bestimmten Prüfbetriebspunkt (insbesondere einem Betriebspunkt bei voller Leistung und voller Last), wenn der Kraftstoffeinspritzdruck P höher ist als die obere Prüfdruckgrenze P_max der Prüfvorrichtung, d. h., der Betriebspunkt ein Überdruckbetriebspunkt ist, wird die Prüfvorrichtung zum Messen der Kraftstoffeinspritzmenge Q_inj des Kraftstoffinjektors verwendet, dessen Kraftstoffeinspritzdruck gleich oder kleiner als die obere Prüfdruckgrenze P_max der Prüfvorrichtung ist, und die Kraftstoffeinspritzmenge Q_inj wird mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge des Referenzbetriebspunktes im Prüfblatt verglichen, um die Abweichung ΔQ₀ der Kraftstoffeinspritzmenge am Referenzbetriebspunkt zu erhalten. Danach wird die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge ΔQ₀ an dem Referenzbetriebspunkt korrigiert, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge ΔQ an dem Betriebspunkt zu erhalten.
Nach dem Ermitteln der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge ΔQ an allen Betriebspunkten eines Kraftstoffinjektors wird der Code für die Anpassung der Kraftstoffeinspritzmenge, IQAC (Injection Quantity Adjustment Code), erzeugt. Der Code für die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge IQAC ist zur schnellen Ablesung üblicherweise auf dem Kraftstoffmjektor, beispielsweise auf der Oberseite des Kraftstoffinjektors, angegeben. Bei laufendem Motor liest die ECU den Code für die Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge IQAC für jeden Kraftstoffinjektor als aktuellen Systemdruck, um die Einschaltzeit für jeden Kraftstoffinjektor anzupassen und so die Kraftstoffeinspritzmenge jedes Kraftstoffinjektors zu steuern.
Es ist zu beachten, dass für einen bestimmten Kraftstoffeinspritzdruck ein Betriebspunkt zur Messung ausgewählt werden kann oder dass mehrere Betriebspunkte zur Messung ausgewählt werden können (jeder Betriebspunkt weist eine andere Einschaltzeit, jedoch den gleichen Kraftstoffeinspritzdruck auf).
Es ist zu beachten, dass der Kraftstoffeinspritzdruck des Referenzbetriebspunktes in der Regel auf die obere Prüfdruckgrenze eingestellt werden kann, damit die Messung des Überdruckbetriebspunktes so genau wie möglich ist.
In Bezug auf die Beziehung zwischen der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge ΔQ an dem Überdruckbetriebspunkt und der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge ΔQ₀ an dem Referenzbetriebspunkt kann die Regressionsgleichung, die bei der Ermittlung, dass die beiden Betriebspunkte die Korrelationsbedingungen der Kraftstoffeinspritzmenge erfüllen, erhalten wird, wie folgt ausgedrückt werden: $Δ Q = Δ Q_{0} * S$
wobei S der Korrekturkoeffizient ist, der auf der Grundlage der Daten einer großen Anzahl von realen Produkten ermittelt wurde.
Es wird darauf hingewiesen, dass möglicherweise mehr als ein Überdruckbetriebspunkt gemessen werden muss, dessen Kraftstoffeinspritzdruck höher ist als die obere Prüfdruckgrenze. In diesem Fall kann die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge ΔQ unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens für jeden Überdruckbetriebspunkt separat ermittelt werden.
Wenn die Mehrzahl der Überdruckbetriebspunkte unter dem zweiten Kraftstoffeinspritzdruck P2 gemessen wird, kann der Korrekturkoeffizient S unterschiedlich sein, da die Einschaltzeit an jedem Überdruckbetriebspunkt unterschiedlich ist.
Die vorliegende Anmeldung betrifft auch ein Prüfverfahren für einen Kraftstoffinjektor mit der Funktion zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge, das durch eine vorstehend beschriebene Prüfvorrichtung implementiert werden kann. Ein beispielhafter Prozess des Prüfverfahrens in dieser Anmeldung ist in 2 dargestellt.
Wie in 2 dargestellt, wird die Prüfvorrichtung in Schritt S1 in Betrieb genommen, um einen bestimmten Injektor zu prüfen, um eine Mehrzahl von Prüfbetriebspunkten des Kraftstoffinjektors zu ermitteln, wobei die Mehrzahl von Prüfbetriebspunkten zumindest einen Überdruckbetriebspunkt umfasst, dessen Kraftstoffeinspritzdruck über der oberen Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung liegt.
Anschließend wird in Schritt S2 einer der Mehrzahl von Prüfbetriebspunkten ausgewählt.
In Schritt S3 wird danach ermittelt, ob der Kraftstoffeinspritzdruck an dem Betriebspunkt höher ist als die obere Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung. Ist das Ergebnis „Nein“, wird ermittelt, dass der Betriebspunkt kein Überdruckbetriebspunkt ist, und das Programm fährt mit Schritt S4 fort; ist das Ergebnis „Ja“, wird ermittelt, dass der Betriebspunkt ein Überdruckbetriebspunkt ist, und das Programm fährt mit Schritt S6 fort.
In Schritt S4 wird die Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffinjektors an dem Betriebspunkt mit der Prüfvorrichtung gemessen;
Anschließend wird in Schritt S5 die in Schritt S4 gemessene Kraftstoffeinspritzmenge mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an diesem Betriebspunkt in dem vorbestimmten Prüfblatt verglichen, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an diesem Betriebspunkt zu erhalten. Nach Schritt S5 fährt das Programm mit Schritt S9 fort.
In Schritt S6 wird der entsprechende Referenzbetriebspunkt für den Überdruckbetriebspunkt ermittelt. Der Kraftstoffeinspritzdruck des Referenzbetriebspunktes ist gleich der oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung, die nominale Kraftstoffeinspritzmenge ist die gleiche wie die des Überdruckbetriebspunkts und der Referenzbetriebspunkt und der Überdruckbetriebspunkt erfüllen die Korrelationsbedingungen für die Kraftstoffeinspritzmenge; die Kraftstoffeinspritzmenge wird an dem Referenzbetriebspunkt unter Verwendung der Prüfvorrichtung gemessen. Wenn es keinen solchen Referenzbetriebspunkt gibt, der die Korrelationsbedingungen der Kraftstoffeinspritzmenge erfüllt, wird das Prüfprogramm angehalten und es wird eine Meldung angezeigt, die besagt, dass die Prüfung nicht abgeschlossen werden kann.
Nach dem Messen der Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffinjektors an dem Referenzbetriebspunkt wird in Schritt S7 die gemessene Kraftstoffeinspritzmenge des Referenzbetriebspunktes mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge des Referenzbetriebspunktes in dem vorbestimmten Prüfblatt verglichen, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt zu erhalten.
Anschließend wird in Schritt S8 die in Schritt S7 erhaltene Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt korrigiert, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Überdruckbetriebspunkt zu erhalten. Nach Schritt S8 fährt das Programm mit Schritt S9 fort.
In Schritt S9 wird ermittelt, ob die Messungen an allen Betriebspunkten abgeschlossen sind. Ist das Ergebnis „Nein“, fährt das Programm mit Schritt S2 fort; ist das Ergebnis „Ja“, fährt das Programm mit Schritt S10 fort.
In Schritt S10 wird der IQA-Code basierend auf den Abweichungen der Kraftstoffeinspritzmenge an allen Betriebspunkten erzeugt.
Nach den Grundsätzen dieser Anmeldung kann ein Fachmann verschiedene adaptive Modifikationen an der hierin beschriebenen Prüfvorrichtung sowie an dem Prüfverfahren vornehmen.
Die vorliegende Anmeldung sieht auch ein maschinenlesbares Speichermedium vor, auf dem ausführbare Anweisungen gespeichert sind, die bei Ausführung einen Prozessor veranlassen, das vorstehend beschriebene Prüfverfahren durchzuführen.
Zur Überprüfung der Wirksamkeit des Prüfverfahrens dieser Anmeldung führte der Antragsteller eine Validierungsprüfung durch, bei der mehrere Injektoren unter Verwendung herkömmlicher Prüftechniken in einem Common-Rail-Dieselmotorsystem geprüft wurden, wobei die Prüfvorrichtung die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge basierend auf dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzdruck an jedem Prüfbetriebspunkt gemessen hat. Der IQA-Code wird daraufhin basierend auf der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge in jedem Betriebspunkt erzeugt, und der IQA-Code wird von der ECU gelesen. Anschließend werden die Motorkenndaten gemessen, wenn die ECU den Motorbetrieb steuert. Die gemessene Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Motors ist in 3 dargestellt.
Darüber hinaus werden mehrere Injektoren unter Verwendung des Prüfverfahrens dieser Anmeldung getestet. Von diesen wird die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Prüfvorrichtung basierend auf dem tatsächlichen Kraftstoffeinspritzdruck an dem Leerlaufbetriebspunkt, dem Entladebetriebspunkt, dem ersten Voreinspritzbetriebspunkt und dem zweiten Voreinspritzbetriebspunkt gemessen. Die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge in dem Referenzbetriebspunkt bei voller Leistung und voller Last (Nennversorgungsdruck: 2.000 bar) wird basierend auf dem Kraftstoffeinspritzdruck von 1.800 bar gemessen und anschließend korrigiert, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Betriebspunkt bei voller Leistung und voller Last zu erhalten. Der IQA-Code wird dann basierend auf der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge in jedem Betriebspunkt erzeugt und von der ECU gelesen. Die Motorkenndaten werden danach gemessen, wenn die ECU den Motorbetrieb steuert. Die gemessene Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie des Motors ist in 4 dargestellt.
Ein Vergleich der Daten in 4 und 3 zeigt, dass die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an jedem Betriebspunkt, die durch das Prüfverfahren der vorliegenden Anmeldung ermittelt wurde, und die daraus resultierende Abweichung der Motorbetriebskenndaten, die durch den IQA-Code erreicht wurde, sehr gering sind, und dass die Differenz des Ausgangsdrehmoments an jedem der durch die Modifikation erreichten Motorbetriebspunkte nicht mehr als +/-3 % des zum Zeitpunkt der Entwicklung definierten Sollwerts des Drehmoments beträgt. Dieses Validierungsergebnis bietet eine hohe Prüfgenauigkeit für die Prüfkunst dieser Anmeldung.
Gemäß dem Prüfschema der vorliegenden Anmeldung für den Kraftstoffinjektor mit Funktion zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge wird der IQA-Code erzeugt, nachdem die aus der Prüfung unter dem Prüfdruck der Prüfvorrichtung erhaltene Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge korrigiert wurde, nachdem die Abweichung der Prüfmenge der Serie von Injektoren mit dem an der Prüfvorrichtung verfügbaren Prüfdruck die obere Prüfdruckgrenze der Prüfvorrichtung überschritten hat. Es besteht keine Notwendigkeit, die Prüfvorrichtung aufzurüsten, was die Kosten für die Aufrüstung der Vorrichtung spart. Zusätzlich kann die ECU den so erzeugten IQA-Code direkt lesen, wodurch die Notwendigkeit einer Neukalibrierung und eines Neuschreibens der ECU entfällt und das Problem der Nichtübereinstimmung zwischen dem Kraftstoffinjektor und der ECU vermieden wird.
Obwohl diese Anmeldung hierin unter Bezugnahme auf bestimmte Ausführungsformen beschrieben wird, ist der Umfang dieser Anmeldung nicht auf die dargestellten Details beschränkt. An diesen Details können verschiedene Änderungen vorgenommen werden, ohne von den Prinzipien dieser Anwendung abzuweichen.

Claims

Prüfverfahren für den Kraftstoffinjektor zum Messen der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffinjektors mit der Funktion zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzung an mehreren Prüfbetriebspunkten, wobei zumindest einer der Prüfbetriebspunkte ein Überdruckbetriebspunkt ist, bei dem der Prüfdruck oberhalb der oberen Prüfdruckgrenze liegt, und die übrigen Betriebspunkte Nichtüberdruckbetriebspunkte sind, bei denen der Prüfdruck gleich oder unterhalb der oberen Prüfdruckgrenze liegt. Das Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren umfasst: Ermitteln des entsprechenden Referenzbetriebspunktes für den Überdruckbetriebspunkt. Der Kraftstoffeinspritzdruck des Referenzbetriebspunktes ist gleich oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze, und seine nominale Kraftstoffeinspritzmenge ist die gleiche wie die des Überdruckbetriebspunktes, und die vorgegebenen Korrelationsbedingungen für die Kraftstoffeinspritzmenge werden durch den Referenzbetriebspunkt und den Überdruckbetriebspunkt erfüllt; Messen der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt basierend auf dem Kraftstoffeinspritzdruck dieses Referenzbetriebspunktes; Vergleichen der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt zu erhalten; Korrigieren der Abweichung der an dem Referenzbetriebspunkt erhaltenen Kraftstoffeinspritzmenge, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge des Überdruckbetriebspunkts zu erhalten.
Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren nach Anspruch 1, wobei die Korrelationsbedingungen für die Kraftstoffeinspritzmenge auf die folgende Weise vorbestimmt sind: Messen der tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge für die mehreren Kraftstoffinjektoren an dem Referenzbetriebspunkt und dem Überdruckbetriebspunkt. Ist die statistische Korrelation R² der Abweichung der an dem Referenzbetriebspunkt und an dem Überdruckbetriebspunkt gemessenen tatsächlichen Kraftstoffeinspritzmenge in Bezug auf dieselbe nominale Kraftstoffeinspritzmenge größer als ein vorbestimmter Wert, wird ermittelt, dass der Referenzbetriebspunkt und der Überdruckbetriebspunkt die Korrelationsbedingungen für die Kraftstoffeinspritzmenge erfüllen, der vorbestimmte Wert beträgt beispielsweise 0,8.
Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Kraftstoffeinspritzdruck des Referenzbetriebspunkts als obere Prüfdruckgrenze festgelegt ist.
Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die nominale Kraftstoffeinspritzmenge anhand der vorgespeicherten Prüfliste an dem Referenzbetriebspunkt gemessen wird.
Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Überdruckbetriebspunkt zumindest einen Betriebspunkt bei voller Leistung und voller Last umfasst.
Kraftstoffmjektor-Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die bei Ermittlung der Korrelationsbedingungen der Kraftstoffeinspritzmenge durch den Referenzbetriebspunkt und den Überdruckbetriebspunkt erhaltene Regressionsgleichung verwendet wird, die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt korrigiert wird, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge am Überdruckbetriebspunkt zu erhalten; Konkret wird die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Überdruckbetriebspunkt ermittelt, indem die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt mit einem Korrekturfaktor multipliziert wird.
Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei für jeden Nicht-Überdruckbetriebspunkt die Kraftstoffeinspritzmenge des Nichtüberdruckbetriebspunktes mit dem Kraftstoffeinspritzdruck des Nicht-Überdruckbetriebspunkts gemessen wird; Die gemessene Kraftstoffeinspritzmenge an dem Nicht-Überdruckbetriebspunkt wird mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Nichtüberdruckbetriebspunkt verglichen, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Nichtüberdruckbetriebspunkt zu erhalten.
Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei an allen Prüfbetriebspunkten IQA-Codes basierend auf der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge erzeugt werden.
Kraftstoffmjektor-Prüfvorrichtung zum Messen der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge des Kraftstoffinjektors mit der Funktion zur Einstellung der Kraftstoffeinspritzmenge an mehreren Prüfbetriebspunkten, wobei die Kraftstoffinjektor-Prüfvorrichtung die obere Prüfdruckgrenze aufweist. Zumindest einer der Prüfbetriebspunkte ist der Überdruckbetriebspunkt, dessen Prüfdruck höher als die obere Prüfdruckgrenze ist, und die übrigen Betriebspunkte weisen einen Prüfdruck auf, der gleich der oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze ist; Die Kraftstoffinjektor-Prüfvorrichtung ist konfiguriert zum: Ermitteln des entsprechenden Referenzbetriebspunktes für den Überdruckbetriebspunkt. Der Kraftstoffeinspritzdruck des Referenzbetriebspunktes ist gleich der oder niedriger als die obere Prüfdruckgrenze, die nominale Kraftstoffeinspritzmenge ist gleich dem Überdruckbetriebspunkt und der Referenzbetriebspunkt und der Überdruckbetriebspunkt erfüllen die vorher festgelegten Korrelationsbedingungen für die Kraftstoffeinspritzmenge; Messen der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt unter Verwendung der Kraftstoffinjektor-Prüfvorrichtung, basierend auf dem Kraftstoffeinspritzdruck an dem Referenzbetriebspunkt; Vergleichen der gemessenen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt mit der nominalen Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt, um die Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Referenzbetriebspunkt zu erhalten; Korrigieren der Abweichung der an dem Referenzbetriebspunkt erhaltenen Kraftstoffeinspritzmenge und Erhalten der Abweichung der Kraftstoffeinspritzmenge an dem Überdruckbetriebspunkt; Optional enthält die Prüfvorrichtung verschiedene Merkmale des Kraftstoffinjektor-Prüfverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 8.
Maschinenlesbares Speichermedium, das ausführbare Befehle speichert, die bei Ausführung durch einen Prozessor das Kraftstoffinjektor-Prüfverfahren nach einem beliebigen der Ansprüche 1 bis 8 implementieren.