CN111433448A

CN111433448A - 用于对内燃发动机中的高压泵进行预测性维护的报警方法

Info

Publication number: CN111433448A
Application number: CN201880078985.6A
Authority: CN
Inventors: P.塞雷基亚
Original assignee: Continental Automotive GmbH; Continental Automotive France SAS
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2018-11-16
Publication date: 2020-07-17
Also published as: FR3074851B1; US11143132B2; US20200332739A1; WO2019110883A1; FR3074851A1

Abstract

本发明的主题是一种关于包括减压阀的发动机的高压泵的状态的报警方法，阈值压力限定减压阀的开启压力，所述泵将加压燃料供应到配备有压力传感器的室。所述方法包括以下步骤：•当发动机停止时初始化计算机，在该停止期间，阈值压力和第一计数器的值被收集在与所述计算机相关联的存储器中，•测量室中的燃料的压力，•如果室中的燃料的压力高于或等于阈值压力，则将第一计数器递增，•当第一计数器的值超过预定阈值时，触发报警。

Description

用于对内燃发动机中的高压泵进行预测性维护的报警方法

技术领域

本发明涉及一种用于对内燃发动机中的高压泵进行预测性维护的报警方法。

更特别地，本发明涉及一种用于对内燃发动机的喷射共轨进行供应的燃料泵。因此，燃料以高压存储在对喷射器进行供应的轨中：因此，为了能够将加压燃料送入气缸中，所需要的就是开启喷射器。

背景技术

为了使喷射正确工作，需要将喷射轨中的压力保持尽可能恒定。用来给轨加压的高压泵装有减压阀（或压力释放阀PRV）。当燃料压力变得过高时，触发（开启）该阀。

在发动机中，如果高压燃料泵已出现故障，或者甚至如果它以降级模式运行，则很显然的是，发动机的整个运行受到影响。具体地，如果喷射轨中的压力不是标称压力，则燃料到发动机中的喷射不发生预期用于发动机的最佳运行条件下，因此燃料在气缸中不正常地燃烧且并未实现预期的性能（既在递送的扭矩方面又在污染方面）。

发明内容

因此，本发明的一个目的是避免出现此类情形并因此避免由于为燃料提供的高压泵的失效所引起的故障。

已假定并且观察到，当高压燃料泵的减压阀被过于频繁地激活时，对应的泵的效率降低并且泵不再能够递送期望的流量和/或压力。因此，发动机不得不以降级模式运行，并且必须更换泵。当发动机运行时，减压阀（PRV）的开启压力从未或很少达到，因为它是当发动机正运转时不预期其频繁运行的安全减压阀。由于置于弹簧上的频繁的应力载荷，该阀的频繁开启可被认为是破坏性的。另一方面，当发动机关闭时，由于发动机冷却已停止的事实，高压轨（燃料室）中一般存在压力的增加，这是由于在发动机冷却之前出现暂时的温度升高。根据正审查的申请的方法对减压阀的这些开启进行计数。

因此，本发明的另一个目的是确定泵的即将发生的故障和/或在泵发生故障之前（或在其开始不太有效地运行之前）提供招致泵更换的报警。

此外，发动机控制器件不知晓减压阀被触发时所处的确切压力。这是因为此压力取决于该减压阀的制造公差，且因此发动机控制器无法事先知晓。

因此，本发明的另一个目的是确定触发减压阀的开启的压力。

为此，本发明提出了一种关于包括减压阀的发动机的高压泵的状态的报警方法，阈值压力限定减压阀的开启压力，所述泵将加压燃料供应到配备有压力传感器的室，其特征在于，该方法包括以下步骤：

• 当发动机停止时初始化计算机，在该停止期间，所述阈值压力和第一计数器的值被收集在与所述计算机相关联的存储器中，

•测量室中的燃料的压力，

•如果室中的燃料的压力高于或等于阈值压力，则将第一计数器递增，

•当第一计数器的值超过预定阈值时，触发报警。

因此，该方法使得有可能预先确定何时需要更换高压泵并且通常在该泵发生故障之前进行更换。并非所有故障都是可以避免的（特别是突然的失效），但大多数故障是可以避免的。

例如，当触发报警时，或者当一系列预定次数的测量每次产生室中的减小的压力值时，结束该方法。

如上文中所限定的报警方法还可规定，当一系列预定次数的测量每次产生增加到超过阈值压力的压力值时，也触发报警。在那种情况下，检测到（而不是预测到）故障。

为了使对减压阀的开启次数的计数呈现得更加准确，例如可完善该阀的开启压力值。例如，可规定，在预定条件下，通过执行以下步骤，在发动机停止时确定存储在存储器中的阈值压力：

•连续测量室中的压力，以及

•在存储器中存储第一测量压力，该第一测量压力与在前一次压力测量期间所测量的压力相比对应于压力的减小，此第一测量压力然后被认为是待针对如上文所描述的方法考虑的阈值压力。

在一个优选实施例中，在确定减压阀的开启压力的这种方式中，有可能将用于确定阈值压力的预定条件规定如下：

•室中的压力高于预定压力，以及

•发动机冷却液的温度高于预定温度，以及

•由泵进行供应的室的温度低于给定的温度，以及

•环境温度高于预定温度。

替代地或累积地，在预定条件下，通过执行以下步骤，可在发动机正运转的情况下确定存储在存储器中的阈值压力：

•将用于由高压泵进行供应的室的设定点压力引入到发动机控制和管理系统中，该设定点压力高于触发减压阀的理论最大压力，

•连续测量室中的压力，以及

•在存储器中存储第一测量压力，该第一测量压力与在前一次压力测量期间所测量的压力相比对应于压力的减小，此第一测量压力然后被认为是待针对以上报警方法考虑的阈值压力。

在报警方法的此变型中，用于确定阈值压力的预定条件可为如下：

•向气缸的燃料供应切断，以及

•发动机冷却液的温度低于预定温度，以及

•发动机转速低于预定速度，以及

•环境温度高于预定温度。

本发明还涉及：

•一种发动机控制和管理装置，其包括用于实现上文中所描述的方法的步骤中的每一个的器件，和/或

•一种发动机，其包括此类控制和管理装置。

附图说明

本发明的细节和优点将从下面的描述中变得更加清楚地显而易见，下面的描述由所附示意图支持：

- 图1图示了减压阀的纵剖面中的视图，

- 图2是报警方法的一个优选实施例的流程图，

- 图3是如何确定在图2的流程图中所使用的阈值压力的一个优选实施例的流程图，以及

- 图4是确定在图2的流程图中所使用的阈值压力的另一种方式的一个优选实施例的流程图。

具体实施方式

图1纯粹通过非限制性图示的方式图示了减压阀（从现有技术中已知），该减压阀可以与高压泵结合使用，该高压泵旨在将燃料（例如，汽油）泵送到内燃发动机（例如，用于机动车辆的发动机）中。高压泵将高压燃料递送到室（通常也称为轨）以用于对喷射器进行供应。室是若干个喷射器共有的。因此，这些喷射器始终是在压力下，并且为了向对应的气缸供应燃料，所需要的就是开启这些喷射器。

高压泵例如与图1中所图示的减压阀相关联。此类阀也以其缩写PRV而为人所知，PRV代表压力释放阀（减压阀的全名）。泵的高压出口将燃料供应到形成在阀体4中的导管2。阀球6将导管2闭合。阀球被预加载到其中导管2由空心杆8和弹簧12闭合的位置中，容纳阀球6的座10形成在该空心杆中，该弹簧支承抵靠杆8的头部14。当杆8从阀体4移开时，它为最初在导管2中的燃料开启了通向排放导管16的通路。

为了使减压阀开启，来自高压泵的燃料需要在阀球6上和杆8的头部14上施加一个力，该力高于由弹簧和在减压室中的燃料施加在这些元件上的力。

燃料在阀球6和头部14上施加压力以及与燃料的粘度有关的力。与这些力相反的是：一方面由弹簧12施加的力，以及另一方面由位于排放导管16的一侧上的燃料施加的力。由弹簧12施加的力是由弹簧在其静止位置中所施加的力以及通过弹簧的压缩所施加的力（其等于弹簧刚度乘以弹簧长度的变化）。由燃料施加的力是压力以及与燃料的粘度有关的力。因为排放导管的一侧上的压力基本上是恒定的，因此减压阀的开启将基本取决于导管2中的燃料的压力（即，由高压泵递送的燃料的压力）。

图2图示了用于在发动机中的高压燃料泵失效之前以及在某些失效模式下创建报警的方法的优选实施例。该流程图旨在由存在于发动机中的其中一个计算机运行，以进行发动机控制和管理。

在图2至图4的流程图中，字母N用于“否”，且字母Y用于“是”。

第一决策框（图2）“停止（STOP）”涉及发动机的状态。只要发动机正运转，该方法就不起作用。它在发动机停止时开始。为了确定发动机是否正运转，有可能查看发动机点火开关是断开还是闭合，或者有可能查看发动机的转速。

当检测到发动机停止时，将若干个参数初始化：

•将增量n设定为0，

•测量作用在减压阀上的燃料的压力，并将该测量值FUPmes作为初始燃料压力值FUP0存储在存储器中。连续燃料压力测量在下文中将被称为FUPn，其中在每次测量时将n递增，

•将对减压阀的激活次数进行计数的增量CTRPRV收集在存储器中，该增量在上一次实现该方法时被记录在该存储器中。因此，CTRPRV采用已存储在存储器中的值CTRPRVmemo。当该方法在发动机中首次运行时，CTRPRVmemo可以例如被设定为0（也可选择任何其他值），

•触发减压阀的开启的压力值PRVset可随时间的推移而变化。图3和图4图示了允许获悉该值的两种方法。在此类获悉结束时，所确定的值PRVsetmemo存储在存储器中。当未执行获悉时，值PRVsetmemo对应于理论最大值，在该理论最大值下减压阀将开启。例如，如果通过构造减压阀将针对压力P0±α而开启，则PRVsetmemo将例如被初始化为P0+α，或者被初始化为比该值略高几巴的值，

•增量PRV KO被初始化为0。当压力继续增加时，该增量将用来检测泵的故障，即使已达到减压阀触发压力也如此，并且

•增量ctrFUPdec被初始化为0。在大多数情况下，即当没有发出报警时，该增量将用来结束该方法。

当检测到发动机停止并且已执行初始化时，将增量n递增一个值，并且进行燃料压力测量FUPn。

首先，将该新的测量值与先前测量的值（上一次的测量值）进行比较：FUPn -FUPn-1 ≥ 0。

如果观察到压力的减小，则将增量ctrFUPdec递增。只要该增量的值不超过预定值N1，就进行另外的测量。当达到值N1+1时，检查增量CTRPRV，该增量对减压阀的开启次数进行计数。通常，该增量低于临界开启次数的阈值N2。在那种情况下，CTRPRV的当前值存储在存储器中，并且变成将用于该方法的下一次运行的新值CTRPRVmemo。然后，步骤“X”对应于方法的结束。在该步骤期间，尤其终止使处理本方法的运行的计算机保持有效的请求。

另一方面，如果增量CTRPRV高于阈值N2，则在步骤“W”中触发报警。在该步骤之后，CTRPRV的当前值同样存储在存储器中并且该方法结束，如上一段落中所解释的。

现在考虑其中燃料压力测量值增加的事件。这是一般在发动机停止时发生的情况。这是因为燃料存储在轨中。给定发动机的温度，轨中的温度具有升高的趋势，且因此轨中的压力增加。在此类事件中，有必要查看已测量的压力值FUPn是否超过阈值PRVset。并行地，由于压力正增加，因此对连续减少的测量的次数进行总计的增量ctrFUPdec被设定为0。

如果未达到阈值，则进行新的测量，并且将增量n递增。

如果达到了阈值，则减压阀开启，并且将增量CTRPRV递增。

然后，再次将增量n递增，并且进行另外的燃料压力测量。如果燃料压力已下降到低于极限压力PRVset，则开始另外的测量，其具有新的增量n并且其中增量PRV KO被设定为0。另一方面，如果燃料压力保持高于值PRVset，则将增量PRV KO递增，该增量PRV KO以与增量ctrFUPdec（增量ctrFUPdec对在压力减小的情况下进行的连续测量进行计数）类似的方式对高于压力PRVset的连续压力测量进行计数。只要该增量的值保持低于极限值N3，就进行另外的压力测量，并且只要测量压力保持高于极限压力PRVset，就将PRV KO递增。

如果达到了极限N3（此数字根据燃料压力测量的频率以及泵和减压阀的特性是固定的），则触发报警（步骤W）。这是因为，在此类情况下，减压阀保持异常闭合，且因此能够执行其功能。然后，通过报警来信号通知该反常。

一旦已触发报警，就终止报警程序。如上文中所指示的，CTRPRV的当前值存储在存储器中，并且终止使管理本方法的运行的计算机保持激活的请求（步骤“X”）。

因此，该方法使得有可能：一方面在减压阀开启N2次时触发报警，且另一方面在高压泵的减压阀不再能够执行其功能时触发报警。

图3图示了确定极限值PRVset的一种方式，该极限值对应于触发减压阀的开启的燃料压力。如上文所指示的，初始值（发动机新）一开始就存储在存储器中，并且对应于理论最大值。

首先，确定是否需要确定减压阀开启压力的值（“PRVset

”）是适当的。如果“最近”已确定了该值，则无需这样做。这是因为，该值随着零件的机械磨损以及随着弹簧12的刚度值的变化而改变。根据将建立的标准，来预先定义用于新确定该开启压力的值的条件。通过仅图示性和非限制性示例的方式，有可能例如预期每n千公里、或者每六个月或这些参数的组合来执行新的校准。

如果确实需要确定减压阀开启压力，则只有一旦外部条件（这些外部条件将事先被限定）自身同样得到满足，才可以完成这种确定。在图3中所图示的情况下，因此所提出的是，如果发动机处于向气缸的燃料供应被切断的运行模式并且满足以下三个条件，则应重新定义减压阀开启压力：

•发动机冷却液的温度是低的：例如（图示性的和非限制性的，和本描述中的所有值一样）低于40°C；

•发动机转速是低的（例如，对于所谓的汽油发动机，低于3000 rpm）；

•环境温度是低的（例如，低于10°C）。

总之，将在发动机是冷的、处于低转速的情况下作出确定。因此，理念是迫使泵向喷射轨供应燃料并查看减压阀何时开启。这在如下文中所解释的图3的流程图中起重要作用。

在该图3中，当一方面需要确定减压阀开度值且另一方面满足外部参数时，将高压泵的设定值然后更改为使得其高于减压阀的开启压力。这例如可以是上文提到的压力P0+α，或者是高于压力P0+α的压力。在此可选择其他策略（例如，采用上一次已知的压力PRVset并将其增加20巴等）。以这种方式，迫使泵将燃料递送到高压轨。通过然后进行燃料压力测量，监测压力以便确定低于先前测量值的第一测量压力值（称为FUPdec1）。在此再次，该策略可略微不同。例如，有可能选择测量压力的最大值。也有可能从测量的值确定曲线（例如，使用最小二乘法）并从该曲线确定开度值。

一旦该值被确定（在图3中假定这是FUPdec1），该值就存储在存储器中且因此变成PRVsetmemo，其将用于图2中所图示的方法的下一次运行。因此，确定开启压力PRVset的值，并且可以终止获悉过程。

图4中所图示的方法是可以用来确定减压阀开启压力的另一个程序。该方法并非替代图3的方法。这两种方法可以在同一个发动机中实现。如从以下内容明显的，由于实现条件不同，因此无法并行地实施这些方法。然后，取决于外部条件，可以实现这两种方法中的一种或另一种。

首先，确定是否需要确定减压阀开启压力的值（“PRVset

”）是适当的。这些条件优选地与参考图3列出的条件相同。一旦已满足预定条件，处理器就处于待命状态，以确定将首先满足图3的条件或图4（见下文）的条件中的哪一者。

因此，让我们在此假定确实需要确定减压阀开启压力。在图4中所图示的情况下，所提出的是，如果发动机停止并且如果满足以下四个条件，则重新定义减压阀开启压力：

•发动机冷却液的温度是高的：例如（图示性的和非限制性的，和本描述中的所有值一样）高于90°C；

•燃料压力已经是高的：例如，高于350巴；

•环境温度是高的（例如，高于30℃）；

• 轨中的燃料的温度是相对低的（例如，低于50°C）。

总之，将在发动机热的情况下（当发动机外面热而燃料不太热时）执行确定。理念然后是燃料压力将增加（且甚至是相当快地增加），因为它不是很热，但被置于热的环境中。因为燃料压力一开始相当高，因此它然后应该超过了减压阀开启压力值。然后，观察燃料轨中的压力的升高，并且一识别到压力下降就记录压力。该下降可以仅是由于减压阀的开启所致。这在如下文中所解释的图4的流程图中起重要作用。

在该图4中，当一方面需要设定减压阀开度值（确定PRVset）且另一方面满足外部参数时，然后实施燃料压力测量并监测该压力的变化，以便确定低于先前测量值的第一测量压力值（称为FUPdec1）。在此再次，该策略可略微不同。例如，有可能选择测量压力的最大值。也有可能从测量的值确定曲线（例如，使用最小二乘法）并从该曲线确定开度值。

一旦该值被确定（在图4中假定这是FUPdec1），该值就存储在存储器中且因此变成PRVsetmemo，其将用于图2中所图示的方法的下一次运行。因此，确定开启压力PRVset的值，并且可以终止获悉过程（步骤X）。

因此，以上描述首先使得有可能确定触发与高压泵相关联的减压阀的开启的燃料压力，该高压泵旨在将所述燃料泵送于对喷射器进行供应的轨中。接下来，提出了一种报警方法，以便能够提供警告并引出对高压燃料泵的预测性维护。

因此，在大多数情况下，以上方法的实现使得有可能避免导致严重故障的燃料泵故障，即，车辆的停止或至少其以非常降级的模式运行（其中发动机转速和扭矩受到限制）。多亏了发出的报警，才可以在发生故障之前更换部件，且因此可以避免这种故障。

所描述和图示的获悉程序允许最佳地定制减压阀开启压力值。以那种方式，可以更有效地和更精确地实现报警方法。对这种开启压力的精确知晓在完善发动机控制策略方面也有巨大的功用。

当然，本发明不限于上文所描述和附图中所图示的实施例或者所提到的变型实施例，而是还涵盖了在本领域技术人员能力范围内的实施例变型。

Claims

1.一种关于包括减压阀的发动机的高压泵的状态的报警方法，阈值压力限定所述减压阀的开启压力，所述泵将加压燃料供应到配备有压力传感器的室，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

•当所述发动机停止时初始化计算机，在所述停止期间，所述阈值压力和第一计数器的值被收集在与所述计算机相关联的存储器中，

•测量所述室中的所述燃料的所述压力，

•如果所述室中的所述燃料的所述压力高于或等于所述阈值压力，则将所述第一计数器递增，

•当所述第一计数器的值超过预定阈值时，触发报警。

2.根据权利要求1所述的报警方法，其中，当触发报警时，或者当一系列预定次数的测量每次产生所述室中的减小的压力值时，结束该方法。

3.根据权利要求1和2中任一项所述的报警方法，其中，当一系列预定次数的测量每次产生增加到超过所述阈值压力的压力值时，也触发报警。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的报警方法，其中，在预定条件下，通过执行以下步骤，在所述发动机停止时确定存储在存储器中的所述阈值压力：

•连续测量所述室中的所述压力，以及

•在存储器中存储所述第一测量压力，所述第一测量压力与在前一次压力测量期间所测量的压力相比对应于压力的减小，此第一测量压力然后被认为是待针对根据权利要求1至3中任一项所述的方法考虑的所述阈值压力。

5.根据权利要求4所述的报警方法，其中，用于确定所述阈值压力的所述预定条件是如下：

•所述室中的压力高于预定压力，以及

•发动机冷却液的温度高于预定温度，以及

•由所述泵进行供应的所述室的温度低于给定的温度，以及

•环境温度高于预定温度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的报警方法，其中，在预定条件下，通过执行以下步骤，在所述发动机正运转的情况下确定存储在存储器中的所述阈值压力：

•将用于由所述高压泵进行供应的所述室的设定点压力引入到发动机控制和管理系统中，所述设定点压力高于触发所述减压阀的理论最大压力，

•连续测量所述室中的所述压力，以及

• 在存储器中存储所述第一测量压力，所述第一测量压力与在前一次压力测量期间所测量的压力相比对应于压力的减小，此第一测量压力然后被认为是待针对根据权利要求1至5中任一项所述的方法考虑的所述阈值压力。

7.根据权利要求6所述的报警方法，其中，用于确定所述阈值压力的所述预定条件是如下：

•向所述气缸的燃料供应切断，以及

• 发动机冷却液的温度低于预定温度，以及

•发动机转速低于预定速度，以及

•环境温度高于预定温度。

8.一种发动机控制和管理装置，其特征在于，所述发动机控制和管理装置包括用于实现根据权利要求1至7中任一项所述的方法的步骤中的每一个的器件。

9.一种内燃发动机，其特征在于，所述内燃发动机包括根据权利要求8所述的控制和管理装置。