CN1398323A - 用于测量－尤其用于机动车的－喷嘴喷射量的方法、计算机程序及装置 - Google Patents

Abstract

在尤其用于机动车及尤其用在加工检验中的测量喷嘴(24)喷射量的方法中使检验液(32)从喷嘴(24)喷射到一个测量室(30)中。由此引起至少区域性地构成该测量室(30)边界的一个活塞(16)的运动。活塞(16)的运动由检测装置(42)检测，该检测装置输出相应的测量信号(48)，为了提高测量精度，本发明提出：在使用测量信号(48)的情况下求得一个有用参数(Vn)及至少一个干扰量(Ve)，其中有用参数(Vn)实质上相应于实际的喷射量(mi)。

Description

用于测量-尤其用于机动车的-喷嘴喷射量的方法、计算机程序及装置

现有技术

本发明首先涉及一种用于测量喷嘴喷射量的方法，该方法尤其用于机动车及尤其用在加工检验中，在该方法中使检验流体从喷嘴喷射到一个测量室中，及由一个检测装置检测至少区域性地限制该测量室的一个活塞的运动，该检测装置将输出相应的测量信号。

这种方法已由市场公知及在使用一种装置的情况下工作，该装置被称为EMI(喷射量指示器)。

该装置包括一个壳体，在其中导向着一个活塞。壳体的内空间及活塞限定了一个测量室，其中注入测试油。该测量室具有一个孔口，在其上可压力密封地安装一个喷嘴。如果喷嘴将测试油喷入该测量室，位于测量室中的测试油将被挤压。为此活塞运动，该运动则被一个位移传感器检测。由活塞的位移可推断出测量室或其中所保持的流体的体积变化及由此推断出喷入的测试油量。

为了测量活塞的运动，在公知的喷射量指示器中使用了一个由测量推杆及电感式位移测量系统组成的装置。位移测量推杆作为探测器构成或与活塞固定地连接。在活塞运动时测量推杆也被带入运动，及最后测量该测量推杆的运动并将相应的信号再传送到一个估值单元。

该公知方法及使用该方法工作的喷射量指示器已能以很高的精确度工作。但是在昔日已对这种喷射量指示器的要求有所提高，因为在由多个部分喷射组成的喷射中的很少量的部分喷射量也应可靠地被检测。在此情况下，当要检测由多个部分喷射组成的总喷射量时则要检测各个部分喷射量。这时各个部分喷射可能彼此在时间上极其靠近。

因此，本发明的任务在于：对开始部分所述的方法作出这样的改进，即借助它可实现具有高分辨率、精确度及稳定性的喷嘴喷射量的测量。尤其当要检测由多个部分喷射组成的总喷射量时可这样地检测各个部分喷射量。

该任务将这样地解决，即在使用测量信号的情况下求得一个有用参数及一个干扰量，其中有用参数主要相应于实际的喷射量。本发明的优点

这个措施意味着，在根据本发明的方法中不再直接由活塞的横截面积及活塞位移计算喷射体积，而是根据数学的列式来求解。通过数学列式最后将喷射体积分成两个分量：一个重现喷射量的体积(有用参数)，及一个通过干扰而非由喷射引起的体积(干扰量)。

以此方式，可根据由活塞运动得到的测量信号“滤出”实质上相应于由测试液的喷射体积所产生的活塞运动的这个分量。以此方式，并不需要附加的部件，而通过一种智能的方法即可显著地提高喷射量测量的精确度。对仅由喷射引起的测试液的体积改变的精确测量导致改进的测量分辨率，更高的精确度及更好的测量稳定性。因此，使用根据本发明的方法即使极少的部分喷射量也能被可靠地测量。

本发明的有利的进一步构型由从属权利要求给出。

在第一个进一步构型中提出：至少干扰量的一部分实质上基于由于测试液的可压缩性引起的活塞的运动分量。并且对于测试液将尽可能使用一种具有小的可压缩性的液体。油即属于这种液体。但实际上根本不具有一种液体，它是不可压缩的。但在所需的极高的测量分辨率及精确度的情况下，例如油的很小的可压缩性也对测量起到一定影响。为此在进一步改进的根据本发明的方法中将考虑它。在此情况下，活塞作用于可压缩油上的摆动关系譬如可简单地以质量-弹簧模型存储。

变换地或附加地还提出，至少干扰量的一部分是实质上基于由于测试液中存在的压力波引起的活塞的运动分量。通过在很高压力下进行的测试液的冲击式喷射，可引起冲击波前在测量室的测试液中传播，在其传播过程中它也可能在测量室壁上被反射。这些冲击波前在测试液中引起冲击式的压力或密度变化，它可导致活塞的一个不是由实际喷射的测试液体积得出的运动分量。该物理现象可相对简单地用寄存的质量-弹簧模型来描述。

同样地，在该方向上可得到根据本发明的方法的另一进一步构型，其中至少干扰量的一部分是实质上基于由于通过围绕活塞的环形间隙引起的泄漏所产生的活塞的运动分量。为了在喷射时活塞尽可能直接跟随测量室中体积的改变，活塞与其周围壳体之间的摩擦必需保持尽可能地小。这通常意味着，活塞与包围它的壳体之间要具有一个环形间隙。

根据作用在活塞的背离测量室一侧的反压力的大小，通过该环形间隙可产生测试液的泄漏流。活塞两侧上的压力差愈大，该泄漏流愈大。通过该泄漏流，测试液将流出测量室或流入测量室，这导致活塞运动，该运动与喷射的测试液量体积不直接地相关。这将通过所提出的该进一步构型来进行补偿。

可以理解，干扰量的求解的精确度及因此的喷射测试液量的测量精确度可这样来提高，即还测量对干扰量来说重要的其它参数。测量室中的温度就属于这种参数，它对测试液的粘度具有影响。同样活塞的速度及加速度也起到一定作用。同样可考虑该装置的几何特征。但是即使没有这些附加状态量，通过本发明已能显著地达到测量精确度的改善。

得到主要与实际喷射相对应的有用参数的一个简单的可能性在于，有用参数被这样地确定，即从一个总量中减去干扰量。

根据本发明的方法的精确度还可这样来提高：通过一个数学列式，尤其是一种数学算法实现有用参数与干扰量的分离。

对此特别适合的是一种观测方法，尤其是Luenberger观测方法，及/或一种滤波方法，尤其是Kalmann滤波方法或Kalmann-Bucy滤波方法。该数学算法也可包括一种参数估值方法。

本发明还涉及一种计算机程序，当该计算机程序在一个计算机上被执行时，它适合于实现上述方法。在此情况下特别可取的是，该计算机程序被存储在一个存储器上，尤其是在一个闪速存储器(Flash-Memory)上。

本发明还涉及一种尤其用于机动车及尤其用在加工检验中测量喷嘴喷射量的装置，它具有：一个测量室，检验液可从喷嘴喷射到其中；一个活塞，它至少区域性地构成测量室的边界；一个检测装置，它检测活塞的运动及输出一个相应的测量信号。

为了尤其在检测很小部分喷射量的喷射时提高测量的精确度、分辨率及稳定性，根据本发明提出：该装置包括一个处理单元，在该处理单元中在使用测量信号的情况下求得一个有用参数及一个干扰量，其中有用参数主要地相应于实际的喷射量。

该装置特别优选的是，该处理单元设有一个根据权利要求10或11的计算机程序。

附图说明

下面将参照附图来详细地描述本发明的实施例。附图中表示：

图1：一个用于测量喷嘴喷射量的装置的区域的部分剖视图；及

图2：用于操作图1中装置的一个方法的流程图。

实施例的描述

图1中总地用标号10指示一个测量喷嘴喷射量的装置。它包括一个中心体12，它以图中未示出的方式方法被固定在一个机器框架上。在该中心体12中设有一个台阶孔14。在台阶孔14的上区段中装入了一个圆柱形及封闭的活塞16，它被一个螺旋弹簧18向上加载。该螺旋弹簧18向下支承在中心体12中的台阶孔14的一个台阶(未标号)上。

在中心体12上压力密封地装有一个适配件20。在该适配件中也设有一个台阶孔22，它在图1所示的组装状态中与中心体12中的台阶孔14同轴心地延伸。在台阶孔22中由上方插入一个喷嘴24及通过未示出的密封件相对台阶孔22密封。喷嘴24还与一个高压测试液供给装置26相连接。在适配件20中台阶孔22的下区域中设有一个喷射缓冲器28。

在活塞16的上侧(在图1中所示的活塞16的上端位置上)及喷射缓冲器28之间适配件20中的台阶孔22构成锥形及限定了一个测量室30。其中被注入一种测试液，这里是一种与由喷嘴24喷入的燃料的特性尽可能相似的测试油32。测量室30中测试油32的温度将通过一个温度传感器34来检测。在一个未示出的实施例中对于确定测量室30中测试油32的状态还设有另一传感器，例如用于检测一个紊流和/或压力波通过的微音器。

在图1中活塞16的下端部固定着一个推杆36，它基本上与中心体12中的台阶孔14及亦与活塞16同轴心地延伸。该推杆36在其端部带有一个磁铁区段38，后者与一个线圈40一起构成一个电感式的位移传感器42。该位移传感器的输出端与一个控制及调节装置44相连接，后者另外也接收温度传感器34的信号。该控制及调节装置44可通过一个在图中未示出的操作单元编程并也控制喷嘴24。该控制及调节装置44此外还包括一个计时器46。

图1中所示的用于测量喷嘴24的喷射量的装置10根据一种方法工作，该方法作为控制及调节装置44中的计算机程序出现及现在将借助图2来说明：

在控制及调节装置44的控制下，测试液32通过高压测试液供给装置26输送到喷嘴24及经过喷射缓冲器28喷射入也是充满了测试液32的测量室30中。通过喷射缓冲器28可防止射束直接作用在活塞16的上表面上及使其承受一个运动分量，该运动分量并非由于喷射在测量室30中产生的测试液32的体积改变引起的。

通过测试液32喷入测量室30增加了测量室30中的测试液的体积，由此在图1所示安装位置中使活塞16抵抗螺旋弹簧18的力向下压。因此推杆36及其磁铁区段38也向下运动，这将导致一个与磁铁区段38走过的位移相对应的电感式位移传感器42的信号。该测量信号在图2中被称为sm(框48)。在图2所示的方法中，在框50上开始后，该测量信号sm的处理将如下地进行：

通过计时器46确定出活塞16运动了距离sm所需的时间t(框52)。在框54中将由此确定出速度dsm/dt。此外，在框56中计算出活塞16的加速度d²sm/dt²。另外，根据由温度传感器34测量的测量室30中的测试油32的温度T(框58)计算粘度υ。在一个存储器62中准备了该装置10的其它几何数据，例如：活塞16的横截面积，活塞16与中心体12中的台阶孔14之间的环形间隙的大小，活塞16的质量，活塞16的背离测量室30一侧上的反压力，等(框64)。

现在根据所提供的数据：活塞16的位移(框48)，速度(框54)及加速度(框56)，测试油32的粘度(框60)及其它的装置专用数据(框64)，在一个计算电路66中求解多个干扰量Ve。在此情况下，这些干扰量的求解可基于简单的物理模型或通过复杂的、调节技术中所使用的数学算法如Luenberger-观测方法、Kalmann-Bucy-滤波方法或参数估值方法来进行。

干扰量Ve1例如考察的是通过由活塞16及中心体12中的台阶孔14之间构成的环形间隙的测试油32的泄漏。在此情况下，泄漏的范圈大大取决于测试油32的温度T，该温度又影响到粘度υ。在计算电路66中还将计算干扰量Ve2，该干扰量是基于由喷射引起的压力波所产生的活塞16的运动。它则决定性地受到在框56中确定的活塞16的加速度的影响。此外在计算电路66中还求解干扰量Ve3，它是考虑测试油32的最后可压缩度。这里根据情况也可使用一个简单的质量-弹簧模型，因为位于测量室30中的测试油体积可被看作弹簧及相应的活塞16可被看作质量。

由通过电感式位移传感器42求得的位移sm(框48)及活塞16的横截面积将在框68中计算测量挤压体积Vm。根据该测量挤压体积及干扰量Ve1，Ve2，Ve3在框70中计算体积Vn，该体积代表所谓的有用参数，它实质上重现了这样的体积，即通过喷嘴24实际上喷入测量室30的体积。在当前的实施例中该有用参数Vn是这样获得的，即从测量的总体积Vm中减去干扰量Ve1，Ve2及Ve3。最后在框72中根据该有用参数Vn确定出喷射时喷入的测试油32的质量mi。图2中所示的方法在框74上结束。

通过上面给出的方法可大大地改善测量的分辨率，精度及稳定性，而不需要附加硬件。通过从测量值中消除这些使测量值不正确的干扰量，最后将得到一个可很精确地重现喷入的测试油量的值。由此将能以高精度检测很小的部分喷射量。

进一步提高所述精度的一种可能性在于，在框54及56中不是确定活塞16的一个单独的速度或加速度，而是确定当活塞16运动时的速度及加速度曲线。这样得到的干扰量将更精确，这也会直接影响到最后结果的精度。此外通过使用数学算法，如Luenberger观测方法，可高精度地求得干扰量，而不用测量所有的状态变量。

Claims (13)

1.用于测量喷嘴(24)喷射量的方法，尤其是用于机动车及尤其用在加工检验中，在该方法中使检验液(32)从喷嘴(24)喷射到一个测量室(30)中，及由一个检测装置(42)检测至少区域方式构成该测量室(30)边界的一个活塞(16)的运动，该检测装置输出相应的测量信号(sm)，其特征在于：在使用测量信号(sm)的情况下求得一个有用参数(Vn)及至少一个干扰量(Ve)，其中有用参数(Vn)根本上相应于实际的喷射量。

2.根据权利要求1的方法，其特征在于：至少干扰量(Ve)的一部分(Ve3)主要基于由于测试液(32)的可压缩性引起的活塞(16)的运动分量。

3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于：至少干扰量(Ve)的一部分(Ve2)主要基于由于测试液(32)中存在的压力波引起的活塞(16)的运动分量。

4.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：至少干扰量(Ve)的一部分(Ve1)主要基于由于通过包围活塞(16)的环形间隙的泄漏所产生的活塞(16)的运动分量。

5.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：有用参数(Vn)被这样地确定，即从一个总量(Vm)中减去干扰量(Ve)。

6.根据以上权利要求中一项的方法，其特征在于：通过一个数学算法(66)实现有用参数(Vn)及干扰量(Ve)的分离。

7.根据权利要求6的方法，其特征在于：该数学算法包括一种观测方法，尤其是Luenberger观测方法。

8.根据权利要求6或7的方法，其特征在于：该数学算法包括一种滤波方法，尤其是Kalmann滤波方法或Kalmann-Bucy滤波方法。

9.根据权利要求6至8中一项的方法，其特征在于：该数学算法包括一种参数估值方法。

10.一种计算机程序，其特征在于：当该计算机程序在一个计算机上被执行时，它适合于实现根据权利要求1至9中一项的方法。

11.根据权利要求10的计算机程序，其特征在于：该计算机程序被存储在一个存储器上，尤其是一个闪速存储器(Flash-Memory)上。

12.用于测量喷嘴(24)喷射量的装置，尤其是用于机动车及尤其用在加工检验中，具有：一个测量室(30)，检验液(32)可从喷嘴(24)喷射到该测量室中；一个活塞(16)，它至少以区域方式构成测量室(30)的边界；一个检测装置(42)，它检测活塞(16)的运动及输出一个相应的测量信号(sm)，其特征在于：该装置包括一个处理单元(44)，在该处理单元中在使用测量信号(sm)的情况下求得一个有用参数(Vn)及至少一个干扰量(Ve)，其中有用参数(Vn)实质上相应于实际的喷射量。

13.根据权利要求12的装置，其特征在于：该处理单元(44)设有一个根据权利要求10或11的计算机程序。