專利名稱：燃料泵控制系統(tǒng)及方法
技術領域：
本發(fā)明涉及燃料系統(tǒng)，尤其是涉及燃料泵控制系統(tǒng)及方法。
背景技術：
文中提供的背景描述是為了總體上介紹本發(fā)明的背景。這里所提及的發(fā)明人的工 作(以該背景部分中所述的為限)以及在提交時否則可能不構成現(xiàn)有技術的該描述的各方 面，既不明示地也不默示地被承認為是針對本發(fā)明的現(xiàn)有技術。在發(fā)動機系統(tǒng)中，空氣被抽入發(fā)動機中?？諝馀c燃料混合以形成空氣-燃料混合 物。通過燃料系統(tǒng)將燃料供應給發(fā)動機。只是舉例來說，燃料系統(tǒng)可以包括燃料箱、低壓泵、 高壓泵、燃料軌以及燃料噴射器。燃料存儲在燃料箱內(nèi)。低壓泵從燃料箱中抽取燃料，并且 以第一壓力向高壓泵提供燃料。高壓泵經(jīng)由燃料軌以第二壓力向燃料噴射器提供燃料。第 二壓力可大于第一壓力。發(fā)動機控制模塊(ECM)接收來自測量第二壓力的軌壓力傳感器的軌壓力信號。 ECM控制燃料噴射器所噴射燃料的量和正時。ECM還控制高壓泵以將第二壓力維持在預定 壓力下。

發(fā)明內(nèi)容
一種控制系統(tǒng)，包括燃料泵控制模塊和診斷模塊。燃料泵控制模塊控制燃料泵向 燃料軌提供燃料。診斷模塊控制燃料泵控制模塊向燃料軌提供預定量的燃料，基于該預定 量的燃料來確定燃料軌內(nèi)的估算壓力增量，并且比較燃料軌內(nèi)的實際壓力增量與估算壓力 增量。燃料泵控制模塊基于該比較有選擇地控制燃料泵。一種方法，包括向燃料軌提供預定量的燃料；基于該預定量的燃料來確定燃料 軌內(nèi)的估算壓力增量；比較燃料軌內(nèi)的實際壓力增量與估算壓力增量；以及基于該比較有 選擇地控制燃料泵。本發(fā)明還涉及以下技術方案方案1. 一種控制系統(tǒng)，包括燃料泵控制模塊，其控制燃料泵以將燃料提供給燃料軌；以及診斷模塊，其控制所述燃料泵控制模塊以將預定量的燃料提供給所述燃料軌，根 據(jù)所述預定燃料量來確定所述燃料軌中的估算壓力增量，以及將所述燃料軌中的實際壓力 增量和所述估算壓力增量作比較，其中，所述燃料泵控制模塊根據(jù)所述比較來選擇性地控 制所述燃料泵。方案2.方案1的控制系統(tǒng)，其中，所述診斷模塊基于數(shù)學模型來確定所述燃料軌 內(nèi)的所述估算壓力增量。方案3.方案2的控制系統(tǒng)，其中，所述數(shù)學模型包括將所述估算壓力增量與燃料 體積模量、燃料密度、燃料軌容積以及所述預定燃料量建立關聯(lián)的表達式。方案4.方案1的控制系統(tǒng)，其中，當來自所述燃料軌的燃料噴射被暫停時，所述診斷模塊確定所述實際壓力增量。方案5.方案4的控制系統(tǒng)，其中，當來自所述燃料軌的燃料噴射被暫停時，所述診 斷模塊控制所述燃料泵控制模塊以提供所述預定量的燃料。方案6.方案1的控制系統(tǒng)，其中，所述診斷模塊根據(jù)所述比較來計算補償因子。方案7.方案6的控制系統(tǒng)，其中，所述診斷模塊根據(jù)所述估算壓力增量與所述實 際壓力增量之間的差值來計算所述補償因子。方案8.方案6的控制系統(tǒng)，其中，當所述補償因子大于或等于預定閾值時，所述診 斷模塊設定維護指示器。方案9.方案6的控制系統(tǒng)，還包括補償模塊，其根據(jù)所述補償因子和期望壓力來 選擇性地產(chǎn)生補償壓力信號，其中，所述燃料泵控制模塊基于所述補償壓力信號選擇性地 控制所述燃料泵。方案10.方案9的控制系統(tǒng)，其中，當所述實際壓力增量大于或等于所述估算壓力 增量時，所述燃料泵控制模塊暫停基于所述補償壓力信號的控制，而基于所述期望壓力進 行控制。方案11. 一種方法，包括向燃料軌提供預定量的燃料；根據(jù)所述預定燃料量來確定所述燃料軌內(nèi)的估算壓力增量；將所述燃料軌內(nèi)的實際壓力增量和所述估算壓力增量作比較；以及根據(jù)所述比較來選擇性地控制所述燃料泵。方案12.方案11的方法，還包括基于數(shù)學模型來確定所述燃料軌內(nèi)的所述估算 壓力增量。方案13.方案12的方法，其中，所述數(shù)學模型包括將所述估算壓力增量與燃料體 積模量、燃料密度、燃料軌容積以及所述預定燃料量建立關聯(lián)的表達式。方案14.方案11的方法，還包括當來自所述燃料軌的燃料噴射被暫停時，確定所 述實際壓力增量。方案15.方案14的方法，還包括當來自所述燃料軌的燃料噴射被暫停時，提供所 述預定量的燃料。方案16.方案11的方法，還包括根據(jù)所述比較來計算補償因子。方案17.方案16的方法，還包括根據(jù)所述估算壓力增量與所述實際壓力增量之 間的差值來計算所述補償因子。方案18.方案16的方法，還包括當所述補償因子大于或等于預定的閾值時，設定 維護指示器。方案19.方案16的方法，還包括根據(jù)所述補償因子和期望壓力來選擇性地產(chǎn)生補償壓力信號；以及基于所述補償 壓力信號來選擇性地控制所述燃料泵。方案20.方案19的方法，還包括當所述實際壓力增量大于或等于所述估算壓力 增量時，基于所述期望壓力進行控制，并暫?；谒鲅a償壓力信號的控制。本發(fā)明的其它適用領域將從下文中提供的詳細描述中得以體現(xiàn)。應當理解的是， 詳細描述和具體實例的目的僅在于說明，而不是意在限制本發(fā)明的范圍。


將從詳細描述和附圖中更充分地理解本發(fā)明，在附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明的原理的示例性發(fā)動機系統(tǒng)的原理框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的原理的圖1的高壓泵補償模塊的示例性實施的原理框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的原理的圖1的燃料軌的示例性模型的原理框圖；以及圖4是示出根據(jù)本發(fā)明的原理控制高壓泵時執(zhí)行的示例性步驟的流程圖。
具體實施例方式以下描述本質上只是示例性的，絕非意在限制本發(fā)明及其應用或使用。為清楚起 見，將在附圖中使用相同的附圖標記來標識類似的部件。如文中所使用的，短語“A、B和C 中的至少一個”應當被解釋成使用非排他性邏輯“或”的邏輯(A或B或C)。應當理解的是， 在不改變本發(fā)明原理的情況下可以以不同的順序執(zhí)行方法中的步驟。如文中所使用的，術語“模塊”指的是專用集成電路(ASIC)、電子電路、執(zhí)行一個或 多個軟件或固件程序的處理器(共用的、專用的或分組的)和存儲器、組合邏輯電路和/或 提供所述功能性的其它合適的構件。高壓泵將加壓燃料注入燃料軌中，以便在燃料軌內(nèi)達到期望的壓力。連接于燃料 軌的燃料噴射器將燃料噴入汽缸中。經(jīng)過一段時間后，高壓泵提供的燃料可能比所要求的 燃料少。例如，高壓泵可能在一段時間后損壞，和/或者可能發(fā)生機械問題，比如阻塞。當 提供給燃料軌的燃料少于預期時，噴入汽缸中的燃料量會低于所期望的燃料量。為了測量高壓泵的性能，可以通過暫停燃料噴射器所進行的燃料噴射而將燃料軌 轉變成封閉式系統(tǒng)。此后，可以指令高壓泵將預定量的燃料注入燃料軌中?？梢詼y量由注 入的燃料導致的燃料軌內(nèi)的實際壓力增量。可以使用數(shù)學模型來估算由注入的燃料導致的 燃料軌內(nèi)的估算壓力增量。當實際壓力增量小于估算壓力增量時，可以計算補償因子。補 償因子可用于補償高壓泵的不足。現(xiàn)在參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明原理的示例性發(fā)動機系統(tǒng)100的原理框圖。通 過進氣歧管104將空氣抽入發(fā)動機102中。節(jié)氣門106被電子節(jié)氣控制(ETC)馬達108致 動以改變吸入發(fā)動機102的空氣的體積?？諝馀c來自一個或多個燃料噴射器110的燃料混 合以形成空氣-燃料混合物?？諝?燃料混合物在發(fā)動機102的一個或多個汽缸112內(nèi)燃 燒。所產(chǎn)生的廢氣從汽缸112排出到排氣系統(tǒng)113中。燃料通過燃料系統(tǒng)供應給發(fā)動機102。只是舉例來說，燃料系統(tǒng)可以包括燃料箱 114、低壓泵115、高壓泵116、燃料軌118以及燃料噴射器110。燃料存儲在燃料箱114內(nèi)。 低壓泵115從燃料箱114中抽取燃料并向高壓泵116提供燃料。高壓泵116經(jīng)由燃料軌118 向燃料噴射器110提供加壓燃料。離開高壓泵116的燃料的壓力會大于離開低壓泵115的 燃料的壓力。只是舉例來說，離開高壓泵116的燃料的壓力可以在2-26兆帕(MPa)之間， 而離開低壓泵115的燃料的壓力可以在0. 3-0. 6MPa之間。ECM 120可以包括高壓泵補償模塊(HPPCM) 122，其接收來自軌壓力傳感器124的 軌壓力信號?？商娲?，HPPCM 122可以位于ECM 120的外部。軌壓力信號指示燃料軌118 內(nèi)的燃料壓力。HPPCM 122可以控制燃料噴射器110所噴射的燃料的量和正時。一個或多個燃料噴射器110每次噴射燃料時，軌壓力就降低。HPPCM 122可以通過高壓泵116來維持 軌壓力。在圖2中，示出了根據(jù)本發(fā)明原理的圖1的HPPCM 122的示例性實施的原理框圖。 燃料泵控制模塊200通過燃料泵控制信號來控制高壓泵116。燃料泵控制模塊200接收來 自補償模塊202的補償壓力信號，并且基于該補償壓力信號來控制高壓泵116。燃料泵控制 模塊200可以接收軌壓力信號并基于該軌壓力信號控制高壓泵116。診斷模塊204接收軌壓力信號。診斷模塊204在高壓泵116的測試過程中監(jiān)控軌 壓力。在診斷模塊204接收到啟動測試信號之后，診斷模塊204確定軌壓力是否小于預定 閾值。如果軌壓力小于預定閾值，則高壓泵116的測試開始。當測試可以開始時產(chǎn)生啟動 測試信號。只是舉例來說，當來自燃料軌118的燃料噴射被暫停時，診斷模塊204可以接收 來自燃料泵控制模塊200的啟動測試信號。在滑行和/或制動事件過程中可以暫停燃料噴 射以提高燃料經(jīng)濟性。當高壓泵116的測試開始時，診斷模塊204向燃料泵控制模塊200發(fā)送泵測試信 號。當接收到泵測試信號時，燃料泵控制模塊200控制高壓泵116將預定量的燃料注入燃 料軌118中。在該注入之后，診斷模塊204監(jiān)控實際軌壓力增量。診斷模塊204將實際軌壓力增量與估算軌壓力增量比較。估算軌壓力增量是由預 定量燃料的注入導致的預期軌壓力增量的估算。如果實際軌壓力增量小于估算軌壓力增 量，則可以計算補償因子。如果實際軌壓力增量大于或等于估算軌壓力增量，則可以不啟動 補償因子的計算。可替代地，如果實際軌壓力增量大于或等于估算軌壓力增量，則可以計算 補償因子以確保達到期望的軌壓力?；趯嶋H軌壓力增量與估算軌壓力增量之間的差值來確定補償因子。如以下詳細 討論的，補償因子可以被執(zhí)行以補償該差值。只是舉例來說，查詢表或算法可用于確定補償 因子。補償因子被發(fā)送給補償模塊202。補償因子可以與閾值作比較。例如，當補償因子大于或等于閾值時，高壓泵116的 補償可能不足以在燃料軌118中實現(xiàn)期望的軌壓力，或者可能需要更換高壓泵116。當計算 的補償因子大于或等于閾值時，診斷模塊204可以設定維護指示器(service indicator) 和/或暫停高壓泵116的補償。只是舉例來說，維護指示器可以是車載診斷I I診斷故障 代碼，其可以導致故障指示燈發(fā)光。補償模塊202可以從燃料泵控制模塊200接收期望的壓力信號。期望的壓力信號 指示燃料軌118的期望軌壓力。燃料泵控制模塊200控制高壓泵116，使得期望的軌壓力得 以維持。然而，如果實際軌壓力增量小于估算軌壓力增量，那么當控制高壓泵116時就可能 不能達到期望的軌壓力。補償模塊202利用補償因子調(diào)整期望的壓力信號從而生成補償壓 力信號。然而，當實際軌壓力增量大于或等于估算軌壓力增量時，補償模塊202可以暫停產(chǎn) 生補償壓力信號。補償因子的實施允許更好地實現(xiàn)期望的軌壓力，因為實際軌壓力增量可以更接近 估算軌壓力增量。當診斷模塊204確定實際軌壓力增量小于估算軌壓力增量，并且補償模 塊202利用補償因子調(diào)整期望的壓力信號時，實際軌壓力增量可以更接近估算軌壓力增 量。補償模塊202將補償壓力信號發(fā)送給燃料泵控制模塊200。之后，燃料泵控制模塊200 利用補償壓力信號來控制高壓泵116以在燃料軌118內(nèi)實現(xiàn)期望的壓力。
在圖3中，示出了根據(jù)本發(fā)明原理的燃料軌118的示例性模型的原理框圖。燃料 軌118的示例性模型以及圖4中的變量定義可以與模型假設一起用于確定補償因子。模型 假設可以包括零維燃料流(zero-dimensionalfuel flow)、可壓縮的燃料流、燃料密度(是 溫度和體積模量的函數(shù))、以及燃料體積模量(僅是壓力的函數(shù))。
(Jyy)軌燃料質量的增加速率(〒)可以根據(jù)質量守恒原理利用下面的公式來確定，
dt
其中W,,,,和"'V-分別是進、出燃料軌118時的燃料質量流速(1) dmf^miw ^mi iml
ul當燃料的噴射被暫停(即〃V,,U,=0)時，燃料體積流速(‘)可以利用下面的公 式來確定，其中P ^是燃料密度
(τ \ Lhvi,V1 dm,^ z > ..廠 二 m “,-Κ、-----------7；
<JlP1 Cll軌燃料質量增量(dnO可以關于燃料體積模量(β》利用下面的公式來定義，其中 dpr是軌燃料壓力增量，mr是軌燃料質量，Vr是燃料軌容積
(3 ) 二 鼻、.ρ 包一 ！= m dI^ 〉dm 二 m dJ^μ' (dpr / ) , r dp, Vr fdw,^ λ ' dmr ‘ ‘ β,.將來自公式3的軌燃料質量增量的公式代入到公式2中，得到下面的公式
_]⑷^愛告將來自公式2的燃料體積流速的公式代入到公式4中，得到下面的公式
/‘ S ^ I dmr Vy dprPr、)J_ ----Γ ^ APr =
Pβ,, plr根據(jù)注入到燃料軌118的燃料預定量(ΔπΟ以及預定的參數(shù)，可以利用公式5來 確定估算軌壓力增量(△&)。預定的參數(shù)包括燃料體積模量、燃料密度以及燃料軌容積。圖4中，流程圖描述的是在根據(jù)本發(fā)明原理確定高壓泵補償時執(zhí)行的示例性步 驟。在步驟402中，控制測量燃料軌壓力。在步驟404中，控制將測得的燃料軌壓力與閾值 作比較。如果測得的燃料軌壓力大于或等于閾值，那么控制返回至步驟402 ；否則，控制轉 移至步驟406。在步驟406，控制檢查合適的測試條件(即燃料噴射被暫停)。如果遇到合適的測 試條件，那么控制轉移至步驟408 ；否則控制返回至步驟402。在步驟408，控制確定估算壓 力增量。在步驟410，控制向燃料軌118內(nèi)注入預定量的燃料。在步驟412，控制測量燃料 軌壓力。在步驟414，控制確定實際軌壓力增量。在步驟416，控制將實際軌壓力增量與估算壓力增量作比較。如果實際軌壓力增 量大于或等于估算壓力增量，那么控制返回至步驟402 ；否則，控制轉移至步驟418。在步驟 418，控制計算燃料泵的補償因子。在步驟420，控制確定該補償因子是否小于閾值。如果補 償因子不小于閾值，那么控制轉移至步驟424 ；否則，控制轉移至步驟422。在步驟424，控 制設定維護指示器。在步驟422，控制可以利用補償因子來調(diào)整期望的壓力信號，從而使得 實際軌壓力增量更接近于估算軌壓力增量?？商娲?，當補償因子不小于閾值時，控制可以不利用補償因子(例如，設定補償因子等于1)?？刂品祷刂敛襟E402。
本領域普通技術人員可以從上述描述中明白，本發(fā)明的廣義教導可以以各種方式 來實現(xiàn)。因此，雖然本發(fā)明包括了特定的例子，但是本發(fā)明的實際范圍不應該限于此，因為 在對附圖、說明書以及所附權利要求研究之后，其他的更改對于本領域普通從業(yè)者是顯而 易見的。
權利要求
一種控制系統(tǒng)，包括燃料泵控制模塊，其控制燃料泵以將燃料提供給燃料軌；以及診斷模塊，其控制所述燃料泵控制模塊以將預定量的燃料提供給所述燃料軌，根據(jù)所述預定燃料量來確定所述燃料軌中的估算壓力增量，以及將所述燃料軌中的實際壓力增量和所述估算壓力增量作比較，其中，所述燃料泵控制模塊根據(jù)所述比較來選擇性地控制所述燃料泵。
2.權利要求1的控制系統(tǒng)，其中，所述診斷模塊基于數(shù)學模型來確定所述燃料軌內(nèi)的 所述估算壓力增量。
3.權利要求2的控制系統(tǒng)，其中，所述數(shù)學模型包括將所述估算壓力增量與燃料體積 模量、燃料密度、燃料軌容積以及所述預定燃料量建立關聯(lián)的表達式。
4.權利要求1的控制系統(tǒng)，其中，當來自所述燃料軌的燃料噴射被暫停時，所述診斷模 塊確定所述實際壓力增量。
5.權利要求4的控制系統(tǒng)，其中，當來自所述燃料軌的燃料噴射被暫停時，所述診斷模 塊控制所述燃料泵控制模塊以提供所述預定量的燃料。
6.權利要求1的控制系統(tǒng)，其中，所述診斷模塊根據(jù)所述比較來計算補償因子。
7.權利要求6的控制系統(tǒng)，其中，所述診斷模塊根據(jù)所述估算壓力增量與所述實際壓 力增量之間的差值來計算所述補償因子。
8.權利要求6的控制系統(tǒng)，其中，當所述補償因子大于或等于預定閾值時，所述診斷模 塊設定維護指示器。
9.權利要求6的控制系統(tǒng)，還包括補償模塊，其根據(jù)所述補償因子和期望壓力來選擇 性地產(chǎn)生補償壓力信號，其中，所述燃料泵控制模塊基于所述補償壓力信號選擇性地控制 所述燃料泵。
10.一種方法，包括向燃料軌提供預定量的燃料；根據(jù)所述預定燃料量來確定所述燃料軌內(nèi)的估算壓力增量；將所述燃料軌內(nèi)的實際壓力增量和所述估算壓力增量作比較；以及根據(jù)所述比較來選擇性地控制所述燃料泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料泵控制系統(tǒng)及方法。其中控制系統(tǒng)包括燃料泵控制模塊和診斷模塊。燃料泵控制模塊控制燃料泵以將燃料提供給燃料軌。診斷模塊控制燃料泵控制模塊以將預定量的燃料提供給燃料軌，根據(jù)預定量的燃料確定燃料軌中的估算壓力增量，以及比較燃料軌中的實際壓力增量和估算壓力增量。燃料泵控制模塊根據(jù)該比較選擇性地控制燃料泵。
文檔編號F02M63/02GK101881245SQ20101016436
公開日2010年11月10日 申請日期2010年4月15日 優(yōu)先權日2009年4月15日
發(fā)明者B·李, K·J·欽平斯基 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司