CN108119251A - 识别范围内燃料压力传感器误差 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及识别范围内燃料压力传感器误差。提供用于诊断布置在车辆的燃料系统中的提升泵下游的压力传感器的范围内误差的方法和系统。在一个示例中,一种方法包含:基于压力传感器的输出执行对提升泵的反馈控制;在施加电压脉冲期间监测用于展平的压力传感器输出;并且取决于压力传感器输出是否展平达到至少一阈值持续时间(其指示范围内误差)调整燃料系统的操作。方法还包含通过监测压力传感器输出同时调整施加到提升泵的电压脉冲的占空比,动态地获悉燃料系统的减压阀的设定点压力和燃料系统内的燃料蒸气压力。

Description

识别范围内燃料压力传感器误差
技术领域
本说明书大体上涉及用于诊断布置在内燃发动机中的燃料提升泵下游的压力传感器的范围内误差(in-range error)并响应于所述诊断调整燃料系统操作的方法。
背景技术
内燃发动机可包含具有用于向一个或多个燃料喷射器分配燃料的燃料轨的燃料系统,所述燃料喷射器可为直接喷射器及/或进气道喷射器。在用直接喷射器操作的燃料系统中,燃料提升泵向高压燃料泵供应燃料,所述高压燃料泵进而在高喷射压力下向燃料轨提供燃料。燃料轨耦合到将燃料直接喷射到发动机的燃烧室的直接喷射器。在使用进气道燃料喷射操作的燃料系统中,燃料提升泵在较低喷射压力下向燃料轨供应燃料。燃料轨耦合到将燃料喷射到燃烧室的进气道上游的发动机进气装置的进气道喷射器。在进气道燃料直接喷射燃料系统中,执行燃料的进气道喷射和直接喷射两者。
不管燃料系统类型如何,可控制燃料提升泵以在本文中被称为连续泵操作或连续模式操作的操作期间,经由在100%的占空比下施加电压在基本恒定的输送压力下输出燃料,其中电压电平对应于期望恒定输送压力。当燃料流需求变化时,电压电平可被调整到不同电平并在不同电压电平下(100%的占空比下)保持恒定或基本上恒定,从而产生不同的基本恒定的提升泵速度和输送压力。相比之下,还可控制燃料提升泵以在本文中被称为脉冲泵操作或脉冲模式操作的操作中输出具有相对较高压力的间歇脉冲,其中施加到提升泵的电压的占空比低于100%。在脉冲泵操作期间,施加到提升泵的电压的电平可在第一较高电平与第二较低电平之间交替,其中第二较低电平极低(例如,略高于0V)。在向提升泵施加第一较高电压电平期间,提升泵的速度高,因此提升泵的输送压力高,而在向提升泵施加第二较低电压电平期间,提升泵的泵速极低(例如,处于略高于零的电平下,因为可能期望维持向提升泵供应电压而非间歇性地提供零电压),且提升泵的输送压力极低。因此,在脉冲模式操作期间,提升泵的输送压力随着时间类似于锯齿形波,其中波谷与所述波谷之后的相邻波峰之间的持续时间与施加处于第一较高电平的电压的持续时间成比例,且其中波峰与波峰之后的波的相邻波谷之间的持续时间与施加处于第二较低电平的电压的持续时间成比例。
与连续泵操作相比,其中仅在每个脉冲持续时间内激励燃料提升泵的脉冲泵操作更节能。此外,当执行脉冲泵操作而非连续泵操作时,可扩展燃料提升泵的耐久性且可减小燃料提升泵的维护成本。
在执行脉冲泵操作时,发动机的控制器可执行泵的开环控制或者闭环控制。在执行开环控制时,具有预定脉冲宽度(并因此具有预定占空比)的电压脉冲可施加到提升泵,且在燃料提升泵下游测量或推断出的压力(在本文中被称为提升泵的输送压力)并不影响控制。相比之下,在执行闭环控制时,输送压力反馈回控制器并影响施加到提升泵的后续高电压脉冲的持续时间(以及在施加略高于0V的电压时在高电压脉冲之间的间隔的持续时间)。在输送压力通过向控制器提供反馈的压力传感器测量的示例中,压力传感器的劣化可改变压力传感器的读数并由此使得输送压力偏离期望或预期压力,这进而可劣化发动机操作。作为一个示例,相比传感器输出的预期范围之外的误差(被称作范围外误差),更难检测到传感器输出的预期范围内的误差(被称作范围内误差)。范围内误差检测在传感器提供对于脉冲泵操作的闭环控制的反馈时尤其重要,因为所述误差将会导致对施加到提升泵的电压脉冲的不当调整。
一种用于解决燃料压力传感器范围内误差检测的方法由Stavnheim等人在U.S.6,526,948 B1中公开,其是关于诊断燃料压力传感器被“卡在(stuck)”在范围内。其中,控制器对燃料压力传感器信号进行取样,包含压力峰值和谷值、次数。控制器随后计算平均压力值,并将所测量值与平均值相比较。如果所测量值在平均值的阈值之内,则表明压力传感器被卡在范围内(也就是说,并非动态地对燃料压力作出响应),且控制器记录误码。在特定数目的所记录误差下,控制器发起最小加燃料算法,其仅供应足够燃料以允许车辆驶离危险或驶到服务中心。
然而,本文的发明人已经认识到此类方法具有的潜在问题。作为一个示例,上述方法限于识别不会对压力波动作出响应的劣化的压力传感器。然而,劣化的压力传感器的读数可比实际压力高或低,但仍对压力波动作出响应。此外,通过在识别压力传感器劣化之后仅提供足够燃料以使得车辆驶离危险或驶到服务中心,期望车辆操作在压力传感器劣化时不可用,其对驾驶员满意度可能有负面影响。
发明内容
为解决这些问题,本文的发明人已认识到用于诊断范围内压力传感器误差并基于所述诊断调整燃料系统操作的方法和系统。在一个示例中,上述问题可通过操作发动机燃料系统的方法来解决,所述方法包括:在提升泵的脉冲模式操作期间,基于在提升泵下游的压力传感器的输出信号来调整施加到提升泵的电压电平和监测用于展平(flatten)的输出信号;及响应于检测到展平,指示压力传感器误差和独立于压力传感器的输出信号来操作提升泵。通过这种方式,可检测到在布置在燃料提升泵下游的压力传感器的正常操作范围内出现的误差,且在检测到此类误差后,燃料提升泵控制可从闭环切换到开环控制。虽然开环提升泵控制可能不如闭环提升泵控制的燃料效率高,但其可能并不会对驾驶性能有实质影响。
为了确保提升泵的控制以及范围内压力传感器误差诊断的精确性,所述方法还可包含动态地获悉减压阀的设定点压力和燃料系统的燃料蒸气压力。这可包含:在燃料提升泵的所请求输送压力低于第一阈值的稳态发动机操作期间,减小施加到燃料提升泵的电压脉冲的占空比直到检测到在提升泵下游的压力传感器的输出信号的展平为止,及存储使输出信号展平的压力作为燃料系统的燃料蒸气压力;在燃料提升泵的所请求输送压力高于第二阈值的稳态发动机操作期间,增大施加到提升泵的电压脉冲的占空比直到检测到压力传感器的输出信号的展平为止,存储使输出信号展平的压力作为减压阀的设定点压力;以及基于所存储的设定点压力和燃料蒸气压力来调整提升泵操作。通过这种方式动态地获悉燃料系统的预期物理最大值和最小值可改进燃料提升泵的控制的整体精确性,且进而改进压力传感器误差诊断的精确性。
在根据本发明的另一个示例中,可经由稳健闭环控制策略控制提升泵。这可包含:在提升泵的脉冲操作期间,在所感测的输送压力增加到期望波峰压力(peak pressure)或提升泵的开启(ON)时间达到经校准最大值时关闭提升泵,并且在所感测的输送压力减小到期望波谷压力(trough pressure)或发动机所吸取的燃料的体积达到预定体积时打开(turn on)提升泵。此类操作可有利地减少在提升泵由于传感器读数低而开启时提升泵“卡在”在低于设定点压力的压力下,或在提升泵由于传感器读数高而关闭时提升泵“卡在”在高于燃料蒸气压力的压力下的可能性。任选地,稳健控制策略还可包含在检测到提升泵的开启时间已达到经校准的最大值或发动机所吸取的燃料的体积已达到预定体积之后校准传感器输出,以使得即使在传感器劣化时也可执行精确的提升泵控制。
应理解,提供上述发明内容是为了以简化形式介绍在具体实施方式中进一步描述的一系列概念。其并非意指识别所要求保护的主题的关键或基本特征,所要求保护的主题的范围由随附的权利要求书来唯一地界定。另外,所要求保护的主题并不限于解决上文所提到的或在本发明的任何部分中提到的任何缺点的实施方案。
附图说明
图1示意性地示出车辆的内燃发动机中的气缸的示例实施例。
图2示意性地示出可用于图1的发动机中的燃料系统的示例实施例。
图3A到图3E示出说明燃料提升泵的所感测输送压力在燃料提升泵的脉冲泵操作期间随时间变化的曲线图。
图4示出说明用于诊断燃料提升泵下游的压力传感器的范围内误差以及响应于所述诊断控制燃料提升泵的操作的例程的流程图。
图5A示出说明一种用于燃料提升泵的闭环控制的例程的流程图。
图5B示出说明用于根据第一示范性反馈控制策略对燃料提升泵进行闭环控制的例程的流程图,所述例程可结合图5A的例程执行。
图5C示出说明用于根据第二示范性反馈控制策略对燃料提升泵进行闭环控制的例程的流程图,所述例程可结合图5A的例程执行。
图6示出说明用于利用控制器调整燃料系统的操作以获悉燃料系统的减压阀设定点压力及燃料蒸气压力的例程的流程图。
图7示出说明用于诊断燃料提升泵下游的压力传感器的输出中的范围内误差的例程的流程图。
图8示出在根据图6的例程利用控制器调整燃料系统的操作以获悉燃料系统的减压阀设定点压力及燃料蒸气压力期间所关注信号的示例性曲线的映射图。
图9示出在根据图7的例程诊断燃料提升泵下游的压力传感器的输出中的范围内误差时所关注信号的示例性曲线的映射图,其中误差导致压力传感器输出信号的波谷展平。
图10示出在根据图7的例程诊断燃料提升泵下游的压力传感器的输出中的范围内误差时所关注信号的示例性曲线的映射图,其中误差导致压力传感器输出信号的波峰展平。
图11示出说明一种用于燃料提升泵的稳健闭环控制的例程的流程图。
图12A到图12D示出在燃料提升泵的稳健闭环控制期间在未校准传感器输出(图12A及图12C)以及在校准传感器输出(图12B及图12D)的情况下的所关注信号的示例性曲线的映射图。在图12A到图12B中,传感器读数低,而在图12C到图12D中,传感器读数高。
具体实施方式
以下描述涉及用于控制发动机(例如图1中所示的发动机)的燃料系统中的燃料提升泵以及诊断布置在燃料提升泵下游的压力传感器的范围内误差和响应于所述诊断调整燃料系统的操作的系统和方法。如图2中所示,燃料系统可包含进气道喷射器和直接燃料喷射器两者以及相关联燃料轨。然而,本文所述的方法和系统同样适用于包含进气道喷射器且不包含直接喷射器的燃料系统,和包含直接喷射器且不包含进气道喷射器的燃料系统,以及包含其它类型的从燃料提升泵接收加压燃料的燃料喷射器的燃料系统。可以具有闭环反馈控制的脉冲模式(例如根据图5A到图5C中所示的例程)操作提升泵,其中将电压脉冲被供应到提升泵直到达到期望燃料压力,如通过提升泵下游的压力传感器所测量。此外,根据图6中所示的例程和图8中所示的映射图,可在发动机的控制器处通过监测提升泵下游的所感测压力,同时调整施加到提升泵的电压(例如调整施加到提升泵的电压脉冲的占空比)来动态地获悉燃料系统的减压阀的设定点压力和燃料系统内的燃料蒸气压力。在向提升泵施加电压脉冲期间,提升泵下游的压力传感器的输出信号可具有锯齿波形,其示例示于图3A中。然而,在压力传感器的范围内误差期间,锯齿波形可在其波峰或谷部处展平,其取决于范围内误差的性质,如图3B到图3C中所示。如图4中所示,控制器可执行其中在使用闭环控制的脉冲泵操作期间监测提升泵下游的压力传感器的用于(例如根据图7中所示的例程)展平的输出信号的例程。响应于检测到展平,可指示压力传感器的范围内误差,且根据图9及图10中所示的映射图,控制器可从闭环泵操作(其中压力传感器反馈考虑控制提升泵的因素)到开环泵操作(其中压力传感器反馈并不考虑控制提升泵的因素)。替代地,可根据图11的例程中所示的稳健闭环控制策略来操作提升泵。这个策略可包含:在提升泵已开启达到经校准的最大开启时间时关闭提升泵,即使压力传感器输出尚未达到期望波峰压力;以及在所吸取燃料的体积因为提升泵关闭而达到预定体积时打开提升泵,即使压力传感器输出尚未达到期望波谷压力,如图12A到图12D中所示。任选地,如图12B及图12D中所示,可在已确定传感器读数高或低时校准压力传感器输出,且在提升泵的反馈控制中,经校准的压力传感器输出可代替压力传感器输出。
关于贯穿此具体实施方式使用的术语,进气道燃料喷射可简称为PFI,而直接喷射可简称为DI。高压泵可简称为HP泵(替代地,HPP)或者DI燃料泵。类似地,提升泵或燃料提升泵还可被称作低压泵(简称为LP泵或LPP)。同样,燃料轨压力或燃料轨内的燃料压力值可简称为FRP。直接喷射燃料轨还可被称作高压燃料轨,其可简称为HP燃料轨。为简洁起见,减压阀设定点压力将在本文中被称作设定点压力。
图1描绘可包含在机动车辆5中的内燃发动机10的气缸的燃烧室的示例。发动机10可以至少部分地通过包含控制器12的控制系统控制并且通过经由输入装置132的来自车辆操作者130的输入控制。在此示例中,输入装置132包含加速器踏板和用于产生成比例踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的气缸14(本文中也称燃烧室14)可以包括燃烧室壁136,活塞138定位在所述燃烧室壁中。活塞138可以耦合到曲轴140,以使得活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统(未示出)耦合到载客车辆的至少一个驱动轮。另外,起动电动机(未示出)可以经由飞轮(未示出)耦合到曲轴140以启用发动机10的起动操作。
气缸14能够经由一连串进气通路142、144和146接收进气。进气通路142、144及146能够与除了气缸14以外的发动机10的其它气缸连通。在一些实施例中,一个或多个进气通道可以包括增压装置,例如,涡轮增压器或机械增压器。举例来说,图1示出了配置有涡轮增压器的发动机10,所述涡轮增压器包含布置在进气通道142和144之间的压缩机174以及沿排气通道158布置的排气涡轮机176。压缩机174可以至少部分地经由轴杆180由排气涡轮机176提供动力,其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而,在其它示例中,例如,在发动机10具备机械增压器的示例中,可以任选地省略排气涡轮机176,其中压缩机174可以由来自电动机或发动机的机械输入提供动力。可以沿着发动机的进气通道设置包含节流板164的节气门162,用于改变提供到发动机气缸的进气的流动速率和/或压力。举例来说,如图1中所示,节气门162可以定位在压缩机174的下游,或者替代地可以提供在压缩机174的上游。
排气歧管148能够接收来自除气缸14之外的发动机10的其它气缸的排气。示出了排气传感器128耦合到排放控制装置178上游的排气通道158。传感器128可以选自用于提供排气空气/燃料比的指示的多种合适的传感器,举例来说,例如,线性氧气传感器或UEGO(通用或宽域排气氧)、双态氧传感器或EGO(如所描绘的)、HEGO(加热的EGO)、NOx、HC或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕获器、各种其它排放控制装置或其组合。
发动机10的每个气缸可以包含一个或多个进气门以及一个或多个排气门。举例来说,所展示的气缸14包含位于气缸14的上部区域处的至少一个进气提升气门150以及至少一个排气提升气门156。在一些示例中,发动机10的每个气缸(包含气缸14)可以包含位于气缸的上部区处的至少两个进气提升气门和至少两个排气提升气门。
进气门150可经由致动器152受到控制器12的控制。类似地,排气门156可经由致动器154受到控制器12的控制。在一些情况期间,控制器12可改变提供到致动器152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的开启和关闭。进气门150和排气门156的位置可以通过相应的气门位置传感器(未示出)确定。气门致动器可以是电动气门致动类型的或凸轮致动类型的,或其组合。进气门和排气门计时可同时受到控制,或者可以使用可变进气凸轮计时、可变排气凸轮计时、双重自变量凸轮计时或固定凸轮计时的可能性中的任何一个。每个凸轮致动系统可以包含一个或多个凸轮并且可以利用可以由控制器12操作的凸轮轮廓切换(CPS)、可变凸轮计时(VCT)、可变气门计时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个以改变气门操作。举例来说,气缸14可以替代地包含经由电动气门致动控制的进气门和经由包含CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其它示例中,进气门和排气门可以由共同的气门致动器或致动系统控制,或者由可变气门计时致动器或致动系统控制。
气缸14可以具有压缩比,所述压缩比是在活塞138处于下止点到上止点时的体积的比率。在一个示例中,压缩比在9:1到10:1的范围内。然而,在使用不同燃料的一些示例中,压缩比可以增大。举例来说,这可以在使用高辛烷值燃料或具有较高的潜在汽化焓的燃料时发生。如果使用直接喷射,那么由于其发动机爆震效应,也可以增大压缩比。
在一些示例中,发动机10的每个气缸可以包含用于发起燃烧的火花塞192。点火系统190可以在选择操作模式下响应于来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞192向燃烧室14提供点火火花。然而,在一些实施例中,可以省略火花塞192,例如在其中发动机10可以通过自动点火或通过燃料的喷射发起燃烧的实施例中,一些柴油发动机可能是如此情况。
在一些示例中,发动机10的每个气缸可配置有一个或多个燃料喷射器,用于将燃料提供到其上。作为非限制性示例,示出气缸14,其包含两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可以被配置成输送从燃料系统8接收的燃料。如下文参考图2详述,燃料系统8可以包含一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨道。
示出燃料喷射器166直接耦合到气缸14,以与经由电子驱动器168从控制器12接收到的信号FPW-1的脉冲宽度成比例的将燃料直接喷射到其中。以此方式,燃料喷射器166提供燃料到燃烧气缸14中的直接喷射。虽然图1示出喷射器166定位到气缸14的一侧,但是其可替代地位于活塞的顶部,例如,在火花塞192的位置附近。当用醇基燃料操作发动机时,由于一些醇基燃料挥发性较低,这种位置可以改进混合和燃烧。替代地,所述喷射器可以位于顶部并且靠近进气门以改进混合。燃料可以经由提升泵和/或高压燃料泵和燃料轨道从燃料系统8的燃料箱输送到燃料喷射器166。另外,燃料箱可以具有提供信号给控制器12的压力转换器。
示出燃料喷射器170布置在进气通道146而非气缸14中,其配置是提供燃料到气缸14上游的进气道中的进气道喷射。燃料喷射器170可将从燃料系统8接收到的燃料与经由电子驱动器171从控制器12接收到的信号FPW-2的脉冲宽度成比例的喷射。应注意,单一电子驱动器168或171可以用于两个燃料喷射系统,或可以使用多个驱动器,例如用于燃料喷射器166的电子驱动器168和用于燃料喷射器170的电子驱动器171,如所描绘的。
在替代示例中,每个燃料喷射器166和170可被配置成用于将燃料直接地喷射到气缸14中的直接燃料喷射器。在再一示例中,每个燃料喷射器166和170可被配置成用于将燃料喷射到进气门150的上游的进气道燃料喷射器。在其它示例中,气缸14可包含仅单个燃料喷射器,所述燃料喷射器被配置以从燃料系统中以变化的相对量接收不同燃料作为燃料混合物,并且进一步被配置成作为直接燃料喷射器将这种燃料混合物直接地喷射到气缸中或作为进气道燃料喷射器喷射到进气门的上游。因此,应了解,本文中描述的燃料系统应该不受本文中借助于示例描述的特定燃料喷射器配置的限制。
在气缸的单个循环期间,燃料可通过两个喷射器输送到气缸。举例来说,每个喷射器可输送在气缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。另外,从每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随着操作条件/工况而改变,所述操作条件例如发动机负荷、爆震和排气温度等,如同下文所描述的。进气道喷射燃料可在打开进气门事件、关闭进气门事件期间(例如,基本上在进气冲程之前),以及在打开和关闭进气门操作这两者期间输送。类似地,举例来说,直接喷射的燃料可在进气冲程期间输送,以及部分地在先前的排气冲程期间输送,在进气冲程期间输送,以及部分地在压缩冲程期间输送。因此,甚至对于单个燃烧事件,喷射的燃料可在来自进气道和直接喷射器的不同计时处喷射。另外,对于单个燃烧事件,可以在每个循环执行所输送的燃料的多次喷射。多个喷射可在压缩冲程、进气冲程或其任何适当组合期间执行。
如上文所描述,图1仅示出多缸发动机的一个气缸。因此,每个气缸可类似地包含其自身的进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等集合。将了解,发动机10可以包含任何合适数目的气缸,包含2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多气缸。另外,这些气缸中的每一个可以包含图1中参考气缸14描述和描绘的各种组件中的一些或全部。
燃料喷射器166和170可具有不同的特征。这些包含大小的差异,例如,一个喷射器可具有与其它相比较大的喷射孔。其它差异包含但不限于不同喷淋角度、不同操作温度、不同靶向、不同喷射计时、不同喷淋特征、不同位置等。此外,取决于喷射器170和166中的喷射的燃料的分配比率,可以实现不同效果。
控制器12在图1中示出为微型计算机,包含微处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在此特定示例中用于存储可执行指令的示出为非暂时性只读存储器芯片(ROM)110的用于可执行程序和校准值的电子存储媒体、随机存取存储器(RMA)112、保活存储器(KAM)114和数据总线。控制器12可从耦合到发动机10的传感器接收各种信号,除先前论述的那些信号之外,还包含从空气质量流量传感器122引导的质量空气流(MAF)的测量;来自耦合到冷却套管118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT);来自耦合到曲轴140的霍耳效应传感器120(或其它类型的传感器)的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。MAP信号可用于提供对进气歧管中的真空或压力的指示。发动机转速信号RPM可以通过控制器12从信号PIP中产生。
在一些示例中,车辆5可以是具有可用于一或多个车轮55的扭矩的多个来源的混合动力车辆。在其它示例中,车辆5是仅具有发动机的传统车辆,或是仅具有一个或多个电机的电动车辆。在所示出的示例中,车辆5包含发动机10以及电机52。电机52可以是电动机或电动机/发电机(M/G)。在一个或多个离合器56啮合时,发动机10的曲轴140以及电机52经由变速器54连接到车轮55。在所描绘的示例中,第一离合器56设置在曲轴140与电机52之间,且第二离合器56设置在电机52与变速器54之间。控制器12可将信号发送到每个离合器56的致动器以啮合或脱啮离合器,以便从电机52以及其连接的组件连接或断连曲轴140,和/或从变速器54以及其连接的组件连接或断连电机52。变速器54可以是齿轮箱、行星齿轮系统或另一类型的变速器。动力传动系可以各种方式被配置,包含作为并联、串联或串联-并联混合动力车辆。
电机52接收来自牵引电池58的电力以向车轮55提供扭矩。电机52还可作为发电机操作以例如在制动操作期间向充电电池58提供电力。
图2示意性地描绘图1的燃料系统8的示范性实施例。燃料系统8的致动器可由控制器(例如图1的控制器12)操作,以执行参考图4到图7中所描绘的示例性例程描述的操作中的一些或全部。
燃料系统8可以从燃料箱202向发动机(例如图1的示例发动机10)提供燃料。在描绘的实施例中,燃料系统是PFDI燃料系统且因此包含向一个或多个进气道喷射器242分配燃料的第一低压燃料轨道240和向一个或多个直接喷射器252分配燃料的第二高压燃料轨道250。然而,在其它示例中,燃料系统8可以是PFI或DI燃料系统。借助于示例,燃料可以包含一或多种烃组分,且还可任选地包含乙醇组分。燃料可经由燃料填充通道204提供到燃料箱202。
可操作与燃料箱202连通的燃料提升泵(LPP)208以将来自燃料箱202的燃料供应到第一燃料通道230。如图示出,第一燃料通道230具有耦合到提升泵的输出端的第一端和耦合到第一燃料轨道的第二端,以使得由LPP泵送到第一燃料通道的燃料可供应到第一燃料轨道240且因此供应到进气道喷射器242。在一个示例中,LPP 208可为电动的且至少部分地安置在燃料箱202内。如图示出,止回阀209可定位在LPP 208的出口的下游。止回阀209可使得燃料能够从LPP 208流动到第一燃料通道230,同时阻断燃料在相反的方向上从第一燃料通道230流动回到LPP 208。止回阀209下游的压力可不同于LPP 208下游和止回阀209上游的压力;本文中提及第一燃料通道中的压力是指止回阀209下游的第一燃料通道中的压力。
减压阀211可包括于燃料系统中以排出余压。在所描绘的示例中,减压阀211布置在具有耦合到第一燃料通道230的第一端和耦合到燃料箱202的第二端的通道231中,以在燃料系统的压力超出减压阀的设定点压力的情况下允许燃料从第一燃料通道230流回燃料箱202。减压阀可以是取决于其所暴露于的流体压力而打开和关闭的被动阀;替代地,减压阀可以是主动控制阀,且控制器可以发送信号到减压阀的致动器,以取决于流体压力(例如燃料系统的输送压力)来打开或关闭阀门。设定点压力是使减压阀被动打开(或主动打开)以从燃料系统排出压力(例如通过使燃料返回燃料箱)的压力。设定点压力的值可通过减压阀的几何结构固定或可响应于来自控制器的信号由减压阀致动器改变。
虽然示出第一燃料轨道240向四个进气道喷射器242分配燃料,但应了解,第一燃料轨道240可向任何合适数目的燃料喷射器分配燃料。作为一个示例,第一燃料轨道240可针对发动机的每个气缸向进气道喷射器242中的一个分配燃料。在其它示例中,第一燃料通道230可经由两个或更多个第一燃料轨道向进气道喷射器242提供燃料。举例来说,在发动机气缸以V-型配置来配置的情况下,第一燃料通道可通向两个第一燃料轨道,所述两个第一燃料轨道中的每一个可向相应的进气道喷射器分配燃料。
在所描绘的示例中,第二燃料通道232从第一燃料轨道上游的第一燃料通道分支。第二燃料通道的第一端耦合到第一燃料轨道上游的第一燃料通道,而第二燃料通道的第二端耦合到第二燃料轨道。接收通过LPP 208从燃料箱泵送的燃料的直接喷射燃料泵(HPP)228布置在第二燃料通道232中。在一个示例中,HPP 228可以是以机械方式提供动力的正排量泵。HPP 228可经由第二燃料轨道250与直接喷射器252连通。由LPP 208泵送到第一燃料通道230的燃料可由HPP 228从第一燃料通道230泵送到第二燃料通道232,且在流动到第二燃料轨道250以用于经由直接喷射器252直接喷射到发动机中之前,进一步由HPP泵228加压。第二燃料轨道250可以是高压燃料轨道;举例来说,可在高于存储在第一燃料轨道240中的燃料的压力的压力下将燃料存储在第二燃料轨道250中,这是因为在HPP 228处发生燃料的进一步加压。
燃料系统8的不同组件与发动机控制系统(例如控制器12)连通。举例来说,控制器12可从除了先前参考图1所描述的传感器之外的与燃料系统8相关联的各种传感器接收指示操作条件的信号。所述信号可包含来自布置在燃料系统中的一个或多个压力传感器(例如压力传感器234、235及236)的信号。所述信号还可包含来自燃料液位传感器206的信号,其指示存储在燃料箱202中的燃料的量。除了基于来自排气传感器(例如图1的传感器128)的信号推断的燃料组成的指示之外或作为其替代,控制器12还可从一个或多个燃料组成传感器接收指示燃料组成的信号。举例来说,存储在燃料箱202中的燃料的燃料组成指示可由燃料组成传感器210提供。燃料组成传感器210可进一步包括燃料温度传感器。另外或替代地,一个或多个燃料组成传感器可沿燃料存储箱与燃料喷射器之间的燃料通道设置在任何合适位置处。
在图2中所示的示例中,燃料系统包括耦合到第二燃料轨道250的压力传感器236,以及耦合到第一燃料通道230的压力传感器234和耦合到第一燃料轨道240的压力传感器235中的一个或多个。压力传感器234可用于确定提升泵下游的第一燃料通道230的燃料管路压力,并由此确定提升泵的输送压力。压力传感器235可用于测量第一燃料轨道240内的压力水平。压力传感器236可用于测量第二燃料轨道250中的压力水平。图2中所示的压力传感器的位置仅用于示范性目的且是非限制性的;代替或除了所描绘的压力传感器之外,其它压力传感器可定位在燃料系统8中以测量其中的不同位置处的压力。各种感测到的压力可作为信号传达到控制器12。在一些示例中,其它类型的传感器可布置在燃料系统8中的各个位置处,且燃料系统内的压力可基于这些传感器的输出来推断。
如本文所使用,术语“输送压力”是指在提升泵下游的燃料压力,具体地说,在图2的示例燃料系统中的止回阀209的下游,及在任何DI泵或可包含于系统中的其它类型的泵的上游的燃料压力。在燃料系统包含处于第一燃料通道中的压力传感器(例如压力传感器234)且不包含处于第一燃料轨道中的压力传感器的示例中,输送压力是指在第一燃料通道中测量的压力。在燃料系统包含处于第一燃料轨道中的压力传感器(例如压力传感器235)且不包含处于第一燃料通道中的压力传感器的示例中,输送压力是指在第一燃料轨道中测量的压力。在燃料系统包含处于第一燃料通道和第一燃料轨道两者中的压力传感器的示例中,输送压力可指代第一燃料通道中的压力和第一燃料轨道中的压力中的仅一个。
控制器12配置成控制LPP 208和HPP 228中的每一个的操作,以调整输送到发动机的燃料的量、压力流动速率等等。作为一个示例,控制器12可以改变压力设置、泵冲程量、泵占空比命令和/或燃料泵的燃料流动速率,以将燃料输送到燃料系统的不同位置。在进气道喷射和直接喷射期间,LPP 208可由控制器12控制以基于第一燃料通道、第一燃料轨道和第二燃料轨道中的一或多个中的压力将燃料供应到第一燃料轨道240和/或HPP 228。电子耦合到控制器12的驱动器可用于发送控制信号到LPP 208的致动器,以调整LPP 208的输出(例如速度和/或输送压力)。在直接喷射期间,经由HPP 228输送到直接喷射器的燃料的量可通过调整和协调LPP208与HPP 228的输出来调整。
控制器12可以控制LPP 208以连续模式或脉冲模式操作。类似地,控制器12可以控制HPP 228以连续模式或脉冲模式操作。在以连续模式操作LPP208期间,向提升泵施加恒定非零电压以在恒定燃料压力下向第一燃料轨道240供应燃料。HPP 228的连续模式操作可以类似方式进行。另一方面,在以脉冲模式操作LPP 208期间,LPP可被触发(例如打开),但具备零电压或略大于零的电压。随后可将较高电压脉冲供应到LPP 208。在每个较高电压脉冲的施加期间,供应到LPP的电压从较低正电压(例如0V或基本0V)增加到较高正电压(例如8到12V),保持在较高电压达到一持续时间(例如30到300ms),且随后从较高电压减小回到较低电压。
根据第一示范性反馈控制策略,电压脉冲的占空比是固定的。电压脉冲的占空比确定将较低电压和较高电压施加到提升泵的相对持续时间(且因此确定脉冲的脉冲宽度)。在此类情况下,可基于固定占空比(其指定较高电压脉冲的持续时间)来选择待供应到提升泵的较高电压。举例来说,当较高电压脉冲之间的间隔(在此期间供应较低电压)介于0毫秒与50毫秒之间时,LPP 208可在8V下脉冲。替代地,当较高电压脉冲之间的间隔介于50毫秒与100毫秒之间时,LPP 208可在10V下脉冲。在另一示例中,当较高电压脉冲之间的间隔介于100毫秒与250毫秒之间时,LPP 208可在12V下脉冲。
相比之下,在第二示范性反馈控制策略中,LPP在感测到已达到期望波谷输送压力时打开(例如在高电压下操作),且在感测到已达到期望波峰输送压力时关闭(例如在接近0V的电压下操作)。
以脉冲模式操作LPP可有效保证LPP的能耗低,同时在致动LPP时提供更快的响应时间。此外,以脉冲模式操作可改进LPP 208的耐久性。HPP 228的脉冲模式操作可以类似方式进行。
LPP 208的泵电子模块(Pump Electronics Module,PEM)可向耦合到LPP的电动机供应电力。在一个示例中,控制器(例如图1的控制器12)读取感测LPP的输送压力的燃料压力传感器的输出,并向PEM发布燃料泵命令(Fuel Pump Command,FPC),其随着燃料压力传感器的输出及其它因素变化并基于所述输出和其它因素确定。FPC可被编码为150Hz的占空比,例如,其将LPP的场效晶体管(Field Effect Transistor,FET)的预期占空比传达到PEM。替代地,PEM可经由串联接口(例如CAN总线或LIN总线)传达FPC。PEM采用所命令的FET占空比和FET在频率(例如9.8kHz)下的占空比。这使得有效电压被施加到泵的有刷DC电机。因此,如果车辆电压供应为12V且待施加到LPP的期望有效电压为6V,那么可将FET打开0.00005秒并关闭0.00005秒(因此在50%占空比下操作)。PEM电流具有特定值;泵电机电流大体上是由于穿过二极管的电流在FET关闭时循环而平均大于PEM的平均电流的电流。(在FET接通时,瞬时PEM电流基本上等于泵电机瞬时电流。在FET关闭时,PEM瞬时电流为零,但穿过电机的电感的电流是某一正值。)PEM从车辆电池(其可为12V电池)以及车辆的交流发电机系统获得其电能。如果没有采取“电流塑形”或“软启动”行动,那么PEM电流例如在30到35安培达到最高。然而,因为并未立即施加满电池的完整跨步电压/交流发电机电压,此输入浪涌电流的峰值可减小到(例如)稳态电流的级别。举例来说,有效泵电机施加的电压可被塑性,以使得输入浪涌电流尖脉冲保持低于10安培。
在以脉冲模式操作LPP 208时,可在输送压力中观测到锯齿压力图案,如将参考图3A到图3C进一步详细论述。举例来说,脉冲模式可引起压力快速上升到6.5巴,接着在燃料耗尽时斜降到4.5巴。虽然压力的这种改变可能不会用于直接喷射系统中,但可能需要了解PFI系统中的电流压力。
在连续操作模式中,对LPP的控制(例如,对施加到LPP的电压电平的控制)可以是基于来自一个或多个压力传感器(例如压力传感器234、235及236)的反馈的闭环控制或是独立于且不考虑压力传感器反馈执行的开环控制。类似地,在脉冲操作模式中,对LPP的控制(例如,对施加到LPP的电压电平和/或脉冲的占空比的控制)可以是基于来自一个或多个压力传感器(例如压力传感器234、235及236)的反馈的闭环控制或是独立于且不考虑压力传感器反馈执行的开环控制。在独立于反馈执行LPP 208的脉冲发射时,可以比必需略高的功率来操作LPP。然而,尽管在没有反馈的脉冲模式操作期间提供到LPP 208的功率略高,但如与提升泵的连续模式操作期间的功率消耗相比,LPP在没有反馈的脉冲模式中可有效消耗显著较低的功率。
图1到图2示出具有各个组件的相对定位的示例配置。如果示出为彼此直接接触或直接耦合,那么至少在一个示例中,此类元件可以被分别称为直接接触的或直接耦合的。类似地,示出为彼此邻接或邻近的元件可以至少在一个示例中分别为彼此邻接或邻近的。作为一示例,以共面方式彼此接触放置的组件可以被称为以共面方式接触。作为另一示例,彼此隔开定位并且在其中仅具有空间而没有其它组件的元件可以在至少一个示例中被称为如此。作为又另一个示例,示出为在彼此上方/下方、在彼此相对侧处、或在彼此左侧/右侧的元件可以被称为相对于彼此如此。另外,如图中所示,最顶端元件或元件的部位可以在至少一个示例中被称为组件“顶部”,并且最底端元件或元件的部位可以被称为组件“底部”。如本文中所使用,顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于图的竖轴,并且用来描述图的元件相对于彼此的定位。如此,示出为在其它元件上方的元件在一个示例中垂直地定位在其它元件上方。作为又另一个示例,图中描绘的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如,例如是圆形的、直式的、平面的、弯曲的、圆形的、斜面的、成角度的,等)。此外,示出为彼此相交的元件可以在至少一个示例中被称为相交元件或彼此相交。又另外,示出为在另一元件内部或示出为在另一元件外部的元件可以在一个示例中被称为如此。
图3A到图3E描绘说明燃料提升泵(例如图2的LPP 208)在脉冲操作期间所感测的和实际的输送压力随时间变化的曲线图。图3A说明当感测输送压力的压力传感器正常运行时表示在脉冲操作期间的所感测的和实际的输送压力的波形。图3B说明当感测输送压力的压力传感器劣化且读数高时在使用第一示范性反馈控制策略的脉冲操作期间分别表示所感测的和实际的输送压力的两种波形。图3C说明当感测输送压力的压力传感器劣化且读数低时在使用第一示范性反馈控制策略的脉冲操作期间分别表示所感测的和实际的输送压力的两种波形。图3D说明当感测输送压力的压力传感器劣化且读数高时在使用第二示范性反馈控制策略的脉冲操作期间分别表示所感测的和实际的输送压力的两种波形。图3E说明当感测输送压力的压力传感器劣化且读数低时在使用第二示范性反馈控制策略的脉冲操作期间分别表示所感测的和实际的输送压力的两种波形。
如图3A到图3E中所示,将电压脉冲施加到燃料提升泵产生输送压力,所述输送压力形成在随时间绘制时具有锯齿图案的波形。在一些示例中,在提升泵的脉冲操作期间,根据第一示范性反馈控制策略,选择施加到提升泵的脉冲的占空比(且任选地为供电电压的电平)(例如预编程到控制器中,在控制器处动态获悉,或基于发动机操作条件在控制器处确定),以使得将电源电压的每个脉冲施加到提升泵引起输送压力的快速上升,直到达到期望波峰压力。然而,根据第二示范性反馈控制策略,在感测到已达到期望波谷输送压力时,向提升泵施加预定高电压,而在感测到已达到期望波峰输送压力时,向提升泵施加低电压(例如0V或略大于0V),以使得所感测的输送压力指定每个较高电压脉冲的持续时间。应了解,可以使用其它反馈控制策略而不会脱离本发明的范围。
在图3A到图3E中所示的示例中,将期望波峰压力(由虚线307表示)选为低于减压阀的设定点压力(由虚线302表示),且将期望波谷压力(由虚线305表示)选为高于燃料的蒸气压力(由虚线304表示)。设定点压力及燃料蒸气压力可分别表示燃料系统的物理最大和最小压力。举例来说,如上文参考图2所论述,设定点压力是使减压阀打开以从燃料系统排出压力(例如通过使燃料返回燃料箱)的压力。此外,燃料在其气相与液相之间以热力学平衡存在,其中燃料蒸气以取决于燃料组成和温度的比压(例如蒸气压力)而存在。在提升泵没有输送额外燃料的情况下,随着燃料通过燃料喷射器喷射,输送压力减小到燃料蒸气压力且无法更进一步较小。在热重启期间,燃料蒸气压力可从寒冷的环境温度下的接近零的绝对压力变为600+kPa的绝对压力。燃料蒸气压力是只要任何液体燃料存在于系统中就能够在燃料系统中获得的最小压力,在实际车辆中情况总是如此。未溶解的空气还可存在于使压力略高于燃料蒸气压力的管路中,但燃料蒸气压力仍设置了最小压力。
为提升泵电机提供动力导致输送压力上升,使得输送压力在随时间绘制时最终呈现为向上斜坡。当提升泵电机关闭时且施加到提升泵的电压基本为0V,且燃料以恒定速率从此低燃料压力区经PFI喷出或DI泵出时,输送压力在随时间绘制时最终呈现为向下斜坡。如果燃料消耗(经由PFI喷射或DI泵送)增加,那么向下斜坡变陡,且反之亦然。
在图3A中所示的示例曲线图300中,提升泵的反馈控制正常工作,且感测输送压力的压力传感器精确读取(例如,其并不劣化)。因为压力传感器精确读取,所以由压力传感器输出的信号精确表示实际输送压力。因此,具有锯齿图案的波形306表示由压力传感器输出的信号和实际输送压力两者。如图所示,波形306具有处于期望波峰压力(由虚线307表示)的波峰306a,所述期望波峰压力低于减压阀的设定点压力302(由此提供波峰压力与设定点压力之间的裕度)。此外,波形306具有处于高于燃料蒸气压力304的压力的波谷306b。然而,在其它示例中,期望波峰压力可设置为等于设定点压力,和/或脉冲的占空比可设置为使得波形的波谷等于燃料蒸气压力。
相比之下,在图3B中所示的示例曲线图320中,压力传感器劣化且读数与实际输送压力(由波形308表示)相比较高(由波形309表示)。在此示例中,执行第一示范性反馈控制策略。因此,波形309具有与波形308相同的形状,但在曲线图中上移,因为控制器会响应于(较高的)感测到的输送压力来调整施加到提升泵的电压脉冲。具体地说,控制器已将施加到提升泵的电压脉冲的占空比相对于将会利用精确传感器读数选择的占空比减小到较低值。结果是,并未针对实际输送压力(波形308)供应足够电压来达到期望波峰压力307,且实际输送压力相对于在标称压力传感器操作期间的输送压力(例如,如由图3A的波形306表示)减小。此外,在所描绘的示例中,实际输送压力已减小到如此程度使得在通过燃料喷射器喷射燃料期间,在向提升泵施加电压脉冲之后,压力减小到燃料蒸气压力且保持处于燃料蒸气压力达到一定持续时间(例如,直到其因为施加下一个电压脉冲而又开始增加为止),以使得波形308在每个波谷处看起来平坦。波谷展平是因为实际压力无法降到低于燃料蒸气压力304而发生,所述燃料蒸气压力是系统的物理最小值。当传感器正常运行时,这种展平与实际输送压力的压力特征形成对比,其中实际输送压力继续减小,直到施加下一个电压脉冲为止,导致压力信号在波谷压力下从负坡度急剧转变为正坡度,例如,以使得压力信号保持处于其最小值达小于阈值持续时间。如果压力可能变得比燃料蒸气压力低则将针对波形308出现的正常的尖波谷由虚线示出。类似于波形308,波形309在每个波谷处看起来平坦,但由于传感器读数较高,展平在高于燃料蒸气压力的所测量压力下发生。
在图3C中所示的示例曲线图330中,燃料管路压力传感器劣化且读数与实际输送压力(由波形310表示)相比较低(由波形311表示)。此处再次执行第一示范性反馈控制策略。因此,波形311具有与波形310相同的形状,但在曲线图中下移。在此情况下,通过使施加到提升泵的电压脉冲的占空比相对于在由压力传感器提供的信号精确的情况下将会被选择的占空比增加到较高值,控制器响应于(较低的)所感测的输送压力来调整施加到提升泵的电压脉冲。结果是,实际输送压力(波形310)大体上相对于标称压力传感器操作期间的输送压力(例如,如由图3A的波形306表示)增加。因此,比所需供应更多电压到LPP 208,以达到期望波峰压力,其是不合需要的,是因为其减小效率并增加功率消耗时。如图所示,波形310的波峰处于高于期望波峰压力307的压力下。此外,在所描绘的示例中,实际输送压力已增加到如此程度,使得在向提升泵施加电压脉冲时,压力增加到减压阀的设定点压力。电压随后保持处于设定点压力达到一定持续时间(例如,直到其因为通过燃料喷射器喷射燃料/通过DI泵送而又开始减小为止),以使得波形310在每一波峰处看起来平坦。当传感器正常运行时,这与实际输送压力的压力特征形成对比,其中实际输送压力继续增大,直到经由燃料喷射器将燃料喷射到发动机中而消耗燃料为止,导致压力信号在波峰压力下从正坡度急剧转变为负坡度,例如,以使得压力信号保持处于其最大值达小于阈值持续时间。波峰展平是因为实际压力无法超出设定点压力302而发生。将在压力可能超出设定点压力的情况下出现的正常的不平坦的波峰由虚线示出。类似于波形310,波形311在每个波峰处看起来平坦,但展平在低于设定点压力的所测量压力下由于低传感器读数而发生。
如本文所使用,所感测的输送压力和实际输送压力的“展平”指代其中压力波形从非零坡度转变为零坡度并保持处于零坡度(例如,保持恒定)达超过阈值持续时间的事件。举例来说,所感测的压力可针对波谷从负坡度转变为零坡度且接着转变为正坡度(如图3B中所示)或针对波峰相反地转变(如图3C中所示),在每一种情况下保持处于零坡度达阈值持续时间。阈值持续时间可在发动机制造期间被预先确定,并存储在控制系统的非暂时性存储器中。此外,阈值持续时间可与施加到提升泵的电压脉冲的占空比成比例,且尤其小于每一电压脉冲的持续时间(脉冲宽度)。压力波形的展平可被替代地称作波峰及波谷处的波形的削波或波形在其最大值或最小值处的平衡。
然而,图3B到图3C中所示的示例曲线图是关于LPP根据第一示范性反馈控制策略的脉冲操作,图3D到图3E中所示的示例曲线图是关于LPP根据第二示范性反馈控制策略的脉冲操作。在图3D中所示的示例曲线图340中,压力传感器劣化且读数与实际输送压力(由波形312表示)相比较低(由波形313表示)。在此示例中,执行第二示范性反馈控制策略。在曲线图的开端,输送压力在仅向提升泵施加最小电压(例如略高于0)时减小,且发生燃料喷射。如果压力传感器正常运行,那么将恰当地感测到实际输送压力达到期望波谷压力,且彼时,控制器将会使施加到提升泵的电压增大到较高电压。然而,因为压力传感器读数高,当实际输送压力达到期望波谷压力时,控制器并不会使施加到提升泵的电压增大到较高电压;如图所示,彼时,所感测的输送压力仍高于期望波谷压力,且因此不会触发提升泵到较高电压的脉冲发射。实际输送压力因此继续减小,直到所感测的输送压力达到期望波谷压力。在所描绘的示例中,由于压力传感器的读数在一定程度上高,在所感测的输送压力已减小到期望波谷压力之前,实际输送压力减小到燃料蒸气压力。当实际输送压力达到燃料蒸气压力时,其无法进一步减小,且因此在燃料蒸气压力下保持恒定。所感测的输送压力也保持恒定,但值较高,如图所示。因为较高值大于期望波谷压力,所以控制器不会使施加到提升泵的电压增大到较高电压,且因此实际输送压力保持卡在燃料蒸气压力。这可能导致发动机熄火。类似问题可能在燃料蒸气压力高于存储在控制器处的燃料蒸气压力的情况下出现。举例来说,如果实际燃料蒸气压力已增大到高于期望波谷压力(且可能由于燃料温度的快速增加而发生),那么所感测的压力将不会减小到期望波谷压力,即使压力传感器正常运作。此处再次,控制器将不会使施加到LPP的电压增大到较高电压,因为其等待输送压力减小到期望波谷压力,这可能会导致发动机熄火。
在图3E中所示的示例曲线图350中,压力传感器劣化且读数与实际输送压力(由波形314表示)相比较低(由波形315表示)。在此示例中,执行第二示范性反馈控制策略。在曲线图的开端,输送压力在仅向LPP施加最小电压(例如略高于0)时减小,且发生燃料喷射。如果压力传感器正常运行,那么将恰当地感测到实际输送压力达到期望波谷压力,且彼时,控制器将会使得施加到LPP的电压增大到较高电压。然而,因为压力传感器读数低,当所感测的输送压力达到期望波谷压力时,控制器使施加到LPP的电压增大到较高电压,这是在实际输送压力已减小到期望波谷压力之前发生。实际输送压力因此并未达到期望波谷压力,且相反是响应于LPP脉冲发射到较高电压而开始增加。在所描绘的示例中,由于压力传感器的读数在一定程度上低,在所感测的输送压力已增大到期望波峰压力之前,实际输送压力增大到设定点压力。当实际输送压力达到减压阀设定点压力时,其无法进一步增大,且因此在减压阀设定点压力下保持恒定。所感测的输送压力也保持恒定,但值较低,如图所示。因为较低值低于期望波峰压力,所以控制器继续向LPP施加较高电压,且因此实际输送压力保持固定在减压阀设定点压力。这将不利地导致燃料消耗增加和燃料系统的耐久性降低,因为保持输送压力高于当前发动机操作条件所必需的。
在上述传感器劣化的示例中,压力传感器(例如图2的传感器234或235)的读数可能在仪器的操作范围内,且误差将不会通过此前描述的方法检测到。相比之下,根据本发明,输送压力波形的展平(例如,输送压力保持恒定达大于阈值持续时间)可指示压力传感器劣化,即使当压力传感器输出在其正常操作范围内时,如本文中进一步描述。而且,仅此类展平的检测可指示压力传感器劣化,以使得可能不需要检测其它参数(例如所感测的输送压力的幅度)。因此,可有利地简化针对压力传感器诊断执行的控制。
现参考图4,示出用于诊断在燃料系统中布置在燃料提升泵下游的压力传感器的范围内误差的示例例程400。可由控制器(例如图1的控制器12)基于存储在控制器的非暂时存储器中的指令并结合从发动机的传感器(例如上文参考图1到图2所描述的传感器)接收的信号来执行用于进行例程400及本文中所公开的其它例程(例如例程500、510、530、600、700及1100)的指令。在进行本文中所公开的例程中,控制器可发送信号到各种发动机致动器以调整发动机操作,如下所描述。
在402处,例程包含执行对施加到提升泵的电压脉冲的闭环反馈控制。电压脉冲的反馈控制包含控制器接收来自在提升泵下游的压力传感器的反馈(例如图2的压力传感器234或235)和基于来自压力传感器的反馈调整施加到提升泵的电压(例如经由调整提升泵的致动器)。可根据本文中论述的第一或第二示范性反馈控制策略或另一控制策略执行反馈控制。
在404处,例程包含确定是否满足用于诊断压力传感器范围内误差的进入条件。进入条件可包含压力传感器输出存在于预定的正常操作范围内。举例来说,如果压力传感器劣化使得输出超正常操作范围(例如范围外压力传感器误差),那么范围内误差诊断并非必要的。当出现范围外误差时,可在控制器处设置对应的OBD标记,且因此,确定是否满足用于范围内误差诊断的进入条件可包含控制器检验所述OBD标记的状态。此外,进入条件可包含稳态操作和/或发动机温度(例如发动机冷却液温度)超出阈值。如果未满足进入条件,例如,由于存在范围外压力传感器误差,那么例程结束。否则,例程进行到406。
在406处,例程包含用压力传感器感测提升泵的输送压力。这可包含在发动机的整个操作期间不断感测提升泵的输送压力。在406之后,例程进行到408。
在408处,例程包含控制器监测所感测的输送压力以用于例如根据下文论述的图7的例程展平。
如果在410处检测到展平,那么例程进行到412且指示压力传感器的范围内误差。在一个示例中,压力传感器范围内误差的指示可包含控制器设置OBD标记。此外,在412处,例程包含将燃料提升泵从闭环控制方案切换到开环控制方案,其中用连续非零电压激励提升泵且不考虑压力传感器反馈。切换到开环提升泵控制允许燃料系统甚至在压力传感器劣化时继续操作,即使与在压力传感器并未劣化时的闭环提升泵操作相比,效率较低。在412之后,例程结束。
返回到410,如果未检测到展平,那么例程进行到414。在414处,控制器保持对提升泵的闭环控制。在414之后,例程400结束。
现转向图5A,示出用于执行燃料提升泵的闭环控制的示例例程500。
在502处,例程500包含测量或估计发动机操作条件(例如燃料组成、来自喷射器的燃料流动速率及提升泵的当前输送压力)。
在504处,例程包含确定设定点压力和燃料蒸气压力。在一个示例中,设定点压力和燃料蒸气压力可由控制器以下文参考图6所描述的方式被动态地获悉。在另一个示例中,设定点压力可具有存储在控制器的非暂时性存储器中的预定值,其中预定值是基于减压阀(例如图2的减压阀211)的特征以及燃料系统的特征,且燃料蒸气压力可根据所感测的燃料温度和燃料组成来计算。
在506处,例程包含确定提升泵的期望波峰和波谷输送压力。期望波峰输送压力是由提升泵输出的期望最大压力,而期望波谷输送压力是由提升泵输出的期望最小压力。期望波峰输送压力可比设定点压力低预定裕度;类似地,期望波谷输送压力可比燃料蒸气压力高预定裕度。
在508处,例程包含执行提升泵的闭环反馈控制以例如根据本文所描述的第一示范性反馈控制策略(参见图5B)、本文所描述的第二示范性反馈控制策略(参见图5C)或本文所描述的第三示范性反馈控制策略(参见图11)实现期望波峰和波谷输送压力。在508之后,例程结束。
图5B示出用于执行本文所描述的第一示范性反馈控制策略的例程510。举例来说,例程510可结合图5A中在508处的例程500执行。
在512处,例程包含确定将施加到提升泵的非零电压脉冲的幅度和将产生在例程500于506处确定的期望波峰和波谷输送压力的脉冲的占空比。举例来说,电压和/或占空比可在控制器处经由存储在控制器的非暂时性存储器中的查询表确定,其指示参数(例如提升泵的燃料蒸气压力、设定点压力、期望波峰和波谷输送压力、燃料喷射速率、DI泵送速率等)的适当电压和占空比给定值。替代地,电压和/或占空比可在控制器处经由接收参数(例如燃料蒸气压力、设定点压力、期望波峰和波谷输送压力、燃料喷射速率、DI泵送速率等)的值作为输入且输出脉冲的适当电压和/或占空比的功能确定。可选择所指示的电压和占空比,以使得施加到提升泵的每一电压脉冲使输送压力增大到期望波峰压力且使得一旦输送压力从期望波峰压力减小到期望波谷压力,则施加下一个电压脉冲。在一些示例中,始终在提升泵的脉冲操作期间施加相同非零有效电压,而脉冲的占空比随发动机操作条件改变时变化。
在514处,例程包含向提升泵施加电压脉冲,所述脉冲具有在512处确定的幅度和占空比。举例来说,控制器可发送信号到提升泵的致动器,所述控制器进而向具有所确定占空比的提升泵施加具有所确定幅度的电压脉冲。
在516处,例程包含监测提升泵的输送压力(例如利用压力传感器,例如图2的压力传感器234或235)。可在一段持续时间(例如在施加电压脉冲时开始和在施加下一个电压脉冲时结束的持续时间)内监测提升泵的输送压力。替代地,可在整个发动机操作期间不断监测提升泵的输送压力。
在516之后,例程前进到518以确定所感测的波峰和波谷输送压力是否分别在提升泵的期望波峰和波谷输送压力的预定范围内(例如近似与其相等)。确定所感测的波峰和波谷输送压力是否在预定范围内可包含:在控制器处计算所感测的波峰输送压力与期望波峰输送压力之间的差和将所述差的绝对值和阈值相比较;以及在控制器处计算所感测的波谷输送压力与期望波谷输送压力之间的差和将所述差的绝对值与阈值相比较。如果在514处确定所感测的波峰和波谷输送压力在期望波峰及波谷输送压力的预定范围内,那么例程前进到520,且控制器维持当前操作(例如,继续执行燃料提升泵的闭环控制而不会调整脉冲的占空比/电压)。在520之后,例程500返回。
然而,如果在518处确定所感测的波峰和波谷输送压力并不近似等于期望波峰和波谷输送压力,那么例程前进到518。在518处,例程包含确定所感测的波峰和波谷输送压力是否分别大于期望波峰和波谷输送压力(例如大超过预定量)。
如果所感测的波峰和波谷输送压力分别大于期望波峰和波谷输送压力,那么例程前进到524,且施加到提升泵的脉冲的占空比减小。举例来说,控制器可发送信号到提升泵的致动器以减小施加到提升泵的电压脉冲的占空比。在一些示例中,占空比的减小可由控制器选择为与所感测的波峰和波谷输送压力与期望波峰和波谷输送压力之间的差成比例。通过这种方式,控制器可减小供应到燃料提升泵的总电压量,由此减小提升泵的输送压力。在524之后,例程返回。
返回到522,如果相反确定所感测的波峰和波谷输送压力分别小于期望波峰和波谷输送压力,那么例程前进到526,且施加到提升泵的脉冲的占空比增大。举例来说,控制器可发送信号到提升泵的致动器以增大施加到提升泵的电压脉冲的占空比。在一些示例中,占空比的增大可由控制器选择为与所感测的波峰和波谷输送压力与期望波峰和波谷输送压力之间的差成比例。通过这种方式,控制器可增加供应到燃料提升泵的总电压量,由此增加提升泵的波峰和波谷输送压力。在526之后,例程返回。
在一些示例中,例程500可在提升泵的闭环控制期间以迭代的方式执行,这允许控制器随着期望波峰和波谷输送压力变化而不断调整施加到燃料提升泵的电压量。
图5C示出用于执行本文所描述的第二示范性反馈控制策略的例程530。举例来说,例程530可结合图5A中在508处的例程500执行。
在532处,例程包含确定将在脉冲操作期间施加到提升泵的较高和较低电压电平。较高电压电平可以是预定电压电平,其将会使输送压力快速上升到期望波峰压力(例如8到12V),而较低电压电平可以是预定电压电平,其足够低以保持提升泵被激励(例如大于0V且低于0.3V)且基本上不会增加燃料压力。当向提升泵施加较高电压电平时,提升泵可被认为处于打开状态,而当向提升泵施加较低电压电平时,提升泵可被认为处于关闭状态,尽管事实是仍施加了最小电压量。
在532之后,例程进行到534且控制器向提升泵施加所确定的较高电压。
在534之后,例程进行到536且控制器确定所感测的输送压力是否等于期望波峰输送压力。如果不是,那么例程继续监测所感测的输送压力,直到其等于期望波峰输送压力。如上文参考图3E所论述,如果压力传感器发生故障且读数低,那么这可导致所感测的输送压力永远不会达到期望波峰输送压力。在此情况下,例程将会卡在534处,且燃料经济性和耐久性将会受到不利影响。
一旦控制器确定所感测的输送压力直到其等于期望波峰输送压力,那么例程进行到538且控制器确定所感测的输送压力是否等于期望波谷输送压力。如果不是,那么例程继续监测所感测的输送压力,直到其等于期望波谷输送压力。如上文参考图3D所论述,如果压力传感器发生故障且读数高,那么这可导致所感测的输送压力永远不会达到期望波谷输送压力。在此情况下,例程将会卡在538处,且发动机可能潜在地由于缺乏充分燃料压力而熄火。
应了解,例程530的执行可由控制器中断和/或暂停,以便切换到不同燃料系统控制策略或关闭发动机。
图6示出用于确定设定点压力(例如,燃料系统中针对当前发动机操作条件的物理最大压力)和燃料蒸气压力(例如,燃料系统中针对当前发动机操作条件的物理最小压力)的示例例程600。根据例程600,控制器可发起对发动机操作条件期间的设定点压力的确定,其中提升泵的期望波峰和波谷输送压力相对高。此外,在提升泵的期望波峰和波谷输送压力相对低时,控制器可发起对燃料蒸气压力的确定。通过这种方式,在发动机操作期间通过利用提升泵的期望波峰和波谷输送压力中的波动的方式间歇地执行设定点压力和燃料蒸气压力的动态获悉,以便使对与执行动态获悉相关联的发动机操作的有效调整降至最低。
在602处,例程从例如以上文针对例程500在502处所描述的方式测量和/或估计发动机操作条件开始。
在604处,例程包含确定发动机是否以稳态操作并升温。举例来说,在发动机转速保持基本上恒定达至少阈值持续时间的情况下,可确定发动机以稳态操作。此外,在(例如基于来自发动机冷却液温度传感器的输出)确定发动机温度大于阈值温度的情况下,可确定发动机升温。如果发动机并未升温且处于稳态操作,那么例程600返回。否则,如果发动机升温且以稳态操作,那么例程前进到606。
在606处,例程包含确定是否满足用于获悉设定点压力的进入条件。在一个示例中,用于获悉设定点压力的进入条件包含波峰输送压力大于阈值和/或波谷输送压力大于阈值。在另一个示例中,用于获悉设定点压力的进入条件包含发动机负荷大于阈值。如果在606确定未满足用于获悉设定点压力的进入条件,那么例程进行到608以确定是否满足用于获悉燃料蒸气压力的进入条件,其将在下文进一步详细解释。否则,如果在606处满足用于获悉设定点压力的进入条件,那么例程进行到610。
在610处,例程包含增大施加到燃料提升泵的电压脉冲的占空比,直到泵的所感测的输送压力展平。展平可根据下文所论述的图7的例程700确定。所感测的输送压力的展平表示击中燃料系统的物理限制。在此示例中,物理限制是设定点压力。燃料系统中的压力不能超出此压力;当燃料系统中的压力达到设定点压力时,减压阀打开且燃料流回到燃料箱。减压阀保持打开直到燃料系统中的压力减小到设定点压力,此时减压阀关闭。
在612处,例程包含将设定点压力设置为使展平发生的压力。通过这种方式,控制器获悉最大可能的输送压力。因为例如燃料压力传感器可堵塞或以其它方式劣化,所以这个值可随时间变化。因此,对于控制器来说,有利的是定期获悉这个值。作为一个示例,知晓系统的最大压力可帮助控制器辨别范围内压力传感器误差,如下文参考图7所详细描述。此外,以高精确性知晓设定点压力可使得控制器能够将期望波峰输送压力设置为比设定点压力低小裕度(例如20kPa)。在一个非限制性示例中,如果确定设定点压力为650kPa,那么期望波峰输送压力可设置为630kPa。因此,施加到燃料提升泵以实现期望波峰输送压力的电压脉冲的占空比可减小,由此改进燃料经济性。
在612之后,例程前进到614。在614处,例程包含返回到提升泵的正常闭环控制(例如通过执行图5A的例程500)。举例来说,这可包含:控制器确定提升泵启动的占空比,所述提升泵启动将会调整波峰输送压力到期望波峰输送压力,及控制提升泵的致动器以将施加到提升泵的电压脉冲的占空比调整到确定的占空比。调整可包含减小提升泵电压脉冲的占空比以使得输送压力保持低于设定点压力。在614之后,例程前进到608。
在608处,例程包含确定是否满足用于获悉燃料蒸气压力的进入条件。在一个示例中,用于获悉燃料蒸气压力的进入条件包含波峰输送压力低于阈值和/或波谷输送压力低于阈值。在另一个示例中,用于获悉燃料蒸气压力的进入条件包含发动机负荷低于阈值。如果在608处确定未满足用于获悉燃料蒸气压力的进入条件,那么例程600结束。否则,如果满足用于获悉燃料蒸气压力的进入条件,那么例程进行到616。
在616处,例程包含减小施加到燃料提升泵的电压脉冲的占空比,直到泵的输送压力展平(例如,如由图2的压力传感器234或235所测量)。展平可根据下文所论述的图7的例程700确定。所感测的输送压力的展平表示击中燃料系统的物理限制。在此示例中,物理限制是燃料蒸气压力。
在618处,例程包含将燃料蒸气压力设置为使展平发生的压力,如616处所确定。通过这种方式,控制器获悉燃料系统可能有的最小输送压力。燃料温度可在车辆操作期间波动,由此改变燃料蒸气压力。根据例程600确定燃料蒸气压力可比基于所感测的或所推断的燃料组成和温度计算燃料蒸气压力更精确。以高精确性在给定时间知晓燃料蒸气压力可使得燃料系统能够在高于燃料蒸气压力的较小压力下操作,不会由于温度波动而有失去蒸气压力与喷射压力之间的期望压力裕度的风险。举例来说,这个方法可用来代替热喷射器补偿方法,其中相比由于在高于燃料蒸气压力的较大压力(例如50或100kPa)下操作所预期的,计量更少燃料。此外,知晓系统的最小压力可帮助控制器辨别范围内压力传感器误差,如下文参考图7进一步描述。
在620处,例程包含返回到提升泵的正常闭环控制(例如通过执行图5A的例程500)。举例来说,这可包含:控制器确定提升泵启动的占空比,所述提升泵启动将会调整波峰输送压力到期望波峰输送压力,及控制提升泵的致动器以调整施加到提升泵的电压脉冲的占空比到确定的占空比。调整可包含增大提升泵电压脉冲的占空比以使得输送压力保持高于燃料蒸气压力。在620之后,例程返回。
图7示出用于诊断范围内燃料压力传感器误差的示例例程700。范围内误差可在压力传感器的输出似乎在预期范围内时发生(例如,传感器输出电压为非零的且在范围外的业界标准范围检查并不指示输出在范围外)。当范围内误差出现时,压力传感器的输出对应于高于或低于实际输送压力但仍在燃料系统的正常压力范围内的压力。
在702处,例程包含确定所感测的压力的阈值持续时间以在恰当传感器操作期间保持恒定。举例来说,如上文参考图3A到图3E所论述,在提升泵的脉冲操作期间,输送压力以包含尖峰及尖谷的锯齿图案波动。阈值持续时间可以是最长持续时间,其中针对当前操作条件,预期压力保持处于波峰或波谷压力。阈值持续时间可凭经验例如在车辆制造期间确定,且例如以查询表存储在控制器的非暂时性存储器中,所述查询表存储对应于不同操作条件(例如,施加到提升泵的电压脉冲的不同脉冲宽度)的阈值持续时间。如下文参考图9所论述,给定时间的阈值持续时间可基本上小于当时施加到提升泵的电压脉冲的脉冲宽度。
在704处,例程包含监测所感测的输送压力(例如,如由图2的传感器234或235所测量)。在一些示例中,一旦所感测的输送压力保持恒定达大于阈值持续时间,就停止监测,即使在监测期间施加第一电压脉冲结束之前发生所述情况。在其它示例中,可在向提升泵施加预定数目的电压脉冲期间执行监测,而不管所感测的输送压力是否在预定数目的电压脉冲全部被施加之前保持恒定达大于阈值持续时间。预定数目可为一个、两个、三个或任何其它数目的电压脉冲。
在706处,例程包含确定所感测的输送压力是否保持恒定达超过阈值持续时间,例如在702处确定的阈值持续时间。在一些示例中,所感测的输送压力保持恒定达超过阈值持续时间产生中断。响应于确定所感测的输送压力保持恒定达超过阈值持续时间,例程进行到708且控制器指示范围内误差(例如通过设置OBD标记)。在步骤708之后,例程返回。
返回到706,如果在监测期间,所感测的压力并未保持恒定达超过阈值持续时间,例程前进到710,且控制器(例如通过不设置OBD标记)指示压力传感器没有范围内误差。在710之后,例程返回。
现转到图8,其示出示例映射图800,所述示例映射图说明(例如)根据图6的例程600在燃料系统的设定点压力和燃料蒸气压力的动态获悉期间的所关注信号。映射图800描绘曲线802处的设定点压力、曲线804处的燃料蒸气压力、曲线806处的期望(例如所命令)输送压力、曲线808处的施加到提升泵的电压、曲线810处的提升泵的所感测输送压力、曲线812处的发动机负荷和曲线814处的发动机温度。对于所有以上曲线来说,X轴表示时间,其中时间沿着X轴从左到右递增。每个个别曲线的Y轴对应于标记参数,其中值从下往上递增。此外,线816表示发动机负荷的第一较高阈值,线818表示发动机负荷的第二较低阈值,且线820表示发动机温度的阈值。
燃料系统的预期物理行为在于减压阀设定点压力802在寿命期间恒定。相比之下,燃料蒸气压力804依赖于燃料组成且与燃料温度密切相关。因此,其将会在车辆随着操作升温时显著改变。然而,在燃料组成规格与设计动作之间,预期最大燃料蒸气压力受限于最差情况值。在正常操作中,将期望波峰压力设置为低于减压阀设定点压力802且将期望波谷压力设置为高于燃料蒸气压力804。然而,为了发现每个值,控制器可能特意违反所述正常目标。
在t0与t1之间,燃料提升泵可(例如)根据图5A的例程500在闭环控制方案下操作。控制器(例如图1的控制器12)发送信号到提升泵的致动器,这样使致动器在将会产生期望输送压力特征806的占空比下向提升泵施加非零电压脉冲。如图所示,期望输送压力特征806可随着发动机负荷变化。在曲线808处示出施加到提升泵以获得期望输送压力特征806的激励电压脉冲。如由传感器(例如图2的压力传感器234或235)所测量和在曲线810处所说明,燃料提升泵的输送压力响应于向提升泵施加电压而增加。介于激励脉冲之间,当向提升泵施加零电压时,提升泵的输送压力由于发动机的燃料消耗而减小。
可有利的是,动态地获悉燃料蒸气压力和设定点压力以便最大化燃料经济性,如上文参考图6所详细描述。然而,为了继续进行燃料蒸气压力或设定点压力的动态获悉,发动机必须处于稳态操作且升温,且必须满足对应的进入条件。在映射图800中所示的示例中,在t0与t1之间,发动机以稳态操作,且发动机负荷812因此保持基本上恒定。此外,发动机温度814大于由虚线820表示的阈值,其指示发动机升温。此外,发动机负荷高于第一较高阈值816。因此,在t1处,满足用于获悉设定点压力的进入条件。然而,在其它示例中,在获悉设定点压力之前,可能需要满足额外的进入条件。
在映射图800的t1与t2之间,控制器获悉设定点压力802,其是由于减压阀的存在而在燃料系统中可能有的最大输送压力。如图所示,为了确定最大输送压力,控制器增加在t1处施加到燃料提升泵的电压脉冲808的占空比。这种增加并非响应于发动机操作条件的改变(例如发动机负荷的增加)或期望(例如所请求或所命令)输送压力的增加;确切地说,进行所述增加,其唯一目的是确定燃料系统的最大输送压力,所述最大输送压力对应于减压阀的设定点压力。举例来说,尽管发动机负荷812在时间t0与时间t1之间保持基本上恒定,但控制器增大施加到燃料提升泵的电压脉冲的占空比,以便执行设定点压力的动态获悉。
当所感测的输送压力810达到设定点压力802时,所感测的输送压力的波形产生展平的波峰特征。在所描绘的示例中,在施加具有增大脉冲宽度的第一电压脉冲期间,输送压力达到设定点压力。然而,在其它示例中,可递增地执行占空比的斜升,以使得所感测的输送压力并未达到设定点压力,直到已施加多个电压脉冲,从而有利地降低输送到燃料喷射器的压力的增加的急缓度。此外,占空比的递增斜升提供展平的波峰检测,同时使输送压力增加降至最低,以使得输送压力保持更接近针对当前发动机操作条件的最佳输送压力。
在映射图800中,设定点压力为650kPa,且所感测的输送压力波形在650kPa下展平(保持恒定)达可观的持续时间。这个特定的设定点压力仅仅是示例;设定点压力将取决于减压阀和燃料系统的特征而变化。
在所描绘的示例中,在检测到展平之后,控制器继续监测所感测的输送压力;具体地说,在一旦感测到展平个例之后,施加另一电压脉冲以使得输送压力信号在波峰处展平两次。甚至在检测第一展平个例之后施加脉冲宽度相对于标称脉冲宽度增加的一个或多个额外电压脉冲可以是有利的,因为其可减少展平的假阳性检测(例如,当异常发生而导致所感测的输送压力信号的暂时展平,其并未指示实际设定点压力)。然而,在其它示例中,一旦检测到展平,控制器即可结束设定点压力获悉程序,并将所存储的设定点压力更新为使展平发生的压力。这可限制持续时间,在此期间,施加到提升泵的电压通过控制器增加以执行获悉,且因此改进燃料经济性。
在检测到所感测的输送压力波形的展平后,控制器将使所感测的输送压力展平的压力与存储在非暂时性存储器中的先前确定的设定点压力相比较。因为设定点压力随时间经受变化(例如,因为减压阀堵塞或因为燃料系统的其它参数改变),可能需要定期重新获悉设定点压力;为达到此目的,在提升泵的脉冲操作期间,可间歇地或任选地连续执行例程600。在其它示例中,可仅在发起提升泵的脉冲操作时执行例程600。
在t2处,控制器结束设定点压力获悉过程且将提升泵的操作切换回到图5A的例程500中所描述的闭环控制方案。举例来说,如图所示,控制器可将施加到提升泵的电压脉冲808的占空比减小到反映当前发动机操作参数的值(例如,从时间t0到t1应用的同一值)。
在t2与t3之间,发动机负荷812减小到低于第二阈值818的水平。发动机负荷的减小可能由于发动机操作的改变(例如,转变为车辆的怠速运转或下坡行程)而发生。此外,发动机温度814大于由虚线820表示的阈值,其指示发动机升温。因此,在t3处,满足用于获悉燃料蒸气压力的进入条件。然而,在其它示例中,在获悉燃料蒸气压力之前,可能需要满足额外的进入条件。举例来说,因为燃料蒸气压力是燃料系统中的燃料温度的函数,进入条件可包含燃料温度保持基本上恒定达至少阈值持续时间。
在确定已在t3处满足进入条件后,控制器改变提升泵的操作,以便通过减小施加到燃料提升泵的电压脉冲808的占空比获悉燃料蒸气压力。这种减少并非响应于发动机操作条件的改变(例如,发动机负荷的减小)或期望(例如,所请求或所命令)输送压力的减小;确切地说,执行所述减小,其唯一目的是确定燃料系统的最大输送压力,所述最大输送压力对应于减压阀的设定点压力。举例来说,尽管发动机负荷812在紧接在t3之前的时段直到t3保持基本上恒定,但控制器减小在t3处施加到提升泵的电压脉冲的占空比,以便执行燃料蒸气压力的动态获悉。
当输送压力810达到燃料蒸气压力804时,所感测的输送压力的波形产生展平的波谷特征。在所描绘的示例中,在施加脉冲宽度减少的第一电压脉冲之后且在施加脉冲宽度减少的第二电压脉冲之前,输送压力达到燃料蒸气压力。然而,在其它示例中,可递增地执行占空比的减小,以使得所感测的输送压力并未达到燃料蒸气压力,直到已施加多个电压脉冲,从而有利地降低输送到燃料喷射器的压力的减少的急缓度。此外,占空比的递增减小提供展平的波谷检测,同时使输送压力减少降至最低,以使得输送压力保持更接近针对当前发动机操作条件的最佳输送压力。
在映射图800中,燃料蒸气压力为300kPa,且所感测的输送压力波形在300kPa下展平(保持恒定)达可观的持续时间。这个特定的燃料蒸气压力仅为示例;燃料蒸气压力将取决于燃料系统的操作条件(例如燃料温度)而变化。因此,可能有益的是定期重新获悉燃料蒸气压力。
在所描绘的示例中,在检测到展平之后控制器继续监测所感测的输送压力;具体地说,在一旦感测到展平个例之后,施加另一电压脉冲以使得输送压力信号在波谷处展平两次。如上文参考获悉设定点压力所论述,甚至在检测第一展平个例之后施加脉冲宽度相对于标称脉冲宽度减少的一个或多个额外电压脉冲可以是有利的,因为其可减少展平的假阳性检测(例如,当异常发生而导致所感测的输送压力信号的暂时展平,其并未指示实际燃料蒸气压力)。然而,在其它示例中,一旦检测到展平,控制器即可结束燃料蒸气压力获悉程序,并将所存储的燃料蒸气压力更新为使展平发生的压力。这可限制持续时间,在此期间,输送压力由所请求输送压力修改,以便执行获悉,且因此改进发动机操作。
在检测到所感测的输送压力波形的展平之后,控制器将使所感测的输送压力展平的压力存储在非暂时性存储器中作为燃料蒸气压力。在提升泵的脉冲操作期间,可间歇地或任选地连续执行例程600,以便改进闭环控制的精确性。在其它示例中,可仅在发起提升泵的脉冲操作时执行例程600。
在获悉燃料蒸气压力之后,控制器将提升泵的操作切换回到图5A的例程500中所描述的闭环控制方案。举例来说,控制器可将施加到提升泵的电压脉冲808的占空比调整到反映当前发动机操作参数的值(例如由曲线806表示的提升泵的当前期望输送压力特征)。
虽然映射图800说明设定点压力的动态获悉,之后不久是燃料蒸气压力的动态获悉,此事件顺序仅是示范性的。可在满足对应进入条件(包含高于第一较高阈值的发动机负荷)的任何时间执行设定点压力的动态获悉,且类似地,可在满足对应进入条件(包含低于第二较低阈值的发动机负荷)的任何实际爱你执行燃料蒸气压力的动态获悉。
在其中包含燃料系统的车辆是混合动力车的示例中,当需要获悉设定点压力或燃料蒸气压力时,甚至当发动机负荷不在适当范围中时(例如,高于第一较高阈值或低于第二较低阈值),通过经由电机和电池添加或从发动机移除一定量的负荷,发动机负荷可增加或减少。举例来说,并非等待直到发动机负荷超出第一较高阈值以获悉设定点压力,发动机负荷可增加到高于第一较高阈值且多余的发动机输出可经由电机(在发电模式中操作)转化成电能且存储在能量存储装置中。相反,并非等待直到发动机负荷降到低于第二较低阈值以获悉燃料蒸气压力,发动机负荷可减小到低于第二较低阈值,且电池和电机(在电动机模式中操作)可向车轮提供补充扭矩,以便仍向车轮提供所请求扭矩,尽管发动机负荷减小。
此外,在包含燃料系统的车辆是混合动力车且执行稳健反馈控制策略的示例中,在提升泵关闭时可监测由发动机吸取的燃料的体积。如果在压力传感器的输出信号已减小到期望波谷压力之前,在提升泵关闭时由发动机所吸取的燃料的体积达到预定体积,那么提升泵可打开,压力传感器的输出信号的值可存储为第一存储值,可请求对燃料系统的燃料蒸气压力的动态获悉。如上文所论述,如果由发动机吸取的燃料的体积在提升泵关闭时超出针对当前操作条件的预期量,但尚未达到期望波谷压力,这指示传感器不准确或燃料蒸气压力已改变(例如,已上升到高于期望波谷压力)。为了辨别这些问题中的哪一个存在,控制器可通过降低燃料轨道压力直到其将不会进一步降低而执行对燃料蒸气压力的动态获悉。为了在所请求发动机输出扭矩高于阈值的条件期间如此做而不包括期望发动机操作,电动机/发电机可用于补充发动机输出扭矩。因此,如果所请求车轮扭矩高于第一阈值,控制器可发送信号到致动器以将发动机的曲轴机械耦合到电动机/发电机并减小发动机负荷,直到压力传感器的输出信号保持恒定达至少第一阈值持续时间,同时利用电动机/发电机将电能转化为扭矩并向车轮提供所述扭矩。使输出信号保持恒定的压力可接着存储为更新的燃料蒸气压力,且如果更新的燃料蒸气压力低于第一存储值,那么控制器可指示压力传感器读数高。在此情况下,可随后执行传感器输出的校准,其可考虑到更新的燃料蒸气压力与第一存储值之间的差。否则,控制器可指示压力传感器读数正确且不会劣化,并基于更新的燃料蒸气压力执行提升泵的后续反馈控制。
类似地,在提升泵的脉冲操作期间,可监测提升泵的开启时间;如果提升泵的开启时间在压力传感器的输出信号已增大到期望波峰压力之前达到经校准的最大开启时间,那么提升泵可关闭,压力传感器的输出信号的值可存储为第二存储值,且可请求对减压阀的设定点压力的动态获悉。如上文所论述,如果提升泵保持打开达经校准的最大开启时间,但尚未达到期望波峰压力,这指示传感器不准确或减压阀设定点已改变(例如已从存储值减小)。为了辨别这些问题中的哪一个存在,控制器可通过增加燃料轨道压力直到其将不会进一步降低而执行对设定点压力的动态获悉。为了在所请求发动机输出扭矩低于阈值的条件期间如此做而不包括期望发动机操作,电动机/发电机可用于吸收多余的动机输出扭矩。因此,如果所请求车轮扭矩低于第二阈值,控制器可发送信号到致动器以将曲轴机械耦合到电动机/发电机,增加发动机负荷直到压力传感器的输出信号保持恒定达至少第二阈值持续时间,同时利用电动机/发电机将一部分发动机输出扭矩转化为电能且将电能存储在电池,并将使输出信号保持恒定的压力存储为更新的设定点压力。如果更新的设定点压力大于第二存储值,那么控制器可指示压力传感器读数低。在此情况下,可随后执行传感器输出的校准,其可考虑到更新的设定点压力与第二存储值之间的差。否则,控制器可指示压力传感器读数正确且不会劣化,并基于更新的设定点压力执行提升泵的后续反馈控制。
图9示出示例映射图900,所述示例映射图说明用于(例如)根据图7的例程700诊断感测提升泵的输送压力的压力传感器的范围内误差的所关注信号。映射图900示出曲线902处的燃料提升泵的所命令输送压力、曲线904处的施加到提升泵的电压、曲线906处的所感测的输送压力、曲线912处的对是否满足进入条件的指示以及曲线916处的范围内压力传感器误差的指示。此外,设定点压力用符号表示为虚线908,且燃料蒸气压力用符号表示为虚线910。对于以上所有来说,X轴表示时间,其中时间沿着X轴从左到右递增。曲线902、904及906的Y轴对应于标记参数,其中值从下往上递增。
从t0到t1,控制器执行施加到燃料提升泵的电压脉冲的闭环控制(例如,根据本文所描述的第一或第二示范性反馈控制策略)。如在曲线904处所示,所施加的电压脉冲具有脉冲宽度905。脉冲操作产生具有锯齿形状的所感测的输送压力波形,如曲线906处所示。在t1之前,并未满足用于诊断压力传感器的范围内误差的进入条件。举例来说,发动机温度低于阈值,发动机并未以稳态操作,和/或并未满足其它进入条件。此外,在此时段期间,未指示压力传感器的范围内误差(例如,并未设置表示压力传感器的范围内误差的OBD标记)。
在时间t1处,如曲线912处所示,控制器指示已满足用于诊断压力传感器的范围内误差的进入条件(例如,响应于表示发动机负荷、发动机温度等的值的所测量和/或所推断信号)。响应于这个指示,控制器发起用于诊断压力传感器的范围内误差的例程,例如图7的例程700。这可包含首先确定所感测的输送压力在恰当传感器操作期间保持恒定的阈值持续时间。在映射图900中,在918处示出示范性阈值持续时间。可在控制器处任选地将阈值持续时间确定为脉冲宽度的函数,例如脉冲宽度的分数。举例来说,控制器可基于作为脉冲宽度的函数的逻辑规则作出对当前发动机和燃料系统操作条件的适当阈值持续时间的逻辑确定。在所描绘的示例中,阈值持续时间918小于脉冲宽度905。应了解,阈值持续时间可能基本上小于脉冲宽度(例如小于脉冲宽度的1/100),而不会脱离本发明的范围。
从t1到t2,控制器通过监测所感测的输送压力以确定其是否保持恒定(例如展平)达超过阈值持续时间来执行诊断例程。如曲线906处所示,直到t2前不久,传感器以预期的锯齿输出信号在范围中操作。然而,传感器的范围内误差在t2前不久开始出现;在t2处,所感测的输送压力已保持恒定达阈值持续时间。在此示例中,在波形波谷处出现展平,其指示压力传感器读数高。然而,在执行诊断中,控制器可忽略展平在其下出现的压力的幅度,且因此不会区分波谷和波峰展平(例如,独立于所感测信号在其下保持恒定的压力的幅度来执行诊断)。此操作可有利地简化控制策略。
在t2处检测到所感测的输送压力已保持恒定达阈值持续时间后,控制器指示压力传感器的范围内误差,如曲线916处所示。此外,在t2处,控制器从其中向提升泵施加电压脉冲的提升泵的闭环控制切换到其中向提升泵施加连续非零电压的提升泵的开环控制。举例来说,如曲线904处所示,从t2开始向提升泵施加连续非零电压。响应于施加连续非零电压,所感测的输送压力斜升到高于锯齿波形的平均压力的压力且随后保持基本上在所述压力下恒定(采用恒定燃料喷射速率)。然而,输送压力可响应于在燃料泵的开环操作期间发生的燃料喷射速率的变动而发生变化。通过在识别压力传感器的范围内误差时切换到提升泵的开环控制,控制器不再依赖于来自压力传感器的不准确反馈。这又改进了提升泵的控制的稳健性,并降低供应到发动机气缸的燃料量不充分的可能性。
在映射图900中所示的示例中,一旦所感测的输送压力已保持恒定达阈值持续时间,即指示压力传感器的范围内误差。在其它示例(例如图10的映射图1000中所示的示例)中,控制器在施加多个电压脉冲期间继续监测所感测的输送压力,以确保所感测的展平并非是意外。
现转向图10,其示出另一示例映射图1000,所述示例映射图说明用于(例如)根据图7的例程700诊断感测提升泵的输送压力的压力传感器的范围内误差的所关注信号。映射图1000示出曲线1002处的燃料提升泵的所命令输送压力、曲线1004处的施加到提升泵的电压、曲线1006处的所感测的输送压力、曲线1012处的对是否满足进入条件的指示以及曲线1016处的范围内压力传感器误差的指示。此外,设定点压力用符号表示为虚线1008,且燃料蒸气压力用符号表示为虚线1010。对于以上所有来说,X轴表示时间,其中时间沿着X轴从左到右递增。曲线1002、1004及1006的Y轴对应于标记参数,其中值从下往上递增。
从t0到t1,控制器执行施加到燃料提升泵的电压脉冲的闭环控制,如上文关于映射图900所描述。然而,鉴于映射图900中所示的闭环控制是根据第一或第二示范性反馈控制策略执行,例如,映射图1000中所示的闭环控制与第二示范性反馈控制策略不一致(鉴于由于展平而未达到期望波峰压力时,所述控制并未变得“固定”)。然而,在其它示例中,当根据第二示范性反馈控制策略在提升泵的闭环控制期间在波峰处发生展平时,可检测到范围内误差。
在t1之前,未满足用于诊断压力传感器的范围内误差的进入条件,且未指示压力传感器的范围内误差。然而,如曲线1006处所示,发生压力传感器的范围内误差,如由所感测的压力信号的波峰的展平而证明。
在时间t1处,如曲线912处所示,控制器指示已满足用于诊断压力传感器的范围内误差的进入条件,且发起用于诊断压力传感器的范围内误差的例程(例如图7的例程700)。如上文参考映射图900所论述,这可包含首先确定所感测的输送压力在恰当传感器操作期间保持恒定的阈值持续时间;在1018处示出示范性阈值持续时间。在所描绘的示例中,阈值持续时间1018小于施加到提升泵的电压脉冲的脉冲宽度1005。
从t1到t2,控制器通过监测所感测的输送压力以确定其是否保持恒定(例如展平)达超过阈值持续时间来执行诊断例程。如上所述,在发起诊断例程时,传感器的范围内误差已发生;当在诊断例程期间施加的第一电压脉冲的施加后,所感测的输送压力上升且随后展平,从而保持恒定达大于阈值持续时间1018。然而,在映射图900中所示的示例诊断例程中,一旦检测到阈值持续时间的展平,控制器即指示范围内误差,映射图1000示出示例诊断例程,其中控制器等待直到已在指示范围内误差之前检测到多个单独展平个例。具体地说,在所描绘的示例中,控制器并不会指示范围内误差,直到所感测的输送压力第三次保持恒定达阈值持续时间,其发生在t2处。此示例为非限制性的;在其它示例中,控制器可能等待指示范围内误差,直到展平已发生一次、两次、三次、四次、五次或更多次。替代地,用于检测所感测的压力信号的展平的另一例程可由控制器执行而不会脱离本发明的范围。
在指示范围内误差后,如同在映射图900中,控制器从提升泵的闭环控制切换到提升泵的开环控制。举例来说,如曲线1004处所示,在t2之后向提升泵施加连续非零电压。如图所示,连续电压并未开始施加,直到所感测的输送压力已从展平的波峰压力减小一定量;此操作可为适当的,因为在提升泵的脉冲操作期间,期望输送压力可小于波峰压力。然而,在其它示例中,一旦指示范围内误差,即可施加连续电压,或电压可斜升到连续电压或可以使用用于从提升泵的脉冲操作转变为连续操作的另一策略。在任何情况下,响应于施加连续非零电压,所感测的输送压力斜升到高于锯齿波形的平均压力的压力且随后保持基本上在所述压力下恒定(采用恒定燃料喷射速率)。然而,输送压力可响应于在燃料泵的开环操作期间发生的燃料喷射速率的变动而发生变化。
例程700和映射图900及映射图1000是关于范围内压力传感器误差的诊断和提升泵控制从闭环控制到开环控制的相对应的调整。替代地,并非在发生范围内压力传感器误差时转变为提升泵的开环控制,可制定第三示范性反馈控制策略,其在本文中被称为稳健控制。
图11示出用于根据第三示范性反馈控制策略执行燃料提升泵的稳健控制的示例例程1100。此稳健控制策略可有利地允许提升泵的闭环反馈控制甚至在压力传感器劣化或控制器尚未认识到的燃料蒸气压力的增加的情况下继续,同时最小化熄火和过度的燃料消耗。举例来说,例程1100可结合图5A中在508处的例程500执行。
在1102处,例程包含打开提升泵。举例来说,如上文关于例程530所论述,这可包含控制器调整提升泵的致动器以向提升泵施加预定较高电压电平,这将会使输送压力快速上升到在例程500中所确定的期望波峰压力(例如8到12V)。
在1102之后,例程进行到1104且控制器确定所感测的输送压力是否低于期望波峰输送压力。举例来说,控制器可接收来自压力传感器的指示输送压力的信号,并将此感测的输送压力与先前所确定的期望波峰输送压力的存储值相比较。如果在1104处的答案为是,其表明输送压力尚未达到期望波峰压力或传感器输出不准确,那么例程进行到1106。
在1106处,控制器确定提升泵已打开的持续时间是否低于经校准的最大值。经校准的最大值可以是存储在存储器中的预定值,或替代地可以在控制器处在例程1100的执行期间根据各种发动机操作参数(例如,燃料消耗速率、发动机转速、施加到提升泵的电压电平等)来确定。经校准的最大值表示在压力传感器劣化或一些其它误差防止所感测的输送压力达到期望波峰压力的条件期间提升泵应保持处于打开状态的最大持续时间。如果1106处的答案为是,那么例程返回到1104。否则,如果1106处的答案为否,其表明提升泵已打开达至少经校准的最大持续时间,那么例程返回到1102或任选地进行到1108。
在1108处,控制器校准压力传感器的输出,以便产生实际输送压力的更精确指示。当提升泵保持打开达至少经校准的最大持续时间时,这可能由于来自传感器的信号的展平而发生,所述信号反映实际输送压力等于减压阀的设定点压力。举例来说,可根据图7的方法确定此展平。在一个示范性校准策略中,在确定提升泵已保持打开达经校准的最大持续时间后,控制器继续进行确定所感测输送是否保持恒定超过阈值持续时间(例如展平)。如果是,下一步,控制器将压力偏移确定为减压阀设定点压力与所感测输送压力在其下展平的压力之间的差,且通过将偏移与所感测的输送压力相加而校准压力传感器的输出。因此,在给定时间在控制器处产生的经校准的输送压力可等于偏移和当前感测到的输送压力的总和。在由控制器执行的反馈控制中,经校准的输送压力接着可替代所感测的输送压力,其可有利地改进提升泵控制的精确性并由此改进燃料经济性。图12B中说明下文将论述的此示范性校准策略,且其在压力传感器读数一直低时是适当的。然而,可执行所感测的输送压力的其它校准方法而不会脱离本发明的范围。
在1108之后,例程前进到1110。此外,如果1104处的答案为否,其表明所感测的输送压力已达到期望波峰输送压力,那么例程进行到1110。在1110处,例程包含关闭提升泵。举例来说,如上文参考例程530所论述,这可包含控制器调整提升泵的致动器以向提升泵施加预定较低电压电平,所述电压电平足够低以保持提升泵被激励(例如大于0V且低于0.3V)且基本上不会增加燃料压力。然而,在其它示例中,关闭提升泵可包含控制器调整提升泵的致动器以向提升泵施加0V。举例来说,可经由例程500的执行确定预定的较低电压电平。通过在提升泵的开启持续时间已达到经校准的最大持续时间时关闭提升泵,不管所感测的输送压力是否已达到波峰输送压力,提升泵的脉冲操作可甚至在压力传感器劣化时继续。举例来说,如果传感器劣化且读数低,在执行提升泵的正常闭环控制(例如图5C的例程)时,所感测的输送压力可在低于期望波峰压力的水平下保持平坦,因为控制策略可能不会关闭提升泵,直到已达到期望波峰压力为止。相比之下,当提升泵已达到经校准的最大开启时间时,不管输送压力是否已达到期望波峰输送压力,例程1100的稳健控制策略“重置”提升泵控制。
在1110之后,例程进行到1112且控制器确定波峰压力与波谷压力之间的预期压降ΔP,以及系统硬度S。举例来说,预期压降ΔP表示输送压力在提升泵关闭时开始并在提升泵又打开时结束的时段内减小的程度,且可等于期望波峰压力与期望波谷压力之间的差。系统硬度S可表示燃料系统内的流体(例如,燃料或燃料和空气)的体积弹性模量。体积弹性模量可为燃料系统内的流体的密度的函数,且可由表示,其中ρ是燃料系统中的流体的密度,P是燃料系统中的压力(例如输送压力)。S的值可在控制器处经由存储在控制器处的存储器中的查询表获得,或替代地可在控制器处根据存储在控制器处的存储器中的当前所感测的参数值(例如所感测的输送压力)以及燃料系统的已知尺寸(例如燃料系统内的燃料通道的体积)来计算。值得注意的是,因为所述等式依赖于所感测输送压力的变化速率,与所感测的输送压力的幅度相反,有可能甚至在压力传感器输出由于劣化而偏移时精确确定S。
在1112之后,例程进行到1114且控制器确定在提升泵关闭时由发动机所吸取的燃料的体积V,其应触发提升泵的状态从关闭转变为开启。在一个非限制性示例中,可以在控制器处例如经由根据ΔP及S来确定V。所确定的体积V表示燃料体积,当从输送压力处于期望波峰压力开始由发动机(例如经由燃料喷射)消耗时,考虑到燃料系统的当前硬度S,所述燃料体积应将输送压力从期望波峰压力降低到期望波谷压力。如果因为用处于期望波峰压力下的输送压力关闭提升泵且所感测的输送压力仍大于期望波谷压力而通过发动机吸取一定体积V的燃料,这可指示压力传感器劣化(例如读数高)或燃料蒸气压力高于存储在控制器处的值。
在1114之后,例程进行到1116且控制器确定所感测的输送压力是否大于期望波谷输送压力。如果1116处的答案为否,其表明所感测的输送压力已达到期望波谷压力,那么例程返回到1102以打开提升泵,并向提升泵施加另一电压脉冲。然而,应了解,可在任何时间中断例程1100(例如经由系统中断),以结束提升泵的稳健反馈控制。
否则,如果1116处的答案为是,例程进行到1118且控制器确定因为提升泵关闭而由发动机吸取的燃料的体积大于在1114处确定的体积V。因为提升泵关闭而由发动机吸取的燃料的体积可等于通过燃料系统在提升泵关闭时开始并在执行1118后结束的时段期间喷射到发动机的燃料量,且可在控制器处根据存储在存储器中的关于在所讨论的时段期间的燃料喷射器的控制的所感测值和/或数据确定。
如果1118处的答案为否,那么例程返回到1116。否则,如果1118处的答案为是,那么例程返回到1102或在返回到1102之前任选地进行到1120。
在1120处,控制器校准感测输送压力的压力传感器的输出,以便产生实际输送压力的更精确指示。当由于提升泵关闭而由发动机吸取的燃料的体积大于体积V时,这可能由于来自传感器的信号的展平而发生,这反映实际输送压力等于燃料蒸气压力。举例来说,可根据图7的方法确定此展平。在一个示范性校准策略中,在确定因为提升泵关闭而由发动机吸取的燃料的体积大于所述体积V后,控制器继续进行确定所感测的输送压力是否已保持恒定达超过阈值持续时间(例如展平)。如果是,下一步,控制器将压力偏移确定为使所感测的输送压力展平的压力与燃料蒸气压力之间的差,且通过从所感测的输送压力减去偏移而校准压力传感器的输出。因此,在给定时间在控制器处产生的经校准的输送压力可等于当前感测到的输送压力减去偏移。在由控制器执行的反馈控制中,经校准的输送压力接着可替代所感测的输送压力,这可通过降低由于低燃料轨道压力引起的熄火的可能性而有利地改进发动机操作。图12D中说明下文将论述的此示范性校准策略,且此示范性校准策略在压力传感器读数一直高时是适当的。
在1120之后,例程返回到1102或任选地(例如)由于发动机关机而在控制器终止提升泵的稳健反馈控制的情况下结束。通过返回到1102及在发动机所消耗的燃料的体积达到指定水平时打开提升泵,不管所感测的输送压力是否已减小到期望波谷输送压力,提升泵的脉冲操作可甚至在压力传感器劣化时继续。举例来说,如果传感器劣化且读数高,在执行提升泵的正常闭环控制(例如图5C的例程)时,所感测的输送压力可在高于期望波谷压力的水平下保持平坦,因为控制策略可能不会打开提升泵,直到已达到期望波谷压力为止。相比之下,当发动机已吸取一定量的燃料时,不管输送压力是否达到期望波谷输送压力,例程1100的稳健控制策略“重置”提升泵控制。此类控制可有利地降低发动机由于不充分的燃料输送压力所引起的熄火。
应了解,如果在例程1100的执行期间在给定操作期内发起对所感测的输送压力的校准,那么在所述操作期内,在例程1100的后续迭代中,经校准的输送压力可取代所感测的输送压力。取决于经校准的输送压力的精确性,在例程1100的后续执行期间,可能不需要进一步校准。替代地,如果压力传感器的劣化逐步增强,可执行进一步校准。
图12A到图12D示出说明在根据第三示范性反馈控制策略(例如根据图11的例程1100)控制提升泵期间的所关注信号的示例映射图。为简单起见,在所描绘的映射图中,发动机在稳态下操作,通过发动机以恒定速率吸取燃料,且施加到提升泵的每个电压脉冲的幅度是相同的。
首先转到图12A,其示出示例映射图1200,所述示例映射图描绘曲线1202处的施加到提升泵的电压、曲线1204处的提升泵的实际输送压力和曲线1206处的提升泵的所感测输送压力。对于所有这些曲线来说,X轴表示时间,其中时间沿着X轴从左到右递增。每个个体曲线的Y轴对应于标记参数,其中值从下往上递增。另外,线1208表示(实际)减压阀设定点压力,线1210表示期望波峰输送压力,线1212表示期望波谷输送压力,且线1214表示(实际)燃料蒸气压力。
在t0之后不久,所感测的输送压力达到期望波谷输送压力1212;作为响应,控制器打开提升泵(例如,通过发送信号到提升泵的致动器)。然而,感测输送压力的压力传感器读数低;所感测的输送压力比实际输送压力低第一量。因此,提升泵在实际输送压力高于期望波谷输送压力时打开。此处,所述第一量碰巧小于减压阀设定点压力与期望波峰压力之间的差。因此,当所感测的输送压力达到期望波峰压力时,实际输送压力尚未达到减压阀设定点压力。响应于检测到所感测的输送压力已达到期望波峰压力,控制器关闭提升泵。在关闭之前,提升泵开启达一开启时间1216,所述开启时间低于提升泵的经校准的最大开启时间1218。在提升泵关闭后,实际输送压力以对应于发动机从燃料系统吸取燃料的速率的速率减小。
在t1处,压力传感器进一步劣化且甚至更低地开始读数,以使得所感测的输送压力比实际输送压力低第二量,所述第二量大于第一量。第二量碰巧大于减压阀设定点压力与期望波峰压力之间的差。在实际输送压力已减小到期望波谷压力之前(当压力传感器的读数低时),所感测的输送压力在t2处减小到期望波谷压力。又在此,在检测到所感测的输送压力已达到期望波谷压力后,控制器在t2处打开提升泵。
在t3处,实际输送压力达到减压阀设定点压力,这导致减压阀打开并排出多余的燃料压力。然而,因为实际输送压力与所感测的输送压力之间的差大于减压阀设定点压力与期望波峰输送压力之间的差,所感测的输送压力在t2处尚未达到期望波峰压力。因此,提升泵保持开启,实际输送压力在减压阀设定点压力下保持恒定(展平),且所感测的输送压力在低于期望波峰压力的压力下保持恒定(展平)。
在t4处,控制器检测到提升泵已保持开启达经校准的最大开启时间1218,且作为响应而关闭提升泵,如上文关于例程1100所论述。因此,即使所感测的输送压力尚未达到期望波峰压力,提升泵已经开启而不会达到期望波峰压力的时间长度指示传感器的输出可以是不准确的,且控制器关闭提升泵,以便可继续脉冲操作。此操作与本文中论述的第二示范性反馈控制策略形成对比,其中提升泵仅在所感测的输送压力达到期望波峰压力时关闭,这可能导致提升泵继续开启,即使实际输送压力已超出期望波峰压力并达到减压阀设定点压力。
在t4之后,控制器继续在所感测的输送压力已减小到期望波谷压力时打开提升泵,且在已达到经校准的最大开启时间时关闭提升泵。如图所示,因为传感器读数低的程度在t4之后保持恒定,每当施加电压脉冲时,提升泵保持开启达经校准的最大开启时间1218。因此,尽管传感器劣化且读数低,稳健的反馈控制策略使得能够执提升泵的脉冲操作,由此改进燃料经济性。
图12B示出示例映射图1240,其与映射图1200说明相同的信号且还表示根据第三示范性反馈控制策略的提升泵操作。然而,在映射图1240中,在检测到提升泵在t3处已保持开启达经校准的最大开启时间后,控制器发起对压力传感器的输出的校准。曲线1242表示经校准的压力传感器输出。
在所描绘的示例中,控制器通过将偏移1244与等于减压阀设定点压力与所感测的输送压力在t2与t3之间展平的压力之间的差的所感测输送压力来确定经校准的压力传感器输出。从t3向前,基于经校准的压力传感器输出1242而非所感测的输送压力1206来执行反馈控制。因此,当所感测的输送压力在t4处达到期望波谷压力时,控制器并不会打开提升泵;相反,提升泵保持关闭直到经校准的压力传感器输出在t5处达到期望波谷压力。类似地,一旦经校准的压力传感器输出在t6处达到期望波峰压力,提升泵就关闭,即使所感测的输送压力尚未达到期望波峰压力。如图所示,从t3向前,经校准的压力传感器输出1242密切匹配实际输送压力1204,以便可精确及有效地控制提升泵,尽管压力传感器的输出错误。
图12C示出示例映射图1260,其与映射图1200说明相同的信号且还表示根据第三示范性反馈控制策略的提升泵操作。然而,鉴于映射图1200和1240说明在导致传感器读数低的传感器劣化期间的提升泵操作,映射图1260说明在导致传感器读数高的传感器劣化期间的提升泵操作。映射图1260另外说明曲线1262处由发动机吸取的燃料的体积,并提供实际输送压力和所感测的输送压力的示范性值。具体地说,在所描绘的非限制性示例中,期望波谷输送压力为400kPa,且期望波峰输送压力为600kPa。
在t0之后不久,所感测的输送压力已减小到期望波谷压力,且控制器因此打开提升泵。此时,因为传感器读数高,实际输送压力比期望波谷压力低第一量。此处,所述第一量碰巧小于期望波谷压力与燃料蒸气压力之间的差。因此,当所感测的输送压力达到期望波谷压力时,实际输送压力尚未达到燃料蒸气压力,且信号因此未展平。在提升泵打开之后,实际输送压力以对应于施加到提升泵的电压的幅度的速率减小。
在t1处,所感测的输送压力达到期望波峰压力,且作为响应,控制器关闭提升泵。因为压力传感器读数高,所以实际输送压力尚未达到期望波峰压力。因此,输送压力低于针对当前发动机发操作的所请求输送压力。
在t2处,压力传感器进一步劣化且甚至更高地开始读数,以使得所感测的输送压力比实际输送压高第二量,所述第二量大于第一量。第二量碰巧大于期望波谷压力与燃料蒸气压力之间的差。实际输送压力在t2前不久减小到期望波谷压力,且随后在t2处达到燃料蒸气压力,这导致信号展平。因为压力传感器读数高且因为第二量大于期望波谷压力与燃料蒸气压力之间的差,所以所感测的输送压力在高于期望波谷压力的压力下展平。因为所感测的输送压力尚未达到期望波谷压力,所以控制器并不会打开提升泵且实际输送压力保持在燃料蒸气压力下。如果这将会持续过长时间,那么发动机可能熄火。
为了防止熄火,如上文参考例程1100所论述,控制器监测由发动机所吸取的燃料的体积,并将其与由发动机在提升泵关闭时所吸取的燃料的体积V相比较,其应触发提升泵的状态从关闭转变为开启。如上所述,体积V可等于期望波峰压力与期望波谷压力之间的预期压降ΔP和系统硬度S的商。在所描绘的示例中,预期压降ΔP为200kPa,且系统硬度S为100kPa/cc,且体积V因此为2cc。举例来说,曲线1262指示已在t1处吸取2cc的燃料,在t4处吸取4cc的燃料,等等;这仅为说明性的,且并不表示将在发动机操作过程内发生的所吸取燃料的实际累积量。在其它示例中,每次提升泵关闭时,控制器可将所吸取的燃料的体积重置为0。
在t1处,当提升泵关闭时,所吸取的燃料的体积为2cc。在t4处,所吸取燃料的体积已达到4cc,且因此,从提升泵关闭以来已经吸取2cc的燃料。因为将触发提升泵的状态的转变的体积V设置为2cc,所以控制器在t4处打开提升泵。因此,即使所感测的输送压力尚未达到期望波谷压力,一旦已吸取体积V,就打开提升泵,以便可继续脉冲操作。此操作与本文中论述的第二示范性反馈控制策略形成对比,其中提升泵仅在所感测的输送压力达到期望波谷压力时又打开,这可能导致提升泵继续关闭,即使实际输送压力已达到燃料蒸气压力。
在t4之后,控制器继续在所感测的输送压力已增大到期望波峰压力时关闭提升泵,并在因为提升泵关闭而由发动机吸取的燃料的体积达到2cc时打开提升泵。因此,尽管传感器劣化且读数高,稳健的反馈控制策略使得能够执提升泵的脉冲操作,由此改进燃料经济性。
图12D示出示例映射图1280,其与映射图1260说明相同的信号且还表示根据第三示范性反馈控制策略的提升泵操作。然而,在映射图1280中,在检测到因为提升泵关闭而吸取一定体积V的燃料后,控制器发起对压力传感器的输出的校准。曲线1282表示经校准的压力传感器输出。
在所描绘的示例中,控制器通过从等于所感测的输送压力在t3与t4之间展平的压力与燃料蒸气压力之间的差的所感测输送压力减去偏移1284来确定经校准的压力传感器输出。从t4向前,基于经校准的压力传感器输出1282而非所感测的输送压力1206来执行反馈控制。因此,当所感测的输送压力在t5处达到期望波峰压力时,控制器并不会打开提升泵;相反,提升泵保持关闭直到经校准的压力传感器输出在t6处达到期望波峰压力。类似地,一旦经校准的压力传感器输出在t7处达到期望波谷压力,提升泵关闭,即使所感测的输送压力尚未达到期望波谷压力。如图所示,从t4向前,经校准的压力传感器输出1282密切匹配实际输送压力1204,以使得可精确及有效地控制提升泵,尽管压力传感器的输出错误。
根据以上描述,用于发动机的方法包含:在提升泵的脉冲模式操作期间,基于在提升泵下游的压力传感器的输出信号调整施加到提升泵的电压电平及监测用于展平的输出信号;以及响应于检测到展平,指示压力传感器误差并独立于压力传感器的输出信号来操作提升泵。在所述方法的第一示例中,监测用于展平的输出信号包括将输出信号的斜率为零的持续时间与阈值持续时间相比较。所述方法的第二示例任选地包含第一示例,且进一步包含:其中独立于压力传感器的输出信号操作提升泵包括以其中向提升泵施加恒定非零电压的连续模式来操作提升泵。所述方法的第三示例任选地包含第一和第二示例中的一个或多个,且进一步包含:其中独立于压力传感器的输出信号操作提升泵包括以其中施加到提升泵的电压电平并非基于压力传感器的输出信号调整的脉冲模式来操作提升泵。所述方法的第四示例任选地包含第一到第三示例中的一个或多个,且进一步包含:其中基于压力传感器的输出信号调整施加到提升泵的电压电平包括基于输出信号来调整电压脉冲的占空比。所述方法的第五示例任选地包含第一到第四示例中的一个或多个,且进一步包含:其中基于输出信号调整电压脉冲的占空比包括在输出信号的波峰压力低于期望波峰压力时增大占空比;及在波峰压力大于期望波峰压力时减小占空比。所述方法的第六示例任选地包含第一到第五示例中的一个或多个,且进一步包含:其中基于压力传感器的输出信号调整施加到提升泵的电压电平包括在压力传感器的输出信号减小到期望波谷压力时向提升泵施加第一较高电压,及在压力传感器的输出信号增加到期望波峰压力时向提升泵施加第二较低电压。所述方法的第七示例任选地包含第一到第六示例中的一个或多个,且进一步包含:其中压力传感器误差是范围内误差,所述方法进一步包含:响应于输出信号增加到高于或减少到低于压力传感器的预期操作范围,指示压力传感器的范围外误差及独立于压力传感器的输出信号来操作提升泵。
此外,根据以上描述,用于操作发动机燃料的额外方法包括:在燃料提升泵的所请求输送压力低于第一阈值的稳态发动机操作期间,减小施加到燃料提升泵的电压脉冲的占空比直到检测到提升泵下游的压力传感器的输出信号的展平为止;及存储使所述输出信号展平的压力作为燃料系统的燃料蒸气压力;在燃料提升泵的所请求输送压力高于第二阈值的稳态发动机操作期间,增大施加到提升泵的电压脉冲的占空比直到检测到压力传感器的输出信号的展平为止,存储使输出信号展平的压力作为减压阀的设定点压力;以及基于所存储的设定点压力和燃料蒸气压力来调整提升泵操作。
在额外方法的第一示例中,基于所存储的设定点压力和燃料蒸气压力调整提升泵包括将提升泵的期望波峰输送压力调整为比所存储的设定点压力低第一预定量,及将提升泵的期望波谷压力调整为比所存储的燃料蒸气压力大第二预定量。额外方法的第二示例任选地包含第一示例,且进一步包含:其中基于所存储的设定点压力和燃料蒸气压力调整提升泵的操作进一步包含:在以脉冲模式操作提升泵期间,每当压力传感器的输出信号减小到期望波谷压力时向提升泵施加第一较高电压,及每当压力传感器的输出信号增加到期望波峰压力时向提升泵施加第二较低电压。额外方法的第三示例任选地包含第一和第二示例中的一个或多个,且进一步包含:其中基于所存储的设定点压力及燃料蒸气压力调整提升泵操作包括:确定电压脉冲的占空比,所述电压脉冲在施加到提升泵时将产生具有期望波峰输送压力最大值和期望波谷输送压力最小值的输出信号;及用所确定的占空比向提升泵施加电压脉冲。额外方法的第四示例任选地包含第一到第三示例中的一个或多个,且进一步包含:其中燃料提升提升的所请求输送压力比发动机负荷成正比。额外方法的第五示例任选地包含第一到第四示例的一个或多个,且进一步包含:在以所确定的占空比向提升泵施加电压脉冲时,监测压力传感器的用于展平的输出信号,及响应于检测到展平,指示压力传感器误差并独立于压力传感器的输出信号来操作提升泵。额外方法的第六示例任选地包含第一到第五示例中的一个或多个,且进一步包含:其中独立于压力传感器的输出信号操作提升泵包括:以其中向提升泵施加恒定非零电压的连续模式来操作提升泵,或以其中施加到提升泵的电压脉冲并非基于压力传感器的输出信号调整的脉冲模式来操作提升泵。
此外,根据以上描述,混合动力车辆包括:动力传动系统,其包括发动机、电动机/发电机、电池及耦合到车轮的变速器;燃料系统,其包括燃料箱、燃料提升泵、布置在燃料系统中的提升泵的输出端下游的压力传感器以及减压阀;控制器,包含其中存储有指令的非暂时性存储器,所述指令能够由处理器执行以:响应于在提升泵使用所请求车轮扭矩的脉冲操作期间,动态地获悉燃料系统的燃料蒸气压力高于第一阈值的请求,将发动机的曲轴机械地耦合到电动机/发电机;减小发动机负荷直到压力传感器的输出信号保持恒定达到至少第一阈值持续时间,同时利用电动机/发电机将电能转化为扭矩并向所述车轮提供所述扭矩,以及存储使输出信号保持恒定的压力作为燃料蒸气压力。在混合动力车辆的第一示例中,控制器进一步包括指令,所述指令存储在非暂时性存储器中且能够由处理器执行以:响应于在提升泵使用所请求发动机输出扭矩的脉冲操作期间,动态地获悉减压阀的设定点压力低于第二阈值的请求,将曲轴机械地耦合到电动机/发电机,增加发动机负荷直到压力传感器的输出信号保持恒定达到至少第二阈值持续时间,同时利用电动机/发电机将发动机输出扭矩的一部分转化为电能并将所述电能存储在电池处,以及存储使输出信号保持恒定的压力作为设定点压力。混合动力车辆的第二示例任选地包含第一示例,且进一步包含:其中所述控制器进一步包括指令,所述指令存储在非暂时性存储器中并能够由处理器执行以:在基于压力传感器的输出信号执行对提升泵的闭环控制的同时,监测输出信号;响应于输出信号保持恒定达到至少阈值持续时间,指示压力传感器的范围内误差,并从提升泵的闭环切换到开环控制其中独立于压力传感器的输出信号来调整提升泵操作。混合动力车辆的第三示例任选地包含第一和第二示例中的一个或多个,且进一步包含:其中存储在非暂时性存储器中并能够由处理器执行以从提升泵的闭环控制切换到开环控制其中独立于压力传感器的输出信号调整提升泵操作的指令包括向提升泵施加连续非零电压的指令。混合动力车辆的第四示例任选地包含第一到第三示例中的一个或多个,且进一步包含:其中所述控制器进一步包括指令,所述指令存储在非暂时性存储器中并能够由处理器执行以:在存储使输出信号保持恒定的压力作为燃料蒸气压力之后,基于燃料蒸气压力与提升泵输送压力之间的期望压力裕度调整施加到提升泵的电压脉冲的占空比。
此外,根据以上描述,操作发动机燃料系统的方法包括:在提升泵的脉冲操作期间,在所感测的输送压力增加到期望波峰压力或提升泵的开启时间达到经校准的最大值时关闭提升泵,及在所感测输送压力减小到期望波谷压力或发动机所吸取的燃料的体积达到预定体积时打开提升泵。此方法的第一示例包含根据期望波峰压力与期望波谷压力之间的差和燃料系统的硬度来确定预定体积。此方法的第二示例任选地包含所述第一示例且进一步包含:其中将预定体积设置成等于期望波峰压力与期望波谷压力之间的差和燃料系统的硬度的商。此方法的第三示例任选地包含第一和第二示例中的一个或多个,其进一步包含根据燃料系统内的流体的密度确定燃料系统的硬度。此方法的第四示例任选地包含第一到第三示例中的一个或多个,且进一步包含:响应于提升泵的开启时间达到经校准的最大值,指示压力传感器的范围内误差且发起对所感测的输送压力的校准,所述校准包含将偏移与所感测的输送压力相加。此方法的第五示例任选地包含第一到第四示例中的一个或多个,且进一步包含:其中所述偏移等于减压阀的设定点压力与在开启时间达到经校准的最大值时的所感测输送压力之间的差。此方法的第六示例任选地包含第一到第五示例中的一个或多个,且进一步包含:响应于由发动机吸取的燃料的体积达到预定体积,指示压力传感器的范围内误差且发起对所感测输送压力的校准,所述校准包含从所感测的输送压力减去偏移。此方法的第七示例任选地包含第一到第六示例中的一个或多个,且进一步包含:其中所述偏移等于在由发动机吸取的燃料的体积达到预定体积时的所感测输送压力与燃料系统的燃料蒸气压力之间的差。
根据本发明的另一方法包含:在基于布置在提升泵下游的压力传感器的输出信号执行对提升泵的闭环控制的同时,监测输出信号;响应于输出信号在提升泵开启时保持恒定达到至少第一阈值持续时间,关闭提升泵,基于使输出信号保持恒定的压力校准输出信号,及基于经校准的输出信号执行提升泵的后续闭环控制;响应于输出信号在提升泵关闭时保持恒定达到至少第二阈值持续时间,打开提升泵,基于使输出信号保持恒定的压力校准输出信号,及基于经校准的输出信号执行提升泵的后续闭环控制。此方法的第一示例包含其中基于输出信号在提升泵开启时保持恒定的压力来校准输出信号包括将第一偏移与输出信号相加,所述第一偏移等于减压阀的设定点压力与输出信号在提升泵开启时保持恒定的压力之间的差。此方法的第二示例任选地包含所述第一示例且进一步包含:其中基于输出信号在提升泵关闭时保持恒定的压力来校准输出信号包括从输出信号减去第二偏移,所述第二偏移等于输出信号在提升泵关闭时保持恒定的压力与燃料系统的燃料蒸气压力之间的差。此方法的第三示例任选地包含第一和第二示例中的一个或多个,且进一步包含通过从经校准的最大开启时间减去提升泵在输出信号达到其保持恒定的压力之前的开启时间来确定第一阈值持续时间。此方法的第四示例任选地包含第一到第三示例中的一个或多个,且进一步包含基于发动机的当前燃料吸取速率和预定燃料体积与在输出信号达到使其保持恒定的压力之前因为提升泵关闭而由所述提升泵吸取的燃料的体积之间的差来确定第二阈值持续时间。此方法的第五示例任选地包含第一到第四示例中的一个或多个,且进一步包含:其中根据期望波峰输送压力与期望波谷输送压力之间的差和燃料系统的硬度来确定预定燃料体积。此方法的第六示例任选地可包含第一到第五示例中的一个或多个,且进一步包含:其中将预定体积设置成等于期望波峰压力与期望波谷压力之间的差和燃料系统的硬度的商,且其中根据燃料系统内的流体的密度来确定燃料系统的硬度。
另外,根据以上描述,混合动力车辆包括动力传动系统,其包括发动机、电动机/发电机、电池及耦合到车轮的变速器;燃料系统,其包括燃料箱、燃料提升泵、布置在燃料系统中的提升泵的输出端下游的压力传感器以及减压阀;和控制器,其包含其中存储有指令的非暂时性存储器,所述指令能够由处理器执行以:在提升泵的脉冲操作期间,监测在提升泵关闭时由发动机吸取的燃料的体积;如果在压力传感器的输出信号已减小到期望波谷压力之前,在提升泵关闭时由发动机所吸取的燃料的体积达到预定体积,那么打开提升泵,将压力传感器的输出信号的值存储为第一存储值,并请求对燃料系统的燃料蒸气压力的动态获悉;如果所请求的车轮扭矩高于第一阈值,那么将发动机的曲轴机械地耦合到电动机/发电机,减小发动机负荷直到压力传感器的输出信号保持恒定达至少第一阈值持续时间,同时利用电动机/发电机将电能转化为扭矩并向车轮提供所述扭矩,及将使输出信号保持恒定的压力存储为更新的燃料蒸气压力;以及如果更新的燃料蒸气压力低于第一存储值,那么指示压力传感器的读数高。在混合动力车辆的第一示例中,控制器进一步包括指令,其存储在非暂时性存储器中且能够由处理器执行以:在提升泵的脉冲操作期间,监测提升泵的开启时间;如果在压力传感器的输出信号已增大到期望波峰压力之前,提升泵的开启时间达到经校准的最大开启时间,关闭提升泵,将压力传感器的输出信号的值存储为第二存储值,且请求减压阀的设定点压力的动态获悉;如果所请求的发动机输出扭矩低于第二阈值,将曲轴机械地耦合到电动机/发电机,增加发动机负荷直到压力传感器的输出信号保持恒定达至少第二阈值持续时间,同时利用电动机/发电机将一部分发动机输出扭矩转化为电能并将所述电能存储在电池处,及存储使输出信号保持恒定的压力作为更新的设定点压力;及如果更新的设定点压力大于第二存储值,那么指示压力传感器读数低。混合动力车辆的第二示例任选地包含所述第一示例且进一步包含:其中控制器进一步包括指令,所述指令存储在非暂时性存储器中且能够由处理器执行以:响应于压力传感器读数高的指示,发起对压力传感器的输出信号的校准,所述校准包含从压力传感器的输出信号减去第一偏移。混合动力车辆的第三示例任选地包含第一和第二示例中的一个或多个,且进一步包含:其中控制器进一步包含指令,所述指令存储在非暂时性存储器中且能够由处理器执行以:响应于压力传感器读数低的指示,发起对压力传感器的输出信号的校准,所述校准包含将第二偏移与压力传感器的输出信号相加。混合动力车辆的第四示例任选地包含第一到第三示例中的一个或多个,且进一步包含:其中控制器进一步包括指令,所述指令存储在非暂时性存储器中且能够由处理器执行以将第一偏移设置成等于第一存储值与所更新的燃料蒸气压力之间的差,并将第二偏移设置成等于所更新的设定点压力与第二存储值之间的差。
根据本文中所公开的方法和系统,可精确地检测测量提升泵输送压力的压力传感器的范围内误差。响应于检测到压力传感器的范围内误差,提升泵控制可从其中基于来自压力传感器的反馈调整施加到提升泵的电压脉冲的占空比的闭环控制策略切换到其中施加到提升泵的电压与来自压力传感器的反馈无关的开环控制策略。值得注意的是,范围内误差的检测可包含检测所感测压力的展平而不考虑所感测压力的幅度,这具有甚至在压力传感器在其预期操作范围内操作时识别压力传感器的劣化的技术效果并可有利地降低控制复杂度。此外,在检测到范围内误差后从提升泵的闭环控制切换到开环控制可以允许燃料系统继续提供所命令的输送压力,尽管压力传感器发生故障。替代地,根据本文中所公开的方法和系统,可以执行稳健的闭环反馈控制策略,其使得提升泵的闭环脉冲操作甚至在压力传感器输出的展平已指示传感器劣化时能够继续。
在另一表示中,根据本发明的方法可包含:利用控制器调整发动机燃料系统的燃料提升泵的操作以动态地获悉燃料系统中的减压阀的设定点压力和燃料系统的燃料蒸气压力;调整提升泵的操作以维持最大输送压力与设定点压力之间的第一期望裕度和最小输送压力与燃料蒸气压力之间的第二期望裕度;以及针对与所感测输送压力信号的预期斜率的偏差,用布置在提升泵下游的压力传感器来监测输送压力。所述偏差可包含信号具有为零的斜率长于预定阈值持续时间。
应注意,在本文中包含的示例控制和估计例程可以与多种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文中公开的控制方法和例程可作为可执行指令存储在非暂时性存储器中,且可由包含控制器的控制系统与各种传感器、致动器和其它发动机硬件组合地执行。本文中所描述的特定例程可以表示任意数目的处理策略中的一个或多个,例如,事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等等。由此,可以按所说明的顺序同时执行所说明的各种动作、操作或功能,或者在一些情况下可以将其省略。同样地,处理顺序对于获得本文中所描述的示例实施例的特征和优点并不是必需的,而是为了便于说明和描述而提供。根据所使用的特定策略,可以重复地执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外,所描述的动作、操作和/或功能可以图形方式表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储媒体的非暂时性存储器中的代码,其中所描述动作是通过与电子控制器组合地执行包含各种发动机硬件组件的系统中的指令而执行。
应了解,本文中所公开的配置和例程在本质上是示范性的,并且并不将这些具体实施例视为具有限制意义,因为许多的变化形式都是可能的。例如,上述技术可用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其它发动机类型中。本发明的主题包含本文中所公开的各种系统和配置以及其它特征、功能和/或属性的所有新颖的和非显而易见的组合以及子组合。
以下权利要求具体地指出被视为新颖的和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指代“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应被理解为包含一个或多个此类元件的并入,既不要求也不排除两个或超过两个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或属性的其它组合和子组合可通过本发明的权利要求的修正或通过在此申请或相关申请中的新权利要求的呈现来请求。此类权利要求,无论与原始权利要求的范围相比是否更广、更窄、等同或不同,也被视为包含在本发明的主题内。

Claims (20)

1.一种操作发动机燃料系统的方法,其包括:
在提升泵的脉冲操作期间,当感测的输送压力增加到期望波峰压力或所述提升泵的开启时间达到校准的最大值时关闭所述提升泵,以及当所述感测的输送压力减小到期望波谷压力或由所述发动机吸取的燃料的体积达到预定体积时打开所述提升泵。
2.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:根据所述期望波峰压力与所述期望波谷压力之间的差和所述燃料系统的硬度确定所述预定体积。
3.根据权利要求2所述的方法,其中将所述预定体积设置成等于所述期望波峰压力与所述期望波谷压力之间的所述差和所述燃料系统的所述硬度的商。
4.根据权利要求3所述的方法,其进一步包括:根据所述燃料系统内的流体的密度确定所述燃料系统的所述硬度。
5.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:响应于所述提升泵的所述开启时间达到所述校准的最大值,指示所述压力传感器的范围内误差并且发起所述感测的输送压力的校准,所述校准包含将偏移加到所述感测的输送压力。
6.根据权利要求5所述的方法,其中所述偏移等于减压阀的设定点压力与在所述开启时间达到所述校准的最大值时的所述感测的输送压力之间的差。
7.根据权利要求1所述的方法,其进一步包括:响应于由所述发动机吸取的燃料的所述体积达到所述预定体积,指示所述压力传感器的范围内误差并且发起所述感测的输送压力的校准,所述校准包含从所述感测的输送压力中减去偏移。
8.根据权利要求7所述的方法,其中所述偏移等于在由所述发动机吸取的燃料的所述体积达到所述预定体积时的所述感测的输送压力与所述燃料系统的燃料蒸气压力之间的差。
9.一种操作发动机燃料系统的方法,其包括:
当基于布置在提升泵下游的压力传感器的输出信号执行所述提升泵的闭环控制时,监测所述输出信号;
响应于在所述提升泵开启时所述输出信号保持恒定达至少第一阈值持续时间,关闭所述提升泵,基于使所述输出信号保持恒定的压力校准所述输出信号,以及基于所述校准的输出信号执行所述提升泵的后续闭环控制;
响应于在所述提升泵关闭时所述输出信号保持恒定达至少第二阈值持续时间,打开所述提升泵,基于使所述输出信号保持恒定的压力校准所述输出信号,以及基于所述校准的输出信号执行所述提升泵的后续闭环控制。
10.根据权利要求9所述的方法,其中基于使所述输出信号在所述提升泵开启时保持恒定的所述压力校准所述输出信号包括将第一偏移加到所述输出信号,所述第一偏移等于减压阀的设定点压力与使所述输出信号在所述提升泵开启时保持恒定的所述压力之间的差。
11.根据权利要求10所述的方法,其中基于使所述输出信号在所述提升泵关闭时保持恒定的所述压力校准所述输出信号包括从所述输出信号中减去第二偏移,所述第二偏移等于使所述输出信号在所述提升泵关闭时保持恒定的所述压力与所述燃料系统的燃料蒸气压力之间的差。
12.根据权利要求9所述的方法,其进一步包括:通过在所述输出信号达到使所述输出信号保持恒定的所述压力之前从校准的最大开启时间中减去所述提升泵的开启时间,确定所述第一阈值持续时间。
13.根据权利要求12所述的方法,其进一步包括:基于所述发动机的当前燃料吸取速率,以及预定燃料体积与在所述输出信号达到使所述输出信号保持恒定的所述压力之前自所述提升泵关闭以来由所述提升泵吸取的燃料的体积之间的差,确定所述第二阈值持续时间。
14.根据权利要求13所述的方法,其中根据期望波峰输送压力与期望波谷输送压力之间的差和所述燃料系统的硬度,确定所述预定燃料体积。
15.根据权利要求14所述的方法,其中将所述预定体积设置成等于所述期望波峰压力与所述期望波谷压力之间的所述差和所述燃料系统的所述硬度的所述商,并且其中根据所述燃料系统内的流体的密度确定所述燃料系统的所述硬度。
16.一种混合动力车辆,其包括:
动力传动系统,其包括发动机、电动机/发电机、电池和耦合到车轮的变速器;
燃料系统,其包括燃料箱、燃料提升泵、布置在所述燃料系统中的所述提升泵的输出端下游的压力传感器,以及减压阀;以及
控制器,包含其中存储有指令的非暂时性存储器,所述指令能够由处理器执行以:
在提升泵的脉冲操作期间,监测在所述提升泵关闭时由所述发动机吸取的燃料的体积;
如果在所述压力传感器的输出信号已减小到期望波谷压力之前在所述提升泵关闭时由所述发动机吸取的燃料的所述体积达到预定体积,打开所述提升泵,存储所述压力传感器的所述输出信号的值作为第一存储值,并且请求所述燃料系统的燃料蒸气压力的动态获悉;
如果请求的车轮扭矩高于第一阈值,将所述发动机的曲轴机械地耦合到所述电动机/发电机,减小发动机负荷直到所述压力传感器的所述输出信号保持恒定达至少第一阈值持续时间,同时利用所述电动机/发电机将电能转化为扭矩并且向所述车轮提供所述扭矩,以及存储使所述输出信号保持恒定的所述压力作为更新的燃料蒸气压力;并且
如果所述更新的燃料蒸气压力小于所述第一存储值,指示所述压力传感器的读数高。
17.根据权利要求16所述的混合动力车辆,其中所述控制器进一步包括指令,该指令被存储在非暂时性存储器中并且能够由处理器执行以:
在所述提升泵的脉冲操作期间,监测所述提升泵的开启时间;
如果在所述压力传感器的所述输出信号已增大到期望波峰压力之前所述提升泵的所述开启时间达到校准的最大开启时间,关闭所述提升泵,存储所述压力传感器的所述输出信号的值作为第二存储值,并且请求所述减压阀的设定点压力的动态获悉;
如果所述请求的发动机输出扭矩低于第二阈值,将所述曲轴机械地耦合到所述电动机/发电机,增加发动机负荷直到所述压力传感器的所述输出信号保持恒定达至少第二阈值持续时间,同时利用所述电动机/发电机将一部分发动机输出扭矩转化为电能并将所述电能存储在所述电池处,以及存储使所述输出信号保持恒定的所述压力作为更新的设定点压力;并且
如果所述更新的设定点压力大于所述第二存储值,指示所述压力传感器的读数低。
18.根据权利要求17所述的混合动力车辆,其中所述控制器进一步包括指令,该指令被存储在非暂时性存储器中并且能够由处理器执行以:
响应于指示所述压力传感器的读数高,发起所述压力传感器的所述输出信号的校准,所述校准包含从所述压力传感器的所述输出信号减去第一偏移。
19.根据权利要求18所述的混合动力车辆,其中所述控制器进一步包括指令,该指令被存储在非暂时性存储器中并且能够由处理器执行以:
响应于指示所述压力传感器的读数低,发起所述压力传感器的所述输出信号的校准,所述校准包含将第二偏移加到所述压力传感器的所述输出信号。
20.根据权利要求18所述的混合动力车辆,其中所述控制器进一步包括指令,该指令被存储在非暂时性存储器中并且能够由处理器执行以:将所述第一偏移设置成等于所述第一存储值与所述更新的燃料蒸气压力之间的差,并将所述第二偏移设置成等于所述更新的设定点压力与所述第二存储值之间的差。
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