高壓燃料泵的占空比的自適應獲悉的制作方法
【技術領域】
[0001]本申請涉及內燃發動機中的高壓燃料泵的零流量潤滑的實現。
【背景技術】
[0002]一些車輛發動機系統使用直接汽缸內燃料噴射和進氣道燃料噴射。燃料輸送系統可以包括用于向燃料噴射器提供燃料壓力的多個燃料泵。作為一個示例，燃料輸送系統可以包括布置在燃料箱與燃料噴射器之間的低壓燃料泵(或提升泵)和高壓燃料泵。高壓燃料泵可以在燃料軌道的上游被耦接至直接噴射系統，以升高通過直接噴射器輸送到發動機汽缸的燃料的壓力。然而，當高壓燃料泵被關閉時，諸如當燃料的直接噴射沒有被請求時，會影響泵耐用性，因為泵會被發動機曲軸或凸輪軸機械地驅動。具體地，當高壓泵不運轉時，會減少泵的潤滑和冷卻，由此導致泵退化。
[0003]在Basmaji等人在US2012/0167859中示出的一種減少高壓泵退化的方法中，取決于發動機狀況而使低壓燃料泵和高壓燃料泵運轉。例如，當直接噴射不需要并且高壓泵運轉沒有被請求時，低壓泵被運轉為維持燃料軌道中的燃料軌道壓力，并通過進氣道噴射向發動機供應燃料。然后調整高壓泵的運轉，以維持足夠高的泵室壓力，使得燃料被推過活塞孔界面，由此潤滑泵。以此方式，Basmaji的方法提供了泵的零流量潤滑。除了在零流量狀況期間潤滑高壓泵外，泵NVH特性也被改善。
[0004]然而發明人在此已經意識到US2012/0167859的方法的潛在問題。零流量潤滑在高壓燃料泵的死區中會受限制，死區是相當大的泵的占空比的變化不導致相當大的對應的燃料軌道壓力的變化的泵運轉區域。在圖形上，該范圍呈現為燃料軌道壓力與泵占空比之間的水平的或有效水平的直線。注意，泵占空比指的是控制泵溢流閥的關閉。例如，如果溢流閥關閉與發動機壓縮行程的開始相一致，那么該事件被稱為100%占空比。如果溢流閥關閉95%進入壓縮行程，那么該事件被稱為5%占空比。當命令5%占空比時，實際上排出的體積的95%被溢出，而其余5%在行程期間被壓縮。
[0005]當使高壓泵以閉環控制的方式在死區內運轉時，大振幅極限循環(limitcycling)會發生。當燃料軌道壓力降低時，泵占空比增加，但它沒有顯著影響，直至它爬升至閾值之上(例如，死區的結束處)。由于在閉環軌道壓力控制期間的燃料軌道壓力變化的延遲，因此極限循環會發生。在一個示例中，在正流量運轉期間，目標燃料軌道壓力會突然降低，從而在處于閉環控制時使高壓泵泵送速率也降低。泵送速率的降低會引起泵在死區中運轉。在沒有死區的先前計算的情況下，反饋燃料軌道壓力控制器引起上面提到的極限循環。在泵死區中運轉浪費了泵能量，并且降低了泵體積效率。

【發明內容】

[0006]因此，在一個示例中，可以通過一種用于發動機燃料系統的方法來解決以上問題，該方法包含:將燃料軌道壓力降至閾值之下；然后，當不將燃料直接噴射到發動機內時，基于與所得的燃料軌道壓力的變化有關的泵占空比的變化獲悉高壓燃料泵的死區；以及當將燃料直接噴射到發動機內時，調整泵占空比以保持在獲悉的死區之上。以此方式，即使在死區中運轉時，也能夠改善燃料泵潤滑。
[0007]例如，在經由進氣道和直接噴射供給燃料的發動機系統中，高壓泵可以用于增加連接至直接噴射器的軌道中的燃料壓力。在相同的系統中，低壓泵可以被連接在高壓泵的上游，并且除了向高壓泵入口提供燃料外還向不同軌道上的進氣道噴射器提供壓力。首先，通過停止泵將燃料軌道壓力降至低值，并繼續直接噴射。然后，當不將燃料直接噴射到發動機內時，諸如，當只將燃料進氣道噴射到發動機時，可以使高壓泵的占空比以較小量(例如，1%、2%、3%)遞增地改變，并且可以記錄所得的燃料軌道壓力。一旦燃料軌道壓力基于占空比的增加而增加，然后到達死區之外的運轉，并且能夠獲悉占空比與軌道壓力之間的關系。在上限時，當軌道壓力達到閾值(諸如，燃料軌道壓力安全閥設定)時，占空比停止遞增。基于燃料軌道壓力的變化，可以識別泵的死區，并且可以自適應地更新占空比傳遞函數。然后當將燃料直接噴射到發動機內時，可以應用該傳遞函數，以提供允許死區之外的泵運轉的占空比。在一個示例中，控制器積分項將被限制為使得被命令的占空比不會小于對應于特定燃料軌道壓力的零流量潤滑占空比。實際上，這涉及命令始終在自適應地獲悉的死區之上且之外的最小占空比。
[0008]以此方式，通過獲悉高壓燃料泵的占空比與軌道壓力之間的關系，泵的死區可以被準確地量化，使得泵命令能夠在死區中被調整。例如，泵可以被命令為不在死區中運轉。可替代地，泵可以被命令為在死區中以固定的(例如，最小)占空比運轉。通過減少死區中的泵運轉，泵響應軌道壓力變化的時間被改善，從而減少泵極限循環，特別是當使泵以閉環控制運轉時。通過允許改善的零流量潤滑，可以優化泵運轉，以減少退化并增加高壓泵的耐久性。總的來說，高壓泵運轉被改善。
[0009]應當理解，提供以上概述是為了以簡化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實施方式】中被進一步描述。這并不意味著確定所要求保護的主題的關鍵或基本特征，所要求保護的主題的范圍被【具體實施方式】之后的權利要求唯一地限定。另外，所要求保護的主題不限于解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0010]通過閱讀占空比獲悉過程的實施方式的以下詳細描述，本公開的背景和主題將會被更好地理解。此外，提供了發動機和燃料系統的非限制性實施例，以允許更好地理解占空比/燃料軌道壓力關系。
[0011]圖1示意地描述了內燃發動機的汽缸的示例實施例。
[0012]圖2示意地描述了可以供圖1的發動機使用的燃料系統的示例實施例。
[0013]圖3描述了高壓燃料泵在泵的死區中的運轉。
[0014]圖4描述了高壓泵占空比與泵送的液體體積分數之間的圖形關系。
[0015]圖5示出了用于自適應地獲悉高壓燃料泵的泵占空比與燃料軌道壓力之間的關系的流程圖，包括獲悉泵的死區。
[0016]圖6示出了圖5以圖形方式的自適應獲悉。
[0017]圖7示出了在零流量潤滑期間的具有閉環控制的的示例高壓泵運轉的流程圖。
【具體實施方式】
[0018]本公開提供了確定占空比、流率與燃料軌道壓力之間的準確關系的方法。具體地，本文描述了在直接噴射器的零流率期間的占空比與燃料軌道壓力之間的關系。在被配置為將一種或更多種不同的燃料類型輸送到燃燒發動機(諸如，圖1的發動機)的燃料系統(諸如，圖2的系統)中執行該方法。如圖2所示，燃料系統可以包括被配置為進氣道噴射所選燃料的第一組進氣道噴射器和被配置為直接噴射所選燃料的第二組直接噴射器。在閉環控制期間使第二或高壓泵在死區內運轉時，劇烈的極限循環會發生(如圖3所示)。此外，死區內運轉影響高壓泵的體積效率的概念(圖4)。為了確定泵占空比與燃料軌道壓力之間的關系，在發動機運轉期間執行獲悉方法，如在圖5中所見。還以圖形的方式描述了自適應獲悉(圖6)。一旦關系或傳遞函數被獲悉，就能夠根據圖7中所見的一般流程圖在零流量潤滑期間使高壓泵以閉環控制的方式運轉。以此方式，能夠使泵在死區之外運轉，從而減少極限循環。
[0019]關于以下公開中的術語，連接至直接噴射器的高壓泵也可以被稱為HP泵或被簡單地稱為HPP。類似地，低壓泵也可以被稱為LP泵或被簡單地稱為LPP。上面提到的高壓泵占空比與直接噴射器燃料軌道壓力(FRP)之間的關系也被稱為傳遞函數。
[0020]首先，給出了關于潤滑高壓泵的描述。以下描述涉及用于使被配置為將一種或更多種不同的燃料類型輸送到燃燒發動機(諸如，圖1的發動機)的燃料系統(諸如，圖2的系統)運轉的方法和系統。如圖2所示，燃料系統可以包括被配置為進氣道噴射所選燃料的第一組進氣道噴射器和被配置為直接噴射所選燃料的第二組直接噴射器。高壓泵可以被提供在低壓泵的下游，用于升高將要被直接噴射的燃料的壓力。因此，在燃料的直接噴射期間，高壓泵可以被充分地潤滑。然而，在高壓泵運轉沒有被請求時的狀況期間，通過使低壓泵運轉以維持燃料軌道壓力，并調整高壓泵的行程量以將高壓泵的峰值泵室壓力剛好維持在燃料軌道壓力之下，發動機控制器可以維持高壓燃料泵的潤滑和/或冷卻。這種類型的運轉被稱為零流量潤滑。控制器可以被配置為執行一個或更多個程序，以將高壓泵的峰值泵室壓力剛好維持在燃料軌道壓力之下，并且使HP泵占空比間歇地遞增，以監測對應的燃料軌道壓力的變化。以此方式，通過將峰值泵室壓力剛好維持在燃料軌道壓力之下而不使燃料流入燃料軌道，即使當高壓泵運轉沒有被請求時，泵也可以被維持充分地潤滑。然而，在零流量潤滑期間，泵可以在所謂的死區的區域中運轉，其中高壓泵占空比的變化不對應燃料軌道壓力的變化。因此，方案需要被設計為獲悉死區并使泵相應地運轉。因此，這改善泵可靠性，并減少高壓泵的退化。
[0021]圖1描述了內燃發動機10的燃燒室或汽缸的示例實施例。發動機10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統以及經由輸入裝置132來自車輛操作者130的輸入控制。在這個示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發動機10的汽缸(在本中也被稱為燃燒室)14可以包括燃燒室壁136，活塞138被設置在其中。活塞138可以被耦接至曲軸140，使得活塞的往復運動被轉換為曲軸的旋轉運動。曲軸140可以經由變速器系統耦接至乘客車輛的至少一個驅動輪。另外，起動器馬達(未示出)可以經由飛輪耦接至曲軸140，以實現發動機10的起動運轉。
[0022]汽缸14能夠經由一系列進氣通道142、144和146接收進氣空氣。進氣通道146能夠與除了汽缸14之外的發動機10的其他汽缸連通。在一些實施例中，一個或更多個進氣通道可以包括升壓裝置，諸如渦輪增壓器或機械增壓器。例如，圖1示出了被配置具有渦輪增壓器的發動機10，其中渦輪增壓器包括在進氣通道142和144之間布置的壓縮機174和沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。排氣渦輪176可以經由軸180至少部分地為壓縮機174提供動力，在此情況下升壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在諸如發動機10被提供有機械增壓器的其他示例中，排氣渦輪176可以任選地被省略，在此情況下壓縮機174可以由來自馬達或發動機的機械輸入提供動力。包括節流板164的節氣門162可以