专利名称: | 优化间歇燃料泵控制 | ||
专利名称(英文): | Optimized intermittent fuel pump control | ||
专利号: | CN201510869795.4 | 申请时间: | 20151202 |
公开号: | CN105649809A | 公开时间: | 20160608 |
申请人: | 福特环球技术公司 | ||
申请地址: | 美国密歇根州 | ||
发明人: | J·N·乌尔雷; R·D·珀西富尔 | ||
分类号: | F02D41/30 | 主分类号: | F02D41/30 |
代理机构: | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人: | 徐东升; 李尚颖 |
摘要: | 本发明涉及优化间歇燃料泵控制。提供了用于操作燃料泵的各种方法。在一个示例中,操作燃料泵的方法包括反复地减小低压燃料泵脉冲的开启持续时间,直到燃料泵的峰值出口压力从与先前脉冲对应的峰值出口压力减小,以识别最小脉冲持续时间;和向燃料泵施加具有最小脉冲持续时间的脉冲。 | ||
摘要(英文): | Various methods are provided for operating a fuel pump. In one example, a method of operating a fuel pump comprises iteratively reducing an on-duration of a low pressure fuel pump pulse, until a peak outlet pressure of the fuel pump decreases from a peak outlet pressure corresponding to a previous pulse, to identify a minimum pulse duration, and applying a pulse having the minimum pulse duration to the fuel pump. |
1.一种操作燃料泵的方法,其包括: 反复地减小低压燃料泵脉冲的开启持续时间,直到燃料泵的峰值出口 压力从与先前脉冲对应的峰值出口压力减小,从而识别最小脉冲持续时 间;以及 向所述燃料泵施加具有所述最小脉冲持续时间的脉冲。
2.如权利要求1所述的方法,其中向所述燃料泵施加具有所述最小脉 冲持续时间的所述脉冲导致所述燃料泵泵送期望燃料体积。
3.如权利要求1所述的方法,其中反复地减小所述燃料泵脉冲的所述 开启持续时间,直到所述燃料泵输出所述峰值出口压力的持续时间下降 到低于阈值。
4.如权利要求1所述的方法,其进一步包括当发动机负荷和发动机转 速中的一个或两者低于相应阈值时,向所述燃料泵连续地施加具有所述最 小脉冲持续时间的脉冲。
5.如权利要求4所述的方法,其进一步包括当所述发动机负荷和所述 发动机转速中的一个或两者等于或高于所述相应阈值时,以连续操作模 式操作所述提升泵。
6.如权利要求1所述的方法,其中响应于所述燃料泵的出口压力下降 到较低的阈值压力,向所述燃料泵施加具有所述最小脉冲持续时间的所述 脉冲。
7.如权利要求1所述的方法,其中响应于泵送燃料体积,向所述燃料 泵施加具有所述最小脉冲持续时间的所述脉冲。
8.如权利要求7所述的方法,其中所述燃料体积小于期望燃料体积, 当所述提升泵泵送期望燃料体积时,所述期望燃料体积使在所述提升泵 下游的高压燃料泵的入口压力基本下降到燃料蒸汽压力。
9.如权利要求1所述的方法,其进一步包括: 将所述最小脉冲持续时间与燃料温度相关联;以及 将与所述燃料温度相关联的所述最小脉冲持续时间存储在包括多个 最小脉冲持续时间的数据结构中,其中所述多个最小脉冲持续时间中的 每个与相应的燃料温度相关联。
10.如权利要求1所述的方法,其中响应于燃料温度的阈值变化,反 复地减小所述开启持续时间。
11.一种操作燃料泵的方法,其包括: 在第一状况下, 两次或多次地用脉冲驱动所述燃料泵达一段持续时间,并且关联由于 所述脉冲的应用引起的泵送的燃料体积; 每次反复地减小所述持续时间,直到由于所述脉冲的应用引起的泵送 的所述燃料体积减小,从而识别最小持续时间;以及 在第二状况下, 用脉冲驱动所述燃料泵达所述最小持续时间。
12.如权利要求11所述的方法,其进一步包括: 在所述第一状况下, 两次或多次地用所述脉冲驱动所述燃料泵达所述最小持续时间; 关联由于每次应用所述脉冲达所述最小持续时间引起的泵送的所述 燃料体积; 识别小于期望燃料体积的脉冲间的燃料体积;以及 在所述第二状况下, 在所述脉冲间的燃料体积的泵送时,用所述脉冲驱动所述燃料泵达所 述最小持续时间。
13.如权利要求12所述的方法,其中在所述脉冲间的燃料体积的泵送 时用所述脉冲驱动所述燃料泵达所述最小持续时间使所述燃料泵的出口 压力维持在高于燃料蒸汽压力。
14.如权利要求11所述的方法,其中在由于所述脉冲的应用引起的泵 送的所述燃料体积减小之前,在每次减小反复处由于所述脉冲的应用引 起的泵送的所述燃料体积是所述期望燃料体积。
15.如权利要求11所述的方法,其中所述第一状况包括燃料温度的阈 值变化的发生。
16.如权利要求11所述的方法,其中所述第二状况包括发动机转速和 发动机负荷中的一个或两者低于相应阈值。
17.一种操作燃料泵的方法,其包括: 反复地减小低压燃料泵脉冲的开启持续时间,直到所述燃料泵的出口 压力在小于阈值持续时间的期间内保持在峰值出口压力,从而识别期望 脉冲持续时间; 响应于加燃料状况,向所述低压燃料泵脉冲重复地应用所述脉冲达所 述期望脉冲持续时间;以及 基于重复应用所述脉冲达所述期望脉冲持续时间而泵送的燃料的最 小值,调整在连续脉冲之间的脉冲间持续时间。
18.如权利要求17所述的方法,其中应用所述脉冲达所述期望脉冲持 续时间导致泵送期望值的泵送燃料,以及 其中泵送燃料的所述最小值小于泵送燃料的所述期望值。
19.如权利要求17所述的方法,其进一步包括存储所述期望脉冲持续 时间和泵送燃料的所述期望值作为燃料温度的函数。
20.如权利要求17所述的方法,其中所述加燃料状况包括期望值的泵 送燃料的泵送。
1.一种操作燃料泵的方法,其包括: 反复地减小低压燃料泵脉冲的开启持续时间,直到燃料泵的峰值出口 压力从与先前脉冲对应的峰值出口压力减小,从而识别最小脉冲持续时 间;以及 向所述燃料泵施加具有所述最小脉冲持续时间的脉冲。
2.如权利要求1所述的方法,其中向所述燃料泵施加具有所述最小脉 冲持续时间的所述脉冲导致所述燃料泵泵送期望燃料体积。
3.如权利要求1所述的方法,其中反复地减小所述燃料泵脉冲的所述 开启持续时间,直到所述燃料泵输出所述峰值出口压力的持续时间下降 到低于阈值。
4.如权利要求1所述的方法,其进一步包括当发动机负荷和发动机转 速中的一个或两者低于相应阈值时,向所述燃料泵连续地施加具有所述最 小脉冲持续时间的脉冲。
5.如权利要求4所述的方法,其进一步包括当所述发动机负荷和所述 发动机转速中的一个或两者等于或高于所述相应阈值时,以连续操作模 式操作所述提升泵。
6.如权利要求1所述的方法,其中响应于所述燃料泵的出口压力下降 到较低的阈值压力,向所述燃料泵施加具有所述最小脉冲持续时间的所述 脉冲。
7.如权利要求1所述的方法,其中响应于泵送燃料体积,向所述燃料 泵施加具有所述最小脉冲持续时间的所述脉冲。
8.如权利要求7所述的方法,其中所述燃料体积小于期望燃料体积, 当所述提升泵泵送期望燃料体积时,所述期望燃料体积使在所述提升泵 下游的高压燃料泵的入口压力基本下降到燃料蒸汽压力。
9.如权利要求1所述的方法,其进一步包括: 将所述最小脉冲持续时间与燃料温度相关联;以及 将与所述燃料温度相关联的所述最小脉冲持续时间存储在包括多个 最小脉冲持续时间的数据结构中,其中所述多个最小脉冲持续时间中的 每个与相应的燃料温度相关联。
10.如权利要求1所述的方法,其中响应于燃料温度的阈值变化,反 复地减小所述开启持续时间。
11.一种操作燃料泵的方法,其包括: 在第一状况下, 两次或多次地用脉冲驱动所述燃料泵达一段持续时间,并且关联由于 所述脉冲的应用引起的泵送的燃料体积; 每次反复地减小所述持续时间,直到由于所述脉冲的应用引起的泵送 的所述燃料体积减小,从而识别最小持续时间;以及 在第二状况下, 用脉冲驱动所述燃料泵达所述最小持续时间。
12.如权利要求11所述的方法,其进一步包括: 在所述第一状况下, 两次或多次地用所述脉冲驱动所述燃料泵达所述最小持续时间; 关联由于每次应用所述脉冲达所述最小持续时间引起的泵送的所述 燃料体积; 识别小于期望燃料体积的脉冲间的燃料体积;以及 在所述第二状况下, 在所述脉冲间的燃料体积的泵送时,用所述脉冲驱动所述燃料泵达所 述最小持续时间。
13.如权利要求12所述的方法,其中在所述脉冲间的燃料体积的泵送 时用所述脉冲驱动所述燃料泵达所述最小持续时间使所述燃料泵的出口 压力维持在高于燃料蒸汽压力。
14.如权利要求11所述的方法,其中在由于所述脉冲的应用引起的泵 送的所述燃料体积减小之前,在每次减小反复处由于所述脉冲的应用引 起的泵送的所述燃料体积是所述期望燃料体积。
15.如权利要求11所述的方法,其中所述第一状况包括燃料温度的阈 值变化的发生。
16.如权利要求11所述的方法,其中所述第二状况包括发动机转速和 发动机负荷中的一个或两者低于相应阈值。
17.一种操作燃料泵的方法,其包括: 反复地减小低压燃料泵脉冲的开启持续时间,直到所述燃料泵的出口 压力在小于阈值持续时间的期间内保持在峰值出口压力,从而识别期望 脉冲持续时间; 响应于加燃料状况,向所述低压燃料泵脉冲重复地应用所述脉冲达所 述期望脉冲持续时间;以及 基于重复应用所述脉冲达所述期望脉冲持续时间而泵送的燃料的最 小值,调整在连续脉冲之间的脉冲间持续时间。
18.如权利要求17所述的方法,其中应用所述脉冲达所述期望脉冲持 续时间导致泵送期望值的泵送燃料,以及 其中泵送燃料的所述最小值小于泵送燃料的所述期望值。
19.如权利要求17所述的方法,其进一步包括存储所述期望脉冲持续 时间和泵送燃料的所述期望值作为燃料温度的函数。
20.如权利要求17所述的方法,其中所述加燃料状况包括期望值的泵 送燃料的泵送。
翻译:技术领域
本公开的技术领域涉及操作燃料泵。
背景技术
提升泵控制系统可以用于包括蒸汽管理、喷射压力控制、温度控 制和润滑的各种目的。在一个示例中,提升泵将燃料供应到高压燃料 泵,该高压燃料泵将较高喷射压力提供给内燃发动机中的直接喷射器。 所述高压燃料泵可以通过将高压燃料供应到与直接喷射器耦连的燃料 轨来提供高喷射压力。燃料压力传感器可以被设置在所述燃料轨中, 以实现燃料轨压力的测量,其中发动机操作的各种方面(诸如燃料喷 射)可以基于燃料轨压力的测量。
美国专利No.7,640,916公开用于操作燃料系统的系统和方法,在 燃料系统中提升泵被间歇地且不连续地驱动。提升泵的间歇驱动允许 减小在操作提升泵中消耗的能量,同时维持足够燃料压力供应到在提 升泵下游的高压燃料泵。在一些示例中,可以启动提升泵的驱动,以 将高压燃料泵的入口处的压力维持在高于燃料蒸汽压力,从而将所述 高压燃料泵的效率维持在期望水平。相反地,一旦高压燃料泵的入口 压力超过预定阈值,就可以停止提升泵的驱动。
发明内容
本文的发明人已经认识到与上述方法有关的问题。因为提升泵致 动的启动和停止的时间可以基于高压燃料泵的要求的入口压力,致动 提升泵的持续时间可能过长,从而不必要地增加能量消耗。例如,由 于在以这种方式确定的持续时间内致动提升泵而泵送的燃料体积可以 大于操作发动机所要求的燃料体积。
至少部分地解决上述问题的一种方法包括操作燃料泵的方法,该 方法包括反复地减小低压燃料泵脉冲的开启持续时间,直到燃料泵的 峰值出口压力从与先前脉冲对应的峰值出口压力减小,以识别最小脉 冲持续时间;以及向燃料泵施加具有最小脉冲持续时间的脉冲。
在更具体的示例中,向燃料泵施加具有最小脉冲持续时间的脉冲 导致燃料泵泵送期望燃料体积。
在另一示例中,反复地减小燃料泵脉冲的开启持续时间,直到其 中燃料泵输出峰值出口压力的持续时间下降到低于阈值。
以这种方式,燃料泵的能量消耗可以被最小化,同时使燃料泵向 发动机供应足够的燃料体积。因此,通过这些动作实现技术结果。
当单独地或结合附图考虑时,从下面的具体实施方式,本说明书 的上述优点和其他优点以及特征将是显而易见的。
应该理解的是,提供以上发明内容,以简化的形式介绍在具体实 施方式中进一步描述的一系列概念。其目的不是确认所要求保护的主 题的关键或必要特征,所要求保护的主题的范围由权利要求唯一地限 定。此外,所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现方式。最后,上述解释不承认任何信息或 问题是众所周知的。
附图说明
图1是示出示例发动机的示意图。
图2示出直接喷射发动机系统。
图3示出说明操作提升泵的方法的流程图。
图4A和图4B示出说明执行脉冲校准的方法的流程图。
图5示出说明提升燃料泵的脉冲校准的图表。
具体实施方式
提供了用于操作燃料泵的各种方法。在一个示例中,操作燃料泵的 方法包括反复减小低压燃料泵脉冲的开启持续时间,直到燃料泵的峰 值出口压力从对应于先前脉冲的峰值出口压力减小,以识别最小脉冲 持续时间;和向燃料泵施加具有最小脉冲持续时间的脉冲。图1是示 出示例发动机的示意图,图2示出直接喷射发动机系统,图3示出说 明操作提升泵的方法的流程图,图4A和图4B示出说明执行脉冲校准 的方法的流程图,以及图5示出说明提升燃料泵的脉冲校准的图表。 图1和图2的发动机也包括配置成实现图3-4B中所述的方法的控制器。
图1是示出示例发动机10的示意图,所述示例发动机10可以被包 括在机动车的推进系统中。示出的发动机10具有四个汽缸30。然而, 其他数量的汽缸也可以根据当前公开使用。发动机10可以至少部分地 由包括控制器12的控制系统和由经由输入装置130来自车辆操作员 132的输入而被控制。在此示例中,输入装置130包括加速器踏板和用 于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10 的每个燃烧室(例如,汽缸)30可以包括燃烧室壁,活塞(未示出) 被设置在其中。所述活塞可以耦连到曲轴40,使得活塞的往复运动被 转化成曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出) 耦连到车辆的至少一个驱动轮。此外,起动机马达可以经由飞轮耦连 到曲轴40,以实现发动机10的起动操作。
燃烧室30可以经由进气通道42从进气歧管44接收进气空气,并 且可以经由排气通道48排放燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46可 以经由相应的进气门和排气门(未示出)选择性地与燃烧室30连通。 在一些实施例中,燃烧室30可以包括两个或更多个进气门和/或两个或 更多个排气门。
示出的燃料喷射器50被直接耦连到燃烧室30,用于与从控制器12 接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射在燃烧室30中。 以这种方式,燃料喷射器50提供称为燃料到燃烧室30的直接喷射。 例如,燃料喷射器可以被安装在燃烧室的一侧中或者安装在燃烧室的 顶部中。燃料可以通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未 示出)被输送到燃料喷射器50。参照图2,在下面描述可以与发动机 10结合采用的示例燃料系统。在一些实施例中,燃烧室30可以可替代 地或另外地包括燃料喷射器,所述燃料喷射器以下面的配置被布置在 进气歧管44中,该配置提供称为燃料到每个燃烧室30上游的进气端 口的进气道喷射。
进气通道42可以包括分别具有节流板22和24的节气门21和23。 在该特定示例中,节流板22和24的位置可以通过控制器12经由提供 给包括有节气门21和23的执行器的信号而被改变。在一个示例中, 执行器可以是电子执行器(例如,电动马达),即一种通常称为电子 节气门控制(ETC)的配置。以这种方式,节气门21和23可以被操 作,以改变提供给其他发动机汽缸中的燃烧室30的进气空气。节气门 22和24的位置可以由节气门位置信号TP提供给控制器12。进气通道 42可以进一步包括用于向控制器12提供相应信号MAF(质量空气流 量)、MAP(歧管空气压力)的质量空气流量传感器120、歧管空气 压力传感器122和节气门入口压力传感器123。
排气通道48可以从汽缸30接收排气。排气传感器128被示出耦连 到涡轮62和排放控制装置78的上游的排气通道48。传感器128可以 从诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器 或EGO、NOX、HC或CO传感器等用于提供排气空燃比的指示的各种 合适传感器中选择。排放控制装置78可以是三元催化剂(TWC)、 NOX捕集器、各种其他排放控制装置或其组合。
排气温度可以由位于排气通道48中的一个或多个温度传感器(未 示出)测量。可替代地,排气温度可以基于诸如转速、负荷、AFR、 火花延迟等发动机工况进行推断。
控制器12在图1中示为微型计算机,包括微处理器单元102、输 入/输出端口104、在该特定示例中作为只读存储器芯片106示出的用 于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器108、不失效 存储器(KAM)110和数据总线。控制器12可以从耦连到发动机10 的传感器接收各种信号,除前面讨论的那些信号以外,还包括来自空 气质量流量传感器120的进气空气质量流量(MAF)的测量;来自在 发动机10内的一个位置中示意性示出的温度传感器112的发动机冷却 剂温度(ECT);来自耦连到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其他 类似的传感器)的表面点火感测信号(PIP);所讨论的来自节气门位 置传感器的节气门位置(TP);和所讨论的来自传感器122的绝对歧 管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可以由控制器12从信号PIP 产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可以用于提供进气歧 管44中真空或压力的指示。注意,可以使用上述传感器的各种组合, 诸如MAF传感器而没有MAP传感器,或反之亦然。在化学计量操作 期间,MAP传感器可以给出发动机转矩的指示。此外,该传感器连同 所检测的发动机转速可以提供引入汽缸内的充气(包括空气)的估计。 在一个示例中,也用作发动机转速传感器的传感器118可以在曲轴40 的每转产生预定数量的等间隔脉冲。在一些示例中,存储介质只读存 储器106可以编程有计算机可读数据,计算机可读数据表示用于执行 以下所述的方法以及预期的但未具体列出的其他变型的能够由处理器 102执行的指令。
发动机10可以进一步包括诸如涡轮增压器或机械增压器的压缩装 置,所述压缩装置至少包括沿进气歧管44布置的压缩机60。对于涡轮 增压器,压缩机60可以至少部分地由涡轮62经由例如轴或其他耦连 布置而被驱动。涡轮62可以沿排气通道48布置并且与流过所述排气 通道的排气连通。可以提供各种布置,以驱动压缩机。对于机械增压 器,压缩机60可以至少部分地由发动机和/或电机驱动,并且可以不包 括涡轮。因此,经由涡轮增压器或机械增压器提供给发动机的一个或 多个汽缸的压缩量可以由控制器12改变。在一些情况下,涡轮62可 以驱动例如发电机64,以经由涡轮驱动器68向电池66提供电力。然 后来自电池66的电力可以用于经由马达70驱动压缩机60。此外,传 感器123可以被设置在进气歧管44中,用于向控制器12提供升压 (BOOST)信号。
此外,排气通道48可以包括用于将排气从涡轮62转开的废气门 26。在一些实施例中,废气门26可以是多级废气门,诸如具有第一级 和第二级的两级废气门,其中所述第一级被配置为控制升压压力,所 述第二级被配置为增加到排放控制装置78的热通量。废气门26可以 通过执行器150操作,执行器150可以是诸如电动马达的电子执行器, 例如,尽管也预期到气动执行器。进气通道42可以包括被配置为使进 气空气绕压缩机60转向的压缩机旁通阀27。例如,当需要较低的升压 压力时,废气门26和/或压缩机旁通阀27可以由控制器12经由执行器 (例如,执行器150)控制以便被打开。
进气通道42可以进一步包括增压空气冷却器(CAC)80(例如, 中间冷却器),以减小涡轮增压的或机械增压的进气气体的温度。在 一些实施例中,增压空气冷却器80可以是空气至空气热交换器。在其 他实施例中,增压空气冷却器80可以是空气至液体热交换器。
此外,在所公开的实施例中,排气再循环(EGR)系统可以经由 EGR通道140将期望部分的排气从排气通道48传送至进气通道42。 提供给进气通道42的EGR量可以由控制器12经由EGR阀142改变。 此外,EGR传感器(未示出)可以布置在EGR通道内,并且可以提供 排气的压力、温度和浓度中的一个或多个的指示。可替代地,EGR可 以基于来自MAF传感器(上游)、MAP(进气歧管)传感器、MAT (歧管气体温度)传感器和曲柄转速传感器的信号通过计算的值来控 制。此外,EGR可以基于排气O2传感器和/或进气氧传感器(进气歧 管)控制。在一些情况下,EGR系统可以用于调节燃烧室内的空气和 燃料混合物的温度。图1示出高压EGR系统,在高压EGR系统中EGR 从涡轮增压器的涡轮的上游被传送至涡轮增压器的压缩机的下游。在 其他实施例,发动机可以另外地或可替代地包括低压EGR系统,在低 压EGR系统中EGR从涡轮增压器的涡轮的下游被传送至涡轮增压器 的压缩机的上游。
图2示出直接喷射发动机系统200,其可以被配置为车辆的推进系 统。发动机系统200包括具有多个燃烧室或汽缸204的内燃发动机202。 发动机202可以是例如图1的发动机10。燃料可以经由汽缸内的直接 喷射器206直接提供给汽缸204。如图2中示意性地指示,发动机202 可以接收进气空气和燃烧的燃料的排气产物。发动机202可以包括合 适类型的发动机,包括汽油或柴油发动机。
燃料可以通过大体以208指示的燃料系统经由喷射器206提供到发 动机202。在该特定示例中,燃料系统208包括用于将燃料存储在车辆 上的燃料存储箱210、低压燃料泵212(例如,燃料提升泵)、高压燃 料泵214、蓄积器215、燃料轨216和各种燃料通道218和220。在图 2中所示的示例中,燃料通道218将燃料从低压泵212输送到高压燃料 泵214,并且燃料通道220将燃料从高压燃料泵214输送到燃料轨216。
低压燃料泵212可以由控制器222(例如,图1的控制器12)操作, 以经由燃料通道218向高压燃料泵214提供燃料。低压燃料泵212可 以被配置为可称为燃料提升泵的泵。作为一个示例,低压燃料泵212 可以是包括电动(例如,DC)泵马达的涡轮(例如,离心)泵,由此 该泵两端的压力增加和/或通过泵的体积流速可以通过改变提供给泵马 达的电力进行控制,从而增加或减小马达速度。例如,在控制器222 减少提供给泵212的电力时,穿过泵的体积流速和/或压力增加可以被 减少。通过增加提供给212的电力,穿过泵的体积流速和/或压力增加 可以被增加。作为一个示例,供应至低压泵马达的电力可以从车辆上 的交流发电机或其他能量存储装置(未示出)获得,由此控制系统可 以控制用于给低压泵供电的电负荷。因此,通过改变提供给低压燃料 泵的电压和/或电流(如以224指示的),提供到高压燃料泵214和最 终提供到燃料轨216的燃料流速和压力可以由控制器222调整。除了 为直接喷射器206提供喷射压力以外,在一些具体实施方式中,泵212 还可以为一个或多个进气道燃料喷射器(图2中未示出)提供喷射压 力。然而,如图2中所述,提升泵212将压力供应到高压泵214,高压 泵214供应较高喷射压力。
低压燃料泵212可以流体地耦连到过滤器217,过滤器217可以移 除可容纳在燃料中可能潜在地损害燃料处理部件的小杂质。可以利于 燃料输送并维持燃料管路压力的止回阀213可以流体地定位在过滤器 217的上游。在止回阀213在过滤器217的上游的情况下,因为过滤器 可以在物理上体积较大,因此低压通道218的柔量可以得到增加。此 外,可以采用泄压阀219,以限制低压通道218中的燃料压力(例如, 来自提升泵212的输出)。泄压阀219可以包括例如以指定的压力差 安置和密封的球和弹簧机构。压力差设定点可以假设各种合适的值, 在该压力差设定点处泄压阀219可以被配置成打开;作为非限制性示 例,该设定点可以是6.4巴。在一些实施例中,孔口止回阀(图2中未 示出)可以与孔口223串联放置,以允许空气和/或燃料蒸汽流出提升 泵212。在一些实施例中,燃料系统208可以包括一个或多个(例如, 一系列)止回阀,一个或多个止回阀流体地耦连到低压燃料泵212,以 阻止燃料在阀的上游漏回。在此情况下,上游的流是指从燃料轨216 朝向低压泵212行进的燃料流,而下游的流是指从低压泵朝向燃料轨 的标称燃料流方向。
高压燃料泵214可以由控制器222控制,以经由燃料通道220向燃 料轨216提供燃料。作为一个非限制性示例,高压燃料泵214可以是 BOSCHHDP5(博世HDP5)高压泵,其利用流量控制阀(例如,燃料 体积调节器、电磁阀等)226,以使控制系统改变每个泵冲程的有效泵 体积,如以227指示。然而,应该理解的是可以使用其他合适的高压 燃料泵。与马达驱动的低压燃料泵212相比,高压燃料泵214可以由 发动机202机械地驱动。高压燃料泵214的泵活塞228可以经由凸轮 230从发动机曲轴或凸轮轴接收机械输入。以这种方式,可以根据凸轮 驱动的单汽缸泵的原理操作高压泵214。传感器(图2中未示出)可以 定位在凸轮230附近,以启用凸轮的角度位置(例如,在0度和360 度之间)的确定,该角度位置的确定可以传达到控制器222。在一些示 例中,高压燃料泵214可以将高燃料压力充分地供应到喷射器206。由 于喷射器206可以被配置为直接燃料喷射器,高压燃料泵214可以被 称为直接喷射(DI)燃料泵。
图2示出可选地包含蓄积器215,如上面介绍的。当包括蓄积器时, 蓄积器215可以定位在低压燃料泵212的下游和高压燃料泵214的上 游,并且可以被配置成保持燃料的体积,燃料的体积使燃料泵212和 214之间的燃料压力增加或减小的速率降低。蓄积器215的体积的尺寸 可以设计成使得发动机202可以在低压燃料泵212的操作间隔之间在 怠速状况下操作达预定时间段。蓄积器体积增量通常小于例如10cc。 例如,蓄积器215的尺寸可以设计成使得当发动机202怠速时,花费 一分钟或更多分钟将蓄积器中的压力消耗至其中高压燃料泵214不能 够维持用于燃料喷射器206的足够高的燃料压力的水平。蓄积器215 可以因此启用以下描述的低压燃料泵212的间歇操作模式。在其他实 施例中,蓄积器215可以以燃料过滤器217和燃料管路218的柔量 (compliance)固有地存在,并且因此不可以作为不同的元件存在。
控制器222可以经由燃料喷射驱动器236单独地致动每个喷射器 206。控制器222、驱动器236和其他合适的发动机系统控制器可以包 括控制系统。当驱动器236被示出在控制器222外部时,应该理解的 是,在其他示例中,控制器222可以包括驱动器236或者可以被配置 成提供驱动器236的功能性。控制器222可以包括未示出的附加部件, 如图1的控制器12中包括的那些。
燃料系统208包括沿提升泵212和高压燃料泵214之间的燃料通道 218定位的低压(LP)燃料压力传感器231。在此配置中,来自传感器 231的读数可以解释为提升泵212的燃料压力(例如,该提升泵的出口 燃料压力)的指示和/或高压燃料泵214的入口压力的指示。LP燃料压 力传感器231也可以用于确定足够燃料压力是否被提供到高压燃料泵 214以便高压燃料泵摄入液体燃料但不摄入燃料蒸汽,并且/或者用于 最小化供应至提升泵212的平均电力。将理解的是,在使用进气道燃 料喷射系统而非直接喷射系统的其他实施例中,LP燃料压力传感器 231可以感测提升泵压力和燃料喷射两者。此外,当LP燃料压力传感 器231被示出定位在累积器215的上游时,在其他实施例中LP传感器 可以定位在累积器的下游。
如图2中所示,燃料轨216包括用于向控制器222提供燃料轨压力 的指示的燃料轨压力传感器232。发动机转速传感器234可以用于向控 制器222提供发动机转速的指示。由于泵214由发动机202例如经由 曲轴或凸轮轴机械地驱动,发动机转速的指示可以用于识别高压燃料 泵214的速度。
如上文所提到的,在燃料系统208中包含累积器215可以至少在选 择的状况期间启用提升泵212的间歇操作。间歇地操作提升泵212可 以包括打开该泵和关闭该泵,其中例如在关闭期间该泵速度下降至零。 间歇提升泵操作可以被采用,以将提升泵212和高压燃料泵214的相 应效率维持在相应的期望水平,同时减少由提升泵212消耗的能量并 且仍然泵送期望燃料体积至发动机202。高压燃料泵214的全部容积效 率由其入口处的足够燃料压力引起。高压燃料泵214的入口压力可以 经由LP燃料压力传感器231确定,或者可以基于各种操作参数推断。 泵214的效率可以基于发动机202的燃料消耗速率、燃料轨216中的 燃料压力、泵送命令和发动机转速来计算。
如上所述,提升泵212的间歇操作可以包括打开提升泵,然后关闭 该提升泵。打开和关闭提升泵212可以在反复的基础上执行,使得在 间歇操作模式中,该提升泵用彼此间隔开的连续电压脉冲驱动。在一 些示例中,所述脉冲的持续时间可以在发动机操作期间在线确定。例 如,期望的脉冲持续时间可以作为以下描述的校准程序的一部分被在 线确定,并且可以施加于所有脉冲,直到随后执行校准程序。类似地, 期望的脉冲间持续时间可以作为以下描述的校准程序的一部分被在线 确定,并且可以施加于所有脉冲之间,使得每对连续脉冲被期望的脉 冲间持续时间分隔。因此,在一些情形下,所有脉冲可以分享相同的 脉冲持续时间,其中连续脉冲在给定的间歇操作时间段内由相同的脉 冲间持续时间分隔。脉冲持续时间和脉冲间持续时间的优化可以实现 间歇操作模式的潜在优点:最小化由提升泵212消耗的能量,同时维 持向发动机202供应期望燃料体积。此外,相对于其中间歇地操作提 升泵但其脉冲持续时间和脉冲间持续时间未被优化的其他方法,通过 优化脉冲持续时间和脉冲间持续时间可以节约能量。
在一些示例中,脉冲持续时间和脉冲间持续时间的确定可以在选择 的工况期间执行。例如,选择的工况可以规定,只在发动机202的转 速和负荷中的一个或两者在相应阈值之下时,才执行脉冲校准。本文 所用的“脉冲校准(pulsecalibration)”可以指脉冲持续时间和脉冲间 持续时间的确定。在一些示例中,只在发动机202的转速和负荷中的 一个或两者相对低时,可以执行脉冲校准。此类条件可以被采用,以 便作为脉冲校准的一部分的提升泵212的操作变化不干扰发动机202 的操作并且不在操作区域(例如相对高的发动机转速和/或负荷)处劣 化车辆可驱动性,在操作区域中对于发动机的燃料供应的变化具有较 小的容差。选择的工况可以可替代地或另外地规定,在发动机202的 怠速操作期间不执行脉冲校准,因为在怠速操作期间,由校准的执行 引起的噪声、振动和粗糙性(NVH)可以由车辆操作员察觉并且因此 劣化车辆可驱动性。
如果选择的工况得到满足,那么可以通过停止电力到提升泵212 的施加,开始脉冲校准。在一些示例中,这可以涉及从根据以下描述 的连续操作模式操作提升泵212退出。随着提升泵212停用,高压燃 料泵214的入口处的压力可以(例如,经由LP燃料压力传感器231) 被监控,直到确定此压力已达到燃料蒸汽压力。由于燃料的存在,燃 料蒸汽压力是燃料系统208中的最小压力;当高压燃料泵214开始摄 入蒸汽时或者当燃料喷射器206喷射燃料直到例如膨胀空间形成时, 可以达到燃料蒸汽压力。为了实现燃料蒸汽压力,提升泵212可以被 停用达合适的持续时间,而高压燃料泵214消耗特定的燃料体积(例 如,4cc)。基于较低压力燃料管道装置的柔量、燃料系统208中初始 燃料压力和可例如根据燃料温度确定的预期燃料蒸汽压力,可以确定 燃料体积。
一旦高压燃料泵214的入口处的压力已达到燃料蒸汽压力,提升泵 212就可以被脉冲调节(pulse)达初始持续时间。然后,由于脉冲调节 提升泵212达初始持续时间而泵送的得到的燃料体积可以被确定并且 与期望燃料体积比较。初始持续时间的选择是识别最小脉冲持续时间 的初始尝试,最小脉冲持续时间到提升泵212的施加导致期望燃料体 积的泵送。因此,脉冲校准可以包括循环地从初始持续时间减小脉冲 持续时间,和观察由每个脉冲持续时间的施加而引起的泵送的燃料体 积。可以减小脉冲持续时间,直到达到其施加不导致期望燃料体积的 泵送的某个脉冲持续时间。该脉冲持续时间可以减小各种合适的增量 (例如,10ms、50ms、100ms、诸如10%、50%等各种百分比),其 可以是燃料系统208的函数。一旦识别到此类不充足脉冲持续时间, 可以选择其施加导致期望燃料体积的泵送的最近和最小脉冲持续时间 作为要在间歇操作提升泵212中采用的脉冲持续时间,直到校准的随 后执行。在一些示例中,初始脉冲持续时间的选择可以通过脉冲持续 时间和得到的泵送燃料体积之间的关系的预定知识来知晓,例如,选 择可以使用从一个或多个先前脉冲校准和/或信息获得的信息,一个或 多个先前脉冲校准和/或信息被存储在将泵送的燃料体积和脉冲持续时 间作为燃料温度的函数相关联的合适数据结构(例如,查找表)中。
各种合适的燃料体积可以被选择作为期望燃料体积。例如,期望燃 料体积可以是可以由发动机202(例如,在峰值负荷期间)消耗的最大 燃料体积。通过选择最大燃料体积作为期望燃料体积,脉冲校准确保 当发动机202需要最大燃料体积时优化的脉冲持续时间的施加导致最 大燃料体积的供应。
将理解的是用脉冲驱动提升泵212可以包括将各种合适的电压供 应至提升泵(例如,提升泵马达)。在一些示例中,每个脉冲到提升 泵212的施加可以包括以单个电压(例如,10V)驱动提升泵。单个电 压可以是例如可以供应到提升泵212的最大电压。
如果已确定其施加导致期望燃料体积的泵送的最小脉冲持续时间, 则脉冲校准可以确定优化的脉冲间持续时间,也就是,分隔每对连续 脉冲的持续时间。确定脉冲间持续时间可以包括每当高压燃料泵214 的入口处的压力下降至燃料蒸汽压力时,驱动提升泵212达最小脉冲 持续时间。这可以在反复基础上执行合适数量的次数,其中检查每个 脉冲(例如,在每次反复时)之间泵送的得到的燃料体积。在一些情 形中,可以观察泵送的燃料体积关于期望燃料体积的分布;作为非限 制性示例,对于七个脉冲,相应的泵送燃料体积可以是4.1、4.2、4.1、 3.9、3.8、4.0和4.0cc。小于期望燃料体积的选择的燃料体积(例如, 3.8cc)可以被选择作为一个参数,提升泵212的脉冲调节响应于该参 数。也就是,每当确定已经泵送选择的燃料体积时可以脉冲调节提升 泵212,这可以与其中响应于在提升泵下游的高压燃料泵的容积效率和 /或入口压力而间歇地脉冲调节提升泵的其他方法形成对比。响应于选 择的燃料体积脉冲调节提升泵212可以在例如开环控制方案中实施。 由于选择相对较高的燃料体积(例如,4.1cc)可以导致高压燃料泵入 口压力以不期望的频率下降至燃料蒸汽压力,在高压燃料泵214的入 口压力达到燃料蒸汽压力并且高压燃料泵的操作劣化之前,选择小于 期望燃料体积的燃料体积可以引起提升泵212被脉冲调节。以这种方 式,高压燃料泵214的容积效率可以维持在期望水平。另一方面,选 择的燃料体积也可以被选定以使脉冲间持续时间最大化,同时允许维 持高压燃料泵214的入口压力高于燃料蒸汽压力。以这种方式,可以 最小化脉冲调节提升泵212的频率,从而使能量节约最大化。
将理解的是,燃料系统208的操作可以作为燃料温度的函数而变 化。因此,可以针对一个或多个范围的燃料温度执行脉冲校准,以便 可以获知针对一个或多个范围的优化的脉冲持续时间和脉冲间持续时 间。例如,可以获知针对第一范围的燃料温度的优化的脉冲持续时间 和脉冲间持续时间。可以确定,燃料温度已改变某一阈值量,从而进 入不同于第一范围的第二范围的燃料温度。这个确定可以促进针对第 二范围的燃料温度的脉冲校准,因为在第二范围的温度中采用为第一 范围的温度优化的脉冲持续时间和脉冲间持续时间可能导致燃料系统 208的不期望的操作——例如,提升泵212的不必要的能量消耗、泵送 的过量燃料体积、高压燃料泵214的不可接受的容积效率等。获知的 和/或存储的(例如,先前确定和编程到控制器中的)脉冲持续时间和 脉冲间持续时间可以与相应的燃料温度相关联并且被存储在包括例如 多个脉冲持续时间和/或脉冲间持续时间以及相关联的燃料温度的可存 取的数据结构(诸如查找表)。
如上所述,提升泵212可以根据间歇操作模式或连续操作模式选择 性地操作。在一些具体实施方式中,可以根据发动机202的瞬时转速 和/或负荷选择提升泵212的操作模式。诸如查找表的合适数据结构可 以存储操作模式,操作模式可以通过使用发动机转速和/或负荷作为数 据结构内的索引而被存取,并且例如可以被存储在控制器222上并且 由控制器222存取。特别地,可以为相对较低的发动机转速和/或负荷 选择间歇操作模式。在这些状况期间,到发动机202的燃料流是相对 低的并且提升泵212具有以高于发动机的燃料消耗速率的速率供应燃 料的能力。因此,提升泵212可以填充累积器215并且然后关闭,而 发动机202继续在提升泵重新起动之前的时间段内操作(例如,燃烧 空气-燃料混合物)。重新起动提升泵212在累积器215中补充燃料, 其中当提升泵关闭时燃料被馈送给发动机202。
在相对较高的发动机转速和/或负荷期间,可以连续地操作提升泵 212。在一个实施例中,当提升泵以“打开”占空比(例如,75%)操 作达一段时间段(例如,1.5分钟)时,当提升泵212不能超过发动机 燃料流速一个量(例如,25%)时,连续操作提升泵212。然而,如果 需要,可以将触发连续提升泵操作的“打开”占空比水平调整到各种 合适的百分比(例如,35%、40%、45%、50%、55%、60%、65%、70% 等)。
在连续操作模式中,提升泵212可以以基本恒定的电压(例如, 10V+/-0.2V)操作,或者供给电压可以被调制从而使得泵速度可以被控 制以在高压燃料泵214的入口处输送期望的压力。如果到提升泵212 的供给电压被调制,该提升泵连续地转动而不在电压脉冲之间停止。 提供窄间隔的脉冲串的电压允许控制器222控制泵流量,以便提升泵 流量实质上匹配喷射到发动机202的燃料的量。此操作可以通过设置 提升泵占空比作为例如发动机转速和负荷的函数来完成。可替代地, 从调制的电压到提升泵212的平均供给电压可以随着供应至发动机202 的燃料的量的改变而改变。在其他实施例中,控制的电流输出可以用 于向提升泵212供应电流。供应至提升泵212的电流量可以随例如发 动机转速和负荷改变。
现在转向图3,示出了说明操作提升泵的方法300的流程图。可以 采用方法300以操作例如燃料系统208的提升泵212。在一些示例中, 方法300可以包括确定是根据间歇操作模式还是连续操作模式来操作 提升泵,以及进一步地确定是否执行脉冲校准。如果选择间歇操作模 式和脉冲校准,提升泵可以根据经由脉冲校准确定的脉冲持续时间和 脉冲间持续时间间歇地操作。
在方法300的302处,确定各种工况是否适合于根据间歇操作模式 操作提升泵。在一些示例中,合适的工况可以包括发动机转速和发动 机负荷中的一个或两者处于相应阈值之下。例如,如果发动机转速和 负荷中的一个或两者是相对低的,则可以选择间歇操作模式。可以选 择此类状况,使得间歇操作模式不会不可接受地干扰或劣化发动机性 能;这些状况的规定可以实现例如以比发动机消耗燃料的速率更快的 速率向发动机提供燃料。如果确定各种工况不适合于间歇地操作提升 泵(否),方法300前进到312,例如,如果发动机转速和发动机负荷 中的一个或两者等于或高于相应阈值。如果确定各种工况适合于间歇 地操作提升泵(是),方法302前进到304。
在方法300的304处,确定是否执行脉冲校准。如上所述,间歇操 作模式可以包括通过供应彼此间隔的电压脉冲来驱动提升泵,从而使 得这些脉冲启用提升泵,并且这些脉冲之间的时间段(例如,脉冲间 时间段)不启用(例如,停用)提升泵。所述脉冲的持续时间和所述 脉冲间持续时间可以作为脉冲校准的一部分被优化,以最小化提升泵 的能量消耗,同时实现整体燃料系统的期望性能,例如实现在提升泵 下游的高压燃料泵的期望容积效率,实现要供应至发动机的期望燃料 体积等。提升泵和燃料系统的操作可以作为燃料系统中的燃料温度的 函数变化。因此,对于不同的温度,脉冲持续时间和脉冲间持续时间 的使用可以导致不同结果;为一个范围的温度优化的持续时间对于不 同范围的温度可能不是最佳的。因此,确定是否执行脉冲校准可以包 括确定燃料温度的阈值变化是否已发生,并且如果已发生变化,则可 以执行校准。可替代地或另外地,确定是否执行脉冲校准可以包括存 取将脉冲持续时间和脉冲间持续时间作为燃料温度的函数存储的数据 结构(例如,查找表),以评估合适的持续时间是否可用于瞬时燃料 温度;如果否,可以执行脉冲校准。可替代地或另外地,确定是否执 行脉冲校准可以包括确定发动机是否在怠速状况下操作;如果是,可 以不执行脉冲校准以便防止由校准引起NVH,该NVH可能在怠速状 况下是尤其突出的并且由车辆操作员可感知。
如果未确定执行脉冲校准(否),方法300前进到308,其中提升 泵基于存储的脉冲持续时间和脉冲间持续时间操作。存储的持续时间 已由先前脉冲校准产生,并且/或者可以被预先确定并且编程到例如发 动机控制器中。响应于包括但不限于下降到阈值出口压力(例如,稍 微高于燃料蒸汽压力)的提升泵出口压力、泵送期望燃料体积、脉冲 间持续时间的终止等各种状况(其可以是先前脉冲的函数),脉冲可 以被发送到提升泵。在308之后,方法300返回到302,以便用于间歇 操作模式的各种工况的可适合性可以在整个发动机操作中被持续地评 价,从而当适当时连续的操作模式能够被选择。如果确定执行脉冲校 准(是),则方法300前进到306,其中执行脉冲校准。
现在转向图4A,示出了说明执行脉冲校准的方法400的流程图。 可以执行方法400,以优化用于间歇地操作例如图2的提升泵212的脉 冲持续时间和脉冲间持续时间。在一些示例中,脉冲持续时间确定可 以响应于在提升泵下游的高压燃料泵(例如,图2的泵214)的入口处 的燃料压力。
在方法400的402处,如果电力正在被供应至提升泵,则停止到提 升泵(例如,提升泵马达)的电力供应。例如,在脉冲校准的启动之 前,提升泵可能已根据连续操作模式操作;随着向提升泵的此类电力 供应可能被停止,导致从连续操作模式退出。然而,在其他示例中随 着脉冲校准被启动,提升泵可能已根据间歇操作模式操作,并且因此 可以跳过402。
在方法400的404处,确定在间歇操作模式中脉冲将要被供应至提 升泵的持续时间。脉冲持续时间确定包括,在406处,确定高压(HP) 燃料泵的入口压力是否处于燃料蒸汽压力。在HP燃料泵的入口处的燃 料压力可以经由定位在提升泵和HP燃料泵之间的燃料压力传感器(例 如,图2的LP燃料压力传感器231)确定。燃料蒸汽压力可以基于例 如燃料温度确定。如果确定HP燃料泵的入口压力不处于燃料蒸汽压力 (否),方法400返回406,以便不执行进一步动作直到HP燃料泵的 入口压力处于燃料蒸汽压力。如果确定HP燃料泵的入口压力处于燃料 蒸汽压力(是),方法400前进到408。
在方法400的408处,提升泵被脉冲调节达一段持续时间。在408 的初始执行时,可以选择初始持续时间。初始持续时间的选择是识别 最小脉冲持续时间的初始尝试,最小脉冲持续时间到提升泵的施加导 致期望燃料体积的泵送,期望燃料体积在一些示例中可以是由发动机 在峰值负荷下消耗的最大燃料体积。在一些示例中,初始脉冲持续时 间的选择可以由脉冲持续时间和得到的泵送燃料体积之间的关系的预 定知识知晓,例如,选择可以使用从一个或多个先前脉冲校准和/或信 息获得的信息,一个或多个先前脉冲校准和/或信息被存储在将泵送的 燃料体积与脉冲持续时间作为燃料温度的函数相关联的合适数据结构 (例如,查找表)中。
在方法400的410处,确定由于脉冲调节提升泵达持续时间,期望 燃料体积是否被泵送。如果确定期望燃料体积被泵送(是),方法400 前进到412,在此处减小持续时间。此处,减小脉冲持续时间,以识别 最小脉冲持续时间,所述最小脉冲持续时间的施加导致期望燃料体积 的泵送。脉冲持续时间可以被减小,直到识别出其施加不导致期望燃 料体积(例如,相对较小的燃料体积)的泵送的脉冲持续时间。脉冲 持续时间可以以各种合适的增量(例如,10ms、50ms、100ms、诸如 10%、50%等各种百分比)减小,其可以是燃料系统208的函数。在一 些示例中,每个脉冲持续时间可以以相同的量减小,而在其他示例中, 不同的减小可以在不同脉冲对之间执行。在412之后,方法400返回 到406,以实现脉冲持续时间的循环减小。如果确定未泵送期望燃料体 积(否),方法400前进到414,其中选择导致泵送期望燃料体积的最 小脉冲持续时间。在一些示例中,最小脉冲持续时间可以是测试的倒 数第二持续时间。然而,将理解的是最小脉冲持续时间的识别可以包 括减小和增加脉冲持续时间;在该示例中,最小脉冲持续时间可以不 是测试的倒数第二持续时间。
现在转向图4B,在方法400的416处,确定脉冲间持续时间。确 定脉冲间持续时间包括,在418处,确定HP燃料泵的入口压力是否处 于燃料蒸汽压力。如果确定HP燃料泵的入口压力未处于燃料蒸汽压力 (否),方法400返回到418。如果确定HP燃料泵的入口压力处于燃 料蒸汽压力(是),方法400前进到420。
在方法400的420处,在414处选择的最小脉冲持续时间内用脉冲 驱动提升泵。
在方法400的422处,记录由于在最小脉冲持续时间内用脉冲驱动 提升泵而泵送的得到的燃料体积。
在方法400的424处,确定是否以期望次数驱动提升泵(例如,是 否用期望数量的脉冲驱动提升泵)。期望次数或期望数量的脉冲可以 假设各种合适的值,并且可以被选择以获得期望样本尺寸的脉冲和得 到的泵送燃料体积,从而选择最优脉冲间持续时间。如果确定还未以 期望次数驱动提升泵(否),方法400返回到418。如果确定已经以期 望次数驱动提升泵(是),方法400前进到426。
在方法400的426处,选择与比期望燃料体积更小的在422处记录 的泵送的燃料体积对应的脉冲间持续时间。由于选择相对较高的燃料 体积可能导致HP燃料泵入口压力以不期望的频率下降至燃料蒸汽压 力,选择小于期望燃料体积的燃料体积可以在HP燃料泵的入口压力到 达燃料蒸汽压力并且高压燃料泵的操作劣化之前脉冲调节提升泵。以 这种方式,HP燃料泵的容积效率可以被维持在期望水平。另一方面, 选择的燃料体积也可以被选定,以使脉冲间持续时间最大化,同时允 许将HP燃料泵的入口压力维持在高于燃料蒸汽压力。以这种方式,脉 冲调节提升泵所用的频率可以被最小化,从而使能量节约最大化。如 参照图5在下面进一步详细所述,可以根据脉冲间持续时间(例如, 其终止)和/或其对应的脉冲间的燃料体积(例如,其完全泵送)用脉 冲驱动提升泵。
在400的428处,校准的脉冲持续时间(例如,最小脉冲持续时间) 和脉冲间持续时间(例如,选择的脉冲间持续时间)作为燃料温度的 函数被存储。以这种方式,可以实现脉冲和脉冲间持续时间检索以及 脉冲校准。
返回到图3,在306之后,方法300前进到310,其中基于校准的 脉冲持续时间和脉冲间持续时间操作提升泵。基于校准的脉冲持续时 间和脉冲间持续时间操作提升泵可以包括每次脉冲间持续时间过去 时,在校准的脉冲持续时间内向提升泵施加脉冲。将理解的是可以根 据校准的脉冲间持续时间在暂时的基础上控制脉冲到提升泵的施加。 在其他实施例中,脉冲到提升泵的施加可以在泵送的燃料体积的基础 上控制;可以在检测到已泵送与校准的脉冲间持续时间对应的燃料体 积时,脉冲调节提升泵。脉冲发送可以可替代地或另外地响应于其他 状况,包括但不限于提升泵的出口压力下降至阈值出口压力。在310 之后,方法300返回到302。
如果在302处确定各种工况不适合于根据间歇操作模式操作提升 泵(否),方法300前进到312,其中提升泵根据连续操作模式操作。 在一些示例中,连续操作模式可以采用可以不是100%的占空比。
图5示出说明用于提升燃料泵的脉冲校准的图表500。图表500可 以以图形方式说明如经由例如用于图2的提升泵212的方法400执行 的脉冲持续时间和脉冲间持续时间的校准。
图表500包括作为时间的函数供应至提升泵的电压(以福特为单 元)的曲线502,以及作为喷射的燃料体积(例如,喷射至发动机的燃 料体积)的函数的在提升泵的出口处的燃料压力(例如,以巴为单位) 的曲线504。在一些示例中,提升泵的出口压力可以对应于提升泵下游 的HP燃料泵的入口压力。
从曲线的开始,至时间506,脉冲的持续时间被具体地校准(例如, 活动的脉冲的开启持续时间)。在这个时间段中,选择初始脉冲持续 时间(300ms),并且脉冲被供应至提升泵达初始脉冲持续时间。4cc 的燃料体积由初始脉冲的施加引起并且与初始脉冲相互关联;在该示 例中,燃料体积是由于优化的脉冲持续时间的施加而期望泵送的燃料 体积。然后反复地减小初始脉冲持续时间,从而产生具有200ms、100 ms和50ms的相应持续时间的三个附加测试脉冲。200ms和100ms 脉冲的施加产生期望燃料体积,而50ms脉冲的施加产生2cc,其小于 期望燃料体积。因此,100ms被识别为最小脉冲持续时间508,所述 最小脉冲持续时间508的施加导致期望燃料体积。在该示例中,响应 于在脉冲校准期间提升泵的出口压力(或在提升泵下游的高压燃料泵 的入口压力)降至燃料蒸汽压力509,可以将脉冲供应至提升泵。
当施加电压脉冲时寻求的目的是将提升泵出口压力增大至泄压点 (例如,其中诸如图2的阀219的泄压阀被配置为打开并将提升泵出 口压力限制到泄压点的压力)并且然后停止施加电压脉冲。在一些示 例中,在提升泵出口压力达到泄压点之后,期望立即停止脉冲,从而 使得出口压力在泄压点处渡过尽可能少的时间。注意,当脉冲持续时 间是300ms和200ms时,提升泵出口压力廓线包括平坦顶部,指示该 脉冲比必要的脉冲更长。然而,当脉冲持续时间是50ms时,峰值出 口压力不上升至泄压点。因此,此脉冲持续时间比最优的脉冲持续时 间更短。在此情况下,100ms是最优脉冲持续时间。该脉冲持续时间 可以因此以这种方式改变,以发现最优持续时间。
从时间506至曲线的末端,校准脉冲间持续时间。当在脉冲间持续 时间期间可以泵送对应的燃料体积时,校准脉冲间持续时间可以涉及 校准在连续脉冲之间泵送的燃料体积。在此时间期间,四次采用最小 脉冲持续时间,并且记录得到的泵送燃料体积。可以观察围绕期望燃 料体积的分布。在所述的示例中,在脉冲间持续时间校准区域中施加 第一脉冲之后(例如,在时间506之后),泵送5cc的燃料。基于在 引起燃料体积的泵送的脉冲的停止之后的作为燃料体积的函数的燃料 压力下降速率,可以确定此燃料体积是过多的。可以对包括间歇驱动 的提升泵的燃料系统(例如,图2的燃料系统208)确定燃料压力减小 的期望速率,并且可以将燃料压力减小的期望速率与在燃料体积的整 个泵送过程中(例如,在整个脉冲间持续时间中)出现的燃料压力减 小的速率比较,以确定燃料体积(和/或脉冲间持续时间)的合适性。 在所述的示例中,燃料压力减小的期望速率是1bar/cc,由线510表示。 然而,朝向泵送5cc燃料体积的结束,燃料压力的实际速率下降到低 于燃料压力减小的期望速率(例如,大约是0.88bar/cc),该燃料压力 减小的减小速率由线512表示。因此,确定5cc是不合适的(例如, 过量的)脉冲间的燃料体积。
3cc是由于下一个脉冲而泵送的脉冲间的燃料体积。然而,如在图 5中可以看到的,在随后脉冲的启动之前,燃料压力不达到燃料蒸汽压 力509(例如,下降到约5巴)。在此示例中,可替代地或除燃料压力 减小的速率之外,脉冲间的燃料体积的选择还可以是在完全泵送燃料 体积时是否达到较低阈值燃料压力的函数。较低阈值可以是例如燃料 蒸汽压力509或稍微在燃料蒸汽压力509之上的压力。
3.8cc是由于下一个脉冲而泵送的脉冲间的燃料体积。此脉冲间的 燃料体积的选择导致在完全泵送燃料体积时燃料压力减小的速率等于 燃料压力减小的期望速率以及达到燃料蒸汽压力509。因此,可以选定 3.8cc作为脉冲间的燃料体积,以及其对应的脉冲间持续时间514。
3.9cc是由于在脉冲间的燃料体积校准期间施加的下一个也是最 后一个脉冲而泵送的脉冲间的燃料体积。此燃料体积结果实现在完全 泵送燃料体积时燃料压力减小的期望速率和达到燃料蒸汽压力509。在 一些示例中,只要满足燃料压力减小速率和较低阈值燃料压力条件的 达到,就可能期望脉冲间的燃料体积的最大化。在此情况下,可以选 择3.9cc而不是3.8cc作为脉冲间的燃料体积,连同其对应的脉冲间持 续时间。
如上所述,选择其中脉冲施加到提升泵的状况并且因此选择脉冲间 的燃料体积可以响应于在提升泵下游的HP燃料泵的容积效率,例如, 当确定此容积效率已下降到较低阈值时可以施加脉冲。可以通过选定 在确定提升泵出口压力下降到高于燃料蒸汽压力509的较低阈值燃料 压力时向提升泵施加脉冲,来避免HP燃料泵的不可接受的低容积效 率,因为当达到燃料蒸汽压力时HP燃料泵的不可接受的低容积效率可 能出现。
在一些示例中,脉冲间的燃料体积可以小于期望燃料体积,所述期 望燃料体积被期望在脉冲间持续时间期间泵送到发动机。例如,期望 燃料体积可以是要求在选择状况(例如,最大负荷)下操作发动机的 燃料体积。作为非限制性示例,期望燃料体积可以是4cc。因此,在 一些示例中,脉冲间持续时间可以基于泵送的燃料的最小值进行调整。 根据脉冲间持续时间514的终止和/或其对应脉冲间的燃料体积的泵送 驱动提升泵可以使HP燃料泵的容积效率维持在期望水平。如上所述, 响应于一个或多个加燃料状况,例如响应于提升泵的出口压力下降到 阈值压力(例如,稍微高于燃料蒸汽压力的压力),脉冲可以被施加 到提升泵。只要一个或多个状况得到满足,所述脉冲就可以被重复地 且连续地施加到提升泵。
将理解的是燃料蒸汽压力可以作为诸如燃料温度的各种发动机工 况的函数改变。因此,脉冲间的燃料体积和/或脉冲间持续时间可以响 应于燃料温度变化进行校准,以维持对于瞬时燃料温度的最优的脉冲 间的燃料体积和/或持续时间。
图5示出脉冲持续时间和脉冲间持续时间如何响应于其他参数进 行调整。如图所示,脉冲开启持续时间的反复减小引起这样的持续时 间,即在该持续时间中提升泵的出口压力保持在提升泵的峰值出口压 力(其在该示例中是8巴)处。因此,在一些示例中,可以通过识别 如下这样的开启持续时间来选择期望的开启持续时间,对于该开启持 续时间,提升泵的出口压力在小于阈值持续时间的期间内保持在峰值 出口压力,例如,当持续时间508导致由提升泵输出的出口压力在小 于阈值持续时间的期间内保持在峰值出口压力时,可以选择持续时间 508。可替代地或另外地,期望的开启持续时间可以通过反复减小脉冲 的开启持续时间进行选择,直到由脉冲的施加引起的由提升泵泵送的 燃料体积被减小。在所述的示例中,持续时间508可以被选择为在相 对于先前燃料体积(例如,4cc)减小的燃料体积(例如,2cc)的泵 送中得到的接下来的持续时间(例如,50ms)。
上面所述的各种标准可以用于选择脉冲间的燃料体积和/或持续时 间。例如,只要在完全泵送燃料体积时燃料压力减小的对应速率不小 于燃料压力减小的期望速率并且/或者达到较低阈值燃料压力,就可以 最大化脉冲间的燃料体积。
将理解的是图表500被提供作为示例并且不意在以任何方式限制。 图表500中呈现的大小、持续时间和功能形式被提供作为说明性示例。 特别地,将理解的是在时间506之前泵送的燃料体积可以围绕所示的 值变化。
注意在本文包括的示例控制和估计程序可以与各种发动机和/或车 辆系统配置一起使用。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通过包括控制器的控制系统结合 各种传感器、执行器和其他发动机硬件实现。本文所述的具体程序可 以表示任何数量的处理策略中的一个或多个,处理策略诸如事件驱动、 中断驱动、多任务、多线程等。因此,说明的各种行动、操作和/或功 能可以以所示的顺序执行、并行地执行或在一些情况下被省略。同样, 处理顺序不是实现本文所述的示例实施例的特征和优点必须要求的, 而是为了便于说明和描述的目的被提供。所示的行动、操作和/或功能 中的一个或多个可以根据所使用的特定策略重复地执行。此外,所述 的行动、操作和/或功能可以以图形方式表示要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中的代码,其中所述的行 动通过执行在包括与电子控制器结合的各种发动机硬件部件的系统中 的指令来实现。
将理解的是本文公开的配置和程序在本质上是示例性的,并且这些 具体实施例不以限制意义进行考虑,因为许多变型都是可能的。例如, 上述技术可以应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类 型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功 能和/或属性的所有新颖且非显而易见的组合及子组合。
随附权利要求特别地指出视为新颖且非显而易见的某些组合及子 组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或它们的 等同物。此类权利要求应该理解为包括一个或更多个此类元件的合并, 既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元 件和/或属性的其他组合及子组合可以通过对本权利要求的修改或通过 在本申请中或相关申请中提出新权利要求而请求保护。此类权利要求 无论在范围上比原始权利要求更宽、更窄或与其相等或不同也被视为 包括在本公开的主题内。