用于监测喷射器的机械损伤的方法与流程

1.本发明涉及一种用于监测喷射器的机械损伤的方法，其中，由单个存储器压力确定喷入的工作点的理论实际偏差，并且由工作点的多个理论实际偏差计算抽象函数、尤其是高斯正态分布。


背景技术：

2.由de 10 2004 006 896 a1已知一种具有单个存储器的共轨系统，其中，根据测量到的单个存储器压力来判断喷入。为此，确定喷射开始的理论实际偏差并且与公差带进行比较。这加以必要的修改适用于喷射结束。如果不仅喷射开始偏差而且喷射结束偏差都处于公差带内，则喷射器无故障。如果喷射开始偏差或喷射结束偏差处于公差带之外，则喷射器被评估为有故障，并且随后要么适配喷射器的控制参数要么解除激活喷射器的控制参数。该参考文献（fundstelle）描述了一种纯反应的系统，其中，以固定的时间间隔或仅在确定故障行为后才开始更换喷射器。
3.由未预先公开的具有官方文件号为de 10 2019 001 677.7的德国专利申请已知一种用于在共轨系统中的喷射器的状态预估的方法，其中，在第一步骤中根据单个存储器压力来确定喷入的理论实际偏差。在第二步骤中，由工作点的多个偏差确定高斯正态分布作为抽象函数并且观察其特性参数的、也就是说平均值以及标准偏差在时间上的发展。基于特性参数在时间上的发展，在第三步骤中推导出状态预估并且经由考虑极限值来评估喷射器整体上为无故障或给出用于更换喷喷射器的维护建议。然而，在这样的方法中，例如差的燃料质量引起过早的维护建议。


技术实现要素：

4.本发明因此基于如下的任务，即以故障原因评定来补充先前描述的方法。
5.该任务通过权利要求1的特征来解决。在从属权利要求中示出设计方案。
6.在根据本发明的用于监测喷射器的机械损伤的方法中，由单个存储器压力确定喷入的工作点的理论实际偏差，并且由工作点的多个理论实际偏差计算出抽象函数、尤其是高斯正态分布。此外，将所述抽象函数与预设的损伤模型进行比较并且根据所述比较配属磨损原因。然后基于所述比较进行喷射器的继续运行。例如，对于喷射器的使用寿命结束、喷嘴积碳/气蚀或先导阀磨损的特征化的模型被储存为损伤模型。针对先导阀磨损的原因是差的燃料质量。直到达到磨损极限，喷射器仍然可以运行，因为这对有害物质极限值没有影响。同时（flankierend），在喷射器原本的维护日期之前已经向操作员显示更换燃料过滤器的建议，并告知操作员燃料质量可能超出设备规定。
7.该方法通过在喷射器特征域中算出实际工作点的位置而变得精确，其中，喷射器特征域具有多个范围，例如用于弹道运行的范围。对于喷射器特征域的每个范围，然后由工作点的理论实际偏差确定特定范围的抽象函数并且接着将特定范围的抽象函数的全部与损伤模型进行比较。为此，实施方式设置成，每个特定范围的抽象函数经由以特定范围的特
征数形式的评估矩阵来表征，由特定范围的特征数创建运行模型并且运行模型又与损伤模型比较相同性。可以通过状态预测来补充该方法，其中，观察抽象函数在时间上的发展并且根据预测的抽象函数做出与损伤模型的比较。
8.本发明提供了基于状态的维护的已知的优点，即喷射器不再固定地以预设的维护间隔进行更换，而是取决于相应的磨损。正好是在具有例如十六个气缸的大型柴油发动机的情况下，由于针对喷射器的备件成本，这对于操作员是一个决定性的成本优点。模型识别允许改进的原因评定并且因此最终还允许适配于情况的维护策略。预估又提供了提早采购备件的优点，包括维修人员的提早的委托。因此，总体上得出内燃机的较高的可用度。作为基于软件的解决方案，该方法可以之后在电子控制器中在不更改传感机构的情况下作为程序补充而应用。
附图说明
9.在附图中示出优选的实施例。其中：图1示出系统示意图，图2示出单个存储器压力的走向，图3示出喷射器特征域，图4示出喷射器特征域的局部，图5示出评估矩阵，图6示出具有运行模型的评估矩阵，图7示出多个损伤模型，以及图8示出程序流程图。
具体实施方式
10.图1示出电子地控制的内燃机1的系统示意图，所述内燃机具有共轨系统连同单个存储器。共轨系统包括如下的机械构件：用于从燃料箱2输送燃料的低压泵3、用于影响穿流的燃料体积流的可改变的吸入式节流阀4、用于在压力提高的情况下输送燃料的高压泵5、用于存储燃料的轨道6和用于将燃料喷入到内燃机1的燃烧室中的喷射器7。在所示出的实施方式中，单个存储器8作为附加的缓冲体积集成在喷射器7中。从所述单个存储器8取出要由喷射器7喷入的燃料。从轨道6至单个存储器8的输入管路以如下方式设计，使得在喷入暂停时正好有如此多的燃料从轨道6输送到单个存储器8中，使得单个存储器8在新的喷入开始时再次被填充。所述输入管道因此具有限定的液压阻力。
11.内燃机1的运行方式通过电子控制器10来确定。所述电子控制器10包含微电脑系统的常见的组成部分，例如微处理器、i/o模块、缓冲器和存储器模块（eeprom、ram）。与内燃机1的运行相关的运行数据以特征域/特性线或作为发动机模型应用在存储器模块中。经由所述运行数据，电子控制器10由输入变量计算出输出变量。在图1中示范性地示出如下的输入变量：轨道压力pcr，所述轨道压力借助于轨道压力传感器9来测量、发动机转速nmot、单个存储器压力pe和输入变量ein。通过操作员引起的功率预设和另外的传感器信号（例如废气涡轮增压器的增压空气压力）汇总在所述输入变量ein下。在图1中，作为电子控制器10的输出变量示出用于操控吸入式节流阀4的信号pwm、用于操控喷射器7的信号ve（喷射开始/
喷射结束）和输出变量aus。所述输出变量aus代表性地代表在操作员显示器上的显示信号以及用于开环控制和闭环控制内燃机1的另外的调整信号，例如用于在分级增压的情况下激活第二废气涡轮增压器的调整信号。
12.图2由两个子图2a和2b组成。图2a和2b示出随时间的单个存储器压力pe。在图2a中，理论喷入走向被呈现为点画线，而实线表示实际喷入走向。这些曲线也以类似的方式适用于随曲轴角度的走向。理论燃料体积和喷入时间点/喷射开始以已知的方式从操作者的功率预设计算出来。理论燃料体积和轨道压力然后限定喷射持续时间并最终限定通电持续时间，以所述通电持续时间操控喷射器。如在图2a中示出的那样，电子控制器在第一时间点t1开始喷入并且然后在第二时间点t2解除激活该喷入。时间段t1/t2对应于通电持续时间bd。对于该喷入事件，单个存储器压力pe的走向对应于理论喷射开始sb（sl）和理论喷射结束se（sl）。然而，由于信号传播时间、公差或老化效应，喷入的实际的走向偏离预设。电子控制器由测量到的单个存储器压力pe来确定喷入的实际走向。在图2a中，这被呈现为实际喷射开始sb（实际）和实际喷射结束se（实际）。现在，由电子控制器通过改变通电持续时间bd使实际走向适配理论走向。所适配的走向在图2b中对应地示出。该方法也可以以类似的处理方法经由适配喷射开始实现。
13.图3示出用于理想的喷射器的喷射器特征域11。在横坐标上以毫秒为单位示出通电持续时间bd，在纵坐标上以立方毫米示出要喷入的燃料体积vkr。所述喷射器特征域11示出具有附图标记b1至b7的七个运行范围bi。示范性地，在运行范围b6中绘出实际工作点b。运行范围b1至b3表示喷射器的弹道运行。在喷射器特征域11内的平行线对应于轨道压力pcr。在本发明的另外的描述中，从其最大范围出发，即喷射器特征域具有多个范围bi并且为每个范围确定用于模型识别的特定范围的抽象函数。然而，本发明也能以较简单的方式用于具有仅仅一个范围bi的喷射器特征域。
14.图4示出图3的喷射器特征域11的局部，更确切地说范围b6。示出了直线系列，所述直线系列限定了通电持续时间bd的最大调节范围。直线系列由具有参考值rv=-100%的直线和具有参考值rv=+100%的直线限制。具有参考值rv=0%的点划线对应于理想的喷射器特性线。在理想情况中，点b位于具有参考值rv=0%的直线上。然而，由于老化效应，点b例如可以位于具有参考值rv=-75%的直线上。在附图中，这对应于点c。对于点c适用的是，相对于理想值、即点b，通电持续时间bd已经减少-100%的最大允许修正的75%，以便喷入预设的燃料量。因此，在范围b6中的以负百分之七十五的喷入事件被计为离散值。这以类似的处理方法适用于点d，即被计为在范围b6中的以正百分之二十五的喷入事件。点e位于调节范围之外。
15.图5包括子图5a和5b，在图5a和5b中示出用于确定运行模型的原则上的处理方法。图5a示出评估矩阵12，并且图5b示出由此算出的运行模型15。评估矩阵12的横坐标对应于图4的从-100％到+100％的范围，密度走向绘制在纵坐标上。在本示例中在图5a中示出作为阴影面积的直方图13。直方图13描绘范围b6的工作点的以等级计数的理论实际偏差，例如图4的两个值，即负百分之七十五和正百分之二十五。高斯正态分布14对应于直方图13。在另外的描述中，这两个函数能够被视为等效的。现在，另外的方法在于，判断关于在评估矩阵12内的局部位置的高斯正态分布14或直方图13。这通过在第一步骤中检查高斯正态分布是处于评估矩阵的0%到+100%的正范围内还是处于0%到-100%的负范围内。在第二步骤中，然后借助线l1到l4检查哪个几何位置具有高斯正态分布的面积多数，例如60%的面积多数。
在所示出的示例中，相对于总面积的60%的面积份额沿绘图方向看沿朝着负100%标记的方向在线l2左侧。对应地，特征数l2被配属给该高斯正态分布并且在图5b的运行模型15中被保存在范围b6中。
16.在图6中示出图5的整体上用于喷射器特征域的范围b1至b7的处理方法。在范围b1的情况下，60%的面积份额沿朝着+100%标记的方向位于线l4右侧。因此，特定范围的特征数l4经由评估矩阵配属给该高斯正态分布并且记录到运行模型15中。对于范围b6以图5的示例作为基础，即在运行模型15中在范围b6中记录特征数l2。对于范围b2、b3、b4、b5和b7的另外的特征数以相同的方式算出并记录到运行模型15中。
17.在图7中示出预设的损伤模型16。其中：图7a示出喷射器的正常起动，图7b示出已经达到的喷射器的使用寿命结束，图7c示出先导阀磨损，并且图7d示出喷嘴积碳或气蚀。现在，另外的方法在于，比较图6的运行模型15与图7的预设的损伤模型的相同性。在本示例中，运行模型15与图7b中的损伤模型等同，即喷射器已达到其寿命结束。然后根据所述比较进行内燃机的继续运行。在这种情况中，建议操作员进行维护并通知维修技术人员。如果识别出图7c的损伤模型，则给操作员显示差的燃料质量的提示。喷射器无需更换并且因此可以运行直到达到磨损极限。然而，补充地，在喷射器使用寿命结束之前就已经建议操作员更换燃料过滤器。在图7d的损伤模型中存在喷嘴积碳或气蚀。在这种情况中，虽然可以经由适配控制参数（喷射开始/喷射结束）来校正喷射器的行为，但是能够改变喷射图，这又会在排放关键的应用中触发过早维护。
18.在图8中以程序流程图示出该方法。在s1中，在预设的时间窗口内或曲轴角度范围内读取单个存储器压力pe。在s2中，首先由单个存储器压力pe确定喷射持续时间并且由此确定通电持续时间bd。同样在s2中，通电持续时间bd然后作为实际工作点配属给喷射器特征域的一个范围，并且计算特定范围的理论实际偏差dbd，参见图4。紧接于此地，在s3中，为了数据简化将理论实际偏差以等级计数，由此产生特定范围的直方图。然后在s4中由特定范围的直方图确定特定范围的高斯正态分布及其特性参数。因此步骤s4描述了从离散数值到数学函数的过渡。
19.众所周知，高斯正态分布的特性参数是平均值my和标准偏差sigma。在s5中，然后经由评估矩阵将特征数配属给特定范围的高斯正态分布，例如对于范围b6配属特征数l2。该特征数同样在s5中记录到运行模型中。然后对于喷射器特征域的所有范围b1至b7将特征数保存在运行模型中。在s6中，比较运行模型与损伤模型的相同性。换句话说：在s6中进行模型识别。就此而言，步骤s6对应于对图6和图7的描述。此后，在s7中检查是否存在损伤。如果在s7中的检查结果是否定的，即询问结果s7：否，则在s8中设定正常运行并且程序流程在s9中继续。如果在s7中的检查结果是肯定的，则在s10中启动后续动作，即基于所述比较进行喷射器的继续运行。接着在s9中检查操作者是否已经启动了马达停止。如果不是这种情况，则程序流程图分支到点a。在其它情况下程序流程图结束。
20.程序流程图可以通过预测来补充。在这种情况中，步骤s4由步骤s4a代替。在s4a中，在一定时间段（例如tx=1000运行小时）内观察高斯正态分布在时间上的发展。然后根据特性参数在时间上的改变sigma（t+tx）和my（t+tx）以类似于对图6和图7的描述的处理方法执行模型识别。
21.已经根据对喷射器的机械损伤的监测来描述本发明。根据本发明的方法还能够转
用于输送泵（水、油）。那么对于这样的应用情况算出所输送的体积的理论实际偏差、按等级计数并且算出高斯正态分布并且将该高斯正态分布与损伤模型进行比较。
22.附图标记列表1 内燃机2 燃料箱3 低压泵4 吸入式节流阀5 高压泵6 轨道7 喷射器8 单个存储器9 轨道压力传感器10 电子控制器11 喷射器特征域12 评估矩阵13 直方图14 高斯正态分布15 运行模型16 损伤模型。