[發明專利]用于操作燃料計量閥的控制裝置

在審

• 申請號: 201410366774.6
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104343602A
• 公開（公告）日: 2015-02-11
• 發明（設計）人: S.尼杜
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F02M51/06
• 分類號: F02M51/06;F02D41/30
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 侯宇

技術領域

本專利申請總體涉及一種用于操作燃料計量閥的控制裝置，所述燃料計量閥設置用于調節由燃料泵提供進入汽車系統的燃料軌內的燃料流量。

背景技術

眾所周知，汽車系統通常包括內燃發動機，例如壓燃發動機或火花點火式發動機。該內燃發動機通常包括發動機缸體，所述發動機缸體限定至少一個具有活塞的氣缸；和氣缸蓋，所述氣缸蓋封閉該氣缸并與活塞相配合以限定燃燒室。燃料和空氣的混合物輸送至燃燒室中并被點燃，從而導致熱膨脹的廢氣引起活塞的往復運動，其旋轉曲軸。

燃料由位于燃燒室內部的至少一個燃料噴嘴提供。該燃料噴嘴接收來自燃料軌的燃料，該燃料軌與升高來自燃料源(罐)的燃料壓力的高壓燃料泵流體相通。更具體地說，高壓燃料泵可包括往復式柱塞，該柱塞被容納在與燃料的進口及出口相通的氣缸內。所述柱塞由凸輪軸促動，該凸輪軸由內燃發動機的曲軸驅動。在柱塞的膨脹沖程期間，燃料從泵的入口被吸入氣缸。在壓縮沖程期間，包含在氣缸內的燃料以較高的壓力通過泵的出口被供給進入燃料軌。

燃料計量閥通常與高壓燃料泵相關聯以調節供應到燃料軌的燃料流量(flow-rate)。該燃料計量閥可被集成在高壓燃料泵中，以便實現通常被稱為燃料計量單元的單個裝置。該燃料計量閥可以是進氣控制閥(SCV)或數字閥。

進氣控制閥通常位于高壓燃料泵的入口處，并且包括閥構件，所述閥構件可在阻止燃料通過閥的關閉位置和允許燃料的最大流量朝向燃料泵流動的全開位置之間運動。閥構件被電力致動器，例如螺線管驅動，所述螺線管將電激勵電流轉化成磁場、然后轉換為閥構件的運動。取決于激勵電流，閥構件在關閉位置和全開位置之間可處于任何位置。更特別地，在一些實施例中設置了，如果沒有電流被供給致動器，則閥構件被留在它的全開位置。逐漸地增加供給致動器的電流，閥構件則移向它的關閉位置。其它實施例中設置了，如果沒有電流供給到致動器，閥構件保持在它的關閉位置。逐漸地增加供給到致動器的電流，閥構件移向它的全開位置。在這兩種情況下，進氣控制閥調節在泵柱塞的膨脹沖程期間被吸入泵缸內的燃料的流量。

數字閥通常設在將所述高壓燃料泵的氣缸連接回油箱的再循環管道內。該數字閥包括在泵柱塞的壓縮沖程期間在打開位置和關閉位置之間運動的閥構件。只要閥構件保持打開，所述泵柱塞就一直將燃料從泵缸推入再循環管道，然后返回到燃料箱中。一旦閥構件被關閉時，泵柱塞增加了在泵缸內的燃料壓力，并將燃料提供到燃料軌中。閥構件被通過脈沖電信號驅動的致動器所驅動。以這樣的方式，改變形成驅動信號的電脈沖的正時(timing)，閥構件可在泵柱塞的壓縮沖程期間的不同時刻被關閉，由此調節供應到燃料軌的燃料的體積。

無論它們如何實際工作，數字閥和進氣控制閥的最終效果都是調節整體上由高壓泵供給到燃料軌的燃料的平均流量，并且為此它們都被歸類為燃料計量閥。

任何燃料計量閥典型地連接到汽車系統的控制裝置，該汽車系統包括多個傳感器和至少一個電子控制單元(ECU)。為了操作燃料計量閥，該電子控制單元通常經配置用于運行控制循環，該控制循環包括以下步驟：設置在燃料軌內的燃料壓力的目標值，例如根據發動機工作條件來設置；確定被供給至燃料軌以滿足燃料軌壓力目標值的燃料流量的目標值；確定驅動所述燃料計量閥的電信號的可調節參數，即(對于SCV)電流或(對于數字閥)電動脈沖的正時，其使高壓燃料泵供應燃料流量的目標值；以及最終將電信號的可調節參數設置為該所確定的值。

更特別地，燃料流量的目標值通常由兩個主要的貢獻項(contribution)的總和確定，即前饋貢獻項和反饋貢獻項。

通過開環方法確定前饋貢獻項，所述開環方法將燃料軌壓力的目標值作為燃料軌的數學模型的輸入，該數學模型輸出指示在目標壓力值下由于燃料噴嘴的操作和泄漏離開燃料軌的燃料量的燃料流量的值。

由閉環方法確定反饋貢獻項，該方法測量所述燃料軌內的壓力值，計算該測量值與燃料軌壓力的目標值之間的誤差，并且將該誤差作為PI控制器的輸入，該控制器輸出旨在補償燃料壓力誤差的燃料流量的值。

一旦燃料流量的目標值已經被計算出，驅動燃料計量閥的電信號的可調節參數的相應值根據另一個開環來確定，所述另一個開環使用燃料流量的目標值作為相關函數的輸入，該相關函數輸出所述可調節參數的相應值。

這種方法的一個缺點在于，相關函數通常是標稱函數，該函數由燃料計量閥的供應商提供，并且僅代表燃料流量和驅動所述燃料計量閥的電信號的可調參數之間的理論關系，而實際上每個單一燃料計量閥由于制造范圍、制造公差和許多其它因素(如熱流)的原因可能都是不同的。