CN100473814C - 用于监控一个内燃机的一个喷油***的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于监控一个内燃机的一个喷油***的方法，其中，该喷油***具有一个燃油存储器和一个用于控制进入到该燃油存储器中的燃油量的、受控的计量单元。该类型已知的方法分析一个在喷油***的一个部件可能有缺陷方面代表燃油存储器中的压力随时间的变化的信号。为能有目标地得出计量单元(160)有缺陷的结论，根据本发明建议，在分析代表燃油存储器中的压力的信号期间逐渐关闭或打开计量单元。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于监控一个内燃机的一个喷油***、特别是同路喷油***的方法以及一个控制装置。
背景技术
从背景技术、特别是从德国公开的说明书DE 101 03 867 A1所述的背景技术中基本上已知这样一种方法，该方法涉及一种用于一个内燃机的喷油***，其中该喷油***具有一个调节回路，用于经由一个压力调节阀调节在一个燃油存储器中的压力；并具有一个受控计量单元，用于控制进入燃油存储器的燃油供给量。
由所述计量单元提供的燃油被一个泵压缩。在公开的说明书可知的方法规定，采集一个表征燃油存储器中的燃油压力的压力值，并且特别是在过滤之后与一个阈值进行比较。然后，如果所采集的压力值、特别是过滤之后的压力值与所述阈值有偏差，那么就识别在喷油***的一个部件中的一个缺陷。
但是该描述的方法的缺点是，即便在基本上识别出喷油***中的一个缺陷时，仍不能将特别是计量单元确定为喷油***中的有缺陷的部件。
发明内容
因此从所述背景技术出发，本发明的任务在于提供一种用于监控一个内燃机的一个喷油***的方法和计算机程序以及一种用于实施该方法的控制设备，该控制设备可以精确地将喷油***的计量单元识别为故障源。
该任务通过上述用于检测一个内燃机的一个喷油***的方法来解决，其中，该喷油***具有一个燃油存储器和一个受控的、用于控制进入到燃油存储器中的燃油供油量的计量单元；该方法包括以下步骤：在涉及喷油***的一个部件的可能的缺陷方面分析一个代表燃油存储器中的压力的随时间的变化的信号。该方法的特征在于，在分析信号期间，计量单元被逐渐关闭或被逐渐打开。
本发明的优点：
根据本发明的、对于代表在燃油存储器中的随时间变化的压力的信号进行分析的方法在该分析期间同时如此控制计量单元，使该计量单元随时间被逐渐关闭或被逐渐打开，其原因如下：所述关闭或打开计量单元可具体地影响到在燃油存储器中的压力，并因此影响到被分析的信号.因此在该方法中，代表压力的信号也可完全有目标地分析出在计量单元中的或许存在的缺陷.
有利的是对信号进行分析，以便求得至少一个确定的时刻，该时刻的特征在于，在该时刻时，同时既可求出一个实际的供油量-即计量单元在该时刻实际上为燃油存储器已提供的供油量，而且又可求出一个额定供油量-即计量单元在该时刻应为燃油存储器提供的按标准制备的供油量。
本发明的方法有利地规定，如果求出的额定供油量和求出的实际供油量之间的偏差大于一个预先给定的允许的公差范围时，则可得出在作为喷油***的一个部件的计量单元上有缺陷的结论。
最好通过如下措施来大大提高在特别是计量单元上存在缺陷的判定的可靠性，即所述的额定值与实际值的比较在多个分别恒定地调整了的转速的情况下在不同的时刻时进行。
对于代表燃油存储器中的压力的信号，有利地有二选一的方案供选择。其一是：如果一个用于经由压力调节阀调节燃油存储器中的压力的调节回路是起作用的，则可采用压力调节阀的控制信号作为该信号。作为替代方案，一个直接采集燃油存储器中的压力变化的压力传感器的输出信号也可被用作所述的信号、或者被分析。
如果该信号在线性地打开或关闭计量单元的过程中不是至少基本上也线性地发生变化，则有可能推论出在喷油***的一个部件中存在缺陷，但不是有目标地推论出计量单元存在缺陷。
另外，本发明的上述任务还通过一个计算机程序和一个用于实施所述的方法的控制设备以及一个具有所述的计算机程序的数据载体来解决.这些技术方案的优点基本上相应于以上涉及请求保护的方法所述的优点.
此外有利的是该控制设备如此进行设计：借助于从所述根据本发明的方法中得出的结果生成用于实际上采用的计量单元的实际特性曲线.为此，要求把一个学习功能集成到该控制设备中。原则上，对于根据本发明的方法的一个一次性的实施足以生成所述的实际的特性曲线。但有利的是该方法时时刻刻地重复，特别是在空转时被实施，以便必要时对该特性曲线进行重新修正。此外有利的是所述的控制设备如此进行设计：将来按标准通过生成的实际的特性曲线来控制所述实际上采用的计量单元.据此可使计量单元的控制精度、燃油供给量的定量并因此可使内燃机的工作变得大为精确。
附图说明
该说明书附有六幅附图，附图示出：
图1一个根据本发明的喷油***的结构，
图2一个其变化与在燃油存储器中的压力的变化成反比的信号的变化曲线，该信号相当于在实施根据本发明的方法时用于一个计量单元的控制信号，
图3在实施根据本发明的方法时通过所述计量单元的燃油的流量的变化曲线，
图4在实施根据本发明的方法时一个被调节的压力调节阀的控制信号，
图5在实施根据本发明的方法时通过一个压力调节阀的燃油的流量，
图6一个用于一个实际上采用的计量单元的I/Q特性曲线。
具体实施方式
下面借助附图以不同的实施例的形式详细说明本发明。
图1示出了一个内燃机(图中未示出)的一个根据本发明的喷油***100.该喷油***特别是一个所谓的同路喷油***.该同路喷油***具有一个其内在高压下存储有燃油的燃油存储器110，以便向喷射器、即内燃机的喷油阀180提供燃油.该燃油存储器110在其低压侧从一个燃油罐200供以燃油.为此设置有一个电的燃油泵150，该燃油泵从燃油罐200抽吸燃油并将其输送给一个计量单元160。该计量单元160在响应一个控制器140的一个控制信号S1的情况下为一个后置的高压泵170提供定量的燃油量.该高压燃油泵170压缩从计量单元160输送给它的燃油并把该燃油以一个所希望的压力输往燃油存储器110。在该燃油存储器110的高压侧设有一个由一个压力传感器120、控制器140和一个压力调节阀130组成的调节回路，用于调节燃油存储器中的压力.压力传感器120采集燃油存储器110中的实际上的实际压力并以一个测量信号P的形式把该实际压力转给控制器140.所述实际压力在该控制器中与一个预先给定的额定压力进行比较，形成一个压力-调节偏差，并且将一个代表该求出的压力-调节偏差的调节信号S2输出到压力调节阀130.利用所述调节信号S2该压力调节阀130如此进行控制，使所述的调节偏差尽可能变到零。
通常，压力传感器120、控制器140、计量单元160、高压泵170和燃油存储器110形成另一种用于调节燃油存储器中的压力的调节回路，但对于本发明来说并不是必须如此。刚才在援引到第一调节回路时所述的、在控制器140中生成的压力调节偏差也用作为用于该另外的调节回路的调节偏差。在响应该调节偏差的情况下，所述的计量单元160则经由控制信号S1如此地被控制，使该计量单元160为高压燃油泵170提供一个这样的燃油量：该燃油量适于使该高压燃油泵170把燃油压缩到一个这样的压力，该压力适于把调节偏差变到零。
高压燃油泵170原则上也由控制器140通过一个信号S3进行控制。在进行额定值-实际值比较时用于确定调节偏差的额定压力规定值最好总是根据内燃机的某一转速N进行确定，并存储在控制器中。
下面参照刚才所述的喷油***的结构并参照附图2至6详细说明根据本发明的方法。
该方法的目的是尽可能部件精确地检测喷油***100的一个部件的可能的缺陷.该喷油***的各个部件是以上在援引图1所提及的、具有附图标记110至170的部件.
本发明的以下所描述的头两个实施例能具体地表明计量单元160是否有缺陷地工作。除非在喷油***中存在重大的缺陷，这些缺陷不再允许内燃机正常作业并因此是易于识别的。
为此，本发明的一个第一实施例规定在一个恒定的规定转速N时使内燃机工作；同时，在参照图1所述的第一用于调节燃油存储器110中的压力的调节回路经由压力调节阀130进行操作.为了能够确定计量单元160的状态中可能有缺陷或毛病，该计量单元160被控制器140以控制信号S1如此地进行控制，使计量单元160从一个基本上完全打开的状态出发随时间的推移逐渐关闭。控制信号S1典型地是一个脉冲宽度调制的信号；使计量单元160逐渐关闭的指示则是如此地进行的，即该信号的填充系数TV随着时间的推移逐渐被增大；在图2中示出了这一点.
在图3中示出的是，流量Q如何基于填充系数的在图2中所示的变化通过计量单元160发生改变。不仅在图2中、而且也在图3至5中均由此出发：计量单元160在时间点t＝0时是完全打开的。按照图3，计量单元160在t>0时进行的和在图2中所示的逐渐关闭对此没有任何改变：流量Q通过计量单元160直至时间点t1保持恒定。其原因在于，在时间间隔0≤t≤t1其间，燃油泵170基于其几何输送体积在调整的转速时不能减少计量单元160的最大可能的流量.换言之：与其开启度无关，仅是如此多的燃油可流过计量单元160，也像在燃油泵170的输出侧可被取走的燃油量一样。该排出量在时间间隔0≤t≤t1期间限定到量Qz。
按照本发明的第一实施例，其中如所述用于经由压力调节阀130调节压力的第一调节回路是起作用的，通过对调节信号S2的分析求出该时间点t1。该用于控制压力调节阀130的调节信号S2在第一调节回路的调节工作中代表燃油存储器110中的压力的变化。如在描述图3时已提及的那样，该压力在时间间隔0≤t≤t1期间是基本上恒定的，因为从计量单元160输送的燃油量Qz是恒定的.所述第一调节回路则至多用于稳定在这里未加进一步探讨的扰动.因此，所述在图4中示出了其填充系数的控制信号S2在该时间间隔期间是基本上恒定的.只有在时间t>t1时由计量单元160提供的燃油量缓慢地变得少于被内燃机所消耗的燃油量加上通过喷射器和压力调节阀的泄漏量，那么燃油存储器110中的压力才会下降，如果该压力下降不是通过该第一调节回路并且特别是通过压力调节阀130的一个适宜的控制会被补偿。通过所述第一调节回路对该压力下降的开始的补偿可在图4中以调节信号S2的填充系数TV的曲线的折弯形式被看到.以上曾描述过其作用的时间点t1相当于届时在图4中出现折弯的时间点；据此，可从图4中并因此可从调节信号S2中明确地求出该时间点t1。
在时间点t＝t1时，通过计量单元160的然后被调整的开启度造成的、通过计量单元的流量Qz完全等于通过喷射器在考虑可能的损耗的情况下排出的燃油量.
在时间点t1时可简单地求出实际供油量V实际，即计量单元160实际上在所述第一时间点t1时为燃油存储器提供的供油量。该实际供油量V实际则相当于高压燃油泵170在该时间点的供油量.
可通过高压燃油泵的转速(该转速与内燃机的预先给定的恒定转速N为一个已知的固定的比例)乘以高压燃油泵每转的公知供油量并乘以效率来计算出该高压燃油泵170的所述供油量.
为了检测实际上采用的计量单元160的缺陷或与标准特性有偏差的故障特性，根据本发明建议，用计量单元160的刚计算出的、其全等于高压泵170在时间点t1的供油量的实际供油量与计量单元的在标准状态时的额定供油量进行比较。如果在该比较中求出的在实际供油量和额定供油量之间的偏差超出一个预先确定的、允许的公差范围，则可从此出发，即所采用的计量单元160显示出有缺陷的特性和显然是有缺陷的。该缺陷譬如可能在于所述计量单元的各个构件的加工不够精确。
关于在计量单元160中存在缺陷的判断可通过以下措施变得更加保险，即该判断不仅受到一个比较的结果，而且受到多个对供油量进行的比较的结果的支持。这些不同的比较相互的区别在于，这些比较是在内燃机的或喷油***100的不同的工作状态下进行的。
下面介绍用于调整不同的、适宜的工作点的不同的可能性。
用于根据本发明的方法的一个第二实施例规定，不仅在时间点t1，而且在一个另外的时间点t2对用于压力调节阀130的控制信号S2进行分析.如从图4中可看出的那样，时间点t2位于时间点t1之后。特别是在间隔时间、即在时间间隔t1≤t≤t2期间，计量单元160被逐渐关闭。随着计量单元的逐渐关闭，为高压泵170和燃油存储器110提供的燃油量被逐渐减少，这会随燃油存储器中的基本上的压力下降而来，如果如前所述该压力下降不会入所述那样通过第一调节回路被调整或者被补偿的话。确切地说，为了补偿该压力下降，要求压力调节阀130在响应其调节信号S2的情况下逐渐被关闭，以便逐渐减少从燃油存储器110中经由压力调节阀130到燃油罐200的燃油排出量。为了实现对压力调节阀130的这种触发，图4所示的调节信号S2的填充系数在时间间隔t1≤t≤t2期间被逐渐增大。
但在某个时候到达一个点，在该点上，第一调节回路并且特别是压力调节阀130不再能继续补偿基于继续减少的燃油供给量所出现的、燃油存储器110中的压力损失.通过压力调节阀130的燃油流量Qb则完全中断，如图5所示。该时间点相当于曾提及的时间点t2。从调节信号S2中通常通过以下措施检测该时间点t2：其按图4所示的填充系数TV达到了一个上饱和极限.该时间点t2同样适于求出计量单元160在该时间点时的实际供油量。该实际供油量则相当于内燃机在预先调整的转速N时、有利地在考虑到由于喷油***的喷射器180的泄漏和控制量所造成的燃油损耗的情况下、已知的燃油消耗。
对在时间点t2的额定供油量V额定的计算与对在时间点t1时的额定供油量的计算类似进行.在时间点t2时只需注意的是，在这种情况下，用于控制计量单元160的控制信号S1的电流远大于在时间点t1时的电流，因为在时间点t2时图2所示的控制信号S1的填充系数是大为增大的。
另一种用于调整其它的适宜的工作点的方案在于，实施根据所述第一和/或第二实施例所述的方法，不仅用于提及的转速N、而且也用于尽可能多个其它的转速。对于可同样为其它的转速被确定的时间点t1和/或t2，如前所述，则产生其它的可进行相互比较的供油量，其比较或者是确认一个以前进行的比较的结果，或者是引起对该结果的怀疑.
不一定非要从用于控制压力调节阀130的调节信号S2中推导出时间点t1和/或t2。相反，也可替代地从压力传感器120的输出信号/测量信号P中为一个分别恒定调整的转速求出所述时间点t1和/或t2，因为该输出信号P也明确地代表了基于一个变化了的燃油供给量而在燃油存储器110中出现的压力变化.但只有在第一调节回路处于不起作用的状态、即该调节信号S2被调整到一个恒定的触发值的情况下，替代调节信号S2而分析该输出信号才有意义。
不一定非要通过如下措施求出时间点t1：计量单元160从基本上完全打开出发随着时间的推移逐渐被关闭.相反，该时间点t1也可通过对计量单元160的相反的控制、即该计量单元160从至少部分关闭的状态出发随着时间的推移被逐渐打开.为了求出时间点t2，最后所述的、对计量单元的控制是不可能的，因为为此所需的、以一个在开始时被该计量单元提供的只是很少的燃油供给量来重新启动内燃机会是不可能的.
但是不能只通过分析在时间点t1或t2时的数据得出有关喷油***的一个部件可能有缺陷或者其性能不符合标准的结论.相反，在所述第一调节回路起作用时用于压力调节阀130的控制信号S2的变化、或在所述第一调节回路不起作用的情况下特别是在时间点t1和t2之间压力传感器120的输出信号的变化也可推论为这样一种缺陷。为了使这样的推论成为可能，该计量单元160在所述的时间间隔期间如此地被触发，使该计量单元至少基本上随时间线性地打开或关闭。在此前提下-在该时间间隔期间燃油从燃油存储器中恒定地排到内燃机中、包括可能出现的损耗在内，被观察的信号S2或P同样显示出线性的特性，如果喷油***的部件正常工作的话.而如果这些信号在所述的时间间隔期间没有显示出线性的特性，即这些信号譬如是阶梯变化的，则可得出在计量单元160或压力调节阀130中可能有缺陷的结论。
不管是许多前述的方案中的哪个最终被采用，以便求出计量单元160中的缺陷，下列情况是肯定的：
如果基于计量单元160的实际供油量与额定供油量的一次或多次被确定的不允许的大的偏差来确定出这样一个缺陷，则原则上有两种用于以下做法的方案：
第一种可能性在于，把检验出有缺陷的计量单元更换为一个没缺陷的计量单元.对于该没缺陷的计量单元从此出发：该计量单元根据一个寄存在控制器140中的电流(流量)I(Qz)-特性曲线表现得如同标准的计量单元。在没有缺陷的计量单元中精确地调整燃油供油量可在将来通过按寄存的I(Qz)-特性曲线控制该单元被实现。
第二种可能的做法在于，一如既往地继续用有缺陷或者不符合标准工作的计量单元160工作，只要可通过一个相应适配的或者修正了的控制来抵消其被确定的、实际的故障状况。对于所述控制的修正可譬如如此地进行，即寄存在控制器140中的、标准的特性曲线按标准通过最好是在多个工作状态下被确定的、在实际供油量和其相应的额定供油量之间的偏差被修正.然后譬如得出在图6中所示的、修正了的I(Qz)-特性曲线.通过在一个尽可能大数量的、通过所述的供油量比较所求出的支持点之间的内插法得出该修正了的特性曲线.借助该修正了的特性曲线就也能通过控制器140精确地控制没完全理想工作的计量单元160.
所述的根据本发明的方法优选地以一个计算机程序的形式来实现.该计算机程序必要时可与其它的用于所述控制器的计算机程序一起存储在一个数据载体上.该数据载体可以是一个软盘，一个光盘、一个所谓的快速存储器(Flash-Memory)等.存储在该数据载体上的计算机程序则可作为产品卖给用户.替代用数据载体传输，也可在没有数据载体的情况下经由一个电子的通信网络、特别是互联网来传输该计算机程序。
Claims (17)
1.用于检测一个内燃机的一个喷油***(100)的方法，其中，该喷油***(100)具有一个燃油存储器(110)和一个受控的、用于控制进入到燃油存储器(110)中的燃油供油量的计量单元(160)；该方法包括以下步骤：
在涉及喷油***(100)的一个部件的可能的缺陷方面分析一个代表燃油存储器(110)中的压力的随时间的变化的信号，
其特征在于，该计量单元(160)在分析该信号期间被逐渐关闭或打开。
2.按权利要求1所述的方法，其特征在于，所述信号在内燃机的一个预先确定的第一转速时在求出一个第一时间点(t1)方面被分析，从该第一时间点起通过喷油***(100)的一个压力调节阀(130)的一个燃油流量基于输往燃油存储器(110)的燃油量的逐渐减少而开始减少。
3.按权利要求2所述的方法，其特征在于，求出一个计量单元(160)实际上在第一时间点(t1)时对于燃油存储器(110)提供的实际供油量(V实际)，作为喷油***(100)的一个高压燃油泵(170)在所述第一转速时的供油量。
4.按权利要求2所述的方法，其特征在于，所述信号在内燃机的一个预先确定的第一转速时在求出一个第二时间点(t2)方面被分析，从该第二时间点起通过喷油***(100)的一个压力调节阀(130)的所述燃油流量至少近似地完全中断。
5.按权利要求4所述的方法，其特征在于，求出所述计量单元(160)实际上在第二时间点(t2)时对于燃油存储器(110)提供的实际供油量(V实际)来作为内燃机在所述第一转速时已知的燃油消耗。
6.按权利要求4或5所述的方法，其特征在于，当额定供油量符合标准时，求出所述计量单元(160)在第一或第二时间点(t1，t2)时对于燃油存储器(110)提供的所述额定供油量(V额定)；并且当在第一和/或第二时间点(t1，t2)时求出的额定供油量(V额定)和求出的实际供油量(V实际)之间的偏差大于一个预先给定的、允许的公差范围时，得出在作为喷油***(100)的一个部件的计量单元(160)中有缺陷的结论。
7.按权利要求6所述的方法，其特征在于，用于至少另一个预先确定的转速的方法被重复。
8.按权利要求4或5所述的方法，其特征在于，为了确定所述第一或第二时间点(t1，t2)，一个用于经由压力调节阀(130)调节燃油存储器(110)中的压力的调节回路***作，而所述计量单元(160)被逐渐关闭，并且届时一个用于压力调节阀(130)的、作为代表燃油存储器(110)中的压力的随时间变化的信号的控制信号被分析。
9.按权利要求4或5所述的方法，其特征在于，为了确定所述第一或第二时间点(t1，t2)，一个用于经由压力调节阀(130)调节燃油存储器(110)中的压力的调节回路如此不起作用：压力调节阀(130)用一个在时间上恒定的控制信号来控制，而计量单元(160)被逐渐关闭；并且届时一个位于该调节回路的一个压力传感器(120)的输出端上的、作为代表燃油存储器(110)中的压力的随时间的变化的信号的测量信号被分析。
10.按权利要求1至5之一所述的方法，其特征在于，如此地控制计量单元(160)，使该计量单元随时间至少基本上线性地打开或关闭；并且当所述代表着燃油储存器中压力随时间变化的信号在计量单元(160)线性地关闭期间不是至少基本上也呈线性变化时得出在喷油***(100)的一个部件中有缺陷的结论。
11.按权利要求5所述的方法，其特征在于，所述已知的燃油消耗包括用于喷油***(100)的喷射器(180)的泄漏和控制量在内。
12.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，当额定供油量符合标准时，求出所述计量单元(160)在第一时间点(t1)时对于燃油存储器(110)提供的所述额定供油量(V额定)；并且当在第一时间点(t1)时求出的额定供油量(V额定)和求出的实际供油量(V实际)之间的偏差大于一个预先给定的、允许的公差范围时，得出在作为喷油***(100)的一个部件的计量单元(160)中有缺陷的结论。
13.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述第一时间点(t1)，一个用于经由压力调节阀(130)调节燃油存储器(110)中的压力的调节回路***作，而所述计量单元(160)被逐渐关闭，并且届时一个用于压力调节阀(130)的、作为代表燃油存储器(110)中的压力的随时间变化的信号的控制信号被分析。
14.按权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，为了确定所述第一时间点(t1)，一个用于经由压力调节阀(130)调节燃油存储器(110)中的压力的调节回路如此不起作用：压力调节阀(130)用一个在时间上恒定的控制信号来控制，而计量单元(160)被逐渐关闭；并且届时一个位于该调节回路的一个压力传感器(120)的输出端上的、作为代表燃油存储器(110)中的压力的随时间的变化的信号的测量信号被分析。
15.用于一个内燃机的一个喷油***(100)的控制器(140)，其特征在于，该控制器(140)用于实施根据权利要求1至14之一所述的方法。
16.按权利要求15所述的控制器(140)，其特征在于，该控制器(140)用于生成一个实际的I(Qz)-特性曲线，如此使该特性曲线代表实际被采用的计量单元(160)的实际特性：通过对于在实施按权利要求6所述的方法时得出的、关于在实际的和标准的计量单元中的实际供油量和额定供油量间的偏差的认识来修正一个用于一个标准的计量单元的所存储的标准特性曲线。
17.按权利要求16所述的控制器(140)，其特征在于，该控制器用于通过实际的特性曲线来控制实际上被采用的计量单元(160)。
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