CN103867302A - 用于控制汽油直接喷射式发动机的低压燃料泵的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本申请提供了一种控制汽油直接喷射式（GDI）发动机的低压燃料泵的方法和GDI发动机的低压燃料泵控制系统，所述方法包括：接收高压燃料泵的故障相关信息，如果基于高压燃料泵的故障相关信息确定高压燃料泵出现故障，则将低压燃料泵的燃料压力提高至设定压力，并且，如果高压燃料泵不出现故障，则基于相对于高压燃料泵的目标燃料压力的测量燃料压力或GDI发动机的控制值变化而控制所述低压燃料泵的燃料压力。相应的操纵系统包括燃料供应压力控制器连同其他部件，所述燃料供应压力控制器通过用于执行控制GDI发动机的低压燃料泵的方法的预定程序运行。

Description

用于控制汽油直接喷射式发动机的低压燃料泵的方法和系统
相关申请的交叉引用 
本申请要求2012年12月17日提交的韩国专利申请第10-2012-0147802号的优先权，该韩国专利申请的全部内容针对所有目的通过引证方式结合于此。 
技术领域
本发明涉及一种用于控制汽油直接喷射式（GDI）发动机的低压燃料泵的方法和系统，以用于控制GDI发动机中的燃料供应压力从而直接地将燃料喷射进入燃烧室内。 
背景技术
GDI发动机是用于将燃料直接喷射进入燃烧室的汽油发动机，并且为了将燃料直接喷射进入到燃烧室，GDI发动机提高（boost against）燃料压力并将燃料供应至注射器，其中燃料从安装在高压燃料泵处的燃料罐中的低压燃料泵提供。 
GDI发动机通过结合形成有高压调整阀、高压燃料泵、压力传感器、以及喷射器的高压系统与形成有低压燃料泵、燃料泵控制器、以及燃料压力传感器的低压系统来形成GDI发动机系统。 
在GDI发动机系统中，因为燃料应当以高压被喷射进入燃烧室，燃料供给系统进一步在高压系统中对已经首先在低压系统中压缩了的燃料进行压缩。在高压系统中压缩的燃料通过喷射器被直接喷射进入燃烧室。 
GDI发动机系统分为可变流量控制方法GDI发动机系统和固定流量方法GDI发动机系统。图1是应用于可变流量控制方法GDI发动机系统的燃料泵控制器的示意图。 
可变流量控制方法GDI发动机系统基于从发动机控制单元（ECU）接收的目标燃料压力值和实际上在低压燃料泵中测量出的燃料压力值使用比例、积分及微分（PID）反馈控制方法来执行低压燃料泵的流量控制。 
因此，从可变流量控制方法GDI发动机系统的低压燃料泵供应的流量仅仅通过燃料泵驱动最小燃料量与特定发动机所需的消耗量的总和来提供。 
与总是提供最大燃料量的固定流量方法相比，该可变流量控制方法可以最小化在燃料泵中消耗的流量并且可以获得燃料消耗率增加效应。 
当通常驱动区域的几乎整个区段是使用相对低压的燃料泵的燃料压力（例如，2.5巴）驱动时，应用可变流量控制方法GDI发动机系统的机动车可以最大化燃料消耗率增加效应。 
然而，在一些驱动条件下，当低压燃料泵的燃料压力维持得比较低，可能出现以下情况：缺乏启动加速触感，发动机告警灯点亮，并且在最坏条件下，启动关闭。 
为了解决这样的问题，当感应到高压燃料泵的故障时，当车辆在非常高的温度下行驶时，当车辆在非常低的温度下行驶时，以及当车辆行驶在非常高的区域时，传统方法通常为低压侧的目标燃料压力设置相对较高的值（例如，5.0巴）。 
尽管传统方法可能解决高压燃料泵确实出故障时的出现问题，但是传统方法不能解决高压侧燃料压力控制出故障时或评估或检测高压侧燃料压力控制故障时的出现问题。 
在背景技术部分公开的信息只是为了增强对本发明的一般背景技术的了解并且不应被视为表明或以任何形式建议，该信息形成已经为本领域技术人员所知的现有技术。 
发明内容
本公开已经尽力提供用于控制GDI发动机的低压燃料泵的方法和系统，其具有这样的优点，通过使GDI发动机系统能够实时监测高压侧燃料压力，进而当高压侧燃料压力降至预定值或更低时，通过提升低压侧燃料压力来稳定地提供燃料。 
本公开进一步提供了用于控制GDI发动机的低压燃料泵的方法和系统，其具有这样的优点，通过预防性地或预先地检测在各种行驶模式和测试条件中确定的高压侧压降的症兆，进而通过在预定时间内提高低压侧燃料压力，来稳定地提供燃料。 
本公开的各方面提供了控制汽油直接喷射式（GDI）发动机的低压燃料泵的方法。GDI发动机包括具有低压燃料泵的低压系统和具有高压燃料泵的高压系统，以及首先在低压系统中压缩且随后在高压系统中压缩并且通过喷射器喷射到燃烧室内的燃料。该方法包括接收高压燃料泵的故障相关信息的输入，如果基于高压燃料泵的故障相关信息确定高压燃料泵出现故障，那么就将低压燃料泵的燃料压力提高到第一设置压力（AP压力），并且如果高压燃料泵不出现故障，那么基于相对于高压燃料泵的目标燃料压力的测量燃料压力或GDI发动机的控制值的变化，来控制低压燃料泵的燃料压力。 
控制低压燃料泵的燃料压力可以包括，如果测量的燃料压力与高压燃料泵的目标燃料压力之间的差异等于或大于预定值，那么就将低压燃料泵的燃料压力提高到第二设置压力（BP压力）。 
GDI发动机的控制值可以是溢出阀的控制值，并且控制低压燃料泵的燃料压力可以包括，当溢出阀的控制值等于或大于预定的值时，将低压燃料泵的燃料压力提升到第三设置压力（CP压力）。溢出阀的控制值可以是积分增益值。 
本公开的其它方面提供了GDI发动机的低压燃料泵控制系统。GDI发动机包括具有低压燃料泵的低压系统和具有高压燃料泵的高压系统，以及首先在低压系统压缩且随后在高压系统中压缩并且通过喷射器喷射到燃烧室的燃料。低压燃料泵控制系统包括控制GDI发动机的发动机控制单元、检测低压燃料泵的燃料压力的低压燃料泵压力传感器、检测高压燃料泵的燃料压力的高压燃料泵压力传感器、控制燃料注射时间的溢出阀、以及根据高压燃料泵的状态和GDI发动机的控制状态来控制低压燃料泵的燃料压力的燃料供应电压控制器，其中燃料供应压力控制器通过预定程序运行，该预定程序包括用于执行例如在本申请中公开的那些GDI发动机的低压燃料泵的任何控制方法的一系列指令。 
通过本公开的方法和系统，在由低压系统和高压系统形成的GDI发动机的燃料供应装置中，机动车的燃料消耗率可以被提高。 
此外，利用本公开的方法和系统，GDI发动机系统实时监测高压侧燃料压力，并且当高压侧燃料压力降至预定的值或更低时，GDI发动机系统提升低压侧燃料压力，从而稳定燃料供应。 
本发明的方法和装置具有其他特征和优点，其将会在结合在本文中的附图中以及下面的具体实施方式中显而易见或详细地阐明，它们一起用于说明本发明的一些原理。 
附图说明
图1是示出了一般GDI发动机系统的框图。 
图2是示出了示例性的根据本公开的GDI发动机的低压燃料泵控制系统的框图。 
图3是示出了示例性的根据本公开的控制GDI发动机的低压燃料泵的方法的流程图。 
具体实施方式
现详细地参考本发明的各种实施例，其实例在附图中示出并且描述如下。虽然本发明将结合示例性实施例进行描述，但是应理解的是，该描述并不是为了将本发明局限于那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅涵盖示例性实施方式，而且涵盖可以包含在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替换、修改、等同物以及其他实施方式。 
另外，除非明确地相反描述，否则词语“包括”及其变型例如“包含”或“具有”将理解为表明包括所述的元件但不排除任何其他元件。 
图2是示出示例性的根据本公开各种实施例的GDI发动机的低压燃料泵控制系统的框图。GDI发动机的低压燃料泵控制系统是控制在将燃料直接喷射进入到燃烧室的GDI发动机中的燃料供应压力的系统。 
根据本公开的各种实施例，GDI发动机的低压燃料泵控制系统包括：控制GDI发动机10的电机控制单元100；检测低压燃料泵212的燃料压力的低压燃料泵压力传感器214；检测高压燃料泵222的燃料压力的高压燃料泵压力传感器224；控制燃料注射时间的溢出阀110；喷射燃料的喷射器120；以及根据高压燃料泵222的状态和GDI发动机10的控制状态来控制低压燃料泵212的燃料压力的燃料供应压力控制器200。 
在图2中，除燃料供应压力控制器200以外的组成元件包括在一般的GDI发动机系统中并且因此其详细说明将会省略。 
燃料供应压力控制器200包括低压燃料泵控制器210和高压燃料泵控制器220。燃料供应压力控制器200包括运行预定程序的至少一个微处理机和/或硬件。根据公开在此的本申请的各种实施例，所述预定程序可以形成有用于执行控制GDI发动机的低压燃料泵的方法的一系列指令。 
也就是说，燃料供应压力控制器200可以在一模块形成中形成，其中将程序和硬件结合在该模块中。例如，燃料供应压力控制器200可以是微处理器、电气元件和电子元件、以及安装了存储元件（ROM、RAM）的PCB，其中在此处公开的本申请的方法作为程序存储在所述存储元件中。 
在下文中，根据本公开各种实施例的控制GDI发动机的低压燃料泵的方法将参考附图进行详细地描述。 
图3是示出根据本公开的控制GDI发动机的低压燃料泵的示例性方法的流程图。如图3中所示，燃料供应压力控制器200接收高压燃料泵222的故障相关信息的输入（S110）。燃料供应压力控制器200可以使用任何标准或常规方法来执行对高压燃料泵222的故障相关信息的输入的接收。 
燃料供应压力控制器200基于高压燃料泵（S120）的输入故障相关信息来确定高压燃料泵222是否出现故障。 
如果高压燃料泵222出现故障，则燃料供应压力控制器200提升低压燃料泵212的燃料压力（S130），其可以使用任何标准或常规方法执行。在步骤S130中，燃料供应压力控制器200可以提高低压燃料泵212的燃料压力，例如，从2.5巴到5.0巴。 
如果在步骤S120中高压燃料泵222不出现故障，则燃料供应压力控制器200接收高压燃料泵222的燃料压力的输入，该输入是通过高压燃料泵压力传感器224测量的（S140）。 
当高压燃料泵222的测量燃料压力被输入到燃料供应压力控制器200时，燃料供应压力控制器200计算从发动机控制单元100输入的目标燃料压力与测量燃料压力之间的差值，并确定该差值是否等于或大于预定的值（例如，10巴）（S150）。误差值是高压燃料泵的燃料压力误差值并且是目标燃料压力与测量燃料压力之间的差值。 
如果该差值等于或大于预定的值，那么高压燃料泵222的控制不会正常执行并且因此燃料压力下降。因此，燃料供应压力控制器200通过低压燃料泵控制器210来提高低压燃料泵212的燃料压力（S130）。 
甚至当高压燃料泵222的测量燃料压力是一个预定值（例如，30巴）或更少时，燃料供应压力控制器200提高低压燃料泵212的燃料压力。 
如果在步骤S150中误差值比的预定值小，那么燃料供应压力控制器200通过发动机控制单元100确定GDI发动机10的主要控制部件（例如，溢出阀）的控制值（S160)。GDI发动机10的主要控制部件可以是，例如，溢出阀110。溢出阀110的控制值可以是积分控制增益值。 
燃料供应压力控制器200在步骤S160确定溢出阀110的积分控制增益值的原因是，当溢出阀110的积分控制增益值的变化率比预定的值大（例如，共同控制水平变化率值）时，其代表了在高压侧燃料压力控制中出现故障的症兆。 
在燃料供应压力控制器200在步骤S160确定溢出阀110的控制值之后，燃料供应压力控制器200确定控制值的变化率是否等于或大于预定值（S170）。 
如果控制值的变化率等于或大于预定值，那么这就代表在高压侧燃料压力控制中出现故障的症兆，并且因此，燃料供应压力控制器200通过低压燃料泵控制器210提高低压燃料泵212的燃料压力（S130）。 
从而，在本申请中公开的方法和系统在改进燃料消耗率的同时以稳定压力向GDI发动机提供燃料。 
已经为了示例和描述的目的提出对本发明具体示例性实施方式的上述描述。上述描述不旨在是详尽的或将本发明限制为所公开的精确形式，并且显然根据上述教导许多修正和改变是可能的。选择和描述示例性实施方式以便说明本发明的某些原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够实现和利用本发明的各种示例性实施方式，以及其各种替代和修改。旨在通过所附权利要求及其等同物来限定本发明的范围。 

Claims (8)

1.一种控制汽油直接喷射式发动机（GDI）的低压燃料泵的方法，其中所述GDI发动机包括具有低压燃料泵的低压系统和具有高压燃料泵的高压系统，其中，燃料首先在所述低压系统中压缩且随后在所述高压系统中压缩，进而通过喷射器喷射到燃烧室，所述方法包括：
接收所述高压燃料泵的故障相关信息的输入；
如果基于所述高压燃料泵的所述故障相关信息确定所述高压燃料泵出现故障，则将所述低压燃料泵的燃料压力提高至第一设置压力；以及
如果所述高压燃料泵未出现故障，则基于相对于所述高压燃料泵的目标燃料压力的测量燃料压力或所述GDI发动机的控制值变化而控制所述低压燃料泵的燃料压力。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，控制所述低压燃料泵的燃料压力包括，如果所述测量燃料压力与所述高压燃料泵的目标燃料压力之间的差异等于或大于一预定值，则将所述低压燃料泵的燃料压力提高至第二设置压力。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述GDI发动机的控制值是溢出阀的控制值，并且
控制所述低压燃料泵的燃料压力包括，当所述溢出阀的控制值等于或大于一预定值时，则将所述低压燃料泵的燃料压力提高至第三设置压力。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述溢出阀的控制值是积分增益值。
5.一种GDI发动机的低压燃料泵控制系统，其中，所述GDI发动机包括具有低压燃料泵的低压系统和具有高压燃料泵的高压系统，其中，燃料首先在所述低压系统中压缩且随后在所述高压系统中压缩，进而通过喷射器喷射至燃烧室，所述低压燃料泵控制系统包括：
发动机控制单元，其控制所述GDI发动机；
低压燃料泵压力传感器，其检测所述低压燃料泵的燃料压力；
高压燃料泵压力传感器，其检测所述高压燃料泵的燃料压力；
溢出阀，其控制所述燃料的喷射时间；以及
燃料供应压力控制器，其根据所述高压燃料泵的状态和所述GDI发动机的控制状态而控制所述低压燃料泵的燃料压力，
其中，所述燃料供应压力控制器通过包括用于执行控制所述GDI发动机的低压燃料泵的方法的一系列指令的预定程序而运行，其中所述方法包括：
接收所述高压燃料泵的故障相关信息的输入；
如果基于所述高压燃料泵的故障相关信息确定所述高压燃料泵出现故障，则将所述低压燃料泵的燃料压力提高至第一设置压力；以及
如果所述高压燃料泵不出现故障，则基于相对于所述高压燃料泵的目标燃料压力的测量燃料压力或所述GDI发动机的控制值变化而控制所述低压燃料泵的燃料压力。
6.根据权利要求5所述的系统，其中，控制所述低压燃料泵的燃料压力包括，如果所述测量燃料压力与所述高压燃料泵的目标燃料压力之间的差异等于或大于一预定值，则将所述低压燃料泵的燃料压力提高至第二设置压力。
7.根据权利要求5所述的系统，其中，所述GDI发动机的控制值是溢出阀的控制值，并且
控制所述低压燃料泵的燃料压力包括，当所述溢出阀的控制值等于或大于一预定值时，将所述低压燃料泵的燃料压力提高至第三设置压力。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述溢出阀的控制值是积分增益值。
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