燃料系统的运转方法

专利名称：燃料系统的运转方法
燃料系统的运转方法
技术领域：
本发明涉及控制柴油发动机燃料系统的方法，特别是在冷环境条件中起动之后的 起动和发动机运转期间。
背景技术：
车辆发动机可配置用于使用柴油燃料运转。然而，在低环境温度下(例如发动机 冷起动期间)，蜡会从柴油沉淀出来。沉淀的蜡可能阻塞燃料过滤器同时还降低燃料流动 性。从燃料中沉淀出的蜡的量可能取决于燃料特性和车辆启动的环境温度。这样，燃料中 沉淀的蜡降低了低压燃料系统的压力和高压燃料系统的性能，并且如果足够严重的话可能 导致燃料系统的损坏。可使用多种策略减少并消除柴油燃料中的蜡沉淀。在一个示例方法中，可响应于 燃料温度调节供应泵的运转模式，供应泵对燃料加压并向燃料导轨和喷射器供应加压燃 料。这样，供应泵能够以更加动力强劲的压力控制模式或更加节能的体积控制模式运转。在 上述示例方法中，泵可以压力控制模式运转直至燃料温度达到阈值温度以解决燃料中的蜡 问题。在另一示例方法中，可使用燃料加热器加热燃料并解决蜡堆积的问题。欧洲专利EP 1，319，821 A2中说明了另一示例方法。在该专利中，发动机燃料系 统配置有燃料再循环通道用于穿过燃料过滤器再循环由供应泵所排出的加热的燃料。具体 地，在发动机冷起动期间，当吸入供应泵的燃料温度低于阈值温度时，增加穿过再循环通道 流动的燃料量同时可减少返回燃料箱的燃料量。然而，发明人已经认识到这种方法的数个潜在问题。例如，增加的燃料经济性和确 保充分去除蜡之间存在平衡。具体地，当响应于燃料温度调节供应泵运转模式时，如果温度 设定为低(例如为了改善燃料经济性)，在一些状况期间可能蜡去除不足。可替代地，如果 温度设定得更高(为了确保足够的蜡去除)，在一些状况下这可能超过需要延长泵的高工 作负载。例如，甚至在低温期间，即使已经去除了蜡，燃料系统可能以压力控制模式运转。因 此，泵继续高工作负载是不需要的。此外，燃料质量和特性的变化可显著影响蜡形成或蜡去 除的程度和温度。

发明内容因此在一个实例中，可通过一种运转发动机中燃料系统的方法解决上述问题中的 一些，该燃料系统包括用于加压从低压供给泵接收的燃料的供应泵、燃料箱、用于过滤燃料 的燃料过滤器、燃料导轨、和燃料喷射器。一个示例方法包括在发动机冷起动期间，运转供 应泵并基于燃料温度和压力在至少压力控制模式和体积控制模式之间调节运转模式。本发明提供了一种运转发动机中燃料系统的方法，燃料系统包括用于加压从燃料 箱接收到的燃料的供应泵、用于过滤供应给供应泵的燃料的燃料过滤器、燃料导轨、以及燃 料喷射器，方法包含在发动机冷起动期间，在初始发动机运转期间以压力控制模式运转所 述供应泵；响应于燃料温度和压力将泵运转切换至体积控制模式；基于燃料温度和/或压力使至少一些来自燃料导轨、喷射器、和/或泵的回流燃料再循环经过热再循环阀穿过燃料过滤器。本发明还公开了一种车辆系统，包含发动机；燃料系统，包括用于加压从燃料 箱接收的燃料的供应泵，用于将加压燃料传输至燃料喷射器的燃料导轨，用于过滤从燃料 箱供应给供应泵的燃料的第一燃料过滤器，用于过滤从燃料箱供应给供应泵的燃料的第二 燃料过滤器，第二燃料过滤器位于第一过滤器下游，用于使从燃料导轨、燃料喷射器和/或 供应泵返回的回流燃料再循环至第一燃料过滤器入口的第一再循环通道，用于使从燃料导 轨、燃料喷射器和/或供应泵返回的回流燃料再循环至第二燃料过滤器入口的第二再循环 通道，位于第一再循环通道中用于调节再循环穿过第一燃料过滤器的第一热再循环阀，位 于第二再循环通道中用于调节再循环穿过第二燃料过滤器的第二热再循环阀；控制系统， 配置用于在发动机冷起动期间基于燃料温度和压力运转所述供应泵；以及基于燃料温度 和/或压力使至少一些回流燃料再循环穿过第一和/或第二燃料过滤器。在一个示例中，可响应于燃料温度和压力调节车辆燃料系统中供应泵的运转。其 中，在发动机冷起动的开始和发动机在冷环境状况下的运转期间，供应泵可以更加动力强 劲的压力控制模式运转一段时间以使燃料温度迅速上升至第一阈值温度和压力。一旦已经 达到阈值温度和压力，供应泵运转可切换至更加节能的体积控制模式。通过响应于燃料温 度和压力运转供应泵，可实现较大的燃料经济性收益。例如，高压阈值和低温阈值的组合可 足够实现改善的蜡去除和增加的燃料流动性。在一些示例中，更高压、更低温组合可引起更 短的泵运转，从而减少车辆的燃料消耗。通过再循环至少一些加压并加热的燃料穿过供应泵进入一个或多个沿着各个再 循环通道的系统燃料过滤器的入口中，可实现燃料流动性和蜡去除的进一步改善。可通过 一个或多个热再循环阀分别调节穿过再循环通道的流量。这样，无论供应泵的运转模式如 何均可再循环加热的回流燃料。还可响应于燃料温度和/或压力通过调节穿过热再循环阀 的回流燃料的流量来调节穿过燃料过滤器再循环的回流燃料量。在泵以体积控制模式运转 期间，可通过分析过滤器出口处的压力诊断燃料过滤器处蜡的产生和去除。通过基于燃料 温度和/或压力调节再循环流量，可加速蜡去除并可改善燃料喷射质量。另外，通过诊断并 区分由蜡产生导致的过滤器堵塞和由异物(例如灰尘之类的杂质)导致的过滤器堵塞，可 改善发动机和泵运转的质量。应理解，上述概要提供用于以简化形式介绍一系列原理，其将在具体实施方式
中 进一步描述。这并非意味着识别所要求保护主题的关键或实质特征，其范围仅由权利要求 所限定。另外，所要求保护的主题并未限于解决上文或本说明书中任意部分所提到的缺点 的解决方案。

图1显示了示例车辆系统分布，包括燃料系统的细节。图2显示了图1的燃料系统的详细示例实施例。图3显示了根据本发明运转图1燃料系统以减少蜡沉淀的高级流程图。图4显示了根据本发明实施例诊断图1燃料系统中由蜡堆积而导致的过滤器堵塞 的高级流程图。
具体实施方式下文的描述涉及运转柴油燃料发动机燃料系统的系统与方法。如图1-2中所示，燃料系统可配置有一个或多个再循环阀用于再循环加热的回流燃料穿过一个或多个燃料 过滤器。通过在加压并从燃料供应泵释放之后再循环已被加热的柴油燃料，可加速蜡的去 除。发动机控制器可配置用于在发动机冷起动期间通过响应于燃料温度和压力执行控制程 序(例如图3中所示的程序)在更加动力强劲的压力控制模式和更加节能的体积控制模式 之间调节供应泵的运转。发动机控制器可进一步响应于燃料温度和/或压力调节燃料再循 环穿过燃料过滤器。通过响应于燃料温度和压力调节燃料泵运转，可减少柴油燃料的蜡沉 淀而不会延长高动力泵运转。发动机控制器可进一步执行诊断程序(例如图4中所示的 程序)以诊断燃料过滤器是否具有阻塞问题，并进一步区分由蜡堆积导致的阻塞和由异物 (例如灰尘)堆积导致的阻塞。这样，可以确定是否需要更换过滤器。通过减少柴油燃料的 蜡沉淀，可增加燃料的流动性并可改善燃料系统的性能。另外，通过减少燃料泵以更为动力 强劲的模式运转的持续时间，还可实现燃料经济性收益。图1描述了示例车辆系统100。在描述的实施例中，车辆系统100为柴油燃料车辆 系统。车辆系统的驱动力可由发动机10产生。发动机10包括两个汽缸组14，每个汽缸组 包括六个汽缸16。尽管发动机10显示为12缸V型四冲程发动机，应了解，发动机可具有不 同的汽缸配置(例如直列或对置)和/或不同数目的汽缸(例如6个或8个)。车辆系统100的发动机10包括燃料系统20。燃料系统20包括燃料导轨102、供 应泵104、和燃料喷射器106。燃料导轨102可互相连接且均可提供腔室以保留燃料用于后 续穿过燃料喷射器106喷射入汽缸16。在所描述的示例中，各个燃料导轨102均可沿高压 喷射通道108向对应汽缸组14上的燃料喷射器106提供加压燃料。燃料导轨102可包括 用于感应燃料导轨压力(PflKl—Mil)的一个或多个燃料导轨压力传感器/开关126和用于感 应燃料导轨温度(Tfml rail)并将其传递至发动机控制器12的一个或多个燃料导轨温度传感 器/开关128。出于简化起见，仅显示了一个燃料导轨压力传感器/开关126和一个燃料导 轨温度传感器128。还可包括有额外的燃料导轨压力调节器。在所描述的示例中，燃料喷射 器106可为直接喷射型，当然应了解其可替代地为进气道喷射型。此外，各个汽缸均可包括 多于一个喷射器，一些喷射器为直接喷射型而其它的为进气道喷射型。燃料可通过供应泵104加压并沿高压导轨通道110传输至燃料导轨102。在一个 示例中，供应泵104可通过发动机10的旋转驱动，例如通过发动机曲轴和/或发动机凸轮 轴。可替代地，供应泵104可通过可选电动马达驱动。控制器12可配置用于基于燃料温度和压力至少在压力控制模式(本说明书中也 称为PCV模式)和体积控制模式(本说明书中也称为VCV模式)交替供应泵的运转。这样， 当以PCV模式运转时，泵可运转用于通过以节气门大开运行提供所需的供应。因此，与VCV 模式相比，在PCV模式中泵可以较高负载运转并可消耗更多能量(例如多出5kW)。另外， PCV模式中对燃料加压可使得能够更快地增加燃料温度。相反，当以VCV模式运转时，供应 泵可运转用于提供所需体积的燃料。这样，在VCV模式中泵可以较低的负载运转并可更加 节能，且因而更加燃料效率更高。低压供给泵112可配置用于从燃料箱114吸取低压燃料并供给入供应泵104中用于后续加压及喷射。在一个示例中，燃料箱114可包括燃料类型传感器(未显示)用于确 定燃料箱中的燃料类型。供给泵112吸取的低压燃料可在穿过第一燃料过滤器118之后沿 低压通道116传输至供应泵104。第一燃料过滤器118可配置用于从燃料中去除异物(例 如灰尘和水)以保护车辆燃料系统的其它部分。燃料导轨102也可配置用于通过导轨回流通道122使燃料返回低压再循环通道 120中并从而降低燃料压力。导轨出口处的减压阀(未显示)可调节燃料从燃料导轨流入 再循环通道120的燃料回流量。类似地，从喷射器106返回的燃料也可通过喷射器回流通 道124供给至再循环通道120中。供应泵104也可配置用于通过泵回流通道130使燃料返 回低压再循环通道120中并从而降低燃料压力。泵出口处的减压阀(未显示)可调节燃料 从供应泵流入再循环通道的燃料回流量。这样，从供应泵、喷射器和/或导轨回流的燃料在 下文中也可称为回流燃料。在柴油燃料发动机中，蜡可能在低温下从燃料中沉淀出来，例如发动机冷起动期 间所经历的那样。在这种情况下，第一燃料过滤器118会发生堵塞，从而降低燃料流动性。 在严重的情况下，供应泵损坏且可能继而发生发动机失速。为了解决蜡堆积并维持燃料流 动性，回流燃料(即被供应泵加压并从供应泵、喷射器和/或燃料导轨返回的燃料)可再循 环进入第一燃料过滤器118的入口。这样，在加压期间，燃料也可被迅速加热。这样，通过 使加热的回流燃料再循环穿过燃料过滤器，可加速过滤器出的蜡去除并可解决与过滤器处 蜡堆积相关的潜在问题。具体地，在再循环期间，加热的回流燃料可返回再循环通道120，从该处起其可被 再循环穿过再循环分支通道132进入第一燃料过滤器118的入口。热再循环阀134可调节 进入第一燃料过滤器118的回流燃料流量。剩余的回流燃料可沿回流管道136返回燃料箱 114。在一个示例中，在较低燃料温度下热再循环阀可完全打开并可再循环所有回流燃料， 而在较高燃料温度下热再循环阀可完全闭合且所有回流燃料可返回燃料箱。在另一示例 中，热再循环阀可仅部分打开，这样再循环至少一些回流燃料。发动机控制器可通过响应于 燃料温度和/或压力调节热再循环阀的打开角度和/或热再循环阀打开的持续时间调节穿 过再循环阀的流量。尽管所描述的示例显示了单个燃料过滤器，在替代实施例(如参考图2进一步阐 述的)中可包括两个或更多过滤器。各个过滤器均可从各自的再循环分支通道接收回流燃 料。在一个示例中，穿过各个通道的流量可由各自的热再循环阀调节。位于过滤器出口处 的过滤器压力传感器/开关(未显示)可将过滤器处的燃料压力传递至发动机控制器。也 可包括其它传感器，例如燃料温度传感器。这样，供给泵112、低压通道116、再循环通道120、再循环分支通道132、回流通道 122、124、130、第一燃料过滤器118、和热再循环阀134可构成燃料系统20的低压部分。类 似地，供应泵104、供应通道110、108、燃料导轨102、和喷射器106可构成燃料系统20的供
应部分。发动机控制器12可连接至多个传感器且可配置用于从多个传感器接收多个传感 器信号。传感器可包括车速传感器、节气门打开角度传感器、发动机转速传感器、电池荷电 状态传感器、点火开关传感器、制动开关传感器、档位传感器、驾驶员要求传感器、多种温度 传感器(包括发动机冷却剂温度传感器、燃料导轨温度传感器128、燃料导轨压力调节器、进气温度传感器、排气温度传感器)、以及多种压力传感器/开关(包括燃料导轨压力传感 器/开关126和过滤器压力传感器/开关)。发动机控制器12还可连接至车辆系统的多个 驱动器并可进一步配置用于控制多个驱动器(包括燃料喷射器106、供应泵104、和热再循 环阀134)的运转。如参考图3进一步阐述的，控制器12可响应于燃料导轨压力运转热再循环阀134 和供应泵104。在发动机冷起动期间，控制器可配置用于仅在燃料温度和压力低于预定阈值 的状况下以更加动力强劲的PCV模式运转供应泵104。发动机控制器可进一步配置用于响 应于燃料温度和/或压力调节热再循环阀134的运转，从而调节被再循环的加热回流燃料 的量。这样，供应泵可以PCV模式运转足够长的时间以增加再循环穿过燃料过滤器的回流 燃料的量。通过调节穿过燃料过滤器的回流燃料的流量，可减少蜡堆积并可维持燃料流动 性。通过维持燃料流动性，可减少供应泵需要以更加动力强劲的模式运转的时间，从而提供 燃料经济性收益。图2描述了图1燃料系统20的替代实施例200。应了解，先前在图1中介绍的组 件可类似地进行编号并出于简短起见不再重新介绍。如图所示，供给泵112可配置用于从燃料箱114吸取低压燃料并在穿过第一燃料 过滤器118和第二燃料过滤器218之后将其供给至供应泵104。这样，第二燃料过滤器218 可位于第一燃料过滤器118下游。在替代实施例中，可使用更多或更少的过滤器。燃料过 滤器118和218可具有相似的过滤特性。可替代地，不同的燃料过滤器可具有不同的过滤 特性。在一个示例中，第一燃料过滤器可配置用于以100%流量执行10 μ m过滤，而第二燃 料过滤器218可配置用于以100%流量执行4μπι过滤。在一些实施例中，第一和/或第二 燃料过滤器可额外地连接至燃料箱内部或外部的低压泵以穿过过滤器泵送燃料。燃料过滤 器118和/或218的出口可进一步包括燃料压力传感器/开关226 (本文中仅描述了过滤 器218上的)用于感应供应泵入口处的燃料压力(PfiltJ。类似地，可设置过滤器燃料温度 传感器(未显示)用于燃料系统中过滤器出口处的燃料温度(Tfiltw)并将其传递至发动机 控制器12。在一些实施例中，供应泵104可包括辅助泵(未显示)例如集成齿轮泵或低压电 动泵以使得能够实现更高的燃料压力。节流阀(未显示)可调节从辅助泵至供应泵104的 燃料流量。可选地设置有空气去除模块204以去除吸入燃料系统的过多空气。来自燃料导轨102、喷射器106、和供应泵104的回流燃料可沿回流管道136返回 燃料箱114，或者通过再循环通道120再循环穿过燃料过滤器118和218。在一些实施例中， 回流阀可设置在喷射器出口处以调节喷射器回流燃料进入再循环通道的流量。在替代实施 例中，可使用节流阀调节喷射器回流燃料进入再循环通道的流量。燃料冷却器206可选地 设置在再循环通道120中用于冷却回流燃料。在一些状况下(例如发动机冷起动期间)，当燃料温度较低时，至少一些回流燃料 可再循环穿过燃料过滤器118、218而非返回燃料箱114。这样，燃料可在通过供应泵104并 被加压期间被加热。具体地，来自再循环通道120的加热回流燃料可通过再循环分支通道 132再循环进入第一燃料过滤器118的入口，并通过再循环分支通道232再循环进入第二燃 料过滤器218的入口。第一热再循环阀134可调节进入第一燃料过滤器118的回流燃料流 的量，而第二热再循环阀234可调节进入第二燃料过滤器218的回流燃料流的量。剩余的回流燃料可沿回流管道136返回燃料箱114。尽管描述的实施例显示了两个燃料过滤器和 两个热再循环阀，在替代实施例中可省略第二热再循环分支通道和第二热再循环阀且可通 过调节穿过单个热再循环阀(例如第一热再循环阀134)的流量调节穿过两个燃料过滤器 流动的回流量。如图3中进一步阐述的，控制器12可响应于燃料温度和/或压力调节穿过(第一、 第二)热再循环阀的流量。在一个示例中，发动机控制器可配置用于连续完全打开和完全 关闭第一、第二热再循环阀，打开和关闭的次序基于燃料温度和/或压力。在另一示例中， 发动机控制器可配置用于在燃料温度低于阈值温度时部分保持第一、第二再循环阀完全打 开。这样通过使用两个或更多再循环通道使回流燃料再循环穿过燃料过滤器，可提供足够 的热量以有效地从过滤器去除蜡。尽管所描述的实施例显示了喷射器回流和导轨回流供给入热再循环阀上游的低 压再循环通道120中，应了解在替代实施例中，各个喷射器回流、导轨回流、和泵回流可额 外地或可选地供给入低压通道116。在一个示例中，回流(来自喷射器和/或燃料导轨)可 在燃料过滤器下游的某点供给入低压通道116中。可替代地，回流可在第一燃料过滤器118 和/或第二燃料过滤器218下游的某点供给入低压通道。类似地，泵回流可选地在紧靠着 供应泵和任何相关联的辅助泵上游的某点处返回至过滤器下游的低压通道116发动机控制器12可配置用于执行控制程序(如图3中进一步阐述的)以在发动 机冷起动期间调节供应泵的运转模式并进一步调节穿过再循环阀的流量。通过在发动机冷 起动期间再循环加热回流燃料穿过燃料过滤器，可减少从柴油燃料沉淀的蜡的量，从而减 少了过滤器堵塞。此外，可改善燃料流动性。通过响应于燃料温度和压力调节供应泵的运 转模式，可实现较大的燃料经济性收益。现在参考图3，程序300可包括在302处确认发动机冷起动状况。在一个示例中， 确认发动机冷起动状况可包括确认催化剂温度低于阈值温度(例如起燃温度)。在另一示 例中，发动机冷起动状况可包括确认车辆已经处于发动机关闭状况超过阈值时间。在又一 示例中，确认发动机冷起动状况可包括确认在先前的发动机运转之后发动机温度已经冷却 至环境温度。这样，基于发动机冷起动状况的本性，可改变开始发动机冷起动程序的温度。 如果发动机冷起动状况不存在，程序可结束。如果确认发动机冷起动，则在304处可估算和/或测量发动机工况。其可包括例 如估算燃料箱中燃料的温度和压力，并确定燃料箱中燃料的类型(例如石化柴油或生物柴 油、生物柴油的百分比等)。另外，其可包括估算燃料导轨中燃料的温度和压力、过滤器处燃 料的温度和压力等。在305处，基于304处估算的燃料温度和/或压力，可调节穿过热再循环阀的流 量。即调节再循环的回流燃料量。在一个示例中，可连续打开并关闭热再循环阀。例如，当 燃料温度低于第一温度(例如低于20°C )时，第二燃料热再循环阀234可完全打开而第一 燃料热再循环阀134完全关闭。随后，当燃料温度高于第一温度但低于第二温度(例如低 于35°C)时，第一热再循环阀134可完全打开。类似地，一旦燃料温度已经达到第三阈值 (例如高于30°C)，则第二热再循环阀234可完全关闭同时第一热再循环阀134维持完全打 开。随后，一旦燃料温度已经达到第四温度(例如高于45°C)则第一热再循环阀134可完 全关闭。在另一示例中，当燃料温度低于阈值时，第一、第二热再循环阀均可部分打开以使得部分回流能够穿过两个阀门。在一个示例中，调节再循环穿过再循环阀的回流燃料量可包括在燃料温度增加时 减少再循环穿过燃料过滤器的回流燃料量并相应地增加返回燃料箱的回流燃料量。在本说 明书中，可通过减少热再循环阀打开的角度来减少再循环的回流燃料量。可替代地或额外 地，可通过减少热再循环阀打开的持续时间来减少再循环的回流燃料量。尽管所述示例响应于燃料温度调节阀门运转，在替代示例中可类似地响应于燃料 压力和/或温度调节阀门运转。这样，通过使用多个热再循环通道和热再循环阀，可增加 穿过燃料过滤器的热回流燃料量，从而使得能够在发动机冷起动状况期间更快地去除燃料 蜡。在306处，可以PCV模式运转供应泵。这样，PCV模式可代表初始发动机运转期 间的默认运转模式。在一个示例中，供应泵可以PCV模式运转至少预定持续时间(例如30 秒)。在一个示例中，该持续时间可代表使柴油燃料上升至第一(较低)温度阈值所需的最 小时间量。温度阈值可代表能够充分减少蜡从柴油沉淀的温度。在一个示例中，该持续时 间可为预定固定值。在另一示例中，可在每次发动机冷起动时基于先前运转循环(例如基 于先前对燃料过滤器阻塞的指示)重新校准该持续时间。例如，如果在先前循环中堆积了 较大量的蜡，则可增加PCV模式运转的持续时间。在PCV模式中，供应泵可以节气门大开和 全部动力运转以使得能够迅速加压燃料。这样，在PCV模式期间，发动机控制还可配置用于 得知提供所需压力所需要的燃料体积用于以VCV模式的后续使用。在308处，可估算通过供应泵加压的燃料温度(例如，如燃料导轨温度Tfml Mil所 代表的)，且可确定Tfuel rail是否高于第一阈值温度T1 (例如20°C )。在一个示例中，可使 用燃料导轨温度传感器估算燃料温度。第一阈值温度可表示获得阈值燃料流动性的最小温 度。另外，可在每个循环中基于先前的运转循环调节第一阈值温度。如果燃料温度低于第 一阈值温度，则程序可返回306并以压力控制(PCV)模式运转供应泵。相反，当燃料温度高于第一阈值温度时，则在310处可确定Tfuel Mil是否达到第二 阈值温度。在一个示例中，可基于燃料类型传感器所确定的燃料类型调节第二阈值温度。例 如，当燃料类型为生物柴油时可指定较低阈值，而当燃料类型为生化柴油时刻指定较高阈 值。然而，在其他示例中，燃料类型可为未知。然而，通过在选择泵模式和控制燃料再循环 时考虑燃料压力和温度，能够在提供充分的蜡去除时考虑到不同的燃料类型，同时还降低 了较高泵工作负载的过度运转。在燃料温度高于第一、第二阈值温度的状况期间，在312处控制器可中断供应泵 以压力控制模式的运转并将泵运转切换至节约燃料的体积控制(VCV)模式。这样，在VCV 模式中，供应泵可以小于节气门大开和减少的负载运转。在本说明书中，供应泵可配置用于 调节穿过泵流动的燃料体积以提供压力。控制器可获得对应于先前以PCV模式运转的循环 期间不同压力的燃料流量。因此，控制器可更新存储在控制器的存储器中的映射图。该映 射图可用于确定VCV模式泵运转期间所需体积特性。如果在310处，燃料温度尚未达到第二阈值温度，即燃料温度处于第一、第二阈值 温度之间，在318处可估算燃料压力(Pfml rail)。在一个示例中，燃料导轨压力传感器/开关 可用于估算燃料压力。在320处，可确定Pfuel rail是否高于第一阈值压力(例如4.5kPa)。 可基于发动机工况(例如发动机转速、发动机负载(或驱动扭矩)、燃料箱中剩余的燃料量(或燃料消耗速度)等)调节第一阈值压力。例如，可通过基于燃料箱液面的简单转换函数 响应于燃料箱液面调节压力。这样，第一压力阈值可表示当运转高于第一阈值温度时高于 其则可充分减少蜡沉淀的压力。在燃料温度高于第一阈值但低于第二阈值且燃料压力高于第一阈值压力的状况 期间，程序可返回312并以VCV模式运转供应泵。即，当燃料温度高于第一阈值温度且燃料 压力高于第一阈值压力时，迫使供应泵进入VCV模式以获得改善的燃料经济性。在这些状 况下，可预见到低得多的蜡沉淀。因此，在这些状况下，燃料流动性可更好且可中断不需要 的延长的压力控制模式下的泵运转，从而减少能量消耗。相反，在燃料温度高于第一阈值但 低于第二阈值且燃料压力低于第一阈值压力的状况期间，程序可返回306并以PCV模式运 转供应泵。即，如果燃料压力低于第一阈值压力，即使燃料温度高于第一阈值温度，供应泵 也可维持在动力强劲的PCV模式。在314处，在以VCV模式运转泵时，控制器可进一步执行诊断程序(如图4中进一 步阐述的)以基于燃料过滤器压力识别燃料过滤器阻塞。具体地，控制器可指示燃料过滤 器阻塞并区分由蜡堆积引起的过滤器阻塞和由异物(例如灰尘和水)沉积引起的阻塞。这样，蜡从柴油燃料沉淀的量取决于燃料系统的温度和压力特性。蜡在过滤器中 沉淀的温度和压力特性还可取决于所使用的柴油燃料的类型(例如，基于燃料是生物柴油 还是石化柴油以及燃料的低温特性)。因此，通过基于燃料温度和压力调节泵运转模式，可 改善过滤器处的蜡去除。这样，温度和压力阈值的组合可使得能够使用低得多的温度阈值。 这样，例如当以生物柴油燃料运转时(其中较低温度和较高压力的组合可获得充分的燃料 流动性和蜡去除)，使用较低温度阈值和较高压力阈值可使得泵能够以PCV模式运转更短 时间。相反，使用仅对应于燃料温度的程序可能导致较高的温度阈值，从而延长泵以PCV模 式运转的持续时间。这样，通过基于燃料温度和压力调节泵运转模式，供应泵可以PCV模式 运转直至燃料温度和压力均已达到阈值。通过一旦燃料温度和压力已经达到阈值便将供应 泵的运转改为VCV模式，可减少蜡沉淀和燃料过滤器堵塞问题而不会对车辆燃料经济性有 不良影响。现在参考图4，说明了诊断程序400。可在冷起动运转期间(特别是当供应泵处于 VCV模式时)执行诊断程序。在一个示例中，可作为发动机冷起动程序300的一部分在步骤 314处执行诊断程序400。程序400可包括在402处确认供应泵以VCV模式运转。这样，其可包括确认燃料 温度(Tfml rail)高于第二温度阈值。如果供应泵不处于VCV模式(例如供应泵处于PCV模 式)，则随后程序可结束。如果确认了 VCV模式，则可在404处估算过滤器燃料压力(Pfilte)。 在一个示例中，第一燃料过滤器出口处的压力传感器/开关可用于估算燃料压力。在另一 示例中，当燃料系统包括多于一个的燃料过滤器时(例如图2的实施例)，为于第二燃料过 滤器出口处或供应泵入口处的压力传感器/开关226可用于估算燃料压力。在替代实施例 中，每个燃料过滤器均可在出口处包括压力传感器/开关，且来自所有过滤器的压力数据 可用于估算平均过滤器燃料压力。在406处，可确定是否Pfiltw高于第二阈值压力。在一个示例中，当供应泵以VCV 模式运转时可监测压力数据预定持续时间。如果过滤器压力高于第二压力阈值，则在408 处控制器可指示燃料过滤器由于蜡堆积而堵塞。相反，如果过滤器压力低于第二压力阈值，则在410处控制器可指示燃料过滤器由于异物(例如灰尘)堆积而堵塞。在412处，控制 器可通过设定诊断代码指示过滤器堵塞和阻塞的种类。例如，在发动机冷起动开始时，当燃料温度较低时，可估算燃料过滤器压力。这样， 在发动机冷起动期间，至少一部分越过燃料过滤器的压力可指示已从柴油燃料沉淀并在过 滤器处被捕集的蜡。过滤器下游(及供应泵上游)的压力可为低压且可能必须由供应泵做 较多的功用于循环穿过燃料系统。加热回流燃料再循环穿过燃料过滤器的同时或之后，可 监测其压力。在一个示例中，当加热回流燃料穿过过滤器时，过滤器下游的压力可由于蜡迅 速熔化而燃料流动性增加而增大(例如，略微增加以达到第二阈值压力)。在另一示例中， 燃料过滤器可能被灰尘和其它微粒物质阻塞。在这种情况下，加热回流燃料的通过可能不 会较大地影响过滤器压力。因此，基于过滤器压力的改变，发动机控制器可诊断过滤器处是 否发生蜡堆积以及其是否被加热回流燃料的再循环完全解决。随后，基于阻塞的种类，可设 定诊断代码。这样，当阻塞问题是由于灰尘及相关物质引起时，可能需要频繁地更换过滤 器。相反，当阻塞问题是由于蜡堆积引起时，可能不需要更换过滤器。因此，当过滤器由于 灰尘相关问题而阻塞时，可设定诊断代码建议最终更换过滤器。另外，也可建议驾驶员使用 质量更好的燃料。在414处，当前运转循环的细节可存储在控制器中用于在后续循环中校准压力和 温度阈值(用于在PCV和VCV模式之间切换泵运转)、和泵运转持续时间。具体地，控制器 可基于先前指示的燃料过滤器阻塞调节后续循环的第一阈值温度、第一阈值压力和第二阈 值压力。即，基于诊断程序的结果，可确定在当前循环期间加热回流燃料通过燃料过滤器是 否适当地解决了蜡堆积问题。例如，如果诊断出在先前循环中堆积了较大量的蜡，或者泵以 PCV模式的初始运行未有效地处理蜡堆积，则可在后续循环中增加供应泵以PCV模式初始 运转的持续时间(例如超过30秒)。又例如，如果诊断出适当地解决了蜡堆积，则可在后续 循环中减少或维持供应泵以PCV模式初始运转的持续时间(例如处于30秒)。类似地，如 果诊断出较大量的蜡堆积，则在预见到未来的循环中更多蜡堆积时可提升第一阈值温度和 /或第一阈值压力。另外，可增加再循环穿过过滤器的加热回流燃料量。这样，可预见到潜 在的蜡堆积相关问题并可相应地调节燃料系统的运转。这样，通过响应于燃料温度和压力调节燃料供应泵的运转，可以节能方式对多种 燃料类型和工况解决蜡堆积。通过进一步响应于燃料温度和/或压力调节加热燃料穿过燃 料过滤器的再循环，可加速燃料过滤器处的蜡去除。另外，通过基于先前对过滤器阻塞的诊 断来更新泵和再循环阀的运转特性，可更为有效且有效率地解决蜡相关问题。请注意本说明书中所包括的示例控制和估算程序可用于多种系统配置。本说明书 中所描述的具体程序可代表任意数量处理策略(例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程 等)中的一个或多个。同样，可以所说明的顺序或并行执行所说明的多种行为、运转、或功 能，或在一些情况下有所省略。同样，处理的顺序也并非实现此处所描述的示例实施例的特 征和优点所必需的，而只是为了说明和描述的方便。根据使用的特定策略，可重复执行一个 或多个说明的步骤、功能或运转。此外，所描述的运转、功能和/或行为可图像化表示了编 程入控制系统中计算机可读存储介质的编码。另外，应理解，本说明书中所述系统和方法在其本质上为示例性的，且这些具体实 施例和示例不应当被认定为限定，因为已预见到许多变形。因此，本发明公开了本说明书中公开的多种系统和方法的所有新颖及非显而易见的组合以及其任意及所有等同物。
权利要求
一种运转发动机中燃料系统的方法，所述燃料系统包括用于加压从燃料箱接收到的燃料的供应泵、用于过滤燃料的燃料过滤器、燃料导轨、以及燃料喷射器，所述方法包含在发动机冷起动期间，运转所述供应泵；以及基于燃料温度和压力在至少压力控制模式和体积控制模式之间调节供应泵运转模式。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于燃料温度和压力调节所述供应泵包括在所述燃料温度低于第一阈值温度的第一状况期间以所述压力控制模式运转所述泵；在所述燃料温度高于第二阈值温度的第二状况期间以所述体积控制模式运转所述泵；在所述燃料温度高于所述第一阈值温度但低于所述第二阈值温度并且所述燃料压力 低于第一阈值压力的第三状况期间以所述压力控制模式运转所述泵；在所述燃料温度高于所述第一阈值温度但低于所述第二阈值温度并且所述燃料压力 高于所述第一阈值压力的第四状况期间以所述体积控制模式运转所述泵。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一、第二、第三、第四状况中任意 期间，基于所述燃料温度和/或压力通过热再循环阀调节再循环穿过所述燃料过滤器的回 流燃料的量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述回流燃料包括从所述燃料导轨、所述 供应泵和所述燃料喷射器中至少一个处返回的燃料，且基于所述燃料温度和/或压力调节 再循环的回流燃料量包括在所述燃料温度增加时减少再循环穿过所述燃料过滤器的回流 燃料量并增加返回所述燃料箱的回流燃料量。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，减少再循环的回流燃料量包括减少所述 热再循环阀打开程度或减少所述热再循环阀打开持续时间中至少一种。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包含在所述第二状况期间，基于 燃料过滤器压力识别燃料过滤器阻塞并区分由蜡引起的过滤器阻塞和由异物引起的燃料 过滤器阻塞，并进一步通过设定诊断代码指示燃料过滤器阻塞。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，基于所述燃料过滤器压力识别和区分燃 料过滤器阻塞包括在所述第二状况期间所述燃料过滤器压力高于第二阈值压力时指示燃 料过滤器由于蜡阻塞，并在所述第二状况期间所述燃料过滤器压力低于所述第二阈值压力 时指示燃料过滤器由于异物物质阻塞。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包含基于所述燃料类型调节所述 第二阈值温度，并基于先前对燃料过滤器阻塞的指示调节所述第一阈值温度、所述第一阈 值压力、和/或所述第二阈值压力
9.一种运转发动机中燃料系统的方法，所述燃料系统包括用于加压从燃料箱接收到的 燃料的供应泵、用于过滤供应给所述供应泵的燃料的燃料过滤器、燃料导轨、以及燃料喷射 器，所述方法包含在发动机冷起动期间，在初始发动机运转期间以压力控制模式运转所述供应泵；响应于燃料温度和压力将泵运转切换至体积控制模式；以及基于所述燃料温度和/或压力使至少一些来自所述燃料导轨、喷射器、和/或泵的回流 燃料再循环经热再循环阀通过所述燃料过滤器。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，响应于燃料温度和压力切换泵运转包括在所述燃料温度低于第一阈值温度的第一状况期间，以所述压力控制模式运转所述泵；在所述燃料温度高于第二阈值温度的第二状况期间，以所述体积控制模式运转所述泵；在所述燃料温度高于所述第一阈值温度但低于所述第二阈值温度且所述燃料压力低 于第一阈值压力的第三状况期间，以所述压力控制模式运转所述泵；以及在所述燃料温度高于所述第一阈值温度但低于所述第二阈值温度且所述燃料压力高 于第一阈值压力的第四状况期间，以所述体积控制模式运转所述泵。
全文摘要
本发明公开了一种用于运转发动机中燃料系统的方法和系统，该燃料系统包括用于向燃料系统传输燃料并加压从供给泵接收到的燃料的供应泵、燃料箱、用于过滤燃料的燃料过滤器、燃料导轨、以及燃料喷射器。一个示例方法包含在发动机冷起动期间运转所述供应泵，并基于燃料温度和压力在压力控制模式和体积控制模式之间调节供应泵运转模式。本发明能够实现较大的燃料经济性收益，改善燃料喷射质量，并可改善发动机和泵运转的质量。
文档编号F02N19/04GK101988436SQ20101022522
公开日2011年3月23日 申请日期2010年7月9日 优先权日2009年7月31日
发明者B·L·富尔顿, C·奥博斯科, G·K·坎马斯, P·M·里昂 申请人:福特环球技术公司