CN103790724A - 汽油直喷发动机的控制系统及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽油直喷发动机的控制系统及控制方法，可包括确定发动机是否停止，并能够通过保持高压泵的燃料高压泵进口阀运行预设时间并防止燃料流回至低压泵来改善车辆的NVH。

Description

汽油直喷发动机的控制系统及控制方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2012年10月31日提交的韩国专利申请第10-2012-0122128号的优先权，该申请的全部内容合并于此通过引用而用作所有目的。
技术领域
本发明是涉及一种GDI(汽油直喷发动机)发动机的控制系统及控制方法。
背景技术
通常，GDI发动机的燃料系统装配有低压泵和高压泵，所述低压泵由电动机操作从而将燃料输送到燃料箱中的燃料导轨上，所述高压泵位于汽缸盖上，通过凸轮轴运行。
此外，将燃料喷射到燃烧室的喷油器是分别安装的，并且检测燃料导轨的内部压力的压力传感器安装在燃料导轨上。
燃料通过低压泵从燃料箱输送至发动机，通过高压泵被加压至预设压力，大约至120巴，所述高压泵通过燃料泵凸轮运行，然后将燃料输送至燃料导轨。
安装在燃料导轨上的压力传感器对燃料导轨中的压力进行检测，并将与压力有关的信息提供至控制单元，该控制单元对燃料压力反馈控制从而维持对于驱动条件的最优压力。
用在GDI发动机的燃料系统中的高压泵通常可包括柱塞，控制阀，以及电磁阀。
高压泵对燃料增压，同时柱塞随着燃料泵凸轮的运行进行竖直往复运动。压缩燃料的压力依据控制阀在柱塞的上止点和下止点之间何时关闭而进行控制，所述控制阀为进口阀。当压缩燃料的压力达到预设压力或更大时，机械操作的排气阀打开，并且高压燃料移动至喷油器。
因此，只有当为进口阀的控制阀关闭时，能够将燃料排出，从而使得控制单元通过使用电磁阀控制控制阀的关闭时间对燃料的排出量和压力进行控制。
当通过停止发动机来停止发动机的点火(点火关闭)时，高压泵在0.1秒之内停止(关闭)。当高压泵停止时，控制阀完全打开，从而在高压泵中加压的燃料流回到高压泵中。
因此，通过流回到低压泵中的燃料的压力脉冲产生振动和噪声，从而NVH(噪声、振动与不平顺性)恶化。
公开于本发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明总体背景技术的理解，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
本发明的各个方面致力于提供一种具有GDI(汽油直喷)发动机的优点的控制系统和控制方法，其能够通过在预设条件下运行高压泵改善车辆的NVH，即使GDI发动机停止。
在本发明的一个方面中，一种可包括连接至高压泵的低压泵的汽油直喷发动机的控制方法，其可包括：确定用于启动发动机的钥匙是否关闭；当用于启动发动机的钥匙关闭时确定高压泵的冲程；当确定的高压泵的冲程是膨胀冲程并且高压泵与低压泵的内部压力差是预设压力或更小时打开高压泵进口阀，所述高压泵进口阀选择性地阻挡流体在低压泵和高压泵之间流动；并确定发动机的RPM(每分钟转数)是否是预设RPM或更小从而完成该控制方法的控制过程。
该方法可进一步包括：当确定的高压泵冲程是压缩冲程时，通过将高压泵的内部压力与预设的临界压力进行比较确定关闭高压泵进口阀的时间点并关闭高压泵进口阀。
当高压泵的内部压力是预设临界压力或更小时，关闭高压泵进口阀的时间点保持在关闭高压泵进口阀的当前时间；当高压泵的内部压力不是预设临界压力或更小时，从关闭高压泵进口阀的当前时间点延迟预设时间。
通过测量高压泵的内部压力而进行高压泵的冲程的确定。
通过测量高压泵的内部压力而进行高压泵的冲程的确定。
预设的RPM是0。
在本发明的另一方面中，汽油直喷发动机的控制系统可包括：低压泵，高压泵，致动器，高压泵压力传感器，低压泵压力传感器，点火钥匙传感器，曲轴旋转传感器，以及控制单元。其中所述低压泵设置在燃料箱；所述高压泵流体连接至低压泵并包括：压力室，所述压力室具有进口和出口；柱塞，所述柱塞通过燃料泵凸轮在压力室中往复运动；高压泵输入阀，所述高压泵进口阀设置成选择性地关闭压力室的进口并阻止来自低压泵的燃料流入高压泵中；高压泵出口阀，所述高压泵出口阀设置成选择性地打开压力室的出口并根据柱塞的往复运动将压力室中的燃料从高压泵输送至喷油器；所述致动器连接至并运行高压泵进口阀从而选择性地打开压力室的进口；所述高压泵压力传感器测量高压泵的内部压力；所述低压泵压力传感器测量低压泵的内部压力；所述控制单元接收来自高压泵压力传感器、低压泵压力传感器、点火钥匙传感器、曲轴旋转传感器的信号，并控制喷油器和致动器，其中控制单元构造成用以确定启动发动机的钥匙是否关闭；确定当发动机关闭时高压泵的冲程；当确定的高压泵的冲程是膨胀冲程并且高压泵与低压泵的内部压力差是预设压力或更小时，控制致动器从而操作高压泵进口阀以便打开压力室的进口；并确定发动机的RPM是否是预设RPM或更小从而完成控制单元的控制过程。
所述致动器是螺线管。
第一弹性部件安装到所述高压进口阀上从而朝着压力室的进口弹性偏压所述高压进口阀。
第二弹性部件安装到所述高压出口阀上从而朝着所述压力室的出口弹性偏压所述高压出口阀。
当确定的高压泵的冲程是压缩冲程时，控制单元通过将高压泵的内部压力与预设的临界压力相比较确定关闭高压泵进口阀的时间点，并通过控制所述致动器关闭所述高压泵进口阀。
当高压泵的内部压力是预设临界压力或更小时，控制单元通过保持关闭高压泵进口阀的当前时间点来控制所述致动器，当高压泵的内部压力不是预设临界压力或更小时，控制单元将关闭高压泵进口阀的所述当前时间点延迟预设时间并控制所述致动器。
所述控制单元通过测量高压泵的内部压力来确定高压泵的冲程。
所述控制单元通过测量高压泵的内部压力来确定高压泵的冲程。
所述预设RPM为0。
根据本发明示例性实施例的汽油直喷发动机的控制系统及控制方法，由于所述高压泵的燃料高压泵进口阀保持运行，即使所述发动机停止，车辆的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)也得到改进。
在纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明某些原理的具体实施方式中，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或得以更为具体地阐明。
附图说明
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的GDI发动机的控制系统的方框图。
图2是示出了根据本发明的示例性实施例的GDI发动机的控制方法的流程图。
应理解的是，附图呈现了描述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应从而及使用环境所确定。
图中，附图标记在附图的几幅图片中指代本发明的相同或等效的部件。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明与示例性实施例相结合进行描述，但是应当理解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。而是相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等同形式及其它实施方案中。
下面将结合附图具体描述本发明的示例性实施例。
图1是示出了根据本发明的示例性实施例的GDI发动机的控制系统的方框图。
参考图1，根据一个或多个示例性实施例的GDI(汽油直喷)发动机的控制系统包括：高压泵300，低压泵200，高压泵进口阀310，高压泵出口阀330，螺线管350，高压泵传感器730，低压泵压力传感器740，点火钥匙传感器710，曲轴旋转传感器720，控制单元500，所述高压泵300包括通过燃料泵凸轮600做往复运动的柱塞320；所述低压泵200布置在燃料箱210中；所述高压泵进口阀310选择性地阻止燃料从低压泵200流入；所述高压泵出口阀330布置在高压泵300内从而选择性地将燃料从高压泵300输送至喷油器110；所述螺线管350运行高压泵进口阀310；所述高压泵压力传感器730测量高压泵300的内部压力；所述低压泵压力传感器740测量低压泵200的内部压力；所述控制单元500接收来自高压泵压力传感器730，低压泵压力传感器740，点火钥匙传感器710，以及曲轴旋转传感器720的信号，并控制喷油器110和螺线管350。
GDI发动机100是汽油发动机，其允许燃料直接喷射到燃烧室中，其中从布置在燃料箱210内的低压泵200输送的燃料通过高压泵300加压并输送到燃料导轨120中，然后燃料从与所述燃料导轨120联通的喷油器110直接喷射进入发动机100(的燃烧室)中。
压力传感器400布置在燃料导轨120上，测量燃料导轨120的内部压力，并将相应的信号传递至控制单元500。
进口311将低压泵200与高压泵300的压力室340连接，出口331将压力室340与燃料导轨120连接，进口311和出口331在高压泵300中形成。
在高压泵300中，第一弹性部件313布置在并弹性支撑高压泵压力阀310，第二弹性部件333布置在并弹性支撑高压泵出口阀330。
螺线管350相应来自控制单元500的控制信号通过选择性地推动高压泵进口阀310而打开进口311。因此，低压泵200和高压泵300的压力室340连接。
当压力室320的内部压力增加时，被第二弹性部件333的弹性力关闭的高压泵出口阀330打开出口331，从而使得压力室320和燃料导轨120连接。
控制单元500确定用于启动发动机100的钥匙是否关闭并确定高压泵300的冲程，当确定的高压泵300的冲程是膨胀冲程并且高压泵300和低压泵200的内部压力差是预设压力或更小时，控制所述螺线管350从而打开高压泵进口阀310并确定发动机的RPM是否是预设的RPM或更小。
此外，当确定的高压泵300的冲程是压缩冲程时，控制单元500通过将高压泵300的内部压力与预设的临界压力比较而确定关闭高压泵进口阀310的时间点，并通过控制螺线管350执行。
图2是示出了根据本发明的示例性实施例的GDI发动机的控制方法的流程图。
根据本发明示例性实施例的GDI发动机的控制方法将结合附图1和2在下文中描述。
在根据本发明的示例性实施例GDI发动机的控制方法中，在车辆正常行驶(步骤S10)中，控制单元500基于从点火钥匙传感器710输入的信号输入确定用于启动发动机100的钥匙是否关闭(步骤S20)，当用于启动发动机100的钥匙已经关闭时，接收来自测量高压泵300的内部压力的高压泵压力传感器730和来自测量低压泵200的内部压力的低压泵压力传感器740的相关信号(步骤S30)。
控制单元500基于来自高压泵压力传感器730和低压泵压力传感器740的输入的信号确定高压泵300的冲程(步骤S40)。例如，当来自高压泵压力传感器730的信号为增加时，确定为高压泵300处于压缩冲程中，或当来自高压泵压力传感器730的信号为降低时，确定为高压泵300处于膨胀冲程中。
当确定的高压泵300的冲程为膨胀冲程时，也就是说，当柱塞320从TDC(上止点)移动至BDC(下止点)时，并且当高压泵300和低压泵200的内部压力差是预设压力或更小时，所述控制单元500打开高压泵输入阀310(步骤S50)，所述高压泵进口阀310选择性地阻挡低压泵200与高压泵300。也就是说，高压泵300的内部压力高于低压泵200的内部压力，由于高压泵进口阀310在打开发动机时打开，因而高压泵300中的燃料快速地流入低压泵220，从而可产生脉冲噪声。
然而，由于高压泵进口阀310仅在高压泵300和低压泵200的内部压力差是预设压力或更小的时候才会打开，在根据本发明示例性实施例的GDI发动机的控制方法中，能够相对地的防止脉冲噪声的可能性。所述预设压力是可以防止脉冲噪声的可能性的压力，并能够通过实验确定。
当前，仅在高压泵300的内部压力，即压力室320的内部压力是预定压力或更小的时候，同时柱塞320从TDC移动到BDC才会使得高压泵进口阀开启，由此能够防止脉冲噪声。
控制单元500向螺线管350施加控制电流，并且当所述控制电流施加到电磁阀350时，电磁阀350推动高压泵进口阀310并将高压泵300与低压泵200连接。
此后，控制单元500通过来自曲轴旋转传感器720的信号确认发动机100的RPM并确定发动机的RPM是否是预设的RPM或更小(步骤S60)。所述预设RPM是确定是否将根据本发明示例性实施例的GDI发动机的控制方法应用到发动机100的当前运行状态上的标准，并且当所述发动机100完全停止时，根据本发明示例性实施例的GDI发动机的控制方法的控制可结束。也就是说，所述预设RPM可为“0”。
当确定的高压泵300的冲程是压缩冲程时，也就是说，当确定柱塞320从BDC移动至TDC时，所述控制单元通过比较高压泵300的内部压力与预设临界压力(步骤S70)来确定关闭高压泵进口阀310的时间点并关闭高压泵进口阀310(步骤S80和步骤S90)。
当高压泵300的内部压力为预定临界压力或更小时关闭高压泵进口阀310的时间点保持在当前的关闭高压泵进口阀300的时间点(步骤S80)，以及从关闭高压泵进口阀的当前时间点延迟预设时间Δt并关闭所述阀(步骤S90)。也就是说，当高压泵进口阀310在高压泵300的压缩冲程中关闭时，由于高压泵进口阀310关闭，高压泵300，即压力室320的内部压力增大，并且发动机100当前不运行，从而使得高压泵300可能被损坏。
所述预设时间Δt是使高压泵300的内部压力处于所述预设临界压力或更小的时间，并能够通过实验确定。
此后，控制单元500从来自曲轴旋转传感器720的信号来检测发动机100的RPM，并确定所述发动机的RPM是否是预设RPM或更小(步骤S60)，当不是预定RPM或更小时，控制单元500返回到S30。
为了解释的方便和所附权利要求书中的精确限定，术语“上”、“下”、“内”、“外”等等被用于结合示出在附图中的部件位置而描述具体实施例中的这些部件。
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。前面的描述并非意欲穷尽，或者将本发明严格限制为所公开的具体形式，显然，根据上述教导可能进行很多改变和变化。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，从而从而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同形式所限定。

Claims (15)

1.一种汽油直喷发动机的控制方法，所述汽油直喷发动机包含连接至高压泵的低压泵，所述控制方法包括：
确定用于启动所述发动机的钥匙是否关闭；
当所述用于启动发动机的钥匙关闭时确定所述高压泵的冲程；
当确定的所述高压泵的冲程是膨胀冲程并且所述高压泵与所述低压泵的内部压力差是预设压力或更小时打开高压泵进口阀，所述高压泵进口阀选择性地阻挡流体在所述低压泵和所述高压泵之间流动；并且
确定所述发动机的RPM是否是预设RPM或更小从而完成所述控制方法的控制过程。
2.根据权利要求1所述的汽油直喷发动机的控制方法，所述方法进一步包括当确定的所述高压泵的冲程是压缩冲程时，通过将所述高压泵的内部压力与预设的临界压力进行比较来确定关闭所述高压泵进口阀的时间点并关闭所述高压泵进口阀。
3.根据权利要求2所述的汽油直喷发动机的控制方法，其中当所述高压泵的内部压力是所述预设临界压力或更小时，关闭所述高压泵进口阀的时间点保持在关闭所述高压泵进口阀的当前时间；当所述高压泵的内部压力不是所述预设临界压力或更小时，从关闭所述高压泵进口阀的当前时间点延迟预设时间。
4.根据权利要求3所述的汽油直喷发动机的控制方法，其中通过测量所述高压泵的内部压力而进行所述高压泵的冲程的确定。
5.根据权利要求1所述的汽油直喷发动机的控制方法，其中通过测量所述高压泵的内部压力而进行所述高压泵的冲程的确定。
6.根据权利要求1所述的汽油直喷发动机的控制方法，其中所述预设的RPM是0。
7.一种汽油直喷发动机的控制系统，包括：
低压泵，所述低压泵设置在燃料箱；
高压泵，所述高压泵流体连接至所述低压泵并包括：
压力室，所述压力室具有进口和出口；
柱塞，所述柱塞通过燃料泵凸轮在所述压力室中往复运动；
高压泵进口阀，所述高压泵进口阀设置成选择性地关闭所述压力室的进口并阻止来自所述低压泵的燃料流入所述高压泵中；
高压泵出口阀，所述高压泵出口阀设置成选择性地打开所述压力室的出口并根据所述柱塞的往复运动将所述压力室中的燃料从所述高压泵输送至喷油器；
致动器，所述致动器连接至并运行所述高压泵进口阀从而选择性地打开所述压力室的进口；
高压泵压力传感器，所述高压泵压力传感器测量所述高压泵的内部压力；
低压泵压力传感器，所述低压泵压力传感器测量所述低压泵的内部压力；
点火钥匙传感器；
曲轴旋转传感器；以及
控制单元，所述控制单元接收来自所述高压泵压力传感器、所述低压泵压力传感器、所述点火钥匙传感器、所述曲轴旋转传感器的信号，并控制所述喷油器和所述致动器，
其中所述控制单元构造成用以
确定用于启动发动机的钥匙是否关闭；
当发动机关闭时确定高压泵的冲程；
当确定的所述高压泵的冲程是膨胀冲程并且所述高压泵与所述低压泵的内部压力差是预设压力或更小时，控制所述致动器从而运行所述高压泵进口阀以便打开所述压力室的进口；以及
确定所述发动机的RPM是否是预设RPM或更小从而完成所述控制单元的控制过程。
8.根据权利要求7所述的汽油直喷发动机的控制系统，其中所述致动器是螺线管。
9.根据权利要求7所述的汽油直喷发动机的控制系统，其中第一弹性部件安装在所述高压进口阀上从而朝着所述压力室的进口弹性偏压所述高压进口阀。
10.根据权利要求7所述的汽油直喷发动机的控制系统，其中第二弹性部件安装在所述高压出口阀上从而朝着所述压力室的出口弹性偏压所述高压出口阀。
11.根据权利要求7所述的汽油直喷发动机的控制系统，其中当确定的所述高压泵的冲程是压缩冲程时，所述控制单元通过将所述高压泵的内部压力与预设的临界压力相比较来确定关闭所述高压泵进口阀的时间点，并通过控制所述致动器来关闭所述高压泵进口阀。
12.根据权利要求11所述的汽油直喷发动机的控制系统，其中
当所述高压泵的内部压力是所述预设临界压力或更小时，所述控制单元通过保持关闭所述高压泵进口阀的当前时间点来控制所述致动器，并且
当所述高压泵的内部压力不是所述预设临界压力或更小时，所述控制单元将关闭所述高压泵进口阀的当前时间点延迟预设时间并控制所述致动器。
13.根据权利要求12所述的汽油直喷发动机的控制系统，其中所述控制单元通过测量所述高压泵的内部压力来确定所述高压泵的冲程。
14.根据权利要求7所述的汽油直喷发动机的控制系统，其中所述控制单元通过测量高压泵的内部压力来确定高压泵的冲程。
15.根据权利要求7所述的汽油直喷发动机的控制系统，其中所述预设RPM为0。
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