[发明专利]用于操作燃料计量阀的控制装置

说明书

技术领域

本专利申请总体涉及一种用于操作燃料计量阀的控制装置，所述燃料计量阀设置用于调节由燃料泵提供进入汽车系统的燃料轨内的燃料流量。

背景技术

众所周知，汽车系统通常包括内燃发动机，例如压燃发动机或火花点火式发动机。该内燃发动机通常包括发动机缸体，所述发动机缸体限定至少一个具有活塞的气缸；和气缸盖，所述气缸盖封闭该气缸并与活塞相配合以限定燃烧室。燃料和空气的混合物输送至燃烧室中并被点燃，从而导致热膨胀的废气引起活塞的往复运动，其旋转曲轴。

燃料由位于燃烧室内部的至少一个燃料喷嘴提供。该燃料喷嘴接收来自燃料轨的燃料，该燃料轨与升高来自燃料源(罐)的燃料压力的高压燃料泵流体相通。更具体地说，高压燃料泵可包括往复式柱塞，该柱塞被容纳在与燃料的进口及出口相通的气缸内。所述柱塞由凸轮轴促动，该凸轮轴由内燃发动机的曲轴驱动。在柱塞的膨胀冲程期间，燃料从泵的入口被吸入气缸。在压缩冲程期间，包含在气缸内的燃料以较高的压力通过泵的出口被供给进入燃料轨。

燃料计量阀通常与高压燃料泵相关联以调节供应到燃料轨的燃料流量(flow-rate)。该燃料计量阀可被集成在高压燃料泵中，以便实现通常被称为燃料计量单元的单个装置。该燃料计量阀可以是进气控制阀(SCV)或数字阀。

进气控制阀通常位于高压燃料泵的入口处，并且包括阀构件，所述阀构件可在阻止燃料通过阀的关闭位置和允许燃料的最大流量朝向燃料泵流动的全开位置之间运动。阀构件被电力致动器，例如螺线管驱动，所述螺线管将电激励电流转化成磁场、然后转换为阀构件的运动。取决于激励电流，阀构件在关闭位置和全开位置之间可处于任何位置。更特别地，在一些实施例中设置了，如果没有电流被供给致动器，则阀构件被留在它的全开位置。逐渐地增加供给致动器的电流，阀构件则移向它的关闭位置。其它实施例中设置了，如果没有电流供给到致动器，阀构件保持在它的关闭位置。逐渐地增加供给到致动器的电流，阀构件移向它的全开位置。在这两种情况下，进气控制阀调节在泵柱塞的膨胀冲程期间被吸入泵缸内的燃料的流量。

数字阀通常设在将所述高压燃料泵的气缸连接回油箱的再循环管道内。该数字阀包括在泵柱塞的压缩冲程期间在打开位置和关闭位置之间运动的阀构件。只要阀构件保持打开，所述泵柱塞就一直将燃料从泵缸推入再循环管道，然后返回到燃料箱中。一旦阀构件被关闭时，泵柱塞增加了在泵缸内的燃料压力，并将燃料提供到燃料轨中。阀构件被通过脉冲电信号驱动的致动器所驱动。以这样的方式，改变形成驱动信号的电脉冲的正时(timing)，阀构件可在泵柱塞的压缩冲程期间的不同时刻被关闭，由此调节供应到燃料轨的燃料的体积。

无论它们如何实际工作，数字阀和进气控制阀的最终效果都是调节整体上由高压泵供给到燃料轨的燃料的平均流量，并且为此它们都被归类为燃料计量阀。

任何燃料计量阀典型地连接到汽车系统的控制装置，该汽车系统包括多个传感器和至少一个电子控制单元(ECU)。为了操作燃料计量阀，该电子控制单元通常经配置用于运行控制循环，该控制循环包括以下步骤：设置在燃料轨内的燃料压力的目标值，例如根据发动机工作条件来设置；确定被供给至燃料轨以满足燃料轨压力目标值的燃料流量的目标值；确定驱动所述燃料计量阀的电信号的可调节参数，即(对于SCV)电流或(对于数字阀)电动脉冲的正时，其使高压燃料泵供应燃料流量的目标值；以及最终将电信号的可调节参数设置为该所确定的值。

更特别地，燃料流量的目标值通常由两个主要的贡献项(contribution)的总和确定，即前馈贡献项和反馈贡献项。

通过开环方法确定前馈贡献项，所述开环方法将燃料轨压力的目标值作为燃料轨的数学模型的输入，该数学模型输出指示在目标压力值下由于燃料喷嘴的操作和泄漏离开燃料轨的燃料量的燃料流量的值。

由闭环方法确定反馈贡献项，该方法测量所述燃料轨内的压力值，计算该测量值与燃料轨压力的目标值之间的误差，并且将该误差作为PI控制器的输入，该控制器输出旨在补偿燃料压力误差的燃料流量的值。

一旦燃料流量的目标值已经被计算出，驱动燃料计量阀的电信号的可调节参数的相应值根据另一个开环来确定，所述另一个开环使用燃料流量的目标值作为相关函数的输入，该相关函数输出所述可调节参数的相应值。

这种方法的一个缺点在于，相关函数通常是标称函数，该函数由燃料计量阀的供应商提供，并且仅代表燃料流量和驱动所述燃料计量阀的电信号的可调参数之间的理论关系，而实际上每个单一燃料计量阀由于制造范围、制造公差和许多其它因素(如热流)的原因可能都是不同的。