CN114991979A - 用于内燃发动机的燃料喷射***及其控制方法和控制装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及用于内燃发动机的燃料喷射***及其控制方法和控制装置，提供一种燃料喷射***的控制方法。该方法包括接收向发动机提供燃料的喷轨中的目标压力的设定值以及接收表示每个发动机循环从喷轨喷射的目标燃料量的输出需求。接收控制模式信号并测量喷轨中的实际压力。基于控制模式信号选择控制模式。基于目标压力的设定值与实际压力的差，基于输出需求，并基于所选择的控制模式，确定连接到喷轨的燃料泵的燃料泵流量需求。根据燃料泵流量需求并基于所选择的控制模式操作燃料泵以向喷轨提供燃料。

Description

用于内燃发动机的燃料喷射***及其控制方法和控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的燃料喷射***、一种用于控制内燃发动机的燃料喷射***的方法和控制装置。

背景技术

内燃发动机通常包括燃料供应或喷射***，该燃料供应或喷射***包括喷轨和向喷轨供应加压燃料的高压燃料泵。加压燃料从喷轨被喷射到发动机的燃烧室中，在燃烧室中燃烧以移动活塞以产生扭矩。通常，高压燃料泵与发动机的转速同步操作，该转速允许在喷轨中维持校准的目标压力。

尽管该操作方案是鲁棒且可靠的，但是在某些情况下，希望能够更加灵活地操作燃料供应***。例如，在向发动机施加动态负载变化的情况下与向发动机施加基本恒定负载的情况下，期望不同的燃料供应特性。

发明内容

本发明的目的之一是提供用于内燃发动机的燃料供应的改进的解决方案。

根据本发明的第一方面，一种用于控制内燃发动机的燃料喷射***的方法可以包括：接收向发动机提供燃料的喷轨中的目标压力的设定值；接收表示每个发动机循环从喷轨喷射的目标燃料量的输出需求；接收控制模式信号；捕获喷轨中的实际压力；基于控制模式信号选择控制模式；基于目标压力的设定值与实际压力的差，基于输出需求，并基于所选择的控制模式，确定连接到喷轨的燃料泵的燃料泵流量需求；以及根据燃料泵流量需求并基于所选择的控制模式操作燃料泵以向喷轨提供燃料。燃料泵独立于发动机的转速而操作。

根据本发明的第二方面，一种用于操作发动机的燃料喷射***的控制装置可以包括：输入接口，被配置为接收向发动机提供燃料的喷轨的目标压力的设定值、表示每个发动机循环从喷轨喷射的目标燃料量的输出需求、控制模式信号和捕获的喷轨中的实际压力；输出接口，被配置为信号连接至与喷轨液压地连接的燃料泵；以及处理单元，连接到输入接口和输出接口。处理单元被配置为根据本发明的第一方面的方法操作燃料喷射***。

特别地，处理单元被配置为基于控制模式信号选择控制模式，基于目标压力的设定值与实际压力的差、基于输出需求、并基于所选择控制模式来确定燃料泵的燃料泵流量需求，并根据燃料泵流量需求并基于所选择的控制模式来向输出接口发出控制信号，以操作燃料泵向喷轨提供燃料。燃料泵独立于发动机的转速而操作。处理单元可以包括处理器、ASIC、FPGA等。处理单元被配置为读取数据存储介质，例如诸如HDD存储装置或SSD存储装置的非易失性存储介质，并执行存储在数据存储介质中的软件。数据存储介质可以是控制装置的一部分，或者控制装置可以经由输入接口访问数据存储介质。

根据本发明的第三方面，提供一种用于内燃发动机的燃料喷射***。该燃料喷射***包括：根据本发明的第二方面的控制装置；喷轨，向发动机提供燃料；压力传感器，信号连接到控制装置的输入接口并被配置为捕获喷轨中的实际压力；以及燃料泵，液压地连接到喷轨，并信号连接到控制装置的输出接口。燃料泵可以独立于发动机的转速而操作或驱动。

本发明的目的之一是独立于发动机的转速操作向喷轨输送高压燃料的燃料泵并根据期望的控制模式操作燃料泵。基于控制模式信号选择控制模式，控制模式信号可以由发动机控制单元(ECU)例如根据发动机的操作状态和/或根据经由用户界面的输入发出。通常，燃料泵***作为使得特定量的燃料被提供给喷轨，以能够将一定量的燃料喷射到发动机的燃烧室中，以满足与输出需求相对应的期望扭矩输出。

燃油泵的操作进一步由喷轨中存在的目标压力控制。目标压力可以取决于选择的控制模式。此外，由泵实际输送到喷轨的燃料量取决于所选择的控制模式。在计算或确定作为信号发送给燃料泵的燃料泵流量需求时考虑控制模式。例如，在喷轨中可能已经存在一定量的燃料，该燃料量足以产生发动机的期望扭矩输出，从而仅将减少量的燃料输送到喷轨中，以例如调整实际压力以满足目标压力。

本发明的一个优点在于，由于选择了控制模式，并且由于燃料泵能够独立于发动机的转速工作，因此燃料喷射***更加灵活。例如，根据所选择的控制模式，燃料泵可以***作为更高效地工作，改善发动机的动态性能，减少发动机的颗粒排放等。

根据一些示例性实施例，在多个预存储的控制模式中选择控制模式，其中每一个控制模式包括目标压力的设定值和喷轨的目标填充中的至少一个。喷轨的填充对应于喷轨中存在或存储的燃料的质量。填充可以由各种特征量来表示，例如通过作为存储在喷轨中的校正燃料体积与喷轨的几何体积之比的填充率表示。校正后的体积可以对应于在相对于参考压力的实际压力下存储在喷轨中的燃料的体积，该参考压力例如为环境压力。

根据一些示例性实施例，根据控制模式，目标压力的设定值为恒定值或动态变化值。优选地，通过发动机控制单元，例如根据发动机控制映射图来设定目标压力。因此，可以更容易地改变喷射或燃料供应特性。特别地，可以以期望的压力将燃料供应到发动机的燃烧室。由于泵独立于发动机的转速而驱动，因此可以更灵活地调节喷轨中的压力以改善发动机的性能。例如，在冷启动期间或者当期望发动机的动态特性时，可以根据所选择的控制模式来非常灵活地增加或通常改变喷轨压力。

根据一些示例性实施例，该方法可以进一步包括：基于实际压力和燃料的类型来计算喷轨的实际填充，以及基于输出需求来计算喷轨的总填充。可以调节燃料泵的操作，使得实际填充不超过上填充阈值和/或不低于下填充阈值。例如，实际填充可以被计算为填充比，在本文中被限定为V_cor/V₀，其中，V_cor是喷轨中的燃料的校正体积，并且V₀是喷轨的几何体积。可以根据以下等式确定校正后的体积：

在该等式中，p₀是参考压力，例如环境压力，R_F是在参考压力p₀时纯燃料的体积百分比，R_A是在参考压力p₀时纯燃料的体积百分比，p_r是喷轨中的实际压力，Δp是喷轨压力p_r和参考压力p₀之间的差，κ是空气的热容量比，可以将其设定为1.34，例如，E是纯燃料的弹性系数。在考虑目标压力的设定值的情况下，可以将喷轨的目标填充确定为实际填充与对应于输出需求的燃料量之间的差。填充的上填充阈值可以通过喷轨的最大允许压力来限定。下填充阈值可以通过喷轨中存在的为保持目标压力并根据输出需求喷射燃料量的最小燃料量来限定。

根据一些示例性实施例，在第一控制模式下，燃料泵的操作包括：将泵效率计算为待施加到燃料的液压动力和为达到喷轨中的目标压力而要施加到泵的驱动动力之比。仅在计算出的泵效率在效率阈值之上时，泵才操作。对于电动泵，泵效率η可以例如根据以下等式近似估算：

在此等式中，U_B是施加在泵上的电压，I_P是施加在泵上的电流。此外，p_r是目标喷轨压力，p_t是与燃料泵相连的流体源(如，罐)中的压力，ρ_F是燃料的密度。

是由输出需求表示的燃料质量流量，

是泄漏的燃料的质量流量，并且

是保持或达到喷轨中的目标压力所需的燃料的质量流量。效率阈值例如可以在0.25至0.5之间的范围内。例如，效率阈值可以是0.4。

在第一控制模式下，仅在高效率可能情况下操作泵。因此，喷轨用作燃料储存装置，该燃料储存装置允许在低效率工作点处中断、减少燃料泵的操作。因此，可以显著提高燃料供应***的平均效率。

根据一些示例性实施例，当计算出的泵效率小于泵的效率阈值时，仅在喷轨的实际填充小于或等于根据燃料需求的填充阈值时才操作泵。如上所述，该示例性实施例的填充阈值可以形成下填充阈值。换言之，根据该示例性实施例，即使泵以低效率水平工作时，喷轨也被填充以避免喷轨的排空。

根据一些示例性实施例，在第二控制模式下，计算燃料泵流量需求可以包括：基于目标压力的设定值与实际压力之间的差来确定第一燃料泵流量需求百分比，并将确定的第一燃料泵流量需求百分比和与输出需求成比例(例如相对应)的第二燃料泵流量需求百分比相加。基于实际压力和燃料的类型来计算喷轨的实际填充。燃料泵的操作可以包括操作燃料泵，使得当与实际填充相比的输出需求超过预定阈值时，禁止、特别是停止燃料泵的操作。根据该示例性实施例，提供了足够多的燃料以保持或达到喷轨中的目标压力并供应与输出需求相对应的燃料量。换言之，有限制地将喷轨中的实际压力调节到高于目标压力的设定值的水平，该限制是将与实际填充量成比例的实际压力保持在上阈值水平以下。因此，可以实现发动机的高度动态特性。

根据一些示例性实施例，在第三控制模式下，计算燃料泵流量需求可以包括：基于实际压力和燃料的类型，计算喷轨的实际填充；将喷轨的有效可用填充计算为实际填充与在目标压力下喷轨的最大填充之间的差；以及通过将输出需求与有效可用填充体积相加来确定有效需求。由此，由于总是将喷轨填充至期望的目标量，例如，接近最大可能填充，因此喷轨保持在基本恒定的高压水平。

因此，可以有利地减少发动机的颗粒排放。可选地，类似于第一控制模式，在第三控制模式下操作燃料泵也可以包括将泵效率计算为待施加到燃料的液压动力和为达到喷轨中的目标压力而要施加到泵的驱动动力之比。仅当计算出的泵效率大于效率阈值时，才操作泵。然而，在指示喷轨中的燃料或压力不足的状态下可以可选地致动泵。

所公开的控制装置的上述特征也可用于方法和燃料喷射***，反之亦然。

附图说明

为了更加完全地理解本发明及其优点，现在结合附图并参考以下描述。下面借助在附图中示出的示例性实施例详细解释本发明，其中：

图1示出根据本发明示例性实施例的燃料喷射***的示意图；

图2示出根据本发明示例性实施例的用于控制燃料喷射***的方法的流程图；

图3示出在根据本发明示例性实施例的用于控制燃料喷射***的方法中执行的第一控制模式的控制例程；

图4示出在根据本发明示例性实施例的用于控制燃料喷射***的方法中执行的第二控制模式的控制例程；

图5示出在根据本发明示例性实施例的用于控制燃料喷射***的方法中执行的第三控制模式的控制例程；以及

图6示出在图3和图5的控制例程的经济开关块中执行的控制例程。

除非另外指出，否则在附图中相同的附图标记指示相同的元件。

附图标记说明

1 控制装置

2 喷轨

3 压力传感器

4 燃料泵

5 模式选择开关

10 处理单元

11 输入接口

12 输出接口

100 燃料喷射***

200 内燃发动机

205 罐

210 发动机控制单元/ECU

215 油门踏板

A1 减法块

A2 求和块

A3 减法块

A4 求和块

B1 PI控制块

B2 转换器块

B3 转换器块

B4 泵效率评估块

B5 经济开关块

B6 状态开关块

B7 比较器块

B8 限制器块

B9 比较器块

B10 计算块

B51 经济开关块的比较器块

B52 发动机效率评估块

B53 经济开关块的比较器块

B54 经济开关块的比较器块

M 方法

M1-M9 方法步骤

S1 目标压力设定值

S2 输出需求

S3 控制模式信号

S4 实际压力

S5 燃料泵流量需求

S7 泵效率

S8 结果

具体实施方式

理解的是，如本文所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语通常包括机动车辆，例如包括运动型多用途车(SUV)、巴士、卡车、各种商用车的乘用车，包括各种轮船和船舰的水运工具，航空器等，并包括混合动力车辆、电动车辆、内燃机车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆以及其它替代燃料(例如，除石油以外的资源衍生的燃料)车辆。

尽管示例性实施例被描述为使用多个单元来执行示例性过程，但理解的是，示例性过程也可以通过一个或多个模块执行。另外，理解的是，术语控制器/控制单元是指包括存储器和处理器的硬件装置，并且被具体编程以执行本文所描述的过程。存储器被配置为存储模块，处理器具体被配置为执行所述模块以执行下面进一步描述的一个或多个过程。

本文使用的术语仅用于描述特定实施例，而不用于限制本公开。除非上下文另有明确说明，否则如本文使用的单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式。将进一步理解的是，本说明书中使用的术语“包括”和/或“包含”说明特征、数量、步骤、操作、元件和/或组件的存在，但不排除一个或多个其它特征、数量、步骤、操作、元件、组件和/或其组的存在或添加。本文使用的术语“和/或”包括一个或多个相关所列项目的任何一个和所有组合。

除非特别说明或从上下文可以明显看出，否则本文所用的术语“约”应理解为在本领域的普通公差范围内，例如在平均值的2个标准偏差之内。“约”可以理解为在规定值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％或0.01％之内。除非上下文另有明确说明，否则本文提供的所有数值均由术语“约”修饰。

图1示出用于内燃发动机200的燃料喷射***100。***100可以例如在车辆中使用，特别是在诸如汽车、巴士、卡车、摩托车等的街道车辆中使用。

如图1中示例性所示，燃料喷射***100可以包括控制装置1(例如，控制器)、喷轨2、压力传感器3和燃料泵4。在图1中，***100示例性地示出为车辆驱动***的一部分，车辆驱动***包括内燃发动机200、罐205、发动机控制单元(ECU)210和油门踏板215。如图1进一步所示，燃料喷射***100可以可选地包括控制模式选择开关5。罐205也可以形成燃料供应***100的一部分。

在图1中仅示意性地示出了喷轨2，并且喷轨2限定了用于接收加压燃料的内部空间。内部空间具有几何容积。如在图1中进一步示意性地示出的，喷轨2可以连接至发动机200，从而可以从喷轨2的内部空间向发动机200的燃烧室201中供应加压燃料。例如，喷轨2可以包括喷射器21，喷射器21被配置成根据发动机循环的相位，例如根据特定的曲轴角度，将燃料从喷轨2喷射到相应的燃烧室201中。

燃料泵4液压地连接到喷轨2，并且被配置成将燃料加压并输送到喷轨2中。在图1所示的示例中，燃料泵4液压地连接至罐205，罐205形成燃料源。燃料泵4被配置成独立于发动机200的转速而操作。例如，燃料泵4可以由电动马达(未示出)驱动。通常，燃料泵4可以独立于发动机循环的相位而操作。操作燃料泵可以包括改变燃料泵的转速，以改变由泵输送的燃料流，从而激活和停用燃料泵、和/或改变由泵施加至燃料的压力增加。如图1中示意性所示，压力传感器3布置在喷轨2处，使得压力传感器3能够捕获喷轨的内部空间中的燃料的压力。

控制装置1在图1中仅示意性地示出为块，并且可以包括处理单元10、输入接口11和输出接口12。处理单元10信号连接到输入接口11和输出接口，并且包括被配置为根据预定计算规则基于输入信号发出输出信号的电路。例如，处理单元10可以包括CPU、微处理器、ASIC、FPGA等。可选地，处理单元10还可以包括处理单元10可读的数据存储介质。或者，处理单元10可以经由输入接口11连接到数据存储介质。数据存储介质是非易失性数据存储介质，例如硬盘驱动器、固态驱动器等。

输入接口11可以被配置为接收信号并且可选地发送信号。输出接口12可以被配置为发送信号并且可选地接收信号。例如，可以将输入接口11和输出接口12配置为用于有线连接，例如，通过诸如CAN-BUS的BUS***等。

如图1中示意性所示，压力传感器3可以被配置为向控制装置1的输入接口11输出信号。此外，如图1所示，ECU210可以信号连接至控制装置1的输入接口11，其中，油门踏板215和模式选择开关5或另一可选的用户接口被信号连接至ECU210。或者，模式选择开关5和油门踏板215也可以直接连接到控制装置1的输入接口11。作为另一种选择，控制装置1可以形成ECU210的一部分。特别地，ECU210的输入接口(未示出)构成控制装置1的输入接口11，ECU210的输出接口(未示出)构成控制装置1的输出接口11。因此，通常可以配置输入接口11以从ECU210或其它外部源并且从压力传感器3接收信号。输出接口12可以连接到燃料泵4。通常，处理单元10可以被配置为基于从输入接口11接收的输入信号生成控制信号，并向输出接口12发出控制信号以操作燃料泵4。

如图1中示意性所示，ECU210连接到发动机200，并被配置为接收表示发动机200的操作状态的状态信号，其中，例如，该状态信号被集成在发动机200中的传感器捕获。此外，ECU210被配置为向控制装置1和发动机200发出信号。ECU210可以包括诸如CPU、微处理器、ASIC、FPGA等的处理装置，以及诸如硬盘驱动器、固态驱动器等的非易失性数据存储介质。

图2示例性地示出用于控制内燃发动机200的燃料喷射***100的方法的流程图。例如，控制装置1可以根据下面参照图2说明的方法M以控制图1的燃料喷射***100。因此，作为示例，将通过参照图1所示的***100来说明方法M。

在第一步骤M1中，控制装置1可以被配置为经由输入接口11例如从ECU210接收喷轨2中的目标压力的设定值S1。例如，ECU210可以被配置为基于油门踏板210的致动和/或基于发动机200的操作状态来输出设定值S1。特别地，ECU210可以被配置为从查找表或发动机映射图确定设定值S1，在该查找表或发动机映射图中，例如，发动机的扭矩需求和转速可以与喷轨2中的目标压力相映射。可以例如通过捕获油门踏板215的位移的传感器(未示出)来捕获油门踏板215的致动。

在步骤M2中，控制装置1可以被配置为经由输入接口11接收表示每个发动机循环从喷轨2喷射的目标燃料量的输出需求S2。例如，输出需求S2可以是ECU210基于油门踏板215的致动发出的需求信号。

在步骤M3中，控制装置1可以被配置为经由输入接口11接收控制模式信号S3。控制模式信号S3还可以可选地由ECU210基于模式选择开关5的位置来发出。例如，驾驶员可以通过转动或以其他方式调节开关5从诸如“运动”、“城市行驶”、“经济/排放模式”等的多个控制模式中选择。或者，ECU210还可以基于发动机的操作状态生成控制模式信号。

步骤M4表示通过压力传感器3捕获喷轨2中的实际压力S4，其中控制装置1可以被配置为经由输入接口11接收捕获的实际压力S4。在步骤M5中，控制装置1可以被配置为基于控制模式信号S3选择控制模式，特别是从多个预存储的控制模式中选择控制模式。根据控制模式，可以应用不同的控制方案。这尤其涉及步骤M8和M9。在步骤M9中，控制装置1可以被配置为基于输出需求S2，并基于所选的控制模式，基于目标压力的设定值S1与实际压力S4之间的差，确定燃料泵4的燃料泵流量需求S5。燃料泵流量需求S5对应于用于致动燃料泵4或调节燃料泵4的操作的控制信号。燃料泵流量需求S5可以例如表示燃料泵4的目标转速。在步骤M9中，控制装置1可以被配置为生成燃料泵流量需求S5或将燃料泵流量需求S5输出到输出接口12，从而根据燃料泵流量需求S5并基于选择的控制模式来操作燃料泵4以向喷轨2提供燃料。

如图2所示，方法M可以进一步包括可选步骤M6和M7，步骤M6和M7有利地在步骤M8和M9之前执行。在步骤M6中，控制装置可以被配置为基于实际压力和燃料的类型来计算喷轨2的实际填充S6。喷轨2的填充可以对应于存在或存储在喷轨2的内部空间中的燃料的量。填充基本上表示喷轨2中存在的燃料的质量，然而，可以用各种数量表示。

例如，实际填充可以被计算为填充比，在本文中被限定为V_cor/V₀，其中，V_cor是喷轨中的燃料的校正体积，并且V₀是喷轨2的内部空间的几何容积。可以根据以下等式确定校正体积：

在该等式中，p₀是参考压力，例如环境压力，R_F是在参考压力p₀下纯燃料的体积百分比，R_A是在参考压力p₀下纯燃料的体积百分比，p_r是喷轨中的实际压力，Δp是喷轨压力p_r和参考压力p₀之间的差，κ是空气的热容量比，可以将其例如设定为1.34，E是纯燃料的弹性系数。

在步骤M7中，控制装置M7可以被配置为基于输出需求S2来计算喷轨2的总填充。当将与输出需求S2相对应的燃料量添加到已经填充有实际填充的喷轨2中时，总填充对应于喷轨2的填充。特别地，特别是根据所选择的控制模式，可以操作步骤M9中的燃料泵4，使得实际填充不超过上填充阈值且/或不低于下填充阈值。

通常，可以从多个预存储的控制模式中选择控制模式。例如，ECU210或控制单元1可以被配置为存储当选择了特定控制模式时执行的特定控制方案。因此，由于燃料泵4独立于发动机200而被驱动，因此燃料泵4可以灵活地操作以将燃料提供至适于各种需求的喷轨2。特别地，每个控制模式可以包括目标压力的设定值S1和喷轨2的目标填充中的至少一个。例如，根据控制模式，目标压力的设定值S1可以是优选由ECU210设定的恒定值或动态变化值。

图3示例性地示出当根据控制模式信号S3选择第一控制模式时在方法M的步骤M8和M9期间执行的控制例程。如图3所示，作为输入，控制例程接收喷轨2的目标压力的设定值S1、实际压力S4、输出需求S2和实际填充S6。因此，在第一控制模式下，步骤M7也被执行。

如图3所示，为了确定燃料泵流量需求S5，将实际压力S4和目标压力S1提供给减法块A1，减法块A1从目标压力S1中减去实际压力S4并将相应的误差信号输出到PI控制块B1。PI控制块B1向求和块A2发出致动信号，其中PI控制块B1根据PI规则基于误差信号发出致动信号。致动信号可以例如具有与燃料泵4的转速相对应的值的格式。

例如，可以以与待喷射的燃料量相对应的值的格式来提供输出需求S2。因此，输出需求S2优选地被提供给转换器块B2，转换器块B2将输出需求的格式转换为PI控制块B1的致动信号的格式。在当前情况下，输出需求S2因此可以被转换成燃料泵4的转速。此外，转换后的输出需求S2被提供给求和块A2，求和块A2将输出需求S2与致动信号相加并输出泵流量需求S5。

如图3中示意性所示，然后将燃料泵流量需求S5提供给泵效率评估块B4，一方面，泵效率评估块B4将燃料泵流量需求S5路由到状态开关块B6，这将在下面进一步描述。另一方面，效率评估块B4将泵效率计算为待施加到燃料的液压动力和为达到喷轨2中的目标压力S1而要施加到燃料泵4的驱动动力之比。对于电动泵，泵效率η可以例如根据以下等式近似估算：

在此等式中，U_B是施加在泵上的电压，I_P是施加在泵上的电流。此外，p_r是目标喷轨压力，p_t是例如与燃料泵相连的流体源(如，罐)中的压力，ρ_F是燃料的密度。

是由输出需求表示的燃料质量流量，

是泄漏的燃料的质量流量，

是保持或达到喷轨中的目标压力所需的燃料的质量流量。该计算例如可以在步骤M9中执行。

泵效率评估块B4可以被配置为将计算出的泵效率η作为效率信号S7输出至经济开关块B5，经济开关块B5将在后面参考图6进行描述。如图3中示意性所示，经济开关块B5可以进一步被配置为从求和块A2接收燃料泵流量需求S5。

可以将输出需求S2提供给第二转换器块B3，第二转换器块B3可以被配置为将输出需求S2的格式转换成实际填充S6的格式。例如，实际填充S6可以设置为填充比V_cor/V₀的格式，其中，V_cor是喷轨2中的燃料的校正体积(参见上面的等式)，并且V₀是喷轨2的内部空间的几何体积。特别地，在块B3中，当输出需求S2被设置为体积形式时，可以将输出需求S2除以几何体积V₀。然后可以将实际填充S6和转换后的输出需求S2提供给减法块A3，减法块A3从实际填充S6中减去转换后的输出需求S2，并将结果S8输出到经济开关块B5，并可选地输出到比较器块B7。比较器块B7可以被配置为将结果S8与填充阈值进行比较，并且将取决于比较结果的逻辑值“0”或“1”输出到状态开关B6。特别地，比较器块B7可以被配置为当结果S8小于阈值时输出逻辑值“1”，而当结果S8大于或等于阈值时输出逻辑值“0”。当实际填充S6被设置填充比并且将输出需求S2转换为填充比时，阈值可以是1或100％。

在图6中详细示出了经济开关块B5。如图6中示例性所示，经济开关块B5可以被实现为状态机，状态机至少根据所确定的泵效率信号S7作为输入信号来输出逻辑值“1”和“0”。换言之，经济开关块B5可以至少包括比较器块B51，比较器块B51被配置为将所确定的泵效率信号S7与效率阈值进行比较，并当所确定的泵效率大于或等于效率阈值时输出逻辑值“1”，当所确定的泵效率小于效率阈值时输出逻辑值“0”。效率阈值例如可以在0.25至0.5之间的范围内。例如，效率阈值可以是大约0.4。

如图6所示，经济开关块B5可以进一步包括发动机效率评估块B52，发动机效率评估块B52被配置为以例如每分钟转数的转速格式或例如千克/小时的流量格式接收泵流量需求S5，并接收泵效率S7。发动机效率评估块B52可以被配置为基于泵流量需求S5、泵效率S7以及由查找表提供的发动机比燃料需求来确定燃料泵4的比能量消耗。然后可以将燃料泵4的比能量消耗提供给另一比较器块B53，比较器块B53将燃料泵4的比能量消耗与比能量消耗阈值进行比较，并当燃料泵4的比能量消耗小于比能量消耗阈值时输出逻辑值“1”，当燃料泵4的比能量消耗大于比能量消耗阈值时输出逻辑值“0”。

如图6进一步所示，经济开关块B5可以包括另一比较器块B54，比较器块B54被配置为根据泵流量需求S5和求和块A3提供的结果S8确定喷轨2的结果填充或总填充，并将结果填充或总填充与喷轨2的最大允许填充相比较。比较器块B54可以被配置为，当总填充小于最大允许填充时输出逻辑值“1”，当总填充大于或等于最大允许填充时输出逻辑值“0”。

如图6进一步所示，比较器块B51、B53、B54的逻辑输出被提供给将这些值相乘的乘法块B56。因此，经济开关块B5可以被配置为当每个比较器块B51、B53、B54的逻辑值是“1”时输出逻辑值“1”。如图3所示，状态开关块B6可以被配置为接收燃料泵流量需求S5、经济开关块B5的输出以及比较器块B7的输出，并且如果从经济开关块B5和比较器块B7接收的值中的一个是“1”，则将燃料泵流量需求S5输出到控制装置1的输出接口12。

因此，在第一控制模式中，控制M9燃料泵4的操作可以包括将泵效率计算为待施加到燃料的液压动力和为达到喷轨2中的目标压力S1而要施加到燃料泵4的驱动动力之比。仅在计算出的泵效率大于效率阈值时(比较块B51)，以及可选地，当经济开关块B5中的其它比较块B53、B54输出“1”时，燃料泵4才操作。可选地，当计算出的泵效率小于效率阈值时，作为块B7的比较结果，仅当喷轨2的实际填充小于或等于根据燃料需求的填充阈值时，燃料泵4才操作。

图4示例性地示出当根据控制模式信号S3选择第二控制模式时，在方法M的步骤M8和M9期间执行的控制例程。如图4所示，作为输入，控制例程接收喷轨2的目标压力的设定值S1、实际压力S4、输出需求S2和实际填充S6。因此，在第二控制模式下，也执行步骤M7。

在第二控制模式中，可以以与针对第一控制模式所解释的相同的方式来确定燃料泵流量需求S5。特别地，可以将实际压力S4和目标压力S1提供给减法块A1，减法块A1从目标压力S1中减去实际压力S4，并将相应的误差信号输出至PI控制块B1。PI控制块B1向求和块A2发出致动信号，其中PI控制块B1根据PI规则基于误差信号发出致动信号。致动信号例如可以具有与燃料泵4的转速相对应的值的格式或者具有压力的格式。

例如，可以以与待喷射的燃料体积相对应的值格式来设置输出需求S2。因此，如图4所示，优选将输出需求S2提供给转换器块B2，转换器块B2被配置为将输出需求的格式转换为PI控制块B1的致动信号的格式。在第二控制模式下，例如，输出需求S2可以被转换为压力值。此外，可以将转换后的输出需求S2提供给求和块A2，求和块A2被配置为将输出需求S2与致动信号相加并输出泵流量需求S5。因此，在第二控制模式下，确定M7燃料泵流量需求S5可以包括基于目标压力的设定值S1与实际压力之间的差来确定第一燃料泵流量需求百分比。第一燃料泵流量需求百分比对应于PI块B1的输出。同样，在第二控制模式下，确定M7燃料泵流量需求S5可以进一步包括将确定的第一燃料泵流量需求百分比和与输出需求S2成比例的第二燃料泵流量需求百分比相加。如图4所示，第二燃料泵流量需求百分比可以对应于转换器块B2的输出。

如图4所示，可以将燃料泵流量需求S5提供给限制器块B8，限制器块B8将燃料泵流量需求S5保持在预定阈值内，特别是燃料需求随时间的变化保持在预定阈值内，以防止泵4的损坏。此外，在第二控制模式下，可以将输出需求S2提供给第二转换器块B3，第二转换器块B3可以将输出需求S2的格式转换成实际填充S6的格式。例如，如上所述，可以以填充比V_cor/V₀的格式设置实际填充S6。因此，在块B3中，当以体积格式设置输出需求S2时，可以将输出需求S2除以几何体积V₀。然后将实际填充S6和转换后的输出需求S2提供给减法块A3，减法块A3被配置为从实际填充S6中减去转换后的输出需求S2，并将结果S8输出到比较器块B9。比较器块B9可以被配置为根据结果S8确定输出需求S2是否大于或等于喷轨2的最大允许填充。响应于比较器块B9确定输出需求S2大于或等于喷轨2的最大允许填充，比较器块B9可以被配置为输出逻辑值“1”。响应于比较器块B9确定输出需求S2小于喷轨2的最大允许填充，比较器块B9可以被配置为输出逻辑值“0”。

可以将比较器块B9的输出和限制器块B8的输出(燃料泵流量需求S5)提供给状态开关块B6。在第二控制模式下，如果从比较器块B8接收的值是“0”，则状态开关块B6使燃料泵流量需求S5发出到控制装置1的输出接口12。如果从比较器块B8接收的值为“1”，则状态开关块B6不输出燃料泵流量需求S5，因此禁止或停止泵的操作。因此，在第二控制模式下，控制M9燃料泵4的操作可以包括操作燃料泵4，使得当与实际填充相比的输出需求S2超过预定阈值时，禁止、特别是停止燃料泵4的操作。

图5示例性地示出当根据控制模式信号S3选择第三控制模式时在方法M的步骤M8和M9期间执行的控制例程。如图5所示，作为输入，控制例程接收喷轨2的目标压力的设定值S1、实际压力S4、输出需求S2和实际填充S6。因此，在第一控制模式下，步骤M7也被执行。

如图5所示，为了确定燃料泵流量需求S5，类似于图3，可以将实际压力S4和目标压力S1提供给减法块A1，减法块A1从目标压力S1中减去实际压力S4，并将相应的误差信号输出到PI控制块B1。PI控制块B1向求和块A2发出致动信号，其中PI控制块B1根据PI规则基于误差信号发出致动信号。致动信号可以例如具有与燃料泵4的转速相对应的值格式。

如图5所示，可以例如以填充比的形式将实际填充S6提供给计算块B10。计算块B10可以被配置为通过从喷轨的实际填充中减去目标压力S1下的喷轨2的最大填充来计算喷轨的有效可用填充。实际填充可以被确定为喷轨2的几何体积V₀和信号S6设置的填充量的乘积。可以利用上述等式将喷轨2在目标压力S1下的最大填充确定为校正体积V_cor，其中，目标压力的设定值S1设定为p_r。

如图5所示，可以将由计算块B10输出的计算出的有效可用填充和输出需求S2提供给求和块A4。求和块A4可以被配置为将输出需求S2和有效可用填充体积相加，从而确定有效需求。例如，可以将有效需求提供给转换器块B2，转换器块B2被配置为将有效需求的格式转换为PI控制块B1的输出的格式。在当前情况下，输出需求S2因此可以被转换成燃料泵4的转速。然后将有效需求提供给求和块A2，求和块A2被配置为将燃料泵流量需求S5输出为有效需求和PI块B1的输出的和。

因此，在第三控制模式下，计算燃料泵流量需求S5可以包括将喷轨2的有效可用填充计算为在目标压力S1下喷轨2的最大填充与实际填充之间的差，以及通过将输出需求S2与有效可用填充体积相加来确定有效需求。

如在图5中示例性所示，在第三控制模式下，可选地，燃料泵流量需求S5可以被输入到泵效率评估块B4，如上参照图3所述，泵效率评估块B4确定泵效率。如图5进一步所示，可以将确定的泵效率S7、燃料泵流量需求S5和实际填充S6提供给经济开关块B5，该经济开关块B5如以上参照图6所解释的那样工作。应该注意的是，在这种情况下，经济开关块B5可配置为直接接收实际填充S6，因此，块B54已接收到实际填充，并不一定如上所述需要从燃料泵流量需求S5确定实际填充。同样如图5所示，可以将经济开关块B5的输出和由可选泵效率评估块B4路由的燃料泵流量需求S5提供给状态开关块B6，状态开关块B6在经济开关的输出为“1”时将燃料泵流量需求S5输出到控制单元1的输出接口12。

尽管已经结合车辆描述了本文所述的方法和***，但是对于本领域技术人员而言，清楚且明确地理解的是，本文所述的***和方法可以应用于包括内燃发动机的各种物体。

已经参考示例性实施例详细描述了本发明。然而，本领域普通技术人员将理解的是，可以在不脱离本发明的原理和中心思想、权利要求书及其等同物中限定的本发明的范围的情况下对这些实施例进行修改。

Claims (10)

1.一种用于控制内燃发动机的燃料喷射***的方法，包括：

通过控制器，接收向发动机提供燃料的喷轨中的目标压力的设定值；

通过所述控制器，接收表示每个发动机循环从所述喷轨喷射的目标燃料量的输出需求；

通过所述控制器，接收控制模式信号；

通过所述控制器，捕获所述喷轨中的实际压力；

通过所述控制器，基于所述控制模式信号选择控制模式；

通过所述控制器，基于所述目标压力的设定值与所述实际压力的差，基于所述输出需求，并基于所选择的控制模式，确定连接到所述喷轨的燃料泵的燃料泵流量需求；以及

通过所述控制器，根据所述燃料泵流量需求并基于所选择的控制模式操作所述燃料泵向所述喷轨提供燃料，其中所述燃料泵独立于所述发动机的转速而操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在多个预存储的控制模式中选择控制模式，并且每一个控制模式包括所述目标压力的设定值和所述喷轨的目标填充中的至少一个。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，根据控制模式，所述目标压力的设定值为由发动机控制单元设定的恒定值或动态变化值。

4.根据权利要求3所述的方法，进一步包括：

基于所述实际压力和所述燃料的类型来计算所述喷轨的实际填充，以及

基于所述输出需求来计算所述喷轨的总填充，

其中，所述燃料泵***作为使得所述实际填充不超过上填充阈值并且不低于下填充阈值。

5.根据权利要求4所述的方法，其中，在第一控制模式下，所述燃料泵的操作包括：

将泵效率计算为待施加到所述燃料的液压动力和为达到所述喷轨中的目标压力而要施加到所述燃料泵的驱动动力之比，

其中，仅在计算出的所述泵效率在效率阈值之上时，所述燃料泵才操作。

6.根据权利要求5所述的方法，其中，当计算出的所述泵效率在所述效率阈值之下时，仅当所述喷轨的所述实际填充小于或等于根据所述燃料需求的填充阈值时，所述燃料泵才操作。

7.根据权利要求4所述的方法，其中，在第二控制模式下，确定所述燃料泵流量需求包括：

基于所述目标压力的设定值与所述实际压力之间的差来确定第一燃料泵流量需求百分比，并将确定的所述第一燃料泵流量需求百分比和与所述输出需求成比例的第二燃料泵流量需求百分比相加，

其中，基于所述实际压力和所述燃料的类型来计算所述喷轨的实际填充，并且

其中，所述燃料泵的操作包括操作所述燃料泵，使得当与所述实际填充相比的所述输出需求超过预定阈值时，禁止，特别是停止所述燃料泵的操作。

8.根据权利要求4所述的方法，其中，在第三控制模式下，计算所述燃料泵流量需求包括：

基于所述实际压力和所述燃料的类型，计算所述喷轨的实际填充；

将所述喷轨的有效可用填充计算为所述实际填充与在所述目标压力下所述喷轨的最大填充之间的差；以及

通过将所述输出需求与所述有效可用填充相加来确定有效需求。

9.一种用于操作发动机的燃料喷射***的控制装置，包括：

输入接口，配置为接收向所述发动机提供燃料的喷轨的目标压力的设定值、表示每个发动机循环从所述喷轨喷射的目标燃料量的输出需求、控制模式信号和捕获的所述喷轨中的实际压力；

输出接口，配置为信号连接至与所述喷轨液压地连接的燃料泵；以及

处理单元，连接到所述输入接口和所述输出接口，所述处理单元被配置为根据权利要求1所述的方法操作燃料喷射***。

10.一种用于内燃发动机的燃料喷射***，包括：

根据权利要求9所述的控制装置；

喷轨，向发动机提供燃料；

压力传感器，连接到所述控制装置的输入接口并被配置为捕获所述喷轨中的实际压力；

燃料泵，液压地连接到所述喷轨，并连接到所述控制装置的输出接口。

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