用于检测高压泵孔磨损的方法_4

文档序号:9322769阅读:来源:国知局
分的润滑。此外,泄漏可以有助于减小活塞和孔之间发生的磨损量。穿过活塞-孔接口的燃料的体积率(或量)(正常泄漏)可以在栗和燃料系统之间变化,这取决于若干因素,包括栗大小、期望的燃料轨压力、燃料类型和燃料管路的几何形状。换言之,限定正常活塞-孔接口泄漏的阈值量的泄漏可以是上述因素的函数。
[0056]活塞306在压缩室308内上下往复运动。当活塞306沿减小压缩室308的体积的方向行进时,直接燃料喷射栗228处于压缩冲程。当活塞306沿增加压缩室308的体积的方向行进时,直接燃料喷射栗228处于进气冲程。
[0057]前向流出口止回阀316可以被耦接在压缩室308的出口 304的下游。仅当直接喷射燃料栗228 (例如,压缩室出口压力)的出口处的压力大于燃料轨压力时,出口止回阀316打开以允许燃料从压缩室出口 404流入燃料轨。因此,在当不需要直接喷射燃料栗操作的状况期间,控制器12可以停用电磁启动的入口止回阀312并且卸压阀301在大部分压缩冲程期间将压缩室中的压力调节为单一基本恒定的压力(例如,调节压力±0.5巴)。在进气冲程时,压缩室308中的压力下降到接近提升栗(208和/或218)的压力的压力。当压缩室308中的压力超过步进空间318中的压力时,可以进行DI栗228的润滑。当控制器12停用电磁启动的止回阀312时,这个压力差也可以有助于栗润滑。这种调节方法的一个结果是燃料轨被调节为最小压力,该最小压力大约为302的卸压。因此,如果阀302具有10巴的卸压设定值,则燃料轨压力变为15巴,因为这10巴加上提升栗压力的5巴。具体地,压缩室308中的燃料压力在直接喷射燃料栗228的压缩冲程期间被调节。因此,在直接喷射燃料栗228的至少压缩冲程期间,润滑被提供到栗。当直接燃料喷射栗进入进气冲程时,压缩室中的燃料压力可以被减小,并且只要压力差保持仍可以提供某一级别的润滑。另一止回阀314(卸压阀)可以与止回阀316平行放置。当燃料轨压力大于预定压力时,阀314允许燃料流出DI燃料轨朝向栗出口 304。
[0058]注意,图3的DI栗228被描述为DI栗的一种可能配置的示例性示例。图3示出的组件可以被移除和/或改变并且目前未被示出的附加组件可以被添加到栗228并且仍然保持将高压燃料输送到直接喷射燃料轨的能力。作为一个示例,卸压阀301和止回阀302在燃料栗228的另一些实施例中可以被移除。此外,下面描述的方法可以应用到栗228的各种配置以及图2的燃料系统8的各种配置。
[0059]当设计车辆的燃料系统时,可以被考虑的因素是直接喷射栗(诸如图2和图3示出的栗228)的性能。栗性能特性可以以若干方式应用,包括在不同工况期间预测DI栗的行为。栗性能可以以称为栗性能模型的表列值或图形的形式被量化。这些模型可以通过变量和常量被设计和操纵,以便于接近地与栗实体匹配,在这种情况下该栗为直接喷射燃料栗。在这个背景下,栗实体指从栗测试收集的数据,其中栗运行一段时间并且改变一个或更多个参数。再次重申,当等式和其它基于物理学的参数用于量化栗的性能时,数据可以在栗性能模型中被编译,诸如在校正阶段期间。另一方面,栗映射图可以由从测试栗并且测量/记录栗的输出获得的物理的、真实的数据产生。在稍后更详细描述的栗性能模型的使用可以接近地反映栗映射图,以便比较理想的或期望的栗行为与实际的栗行为。
[0060]作为一个用于检索栗映射图的栗数据的示例,栗可以以每分钟转数(RPM)为单位测量的增加的转速运行,栗转速的变量可以随着水平轴线以图形的形式表示。附加地,当栗转速正在增加时,燃料轨压力可以保持恒定值。由于驱动凸轮310的旋转速度导致栗转速增加,所以发动机转速也可以同时增加。当栗转速持续地或以其它方式增加时,相应的参数可以被持续地测量,在这种情况下液体燃料的部分体积通过DI栗来栗送并且从压缩室308出来。栗送的液体燃料的部分体积可以随竖直轴线图形化地表示。栗送的液体燃料的部分体积可以是栗送的实际燃料体积和栗送的理想燃料体积之间的比率。当比较可以栗送不同的燃料量的不同DI栗之间的栗特性时,部分可能更有用。接着,燃料轨压力可以增加并且栗通过转速范围再次增加并且栗送的部分液体体积再次被记录。这种方法可以产生若干条曲线,该若干条曲线能够呈现在共同的图形上。注意,在这个测量过程期间,随着栗活塞306的压缩冲程的开始,同时电磁启动的入口止回阀312可以关闭(被激励),这意味着吸入压缩室308的燃料体积不能反向逸入通道335内。这个关闭正时也可以称为100%栗占空比。为了准确地映射DI栗,电磁阀激励可能是必须的。
[0061 ] 图4示出示例栗映射图400,该栗映射图400示出随水平轴线的栗转速以及随竖直轴线的栗效率。栗效率可以等于栗送的部分液体燃料体积,因为两者相比于多少燃料被理想地栗入燃料轨,均表示多少燃料被实际地栗入燃料轨。例如,50%的栗效率相当于栗送的0.5部分液体体积,意味着压缩室308中一半压缩的燃料被传入燃料轨(栗出口 304的下游)。图4包含11条单独曲线401-411,每条相当于在恒定燃料轨压力下DI栗的性能曲线。通常,燃料轨压力随每条较低的曲线增加。例如,曲线411可以相当于2MPa的燃料轨压力而曲线401可以相当于16MPa的燃料轨压力。曲线401-411可以通过测量如先前描述的一系列数据点形成。在图4中,数据在一系列栗转速415、425、435、445、455、465和475处获取。例如,转速415可以是250RPM而转速445可以是1500RPM并且转速475可以是3000RPM。如图所示。形成每条曲线401-411的数据点位于沿相同的栗转速415-475,但注意,那些点可以位于任意栗转速处。
[0062]在图4中,映射图400的最左侧(较低的栗转速)和映射图400的右侧(较高的栗转速)之间存在差别。接近转速435的左侧,其可以是100RPM,栗效率大幅降低。到转速435的右侧,与曲线401-411相关联的效率保持大体恒定并且相比于转速435的左侧的效率仅稍微变化。这种特征将在稍后更详细的描述。
[0063]如映射图400所示,确定较低的栗效率的来源可以用于确定DI栗问题和/或调整栗的操作参数以实现更好的整体性能。虽然映射图400可以有利于量化栗特性,但整个映射图在正常操作期间也许不能在车载车辆上被执行,因为栗操作可以通过改变发动机要求被确定。因此,栗性能模型反而可以被存储在车载车辆上,用于量化栗效率和/或确定DI栗的问题。利用栗性能模型,诸如燃料轨压力和栗转速的变量可以被输入并且栗性能模型可以输出栗效率(栗送的部分燃料体积)。栗效率乘以栗活塞的排量可以被转换为栗送的实际燃料体积。栗活塞的排量可以是理想栗送的燃料体积。以此方式,当栗送的模型化的实际燃料体积在车载车辆上通过诸如控制器12的设备计算时,从DI栗中栗送的测量的实际燃料体积可以通过传感器测量。最后,可以比较栗送的模型化的实际燃料体积和栗送的测量的实际燃料体积。通过比较,如果两个值之间有大差异,则问题可能存在于DI栗中。
[0064]DI栗的性能可以用于确定栗低效和/或问题的可能来源,并且那些问题可以被改正以增加栗效率并且实现更好的整体车辆性能。对于一个示例问题,除了如前面提到的正常栗孔接口泄漏之外,过多的燃料可以从DI栗中损失。该过多的燃料损失可以至少部分由活塞和孔(汽缸壁350)之间的磨损引起。由于活塞和孔之间发生磨损或材料磨耗和/或移除,活塞和孔之间的间隙会增加,这可以引起比正常量大的燃料逸出压缩室308并且进入步进空间318或栗的后侧。过多的燃料损失,S卩,除了正常泄漏之外,被迫使通过活塞-孔接口的燃料体积,在下文中被称为异常活塞-孔接口泄漏(异常泄漏)。异常活塞-孔接口泄漏可以比上述阈值量的泄漏大。
[0065]发明人在此已经认识到用于确定异常泄漏何时会发生的其他诊断方法可以具有弱信噪比,其中弱信噪比可以导致不精确的结果。此外,其它诊断方法可以基于栗性能模型,该栗性能模型可以不准确反应实体(栗映射图)。此外,模型可以被充分地校正,用于各种栗状况,诸如由于栗的延长使用导致的预期的劣化(这也可以被称为栗老化)。因此,发明人在此已经提出DI栗孔磨损检测方法或可以产生能够用于确定异常活塞-孔接口泄漏(由孔磨损引起)的结果的诊断功能,其中异常活塞-孔接口泄漏稍后能够被解决。提出的检测方法根据基于物理学的栗性能模型,该栗性能模型包含若干因素并被示出更接近地与栗映射图的实体匹配,如下面更详细描述的。
[0066]栗性能模型可以包括任意数量的变量/或常量,该变量和/常量可以被操纵以更好反映DI栗如何操作的实体。作为一个示例,发明人在此已经提出栗模型,该栗模型涉及两个物理效应以及附加常量,该两种物理效应可以有助于栗送比理想量少的燃料。物理效应中的一种可以是由于燃料的体积模量和压缩室的间隙体积378的大小所导致的损失的栗送体积,这也可以被称为栗的死体积。燃料的体积模量是对均匀压缩抵抗的燃料的测量值,这也可以被认为是燃料的压缩系数的测量值。由于间隙体积378的大小连同燃料的体积模量一起变化,喷入燃料轨的燃料量可以相应地被影响。在一些燃料系统中,随着间隙体积378增加,HP栗有效性(即,效率)可以减小。特别地,第一物理效应(间隙体积和体积模量)可以导致作为FRP的函数的损失的燃料质量。
[0067]第二物理效应可以是由于通过活塞-孔接口的正常泄漏率导致的损失的栗送体积,如前文描述的并且被称为正常活塞-孔接口泄漏。另外,该正常泄漏对确保栗润滑是必要的。泄漏率,S卩,燃料多快被排出通过活塞-孔接口,这可以取决于压缩室308中的压力以及增压被维持在压缩室多久(被称为压力时间(time-at-pressure))。压力时间可以至少部分取决于电磁启动的入口止回阀312的激励正时。特别地,第二物理效应(正常燃料泄漏)可以导致作为FRP和可用于泄漏的时间两者的函数的损失的燃料质量,第二物理效应可以被表示为发动机转速的倒数或1/RPM。最后,附加常量可以是其它因素,这可以包括损失的栗送体积的附加来源,诸如在电磁阀312的入口止回阀的关闭和/或在DI燃料栗的出口处的止回阀的关闭期间的排出体积。由于止回阀移位导致的燃料损失也可以被称为由于止回阀扫过的区域导致的燃料损失。其它因素可以是独立于诸如发动机转速和FRP等的变量的恒定值。
[0068]利用有助于栗性能模型(两种物理效应和常量)的因素,等式可以基于三个值被限定,其中每个与三个因素相关联。下面呈现的数值基于栗性能模型和映射的DI栗之间的重复评估和比较。应当理解,下面呈现的值可以不同并且举例说明该基于物理学的栗性能模型的相同的一般概念。
[0069]对于下面的等式,FRP =燃料轨压力(MPa),N =发动机转速(RPM),DC =占空比或电磁启动的入口止回阀的激励正时,以及D =栗排量(cc)。第一值,即FVl =部分损失体积1,量化其它因素且可以是恒定值,诸如0.02。
[0070]第二值,即FV2 =部分损失体积2,量化燃料的体积模量和间隙体积的大小,并且该第二值是燃料轨压力
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