用于评估车辆燃料喷射系统的系统和方法与流程

本发明涉及车辆发动机的燃料喷射器，更具体地涉及用于评估车辆燃料喷射系统的系统和方法。
背景技术：
：内燃机通常包括具有至少一个汽缸的发动机缸体。每个汽缸容纳活塞，该活塞通过连杆连接至曲轴，并与汽缸盖一起限定燃烧室。空气和燃料的混合物引入燃烧室中并且以循环方式点燃，由此产生驱动活塞线性运动的快速膨胀气体，该运动又通过连杆转换为曲轴的旋转。优选地，燃料喷射器控制为每冲程喷射预定量的燃料。因此，需要用于分析燃料喷射器是否如预期执行的诊断工具。结合附图和
背景技术：
，从随后的技术实现要素：和具体实施方式以及所附权利要求中，其他目的、期望特征和特性将变得显而易见。
发明内容提供了一种用于分析燃料喷射系统的方法，该燃料喷射系统具有流体连接至共轨的多个燃料喷射器。燃料喷射系统包括配置为泵送燃料至共轨的泵。方法包括通过处理器根据预定的燃料请求方案生成用于多个测试循环的多个燃料喷射器的喷射命令，包括生成喷射命令，该喷射命令顺序地衰减多个测试循环中的多个喷射器中不同的一个的预定的燃料请求方案。方法还包括根据喷射命令用喷射器喷射燃料以完成多个测试循环。此外，方法包括通过处理器生成用于泵的泵命令，以在多个测试循环期间维持共轨的基本恒定的压力。另外，方法包括在存储器元件中存储用于多个测试循环的第一命令数据，该第一命令数据对应于多个测试循环期间发送的喷射命令。而且，方法包括在存储器元件中存储用于多个测试循环的第二命令数据，该第二命令数据对应于多个测试循环期间发送的泵命令。方法还包括通过处理器从存储器元件接收第一命令数据和第二命令数据。另外，方法包括处理第一命令数据和第二命令数据以确定多个燃料喷射器中至少一个的流量特性。此外，提供了一种用于车辆发动机的喷射系统。喷射系统包括多个燃烧室。喷射系统包括共轨和多个燃料喷射器，该多个燃料喷射器流体连接至共轨并且配置为喷射燃料至多个燃烧室的相应的一个中。喷射系统还包括配置为泵送燃料至共轨的燃料泵以及与存储器元件通信的控制系统。控制系统配置为根据预定的燃料请求方案生成用于多个测试循环的多个燃料喷射器的喷射命令，包括生成喷射命令，该喷射命令顺序地衰减多个测试循环中的多个喷射器中不同的一个的预定的燃料请求方案。控制系统还配置为生成用于泵的泵命令，以在多个测试循环期间维持共轨的基本恒定的压力。此外，控制系统配置为在存储器元件中存储用于多个测试循环的第一命令数据，该第一命令数据对应于多个测试循环期间发送的喷射命令。而且，控制系统配置为在存储器元件中存储用于多个测试循环的第二命令数据，该第二命令数据对应于多个测试循环期间发送的泵命令。此外，控制系统配置为从存储器元件接收第一命令数据和第二命令数据。另外，控制系统配置为处理第一命令数据和第二命令数据以确定多个燃料喷射器中至少一个的流量特性。另外，提供了一种用于分析燃料喷射系统的方法，该燃料喷射系统具有流体连接至共轨的多个燃料喷射器。燃料喷射系统包括配置为泵送燃料至共轨的泵。方法包括通过处理器根据预定的燃料请求方案生成用于多个测试循环的多个燃料喷射器的喷射命令，包括生成喷射命令，该喷射命令顺序地禁用多个测试循环中的多个喷射器中不同的一个。此外，方法包括根据喷射命令用喷射器喷射燃料以完成多个测试循环。而且，方法包括通过处理器根据从轨道压力传感器发送的反馈信号生成用于泵的泵命令，以在多个测试循环期间维持共轨的基本恒定的压力。另外，方法包括在存储器元件中存储用于多个测试循环的第一命令数据，该第一命令数据对应于多个测试循环期间发送的喷射命令。方法还包括在存储器元件中存储用于多个测试循环的第二命令数据，该第二命令数据对应于多个测试循环期间发送的泵命令，该第二命令数据具有用于多个测试循环的相关联的泵流量。此外，方法包括通过处理器从存储器元件接收第一命令数据和第二命令数据。方法另外包括处理第一命令数据和第二命令数据以确定多个燃料喷射器中第一喷射器的流量特性，包括根据以下估计第一喷射器的流量特性f：其中t是第一喷射器启用的多个测试循环期间命令的泵流量的总和；其中c是燃烧室的总数量；并且其中t′是第一喷射器禁用的多个测试循环期间命令的泵流量。附图说明如下将结合以下附图来描述本发明，其中相同的附图标记表示相同的元件。图1是根据本发明示例实施例的发动机的燃料喷射系统的示意图；以及图2是根据示例实施例示出评估图1的燃料喷射系统的燃料喷射器的方法的流程图。具体实施方式以下详细描述本质上仅是示例性的，并非旨在限制本发明的范围或本发明的应用和用途。此外，不希望受到前述背景或以下详细描述中呈现的任何原理的限制。本领域技术人员将理解，结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块、电路和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件或二者的组合。针对功能和/或逻辑块组件(或模块)以及各种处理步骤，上文描述了一些实施例和实现方式。然而，应该理解，可通过配置为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件组件来实现这种块组件(或模块)。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，上文已针对其功能大致描述了各种说明性组件、块、模块、电路和步骤。这种功能是以硬件或软件来实现取决于具体应用和对整个系统施加的设计约束。技术人员可针对每个具体应用以不同方式实现所述功能，但是这种实现决策不应该解释为导致脱离本发明的范围。例如，系统或组件的实施例可采用各种集成电路组件，例如存储器元件、数字信号处理元件、逻辑元件、查找表等，其可在一个或多个微处理器或其他控制设备的控制下执行各种功能。另外，本领域技术人员将理解，本文描述的实施例仅仅是示例性实现方式。结合本文公开的实施例描述的各种说明性逻辑块、模块和电路可以以通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑设备、离散门或晶体管逻辑、离散硬件组件，或设计为执行本文所述功能的任何其组合实现或执行。通用处理器可以是微处理器，但是可替代地，处理器可以是任何传统的处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器还可实现为计算设备的组合，例如dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个与dsp核心结合的微处理器，或者任何其他这种配置。本文专门使用“示例性”一词来表示“用作示例、实例或说明”。在本文中描述为“示例性”的任何实施例不一定解释为优选或优于其他实施例。结合本文公开的实施例描述的方法或算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合。软件模块可驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质耦合至处理器，使得处理器可以从存储介质读取信息并将信息写入存储介质。可替代地，存储介质可集成到处理器。处理器和存储介质可驻留在asic中。asic可驻留在用户终端中。可替代地，处理器和存储介质可作为离散组件驻留在用户终端中。在本文件中，如第一和第二等的关系术语可仅用于区分一个实体或动作与另一实体或动作，而不一定要求或暗示该实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。数字序数如“第一”、“第二”、“第三”等仅仅表示多个中的不同个体，并不暗示任何顺序或次序，除非权利要求语言具体限定。任何权利要求中文本的顺序并不暗示必须根据该顺序以时间或逻辑顺序执行处理步骤，除非其由权利要求的语言具体限定。只要这种互换不与权利要求语言相矛盾且并非不合逻辑，则处理步骤可以以任何顺序互换而不脱离本发明的范围。此外，取决于上下文，用于描述不同元件之间关系的词语如“连接”或“耦合至”并不暗示必须在这些元件之间建立直接的物理连接。例如，两个元件可以物理地、流体地、电子地、逻辑地或以任何其他方式通过一个或多个附加元件彼此连接。一些实施例可包括如图1所示的机动车辆100。车辆100包括内燃机(ice)101。发动机101可包括传统发动机(例如柴油发动机、汽油/汽油发动机等)所共有的一个或多个特征。例如，发动机101可包括发动机缸体，该发动机缸体限定至少一个汽缸，其中可移动地设置有活塞。活塞可包括连杆，曲轴随该连杆转动。汽缸盖可与活塞配合以限定燃烧室。车辆100还可包括燃料喷射系统150。如图1所示，燃料喷射系统150可配置用于四缸内燃机101；然而，应该理解，燃料喷射系统150可配置用于任何数量的汽缸而不脱离本发明的范围。系统150可包括通常以200表示的多个燃料喷射器。在一些实施例中，多个燃料喷射器200可包括第一喷射器201、第二喷射器202、第三喷射器203以及第四喷射器204。多个喷射器200可各自经由相应的高压喷射管线209流体连接至共轨206。共轨206可经由高压轨道进料管线207流体附接至高压泵208。高压泵208又可经由泵进料管线212流体连接至低压泵205和燃料箱211。燃料喷射系统150还可包括多个返回管线218。在一些实施例中，系统150可包括第一返回管线220和第二返回管线222。第一返回管线220可从多个燃料喷射器200延伸至高压泵208。第二返回管线222可在流体连接部224处流体连接至第一返回管线220，并且可从其分支到箱211。燃料喷射系统150还可包括至少一个流体计量阀216，该流体计量阀216配置为调节从高压泵208到共轨206的流量。更具体地，流体计量阀216可具有各种位置或设置，并且可根据流体计量阀216的当前设置来控制从高压泵208到共轨206的燃料流量。因此，共轨206内燃料的压力可控制并维持在一个或多个预定压力。燃料喷射系统150可另外包括轨道压力传感器226。轨道压力传感器226可以是传统类型，并且可配置为检测共轨206中的当前压力。燃料喷射系统150还可包括具有车辆100的电子控制单元(ecu)210的控制系统。在其他实施例中，控制器可包括或并入不同的或附加的控制器。例如，燃料喷射系统150可配置为与可由机械工或其他用户使用的手持式计算机化设备(例如便携式诊断工具、智能手机、平板电脑、笔记本电脑等)通信。ecu210可从配置为生成控制信号的各种传感器接收输入信号，该控制信号与和发动机101相关联的各种物理参数成比例。传感器可包括但不限于空气流量和温度传感器、歧管压力和温度传感器、燃烧压力传感器、冷却剂和油温度及液位传感器、燃料轨道压力传感器、凸轮位置传感器、曲轴位置传感器、排气压力传感器、egr温度传感器以及加速器踏板位置传感器。此外，ecu210可生成输出信号至各种控制设备，该控制设备布置为控制发动机101的操作，该发动机101包括但不限于燃料喷射器200、高压泵208和/或其他组件。应注意，图1中的虚线用于表示ecu210与各种传感器和设备之间的通信，但是为了清楚起见省略了一些。ecu210可包括处理器230，该处理器230经由接口总线与存储器元件232通信。处理器230可配置为执行作为程序存储在存储器元件232中的指令，并且向/从接口总线发送和接收信号。存储器元件232可包括各种存储类型，包括光存储器、磁存储器、固态存储器以及其他非易失性存储器。接口总线可配置为发送、接收和调制去往/来自各种传感器和控制设备的模拟和/或数字信号。程序可包括体现本文公开的方法的指令代码，允许cpu执行该方法并且控制发动机101。存储在存储器元件232中的程序可经由电缆或以无线方式从外部传送。在燃料喷射系统150之外，程序可作为计算机程序产品而获得，其在本领域也称为计算机可读介质或机器可读介质，并且应该理解为驻留在载体上的计算机程序代码，所述载体本质上为暂时性或非暂时性的，结果是计算机程序产品本质上可视为暂时性或非暂时性的。暂时性计算机程序产品的示例为信号，例如电磁信号、光信号等，这是计算机程序代码的暂时性载体。可以通过数字数据的传统调制技术如qpsk调制信号来实现承载这种计算机程序代码，使得代表所述计算机程序代码的二进制数据施加在暂时性电磁信号上。这种信号例如是通过wi-fi连接以无线方式将计算机程序代码传送至笔记本电脑时使用的。在非暂时性计算机程序产品的情况下，计算机程序代码体现在有形存储介质中。然后存储介质为上述非暂时性载体，使得计算机程序代码永久地或非永久地以可检索方式存储在该存储介质中或该存储介质上。存储介质可以是计算机技术中已知的传统类型，如闪存、asic、cd等。除了ecu210，车辆100可具有不同类型的处理器以提供电子逻辑，例如嵌入式控制器、车载计算机或可能部署在车辆中的任何处理模块。在一些实施例中，ecu210可电连接至高压泵208，用于控制从高压泵208到共轨206的燃料流量。例如，在一些实施例中，ecu210可电连接至燃料计量阀216。ecu210可配置为生成泵命令并将其发送至燃料计量阀216，以控制阀216的设置并且最终调节从泵208供应至共轨206的燃料的量。ecu210也可电连接至共轨206。在一些实施例中，ecu210可与轨道压力传感器226通信。这样，轨道压力传感器226可检测共轨206内的当前压力，并且轨道压力传感器226可生成对应的压力反馈信号并将其发送至ecu210。轨道压力传感器226可连续检测轨道压力并提供重复更新以监测轨道206的当前压力。如将要讨论的，ecu210可依靠来自轨道压力传感器226的该信号作为用于燃料计量阀216的闭环控制的反馈，并且在轨道206处维持基本恒定的压力。此外，ecu210可电连接至燃料喷射器200，用于控制燃料喷射到发动机101的汽缸中。换言之，ecu210可生成喷射命令并将其发送至喷射器200。例如，喷射器200可各自包括以喷射器内的导阀控制的开口。导阀可通过螺线管致动器或压电致动器在打开位置和关闭位置之间致动。打开命令和关闭命令之间的时间通常称为燃料喷射器的激活时间。喷射器200的激活时间可由ecu210确定为待喷射到发动机101的相应汽缸中的期望燃料量的函数。因此，可根据来自ecu210的喷射命令控制喷射器200，从而使受控量的燃料从喷射器200排出到相应的燃烧室中。燃料喷射系统150可另外包括输出设备，如显示器231。显示器231可以是计算机屏幕、安装在仪表板的显示器或配置为可视地传达关于燃料喷射系统150信息的其他显示器设备。应该理解，在不脱离本发明范围的情况下，系统150可附加地或可选地包括不同类型的输出设备如扬声器，该扬声器配置为可听地传达关于燃料喷射系统150的信息。在车辆100正常使用期间，用户可注意到燃料喷射系统150的功能异常，其由一个或多个燃料喷射器200的故障性能引起。故障可由喷射器200内的结焦累积引起。故障可引起过大的发动机噪音和/或对驾驶员输入的响应较差。这可导致驾驶性能问题。例如，由于故障喷射器200，加速度可具有明显的跳跃。其他问题也可能出现，如来自发动机101的过多排放。因此，图2示出了用于分析燃料喷射系统150的方法300。在一些实施例中，方法300可用于评估燃料喷射器200的性能。换言之，方法300可用于确定、量化或以其他方式处理燃料喷射器200的流量特性，并将这些流量特性输出给用户。方法300可以用于识别一个或多个故障喷射器200。方法300也可用于评估单个喷射器200偏离预定标准的程度。因此，可准确地估计单个喷射器200的流量特性和性能。而且，可使用方法300快速且准确地分析燃料喷射系统150。因此，方法300可以是非常方便且有用的。在一些实施例中，方法300可分成第一数据生成部分303和第二数据处理部分305。通常，在第一部分303期间，方法300可包括运行多个测试循环并收集相应测试循环的数据。方法的第二部分305可包括处理在第一部分303期间收集的数据并将测试结果输出给用户。出于简单的目的，假定发动机101是三缸发动机，并且包括第一喷射器201、第二喷射器202和第三喷射器203。(省略第四喷射器204)。因此，在一些实施例中，方法300的第一部分303可包括三个测试循环——喷射器201、202、203中的每个各一个。而且，方法300的第二部分305可包括全部三个喷射器201、202、203的分析。方法300可从301处开始。应该理解，方法300可手动启动。例如，用户可输入用于启动计算机化程序的输入(例如通过按压按钮等)，该计算机化程序执行方法300用于分析燃料喷射系统150的性能。在另外的实施例中，方法300可自动启动。例如，ecu210可以以预定时间间隔偶尔运行计算机化分析程序。在302处，ecu210可获得用于喷射器200的预定的已知喷射方案。方案可以是存储在存储器元件232中的映射、查找表或其他数据文件。在一些实施例中，喷射方案可规定每个喷射器200的激活时间(et)，用于实现发动机101的预定目标操作条件(例如空转时的1000转/分钟(1000rpm))。换言之，喷射方案可规定每个喷射器200的喷射请求，用于实现预定操作条件。接下来，在方法300的304处，燃料喷射系统150可开始运行第一测试循环，其中ecu210根据302处获得的喷射方案发送喷射命令至喷射器200。然而，在该第一测试循环期间，ecu210可衰减第一喷射器201的喷射命令。例如，ecu210可减少(以预定百分比)存储在302处获得的喷射方案中的第一喷射器201的et。其他喷射器202、203的喷射命令可不衰减，这意味着第二和第三喷射器202、203的et可保持为302处获得的喷射方案中所规定的。在方法300的304的一些实施例中，衰减第一喷射器201的燃料请求可包括禁用第一喷射器201。换言之，ecu210可将第一喷射器201的燃料请求减少100％，从而有效地禁用第一喷射器201。因此，在该第一测试循环期间，第一喷射器201将基本上不喷射燃料至相应的燃烧室中，并且其他喷射器202、203将喷射302处获得的喷射方案中规定的燃料量。在其他实施例中，在304处，ecu210可将第一喷射器201的et减少预定百分比(例如70％)。接下来，在306处，ecu210可生成泵命令，该泵命令用于控制高压泵208的燃料计量阀216的位置。更具体地，ecu210可命令燃料计量阀216提供足够的燃料以在该第一测试循环期间在共轨206处维持基本恒定的压力。在一些实施例中，ecu210可依靠来自轨道压力传感器226的反馈信号，用于阀216的闭环控制，并且用于在轨道206处实现基本稳定状态的压力。因此，在308处，ecu210可确定轨道压力是否已达到基本稳定状态。如所示，一旦达到稳定状态，方法300继续。一旦共轨206处的压力已达到稳定状态，则方法300可在310处继续。在310处，ecu210可将喷射器命令数据和泵命令数据存储在存储器元件232中。喷射器命令数据可对应于在该第一测试循环期间发送至喷射器200的喷射器命令(在304处)。泵命令数据可对应于发送至泵208用于维持稳定状态轨道压力的命令(在306和308处)。接下来，在312处，ecu210可恢复第一喷射器201的完全未衰减功能。然后，在314处，ecu210可确定是否所有喷射器200的流量已衰减(例如禁用)。在该示例中，仅第一喷射器201的流量已衰减。因此，方法300可继续至316。在316处，可运行第二测试循环，其中，ecu210发送喷射命令至喷射器201、202、203，并且衰减第二喷射器202的喷射命令，与上述304类似。然后，方法300可返回至306，并且方法300可如上述继续，从而实现轨道206处的稳定状态压力(在308处)。然后，可在310处记录喷射器命令数据和泵命令数据，并且第二喷射器202的全部功能可在312处恢复。继续该示例，在该第二测试循环中将否定地回答判定块314。因此，方法300可返回至316，第一和第二喷射器201、202的燃料请求未衰减且第三喷射器203的燃料命令衰减。再次，方法300可返回至306等用于该第三测试循环。然后，在314处，ecu210可确定已运行测试循环，其中每个喷射器200的燃料请求已衰减至少一次。结果，可肯定地回答判定块314，并且方法300可在318处继续。作为示例，在三个测试循环期间存储在310处的数据可如下：测试循环#喷射器命令(mm3/s)泵命令(mm3/冲程)17.235528.836238.9366接下来，在318处，ecu210可计算喷射器命令数据的算术平均值(即平均值或简单平均值)。在以上示例中，平均值可计算为8.3mm3/s。具体地，ecu210可将所有喷射器命令数据相加(7.2+8.8+8.9＝24.9)并除以测试循环数(24.9÷3＝8.3)。在其他实施例中，除了算术平均值，在318处，ecu210可确定在最小和最大记录值(此处为7.2和8.9mm3/s之间的值)之间的喷射器命令数据的参考值。而且，在方法300的318处，ecu210可根据平均喷射器命令数据来归一化存储的泵命令数据。例如，ecu210可通过对每个测试循环取比例来根据平均值计算泵命令数据。使用上述测试循环#1数据，ecu210可执行以下计算(7.2/355＝8.3/x)并且发现x等于409。ecu210可利用来自其他测试循环的数据执行类似计算以获得一组归一化泵命令数据，如以下：测试循环#平均喷射器命令(mm3/s)归一化泵命令(mm3/冲程)18.340928.334138.3341然后，在320处，ecu210可根据编程逻辑(例如根据一个或多个公式)估计第一喷射器201的流量特性。归一化泵命令数据可用于该估计。在一些实施例中，第一喷射器201的流量特性可根据以下公式估计：在该公式中，t为当第一喷射器201未衰减时(即在第二和第三测试循环期间)发送的归一化泵命令的总和。而且，c是发动机101的燃烧室的总数量。此外，t′为当第一喷射器201衰减时(即在第一测试循环期间)发送的归一化泵命令。在上述示例中，第一喷射器201的流量特性可如下：而且，该值可转换如下：接下来，在322处，ecu210可将该估计的流量特性与预定标准进行比较，并且输出比较(例如通过显示器231)以通知用户320处估计的流量特性。例如，估计的5.5mm3/冲程可与318处计算的平均值8.3mm3/冲程进行比较，以确定第一喷射器201仅喷射66％的预期量(即约33％的偏差)。该信息可以各种方式输出。例如，若流量特性显示明显的故障(例如估计的流量特性偏离标准预定量)，则显示器231可输出报告，警告用户更换第一喷射器201。例如，在一些实施例中，若偏差为20％或更大，则显示器231可输出该警告；因此，在当前示例中，显示器231可输出警告以更换第一喷射器201。随后，在324处，ecu210可确定是否已估计所有喷射器200的流量特性。继续该示例，由于第二和第三喷射器202、203尚未评估，因此将否定地回答判定块324。因此，方法300可继续至326。在326处，可计算第二喷射器202的流量特性。根据示例，流量特性可如下计算：类似上述示例，该值可转换，使得第二喷射器202的估计流量特性约为8.2mm3/冲程。在该示例中，第二喷射器202喷射约98％的预期量。因此，在322处，显示器231可输出可视消息，表明第二喷射器202正令人满意地运行。在该示例中，在324处，方法300可返回至326，并且第三喷射器203的流量特性可如下估计：类似上述示例，该值可转换，使得第三喷射器203的估计流量特性约为8.2mm3/冲程。在该示例中，第三喷射器203喷射约98％的预期量。因此，在322处，显示器231可输出可视消息，表明第三喷射器203正令人满意地运行。然后，方法300可再次返回至324。在该示例中，在324发生期间已分析所有喷射器200。因此，方法300可在328处终止。因此，方法300可用于评估燃料喷射器200。可相对较快地完成分析。而且，结果是准确的。因此，方法300可以例如在维修车辆100时由汽车机械师使用。虽然在前述详细描述中已呈现至少一个示例性实施例，但应该理解存在大量的变化。还应该理解，示例性实施例或多个示例性实施例仅是示例，并非旨在以任何方式限制本发明的范围、适用性或配置。相反，前述详细描述将为本领域技术人员提供用于实现示例性实施例的方便的路线图，应该理解，在不脱离如所附权利要求及其法定等同物中所述本发明的范围的情况下，可以在示例性实施例中所述元件的功能和布置上做出各种改变。当前第1页12