专利名称：用于设有控制高压燃料泵流速的截止阀的共轨式直喷系统的控制方法
用于设有控制高压燃料泵流速的截止阀的共轨式直喷系统的控制方法本发明涉及一种共轨式直喷系统的控制方法，该系统设有用于控 制高压燃料泵的流速的截止阀。
背景技术：
在共轨式直喷系统中，高压泵接收借助低压泵来自罐的燃料流， 并将该燃料供给到被液压连接到多个喷射器的共轨。共轨中的燃料 压力必须根据机点予以持续控制，这种控制或者通过改变高压泵的 瞬时流速，或者通过将多余的燃料持续供给到共轨，并借助调节阀 从共轨自身排出多余的燃料来实现。通常情况下，改变高压泵的瞬 时流速这样的解决方法是优选的，这是由于它显示出的能量效率要 高得多，且不会导致燃料过热。为了改变高压泵的瞬时流速，已经建议一种解决方法，此类解决方法示于专利申请文件EP0481964A1或专利文件US6116870A1 中，文件中描述了变流量高压泵的使用情况，这种高压泵能够仅将 使共轨内的燃料压力维持在期望值所需要的燃料量供给到共轨；具 体地说，该高压泵设有电磁致动器，该致动器能通过改变高压泵自 身进气阀的关闭时刻，来逐时改变高压泵的流速。作为替换，为了改变高压泵的瞬时流速，已经建议，将流量调 节装置置于增压室的上游，该流量调节装置包括截面可持续变化的 狭道，该狭道根据共轨内所需要的压力进行控制。但是，上述用于改变高压泵的瞬时流速的两种解决方法在机械 方面是复杂的，且不能高精度地调整高压泵的瞬时流速。此外，在 较小流速的情况下，包括可变截面的狭道的流速调整装置呈现出较 小的通道截面，而这种较小的通道截面又决定了较高的局部压力损 失(局部负载损耗)，这会危及到进气阀的正确操作，该进气岡调整吸入到高压泵的增压室中的燃料。出于此原因，已建议一种解决方法，此类方法示于专利申请文件EP1612402A1中，该专利申请文件涉及一种高压泵，该高压泵包 括通过相应的吸气和输送沖程在往复运动中运转的多个泵元件，并 且在该高压泵中，各个泵元件均设有与由低压泵供给的进气管相通 的相应进气阀。在该进气管上，设有以通断方式控制的截止阀，该 截止岡用于调整供给到高压泵的瞬时燃料流速；换言之，该截止阀 是开启/关闭(开/关)型的阀门，它通过改变开启时间和关闭时间之 间的比率予以驱动，从而改变供给到高压泵的瞬时流速。以这种方 式，截止阀总是呈现出具有有效宽度的通道截面，它并不导致产生 可察觉的局部压力损失(局部负载损耗)。借助截止阀的驱动频率，该截止岡受到同步于高压泵的机械致 动(这由接收来自曲轴的运动的机械变速箱执行)的控制，该驱动 频率具有恒定的内部同步比率，并根据高压泵的抽运频率(通常，对于高压泵的每个泵冲程，均执行截止阀的开/关循环)被预先确定。 已经观察到，在高压泵的各次抽吸中，存在相当狭小的临界角；如 果在该临界角给出截止阀的开启指令，在至高压泵的燃料传送中就 会出现不规则性，且这种传送的不规则性会继而导致共轨内的燃料 压力出现扰动。为了避免在高压泵的临界抽吸角上发送开启截止阀的指令，已 经建议，根据高压泵的抽吸来分阶段执行截止阀的指令；然而，这 种解决方法要求精确地得知高压泵的抽吸相位(即，高压泵的机械 致动相位)，并由此强迫安装带来可观的成本增加的角编码器(角编 码器是非常昂贵的传感器，并相对难于处理)。此外，值得强调的是，启动高压泵的机械变速箱接收来自曲轴 的运动，并因此呈现出与曲轴的旋转速度成比例的启动频率(因此， 通过得知曲轴的旋转速度，就可以立刻获知启动高压泵的机械变速 箱的启动频率)；然而，由于结构和装配限制，启动高压泵的机械变 速箱并不能保证预先确定相对于曲轴的相位，因此，也就不能提前 得知启动高压泵的机械变速箱和曲轴之间的关系。发明内容本发明的目的是，提供一种共轨式直喷系统的控制方法，该系统 设有用于控制高压燃料泵的流速的截止阀，这种控制方法不具有上述 缺点，并且，明确地说，实施容易且节省成本。根据本发明，提供了一种共轨式直喷系统的控制方法，该系统设有用于控制高压燃料泵的流速的截止阀；该控制方法包括如下步骤借助高压泵将加压燃料供给到共轨，其中高压泵通过该截止阀接 收燃料；循环控制该截止阀的开启和关闭，用于使由高压泵吸入的燃料的通过改变该截止阀的开启时段的持续时间和关闭时段的持续时间 之间的比率，来调整由高压泵^的燃料的流速；并且借助该截止阀的驱动频率，以同步于该高压泵的机械致动的方式 驱动截止阀，该驱动频率具有恒定的整数同步比率，且^L据该高压泵 的抽吸频率^JL预先确定；该控制方法的特征在于，它进一步包括如下步骤评估该共轨内的燃料压力的扰动强度；并在该共轨内的燃料压力的扰动强度高于预定阈值的情况下，相对 于该高压泵的;Wfe致动相位，改变该截止阀的指4^相位.
现将参照附图对本发明进行说明，图l示出了本发明的非限定 性实施例；具体地说，图l是共轨式喷射系统的简图，它执行本发 明的控制方法。具体 实施方式在附图中，数字l表示整个共轨式系统，该系统用于将燃料喷射引导到设有四个气缸3的内燃机2中。喷射系统1包括四个喷射 器4，各个喷射器均表现为液压针型致动系统，适于将燃料直接喷 射到引擎2的相应气釭3中，并适于接收来自共轨5的加压燃料。可变传送高压泵6通过传输管7将燃料供给到共轨5。高压泵6 又通过高压泵6的进气管9由低压泵8供给。低压泵8设置在燃料 罐10内，用于喷射系统1外多余燃料的排放沟ll被引导到该燃料 罐10上，该排放沟11既接收来自喷射器4的多余燃料，又接收来 自机械限压阀12的多余燃料，该机械限压阀12液压连接到共轨5。 校准该释压阀12,以便当共轨5中的燃料压力超过安全值时，自动 开启释压阀12，这确保了喷射系统l的紧密性和安全性。各个喷射器4适于在电子控制装置13的控制下，将可变量的燃 料喷射到相应的气缸3中。如前所述，喷射器4具有液压针型致动 器，并由此被连接到排放沟11，该排放沟11的压力略高于大气压 力，并将低压泵8的上游直接引入罐10中。为了启动它，即为了喷 射燃料，各个喷射器4将排放到排放沟11中的一定量的加压燃料吸 出。电子控制装置13连接到检测共轨5内的燃料压力的压力传感器 14，并根据共轨5内的燃料压力，反馈控制高压泵6的流速；以这 种方式，就将共轨5内的燃料压力保持在与根据机点(即，才艮据引 擎2的运转条件)随时间变化的期望值相等的状态。高压泵6包括一对泵元件15，各个泵元件15由带有增压室17 的气缸16构成，在该气缸16中，可移动的活塞18在由凸轮19推 动的往复运动中滑行，凸轮19由机械变速箱20驱动，机械变速箱 20接收来自内燃机2的曲轴21的运动。各个增压室17设有与进气 管9连通的相应进气阀22和与排气管7连通的相应排气阀23。两 个泵元件15相位相反地被往复驱动，因此，通过进气管9被传送到 高压泵6的燃料仅由 一个泵元件15在每次执行进气沖程的时刻吸入 (同时，另一个泵元件15的进气阀22必定被关闭，此时另一个泵 元件15处于压缩阶段)。沿进气管9设有进行电磁致动的截止阀24，该截止阀24由电子 控制装置13控制，且是开启/关闭(开/关)型的截止岡；换言之，截止阀24仅可呈现出完全开启状态或完全闭合状态。具体地说，截 止阔24显示出有效而宽阔的引入截面，从而允许有效地供给各个泵 元件17，而不产生任何压降。高压泵6的流速仅通过截止阀24来控制，该截止阀24由电子 控制单元13根据共轨5中的燃料压力，以通断的方式控制。具体地 说，电子控制装置13根据机点，逐时确定共轨5内的期望燃料压力 值，并由此调整高压泵6供给到共轨5的瞬时燃料流速，以逼近共 轨5自身内的期望燃料压力值；为了调整高压泵6供给到共轨5的 瞬时燃料流速，电子控制装置13通过改变截止阀24开启时段的持 续时间与关闭时段的持续时间之间的比率，来调整由高压泵6通过 截止阀24吸入的瞬时燃料流速。换言之，电子控制阀13循环控制 截止阀24的开启和关闭，以放慢由高压泵6吸入的燃料流速，并通 过改变截止阀24开启时段的持续时间和关闭时段的持续时间之间 的比率，来调整由高压泵6吸入的燃料流速。通过改变截止阀24 开启时段的持续时间和关闭时段的持续时间之间的比率，截止阀24 的开启时段相对于高压泵6的抽吸周期的持续时间的百分比发生变 化。在截止阀24处于开启时段的过程中，高压泵6吸入可越过截止 阀的最大流速，而在截止阀24处于关闭时段的过程中，高压泵6 不会吸入任何物质；以这种方式，获得可在最大值和零之间变化的 高压泵6的平均吸入周期流速是可能的。已经观察到，在高压泵6的每次抽吸中，存在相对狭小的临界 角，如果在该临界角给出截止阀24的开启指令，那么就会在至高压 泵6的燃料传送中出现不规则性，并且这种传送的不规则性继而会 导致共轨5内的燃料压力出现扰动。根据优选实施例，电子控制装置13借助截止阀24的驱动频率， 以同步于高压泵6的机械致动(它由接收来自曲轴21的运动的机械 变速箱20执行)的方式驱动截止阀24,该驱动频率具有恒定的整 数同步比率，并根据高压泵6的抽吸频率(通常，对于高压泵6的 每次抽吸，均执行截止阀24的开/关循环)被预先确定。电子控制装置13循环评估共轨5内的燃料压力的扰动强度I， 并在共轨5内的燃料压力的扰动强度I高于预定阈值的情况下，相 对于高压泵6的机械致动相位改变截止阀24的指令相位(即，截止阀24在各个时间/角度周期内的时间/角位置)。以这种方式，共轨5 内的燃料压力的扰动强度I被作为这一事实的信号(尺度)，即截止 阀的开启指令是在临界角给出的。换言之，如果在临界角给出截止 阀的开启指令，电子控制装置3就通过评估共轨5内的燃料压力的 扰动强度I来揭露该负面的情况，并继而通过改变截止阀24相对于 高压泵6的机械致动相位的指令相位来发生作用。根据可能的实施例，在扰动强度I高于预定阈值的情况下，截 止阀24的指令相位就被改变了预先确定的、恒定的数量。根据替换 实施例，如果扰动强度I自身高于预定阈值，那么截止阀24的指令 相位就被改变了取决于扰动强度I的数量；通常，截止阀24的指令 相位被改变了与扰动强度I和预定阈值之间的差额成比例的更大数 量。值得强调的是，电子控制装置13可通过利用时间基准(在本示 例中，截止阀24的指令相位被改变了特定的时间范围)或角度基准 (在本示例中，截止阀24的指令相位被改变了特定的角度)来适度 控制截止阀24;两种控制模式之间的偏差是最小的，这是由于角度 和时间由曲轴21的转速往复关联，并且在一个发动机周期中，曲轴 21的瞬时转速变化被减小，并由于一次近似而可被忽略掉。优选地，在观察时窗中，扰动强度I由共轨5内的燃料压力的瞬时值p(t)和共轨5内燃料压力在观察时窗中的平均值Pm之间的平均平方偏差提供；换言之，扰动强度I是通过如下等式给出的I 扰动强度；tl XIL察时窗的初始时刻；t2 观察时窗的最终时刻；Pm 共轨5内燃料压力的观察时窗的平均值；p(t) 共轨5内的瞬时燃料压力变化值。I 扰动强度；tl 观察时窗的初始时刻；t2 观察时窗的最终时刻；Pm 共轨5内燃料压力的观察时窗的目标值；p(t)共轨5内的瞬时燃料压力变化值。截止阀24的上述控制策略呈现出许多优点，这是由于它既有效 (即，具有高成功度)又高效地(即，利用了最少的资源)确保了 截止阀24的开启控制不会在临界角给出。此外，截止阀24的上述 控制策略是节省成本的，并易于在共轨式喷射系统中执行，这是由 于相对于那些正常呈现的构件，它无需安装任何额外的构件。根据不同于上述实施例的实施例，电子控制装置13借助截止阀 24的驱动频率，以异步于高压泵6的机械致动的方式驱动截止阀24， 该驱动频率具有恒定的非整数比率，且根据高压泵6的抽吸频率被 预先确定。以这种方式，在截止阀24的指令和高压泵6的机械致动 之间形成了并非无效的错位；因此，截止阀24的指令位置相对于高 压泵6的机械致动持续且循环地发生变化。根据本实施例，在临界 角给出的截止阀24的开启指令是截止阀24的所有开启指令中较小 的、不重要的一小部分。例如截止阀24的指令和高压泵6的机械致动之间的错位可以约 等于1.05 (或0.95 ),以致每二十个截止阀24的开启指令中，截止 阀24的开启指令大约仅有一个是在临界角给出的。以这种方式，共 轨5中的燃料压力的不规则性就被非常弱化了，因此可被忽略掉。截止阀24的后一种控制策略的主要优点是它的简易性和成本节 约性，这是由于它无需进行检查或调整操作。此外，截止阀24的后 一种控制策略是节省成本的，且易于在共轨式喷射系统中实施，这 是由于相对于那些正常存在的构件而言，它无需安装任何额外的构 件。
权利要求
1.一种共轨式直喷系统(1)的控制方法，所述系统设有用于控制高压燃料泵(6)的流速的截止阀(24)；所述控制方法包括如下步骤借助高压泵(6)将加压燃料供给到共轨(5)，其中高压泵(6)通过所述截止阀(24)接收所述燃料；循环控制所述截止阀(24)的开启和关闭，用于使由所述高压泵(6)吸入的燃料的流速放慢；通过改变所述截止阀(24)的开启时段的持续时间和关闭时段的持续时间之间的比率，来调整由所述高压泵(6)吸入的燃料的所述流速；借助所述截止阀(24)的驱动频率，以同步于所述高压泵(6)的机械致动的方式驱动所述截止阀(24)，所述驱动频率具有恒定的整数同步比率，且根据所述高压泵(6)的抽吸频率被预先确定；所述控制方法的特征在于，它进一步包括如下步骤评估所述共轨(5)内的所述燃料压力的扰动强度(I)；并在所述共轨(5)内的所述燃料压力的扰动强度(I)高于预定阈值的情况下，相对于所述高压泵(6)的机械致动相位改变所述截止阀(24)的指令相位。
2.如权利要求1所述的控制方法，其中，在所述扰动强度(I)高 于所述预定阈值的情况下，所述截止阀(24)的指令相位被改变了预先 确定的、恒定的数量。
3.如权利要求1所述的控制方法，其中，在所述扰动强度(I)自 身高于所述预定阈值的情况下，所述截止阀(24)的指令相位被改变了 取决于所述扰动强度(I)的数量。
4.如权利要求l所述的控制方法，其中，在观察时窗中，所述扰动 强度(I)由所述共轨(5)内的燃料压力的瞬时值与所述共轨(5) 内的燃料压力在观察时窗中的平均值之间的平均平方偏差给出。
5. 如权利要求1所述的控制方法，其中，在观察时窗中，所述扰 动强度(I)由所述共轨(5)内的燃料压力的瞬时值和所述共轨(5) 内的燃料压力在观察时窗中的目标值之间的平均平方偏差给出。
6. —种共轨式直喷系统(1)的控制方法，所述系统设有用于控 制高压燃料泵(6)的流速的截止阀(24);所述控制方法包括如下步 骤借助高压泵(6)将加压燃料供给到共轨(5),其中高压泵(6)通 过所述截止阀(24)接收所述燃料；循环控制所述截止阀(24 )的开启和关闭，用于使由所述高压泵(6) 吸入的燃料的流il^慢；通过改变所述截止阀(24)的开启时段的持续时间和关闭时段的持 续时间之间的比率，调整由所述高压泵(6) ^V的燃料的所述流速；所述控制方法的特征在于，它进一步包括如下步骤借助所述截止 阀(24)的驱动频率，以异步于所述高压泵(6)的机喊致动的方式驱 动所述截止阀(24)，所述驱动频率具有恒定的整数同步比率，且根据 所述高压泵(6)的抽吸频率^L预先确定。
全文摘要
一种共轨式直喷系统(1)的控制方法，该控制方法包括借助高压泵(6)将加压燃料供给到共轨(5)，其中高压泵(6)通过截止阀(24)接收燃料；循环控制该截止阀(24)的开启和关闭，用于使由高压泵(6)吸入的燃料的流速放慢；借助该截止阀(24)的驱动频率，以同步于高压泵(6)的机械致动的方式驱动该截止阀(24)，该驱动频率具有恒定的整数同步比率，且根据高压泵(6)的抽吸频率被预先确定；评估共轨(5)内的燃料压力的扰动强度(I)；并在共轨(5)内的燃料压力的扰动强度(I)高于预定阈值的情况下，相对于高压泵(6)的机械致动相位，改变该截止阀(24)的指令相位。
文档编号F02M63/02GK101403361SQ20081014967
公开日2009年4月8日 申请日期2008年9月16日 优先权日2007年9月13日
发明者加布里埃莱·塞拉, 马泰奥·德切萨雷 申请人:玛涅蒂玛瑞利动力系公开有限公司