用于檢查壓電噴射器的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于檢查一壓電噴射器的方法，該壓電噴射器用于馬達中的燃料噴射，該壓電噴射器具有一壓電致動器，其設置用于操控一閥針，其中，確定所述壓電致動器上的電壓信號（56）作為測量參量，評價該測量參量并且從該測量參量中確定一特征參量（60），并且從該特征參量中曲度一用于評價所述壓電噴射器的品質的品質參數(shù)。
【專利說明】用于檢查壓電噴射器的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及用于檢查壓電噴射器的方法。
【背景技術】
[0002]噴射器用于馬達中的燃料噴射。噴射器尤其用于柴油馬達中的共軌噴射且在此情況下已經(jīng)取代了噴嘴的使用。壓電噴射器由一閥元件構成，其借助于一閥針來關閉。一壓電致動器用于操控該閥元件。通過施加一電壓到所述壓電致動器上，對該壓電致動器進行充電且由此引起了閥針的打開。如果所述壓電致動器被放電，則閥針再次關閉。但由于針關閉的過程在時間上不以已知的方式聯(lián)接到所述放電過程上，因此重要的是，確定所述針關閉的準確的時間點。
[0003]在DE 10 2009 000 741 Al中介紹了一種用于探測一壓電噴射器的閥針的針關閉的過程的方法，其中，所述閥針由所述壓電致動器來操控。該方法被稱作NCD方法，8卩“針關閉探測(Needle Closing Detection)”。在此利用如下優(yōu)點，即在針關閉時通過針碰撞到其針座中而被釋放動能。該能量被部分地傳遞到所述壓電致動器中并且在一定的頻率范圍中引起所述壓電致動器的振動激發(fā)。所激發(fā)的振動引起了施加在所述壓電致動器上的電壓的信號中的特征性特征的出現(xiàn)。因此，通過研究所測量到的在所述壓電致動器上的電壓信號的曲線，可以探測所述針關閉的過程且還可以確定所述針關閉的準確的時間點。
[0004]在此，所述電壓信號的研究主要包括四個步驟。在第一步驟中，實施一帶通濾波，由此將如下的頻率分量進行濾波，所述頻率分量是通過所述針關閉所激勵的。
[0005]在第二步驟中，將所述經(jīng)濾波的信號進行平方，且隨后相加，由此獲得了一能量的時間曲線。該信號能量曲線在所述針關閉的時間點具有一特征性的拐點。
[0006]在第三步驟中將一差分計算法則，類似于一二階求導，應用到所述能量曲線上。在該計算法則的情況下，針對通過所述曲線的各兩個測量點所放置的多對直線或割線，求出斜率,并且分別針對所述直線中的一對直線形成所求出的斜率之差。針對所求出的多對直線的斜率之差的不同的值，求出一最大值。該最大值用作所述針關閉的特征性特征。
[0007]在第四步驟中確定該最大值。如果通過所述針關閉所引起的特征性特征在所述電壓信號中足夠地顯示出來，則利用所述最大值確定來探測所述針關閉的過程。此外，可以通過所述最大值的位置的研究來確定所述針關閉的準確的時間點。
[0008]由于所述針關閉的時間點標記了所述燃料噴射的結束時間點，所述針關閉的過程或時間點的確定的品質對于所噴入的燃料的準確的量產生影響。為了確保馬達的最佳的運行功率，準確地計算所噴入的燃料量。因此最重要的是，所計算出的燃料量也實際地被噴入。因此重要的是，能夠準確地確定所述針關閉的過程，以便能夠精確地調整所噴入的燃料量。
[0009]因此希望提出一種可能性，由此能夠評價，在一壓電噴射器的情況下，能否探測到所述針關閉的過程或時間點。特別是希望能夠評價，能否在一壓電噴射器的情況下，利用所述的NCD方法來可靠地探測所述針關閉的過程或時間點。
【發(fā)明內容】

[0010]根據(jù)本發(fā)明，建議一種具有權利要求1的特征的用于檢查一壓電噴射器的方法。有利的設計方案是從屬權利要求以及下面的說明書的主題。
[0011]發(fā)明優(yōu)點
根據(jù)本發(fā)明的方法用于檢查一壓電噴射器的方法，該壓電噴射器用于在例如小轎車或載貨車中的馬達中進行燃料噴射。本發(fā)明能夠實現(xiàn)以簡單的方式來檢查，能否在一壓電噴射器的情況下探測所述針關閉的過程或時間點。特別是希望能夠評價，能否在一壓電噴射器的情況下，利用所述的NCD方法來可靠地探測所述針關閉的過程或時間點。
[0012]在此，一壓電噴射器具有一閥元件，該閥元件可以利用一閥針進行關閉。所述閥針借助于一壓電致動器來操控。在此情況下確定一在所述壓電致動器上的電壓信號作為測量參量。由于在所述壓電致動器中的通過所述針關閉所激勵的振動對所述壓電致動器上的電壓產生影響，因此一電壓信號特別適合于確定作為測量參量。評價所述測量參量且由此確定一代表所述針關閉的特征性的特征參量。最后，從所述特征參量中確定一用于評價所述壓電噴射器的品質的品質參數(shù)。
[0013]在本發(fā)明的第一種優(yōu)選的實施方式中，在所述閥針的閥關閉的過程之前確定所述特征參量的第一值，并且在所述針關閉的過程之后確定所述特征參量的第二值。從所述特征參量的第一和第二值中確定所述品質參數(shù)。在此情況下有利地，確定所述特征參量的第一值和第二值之差或之商作為品質參數(shù)。
[0014]在此情況下,所述品質參數(shù)將在所述針關閉之前的特征參量與在所述針關閉之后的特征參量進行比較。為了能夠精確地并且可靠地確定所述針關閉的過程，在所述針關閉之前的特征參量和在所述針關閉之后的特征參量的區(qū)別應該足夠大。因此，可以借助于所述品質參數(shù)來檢查，是否所述壓電噴射器適合于探測所述針關閉的過程。在此情況下，當所述特征參量的兩個確定的特征值的區(qū)別足夠大時，這是一個標志，該標志代表了所述壓電噴射器的一良好的品質并且代表了能夠探測所述針關閉的過程。相反，所述兩個確定的特征值的較小的區(qū)別則是如下的標志，該標志代表了所述壓電噴射器的有缺陷的品質并且代表了所述壓電噴射器不能夠或不再能夠探測所述針關閉的過程。
[0015]優(yōu)選地，一般來說所述針關閉的過程并且尤其是所述針關閉的時間點可以通過所述測量參量的評價來確定。由于借助于該方法應該確定，是否所述壓電噴射器適合于探測所述針關閉的過程，因此提供了確定如下的參量來作為測量參量，借助于所述參量，最終也確定所述針關閉的過程或時間點。特別是經(jīng)由所述測量值的同一評價來探測所述針關閉的過程，該評價根據(jù)本發(fā)明也在所述方法的過程中使用。
[0016]有利地，可以確定一信號能量的時間曲線來作為特征值。在此情況下，從所述針關閉之前和之后的信號能量的值中確定所述品質參數(shù)。在該情況下，所述品質參數(shù)能夠實現(xiàn)關于通過所述針關閉的能量輸入的說明。
[0017]在本發(fā)明的第二種優(yōu)選的實施方式中，所述測量參量的評價包括一差分計算法貝U。特別是所述差分計算法則可以與根據(jù)所述NCD方法的第三步驟相應。例如可以根據(jù)所述NCD方法從所述電壓信號中首先確定一能量曲線并且將所述差分計算法則應用到該能量曲線上。在此情況下，一相應于所述能量曲線的二次導數(shù)的曲線被確定為特征參量。[0018]優(yōu)選地,在該情況下確定所述特征參量的最大值的振幅作為品質參數(shù)。在將相應于所述能量曲線的二次導數(shù)的曲線作為特征參量的該例子中，確定如下的最大值的值作為品質參數(shù)，利用該最大值在所述NCD方法的第四步驟中探測所述針關閉的過程。
[0019]針對本發(fā)明的兩種上述的實施方式，有利地檢測，是否所述品質參數(shù)達到了一預定義的閾值。在此情況下，該閾值涉及一個值，在該值以下無法再可靠地探測所述針關閉的過程。
[0020]在將所述特征參量的第一值和第二值之差確定作為品質參數(shù)的情況下，所述閾值定義了在所述針關閉之后和之前的特征參量之間的最小可能的區(qū)別，在該最小可能的區(qū)別的情況下，所述壓電噴射器剛好還能夠可靠地探測所述針關閉的過程。
[0021]在將相應于所述二次導數(shù)的曲線的最大值的振幅作為品質參數(shù)的情況下，所述閾值描述了所述最大值的最小高度，從該最小高度開始，所述壓電噴射器能夠可靠地探測所述針關閉的過程。
[0022]優(yōu)選地，在達到或未達到所述閾值的情況下實施一預定義的動作。例如可以將一警告輸出到使用者處。
[0023]該方法特別適合于集成到一壓電噴射器的制造過程中。該方法可以例如構造成一測試終極的品質檢查的一部分，該測試終極在一帶末端上實施所述壓電噴射器的測試。這樣，可以提前識別到不合適的樣品，所述不合適的樣品由于制造所引起而無法可靠地確定所述針關閉的過程，并且完全不必離開制造。
[0024]該方法也可以例如在所述制造過程改變之后來使用，例如在改變或替換所述制造系統(tǒng)的單個的構件或在改變待制造的壓電噴射器的設計之后來使用。利用所述方法可以以簡單的方式檢測，是否所制成的壓電噴射器在所述改變之后仍能夠滿足品質要求。反過來，借助于該方法可以檢查，所述制造系統(tǒng)是否正確地工作，或者當例如制造出一系列不合適的樣品時，所述制造系統(tǒng)是否具有錯誤功能。
[0025]此外，該方法有利地適合于，在馬達的運轉的運行中進行集成。例如，該方法可以在每次噴射器操控之后或在預定義的時間間隔之后來實施。在此情況下，所述方法的實施可以例如通過馬達控制器來進行。在此情況下，為了實施所述方法，知道一時間窗口就足夠，在該時間窗口內在一能夠運行的噴射器的情況下可靠地發(fā)生所述針關閉。之后，在該時間窗口的開始和結束從所述特征參量的值中求出所述品質參量。在此情況下如果確定，不能夠或不再能夠探測到所述針關閉的過程，則可以實施一預定義的動作。
[0026]作為預定義的動作，使用者或一車間可以例如通過一警示燈、一經(jīng)由車載計算機的通知或通過一故障存儲輸入得到報警，應更換相應的壓電噴射器。這樣確保了，所述壓電噴射器真正地只有在其不再正確地工作時才被更換。因此必要的是，在預定義的時間間隔之后在標準保養(yǎng)工作的過程中更換壓電噴射器且在此情況下不必要更換可能毫無問題地工作的壓電噴射器。以這種方式可以有效地節(jié)省成本和材料。
[0027]此外，作為在相應的壓電噴射器中的預定義的動作，無法再實施所述針關閉的過程的探測。取而代之，可以針對所述燃料噴射的調節(jié)使用一針對所述針關閉的過程和時間點的標準值或一最后求出的值。如果該方法斷定，相應的壓電噴射器可以再次可靠地證明所述針關閉，則再次實施所述探測。
[0028]此外，可以有利地使用所述特征參量，用以監(jiān)控或優(yōu)化所述壓電噴射器的操控。特別是在馬達的運轉的運行中執(zhí)行該方法的過程中，所述馬達控制器可以使用所確定的特征參量，用以監(jiān)控和最佳地操控所述壓電噴射器。所述特征參量與允許的標準值的較大的偏差可以表明故障或損壞。所述馬達控制器可以例如利用其它的測量數(shù)據(jù)來查找故障原因并且采取適當?shù)膽獙Υ胧Ｈ绻缫恍盘柲芰壳€根據(jù)所述NCD方法被確定成特征參量，則通過軌壓力與一額定值的偏差會引起所述能量曲線的明顯的改變。所述能量曲線作為特征參量也可以用于優(yōu)化所述壓電噴射器的操控。由于通過所述針關閉所引起的能量升高與所述閥針的碰撞能相關聯(lián)，因此可以在一直接受控的壓電噴射器的情況下借助于自身例如最佳地確定施加在所述壓電噴射器上的電壓。
[0029]優(yōu)選地，所述測量參量的評價包括一帶通濾波，以及所述經(jīng)帶通濾波的測量參量的平方以及相加。這樣，可以特別是根據(jù)現(xiàn)有技術來實施一 NCD方法。在此情況下，所述閾值涉及如下一種值，在該值以下在該壓電噴射器的情況下無法再使用所述NCD方法。如果根據(jù)所述NCD方法的第三步驟將所述差分計算法則應用到所述能量曲線上，則該方法尤其可以評價，是否利用所述NCD方法所求出的所述針關閉的過程或時間點是可信的。
[0030]一根據(jù)本發(fā)明的計算單元，例如機動車的控制器，特別是程序技術上地設置用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法。
[0031]所述方法以軟件的形式的執(zhí)行也是有利的，因為其引起了特別小的費用，特別是當實施的控制器還用于其它任務且因此無論如何都存在時。用于提供計算機程序的合適的數(shù)據(jù)載體特別是軟盤、硬盤、閃存、EEPROM、CD-ROM、DVD等。經(jīng)由計算機網(wǎng)絡(互聯(lián)網(wǎng)、內部網(wǎng))下載程序也是可行的。
[0032]本發(fā)明的其它優(yōu)點和設計方案從說明書和附圖中給出。
[0033]要理解的是，前面提到的和后面的還待闡釋的特征能夠不僅在對應說明的組合中，而且在其它的組合中或者以單獨的形式應用，而不離開本發(fā)明的范圍。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0034]本發(fā)明參照附圖中的實施例示意示出并且隨后在參考附圖的情況下詳細描述。
[0035]圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的一種優(yōu)選的實施方式，該系統(tǒng)構造用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施方式；
圖2示出了多個圖表的例子，它們在根據(jù)本發(fā)明的方法的優(yōu)選的實施方式的范疇中提供。
【具體實施方式】
[0036]圖1示出了一系統(tǒng)100的一種實施方式的示意圖，該系統(tǒng)構造用于實施根據(jù)本發(fā)明的方法的設計方案。該系統(tǒng)100包括一壓電致動器210，其構造在一內燃機內用于操控該內燃機。
[0037]所述壓電致動器210利用一閥針230來控制一閥元件220。該操控是通過附圖標記215描繪的。在此，所述壓電致動器210和所述閥元件220連同所述閥針230是一壓電噴射器200的組成部分。如果一控制器300將一電壓施加到所述壓電致動器210上，則所述壓電致動器210的尺寸被改變。通過運動的壓電致動器210，使所述閥針230也運動且在此情況下打開。[0038]如果所述控制器300將所述壓電致動器210再次從所述電壓上分離，則進行所述閥針230的針關閉的過程。通過所述針關閉，在所述壓電致動器210中激勵振動，由此在所述壓電致動器210上出現(xiàn)一電壓。該電壓被所述控制器300確定為測量參量。
[0039]在此情況下，所測量到的電壓信號例如具有圖2中的圖表50的曲線56。根據(jù)本發(fā)明的方法的一優(yōu)選的實施方式的接下來的由所述控制器300所實施的步驟參照圖2中的圖表來詳細描述。
[0040]在圖2中展示的圖表50、52、54示出了所測量到的信號曲線或所處理過的信號曲線的時間曲線56、58、60、62的放大的局部，它們在根據(jù)本發(fā)明的方法的一種優(yōu)選的實施方式中被探測到。
[0041]在圖表50中描繪了圖1中的曲線56，所測量到的電壓信號沿著一時間軸64繪制。在此，所述時間軸64的標記涉及在導入所述針關閉之后的毫秒數(shù)。也就是說，在時間點“O”(在圖表中不再展示)，所述控制器300開始對所述壓電致動器210進行放電。但實際的針關閉的過程在時間上脫開地在所述放電過程之后進行。因此，所述針關閉的時間點不是時間點“0”，而是例如時間點“ I ”，即在開始放電之后的一個毫秒。
[0042]所述控制器300根據(jù)一 NCD方法的第一步驟將一帶通濾波應用到所述電壓信號56上。經(jīng)帶通濾波的曲線58同樣在圖表50中示出。根據(jù)一 NCD方法的第二步驟，將所述經(jīng)帶通濾波的曲線58平方并且相加，用以確定圖表52中的信號能量60的曲線。
[0043]所述控制器300將所述NCD方法的第三步驟的差分計算法則，類似于所述二階導數(shù)，應用到所述信號能量曲線60上。圖表54示出了由各一對直線的斜率所形成的差值的所產生的曲線62，其中，分別第一直線通過所述圖表52中的曲線60的第一對測量點延伸，并且第二直線通過第二對測量點延伸。在此，所述曲線62具有一振動區(qū)域66。在此，該振動區(qū)域66的粗略的最大值74代表了所述針關閉的過程。
[0044]根據(jù)所述根據(jù)本發(fā)明的方法的第一種優(yōu)選的實施方式，所述控制器300可以在所述針關閉的過程之前在時間點“0.75”確定所述能量曲線60的第一值70，以及在所述針關閉的過程之后在時間點“1.25”確定所述能量曲線60的第二值72。所述值70和所述值72之間的差由所述控制器300確定作為品質參數(shù)。
[0045]在此，利用“0.75”和“ 1.25”使用標準值，在所述標準值情況下，所述針關閉的過
程保證還未發(fā)生或已經(jīng)確定發(fā)生了。
[0046]所述控制器300檢測，是否所述品質參數(shù)位于一閾值之上。如果是這種情況，則所述壓電噴射器適合于借助于一 NCD方法來探測所述針關閉的過程和時間點。
[0047]根據(jù)所述根據(jù)本發(fā)明的方法的第二種優(yōu)選的實施方式，所述控制器300可以確定所述最大值74的值作為品質參數(shù)。在該情況下，所述控制器300也檢測，是否所述品質參數(shù)位于一閾值之上。所述閾值代表了所述最大值74的最小可能的值，從該值開始，所述壓電噴射器適合于借助于一 NCD方法來探測所述針關閉的過程和時間點。
[0048]如果所述控制器300判斷所述壓電噴射器是適合的，則可以借助于所述NCD方法來確定所述針關閉的準確的時間點。在所述NCD方法的第四步驟中，所述控制器300借助于所述最大值74來探測所述針關閉的過程。通過準確地研究所述時間軸64的值，在此情況下出現(xiàn)所述最大值，則確定所述針關閉的準確的時間點。
【權利要求】
1.用于檢查一壓電噴射器(200)的方法，所述壓電噴射器用于馬達中的燃料噴射，其中，所述壓電噴射器(200)具有一壓電致動器(210)，所述壓電致動器設置用于，操控(215)一閥針(230)，其中， -確定所述壓電致動器(210)上的一電壓信號(56)作為測量參量， -評價所述測量參量并且從所述測量參量中確定一特征參量(60), -從所述特征參量中確定一用于評價所述壓電噴射器(200)的品質的品質參數(shù)。
2.按照權利要求1所述的方法，其中，在所述閥針的針關閉的過程之前確定所述特征參量的第一值(70)，在所述閥針的針關閉的過程之后確定所述特征參量的第二值(72)，并且從所述第一值(70)和所述第二值(72)中確定所述品質參數(shù)。
3.按照權利要求2所述的方法，其中，確定所述特征參量的第一值(70)和第二值(72)之差或之商作為品質參數(shù)。
4.按照權利要求2或3之一所述的方法，其中，所述針關閉的過程經(jīng)由所述測量參量的評價來探測和/或所述針關閉的時間點經(jīng)由所述測量參量的評價來確定。
5.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其中，確定所述壓電致動器(210)上的一信號能量曲線(60)作為特征參量。
6.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述測量參量的評價包括一差分計算法則(62)。
7.按照權利要求6所述的方法，其中，確定所述特征參量的最大值(66)的振幅(74)作為品質參數(shù)。
8.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其中，檢測是否所述品質參數(shù)達到一閾值。
9.按照權利要求8所述的方法，其中，當所述品質參數(shù)達到所述閾值時，或者當所述品質參數(shù)未達到所述閾值時，執(zhí)行一預定義的動作。
10.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述方法在所述壓電噴射器(200)的制造過程中和/或在一壓電噴射器(200)在一車輛的馬達中運轉的運行中使用。
11.按照權利要求9所述的方法，其中，所述特征參量用于監(jiān)控和/或優(yōu)化所述壓電噴射器(200)的操控(215)。
12.按照前述權利要求中任一項所述的方法，其中，所述測量參量的評價包括所述測量參量的一帶通濾波(58)和/或一平方和/或一相加和/或一積分。
13.計算單元(300)，其設置用于實施按照前述權利要求中任一項所述的方法。
14.計算機程序，其具有程序代碼裝置，當所述程序代碼裝置在一特別是按照權利要求13所述的計算單元(300)上實施時，所述程序代碼裝置操縱所述計算單元(300)來執(zhí)行按照權利要求1至12中任一項所述的方法。
15.機器可讀的存儲介質，具有存儲在其上的按照權利要求15所述的計算機程序。
【文檔編號】F02D41/22GK103867318SQ201310671467
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年12月11日 優(yōu)先權日:2012年12月12日
【發(fā)明者】T.莫肯, E.通納 申請人:羅伯特·博世有限公司