专利名称：用于测定柴油喷油装置故障的方法
技术领域：
本发明涉及一种依据至少一条喷射压力曲线判定柴油喷油装置故障的方法，采用此方法时收集喷射压力的变化过程，与基准数据对比并进行评估。
在采用一种已知的判断柴油喷油装置故障的方法时，利用一附加在通向喷油嘴的管线上的信号发生器，对喷射压力变化过程进行取样。评估和判断是建立在对所测出的喷射压力曲线用目视判断的基础上或建立在测得的对一台发动机的各汽缸的喷射压力曲线用目视进行相互比较的基础之上的。采用这种主观评估的方法不仅需要丰富的经验，而且还要对各测量信号发生器进行精心地选用和精确的调整，这是因为相互间的灵敏度偏差往往会影响评估，从而导致误判。
在采用另外一种这类方法时，由喷射压力变化信号仅能导出初始工作压力和转速，因而所获得的信息比较少。
本发明的目的在于，提出一种在说明书开始时所述方式的方法，采用此方法可以可靠地对柴油喷油装置的故障进行判断。
采用依照权利要求1，前序部分给出的特征的方法，实现了此目的。
据此，将收集的各个喷射的喷射压力变化，利用一标准曲线校准，并且将经校准的至少一个单独的喷射的喷射压力变化与基准数据对比，以便进行评估。
由于经过了校准，因而可以抵消掉对测量信号发生器灵敏度偏差的信号处理。这样就补偿掉由于测量信号发生器或其与柴油喷油装置的连接所造成的系统的或偶然的误差，从而使这些误差不会被错误地在评估中加以采纳。所以，在测量一个或多个气缸喷射压力变化时，可以采用不同灵敏度的测量信号发生器，其中测量结果是可重现的，并且各测量结果相互间可进行对比。经校准的喷射压力变化曲线可作为目视或自动评估和故障判定的明确的依据。此外，还可以抵消掉转速变化的影响。
校准步骤的第一步，首先在喷射压力曲线的时间轴方向上进行，然后第二步在喷射压力曲线幅度方向上进行。通过在时间轴方向的校准，各气缸的喷射被置于时间轴的相同位置上并且可以相互重叠在一起，同时通过在幅度方向上的校准，各喷射的幅度特征的可能的区别就显露出来。
用于实现正确校准的优选实施方式是，通过喷射压力曲线的非连续值与标准曲线的相应值的相关性，实现在时间轴方向上的校准，其中相关函数的最大值表示喷射压力变化与时间的关系，并且利用线性回归实现幅度方向的校准，其中同样采用喷射压力曲线的非连续值和标准曲线的相应值。
在上述情况时，用于相关或回归的值是喷射压力变化的时间等距检测值。
例如，对一个正常的喷射或一个与某喷射大致上适配的三角函数可作为采用相关和回归方法校准时的标准曲线。
但是，也可以采用如下方式进行校准，在时间轴方向借助第一最大值实现校准，其中此第一最大值的时间取零和幅度取1，或利用另一特征值实现校准。
为进行评估和故障判断，最好掌握所有气缸的喷射压力变化，并且通过校准，将各气缸的喷射叠加在一起示出。这样就可以对各气缸的喷射压力变化进行相对比较，并且也可以将喷射压力变化与预定的，例如以故障图形式出现的数据进行比较。
原则上讲，可以通过直接收集各喷射的时距得到转速。但是如果以相关最大值的时距作为依据，则可靠性和精确度较高。可以把所荻取的转速作为信息，用于改进校准和/或用于提高评估结果的可靠性，这是因为转速的变化或加速将对喷射压力变化的曲线形状产生影响。
如果取多个按时间顺序校准的各喷射的平均值进行评估，则此评估就更为可靠。
另一替代时间范围标准化的方案是，也可以对转换成频率范围的喷射压力变化实施标定，其中采用了频谱幅度的特征或检测值。
例如可以通过如下方式判定故障，在进行目视评估时，同时示出基准数据和待判断的经校准的单个喷射，其中或者经校准的其它气缸的单个喷射或者工作正常的标准图作为基准数据，必要时至少可采用一故障图作为基准数据。
通过下述方式可以实现与操作人员的经验和主观评价无关的客观评价，利用经校准的单个喷射的非连续的值与储存的基准数据的对比并将对比值和基准数据配合自动实现评价。该基准数据将表述校准状态和至少一个故障图的数值，其中非连续值是等距检测值或最大值和/或最小值。
鉴别或分析或通过分布网络的处理也可以作为一种评价方法。
如果给出概率高于预给定极限的故障，这对于操作人员掌握总体情况来说，也是十分有益的。
下面根据参照附图的实施例对本发明加以说明。图中示出
图1是由测量信号发生器采集的4缸发动机的4个气缸的喷射压力变化的经低通滤波后的信号与时间的关系曲线，图2是在4个不同的气缸上测出的喷射压力变化的4个时间上相互重叠的单独喷射过程，喷射压力变化在时间上与校准曲线匹配，图3是图2的4个单独喷射过程，这里在幅度上也与校准曲线匹配，图4是经校准的喷射的特性特征和图5是与图3相符的图示，其中在气缸1中存在一故障喷射压力的变化。
在图1中示出借助附加信号发生器获得的，带有单独喷射1.1a至1.1d的，四缸发动机的4个气缸的喷射压力变化1与时间t的关系曲线。此时附加信号发生器被附加在喷射附近的喷射管线上，所述的附加信号发生器例如可以是通用的压电附加信号发生器，该信号发生器输出一个与喷射压力变化成正比的电荷，该电荷经电子处理转换成电压。也可以采用压阻测量信号发生器作为另一种测量信号发生器，并且也可以考虑用内装测量信号发生器替代附加信号发生器。时间方向和幅度方向上的刻度取经变更的单位。
可以在发动机不同的工作条件下获取喷射压力变化，例如在转速恒定不变时，对应的在负荷情况下或当仅受惯性力矩加载的发动机的自由加速时的动态负荷情况下获取的喷射压力变化。
图2中示出在4个不同的气缸上测量出的单独喷射变化过程与时间的关系曲线。其中，幅度的刻度采用经变更的电压单位。单独的喷射在时间上相关，而不是在幅度上与校准曲线匹配。此时，尤其是单独的喷射气缸1和气缸3与其它的单独喷射相比，具有偏差，该偏差例如可能是由于相应的测量信号发生器不同的灵敏度造成的。4个单独的喷射在这里分别取10个连续的喷射过程的平均值。喷射系统的各个部件都处于正常的状态。
图3中示出单独的喷射气缸1至气缸4的经校准的变化过程2。这种校准是既在时间轴方向又在幅度轴方向上进行，其中在时间轴方向上的校准是采用相关法进行，因而不同气缸的不同的喷射压力变化曲线在时间轴上从零开始，相互重叠。在幅度轴方向上，采用线性回归法与校准曲线匹配进行校准。喷射系统的各个部件都处于正常的工作状态。
在第一步中进行的相关是在喷射压力变化过程的非连续值与校准曲线间进行。在这里，非连续值是喷射压力变化过程的时间等距检测值。校准曲线可以是一标准的单独喷射或一与单独喷射大致匹配的三角函数。相关函数的最大值是校准曲线与喷射压力变化曲线的时间匹配值，并允许从整个喷射压力过程选取在时间上匹配的单独喷射。
第二步中借助线性回归，将选取出的单独喷射在幅度上与校准曲线匹配，并接着求出所有的或多个选取出的并经匹配的单独喷射的平均值。
从图3可以看到经校准的单独喷射变化过程，它具有良好的可重现性。在幅度方向上，刻变选用经校准的单位Y。
根据第二种方法，也可以采用最大最小法进行校准。在这里同样从图1的喷射压力变化过程选取单独的喷射。对单独的喷射进行校准的方法如下，在第一个最大值处选时间为零并且幅度为1。
此外，可以在频率范围内进行信号处理和/或评价。为此，要将测得的或已校准的喷射压力变化转换成频率范围。
经校准后，可以相对于不同的气缸对校准的单独喷射进行相互间的可视比较和/或与特性基准数据进行比较。其中，基准数据为校准状态和不同的故障图。由于已经过校准，故能够清楚地区分出故障状态时与校准状态或其它故障状态相对比的偏差。
为了不受操作人员的主观评价及其经验程度的影响，对经校准的单独喷射进行的自动评价适用于故障判断。这时经校准的单独喷射的非连续值与存储的基准数据进行比较并进行筛选。基准数据在这里重现正常状态，并且最好可重现多个故障状态，并求出某些气缸的喷射压力变化处于正常状态或特定故障状态的概率。
例如采用统计方法，通过鉴别式分析或利用所谓的分布网络进行筛分。评价时，作为依据的经校准的单独喷射的非连续值在这里可以是等距幅度检测值或经校准的单独喷射的特征值，尤其是最大值和/或最小值。例如，在图4中，这种特征值是a至e。
在这里，可以用相应方式对时间范围或频率范围进行评价。在频率范围时可以从频谱幅度的特征或通过相应的检测值获取用于故障判断的值。
图5示出与图3相符的描述。但在图5中，所列举的将有故障的喷射压力过低(低10％)的单独喷射气缸1′与正常的单独喷射气缸2至气缸4的经校准的变化过程作对照比较。从图中可以清楚地看到偏差。
为改进此方法，在进行校准和/或评价时还可以引入某发动机的转速，可以利用相关最大值的时间间隔可靠地确定发动机转速。因此，相应的转速值或加速值可以作为故障判断的依据，由于喷射压力变化过程取决于转速或转速变化，因而评价更为可靠。
作为自动评价结果，例如可以向操作人员提供某种故障出现的概率。如果在此时仅显示出某些其概率高于预定极限的故障，则比明显的显示是十分有益的。
权利要求
1.一种根据喷射压力曲线测定柴油喷油装置故障的方法，采用此方法时收集喷射压力的变化过程，并与基准数据对比并进行评价，其特征在于收集的有关各个喷射的喷射压力变化利用一标准曲线校准，并且将经校准的至少一个单独的喷射的喷射压力变化与基准数据对比，以便评价。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于第一步在喷射压力曲线的时间轴方向进行校准，第二步在喷射压力曲线的幅度轴方向进行校准。
3.根据权利要求2的方法，其特征在于利用在时间轴方向通过喷射压力曲线的非连续值与标准曲线的相应值的相关实现校准，其中相关函数的最大值表示喷射压力变化与时间的关系，并且利用线性回归实现幅度方向上的校准，其中采用喷射压力曲线的非连续值和标准曲线的相应值。
4.根据权利要求2或3的方法，其特征在于时间等距检测值作为校准时的喷射压力曲线值。
5.根据权利要求1至4中的任一项所述的方法，其特征在于正常的单独喷射或与某单独喷射大致适配的三角函数作为标准曲线。
6.根据权利要求1或2的方法，其特征在于在时间轴方向借助第一最大值实现校准，其中该第一最大值时间取零并且幅度取1，或利用另一特征值实现校准。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征在于收集所有气缸的喷射压力变化并且在校准后将各气缸的单独喷射叠加在一起示出。
8.根据权利要求3至5中的任一项所述的方法，其特征在于以相关最大值的时间间隔采集发动机转速。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的方法，其特征在于以多个单独喷射的平均值为依据进行评价。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其特征在于在进行人为目视评价时，将基准数据和待判断的经校准的单独喷射同时示出，其中或者经校准的其它气缸的单独喷射或者工作正常的校准图和/或至少有一故障图作为基准数据。
11.根据权利要求1至9中的任一项所述的方法，其特征在于通过经校准的单独喷射的非连续的值与储存的基准数据的对比和取表示正常状况和至少一个故障图的数据作为基准数据自动实现评价，其中非连续值为等距检测值或最大值和/或最小值。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于采用鉴别式分析或分布网络实现评价。
13.根据权利要求1至12中的任一项所述的方法，其特征在于在频率范围中继续对单独喷射进行处理并利用频谱幅度的特征进行评价。
14.根据权利要求11或12的方法，其特征在于仅示出概率高于预先给定极限的故障。
全文摘要
本发明涉及一种根据喷射压力曲线测定柴油喷油装置故障的方法，采用此方法时将采集的喷射压力的变化过程与基准数据对比并进行评价。对故障的可靠判断方法是，将采集的有关各单独喷射的喷射压力变化利用一校准曲线进行校准，并且将经校准的至少一个单独的喷射的喷射压力变化与基准数据对比，以便进行评价。
文档编号F02M65/00GK1135575SQ9610431
公开日1996年11月13日 申请日期1996年2月20日 优先权日1995年2月20日
发明者J·安劳夫, G·诺比斯, H·富山, M·马特, J·特里兹 申请人:罗伯特-博希股份公司