專利名稱：用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)和方法
用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)和方法本發(fā)明涉及一種用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有儲存燃料的燃料箱、存儲壓縮燃料的存儲容器、至少ー個設(shè)置在該存儲容器上的噴嘴、其中設(shè)置有向所述存儲容器提供燃料的燃料供給泵和燃料高壓泵的燃料管、可確定所述存儲容器中壓カ的壓カ傳感器和用于檢測噴嘴的控制數(shù)據(jù)的器件。本發(fā)明還涉及ー種通過這種系統(tǒng)測量噴射過程的方法。這種系統(tǒng)是基本已知的并構(gòu)成了現(xiàn)代化內(nèi)燃機(jī)的共軌系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。在所述存儲容器中設(shè)置的壓カ傳感器尤其用于這種系統(tǒng)的故障分析。因此在文獻(xiàn)DE 199 46 506 Cl中推薦了一種用于識別發(fā)動機(jī)壓力系統(tǒng)中的故障的方法，其中，壓カ傳感器的壓カ信號在時間上可分辨地被記錄，因此，由于噴射動作和活塞泵的活塞沖程引起的周期性壓カ波動能夠被觀察。壓カ信號的變化過程被測量并且與已儲存的樣本相對比，因此，在振幅或周期方面與樣本的偏差中可推導(dǎo)出故障。作為補(bǔ)充，在ー個周期內(nèi)獲得最大和最小壓カ測量信號之間的差值。在該差值與儲存的樣本之間的偏差中同樣可以推導(dǎo)出系統(tǒng)中的故障。對噴射量曲線的確定沒有被公開。此外，由文獻(xiàn)DE 10 2005 004 423 B3中已知ー種用于監(jiān)測噴射系統(tǒng)功能性的方法，其中，同樣通過安裝在存儲容器中的傳感器測量出的壓カ曲線與理論壓カ曲線的偏差推導(dǎo)出故障。在此，既考慮壓カ隨時間的變化特性也考慮絕對壓力。通過這種方法也不能確定各個噴嘴實際的噴射量曲線。在文獻(xiàn)DE 197 40 608 Al中也公布了ー種近似的構(gòu)造。但是,其中通過壓カ傳感器高分辨率地檢測存儲容器中的壓カ曲線并且由該壓カ曲線獲得樣本，通過該樣本確定分別用于每個燃燒室和每個噴射過程的參數(shù)，如噴射量或噴射時長。這通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)實現(xiàn)。所述網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)然而必須先在試驗臺上試驗，以獲得有說服カ的結(jié)果。尤其是噴射量的絕對值不通過前述的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的自學(xué)習(xí)過程不能確定。因此，對于每個發(fā)動機(jī)都要執(zhí)行分離的自學(xué)習(xí)過程，因此，在批量中的使用是不切實際的。因此本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系 統(tǒng)和方法，借助所述系統(tǒng)和方法除了故障檢測外還能夠精確確定噴射過程的曲線。其中，也應(yīng)該能夠確定絕對值并能夠區(qū)分每個單獨氣缸的提前噴射和主噴射。所述技術(shù)問題通過權(quán)利要求I的特征部分的特征以及通過按照權(quán)利要求6的方法解決。因此應(yīng)用計算機(jī)単元，該計算機(jī)単元與設(shè)置在燃料管中的、用于測量時間上可分辨的容積或重量的流量過程的裝置相連，并且借助數(shù)據(jù)傳輸線與壓力傳感器相連。因此，由用于檢測控制數(shù)據(jù)的器件確定的控制時間、存儲容器中的壓カ傳感器的測量值和用于測量燃料管中時間上可分辨的容積或重量的流量過程的裝置的測量值能夠被傳輸?shù)剿鲇嬎銠C(jī)単元中，并且利用這些測量值，通過由在存儲容器中的壓カ傳感器測量的壓カ曲線計算出的存儲容器流量和用于測量燃料管中時間上可分辨的容積或重量的流量過程的裝置的測量值相疊加，可在計算機(jī)単元中計算出噴嘴的噴射量曲線。通過應(yīng)用附加的用于測量時間上可分辨的容積或重量的流量過程的裝置能夠從由壓カ曲線獲得的值反推出校準(zhǔn)的容積或重量流量值，因此也可描述噴射量的絕對值。此外，兩個噴嘴之間的區(qū)別和由此導(dǎo)致的故障能夠在系統(tǒng)中被識別和對號入座。在另ー種實施形式中，在存儲容器中設(shè)置與所述計算機(jī)単元相連的溫度傳感器。相應(yīng)地借助該存儲容器中的溫度傳感器可測量存儲容器中的溫度，可以將溫度曲線傳輸至計算機(jī)単元中，在該計算機(jī)単元中計算燃料的壓縮性模型并且緊接著在確定噴射量曲線時應(yīng)用算出的壓縮性模型。由此可非常精確地確定噴射量的絕對值。優(yōu)選地在高壓泵入口設(shè)置與所述計算機(jī)単元相連的壓カ傳感器。所述壓カ傳感器的測量值被傳輸至計算機(jī)單元，由這些測量值可在計算機(jī)単元中計算高壓泵流量，并且緊接著將算出的流量與用于測量燃料管中時間上可分辨的容積或重量的流量過程的裝置的測量值和已算出的存儲容器流量相疊加。由此可算得校正的噴射量曲線，該噴射量曲線同樣考慮了由于公共燃料供給管中改變的理論壓力和由此導(dǎo)致改變的有待供給的質(zhì)量而引起的通過高壓泵的視在流量。在另ー種實施形式中，在高壓泵入口同樣設(shè)置與所述計算機(jī)単元相連的溫度傳感器，因此借助該溫度傳感器能夠在高壓泵入口測量溫度，溫度曲線被傳輸至計算機(jī)單元，在計算機(jī)単元中計算高壓泵中燃料的壓縮性模型并且在確定高壓泵流量時應(yīng)用該計算出的壓縮性模型。由此可再次優(yōu)化計算噴射量曲線時的結(jié)果，因為測量的視在流量同樣被精確確定了。燃料回流管從高壓泵或存儲容器優(yōu)選地經(jīng)由調(diào)壓閥通回燃料箱，由此可附加地實現(xiàn)調(diào)壓的可能性。為此，在另一種實施形式中，所述燃料管在設(shè)置有用于測量時間上可分辨的容積的流量過程的裝置的區(qū)域中構(gòu)成燃料回流管。這樣能夠在然后附加設(shè)置的回流管中節(jié)省對附加傳感器或其他用于測量流量過程的裝置的設(shè)置。相應(yīng)地創(chuàng)造ー種系統(tǒng)以及附屬的方法，借助所述系統(tǒng)和方法能夠在共軌式系統(tǒng)中精確地確定噴射量。在此，可實現(xiàn)對每個單獨的噴嘴的分辨，其中，甚至可以區(qū)分提前噴射和主噴射。因此能夠周期精確地和氣缸可選地計算噴射量的變化曲線。此外，用于診斷噴射系統(tǒng)的應(yīng)用也是可行的。在圖I中示意地顯示了按照本發(fā)明的系統(tǒng)的實施例。以下結(jié)合該附圖
描述本發(fā)明。所示系統(tǒng)基本包括已知的共軌式燃料系統(tǒng)的部件。燃料箱2通過燃料管4與燃料泵6相連。該燃料泵6將燃料向大多設(shè)計成活塞泵的燃料高壓泵8供給。該活塞泵通過高壓管10與存儲容器12流體地相連通，在該存儲容器12設(shè)置有壓カ傳感器14和溫度傳感器16。在本實施例中除此之外在該存儲容器12上設(shè)置四個燃料噴嘴18，通過所述燃料噴嘴18可將燃料噴射進(jìn)內(nèi)燃機(jī)對應(yīng)的氣缸中。此外，在存儲容器12上設(shè)置調(diào)壓閥19，該調(diào)壓閥同樣如高壓泵8的入口與燃料回流管20相連，通過該燃料回流管20可使剰余的燃料流回燃料箱2。該燃料回流管20首先通入燃料管4中，在燃料管4的這個區(qū)域中相應(yīng)地出現(xiàn)差流或合成燃料流。按照本發(fā)明，所述合成的、向存儲容器12供給的燃料量通過用于測量容積流量過程的裝置22測量，該裝置22設(shè)置在燃料管4中在燃料箱2和向燃料回流管20的分支之間。
這種裝置22由文獻(xiàn)DE 103 31 228 B3已知。該裝置22由旋轉(zhuǎn)式排擠裝置以及設(shè)置在該排擠裝置的旁路通道中的平動式的、形式為設(shè)置在測量室中的活塞的體積差傳感器構(gòu)成?；钊钠D(zhuǎn)被連續(xù)地檢測，其中，泵基本以恒定轉(zhuǎn)速周期性地運(yùn)行。通過燃料的供出和回收出現(xiàn)活塞的疊加運(yùn)動，該運(yùn)動是實際向存儲容器供給量的計量標(biāo)準(zhǔn)。在測量室中附加地設(shè)置壓カ傳感器以及溫度傳感器，它們的測量值被輸入評估單元，因此，由于壓カ和溫度改變導(dǎo)致的視在流量(Scheindurchfluesse)能夠被排除。但是，高壓泵8和噴嘴18之間的過程不能由裝置22測量。出于此原因，壓カ傳感器14、溫度傳感器16和用于測量容積的流量過程的裝置22通過數(shù)據(jù)傳輸線24與計算機(jī)単元26相連。用于計算在時間上可分辨的容積流量過程的公共燃料供給管模型(Rail-Modell)被儲存在計算機(jī)単元26中?？筛郊拥貎Υ娓鞣N用于不同線路和容積的模型，所述模型具有一定的大小并因此能夠由于壓カ和溫度的改變引起視在流量。因此例如能夠使用所示的泵模型，其可附加地改善公共燃料供給管模型的結(jié)果。但是，為此必須在高壓泵8的區(qū)域中安裝其他的傳感器，如壓カ傳感器和溫度傳感器。在計算當(dāng)前的燃料消耗時必須考慮的是，尤其在存儲容器12中，由于現(xiàn)有的容積，較小的壓カ改變基于燃料的壓縮性可導(dǎo)致明顯改變的被測量的容積。按照本發(fā)明首先將噴嘴18的控制數(shù)據(jù)或控制時間傳輸給計算機(jī)單元26。這能夠通過直接從發(fā)動機(jī)控制單元向計算機(jī)單元傳輸數(shù)據(jù)來實現(xiàn)。同樣可以考慮的是通過相應(yīng)的流體傳感器或位置傳感器測量打開時間。同時，存儲容器12上的壓カ傳感器14的測量值和用于測量燃料管4中時間上可分辨的容積流量過程的裝置22的測量值被傳輸?shù)接嬎銠C(jī)單元26中。借助壓カ傳感器14測量的壓カ改變首先以任意比例因子被加權(quán)，并在足夠的時長內(nèi)相加。緊接著將各加權(quán)的壓カ改變之和與用于測量時間上可分辨的容積流量過程的裝置22測量的流量相比較，通過這樣的比較，所述比例因子可通過疊加計算出。在比例因子恒定的前提下，隨后對于每個単獨的分量，亦即對于每個任意時間段，可計算出具體的體積流量并因此可計算出該時間段中的噴射量曲線。業(yè)已表明，關(guān)于噴射的即便非常小的時間段也可應(yīng)用。另ー種對結(jié)果的優(yōu)化能夠通過(除了測量壓力外還附加地)在存儲容器中測量溫度實現(xiàn)。存儲容器中溫度的波動導(dǎo)致視在流量，但是該視在流量能夠通過公式AVt =V0 - α . AT計算。因此，之后可借助相應(yīng)的結(jié)果校正所求出的流量值。通過在高壓泵入口處連續(xù)測量壓力能夠附加地計算出高壓泵流量，由此能夠?qū)⒒趪娚淞恳鸬膲亥兓c基于高壓泵供給量引起的壓カ變化相分離或相區(qū)分。為此，通過將由測量出的壓カ和溫度推導(dǎo)出的泵流量與用于測量燃料管中時間上可分辨的容積流量過程的裝置的流量值相疊加，可校正已計算的噴射量曲線。因此，噴射量能夠精確地與供給量相分離或相區(qū)分。不言而喻地在此還可以通過對溫度的測量相應(yīng)地校正壓縮性模型，以再次優(yōu)化結(jié)果。借助所述方法和所述構(gòu)造能夠以高的精確度量化確定內(nèi)燃機(jī)的燃料高壓系統(tǒng)中的噴射過程。甚至存在這種可行性，區(qū)分提前噴射和主噴射并確定噴射量。不言而喻地還可以識別出有缺陷的噴嘴。噴嘴存在的問題可導(dǎo)致噴射量的改變，所述問題能夠首先被識別并緊接著通過相應(yīng)的調(diào)節(jié)和適配的打開時間來彌補(bǔ)。
權(quán)利要求
1.一種用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有儲存燃料的燃料箱、存儲壓縮燃料的存儲容器、至少ー個設(shè)置在該存儲容器上的噴嘴、其中設(shè)置有向所述存儲容器提供燃料的燃料供給泵和燃料高壓泵的燃料管、可確定所述存儲容器中壓カ的壓カ傳感器和用于檢測噴嘴控制數(shù)據(jù)的器件，其特征在干，計算單元(26)通過數(shù)據(jù)傳輸線(24)與設(shè)置在燃料管(4)中的用于測量時間上可分辨的容積或重量的流量過程的裝置(22)和壓カ傳感器(14)相連。
2.按照權(quán)利要求I所述的用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)，其特征在于，在所述存儲容器(12)上設(shè)置與所述計算機(jī)単元(26)相連的溫度傳感器(16)。
3.按照權(quán)利要求I或2所述的用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)，其特征在于，在所述高壓泵(8)的入口設(shè)置與所述計算機(jī)単元(26)相連的壓力傳感器(14)。
4.按照權(quán)利要求3所述的用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)，其特征在于，在所述高壓泵(8)的入口設(shè)置與所述計算機(jī)単元(26)相連的溫度傳感器。
5.按照前述權(quán)利要求之一所述的用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)，其特征在于，燃料回流管(20)從所述高壓泵(8)或從所述存儲容器(12)經(jīng)由調(diào)壓閥(19)導(dǎo)向所述燃料箱⑵。
6.按照權(quán)利要求5所述的用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料管(4)在設(shè)置所述用于測量時間上可分辨的容積流量過程的裝置(22)的區(qū)域構(gòu)成所述燃料回流管(20)。
7.ー種借助按照前述權(quán)利要求之一所述的系統(tǒng)用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的方法，其具有以下步驟 -將借助用于檢測控制數(shù)據(jù)的器件所確定的控制時間、所述存儲容器(12)上的壓カ傳感器(14)的測量值和用于測量燃料管(4)中時間上可分辨的容積流量過程的裝置(22)的測量值傳輸?shù)剿鲇嬎銠C(jī)単元(26)中， -通過由在所述存儲容器(12)上的壓カ傳感器(14)測量的壓カ曲線計算出的存儲容器流量和所述用于測量燃料管(4)中時間上可分辨的容積流量過程的裝置(22)的測量值相疊加，在所述計算機(jī)単元(26)中計算出噴嘴(I 8)的噴射量曲線。
8.按照權(quán)利要求7所述的用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的方法，其特征在干， -借助在所述存儲容器(12)上的溫度傳感器(16)測量所述存儲容器(12)中的溫度， -將所述溫度曲線傳輸至所述計算機(jī)単元(26)中， -在所述計算機(jī)単元(26)中計算燃料的壓縮性模型并 -在確定噴射量曲線中應(yīng)用所述壓縮性模型。
9.按照權(quán)利要求7或8所述的用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的方法，其特征在干， -將在所述高壓泵(8)入口處的壓力傳感器的測量值傳輸至所述計算機(jī)単元(26)中， -在所述計算機(jī)単元(26)中利用所述測量值計算所述高壓泵(8)的高壓泵流量， -將算出的流量與所述用于測量燃料管(4)中時間上可分辨的容積流量過程的裝置(22)的測量值和算出的存儲容器流量相疊加，并由此計算出校正的噴射量曲線。
10.按照權(quán)利要求9所述的用于測量內(nèi)燃機(jī)中噴射過程的方法，其特征在干， -借助在所述高壓泵(8)入口處的溫度傳感器測量所述高壓泵(8)入口處的溫度， -將溫度曲線傳輸至所述計算機(jī)単元(26)中，-在所述計算機(jī)単元(26)中計算所述燃料在所述高壓泵(8)處的壓縮性模型和-在確定高壓泵流量時應(yīng)用 所述計算出的壓縮性模型。
全文摘要
對運(yùn)行的發(fā)動機(jī)的燃料系統(tǒng)在周期和時間方面精確的測量至今不是已知的或有嚴(yán)重錯誤。按照本發(fā)明的建議，為了精確計算運(yùn)行的發(fā)動機(jī)的噴射量，計算機(jī)單元(26)通過數(shù)據(jù)傳輸線(24)與設(shè)置在燃料管(4)中的用于測量時間上可分辨的容積流量過程的裝置(22)和壓力傳感器(14)相連。所述計算這樣實現(xiàn)，通過將借助用于檢測控制數(shù)據(jù)的器件所確定的控制時間、存儲容器(12)上的壓力傳感器(14)的測量值和用于測量燃料管(4)中時間上可分辨的容積流量過程的裝置的測量值傳輸?shù)剿鲇嬎銠C(jī)單元(26)中，通過由在所述存儲容器(12)中的壓力傳感器(14)測量的壓力曲線計算出的存儲容器流量和用于測量燃料管(4)中時間上可分辨的容積流量過程的裝置(22)的測量值相疊加，在所述計算機(jī)單元(26)中計算出噴嘴(18)的噴射量曲線。
文檔編號F02D41/22GK102686858SQ201080054081
公開日2012年9月19日 申請日期2010年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月1日
發(fā)明者H.卡莫斯泰特 申請人:Avl列表有限責(zé)任公司