CN103133149A - Gdi发动机的低压燃料泵控制方法 - Google Patents

Abstract

一种GDI发动机的低压燃料泵控制方法，即用于GDI发动机的燃料进料系统的低压燃料泵控制方法，所述GDI发动机的燃料进料系统包括低压系统和高压系统，所述方法包括：针对在驱动发动机的过程中可能出现的各种问题，通过可变控制低压系统的低压燃料泵来对低压燃料泵进行控制，以改进车辆的燃料效率。在各种情况下，该方法在相对较高的压力下驱动低压燃料泵，所述相对较高的压力高于燃料效率压力。

Description

GDI发动机的低压燃料泵控制方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2011年12月1日提交的韩国专利申请第10-2011-0127452号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本公开涉及控制汽油直喷（GDI）发动机的低压燃料泵的方法。更具体地，本公开涉及克服在对低压泵进行可变控制的过程中出现的缺点以改进车辆燃料效率并确保驱动稳定性的技术。

背景技术

为了通过高压向燃烧室中喷射燃料，GDI发动机包括燃料进料系统，该燃料进料系统具有低压系统和高压系统。高压系统进一步对主要由低压系统加压过的燃料进行压缩，以将压缩过的燃料通过喷射器直接喷射至燃烧室中。

现有的低压系统驱动低燃料泵，从而以设计的最大流率进料燃料并保持预设的燃料压力。由于预设的燃料压力和流率确定为足以应对可在随着车辆的驱动条件而变化的高压系统中的各种情况，因此在大多数情况下低压燃料泵被过度驱动而连续地形成在正常条件下不必要的燃料压力和流率。

低压燃料泵的过度驱动是由于过度地驱动低压燃料泵超过了GDI燃料进料系统的需求而引起，由此导致不期望的燃料消耗和较差的车辆燃料效率。

因此，如果可变地控制低压系统以提供适合车辆驱动状况的燃料压力和流率，则由低压燃料泵消耗的能量得以减少，车辆燃料效率得以改进。

图1是示出了GDI发动机的低压系统的视图，所述低压系统使用无刷直流(BLDC)马达作为低压燃料泵。在GDI发动机的低压系统中，当发动机控制器500向泵控制器502提供目标燃料压力时，泵控制器502接收来自安装到低压燃料泵504中的燃料压力传感器506的信号，并在PID（比例、积分、微分）控制下控制低压燃料泵504以实现目标燃料压力。

上述压力控制对应于由发动机尽可能的实时地消耗的燃料量，并能够改变流率从而使得与总是提供最大流率的现有压力控制相比，由低压燃料泵消耗的电流降低了，且燃料效率可得以改进。

然而，当相对于高压系统的驱动状况而言低压系统的进料流率小时，或者当低压系统的预设目标燃料压力不足且不适合保持高压系统大体所需的压力时，可能出现严重的问题。这类严重问题包括发动机失灵和发动机熄火。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本申请致力于解决与现有技术相关的上述问题。本申请提供一种用于GDI发动机的燃料进料系统的低压燃料泵控制方法，所述燃料进料系统包括低压系统和高压系统。该方法针对在驱动发动机过程中可能出现的各种问题，通过可变控制低压系统的低压燃料泵来对低压燃料泵进行控制，以改进车辆的燃料效率。该方法的益处在于，安装有GDI发动机的车辆的燃料效率可得以改进，驱动GDI发动机的稳定性可得以确保，以及车辆的生产率可最终得以提高。

根据本申请的各个方面，提供一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，该方法包括：当GDI发动机停机时在车辆的点火开关处于打火位置（KEY-ON）的情况下驱动低压燃料泵；和将低压燃料泵的目标燃料压力设定为相对较高的压力，该相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料压力。

根据本申请的各个方面，还提供一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，该方法包括：在GDI发动机摇车起动时将低压燃料泵的目标燃料压力设定为相对较高的压力，该相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料压力。

根据本申请的各个方面，还提供一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，该方法包括：在相对较高的压力下连续驱动低压燃料泵，直至在车辆的点火开关处于灭火位置（KEY-OFF）时主继电器闭合，所述相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力。

根据本申请的各个方面，提供一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，该方法包括：在车辆的点火开关处于灭火位置之后GDI发动机正在冷却时的均热下，以预设的时间间隔驱动低压燃料泵达预设的持续时间。

根据本申请的各个方面，提供一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，该方法包括：当发生以下情况中的至少一种情况时，在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压下驱动低压燃料泵，其中所述情况包括高压系统故障、极高温度行驶、极低温度行驶、极端的高地行驶或HIGH DI燃料检测。

根据本申请的各个方面，提供一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，该方法包括：在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压下驱动低压燃料泵；以及为了改进燃料效率限制闭环发电控制，以确保在高压下驱动低压燃料泵的过程中电池的足够电压。

根据本申请的各个方面，提供一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，该方法包括：在GID发动机摇车起动时，在当GDI发动机停机时车辆的点火开关处于打火位置的情况下，以预设的时间间隔在相对较高的压力下驱动低压燃料泵达预设的持续时间，直至在车辆的点火开关处于灭火位置时和在车辆的点火开关处于灭火位置之后当GDI发动机正在冷却时的均热下主继电器闭合，所述相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力。

根据本申请，在GDI发动机的燃料进料系统（包括低压系统和高压系统）中，GDI发动机的低压燃料泵控制方法，针对在驱动发动机的过程中可能出现的各种问题，通过可变地控制低压系统的低压燃料泵来对低压燃料泵进行控制以改进车辆的燃料效率，使得安装有GDI发动机的车辆的燃料效率可得以改进，驱动GDI发动机的稳定性可得以确保，以及车辆的生产率可最终得以提高。

应当理解，此处所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆（SUV）、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用汽车，包括各种舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆（例如源于非汽油的能源的燃料）。正如此处所提到的，混合动力车辆是具有两种或更多动力源的车辆，例如汽油动力和电力动力两者的车辆。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1是显示使用BLDC马达作为低压燃料泵的GDI发动机的现有低压系统的操作的视图。

图2是显示根据本申请的GDI发动机的示例性低压燃料泵控制方法的曲线图。

图3是显示根据本申请的GDI发动机在点火开关处于打火位置时的示例性低压燃料泵控制方法的流程图。

图4是显示根据本申请在GDI发动机摇车起动时的示例性低压燃料泵控制方法的流程图。

图5是显示根据本申请的GDI发动机在点火开关处于灭火位置时的示例性低压燃料泵控制方法的流程图。

图6是显示根据本申请的GDI发动机在均热时的示例性低压燃料泵控制方法的流程图。

图7是显示根据本申请的GDI发动机在低压燃料泵需要在高压下驱动的情况下，其示例性的低压燃料泵控制方法的流程图；以及

图8是显示当低压燃料泵在高压下驱动时限制车辆的发电控制（power generation control）的示例性控制方法的流程图。

应当了解，所附附图并非一定是按比例的，其显示了本发明的基本原理的图示性的各种特征的略微简化的画法。

在这些图形中，贯穿附图的多幅图形，附图标记表示本申请的同样的或等同的部分。

具体实施方式

下面将对本发明的各个实施方案详细地作出引用，这些实施方案的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

图3至8显示了根据本申请的各个实施方案的对GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵进行可变地控制的控制方法，其适于在安装有GDI发动机的车辆中出现的情况中需要特定控制的情况。图2是示出反映所有上述情况的整个控制方法的曲线图。

参照图3，在发动机停机和钥匙被转动到开启（点火开关处于打火位置）（S31）的情况下，驱动低压燃料泵（S32），同时低压燃料泵的目标燃料压力被设定为相对较高的压力，该相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力。

亦即，为了有助于高压系统（其构成GDI发动机与低压系统相关联的燃料进料系统）的高压泵在最初启动时形成合适的燃料压力，在点火开关处于打火位置（这被认为是在发动机点火之前发生的主要操作）时驱动低压燃料泵，从而可以确保低压侧的足够燃料压力。

在这种情况下，在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力是指，当发动机驱动时在通常情况下所需的在低压侧形成燃料压力的范围内设定的尽可能低的压力。利用这样的低压，车辆的燃料效率可得以改进。例如，如果由低压燃料泵形成的燃料压力范围为0巴至6巴，则燃料效率压力设定为约2.5巴。在这种情况下，在点火开关处于打火位置时低压燃料泵的目标燃料压力设定为约5巴。在各个实施方案中，在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的所述相对较高的压力处于约4巴至约6巴的范围。

然而，如上所述，由于在启动发动机之前当低压燃料泵被较高的目标燃料压力驱动时可能出现噪音，因此在点火开关处于打火位置时根据发动机的冷却剂的温度设定在点火开关处于打火位置时低压燃料泵的目标燃料压力。在标准温度下或在适于良好驱动发动机的发动机冷却剂的温度下，目标燃料压力确定为相对较低，如表1中所列。

表1

冷却剂的温度(°C)	-32	-30	-20	-10	20	60	80	100	120
										目标燃料压力(巴)	5.0	5.0	5.0	4.0	3.0	3.0	3.0	5.0	5.0

参见图4，在本申请的各个实施方案中，根据发动机冷却剂的温度，在发动机摇车起动时（S41）低压燃料泵的目标燃料压力确定为相对较高的压力，该相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力（S42）。

亦即，由于在发动机摇车起动时需要由足够高的压力引起的燃料喷射，因此低压侧在摇车起动时形成低压侧的高压，从而形成高压侧的燃料压力。

在这种情况下，由于在摇车起动时所需燃料压力随着车辆环境温度和均热而不同，低压燃料泵的目标燃料压力可以确定为冷却剂温度的函数，如表2中所列。

表2

冷却剂的温度(°C)	-32	-30	-20	-10	20	60	80	100	120
										目标燃料压力(巴)	6.0	6.0	6.0	6.0	5.0	5.0	5.0	6.0	6.0

而且，在摇车起动发生于重新启动时的情况下，为了减少或消除由燃料管线产生气泡，在摇车起动时低压燃料泵的目标燃料压力可以连续保持较高达预设的持续时间以防止气泡产生。因此，在摇车起动时，为了连续保持低压燃料泵的目标燃料压力而预设的持续时间由冷却剂温度和均热时间加以确定，如表3中所列（S43）。

表3

参见图5，在本申请的各个实施方案中，在车辆点火开关处于灭火位置（S51）时关断车辆的主继电器（S53）之前，低压燃料泵由相对较高的压力连续驱动（S52），该相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力。

亦即，当发动机在均热下（此时发动机通过点火开关处于灭火位置而停机并正在冷却）再次启动时，由于气封（此时在GDI发动机所特有的燃料进料管线上产生气泡）而难以重新启动发动机，或者发动机在发动机再次启动之后不久可能停机。为了防止该现象，目标燃料压力需要策略性地加以控制以防止在均热过程中点火开关处于灭火位置。最终，在点火开关处于灭火位置时，在主继电器中断之前低压燃料泵在高压下驱动。

参见图6，为了防止气封现象，当发动机在点火开关处于灭火位置之后冷却时，低压燃料泵在均热下以预设时间间隔驱动达预设的持续时间。

在本文中，在驱动低压燃料泵时，低压燃料泵的目标燃料压力可以设定为相对较高的压力，该相对较高的压力高于在可由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力，例如最高的压力。

预设的时间间隔可以设定为每两小时，预设的持续时间可以设定为一秒。

参见图7，在高压条件（S71）下，在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压下驱动低压燃料泵（S72），所述高压条件包括高压系统故障、极高温度行驶、极低温度行驶、极端的高地行驶和HIGH DI燃料检测中的至少一种情况。

换言之，当出现如上所述高压系统故障时，高压系统的高压泵用作阀，使得在低压侧类似于通常燃料效率压力的燃料压力不能维持已经启动的发动机，相反地，发动机可能停机。为了防止此现象，当检测高压系统的故障时，低压燃料泵在高压下驱动以防止发动机停机。

此外，当车辆在极高温度下、在极低温度下、在极端的高地上行驶时，或者当检测HIGH DI（直喷）燃料（指示燃料蒸发程度）时，致力于燃料效率的燃料效率压力被放弃，在高压下驱动低压燃料泵以确保车辆行驶的稳定性从而保持发动机的稳定操作。

同时，在高压条件的一些情况下，例如在极高温度下、在极低温度下、在极端的高地上或者在检测HIGH DI燃料下行驶时，当相应情况完成时甚至在进行相应行驶循环过程中可以释放低压燃料泵。在高压条件（例如高压系统故障）的其他情况下，可以在高压下在相应运行循环内连续驱动低压燃料泵的高压驱动。

换言之，由于当车辆在高压条件的情况下运行时状况有可能会变成正常，因此低压燃料泵可得以释放，所述高压条件包括在极高温度下、在极低温度下、在极端的高地上或者在检测HIGH DI燃料下行驶。然而，在高压系统故障的情况下，由于几乎不可能恢复车辆的正常行驶状况，因此低压燃料泵应该在高压下驱动以保持发动机已点火状态的稳定。

参见图8，在各个具体实施方案中，低压燃料泵在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压下驱动（S81），为了改进燃料效率的目的限制闭环发电控制（S82）以确保电池的足够电压。

亦即，如果为了改进燃料效率而根据车辆的行驶条件通过闭环可变控制来驱动交流发电机，则由于在通过高压驱动低压燃料泵的过程中消耗的电池的电压可能是低的，因此在低压燃料泵在高压下驱动的情况下闭环发电控制受到暂时限制，从而可以保证电池的稳定足够的电压。

总结在图3至图7中所示的情况，在发动机摇车起动时，在发动机停机而车辆的点火开关处于打火位置的情况下，低压燃料泵通过相对较高的压力驱动，直至在车辆点火开关处于灭火位置时主继电器关断，并且在车辆的点火开关处于灭火位置之后发动机正在冷却时的均热下以预设的时间间隔驱动达预设的持续时间，所述相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力，同时甚至在高压系统故障、极高温度行驶、极低温度行驶、极端的高地行驶或检测HIGH DI燃料时，低压燃料泵通过在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压来驱动，可以执行针对车辆的多个控制方法之一或多个控制方法的组合。

当将所有控制方法的组合应用到安装有GDI发动机的车辆时，为了改进燃料效率以保证电池的足够电压而限制闭环发电控制的控制方法可以在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压下驱动低压燃料泵的同时一起进行。

处于参考目的，在除了如图3至图7中所示的情况之外的正常运行情况（例如，图2中的“运行”）下，低压燃料泵的目标燃料压力设定为通过致力于燃料效率而设定的燃料压力。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导，很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (20)

1.一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，所述方法包括：

当GDI发动机停机时在车辆的点火开关处于打火位置时驱动低压燃料泵；和

将低压燃料泵的目标燃料压力设定为相对较高的压力，该相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料压力。

2.根据权利要求1所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在点火开关处于打火位置时，根据GDI发动机的冷却剂的温度设定低压燃料泵的目标燃料压力。

3.一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，所述方法包括：

在GDI发动机摇车起动时，将低压燃料泵的目标燃料压力设定为相对较高的压力，该相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料压力。

4.根据权利要求3所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中将在摇车起动时低压燃料泵的目标燃料压力保持由冷却剂温度和均热时间所确定的预设持续时间。

5.一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，所述方法包括：

在相对较高的压力下连续驱动低压燃料泵，直至在车辆的点火开关处于灭火位置时主继电器关断，所述相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的致力于燃料效率的燃料效率压力。

6.一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，所述方法包括：

在车辆的点火开关处于灭火位置之后，在GDI发动机正在冷却时的均热下，以预设的时间间隔驱动低压燃料泵达预设的持续时间。

7.根据权利要求6所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中将在驱动低压燃料泵时低压燃料泵的目标燃料压力设定为相对较高的压力，该相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的致力于燃料效率的燃料效率压力。

8.一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，所述方法包括：

当发生以下情况中的至少一种情况时，在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压下驱动低压燃料泵，所述情况包括高压系统故障、极高温度行驶、极低温度行驶、极端的高地行驶或HIGH DI燃料检测。

9.根据权利要求8所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，进一步包括：

在极高温度行驶、极低温度行驶、极端的高地行驶或HIGH DI燃料检测的情况下，就在进行相应行驶周期的过程中，当相应情况完成时释放在高压下的低压燃料泵的驱动；以及

在高压系统故障的情况下在相应行驶周期中连续驱动低压燃料泵。

10.一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，所述方法包括：

在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压下驱动低压燃料泵；以及

为了改进燃料效率而限制闭环发电控制，以确保在高压下驱动低压燃料泵的过程中电池的足够电压。

11.一种可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，所述方法包括：

在GDI发动机摇车起动时，在当GDI发动机停机时车辆的点火开关处于打火位置的情况下，以预设的时间间隔，在相对较高的压力下驱动低压燃料泵达预设的持续时间，直至在车辆的点火开关处于灭火位置时和在车辆的点火开关处于灭火位置之后GDI发动机正在冷却时的均热下关断主继电器，所述相对较高的压力高于在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内致力于燃料效率的燃料效率压力。

12.根据权利要求11所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在高压系统故障、极高温度行驶、极低温度行驶、极端的高地行驶或检测HIGH DI燃料时，在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内驱动低压燃料泵。

13.根据权利要求12所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的高压下驱动低压燃料泵的过程中，为了改进燃料效率限制闭环发电控制以保证电池的足够电压。

14.根据权利要求1所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的所述相对较高的压力处于约4巴至约6巴的范围。

15.根据权利要求2所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的所述相对较高的压力处于约4巴至约6巴的范围。

16.根据权利要求3所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的所述相对较高的压力处于约4巴至约6巴的范围。

17.根据权利要求7所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的所述相对较高的压力处于约4巴至约6巴的范围。

18.根据权利要求8所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的所述相对较高的压力处于约4巴至约6巴的范围。

19.根据权利要求9所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的所述相对较高的压力处于约4巴至约6巴的范围。

20.根据权利要求10所述的可变地控制GDI发动机的燃料进料系统中低压系统的低压燃料泵的方法，其中在由低压燃料泵形成的燃料压力范围内的所述相对较高的压力处于约4巴至约6巴的范围。

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