用于共轨燃油泵的控制方法和用于执行该方法的装置.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201010258050.1

申请日:

2010.08.18

公开号:

CN101994575A

公开日:

2011.03.30

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||专利申请权的转移IPC(主分类):F02D 1/12变更事项:申请人变更前权利人:德尔福技术控股有限公司变更后权利人:德尔福国际运营卢森堡有限公司变更事项:地址变更前权利人:卢森堡巴沙拉日变更后权利人:卢森堡巴沙拉日登记生效日:20140806|||实质审查的生效IPC(主分类):F02D 1/12申请日:20100818|||公开

IPC分类号:

F02D1/12; F02M59/36

主分类号:

F02D1/12

申请人:

德尔福技术控股有限公司

发明人:

J·辛克莱尔

地址:

卢森堡巴沙拉日

优先权:

2009.08.18 EP 09168037.1

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司 72001

代理人:

原绍辉

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内容摘要

一种共轨燃油泵的控制方法和执行该方法的装置。燃油泵包括多个具有柱塞和控制阀的泵元件,柱塞由相关联凸轮驱动以在每个发动机转数执行至少一个泵送事件,以及控制阀控制进入和/或流出泵室的燃油流。每个泵送事件对应于相关联凸轮的相关联凸轮凸角。该方法包括,对于每个泵元件的每个泵送事件,响应于由至少一个在先泵送事件获得的输出控制信号控制控制阀。通过测量轨容积内的油压以得出测得轨压值;和比较轨压值和要求轨压值以得出轨压误差。对轨压误差执行比例和积分计算以得出比例项和积分项。结合上述两项以得出输出控制信号。

权利要求书

1: 一种用于控制包括多个泵元件 (10) 的燃油泵组件的控制方法, 所述多个泵元件用 于将高压燃油传送至轨容积, 每一泵元件 (10) 包括柱塞 (12) 和控制阀 (20), 所述柱塞由相 关联的凸轮驱动以在每个发动机转数执行至少一个泵送事件, 以及所述控制阀用于控制进 入和 / 或流出泵室 (14) 的燃油流, 每个泵送事件对应于相关联凸轮的相关联凸轮凸角, 该 方法包括, 对于每个泵元件的每个泵送事件, 响应于从至少一个在先泵送事件获得的输出 控制信号 (52a-52f, 114) 控制所述泵元件 (10) 的所述控制阀 (20) ; 其中所述输出控制信号 (52a-52f, 114) 通过以下得出 : 测量在所述轨容积之内的燃油压力以得出测得轨压值 (42) ; 比较该测得轨压值 (42) 和要求轨压值 (46) 以得出轨压误差 (102) ; 对该轨压误差 (102) 执行比例和积分计算以得出该轨压误差 (102) 的比例项 (104) 和 该轨压误差 (102) 的积分项 (110) ; 以及 结合该比例项 (104) 和该积分项 (110) 以得出所述输出控制信号 (52a-52f, 114)。
2: 如权利要求 1 所要求的控制方法, 其中所述轨压误差 (102) 的所述积分项 (110) 是 从相关联泵元件 (10) 的相关联凸轮凸角的多个近来的泵送事件得出的累积积分项。
3: 如权利要求 2 所要求的控制方法, 其中该积分项 (110) 被周期性地重置。
4: 如权利要求 1-3 中任一所要求的控制方法, 其中所述比例项 (104) 由所述轨压误差 (102) 乘以比例增益因数计算, 所述轨压误差 (102) 是为前一个泵送事件测量的误差, 不管 所述前一个泵送事件与哪个泵元件相关联。
5: 如权利要求 4 所要求的控制方法, 其中比例增益因数是恒定值。
6: 如权利要求 4 所要求的控制方法, 其中比例增益因数是取决于一个或多个发动机状 态的映射值。
7: 如权利要求 1-6 任一所要求的控制方法, 其中所述输出控制信号 (52a-52f, 114) 控 制所述泵元件的所述控制阀 (20) 处于关闭的持续时间。
8: 如权利要求 1-7 任一所要求的控制方法, 为了控制包括多个泵元件 (10) 的燃油泵组 件, 每个泵元件由具有至少两个凸轮凸角的相关联凸轮驱动以在每一发动机转数执行至少 一个泵送事件。
9: 如权利要求 1-8 任一所要求的控制方法, 进一步包括 : 监测每个泵元件的每个凸轮 凸角的所述积分项 (110) 以确认故障状况的存在。
10: 如权利要求 9 所要求的控制方法, 进一步包括 : 比较泵元件的这些凸轮凸角中的第 一个凸角的所述积分项 (110) 和相同泵元件的其它或者每一其它凸轮凸角的所述积分项 (110) ; 并且, 基于该比较, 确认所述故障状况的性质。
11: 如权利要求 10 所要求的控制方法, 进一步包括 : 如果所述积分项 (110) 随时间变 化至不同的程度则确定存在非泵元件相关的故障。
12: 如权利要求 10 所要求的控制方法, 进一步包括 : 如果所述积分项 (110) 随时间基 本上以相同程度变化则确定存在泵元件相关的故障。
13: 如权利要求 11 或 12 所要求的控制方法, 其中仅仅比较对应于基本上相同的发动机 状态的积分项。
14: 如权利要求 9 所要求的控制方法, 进一步包括 : 比较给定泵元件的给定凸轮凸角的 所述积分项 (110) 和预存数据以确定是否存在故障。 2
15: 一种燃油泵组件, 包括用于传送高压燃油至轨容积的多个泵元件 (10) 和控制装置 (40), 每一泵元件 (10) 包括柱塞 (12) 和控制阀 (20), 所述柱塞由相关联凸轮驱动以在每个 发动机转数执行至少一个泵送事件, 以及所述控制阀用于控制进入和 / 或流出泵室 (14) 的 燃油流, 每个泵送事件对应于所述相关联凸轮的相关联凸轮凸角, 以及所述控制装置 (40) 用于响应于从至少一个在先泵送事件得到的输出控制信号 (52a-52f, 114) 来控制所述泵 元件 (10) 的所述控制阀 (20) ; 其中该控制装置包括 : 装置 (44), 用于测量在所述轨容积之内的燃油压力以得出测得轨压值 (42) ; 装置 (48), 用于比较所述测得燃油压力和要求轨压以得出轨压误差 (102) ; 装置 (50), 用于对该轨压误差 (102) 执行比例和积分计算以得出该轨压误差 (102) 的 比例项 (104) 和该轨压误差 (102) 的积分项 (110) ; 以及 装置 (112), 用于结合所述比例项 (104) 和所述积分项 (110) 以得出用于所述控制阀的 所述输出控制信号 (52a-52f, 114)。

说明书


用于共轨燃油泵的控制方法和用于执行该方法的装置

    技术领域 本发明涉及一种用于在内燃机燃油喷射系统里使用的共轨燃油泵的控制方法。 本 发明同样涉及一种用于在共轨燃油泵中实施该方法的装置。
     背景技术 在压燃内燃机的共轨燃油系统中, 燃油借助于高压燃油泵加压, 由低压输送泵从 油箱向高压燃油泵供给燃油。通常, 高压燃油泵包括支撑多个泵元件的主泵壳体。每个泵 元件包括柱塞, 其由发动机驱动的凸轮轴以往复运动驱动以产生高的油压。高压燃油然后 储存在共用油轨中以向燃油喷射器传送。
     通常, 单个进口计量阀用来计量进入所有泵元件的燃油。这些泵元件内的燃油在 相关联柱塞的泵送冲程期间变得被加压。进口计量阀的设置意味着, 在发动机的整个工作 范围内, 高压燃油泵的泵送任务在各泵元件之间是平均地分配的, 不考虑泵元件是否以小 于其最大泵送容量的条件工作。相应地, 每个泵元件被要求执行泵送冲程的频率也是最大
     值。 本申请人的共同未决欧洲专利申请 09157959.9 描述了一种替代的燃油泵, 其中 不是所有的泵元件具有单个进口计量阀, 而是每个泵元件装配有其独有的专用计量阀。每 个泵元件的柱塞由相关联的具有一个或多个凸轮凸角的发动机驱动的凸轮驱动。 每个泵元 件的控制阀在下止点和上止点之间的泵送窗口期间是可操作的, 相应于相关凸轮凸角的上 升侧面, 以控制传送给所述轨的燃油量。在泵送窗口之内的每个泵送事件的持续时间确定 由泵元件传送入共轨的燃油量。为了实现要求的泵送持续时间, 必须在泵送窗口期间在相 对于凸轮的发动机旋转中的正确位置致动该阀。为了实现泵元件的全部泵容量, 元件的计 量阀在全部泵送窗口期间被致动, 而对于零要求, 阀在任何泵送窗口都不会被致动。
     EP 09157959.9 的发明提供的优点在于至少一个泵元件 ( 或者与泵元件相关联的 至少一个凸轮凸角 ) 的泵送任务可以通过使与特定的泵元件相关联的计量阀不工作而容 易地去除, 这意味着该计量阀不处于泵送冲程的加压相位。该泵元件经受泵送冲程的频率 因此减少, 并使疲劳破坏的可能性一并减少。 而且, 已经认定, 由于泵元件部件之间的间隙, 泵元件在泵送冲程期间易遭受高压燃油泄漏。高压燃油泄漏代表泵效率的降低, 因为高压 燃油并非完全排到共燃油轨中。欧洲专利申请 09157959.9 的发明克服了这一问题。
     这样的共轨燃油泵的另一个合乎需要的特征是轨压被精确控制和保持以便维持 喷射压力。本发明的一个目的是提供一种在上述类型的共轨燃油泵控制轨压的方法, 该目 的在该方法中实现。
     发明内容 根据本发明的第一方面, 提供一种用于控制包括多个向轨容积输送高压燃油的泵 元件的燃油泵的方法, 每一个泵元件包括柱塞和控制阀, 所述柱塞由相关联凸轮驱动以在 每一发动机转数执行至少一个泵送事件, 和所述控制阀用于控制流入和 / 或流出泵室的燃
     油流, 每个泵送事件对应于相关联凸轮的相关联凸轮凸角, 该方法包括, 对于每个泵元件的 每个泵送事件, 响应于从至少一个在先泵送事件获得的输出控制信号控制所述泵元件的控 制阀。输出控制信号通过以下获得, 测量在轨容积之内的燃油压力以得到测量轨压值和将 该测量轨压值与要求轨压值比较以得出轨压误差。 对该轨压误差执行比例和积分计算以得 出该轨压误差的比例项和该轨压误差的积分项 ; 比例项和积分项再经过合并 ( 例如求和 ) 得出该输出控制信号。
     本方法提供一个优点, 即在轨容积之内的轨压能够基本上维持在所要求的水平 上, 而无论所述泵元件中的任一泵元件的性能如何。
     在一个优选实施例中, 轨压误差的积分项是由相关联泵元件的相关联凸轮凸角的 多个在先 ( 例如最近 ) 泵送事件获得的累积积分项。
     在一个实施例, 积分项可以被周期性地重置。 例如, 在一个优选实施例中积分项可 以在每次要求轨压为零时 ( 例如包括切断 ) 重置。在这种情况下轨压误差的积分项是由自 相关联泵元件的相关联凸轮凸角的零轨压要求以来已发生的泵送事件获得的累积积分项。
     在进一步的优选实施例中, 比例项通过轨压误差乘以比例增益因数计算, 轨压误 差是为上一泵送事件测量的误差, 不考虑所述上一泵送事件与哪个泵元件相关联。
     比例增益因数可以是恒定值, 或者可以是取决于一个或多个发动机状态 ( 例如速 度, 负荷, 和轨压 ) 的映射值。
     在进一步的优选实施例, 测量轨容积之内的燃油压力的步骤包括测量轨压若干次 并计算平均轨压值, 并且比较步骤包括比较平均轨压值和要求轨压值。
     在一个优选实施例, 该方法被应用于具有多个泵元件的泵组件, 每一个泵元件由 具有至少两个凸轮凸角 ( 即多凸角凸轮 ) 的相关联凸轮驱动以在每一发动机转数执行至少 一次泵送事件。
     本发明的进一步优点是, 因为为每一泵元件的每一凸轮凸角独立地计算轨压误差 的积分项, 所以可以监测该积分项以用于诊断目的, 即确认和表征故障状况的存在。
     例如, 在具有带有多凸角凸轮的泵元件的燃油泵, 泵元件的所述凸轮凸角中的第 一个凸角的积分项可以与相同泵元件的其它或其它每一凸轮凸角的积分项相比较 ; 以及, 基于该比较, 可以确认故障状况的性质。如果, 例如, 发现与相同泵元件相关的凸轮凸角的 轨压误差的积分项变化至彼此不同的程度, 则这可以表示非泵元件相关的故障, 例如多个 喷射器中的一个的故障。
     替代地, 如果相同泵元件的凸轮凸角的积分项的变化基本上相同的量, 则表示存 在泵元件相关的故障, 例如该泵元件中的泄漏问题。
     优选地, 仅仅比较对应于基本上相同发动机状态的积分项。
     在另一种方法中, 给定泵元件的给定凸轮凸角的积分项可以与预存数据比较以确 定是否存在故障, 以及故障的性质。
     在本发明的第二方面, 提供一种用于执行本发明的第一方面的方法的装置。这样 的装置可以包括用于实施本发明的第一方面的优选和 / 或可选方法步骤中的任何一个或 多个的设备。
     可以理解, 本发明同样地适用于其中每个泵元件的凸轮都是单凸角的凸轮的燃油 泵, 以及其中凸轮都具有多个凸角的泵。本发明适用于具有向一个或多个共轨提供燃油的任何复数个泵元件 ( 例如两个、 四个、 六个或以上 ) 的燃油泵。 附图说明 现在参考附图, 仅通过示例描述本发明, 其中 :
     图 1 是用于发动机的共轨燃油系统的高压燃油泵的多个泵元件中的一个泵元件 的剖视图, 包括多个泵元件, 每个泵元件都具有其自己专用的计量阀 ;
     图 2(a) 至 (e) 示出图 1 中燃油泵的泵元件的泵循环期间的多个事件的相对正时, 在以一半的发动机曲轴速度旋转的凸轮轴旋转一周期间, 具有两个凸轮凸角的单个凸轮将 燃油泵送入连接发动机的两个汽缸并因此连接两个喷射器的共轨, 并且具体地 ;
     图 2(a) 示出所述喷射器中的一个喷射器的喷射控制阀的状态 ;
     图 2(b) 示出轨压 ;
     图 2(c) 示出用于与泵元件相关联的计量阀的驱动脉冲 ;
     图 2(d) 示出泵送事件的持续时间 ; 以及
     图 2(e) 示出凸轮的升程 ;
     图 3 是用于图 1 的燃油泵的控制系统的示意流程图, 包括发动机控制单元 (ECU) ; 以及
     图 4 是示出了在图 3 中的 ECU 中所执行的各处理步骤的系统控制简图。具体实施方式
     本发明的控制方法适用于具有多个泵元件的压燃内燃机的高压燃油泵组件, 所述 多个泵元件以相移循环方式工作。
     参见图 1, 每个泵元件 10 是相同的并包括柱塞, 该柱塞用来对泵元件内的燃油进 行加压以传送至燃油轨容积 ( 未示出 ), 该燃油轨容积是与泵组件的其他每个泵元件共有 的。 为了简明, 将仅仅详细描述组件的多个泵元件中的一个, 但是应当理解其它的每一个泵 元件是以类似方式构造和工作的。
     此时应该理解, ″泵元件″具有通用含义并覆盖具有容纳在公共壳体元件之内的 一系列泵送元件的泵配置, 例如在一种时常被称为轴向式 (inline) 共轨泵的泵中。替代 地, 每个泵元件可以容纳在相应的 ( 单独的 ) 壳体元件之内, 从而形成独立的泵送模块, 例 如在本领域中被称为″单位泵″, 或者当与喷射器模块结合时被称为″单位喷射器″, 这 些单位泵模块中的若干个模块合作以供应共轨装置。
     柱塞 12 借助于安装在发动机驱动的凸轮轴上的凸轮 ( 未示出 ) 驱动, 每个凸轮通 常具有至少一个带有上升侧面和下降侧面的凸轮凸角。泵元件 10 包括泵室 14 和通向泵室 14 的进口通道 16。进口通道 16 通过供应通道 18 与低压输送泵 ( 未示出 ) 相连通。进口 通道 16 可以借助电磁自锁阀 ( 称为控制阀 ) 与泵室 14 隔离, 电磁自锁阀整体由 20 表示。
     控制阀 20 包括借助控制阀弹簧 24 偏压打开的阀构件 22。 借助于发动机控制单元 (ECU)( 未在图 1 示出 ) 控制用于控制阀的致动器 26, 并且当被致动时, 该致动器 26 用来抵 抗弹簧力将阀构件 22 推动进入关闭位置, 其中泵室 14 和进口通道 16 之间的连通被中断。 控制阀 20 的设置能够使由泵元件 10 排出的燃油独立于柱塞 12 的运动来被计量, 即该控制 阀不自动地响应于柱塞 12 的运动。当处于图示的最低位置 ( 即当泵室 14 的容积 / 容量最大 ) 时柱塞 12 位于下止点 位置 ( 称为下止点 ), 当处于最高位置 ( 即当泵室 14 的容积 / 容量 ) 最小时, 位于上止点 位置 ( 称为上止点 )。当柱塞从上止点移动到下止点, 再回到上止点时, 就说发生一个泵循 环。
     从泵室 14 的出口通道 28 可以借助于液压操作的止回出口阀 30( 称为出口阀 ) 与 泵室 14 隔离。这样的阀有时也在本领域称为″单向阀″。出口通道 28 直接连通共轨以使 两者内的压力基本相等。当相关联的出口阀被打开时, 共轨从来自泵组件的每个泵元件的 出口通道 28 接收加压燃油。出口阀 30 由与出口阀弹簧 32 组合作用的共轨中的高压燃油 偏压进入关闭位置。实际上, 由进口阀弹簧 24 和出口阀弹簧 32 提供的偏压力都相当低, 与 这些阀所承受的燃油压力相比, 这些弹簧提供的力小得多。
     使用时, 当控制阀 20 打开且柱塞 12 在上止点和下止点之间运动 ( 即相应于凸轮 凸角的下降侧面 ) 时, 燃油从入口通道 18 被传送到泵室 14。泵循环的该部分称为填充冲 程, 因为正是在上述循环的该部分期间泵室 14 充满低压燃油。由于出口通道 ( 和共轨 ) 中 的高压燃油压的力和来自出口阀弹簧 32 的力, 出口阀 30 在整个填充冲程过程中被偏压进 入关闭位置。当柱塞 12 到达下止点时, 向泵室 14 的燃油传送在填充冲程终点终止。 图 1 示出在柱塞的填充冲程期间的泵元件 10 : 当控制阀 20 去激活时, 借助输送泵 通过入口通道 18 将燃油供给至泵室 14。
     参考图 2, 最佳地图示了柱塞 12 随后的泵送冲程, 该图示出了在一个发动机燃烧 循环期间, 也就是说在发动机旋转 720 度期间的泵循环中的各事件的相对正时。注意, 泵的 凸轮轴以发动机转速的一半旋转所以在发动机旋转 720 度期间该凸轮轴执行一个完整的 360 度旋转。
     在发动机旋转 0 度的参考点之后不久, 柱塞 12 到达下止点。下止点和上止点之间 的时间段被称为泵送窗口, 如图 2(e) 所示, 并表示泵循环中这样的部分 : 在该部分期间, 如 果相关联的控制阀 20 关闭, 由于柱塞 12 的运动可以发生燃油加压。在下止点后的预定时 刻, 控制信号被施加到控制阀 20 使该阀闭合以使柱塞 12 朝向上止点的继续运动导致在泵 室 14 内发生燃油加压。
     对于双凸角凸轮配置, 在凸轮轴的一个旋转期间存在两个泵送事件, 因此这两个 泵送事件的开始在图 2(c) 中被标识为泵送事件 (PUMPING EVENT)1 和泵送事件 (PUMPING EVENT)2。
     一旦控制阀 20 已经被激活, 控制阀 20 在整个余下的泵送冲程中保持闭合, 直到当 泵室 14 内的燃油压力超出足够克服出口通道 28 内的燃油压力的量时, 出口阀 30 被打开。 在泵室 14 之内的加压燃油因此可以流经出口通道 28 进入共轨。一旦泵室 14 的油压开始 减小, 控制阀 20 在弹簧 24 的作用下被再次打开。
     通过控制对于给定泵送事件每个泵元件的控制阀 20 被关闭时的位置, 控制阀 20 的保持关闭持续时间就被控制, 因此, 轨压 ( 如图 2(b) 所示 ) 可以被维持在期望水平以用 于下一喷射事件。 对于图 2 中的泵送事件 1 和 2, 控制阀被致动的持续时间不同使得每个事 件产生了被传送到共轨的不同燃油体积。例如, 为了排出相应于泵室 14 的最大容积 / 容量 的最大量燃油, 控制阀 20 在泵送窗口开始时被关闭并保持关闭直到上止点。可以理解当对 于所有凸轮凸角都以上述方式 ( 即最大容量 ) 操作泵组件的所有泵元件时, 因此实现泵组
     件的最大泵容量。在其他操作模式中, 控制阀 20 可以用于计量在泵送冲程期间由柱塞 12 排出的燃油的量以在任何给定时间精确满足发动机的需要。 这可以通过在进入该泵送窗口 之后关闭控制阀 20 而实现, 如图 2(c) 中所示的泵送事件 2。
     例如, 对于六缸发动机, 泵组件也许具有三个泵元件, 每个具有其自己的相应凸轮 且每个凸轮都相同且具有两个凸轮凸角, 编号凸轮凸角 -1 和凸轮凸角 -2, 如图 2。凸轮凸 角 -1 相应于第一泵元件的泵送事件 1 并由术语″泵送事件 1-1″指示。同样地, 用于第一 泵元件的凸轮凸角 -2 将由术语″泵送事件 1-2″指示。在下文中, 相同的术语将用于第二 泵元件, 也就是泵送事件 2-1, 2-2, 如此等等并用于更高编号的泵元件。在这样的例子中可 以理解, 泵的凸轮轴的每一个转数期间存在六个泵送事件, 即三个泵元件中的每一个泵元 件的两个泵送事件。其它的组合同样也可以在每一个凸轮轴转数期间给出六个泵送事件, 例如, 六个泵元件每个泵元件具有单个的凸轮凸角, 或者两个泵元件每个泵元件具有三凸 角凸轮。同样地, 尽管在每一凸轮轴转数期间具有和发动机汽缸相同数量的泵送事件是有 吸引力的, 但这不是必须的要求。
     本发明提供一种用于图 1 中的燃油泵的控制方法, 其中评估轨压, 并响应于上述 评估对随后的泵送事件进行相应地调节, 以便将喷射压力维持在期望值。 图 3 是用于图 1 中泵组件的控制系统的示意图, 在具有三个泵元件的燃油系统中。 该控制系统包括发动机控制单元 (ECU)40, 其接收来自轨压传感器 44 的采样信号 42 并为 三个泵元件 10 中的每一个泵元件的每一个泵送事件, 利用图 4 所示的过程独立地处理该信 号。将轨压的采样信号 42 与要求的轨压值 46 相比较, 在 ECU 40 的比较器 48 中计算它们 的差。ECU 40 还包括比例积分 (PI) 控制器 50, 其从比较器 48 接收上述差信号并为每一个 泵送事件独立地对该差信号执行比例积分计算, 如下文中的进一步地详细描述。
     ECU 40 基于 PI 计算产生多个输出信号 52a-52f 以便为下一泵送事件调节相关联 的泵元件的控制阀。换句话说, 为来自泵元件 -1 的第一凸轮凸角的每一泵送事件 1-1 产生 用于泵元件 -1 的控制阀的输出信号 52a, 同样地, 为来自泵元件 -1 的第二凸轮凸角的每一 泵送事件 1-2 产生用于泵元件 -1 的控制阀的输出信号 52b。类似地, 为来自泵元件 -2 的第 一凸轮凸角的每一泵送事件 2-1 产生用于泵元件 -2 的控制阀的输出信号 52c, 为来自泵元 件 -2 的第二凸轮凸角的每一泵送事件 2-2 产生用于泵元件 -2 的控制阀的输出信号 52d。 最后, 为来自泵元件 -3 的第一凸轮凸角的每一泵送事件 3-1 产生用于泵元件 -3 的控制阀 的输出信号 52e, 为来自泵元件 -3 的第二凸轮凸角的每一泵送事件 3-2 产生用于泵元件 -3 的控制阀的输出信号 52f。
     本发明的一个重要特征是, 对每个凸轮凸角上的泵送事件的控制的执行独立于对 相同泵元件上的其它或每一个其它凸轮凸角的控制, 并且独立于其他泵元件中的每一个泵 元件。
     图 4 更进一步详细示出了由 ECU 实施的该控制方法。利用轨压的 PI 控制, 轨压误 差信号被评估以计算积分项和比例项, 然后使用积分项和比例项得出用于后续泵送事件的 适当的控制信号。
     作为本发明的背景技术, 常规的 PI 控制用来控制过程的可测量的输出以及该过 程的控制输入, 该过程具有该输出的期望值或者理想值。PI 控制方法以下述方式进行 : 比 较理想值和测得的输出并计算误差信号, 然后分析该误差信号以得出比例项与积分项, 比
     例项和积分项用来调整后续控制输入以便将测得的输出适当调节为收敛到其理想值。
     比例项使控制器的输出产生正比于当前误差值的变化。 该比例响应可以通过将误 差乘以比例增益因数来调节。对于控制器输入的误差的给定变化, 高比例增益因数在控制 器输出中产生大的变化。如果比例增益因数太高, 系统会变得不稳定。与此相反, 对于输入 的大误差, 小的增益因数产生小的输出响应, 因而产生更少响应 ( 或更不敏感 ) 的控制器。 如果比例增益因数太低, 当响应系统干扰时控制作用可能会太小。
     无干扰时, 纯粹的比例控制不会停留在其目标值, 而是会保持有稳态误差, 该稳态 误差是比例增益和过程增益的函数。积分项的贡献正比于误差的大小和误差的持续时间。 在时间上对瞬时误差进行求和 ( 积分误差 ) 给出累积偏差, 然后将累积偏差乘以积分增益 并被加到控制器输出。积分项对总的控制器输出的贡献的大小由积分增益决定。
     当被加到比例项时, 积分项加速了过程朝向其理想值的移动并消除了与仅有比例 的控制器同时发生的残余稳态误差。
     更详细地参见图 4, 在本发明的特定的例子中, 在 ECU 的输入 1 为每一个泵送事件 指定一个任务编号。例如, 泵元件 1 的泵送事件被标记为 1 和 2( 对于双凸角凸轮 )。对于 每个泵送事件, 采样轨压并由 ECU 在输入 2( 图 3 中的信号 42) 接收。在输入 3, ECU 接收 要求信号 ( 图 3 的信号 46), 该要求信号是相应于当前发动机工作状态 ( 例如速度和负荷 ) 的轨压要求值。 通常, 对于每个泵送事件, 以高的频率测量轨压若干次以便以常规方式产生 的″爆发样本 (burst sample)″。通过平均多个轨压读数以返回一个读数, 可以减少信号 噪声的影响并改进传感器 44 的分辨率 (resolution) 和该信号在 ECU 中的后续模 - 数转换。
     对于每一泵元件 10 的每一泵送事件, 在比较器将所要求的轨压与所采样的轨压 进行比较 ( 步骤 100) 以得出轨压误差 102。然后在步骤 106 通过使轨压误差 102 乘比例增 益因数 108 计算轨压误差 102 的比例项 104。从比例增益因数 108 和在上一泵送事件之前 取得的轨压误差信号得出当前泵送事件的比例项 104。 对于这个计算, 上一泵送事件不必是 相应于相同泵元件的相同凸轮凸角的泵送事件, 而可以是其他泵元件之一的泵送事件。比 例增益因数 108 可以是恒定值, 或者作为选择, 也可以是针对诸如速度和轨压之类的发动 机状态而映射的。
     该比例项 104 然后在步骤 112 与轨压误差信号的相应积分项 110 相加。相加的输 出 ( 结合的输出信号 )114 然后反馈到相关联的泵元件 10 的控制阀 20 以在下一泵循环上 控制该泵元件的相同凸轮凸角的后续泵送事件。
     为了计算轨压误差信号的积分项 110, 积分增益 116 在步骤 118 被应用于轨压误差 信号 102 以得出积分增益输出 120。积分增益输出 120 然后合并到积分器函数中, 如虚线 122 所示, 该积分器函数还接收指示当前任务编号的信号 130。对于常规的积分器函数, 积 分增益输出 120 与现有积分增益输出 ( 即在先任务编号的积分增益输出项 ) 相加以产生求 和积分项 110。
     与从在在先泵送事件 ( 其不必与相同泵元件的相同凸轮凸角相关联 ) 之前获取 的轨压读数得到的比例项 104 相反, 积分项 110 基于相同泵元件的相同凸轮凸角的最近轨 压读数并且是相同泵元件的相同凸轮凸角的在先泵送事件得出的进化积分项 (evolving integral term)。因此, 轨压误差的积分项 110 是从相关联泵元件的相关联凸轮凸角的在 先泵送事件得出的累积积分项。通常, 积分项 110 可以在每次要求轨压为零时周期性地重置。 在这种情况下轨压误差的积分项是从自相关联泵元件的相关联凸轮凸角的零轨压要求 以来已发生的最近泵送事件得到的累积积分项。
     通过指定相关任务编号 130 至积分项 110 而在步骤 126 更新积分项数据存储, 该 积分项 110 是来自积分器函数 122 的输出。来自积分器函数 122 的求和输出 110 在步骤 112 与比例项 104 相加, 如之前所述, 以得出用于控制阀 20 的输出信号 114 以用于该泵元件 的相关凸轮凸角的下一个泵送事件。当加到比例项时, 积分项加速轨压误差信号朝向零的 移动并消除与仅有比例的控制器一起发生的残余稳态误差。 积分项负责给出对轨压误差的 快速响应。
     结合的输出信号控制控制阀保持关闭的持续时间, 因此控制用于相关联泵元件的 相关联凸轮凸角的后续泵送事件的持续时间。如果控制阀是自锁阀, 如图 1 的例子所示, 控 制阀保持关闭的持续时间由当柱塞在下止点和上止点之间移动时控制阀被关闭时的位置 决定, 控制阀保持闭锁在其关闭位置直到柱塞达到上止点并开始压在凸轮凸角的下降侧面 上。控制阀保持关闭的持续时间决定在后续泵送事件期间所计量的进入共轨的燃油量, 因 此保持该轨中的燃油压力处于期望水平。
     使用本发明的控制方法, 对于每个凸轮凸角, 独立地控制用于每个泵元件的控制 阀的输出信号。积分项对在相关凸轮凸角事件的在先泵送事件之后 ( 即一个凸轮转数之 前 ) 测得的最近轨压误差作出反应以补偿压力过大或不足。本发明的一个重要特征是, 通 过独立地为每个泵元件的每个凸轮凸角采样轨压并为每个泵送事件计算独立的比例项和 积分项来独立地监测每个泵元件的每个凸轮凸角, 比例项从在先泵送事件 ( 即在当前泵送 事件之前并与当前泵送事件最接近的任一泵送事件, 而不考虑与该任一泵送事件相关的凸 轮凸角 ) 得出而积分项仅仅从相应于相同泵元件的相同凸轮凸角的在先泵送事件得出。 本发明更进一步的益处是, 每个泵元件的每个凸轮凸角的积分项 110( 即由积分 器获得的求和积分项 ) 可以用于诊断目的, 因为其携带关于相关泵元件的特有信息。例如, 如果特定的泵元件遭受泵泄漏或者具有性能转变, 该泵元件的每个泵送事件将以基本上相 同的方式受到影响因此该泵元件的每一凸轮凸角的积分项 110 应该以类似方式变化。然 而, 该变化不会存在于任何其它泵元件的积分项 110 中。与此相反, 不可归因于具体泵元件 的系统外部泄漏会使每个泵元件的每个凸轮凸角的积分项 110 以相同方式变化, 因为在这 种情况下, 每个泵送事件将以类似方式受到影响。 在另一个例子, 如果发现一个泵元件的一 个凸轮凸角的积分项 110 以与该相同泵元件的 ( 一个或多个 ) 其它凸轮凸角相关联的积分 项不同的速率变化, 可以确定喷射器故障。在更进一步的例子, 可针对给定的发动机状态 ( 例如速度、 负载、 轨压 ) 监测积分项并将积分项与在先或者理想值进行比较以确定系统性 能降低或故障。
     本申请人的共同未决欧洲专利申请 09157959.9 描述一种选择性地使泵元件的某 些泵送事件不能正常运转的方法, 或者用于选择性地使某些泵元件整体不能正常运转, 以 便在多个泵元件中建立不均匀分布的泵容量。通常, 泵系统需要被设置为具有同步的泵送 和喷射事件, 所以该方法的潜在缺陷是它产生异步的泵送和喷射事件。 然而, 通过在仅以有 选择的泵元件 / 泵送事件工作的泵组件中实施本发明的控制方法, 所选择的泵送事件的持 续时间将被调节以便即使允许异步的泵送 / 喷射, 也在共轨中维持基本上恒定的燃油压。
    

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1、10申请公布号CN101994575A43申请公布日20110330CN101994575ACN101994575A21申请号201010258050122申请日2010081809168037120090818EPF02D1/12200601F02M59/3620060171申请人德尔福技术控股有限公司地址卢森堡巴沙拉日72发明人J辛克莱尔74专利代理机构中国专利代理香港有限公司72001代理人原绍辉54发明名称用于共轨燃油泵的控制方法和用于执行该方法的装置57摘要一种共轨燃油泵的控制方法和执行该方法的装置。燃油泵包括多个具有柱塞和控制阀的泵元件,柱塞由相关联凸轮驱动以在每个发动机转数执行至。

2、少一个泵送事件,以及控制阀控制进入和/或流出泵室的燃油流。每个泵送事件对应于相关联凸轮的相关联凸轮凸角。该方法包括,对于每个泵元件的每个泵送事件,响应于由至少一个在先泵送事件获得的输出控制信号控制控制阀。通过测量轨容积内的油压以得出测得轨压值;和比较轨压值和要求轨压值以得出轨压误差。对轨压误差执行比例和积分计算以得出比例项和积分项。结合上述两项以得出输出控制信号。30优先权数据51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书7页附图3页CN101994580A1/2页21一种用于控制包括多个泵元件10的燃油泵组件的控制方法,所述多个泵元件用于将高压燃油传送至轨。

3、容积,每一泵元件10包括柱塞12和控制阀20,所述柱塞由相关联的凸轮驱动以在每个发动机转数执行至少一个泵送事件,以及所述控制阀用于控制进入和/或流出泵室14的燃油流,每个泵送事件对应于相关联凸轮的相关联凸轮凸角,该方法包括,对于每个泵元件的每个泵送事件,响应于从至少一个在先泵送事件获得的输出控制信号52A52F,114控制所述泵元件10的所述控制阀20;其中所述输出控制信号52A52F,114通过以下得出测量在所述轨容积之内的燃油压力以得出测得轨压值42;比较该测得轨压值42和要求轨压值46以得出轨压误差102;对该轨压误差102执行比例和积分计算以得出该轨压误差102的比例项104和该轨压误。

4、差102的积分项110;以及结合该比例项104和该积分项110以得出所述输出控制信号52A52F,114。2如权利要求1所要求的控制方法,其中所述轨压误差102的所述积分项110是从相关联泵元件10的相关联凸轮凸角的多个近来的泵送事件得出的累积积分项。3如权利要求2所要求的控制方法,其中该积分项110被周期性地重置。4如权利要求13中任一所要求的控制方法,其中所述比例项104由所述轨压误差102乘以比例增益因数计算,所述轨压误差102是为前一个泵送事件测量的误差,不管所述前一个泵送事件与哪个泵元件相关联。5如权利要求4所要求的控制方法,其中比例增益因数是恒定值。6如权利要求4所要求的控制方法,。

5、其中比例增益因数是取决于一个或多个发动机状态的映射值。7如权利要求16任一所要求的控制方法,其中所述输出控制信号52A52F,114控制所述泵元件的所述控制阀20处于关闭的持续时间。8如权利要求17任一所要求的控制方法,为了控制包括多个泵元件10的燃油泵组件,每个泵元件由具有至少两个凸轮凸角的相关联凸轮驱动以在每一发动机转数执行至少一个泵送事件。9如权利要求18任一所要求的控制方法,进一步包括监测每个泵元件的每个凸轮凸角的所述积分项110以确认故障状况的存在。10如权利要求9所要求的控制方法,进一步包括比较泵元件的这些凸轮凸角中的第一个凸角的所述积分项110和相同泵元件的其它或者每一其它凸轮凸。

6、角的所述积分项110;并且,基于该比较,确认所述故障状况的性质。11如权利要求10所要求的控制方法,进一步包括如果所述积分项110随时间变化至不同的程度则确定存在非泵元件相关的故障。12如权利要求10所要求的控制方法,进一步包括如果所述积分项110随时间基本上以相同程度变化则确定存在泵元件相关的故障。13如权利要求11或12所要求的控制方法,其中仅仅比较对应于基本上相同的发动机状态的积分项。14如权利要求9所要求的控制方法,进一步包括比较给定泵元件的给定凸轮凸角的所述积分项110和预存数据以确定是否存在故障。权利要求书CN101994575ACN101994580A2/2页315一种燃油泵组件。

7、,包括用于传送高压燃油至轨容积的多个泵元件10和控制装置40,每一泵元件10包括柱塞12和控制阀20,所述柱塞由相关联凸轮驱动以在每个发动机转数执行至少一个泵送事件,以及所述控制阀用于控制进入和/或流出泵室14的燃油流,每个泵送事件对应于所述相关联凸轮的相关联凸轮凸角,以及所述控制装置40用于响应于从至少一个在先泵送事件得到的输出控制信号52A52F,114来控制所述泵元件10的所述控制阀20;其中该控制装置包括装置44,用于测量在所述轨容积之内的燃油压力以得出测得轨压值42;装置48,用于比较所述测得燃油压力和要求轨压以得出轨压误差102;装置50,用于对该轨压误差102执行比例和积分计算以。

8、得出该轨压误差102的比例项104和该轨压误差102的积分项110;以及装置112,用于结合所述比例项104和所述积分项110以得出用于所述控制阀的所述输出控制信号52A52F,114。权利要求书CN101994575ACN101994580A1/7页4用于共轨燃油泵的控制方法和用于执行该方法的装置技术领域0001本发明涉及一种用于在内燃机燃油喷射系统里使用的共轨燃油泵的控制方法。本发明同样涉及一种用于在共轨燃油泵中实施该方法的装置。背景技术0002在压燃内燃机的共轨燃油系统中,燃油借助于高压燃油泵加压,由低压输送泵从油箱向高压燃油泵供给燃油。通常,高压燃油泵包括支撑多个泵元件的主泵壳体。每个。

9、泵元件包括柱塞,其由发动机驱动的凸轮轴以往复运动驱动以产生高的油压。高压燃油然后储存在共用油轨中以向燃油喷射器传送。0003通常,单个进口计量阀用来计量进入所有泵元件的燃油。这些泵元件内的燃油在相关联柱塞的泵送冲程期间变得被加压。进口计量阀的设置意味着,在发动机的整个工作范围内,高压燃油泵的泵送任务在各泵元件之间是平均地分配的,不考虑泵元件是否以小于其最大泵送容量的条件工作。相应地,每个泵元件被要求执行泵送冲程的频率也是最大值。0004本申请人的共同未决欧洲专利申请091579599描述了一种替代的燃油泵,其中不是所有的泵元件具有单个进口计量阀,而是每个泵元件装配有其独有的专用计量阀。每个泵元。

10、件的柱塞由相关联的具有一个或多个凸轮凸角的发动机驱动的凸轮驱动。每个泵元件的控制阀在下止点和上止点之间的泵送窗口期间是可操作的,相应于相关凸轮凸角的上升侧面,以控制传送给所述轨的燃油量。在泵送窗口之内的每个泵送事件的持续时间确定由泵元件传送入共轨的燃油量。为了实现要求的泵送持续时间,必须在泵送窗口期间在相对于凸轮的发动机旋转中的正确位置致动该阀。为了实现泵元件的全部泵容量,元件的计量阀在全部泵送窗口期间被致动,而对于零要求,阀在任何泵送窗口都不会被致动。0005EP091579599的发明提供的优点在于至少一个泵元件或者与泵元件相关联的至少一个凸轮凸角的泵送任务可以通过使与特定的泵元件相关联的。

11、计量阀不工作而容易地去除,这意味着该计量阀不处于泵送冲程的加压相位。该泵元件经受泵送冲程的频率因此减少,并使疲劳破坏的可能性一并减少。而且,已经认定,由于泵元件部件之间的间隙,泵元件在泵送冲程期间易遭受高压燃油泄漏。高压燃油泄漏代表泵效率的降低,因为高压燃油并非完全排到共燃油轨中。欧洲专利申请091579599的发明克服了这一问题。0006这样的共轨燃油泵的另一个合乎需要的特征是轨压被精确控制和保持以便维持喷射压力。本发明的一个目的是提供一种在上述类型的共轨燃油泵控制轨压的方法,该目的在该方法中实现。发明内容0007根据本发明的第一方面,提供一种用于控制包括多个向轨容积输送高压燃油的泵元件的燃。

12、油泵的方法,每一个泵元件包括柱塞和控制阀,所述柱塞由相关联凸轮驱动以在每一发动机转数执行至少一个泵送事件,和所述控制阀用于控制流入和/或流出泵室的燃说明书CN101994575ACN101994580A2/7页5油流,每个泵送事件对应于相关联凸轮的相关联凸轮凸角,该方法包括,对于每个泵元件的每个泵送事件,响应于从至少一个在先泵送事件获得的输出控制信号控制所述泵元件的控制阀。输出控制信号通过以下获得,测量在轨容积之内的燃油压力以得到测量轨压值和将该测量轨压值与要求轨压值比较以得出轨压误差。对该轨压误差执行比例和积分计算以得出该轨压误差的比例项和该轨压误差的积分项;比例项和积分项再经过合并例如求和。

13、得出该输出控制信号。0008本方法提供一个优点,即在轨容积之内的轨压能够基本上维持在所要求的水平上,而无论所述泵元件中的任一泵元件的性能如何。0009在一个优选实施例中,轨压误差的积分项是由相关联泵元件的相关联凸轮凸角的多个在先例如最近泵送事件获得的累积积分项。0010在一个实施例,积分项可以被周期性地重置。例如,在一个优选实施例中积分项可以在每次要求轨压为零时例如包括切断重置。在这种情况下轨压误差的积分项是由自相关联泵元件的相关联凸轮凸角的零轨压要求以来已发生的泵送事件获得的累积积分项。0011在进一步的优选实施例中,比例项通过轨压误差乘以比例增益因数计算,轨压误差是为上一泵送事件测量的误差。

14、,不考虑所述上一泵送事件与哪个泵元件相关联。0012比例增益因数可以是恒定值,或者可以是取决于一个或多个发动机状态例如速度,负荷,和轨压的映射值。0013在进一步的优选实施例,测量轨容积之内的燃油压力的步骤包括测量轨压若干次并计算平均轨压值,并且比较步骤包括比较平均轨压值和要求轨压值。0014在一个优选实施例,该方法被应用于具有多个泵元件的泵组件,每一个泵元件由具有至少两个凸轮凸角即多凸角凸轮的相关联凸轮驱动以在每一发动机转数执行至少一次泵送事件。0015本发明的进一步优点是,因为为每一泵元件的每一凸轮凸角独立地计算轨压误差的积分项,所以可以监测该积分项以用于诊断目的,即确认和表征故障状况的存。

15、在。0016例如,在具有带有多凸角凸轮的泵元件的燃油泵,泵元件的所述凸轮凸角中的第一个凸角的积分项可以与相同泵元件的其它或其它每一凸轮凸角的积分项相比较;以及,基于该比较,可以确认故障状况的性质。如果,例如,发现与相同泵元件相关的凸轮凸角的轨压误差的积分项变化至彼此不同的程度,则这可以表示非泵元件相关的故障,例如多个喷射器中的一个的故障。0017替代地,如果相同泵元件的凸轮凸角的积分项的变化基本上相同的量,则表示存在泵元件相关的故障,例如该泵元件中的泄漏问题。0018优选地,仅仅比较对应于基本上相同发动机状态的积分项。0019在另一种方法中,给定泵元件的给定凸轮凸角的积分项可以与预存数据比较以。

16、确定是否存在故障,以及故障的性质。0020在本发明的第二方面,提供一种用于执行本发明的第一方面的方法的装置。这样的装置可以包括用于实施本发明的第一方面的优选和/或可选方法步骤中的任何一个或多个的设备。0021可以理解,本发明同样地适用于其中每个泵元件的凸轮都是单凸角的凸轮的燃油泵,以及其中凸轮都具有多个凸角的泵。本发明适用于具有向一个或多个共轨提供燃油的说明书CN101994575ACN101994580A3/7页6任何复数个泵元件例如两个、四个、六个或以上的燃油泵。附图说明0022现在参考附图,仅通过示例描述本发明,其中0023图1是用于发动机的共轨燃油系统的高压燃油泵的多个泵元件中的一个泵。

17、元件的剖视图,包括多个泵元件,每个泵元件都具有其自己专用的计量阀;0024图2A至E示出图1中燃油泵的泵元件的泵循环期间的多个事件的相对正时,在以一半的发动机曲轴速度旋转的凸轮轴旋转一周期间,具有两个凸轮凸角的单个凸轮将燃油泵送入连接发动机的两个汽缸并因此连接两个喷射器的共轨,并且具体地;0025图2A示出所述喷射器中的一个喷射器的喷射控制阀的状态;0026图2B示出轨压;0027图2C示出用于与泵元件相关联的计量阀的驱动脉冲;0028图2D示出泵送事件的持续时间;以及0029图2E示出凸轮的升程;0030图3是用于图1的燃油泵的控制系统的示意流程图,包括发动机控制单元ECU;以及0031图4。

18、是示出了在图3中的ECU中所执行的各处理步骤的系统控制简图。具体实施方式0032本发明的控制方法适用于具有多个泵元件的压燃内燃机的高压燃油泵组件,所述多个泵元件以相移循环方式工作。0033参见图1,每个泵元件10是相同的并包括柱塞,该柱塞用来对泵元件内的燃油进行加压以传送至燃油轨容积未示出,该燃油轨容积是与泵组件的其他每个泵元件共有的。为了简明,将仅仅详细描述组件的多个泵元件中的一个,但是应当理解其它的每一个泵元件是以类似方式构造和工作的。0034此时应该理解,泵元件具有通用含义并覆盖具有容纳在公共壳体元件之内的一系列泵送元件的泵配置,例如在一种时常被称为轴向式INLINE共轨泵的泵中。替代地。

19、,每个泵元件可以容纳在相应的单独的壳体元件之内,从而形成独立的泵送模块,例如在本领域中被称为单位泵,或者当与喷射器模块结合时被称为单位喷射器,这些单位泵模块中的若干个模块合作以供应共轨装置。0035柱塞12借助于安装在发动机驱动的凸轮轴上的凸轮未示出驱动,每个凸轮通常具有至少一个带有上升侧面和下降侧面的凸轮凸角。泵元件10包括泵室14和通向泵室14的进口通道16。进口通道16通过供应通道18与低压输送泵未示出相连通。进口通道16可以借助电磁自锁阀称为控制阀与泵室14隔离,电磁自锁阀整体由20表示。0036控制阀20包括借助控制阀弹簧24偏压打开的阀构件22。借助于发动机控制单元ECU未在图1示。

20、出控制用于控制阀的致动器26,并且当被致动时,该致动器26用来抵抗弹簧力将阀构件22推动进入关闭位置,其中泵室14和进口通道16之间的连通被中断。控制阀20的设置能够使由泵元件10排出的燃油独立于柱塞12的运动来被计量,即该控制阀不自动地响应于柱塞12的运动。说明书CN101994575ACN101994580A4/7页70037当处于图示的最低位置即当泵室14的容积/容量最大时柱塞12位于下止点位置称为下止点,当处于最高位置即当泵室14的容积/容量最小时,位于上止点位置称为上止点。当柱塞从上止点移动到下止点,再回到上止点时,就说发生一个泵循环。0038从泵室14的出口通道28可以借助于液压操。

21、作的止回出口阀30称为出口阀与泵室14隔离。这样的阀有时也在本领域称为单向阀。出口通道28直接连通共轨以使两者内的压力基本相等。当相关联的出口阀被打开时,共轨从来自泵组件的每个泵元件的出口通道28接收加压燃油。出口阀30由与出口阀弹簧32组合作用的共轨中的高压燃油偏压进入关闭位置。实际上,由进口阀弹簧24和出口阀弹簧32提供的偏压力都相当低,与这些阀所承受的燃油压力相比,这些弹簧提供的力小得多。0039使用时,当控制阀20打开且柱塞12在上止点和下止点之间运动即相应于凸轮凸角的下降侧面时,燃油从入口通道18被传送到泵室14。泵循环的该部分称为填充冲程,因为正是在上述循环的该部分期间泵室14充满。

22、低压燃油。由于出口通道和共轨中的高压燃油压的力和来自出口阀弹簧32的力,出口阀30在整个填充冲程过程中被偏压进入关闭位置。当柱塞12到达下止点时,向泵室14的燃油传送在填充冲程终点终止。0040图1示出在柱塞的填充冲程期间的泵元件10当控制阀20去激活时,借助输送泵通过入口通道18将燃油供给至泵室14。0041参考图2,最佳地图示了柱塞12随后的泵送冲程,该图示出了在一个发动机燃烧循环期间,也就是说在发动机旋转720度期间的泵循环中的各事件的相对正时。注意,泵的凸轮轴以发动机转速的一半旋转所以在发动机旋转720度期间该凸轮轴执行一个完整的360度旋转。0042在发动机旋转0度的参考点之后不久,。

23、柱塞12到达下止点。下止点和上止点之间的时间段被称为泵送窗口,如图2E所示,并表示泵循环中这样的部分在该部分期间,如果相关联的控制阀20关闭,由于柱塞12的运动可以发生燃油加压。在下止点后的预定时刻,控制信号被施加到控制阀20使该阀闭合以使柱塞12朝向上止点的继续运动导致在泵室14内发生燃油加压。0043对于双凸角凸轮配置,在凸轮轴的一个旋转期间存在两个泵送事件,因此这两个泵送事件的开始在图2C中被标识为泵送事件PUMPINGEVENT1和泵送事件PUMPINGEVENT2。0044一旦控制阀20已经被激活,控制阀20在整个余下的泵送冲程中保持闭合,直到当泵室14内的燃油压力超出足够克服出口通。

24、道28内的燃油压力的量时,出口阀30被打开。在泵室14之内的加压燃油因此可以流经出口通道28进入共轨。一旦泵室14的油压开始减小,控制阀20在弹簧24的作用下被再次打开。0045通过控制对于给定泵送事件每个泵元件的控制阀20被关闭时的位置,控制阀20的保持关闭持续时间就被控制,因此,轨压如图2B所示可以被维持在期望水平以用于下一喷射事件。对于图2中的泵送事件1和2,控制阀被致动的持续时间不同使得每个事件产生了被传送到共轨的不同燃油体积。例如,为了排出相应于泵室14的最大容积/容量的最大量燃油,控制阀20在泵送窗口开始时被关闭并保持关闭直到上止点。可以理解当对于所有凸轮凸角都以上述方式即最大容量。

25、操作泵组件的所有泵元件时,因此实现泵组说明书CN101994575ACN101994580A5/7页8件的最大泵容量。在其他操作模式中,控制阀20可以用于计量在泵送冲程期间由柱塞12排出的燃油的量以在任何给定时间精确满足发动机的需要。这可以通过在进入该泵送窗口之后关闭控制阀20而实现,如图2C中所示的泵送事件2。0046例如,对于六缸发动机,泵组件也许具有三个泵元件,每个具有其自己的相应凸轮且每个凸轮都相同且具有两个凸轮凸角,编号凸轮凸角1和凸轮凸角2,如图2。凸轮凸角1相应于第一泵元件的泵送事件1并由术语泵送事件11指示。同样地,用于第一泵元件的凸轮凸角2将由术语泵送事件12指示。在下文中,。

26、相同的术语将用于第二泵元件,也就是泵送事件21,22,如此等等并用于更高编号的泵元件。在这样的例子中可以理解,泵的凸轮轴的每一个转数期间存在六个泵送事件,即三个泵元件中的每一个泵元件的两个泵送事件。其它的组合同样也可以在每一个凸轮轴转数期间给出六个泵送事件,例如,六个泵元件每个泵元件具有单个的凸轮凸角,或者两个泵元件每个泵元件具有三凸角凸轮。同样地,尽管在每一凸轮轴转数期间具有和发动机汽缸相同数量的泵送事件是有吸引力的,但这不是必须的要求。0047本发明提供一种用于图1中的燃油泵的控制方法,其中评估轨压,并响应于上述评估对随后的泵送事件进行相应地调节,以便将喷射压力维持在期望值。0048图3是。

27、用于图1中泵组件的控制系统的示意图,在具有三个泵元件的燃油系统中。该控制系统包括发动机控制单元ECU40,其接收来自轨压传感器44的采样信号42并为三个泵元件10中的每一个泵元件的每一个泵送事件,利用图4所示的过程独立地处理该信号。将轨压的采样信号42与要求的轨压值46相比较,在ECU40的比较器48中计算它们的差。ECU40还包括比例积分PI控制器50,其从比较器48接收上述差信号并为每一个泵送事件独立地对该差信号执行比例积分计算,如下文中的进一步地详细描述。0049ECU40基于PI计算产生多个输出信号52A52F以便为下一泵送事件调节相关联的泵元件的控制阀。换句话说,为来自泵元件1的第一。

28、凸轮凸角的每一泵送事件11产生用于泵元件1的控制阀的输出信号52A,同样地,为来自泵元件1的第二凸轮凸角的每一泵送事件12产生用于泵元件1的控制阀的输出信号52B。类似地,为来自泵元件2的第一凸轮凸角的每一泵送事件21产生用于泵元件2的控制阀的输出信号52C,为来自泵元件2的第二凸轮凸角的每一泵送事件22产生用于泵元件2的控制阀的输出信号52D。最后,为来自泵元件3的第一凸轮凸角的每一泵送事件31产生用于泵元件3的控制阀的输出信号52E,为来自泵元件3的第二凸轮凸角的每一泵送事件32产生用于泵元件3的控制阀的输出信号52F。0050本发明的一个重要特征是,对每个凸轮凸角上的泵送事件的控制的执行。

29、独立于对相同泵元件上的其它或每一个其它凸轮凸角的控制,并且独立于其他泵元件中的每一个泵元件。0051图4更进一步详细示出了由ECU实施的该控制方法。利用轨压的PI控制,轨压误差信号被评估以计算积分项和比例项,然后使用积分项和比例项得出用于后续泵送事件的适当的控制信号。0052作为本发明的背景技术,常规的PI控制用来控制过程的可测量的输出以及该过程的控制输入,该过程具有该输出的期望值或者理想值。PI控制方法以下述方式进行比较理想值和测得的输出并计算误差信号,然后分析该误差信号以得出比例项与积分项,比说明书CN101994575ACN101994580A6/7页9例项和积分项用来调整后续控制输入以。

30、便将测得的输出适当调节为收敛到其理想值。0053比例项使控制器的输出产生正比于当前误差值的变化。该比例响应可以通过将误差乘以比例增益因数来调节。对于控制器输入的误差的给定变化,高比例增益因数在控制器输出中产生大的变化。如果比例增益因数太高,系统会变得不稳定。与此相反,对于输入的大误差,小的增益因数产生小的输出响应,因而产生更少响应或更不敏感的控制器。如果比例增益因数太低,当响应系统干扰时控制作用可能会太小。0054无干扰时,纯粹的比例控制不会停留在其目标值,而是会保持有稳态误差,该稳态误差是比例增益和过程增益的函数。积分项的贡献正比于误差的大小和误差的持续时间。在时间上对瞬时误差进行求和积分误。

31、差给出累积偏差,然后将累积偏差乘以积分增益并被加到控制器输出。积分项对总的控制器输出的贡献的大小由积分增益决定。0055当被加到比例项时,积分项加速了过程朝向其理想值的移动并消除了与仅有比例的控制器同时发生的残余稳态误差。0056更详细地参见图4,在本发明的特定的例子中,在ECU的输入1为每一个泵送事件指定一个任务编号。例如,泵元件1的泵送事件被标记为1和2对于双凸角凸轮。对于每个泵送事件,采样轨压并由ECU在输入2图3中的信号42接收。在输入3,ECU接收要求信号图3的信号46,该要求信号是相应于当前发动机工作状态例如速度和负荷的轨压要求值。通常,对于每个泵送事件,以高的频率测量轨压若干次以。

32、便以常规方式产生的爆发样本BURSTSAMPLE。通过平均多个轨压读数以返回一个读数,可以减少信号噪声的影响并改进传感器44的分辨率RESOLUTION和该信号在ECU中的后续模数转换。0057对于每一泵元件10的每一泵送事件,在比较器将所要求的轨压与所采样的轨压进行比较步骤100以得出轨压误差102。然后在步骤106通过使轨压误差102乘比例增益因数108计算轨压误差102的比例项104。从比例增益因数108和在上一泵送事件之前取得的轨压误差信号得出当前泵送事件的比例项104。对于这个计算,上一泵送事件不必是相应于相同泵元件的相同凸轮凸角的泵送事件,而可以是其他泵元件之一的泵送事件。比例增益。

33、因数108可以是恒定值,或者作为选择,也可以是针对诸如速度和轨压之类的发动机状态而映射的。0058该比例项104然后在步骤112与轨压误差信号的相应积分项110相加。相加的输出结合的输出信号114然后反馈到相关联的泵元件10的控制阀20以在下一泵循环上控制该泵元件的相同凸轮凸角的后续泵送事件。0059为了计算轨压误差信号的积分项110,积分增益116在步骤118被应用于轨压误差信号102以得出积分增益输出120。积分增益输出120然后合并到积分器函数中,如虚线122所示,该积分器函数还接收指示当前任务编号的信号130。对于常规的积分器函数,积分增益输出120与现有积分增益输出即在先任务编号的积。

34、分增益输出项相加以产生求和积分项110。0060与从在在先泵送事件其不必与相同泵元件的相同凸轮凸角相关联之前获取的轨压读数得到的比例项104相反,积分项110基于相同泵元件的相同凸轮凸角的最近轨压读数并且是相同泵元件的相同凸轮凸角的在先泵送事件得出的进化积分项EVOLVINGINTEGRALTERM。因此,轨压误差的积分项110是从相关联泵元件的相关联凸轮凸角的在先泵送事件得出的累积积分项。通常,积分项110可以在每次要求轨压为零时周期性地重说明书CN101994575ACN101994580A7/7页10置。在这种情况下轨压误差的积分项是从自相关联泵元件的相关联凸轮凸角的零轨压要求以来已发生。

35、的最近泵送事件得到的累积积分项。0061通过指定相关任务编号130至积分项110而在步骤126更新积分项数据存储,该积分项110是来自积分器函数122的输出。来自积分器函数122的求和输出110在步骤112与比例项104相加,如之前所述,以得出用于控制阀20的输出信号114以用于该泵元件的相关凸轮凸角的下一个泵送事件。当加到比例项时,积分项加速轨压误差信号朝向零的移动并消除与仅有比例的控制器一起发生的残余稳态误差。积分项负责给出对轨压误差的快速响应。0062结合的输出信号控制控制阀保持关闭的持续时间,因此控制用于相关联泵元件的相关联凸轮凸角的后续泵送事件的持续时间。如果控制阀是自锁阀,如图1的。

36、例子所示,控制阀保持关闭的持续时间由当柱塞在下止点和上止点之间移动时控制阀被关闭时的位置决定,控制阀保持闭锁在其关闭位置直到柱塞达到上止点并开始压在凸轮凸角的下降侧面上。控制阀保持关闭的持续时间决定在后续泵送事件期间所计量的进入共轨的燃油量,因此保持该轨中的燃油压力处于期望水平。0063使用本发明的控制方法,对于每个凸轮凸角,独立地控制用于每个泵元件的控制阀的输出信号。积分项对在相关凸轮凸角事件的在先泵送事件之后即一个凸轮转数之前测得的最近轨压误差作出反应以补偿压力过大或不足。本发明的一个重要特征是,通过独立地为每个泵元件的每个凸轮凸角采样轨压并为每个泵送事件计算独立的比例项和积分项来独立地监。

37、测每个泵元件的每个凸轮凸角,比例项从在先泵送事件即在当前泵送事件之前并与当前泵送事件最接近的任一泵送事件,而不考虑与该任一泵送事件相关的凸轮凸角得出而积分项仅仅从相应于相同泵元件的相同凸轮凸角的在先泵送事件得出。0064本发明更进一步的益处是,每个泵元件的每个凸轮凸角的积分项110即由积分器获得的求和积分项可以用于诊断目的,因为其携带关于相关泵元件的特有信息。例如,如果特定的泵元件遭受泵泄漏或者具有性能转变,该泵元件的每个泵送事件将以基本上相同的方式受到影响因此该泵元件的每一凸轮凸角的积分项110应该以类似方式变化。然而,该变化不会存在于任何其它泵元件的积分项110中。与此相反,不可归因于具体。

38、泵元件的系统外部泄漏会使每个泵元件的每个凸轮凸角的积分项110以相同方式变化,因为在这种情况下,每个泵送事件将以类似方式受到影响。在另一个例子,如果发现一个泵元件的一个凸轮凸角的积分项110以与该相同泵元件的一个或多个其它凸轮凸角相关联的积分项不同的速率变化,可以确定喷射器故障。在更进一步的例子,可针对给定的发动机状态例如速度、负载、轨压监测积分项并将积分项与在先或者理想值进行比较以确定系统性能降低或故障。0065本申请人的共同未决欧洲专利申请091579599描述一种选择性地使泵元件的某些泵送事件不能正常运转的方法,或者用于选择性地使某些泵元件整体不能正常运转,以便在多个泵元件中建立不均匀分布的泵容量。通常,泵系统需要被设置为具有同步的泵送和喷射事件,所以该方法的潜在缺陷是它产生异步的泵送和喷射事件。然而,通过在仅以有选择的泵元件/泵送事件工作的泵组件中实施本发明的控制方法,所选择的泵送事件的持续时间将被调节以便即使允许异步的泵送/喷射,也在共轨中维持基本上恒定的燃油压。说明书CN101994575ACN101994580A1/3页11图1说明书附图CN101994575ACN101994580A2/3页12图2图3说明书附图CN101994575ACN101994580A3/3页13图4说明书附图CN101994575A。

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