CN101825030A - 用于确定高压燃料泵的运转误差的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确定高压燃料泵的运转误差的方法和设备。用于控制泵的控制系统和方法包括：泵控制模块，其将驱动信号发送至高压泵；和高压泵，其与泵控制模块通信并响应于驱动信号而运转。电流取样模块在驱动信号结束之前对泵电流信号取样以形成样本。电流比较模块将样本与可以是泵螺线管电阻、泵螺线管温度、和/或系统电压的函数的阀值相比较，并且故障指示模块响应于所述比较产生故障信号。

Description

用于确定高压燃料泵的运转误差的方法和设备
技术领域
本发明涉及车辆控制系统，更具体地涉及用于确定高压燃料泵何时运转不正常的车辆控制系统。
背景技术
直喷式发动机当前为许多发动机制造厂所使用。在直喷式发动机中，高度加压的汽油经由共用的燃料轨直接喷射到每个气缸的燃烧室中。这与传统多点燃料喷射不同，传统多点燃料喷射是喷射到进气道或气缸口中。
汽油直接喷射使得能够实现分层燃料增压燃烧，以便在低负载时提高燃料效率和降低排放。分层燃料增压允许超稀薄燃烧并产生高燃料效率和高动力输出。喷射燃料的冷却效应与空气燃料混合物的均匀分散允许更积极的点火正时曲线。超稀薄燃烧模式用于当几乎不需要或完全不需要加速度时的轻载运行状态。在适度载荷状态期间使用化学当量模式(stoichiometric mode)。燃料在进气冲程期间被喷射并在气缸中形成均质的燃料空气混合物。燃料动力模式(fuel power mode)用于急加速和重载。空气燃料混合物在该情况下稍浓于化学当量模式，这有助于减少爆震。
直喷式发动机配置有用于对喷射器燃料轨加压的高压燃料泵。压力传感器附连至燃料轨，用于控制反馈。压力传感器提供输入以允许压差信息的计算，该压差信息用于计算向气缸输送燃料的喷射脉冲宽度。在燃料轨处测得的燃料压力误差导致输送至单个气缸的燃料质量误差。
发明内容
本发明提供一种方法和系统，通过该方法和系统可确定燃料泵的运转误差。确定误差能够防止将错误的燃料质量输送至单个气缸。
在本发明的一个方面，控制泵的方法包括：将驱动信号发送至泵；响应于驱动信号而使泵运转；在驱动信号结束之前，对泵电流信号取样以形成样本；以及将样本与阀值进行比较，并响应于所述比较产生故障信号。
在本发明的另一个方面，用于控制泵的控制系统包括：泵控制模块，其将驱动信号发送至泵；和泵，其与泵控制模块通信，并响应于驱动信号而运转。电流取样模块在驱动信号结束之前对泵电流信号取样，以形成样本。电流比较模块将样本与阀值进行比较，而故障指示模块响应于所述比较而产生故障信号。
根据本发明的一个方面，提供一种控制泵的方法，该方法包括：向所述泵发送驱动信号；响应于所述驱动信号使所述泵运转；在所述驱动信号结束之前，对泵电流信号取样以形成样本；将所述样本与阀值相比较；以及响应于所述比较产生故障信号。
优选地，在测量所述泵的电流之后，结束所述驱动信号。
优选地，所述驱动信号使脉冲控制信号执行。
优选地，所述驱动信号禁用所述脉冲控制信号。
优选地，将所述样本与阀值相比较包括将所述样本与上阀值和下阀值相比较，并且其中，产生所述故障信号包括当所述样本高于所述上阀值或低于所述下阀值时产生所述故障信号。
优选地，所述上阀值和所述下阀值是泵螺线管电阻、泵螺线管温度、和系统电压中的至少一个的函数。
优选地，该方法还包括将燃料从所述泵输送至燃料轨。
优选地，该方法还包括将燃料从所述泵输送至直喷式发动机，所述泵包括高压泵。
优选地，该方法还包括响应于所述故障信号产生视觉指示。
优选地，对泵电流取样包括在所述驱动信号结束之前的预定时间对所述泵电流取样。
优选地，对泵电流取样包括在执行信号结束之前的预定时间对所述泵电流取样。
根据本发明的另一个方面，提供一种控制泵的系统，该系统包括：泵控制模块，所述泵控制模块将驱动信号发送至所述泵；高压泵，所述高压泵与所述泵控制模块通信并响应于所述驱动信号而运转；电流取样模块，所述电流取样模块在所述驱动信号结束之前对泵电流信号取样以形成样本；电流比较模块，所述电流比较模块将所述样本与阀值相比较；以及故障指示模块，所述故障指示模块响应于所述比较产生故障信号。
优选地，所述泵控制模块在测量所述泵电流之后结束所述驱动信号。
优选地，所述驱动信号使与所述高压泵通信的脉冲控制信号执行。
优选地，所述驱动信号禁用所述脉冲控制信号。
优选地，所述比较模块将所述样本与上阀值和下阀值相比较，并且其中，当所述样本高于所述上阀值或低于所述下阀值时，所述故障指示模块产生所述故障信号。
优选地，所述上阀值和所述下阀值是泵螺线管电阻、泵螺线管温度、和系统电压中的至少一个的函数。
优选地，该系统还包括与所述泵流体连通的直喷式发动机，所述泵包括高压泵。
优选地，所述故障指示模块响应于所述故障信号产生视觉警告。
优选地，所述泵包括螺线管，所述电流取样模块对所述泵电流取样。
本发明进一步的适用领域将通过以下提供的详细说明而变得显而易见。应理解的是，该详细说明和具体示例在说明本发明的优选实施例的同时仅用于例证目的，而不用于限制本发明的范围。
附图说明
通过详细说明和附图将会更充分地理解本发明，附图中：
图1是根据本发明的某些实施方式的控制系统的功能方框图，该控制系统基于车辆速度调节发动机正时；
图2是根据本发明的燃料系统的功能方框图；
图3是图1中的用于执行本发明的方法的控制系统的方框图；
图4是图3中的泵控制模块的示意性方框图；
图5是图3中的诊断模块的示意性功能方框图；
图6是根据本发明的脉冲指令控制信号、脉冲指令执行信号和电流信号的曲线图；以及
图7是根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
以下对优选实施例的说明本质上仅是示例性的，并非用于限制本发明、其应用、或用途。如在此所使用的，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固件程序的(共用的、专用的、或成组的)处理器和存储器、组合逻辑电路、和/或提供所描述的功能的其它合适部件。如在此所使用的，术语增压指的是通过诸如涡轮增压器的辅助强制进气系统引入发动机的压缩空气的量。术语正时通常指的是启动将燃料引入发动机的气缸(燃料喷射)的时间点。
现在参考图1，根据本发明示意性地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(在图2中示出的)燃料喷射器的燃料喷射系统16、排气系统17和涡轮增压器18。示例性发动机12包括以V型布局成形在相邻的气缸组22、24中的六个气缸20。尽管图1描绘了六个气缸(N＝6)，但应意识到的是，发动机12可包括额外的或更少的气缸20。例如，设想具有2、4、5、8、10、12和16个气缸的发动机。还应预料到的是，发动机12可具有直列气缸构造。尽管设想利用直接喷射的汽油动力内燃机，但本发明可适用于柴油或替代性的燃料源。
在发动机运转期间，空气通过由发动机进气冲程所产生的入口真空被吸入进气歧管15。空气从进气歧管15被吸入单个气缸20并在气缸20中被压缩。燃料通过喷射系统16喷射，这将在图2中进一步描述。压缩空气/燃料混合物，并且压缩和/或电能的热量点燃该空气/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的涡轮机叶片25，该涡轮增压器18又驱动压缩机叶片25。压缩机叶片25能将补充的空气(增压)输送至进气歧管15并输送到气缸20中，用于燃烧。
涡轮增压器18可以是诸如可变喷嘴涡轮增压器(VNT)的任何合适的涡轮增压器，但不局限于可变喷嘴涡轮增压器(VNT)。涡轮增压器18可包括多个位置可变的叶片27，所述多个位置可变的叶片27基于来自控制模块14的信号调节输送到发动机12的空气量。更具体地，叶片27可在全开位置与全关位置之间活动。当叶片27处于全关位置时，涡轮增压器18将最高量的空气输入进气歧管15，并随后输入发动机12。当叶片27处于全开位置时，涡轮增压器18将最低量的空气输入进气歧管15，并随后输入发动机12。通过将叶片27选择性地定位在全开位置与全关位置之间来调节输送空气的量。
涡轮增压器18可包括电子控制叶片螺线管28，该电子控制叶片螺线管28操纵液压流体到叶片致动器(未示出)的流动。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的实体位置产生叶片位置信号。增压传感器31基于由涡轮增压器18输送至进气歧管15的补充空气而产生增压信号。尽管在此实现的涡轮增压器描述为VNT，但应设想到的是，可采用利用不同电子控制方法的其它涡轮增压器。
进气歧管绝对压力(MAP)传感器34位于进气歧管15上，并基于进气歧管15中的压力提供(MAP)信号。空气质量流量(MAF)传感器36位于进气口内，并基于流入进气歧管15中的空气质量提供空气质量流量(MAF)信号。控制模块14将MAF信号用于确定供应至发动机12的燃料。诸如曲轴位置传感器的发动机转速或RPM传感器44提供发动机转速信号。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传送喷射正时信号。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能再循环一部分排气。控制器14能控制EGR阀50，以获得期望的再循环排气(EGR)率。
控制模块14控制发动机系统10的全部操作。更具体地，控制模块14基于各种参数控制发动机系统，所述各种参数包括但不局限于驱动器输入、稳定性控制等。控制模块14可设置为发动机控制模块(ECM)。
控制模块14还可通过调节到叶片螺线管28的电流来调节涡轮增压器18的操作。根据本发明实施例的控制模块14能与叶片螺线管28通信，以提供进入进气歧管15的增加的空气流动(增压)。
排气含氧传感器60可设置在排气歧管或排气管道内，以提供与排气中的氧气量对应的信号。
现在参考图2，该图更详细地示出了燃料喷射系统16和与之相关的控制的细节。高压燃料轨110示出为具有向发动机12的气缸输送燃料的燃料喷射器112。应意识到的是，燃料轨110示出为具有与图1的发动机12的八个气缸中的每个气缸对应的八个燃料喷射器112。在车辆上可设置超过一个的燃料轨110。此外，取决于发动机的构造，还可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14响应于各种传感器输入控制高压燃料泵116，所述各种传感器输入包括来自压力传感器121的输入信号118。
燃料喷射系统16还可包括低压燃料管路120。低压燃料管路120的压力可从压力传感器123发送至ECM。低压燃料管路120可与位于车辆的燃料箱114内的主燃料泵130连通。主燃料泵130可包括位于ECM14中的燃料系统控制模块132。
电子控制模块14可产生各种信号，诸如喷射器控制信号146和高压燃料泵控制信号140。
高压泵组件116通过低压燃料管路120接收低压燃料，并提高通过高压燃料管路110提供的燃料的压力。燃料泵116可包括各种型式的设计以提高燃料的压力，所述各种型式的设计包括利用转动并使泵送构件运动的凸轮的设计。当然，可使用各种型式的泵送组件。
现在参考图3，该图更详细地示出了电子控制模块14的简化的示意性方框图。电子控制模块14可包括喷射器控制模块210，该喷射器控制模块210用于控制仅示出其中一个的喷射器112的操作。喷射器控制模块210可利用高侧驱动器控制信号INJ-HS进行高侧驱动器控制。喷射器控制模块210还可利用低侧驱动器控制信号INJ-LS进行低侧驱动器控制。喷射器控制模块还可以同时是受控的高侧驱动器和受控的低侧驱动器。高侧控制信号和低侧控制信号都可以是脉宽调制的。
诊断模块212可与喷射器控制模块210通信，用于诊断喷射器112或喷射器控制模块210中的误差或故障。喷射器控制模块210和诊断控制模块212均可由中央处理单元214控制。中央处理单元214还可控制高压泵控制模块216。
高压泵控制模块216可与用于高压泵的螺线管152通信。螺线管142打开和关闭高压泵。来自高压泵控制模块216的控制信号可包括高侧驱动器信号PMP-HS或低侧驱动器控制信号PMP-LS。泵控制模块216可利用高侧驱动器、低侧驱动器或两者以类似于就喷射器控制模块210而言所描述的方式控制螺线管152。
现在参考图4，高压泵控制模块216可包括峰值保持电路218。峰值保持电路可具有用于执行螺线管152的脉冲宽度控制的脉冲指令执行控制信号220。脉冲指令执行控制信号执行脉冲指令控制信号222，该脉冲指令控制信号222向高压泵116的螺线管152提供实际脉冲宽度调制信号。
现在参考图5，诊断模块212可包括用于控制螺线管中具有阀值或多个阀值的电流的控制电流比较模块250。在一个示例中，设定上阀值和下阀值。当产生故障时，电流信号低于下阀值或高于上阀值。电流取样模块252用于在特定时间产生电流样本，以便与阀值或多个阀值相比较。在该情况下，在脉冲指令执行信号结束之前对电流取样。这将在下面进一步描述。
诊断模块212还可包括故障指示模块254，该故障指示模块254用于在所述比较的结果是高于阀值组、低于阀值组、或在阀值组之外的情况下在指示器256处指示故障。指示器256可以是音频指示器、视频指示器或为诸如OBD II的诊断系统提供的诊断指示器。
现在参考图6，该图示出了由脉冲指令执行信号220启动的脉冲指令控制信号222。如所能看到的，脉冲指令控制信号为脉冲宽度调制信号。在脉冲指令执行信号220的下降沿之前的时间T1处，取得电流信号的样本。电流信号可以是温度和系统电压的函数。样本示出为附图标记314。也可以在下降沿之前取得样本。被监控的电流还可以是峰值电流或平均电流。在操作的稳定周期期间，可在峰值之后取得平均电流。指令控制信号可以是高侧控制信号，而指令执行信号可以是低侧控制信号。
现在参考图7，该图示出了操作和诊断泵的方法。在步骤410中，通过控制脉冲指令执行信号使泵运转，该脉冲指令执行信号用于利用图6所示的脉冲指令控制信号启动脉冲宽度调制控制。在脉冲指令执行信号220的下降沿之前，取得电流信号的样本。在步骤412中，确定是否关断驱动电路。如上所述，可通过利用脉冲指令执行信号确定驱动电路被关闭。当驱动电路没有被关闭时，再次执行步骤410。在步骤412中，如果驱动电路被诸如脉冲指令执行信号的结束关闭，则在步骤414中取得泵控制电流信号的样本。在步骤416中，将泵控制电流与阀值或多个阀值相比较。如果使用一个阀值，则将泵控制电流与该阀值相比较，并且取决于环境，如果泵控制电流低于或者高于阈值，则在步骤418中设定故障指示器。在该情况下，步骤416确定泵控制信号是否在下阀值L1与上阀值L2之间。在该情况下，如果泵控制电流在所述阀值之间，则在步骤418中不设定故障指示器。阀值可以是泵螺线管电阻、泵螺线管温度、和/或系统电压的函数。在步骤416中，如果泵控制电流在所述阀值以内，则在步骤420中正常关闭驱动电路，并且不产生故障指示。应指出的是，由于在与泵的操作一致的时间对泵控制电流取样，所以当与阀值相比较时可获得可靠的结果。可试验性地获得阈值或多个阀值，以便可为诊断系统提供指示器。当电流过高或过低时，可设定故障，并且燃料控制可变成开环或者采取任何其它必需的措施。在采用峰值保持电路的情况下，样本电流具有一致的结果。在设定故障指示器之后，诸如自我保护模式或功率限制模式的其它补救措施出现，以便车辆可维持主要操作。然而，可提供指示器，以提供用于检查发动机等的指示。指示器可以是IP启动的指示器或音频指示器。
现在本领域技术人员通过前述说明可认识到的是能以各种形式实现本发明的广义教导。因此，由于通过对附图、说明书、和所附权利要求书的研究，其它改型将对熟练的从业者变得显而易见，所以尽管已结合本发明的特定示例描述了本发明，但本发明的真实范围不应受此限制。

Claims (10)

1.一种控制泵的方法，包括：
向所述泵发送驱动信号；
响应于所述驱动信号使所述泵运转；
在所述驱动信号结束之前，对泵电流信号取样以形成样本；
将所述样本与阀值相比较；以及
响应于所述比较产生故障信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在测量所述泵的电流之后，结束所述驱动信号。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述驱动信号使脉冲控制信号执行。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述驱动信号禁用所述脉冲控制信号。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述样本与阀值相比较包括将所述样本与上阀值和下阀值相比较，并且其中，产生所述故障信号包括当所述样本高于所述上阀值或低于所述下阀值时产生所述故障信号。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述上阀值和所述下阀值是泵螺线管电阻、泵螺线管温度、和系统电压中的至少一个的函数。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括将燃料从所述泵输送至燃料轨。
8.根据权利要求1所述的方法，还包括将燃料从所述泵输送至直喷式发动机，所述泵包括高压泵。
9.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于所述故障信号产生视觉指示。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，对泵电流取样包括在所述驱动信号结束之前的预定时间对所述泵电流取样。
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