專利名稱：用于監(jiān)控燃料噴射系統(tǒng)的壓電噴射器的狀態(tài)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控如其與燃料噴射裝置相結(jié)合被使用在汽車中的壓電噴射器的狀態(tài)的方法。
背景技術(shù)：
這樣的壓電噴射器具有壓電致動器，該壓電致動器將電控制信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械往復(fù)運(yùn)動。通過該往復(fù)運(yùn)動控制噴嘴針，利用該噴嘴針可以使通過噴嘴單元的噴嘴孔眼的燃料流量釋放得更多或更少，以便能夠?qū)⑴c電控制信號有關(guān)的所期望的燃料量以合適的方式和方法噴射到汽車的氣缸中。這樣的燃料噴射系統(tǒng)的主要貢獻(xiàn)在于滿足要求高的客戶期望和滿足有關(guān)燃料消耗以及有關(guān)汽車的有害物質(zhì)排放的法律要求。這尤其適用于具有壓電泵噴嘴系統(tǒng)的自點(diǎn)火的內(nèi)燃機(jī)和適用于壓電共軌系統(tǒng)(Piezo-Common-Rai 1-Systeme )。在這些系統(tǒng)中出現(xiàn)的故障指示(Fehlerbilder)、例如燃料泄漏、懸置的閥、沉積、泄漏電流等通常導(dǎo)致不期望的車輛特性、如功率損耗、增加的有害物質(zhì)排放或但是也導(dǎo)致故障存儲器燈被激活。這些故障指示可能不僅是由液壓系統(tǒng)引起而且是由電系統(tǒng)引起。車載診斷策略首先在車輛的動態(tài)運(yùn)行時僅僅有限地允許，在此在診斷范圍中對系統(tǒng)特性無負(fù)面影響的情況下，進(jìn)一步界定噴射系統(tǒng)中的故障原因，更不必提精確確定噴射系統(tǒng)中的故障原因。汽車的制造商此外常常并不期望在車輛運(yùn)行期間的侵入式測試。此外，相應(yīng)的故障原因的定位還受到有限數(shù)目的車載可供使用的傳感器信息限制。此外，尤其是在噴射系統(tǒng)中的適度的故障指示僅與運(yùn)行點(diǎn)有關(guān)地影響行駛特性。例如，在壓電致動器的電端子與電接地之間的比較高歐姆的漏電阻對短的燃料噴射過程僅有微小影響，更確切地說根據(jù)由壓電元件的電容和漏電阻的值得到的時間常數(shù)來影響短的燃料噴射過程。此外，與短路電阻的值有關(guān)地并且與當(dāng)前的運(yùn)行點(diǎn)有關(guān)地，例如存在低的或者中等的轉(zhuǎn)速范圍或負(fù)載范圍，該影響還通過該系統(tǒng)來補(bǔ)償。這例如可以通過針對壓電致動器提供較高的控制能量來進(jìn)行。只有當(dāng)對于汽車的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)需要比較高的燃料流量、S卩比較長的控制持續(xù)時間時，適度的故障指示才影響系統(tǒng)特性。在這些情況下，壓電致動器的電荷損耗可隨著時間的過去導(dǎo)致噴射率以及由此噴射量的不期望的減小。噴射量的減小造成了功率損耗，該功率損耗在許多情況下與增加的廢氣排放相聯(lián)系。這樣的故障指示在車間中不能被再現(xiàn)，或者只能以高開銷、例如在使用功率輥(Le istungsro 11 e )和/或附加的傳感裝置的情況下被再現(xiàn)，并且因此表示車間中的故障尋找的大挑戰(zhàn)。常常，在車間中缺少對現(xiàn)有故障的原因的精確認(rèn)知地進(jìn)行不必要地更換本身還有運(yùn)行能力的部件。常常也發(fā)生更換許多部件。例如，盡管現(xiàn)有的不期望的系統(tǒng)特性例如已由唯一的有缺陷的噴射器或線纜束中的被沾污的插頭引起，但不必要地更換了還有運(yùn)行能力的控制單元(EOT)或整個噴射器組。此外，手動介入汽車的噴射系統(tǒng)常常導(dǎo)致不期望地將污染物引入到噴射系統(tǒng)中并且損傷部件。此外，首先適度的故障只要其未被發(fā)現(xiàn)就隨著時間過去可發(fā)展成重大的故障。這樣的重大的故障的后果在許多情況下是噴射系統(tǒng)的完全故障并且由此是相應(yīng)汽車的停止。更加困難地附加的是，近年來已加強(qiáng)法律規(guī)定來監(jiān)控汽車的功能。這不僅適于歐洲的汽車市場而且適于美國的汽車市場。以前，識別和顯示系統(tǒng)中的嚴(yán)重故障、例如對汽車的電接地短路曾就足夠了。與此相反，目前法規(guī)的基本要旨是需要識別所有以任意方式涉及汽車的廢氣排放的故障。上面所述的適度故障也屬于此。從DE 10 2006 036 567 B4中公知一種用于確定內(nèi)燃機(jī)的壓電噴射器的功能狀態(tài)的方法，其中用于燃料噴射的調(diào)整電路的輸入量是電壓和電荷。此外，基于新電容和最后存儲的電容值借助數(shù)學(xué)近似方法來計(jì)算針對所測量的壓電噴射器的其他電容變化。壓電噴射器的即將來臨的故障通過如下方式來識別:所測量的電容值處于圍繞所計(jì)算的電容變化的第一上公差范圍和下公差范圍之外。壓電噴射器在所測量的電容值在圍繞所計(jì)算的電容變化的第二上閾值范圍和下閾值范圍之外時被立即關(guān)斷，其中閾值范圍包含公差范圍在內(nèi)。從DE 103 36 639 Al中公知了 一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料配量系統(tǒng)(Kraftstoffzumesssystem)的壓電致動器的功能診斷的方法和設(shè)備。Gai壓電致動器在可預(yù)給定的電壓下被充電并且將在該電壓下所得到的電荷量與在該電壓下要期望的期望電荷量進(jìn)行比較。根據(jù)在所述的電荷量之間的偏差推斷出該壓電致動器的功能性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，說明了一種用于監(jiān)控壓電噴射器的狀態(tài)的改進(jìn)方法。該任務(wù)通過具有在權(quán)利要求1中所說明的特征的方法來解決。本發(fā)明的有利的改進(jìn)方案和擴(kuò)展方案在從屬權(quán)利要求中予以說明。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)尤其是在于，壓電噴射器的狀態(tài)的監(jiān)控可以在使用在公知的噴射系統(tǒng)中常常本來就存在的、用于其他目的的量來進(jìn)行。這些量被重新關(guān)聯(lián)，使得由此獲得如下新信息:該新信息給出了關(guān)于壓電噴射器的狀態(tài)的消息。所述新信息為壓電噴射器的漏電阻。如果該漏電阻大于預(yù)給定的閾值，則識別出，壓電噴射器無干擾地工作。與此相反，如果漏電阻小于預(yù)給定的閾值，那么識別出，壓電噴射器不再無干擾地工作，尤其是，壓電噴射器的漏電阻由于環(huán)境影響和/或老化影響而下降為使得存在短路或電壓擊穿的危險(xiǎn)。


根據(jù)本發(fā)明的方法的其他有利的特征由其依據(jù)附圖的示例性闡述得到。圖1示出了用于闡述根據(jù)本發(fā)明的方法的簡化的等效電路圖，圖2示出了用于闡述噴射循環(huán)的曲線圖，以及圖3示出了用于闡述根據(jù)本發(fā)明的方法的曲線圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)本發(fā)明的用于監(jiān)控燃料噴射系統(tǒng)的壓電噴射器的狀態(tài)的方法尤其適于帶有壓電泵噴嘴系統(tǒng)的自點(diǎn)火內(nèi)燃機(jī)和適于壓電共軌噴射系統(tǒng)。該方法尤其是也可以在常見的車輛運(yùn)行期間被使用。但是，該方法也可以在穩(wěn)定的操作條件下被實(shí)施，所述穩(wěn)定的操作條件尤其是存在于靜止的車輛中或車間中。這樣，根據(jù)本發(fā)明的方法例如可以在靜止的車輛中在接通測試?yán)唐陂g被執(zhí)行，在正常的車輛運(yùn)行時在滑移階段期間被執(zhí)行，在車輛停車時在關(guān)斷測試?yán)痰姆秶斜粓?zhí)行以及也在車間中在維修逗留(Service-Aufenthalt)的范圍中被執(zhí)行。根據(jù)本發(fā)明的方法可以以固定時間間隔或基于事件地被執(zhí)行。此外，該方法的彼此相繼的執(zhí)行之間的時間間隔可以基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來改變。當(dāng)執(zhí)行根據(jù)本發(fā)明的方法得到如下結(jié)果:給出了存在適度故障的初始猜疑時，那么在根據(jù)本發(fā)明的方法的彼此相繼的執(zhí)行之間的時間間隔可以被縮短。燃料噴射系統(tǒng)的壓電噴射器具有壓電致動器，該壓電致動器具有存儲所施加的電荷的特性。與線圈驅(qū)動的噴射器不同，不需要將持續(xù)的保持電流施加到壓電致動器上。壓電噴射器的在壓電噴射器的高壓側(cè)端子與電接地之間存在的漏電阻在壓電噴射器的新狀態(tài)下在兆歐姆范圍中。因此，由此可以得出，壓電噴射器將其在充電階段期間達(dá)到的電壓水平在直至放電階段的開始的隨后的保持階段的整個持續(xù)時間內(nèi)至少大致保持恒定。但是，由于環(huán)境影響和/或老化影響，漏電阻尤其是可以在存在長噴射時間時下降，使得該漏電阻僅還在兩位數(shù)的歐姆范圍中。漏電阻的下降可導(dǎo)致壓電噴射器由于出現(xiàn)短路或?qū)Φ氐碾妷簱舸┒鴽]有運(yùn)行能力，并且造成車輛中的損害。為了避免這一點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明在噴射循環(huán)的保持階段期間確定壓電噴射器的漏電阻，并且根據(jù)所確定的漏電阻推斷出壓電噴射器的功能性，使得必要時可以及時地開始必要的措施，例如更換壓電噴射器。圖1示出了用于闡述根據(jù)本發(fā)明的方法的簡化等效電路圖。在該等效電路圖中示出了驅(qū)動器1、壓電噴射器Pl.....Pn和漏電阻R。驅(qū)動器I包含高壓側(cè)驅(qū)動器單元Ia和低壓側(cè)驅(qū)動器單元lb。高壓側(cè)驅(qū)動器單元
Ia的輸出分別與壓電噴射器Pl.....Pn的端子和與漏電阻R的遠(yuǎn)離地的端子連接。低壓
側(cè)驅(qū)動器單元Ib與總共為η個的場效應(yīng)晶體管的柵極端子Gl.....Gn連接，其中漏極端
子Dl.....Dn與壓電噴射器Pl.....Pn的相應(yīng)另外的端子連接。場效應(yīng)晶體管的源極端
子S1、...、Sn分別與地連接。各個壓電噴射器由驅(qū)動器I在所有情況下以噴射循環(huán)來控制，其中每個噴射循環(huán)都包括充電階段LP、保持階段HP和放電階段ΕΡ。這在圖2中被闡明，該圖2示出了用于闡述噴射循環(huán)的曲線圖。在充電階段LP期間，壓電噴射器在使用電壓源的情況下被充電到電壓值U0。在相應(yīng)噴射器的新狀態(tài)下(在該新狀態(tài)下，漏電阻在兆歐姆范圍中)，該電壓值被保持直至保持階段HP結(jié)束。接著跟隨著放電階段ΕΡ，在該放電階段EP期間，壓電噴射器被放電。然而，由于環(huán)境影響和老化影響，噴射器的漏電阻隨著時間的增加而下降。在漏電阻仍然還足夠時，例如在電阻值在千歐姆范圍中時，如前面那樣能給壓電噴射器完全充電，因?yàn)檫€不存在短路并且也沒有對地的電壓擊穿。然而，壓電噴射器通過碳跡(Kohlenstoffbahn)丟失電荷。這在圖2中通過在保持階段HP期間以比較小的斜率下降的直線可看到。現(xiàn)在，如果在壓電噴射器上的電壓在保持階段開始和結(jié)束時被測量并且接著確定所測量的電壓之間的差值，那么可以在附加地考慮壓電噴射器的電容和噴射持續(xù)時間的情況下推斷出流出的電荷量或平均漏電流。由此又可以一階近似地計(jì)算漏電阻。根據(jù)漏電阻的所確定的值推斷出壓電噴射器的功能性，如下面還闡述的那樣。
為了避免不必要的故障錄入，優(yōu)選地對漏電阻的所計(jì)算的值進(jìn)行似然性檢驗(yàn)(Plausibilisierung)。這隨后依據(jù)圖3來闡述。該圖3示出了用于闡述根據(jù)本發(fā)明的方法的曲線圖。在該方法中，在保持階段HP期間對多個電壓值進(jìn)行檢測，根據(jù)所述電壓值計(jì)算直線函數(shù)。在使用該直線函數(shù)的情況下確定漏電阻的值。該值與漏電阻的在一階近似中所確定的值相比較。在至少很大程度上相一致的情況下，所確定的值被視為正確的，并且在使用所確定的針對漏電阻的值的情況下來推斷出壓電噴射器的功能性。在確定該直線函數(shù)的情況下，通過使用式子
權(quán)利要求
1.一種用于監(jiān)控燃料噴射系統(tǒng)的壓電噴射器的狀態(tài)的方法，其中以噴射循環(huán)進(jìn)行燃料噴射，所述噴射循環(huán)分別包括充電階段、保持階段和放電階段，其特征在于，在保持階段期間確定壓電噴射器的漏電阻并且在使用所確定的漏電阻的情況下推斷出壓電噴射器的功能性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，壓電噴射器在充電階段期間借助電壓源被充電到預(yù)給定的電壓上，在保持階段開始時和在保持階段結(jié)束時執(zhí)行電壓的測量并且根據(jù)所測量的電壓計(jì)算差值。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，漏電阻根據(jù)差值、噴射持續(xù)時間和壓電噴射器的電容被計(jì)算。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，在保持階段期間測量其他的電壓值并且在使用所測量的電壓值的情況下來計(jì)算如下直線:該直線描述了在保持階段期間出現(xiàn)的電壓降。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，多個所測量的電壓值被求平均值并且根據(jù)平均值計(jì)算直線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，直線的斜率依據(jù)根據(jù)時間差和平均值的差來求商而被計(jì)算。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的方法，其特征在于，漏電阻根據(jù)式子R=UO/I來計(jì)算，其中UO是在保持階段開始時所測量的電壓，而I是平均漏電流。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，平均漏電流根據(jù)式子I=AQ/t來計(jì)算，其中Δ Q是流出的電荷量,而t是時間差。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于，流出的電荷量根據(jù)式子AQ=C.AU來計(jì)算，其中C為壓電噴射器的電容，而AU為所測量的電壓的差值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)控燃料噴射系統(tǒng)的壓電噴射器的狀態(tài)的方法，其中以噴射循環(huán)進(jìn)行燃料噴射，該噴射循環(huán)分別包括充電階段、保持階段和放電階段。在壓電噴射器的保持階段期間確定漏電阻。在使用所確定的漏電阻的情況下推斷出壓電噴射器的功能性。
文檔編號F02D41/22GK103168160SQ201180052085
公開日2013年6月19日 申請日期2011年10月5日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者R.霍夫曼 申請人:大陸汽車有限公司