CN111542694A - 用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的方法和装置。该方法具有以下步骤：每次机动车辆停止之后，测量限压阀的特性参数，确定并存储通过使用测得的特性参数确定的变量，确定根据特性参数确定的变量的时间曲线，预测根据特性参数确定的变量的未来曲线，以及将根据特性参数确定的变量的预测的未来曲线与预定的磨损极限值相比较，以预测根据特性参数确定的变量的预测的未来曲线达到预定的磨损极限值的时间。

Description

用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的方法 和装置

技术领域

本发明涉及用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的方法和装置。

背景技术

在高压下将燃料喷射到内燃发动机的燃烧室中的燃料喷射系统中，使用高压燃料泵产生所需的高压。这种类型的高压燃料泵通常装配有泄压阀，以确保在存在不许可的高压的情况下经由所述泄压阀发生减压。泄压阀承担将高压区域中的燃料压力限制到一个值的功能，在该值下确定高压区域将不泄漏，且在该值下此外还确定供应有高压燃料的喷射器仍将能够将燃料喷射到燃烧室中。它们通常仅能够克服达到某个最大压力的高压而开启。

这种压力限制对于以下两种情况而言很重要：

a.）高压泵由于失灵而不再能够被控制，并且代替递送预定燃料量，高压泵错误地将过量的燃料量或甚至最大可能的燃料量递送到高压区域中。

b.）在内燃发动机已被停止之后，内燃发动机的高压区域由来自发动机的废热被加热。在此，加热的程度取决于发动机温度和燃料温度并且在实践中有所不同。在高度加热的情况下，高压区域（其被气密密封）中的压力升高。

为确保由限压阀限制的压力尽可能地低以便确保喷射器的开启，限压阀被设定使得其在该压力下开启并将燃料从系统的高压区域排放到内燃发动机的低压区域中。

在内燃发动机的正常操作期间，在特殊操作点的情况下，尤其在高负载和/或高发动机转速下，也可能出现短暂开启限压阀的压力峰值。

因此，在内燃发动机的正常操作期间，也使用（即，开启和关闭）限压阀。特别地，限压阀的开启引起限压阀的增加的磨损。如果磨损过大，则限压阀开始泄漏。在这种情况下，不再可能进行充分的发动机启动。在极端情况下，甚至不再可能进行发动机启动。

如果发动机不再能够启动或者仅能够以显著不如正常的情况的方式启动则更换磨损的限压阀或整个高压燃料泵的实践是已经知晓的。为此，必须在专门针对该更换设定的日期将车辆送至修理间。

此外，还可能发生的是，在相对长的旅途期间进行停顿之后，车辆不再能够启动，因此使得必须将车辆拖走并对修理间作计划外的拜访。

此外，在预定的操作时间之后更换限压阀或整个高压燃料泵作为预防措施的实践是已经知晓的。

此外，已存在延长限压阀的服务寿命的如下已经知晓的实践：将压力设定得如此高，使得在正常操作期间在具有高压峰值的不经常出现的操作点处限压阀不开启，或使得通过设定压力的水平（例如，处于比例如250巴的标称压力高60巴的压力下）来防止由压力峰值引起的限压阀的开启。然而，该过程在系统的设计方面具有缺点，即喷射器必须同样地承受至少这样的高压，且此外即使处于限压阀的高开启压力下也必须能够喷射；以及磁路必须被设计成用于对应的高压。这与喷射器的高部件成本相关联。

发明内容

本发明的目的是说明一种方法和一种装置，借助于该方法和该装置，得以实现高压泵及因此其中安装有高压泵的车辆的更好的可用性。

所述目的通过具有权利要求1中说明的特征的方法以及通过具有权利要求9中说明的特征的装置来实现。在从属权利要求中说明了本发明的有利实施例和发展。

特别地，本发明的优点在于，借助评估限压阀的特性磨损特征的时间曲线（profile）和直到高压燃料泵的磨损相关的失效为止的时间间隔之间的关系，能够以积极的方式修改高压燃料泵的修理行为、可靠性和设计类型。对特性磨损特征的监测、对关联的数据的收集以及对这些数据的正确解释导致以下可能性：预测限压阀及因此高压燃料泵的磨损相关的失效的时间，并由此增强发动机的强健性、机动车辆的可靠性和可用性，并且同时减少无法预料的修理间时间和对资源的无法预料的需求。

此外，在不面临车辆发生故障或车辆变得不动的风险的情况下，能够将限压阀的最大开启压力设定到更低的水平。电磁阀或喷射器能够具有更廉价的构造，因为磁路必须克服更低的压力而开启，并且电磁阀或喷射器暴露于更低的压力下。这尤其导致不同的、更廉价的材料选择。

附图说明

本发明的另外的有利特性将基于附图从下文对其的示例性解释显现。在附图中：

图1示出了第一图表，其能够被用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的磨损相关的失效时间，

图2示出了第二图表，其能够被用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的磨损相关的失效时间，

图3示出了第三图表，其能够被用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的磨损相关的失效时间，以及

图4示出了第四图表，其能够被用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的磨损相关的失效时间。

具体实施方式

本发明提供了一种用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的方法，所述方法具有以下方法步骤：

- 每当机动车辆已被关停时，测量限压阀的特性参数，

- 确定并存储根据测得的特性参数确定的变量，

- 确定根据特性参数确定的变量的时间曲线，

- 预测根据特性参数确定的变量的未来曲线，以及

- 将根据特性参数确定的变量的预测的未来曲线与预定的磨损极限值相比较，以预测根据特性参数确定的变量的预测的时间曲线达到预定的磨损极限值的时间。

该最后提到的时间被预测为机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间，并且能够自动地或在被征调之后向机动车辆的驾驶员和/或修理间人员指示。

这使得机动车辆的驾驶员有可能在由于限压阀的磨损相关的失效引起的车辆故障之前适时地为修理或更换限压阀或整个高压燃料泵做好准备。由于限压阀的磨损相关的失效引起的意外车辆故障的概率被极大地降低。

权利要求1中针对限压阀说明的特性参数优选地是在限压阀处占主导的压力，如从附图的以下解释中将显而易见的那样。

图1示出了第一图表，其能够被用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的磨损相关的失效时间。在该第一图表中，以巴为单位朝向顶部绘制压力，且以分钟为单位朝向右侧绘制时间。曲线K1表征了新近投入操作的限压阀的行为。曲线K2表征了已经投入操作且仍完全密闭不漏的限压阀的行为。曲线K3表征了已经磨损并且不再完全密闭不漏的限压阀的行为。曲线K4表征了已经有故障的限压阀的行为。

为了生成这些曲线，在机动车辆已被关停之后测量限压阀的特性参数，该特性参数是在限压阀处在高压区域中占主导的压力。从曲线K1和K2能够看出，在新的限压阀或不再是新的但仍具有正常密闭不漏性的限压阀的情况下，在机动车辆已被关停之后的短的后加热阶段的背景下，在机动车辆的高压区域中存在初始的短暂的压力升高，并且在该短暂的压力升高之后，出现随时间推移而延伸的压降。从曲线K3和K4能够看出，在已经磨损的限压阀或已经有故障的限压阀的情况下，在机动车辆已被关停之后从一开始就出现随时间推移而延伸的更加显著的压降。

发动机已被关停之后的该压力曲线表征了限压阀的磨损的程度，并且在对该压力损失进一步评估之后，允许预测限压阀的磨损相关的失效的时间。为此，优选地，在每次发动机的停机之后测量压力，并且确定压力差并将其存储为与相应的压降相关联的相关变量。相对操作小时数绘制的该存储的变量的时间曲线允许对限压阀的磨损相关的失效的时间进行预测，且因此也允许对可从限压阀预期的剩余寿命进行预测。

在图1中，能够看出，在发动机被关停之后出现的压力损失是限压阀的磨损的量度。出现以巴/分钟为单位测量的特定压力梯度所处的压力水平是随着限压阀的磨损增加而变得更小的值。使用测得的压力值确定该值。如上文已经解释的那样，在图1中图示了针对限压阀的各种磨损程度的压力损失曲线。能够看出，梯度值（在这种情况下例如为10巴/分钟）随着限压阀的磨损增加而处于更低的压力水平。如果关于操作小时数来跟踪出现预定的压力梯度的压力水平，则能够借助于趋势分析预测另外的曲线。通过将该另外的曲线与预定的磨损极限相比较，能够预测达到磨损极限的时间。

这在图2中图示。图2示出了第二图表，其能够被用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的磨损相关的失效时间。在该第二图表中，以巴为单位朝向顶部绘制压力水平，且以操作小时数为单位朝向右侧绘制限压阀的操作时间。

在700个操作小时之后，确定由P1表示的压力水平。在900个操作小时之后，确定由P2表示的压力水平。在1200个操作小时之后，确定由P3表示的压力水平。在2100个操作小时之后，确定由P4表示的压力水平。根据所确定的压力水平的曲线，有可能预测能够预期限压阀的磨损相关的失效的时间。在图2中所图示的说明性实施例的情况下，这是在3000个操作小时之后的情况。

借助该预测，机动车辆的驾驶员具有在限压阀的预测失效之前适时地为修理或更换限压阀或整个高压燃料泵做好准备的可能性。

图3示出了第三图表，其能够代替图1中所示的第一图表被用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的磨损相关的失效时间。

在该第三图表中，以巴为单位朝向顶部绘制压力，且以分钟为单位朝向右侧绘制时间。曲线K1表征了新近投入操作的限压阀的行为。曲线K2表征了已经投入操作且仍完全密闭不漏的限压阀的行为。曲线K3表征了已经磨损并且不再完全密闭不漏的限压阀的行为。曲线K4表征了已经有故障的限压阀的行为。

为了生成这些曲线，在机动车辆已被关停之后测量限压阀的特性参数，该特性参数是在限压阀处在高压区域中占主导的压力。从曲线K1和K2能够看出，在新的限压阀或不再是新的但仍具有正常密闭不漏性的限压阀的情况下，在机动车辆已被关停之后的短的后加热阶段的背景下，在机动车辆的高压区域中存在初始的短暂的压力升高，并且在该短暂的压力升高之后，出现随时间推移而延伸的压降。从曲线K3和K4能够看出，在已经磨损的限压阀或已经有故障的限压阀的情况下，在机动车辆已被关停之后从一开始就出现随时间推移而延伸的更加显著的压降。

发动机已被关停之后的该压力曲线表征了限压阀的磨损程度，并且在该压力损失的进一步评估之后，允许预测限压阀的磨损相关的失效的时间。为此，优选地，每当发动机被关停时测量压降，并将压力差存储为与相应的压降相关联并且根据相应压力确定的相关变量。相对于操作小时数绘制的该存储的变量的时间曲线允许对限压阀的磨损相关的失效的时间进行预测，且因此也允许对可从限压阀预期的剩余寿命进行预测。

在图3中，能够看出，在发动机被关停之后出现的压力损失是限压阀的磨损的量度。

在图3中所示的说明性实施例的情况下，在发动机已被关停之后，测量随时间推移在高压区域中在限压阀处占主导的压力。在预定的时间段之后，取决于压力控制阀的磨损程度，该压力已达到不同的、更低的压力水平。

在图3中所示的说明性实施例中，预定的时间段是5分钟。在该时间段之后，曲线K1的压力水平是325巴，曲线K2的压力水平是310巴，曲线K3的压力水平是260巴，且曲线K4的压力水平是200巴。

如果在每种情况下在发动机已被关停之后针对限压阀的另外的服务寿命确定在限定时间之后所确立的该压力水平，并存储该压力水平，则能够借助于趋势分析来预测磨损相关的压力损失曲线的另外的曲线，相应地能够据此预测压力控制阀的磨损相关的失效的时间。

这在图4中图示。这示出了第四图表，其能够代替图2中所示的第二图表被用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的磨损相关的失效时间。在该第四图表中，再次以巴为单位水平朝向顶部绘制压力，且以操作小时数为单位朝向右侧绘制限压阀的操作时间。

在700个操作小时之后，确定由P1表示的压力水平。在900个操作小时之后，确定由P2表示的压力水平。在1200个操作小时之后，确定由P3表示的压力水平。在2100个操作小时之后，确定由P4表示的压力水平。根据所确定的压力水平的曲线，在此也有可能预测能够预期限压阀的磨损相关的失效的时间。在图4中所图示的说明性实施例的情况下，这同样是在3000个操作小时之后的情况。

借助该预测，机动车辆的驾驶员有在限压阀的预测失效之前适时地为修理或更换限压阀或整个高压燃料泵做好准备的可能性。

根据能够附加地或替代地用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的有利实施例，所考虑的是临界操作点处的时间片段。如上文已经提到的，限压阀能够在发动机已被关停之后的后加热阶段中以及在具有高负载和发动机转速的操作点处开启。因此，能够在其中开启限压阀的操作点范围是知晓的。这开辟了对在这些操作点处操作发动机的时间进行计数的可能性。也存在对各个负载周期（例如，高压泵活塞冲程）进行计数的可能性。频率和所确定的时间曲线相应地使得有可能借助于趋势分析来预测将达到磨损极限的时间。

在这种情况下，趋势算法也能够包括临界负载点的频率，例如以便使预测适应操作中出现的使用行为。因此，相比于仅偶尔在临界负载点处操作车辆的驾驶员，该预测将为常常在临界负载点处操作车辆的驾驶员预报限压阀的更早失效。

上述方法由控制单元控制。因此，用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的装置具有控制单元，该控制单元被设计成控制根据权利要求1至8中任一项所述的方法。

Claims (9)

1.一种用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的方法，所述方法具有以下步骤：

- 每当所述机动车辆已被关停时，测量所述限压阀的特性参数，

- 确定并存储通过使用测得的特性参数确定的变量，

- 确定根据所述特性参数确定的所述变量的时间曲线，

- 预测根据所述特性参数确定的所述变量的未来曲线，以及

- 将根据所述特性参数确定的所述变量的预测的未来曲线与预定的磨损极限值相比较，以预测根据所述特性参数确定的所述变量的预测的未来曲线达到所述预定的磨损极限值的时间。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述特性参数是压力。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，根据测得的压力确定的变量是压降。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，确定所述压降的时间曲线。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，

根据所述压降的确定的时间曲线来预测所述压降的未来时间曲线。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，执行所述压降的预测的未来曲线与预定的磨损极限值的比较，以便执行对所述压降的预测的未来曲线将达到所述预定的磨损极限值的时间的预测。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，预测的时间被视为所述限压阀的失效时间。

8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，还将已在临界操作点处操作所述机动车辆的操作时间考虑在内，以便预测所述限压阀的失效时间。

9.一种用于预测机动车辆的高压燃料泵的限压阀的失效时间的装置，所述装置具有控制单元，所述控制单元被设计成控制根据前述权利要求中任一项所述的方法。

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