CN101825027A - 利用燃料压力传感器误差控制燃料轨压力的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及利用燃料压力传感器误差控制燃料轨压力的方法及装置，提供一种用于控制发动机燃料系统的控制系统和方法，该控制系统包括确定发动机在稳定状态下操作的稳定状态确定模块以及存储第一燃料校正的存储器。燃料泵控制模块指令预定燃料轨压力变化。存储器在预定燃料轨压力变化之后存储第二燃料校正。传感器误差校正模块基于第一燃料校正和第二燃料校正确定燃料轨压力传感器误差，并响应于该传感器误差确定燃料轨压力。

Description

利用燃料压力传感器误差控制燃料轨压力的方法及装置

技术领域

本发明涉及车辆控制系统，更具体地涉及用于利用燃料压力传感器误差控制燃料轨压力的车辆控制系统。

背景技术

当前多数发动机制造商利用直喷汽油机。在直喷式发动机中，经由公共燃料轨将高压汽油直接喷射到各气缸的燃烧室中。这与喷射到进气道或气缸端口中的传统多点燃料喷射不同。

汽油直喷使得能够进行分层燃料充量燃烧，以提高低负载下的燃料效率并减少排放。分层燃料充量允许超贫燃，并产生高燃料效率和高功率输出。喷射燃料的冷却效果以及空气-燃料混合物的均匀分散允许更具侵略性的点火正时曲线。超贫燃模式用于需要较小加速或无需加速的轻载运行状态。化学计量模式用在中等负载状态期间。在进气冲程期间喷射燃料，其在气缸中形成均质燃料-空气混合物。燃料动力模式用于快速加速和重载。在这种情况下，空气-燃料混合物比化学计量模式略浓，这有助于减少爆燃。

直喷式发动机构造有用于对喷射器燃料轨进行加压的高压燃料泵。压力传感器附连至燃料轨以控制反馈。压力传感器提供输入以使得能计算压差信息，该压差信息用于计算用于将燃料输送到气缸的喷射器脉冲宽度。燃料轨处测得的燃料压力中的误差引起输送至各个气缸的燃料质量误差。

发明内容

本公开提供借以量化来自燃料轨中的压力传感器的误差并将其用于闭环控制的方法和系统。这会产生输送至各个气缸的正确燃料质量。这还允许燃料轨压力传感器的诊断。

在本发明的第一技术方案中，提供一种方法，该方法包括：使发动机在稳定状态下操作；存储第一燃料校正；指令预定燃料轨压力变化；在指令之后存储第二燃料校正；基于所述第一燃料校正和第二燃料校正确定燃料轨压力传感器误差；以及响应于该传感器误差确定燃料轨压力。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第二技术方案中，所述方法还包括响应于所述燃料轨压力传感器误差确定喷射器脉冲宽度。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第三技术方案中，所述第一燃料校正和第二燃料校正包括相应的第一长期燃料校正和第二长期燃料校正。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第四技术方案中，存储第一燃料校正包括存储短期燃料校正和长期燃料校正。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第五技术方案中，使发动机在稳定状态下操作包括以相对恒定的曲轴速度操作车辆。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第六技术方案中，使发动机在稳定状态下操作包括以相对恒定的负载操作车辆。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第七技术方案中，使发动机在稳定状态下操作包括以相对恒定的歧管绝对压力操作车辆。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第八技术方案中，使发动机在稳定状态下操作包括以相对恒定的长期燃料校正操作车辆。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第九技术方案中，在指令之后，在存储第二燃料校正之前等待预定时间。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第十技术方案中，操作发动机包括操作直喷式发动机。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第十一技术方案中，确定燃料轨压力包括确定当空气燃料混合物为浓时，将传感器误差添加至传感器增益。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第十二技术方案中，确定燃料轨压力包括确定当空气燃料混合物为稀时，从传感器增益中减去传感器误差。

根据上述第一技术方案所述的方法，在本发明的第十三技术方案中，确定燃料轨压力传感器误差包括基于第一燃料校正与第二燃料校正之差确定燃料轨压力传感器误差。

在本发明的再一方面中，一种用于控制发动机燃料系统的控制系统包括确定发动机在稳定状态下操作的稳定状态确定模块以及存储第一燃料校正的存储器。燃料泵控制模块指令预定燃料轨压力变化。存储器在预定燃料轨压力变化之后存储第二燃料校正。传感器误差校正模块基于第一燃料校正和第二燃料校正确定燃料轨压力传感器误差，并响应于该传感器误差确定燃料轨压力。

相应地，在本发明的第十四技术方案中，提供了一种用于发动机的控制系统，该控制系统包括：确定发动机在稳定状态下操作的稳定状态确定模块；存储第一燃料校正的存储器；指令预定燃料轨压力变化的燃料泵控制模块；所述存储器在预定燃料轨压力变化之后存储第二燃料校正；传感器误差校正模块，其基于第一燃料校正和第二燃料校正确定燃料轨压力传感器误差并响应于该传感器误差确定燃料轨压力。

根据上述第十四技术方案所述的控制系统，在本发明的第十五技术方案中，所述燃料泵控制模块响应于所述燃料轨压力传感器误差确定喷射器脉冲宽度。

根据上述第十四技术方案所述的控制系统，在本发明的第十六技术方案中，所述第一燃料校正和所述第二燃料校正包括第一长期燃料校正和第二长期燃料校正。

根据上述第十四技术方案所述的控制系统，在本发明的第十七技术方案中，所述第一燃料校正包括短期燃料校正和长期燃料校正。

根据上述第十四技术方案所述的控制系统，在本发明的第十八技术方案中，所述稳定状态确定模块从至少以下之一确定发动机处于稳定状态，即：相对恒定的曲轴速度、相对恒定的负载、相对恒定的歧管绝对压力和相对恒定的长期燃料校正。

根据上述第十四技术方案所述的控制系统，在本发明的第十九技术方案中，空气燃料确定模块确定空气燃料混合物何时是浓还是稀，并且传感器误差校正模块在空气燃料混合物为浓时将传感器误差添加至传感器增益，而在空气燃料比为稀时从传感器增益中减去传感器误差。

根据上述第十四技术方案所述的控制系统，在本发明的第二十技术方案中，所述燃料轨压力传感器误差基于所述第一燃料校正和第二燃料校正之差。

从以下提供的详细说明将会清楚本公开的其它应用领域。应当理解，这些详细说明及具体实施例尽管示出了本公开的优选实施方式，但是其仅用于说明之目的，并不意图限制本公开的范围。

附图说明

从详细说明和附图将会更充分地理解本公开，其中：

图1是根据本公开的一些实施基于车速调节发动机正时的控制系统的功能框图；

图2是根据本公开的燃料喷射系统的功能框图；

图3是图1的控制系统用于执行本公开的方法的框图；

图4是用于确定压力传感器误差的方法的流程图；

图5是短期校正、长期校正、传感器压力、实际压力以及传感器压力误差的图表。

具体实施方式

优选实施方式的以下描述实质上仅仅是说明性的，而绝不意图限制本公开及其应用或使用。用在本文中时，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一种或多种软件或硬件程序的处理器(共享、专用或群组的)和存储器、组合逻辑电路和/或提供所述功能的其它合适部件。用在本文中时，术语“增压”是指通过涡轮增压器之类的补充强制进气系统引入发动机中的压缩空气量。术语“正时”通常是指开始将燃料引入发动机气缸中(燃料喷射)的时刻。

现在参照图1，根据本公开示意性示出了示例性发动机控制系统10。发动机控制系统10包括发动机12和控制模块14。发动机12还可包括进气歧管15、具有燃料喷射器(图2中所示)的燃料喷射系统16、排气系统17以及涡轮增压器18。示例性发动机12包括六个气缸20，这些气缸配置成V型布局的相邻气缸组22、24。尽管图1示出了六个气缸(N＝6)，可理解发动机12可包括更多或更少的气缸20。例如，构想具有2个、4个、5个、8个、10个、12个和16个气缸的发动机。还应理解发动机12可具有直列式气缸构造。尽管构想了利用直喷的汽油供能内燃机，然而本公开也可应用于柴油或另选燃料源。

在发动机操作期间，通过发动机进气冲程产生的入口真空将空气吸入进气歧管15中。空气从进气歧管15被吸入各个气缸20中并在其内被压缩。由图2中进一步示出的喷射系统16喷射燃料。空气/燃料混合物被压缩，压缩热以及/或者电能点燃空气/燃料混合物。排气通过排气管道26从气缸20排出。排气驱动涡轮增压器18的涡轮叶片25，涡轮增压器18则驱动压缩机叶片25。压缩机叶片25可将附加空气(增压)输送至进气歧管15并输送至气缸20进行燃烧。

涡轮增压器18可以为任何合适的涡轮增压器，例如但不限于可变喷嘴涡轮增压器(VNT)。涡轮增压器18可包括多个可变位置叶片27，这些叶片基于来自控制模块14的信号调节从车辆排气系统17输送的空气量。更具体地说，叶片27可在全开位置和全闭位置之间运动。当叶片27处于全闭位置时，涡轮增压器18将最大量的空气输送至进气歧管15，继而输送至发动机12中。当叶片27处于全开位置时，涡轮增压器18将最少量空气输送至发动机12中。通过有选择地将叶片27定位在全开位置与全闭位置之间调节输送的空气量。

涡轮增压器18包括电子控制叶片螺线管28，其操纵至叶片致动器的液压流体流(未示出)。叶片致动器控制叶片27的位置。叶片位置传感器30基于叶片27的物理位置产生叶片位置信号。增压传感器31基于涡轮增压器18输送至进气歧管15中的附加空气产生增压信号。尽管这里实施的涡轮增压器描述为VNT，然而构想可采用应用不同电子控制方法的其它涡轮增压器。

歧管绝对压力(MAP)传感器34位于进气歧管15上，其基于进气歧管15中的压力提供(MAP)信号。质量空气流量(MAF)传感器36位于进气口内并基于流向进气歧管15中的空气的质量提供质量空气流量(MAF)信号。控制模块14利用MAF信号确定供应给发动机12的空气/燃料比。诸如曲轴位置传感器之类的RPM传感器44提供发动机速度信号。进气歧管温度传感器46产生进气温度信号。控制模块14向喷射系统16传输喷射器正时信号。车速传感器49产生车速信号。

排气管道26可包括排气再循环(EGR)阀50。EGR阀50可使一部分排气再循环。控制器14可对EGR阀50进行控制以实现期望EGR速率。

控制模块14控制发动机系统10的整体操作。更具体地说，控制模块14基于各种参数控制发动机系统操作，这些参数包括但不限于驾驶员输入、稳定性控制等。控制模块14可设置成发动机控制模块(ECM)。

控制模块14还可通过调节至叶片螺线管28的电流而调节涡轮增压器18的操作。根据本公开的实施方式的控制模块14可与叶片螺线管28通讯以提供流入进气歧管15中的增大气流(增压)。

排气氧传感器60可置于排气歧管或排气管道中，以提供与排气中的氧含量对应的信号。

现在参照图2，进一步详细示出了燃料喷射系统16。示出的燃料轨110具有向发动机的气缸输送燃料的燃料喷射器112。应当指出，燃料轨110示出为具有与图1的发动机12的一组气缸的三个气缸相对应的三个燃料喷射器112。可在车辆上设置不止一个燃料轨110。而且，也可根据发动机的构造设置更多或更少的燃料喷射器。燃料轨110通过高压燃料泵116从燃料箱114输送燃料。控制模块114响应于包括来自压力传感器120的输入信号118在内的各种传感器输入控制燃料泵116。以下将进一步描述系统的操作。

现在参照图3，示出了控制模块14的简化框图示意图。控制模块14中可包括各种模块以执行本公开的方法。利用压力测量模块210从压力传感器获得压力测量值。利用短期燃料校正模块212提供短期燃料校正信号。该短期燃料校正信号可被传感器误差校正模块214用来确定压力传感器误差。同样，利用长期燃料校正模块216产生长期燃料校正信号，其也可由传感器误差校正模块214利用。

可利用空气-燃料确定模块218确定空气-燃料比是浓还是稀。空气-燃料确定模块可基于作为长期燃料校正信号的程序块学习倍增器(block learn multiplier)(BLM)信号确定浓或稀状态。以下描述BLM信号。

利用稳定状态确定模块220确定发动机是否在稳定状态下操作。如以下所述，当发动机在稳定状态下操作时可确定燃料轨中的压力传感器的误差。稳定状态可包括曲轴速度稳定时，由歧管绝对压力确定的负载稳定时，或者程序块学习倍增器(BLM)在同一单元(cell)内操作时。

程序块学习倍增器(BLM)是长期燃料校正，用于将空气-燃料比保持在可接受参数内。长期燃料调节每秒发生约两次，而短期燃料校正(INT)每秒发生约20次。所述单元对应于与发动机RPM和质量空气流量对应的各种操作范围。例如，曲轴速度可划分成多个区，例如四个区，即0～800rpm、800～1100rpm、1100～1500rpm以及1500rpm以上。质量空气流量读数可设置在0～9gps、9～20gps、20～30gps以及30gps以上。在这样的系统中，可设置16个单元(四行四列)。当然，以上实施例仅为说明目的而提供。实际值可根据不同发动机和标定而异。稳定状态指征是发动机保持在一个单元内时。应当指出，对于短期和长期燃料校正值，大的值表示由于大的喷射器脉冲宽度而向混合物添加燃料的校正。短期校正值可称为积分值。可根据来自图1中所示的排气氧传感器60的排气氧读数来调节该积分值。

控制模块14还可包括燃料泵控制模块224，其用于响应于压力测量值和压力传感器误差确定燃料喷射器脉冲宽度。喷射器脉冲宽度对应于输送至气缸的燃料质量的量。燃料泵控制模块224可以是控制模块14外的与燃料泵16相关联的独立模块。

可利用定时器模块228对各种时长进行定时，包括自执行指令燃料压力变化以来的时间。该时间对应于以下进一步描述的延迟时间。当然，也可设置其它正时测定。

控制模块14中还可包括存储器230。存储器230可存储与各种模块210至228相关的各种数据以及中间计算。存储器230可以为各种类型的存储器，包括易失性、非易失性、不失效或其各种组合类型。

现在参照图4，确定用于确定喷射器脉冲宽度的方法。系统开始于步骤310。在步骤312中，当满足启用标准时系统前进至步骤314。启用标准对应于发动机是否在稳定状态下操作。利用稳定状态是因为将会针对空气-燃料比中的任意误差校正短期校正因数和长期校正因数。因而，当指令燃料压力时，燃料校正中的变化可归因于测量的燃料压力中的误差。可利用各种指标确定发动机是否处于稳定状态，这些指标包括曲轴速度或RPM、由歧管绝对压力指示的负载以及BLM单元。这些值在稳定状态下应相对恒定。当指标中的一个或多个表明发动机在稳定状态下操作时，步骤314获取当前燃料校正。当前燃料校正可以是短期燃料校正或长期燃料校正，或者二者。然而，如以下所述，仅使用长期校正。如以上所述，短期校正可称为积分(工NT)校正，长期校正可称为程序块学习倍增器(BLM)校正。

在步骤316中，通过上述控制模块14指令燃料压力变化。指令的燃料压力变化可指令预定量的压力变化。(在图5的图中，指令从4MPa至8MPa的压力变化。)可通过燃料泵来显现燃料轨中的燃料压力变化。

可在系统内设置延迟时间。延迟时间确保指令的燃料压力变化已实现。若延迟时间未满，则再次执行步骤318直至延迟时间届满。一旦延迟时间届满，则在步骤320中执行启用标准的检查。启用标准已改变的指标是BLM是否保持在同一BLM单元内。当然，发动机RPM和负载也可用作标准是否已改变的指标。在步骤320中，若启用标准未发生变化，则步骤322获取燃料校正。步骤322可获取短期校正或长期校正中的一个或二者。在步骤324中，若来自步骤314中的旧校正减去步骤322中的新校正，相减的绝对值大于阈值，则执行步骤326。在步骤326中，可确定校正表明是浓还是稀。如以上所述，更大的BLM值向混合物添加燃料。若校正表明为浓混合物，则步骤328确定传感器增益为传感器增益加新校正。在步骤326中，若校正不表明浓，则执行步骤330。在步骤330中，若系统表明为稀混合物，则步骤332计算传感器增益为传感器增益减校正因数。在步骤328和332之后，步骤340利用传感器增益确定喷射器脉冲宽度。通过控制喷射器脉冲宽度，可控制喷射到气缸中的燃料质量。

返回去参照步骤312、320和324，若在步骤312中不满足启用标准，或者在步骤320中启用标准已发生变化，或者旧校正减去新校正不大于阈值，则系统在步骤342中结束进程。而且，若系统不表明稀则系统可在步骤330之后在步骤342中结束。

通过确定传感器增益误差或燃料压力传感器误差，利用压力传感器值的适应校正来校正燃料压力传感器读数误差。而且，可由于增大的传感器误差而监测传感器劣化。因而，当传感器发生劣化时，可通过指示器通知车辆操作员。

现在参照图5，示出了表示短期校正因数、长期校正因数和传感器误差变化的图表。示出了在由控制模块指令在4MPa和8MPa之间的阶越变化时传感器误差的变化。如所见，长期校正为系统的误差变化的真实指示。在指令压力阶越变化之后，短期校正相当迅速地做出调整。

本领域技术人员现在从上述说明可理解，本公开的广义教导可以以各种形式实施。因此，尽管已关于其具体实施例描述了本公开，然而本公开的实际范围不应受此限制，因为通过研究附图、说明和所附权利要求，其它修改对于本领域技术人员来说是显然的。

Claims (10)

1.一种控制发动机燃料轨的方法，该方法包括：

使发动机在稳定状态下操作；

存储第一燃料校正；

指令预定燃料轨压力变化；

在指令之后存储第二燃料校正；

基于所述第一燃料校正和第二燃料校正确定燃料轨压力传感器误差；以及

响应于该传感器误差确定燃料轨压力。

2.如权利要求1所述的方法，还包括响应于所述燃料轨压力传感器误差确定喷射器脉冲宽度。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述第一燃料校正和第二燃料校正包括相应的第一长期燃料校正和第二长期燃料校正。

4.如权利要求1所述的方法，其中存储第一燃料校正包括存储短期燃料校正和长期燃料校正。

5.如权利要求1所述的方法，其中使发动机在稳定状态下操作包括以相对恒定的曲轴速度操作车辆。

6.如权利要求1所述的方法，其中使发动机在稳定状态下操作包括以相对恒定的负载操作车辆。

7.如权利要求1所述的方法，其中使发动机在稳定状态下操作包括以相对恒定的歧管绝对压力操作车辆。

8.如权利要求1所述的方法，其中使发动机在稳定状态下操作包括以相对恒定的长期燃料校正操作车辆。

9.如权利要求1所述的方法，其中在指令之后，在存储第二燃料校正之前等待预定时间。

10.一种用于发动机的控制系统，该控制系统包括：

确定发动机在稳定状态下操作的稳定状态确定模块；

存储第一燃料校正的存储器；

指令预定燃料轨压力变化的燃料泵控制模块；

所述存储器在预定燃料轨压力变化之后存储第二燃料校正；

传感器误差校正模块，其基于第一燃料校正和第二燃料校正确定燃料轨压力传感器误差并响应于该传感器误差确定燃料轨压力。

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