CN112709647A

CN112709647A - 用于磨损估计的方法和系统

Info

Publication number: CN112709647A
Application number: CN202011132734.7A
Authority: CN
Inventors: J·C·克里格; S·K·卡里
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 2019-10-25
Filing date: 2020-10-21
Publication date: 2021-04-27
Anticipated expiration: 2040-10-21
Also published as: DE102020128015A1; US10968823B1; US20210123376A1; CN112709647B

Abstract

一种用于估计内燃机的至少一个部件的磨损的方法，包括接收传感器信息和指示供应到内燃机的至少一个燃烧室的燃料量的燃料指令，以及至少基于传感器信息和燃料指令来确定内燃机的至少一个部件的磨损量的增量的增加。该方法还包括基于磨损量的增量的增加来确定更新的磨损量，并输出指示更新的磨损量的通知。

Description

用于磨损估计的方法和系统

技术领域

本发明总体上涉及内燃机系统，并且更具体地涉及用于估计内燃机的部件的磨损的方法和系统。

背景技术

内燃机包括多个部件，这些部件由于发动机的操作所产生的恶劣环境而经受重复的应力和磨损。例如，发动机可以包括各种阀、密封件、垫圈、轴承或其他部件，这些部件通过相对于发动机的另一部件移动而经受磨损。在一些部件中，诸如阀系的阀元件和/或阀座中，这种磨损的特征在于随着时间的推移逐渐去除材料。这至少部分地由于阀元件与相应阀座的反复运动接触和脱离接触而发生。在一些发动机中，可以从内燃机的缸盖移除阀座。在诸如高端维修的过程期间，阀元件和阀座可以被替换。

通常以各种预定的维修周期更换内燃机的部件，以防止部件过度磨损。这些周期可以基于内燃机的操作时间(例如，发动机时数)、循环次数(例如，发动机转数)等。该预定维修周期可能需要基于相应零件的寿命的保守估计来设置。例如，可以针对基于典型磨损模式的特定操作小时数来设定阀或其他阀系部件的寿命。

虽然维修周期可用作粗略估计，但设置的或不变的维修周期可能无法准确地对应于发动机的各个部件的实际磨损率。例如，频繁地以相对高的功率输出、燃料率、发动机速度等运转的发动机可能以比预定维修周期所基于的速度快得多的速度经受磨损。相反，频繁地以相对低的输出、燃料率和/或速度操作的发动机可能会以比预定维修周期慢得多的速率经受磨损。因此，在一些情况下，预定的维修周期可能导致过早替换用于以相对慢的速率磨损的发动机的昂贵零件。此外，在相对高的输出下操作的具有高功率密度的发动机可能具有在预定的维修周期之前经受更快的磨损和有害操作以及甚至部件故障的部件。

在授予Gorden等人的美国专利申请公开第2005/0114088号('088公开)中公开了一种用于部件磨损预测的系统。在'088公开专利中描述的部件磨损预测系统包括电子地监测排气温度的监测系统，因为高排气温度可以指示磨损或不正确地坐落的阀。'088公开中的系统可以收集应用于规则和模型的信息，以预测观察到的部件何时和是否将需要维修或检修。然而，该'088公开的系统可能在量化和估计一个或多个发动机部件所经受的磨损量，或用于确定何时发动机部件被预期具有比平均值显著更短或更长的寿命方面没有用。另外，由于可以基于故障来建立在'088公开中公开的系统，所以它可能不适于在即将出现故障的情况下预测磨损。

所公开的方法和系统可以解决上述问题中的一者或多者和/或本领域中的其他问题。然而，本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由解决任何具体问题的能力限定。

发明内容

在一个方面，一种用于估计内燃机的至少一个部件的磨损的方法可以包括：接收传感器信息和指示供应到内燃机的至少一个燃烧室的燃料量的燃料命令；以及至少基于传感器信息和燃料命令来确定内燃机的至少一个部件的磨损量的增量的增加。该方法还可以包括基于磨损量的增量的增加来确定更新的磨损量，并且输出指示更新的磨损量的通知。

在另一个方面，一种用于估计内燃机的阀系中的磨损的方法可以包括：接收与内燃机在第一时间段内的操作相关联的传感器信息；至少基于第一时间段内的传感器信息来确定该阀系的至少一个部件的磨损量的第一增量的增加，并且接收指示该内燃机在第二时间段上的操作的传感器信息，并且至少基于该第二时间段的传感器信息来确定该磨损量的第二增量的增加。该方法还可包括基于第一增量的增加和第二增量的增加确定更新的磨损量，以及输出指示更新的磨损量的通知。

在又一个方面，一种用于内燃机的磨损估计系统可包括：燃料喷射器，其被配置为向燃烧室喷射燃料；传感器，其被配置为输出与供给到内燃机的燃料量相关的信息；至少一个阀系部件；以及控制器。该控制器可以被配置为通过向该燃料喷射器输出命令来控制该燃料喷射器的操作、接收从该传感器输出的信息，并且至少基于该传感器信息来确定至少一个阀系部件的磨损量的增量的增加。该控制器还可以被配置为基于该增量的增加来更新该磨损量，并且输出指示该更新的磨损量的通知。

附图说明

并入本说明书并构成本说明书的一部分的附图示出了各种示例性实施例，并且与说明书一起用于解释所公开的实施例的原理。

图1是示出根据本发明的一个方面的控制系统的示意图。

图2是示出图1的阀磨损估计系统的控制器的示例性配置的框图。

图3是示出根据本发明的一个方面的示例性磨损映射的图表。

图4是示出根据本发明的另一个方面的另一示例性磨损映射的图表。

图5是示出根据本发明的一个方面的示例性方法的流程图。

具体实施方式

前面的一般描述和下面的详细描述都仅仅是示例性和说明性的，并不限制所要求保护的特征。如在此所使用的，术语“包含(comprises)”、“包含(comprising)”、“具有(having)”、“包括(including)”或其其他变体旨在涵盖非排他性的内含物，使得包含一系列要素的过程、方法、物品或设备不仅包括这些要素，而且可以包括未明确列出的或这种过程、方法、物品或设备所固有的其他要素。此外，在本发明中，相对术语(诸如，“约”和“大致”、“总体上”等)用于指示所陈述的值中±10％的可能变化。

图1是示出控制或磨损估计系统10的示意图，该控制或磨损估计系统10包括内燃机12、至少一个传感器，以及一个或多个控制器或电子控制模块80。在示例性配置中，估计系统10的电子控制模块或ECM 80可以被配置为监测和控制内燃机12的操作的各个方面。例如，ECM 80可与传感器，诸如燃料传感器60、发动机速度或曲轴速度传感器62，以及其他传感器和多个燃料喷射器20电连通。系统10可以被配置为确定累加在发动机12的一个或多个部件中的估计的磨损量。特别地，系统10可以被配置为估计由内燃机12的一个或多个阀21、23经历的例如以去除材料的形式的累加磨损量。每个阀21、23可以包括阀元件22、24和阀座29。每个阀座29可以设置在发动机缸盖16中的可更换的阀插件28上。

内燃机12可以是任何合适的发动机，诸如柴油发动机或汽油发动机。如果需要，发动机12可替代地被配置为通过气态燃料(诸如天然气)单独或与柴油燃料组合的燃烧来操作。发动机12可包括形成在发动机缸体15内的多个汽缸14，在图1中示出了一个示例性汽缸14。每个汽缸14与发动机缸盖16一起可以限定燃料喷射到其中的燃烧室30。在汽缸14中往复运动的活塞40可以经由杆42以已知方式连接到曲轴44以提供动力来执行工作、发电、提供运动等。

燃烧室30可被配置为通过一个或多个进气阀21接收来自空气通道(未示出)的空气供应和来自燃料喷射器20的燃料供应。排气阀23可定位在发动机缸盖16内并被配置为选择性地阻塞或允许燃烧产物(排气)从燃烧室30通向排气通道(未示出)。进气阀21的进气阀元件22和排气阀23的排气阀元件24可通过相应的阀弹簧26被偏压向关闭位置(图1中所示)。当处于该关闭位置时，相应的阀元件22、24的阀头25可搁靠在设置在阀插件28的表面上的阀座29上。阀插件28可由缸盖16内的大致环形插件形成，该大致环形插件由适用于发动机12内的任何金属和/或聚合物材料形成。每个阀插件28可以可拆卸地固定在缸盖16内，以便于每个阀插件28的维修和更换。

在示例性配置中，柴油燃料可以通过用于每个汽缸14的一个或多个燃料喷射器20在燃烧室30内朝向活塞40喷射。在一个方面，燃料供应通道50可包括燃料轨(例如，普通燃料轨)，该燃料轨存储加压燃料以供应到多个燃料喷射器。系统10的燃料传感器60可设置在燃料供应通道50中以产生指示提供给燃料喷射器20(并由燃料喷射器20喷射)的燃料量的信号。在一个方面，当燃料喷射器20是用于共轨燃料供应系统的单元喷射器时，燃料传感器60可以是设置在用于多个燃料喷射器20的共燃料轨内的燃料压力传感器。燃料喷射器20可以由ECM 80电子控制。例如，ECM 80可被配置为向燃料喷射器20内的一个或多个电磁控制阀(未示出)输出信号。这些命令可允许ECM 80控制燃料喷射的持续时间和燃料喷射的定时(例如，开始和结束)。虽然图1所示的示例性配置的喷射器20可用于共轨燃料供应系统，但是燃料喷射器20可改为机械驱动或液压驱动的电控单元喷射器，其可用于输送由凸轮驱动柱塞的运动加压的燃料。在机械驱动的燃料喷射器中，可以省略传感器60。

在一个方面，系统10可包括被配置为检测发动机12的速度的一个或多个传感器。例如，发动机速度传感器62可以与ECM 80通信。发动机速度传感器62可以是任何合适的发动机速度传感器，诸如一个或多个霍尔效应传感器。在一个方面，速度传感器62可以被配置为输出指示曲轴44的旋转速度的信号。如果需要，发动机速度传感器62可以测量指示发动机12的速度的一个或多个其他位置(例如，直列式、滑轮、飞轮、凸轮轴等)的旋转。由燃料传感器60和发动机速度传感器62输出的信号也可以指示发动机12的输出，如下所述。

图2是示出如下所述的被配置为执行方法200的ECM 80的示例性配置的框图。ECM80可接收多个感测输入90并输出一个或多个输出120。ECM 80还可包括磨损模型100和具有磨损率评估器150的磨损累加器110。感测输入90可以包括从一个或多个传感器输出的信号，这些传感器包括经由ECM 80在磨损模型100处接收的燃料传感器60(例如，燃料压力传感器)和发动机速度传感器62。ECM 80还可以接收在操作发动机12中有用的任何其他传感器信息，诸如一个或多个气流传感器、温度传感器等。ECM 80可被配置为接收其他输入，诸如操作者请求的扭矩。一个或多个计算或存储的输入92也可以由ECM 80存储(或产生)并在磨损模型100处接收，诸如与喷射器20相关联的一个或多个常数94和一个或多个燃料指令96。燃料传感器60、发动机速度传感器62和燃料指令96均可指示供应到一个或多个燃烧室30并由磨损模型100接收的燃料量。ECM 80可被配置为基于结合一个或多个感测输入90和一个或多个计算或存储的输入92执行的磨损近似或估计来生成输出120。这些输出120可以是至诸如显示器(包括车辆中的显示器、指示灯，或与ECM 80相关联的任何其他接口)的任何合适的输出装置的命令信号的形式、至计算装置(例如，计算机、蜂窝电话、平板电脑或任何便携式计算装置)的无线或有线通信，或将信息存储在与ECM 80相关联的存储器中。除了输出120之外，ECM 80可基于一个或多个这种请求直接地或通过一个或多个中间控制器向发动机12的多个电子可控部件输出控制信号。例如，ECM 80可被配置为向每个燃料喷射器20输出指令(例如，限定燃料喷射持续时间的燃料指令96)、控制阀正时的指令、液压部件或其他指令。

ECM 80可体现为接收输入并发出控制信号的单个微处理器或多个微处理器。ECM80可包括存储器、辅助存储装置、处理器(诸如中央处理单元)或用于完成根据本发明的任务的任何其他装置。与ECM 80相关联的存储器或辅助存储装置可存储数据和软件以允许ECM 80执行其功能。特别地，存储器或第二存储装置中的这种数据和软件可以允许ECM 80执行磨损模型100和磨损累加器110的功能。存储器或辅助存储器还可以存储对磨损模型100有用的一个或多个常数94(例如，一个或多个燃烧常数)。此外，与ECM 80相关联的存储器或辅助存储装置可存储从系统10的一个或多个输入90接收的数据。许多商业上可获得的微处理器可被配置为执行ECM 80的功能。各种其他已知电路可以与ECM 80相关联，包括信号调节电路、通信电路和其他适当的电路。

磨损模型100可接收作为输入的感测输入90和计算或存储的输入92。感测输入90可包括来自燃料传感器60和发动机速度传感器62中的一者或两者的信号。计算或存储的输入92可包括存储在ECM 80的存储器中(或经由外部控制器或存储器提供)的常数值或常数94。常数94可以包括值，诸如喷射器尺寸、发动机排量、燃烧系数，以及用于计算发动机输出的任何其他常数(诸如制动平均有效压力(BMEP)或功率消耗，和/或燃料率(在一段时间内喷射的燃料量)。除了常数94之外，计算或存储的输入92可以包括一个或多个燃料指令96。如在此使用的，“燃料指令”定义燃料喷射器20的燃料喷射事件(例如，用于燃料喷射器20)的持续时间，而不是燃料喷射的次数。

磨损模型100还可以包括一个或多个预定的磨损关系。这些关系例如可以是一个或多个映射的形式，诸如一个或多个发动机输出映射102(图3)和/或一个或多个燃料速率映射104(图4)。磨损的增量的增加，诸如增量式磨损值106，可以由磨损模型100基于映射102、104来确定并输出到磨损累加器110。磨损累加器110可以被配置为随时间跟踪发动机12的一个或多个部件的磨损量。在系统10被配置为以从阀21、23移除的材料的量的形式估计磨损的示例性实施例中，增量式磨损106可以对应于移除的材料的厚度(例如，以微米为单位)。该去除的材料可以对应于从阀21、23中的至少一者(例如阀元件22、24和阀插件28对)去除的材料。可替代地，所去除的材料可以对应于单个部件，诸如单独的进气阀元件22、排气阀元件24或阀插件28。

磨损累加器110可以计算并更新存储在ECM 80的存储器中的累加磨损值140，该累加磨损值140表示发动机12的一个或多个部件的估计磨损。例如，磨损累加器110可以计算每个增量式磨损值106的总和以确定阀21、23的磨损量(例如去除的材料)。该磨损量或累加磨损值140可以由针对阀21、23确定的每个增量式磨损值106的总和来确定。在累加磨损140对应于阀系部件诸如阀21、23的实施例中，累加磨损140的值可以表示由阀21、23的一个或多个部件(例如，阀元件22、24和阀插件28)损失的材料的总量。累加磨损140和映射102、104还可以对应于任何其他发动机部件(诸如，活塞环)损失的材料量。每当诸如阀21、23的发动机部件被替换时，累加磨损140的值可以被重置(设置为零)。磨损累加器110可以进一步被配置为存储预定总磨损阈值130，该预定总磨损阈值130表示在更换一个或多个发动机部件之前这些部件可能经受的最大可容许磨损水平。磨损阈值130可对应于例如1mm的值、2mm的值、3mm的值等。

ECM 80可基于由磨损累加器110计算的累加磨损140提供一个或多个输出。在一个方面，ECM 80可被配置为使显示器照亮指示灯122。ECM 80可被配置为向显示器或外部装置提供输出124，如下所述。此外，当累加磨损140等于或大于磨损阈值130时，和/或当累加磨损140的增加率基本上大于或小于预定标准磨损率时，ECM 80可提供将标志存储在存储器中的输出126。

图3和图4是表示磨损率和发动机12的输出之间的示例性关系的图表。包括在图3和图4的图表中的示例性图可以表示例如由存储在ECM80的存储器内的映射提供的信息。在一个方面，每个映射可以定义磨损模型100用来确定增量式磨损106的关系。具体地，输出映射102和燃料率映射104可以表示在预定时间段(例如，一秒、两秒、0.5秒等)内发动机12的平均输出或燃料率。基于该时间段内的平均输出或平均燃料率的值，每个映射102、104可以输出对应的磨损率。如果需要，在预定的时间段内，该磨损率(可以以微米/小时的单位测量)可以转换为以微米或毫米为单位的磨损量，以提供增量式磨损值106(图2)。

如图3中所示，由磨损模型100采用的输出映射102可以具有基本上对应于指数函数的形状。输出映射102可表示BMEP(或者，替代地，功率)和磨损率(例如，基于预定时间段内的平均BMEP，期望由阀21、23或阀21、23的单独部件经历的磨损率)之间的关系。如图3中所示，多个不同的输出映射102可以存储在磨损模型100中。在一个方面，每个输出映射102可以对应于特定发动机12的发动机输出和磨损率之间的关系。如图3中可见，该磨损率对于不同的发动机12可以是显著不同的，并且可以基于发动机之间的各种结构和操作差异(例如，环境温度、排量、燃料压力、空气压力等)。

图4示出了多个映射，诸如燃料率映射104，这些图可以替代输出映射102或者除了输出映射102之外由磨损模型100采用。燃料率映射104可以表示在预定时间段内由喷射器20喷射的燃料量(例如，燃料质量率)之间的关系。类似于输出映射102，燃料映射104可包括表示不同发动机12的磨损率的第一映射104和第二映射104。如图4中可见，这些磨损率对于不同的发动机12可能显著不同。

可以通过经验分析来确定用于导出每个输出映射102和/或燃料率映射104的信息。可以通过在预定条件下(例如，在特定输出或燃料率下)操作发动机12来获得这种经验数据。然后可以移除一个或多个发动机部件12，并且可以使用任何合适的方法(诸如轮廓测定法)来测量磨损量(诸如材料损失)。基于通过针对各种输出和/或燃料率重复该过程而获得的数据，可以形成磨损量与发动机12消耗的输出或燃料质量之间的关系。在一个方面，发动机12可包括多个基本相同的部件，诸如多个阀21、23。然而，在至少一些发动机中，相同部件的磨损率可根据部件安装于其中的特定位置(例如，特定汽缸14)而变化。因此，存储在每个映射102、104中的信息可以对应于发动机12的多个阀21、23上的最大期望磨损率，同时考虑这些部件经受磨损的不同速率。例如，在具有用于多个汽缸14的多个阀21、23的发动机中，磨损映射102、104可对应于在以最快速率经受磨损的位置(例如，特定汽缸)处对阀21、23测量的磨损。

工业实用性

磨损估算系统10可以与包括内燃机的任何适当的机器或车辆结合使用。例如，磨损估计系统10可用于诸如空气压缩机、研磨机、收割机、泵、破碎机、碎木机、再循环器、铣床、卡车或任何其他机器或车辆的机器上。

在内燃机12的操作期间，可由ECM 80经由诸如燃料命令96的命令的输出来控制发动机12的一个或多个功能(诸如燃料喷射器20的操作)。因此，燃料，诸如柴油燃料，可以喷射到燃烧室30中并以已知的方式燃烧以生成动力。磨损估计系统10的ECM 80可以被配置为监测(估计)发动机12的一个或多个部件的磨损，并且当累加磨损140随时间更新时，可以提供与磨损140的累加量相对应的一个或多个输出，和/或累加磨损140随时间增加的速率。

图5是示出示例性过程200的流程图，该过程可由磨损估计系统10执行以近似或估计发动机12的至少一个部件(诸如，阀系部件)的磨损。在一个方面，过程200通常可包括确定累加磨损140的值并基于累加磨损140提供一个或多个输出。过程200通常还可包括接收传感器信息、计算发动机输出(BMEP和/或功率输出)、确定燃料率、确定多个增量式磨损值106、更新累加磨损值140，以及当累加140磨损超过阈值(诸如磨损阈值130)或相对于目标或标准速率以相对快的速率或相对慢的速率增加时，提供一个或多个输出。

在一个步骤202中，ECM 80可以接收指示发动机12的操作的传感器信息。例如，步骤202可包括接收一个或多个感测输入90(图2)，包括来自燃料传感器60的信号输入。来自燃料传感器60的信号可以与发动机12的发动机输出(BMEP或功率)相关联或指示发动机12的发动机输出(BMEP或功率)。来自燃料传感器60的该信号还可以指示供应到燃烧室30的燃料量或对应的燃料率(例如，对于与共用燃料轨一起使用的燃料喷射器20)。在步骤202中接收的感测输入90可以包括来自发动机速度传感器62的对应于发动机12的速度的信号输入。来自发动机速度传感器62的信号可以与发动机输出和/或供应到室30的燃料量或对应的燃料率(例如，用于机械燃料喷射器20)相关联或指示发动机输出和/或供应到室30的燃料量或对应的燃料率。例如，发动机速度传感器62可以对应于用于燃料喷射器20的柱塞的速度。该柱塞速度可以对应于燃料喷射到不包括共燃料轨的发动机12的每个燃烧室30中的速率。

在步骤204中，可以基于在步骤202中接收的一个或多个感测输入90来确定或计算发动机输出(诸如BMEP或功率)。可以基于常数94(例如，发动机12的排量)和扭矩来计算示例性发动机输出BMEP。可以基于与燃料压力相关联的信息(例如，来自发动机速度传感器62和，如果需要，来自燃料传感器60)以及与燃料指令96(限定燃料喷射持续时间的指令)和一个或多个常数94(发动机排量、数值系数等)相关联的信息来确定扭矩。可以基于与燃料压力、燃料指令96和一个或多个常数94相关联的信息来计算功率(如扭矩)。在一个方面，在步骤204中计算的发动机输出可以对应于预定时间段，如上所述。发动机输出因此可以表示预定时间段上的平均输出。该平均输出可以提供给磨损模型100。

在可替代方面，可以通过确定或计算燃料率而不是发动机输出来执行步骤204。可以在预定的时间段内计算该燃料率，并且该燃料率可以表示该时间段内的平均燃料率(例如，以每分钟的克数测量)。例如，燃料传感器60可以输出表示共轨中的燃料压力的信号。ECM 80可被配置为基于该感测的压力、常数94(例如，喷射器孔口尺寸)并基于燃料指令96来计算燃料率，该燃料指令96可包括限定用于一个或多个喷射事件的喷射持续时间的指令。可替代地，当喷射器20是机械喷射器时，ECM 80可以至少部分地基于发动机速度传感器62和燃料指令96来计算燃料率。

在步骤206中，磨损模型100可处理在步骤204中计算的发动机输出以确定或计算增量式磨损106的量。这种增量式磨损可以提供给单个部件，诸如单独的阀元件22、24，和/或提供给一组元件，诸如阀21(和/或阀23)。在一个方面，可基于利用发动机输出映射102执行的查找来提供增量式磨损106，如图3中的曲线所示。可替代地，可以通过使用燃料率映射104处理在步骤204中计算的燃料率来执行步骤206，如图4中的曲线所示。

每个映射102、104可以限定输入值(例如，发动机输出)与增量式磨损量之间的关系。具体地，每个映射102、104可以限定这些输入值中的一者与由于阀22、24的重复打开和关闭而随时间从阀22、24去除的材料的量之间的预定关系。例如，可以通过使用发动机输出来计算阀头25和阀插件28对所经受的磨损量的函数来限定磨损模型100的映射102、104。特别地，可以将预定时间段(诸如大约1秒)内的平均BMEP输入到由诸如示例性等式E1:T_Z＝A(e^BX)的等式定义的函数中。在方程式E1中，在该预定时间段内经受的增量式磨损量由T_Z表示，A和B是如下所述根据经验确定的常数，而X表示在该预定时间段内的平均BMEP、平均功率或平均燃料率。增量式磨损量106可以对应于T_Z的值，可以以例如微米的单位测量该T_Z的值。当将BMEP用于方程E1中的X时，可以以kPa或psi为单位测量X。当在方程E1中对X使用功率时，可以以kW为单位测量X。当在等式E1中对X采用燃料率时，可以以克(或千克)燃料/单位时间测量X。如所理解的，A和B的值将基于所采用的测量值X和基于特定发动机12的特性而变化。如上所述，可以基于经验数据来确定A和B的值。

通过将发动机输出或燃料率作为输入提供到适当的映射102、104，磨损模型100可计算并输出表示由累加磨损140表示的磨损量的增量的增加的增量式磨损值106。该值可以对应于在由发动机12产生平均发动机输出或燃料率的预定时间段内经受的磨损。如所理解的，每个映射102、104可以被提供为允许ECM 80在计算增量式磨损106期间根据需要执行内插的值表格。或者，ECM 80可在不执行内插的情况下用等式E1计算T_Z的值。

在步骤208中，可以将在步骤206中计算的增量式磨损值106输出到ECM 80的磨损累加器110。磨损累加器110然后可以确定(计算)累加磨损140的更新值。在一个方面，累加磨损140可以表示在步骤206中计算出的增量式磨损106和已经在阀22、24和/或阀插件28的寿命期间计算出的每个增量式磨损106的总和。累加磨损140可以存储在ECM80的存储器中，并且可以在每次磨损累加器110接收到新的增量式磨损106时更新。可以在多个基本相同的时间段上重复步骤202-208，以计算用于更新累加磨损量140的第一时间段的第一增量式磨损量、第二时间段的第二增量式磨损量等。通过执行步骤202-208，ECM 80可以实时地监测和更新(增加)估计的磨损量。虽然与每个增量式磨损值106相关联的预定时间段可以相同，但是值106本身可以彼此不同。

在步骤210中，ECM 80可确定累加磨损140是否大于或等于预定磨损阈值130。这可以通过将累加磨损140的值与磨损阈值130进行比较来确定，该累加磨损140的值可以表示移除的材料的量(例如，以微米或毫米为单位)，该磨损阈值130还可以表示大约几毫米的移除材料的量。如果需要，步骤210可以包括将累加磨损140与累加磨损140的值的多个预定阈值(例如，对应于累加磨损140的值的50％、75％、90％等的阈值)进行比较。

当累加磨损140等于或大于磨损阈值130时，可以执行步骤214。在步骤214期间，一个或多个通知或输出120(图2)可以由ECM 80产生。例如，可以在诸如指示灯122的输出装置上呈现该通知。指示灯122例如可以是可与发动机12一起操作的机器的仪表板上的显示面板的部件。该通知还可以呈现在显示器和/或外部装置124上，诸如与ECM 80通信的装置，以提供关于累加磨损140的值、累加磨损140随时间增加的速率与标准磨损率的比较，和/或累加磨损140将超过磨损阈值130的预期定时(或累加磨损140已经达到超过例如磨损阈值130的50％、75％、90％的值的指示)的信息。在诸如阀21、23的磨损的阀系部件的示例中，如下所述，ECM 80可输出通知以指示阀21、23应被检查和/或替换，和/或阀系的游隙应在当前时间或基于预测的未来时间被检查和/或调整。步骤214可以包括将上述信息以标记的形式存储在与ECM 80相关联的存储器中。当基于发动机输出而不仅仅基于发动机小时或发动机循环来执行步骤214时，ECM 80可被配置为基于累加磨损140增加的速率来改变通知的定时。当累加磨损140不等于或大于磨损阈值130时，过程200可以进行到可选步骤212。当没有执行可选步骤212时，该过程可以改为返回到步骤202。

在步骤212中，磨损率评估器150可评估磨损率140随时间(例如，关于发动机运转时间或发动机循环)累加的增加或减少。这可以例如通过计算累加磨损140相对于发动机12的预定操作时间的变化率来确定。磨损率评估器150然后可以将所确定的增加率与预定的平均或标准磨损率进行比较。该标准磨损率可以是存储在ECM 80的存储器中的预定值，该预定值从发动机12的部件的经验数据导出。当磨损率评估器150确定累加磨损140的增加率与标准磨损率大致相同时，过程200可返回到步骤202。例如，当两者之间的差为±10％或更小时，累加磨损140的增加率可被认为近似等于标准磨损率。或者，当与标准磨损率相比，累加磨损140的增加偏离±5％、±15％或±20％或更小时，这两个值可以认为大致相等。如果需要，作为标准磨损率的替代或补充，磨损率评估器150可以与先前的磨损率进行比较。先前的磨损率可以是由ECM 80估计的先前磨损率。

当累加磨损140以例如标准磨损率(和/或先前磨损率)的±10％或更大的比率增加时，可以执行步骤216。在累加磨损140以比标准磨损率大(快)至少10％的速率增加的示例中，ECM 80可在步骤216中输出经调整的服务指示。该调整后的使用指示可以指示预期在比标准定时早的定时需要使用和/或更换发动机12的单个部件或一组部件，诸如阀21、23。相反，如果累加磨损140以比标准磨损率小(慢)10％的速率增加，则ECM 80可输出经调整的服务指示，该经调整的服务指示指示发动机12的一个或多个部件预期在比标准定时晚的定时需要服务和/或更换。步骤216可以包括提供输出122、124、126中的一者或多者，其指示累加磨损140的变化率显著地(10％)大于或小于先前的变化率。另外，输出122、124、126中的一者或多者可以指示对阀21、23预期达到累加磨损140或预期需要维修和/或更换的定时的预测。该预测可以是静态的(例如，基于历史磨损率)，或者可以是动态的(例如，在磨损率增大或减小时更新)。例如，可以经由输出124在显示器上提供预测，并且可以是估计的发动机时数、英里数、天数等的数量的形式。例如，输出124的预测可以以预定周期更新或调整，并且如果需要可以连续显示。

不管在步骤216的调整后的服务指示中提供的特定信息如何，该指示可以被提供为输出122、124、126中的一者或多者，如上所述。过程200然后可以返回到步骤202。当过程200被重复时，例如，当累加磨损140超过磨损阈值130一个或多个预定量时，在步骤214期间发出的通知可以具有增加的紧急性。

在至少一些实施例中，通过提供被配置为估计发动机12的一个或多个部件中的累加磨损的系统10，可以基于发动机的操作历史准确地估计磨损累加。因此，可以增加使用者免受意外发动机故障的保护。例如，可以识别引擎12何时可能需要更频繁的维修周期，并向操作者或技术人员提供一个或多个通知。另外，当发动机12可能需要较不频繁的维修周期时，可以通知操作者或技术员。这可以使得能够避免对发动机进行不必要的维修。因此，通过估计和监测累加磨损量，可以对发动机12执行目标维修，诸如更换阀22、24和阀座28。

对于本领域技术人员清楚明白的是，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对所公开的设备和系统进行各种修改和变化。通过考虑在此公开的设备和系统的说明书和实践，本领域的技术人员将清楚该设备和系统的其他实施例。本说明书和示例旨在被认为仅是示例性的，本发明的真实范围由所附权利要求及其等同物指示。

Claims

1.一种用于估计内燃机的至少一个部件的磨损的方法，包括：

接收传感器信息和指示供给到所述内燃机的至少一个燃烧室的燃料量的燃料指令；

至少基于所述传感器信息和所述燃料指令确定所述内燃机的至少一个部件的磨损量的增量的增加；

基于所述磨损量的增量的增加来确定更新的磨损量；以及

输出指示所述更新的磨损量的通知。

2.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述传感器信息至少包括燃料压力。

3.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述传感器信息至少包括所述内燃机的速度。

4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述磨损量是至少基于与燃料压力相关联的传感器信息和指示所述内燃机的速度的传感器信息来更新的。

5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述磨损量是基于表示所述内燃机的所述至少一个部件所经受的磨损相对于发动机输出或相对于燃料量的经验数据的映射来更新的。

6.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述通知指示对所述内燃机的所述至少一个部件的更换或执行服务的需要。

7.如前述权利要求中任一项所述的方法，进一步包括基于所确定的所述磨损量的增加率来提供指示所述磨损量将超过预定阈值的定时的通知。

8.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述磨损量是至少基于发动机输出来更新的。

9.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中当所述磨损量增加的速率不同于预定磨损率时，输出所述通知。

10.一种用于内燃机的磨损估计系统，所述系统包括：

燃料喷射器，被配置为向燃烧室喷射燃料；

传感器，被配置为输出指示供给到所述内燃机的燃料量的信息；

至少一个阀系部件；和

控制器，被配置为：

通过向所述燃料喷射器输出命令来控制所述燃料喷射器的操作；

接收从所述传感器输出的所述信息；

至少基于所述传感器信息确定所述至少一个阀系部件的磨损量的增量的增加；

基于所述增量的增加来更新所述磨损量；和

输出指示所述更新的磨损量的通知。