CN106401766B - Isg重启时控制柴油发动机轨压的方法和柴油isg车辆 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法和柴油ISG车辆。柴油ISG车辆包括发动机ECU，发动机ECU控制共轨发动机系统的轨压，其中，在通过怠速熄火和启动(ISG)中的怠速启动重启发动机时，发动机ECU基于检测到的冷却水温度和检测到的燃料温度来确定发动机的冷启动，并且随后通过泵送至共轨的燃料的压力被控制的快速轨压控制模式重启发动机，或者通过燃料的流量和压力被控制的正常轨压控制模式重启发动机，由此通过不增加高压泵的驱动扭矩的ISG重启，提高燃料效率，特别地，通过附件例如泵和压缩机的损耗的减少来减少燃料的喷射量。

Description

ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法和柴油ISG车辆
技术领域
本发明涉及一种柴油怠速熄火/启动(ISG)车辆，更具体地，涉及一种用于控制柴油发动机的轨压的方法。
背景技术
本部分的陈述仅用于提供与本发明有关的背景信息，并且不构成现有技术。
一般地，ISG(Idle Stop and Go)是一种发动机怠速熄火控制，其意思是怠速停止和启动，其贡献在于，通过使用车辆速度、发动机每分钟转速(RPM)、冷却水温度等来确定发动机是否怠速，并且随后重复停止和重启发动机，以此提高车辆的燃料效率。因此，ISG技术已经被应用至汽油或柴油车辆以及混合动力车辆来提高燃料效率。
在如上所述的安装有ISG的车辆中，柴油ISG车辆将共轨的轨压控制模式与ISG逻辑相连，从而在通过怠速启动重启发动机时，以出口控制(下文中称为PCV控制)→进口/出口控制(下文中称为CPC控制)→进口控制(下文中称为MeUn控制)的顺序来执行轨压控制。
这里，共轨指的是燃料喷射装置的一种部件，由高压泵泵出的高压燃料在被喷射进燃烧室以满足工况前，停留在上述部件中。PCV是指包含在共轨中的用于控制燃料流量的压力控制阀，并且PCV控制是仅应用轨压控制的控制模式，且上述PCV控制操作高压泵，高压泵增加从泵送燃料箱内的燃料的低压泵输送的燃料的压力，从而将燃料泵送至共轨。MeUn是指包含在燃料泵中的用于打开和关闭燃料流的计量单元阀，并且MeUn控制是仅应用燃料压力控制的控制模式。CPC指示耦合压力控制，并且CPC控制是同时应用轨压控制和燃料压力控制二者的控制模式，且上述CPC控制操作高压泵，高压泵增加从泵送燃料箱内的燃料的低压泵输送的燃料的压力，从而将燃料泵送至共轨。
然而，在通过ISG重启发动机时执行的轨压控制模式中，PCV控制和CPC控制仅在需要增加燃料温度并且形成轨压的最初冷启动时是有利的，但是其增加了高压泵的驱动扭矩，这将导致附件例如泵和压缩机的损耗。因此，在通过ISG频繁地重启发动机时，基于PCV/CPC控制模式的操作增加了高压泵的驱动扭矩，这将对燃油效率产生负面影响。
发明内容
本发明的一种形式涉及如下在ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法以及柴油ISG车辆，其能够通过使在ISG重启时执行的轨压控制模式仅在发动机冷启动条件中增加高压泵的驱动扭矩，从而甚至当ISG重启频繁执行时，也能够提高燃料效率，特别地，通过减少附件例如泵和压缩机的损耗来减少燃料喷射量。
根据本发明的一种形式，一种在怠速熄火和启动(ISG)重启时，控制柴油发动机轨压的方法包括：(A)怠速熄火&启动(ISG)操作确认步骤：当识别出通过ISG怠速熄火使发动机停止，并且随后检测到发动机重启信号时，由控制器确认重启信号是怠速启动还是点火开关(IG)接通；(B)轨压控制选择步骤：如果确认出重启信号是怠速启动，则由控制器基于发动机的发动机监测数据，确定是否超过发动机的冷启动条件；以及(C)快速轨压控制步骤：在超过怠速启动条件和冷启动条件时，由控制器选择计量单元阀(MeUn)控制，并且通过MeUn控制，基于泵送至共轨的燃料的压力控制来执行重启。
发动机监测数据可以包括：检测到的冷却水温度和检测到的燃料温度，检测到的冷却水温度和检测到的燃料温度可以分别被定义为当确定冷启动条件时的当前冷却水温度和当前燃料温度，并且将当前冷却水温度和当前燃料温度分别与设定冷却水温度和设定燃料温度进行比较，以确定是否超过冷启动条件。超过冷启动条件可以是，当前冷却水温度大于设定冷却水温度并且当前燃料温度大于设定燃料温度的情况。MeUn控制可以通过包含在燃料泵中的计量单元阀的控制来执行的。
该方法还可以包括：(D)正常轨压控制步骤：当怠速启动或者达到冷启动条件时，由控制器选择压力控制阀(PCV)控制、耦合压力控制(CPC)控制和MeUn控制中的全部，其中PCV控制基于泵送至共轨的燃料的流量的控制来执行重启，CPC控制基于泵送至共轨30的燃料的流量和压力控制来执行重启，并且MeUn控制基于泵送至共轨的燃料的压力控制来执行重启。
控制器可以在预定时间内以预定频率执行PCV控制和CPC控制之后，执行MeUn控制。预定时间可以是从10秒至15秒。PCV控制被实现为包含在共轨中的压力控制阀。
根据本发明的另一形式，一种柴油ISG车辆包括：发动机电子控制单元(ECU)，其被配置为：将冷却水温度和燃料温度与设定值进行比较以确定发动机的冷启动；识别怠速熄火和启动(ISG)的怠速熄火信号和怠速启动信号；检测点火开关的接通/关断；在怠速启动且超过发动机冷启动条件时，基于泵送至共轨的燃料的压力控制执行发动机重启；以及在点火开关接通或达到冷启动条件时，基于泵送至共轨的燃料的流量控制和压力控制来执行发动机重启；以及共轨发动机系统，其被配置为包括：多个喷射器，其被包含在共轨中，用于喷射燃料；计量单元阀，其被包含在燃料泵中，用于通过发动机ECU的控制来执行燃料的压力控制；以及压力控制阀，其被包含在共轨中，用于通过发动机ECU的控制来执行燃料的流量控制。
发动机ECU可以包括冷启动确定器，并且冷启动确定器将冷却水温度和燃料温度与设定值进行比较，以确定发动机的冷启动。
本发明的更多的应用领域将从本文提供的说明中变得清晰。应当理解，本发明的说明和特定示例仅意图为阐释目的，并且不旨在限制本发明的范围。
附图说明
为了更好地理解本发明，现在将参考附图，通过示例的方式描述本发明的各种形式，在附图中：
图1A和图1B是示出根据本发明的示例性形式的在ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法的流程图；
图2是示出根据本发明的示例性形式的在ISG重启时控制器执行柴油发动机轨压控制的柴油ISG车辆的示例的图示；
图3是示出根据本发明的示例性形式的由柴油ISG车辆的控制器基于MeUn控制模式立即执行的轨压控制的示例的图示；
图4是示出根据本发明的示例性形式的在MeUn控制模式时，高压泵的扭矩与MeUn输出的关系的示例的曲线图；
图5是示出根据本发明的示例性形式的由柴油ISG车辆的控制器基于PCV控制模式、CPC控制模式以及MeUn控制模式执行轨压控制的示例的图示；以及
图6是示出根据本发明的示例性形式的在执行CPC控制模式时产生的轨压的变化的曲线图。
此处描述的附图仅用于阐释目的，并不意图以任何方式限制本发明的范围。
具体实施方式
以下说明本质上仅是示例性的，并不意图限制本发明、应用或者用途。应当理解，贯穿附图，对应的参考标号指代相同或者对应的部件和特征。
图1A和图1B是示出根据本发明的示例性形式的在ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法的流程图。
如图1A和1B所示，在ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法执行以下轨压控制模式：当发动机控制用控制器识别出在ISG的怠速熄火后的发动机重启时，明确确认发动机重启是否是接着ISG的怠速熄火的怠速启动，并且在通过怠速启动重启发动机时，抑制高压泵的驱动扭矩增加。因此，在ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法被控制器划分为正常轨压控制模式和快速轨压控制模式。
另一方面，图2示出在ISG重启时柴油发动机轨压控制被控制器划分成正常轨压控制模式和快速轨压控制模式的柴油ISG车辆。
如图2所示，柴油ISG车辆1-1包括共轨发动机系统1。共轨发动机系统1包括：计量单元阀(下文中称为MeUn)21，其被包含在泵送燃料箱10的燃料的燃料泵20中；压力控制阀(下文中称为PCV)31，其被包含在具有用于燃料喷射的喷射器50的共轨30中；控制器40，其在执行轨压控制模式时，控制MeUn 21和PCV 31；以及安装在控制器40中的冷启动确定器40-1。特别地，冷启动确定器40-1使用检测到的冷却水温度、检测到的燃料温度和识别出的点火开关(IG)接通/关断，以便控制器40通过将轨压控制模式划分为正常轨压控制模式和快速轨压控制模式来执行轨压控制模式。
此外，控制器40可以是执行轨压控制模式的专用控制器，但是也可以应用发动机电子控制单元(ECU)，于是，控制器40被称作发动机ECU。
此外，尽管共轨发动机系统1没有示出，但是其包括应用至通用的共轨发动机系统的传感器、装置等。
在下文中，将参考图3到图6详细地描述图1的在ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法的示例。在ISG重启时控制柴油发动机轨压的方法的执行主体是发动机ECU 40，在具体表达该方法时，尽管未提到发动机ECU 40，但是显而易见的是，该主体是发动机ECU 40。
返回参考图1，在S1中，发动机启动是指，发动机通过钥匙开启或者开关开启而运转。
在S10中，发动机ECU 40监测发动机的运转状态、以及ISG逻辑的怠速熄火和怠速启动运转的监测状态。具体参考图2，发动机ECU40的监测数据包括通过每个传感器检测到的MeUn 21和PCV 31的操作、冷却水温度以及燃料温度等。这里，在重启发动机时，冷却水温度和燃料温度用于确定冷启动。
在S20中，发动机ECU 40识别通过ISG逻辑的怠速熄火导致的发动机的停止。
在S30中，发动机ECU 40识别出在发动机通过怠速熄火而停止后的发动机重启取决于基于ISG逻辑的怠速启动。另一方面，在S30中，当发动机ECU 40没有识别出怠速启动时，该方法进行至S30-1，并且因此确定发动机通过IG开启来重启。
在S30中，发动机ECU 40识别出怠速启动后，进入S40，并且因此再次确定是否通过冷启动控制发动机重启。为此，应用当前冷却水温度>设定冷却水温度，以及当前燃料温度>设定燃料温度。这里，“>”是表示两个值之间的大小关系的不等符号，并且意味着当前冷却水温度或当前燃料温度具有比设定冷却水温度或设定燃料温度大的值。因此，在通过怠速启动重启发动机时，发动机ECU 40决定通过正常轨压控制模式还是通过快速轨压控制模式来控制轨压。
在S40中，如果发动机ECU 40确定出当前冷却水温度大于设定冷却水温度，并且当前燃料温度大于设定燃料温度，则该方法进行至S50，并且因此通过快速轨压控制模式来控制发动机的轨压。在此种情况下，快速轨压控制模式意味着仅应用燃料压力控制的MeUn控制。
图3示出共轨发动机1通过执行快速轨压控制模式来仅执行燃料压力控制。如图3所示，冷启动确定器40-1从发动机ECU 40的监测数据中读取冷却水温度的当前检测值和燃料温度的当前检测值，将这些检测值分别与设定值进行比较，并且随后将当前冷却水温度大于设定冷却水温度以及当前燃料温度大于设定燃料温度的确定结果提供至发动机ECU40。接下来，发动机ECU 40控制包含在燃料泵20中的MeUn 21的打开程度来将在燃料箱20中泵出和进行压力控制的燃料泵送至共轨30，并且从喷射器50喷射燃料。因此，柴油ISG车辆1-1在共轨发动机系统1的轨压控制下，无需增加高压泵的驱动扭矩就可以重启发动机。
图4是在MeUn控制时高压泵的扭矩与MeUn输出的关系的示例。如图4所示，可以确认，即使发动机在怠速RPM中增加至第三区间发动机RPM(#3ENG RPM)，高压泵的扭矩也没有因为MeUn的输出(mA)的增加(从200mA改变至1600mA)而增加。
另一方面，如果在S30-1中确定出发动机ECU 40检测到IG开启，或者在S40中确定出当前冷却水温度小于设定冷却水温度并且当前燃料温度小于设定燃料温度，则顺序执行S60中的PCV控制、S70中的CPC控制以及S90中的MeUn控制，并且因此通过正常轨压控制模式控制发动机轨压，由此通过高压泵的操作执行燃料压力控制和燃料流量控制。
图5示出共轨发动机系统1通过执行正常轨压控制模式来执行燃料压力控制与燃料流量控制的状态。如图5所示，冷启动确定器40-1将IG开启检测提供至发动机ECU 40，或者从发动机ECU 40的监测数据中读取冷却水温度的当前检测值以及燃料温度的当前检测值，将这些检测值分别与设定值进行比较，并且随后将当前冷却水温度小于设定冷却水温度并且当前燃料温度小于设定燃料温度的确定结果提供至发动机ECU 40。
接下来，发动机ECU 40连续地执行S60的PCV控制以及S70的CPC控制，并且在CPC控制期间继续检查S80的控制时间的达到。在这种情况下，控制时间被设置成约10到15秒。执行S60的PCV控制，并且因此驱动高压泵以提高燃料的压力并将燃料泵送至共轨30，并且喷射器50通过PCV 31的控制来喷射燃料。此外，在S70中执行CPC控制，并且因此驱动高压泵来增加燃料的压力，并将通过MeUn 21的开口度控制压力的燃料泵送至共轨30，并且喷射器50通过PCV 31的控制来喷射燃料。接下来，发动机ECU 40通过PCV控制和CPC控制确认达到控制时间，并且随后转换到S90的MeUn控制。执行S90的MeUn控制，并且因此在燃料箱10中泵出和进行压力控制的燃料被泵送至共轨30，并且从喷射器50中喷出燃料。因此，柴油ISG车辆1-1在共轨发动机系统1的轨压的控制下执行如下发动机重启，其增加了高压泵的驱动扭矩，但是显著提高了冷启动性能。
图6是示出根据本发明的示例性形式的在执行CPC控制时产生的轨压的变化的曲线图。如图6所示，可以看出，与MeUn控制相比，CPC控制显著地产生了轨压的变化宽度。因此，与在发动机重启时按顺序执行PCV控制→CPC控制→MeUn控制的轨压控制模式相比，仅执行MeUn控制的快速轨压控制模式不涉及高压泵的驱动扭矩的增加，使得附件的损耗被减小，从而减少燃料喷射量，并且甚至在通过ISG启动频繁地重启发动机时，不利于燃料效率的PCV/CPC控制的执行可以被减少，从而提高燃料效率。
如上所述，根据本发明的示例性形式的柴油ISG车辆包括：控制共轨发动机系统1的轨压的发动机ECU 40，并且在通过怠速熄火&启动(ISG)的怠速启动重启发动机时，发动机ECU 40基于检测到的冷却水温度和检测到的燃料温度来确定发动机的冷启动，并且随后通过控制泵送至共轨30的燃料的压力的快速轨压控制模式重启发动机，或者通过控制燃料的流量和压力的正常轨压控制模式重启发动机，由此通过不增加高压泵的驱动扭矩的ISG重启来提高燃料效率，特别地，通过附件损耗的减少来减少燃料喷射量。
根据本发明的示例性形式，通过执行根据发动机的冷启动区分的ISG重启，可以将增加高压泵的驱动扭矩的轨压控制模式的操作与不增加高压泵的驱动扭矩的轨压控制模式的操作区分开，并且减少增加高压泵的驱动扭矩的轨压控制模式执行频率和执行时间。
此外，根据本发明的示例性形式，通过减少增加高压泵的驱动扭矩的轨压控制模式的执行频率和执行时间，即使在通过ISG频繁地执行发动机重启时，也可以减少了对燃料效率不利的PCV/CPC控制模式的执行，从而提高燃料效率。
此外，根据本发明的示例性形式，在发动机的非冷启动条件下执行的ISG重启时，通过抑制高压泵的驱动扭矩的增加，可以减少附件例如泵和压缩机的损耗，并且通过减少附件的损耗减少了燃料喷射量。
本发明的说明本质上仅是示例性的，并且因此，不偏离本发明内容的改变旨在落入本发明的范围内。这样的改变不应被认为是背离本发明的技术构思和范围的。

Claims (11)

1.一种在怠速熄火和启动重启时，控制柴油发动机轨压的方法，所述方法包括：
(A)怠速熄火和启动操作确认步骤：当识别出通过怠速熄火和启动中的怠速熄火的发动机停止，并且随后检测到发动机重启信号时，由控制器确认重启信号是怠速启动还是点火开关接通；
(B)轨压控制选择步骤：如果确认出重启信号是怠速启动，则由所述控制器基于发动机的发动机监测数据，确定是否超过发动机的冷启动条件；以及
(C)快速轨压控制步骤：在怠速启动且超过冷启动条件时，由所述控制器选择计量单元阀控制，并且通过计量单元阀控制，基于泵送至共轨的燃料的压力控制来执行重启。
2.根据权利要求1所述的方法，其中发动机监测数据包括：检测到的冷却水温度和检测到的燃料温度，检测到的冷却水温度和检测到的燃料温度分别被定义为当确定冷启动条件时的当前冷却水温度和当前燃料温度，并且将当前冷却水温度和当前燃料温度分别与设定冷却水温度和设定燃料温度进行比较，以确定是否超过冷启动条件。
3.根据权利要求2所述的方法，其中超过冷启动条件是，当前冷却水温度大于设定冷却水温度并且当前燃料温度大于设定燃料温度的情况。
4.根据权利要求1所述的方法，其中计量单元阀控制是通过包含在燃料泵中的计量单元阀的控制来执行的。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括：
(D)正常轨压控制步骤：当点火开关接通，或者达到冷启动条件时，由所述控制器顺序执行压力控制阀控制、耦合压力控制和计量单元阀控制中的每一个，其中压力控制阀控制基于泵送至共轨的燃料的流量的控制来执行重启，耦合压力控制基于泵送至共轨的燃料的流量和压力控制来执行重启，并且计量单元阀控制基于泵送至共轨的燃料的压力控制来执行重启。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述控制器在预定时间内以预定频率执行压力控制阀控制和耦合压力控制之后，执行计量单元阀控制。
7.根据权利要求6所述的方法，其中预定时间的范围是10-15秒。
8.根据权利要求5所述的方法，其中压力控制阀控制被实现为包含在共轨中的压力控制阀。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述控制器是发动机电子控制单元。
10.一种柴油怠速熄火和启动车辆，包括：
发动机电子控制单元，其被配置为：将冷却水温度和燃料温度与设定值进行比较以确定发动机的冷启动；识别怠速熄火和启动的怠速熄火信号和怠速启动信号；检测点火开关的接通/关断；在怠速启动和超过发动机冷启动条件时，基于泵送至共轨的燃料的压力控制执行发动机重启；以及在点火开关接通或达到冷启动条件时，基于泵送至共轨的燃料的流量控制和压力控制来执行发动机重启；以及
共轨发动机系统，其被配置为包括：多个喷射器，其被包含在共轨中，用于喷射燃料；计量单元阀，其被包含在燃料泵中，用于通过发动机电子控制单元的控制来执行燃料的压力控制；以及压力控制阀，其被包含在共轨中，用于通过发动机电子控制单元的控制来执行燃料的流量控制。
11.根据权利要求10所述的柴油怠速熄火和启动车辆，其中发动机电子控制单元包括冷启动确定器，并且所述冷启动确定器将冷却水温度和燃料温度与设定值进行比较，以确定发动机的冷启动。
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