CN102486130B - 用于汽油直喷发动机的燃料供给***及其控制方法 - Google Patents

用于汽油直喷发动机的燃料供给***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于汽油直喷发动机的燃料供给***及其控制方法。用于汽油直喷发动机的燃料供给***可以包括：发动机控制单元，其设定期望燃料压力并且根据期望燃料压力来控制从低压燃料泵到高压燃料泵的部分的燃料压力；以及燃料压力传感器，其测量从低压燃料泵到高压燃料泵的部分的燃料压力并且将测量到的燃料压力提供到发动机控制单元，以用于低压燃料泵的反馈控制。燃料供给***可以进一步包括设置在发动机控制单元和低压燃料泵之间以控制低压燃料泵的燃料泵控制器。燃料供给***的控制方法可以包括检测发动机的转数和负载，设定期望燃料压力以及对低压泵进行反馈控制。

Description

用于汽油直喷发动机的燃料供给***及其控制方法
与相关申请的交叉引用
本申请要求2010年12月1日提交的韩国专利申请第10-2010-0121514号的优先权，上述申请的全部内容结合于此用于这种引用的所有目的。
技术领域
本发明涉及一种用于汽油直喷(GDI)发动机的燃料供给***及其控制方法，更特别地，涉及一种控制从低压燃料泵到高压燃料泵的部分中的燃料压力的技术。
背景技术
GDI发动机是将燃料直接喷射到燃烧室内的汽油发动机，其中从燃料箱中的低压燃料泵供应的燃料通过高压燃料泵而压力增大，随后被供应到喷射器，以用作将要直接喷射到燃烧室内的燃料。
相关技术中的低压燃料泵没有进行特定的控制，而是用电池进行供电，并且将燃料抽吸上来，同时一直按照最大燃料消耗量来工作，从而消耗了大量的功率，耐久性也会下降。
此外，在例如100℃或更高的高燃料温度下，高压燃料泵的抽吸不是通过燃料的蒸发适当进行的，从而存在在高温下起动发动机的问题。在这种情况下，尽管可以通过增大低压燃料泵中的燃料压力来解决这种问题，可是目前还不能控制燃料压力。
公开于本背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经为本领域技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面旨在提供一种用于汽油直喷(GDI)发动机的燃料供给***，所述***可以根据发动机的状态适当地控制向GDI发动机供应燃料的低压燃料泵和高压燃料泵之间的燃料压力，从而能够提高车辆的燃料效率，使低压燃料泵具有最小的消耗功率，提高低压燃料泵的耐久性，并且改善高温下的起动性能。
本发明的其他不同方面旨在提供一种用于控制所述燃料供给***的控制方法。
本发明的一个方面旨在提供用于GDI发动机的示例性燃料供给***，包括：发动机控制单元(ECU)，所述发动机控制单元设定期望燃料压力并且根据所述期望燃料压力来控制从低压燃料泵到高压燃料泵的部分的燃料压力；低压燃料泵，所述低压燃料泵是由所述发动机控制单元控制的；以及燃料压力传感器，所述燃料压力传感器测量从所述低压燃料泵到所述高压燃料泵的部分的燃料压力并且将测量到的燃料压力提供到所述发动机控制单元，其中所述发动机控制单元响应于来自所述燃料压力传感器的信号来对所述低压燃料泵进行反馈控制。
用于GDI发动机的示例性燃料供给***可以进一步包括响应于来自于所述发动机控制单元的控制信号来控制所述低压燃料泵的燃料泵控制器，所述燃料泵控制器设置在所述发动机控制单元和所述低压燃料泵之间。
可以通过无刷直流(BLDC)电机来操作所述示例性燃料供给***中的低压燃料泵，所述燃料泵控制器可以包括汽车区域网络微控制单元(CANMCU)和无刷直流微控制单元(BLDCMCU)，所述汽车区域网络微控制单元从所述发动机控制单元接收控制占空比并且向所述发动机控制单元发送诊断信号，所述无刷直流微控制单元从所述汽车区域网络微控制单元接收控制占空比并且控制所述无刷直流电机。
所述示例性燃料供给***中的发动机控制单元可以通过所述燃料泵控制器从所述燃料压力传感器接收信号。
本发明的另一方面旨在提供一种用于汽油直喷发动机的燃料供给***的示例性控制方法，所述方法包括：检测所述发动机的转数和负载；根据所述发动机的转数和所述负载从预先存储的燃料压力的映射图选择燃料压力，并且将所述燃料压力设定为用于所述低压燃料泵的期望燃料压力；以及通过比较从所述燃料压力传感器输入的燃料压力与所述期望燃料压力并且根据比较结果控制所述低压泵，对所述低压泵进行反馈控制。
本发明的另一方面旨在提供一种用于GDI发动机的燃料供给***的示例性控制方法，所述方法包括：根据所述发动机的工作条件来设定用于所述低压燃料泵的期望燃料压力；以及通过比较从所述燃料压力传感器输入的燃料压力与所述期望燃料压力并且根据比较结果控制所述低压泵，对所述低压泵进行反馈控制。
当起动所述发动机时，可以通过所述高压燃料泵的前端处的燃料温度来设定所述示例性控制方法中的用于所述低压燃料泵的期望燃料压力，所述燃料温度越高，所设定的期望燃料压力也越高。
所述示例性控制方法中的用于设定用于所述低压燃料泵的期望燃料压力的发动机工作条件可以包括在高温下起动、空转、行驶和加速。
根据本发明的示例性燃料供给***和方法，可以根据发动机的状态适当地控制向汽油直喷发动机发动机供应燃料的低压燃料泵和高压燃料泵之间的燃料压力，从而能够提高车辆的燃料效率，使低压燃料泵具有最小的消耗功率，提高低压燃料泵的耐久性，并且改善高温下的起动性能。
通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施例，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。
附图说明
图1为显示根据本发明的用于GDI发动机的示例性燃料供给***的图示。
图2是显示根据本发明的用于GDI发动机的另一示例性燃料供给***的视图。
图3是显示根据本发明的用于GDI发动机的燃料供给***的示例性控制方法的流程图。
图4是显示图3所示的示例性控制方法中所使用的根据发动机的转数和负载的燃料压力的映射图(map)的示例的图示，其中P1＜P2＜P3＜P4。
图5显示了根据本发明，根据发动机的工作条件示例性地设定期望燃料压力。
图6显示了从图1修改的另一种示例性燃料供给***。
图7显示了从图2修改的另一种示例性燃料供给***。
应理解的是，附图呈现了阐述本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的特定设计特征，包括例如特定尺寸、定向、位置以及形状，将部分地由具体意图的应用以及使用环境所确定。
在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等效的部分。
具体实施方式
现在将详细地参考本发明的各个实施例，这些实施例的实例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等效形式及其它实施例。
参考图1，本发明的各个实施例包括发动机控制单元(ECU)1、低压泵3和燃料压力传感器7，其中，ECU1设定期望燃料压力并且根据期望压力控制从低压燃料泵到高压燃料泵的部分的燃料压力，低压泵3被ECU1控制，燃料压力传感器7测量从低压燃料泵3到高压燃料泵5的部分的燃料压力并且将测量结果提供给ECU1。
在ECU1和低压燃料泵3之间设置有响应于来自ECU1的控制信号来控制低压燃料泵3的燃料泵控制器9。
也就是说，ECU1不是直接地控制低压燃料泵3，而是通过燃料泵控制器9来控制低压燃料泵3，并且响应于来自燃料压力传感器7的信号来向燃料泵控制器9提供用于低压燃料泵3的反馈控制的信号。
ECU1通过汽车区域网络(CarAreaNetwork，CAN)向燃料泵控制器9输出控制占空比(controlduty)以估计期望燃料压力，并且通过CAN从燃料泵控制器9接收关于故障诊断的信息以存储故障代码并开启/关闭发动机警报灯。
显然，由低压燃料泵3抽吸上来的燃料通过高压燃料泵5供应到喷射器11。
图2显示了本发明的其他实施例，其中尽管其他配置是相同的，但是低压燃料泵3是由BLDC电机操作的无刷直流(BLDC)燃料泵，燃料泵控制器9包括汽车区域网络微控制单元(CANMCU)13和无刷直流微控制单元(BLDCMCU)15，CANMCU13从ECU1接收控制占空比并且向ECU1发送诊断信号，BLDCMCU15从CANMCU接收控制占空比并且控制BLDC电机。
此外，BLDCMCU通过逆变器(powerinverter)17用占空比控制三相功率(duty-controllingthree-phasepower)来控制低压燃料泵3。
BLDC电机通过工作特性来提高燃料泵的效率，从而可以进一步降低低压燃料泵3所消耗的功率。
下面参考图3来描述图1和图2所示的根据本发明的各个实施例的用于GDI发动机的燃料供给***的控制方法。
参考图3，根据本发明的示例性控制方法包括检测发动机的负载和发动机的转数(S10)、根据发动机的转数和负载从预先存储的燃料压力的映射图选择与所测量的负载和发动机的转数相对应的燃料压力并且将所选择的燃料压力设定到用于低压燃料泵3的期望燃料压力(S11)、以及执行比较从燃料压力传感器7输入的燃料压力与期望燃料压力并且根据比较结果来控制低压泵3的反馈控制(S12)。
也就是说，ECU1接收发动机的转数和负载，从预先输入的如图4所示的映射图选择与发动机的转数和负载对应的燃料压力，将该燃料压力设定为期望压力从而根据期望燃料压力来操作低压泵3。因此，与现有技术不同，低压燃料泵3根据发动机的转数和负载在不同的工作速度下工作，从而使不必要的消耗功率最小化，并且获得对于发动机的状态而言合适的燃料压力。
关于发动机的转数的信息可以从发动机速度传感器获取，发动机的负载可以从节气门位置传感器(ThrottlePositionSensor，TPS)信号或者指示平均有效压力(IndicatedMeanEffectivePressure，IMEP)获取。
另一方面，在图3所示的示例性实施例中，控制在起动发动机之前和起动发动机之后是不同的，其中，在起动发动机之后，如上文所述来进行根据发动机的转数和负载的控制，而在起动发动机时，在高压燃料泵5的前端根据燃料温度来设定用于低压燃料泵3的期望燃料压力(S5)并且对低压燃料泵3进行反馈控制。
也就是说，为了改进高温下的起动性能，通过使低压燃料泵3能够在与高压燃料泵的前端处的燃料温度很高时相对应的高压下输送燃料来防止燃料蒸发，可以使高压燃料泵平稳地抽吸燃料。
显然，燃料的温度越高，设定的期望燃料压力也越高。
作为用于上文所描述的GDI发动机的燃料供给***的另一示例性控制方法，该方法根据发动机的工作条件来设定用于低压燃料泵3的期望燃料压力。
也就是说，由于低压燃料泵3实质上承担的负载取决于发动机的工作条件，例如在高压下起动、空转、行驶和加速，该方法根据发动机的工作条件来设定期望燃料压力，从而适当地操作低压燃料泵3，并且将低压燃料泵3控制在该期望燃料压力。
当发动机的工作条件是在高温下起动时，燃料压力高燃料消耗量小，在空转时燃料压力低燃料消耗量小，在正常行驶时燃料压力和燃料消耗量处于中等水平，在加速时燃料压力处于中等水平但是燃料消耗量大。因此，ECU1如图5所示根据发动机的工作条件来设定期望燃料压力。
除了用于上文所述的每种工作条件的期望燃料压力的示例以外，图5中还显示了燃料压力传感器7测量的用于低压燃料泵3的燃料压力，以供参考。
显然，在各个实施例中，如上文所述，当期望燃料压力被设定时，执行比较从燃料压力传感器7输入的燃料压力与期望燃料压力并且根据比较结果来控制低压燃料泵3的反馈控制。
图6和图7分别是图1和图2的修改实施例，除了燃料压力传感器7的传感信号是直接提供到燃料泵控制器9以外，它们具有几乎相同的配置。
前面对本发明具体示例性实施例所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施例并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施例及其各种选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等效形式所限定。

Claims (5)

1.一种用于汽油直喷发动机的燃料供给***，所述用于汽油直喷发动机的燃料供给***包括：
发动机控制单元，所述发动机控制单元根据发动机的工作条件或者根据发动机的转数和负载的预先存储的燃料压力的映射图来设定期望燃料压力并且根据所述期望燃料压力来控制从低压燃料泵到高压燃料泵的部分的燃料压力；
低压燃料泵，所述低压燃料泵是由所述发动机控制单元控制的；
燃料压力传感器，所述燃料压力传感器测量从所述低压燃料泵到所述高压燃料泵的部分的燃料压力并且将测量到的燃料压力提供到所述发动机控制单元；以及
燃料泵控制器，所述燃料泵控制器响应于来自于所述发动机控制单元的控制信号来控制所述低压燃料泵，所述燃料泵控制器设置在所述发动机控制单元和所述低压燃料泵之间，
其中所述发动机控制单元响应于来自所述燃料压力传感器的信号来对所述低压燃料泵进行反馈控制，
其中通过无刷直流电机来操作所述低压燃料泵，所述燃料泵控制器包括汽车区域网络微控制单元和无刷直流微控制单元，所述汽车区域网络微控制单元从所述发动机控制单元接收控制占空比并且向所述发动机控制单元发送诊断信号，所述无刷直流微控制单元从所述汽车区域网络微控制单元接收控制占空比并且控制所述无刷直流电机，并且
其中所述发动机控制单元通过所述燃料泵控制器从所述燃料压力传感器接收信号。
2.一种根据权利要求1所述的用于汽油直喷发动机的燃料供给***的控制方法，所述方法包括：
检测所述发动机的转数和负载；
根据所述发动机的转数和所述负载从预先存储的燃料压力的映射图选择燃料压力，并且将所述燃料压力设定为用于所述低压燃料泵的期望燃料压力；以及
通过比较从所述燃料压力传感器输入的燃料压力与所述期望燃料压力并且根据比较结果控制所述低压燃料泵，对所述低压燃料泵进行反馈控制。
3.根据权利要求2所述的控制方法，其中当起动所述发动机时，根据所述高压燃料泵的前端处的燃料温度来设定用于所述低压燃料泵的期望燃料压力，所述燃料温度越高，所设定的期望燃料压力也越高。
4.一种根据权利要求1所述的用于汽油直喷发动机的燃料供给***的控制方法，所述方法包括：
根据所述发动机的工作条件来设定用于所述低压燃料泵的期望燃料压力；以及
通过比较从所述燃料压力传感器输入的燃料压力与所述期望燃料压力并且根据比较结果控制所述低压燃料泵，对所述低压燃料泵进行反馈控制。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其中用于设定用于所述低压燃料泵的期望燃料压力的发动机工作条件包括在高温下起动、空转、行驶和加速。
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