CN108798928A - 共轨式燃料喷射系统中燃料供应的控制方法 - Google Patents

共轨式燃料喷射系统中燃料供应的控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请公开燃料供应控制方法，用于共轨式燃料喷射系统；其包括：高压泵、容器、润滑管路、高压管路和燃料计量单元；其中，燃料经过润滑管路润滑高压泵；燃料计量单元控制供至高压泵的燃料；高压泵加压燃料并将加压的燃料通过高压管路供至容器；包括以下步骤：判断燃料计量单元进油口处的压力值是否低于预设值；当低于预设值时，判断润滑管路的压力值低于设定值；判断燃料计量单元进油口处的压力值是否低于预设值包括：对容器内实际压力值与容器内预设的压力值的差值进行积分运算；当检测到积分运算结果大于设定的阈值时，判断燃料计量单元进油口处的压力值低于预设值；当判断润滑管路的压力值低于所述设定值后，共轨式燃料喷射系统采取降级措施。

Description

共轨式燃料喷射系统中燃料供应的控制方法
技术领域
本发明涉及共轨式燃料喷射系统，尤其涉及共轨式燃料喷射系统中燃料供应的控制方法。
背景技术
在应用于车辆的共轨式燃料喷射系统中，低压泵将燃料从燃料箱经过低压管路供应至高压泵，燃料计量单元调节供应至高压泵的燃料量。高压泵将燃料增压并将其供应至共轨管。为使共轨式燃料喷射系统正常工作，需要对高压泵进行润滑，常见的润滑方式包括机油润滑和燃料润滑。使用燃料润滑的方式，结构简单紧凑，因此逐渐成为主流的发展方向。
然而在某些情况下例如车辆处于高海拔地区时，燃料有可能不被充分地供应至润滑管路中，使得润滑油量可能达不到润滑水平。再比如，当车辆的低压管路发生工作故障例如进油管路过细、进油管路弯折，滤清器堵塞等时，这些情况也会造成高压泵中润滑油量不足，使得润滑油量达不到所需要的润滑水平。
因此需要引入更多的考虑因素和解决方案，监测燃料润滑是否达到要求，从而保证共轨式燃料喷射系统的正常工作。
发明内容
鉴于现有技术中存在的问题，本发明公开了一种用于共轨式燃料喷射系统的燃料供应控制方法，本发明的技术方案是这样实现的：
一种燃料供应控制方法，用于共轨式燃料喷射系统；所述共轨式燃料喷射系统包括：高压泵、容器、润滑管路、高压管路和燃料计量单元；其中，燃料经过所述润滑管路润滑所述高压泵；所述燃料计量单元控制供应至所述高压泵的燃料；所述高压泵加压燃料并将经过加压的燃料通过所述高压管路供应至所述容器；其特征在于，包括以下步骤：
比较燃料计量单元进油口处的压力值是否低于预设值；当所述燃料计量单元进油口处的压力值低于预设值时，则判断所述润滑管路的压力值低于所述设定值；其中，判断所述燃料计量单元进油口处的压力值是否低于预设值包括：
对所述容器内实际压力值与所述容器内预设的压力值的差值(52)进行积分运算；当检测到积分运算结果大于设定的阈值时，判断燃料计量单元进油口处的压力值低于预设值；
当判断所述润滑管路的压力值低于所述设定值后，所述共轨式燃料喷射系统采取降级措施。
可选地，对所述容器内实际压力值与所述容器内预设的压力值的差值进行积分运算之前，还包括：
判断是否达到触发检测所述燃料计量单元进油口处的压力值的条件；当判断达到触发检测所述燃料计量单元进油口处的压力值的条件时，对所述容器内实际压力值与所述容器内预设的压力值的差值进行积分运算。
可选地，触发检测所述燃料计量单元进油口处的压力值的条件包括：当发动机处于稳态的工况时并且在一个事先定义的监控区域内；所述发动机处于稳态的工况包括：所述燃料计量单元进油口处的压力值处于稳定的工况；所述监控区域为预先设定并由内燃机转速、压力值和喷油量定义。
可选地，当检测到所述积分运算结果大于设定的阈值时，所述方法进一步包括：
检测所述高压管路是否泄漏；当检测到所述高压管路没有泄漏时，判断所述润滑管路的压力值低于所述设定的压力值。
可选地，当检测到所述积分运算结果大于设定的阈值时，所述方法进一步包括：
检测所述低压泵是否老化或者产生偏移；当检测到所述低压泵没有老化或者产生偏移时，判断所述润滑管路的压力值低于所述设定的压力值。
可选地，所述燃料经过所述润滑管路润滑所述高压泵后，流入所述燃料计量单元。
可选地，所述共轨式燃料喷射系统还包括：电子控制单元；当判断所述润滑管路的压力值低于所述设定值时，上报该信息至所述电子控制单元的数据诊断系统；根据所述数据诊断系统的诊断结果，所述电子控制单元控制所述共轨式燃料喷射系统采取降级措施。
可选地，所述电子控制单元控制所述共轨式燃料喷射系统采取降级措施之前还包括：所述电子控制单元控制燃料计量单元增大流入所述高压泵的燃料量。
可选地，所述电子控制单元包括PID控制器；所述PID控制器的积分控制部分对所述容器内实际压力值与所述容器内预设的压力值的差值进行积分运算。
可选地，所述降级措施包括：限制发动机输出的扭矩或者停机。
本发明还提供了一种非易失性存储器，其存储有计算机程序，所述计算机程序使计算机执行一种所述的用于共轨式燃料喷射系统的燃料供应控制方法。
根据本发明公开的用于共轨式燃料喷射系统的燃料供应控制方法以及存储用于共轨式燃料喷射系统的燃料供应控制方法的程序的非易失性存储器，在不增加额外的硬件的前提下实现了在线监控润滑管路的润滑油量的功能。并且根据润滑油量供应是否充足动态地控制供应至高压泵的燃油量；以及实现了对共轨式燃料喷射系统工作状态进行动态调整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些具体的实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了根据本发明一个具体实施方式的共轨式燃料喷射系统的结构框图；
图2示出了根据本发明一个具体实施方式的共轨式燃料喷射系统的高压泵中润滑管路分布的示意图；
图3示出了根据本发明一个具体实施方式的共轨式燃料喷射系统中的燃料计量单元的工作状态示意图；
图4示出了根据本发明一个具体实施方式的用于共轨式燃料喷射系统的燃料供应控制方法的流程图；
图5示出了根据本发明一个具体实施方式的PID控制器对燃料计量单元进油口处的压力值进行积分运算的原理示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体的实施方式和附图对本发明作进一步的详细说明。
图1示出了根据本发明一个具体实施方式的共轨式燃料喷射系统1。该共轨式燃料喷射系统1包括：依次连接的低压泵11、高压泵7、容器6和若干个喷油器5。其中，低压泵11还连接至燃料箱15；若干个喷油器5连接内燃机。在本实施方式中，内燃机为柴油发动机2，该柴油发动机2包括若干个缸体3以及驱动轴4；燃料箱15存储燃料例如柴油。
若干个喷油器5与柴油发动机2的若干个缸体3一一对应，喷油器5将存储在容器6中的柴油喷射入缸体3。在本实施方式中，容器6为高压共轨管，高压共轨管内存储高压柴油。进一步地，喷油器5将存储在高压共轨管中的高压柴油喷射入缸体3。喷油器5由电磁式控制方式控制，例如喷油器5包括电磁阀，电磁阀控制喷油器5的开闭。
容器6与高压泵7通过高压管路8连接，高压泵7通过低压管路12与低压泵11连接。共轨式燃料喷射系统1还包括燃油过滤器13，燃油过滤器13可选地设置于高压泵7和低压泵11之间。
低压泵11通过管路14与燃料箱15连接。在其他一些实施方式中，低压泵11还可以浸入燃料箱15。在本实施方式中，燃料箱15中存储柴油。低压泵11由柴油发动机2的驱动轴4的传动系齿轮36驱动，使得低压泵11可以从燃料箱15中吸取柴油，柴油经过管路14供应到低压泵11中。可选地，低压泵11还可以是电控的。
燃料箱15中的柴油处于普通大气压下。在低压泵11中，低压泵11以一定的压力，例如5-9bar通过低压管路12将柴油供应至高压泵7。优选地，柴油在进入高压泵7之前还经过燃油过滤器13过滤。
低压柴油在高压泵7中的柱塞腔内被加压成高压柴油，高压泵7通过高压管路8将高压柴油供应至容器6内。根据喷射指令，喷油器5将容器6内的高压柴油喷射入缸体3。压力传感器37测量容器6内柴油的实际压力值。
如图1所示，共轨式燃料喷射系统1还包括ECU 31(Electronic Control Unit，电子控制单元)，ECU 31可以由已知的中央微处理器构成。ECU 31内存储各种控制程序，用于控制共轨式燃料喷射系统1各组成部分的工作状态。例如，ECU 31根据接收到的各种指示内燃机工作状态的信号控制喷油器5的工作状态。具体地，内燃机工作状态的信号包括：由传感器检测得到的车辆的加速踏板36的位置；由传感器37检测得到的容器6内燃料的压力等。ECU 31接收到指示内燃机工作状态的信号后，根据预设的控制策略控制喷油器5的工作状态，例如控制喷油器5是否喷油、喷油量以及喷油时间等。
可选地，共轨式燃料喷射系统1还包括管路16，管路16分别连接燃料箱15与低压泵11、燃油过滤器13、高压泵7、容器6和若干个喷油器5。低压泵11、燃油过滤器13、高压泵7、容器6和若干个喷油器5中多余的柴油通过管路16流回到燃料箱15。
共轨式燃料喷射系统1进一步包括润滑管路20。燃料箱15中的柴油经过润滑管路20流入高压泵7内润滑高压泵7内部的机械结构。在本实施方式中，润滑管路20由低压管路12上引出，连接至高压泵7。具体地，低压管路12中的部分柴油经过润滑管路20流入高压泵7内润滑高压泵7内部的机械结构。可选地，润滑管路20由位于燃油过滤器13之后的低压管路12上引出，即经过燃油过滤器13过滤后的部分柴油流入高压泵7进行润滑。
优选地，润滑管路20还与管路16连接，从润滑管路20流入高压泵7内润滑高压泵7内部的柴油在流出高压泵7后，多余的部分经过管路16流回到燃料箱15。
优选地，润滑管路20还与管路17连接，从润滑管路20流入高压泵7内润滑高压泵7内部的柴油在流出高压泵7后，多余的部分还可以经过管路12流回到低压泵11的前端进口，这样可以提高柴油的利用率。
在其他一些实施方式中，润滑管路20还可以直接连接燃料箱15和高压泵7。
优选地，高压泵7中还包括燃料计量单元9。燃料计量单元9用于控制供应流入高压泵7的柴油量。燃料计量单元9安装在高压泵7的进油位置。具体地，由低压泵11初步加压后的燃油经过燃油过滤器13过滤后，首先通过润滑油路20润滑高压泵7，然后再通过燃料计量单元9的控制，流入高压泵7的高压柱塞腔。
根据图2示出的共轨式燃料喷射系统1中高压泵7的润滑管路分布的示意图。其中，包括用于供应润滑高压泵7的柴油的润滑管路20、使得高压泵7中多余柴油回流至燃料箱15的管路16以及使得使得高压泵7中多余柴油回流至低压泵11的前端进口的管路17。
燃料计量单元9安装在高压泵7的进油位置，用于控制供应至高压泵7的柴油量。燃料计量单元9由ECU 31控制，ECU 31控制改变燃料计量单元9阀门的截面积的大小从而增大或减小高压泵7的进油量。在本实施方式中，ECU 31通过脉冲信号控制燃料计量单元9的控制线圈中的电流大小，当控制线圈没有通电时，燃料计量单元9的阀门是全开的，即为断电常开式的电磁阀，此时燃料计量单元9控制供应给高压泵7最大流量的柴油。
参考图3的燃料计量单元9的工作状态示意图，图中的曲线示出了燃料计量单元9的控制线圈中的控制电流与燃料计量单元9控制流入高压泵7的进油量之间的关系。其中X轴表示燃料计量单元9的控制线圈中控制电流的大小；Y轴表示通过燃料计量单元9的阀门流入到高压泵7内的柴油量。当燃料计量单元9的控制线圈没有通电时，燃料计量单元9完全打开，此时允许柴油以最大的流量通过低压管路12流入高压阀7内。随着燃料计量单元9的控制线圈中控制电流增大，燃料计量单元9的阀门逐渐闭合，通过燃料计量单元9进入高压泵7的柴油量减少。
图4和示出了根据本发明一种实施方式的用于共轨式燃料喷射系统1的燃料供应控制方法100，该方法100包括以下步骤：
步骤101：预先设定燃料计量单元9进油口处的压力值50。具体地，燃料计量单元9进油口处的压力值50由柴油发动机2的工作状态决定。在本实施方式中，燃料计量单元9进油口处的压力值由例如车辆的加速踏板32的位置、轮速36等决定。
步骤103：ECU 31中的PID(Proportion Integration Differentiation)控制器的积分控制部分I-Part对容器6内的实际压力值51与容器6内预设的压力值的差值52进行积分运算。容器6内的实际压力值51优选地由压力传感器37测定。
可选地，PID控制器中积分控制器部分I-Part开始运算之前，还包括步骤102：判断共轨式燃料喷射系统1是否达到触发检测润滑管路20压力的条件；当判断达到触发检测润滑管路20的压力的条件时，积分控制器部分I-Part开始运算。
进一步地，所述触发检测润滑管路20压力的条件包括当柴油发动机2处于稳态的工况时并且在一个事先定义的监控区域内。其中柴油发动机2处于稳态的工况进一步包括：燃料计量单元9进油口处的压力值处于稳定的工况。监控区域为预先设定并由柴油发动机2的转速、压力值以及喷油器5喷油量定义。
步骤104：判断PID控制器的积分控制部分I-Part的积分运算结果是否超过预先设定的阈值。
步骤105：当检测到PID控制器的积分控制部分I-Par的积分运算结果超过预先设定的阈值时，则判断燃料计量单元9进油口处的压力值低于预设的压力值50，即流入燃料计量单元9的进油量不足。
步骤106：根据步骤105的判断燃料计量单元9进油口处的压力值低于预先设定燃料计量单元9进油口处的压力值50后，还可选地检测高压管路8是否有泄漏或者喷油器5是否有泄漏。
步骤107：根据步骤106，当检测到高压管路8没有泄漏或者喷油器5没有泄露时，可选地进一步检测低压泵11是否老化或者产生偏移。
步骤108：当检测到高压管路8没有泄露或者喷油器5没有泄露和/或低压泵11没有老化或者产生偏移后，则判断润滑润滑管路20的压力值低于预设的压力值，也即润滑润滑管路20中润滑油量不足。
步骤111：当检测到高压管路8存在泄露或者或者喷油器5存在泄露，或者低压泵11存在老化或者产生偏移后，结束流程。
步骤109：当判断润滑润滑管路20的压力值低于预设的压力值时，上报错误至ECU31的数据诊断系统，并将相关数据例如PID控制器的积分控制部分I-Par的积分运算结果、容器6内的实际压力值51发送给ECU 31的数据诊断系统。ECU 31根据数据诊断系统的诊断结果控制共轨式燃料喷射系统1采取预设的降级措施。所述降级措施包括：限制柴油发动机2输出的扭矩或者柴油发动机2停机。
步骤110：可选地，如图5所示，在判断燃料计量单元9进油口处的压力值低于预先设定的燃料计量单元9进油口处的压力值50或者判断润滑润滑管路20的压力值低于预设的压力值后，ECU 31根据该判断结果进一步控制燃料计量单元9增大流入高压泵7的柴油量。即ECU31通过降低燃料计量单元9的控制电流，从而增大燃料计量单元9的阀门的开度从而使得更多的柴油流入高压泵7内。
进一步地，如图3所示，当共轨式燃料喷射系统1经过一定时间的响应后，即ECU 31控制燃料计量单元9增大流入高压泵7的柴油量后，如果PID控制器持续地判断燃料计量单元9进油口处的压力值低于预设的压力值，即经过调整后实际流入燃料计量单元9的进油量(曲线a)持续低于预设的进油量(曲线b)时，则ECU 31根据ECU 31数据诊断系统持续诊断的诊断结果，控制采取预设的降级措施例如限制柴油发动机2输出的扭矩或者柴油发动机2停机。
具体地，ECU 31的数据诊断系统持续地接收PID控制器积分控制部分I-Part对容器6内的实际压力值51与容器6内预设的压力值的差值52进行积分运算的结果和容器6内的实际压力值51，并进行诊断。
ECU31根据诊断结果，判断经过一段时间的调整后燃料计量单元9进油口处的压力值依然低于预先设定燃料计量单元9进油口处的压力值的情况下，ECU 31控制共轨式燃料喷射系统1采取预设的降级措施例如限制柴油发动机2输出的扭矩或者柴油发动机2停机。
本发明还公开了一种非易失性存储器，该非易失性存储器存储用于共轨式燃料喷射系统的燃料供应控制方法的程序。ECU31可读取该非易失性存储器内的燃料供应控制方法的程序，控制共轨式燃料喷射系统的燃料供应。在本实施方式中，该非易失性存储器设置于ECU31内部。
以上描述的本发明一种具体实施方式的共轨式燃料喷射系统1中燃料供应的控制方法100，在不增加额外的硬件的前提下实现了在线监控润滑管路的润滑油量的功能。并且根据润滑油量供应是否充足动态地控制供应至高压泵的燃油量；以及实现了对共轨式燃料喷射系统工作状态进行动态调整。
以上仅为本发明的的较佳实施方式，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种燃料供应控制方法(100)，用于共轨式燃料喷射系统(1)；所述共轨式燃料喷射系统(1)包括：高压泵(7)、容器(6)、润滑管路(20)、高压管路(8)和燃料计量单元(9)；其中，燃料经过所述润滑管路(20)润滑所述高压泵(7)；所述燃料计量单元(9)控制供应至所述高压泵(7)的燃料；所述高压泵(7)加压燃料并将经过加压的燃料通过所述高压管路(8)供应至所述容器(6)；其特征在于，包括以下步骤：
比较燃料计量单元(9)进油口处的压力值是否低于预设值(50)；当所述燃料计量单元(9)进油口处的压力值低于预设值时，则判断所述润滑管路(20)的压力值低于预设值；其中，判断所述燃料计量单元(9)进油口处的压力值是否低于预设值(50)包括：
对所述容器(6)内实际压力值(51)与所述容器(6)内预设的压力值的差值(52)进行积分运算；当检测到积分运算结果大于设定的阈值时，判断燃料计量单元进油口(9)处的压力值低于预设值；
当判断所述润滑管路(20)的压力值低于所述设定值后，所述共轨式燃料喷射系统(1)采取降级措施。
2.根据权利要求1所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，对所述容器(6)内实际压力值(51)与所述容器(6)内预设的压力值的差值(52)进行积分运算之前，还包括：
判断是否达到触发检测所述燃料计量单元(9)进油口处的压力值的条件；当判断达到触发检测所述燃料计量单元(9)进油口处的压力值的条件时，对所述容器(6)内实际压力值(51)与所述容器(6)内预设的压力值的差值(52)进行积分运算。
3.根据权利要求2所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，触发检测所述燃料计量单元(9)进油口处的压力值的条件包括：当发动机处于稳态的工况时并且在一个事先定义的监控区域内；所述发动机处于稳态的工况包括：所述燃料计量单元(9)进油口处的压力值处于稳定的工况；所述监控区域为预先设定并由内燃机转速、压力值和喷油量定义。
4.根据权利要求3所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，当检测到所述积分运算结果大于设定的阈值时，所述方法进一步包括：
检测所述高压管路(8)是否泄漏；当检测到所述高压管路(8)没有泄漏时，判断所述润滑管路(20)的压力值低于所述设定的压力值。
5.根据权利要求3所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，当检测到所述积分运算结果大于设定的阈值时，所述方法进一步包括：
检测所述低压泵(11)是否老化或者产生偏移；当检测到所述低压泵(11)没有老化或者产生偏移时，判断所述润滑管路(20)的压力值低于所述设定的压力值。
6.根据权利要求1至5中任意一项所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，所述燃料经过所述润滑管路(20)润滑所述高压泵(7)后，流入所述燃料计量单元(9)。
7.根据权利要求6所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，所述共轨式燃料喷射系统(1)还包括：电子控制单元(31)；当判断所述润滑管路(20)的压力值低于所述设定值时，上报该信息至所述电子控制单元(31)的数据诊断系统；根据所述数据诊断系统的诊断结果，所述电子控制单元(31)控制所述共轨式燃料喷射系统(1)采取降级措施。
8.根据权利要求7所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，所述电子控制单元(31)控制所述共轨式燃料喷射系统(1)采取降级措施之前还包括：所述电子控制单元(31)控制燃料计量单元(9)增大流入所述高压泵(7)的燃料量。
9.根据权利要求1至8中任意一项所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，所述电子控制单元(31)包括PID控制器；所述PID控制器的积分控制部分对所述容器(6)内实际压力值(51)与所述容器(6)内预设的压力值的差值(52)进行积分运算。
10.根据权利要求9所述的燃料供应控制方法(100)，其特征在于，所述降级措施包括：限制发动机输出的扭矩或者停机。
11.一种非易失性存储器，其存储有计算机程序，所述计算机程序使计算机执行一种包括权利要求1至10中任意一项所述的用于共轨式燃料喷射系统(1)的燃料供应控制方法(100)。
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