SE521604C2 - Förfarande och anordning för att identifiera felström vid ett piezoelektriskt manöverdon hos en insprutningsventil eller vid dess högspänningsförande tilledning - Google Patents

Description

0% :v30 '216342 (fl felalgoritm. Härigenom kommer exempelvis felmätningar eller störningar att verk- ningsfullt undertryckas och endast verkligen föreliggande fel utvärderas som sådana.

Fördelaktigt är vidare att vid uppträdande av ett verkligt fel frånkoppla spänningstill- förseln och även snabbt urladda manöverdonet så, att ingen beröringsrisk längre före- ligger. Därigenom uppnås största möjliga skydd och risk för skador undvikes i hög grad.

Som enkelt och speciellt gynnsamt förfaringssätt anses att avkänna spänningen vid början och slutet av insprutningspausen. Eftersom insprutningspausen med det upplad- dade manöverdonet kan vara endast några få millisekunder, exempelvis endast 2 ms, erhålles vid en kortslutning genom kroppen en signifikant urladdning av manöverdo- net.

Det är också gynnsamt att vid ett system med multipelinsprutning genomföra spän- ningsövervakningen vid de enskilda insprutningspulserna. Feltillståndet kan då avkän- nas redan tidigt.

Eftersom i regel ett flertal manöverdon matas med högspänning från spänningsförsörj- ningen, frånkopplas med fördel samtliga manöverdon för att höja säkerheten.

Vidare är det gynnsamt att utfonna feldiagnosen i form av ett mjukvaruprogram, efter- som ett sådant program kan skapas relativt enkelt. Ändringar kan dessutom lättare ge- nomföras.

Mjukvaruprogramrnet för feldiagnos inbegripes med fördel i styrprogrammet för ma- növerdonet, så att ytterligare installationer kan undvikas.

Ritning.

Ett utföringsexempel av uppfinningen visas på ritningen och beskrivs nedan närmare. 10 15 20 'ïfi '30 521 ÉÜ43 Fig. 1 visar en blockschemabild, fig. 2 visar ett flödesschema, flg. 3 visar ett spänningsdiagram, och fig. 4 visar ett flödesschema för felviktningen.

Beskrivning av utföringsexemplet.

Fig. 1 åskådliggör schematiskt i blockform ett kopplingsschema. En spänningskälla 1 är förbunden med två seriekopplade första strömställare 3a, 3b och avger strömmen resp. spänningen för uppladdning av ett piezo-manöverdon 5. Mellan strömställarna 3a och 3b är en induktans 14 inkopplad, vars andra anslutning via en kabelstam 6 och en stickkontakt 7 är förbunden med en anslutning hos piezo-manöverdonet 5. En andra anslutning hos piezo-manöverdonet 5 är via en stickkontakt 8 och en kabelstam 6a förbunden med en andra strömställare 4, vars returledning är förbunden med spän- ningskällans 1 returledning (godsledning). Såväl spänningskällan 1 som strömställama 3a, 3b, 4 är via styrledningar lla, llb, 12, 13 förbundna med en styrapparat 2. Ström- ställarna, 3a, 3b, 4 är företrädesvis utformade som halvledarströmställare, vilka såväl kan genomsläppa en hög ström som är spänningståliga för den höga laddningsspän- ningen, vilken alltefter manöverdontyp kan uppgå till 200 volt eller mera. Antiparal- lellt med strömställarna 3a, 3b, 4 är dioder inkopplade för att tillåta strömflöde i mot- satt riktning.

Normalt är till de första strömställarna 3a, 3b ytterligare piezo-manöverdon 5 paral- lellkopplade till en bank. För överskâdlighets skull är emellertid dessa utelämnade.

Om flera manöverdon är sammankopplade till en bank är för varje manöverdon 5 den andra strömställaren 4 seriekopplad med manöverdonet 5 för att kunna styra ut tillhö- rande manöverdon 5. I detta fall omkopplar styrapparaten 2 den andra strömställaren 4 till ledande resp. spärrat tillstånd, så att manöverdonet kan uppladdas resp. urladdas.

Med hjälp av de första strömställarna 3:1, 3b kan strömflödet styras. För detta ändamål styr styrapparaten 2 de första strömställama 3a, 3b till ledande tillstånd eller spärrar dem. 10 15 20 25 30 fšfšl 604 4 Styrapparaten 2 uppvisar vidare en mätanordning 9, medelst vilken spänningen eller spänningsförloppet eller en spänningsändring är mätbar exempelvis vid stickkontak- tema 7 och 8, på manöverdonet 5 och/eller på kabelstammen 6, 6a. Styranordningen 2 uppvisar vidare en dator 10, som innehåller alla erforderliga enheter och styres av ett lämpligt mj ukvaruprogram.

Den streckade ledningen vid stickkontaktanslutningen 7 med motstånde RM skall fö- reställa ett avledningsmotstånd, som exempelvis kan uppträda vid beröring av en män- niska. I en insprutningspaus, när exempelvis piezo-manöverdonet 5 är uppladdat, av- känner mätanordningen 9 på stickkontakten 7 manöverdonets 5 spänning, så att den kan utvärderas av styrapparaten 2. Om exempelvis de första strömställarna 3a, 3b är spärrade skulle manöverdonet 5 urladdas mer eller mindre snabbt genom avlednings- motståndets RM, eftersom detta är relativt lågohmigt. Vid en kapacitans av exempelvis 6|.LF hos manöverdonet 5 och ett antaget avledningsmotstånd RM av lk ohm erhålles en tidskonstant av ungefär 6 ms. Detta betyder att manöverdonet 5 t.ex. i en insprut- ningspaus om 2 millisekunder vid en dubbelkopplande kopplingsventil urladdas med upp till 60 volt. Företrädesvis mätes spänningen vid slutet av insprutningspausen. Vid början av insprutningspausen är en mätning ej erforderlig, eftersom vid denna tidpunkt manöverdonet 5 uppladdats till den av styrapparaten 2 förutbestämda börspänningen.

Ur dessa båda värden fastställes efter varje laddningsförlopp spänningsdifferensen dU och jämföres med ett förutbestämt tröskelvärde S. Om spänningsdifferensen dU ligger under det förutbestämda tröskelvärdet S, som exempelvis kan bestämmas empiriskt, kan slutsatsen därur dragas, att det ej föreligger någon signifikant avledningsström, vilken skulle kunna bildas genom kroppsmotstånd RM. Om däremot differensen dU överstiger det förutbestämda tröskelvärdet S avges en felrapport, spänningskällan 1 frånkopplas så snabbt som möjligt och/eller manöverdonet 5 urladdas. Detta sker med hjälp av strömställarna 3a, 3b, 4. Därigenom unvikes på ett fördelaktigt sätt skaderisk vid beröring av högspänningsförande delar. 10 l5 20 25 öm 521 604 5 För att undanhålla felmätningar eller störsignaler viktas alternativt den mätta felspän- ningen rned en förutbestämd algoritm. innan ett slutgiltigt fel identifieras. Detta förfa- rande beskrivs nedan närmare i anslutning till fig. 4.

Vid ett alternativt utförande av uppfinningen avkännes spänningsförloppet också vid början av insprutningspausen eller emellanåt och utvärderas med avseende på det för- utbestämda tröskelvärdet S.

Med hjälp av fig. 2 - 4 beskrivs nu funktionssättet enligt förfarandet närmare. Vid flö- desschemat enligt fig. 2 mätes till att börja med i positionen 21 manöverdonspän- ningen Ua under utstymingen, exempelvis vid stickkontakten 7. I positionen 22 kont- rolleras den mätta manöverdonspänningen Ua med avseende på plausibilitet. Detta förlopp beskrivs nedan närmare i anslutning till fig. 3. I position 23 sker en felverifi- kation enligt fig. 4 och i position 24 aktualiseras felvägarna.

Fig. 3 visar ett typiskt spänningsdiagram för en multipelinsprutning, varvid en första spänningspuls A för en förinsprutning och en flerfaldigt avtrappad spänningspuls för en huvudinsprutning B är återgivna längs tidsaxeln t. Vid förinsprutningen A förlöper spänningstaket hos den givna spänningen Ua huvudsakligen vågrätt så att i detta fall ingen spänningsavvikelse dU föreligger inom mätfasen. De visade trösklarna S över- skrids därmed ej heller. Vid huvudinsprutningen B sjunker däremot spänningens Ua övre tak med en differens dU. Alltefter hur stor tröskeln S är indikeras ett avlednings- motstånd RM och kan eventuellt under hänsynstagande till viktningen leda till felan- mälan.

Fig. 4 visar ett flödesschema för avkänning och viktning av feltillstånd resp. felverifl- kation. För viktningen användes en enkel räknealgoritm. I princip summeras nu varje uppträdande fel, dvs. varje överskridande av spänningsdifferensen dU över tröskeln S, och subtraheras vid underskridande av tröskeln S. Man erhåller därmed fortlöpande ett felvärde, som höjes eller sänkes vid varje efterföljande mätning. Först när ett flertal fel mäts efter varandra och ett förutbestämt, applicerbart gränsvärde t.ex. 5 överskrides, 10 521 604 6 kan man utgå från att ett slutligt fel (defekt) föreligger, vilket leder till felanmälan och/eller frånkoppling. Detta förfarande förklaras nedan med hänvisning till fig. 4.

Utgående från positionen 36 antages att inget fel föreligger och att spänningsdifferen- sen dU ligger inom tröskeln S. Om ärspänningen dU enligt pilen 31 ligger utom tole- ransbandet för tröskeln S antages i position 32 en tillfällig defekt. För detta ändamål startas en träffräknare, som vid varje mätning räknar uppåt eller nedåt iterativt. Vid denna tidpunkt gäller felet fortfarande som tillfällig defekt. Om träffräknaren i position 34 uppnått det applicerbara gränsvärdet föreligger en slutlig defekt, eftersom ärspän- ningen upprepade gånger låg utom toleransbandet for tröskeln S. Om däremot ärspän- ningen (differensspänningen dU) ligger inom toleransbandet gäller felet i position 35 som tills vidare läkt. Träffräknaren inställer sig på värdet OK, eftersom dess värde är mindre än värdet hos det applicerbara gränsvärdet. Under detta gränsvärde föreligger inget feltillstånd eller är tillståndet slutgiltigt läkt (position 36).

Claims (11)

10 15 20 25 30 E21 654- 7 Patentkrav

1. Förfarande för identifiering av en felström vid ett piezoelektriskt manöverdon (5) hos en insprutningsventil eller vid dess högspänningsförande tilledning (6, 6a), varvid manöverdonet (5) från en spänningskälla (1) upp- resp. urladdas till en förutbestämd spänning (Ua) medelst av en styrapparat (2) påverkade strömställare (3a, 3b, 4), för att styra insprutningsmängden av bränsle, kännetecknat av att i den tidsrymd, i vilken manöverdonet (5) är uppladdat, övervakas spänningen (Ua) på manöverdonet och/eller på tilledningen (6, 6a), att en spänningsändring (dU) avkännes och att när spännings- ändringen (dU) överskrider en förutbestämd tröskel (S) anmäles ett fel och/eller utförs frånkoppling.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att det avkända felet viktas medelst en algoritm.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, kännetecknat av att vid överskridande av den förutbestämda tröskeln (S) frånkopplas spänningstillförseln.

4. Förfarande enligt krav 3, kännetecknat av att manöverdonet (5) urladdas så snabbt, att speciellt ingen beröringsskaderisk uppstår.

5. F örfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att spänningen (Ua) avkännes vid början och vid slut av insprutningspausen.

6. Förfarande enligt krav 5, kännetecknat av att som första spänningsvärde vid bör- jan av insprutningspausen användes den av styrapparaten (2) förutbestämda börspän- ningen. 10 15 20 521 634 3

7. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vid ett system med multipelinsprutning sker spänningsövervakningen vid alla insprutningspulser.

8. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att vid feltillstånd sker frånkoppling och/eller urladdning av samtliga manöverdon (5).

9. Förfarande enligt något av föregående krav, kännetecknat av att feldiagnosen är utformad som mjukvaruprogram.

10. Förfarande enligt krav 9, kännetecknat av att mjukvaruprogrammet är en be- ståndsdel av ett styrprogram för manöverdonet (5).

11. Anordning för att genomföra förfarandet enligt något av föregående krav, med en spänningskälla (1), med en programstyrd dator (10) och med åtminstone en strömstäl- lare (3a, 3b, 4), vilken är kopplad i serie med spänningskällan (1) och manöverdonet (5), kännetecknad av att en mätanordning (9) finnes, vilken avkänner spänningen (Ua) på manöverdonet (5) och/eller tilledningen (6, 6a) i en insprutningspaus, att da- tom (10) bildar spänningsdifferensen (dU) av åtminstone två avkånda spänningsvärden och jämför spänningsdifferensen (dU) med ett förutbestämt tröskelvärde (S), och att datom (10) är inrättad att vid överskridande av tröskelvärdet (S) frånkoppla spän- ningskällan (1), urladda manöverdonet (5) och/eller avge en varning.