SE534927C2 - Mätanordning och metod för ett bränsleinsprutningssystem - Google Patents

Abstract

lO Sammanfattning Mätanordning för diagnos av ett piezoelektriskt inj ektororgan i ettbränsleinsprutningssystem, där mätanordningen omfattar en signalgenerator anpassad attgenerera en mätsignal uppvisande en växelspänning med en varierande frekvens med ettförutbestämt frekvensinnehäll och en förutbestämd spänningsamplitud. Vidare finns eneller flera anslutningsledningar anpassade att päföra mätsignalen till det piezoelektriskainj ektororganet och att mottaga en svarssignal som päförs en detektor som är anpassad attdetektera resonansfrekvensen för inj ektororganet. Mätanordningen omfattar enberäkningsenhet anpassad att jämföra den detekterade resonansfrekvensen med ett ellerflera referensvärden för resonansfrekvensen och att generera en diagnossignal i beroendeav jämförelsen, där diagnossignalen innehåller information om fianktionsstatus för det piezoelektriska injektororganet. (Figur l)

Description

25 30 534 92? 2 korrekt mot närbelägna stackelement, det kan finnas mikrosprickor i stackelementen, eller det kan var fel där de elektriska anslutningarna är anordnade på stackelementet.

I ett sådant fall kan insprutaren fortfarande delvis fungera men kan ge en annan mängd bränsle än önskat vid en viss aktiv tid och ett visst bränsletryck. Förändringar beror på att insprutaren får ett minskat eller ökat nållyft. Således, för att säkerställa att injektom fungerar så som avsett är det nödvändigt att kunna testa funktionen. Detta kan man idag göra indirekt genom att mäta det vridmoment som cylindern där injektorn sitter avger och jämföra med det vridmoment som förväntas. Är avvikelsen för stor kan det bero på felaktigheter på piezostacken.

Ett exempel på hur en testning kan ske är känd genom US-2007/0001545 som avser en metod för att diagnostisera en bränsleinsprutningsanordning som omfattar ett piezoelektriskt organ. En diagnostisk enhet är ansluten till bränsleinsprutningsanordningen och som påför en definierad spänning till det piezoelektriska organet. Kapacitansen för organet bestäms sedan av den diagnostiska enheten som därigenom kan avge en diagnos för anordningen. Vid mätningen av kapacitansen laddas således det piezoelektriska organet med en laddning som efter mätningen måste ledas bort under en urladdningsfas.

I US-2004/ 0036479 beskrivs en metod för att detektera sprickor i ett piezoelektriskt element och som används i samband med en så kallad mikromotor. Detta sker genom att påföra ett frekvenssvep och detektera svarssignalen som kan ge information om eventuella sprickor.

I fallet med avbrott eller kortslutning på anslutníngsledningama till injektorn brukar man normalt mäta strömmen och om den avviker för mycket mot norrnalvärden kan man misstänka ett avbrott eller en kortslutning.

Syftet med föreliggande uppfinning är att ange en förbättrad och snabbare metod och anordning för att diagnostisera en bränsleinsprutningsanordning som omfattar ett piezoelektriskt organ både med avseende på fel i anslutningsledningarna och för det piezoelektriska organet. 10 15 20 25 30 534 927 Sammanfattning av uppfinningen Ovan nämnda syften ästadkommes med uppfinningen definierad av de oberoende patentkraven.

Föredragna utföringsforrner definieras av de beroende patentkraven.

Uppfinningen omfattar således en mätanordning avsedd att användas för diagnostisera ett piezoelektriskt injektororgan i ett bränsleinsprutningssystem.

Mätanordningen omfattar en signalgenerator anpassad att generera en mätsignal uppvisande en växelspänning med en varierande frekvens med ett förutbestämt frekvensinnehåll och en förutbestämd spänningsamplitud. Mätsignalen påförs till det piezoelektriska injektororganet via en eller flera anslutningsledningar som också är anpassade att mottaga en svarssignal som i sin tur påförs en detektor som är anpassad att detektera resonansfrekvensen för injektororganet. Mätanordningen omfattar vidare en beräkningsenhet anpassad att jämföra den detekterade resonansfrekvensen med ett eller flera referensvärden för resonansfrekvensen och att generera en diagnossignal i beroende av jämförelsen, där diagnossignalen innehåller information om fimktionsstatus för det piezoelektriska injektororganet.

Uppfinningen bygger på insikten att pieozostackens resonansfrekvens bland annat påverkas av stackens fysiska dimensioner och piezomaterialets materialkonstant. Detta innebär att om någon av stackelementen går sönder eller skadas, eller om ledningarna till några av stackelementen går sönder eller skadas, kommer det att påverka den fysiska dimensionen av den fungerande stacken och därmed dess resonansfrekvens.

För att diagnostisera en sådan piezostack påför man ett spänningsfrekvenssvep till piezoinsprutaren och bestämmer resonansfrekvensen till exempel genom att mäta spänningen över ett motstånd kopplat i serie med stacken.

Vid stackens resonansfrekvens kommer dess impedans att nå ett minimum vilket resulterar i att spänningen över motståndet når sitt maximum. 10 15 20 25 30 534 92? 4 Företrädesvis sker diagnostiseringen när fordonet ej är i drift. Emellertid är det även möjligt att göra detta under drift.

Resonansfrekvensen f för piezostacken ges av sambandet: 1 Zm/LC där L är induktansen och C är kapacitansen för piezostacken.

Signalgeneratorn som genererar frekvenssvepet är en billig och robust produkt. Vidare behövs ett antal A/D omvandlare för att mäta spänningen över motståndet.

En fördel med lösningen enligt föreliggande uppfinning är att mätningen går snabbt att genomföra, t.ex. i storleksordningen en sekund.

Med föreliggande uppfinning ges möjlighet att diagnostisera interrnittenta och permanenta fel på piezoinsprutare och därefter generera felkoder som identifierar insprutaren och anger typ av fel. Med användning av dessa felkoder kan en servicemekaniker lätt åtgärda felet genom att byta rätt komponent.

Kort ritningsbeskrivning Figur 1 visar ett schematiskt blockdiagram som illustrerar föreliggande uppfinning.

Figur 2 visar ett schematiskt blockdiagram av beräkningsenheten enligt en utföringsform av föreliggande uppfinning.

Figur 3 är ett flödesschema som illustrerar föreliggande uppfinning.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföringsformer av uppfmningen Uppfinningen kommer nu att beskrivas mera i detalj med hänvisning till bifogade figurer.

Figur 1 visar ett schematiskt blockdiagram som illustrerar en mätanordning för diagnos av ett piezoelektriskt injektororgan i ett bränsleirrsprutriingssystem. 10 15 20 25 30 534 927 5 Mätanordningen omfattar en signalgenerator anpassad att generera en mätsignal uppvisande en växelspänning med en varierande frekvens med ett förutbestämt frekvensinnehåll och en förutbestämd spänningsamplitud.

Företrädesvis uppvisar mätsignalen frekvenser i intervallet 10-50000 Hz och med en spänningsamplitud (absolutvärdet) som ligger i intervallet 5-50 Volt. Det som främst styr valet av spänningsamplitud är att den måste väljas så låg att det piezoelektriska injektororganet inte påverkas, dvs. att inj ektom inte öppnas.

Vidare finns en eller flera anslutningsledningar anordnade som är anpassade att påföra mätsignalen till det piezoelektriska injektororganet och att mottaga en svarssignal från injektororganet. Denna påförs en detektor som är anpassad att detektera resonansfrekvensen för inj ektororganet.

Mätanordningen omfattar vidare en beräkningsenhet anpassad att jämföra den detekterade resonansfrekvensen med ett eller flera referensvärden för resonansfrekvensen och att generera en diagnossignal i beroende av jämförelsen, där diagnossignalen innehåller information om funktionsstatus för det piezoelektriska inj ektororganet.

Innan mätanordningen kan användas måste ett eller flera referensvärden för injektororganets resonansfrekvens mätas upp för ett felfritt injektororgan. Detta sker företrädesvis i samband med tillverkningen av injektororganen och dessa värden matas sedan in i en minnesenhet i beräkningsenheten. Dessa referensvärdcn kan utgöras av ett frekvensintervall som omfattar frekvensvärden för resonansfrekvensen som indikerar att inj ektom fungerar tillfredsställande. Vidare kan det finnas frekvensvärden och/eller frekvensintervall som representerar gränser för resonansfrekvensen som inte får överskridas eller underskridas om injektom skall anses fungera tillfredsställande.

Enligt en utföringsform innefattar mätanordningen en detektor som innefattar ett motstånd och att resonansfrekvensen bestäms genom att mäta spänningen över motståndet och frekvensen identifieras där spänningen når sitt maximala värde över motståndet. 10 15 20 25 30 534 92? 6 Enligt en annan utföringsforrn innefattar detektom ett avstämt filter bestående av en eller flera spolar och kondensatorer som kan anpassas till resonansfrekvensen för svarssignalen som dänned kan identifieras.

För att en operatör enkelt skall kunna konstatera funktionsstatus för injektom innehåller diagnossignalen information om injektororganets identitet och, om ett fel konstaterats, omfattar fiinktionsstatusinformationen en eller flera felkoder som anger typ av fel.

Beräkningsenheten omfattar som nämnts ovan en minnesenhet (se figur 2) for lagring bland annat av referensvärdena men även av annan data, till exempel historiska resonansfrekvensvärden. Beräkningsenheten är anpassad att detektera förändringar av lagrade historiska resonansfrekvensvärden och att generera en andra diagnossignal avspeglande dessa förändringar.

Med hänvisning till flödesschemat i figur 3 omfattar även uppfinningen en metod för diagnos av ett piezoelektriskt inj ektororgan i ett bränsleinsprumingssystem.

Metoden innefattar att: - generera en mätsignal uppvisande en växelspänning med en varierande frekvens med ett förutbestämt frekvensinnehåll och en förutbestämd spänningsamplítud, - påfóra mätsignalen till det piezoelektriska injektororganet, - detektera resonansfiekvensen för injektororganet, - jämföra den detekterade resonansfrekvensen med ett eller flera referensvärden för resonansfrekvensen, och - generera en diagnossignal i beroende av jämförelsen, där diagnossignalen innehåller information om funktionsstatus för det piezoelektriska inj ektororganet.

Företrädesvis bestäms resonansfrekvensen genom att mäta spänningen över ett motstånd och identifiera frekvensen där spänningen når sitt maximala värde över motståndet.

Mätsignalen uppvisar frekvenser i intervallet 10-5 0000 Hz och spänningsarnplituder i intervallet 5-50 Volt. 534 927 7 Diagnossignalen innehåller, enligt en föredragen uttöringsform, information om inj ektororganets identitet och att nämnda funktionsstatus omfattar en eller flera felkoder som anger typ av fel, om ett fel konstaterats. Nämnda referensvärden för injektororganets resonansfrekvens har uppmäts för ett felfritt inj ektororgan.

Föreliggande uppfinning är inte begränsad till ovan-beskrivna föredragna uttöringsformer.

Olika altemativ, modifieringar och ekvivalenter kan användas. Ovan utfóringsforrner skall därför inte betraktas som begränsande uppfinningens skyddsornfång vilket definieras av de bifogade patentkraven.

Claims (10)

10 15 20 25 30 534 92? Patentkrav

1. Mätanordning för diagnos av ett piezoelektriskt injektororgan i ett bränsleinsprutningssystem, k ä n n e t e c k n a d a v att rnätanordningen omfattar en signalgenerator anpassad att generera en mätsignal uppvisande en växelspänning med en varierande frekvens med ett förutbestämt frekvensinnehåll och en förutbestämd spänningsamplitud, en eller flera anslumingsledningar anpassade att påföra mätsignalen till det piezoelektriska injektororganet och att mottaga en svarssignal som påförs en detektor som är anpassad att detektera resonansfrekvensen för injektororganet, varvid mätanordningen vidare omfattar en beräkningsenhet anpassad att jämföra den detekterade resonansfrekvensen med ett eller flera referensvärden för resonansfrekvensen och att generera en diagnossignal i beroende av jämförelsen, där diagnossignalen innehåller information om funktionsstatus för det piezoelektriska inj ektororganet.

2. Mätanordning enligt krav 1, varvid mätsignalen uppvisar frekvenser i intervallet 10-50000 Hz och en spänningsamplitud i intervallet 5-50 Volt.

3. Mätanordning enligt krav 1 eller 2, varvid detektorn innefattar ett motstånd och att resonansfrekvensen bestäms genom att mäta spänningen över motståndet och frekvensen identifieras där spänningen når sitt maximala värde över motståndet.

4. Mätanordning enligt något av kraven 1-3, varvid diagnossignalen innehåller information om injektororganets identitet och att nämnda funktíonsstatus omfattar en eller flera felkoder som anger typ av fel, om ett fel konstaterats.

5. Mätanordning enligt något av kraven 1-4, varvid nämnda referensvärden fór injektororganets resonansfrekvens har uppmätts för ett felfritt injektororgan.

6. Mätanordning enligt något av kraven 1-5, varvid beräkningsenheten omfattar en minnesenhet för lagring av historiska resonansfrekvensvärden och att beräkningsenheten är anpassad att detektera förändringar av lagrade historiska resonansfrekvensvärden och att generera en andra diagnossignal avspeglande dessa förändringar. 10 15 20 25 534 527

7. Metod fór diagnos av ett piezoelektriskt injektororgan i ett bränsleinsprutningssystem innefattande att: generera en mätsignal uppvisande en växelspänning med en varierande frekvens med ett förutbestämt fiekvensinnehâll och en förutbestämd spänningsamplitud, påföra mätsignalen till det piezoelektriska injektororganet, detektera resonansfrekvensen för injektororganet, jämföra den detekterade resonansfrekvensen med ett eller flera referensvärden fór resonansfrekvensen, och generera en diagnossignal i beroende av jämförelsen, där diagnossignalen innehåller information om funktionsstatus fór det piezoelektriska inj ektororganet.

8. Metod enligt krav 7, varvid resonansfrekvensen bestäms genom att mäta spänningen över ett motstånd och identifiera fiekvensen där spänningen når sitt maximala värde.

9. Metod enligt krav 7 eller 8, varvid mätsignalen uppvisar frekvenser i intervallet 10-50000 Hz och en spänningsamplitud i intervallet 5-50 Volt.

10. Metod enligt något av kraven 7-9, varvid diagnossignalen innehåller information om injektororganets identitet och att nämnda funktionsstatus omfattar en eller flera felkoder som anger typ av fel, om ett fel konstaterats. 1 1. Metod enligt något av kraven 7-10, varvid nämnda referensvärden för injektororganets resonansfrekvens har uppmätts fór ett felfritt injektororgan.