EP0727576A1 - Process for detecting error conditions in diesel injection devices - Google Patents
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- EP0727576A1 EP0727576A1 EP95120213A EP95120213A EP0727576A1 EP 0727576 A1 EP0727576 A1 EP 0727576A1 EP 95120213 A EP95120213 A EP 95120213A EP 95120213 A EP95120213 A EP 95120213A EP 0727576 A1 EP0727576 A1 EP 0727576A1
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
- F02M65/003—Measuring variation of fuel pressure in high pressure line
Definitions
- the invention relates to a method for determining fault conditions of diesel injection systems from at least one injection pressure curve, in which the injection pressure curve is recorded, comparison data is compared and evaluated.
- the object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset with which faults in the diesel injection system can be reliably diagnosed.
- the detected injection pressure curve with respect to the individual injections is standardized using a standard curve, and that the standardized injection pressure curve is compared with the comparison data for evaluating the standardized injection pressure curve.
- the standardization results in a signal processing, by means of which the different sensitivities of the sensors are eliminated.
- the different sensitivities of the sensors are eliminated.
- systematic or random errors caused by the measuring transducers or their connection to the diesel injection system are compensated for, so that they are not included in the evaluation in a falsifying manner.
- Measuring sensors of different sensitivities can be used to measure the fine injection pressure curve on one or more cylinders, the measurement result being reproducible and the individual measurement results remaining comparable.
- the standardized injection pressure curves form a clear basis for visual or automatic evaluation and fault determination. In addition, the influence of speed fluctuations can be eliminated.
- the standardization advantageously proceeds in the direction of the time axis of the injection pressure curve and then in a second step in the direction of the amplitude of the injection pressure curve.
- the individual injections of different cylinders are placed in the same place on a time axis and can be superimposed on one another, while differences in the amplitude characteristics of the individual injections may arise due to the standardization in the amplitude direction.
- An advantageous procedure for good normalization is that the normalization in the direction of the time axis is carried out by cross-correlation of discrete values of the injection pressure curve and corresponding values of the standard curve, the maxima of the cross-correlation function representing the temporal adaptation of the injection pressure curve, and that the normalization in the direction of Amplitude takes place by means of linear regression, the discrete values of the injection pressure curve and corresponding values of the standard curve also being used.
- the values for the cross correlation or the regression are time-equidistant samples of the injection pressure curve.
- a normal single injection or a triangular function roughly adapted to a single injection can serve as the standard curve for normalization by means of cross correlation and regression.
- the normalization can also be carried out in such a way that it takes place in the direction of the time axis on the basis of the first maximum, with this being assigned the time zero and the amplitude one, or that the normalization takes place on the basis of another characteristic value.
- the injection pressure profiles of all cylinders are recorded and the individual injections of the various cylinders are shown in a superimposed manner using the standardization. This enables a relative comparison between the injection pressure profiles of the individual cylinders and, in addition, the injection pressure profiles can also be based on specified data, e.g. be compared in the form of error images.
- the engine speed can in principle be detected by directly recording the time interval between the individual injections. However, the reliability and accuracy is higher if the time interval of the cross correlation maxima is used.
- the detected engine speed can be used as information for improving the standardization and / or for increasing the reliability of the evaluation result, since a change in speed or acceleration affects the curve shape of the injection pressure curve.
- Corresponding comparison data can be used as a basis for the evaluation.
- the evaluation becomes more reliable if it is carried out on the basis of averaging over several standardized injections that follow one another in time.
- the injection pressure profiles transformed into the frequency domain can also be normalized, using features or sampling values of the spectral amplitudes.
- the errors can be determined, for example, by simultaneously displaying the comparison data and the normalized individual injection to be assessed for visual evaluation, with either the normalized individual injections of the other cylinders or a normal image for the proper function and - if desired - at least one characteristic error image.
- An objective evaluation that is independent of the experience and subjective evaluation of the operating personnel is achieved in that the evaluation is carried out automatically by comparing discrete values of the standardized individual injections with the stored comparison data and assigning the values to the comparison data, which represent a normal state and at least one error pattern, the discrete values being equidistant samples or maxima and / or minima.
- Discriminant analysis or processing by a neural network are suitable as evaluation methods.
- the respective clamp transmitter is preferably clamped on an injection line in the vicinity of the injection nozzle, which is, for example, a conventional piezoelectric clamp transmitter that supplies an electrical charge that is proportional to the injection pressure curve and is electronically converted into a voltage.
- Piezoresistive sensors and, instead of clamp-on sensors, built-in sensors can also be used as other possible sensors.
- the scaling in the time direction and in the amplitude direction is carried out in modified units.
- the injection pressure curve can be obtained under various operating conditions of the engine, for example at constant speed, preferably under load or under dynamic loading during free acceleration of the engine, which is only loaded by its moment of inertia,
- the curves of the individual injections measured for four different cylinders over time the amplitude being scaled in modified voltage units.
- the individual injections are adapted to a standard curve in terms of time (by means of cross-correlation), but not in terms of amplitude.
- the curve profiles of the individual injections Zyl.1 and Zyl.3 in particular show a deviation from the amplitudes of the other individual injections, which can be based, for example, on a different sensitivity of the corresponding sensors.
- the four individual injections are in each case averaged over 10 successive injection processes. All elements of the injection system are in normal condition.
- FIG. 3 shows normalized profiles 2 of individual injections Zyl.1 to Zyl.4.
- the normalization is carried out both in the direction of the time axis and in the amplitude direction, the standardization in the direction of the time axis being carried out by means of cross-correlation, so that the individual injections of the various injection pressure profiles for the various cylinders are superimposed along the time axis starting at zero.
- the normalization is carried out by means of linear regression with adaptation to a standard curve. All elements of the injection system are in normal condition.
- the cross-correlation carried out in a first step is carried out between discrete values of the injection pressure curve and a standard curve.
- the discrete values are time-equidistant samples of the injection pressure curve.
- the standard curve can be a normal single injection or a triangular function roughly matched to a single injection or the like.
- the maxima of the cross-correlation function represent the temporal adaptation of the curve of the standard curve to the injection pressure curve and allow time-adapted individual injections to be extracted from the entire injection pressure curve.
- the extracted individual injections are then adjusted in amplitude to the shape of the standard curve with the aid of linear regression and then averaged over all or more extracted and adapted individual injections.
- the standardization can also be carried out using a maximum-minimum method.
- a maximum-minimum method from an injection pressure curve according to Fig. 1 also extracted single injections. The individual injections are standardized such that at the first maximum the time is set to zero and the amplitude is set to one.
- signal conditioning and / or evaluation can be carried out in the frequency range, for which purpose the measured or already standardized injection pressure curve is transformed into the frequency range.
- the evaluation can be carried out after the normalization by a visual comparison of the standardized individual injections relative to one another for the different cylinders and / or with characteristic comparison data, the comparison data being one Show normal condition and various fault patterns. As a result of the standardization, deviations in the fault state from the normal state or other fault states can be clearly distinguished.
- an automatic evaluation of the standardized individual injections is suitable for fault diagnosis.
- discrete values of the standardized individual injections are compared with stored comparison data and a classification is carried out.
- the comparison data represent a normal state and preferably a plurality of fault states, and the probability is determined that the injection pressure profiles of the respective cylinders belong to the normal state or a specific fault state.
- the classification can take place, for example, by means of a discriminant analysis using statistical methods or using so-called neural networks.
- the discrete values of the standardized individual injections on which the evaluation is based can be equidistant amplitude samples or characteristic features of the standardized individual injections, in particular maxima and / or minima. Such characteristic features a to e are shown in FIG. 4, for example.
- the evaluation can take place in a corresponding manner for the time domain or the frequency domain.
- the values for the error diagnosis can be obtained in the frequency range from features of the spectral amplitudes or by means of suitable sampling values.
- FIG. 5 shows a representation corresponding to FIG. 3.
- the normalized profile is an example faulty single injection Cyl.1 'with (by 10%) too low injection pressure compared to the normalized course of normal single injections Zyl.2 to Zyl.4. The deviation is clearly recognizable.
- the respective engine speed which can be reliably determined by means of the time intervals of the correlation maxima, can also be used for the normalization and / or the evaluation.
- the fault diagnosis can be based on the corresponding speed values or acceleration values, so that the reliability of the evaluation is improved, since the injection pressure profiles are dependent on the speed or the speed change.
- the operator has, for example, the probability that a certain error is present.
- the probability for a clear presentation, it is advantageous if only those errors are displayed whose probability lies above a predetermined limit.
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Ermitteln von Fehlerzuständen von Dieseleinspritzanlagen aus mindestens einem Einspritzdruckverlauf, bei dem der Einspritzdruckverlauf erfaßt, Vergleichsdaten gegenübergestellt und ausgewertet wird.The invention relates to a method for determining fault conditions of diesel injection systems from at least one injection pressure curve, in which the injection pressure curve is recorded, comparison data is compared and evaluated.
Bei einem bekannten derartigen Verfahren zur Fehlerdiagnose bei Dieseleinspritzanlagen wird der Einspritzdruckverlauf mittels eines Aufklemmgebers an Leitungen, die zu den Einspritzdüsen führen, abgenommen. Die Auswertung und Diagnose basiert auf der visuellen Beurteilung der gemessenen Einspritzdruckverläufe bzw. auf dem visuellen Vergleich der gemessenen Einspritzdruckverläufe verschiedener Zylinder eines Motors untereinander. Zu dieser subjektiven Auswertung gehört nicht nur viel Erfahrung, sondern die einzelnen Meßgeber müssen auch sorgfältig ausgewählt und aufeinander genau abgestimmt sein, da Empfindlichkeitsabweichungen voneinander die Auswertung beeinflussen und zu einer Fehldiagnose führen würden.In a known method of this type for fault diagnosis in diesel injection systems, the course of the injection pressure is removed by means of a clamp on lines which lead to the injection nozzles. The evaluation and diagnosis is based on the visual assessment of the measured injection pressure profiles or on the visual comparison of the measured injection pressure profiles of different cylinders of an engine with one another. This subjective evaluation not only requires a great deal of experience, but the individual sensors must also be carefully selected and precisely coordinated with one another, since deviations in sensitivity from one another influence the evaluation and would lead to a misdiagnosis.
Bei einem anderen Verfahren dieser Art wird aus dem Signal des Einspritzdruckverlaufs nur der Förderbeginn und die Drehzahl abgeleitet, so daß die gewonnene Information relativ gering ist.In another method of this type, only the start of delivery and the speed are derived from the signal of the injection pressure curve, so that the information obtained is relatively small.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, mit dem Fehler der Dieseleinspritzanlage zuverlässig diagnostiziert werden können.The object of the invention is to provide a method of the type mentioned at the outset with which faults in the diesel injection system can be reliably diagnosed.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.This object is achieved in a generic method with the features specified in
Hiernach ist also vorgesehen, daß der erfaßte Einspritzdruckverlauf bezüglich der Einzeleinspritzungen anhand einer Standardkurve normiert wird und daß zur Auswertung der normierte Einspritzdruckverlauf mindestens einer Einzeleinspritzug den Vergleichsdaten gegenübergestellt wird.According to this, it is provided that the detected injection pressure curve with respect to the individual injections is standardized using a standard curve, and that the standardized injection pressure curve is compared with the comparison data for evaluating the standardized injection pressure curve.
Durch die Normierung erfolgt eine Signalaufbereitung, durch die unterschiedliche Empfindlichkeiten der Meßgeber eliminiert werden. Hierdurch werden durch die Meßgeber bzw. deren Anschluß an die Dieseleinspritzanlage bedingte systematische oder zufällige Fehler kompensiert, so daß sie nicht verfälschend in die Auswertung eingehen. Dabei können Meßgeber unterschiedlicher Empfindlichkeiten für die Messung des Finspritzdruckverlaufes an einem oder mehreren Zylindern verwendet werden, wobei das Meßergebnis reproduzierbar und die einzelnen Meßergebnisse miteinander vergleichbar bleiben. Die normierten Einspritzdruckverläufe bilden eine eindeutige Basis für eine visuelle oder automatische Auswertung und Fehlerbestimmung. Zudem kann der Einfluß von Drehzahlschwankungen eliminiert werden.The standardization results in a signal processing, by means of which the different sensitivities of the sensors are eliminated. As a result, systematic or random errors caused by the measuring transducers or their connection to the diesel injection system are compensated for, so that they are not included in the evaluation in a falsifying manner. Measuring sensors of different sensitivities can be used to measure the fine injection pressure curve on one or more cylinders, the measurement result being reproducible and the individual measurement results remaining comparable. The standardized injection pressure curves form a clear basis for visual or automatic evaluation and fault determination. In addition, the influence of speed fluctuations can be eliminated.
Vorteilhaft läuft die Normierung in einem ersten Schritt zunächst in Richtung der Zeitachse des Einspritzdruckverlaufes und dann in einem zweiten Schritt in Richtung der Amplitude des Einspritzdruckverlaufes ab. Durch die Normierung in Richtung der Zeitachse werden die Einzeleinspritzungen verschiedener Zylinder an die gleiche Stelle einer Zeitachse gelegt und einander überlagerbar, während durch die Normierung in Amplitudenrichtung evtl. Unterschiede in den Amplitudenmerkmalen der Einzeleinspritzungen hervortreten.In a first step, the standardization advantageously proceeds in the direction of the time axis of the injection pressure curve and then in a second step in the direction of the amplitude of the injection pressure curve. By normalizing in the direction of the time axis, the individual injections of different cylinders are placed in the same place on a time axis and can be superimposed on one another, while differences in the amplitude characteristics of the individual injections may arise due to the standardization in the amplitude direction.
Eine vorteilhafte Vorgehensweise für eine gute Normierung besteht darin, daß die Normierung in Richtung der Zeitachse durch Kreuzkorrelation von diskreten Werten des Einspritzdruckverlaufes und entsprechenden Werten der Standardkurve erfolgt, wobei die Maxima der Kreuzkorrelationsfunktion die zeitliche Anpassung des Einspritzdruckverlaufs darstellen, und daß die Normierung in Richtung der Amplitude mittels linearer Regression erfolgt, wobei ebenfalls die diskreten Werte des Einspritzdruckverlaufs und entsprechende Werte der Standardkurve verwendet werden.An advantageous procedure for good normalization is that the normalization in the direction of the time axis is carried out by cross-correlation of discrete values of the injection pressure curve and corresponding values of the standard curve, the maxima of the cross-correlation function representing the temporal adaptation of the injection pressure curve, and that the normalization in the direction of Amplitude takes place by means of linear regression, the discrete values of the injection pressure curve and corresponding values of the standard curve also being used.
Die Werte für die Kreuzkorrelation bzw. die Regression sind dabei zeitlich äquidistante Abtastwerte des Einspritzdruckverlaufes.The values for the cross correlation or the regression are time-equidistant samples of the injection pressure curve.
Beispielsweise kann für die Normierung mittels Kreuzkorrelation und Regression als Standardkurve eine normale Einzeleinspritzung oder eine grob an eine Einzeleinspritzung angepaßte Dreiecksfunktion dienen.For example, a normal single injection or a triangular function roughly adapted to a single injection can serve as the standard curve for normalization by means of cross correlation and regression.
Die Normierung kann auch so vorgenommen werden, daß sie in Richtung der Zeitachse anhand des ersten Maximums erfolgt, wobei diesem die Zeit Null und die Amplitude Eins zugeordnet wird, oder daß die Normierung anhand eines anderen charakteristischen Wertes erfolgt.The normalization can also be carried out in such a way that it takes place in the direction of the time axis on the basis of the first maximum, with this being assigned the time zero and the amplitude one, or that the normalization takes place on the basis of another characteristic value.
Für die Auswertung und Fehlerdiagnose ist es günstig, wenn die Einspritzdruckverläufe aller Zylinder erfaßt und die Einzeleinspritzungen der verschiedenen Zylinder mittels der Normierung überlagert dargestellt werden. Hierdurch wird ein relativer Vergleich zwischen den Einspritzdruckverläufen der einzelnen Zylinder ermöglicht und zusätzlich können die Einspritzdruckverläufe auch mit vorgegebenen Daten z.B. in Form von Fehlerbildern verglichen werden.For the evaluation and fault diagnosis, it is advantageous if the injection pressure profiles of all cylinders are recorded and the individual injections of the various cylinders are shown in a superimposed manner using the standardization. This enables a relative comparison between the injection pressure profiles of the individual cylinders and, in addition, the injection pressure profiles can also be based on specified data, e.g. be compared in the form of error images.
Die Motordrehzahl kann grundsätzlich durch die unmittelbare Erfassung des zeitlichen Abstandes der Einzeleinspritzungen erfaßt werden. Die Zuverlässigkeit und Genauigkeit ist jedoch höher, wenn der zeitliche Abstand der Kreuzkorrelationsmaxima zugrundegelegt wird. Die erfaßte Motordrehzahl kann als Information für die Verbesserung der Normierung und/oder zur Erhöhung der Zuverlässigkeit des Auswerteergebnisses ausgenutzt werden, da sich eine Drehzahländerung bzw. Beschleunigung auf die Kurvenform des Einspritzdruckverlaufs auswirkt. Bei der Auswertung können entsprechende Vergleichsdaten zugrundegelegt werden.The engine speed can in principle be detected by directly recording the time interval between the individual injections. However, the reliability and accuracy is higher if the time interval of the cross correlation maxima is used. The detected engine speed can be used as information for improving the standardization and / or for increasing the reliability of the evaluation result, since a change in speed or acceleration affects the curve shape of the injection pressure curve. Corresponding comparison data can be used as a basis for the evaluation.
Die Auswertung wird sicherer, wenn sie auf der Grundlage einer Mittelung über mehrere zeitlich nacheinander folgende normierte Einzeleinspritzungen erfolgt.The evaluation becomes more reliable if it is carried out on the basis of averaging over several standardized injections that follow one another in time.
Alternativ zur Normierung im Zeitbereich kann auch eine Normierung der in den Frequenzbereich transformierten Einspritzdruckverläufe durchgeführt werden, wobei Merkmale bzw. Abtastwerte der spektralen Amplituden verwendet werden.As an alternative to normalization in the time domain, the injection pressure profiles transformed into the frequency domain can also be normalized, using features or sampling values of the spectral amplitudes.
Die Fehler können beispielsweise dadurch ermittelt werden, daß zur visuellen Auswertung die Vergleichsdaten und die zu beurteilende normierte Einzeleinspritzung gleichzeitig dargestellt werden, wobei als Vergleichsdaten entweder die normierten Einzeleinspritzungen der anderen Zylinder oder ein Normalbild für die ordnungsgemäße Funktion und - wenn gewünscht - mindestens ein charakteristisches Fehlerbild dienen.The errors can be determined, for example, by simultaneously displaying the comparison data and the normalized individual injection to be assessed for visual evaluation, with either the normalized individual injections of the other cylinders or a normal image for the proper function and - if desired - at least one characteristic error image.
Eine von der Erfahrung und subjektiven Bewertung des Bedienungspersonals unabhängige objektive Auswertung wird dadurch erzielt, daß die Auswertung automatisch durch Vergleich von diskreten Werten der normierten Einzeleinspritzungen mit den gespeicherten Vergleichsdaten und Zuordnung der Werte zu den Vergleichsdaten erfolgt, die einen Normalzustand und mindestens ein Fehlerbild darstellen, wobei die diskreten Werte äquidistante Abtastwerte oder Maxima und/oder Minima sind.An objective evaluation that is independent of the experience and subjective evaluation of the operating personnel is achieved in that the evaluation is carried out automatically by comparing discrete values of the standardized individual injections with the stored comparison data and assigning the values to the comparison data, which represent a normal state and at least one error pattern, the discrete values being equidistant samples or maxima and / or minima.
Als Auswertemethoden eignen sich hierbei eine Diskriminanzanalyse oder eine Verarbeitung durch ein neuronales Netzwerk.Discriminant analysis or processing by a neural network are suitable as evaluation methods.
Für eine übersichtliche Information der Bedienungsperson ist es vorteilhaft, wenn nur die Fehler angezeigt werden, deren Wahrscheinlichkeit oberhalb einer vorgegebenen Grenze liegt.For clear information to the operator, it is advantageous if only the errors are displayed whose probability lies above a predetermined limit.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es Zeigen:
- Fig. 1
- von Meßgebern aufgenommene tiefpaßgefiltere Signale von Einspritzdruckverläufen für die vier Zylinder eines Vierzylindermotors über der Zeit,
- Fig. 2
- vier einander zeitlich überlagerte Einzeleinspritzvorgänge von für die vier verschiedenen Zylinder gemessenen Einspritzdruckverläufen, die zeitlich an eine Standardkurve angepaßt sind,
- Fig. 3
- die vier Einzeleinspritzvorgänge nach Fig. 2, die nun zusätzlich amplitudenmäßig an die Standardkurve angepaßt sind,
- Fig. 4
- charakteristische Merkmale einer normierten Einzeleinspritzung und
- Fig. 5
- eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung, wobei ein fehlerhafter Einspritzdruckverlauf bei
Zylinder 1 vorliegt.
- Fig. 1
- low-pass filtered signals of injection pressure profiles recorded by the sensors for the four cylinders of a four-cylinder engine over time,
- Fig. 2
- four individual injection processes, superimposed on one another, of injection pressure curves measured for the four different cylinders, which are adapted in time to a standard curve,
- Fig. 3
- 2, which are now additionally matched in amplitude to the standard curve,
- Fig. 4
- characteristic features of a standardized single injection and
- Fig. 5
- a representation corresponding to FIG. 3, wherein there is a faulty injection pressure curve in
cylinder 1.
In der Fig. 1 sind Ausschnitte von Einspritzdruckverläufen 1 für die vier Zylinder eines Vierzylindermotors über der Zeit t mit jeweiligen Einzeleinspritzungen 1.1a bis 1.1d dargestellt, wie sie beispielsweise mit Hilfe von Klemmgebern gewonnen werden. Der jeweilige Klemmgeber ist dabei an einer Einspritzleitung vorzugsweise in der Nähe der Einspritzdüse aufgeklemmt, wobei es sich beispielsweise um einen üblichen piezoelektrischen Aufklemmgeber handelt, der eine dem Einspritzdruckverlauf proportionale elektrische Ladung liefert, die elektronisch in eine Spannung konvertiert wird. Als andere mögliche Meßgeber kommen auch piezoresistive Meßgeber und, anstelle von Aufklemmgebern, auch eingebaute Meßgeber in Frage. Die Skalierung in Zeitrichtung und in Amplitudenrichtung ist in modifizierten Einheiten vorgenommen.1 shows sections of
Der Einspritzdruckverlauf kann unter verschiedenen Betriebsbedingungen des Motors gewonnen werden, z.B. bei konstanter Drehzahl, vorzugsweise unter Last oder bei dynamischer Belastung während einer freien Beschleunigung des nur durch sein Trägheitsmoment belasteten Motors,The injection pressure curve can be obtained under various operating conditions of the engine, for example at constant speed, preferably under load or under dynamic loading during free acceleration of the engine, which is only loaded by its moment of inertia,
In Fig. 2 sind die Verläufe von für vier verschiedene Zylinder gemessenen Einzeleinspritzungen über der Zeit dargestellt, wobei die Amplitude in modifizierten Spannungseinheiten skaliert ist. Die Einzeleinspritzungen sind zeitlich (mittels Kreuzkorrelation), aber nicht amplitudenmäßig an eine Standardkurve angepaßt. Bierbei zeigen insbesondere die Kurvenverläufe der Einzeleinspritzungen Zyl.1 und Zyl.3 gegenüber den Amplituden der übrigen Einzeleinspritzungen eine Abweichung, die beispielsweise auf einer unterschiedlichen Empfindlichkeit der entsprechenden Meßgeber beruhen kann. Die vier Einzeleinspritzungen sind hierbei jeweils über 10 aufeinanderfolgende Einspritzvorgänge gemittelt. Alle Elemente des Einspritzsystems befinden sich im Normalzustand.2 shows the curves of the individual injections measured for four different cylinders over time, the amplitude being scaled in modified voltage units. The individual injections are adapted to a standard curve in terms of time (by means of cross-correlation), but not in terms of amplitude. In the case of beer, the curve profiles of the individual injections Zyl.1 and Zyl.3 in particular show a deviation from the amplitudes of the other individual injections, which can be based, for example, on a different sensitivity of the corresponding sensors. The four individual injections are in each case averaged over 10 successive injection processes. All elements of the injection system are in normal condition.
In Fig. 3 sind normierte Verlaufe 2 von Einzeleinspritzungen Zyl.1 bis Zyl.4 dargestellt. Die Normierung ist hierbei sowohl in Richtung der Zeitachse als auch in Amplitudenrichtung erfolgt, wobei die Normierung in Richtung der Zeitachse mittels Kreuzkorrelation ausgeführt ist, so daß die Einzeleinspritzungen der verschiedenen Einspritzdruckverläufe für die verschiedenen Zylinder entlang der Zeitachse beginnend bei Null, überlagert sind. In Amplitudenrichtung ist die Normierung mittels linearer Regression unter Anpassung an eine Standardkurve vorgenommen. Alle Elemente des Einspritzsystems befinden sich im Normalzustand.3 shows normalized profiles 2 of individual injections Zyl.1 to Zyl.4. The normalization is carried out both in the direction of the time axis and in the amplitude direction, the standardization in the direction of the time axis being carried out by means of cross-correlation, so that the individual injections of the various injection pressure profiles for the various cylinders are superimposed along the time axis starting at zero. In the amplitude direction, the normalization is carried out by means of linear regression with adaptation to a standard curve. All elements of the injection system are in normal condition.
Die in einem ersten Schritt durchgeführte Kreuzkorrelation wird zwischen diskreten Werten des Einspritzdruckverlaufes und einer Standardkurve vorgenommen. Die diskreten Werte sind dabei zeitlich äquidistante Abtastwerte des Einspritzdruckverlaufs. Die Standardkurve kann eine normale Einzeleinspritzung oder eine grob an eine Einzeleinspritzung angepaßte Dreiecksfunktion oder dgl. sein. Die Maxima der Kreuzkorrelationsfunktion stellen die zeitliche Anpassung des Verlaufes der Standardkurve an den Einspritzdruckverlauf dar und gestatten, zeitlich angepaßte Einzeleinspritzungen aus dem gesamten Einspritzdruckverlauf zu extrahieren.The cross-correlation carried out in a first step is carried out between discrete values of the injection pressure curve and a standard curve. The discrete values are time-equidistant samples of the injection pressure curve. The standard curve can be a normal single injection or a triangular function roughly matched to a single injection or the like. The maxima of the cross-correlation function represent the temporal adaptation of the curve of the standard curve to the injection pressure curve and allow time-adapted individual injections to be extracted from the entire injection pressure curve.
In einem zweiten Schritt werden dann die extrahierten Einzeleinspritzungen mit Hilfe der linearen Regression amplitudenmäßig an den Verlauf der Standardkurve angepaßt und anschließend über alle oder mehrere extrahierte und angepaßte Einzeleinspritzungen gemittelt.In a second step, the extracted individual injections are then adjusted in amplitude to the shape of the standard curve with the aid of linear regression and then averaged over all or more extracted and adapted individual injections.
Aus Fig. 3 ist die gute Reproduzierbarkeit der Verläufe für die normierten Einzeleinspritzungen ersichtlich. In Amplitudenrichtung ist eine Skalierung in normierten Einheiten Y vorgenommen.3 shows the good reproducibility of the curves for the normalized individual injections. A scaling in standardized units Y is carried out in the amplitude direction.
Gemäß einer zweiten Methode kann die Normierung auch mittels einer Maximum-Minimum-Methode vorgenommen werden. Hierbei werden aus einem Einspritsdruckverlauf gem. Fig. 1 ebenfalls Einzeleinspritzungen extrahiert. Die Einzeleinspritzungen werden derart normiert, daß beim ersten Maximum die Zeit gleich Null und die Amplitude gleich Eins gesetzt ist.According to a second method, the standardization can also be carried out using a maximum-minimum method. Here, from an injection pressure curve according to Fig. 1 also extracted single injections. The individual injections are standardized such that at the first maximum the time is set to zero and the amplitude is set to one.
Ferner kann eine Signalaufbereitung und/oder die Auswertung im Frequenzbereich vorgenommen werden, wozu bereits der gemessene oder der schon normierte Einspritzdruckverlauf in den Frequenzbereich transformiert wird.In addition, signal conditioning and / or evaluation can be carried out in the frequency range, for which purpose the measured or already standardized injection pressure curve is transformed into the frequency range.
Die Auswertung kann nach der Normierung durch einen visuellen Vergleich der normierten Einzeleinspritzungen relativ für die verschiedenen Zylinder untereinander und/oder mit charakteristischen Vergleichsdaten erfolgen, wobei die Vergleichsdaten einen Normalzustand und verschiedene Fehlerbilder darstellen. Infolge der Normierung sind Abweichungen im Fehlerzustand gegenüber dem Normalzustand oder anderen Fehlerzuständen gut zu unterscheiden.The evaluation can be carried out after the normalization by a visual comparison of the standardized individual injections relative to one another for the different cylinders and / or with characteristic comparison data, the comparison data being one Show normal condition and various fault patterns. As a result of the standardization, deviations in the fault state from the normal state or other fault states can be clearly distinguished.
Um von der subjektiven Wertung der Bedienungsperson und deren Erfahrungsgrad unabhängig zu sein, eignet sich eine automatische Auswertung der normierten Einzeleinspritzungen zur Fehlerdiagnose. Hierbei werden diskrete Werte der normierten Einzeleinspritzungen mit gespeicherten Vergleichsdaten verglichen und eine Klassifizierung vorgenommen. Die Vergleichsdaten geben dabei einen Normalzustand und vorzugsweise mehrere Fehlerzustände wieder, und es wird die Wahrscheinlichkeit dafür ermittelt, daß die Einspritzdruckverläufe der jeweiligen Zylinder zum Normalzustand oder einem bestimmten Fehlerzustand gehören.In order to be independent of the subjective evaluation of the operator and their level of experience, an automatic evaluation of the standardized individual injections is suitable for fault diagnosis. Here, discrete values of the standardized individual injections are compared with stored comparison data and a classification is carried out. The comparison data represent a normal state and preferably a plurality of fault states, and the probability is determined that the injection pressure profiles of the respective cylinders belong to the normal state or a specific fault state.
Die Klassifizierung kann beispielsweise mittels einer Diskriminanzanalyse unter Anwendung statistischer Verfahren oder mit sogenannten neuronalen Netzwerken erfolgen. Die für die Auswertung zugrundegelegten diskreten Werte der normierten Einzeleinspritzungen können dabei äquidistante Amplitudenabtastwerte oder charakteristische Merkmale der normierten Einzeleinspritzungen, insbesondere Maxima und/oder Minima sein. In Fig. 4 sind beispielsweise solche charakteristischen Merkmale a bis e dargestellt.The classification can take place, for example, by means of a discriminant analysis using statistical methods or using so-called neural networks. The discrete values of the standardized individual injections on which the evaluation is based can be equidistant amplitude samples or characteristic features of the standardized individual injections, in particular maxima and / or minima. Such characteristic features a to e are shown in FIG. 4, for example.
Die Auswertung kann dabei für den Zeitbereich oder den Frequenzbereich in entsprechender Weise erfolgen. Die Werte für die Fehlerdiagnose können im Frequenzbereich aus Merkmalen der spektralen Amplituden bzw. durch geeignete Abtastwerte gewonnen werden.The evaluation can take place in a corresponding manner for the time domain or the frequency domain. The values for the error diagnosis can be obtained in the frequency range from features of the spectral amplitudes or by means of suitable sampling values.
Fig. 5 zeigt eine entsprechende Darstellung wie Fig. 3. In Fig. 5 ist aber als Beispiel der normierte Verlauf einer fehlerbehafteten Einzeleinspritzung Zyl.1' mit (um 10 %) zu geringem Einspritzdruck dem normierten Verlauf normaler Einzeleinspritzungen Zyl.2 bis Zyl.4 gegenübergestellt. Die Abweichung ist deutlich erkennbar.FIG. 5 shows a representation corresponding to FIG. 3. In FIG. 5, however, the normalized profile is an example faulty single injection Cyl.1 'with (by 10%) too low injection pressure compared to the normalized course of normal single injections Zyl.2 to Zyl.4. The deviation is clearly recognizable.
Zur Verfeinerung des Verfahrens kann für die Normierung und/oder die Auswertung noch die jeweilige Motordrehzahl herangezogen werden, die mittels der zeitlichen Abstände der Korrelationsmaxima zuverlässig bestimmt werden kann. Hierdurch können der Fehlerdiagnose die entsprechenden Drehzahlwerte bzw. Beschleunigungswerte zugrundegelegt werden, so daß die Zuverlässigkeit der Auswertung gewinnt, da die Einspritzdruckverläufe von der Drehzahl bzw. der Drehzahländerung abhängig sind.To refine the method, the respective engine speed, which can be reliably determined by means of the time intervals of the correlation maxima, can also be used for the normalization and / or the evaluation. In this way, the fault diagnosis can be based on the corresponding speed values or acceleration values, so that the reliability of the evaluation is improved, since the injection pressure profiles are dependent on the speed or the speed change.
Als Ergebnis der automatischen Auswertung steht für die Bedienungsperson beispielsweise die Wahrscheinlichkeit, daß ein bestimmter Fehler vorliegt, zur Verfügung. Für eine übersichtliche Darstellung ist es günstig, wenn dabei nur diejenigen Fehler angezeigt werden, deren Wahrscheinlichkeit oberhalb einer vorgegebenen Grenze liegt.As a result of the automatic evaluation, the operator has, for example, the probability that a certain error is present. For a clear presentation, it is advantageous if only those errors are displayed whose probability lies above a predetermined limit.
Claims (14)
dadurch gekennzeichnet,
daß der erfaßte Einspritzdruckverlauf bezüglich der Einzeleinspritzungen anhand einer Standardkurve normiert wird und
daß zur Auswertung der normierte Einspritzdruckverlauf mindestens einer Einzeleinspritzug den Vergleichsdaten gegenübergestellt wird.Method for determining fault conditions of diesel injection systems from an injection pressure curve, in which the injection pressure curve is recorded, comparison data is compared and evaluated,
characterized,
that the detected injection pressure curve with respect to the individual injections is standardized using a standard curve and
that the normalized injection pressure curve of at least one individual injection is compared with the comparison data for evaluation.
dadurch gekennzeichnet,
daß in einem ersten Schritt die Normierung in Richtung der Zeitachse des Einspritzdruckverlaufs und in einem zweiten Schritt die Normierung in Richtung der Amplitude des Einspritzdruckverlaufes erfolgt.Method according to claim 1,
characterized,
that in a first step the normalization takes place in the direction of the time axis of the injection pressure curve and in a second step the normalization takes place in the direction of the amplitude of the injection pressure curve.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Normierung in Richtung der Zeitachse durch Kreuzkorrelation von diskreten Werten des Einspritzdruckverlaufes und entsprechenden Werten der Standardkurve erfolgt, wobei die Maxima der Kreuzkorrelationsfunktion die zeitliche Anpassung des Einspritzdruckverlaufs darstellen, und daß die Normierung in Richtung der Amplitude mittels linearer Regression erfolgt, wobei die diskreten Werte des Einspritzdruckverlaufs und die entsprechenden Werte der Standardkurve verwendet werden.Method according to claim 2,
characterized,
that the normalization takes place in the direction of the time axis by cross-correlation of discrete values of the injection pressure curve and corresponding values of the standard curve, the maxima of the cross-correlation function representing the temporal adaptation of the injection pressure curve, and that the normalization in the direction of the amplitude is carried out by means of linear regression, the discrete values of the injection pressure curve and the corresponding values of the standard curve being used.
dadurch gekennzeichnet,
daß als Werte des Einspritzdruckverlaufs für die Normierung zeitlich äquidistante Abtastwerte herangezogen werden.Method according to claim 2 or 3,
characterized,
that temporally equidistant sampling values are used as values of the injection pressure curve for the normalization.
dadurch gekennzeichnet,
daß als Standardkurve eine normale Einzeleinspritzung oder eine grob an eine Einzeleinspritzung angepaßte Dreiecksfunktion dient.Method according to one of claims 1 to 4,
characterized,
that a normal single injection or a triangular function roughly adapted to a single injection serves as the standard curve.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Normierung in Richtung der Zeitachse anhand des ersten Maximums erfolgt, wobei diesem die Zeit Null und die Amplitude Eins zugeordnet wird, oder daß die Normierung anhand eines anderen charakteristischen Wertes durchgeführt wird.The method of claim 1 or 2,
characterized,
that the normalization in the direction of the time axis takes place on the basis of the first maximum, with this being assigned the time zero and the amplitude one, or that the standardization is carried out on the basis of another characteristic value.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einspritzdruckverläufe aller Zylinder erfaßt und die Einzeleinspritzungen der verschiedenen Zylinder nach deren Normierung überlagert dargestellt werden.Method according to one of claims 1 to 6,
characterized,
that the injection pressure curves of all cylinders are recorded and the individual injections of the various cylinders are shown superimposed after their normalization.
dadurch gekennzeichnet,
daß mittels der zeitlichen Abstände der Kreuzkorrelationsmaxima die Motordrehzahl erfaßt wird.Method according to one of claims 3 to 5,
characterized,
that the engine speed is detected by means of the time intervals of the cross correlation maxima.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswertung auf der Grundlage einer Mittelung über mehrere Einzeleinspritzungen erfolgt.Method according to one of claims 1 to 8,
characterized,
that the evaluation is based on averaging over several individual injections.
dadurch gekennzeichnet,
daß zur visuellen Auswertung die Vergleichsdaten und die zu beurteilende normierte Einzeleinspritzung gleichzeitig dargestellt werden, wobei als Vergleichsdaten entweder die normierten Einzeleinspritzungen der anderen Zylinder oder ein Normalbild für die ordnungsgemäße Funktion und/oder mindestens ein charakteristisches Fehlerbild dienen.Method according to one of claims 1 to 9,
characterized,
that the comparison data and the normalized single injection to be assessed are displayed simultaneously for visual evaluation, the normalized individual injections of the other cylinders or a normal image for the proper function and / or at least one characteristic error image serving as comparison data.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswertung automatisch durch Vergleich von diskreten Werten der normierten Einzeleinspritzungen mit den gespeicherten Vergleichsdaten und Zuordnung der Werte zu den Vergleichsdaten erfolgt, die einen Normalzustand und mindestens ein Fehlerbild darstellen, wobei die diskreten Werte äquidistante Abtastwerte oder Maxima und/oder Minima sind.Method according to one of claims 1 to 9,
characterized,
that the evaluation is carried out automatically by comparing discrete values of the normalized individual injections with the stored comparison data and assigning the values to the comparison data, which represent a normal state and at least one error image, the discrete values being equidistant samples or maxima and / or minima.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Auswertung mittels einer Diskriminanzanalyse oder eines neuronalen Neztwerkes erfolgt.A method according to claim 11,
characterized,
that the evaluation is carried out by means of a discriminant analysis or a neural network.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzeleinspritzungen im Frequenzbereich weiter verarbeitet und mittels Merkmalen der spektralen Amplituden ausgewertet werden.Method according to one of claims 1 to 12,
characterized,
that the individual injections in the frequency domain are processed further and evaluated using features of the spectral amplitudes.
dadurch gekennzeichnet,
daß nur die Fehler angezeigt werden, deren Wahrscheinlichkeit oberhalb einer vorgegebenen Grenze liegt.The method of claim 11 or 12,
characterized,
that only the errors are displayed, the probability of which is above a predetermined limit.
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