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技术领域

本公开涉及燃料输送系统和燃料输送系统中低压燃料泵和高压燃料泵的 操作方法。

背景技术

利用燃料的直接汽缸内喷射的一些车辆发动机系统包括具有用于向燃料 喷射器提供合适的燃料压力的多个燃料泵的燃料输送系统。作为一个示例， 燃料输送系统能够利用分别串联布置在燃料箱和燃料喷射器之间的电驱动的 低压燃料泵(例如，提升泵)和机械驱动的高压燃料泵。高压燃料泵和低压 燃料泵可以联合操作，以在发动机操作期间产生期望的燃料轨压力。

US2009/0090331公开了一种向直接燃料喷射器提供加压燃料的燃料输送 系统。发明人已经认识到US2009/0090331中公开的燃料输送系统具有的若干 缺点。例如，用于低压燃料泵和高压燃料泵的控制方案使用泵模型确定高压 燃料泵的容积效率，其对以下各项敏感：1)制造可变性；2)磨损；和3)直 接喷射(DI)泵入口压力。之前的算法取决于“全DI泵容积效率”的先验确 定(priordetermination)。此外，之前的算法没有特别地将DI泵入口压力置 于高水平以学习(即，自校准)与高DI入口压力关联的容积效率。在泵效率 被测量期间的时间间隔未被指定。在某些时间间隔期间，测量高压燃料泵效 率可能不准确。例如，如果高压燃料泵的输入低于阈值，则泵效率测量可能 不准确。容积效率测量的不准确能够导致低效的燃料输送系统操作。

发明内容

发明人已经认识到在以脉冲模式控制低压泵(例如，提升泵)和确定高 压泵(例如，DI泵)容积效率(例如，最大高压泵容积效率)之间的有用的 发现。在一个实施例中，每次低压泵以高压力操作时，“最佳可用的”高压泵 容积效率能够被测量和存储，用于容积效率退化的检测(即，蒸汽检测)。这 种自学习校准允许归因于降低的低压泵压力的高压泵容积效率的任何退化。 应当认识到，在一些示例中，低压泵可以是高压泵入口压力。因此，可以增 加对较低的高压泵容积效率的检测和蒸汽检测的稳健性。及时可靠的蒸汽检 测使燃料输送系统中的脉冲式低压泵稳健地抵抗燃料导轨压力(即，喷射压 力)的意外下降。

因此，在另一个实施例中，提供用于操作发动机的燃料输送系统的方法。 该方法包括：将超过阈值的电压发送到提升压力泵；以及基于直接喷射泵的 容积效率，控制提升泵，其中直接喷射泵的容积效率仅当发送到低压燃料泵 的电压超过阈值时被确定。以此方式，可以在一个示例中是时间间隔的间隔 被选择以提供准确的效率确定，其中该间隔用于确定直接喷射泵的容积效率。 因此，不准确的泵效率测量的可能性被减小，从而提高燃料输送系统操作效 率。

在一个示例中，响应于直接喷射泵蒸汽检测程序的实施，开始将超过阈 值的电压发送到提升泵。以此方式，容积效率确定和蒸汽检测程序能够在并 发的时间间隔处被实施，从而增加燃料输送系统的效率。

此外，在一个示例中，可以推断，当预定电压被施加至低压燃料泵达预 定时间间隔时，低压燃料泵压力大于阈值。以此方式，低压燃料泵压力超过 阈值的确定被简化。

当单独或与附图相结合时，根据下面的具体实施方式，本说明书的上述 优点、其它优点和特征将是显而易见的。

应当理解，上述概要被提供，以便以简化的形式引入一系列构思，这些 构思在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的主题 的关键或必要特征，要求保护的主题的范围被随附的权利要求唯一地限定。 此外，要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分中提及的任 何缺点的实施方式。此外，上述问题已经被本发明的发明人认识到，并且不 被认为是已知的。

附图说明

图1示出发动机和燃料输送系统的示意性描述。

图2示出操作燃料输送系统的一种方法。

图3示出操作燃料输送系统的另一种方法。

图4示出示例燃料输送系统控制程序的图形化表示。

具体实施方式

图1示出发动机系统100，其可以被配置为车辆190的推进系统。发动机 系统100包括具有多个燃烧室或汽缸112的内燃发动机110。燃料能够经由汽 缸内直接喷射器120被直接提供到汽缸112。如图1所示意性表示的，发动机 110能够接收进气空气和排出燃料燃烧后的产物。发动机110可以包括合适类 型的发动机，包括汽油或柴油发动机。

燃料能够通过大体在150处指示的燃料输送系统经由喷射器120被提供 至发动机110。在该特定示例中，燃料输送系统150包括用于将燃料存储在车 辆上的燃料存储箱152、低压燃料泵130、高压燃料泵140、燃料轨158以及 各种燃料通道154和156。因此，燃料输送系统150可以包括用于将燃料供应 到高压燃料泵140的低压燃料泵130和用于将燃料供应到至少一个燃料喷射 器120的高压燃料泵。

低压燃料泵130能够由控制器170操作，以经由燃料通道154向高压燃 料泵140(例如，直接喷射(DI)泵)提供燃料。低压燃料泵130能够被配置 成可以被称为提升泵的泵。作为一个示例，低压燃料泵130能够包括电动泵 马达，由此泵两端的压力增加和/或通过泵的容积流率可以通过改变提供至泵 马达的电功率来控制，从而增加或减小马达转速。例如，当控制器减小提供 至低压燃料泵130的电功率时，穿过泵的容积流率和/或泵两端的压力增加可 以减小。穿过低压燃料泵的容积流率和/或低压燃料泵两端的压力增加可以通 过增加提供至低压燃料泵130的电功率来增加。作为一个示例，供应至低压 燃料泵马达的电功率能够从车辆190上的交流发电机或其它能量存储设备获 得，由此控制系统能够控制用于给低压燃料泵提供功率的电负荷。因此，通 过改变如在182处指示的提供至低压燃料泵的电压和/或电流，提供到高压燃 料泵140并且最终提供到燃料轨的燃料的流速和压力可以通过控制器调整。 此外，高压燃料泵140可以被配置为直接喷射泵。

高压燃料泵140能够由控制器170控制，以经由燃料通道156向燃料轨 158提供燃料。作为一个非限制性示例，高压燃料泵140可以是BOSCHHDP5 高压泵，其利用在142处指示的流量控制阀(例如，MSV)以使控制系统能 够改变每个泵冲程的有效泵容积。然而，应当认识到，可以使用其它合适的 高压燃料泵。高压燃料泵140的示例被示出，并参考图1B更详细描述。相比 于马达驱动的低压燃料泵130，高压燃料泵140能够由发动机110机械驱动。 高压燃料泵140的泵活塞144能够经由凸轮146接收来自发动机曲轴或凸轮 轴的机械输入。以此方式，高压燃料泵140能够根据凸轮驱动的单汽缸泵的 原理被操作。

控制器170能够通过改变在184处指示的命令信号来改变高压燃料泵140 两端的压力增加和由高压燃料泵140提供至燃料轨158的燃料的容积流率。 因此，即使当高压燃料泵以与发动机转速成比例确定的泵转速操作时，控制 器能够改变燃料压力增加和由高压燃料泵提供的容积流率。燃料轨158能够 包括用于向控制器170提供燃料轨压力的指示的燃料轨压力传感器162。发动 机转速传感器164能够用于向控制器170提供发动机转速的指示。发动机转 速的指示能够用于确认高压燃料泵140的转速，因为泵140由发动机例如经 由曲轴或凸轮轴机械驱动。排气传感器166能够用于向控制器170提供排气 成分的指示。作为一个示例，传感器166可以包括宽域排气传感器(UEGO)。 排气传感器166能够用作控制器的反馈，以调整经由喷射器120输送至发动 机的燃料量。以此方式，控制器170能够将输送到发动机的空燃比控制为规 定的设定值。

此外，控制器170能够经由燃料喷射驱动器122单独致动喷射器120中 的每个。控制器170、驱动器122和其它合适的发动机系统控制器能够包含控 制系统。虽然驱动器122被示出在控制器170外部，但是应当认识到，在其 它示例中，控制器170能够包括驱动器122或能够被配置成提供驱动器122 的功能。在该特定示例中，控制器170包括电子控制单元，其包含输入/输出 设备172、中央处理单元(CPU)174、只读存储器(ROM)176、随机存取 存储器(RAM)177和不失效存储器(KAM)178中的一个或多个。发动机 控制器170可以接收来自耦连到发动机10的传感器的各种信号，包括：来自 空气质量流量传感器(未示出)的进入的空气质量流量(MAF)的测量值； 来自温度传感器(未示出)的发动机冷却剂温度(ECT)；来自排气传感器166 的排气空燃比；操作者输入设备186(例如，节气门踏板)等。此外，发动机 控制器170可以基于从各种传感器接收的输入监测和调整各种执行器的位置。 这些执行器可以包括例如节气门(未示出)、进气门和排气门系统(未示出)、 低压燃料泵130、高压燃料泵140、直接喷射器120等。存储介质只读存储器 176能够用表示处理器174可执行的指令的计算机可读数据来编程，用于执行 下面描述的方法以及被预期但未具体列出的其它变体。

在一个示例中，控制器170可以被配置成在低压燃料泵130超过阈值压 力时确定高压燃料泵140的容积效率并且基于高压燃料泵的容积效率调整低 压燃料泵输出。控制器170可以进一步被配置成向低压燃料泵发送预定电压 达预定时间段，以使低压泵压力增加到阈值压力以上。此外，响应于高压燃 料泵蒸汽检测程序的开始，预定电压可以被施加至低压燃料泵。

进一步地，在一个示例中，调整低压燃料泵输出包括如果高压燃料泵的 容积效率超过阈值，则减小提升泵输出，并且如果高压燃料泵的容积效率低 于阈值，则增加提升泵输出。

更进一步地，在一个示例中，确定高压燃料泵的容积效率包括测量高压 燃料泵的容积效率。本文较详细描述用于确定容积效率的技术。进一步地， 在一个示例中，低压燃料泵输出可以被调整以实现高压燃料泵的期望的容积 效率。以此方式，燃料输送系统可以被有效地操作。更进一步地，在一个示 例中，控制器可以被配置成继低压燃料泵输出的调整之后、在已经超出预定 时间间隔之后并且当发送至低压燃料泵的电压超过阈值时，确定高压燃料泵 的第二容积效率并且基于高压燃料泵的第二容积效率调整低压燃料泵输出。

图2示出用于操作燃料输送系统的方法200。方法200可以经由上面关于 图1描述的燃料输送系统实施或可以经由另一合适的燃料输送系统实施。

在202处，该方法包括确定发送至低压泵的电压(例如，电压脉冲)是 否大于阈值。应当认识到，低压泵压力能够根据发送至低压泵的电压推断。 因而，可以推断，当发送至低压泵的电压大于阈值时，低压泵的压力大于阈 值。因而，在一个示例中，低压泵压力传感器可以根据需要不被包括在燃料 输送系统中。

如果确定发送至低压燃料泵的电压未超过阈值(在202处为否)，则该方 法返回至202。然而，如果确定低压燃料泵的压力超过阈值压力(在202处为 是)，则该方法前进至204。在204处，该方法包括当发送至低压燃料泵的电 压超过阈值时，确定高压燃料泵的容积效率。在一个示例中，当发送至低压 泵的电压降低至阈值之下和/或高压燃料泵效率降低至阈值之下时，超过阈值 的电压脉冲可以被发送至低压泵。此外或可替代地，当发动机消耗预定量的 燃料(例如，3立方厘米(CC))时，超过阈值的电压脉冲可以被发送至低压 泵。在206处，该方法包括基于高压燃料泵的容积效率来控制低压燃料泵。 在一个示例中，可以利用添加至模型化容积效率的附加校正项，确定容积效 率。应当认识到，以此方式确定容积效率不需要准确的泵模型。仅需要具有 附加校正项的结构正确的泵模型。附加校正项可以按如下等式来计算：

容积效率附加项＝模型化容积效率-实际容积效率(等式1)

在一个示例中，模型化容积效率可以使用以下等式来计算：

模型化容积效率＝1-A-(B*DC*FRP/N)–(C*FRP*DC)(等式2)

A＝偏移项

B＝泄漏项

C＝压缩系数项

DC＝占空比

FRP＝燃料轨压力

N＝发动机转速

因而，在一个示例中，校正的容积效率可以使用以下等式确定：

校正的容积效率＝模型化容积效率+容积效率附加项(等式3)

因此，在一个示例中，低压燃料泵可以基于校正的容积效率(即，期望 的容积效率)和实际容积效率(即，我们获得的容积效率)之间的差通过控 制器调整。因而，下面的等式可以用于调整低压燃料泵。容积效率附加项可 以被学习和计算为其它变量(诸如DC*FRP/N或FRP*DC)的函数。

容积效率退化＝校正的容积效率-实际容积效率(等式4)

因而，在该示例中，当容积效率退化超过阈值时，低压燃料泵输出增加， 并且当容积效率退化低于阈值时，低压燃料泵输出减小。应当认识到，可以 通过调整提供到低压燃料泵的电压来调整低压燃料泵输出。例如，提供至泵 的电压可以被增加以增加输出，并且相反地，提供至泵的电压可以被减小以 减小泵输出。以此方式，基于使用在204处确定的容积效率所确定的附加校 正项，控制低压燃料泵。

在一个示例中，基于高压燃料泵的容积效率控制低压泵可以包括在208 处确定高压燃料泵的容积效率是否大于阈值。阈值可以基于与上面讨论的容 积效率和附加校正项相关的等式被确定。允许的容积效率退化的15％到30％ 的阈值已经被发现是有效的。低于15％就会有在容积效率测量中根据噪声而 打开提升泵的风险。大于30％的风险是不充分的反应时间以对在提升泵和DI 泵入口之间的燃料管路再加压。

如果容积效率大于阈值(在208处为是)，则该方法包括在210处减小低 压燃料泵输出。然而，如果容积效率不大于阈值(在208处为否)，则该方法 包括在212处增加低压燃料泵输出。接着，在214处该方法包括控制高压燃 料泵以实现期望的燃料轨压力设定值。

应当认识到，方法200可以重复，并且因而该方法可以进一步包括当发 送至低压燃料泵的电压超过阈值时，确定高压燃料泵的第二容积效率，并且 基于高压燃料泵的第二容积效率调整低压燃料泵输出。

图3示出用于操作燃料输送系统的方法300。方法300可以经由上面关于 图1描述的燃料输送系统实施或可以经由另一合适的燃料输送系统实施。

在302处，该方法包括确定高压燃料泵蒸汽检测程序是否应当被实施。 在一个示例中，实施蒸汽检测程序可以包括增加低压燃料泵的输出和测量燃 料轨压力。

如果确定高压燃料泵蒸汽检测程序不应当被实施(在302处为否)，则该 方法返回至302。然而，如果确定高压燃料泵蒸汽检测程序应当被实施(在 302处为是)，则该方法前进至304。在304处，该方法包括响应于实施高压 燃料泵蒸汽检测程序，将超过阈值的电压发送至低压燃料泵。然而，在其它 实施例中，蒸汽检测程序可以不在步骤302中实施。进一步地，在一个示例 中，阈值可以是10伏特(V)。在另一个示例中，阈值可以是12V。以此方式， 低压燃料泵输出压力增加。

在306处，该方法包括等待预定时间段同时将超过阈值的电压发送至低 压燃料泵。在一个示例中，预定时间段可以是0.24秒，在另一个示例中，预 定时间段可以是150毫秒。

在308处，该方法确定发送至低压燃料泵的电压是否大于阈值。然而， 在其它示例中，步骤308可以不被包括在方法300中并且可以推断发送至低 压燃料泵的电压大于阈值，因而低压泵压力大于阈值。如果确定发送至低压 燃料泵的电压不大于阈值(在308处为否)，则该方法返回至308。然而，如 果确定发送至低压燃料泵的电压大于阈值(在308处为是)，则该方法前进至 310。在310处，该方法包括当低压燃料泵超过阈值压力时，确定高压燃料泵 的容积效率。高压燃料泵的容积效率可以基于上面描述的技术来确定。在一 个示例中，当发送至低压泵的电压下降至阈值之下和/或高压燃料泵效率下降 至阈值之下时，超过阈值的电压脉冲可以被发送至低压泵。此外或替代地， 当发动机消耗预定量的燃料(例如，3立方厘米(CC))时，超过阈值的电压 脉冲可以被发送至低压泵。

在312处，该方法包括基于高压燃料泵的容积效率控制低压燃料泵。在 一个示例中，低压燃料泵可以基于上面讨论的附加校正项被控制。基于高压 燃料泵的容积效率控制低压燃料泵可以包括步骤314-318。在314处，该方法 确定高压燃料泵的容积效率是否大于阈值。

如果确定容积效率大于阈值(在314处为是)，则该方法前进至316。在 316处，该方法包括减小低压燃料泵输出。另一方面，如果确定容积效率不大 于阈值(在314处为否)，则该方法前进至318。在318处，该方法包括增加 低压燃料泵输出。在所描述的示例中，在发动机操作期间，可以以预定时间 间隔实施该方法。因此，在320处，该方法确定是否已经超出预定时间间隔。 如果未超出预定时间间隔(在320处为否)，则该方法返回至320并且继续等 待而不重复该方法。然而，如果已经超出预定时间间隔(在320处为是)，则 该方法返回至开始。方法300使高压泵的容积效率能够在选择时间间隔处被 测量，从而能够增加测量的准确性。因此，能够改善高压燃料泵的随后操作。

图4示出描述示例性低压燃料泵控制操作的时间线。在该示例中，时间 沿水平轴线表示。施加至低压燃料泵的电压被表示在图形400的竖直轴线上。 低压燃料泵的压力被表示在图形402的竖直轴线上并且高压燃料泵效率被表 示在图形404的竖直轴线上。

在T1处，施加至低压燃料泵的电压被增加至大于阈值406的值。在所描 述的示例中，阈值电压是12V。然而，交流电压已经被预期。电压能够以脉 冲被发送至低压燃料泵。然而，可以利用交流电子泵控制技术。如图所示， 当高电压脉冲被施加至低压泵时，高压泵的效率处于或接近峰值408。应当认 识到，高压泵的容积效率随着低压泵电压(或压力)增加而增加。一旦低压 泵电压(或压力)充分，则容积效率达到峰值408并且基本不再随额外低压 泵压力而增加。因此，低压泵电压(或压力)如此高，以至于最大高压泵容 积效率被基本保证。在点T2处，高压泵容积效率能够被学习。如图所示，在 410和412处，当发送至低压泵的高电压中断时，高压泵燃料泵效率减小。响 应于泵效率的减小，电压脉冲414和416被发送至低压燃料泵。然而，其它 低压泵控制技术已经被预期。电压脉冲414和416能够包括缓慢的电压斜线 上升418，以减小(例如，限制)峰值泵马达电流。以此方式，高压燃料泵效 率可以在预定间隔处被准确地测量。因此，能够改善高压燃料泵和低压燃料 泵两者的控制。

注意，包括在本文中的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆 系统构造一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在 非临时性存储器中，并且可以由包括控制器结合各种传感器、执行器和其它 发动机硬件的控制系统实施。本文描述的具体程序可以表示任何数量的处理 策略中的一个或更多个，诸如事件驱动的、中断驱动的、多任务的、多线程 的等。因此，所示的各种行为、操作和/或功能可以按所示的顺序执行、并行 地执行或在一些情况下被省略。同样，处理的顺序不是实现本文面描述的示 例实施方式的特征和优点所必需的，而是为了便于说明和描述目的被提供。 根据使用的特定策略，所示的行为、操作和/或功能中的一个或更多个可以被 重复地执行。此外，所述的行为、操作和/或功能可以图形化地表示被编程到 发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非临时性存储器之内的代码，其 中所述的行为通过执行在包括各种发动机硬件组件结合电子控制器的系统中 的指令而被实施。

应当认识到，本文所公开的构造和程序在本质上是示例性的，并且这些 具体实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变体是可能的。例如，上述 技术可以被应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型。本公 开的主题包括本文所公开的各种系统和构造以及其它特征、功能和/或性质的 所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。

下面的权利要求具体指出被认为是新颖的和非显而易见的特定组合和子 组合。这些权利要求可以涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这 样的权利要求应当被理解为包括一个或更多个这样的元件的组合，既不要求 也不排除两个或更多个这样的元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的 其它组合和子组合可以通过对本申请权利要求的修改或通过在本申请或相关 申请中提出新权利要求被要求保护。这样的权利要求，无论比原权利要求范 围更宽、更窄、等同或不同，均被认为包含在本公开的主题内。