燃油泵寿命评估方法及其燃油泵控制器与流程

1.本发明涉及一种燃油泵寿命评估方法及其燃油泵控制器。


背景技术：

2.目前，机动车与人们的工作生活密不可分。燃油泵作为整车的心脏，需要及时按需求将燃油供应给发动机，保证整车的正常行驶。然而目前市场上各类燃油的品质参差不齐，多数燃油通常含有水分、硫、大小不等的颗粒等，容易促使燃油泵、特别是有刷燃油泵提前老化，从而使得燃油泵性能大幅衰减，造成燃油供给不足，影响发动机正常运转，发生熄火故障。这在机动车高速行驶时容易造成交通事故。现有的燃油泵控制器、乃至供油系统无法识别燃油泵的这种非正常老化并在燃油泵寿命过低时预先采取预防措施。


技术实现要素：

3.本发明旨在填补燃油泵寿命评估功能的市场空白，提出一种燃油泵寿命评估方法，并应用到燃油泵控制，进行实时监测和评估燃油泵寿命状态，及时提出预警信息，提示驾驶员及时更换或维护燃油泵，避免在行车、特别是高速行驶时发生突然熄火故障而造成交通事故。
4.根据本发明的一方面，在本发明的燃油泵寿命评估方法中，包括以下方法步骤：
[0005]-获取燃油泵累计运行时间；
[0006]-获取实际燃油压力和/或实际燃油泵输出流量；
[0007]-获取燃油泵的泵芯参数，所述泵芯参数包括泵芯电压和/或泵芯电流和/或泵芯转速；
[0008]-基于燃油泵累计运行时间和泵芯参数，借助燃油泵寿命模型确定估算的燃油压力和/或估算的燃油泵输出流量；
[0009]-将估算的燃油压力和/或估算的燃油泵输出流量相应与实际燃油压力和/或实际燃油泵输出流量相比较，确定燃油泵寿命估算值。
[0010]
燃油泵作为低压系统的核心及动力源，最重要的作用就是能够输出发动机需求的喷油量，所以燃油泵输出流量是燃油泵的一项非常重要且直接的参数指标。在燃油泵正常运行和老化时，在同等条件、即相同的泵芯电压、供油压力或者泵芯转速下燃油泵输出流量会有一定程度的降低。因此可以根据燃油泵寿命模型估算出燃油泵的输出流量信息并将其与实际输出流量进行比较，来评估燃油泵寿命状态。但整车系统通常没有实际输出流量数据作为参照，因此需在机动车的适当位置处额外地安装流量计来检测实际输出流量。另选地，代替燃油泵输出流量可以使用燃油压力来评估燃油泵寿命状态。实际燃油压力是在控制燃油泵按需供给发动机的过程中本来就要检测的，由燃油泵寿命模型也能估算出燃油压力，因此燃油压力的比较是容易实现的。
[0011]
在本发明中，事先已然建立燃油泵寿命模型，该燃油泵寿命模型描述了在燃油泵累计运行时间(必要时还有外界环境参数特别是燃油温度)的条件下燃油泵的泵芯参数、即
泵芯电压、泵芯电流和泵芯转速与燃油压力和/或燃油泵输出流量之间的对应关系。基于燃油泵累计运行时间(必要时还有外界环境参数)和泵芯参数，可由燃油泵寿命模型确定出估算的燃油压力和/或燃油泵输出流量，通过将估算的燃油压力和/或燃油泵输出流量与实际的燃油压力和/或燃油泵输出流量进行比较，可确定燃油泵寿命估算值。在此优点是，首次提出了燃油泵寿命评估方法，可预估燃油泵寿命，从而提高驾驶安全性。
[0012]
当同时存在由燃油压力和燃油泵输出流量得到的燃油泵寿命估算值时，两者还可彼此进行可信度检查，从而避免了由于例如油压传感器或流量计失效而导致的错误，进一步提高了安全性。
[0013]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，还包括如下步骤：
[0014]-获取外界环境参数，
[0015]-在借助燃油泵寿命模型估算燃油压力和/或燃油泵输出流量时，还考虑外界环境参数。
[0016]
外界环境参数优选为燃油温度。特别优选地，外界环境参数除了燃油温度外还附加地包括机动车行车里程、瞬时耗油量和发动机转速中的一个或多个。也就是说，在借助燃油泵寿命模型估算燃油压力和/或燃油泵输出流量时，除了燃油温度外，附加地还考虑机动车行车里程和/或瞬时耗油量和/或发动机转速。
[0017]
一般来说，燃油温度对燃油泵输出的燃油压力和输出流量的影响较大，通过在燃油泵寿命模型中考虑燃油温度的影响，燃油泵寿命模型更准确，从而能更精确地估算燃油压力和/或燃油泵输出流量和进而燃油泵寿命。当然，如果考虑更多个外界环境参数如机动车行车里程、瞬时耗油量、发动机转速等，则估算的燃油泵寿命更精确。
[0018]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，燃油泵寿命模型是基于实验数据建立的多维数据查表，该多维数据查表描述了在各个燃油泵累计运行时间和特别是外界环境参数的条件下，泵芯参数与燃油压力、燃油泵输出流量之间的对应关系。优选地，燃油泵寿命模型可基于在整车上市之前的大量的高低温、长里程的路试实验中获取的大量有关燃油泵泵芯电压、泵芯电流、泵芯转速、燃油压力、燃油泵输出流量、燃油温度、机动车行车里程、瞬时耗油量、发动机转速、燃油泵累计运行时间等信息的数据来建立。另选地，燃油泵寿命模型也可基于在燃油泵批量应用到整车之前的长周期的实验室寿命实验中获取的数据来建立。
[0019]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，在对燃油压力进行比较的情况下，通过下述公式计算燃油泵寿命估算值：
[0020][0021]
在对燃油泵输出流量进行比较的情况下，通过下述公式计算燃油泵寿命估算值：
[0022][0023]
而在对燃油压力和燃油泵输出流量都进行比较的情况下，通过下述公式计算燃油泵寿命估算值：
[0024][0025]
其中，η为燃油泵在实验数据中表现出来的在累计运行了一定时间后的正常老化
因子。如前面已经说过的，当使用品质较差的燃油工作时，燃油泵会提前老化，实际的燃油压力/燃油泵输出流量与估算的燃油压力/燃油泵输出流量的比值体现了这种由于使用劣质燃油导致的燃油泵非正常老化的程度的大小。通过与正常老化因子相乘，就可估算出燃油泵寿命。正常老化因子体现了燃油泵在燃油泵实验室寿命实验或整车路试实验中以优质燃油运行时在累计运行了一定时间后正常老化的程度。
[0026]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，该方法还包括以下步骤：将燃油泵寿命估算值传输给发动机控制模块或向机动车的驾驶员指示燃油泵寿命估算值。
[0027]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，该方法还包括以下步骤：将燃油泵寿命估算值与预先设定的阈值相比较，在燃油泵寿命估算值低于所述阈值时，产生并输出警报信号。在此优点是，能在燃油泵寿命过低时提前预警，避免发生行车故障。
[0028]
优选地，所述阈值为未使用的新燃油泵寿命的5％-15％，特别优选为10％。
[0029]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，所述泵芯参数由燃油泵控制器在控制燃油泵按需供给发动机的过程中实时采集得到。
[0030]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，所述外界环境参数通过与发动机控制模块的信息交互而得到。优选地，所述信息交互通过can总线实现。所述信息交换显然也可通过其它通信连接方式实现，例如蓝牙、wlan等。
[0031]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，燃油泵累计运行时间通过读取上一次存储的燃油泵累计运行时间而获得。燃油泵累计运行时间可存储在燃油泵控制器的计时模块中。另选地，燃油泵累计运行时间也可存储在发动机控制模块或机动车仪表中。
[0032]
根据本发明方法的一种有利的设计方案，实际燃油压力和/或实际燃油泵输出流量由相应的传感器、例如压力传感器和流量计检测得到。
[0033]
根据本方面的另一方面，本发明的目的还通过一种用于实施上述燃油泵寿命评估方法的燃油泵控制器来实现，该燃油泵控制器包括：
[0034]-输入模块，所述输入模块被配置成，能获取实际燃油压力和/或实际燃油泵输出流量，在必要时还能获取外界环境参数；
[0035]-计时模块，所述计时模块被配置成累计燃油泵运行时间；和
[0036]-运算处理模块，所述运算处理模块被配置成，能采集燃油泵的泵芯参数，所述泵芯参数包括泵芯电压和/或泵芯电流和/或泵芯转速；其中，所述运算处理模块被配置成，能基于燃油泵累计运行时间和泵芯参数以及必要时还有外界环境参数，借助燃油泵寿命模型确定估算的燃油压力和/或估算的燃油泵输出流量，并将估算的燃油压力和/或估算的燃油泵输出流量相应地与实际燃油压力和/或实际燃油泵输出流量相比较，确定燃油泵寿命估算值。
[0037]
在本发明中，事先已然基于实验数据建立燃油泵寿命模型，然后，将该模型算法应用到燃油泵控制器，在整车行驶过程中燃油泵控制器实时采集燃油泵的泵芯电压、泵芯电流、泵芯转速等信息，累计记录燃油泵运行时间，在必要时可与发动机控制模块进行通信，接收燃油温度、瞬时耗油量、机动车行车里程等信息，综合所有有效信息，借助燃油泵寿命模型算法估算出燃油压力和/或燃油泵输出流量，通过与实际的燃油压力和/或燃油泵输出流量进行比较，确定燃油泵寿命状态。
[0038]
显然，根据本发明的方法的前述设计和改进方案也可毫无困难地转用于根据本发
明的燃油泵控制器。因此在此不再赘述本发明燃油泵控制器的各个设计和改进方案。
附图说明
[0039]
下面借助实施例参考附图进一步阐述本发明。在附图中：
[0040]
图1示出了根据本发明的示例性实施例的用于机动车的低压供油系统的示意图。
[0041]
图2示出了根据本发明的示例性实施例的燃油泵控制器的示意图。
[0042]
图3示出了燃油泵寿命估算值的示例性的计算方法。
[0043]
图4示出了根据本发明的示例性实施例的用于燃油泵的寿命评估方法的工作流程图。
具体实施方式
[0044]
下面将参照附图并通过实施例来描述根据本发明的用于评估燃油泵的寿命的方法和用于实施该方法的燃油泵控制器。在下面的描述中，阐述了许多具体细节以便使所属技术领域的技术人员更全面地了解本发明。但是，对于所属技术领域内的技术人员明显的是，本发明的实现可不具有这些具体细节中的一些。相反，可以考虑用下面的特征和要素的任意组合来实施本发明，而无论它们是否涉及不同的实施例。因此，下面的方法、特征、实施例和优点仅作说明之用而不应看作是权利要求的要素或限定，除非在权利要求中明确提出。
[0045]
图1示出了根据本发明的用于机动车的低压供油系统的示意图。该低压供油系统包括油箱20，油箱中的燃油在燃油泵30的驱动下流入低压管路10，之后在增压泵或高压油泵50的驱动下进入油轨喷射系统40，喷入发动机气缸。在低压管路10中设有油压传感器60，以测量低压管路中的即时燃油压力并产生实际压力信号。
[0046]
所述低压供油系统还配置有燃油泵控制器70，该燃油泵控制器根据发动机需求按需驱动燃油泵，以将燃油供给至发动机端。此外，本发明的燃油泵控制器70还借助燃油泵寿命模型评估燃油泵寿命状态。
[0047]
图2示出了用于实施根据本发明的燃油泵寿命评估方法的根据本发明的燃油泵控制器70的一种示例性实施例的示意图。燃油泵控制器70包括用于从燃油泵控制器外部获取数据的输入模块71和用于将燃油泵控制器的运算处理结果输出到燃油泵控制器外部的输出模块77。例如，输入模块71可配置成，获取由油压传感器60检测到的实际燃油压力和通过与发动机控制模块80的数据通信而获取在按需供给发动机时所需的燃油压力、即需求压力。由输入模块71获取的数据被输送给燃油泵控制器70的运算处理模块75。
[0048]
燃油泵控制器70还包括计时模块73，该计时模块用于累计燃油泵运行时间。燃油泵累计运行时间可存储在计时模块73中。考虑到燃油泵或者燃油泵控制器的售后更换，燃油泵累计运行时间还可通过发动机控制模块或者机动车仪表来存储和/或设置。燃油泵累计运行时间可被运算处理模块75读取。在新燃油泵被安装到机动车上并首次运行时，燃油泵累计运行时间设为0。
[0049]
运算处理模块75可配置成，基于由输入模块71输入的实际燃油压力和需求压力，借助按需供给控制及采集算法而控制燃油泵30按需供给发动机，其中，实际燃油压力可由油压传感器60检测得到，而需求压力可与发动机控制模块80数据通信而获取。由所述按需
供给控制及采集算法得到的燃油泵控制信号通过输出模块77传输给燃油泵30。上述控制燃油泵以按需供给发动机的过程是燃油泵控制器的通常的功能。
[0050]
本发明的燃油泵控制器70还可配置用于进行燃油泵寿命评估。为此，在上述的发动机按需供给控制过程中，运算处理模块75还实时采集燃油泵的泵芯电压、泵芯电流、泵芯转速等泵芯参数。此外，可通过输入模块71例如从发动机控制模块80还获取燃油温度、瞬时耗油量、机动车行车里程、发动机转速等外界环境参数，并传输到运算处理模块75中。
[0051]
在运算处理模块75中事先存储有燃油泵寿命模型。燃油泵寿命模型可采用如下方法来建立：通常，在燃油泵批量应用到整车之前，需要经过长周期的运行验证实验，在燃油泵的这种实验室寿命实验过程中可以获取大量的数据，包括燃油泵累计运行时间、燃油温度、燃油泵的泵芯电压、泵芯电流、泵芯转速、燃油压力、燃油泵输出流量等信息，基于这些信息可以建立燃油泵寿命模型。
[0052]
另选地，燃油泵寿命模型也可在整车上市之前的大量的高低温、长里程的路试实验中建立。在这些整车路试实验中获取大量的数据，包括燃油温度、瞬时耗油量、机动车行车里程、燃油泵的泵芯电压、泵芯电流、泵芯转速、燃油压力、燃油泵输出流量等信息，基于这些信息可建立燃油泵寿命模型。
[0053]
也就是说，燃油泵寿命模型本质上是一个多维数据查表，该多维数据查表描述了在确定的燃油泵累计运行时间下和必要时在确定的外界环境参数的条件下，泵芯参数与燃油压力和/或燃油泵输出流量之间的对应关系。
[0054]
运算处理模块75被配置成，根据由输入模块71输入的实际燃油压力和外界环境参数、从计时模块73读取的燃油泵累计运行时间和在发动机按需供给控制过程中采集到的泵芯参数，借助燃油泵寿命模型评估燃油泵的寿命状态，并将所得到的燃油泵寿命估算值通过输出模块77反馈给发动机控制模块80。
[0055]
图3示出了计算燃油泵寿命估算值的一个示例。在该示例中，以燃油压力为例。根据燃油泵累计运行时间和外界环境参数、尤其是燃油温度或附加地还有瞬时耗油量、机动车行车里程、发动机转速，在多维数据查表形式的燃油泵寿命模型中查根据燃油泵的泵芯参数(泵芯电压、泵芯电流和泵芯转速)找出与泵芯参数相对应的燃油压力、即估算的燃油压力，然后将该估算的燃油压力与从油压传感器60获取的实际燃油压力相比较。例如，可求得估算的燃油压力和实际燃油压力的差值，或者求得该差值与估算的燃油压力的比值。在一种简单的方式中，在除法器中对实际燃油压力和该估算的燃油压力求商，并乘以燃油泵在所述累计运行时间和外界环境参数条件下的正常老化因子η，求得燃油泵寿命估算值，即：
[0056][0057]
在此要指出的是，代替燃油压力或附加于燃油压力，还可使用燃油泵输出流量来评估算燃油泵寿命状态。此时相应地需通过燃油泵控制器的输入模块77例如从流量计获取实际燃油泵输出流量。
[0058]
在一种有利的设计方案中，运算处理模块75还被配置成，将燃油泵寿命估算值与设定的阈值相比较，并在燃油泵寿命估算值低于设定的阈值时，产生并输出警报信号，以提示驾驶员更换燃油泵。所设定的阈值例如可为未使用的新燃油泵寿命的5％-15％，优选为
10％。
[0059]
显然，上述燃油泵寿命评估过程也可通过运算处理模块75以外的运算处理模块来实施。
[0060]
油压传感器60、燃油泵30和发动机控制模块80与燃油泵控制器70的输入、输出模块71、77的数据通信例如可通过can总线或其它通信连接方式(如蓝牙、wlan等)来进行。
[0061]
燃油泵控制器70可被设置为专用于低压供油系统的控制单元，也可使用机动车的行车电脑。作为现有技术，行车电脑用于控制机动车的行驶，例如可以由至少一个电子控制单元(ecu)构成。电子控制单元例如包含一个以上的处理器和一个以上的存储器，还可以进一步包括其它的电子电路，比如专用于控制燃油泵或者增压泵的电路。
[0062]
上文虽然描述了，燃油温度、瞬时耗油量、机动车行车里程、发动机转速等外界环境参数可从发动机控制模块获取，这些外界环境参数也可通过燃油泵控制器的或燃油泵控制器以外的机动车传感器检测得到。
[0063]
图4示出了根据本发明的燃油泵寿命评估方法的一种示例性实施例的工作流程图。下文将参考图4来详细描述实施燃油泵寿命评估方法的各个步骤。
[0064]
首先，在步骤s101中，给燃油泵上电运行，开始本方法。
[0065]
接着，在步骤s102中，进行初始化，其中，读取上一次燃油泵寿命估算值和燃油泵累计运行时间。如果燃油泵是未使用过的新泵，则燃油泵累计运行时间设为零，燃油泵寿命估算值为100％。
[0066]
然后，在步骤s103中，获取燃油泵的泵芯参数，必要时还获取外界环境参数、尤其是燃油温度。泵芯参数例如可包括泵芯电压、泵芯电流、泵芯转速等。外界环境参数除燃油温度外例如还可包括机动车行车里程、瞬时耗油量、发动机转速等。优选地，泵芯参数可通过燃油泵控制器在实施按需供给控制的过程中实时检测而得。外界环境参数可通过can总线与发动机控制模块通信得到。当然，外界环境参数也可直接由燃油泵控制器的或机动车中的相应传感器检测得到。
[0067]
在步骤s103中，还累计燃油泵运行时间。
[0068]
在步骤s104中，根据燃油泵泵芯参数、燃油泵累计运行时间和外界环境参数，借助燃油泵寿命模型来评估燃油泵的寿命状态。如前文描述过的，燃油泵寿命模型已经基于实验数据获得，无论是燃油泵实验室寿命实验还是整车路试实验。燃油泵寿命模型是多维数据查表，其描述了在各个燃油泵累计运行时间、燃油温度、机动车行车里程、瞬时耗油量、发动机转速等条件下，泵芯电压、泵芯电流、泵芯转速与燃油压力或燃油泵输出流量之间的关系。例如，在一个简单的示例中，通过将燃油泵累计运行时间、燃油温度、泵芯电压、泵芯电流、泵芯转速作为输入量代入到燃油泵寿命模型中时，可查找或估算出所对应的燃油压力。通过比较所获取的实际燃油压力与所估算的燃油压力，可求得燃油泵寿命估算值。
[0069]
在步骤s105中输出该燃油泵寿命估算值。例如可将燃油泵寿命估算值反馈给发动机控制模块，或输出到机动车的显示装置中。
[0070]
接着，在步骤s106中将燃油泵寿命估算值与预先设定的阈值相比较。该阈值例如可为未使用的新燃油泵寿命的5-15％，优选为10％。
[0071]
如果燃油泵寿命估算值高于所述阈值，且燃油泵继续运行，即所述方法尚未结束，则重复上述步骤s103至s106，继续对燃油泵的寿命进行评估。在燃油泵的按需供给控制过
程中，所述燃油泵寿命评估方法能以规律的时间间隔持续地进行。
[0072]
如果燃油泵寿命估算值低于所述阈值，则进行步骤s107，在该步骤s107中，产生并输出燃油泵寿命过低的警报信号，并在步骤s108中结束本方法。在步骤s108中，在对燃油泵断电结束之前存储燃油泵的累计运行时间和最后一次的燃油泵评估寿命。
[0073]
当然，当在步骤s106中进行了比较之后，在燃油泵寿命估算值高于所述阈值的情况下也可能根据驾驶员意愿结束本方法。例如，在步骤s106之后，当因为例如到达了目的地而要对燃油泵断电时，不是继续步骤s103，而是跳至步骤s108。
[0074]
在本发明中，本领域普通技术人员可以理解，所述方法不必一定在燃油泵控制器中实施，也可以在机动车中的其它控制设备中实施。
[0075]
另外，在本发明中，本领域普通技术人员可以理解，所揭露的燃油泵控制器可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的燃油泵控制器的实施方式仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块的功能可以结合或者某个模块的功能可以被进一步拆分。本发明的燃油泵控制器中的输入模块、输出模块、计时模块、存储模块、运算处理模块等可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现，或者可采用软、硬件结合的形式实现。
[0076]
所述集成的单元如果以硬件功能单元的形式实现时，各个模块是使用硬件逻辑实现特定功能的电路级硬件，并且各个硬件之间的连接关系是明确的硬件连接关系。本发明利用上述硬件来实现与上位机之间的网络连接以及各模块之间的电连接，并且完成信号传送与处理操作。
[0077]
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器或微控制器执行本发明各个实施方式所述方法的全部或部分步骤。
[0078]
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。
[0079]
虽然本发明已以较佳实施例披露如上，但本发明并非限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内所作的各种更动与修改，均应纳入本发明的保护范围内，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。