相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年9月27日提交的标题为“methodsandsystemsforhighpressurefuelpumpcooling”的美国临时专利申请no.62/400,484的优先权。以上引用的申请的全部内容通过引用以其整体并入本文，用于所有目的。
本申请总体涉及用于调节内燃发动机的燃料喷射器的操作以维持燃料泵温度的系统和方法。
背景技术：
发动机可以被配置为使用进气道喷射和直接喷射中的一个或多个将燃料递送到发动机汽缸。进气道燃料直接喷射(pfdi)发动机能够利用两种燃料喷射系统。例如，在高发动机负荷下，可以经由直接喷射器将燃料直接喷射到发动机汽缸，从而利用直接喷射(di)的充气冷却性质。在较低的发动机负荷下并且在发动机起动时，可以经由进气道燃料喷射器将燃料喷射到发动机汽缸的进气道，从而减少颗粒物排放。此外，因为直接喷射器和将燃料递送到直接喷射器的高压燃料泵(hpp)在活动时可以发出滴答噪声，所以nvh对客户的影响减少。在其他状况期间，可以经由进气道喷射器将燃料的一部分递送到汽缸而经由直接喷射器将剩余的燃料递送到汽缸。
在燃料的直接喷射被禁用并且没有燃料正通过直接喷射器被释放的发动机操作时段期间(即，在仅安排燃料的进气道喷射的状况期间)，di燃料轨内部捕获的燃料可能由于高温而膨胀。这可以在di燃料轨中造成压力积聚以及升高的喷射器顶端温度。此外，hpp的温度可能上升。如果di的停用时段长，则压力和温度积聚(build-up)可以是显著的。长时间暴露于这种高温高压状况可能导致对燃料系统组件的内部损坏。
技术实现要素：
为解决这个问题，在直接喷射被禁用时，可以基于预期的(即，建模的)hpp温度不断调节通过hpp和di系统的燃料流以提供充足的流来冷却hpp而不增加滴答噪声(tickingnoise)。一种示例方法包括：在发动机暖机怠速状况期间，维持发动机直接喷射器中的每个和将燃料递送到直接喷射器的高压燃料泵禁用，直到泵的建模温度高于阈值；并且然后暂时重新激活发动机直接喷射器和高压燃料泵中的每个，直到建模温度低于阈值。
作为示例，在暖机怠速期间，发动机可以仅经由进气道喷射加燃料。di喷射系统和将燃料递送到直接喷射器的hpp可以被禁用。响应于建模的hpp温度上升到阈值以上，可以间歇性地启用hpp和di喷射器，并且可以以通过hpp的一定流速经由di喷射提供足够冷却的燃料。这可以被继续直到hpp温度在阈值以下。其后，hpp和直接喷射器两者可以被禁用并且仅进气道燃料喷射可以被重新开始。
以这种方式，可以在将燃料递送到di燃料轨的hpp处实现温度控制，特别是在仅使用进气道燃料喷射进行延长操作的状况期间。维持通过di燃料系统组件的最小燃料流的技术效果是可以冷却hpp。通过基于燃料系统状况对hpp温度进行建模，可以更好地调节di燃料流以将hpp温度维持在期望范围内。通过间歇性地操作hpp和直接喷射器以维持hpp温度在阈值温度以下，对高压燃料泵的内部损坏被减少。此外，hpp和直接喷射器可以维持停用达较长持续时间，从而减少滴答声和相关的nvh问题的发生。即使在直接喷射器和hpp被间歇性地激活以用于温度救济(relief)时，所生成的令人反感的噪声的量也可以显著降低或可忽略不计。
应该理解，提供上述发明内容以便以简化形式介绍概念的选择，所述概念在具体实施方式中将进一步被描述。这并非意味着确定所要求保护的主题的关键或必要特征，所要求保护的主题的范围通过随附权利要求唯一地限定。另外，所要求保护的主题不限于解决上述或本公开的任何部分中提到的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示意地描绘内燃发动机的汽缸的示例实施例。
图2示意地描绘燃料系统的示例实施例，该燃料系统经配置为可以与图1的发动机一起使用用于进气道喷射和直接喷射。
图3示出可以实施用于冷却图2的燃料系统的高压燃料泵的方法的流程图。
图4示出实现高压燃料泵的冷却的直接喷射的燃料的燃料校准的示例表。
图5示出使用直接喷射流控制的hpp温度救济的示例曲线图。
图6示出根据经验确定的进气道燃料和直接燃料分数(di/pfi分流比)的示例表。
具体实施方式
下面的描述涉及用于调节内燃发动机的燃料喷射器的操作以实现高压燃料泵的冷却的系统和方法。图1给出具有直接喷射器和进气道喷射器中的每个的内燃发动机中的汽缸的示例实施例。图2描绘可以与图1的发动机系统一起使用的燃料系统。可以经由从低压提升泵接收燃料的高压泵将加压燃料递送到燃料系统中的直接喷射燃料轨。经由进气道喷射递送的燃料相对于经由直接喷射递送的燃料的分流比可以基于发动机工况来确定，诸如使用图6的发动机转速-负荷表。在某些发动机工况期间，可以仅经由进气道喷射将燃料递送到发动机并且直接喷射器可以被禁用。在直接喷射器的长时间停用时段期间，高压燃料泵处的温度可以积聚。发动机控制器可以执行程序诸如图3的示例程序，以通过维持通过直接喷射器的最小流来冷却高压燃料泵。例如，如参考图4的表所示，可以调节直接喷射器的校准。用于高压泵温度控制的示例燃料系统操作参考图5被示出。以这种方式，可以避免燃料系统组件损坏。
关于在整个具体实施方式中使用的术语，高压泵或直接喷射泵可以被缩写为hpp。类似地，低压泵或提升泵可以被缩写为lpp。进气道燃料喷射可以被缩写为pfi而直接喷射可以被缩写为di。同样，燃料轨压力或燃料轨内的燃料的压力值可以被缩写为frp。
图1描绘内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例。发动机10可以至少部分地由包括控制器12的控制系统和来自车辆操作者130的经由输入装置132的输入来控制。在该示例中，输入装置132包括加速器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的汽缸(本文也称为“燃烧室”)14可以包括具有定位在其中的活塞138的燃烧室壁136。活塞138可以耦接到曲轴140使得活塞的往复运动转化成曲轴的旋转运动。可以经由变速器系统将曲轴140耦接到客运车辆的至少一个驱动轮。进一步地，可以经由飞轮将起动马达(未示出)耦接到曲轴140以起动发动机10的起动操作。
汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除汽缸14之外，进气通道146还可以与发动机10的其他汽缸连通。在一些示例中，进气通道中的一个或多个可以包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174和沿排气通道148布置的排气涡轮176的涡轮增压器的发动机10。在增压装置被配置为涡轮增压器的情况下，压缩机174可以由排气涡轮176经由轴180至少部分地提供动力。然而，在其他示例中，诸如在发动机10被提供有机械增压器的情况下，排气涡轮176可以可选地被省略，其中压缩机174可以由来自马达或发动机的机械输入提供动力。可以沿发动机的进气通道提供包括节流板164的节气门162，用于改变提供给发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，如图1所示，节气门162可以定位在压缩机174的下游，或替代地节气门162可以设置在压缩机174的上游。
除汽缸14以外，排气通道148还可以从发动机10的其他汽缸接收排气。所示排气传感器128耦接到排放控制装置178上游的排气通道148。例如，传感器128可以选自用于提供排气空气/燃料比指示的各种合适的传感器，诸如线性氧传感器或uego(通用或宽域排气氧)传感器、双态氧传感器或ego传感器(如图所示)、hego(加热型ego)传感器、nox传感器、hc传感器或co传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(twc)、nox捕集器、各种其他的排放控制装置或其组合。
发动机10的每个汽缸可以包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，所示汽缸14包括位于汽缸14上部区域处的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中，包括汽缸14的发动机10的每个汽缸可以包括位于汽缸上部区域处的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
可以通过控制器12经由致动器152控制进气门150。类似地，可以通过控制器12经由致动器154控制排气门156。在一些状况期间，控制器12可以改变提供给致动器152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的打开和关闭。可以通过相应的气门位置传感器(未示出)确定进气门150和排气门156的位置。气门致动器可以是电动气门致动型或凸轮致动型或其组合。可以同时控制进气门正时和排气门正时，或者可以使用可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双可变凸轮正时或固定凸轮正时中的任何可能性。每个凸轮致动系统可以包括一个或多个凸轮并且可以利用可以通过控制器12操作的凸轮廓线变换系统(cps)、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)系统中的一个或多个以改变气门操作。例如，汽缸14可以替代地包括经由电动气门致动控制的进气门和经由包括cps和/或vct的凸轮致动控制的排气门。在其他示例中，可以通过共用气门致动器或致动系统或者可变气门正时致动器或致动系统来控制进气门和排气门。
汽缸14可以具有压缩比，该压缩比为活塞138处于下止点处时的容积与处于上止点处时的容积的比。在一个示例中，压缩比在9:1到10:1的范围内。然而，在一些使用不同的燃料的示例中，压缩比可以增加。例如，当使用较高辛烷值的燃料或具有较高的汽化潜在焓(latententhalpy)的燃料时可能发生这种情况。如果使用直接喷射，由于直接喷射对发动机爆震的影响，压缩比也可能增加。
在一些示例中，发动机10的每个汽缸可以包括用于启动燃烧的火花塞192。在选择的操作模式下，响应于来自控制器12的火花提前信号sa，点火系统190可以经由火花塞192将点火火花提供到燃烧室14。然而，在一些实施例中，火花塞192可以被省略，诸如在发动机10可以通过自动点火或燃料的喷射启动燃烧的情况下，如同利用一些柴油发动机中的情况。
在一些示例中，发动机10的每个汽缸可以配置有用于向其提供燃料的一个或多个燃料喷射器。作为非限制性示例，所示汽缸14包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可以被配置为递送从燃料系统8接收的燃料。如参考图2所阐述的，燃料系统8可以包括一个或多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。所示燃料喷射器166直接耦接到汽缸14，用于与经由电子驱动器168从控制器12接收的信号fpw-1的脉冲宽度成比例地直接向汽缸14喷射燃料。以这种方式，燃料喷射器166向燃烧汽缸14提供被称为直接喷射(以下简称“di”)的燃料。虽然图1示出喷射器166位于汽缸14的一侧，但是其可替代地位于活塞的顶部上方(overhead)，诸如靠近火花塞192的位置。由于一些醇基燃料的较低挥发性，此位置可以改善在使用醇基燃料操作发动机时的混合和燃烧。可替代地，喷射器可以位于进气门顶部上方并且靠近进气门以改善混合。燃料可以经由高压燃料泵和燃料轨从燃料系统8的燃料箱递送到燃料喷射器166。进一步地，燃料箱可以具有将信号提供到控制器12的压力传感器。
所示燃料喷射器170布置在进气通道146中而不是在汽缸14中，以这种配置，燃料喷射器170向汽缸14上游的进气道提供已知的进气道燃料喷射(以下简称“pfi”)。燃料喷射器170可以与经由电子驱动器171从控制器12接收的信号fpw-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料系统8接收的燃料。注意，可以使用单个驱动器168或171用于两个燃料喷射系统，或者可以使用多个驱动器例如用于燃料喷射器166的驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器171，如图所示。
在替代示例中，燃料喷射器166和170中的每个可以被配置为用于将燃料直接喷射到汽缸14中的直接燃料喷射器。在另一个示例中，燃料喷射器166和170中的每个可以被配置为用于在进气门150上游喷射燃料的进气道燃料喷射器。在其他示例中，汽缸14可以仅包括单个燃料喷射器，该单个燃料喷射器被配置为从燃料系统接收变化的相对量的不同燃料作为燃料混合物，并且进一步被配置为作为直接燃料喷射器将该燃料混合物直接喷射到汽缸或作为进气道燃料喷射器将该燃料混合物喷射到进气门上游。由此，应当认识到，本文所描述的燃料系统不应限于通过示例的方式在本文描述的特定燃料喷射器配置。
可以在汽缸的单个循环期间通过两个喷射器将燃料递送到汽缸。例如，每个喷射器可以递送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。进一步地，从每个喷射器递送的燃料的分配和/或相对量可以随工况(诸如下文所描述的发动机负荷、爆震和排气温度)而改变。进气道喷射的燃料可以在打开进气门事件、关闭进气门事件(例如，大致在进气冲程之前)期间以及在打开和关闭进气门操作两者期间被递送。类似地，例如，直接喷射的燃料可以在进气冲程期间以及部分地在先前的排气冲程期间、在进气冲程期间以及部分地在压缩冲程期间被递送。由此，即使对于单个燃烧事件，所喷射的燃料也可以以不同的正时从进气道喷射器和直接喷射器喷射。另外，对于单个燃烧事件，每个循环可以执行所递送的燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何合适的组合期间执行多次喷射。
燃料喷射器166和170可以具有不同的特性。这些不同的特性包括尺寸差异，例如，一个喷射器可以具有比另一个喷射器更大的喷射孔。其他差异包括但不限于不同的喷雾角度、不同的操作温度、不同的定向目标、不同的喷射正时、不同的喷雾特性、不同的位置等等。此外，根据喷射器170和166之间喷射的燃料的分配比，可以实现不同的效果。
燃料系统8中的燃料箱可以容纳不同燃料类型的燃料，诸如具有不同燃料质量和不同燃料成分的燃料。这些差异可以包括不同的醇含量、不同的含水量、不同的辛烷值、不同的汽化热、不同的燃料共混物和/或其组合等等。具有不同汽化热的燃料的一个示例可以包括具有较低汽化热的作为第一燃料类型的汽油和具有较大汽化热的作为第二燃料类型的乙醇。在另一个示例中，发动机可以使用汽油作为第一燃料类型并且使用包含燃料共混物的醇类诸如e85(其为大约85％的乙醇和15％的汽油)或m85(其为大约85％的甲醇和15％的汽油)作为第二燃料类型。其他的可行物质包括水、甲醇、醇和水的混合物、水和甲醇的混合物、醇的混合物等。
在又一个示例中，两种燃料可以均是具有不同的醇成分的醇类共混物，其中第一燃料类型可以是具有较低醇浓度的汽油醇共混物，诸如e10(其为大约10％的乙醇)，而第二燃料类型可以是具有较大醇浓度的汽油醇共混物诸如e85(其为大约85％的乙醇)。另外，第一燃料和第二燃料也可以在其他燃料质量上不同，诸如在温度、粘度、辛烷值等方面的差异。而且，一个或两个燃料箱的燃料特性可以频繁地改变，例如由于燃料箱再填充的日常变化。
控制器12在图1中被示出为微型计算机，其包括微处理器单元(cpu)106、输入/输出端口(i/o)108、在该特定示例中用于存储可执行指令的被示为非暂时性只读存储器芯片(rom)110的用于可执行程序和校准值的电子存储介质、随机存取存储器112(ram)、不失效存储器(kam)114和数据总线。控制器12可以从耦接到发动机10的传感器接收各种信号，除之前讨论的那些信号以外，还包括：来自质量空气流量传感器122的引入质量空气流量(maf)的测量；来自耦接到冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却剂温度(ect)；来自耦接到曲轴140的霍尔效应传感器120(或其他类型)的表面点火感测信号(pip)；来自节气门位置传感器的节气门位置(tp)以及来自传感器124的歧管绝对压力信号(map)。发动机转速信号rpm可以通过控制器12从信号pip生成。来自歧管压力传感器的歧管压力信号map可以用于提供进气歧管中的真空或压力的指示。控制器12从图1的各种传感器接收信号并且采用图1的各种致动器以基于所接收的信号和存储在控制器的存储器上的指令调节发动机操作。例如，基于通过控制器向耦接到直接喷射器的驱动器命令脉冲宽度信号，可以将燃料脉冲从直接喷射器递送到对应的汽缸。
如上所描述，图1仅示出多缸发动机的一个汽缸。由此，每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、(一个或多个)燃料喷射器、火花塞等。应当认识到，发动机10可以包括任何合适数量的汽缸，包括2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个或更多个汽缸。进一步地，这些汽缸中的每个可以包括由图1参考汽缸14所描述和所描绘的各种组件的一些或全部。
图2示意性地描绘燃料系统诸如图1的燃料系统8的示例实施例200。可以操作燃料系统200以将燃料递送到发动机，诸如图1的发动机10。可以由控制器操作燃料系统200以执行参考图3的方法所描述的操作的一些或全部。
燃料系统200包括用于将燃料存储在车辆上的燃料存储箱210、低压燃料泵(lpp)212(在本文也被称为燃料提升泵212)和高压燃料泵(hpp)214(在本文也被称为燃料喷射泵214)。可以经由燃料填充通道204将燃料提供到燃料箱210。在一个示例中，lpp212可以是至少部分设置在燃料箱210内的电动低压燃料泵。可以由控制器222(例如，图1的控制器12)操作lpp212以经由燃料通道218将燃料提供到hpp214。lpp212可以被配置为可以被称为燃料提升泵的泵。作为一个示例，lpp212可以是包括电动(例如，dc)泵马达的涡轮(例如，离心)泵，由此通过改变提供给泵马达的电功率，可以控制泵两端的压力增加和/或通过泵的体积流速，从而增大或减小马达转速。例如，当控制器减小提供给提升泵212的电功率时，提升泵两端的体积流速和/或压力增加可以被减小。通过增加提供到提升泵212的电功率，泵两端的体积流速和/或压力增加可以增大。作为一个示例，供给到低压泵马达的电功率可以从交流发电机或车辆上的其他能量存储装置(未示出)获取，由此控制系统可以控制用于给低压泵供电的电力负荷。因此，通过改变提供到低压燃料泵的电压和/或电流，在高压燃料泵214的入口处提供的燃料的流速和压力被调节。
lpp212可以流体耦接到过滤器217，过滤器217可以去除燃料中包含的可能潜在地损坏燃料处理组件的小杂质。止回阀213可以流体地定位在过滤器217上游，止回阀213可以有利于燃料递送并且维持燃料管路压力。使用在过滤器217上游的止回阀213，低压通道218的顺应性(compliance)可以提高，因为过滤器的体积在物理上是大的。另外，可以采用泄压阀219以限制低压通道218中的燃料压力(例如，来自提升泵212的输出)。例如，泄压阀219可以包括在指定压力差下安置(seat)和密封的球和弹簧机构。泄压阀219可以被配置为打开的压力差设定点可以假定各种合适的值；作为非限制性示例，设定点可以是6.4bar或5bar(g)。孔口223可以用于允许空气和/或燃料蒸汽从提升泵212流出。在孔口223处的该流出还可以用于给喷射泵提供动力，该喷射泵用于在燃料箱210内将燃料从一个位置转移到另一个位置。在一个示例中，孔口止回阀(未示出)可以与孔口223串联放置。在一些实施例中，燃料系统8可以包括流体地耦接到低压燃料泵212的止回阀中的一个或多个(例如，一系列)，以阻止燃料泄漏回阀的上游。在该背景下，上游流指的是从燃料轨250、260朝向lpp212行进的燃料流，而下游流指的是从lpp朝向hpp214并且之后立即(thereon)到燃料轨的标称燃料流方向。
可以将通过lpp212提升的燃料以较低压力供给到通向hpp214的进口203的燃料通道218中。然后hpp214可以将燃料递送到耦接到第一组直接喷射器252(在本文也被称为“第一喷射器组”)中的一个或多个燃料喷射器的第一燃料轨250。还可以将通过lpp212提升的燃料供给到耦接到第二组进气道喷射器262(在本文也被称为“第二喷射器组”)中的一个或多个燃料喷射器的第二燃料轨260。可以操作hpp214以使递送到第一燃料轨的燃料的压力升高到提升泵压力以上，其中第一燃料轨耦接到以高压操作的直接喷射器组。因此，可以启用高压di，而pfi可以以较低压力操作。
虽然所示第一燃料轨250和第二燃料轨260中的每个将燃料分配到相应的喷射器组252、262的四个燃料喷射器，但是将认识到，每个燃料轨250、260可以将燃料分配到任何适合数量的燃料喷射器。作为一个示例，第一燃料轨250可以将燃料分配到用于发动机的每个汽缸的第一喷射器组252的一个燃料喷射器，而第二燃料轨260可以将燃料分配到用于发动机的每个汽缸的第二喷射器组262的一个燃料喷射器。控制器222可以经由进气道喷射驱动器237单独地致动进气道喷射器262中的每个并且可以经由直接喷射驱动器238单独地致动直接喷射器252中的每个。控制器222、驱动器237、驱动器238和其他合适的发动机系统控制器可以包括控制系统。虽然所示驱动器237、驱动器238在控制器222外部，但应当认识到，在其他示例中，控制器222可以包括驱动器237、驱动器238或者可以被配置为提供驱动器237、驱动器238的功能。控制器222可以包括未示出的附加组件，诸如图1的控制器12中所包括的那些组件。
hpp214可以是发动机驱动的正排量泵。作为一个非限制性示例，hpp214可以是boschhdp5高压泵，其利用电磁(solenoid)激活的控制阀(例如，燃料体积调节器、磁电磁阀等)以改变每个泵冲程的有效泵体积。hpp的出口止回阀是机械控制的而不是由外部控制器电子控制。与马达驱动的lpp212相比，hpp214可以通过发动机进行机械驱动。hpp214包括泵活塞228、泵压缩室205(在本文也被称为压缩室)和阶状空间227。泵活塞228经由凸轮230从发动机曲轴或凸轮轴接收机械输入，从而根据凸轮驱动的单缸泵原理操作hpp。传感器(未在图2中示出)可以靠近凸轮230定位，以能够确定凸轮的角位置(例如，在0°和360°之间)，该角位置可以被转送(relay)到控制器222。
提升泵燃料压力传感器231可以在提升泵212和高压燃料泵214之间沿燃料通道218定位。在这种配置中，来自传感器231的读数可以被理解为提升泵212的燃料压力(例如，提升泵的出口燃料压力)和/或高压燃料泵的进口压力的指示。来自传感器231的读数可以用于评估燃料系统200中各组件的操作，以确定是否向高压燃料泵214提供足够的燃料压力，使得高压燃料泵吸入流体燃料而不是燃料蒸汽，和/或最小化供给到提升泵212的平均电功率。
第一燃料轨250包括第一燃料轨压力传感器248，用于将直接喷射燃料轨压力的指示提供到控制器222。同样，第二燃料轨260包括第二燃料轨压力传感器258，用于将进气道喷射燃料轨压力的指示提供到控制器222。发动机转速传感器233可以用于将发动机转速的指示提供到控制器222。因为泵214由发动机例如经由曲轴或凸轮轴机械地驱动，所以发动机转速的指示可以用于识别高压燃料泵214的转速。
第一燃料轨250沿燃料通道278耦接到hpp214的出口208。止回阀274和泄压阀(也称为泵泄压阀)272可以定位在hpp214的出口208和第一(di)燃料轨250之间。泵泄压阀272可以耦接到燃料通道278的旁路通道279。出口止回阀274仅当直接喷射燃料泵214的出口处的压力(例如，压缩室出口压力)高于燃料轨压力时才打开以允许燃料从高压泵出口208流入燃料轨中。泵泄压阀272可以限制hpp214下游和第一燃料轨250上游的燃料通道278中的压力。例如，泵泄压阀可以将燃料通道278中的压力限制到200bar。当燃料轨压力大于预定压力时，泵泄压阀272允许燃料朝向泵出口208从di燃料轨250流出。阀244和242联合工作以使低压燃料轨260保持加压到预定的低压。泄压阀242有助于限制由于燃料的热膨胀可以在燃料轨260中积聚的压力。
基于发动机工况，可以通过一个或多个进气道喷射器262和直接喷射器252递送燃料。例如，在高负荷状况期间，可以仅经由直接喷射在给定的发动机循环中将燃料递送到汽缸，其中进气道喷射器252被禁用。在另一个示例中，在中等负荷状况期间，可以经由直接喷射和进气道喷射中的每个在给定的发动机循环中将燃料递送到汽缸。作为另一个示例，在低负荷状况、发动机起动以及暖机怠速状况期间，可以仅经由进气道喷射在给定的发动机循环中将燃料递送到汽缸，其中直接喷射器252被禁用。
因为来自直接喷射器的燃料喷射导致喷射器冷却，并且通过hpp的燃料流导致泵冷却，所以在一段时间的不活动后，压力可以由于在di燃料轨250处捕获的燃料而积聚，从而导致di燃料轨250和hpp214处经受的温度和压力升高。此外，直接喷射器顶端温度可以上升。在此类情况下，需要冷却hpp温度以防止损坏燃料系统组件。如本文参考图3所阐述的，为冷却hpp，可以暂时启用通过hpp以及di燃料喷射器的燃料流。此外，可以基于di燃料流调节进气道喷射燃料分数以维持燃烧空燃比。经由维持通过hpp的最小流和激活直接喷射器以递送小的燃料脉冲，可以提供所需的冷却程度。一旦hpp温度在期望范围内，直接喷射器可以被禁用并且可以重新开始仅经由进气道喷射的燃料喷射。
以这种方式，通过在高压燃料泵处提供温度救济，可以减少对燃料系统组件的损坏。通过短持续时间暂时启用直接喷射器以提供小脉冲宽度的燃料脉冲，可以减少nvh问题，诸如与di燃料系统组件的使用相关联的滴答噪声。例如，可以产生较低音量的滴答噪声，该滴答噪声低到足以被发动机噪声掩盖使得其对操作者而言不是可听见的(或令人反感的)。
应当注意，图2的高压泵214作为高压泵的一种可能配置的说明性示例被呈现。图2所示的组件可以被去除和/或改变，同时当前未示出的附加组件可以被添加到泵214，但是仍维持将高压燃料递送到直接喷射燃料轨和进气道喷射燃料轨的能力。
控制器12还可以控制燃料泵212和214中的每个的操作以调节递送到发动机的燃料的量、压力、流速等。作为一个示例，控制器12可以改变燃料泵的压力设置、泵冲程量、泵占空比命令和/或燃料流速以将燃料递送到燃料系统的不同位置。电耦接到控制器222的驱动器(未示出)可以用于根据需要将控制信号发送到低压泵，以调节低压泵的输出(例如，转速、流输出和/或压力)。
以这种方式，图1-2的组件实现系统，该系统包括：发动机，燃料箱；进气道喷射器，其经由提升泵从燃料箱接收燃料；直接喷射器，其经由耦接在提升泵下游的高压燃料泵从燃料箱接收燃料；发动机冷却剂温度传感器；以及控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：在暖机发动机怠速状况期间，仅经由进气道喷射器为发动机汽缸加燃料，同时维持直接喷射器和高压泵禁用；当直接喷射器和高压泵被保持禁用时，至少基于温度传感器的输出对高压燃料泵的温度进行建模；以及响应于建模的温度超过阈值，间歇性地重新激活直接喷射器和高压泵。例如，间歇性地重新激活可以包括，当维持经由进气道喷射器加燃料时，经由启用的直接喷射器与高压泵一起为发动机汽缸加燃料，直到建模的温度在阈值以下，基于建模的温度和阈值之间的差值调节高压泵的输出。控制器可以进一步包括用于在选择性地重新激活期间，基于高压泵的输出、通过直接喷射器的燃料流的冷却效果和高压泵的热传递函数中的每一个来估计建模的温度的下降的指令。此外，控制器可以包括用于当经由直接喷射器为发动机汽缸加燃料时减少经由进气道喷射器加燃料的指令。
图3示出用于减少hpp过温状况的示例方法300。可以由控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器诸如以上参考图1和图2描述的传感器接收的信号执行用于实施方法300和在本文包括的其余方法的指令。根据下面所描述的方法，控制器可以采用发动机系统的发动机致动器以调节发动机操作。
在302处，可以通过控制器确定发动机工况。发动机工况可以包括发动机负荷、发动机温度、发动机转速、操作者扭矩需求等。取决于所估计的工况，可以确定多个发动机参数。例如，在304处，可以确定燃料喷射计划。这包括(例如，基于扭矩需求)确定待递送到汽缸的燃料的量以及燃料喷射正时。进一步地，可以针对当前发动机工况确定燃料喷射模式和经由进气道喷射递送的燃料相对于经由直接喷射递送的燃料的分流比。在一个示例中，在高发动机负荷下，可以选择经由直接喷射器将燃料直接喷射(di)到发动机汽缸中，以便利用di的充气冷却性质，使得发动机汽缸可以以较高的压缩比操作而不引起不期望的发动机爆震。如果选择直接喷射，则控制器可以确定燃料将作为单个喷射还是分为多次喷射进行递送，并且进一步确定是否在进气冲程和/或压缩冲程中递送(一次或多次)喷射。在另一个示例中，在较低发动机负荷下(低发动机转速)和在发动机起动时(尤其是在冷起动期间)，可以选择经由进气道燃料喷射器到发动机汽缸的进气道中的燃料的进气道喷射(pfi)，以便减少颗粒物排放。如果选择进气道喷射，则控制器可以确定燃料将在关闭进气门事件期间递送还是在打开进气门事件期间递送。可以存在其中可以经由进气道喷射器将燃料的一部分递送到汽缸而经由直接喷射器将剩余的燃料递送到汽缸的其他状况。确定燃料喷射计划还可以包括：对于每个喷射器，基于估计的发动机工况确定燃料喷射器脉冲宽度以及喷射脉冲之间的持续时间。
在一个示例中，所确定的燃料计划可以包括经由进气道递送的燃料相对于经由直接喷射递送的燃料的分流比，该分流比从控制器查找表诸如图6的示例表确定。参考图6，其示出用于确定在发动机循环期间供给到发动机的燃料总量的进气道和直接燃料喷射器燃料分数的表600。如图3的方法所阐述的，图6的表可以是用于确定燃料系统操作的模式(仅di、仅pfi或pfi和di的组合(pfdi))的基础。垂直轴线表示发动机转速并且沿垂直轴线识别发动机转速。水平轴线表示发动机负荷并且沿水平轴线识别发动机负荷值。在该示例中，表单元格602包括由逗号分隔的两个值。逗号左侧的值表示进气道燃料喷射器燃料分数，以及逗号右侧的值表示直接燃料喷射器燃料分数。例如，对于对应于2000rpm和0.2负荷的表值具有根据经验确定的值0.4和0.6。值0.4或40％是进气道燃料喷射器燃料分数，并且值0.6或60％是直接燃料喷射器燃料分数。因此，如果在发动机循环期间期望的燃料喷射质量是1克燃料，则0.4克燃料是进气道喷射燃料并且0.6克燃料是直接喷射燃料。在其他示例中，表在每个表单元格处可以仅包含单个值，并且可以通过从值1减去表中的值来确定对应的值。例如，如果2000rpm和0.2负荷表单元格包含用于直接喷射器燃料分数的单个值0.6，则进气道喷射器燃料分数是1–0.6＝0.4。
在该示例中可以观察到，进气道燃料喷射分数在较低发动机转速和负荷下最大。在所描绘的示例中，表单元格604表示其中所有燃料仅经由进气道喷射被递送的发动机转速负荷状况。在该转速负荷状况下，直接喷射被禁用。直接燃料喷射分数在中等水平发动机转速和负荷下最大。在所描绘的示例中，表单元格606表示其中所有燃料仅经由直接喷射被递送的发动机转速负荷状况。在该转速负荷状况下，进气道喷射被禁用。进气道燃料喷射分数在较高发动机转速下增加，其中由于汽缸燃烧事件之间的时间缩短，将燃料直接喷射到汽缸的时间可以减少。可以观察到，如果发动机转速改变而发动机负荷不变，则进气道燃料喷射分数和直接燃料喷射分数可以改变。
回到图3，在306处，程序包括确定基于当前发动机工况是否已经选择仅进气道燃料喷射(仅pfi)模式。例如，在低发动机负荷和低发动机温度状况期间以及在发动机起动期间，可以请求仅经由pfi的燃料递送。如果不选择仅pfi模式，则在308处，程序包括确定是否已经请求仅直接燃料喷射(仅di)模式。例如，在高发动机负荷期间和/或在高发动机温度的状况期间，可以期望仅经由di的燃料递送。如果确认仅di模式，则在310处，可以启用直接喷射器并且可以经由直接喷射器(诸如图1的直接喷射器252)将燃料喷射到发动机中。控制器可以根据所确定的加燃料计划调节直接喷射器的喷射脉冲宽度，以便经由直接喷射器提供燃料。
如果既不选择仅pfi模式也不选择仅di模式，则在312处，程序包括确认已经请求经由di和pfi两者的燃料递送(在本文也被称为pfdi模式)。如果确定已经选择经由直接喷射和进气道喷射两者的燃料递送，则在314处，控制器可以激活进气道喷射器和直接喷射器两者。进一步地，控制器可以基于所确定的加燃料计划将信号发送到耦接到每个汽缸的直接喷射器和进气道喷射器中的每个的致动器。每个喷射器可以递送在汽缸中燃烧的总燃料喷射的一部分。如参考图6所描述，经由pfi递送的燃料相对于经由di递送的燃料的分流比可以从查找表检索并且可以根据所确定的分流比将控制信号发送到喷射器以提供燃料。由此，从每个喷射器递送的燃料的分配和/或相对量可以基于工况诸如发动机负荷、爆震倾向、发动机转速、排气温度等改变。
回到306，如果确认仅pfi模式，则在316处，所述方法包括启用进气道喷射器并且根据所确定的加燃料计划经由进气道喷射器递送燃料。例如，控制器可以向进气道喷射器(诸如图1的进气道喷射器262)命令对应于所确定的燃料量的脉冲宽度。基于在所确定的加燃料计划中选择打开气门进气道喷射还是关闭气门进气道喷射，可以参考汽缸的进气门正时调节进气道喷射的正时。除启用进气道喷射器以外，在318处，方法还包括暂时地停用直接喷射器。
由此，当直接喷射停用时，可以没有经由高压燃料泵(诸如图2的hpp214)加燃料的燃料流。此外，可以不经由直接喷射燃料轨(诸如图2中的di燃料轨250)或直接喷射器将燃料递送到汽缸。因为通过hpp的燃料流冷却并润滑泵，所以在仅pfi模式期间缺少通过泵的燃料流可能导致hpp的温度开始上升。此外，di燃料轨内捕获的任何燃料可以由于高温而膨胀。因为燃料喷射导致喷射器冷却，所以缺少直接喷射还导致喷射器顶端温度升高。由此，如果直接喷射器被保持禁用达延长的时间段，则在hpp和喷射器顶端处的温度积聚可以是显著的，并且可能导致各种燃料系统组件的内部损坏。
为解决这个问题，在320处，当直接喷射器被禁用时，可以由控制器估计(例如，预测或建模)hpp的温度。在一个示例中，可以基于由etc传感器估计的发动机冷却剂温度(etc)来预测hpp温度或对hpp温度建模。在另一个示例中，可以使用考虑到燃料流的冷却效应的基于物理的模型和泵处的热传递函数对hpp温度建模。作为示例，可以基于di停用的持续时间(或在仅pfi模式中的操作持续时间)并且进一步基于di燃料轨温度和di喷射器顶端温度中的一个或多个对预期的hpp温度建模。随着di停用的持续时间增加，随着燃料轨温度增加和/或随着di喷射器顶端温度增加，建模的hpp温度可以增加。可以基于来自燃料轨压力传感器(诸如图2中的di燃料轨压力传感器248)的输入确定di燃料轨压力。
在322处，可以确定是否需要hpp冷却。将认识到，仅当发动机处于暖机模式时，在已经超过催化剂起燃温度并且已经完成发动机冷起动后，hpp冷却可以被评估。例如，仅在暖机怠速状况期间hpp冷却可以被评估。
在一个示例中，可以将建模的hpp温度与阈值温度(例如，上限阈值温度)进行比较，并且可以确定建模的温度是否超过阈值温度。可替代地，可以确定建模的温度是否超过阈值温度多于阈值差异。在一个示例中，如果建模的hpp温度超过200°f，则可以需要hpp冷却。如果不需要hpp冷却，则在330处，直接喷射器被维持禁用并且继续以仅pfi模式进行燃料喷射。此外，hpp被停用。
如果需要hpp冷却，诸如当建模的hpp温度超过hpp温度阈值时，则在324处，方法包括确定提供所需冷却程度的通过激活的hpp的燃料流(量、速率等)。由此，所确定的燃料流可以对应于冷却hpp所需的通过hpp的最小燃料流。例如，确定使hpp温度降低到阈值温度以下(例如，降低到至少下限阈值温度，低于上限阈值温度)的通过重新激活的hpp的最小燃料流速。在一个示例中，可以确定使建模的hpp温度降低到至少195°f的流速。基于所需的燃料流，可以确定di喷射脉冲宽度和更新的pfi:di分流比以提供必要的冷却。此外，可以确定待递送的直接喷射脉冲的数量。进一步地，可以确定提供所需燃料流的hpp输出。
在326处，可以暂时启用直接喷射器并且可以向直接喷射器命令脉冲宽度以提供通过hpp的确定的燃料流。此外，hpp被激活以将燃料泵入直接喷射燃料轨，其中燃料轨温度随之上升。进一步地，对于其中燃料的至少一部分经由直接喷射被递送的汽缸加燃料事件，可以调节命令的进气道喷射脉冲宽度以便维持燃烧空燃比并且还维持所递送的燃料的总净量。例如，当直接喷射脉冲宽度增加时，并且对于其中直接喷射被启用的多次燃烧事件，可以减少进气道喷射的命令的脉冲宽度以提供给定的燃料总量。
在328处，可以确定冷却燃料流之后的建模的hpp温度是否低于阈值温度(诸如低于下限阈值温度)。如果为否，则程序回到324以重新开始确定提供期望的(进一步的)泵冷却程度所需的通过hpp的燃料流。否则，如果已经提供所需的冷却程度并且建模的hpp温度低于阈值温度，则程序移动到330，在330处，直接喷射器被禁用并且以仅pfi模式重新开始燃料喷射。而且，hpp被停用，其中直接喷射燃料轨温度随之下降。此外，进气道喷射燃料脉冲宽度被重新调节，以对不再经由直接喷射器递送燃料负责。以这种方式，可以在仅进气道喷射的状况期间间歇性地提供通过hpp和直接喷射器的燃料的最小流以冷却hpp。
在一个示例中，控制器可以参考校准表，诸如图4的示例校准表400，以确定实现hpp冷却的di燃料分数。如图4所描绘的，在hpp处于较低hpp温度时的仅进气道喷射的状况期间，通过维持di和hpp禁用并且仅经由进气道喷射(和提升泵)提供所有燃料，可以减少来自di系统组件的nvh(诸如来自di喷射器和hpp的滴答噪声)。响应于建模的hpp温度的增加(由于di系统被停用)，hpp可以被激活并且di燃料分数(相对于百分比pfi的百分比di)可以升高，例如响应于建模的温度达到200°f所述di燃料分数从0％升高到20％。随着温度进一步增加诸如增加到240°f，可以进一步升高di燃料分数(相对于百分比pfi的百分比di)，例如从20％升高到50％。
以这种方式，在其中发动机仅经由进气道喷射器被加燃料的暖机发动机怠速期间，发动机控制器可以响应于将燃料递送到直接喷射器的高压燃料泵的建模的温度高于上限阈值，选择性地重新激活发动机直接喷射器中的每个和所述泵达一定持续时间，持续时间被调节以将建模的温度降低到下限阈值以下。在一个示例中，下限阈值是上限阈值的函数，并且其中发动机暖机怠速包括发动机以低于阈值转速操作。此外，当发动机仅经由进气道喷射器被加燃料时，控制器可以根据测量的发动机冷却剂温度和自发动机直接喷射器的最后停用以来经过的时间量中的每一个对停用的高压泵的温度进行建模。在一个示例中，选择性地重新激活达一定持续时间包括暂时地重新激活发动机直接喷射器中的每个和高压燃料泵，直到建模的温度在下限阈值以下，并且然后使发动机直接喷射器中的每个和高压燃料泵停用。选择性地重新激活达一定持续时间可以进一步包括基于建模的温度和下限阈值之间的差值来估计通过泵的目标燃料流，并且基于目标燃料流调节对泵进行命令的占空比和选择性地重新激活的持续时间中的每一个。此外，针对发动机直接喷射器中的每个和高压燃料泵被选择性地重新激活的持续时间，控制器可以调节对进气道喷射器进行命令的占空比，对进气道喷射器进行命令的占空比随着直接喷射器的选择性重新激活的持续时间的增加而减小。
现在回到图5，其示出用于调节汽缸加燃料以控制hpp温度的示例图500。图500在曲线502处描绘发动机操作的暖机模式(打开或关闭)，在曲线504处描绘di燃料分数(百分比di或pct_di)，并且在曲线506处描绘建模的hpp温度(例如，基于估计的燃料轨温度进行建模)。所有曲线均随时间被描绘。发动机操作的暖机模式包括在暖机怠速状况期间(诸如在催化剂起燃之后)的发动机操作。
如图5所示，当建模的hpp温度上升到上限阈值温度(例如，处于200°f或200°f以上)以上时，间歇性地激活hpp并且维持其启用直到建模的hpp温度降低到下限阈值温度以下(例如，处于195°f或195°f以下)，从而提供迟滞。因此，di燃料分数从0％变为20％然后变回20％。将认识到，仅在发动机已经进入暖机模式后，诸如在已经达到催化剂起燃温度后，才执行用于hpp冷却的di燃料分数调节。
以这种方式，可以维持将燃料递送到di燃料轨的hpp的温度。通过在发动机暖机并且仅通过进气道喷射加燃料时的状况期间使燃料流能够通过hpp，可以提供hpp冷却，从而减少组件损坏。
示例方法包括：在发动机暖机怠速状况期间，维持发动机直接喷射器中的每个和将燃料递送到直接喷射器的高压燃料泵禁用直到泵的建模温度高于阈值；以及然后暂时地重新激活发动机直接喷射器中的每个和高压燃料泵直到建模的温度在阈值以下。在前述示例中，附加地或可选地，暖机怠速状况包括在阈值发动机转速以下操作发动机并且仅经由进气道喷射器将燃料供给到发动机。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，维持发动机直接喷射器中的每个和高压燃料泵禁用直到建模的温度高于上限阈值，并且其中执行暂时地重新激活直到建模的温度在下限阈值以下。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，泵的建模的温度基于发动机冷却剂温度和发动机直接喷射器停用的持续时间中的每个来确定。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，重新激活包括经由直接喷射器和高压燃料泵间歇性地喷射燃料，直到建模的温度在阈值以下。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，重新激活包括基于建模的温度和阈值之间的差值调节燃料脉冲宽度和间歇性喷射的间隔。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括：基于经由直接喷射器的间歇性的喷射来调节经由进气道喷射器的加燃料。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，重新激活包括调节泵的输出以提供通过泵的目标燃料流，所述目标燃料流基于建模的温度和阈值之间的差值。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，目标燃料流包括目标燃料流量和目标燃料流速率中的一个或多个。
另一个示例性方法包括：在其中发动机仅经由进气道喷射器被加燃料的暖机发动机怠速期间，响应于将燃料递送到直接喷射器的高压燃料泵的建模的温度高于上限阈值，选择性地重新激活发动机直接喷射器中的每个和所述泵达一定持续时间，持续时间被调节以将建模的温度降低到下限阈值以下。在前述示例中，附加地或可选地，下限阈值是上限阈值的函数，并且其中发动机暖机怠速包括发动机以低于阈值转速操作。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括，当发动机仅经由进气道喷射器被加燃料时，根据测量的发动机冷却剂温度和自发动机直接喷射器的最后停用以来经过的时间量中的每一个对泵的温度进行建模。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，选择性地重新激活达一定持续时间包括暂时地重新激活发动机直接喷射器中的每个和高压燃料泵，直到建模的温度在下限阈值以下，并且然后停用发动机直接喷射器中的每个和高压燃料泵。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，选择性地重新激活达一定持续时间包括基于建模的温度和下限阈值之间的差值来估计通过泵的目标燃料流；并且基于目标燃料流调节对泵进行命令的占空比和选择性重新激活的持续时间中的每一个。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，该方法进一步包括，针对发动机直喷喷射器中的每个和高压燃料泵被选择性地重新激活的持续时间，调节对进气道喷射器进行命令的占空比，对进气道喷射器进行命令的占空比随着直接喷射器的选择性重新激活的持续时间的增加而减小。
另一示例发动机系统包括：发动机，其包括汽缸、燃料箱；进气道喷射器，其耦接到汽缸，进气道喷射器经由提升泵从燃料箱接收燃料；直接喷射器，其耦接到汽缸，直接喷射器经由耦接在提升泵下游的高压燃料泵从燃料箱接收燃料；发动机冷却剂温度传感器；以及控制器，其具有存储在非暂时性存储器上的计算机可读指令，用于：在暖机发动机怠速状况期间，仅经由进气道喷射器为发动机汽缸加燃料，同时维持直接喷射器和高压泵禁用；当直接喷射器和高压泵被保持禁用时，至少基于温度传感器的输出对高压燃料泵的温度进行建模；以及响应于建模的温度超过阈值，间歇性地重新激活直接喷射器和高压泵。在前述示例中，附加地或可选地，间歇性地重新激活包括，当维持经由进气道喷射器加燃料时，经由启用的直接喷射器与高压泵一起为发动机汽缸加燃料，直到建模的温度在阈值以下，基于建模的温度和阈值之间的差值调节高压泵的输出。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，控制器进一步包括用于在选择性地重新激活期间，基于高压泵的输出、通过直接喷射器的燃料流的冷却效果和高压泵的热传递函数中的每一个来估计建模的温度的下降的指令。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，控制器进一步包括用于当经由直接喷射器为发动机汽缸加燃料时减少经由进气道喷射器加燃料的指令。
注意，本文包括的示例性控制和估计程序可以与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。本文公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非暂时性存储器中，并且可以由包括控制器的控制系统结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来实行。本文描述的特定程序可以表示任何数量的处理策略中的一个或多个，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。由此，所说明的各种动作、操作和/或功能可以以所说明的顺序执行、并行执行或在某些情况下被省略。同样地，处理的次序不是实现本文所描述的示例性实施例的特征和优点所必需要求的，而是为便于说明和描述提供。根据所使用的特定策略，可以重复执行所说明的动作、操作和/或功能中的一个或多个。进一步地，所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待编程到发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器中的代码，其中所描述的动作通过执行在包括各种发动机硬件组件和电子控制器的组合的系统中的指令来实行。
应当理解，本文公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些特定实施例不应被认为具有限制意义，因为许多变化是可能的。例如，上述技术可以应用于v-6、i-4、i-6、v-12、对置4和其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置以及其他特征、功能和/或性质的所有新颖和非显而易见的组合和子组合。
随附权利要求特别指出被视为新颖且非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应被理解为包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多个此类元件。所公开的特征、功能、元件和/或性质的其他组合和子组合可以通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中的新权利要求来要求。此类权利要求，无论比原始权利要求范围更宽、更窄、相同或不同，均被视为包括在本公开的主题内。