发动机关闭后的燃料供给系统诊断.pdf

本发明涉及发动机关闭后的燃料供给系统诊断，公开了一种用于包括低压泵、流体连接在低压泵下游的高压泵、和流体连接在高压泵下游的燃料导轨的内燃发动机中的燃料供给系统的运转的方法，包括：基于燃料导轨压力响应开始减轻措施，所述燃料导轨压力响应发生在发动机关闭之后，其中所述减轻措施包括如果在开动所述泵中的一个后燃料导轨压力下降至阈值之下则停止车辆运转，所述开动发生在后续发动机起动之前，所述后续发动机起动发生在发动机关闭之后，且其中所述减轻措施包括如果在所述开动之后或开动期间燃料导轨压力达到至少阈值则在所述后续发动机起动期间调节所述泵中的一个的运转。

1.  一种用于包括低压泵、流体连接在所述低压泵下游的高压泵、和流体连接在所述高压泵下游的燃料导轨的内燃发动机中燃料供给系统的运转的方法，包含：
基于燃料导轨压力响应开始减轻措施，所述燃料导轨压力响应发生在发动机关闭之后，其中所述减轻措施包括如果在开动所述泵中的一个后燃料导轨压力下降至阈值之下则停止车辆运转，所述开动发生在后续发动机起动之前，所述后续发动机起动发生在所述发动机关闭之后，且其中所述减轻措施包括如果在所述开动之后或所述开动期间所述燃料导轨压力达到至少所述阈值则在所述后续发动机起动期间调节所述泵中的一个的运转。

2.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，开动所述泵中的一个包括开动和关闭所述低压泵。

3.  根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述低压泵开动一至两秒。

4.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于燃料导轨压力和温度响应曲线开始减轻措施。

5.  根据权利要求4所述的方法，其特征在于，压力曲线包括两个或更多所述燃料导轨中燃料的测量值，温度曲线包括两个或更多发动机温度测量值。

6.  根据权利要求5所述的方法，其特征在于，各对温度和压力测量值基本上是同时的。

7.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述低压泵为提升泵。

8.  根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进一步包含在所述开动之后或所述开动期间，当所述燃料导轨压力下降到阈值压力之下时指示外部泄漏，以及当所述燃料导轨压力达到至少所述阈值时指示内部泄漏。

9.  一种用于具有包括低压泵、流体连接在所述低压泵下游的高压泵、和流体连接在所述高压泵下游的燃料导轨的燃料系统的内燃发动机中燃料供给系统的运转的方法，包含：
基于燃料导轨压力响应和温度响应指示燃料系统泄漏，所述燃料导轨压力响应和温度响应发生在发动机关闭之后；且
响应所述指示并在后续发动机起动之前开动并随后关闭所述低压泵，所述后续发动机起动发生在所述发动机关闭之后；
如果在所述低压泵开动期间或开动之后燃料导轨压力下降至阈值之下则停止车辆运转；且
如果在所述低压泵开动期间或开动之后燃料导轨压力达到至少所述阈值则在所述后续发动机起动期间调节所述泵中的一个的运转。

10.  一种用于内燃发动机中的燃料供给系统，包括：
低压泵；
流体连接在所述低压泵下游的高压泵；
流体连接在所述高压泵下游的燃料导轨；和
控制器，所述控制器配置为基于多个同时发生的燃料导轨压力和温度测量值指示燃料系统泄漏，所述燃料导轨压力和温度测量值中至少一些在发动机关闭之后获取；响应所述指示并在后续发动机起动之前开动并随后关闭所述低压泵，所述后续发动机起动发生在所述发动机关闭之后；如果在所述低压泵开动期间或开动之后燃料导轨压力下降至阈值之下则停止车辆运转并指示外部泄漏；和如果在所述低压泵开动期间或开动之后燃料导轨压力达到至少所述阈值则在所述后续发动机起动期间调节所述泵中的一个的运转并指示内部泄漏。

发动机关闭后的燃料供给系统诊断
技术领域
本发明涉及用于内燃发动机中的燃料供给系统的运转的方法。
背景技术
燃料供给系统可包括多个泵(例如低压泵和高压泵)以便以高压将燃料供给至汽缸，例如用于汽油直接喷射。燃料供给系统中的受到高压的燃料在转动起动期间和有效燃烧的发动机运转的其它时间等特别有用。
燃料供给系统中的泄漏可极大地降低燃料供给系统中的燃料压力，从而例如由于不完全的或低效的燃烧致使延长的转动起动时间。延长的转动起动时间进而会增加排放和/或导致汽缸失火。
在一个示例中，美国专利US 5,715,786试图通过响应可预定的工况(例如超速运转)监视燃料供给系统中的压力来检测燃料供给系统中的泄漏。在可预定的工况被检测到之后，装置评估燃料喷射器是否已发生故障(例如喷射器是否不能关闭(stuckopen)并泄漏燃料)。可通过将可预定的压力值与测量到的压力值进行比较来确定一个或多个燃料喷射器的故障。该装置可随后采取措施以减轻燃料泄漏对系统的影响，例如关闭发动机或关掉高压泵。
本发明人已经认识到该方法的数个缺点。首先，在美国专利US 5,715,786中不能区分内部泄漏和外部泄漏。内部泄漏可包括穿过燃料供给系统中多个部件发生的燃料泄漏。例如，在发动机关闭期间在高压下燃料可能穿过泵向后泄漏，其中前述的泄漏可被分类为内部泄漏。然而，外部泄漏可包括泄漏出燃料供给系统中多个部件使加压燃料暴露在大气压力下的燃料泄漏。例如，燃料管道可能劣化且燃料管道的一部分中会产生孔洞，极大地降低了燃料供给系统中的压力并且在一些例子中使得燃料供给系统不可运转，其中前述类型的泄漏可被分类为外部泄漏。外部泄漏还可包括穿过燃料喷射器的泄漏。
发明内容
本发明的一方面包括一种用于包括低压泵、流体连接在低压泵下游的高压泵、和流体连接在高压泵下游的燃料导轨的内燃发动机中的燃料供给系统的运转的方法，包括：基于燃料导轨压力响应开始减轻措施，所述燃料导轨压力响应发生在发动机关闭之后，其中所述减轻措施包括如果在开动所述泵中的一个后燃料导轨压力下降至阈值之下则停止车辆运转，所述开动发生在后续发动机起动之前，所述后续发动机起动发生在发动机关闭之后，且其中所述减轻措施包括如果在所述开动期间燃料导轨压力达到至少阈值则在所述后续发动机起动期间调节所述泵中的一个的运转。
另一方面包括一种用于具有包括低压泵、流体连接在低压泵下游的高压泵、连接在高压泵和低压泵之间的电磁阀、和流体连接在高压泵下游的燃料导轨的燃料系统的内燃发动机中燃料供给系统的运转的方法，包含：基于燃料导轨压力响应指示燃料系统泄漏，该燃料导轨压力响应发生在发动机关闭之后；响应该指示并在后续发动机起动之前调节电磁阀，该后续发动机起动发生在发动机关闭之后；在电磁阀被调节后基于燃料压力响应区分所述泄漏包括内部泄漏还是外部泄漏。
通过这些方式，可在内部泄漏和外部泄漏之间进行区别，例如允许相应地调节所采取的减轻措施。特别地，可在发动机关闭后精确地获得出现的泄漏的类型以减少来自发动机运转的干预。随后，可取决于系统的具体配置通过监视燃料导轨压力在后续发动机起动之前精确地辨别出泄漏的不同类型。类似地，可通过对协助隔离泄漏源的燃料系统中阀门的适当控制来精确地辨别泄漏的不同类型。
附图说明
图1显示了内燃发动机中一个汽缸的示意图。
图2显示了用于内燃发动机的燃料供给系统的示意图。
图3显示了可实施用于检测燃料供给系统中的泄漏并采取减轻措施的高级诊断流程图。
图4显示了可实施作为第一泄漏检测算法的详细流程图的示例。
图5显示了其一部分可实施作为第二泄漏检测算法的详细流程图的示例。
图6图示说明了如何在执行燃料供给系统诊断的同时在关闭请求后的发动机关闭期间测量压力。
图7显示了其一部分可实施作为第二泄漏检测算法的详细流程图的另一示例。
图8说明了图2中所示的燃料压力调节器的示例特性。
具体实施方式
图1为显示了可包括在机动车辆推进系统中的多缸发动机10的一个汽缸的示意图。发动机10可至少部分由包括控制器12的控制系统和由来自车辆驾驶员132经由输入装置130的输入控制。在本示例中，输入装置130包括加速踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的燃烧室(例如汽缸)30可包括燃烧室壁32，活塞36位于其中。活塞36可连接至曲轴40这样将活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。曲轴40可经由中间传动系统连接至车辆的至少一个驱动轮。此外，可将起动机马达经由飞轮连接至曲轴40以起动发动机10的运转。
燃烧室30可从进气歧管44经由进气道42接收进气并可经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气道48可经由各自的进气门52和排气门54选择性地与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多的进气门和/或两个或更多的排气门。
进气门52可由控制器12经由电动气门驱动器(EVA)51控制。类似地，排气门54可由控制器12经由EVA 53控制。在一些状况期间，控制器12可改变提供给驱动器51和53以控制各自的进气门和排气门的打开与关闭的信号。进气门52和排气门54的位置可分别由气门位置传感器55和57确定。在替代实施例中，可由一个或多个凸轮驱动一个或多个进气门和排气门，并可利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一种或多种来改变气门运转。例如，可替代地汽缸30可包括经由电动气门驱动控制的进气门和经由包括CPS和/或VCT的凸轮驱动控制的排气门。
燃料喷射器66显示为直接连接至燃烧室30用于与从控制器12经由电子驱动器68接收的信号FPW的脉冲宽度成比例地将燃料直接喷射入其中。这样，燃料喷射器66将燃料以称为直接喷射的方式提供至燃烧室30内。燃料喷射器可安装在例如燃烧室的侧面或燃烧室的顶部。如图2中所示，燃料可由燃料系统供给至燃料喷射器66。在一些实施例中，燃烧室30可替代地或附加地包括配置为将燃料以称为进气道喷射的方式提供至燃烧室30上游的进气道内的设置在进气道42中的燃料喷射器。进气道42可包括具有节流板64的节气门62。在这个具体例子中，控制器12可经由提供至节气门62包含的电动马达或电动驱动器的信号改变节流板64的位置(一种常称为电子节气门控制(ETC)的配置)。以这种方法，可运转节气门62以改变提供至其它发动机汽缸中的燃烧室30的进气。通过节气门位置信号TP可将节流板64的位置提供给控制器12。进气道42可包括质量空气流量传感器120和歧管空气压力传感器122用于向控制器12提供各自的信号MAF和MAP。
在选定的运转模式下，点火系统88可响应来自控制器12的火花提前信号SA经由火花塞92将点火火花提供至燃烧室30。尽管显示了火花点火部件，但在一些实施例中，无论有无点火火花，燃烧室30或发动机10的一个或多个其它燃烧室可以压缩点火模式运转。
排气传感器126显示为连接至排气道48。传感器126可为用于提供排气空燃比指示的任何适合的传感器，例如线性氧传感器或UEGO(通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO(排气氧传感器)、HEGO(加热型EGO)、NOx(氮氧化物)、HC(碳氢化合物)或CO(一氧化碳)传感器。
图1中控制器(或控制系统)12显示为微型计算机，包括微处理器单元102、输入/输出端口104、用于可执行的程序和校验值的电子存储介质(在本具体示例中显示为只读存储器芯片106)、随机存取存储器108、保活存储器110和数据总线。控制器12可从连接至发动机10的传感器接收多种信号，除了之前论述的那些信号，还包括：来自质量空气流量传感器120的引入空气质量流量(MAF)测量值、来自连接至冷却套筒114的温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)、来自连接至曲轴40霍尔效应传感器118(或其他类型传感器)的脉冲点火感测信号(PIP)、来自节气门位置传感器的节气门位置TP、来自点火传感器123的钥匙位置、和来自传感器122的绝对歧管压力信号MAP。发动机转速信号RPM可由控制器12从脉冲点火感测信号PIP生成。机动车辆驾驶员可通过关闭点火装置(未显示)发出关闭请求。关闭点火装置可包括旋转点火装置中的钥匙和/或压下点火按钮。另外，控制器12可基于多种发动机中的工况(例如机油压力、发动机转速、发动机温度等)发出关闭请求。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可用于提供进气歧管内的真空或压力指示。请注意可使用上述传感器的多种组合，例如具有MAF传感器而不具有MAP传感器，反之亦然。在化学计量运转期间，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。此外，该传感器与检测到的发动机转速一起可提供进入汽缸内的充气(包括空气)的估算。在一个示例中，曲轴每旋转一次，也可用作为发动机转速传感器的传感器118可产生预定数量的等间隔的脉冲。
如上所述，图1仅显示了多缸发动机的一个汽缸，且每个汽缸可类似地具有各自的一组进气门/排气门、燃料喷射器、火花塞等。
图2显示了可用于将燃料供给至图1中所示的内燃发动机10的燃料供给系统210的示意图。燃料供给系统可包括基本上环绕低压燃料泵214的燃料箱212。在一个示例中，低压燃料泵214可为电子驱动提升泵。在另一示例中，低压燃料泵214可为另一种能够将燃料以增大的压力供给至下游部件的合适的泵，例如转子动力泵。低压燃料泵214可由从控制器12发送的指令信号驱动。在一些示例中，控制模块(未显示)可控制泵214的驱动。
另外，低压泵可增加燃料供给系统中的下游压力。低压泵可通过燃料管道218流体连接至由标准球簧符号表示的止回阀216。在一些条件下，止回阀216允许燃料向下游移动并在有足够的压力差时阻止燃料向上游移动。在另一示例中，可使用其它能够阻止液体向上游移动入燃料箱的合适的阀门。止回阀216可通过燃料管道222流体连接至燃料滤清器220。燃料滤清器可从燃料管道中的燃料中去除多余的微粒。燃料压力调节器224可连接至燃料管道225。燃料压力调节器可调节下游部件的压力同时阻止可重新循环回到燃料箱内的燃料量。图8中显示了示例性燃料压力调节器的特性。在其它示例中，燃料压力调节器可具有其它的特性。
再次参考图2，燃料管道225可延伸出燃料箱，流体连接燃料滤清器和燃料蓄压器226。在一些示例中，燃料蓄压器可以为Freundenberg燃料蓄压器。在其它示例中，燃料蓄压器可以为另一种允许将低压泵下游的较大的燃料量存储在燃料供给系统中的合适的燃料蓄压器。但是，在其它示例中，可去除燃料蓄压器。电磁阀227可流体连接在燃料蓄压器的下游。电磁阀227可包括止回阀228。控制器12可电连接至电磁阀227。在本示例中，当电磁阀227没有被驱动时，允许液体自由穿过阀门流动。然而，在一些条件下，当控制器驱动电磁阀227时止回阀228配置用于阻止液体向止回阀228上游移动。在其它示例中，当电磁阀227被驱动时止回阀228可以配置用于阻止液体向阀门上游移动。可控制电磁阀与高压泵的凸轮位置同步以达到每冲程0至0.25cc的有效排量。
高压泵230可通过燃料管道232连接在燃料蓄压器226的下游。在本示例中，高压燃料泵为包括活塞234、缸体235和凸轮236的机械驱动的容积泵。高压泵可使用发动机产生的机械能来驱动。在其它示例中，高压泵可为另一种合适的泵，例如电子驱动泵。
止回阀238可通过燃料管道240连接在高压泵的下游。燃料旁通管道242可直接连接在止回阀238的上游和下游。燃料旁通管道可含有泄压阀244。在本示例中，泄压阀244为由工业标准球簧表示的止回阀。在其它示例中，泄压阀可为另一种避免泄压阀244下游的压力变得太大因而可能损坏下游部件以及在一些条件下阻止燃料向上游移动的合适的阀门。在一些示例中，止回阀238和燃料旁通管道242可称为并行道泄压阀PPRV 246。
燃料导轨250可通过燃料管道248连接至并行道泄压阀246。压力传感器252可连接至燃料导轨。压力传感器可电连接至控制器12。另外，压力传感器可测量燃料导轨中的燃料压力。在其它示例中，压力传感器可连接至燃料供给系统中高压泵下游的另一位置。在一些示例中，温度传感器(未显示)可连接至燃料导轨。温度传感器可测量燃料导轨的温度。燃料导轨可流体连接至一系列燃料喷射器254。燃料喷射器可将燃料供给至发动机10。本文将更详细地讨论可在图2中所示的燃料供给系统上实施的数个诊断算法。
图3至图5说明了可实施用于在发动机关闭请求后发动机关闭期间在燃料供给系统上执行诊断的方法。在一个示例中，发动机关闭可包括关闭请求之后和后续发动机起动之前的时间间隔。具体地，图3显示了高级诊断流程图或方法。图4和图5显示了可实施作为图3中诊断算法的一部分的方法或算法的详细示例。
图3至图5中所示的诊断方法可实施为控制器12可执行的代码组。另外，读码器可与控制器12电子连接以读取控制器12指示的多种诊断。在一些示例中，读码器为通用读码器。在另一些示例中，读码器可为另一种合适的装置。
图3说明了高级诊断流程图，程序300，其可实施用于对燃料供给系统执行诊断。诊断程序的大部分可在发动机关闭期间的时间间隔内完成。具体地，第一检漏算法和第二检漏算法可在发动机关闭期间及在汽缸中的燃料燃烧时的后续起动之前完成。算法可包括在转动起动之前或转动起动期间采取本文更为详细讨论的可增加燃烧效率、减少排放以及减少转动起动时间的减轻措施。另外，燃料供给系统诊断程序300可通过在发动机正常运转期间在转动起动之后进行响应的减轻措施来改进燃料供给系统的精确度，从而增加发动机的效率并减少排放。
在一些示例中，当燃料供给系统经历足够大的外部泄漏时，燃料供给系统诊断程序300可通过禁止发动机的运转来减少对发动机部件的损害。此外，程序可响应内部泄漏采取多种减轻措施。
内部泄漏可包括穿过燃料供给系统中多个部件向上游的泄漏。例如，由于燃料供给系统温度的增加，发动机关闭后燃料可穿过高压泵向后泄漏。然而，外部泄漏可包括泄漏出燃料供给系统中多个部件使加压燃料暴露于大气压力的燃料泄漏，例如穿过喷射器。
在312处，实施第一检漏算法以确定燃料供给系统是否正在经历一个或多个泄漏。在一些示例中，第一检漏算法可为本文更详细讨论的方法400。在其它示例中，可在点火开关关闭(key-off)状况期间使用其它合适的检漏算法以确定燃料供给系统是否正在经历一个或多个泄漏。如果第一检漏算法检测到泄漏，则可在控制器12中设定可由读码器读取的诊断代码。
随后该程序前进至314，在该处其确定第一检漏算法是否指示燃料供给系统中的一个或多个泄漏。
如果确定没有作出泄漏的指示，则程序结束。然而，如果通过第一检漏算法指示燃料供给系统正在经历一个或多个泄漏，则该程序前进至316，在该处实施第二检漏算法。在一些示例中，第二检漏算法可包括图5中说明的检漏算法。在其它示例中，可使用另一种可在点火开关关闭期间实施以检测燃料供给系统中泄漏的合适的检漏算法。
随后程序进入318，在该处确定燃料供给系统经历的泄漏的类型。如果确定燃料供给系统正在经历外部泄漏，则程序前进至320，在该处作出存在外部泄漏的指示。外部泄漏可包括泄漏出燃料供给系统中多个部件使加压燃料暴露于大气压力的燃料泄漏。例如，燃料管道可劣化且燃料管道的一部分中会产生孔洞，极大地降低了燃料供给系统中的压力并且在一些例子中使得燃料供给系统不可运转。
外部泄漏指示可包括在计算机局域网(CAN)上发送外部泄漏指示以及在RAM中存储该指示。另外，当作出存在外部泄漏的指示时，可在控制器12中设定可由读码器读取的代码，该代码指示外部泄漏。随后程序前进至322，在该处采取减轻措施。减轻措施包括：停止发动机和/或车辆的运转，调节一个或多个泵的运转，以及多种其他措施。调节一个或多个泵的运转包括停止一个或多个泵的运转。程序在322之后结束。
然而，如果燃料供给系统正在经历内部泄漏，程序前进至324，在该处作出存在内部泄漏的指示。内部泄漏指示可包括在CAN上发送内部泄漏指示以及在RAM中存储该指示。另外，当作出存在内部泄漏的指示时，可在控制器12中设定可由读码器读取的指示内部泄漏的代码。随后，程序前进至326，在该处采取减轻措施。减轻措施包括：调节一个或多个泵的运转，调节喷射曲线和/或正时，停止一个或多个泵，以及多种其它措施。随后，程序在326之后结束。
图4显示了可在图3中所示的312处实施的第一检漏算法400的示例。可实施算法400以检测或指示燃料供给系统是否正在经历一般的泄漏(内部泄漏或外部泄漏)。第二检漏算法可检测或指示泄漏的具体类型，例如关于图5所描述的那样。
再次参考图4，在412处算法确定燃料供给系统的工况。该工况可包括：曲轴转角、踏板位置、车辆加速度、钥匙位置、车门位置等。
下一步，算法进入414，在该处确定发动机的运转是否已经停止。该确定可基于多种工况，例如：钥匙位置、车门位置、气门位置、发动机转速和多种其它工况。如果发动机的运转没有停止，则程序返回至开始处。在其它示例中，如果发动机的运转没有停止，则该算法可结束。
然而，如果发动机运转已经停止，则算法进入416，在该处反复测量高压泵下游的燃料压力以及发动机和/或燃料供给系统的温度。
随后算法进入418，在该处存储两个或更多基本上同时的压力和温度测量值。可在高压泵的下游获取压力测量值。温度测量值包括发动机和/或燃料供给系统的温度。在一些示例中，在预定时间获取压力和温度测量值。在其它示例中，一旦达到预定的压力和/或温度则获取压力和温度测量值(例如一旦达到指定温度则获取压力测量值)。图6描述了这种测量值的示例。
图6说明了可在燃料供给系统中发生的压力曲线612的图形，其发生在发动机关闭后和/或在点火开关关闭状况后但在发动机后续起动之前。压力在y轴上且时间在x轴上。在本示例中，可以在点614和616处获取并存储两个压力测量值以及基本上同时的温度测量值。这样，可在发动机关闭期间在闭合容积状态获取两个或更多基本上同时的温度和压力测量值，其中当泵和喷射器的运转已经关闭时发生闭合容积状态。尽管在本示例中压力曲线或响应包括两个压力测量值，可使用对于时间的压力变量的多种其它指示。同样地，温度曲线或响应包括两个或更多温度测量值，或者对于时间的温度变量的其它指示。图6中显示的压力测量值给出了可在418处存储的压力测量值的示例。
再次参考图4，算法进入420，在该处计算燃料供给系统中高压泵下游的燃料质量的改变。可附加或可替代地，可计算燃料供给系统中高压泵下游的燃料质量改变的定时速度。可通过将一些存储在418处的压力值和温度值输入下面给出的方程1来实现燃料供给系统中燃料质量的改变。