专利名称：用于内燃发动机的燃料供给装置和燃料供给方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃发动机的燃料供给装置和燃料供给方法，其中，利用电动式低压燃料泵将燃料输送到由内燃发动机驱动的高压燃料泵，并且将由高压燃料泵加压的燃料供给到内燃发动机。
背景技术：
日本专利申请公开 No. 2005-307931 (JP-A-2005-307931)描述了一种用于内燃发动机的燃料供给装置，其中当高压燃料泵供给过量的燃料时，在低压燃料泵的排出量控制中目标燃料压力降低到低于正常范围下限值的值。日本专利申请公开No. 11-210582 (JP-A-11-210582)描述了一种燃料供给装置，其中当低压燃料泵的排出量小于高压燃料泵所需的燃料量时，通过降低设置在低压燃料泵与高压燃料泵之间的低压调节器的设定值来降低低压燃料泵的负载。另外，日本专利申请公开 No. 11-182371 (JP-A-11-182371)和日本专利申请公开 No. 9-184460 (JP-A-9-184460)也涉及这种发明。在日本专利申请公开No. 2005-307931 (JP-A-2005-307931)和日本专利申请公开 No. 11-210582 (JP-A-11-210582)中描述的燃料供给装置中的每一个中，可通过根据运转状态改变馈送压力——即低压燃料泵与高压燃料泵之间的燃料压力——来降低低压燃料泵的负载。然而，在这些装置中，由于在内燃发动机运转时低压燃料泵一直工作，所以在内燃发动机运转时低压燃料泵持续地消耗电力。因此，需要改进这些装置以进一步降低低压燃料泵消耗的电力。
发明内容
本发明提供了一种用于内燃发动机的燃料供给装置和燃料供给方法，与内燃发动机运转时低压燃料泵一直工作的情况相比，其降低了低压燃料泵消耗的电力。本发明的第一方面涉及一种用于内燃发动机的燃料供给装置。该燃料供给装置包括高压燃料泵，该高压燃料泵由内燃发动机驱动，该高压燃料泵对燃料进行加压并将燃料供给到内燃发动机；将燃料输送到高压燃料泵的电动式低压燃料泵；以及低压泵控制部， 该低压泵控制部控制低压燃料泵以避免因低压燃料泵向高压燃料泵输送燃料的馈送压力的不足而造成的高压燃料泵中的排出不良。在即使馈送压力等于为0的表压力时也能够避免高压燃料泵中的排出不良的情况下，低压泵控制部停止低压燃料泵。在该燃料供给装置中，低压燃料泵被控制成避免高压燃料泵中的排出不良。因此， 能够将馈送压力降低到能够避免高压燃料泵中的排出不良的极限值。因此，由低压燃料泵消耗的电力降低到极限值而不造成高压燃料泵中的排出不良。此外，在即使低压燃料泵的馈送压力等于为0的表压力时也能够避免高压燃料泵中的排出不良的情况下，低压燃料泵停止。因此，与内燃发动机运转时低压燃料泵一直工作的情况相比，能够降低低压燃料泵消耗的电力。
本发明的上述方面中的燃料供给装置还可包括馈送压力计算部，馈送压力计算部基于燃料的饱和蒸气压力与当高压燃料泵抽吸燃料时发生的压力损失之和来计算避免排出不良的所需馈送压力。低压泵控制部可将低压燃料泵控制成使得燃料以由馈送压力计算部计算出的所需馈送压力被输送到高压燃料泵。当燃料沸腾(蒸发)并在高压燃料泵中产生蒸气时，在高压燃料泵中引起排出不良。当高压燃料泵中的压力低于与燃料温度相对应的饱和蒸气压力时，燃料沸腾。高压燃料泵中的压力等于通过从低压燃料泵输送燃料的馈送压力中减去当高压燃料泵抽吸燃料时发生的压力损失所获得的值。根据该方面，基于饱和蒸气压力与压力损失之和计算避免高压燃料泵中的排出不良的所需馈送压力。因此，例如通过使所需馈送压力等于饱和蒸气压力与压力损失之和、或者考虑到燃料属性的变化和压力损失的变化而使所需馈送压力等于设定为大于该和的值，能够避免高压燃料泵中的排出不良，同时抑制低压燃料泵消耗的电力。在该方面，当由馈送压力计算部计算出的所需馈送压力等于或低于大气压时，低压泵控制部可停止低压燃料泵。在这种情况下，当所需馈送压力等于或低于大气压时，低压燃料泵停止。因此，能够进一步减少低压燃料泵被驱动的时间。高压燃料泵可设有调节燃料压力的调节部，燃料压力为供给到内燃发动机的燃料的压力。燃料供给装置还可包括高压泵控制部，高压泵控制部通过为调节部提供对应于实际燃料压力与燃料压力标准值之间的差值的控制变量来控制调节部，以使所述差值减小； 以及馈送压力修正部，馈送压力修正部基于由高压泵控制部为调节部提供的控制变量而修正由馈送压力计算部计算出的所需馈送压力。所需馈送压力基于燃料的饱和蒸气压力与当高压燃料泵抽吸燃料时发生的压力损失之和而计算出。然而，由于诸如计算误差和燃料属性变化等多种因素，存在所需馈送压力偏离避免高压燃料泵中的排出不良的适当值的可能。如果由于所需馈送压力偏离适当值而在高压燃料泵中发生排出不良，则由于所需馈送压力偏离适当值，高压燃料泵下游的燃料压力将偏离标准值。其结果是，为调节部提供的控制变量发生变化。根据该方面，由于基于控制变量修正了所需馈送压力，所以能够在不设置用于检测实际馈送压力一如压力传感器一的情况下修正所需馈送压力。因此，能够在不增加部件数量的情况下精确控制低压燃料泵。可以以多种方法修正所需馈送压力。例如，当控制变量等于或大于预定值时，馈送压力修正部可修正所需馈送压力以增大所需馈送压力。当控制变量等于或大于预定值时， 高压燃料泵下游的燃料压力不足，因此判定馈送压力偏离至不足压力。根据该方面，当控制变量等于或大于预定值时，所需馈送压力被修正成使得所需馈送压力增大。因此，能够避免馈送压力偏离至不足压力。另外，在控制变量保持在预定范围内的条件下，馈送压力修正部可逐渐地修正所需馈送压力以逐渐地降低所需馈送压力。通过以这种方式执行修正，能够使所需馈送压力尽可能低，并且因此改善了降低由低压燃料泵消耗的电力的效果。可对修正后的所需馈送压力进行学习，然后，可以利用修正后的所需馈送压力来计算所需馈送压力。例如，燃料供给装置还可包括存储部，馈送压力指定部存储在该存储部中，其中在馈送压力指定部中，利用发动机温度和发动机转速作为参数来设定所需馈送压力的值，发动机温度为内燃发动机的温度并且与饱和蒸气压力相关，发动机转速与压力损失相关；以及学习部，由馈送压力修正部修正后的所需馈送压力与发动机温度和发动机转速相关联地存储在学习部中。学习部可执行学习过程，该学习过程基于与发动机温度和发动机转速相关联地存储的修正后的所需馈送压力来修改在馈送压力指定部中设定的所需馈送压力的值。馈送压力计算部可获取发动机温度和发动机转速，并且可利用馈送压力指定部基于所获取的发动机温度和所获取的发动机转速来计算所需馈送压力。燃料的饱和蒸气压力的温度特性根据燃料属性而变化。例如，燃料生产商通常根据季节而调节燃料成分。在夏季，通过调节燃料成分使得燃料的饱和蒸气压力降低而抑制蒸气的产生，从而改善高温下的再起动性。在冬季，通过调节燃料成分使得燃料的饱和蒸气压力升高而提高燃料的挥发性，从而改善低温下的起动能力。在这种情形下，在基于馈送压力指定部计算所需馈送压力的情况下，如果与燃料的饱和蒸气压力相关的发动机温度、与压力损失相关的发动机转速、以及所需馈送压力之间的对应关系固定，则存在对所需馈送压力进行修正的修正量增大并且控制变得不稳定的可能性。根据该方面，通过执行学习过程，利用修正后的所需馈送压力来修改馈送压力指定部。因此，能够抑制对所需馈送压力进行修正的修正量的增加，并改善控制所需馈送压力的性能。以下将描述馈送压力指定部。由于饱和蒸气压力是取决于燃料温度的物理量。因此，如果给定燃料温度，则燃料的饱和蒸气压力被唯一地确定。由于燃料温度可视为基本等于发动机温度，如冷却剂温度和润滑油温度，所以当将发动机温度视为燃料温度时，不会出现特别的问题。具体地，由于燃料温度几乎不会超过发动机温度，所以当将发动机温度视为燃料温度时，提供了余裕以提高安全度。高压燃料泵的压力损失与泵的入口面积成反比，并且与燃料流入泵中的入流速度成正比。燃料流入泵中的入流速度基于驱动燃料泵的驱动速度来确定。由于驱动速度与发动机转速成正比，并且泵的入口面积是固定值，所以能够通过基于发动机转速确定驱动速度来计算当高压燃料泵抽吸燃料时发生的压力损失。基于上述理念，在馈送压力指定部中，使用发动机温度而非饱和蒸气压力作为参数来设定所需馈送压力，并且使用发动机转速而非压力损失作为参数来设定所需馈送压力，并设定发动机温度和发动机转速与所需馈送压力之间的对应关系。因此，能够通过获取发动机温度和发动机转速、并且然后利用馈送压力指定部基于饱和蒸气压力与压力损失之和来计算所需馈送压力。可适当地判断执行学习过程的条件或停止学习过程的条件。例如，燃料供给装置还可包括停止部，当发动机温度的变化程度大于第一预定程度时，停止部使学习部停止执行学习过程。例如，当冷却剂温度变化程度大时，例如在内燃发动机起动后、暖机完成之前的一段时间内，发动机温度与燃料温度之间的相关程度降低。因此，如果在这种情况下执行学习过程，则可能执行不适合实际情况的学习过程。根据该方面，当发动机温度的变化程度大时，停止学习过程。因此，能够避免执行不适合实际情况的学习过程这一问题。燃料供给装置还可包括停止部，当发动机转速的变化程度大于第二预定程度时， 停止部使馈送压力修正部停止修正所需馈送压力，并且使学习部停止执行学习过程。当发动机转速的变化程度大时，例如当车辆加速或减速时，为调节部提供的控制变量变化程度大。因此，在这种情况下，基于控制变量执行的修正可能变得不稳定。根据该方面，当发动机转速的变化程度大于第二预定程度时，禁止所需馈送压力的修正和学习过程。因此，能够保持控制馈送压力的适当精度。
7
为了减少内燃发动机起动时的排放，可能需要迅速增加内燃发动机起动时高压燃料泵下游的燃料压力，并以高的燃料压力供给燃料。该操作通常称为“起动时压力增加操作”。燃料供给装置还可包括起动时设定部，在当内燃发动机起动时存在迅速增大由高压燃料泵所提供的燃料压力的必要性的情况下，起动时设定部将起动时馈送压力设定至上限值，起动时馈送压力为内燃发动机起动时低压燃料泵向高压燃料泵输送燃料的压力，其中， 在不存在必要性的情况下，起动时设定部基于发动机温度设定起动时馈送压力，发动机温度为内燃发动机的温度。当内燃发动机起动时，低压泵控制部可将低压燃料泵控制成使得燃料以由起动时设定部所设定的起动时馈送压力被输送到高压燃料泵。这样，当内燃发动机起动时，燃料压力迅速增大。因此减少了内燃发动机起动时的排放。在当内燃发动机起动时不存在迅速增大燃料压力的必要性的情况下，基于发动机温度设定起动时馈送压力。例如，在不存在上述必要性的情况下，起动时设定部可将起动时馈送压力设定成使得当发动机温度高于常温范围的上限值时，起动时馈送压力随着发动机温度升高而增大，并且当发动机温度低于常温范围的下限值时，起动时馈送压力随着发动机温度降低而增大。根据该方面，当发动机温度低于常温范围的下限值时，起动时馈送压力被设定成高值。因此，能够充分促进燃料的气化并确保足够的流量。另外，当发动机温度高于常温范围的上限值时，起动馈送压力被设定成高值。因此，能够抑制燃料蒸气的产生。当发动机温度处于常温范围中时，起动时设定部可将起动时馈送压力设定成恒定值。如上所述，在根据本发明上述方面的燃料供给装置中，低压燃料泵被控制成避免高压燃料泵中的排出不良。因此，能够将馈送压力降低到能够避免高压燃料泵中的排出不良的极限值。因此，由低压燃料泵消耗的电力降低到极限值而不造成高压燃料泵中的排出不良。此外，在即使低压燃料泵的馈送压力等于为0的表压力时也能够避免高压燃料泵中的排出不良的情况下，低压燃料泵停止。因此，与内燃发动机运转时低压燃料泵一直工作的情况相比，能够降低由低压燃料泵消耗的电力。本发明的第二方面涉及一种用于内燃发动机的燃料控制方法，其中，利用电动式低压燃料泵将燃料输送到由内燃发动机驱动的高压燃料泵，并且将由高压燃料泵加压的燃料供给到内燃发动机。燃料供给方法包括基于燃料的饱和蒸气压力与当高压燃料泵抽吸燃料时发生的压力损失之和来计算避免因馈送压力不足而造成高压燃料泵中的排出不良的所需馈送压力，其中，馈送压力为低压燃料泵向高压燃料泵输送燃料的压力；将低压燃料泵控制成使得燃料以计算出的所需馈送压力被输送到高压燃料泵；以及在即使馈送压力等于为0的表压力时也能够避免高压燃料泵中的排出不良的情况下，停止低压燃料泵。
将参照附图在对本发明示例性实施方式的以下详细描述中描述本发明的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记指代相似的元件，其中图1是示意性地示出应用有根据本发明第一实施方式的燃料供给装置的、用于内燃发动机的燃料供给系统的图；图2是示出图1所示燃料供给装置的控制系统的功能框图；图3是示出第一实施方式中燃料的饱和蒸气压力与所需馈送压力之间的关系的图4是示出根据第二实施方式的燃料供给装置的控制系统的功能框图；图5是示出根据第三实施方式的控制程序的示例的流程图；图6是示出定义成图5中的子程序的起动时控制程序的流程图；以及图7是示出第三实施方式中的起动时馈送压力计算映射表的示例的流程图。
具体实施例方式图1是示意性地示出应用有根据本发明第一实施方式的燃料供给装置的、用于内燃发动机的燃料供给系统的图。内燃发动机1设置在车辆(未示出)中作为用于驱动车辆的动力源。内燃发动机1是直列四缸直喷火花点火内燃发动机。燃料供给装置2包括用于内燃发动机1的各个气缸的燃料喷射阀3。各燃料喷射阀3附接于气缸盖(未示出)，使得燃料喷射阀3的端部指向相应的气缸中。燃料供给装置2包括低压燃料泵6、高压燃料泵7、以及输送管8，以使各燃料喷射阀3供给燃料。低压燃料泵6将燃料从燃料箱5——其中储存有汽油——中泵出。高压燃料泵7增大待要供给到气缸中的燃料的压力(即燃料压力)。输送管8将从高压燃料泵7 排出的燃料分配到燃料喷射阀3。燃料利用低压燃料泵6被输送到高压燃料泵7。由高压燃料泵7加压的燃料通过输送管8被分配到内燃发动机1的气缸。低压燃料泵6通过低压通道9连接于高压燃料泵7。低压通道9设有过滤器10和脉动缓冲器11。过滤器10对燃料进行过滤。脉动缓冲器11缓冲因驱动泵而造成的燃料的脉动。支路通道12在低压燃料泵6的下游位置处连接于低压通道9。在支路通道12中设有压力调节器13。压力调节器13防止低压通道9中的压力超过预定的上限值。高压燃料泵7通过高压通道14连接于输送管8。回流通道15连接于输送管8。多余的燃料通过回流通道15返回到燃料箱5。回流通道15设有卸压阀16。当燃料压力超过上限值时，卸压阀16打开回流通道15。这样， 多余的燃料返回燃料箱5。回流通道15还连接于高压燃料泵7。因此，高压燃料泵7中的多余燃料也通过回流通道15返回到燃料箱5。低压燃料泵6设置在燃料箱5中。尽管没有示出低压燃料泵6的内部结构，但低压燃料泵6是包括直流电马达以及由该马达驱动的叶轮的已知旋转电动泵。高压燃料泵7是由从内燃发动机1的凸轮轴17获得的动力驱动的已知柱塞泵。高压燃料泵7包括在泵壳18中形成的吸入口 18a以及排出口 18b。低压通道9连接于吸入口 18a。高压通道14连接于排出口 18b。在泵壳18中形成有柱塞室18c。柱塞22在柱塞室 18c中往复运动。在柱塞室18c与吸入口 18a和排出口 18b中的每个之间提供连通。在吸入口 18a中设有电磁驱动式吸入阀20。在排出口 18b中设有止回阀21。止回阀21防止燃料回流。在高压燃料泵7中设有柱塞驱动设备23。柱塞驱动设备23将凸轮轴17的旋转转换成柱塞22的往复运动。柱塞驱动设备23包括形成在凸轮轴17中的泵驱动凸轮M ；连接于柱塞22的凸轮从动件25 ；以及将泵驱动凸轮M压向凸轮从动件25的复位弹簧26。在高压燃料泵7中，当通过内燃发动机1的运转而使凸轮轴17旋转时，柱塞22在柱塞室18c中往复运动。吸入阀20的打开/关闭根据柱塞22的往复运动来控制。这样， 能够调节燃料的排出量。吸入阀20由电磁阀27驱动。阀打开弹簧观装配于吸入阀20，使得当对电磁阀27的电力供给停止时，吸入口 18a打开。通过增加/减小高压燃料泵7的压缩冲程期间吸入阀20关闭的关闭时长来改变高压燃料泵7下游的燃料压力。因此，图1中的吸入阀20可视为根据本发明的调节部。低压燃料泵6和高压燃料泵7的操作均由发动机控制单元(ECU) 30控制。如周知的那样，ECU 30构造成这样的计算机其获取从传感器输出的信息，计算诸如燃料喷射量和点火正时的运转参数，并操作诸如各燃料喷射阀3和火花塞(未示出)的要控制的设备。 尽管图中并未示出，但E⑶30包括用作主处理设备的微处理器、以及微处理器的操作所需要的外围设备(如存储设备)。由于ECU 30连接于各种传感器，图中仅示出了与本发明相关的传感器。与本发明相关的传感器包括燃料压力传感器31，其输出对应于输送管8中的压力(燃料压力)的信号；曲柄角传感器32，其输出对应于内燃发动机1的旋转速度(即发动机转速)的信号；以及冷却剂传感器33，其输出对应于在内燃发动机1中循环的冷却剂的温度的信号。图2是示出燃料供给装置2的控制系统的功能框图。如图2所示，E⑶30包括 控制高压燃料泵7的高压泵控制部41 ；控制低压燃料泵6的低压泵控制部42 ；以及存储部 43，控制部41和42所使用的信息从该存储部43读出，并且控制部41和42所使用的信息写入该存储部43中。高压泵控制部41从燃料压力传感器31获取实际燃料压力ft·。在高压泵控制部 41中，比较部45计算燃料压力ft·与标准值&之间的差值δ，并将差值δ发送到驱动负载计算部46。标准值计算部47计算燃料压力的标准值1^。标准值计算部47读出存储在存储部43中的当前燃料喷射量Q，并基于该燃料喷射量Q计算标准值1^。基于诸如发动机转速和负荷率等物理量分别计算燃料喷射量Q。驱动负载计算部46计算驱动负载Du，该驱动负载Du是对应于差值δ的控制变量。然后，驱动负载计算部46将驱动负载Du发送到执行部48和低压泵控制部42中的每一个。执行部48向吸入阀20的电磁阀27供给电力。 这样，高压燃料泵7 (的吸入阀20)被控制成使得差值δ减小。其结果是，燃料压力被改变至对应于运转状态的标准值。低压泵控制部42从曲柄角传感器32获取发动机转速Ne，并从冷却剂温度传感器 33获取冷却剂温度Tw。低压泵控制部42的所需馈送压力计算部50基于发动机转速Ne和冷却剂温度Tw计算所需馈送压力Pd。所需馈送压力计算部50将所需馈送压力Pd发送到修正部51。所需馈送压力计算部50计算所需馈送压力Pd以使所需馈送压力Pd是能够避免高压燃料泵7排出不良的值。所需馈送压力计算部50读出存储在存储部43中的馈送压力计算映射表M1，并利用映射表Ml计算所需馈送压力Pd。尽管图中未示出映射表Ml的数据结构，但在馈送压力计算映射表Ml中，所需馈送压力Pd的值是利用冷却剂温度Tw和发动机转速Ne作为参数设定的。当燃料沸腾并且在高压燃料泵7中(即在柱塞室18c中) 产生蒸气时，会引起高压燃料泵7中的排出不良。当高压燃料泵7中的压力低于对应于燃料温度的饱和蒸气压力时，燃料沸腾。图3是示出了表示燃料的饱和蒸气压力的线、以及表示由所需馈送压力计算部50 计算出的所需馈送压力Pd的线的图。即，图3示出了燃料的饱和蒸气压力Pv与所需馈送压力Pd之间的关系。如图3所示，所需馈送压力Pd相对于燃料温度Tf沿着表示燃料的饱和蒸气压力Pv的线变化，即，所需馈送压力Pd相对于燃料温度Tf以类似于饱和蒸气压力 Pv变化的方式的方式变化。在每个燃料温度Tf值处，所需馈送压力Pd高于饱和蒸气压力Pv。所需馈送压力Pd与饱和蒸气压力Pv之间的差值等于当高压燃料泵7抽吸燃料时发生的压力损失L。高压燃料泵7中的压力等于从低压燃料泵6输送燃料到高压燃料泵7的馈送压力中减去当高压燃料泵7抽吸燃料时发生的压力损失所获得的值。因此，当在图3所示的所需馈送压力Pd下将燃料输送到高压燃料泵7时，高压燃料泵7中的压力不会变得低于饱和蒸气压力Pv。因此，燃料不会沸腾，并且在高压燃料泵7的柱塞室18c中不产生蒸气。 因此，能够避免高压燃料泵7中的排出不良。如图3所示，所需馈送压力Pd可变得小于大气压力。即，在馈送压力计算映射表Ml中，还将负的表压值设定为所需馈送压力Pd值。在所需馈送压力Pd值被设定成负的表压值的范围1 中，即使当实际馈送压力等于为0的表压力时，也能够避免高压燃料泵7中的排出不良。饱和蒸气压力是取决于燃料温度的物理量。因此，如果给定燃料温度，则饱和蒸气压力被唯一地确定。由于燃料温度可视为基本等于冷却剂温度，所以当将冷却剂温度视为燃料温度时，不会出现特别的问题。具体地，由于燃料温度几乎不会超过冷却剂温度，所以当将冷却剂温度视为燃料温度时，提供了余裕以提高安全度。高压燃料泵7的压力损失与泵的入口面积成反比，并且与燃料流入泵中的入流速度成正比。燃料流入泵中的入流速度基于驱动燃料泵的驱动速度来确定。由于驱动速度正比于发动机转速，并且泵的入口面积是固定值，所以能够通过基于发动机转速确定驱动速度来计算当高压燃料泵7抽吸燃料时发生的压力损失。这样，冷却剂温度Tw与燃料的饱和蒸气压力Pv相关联，而发动机转速Ne 与当高压燃料泵7抽吸燃料时发生的压力损失相关联。因此，在馈送压力计算映射表Ml中， 利用冷却剂温度Tw而非饱和蒸气压力Pv作为参数来设定所需馈送压力Pd，并且利用发动机转速Ne而非压力损失L作为参数来设定所需馈送压力Pd，并设定冷却剂温度Tw和发动机转速Ne与所需馈送压力Pd之间的对应关系。馈送压力计算映射表Ml中描述的物理量之间的对应关系可以利用实际机器经验性地确定，或者可以利用预定的计算模型通过模拟来确定。更具体地，在馈送压力计算映射表Ml中，所需馈送压力Pd被设定成等于饱和蒸气压力Pv与压力损失L之和的值(参见图3)。因此，能够在抑制由低压燃料泵6消耗的电力的同时避免高压燃料泵7中的排出不良。考虑到燃料属性的变化和压力损失的变化，在馈送压力计算映射表Ml中，所需馈送压力Pd可设定成比饱和蒸气压力Pv与压力损失L之和大百分之几的值。如图2所示，修正部51将从高压泵控制部41接收到的驱动负载Du与存储在存储部43中的预定值Th作比较。当驱动负载Du等于或大于预定值Th时，修正部51修正所需馈送压力Pd以增大所需馈送压力Pd，并将修正后的所需馈送压力Pd发送到所需电力转换部52。预定值Th被定义成燃料喷射量Q的函数。如上所述，所需馈送压力计算部50基于馈送压力计算映射表Ml计算所需馈送压力Pd。然而，由于诸如计算误差和燃料属性变化等多种因素，有可能发生所需馈送压力Pd偏离避免高压燃料泵7中的排出不良的适当值。如果由于所需馈送压力Pd偏离适当值而在高压燃料泵7中发生排出不良，则由于所需馈送压力Pd偏离适当值而引起高压燃料泵7下游的燃料压力偏离燃料压力的标准值1^。其结果是，为吸入阀120的电磁阀27提供的驱动负载Du发生变化。当驱动负载Du增加时，燃料压力不足，因此判定所需馈送压力Pd从适当值偏离至不足压力。修正部51利用预定值Th评估驱动负载Du的增大程度。当驱动负载Du等于或大于预定值Th时，修正部51修正所需馈送压力Pd以增大所需馈送压力Pd。因此，能够消除所需馈送压力Pd偏离至不足压力。因此，在高压燃料泵7中发生的排出不良变得明显之前， 所需馈送压力Pd返回至适当值。当驱动负载Du小于预定值Th时，不存在高压燃料泵7中发生排出不良的可能性。因此，修正部51不修正所需馈送压力Pd，并将未修正的所需馈送压力Pd发送到所需电力转换部52。因此，由于基于高压燃料泵7的驱动负载Du修正了所需馈送压力Pd，所以能够在不设置用于检测实际馈送压力的装置(如压力传感器)的情况下修正所需馈送压力Pd。因此，能够精确地控制低压燃料泵6，而不增加部件的数量。修正部51可以以与上述方式不同的方式执行修正。即，在驱动负载Du保持在预先存储于存储部43中的预定范围内的条件下，修正部51可逐渐地修正所需馈送压力Pd以逐渐地降低所需馈送压力Pd。通过执行该修正，使所需馈送压力Pd尽可能地低，并且因此降低由低压燃料泵6消耗的电力。修正部51可在执行上述修正的同时执行该修正。所需电力转换部52将从修正部51发送的所需馈送压力Pd转换成所需电力Wd。 然后，所需电力转换部52将所需电力Wd发送到执行部53。所需电力Wd是使低压燃料泵6 能够以所需馈送压力Pd输送燃料所需要供给的电力值。所需电力转换部52读出预先保存在存储部43中的转换映射表M2。在该转换映射表M2中，利用所需馈送压力Pd作为参数来设定所需电力W的值。所需电力转换部52通过检索转换映射表M2来将所需馈送压力Pd 转换成所需电力Wd。当所需馈送压力Pd等于或低于为0的表压力时，所需电力转换部52 不转换所需电力Wd，并且向执行部53发送泵停止信号Sg。执行部53向低压燃料泵6 (的直流马达)供给等于所需电力W的电力。这样，低压燃料泵6被驱动，并且实现所需馈送压力Pd。另外，当执行部53接收到来自所需电力转换部52的停止信号Sg时，执行部53停止向低压燃料泵6供给电力，从而停止低压燃料泵 6。因此，当所需馈送压力Pd等于或低于大气压时，低压燃料泵6停止。这减小了低压燃料泵6被驱动的时长。根据该实施方式，ECU 30的低压泵控制部42控制低压燃料泵6以避免高压燃料泵7中的排出不良。因此，能够将馈送压力降低到能够避免高压燃料泵7中的排出不良的极限值。因此，低压燃料泵6消耗的电力被降低到极限值，而不会造成高压燃料泵7中的排出不良。此外，在即使低压燃料泵6的馈送压力等于为0的表压力时也能避免高压燃料泵 7中的排出不良的情况下，低压燃料泵6停止。因此，与低压燃料泵6在内燃发动机1运转时一直工作的情况相比，能够降低由低压燃料泵6消耗的电力。在该实施方式中，ECU 30的低压泵控制部42可视为根据本发明的低压泵控制部； 高压泵控制部41可视为根据本发明的高压泵控制部；所需馈送压力计算部50可视为根据本发明的馈送压力计算部；并且修正部51可视为根据本发明的馈送压力修正部。接下来，将参照图4描述根据本发明第二实施方式的燃料供给装置。第二实施方式中的物理构造与第一实施方式中的相同，因此将不再赘述。在第二实施方式中，在修正所需馈送压力之后，执行学习过程以修改馈送压力计算映射表Ml的内容。图4是示出根据第二实施方式的燃料供给装置2的控制系统的功能框图。在图4中，与第一实施方式中相同和相应的部分由相同的附图标记指代。除非明确声明，否则由与第一实施方式中相同的附图标记指代的部分与第一实施方式中的部分具有相同的功能。如图4所示，E⑶30包括利用修正后的馈送压力Pd修改馈送压力计算映射表Ml 的学习部55。该实施方式中的修正部51将修正后的所需馈送压力Pd发送到所需电力转换部52，并发送到学习部55。在学习部55中，从修正部51获取的所需馈送压力Pd与从曲柄角传感器32获取的发动机转速Ne和从冷却剂温度传感器33获取的冷却剂温度Tw相关联地存储。另外，学习部阳从存储部43中读出馈送压力计算映射表M1，并基于存储在学习部 55中的发动机转速Ne和冷却剂温度Tw检索馈送压力计算映射表Ml。然后，学习部55将通过检索获取的所需馈送压力Pd重写为修正后的所需馈送压力Pd。这样，馈送压力计算映射表Ml的内容被修改。然后，学习部55将修改后的馈送压力计算映射表Ml存储在存储部43中。学习部55通过执行学习过程而用作根据本发明的学习部。由于利用修正后的所需馈送压力Pd这样对馈送压力计算映射表Ml进行了修改，所以能够抑制修正部51对所需馈送压力Pd进行修正的修正量的增加。这改善了控制性能。如果不执行学习过程，则有可能修正部51不能够根据燃料属性的变化而适当地执行修正，或者修正量可能增加，因此控制可能不稳定。例如，燃料生产商经常根据季节而调节燃料成分。例如，在夏季，通过调节燃料成分使得饱和蒸气压力降低而抑制蒸气的产生，从而改善高温下的再起动性。在冬季， 通过调节燃料成分使得饱和蒸气压力升高而提高燃料的挥发性，从而改善低温下的起动能力。由学习部阳执行的学习过程使得能够在该情况下适当地执行控制。E⑶30还包括停止部56，该停止部56停止由修正部51执行的所需馈送压力Pd 的修正以及由学习部阳执行的学习过程中的至少一个。当冷却剂温度Tw变化程度大时， 例如在内燃发动机1起动后、暖机完成之前的一段时间内，冷却剂温度Tw与燃料温度的相关程度降低。因此，如果在这种情况下执行学习过程，则可能执行不适合实际情况的学习过程。因此，停止部56从冷却剂温度传感器33获取冷却剂温度Tw。当冷却剂温度Tw的变化程度大于从存储部43中读出的预定程度Rl时，停止部56向学习部55发送停止指令。接收到停止指令的学习部55立即停止执行上述学习过程。因此，当冷却剂温度Tw的变化程度大时，学习过程停止。因此，能够避免执行不适合实际情况的学习过程这一问题。另外，当发动机转速Ne的变化程度大时，例如，当车辆加速或减速时，为高压燃料泵7的吸入阀20提供的驱动负载Du的变化程度大。因此，在这种情况下，由修正部51基于驱动负载Du执行的修正有可能变得不稳定。因此，停止部56从曲柄角传感器32获取发动机转速Ne。当发动机转速Ne的变化程度大于从存储部43中读出的预定程度R2时，停止部56向修正部51和学习部55发送停止指令。接收到停止指令的修正部51立即停止执行所需馈送压力Pd的修正，且接收到停止指令的学习部55立即停止执行学习过程。因此，当发动机转速Ne的变化程度大时，禁止所需馈送压力Pd的修正和学习过程。因此，能够保持控制馈送压力的适当精度。在该实施方式中，馈送压力计算映射表Ml可视为根据本发明的馈送压力指定部。 存储有馈送压力计算映射表Ml的存储部43可视为根据本发明的存储部。ECU 30的学习部 55可视为根据本发明的学习部。停止部56可视为根据本发明的停止部。接下来，将参照图5至图7描述根据本发明第三实施方式的燃料供给装置。第三实施方式中的物理构造与第一实施方式中的相同，因此将不再赘述。在第三实施方式中，内燃发动机1起动时的控制内容与内燃发动机1起动后的控制内容不同。图5是示出根据第三实施方式的控制程序的示例的流程图，该控制程序由ECU 30的低压泵控制部42执行。图 6是定义成图5的子程序的起动时控制程序。如图5所示，在步骤Si，判断内燃发动机1是否已经起动。通过从曲柄角传感器32获取发动机转速Ne并判断发动机转速Ne是否已经超过预定的起动判断阈值来判断内燃发动机1是否已经起动。如果判定内燃发动机1已经起动，则程序进行到步骤S2，并且执行正常控制。如果判定内燃发动机1尚未起动，即，内燃发动机1正在起动，则程序进行到 S3，并执行起动时控制。步骤S2中执行的正常控制是根据第一或第二实施方式的上述控制 (参见图2和图4)。在图6的起动时控制中，首先在步骤S31中，获取各参数。获取的参数包括冷却剂温度和排气系统的催化剂温度，这影响关于是否需要执行起动时压力增大操作的判断。起动时压力增大操作是这样的已知操作其在内燃发动机1起动时迅速增大高压燃料泵下游的燃料压力，并以高的燃料压力供给燃料，以减少内燃发动机1起动时的排放。然后，在步骤S32中，基于所获取的参数判断是否需要执行起动时压力增大操作。如果需要执行起动时压力增大操作，则程序进行到步骤S33。如果不需要执行起动时压力增大操作，则程序进行到步骤S34。在步骤S33中，将起动时馈送压力Pfs设定成上限值。起动时馈送压力Pfs是当内燃发动机1起动时低压燃料泵6向高压燃料泵7输送燃料的馈送压力。所述上限值对应于低压燃料泵6的能力极限。在步骤S34中，基于冷却剂温度Tw设定起动时馈送压力Pfs。 通过检索图7中的保存在E⑶30中的起动时馈送压力计算映射表Ms来设定起动时馈送压力Pfs。如图7所示，在计算映射表Ms中，利用冷却剂温度Tw作为参数来设定起动时馈送压力Pfs的值。在映射表Ms中，起动时馈送压力Pfs被设定成使得当冷却剂温度Tw高于常温范围Ra的上限值时，起动时馈送压力Pfs随着冷却剂温度Tw升高而增大，并且当冷却剂温度Tw低于常温范围Ra的下限值时，起动时馈送压力Pfs随着冷却剂温度Tw降低而增大。在常温范围Ra中，起动时馈送压力Pfs被设定成恒定值。因此，当冷却剂温度Tw低于常温范围Ra的下限值时，起动时馈送压力Pfs被设定成高值。因此，能够充分促进燃料的气化，并确保足够的流量。另外，当冷却剂温度Tw高于常温范围Ra的上限值时，起动馈送压力被设定成高值。因此，能够抑制燃料蒸气的产生。在步骤S35中，在步骤S33或步骤S34中设定的起动时馈送压力Pfs被转换成供给电力值，即待供给到低压燃料泵6的电力的值。然后，在步骤S36中，向低压燃料泵6(的直流马达)供给等于所述供给电力值的电力，并因此确保必要的起动时馈送压力Pfs。根据第三实施方式，如果需要执行起动时压力增大操作，则能够在内燃发动机1 起动时迅速地增大燃料压力。因此，能够减少内燃发动机1起动时的排放。在第三实施方式中，当ECU 30执行图6中所示的控制程序时，ECU 30用作根据本发明的起动时设定部、 以及根据本发明的低压泵控制部。本发明并不局限于上述实施方式，并且能够以多种实施方式实现本发明。在上述实施方式中，假定向内燃发动机供给燃料。然而，如果燃料供给停止，例如，在当减速时燃料喷射停止、或当燃料压力降低时，通过高压燃料泵向燃料喷射阀的燃料输送停止的情况下， 低压燃料泵可以停止，因为不需要利用低压燃料泵向高压燃料泵输送燃料。这抑制了不必要的电力消耗。在上述实施方式中，基于高压燃料泵7的驱动负载Du修正所需馈送压力Pd。然而，本发明并不局限于该实施方式。例如，可在低压通道中设置压力传感器，可利用该传感器检测实际馈送压力，并且可以通过反馈来修正所需馈送压力Pd，从而降低实际馈送压力与目标值之间的差值。在上述实施方式中，在计算或修正所需馈送压力Pd之后，压力值被转换成要向低压燃料泵6供给的电力的值。然而，本发明并不局限于该实施方式。例如，可准备映射表—— 在该映射表中利用诸如发动机转速Ne和冷却剂温度Tw等参数来设定使馈送压力等于适当的所需馈送压力Pd的供给电力值——并且可以基于该映射表直接计算需要供给的电力，以省略转换过程。这消除了执行用于将压力值转换成电力值的转换过程的必要。因此，能够简化E⑶30中的处理。可类似地改变第三实施方式中处理起动时馈送压力Pfs的方式。在上述实施方式中，将冷却剂温度Tw用作发动机温度。然而，也可将润滑油温度用作发动机温度。
权利要求
1.一种用于内燃发动机的燃料供给装置，包括高压燃料泵，所述高压燃料泵由内燃发动机驱动，所述高压燃料泵对燃料进行加压并将所述燃料供给到所述内燃发动机；将所述燃料输送到所述高压燃料泵的电动式低压燃料泵；以及低压泵控制部，所述低压泵控制部控制所述低压燃料泵以避免因所述低压燃料泵向所述高压燃料泵输送所述燃料的馈送压力的不足而造成的所述高压燃料泵中的排出不良，其中，在即使所述馈送压力等于为0的表压力时也能够避免所述高压燃料泵中的排出不良的情况下，所述低压泵控制部停止所述低压燃料泵。
2.如权利要求1所述的燃料供给装置，还包括馈送压力计算部，所述馈送压力计算部基于所述燃料的饱和蒸气压力与当所述高压燃料泵抽吸所述燃料时发生的压力损失之和来计算避免所述排出不良的所需馈送压力，其中，所述低压泵控制部将所述低压燃料泵控制成使得所述燃料以所述馈送压力计算部计算出的所述所需馈送压力被输送到所述高压燃料泵。
3.如权利要求2所述的燃料供给装置，其中，当所述馈送压力计算部计算出的所述所需馈送压力等于或低于大气压时，所述低压泵控制部停止所述低压燃料泵。
4.如权利要求2或3所述的燃料供给装置，其中，所述高压燃料泵设有调节燃料压力的调节部，所述燃料压力为供给到所述内燃发动机的燃料的压力；并且所述燃料供给装置还包括高压泵控制部，所述高压泵控制部通过为所述调节部提供对应于实际燃料压力与所述燃料压力的标准值之间的差值的控制变量来控制所述调节部，以使所述差值减小；以及馈送压力修正部，所述馈送压力修正部基于由所述高压泵控制部为所述调节部提供的所述控制变量来修正由所述馈送压力计算部计算出的所述所需馈送压力。
5.如权利要求4所述的燃料供给装置，其中，当所述控制变量等于或大于预定值时，所述馈送压力修正部修正所述所需馈送压力以增大所述所需馈送压力。
6.如权利要求4或5所述的燃料供给装置，其中，在所述控制变量保持在预定范围内的条件下，所述馈送压力修正部逐渐地修正所述所需馈送压力以逐渐地降低所述所需馈送压力。
7.如权利要求4至6中任一项所述的燃料供给装置，还包括存储部，馈送压力指定部存储在所述存储部中，其中在所述馈送压力指定部中，利用发动机温度和发动机转速作为参数来设定所述所需馈送压力的值，所述发动机温度为所述内燃发动机的温度并且与所述饱和蒸气压力相关，所述发动机转速与所述压力损失相关；以及学习部，由所述馈送压力修正部修正的所述所需馈送压力与所述发动机温度和所述发动机转速相关联地存储在所述学习部中，其中，所述学习部执行学习过程，所述学习过程基于与所述发动机温度和所述发动机转速相关联地存储的修正后的所述所需馈送压力来修改在所述馈送压力指定部中设定的所述所需馈送压力的值，其中，所述馈送压力计算部获取所述发动机温度和所述发动机转速，并且利用所述馈送压力指定部基于所获取的发动机温度和所获取的发动机转速来计算所述所需馈送压力。
8.如权利要求7所述的燃料供给装置，还包括停止部，当所述发动机温度的变化程度大于第一预定程度时，所述停止部使所述学习部停止执行所述学习过程。
9.如权利要求7所述的燃料供给装置，还包括停止部，当所述发动机转速的变化程度大于第二预定程度时，所述停止部使所述馈送压力修正部停止修正所述所需馈送压力，并且使所述学习部停止执行所述学习过程。
10.如权利要求1所述的燃料供给装置，还包括起动时设定部，在当所述内燃发动机起动时存在迅速增大由所述高压燃料泵所提供的燃料压力的必要性的情况下，所述起动时设定部将起动时馈送压力设定至上限值，所述起动时馈送压力为所述内燃发动机起动时所述低压燃料泵向所述高压燃料泵输送所述燃料的压力，其中，在不存在所述必要性的情况下，所述起动时设定部基于发动机温度设定所述起动时馈送压力，所述发动机温度为所述内燃发动机的温度，其中，当所述内燃发动机起动时，所述低压泵控制部将所述低压燃料泵控制成使得所述燃料以由所述起动时设定部所设定的所述起动时馈送压力被输送到所述高压燃料泵。
11.如权利要求10所述的燃料供给装置，其中，在不存在所述必要性的情况下，所述起动时设定部将所述起动时馈送压力设定为使得当所述发动机温度高于常温范围的上限值时，所述起动时馈送压力随着所述发动机温度升高而增大；并且当所述发动机温度低于所述常温范围的下限值时，所述起动时馈送压力随着所述发动机温度降低而增大。
12.如权利要求11所述的燃料供给装置，其中，当所述发动机温度处于所述常温范围内时，所述起动时设定部将所述起动时馈送压力设定为恒定值。
13.一种用于内燃发动机的燃料供给方法，其中，利用电动式低压燃料泵(6)将燃料输送到由内燃发动机驱动的高压燃料泵，并且将由所述高压燃料泵加压的所述燃料供给到所述内燃发动机，所述燃料供给方法包括基于所述燃料的饱和蒸气压力与当所述高压燃料泵抽吸所述燃料时发生的压力损失之和来计算避免因馈送压力不足而造成所述高压燃料泵中的排出不良的所需馈送压力，其中，所述馈送压力为所述低压燃料泵向所述高压燃料泵输送所述燃料的压力；将所述低压燃料泵控制成使得所述燃料以计算出的所述所需馈送压力被输送到所述高压燃料泵；以及在即使所述馈送压力等于为0的表压力时也能够避免所述高压燃料泵中的排出不良的情况下，停止所述低压燃料泵。
14.如权利要求13所述的燃料供给方法，其中，所述高压燃料泵设有调节燃料压力的调节部，所述燃料压力为供给到所述内燃发动机的燃料的压力；并且所述燃料供给方法还包括通过为所述调节部提供对应于实际燃料压力与所述燃料压力的标准值之间的差值的控制变量来控制所述调节部，以使所述差值减小；以及基于为所述调节部提供的所述控制变量来修正计算出的所述所需馈送压力。
15.如权利要求13所述的燃料供给方法，还包括 判断所述内燃发动机是已经起动还是正在起动；如果判定所述内燃发动机正在起动，则判断是否存在迅速增大由所述高压燃料泵所提供的燃料压力的必要性；如果判定存在所述必要性，则将所述内燃发动机起动时所述低压燃料泵向所述高压燃料泵输送所述燃料的起动时馈送压力设定至上限值，并且如果判定不存在所述必要性，则基于发动机温度设定所述起动时馈送压力，所述发动机温度为所述内燃发动机的温度；以及将所述低压燃料泵控制成使得所述燃料以所设定的起动时馈送压力被输送到所述高压燃料泵。
全文摘要
在一种用于内燃发动机的燃料供给装置中，燃料被利用电动式低压燃料泵(6)输送到由内燃发动机(1)驱动的高压燃料泵(7)，并且被所述高压燃料泵(7)加压的所述燃料被供给到所述内燃发动机(1)。该燃料供给装置包括低压泵控制部(42)，所述低压泵控制部(42)控制所述低压燃料泵(6)以避免因所述低压燃料泵(6)向所述高压燃料泵(7)输送燃料的馈送压力不足而造成的所述高压燃料泵(7)中的排出不良。在即使所述馈送压力等于为0的表压力时也能够避免所述高压燃料泵(7)中的排出不良的情况下，所述低压泵控制部(42)停止所述低压燃料泵(6)。
文档编号F02D41/38GK102159821SQ200980136966
公开日2011年8月17日 申请日期2009年9月18日 优先权日2008年9月19日
发明者小岛进, 杉本知士郎 申请人:丰田自动车株式会社