燃料供给装置 |
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| 申请号 | CN201110425511.4 | 申请日 | 2011-12-15 | 公开(公告)号 | CN102562384A | 公开(公告)日 | 2012-07-11 |
| 申请人 | 爱三工业株式会社; | 发明人 | 秋田实; | ||||
| 摘要 | 提供一种 燃料 供给装置，其在高压区域留有压 力 传感器 ，废除低压区域的 压力传感器 ，在废除了压力传感器的低压区域中对低压燃料 泵 的喷射压力进行估计来控制低压燃料泵。 串联 设置低压燃料泵和高压燃料泵，仅在高压燃料泵的喷射侧设置压力检测部件，控制高压燃料泵的高压侧控制部件对高压燃料泵进行控制，以使压力检测部件检测出的压力为高压侧目标压力。另外，低压燃料泵(ML)是无传感器的无刷 电动机 ，控制无刷电动机的低压侧控制部件(CL)能够检测提供给无刷电动机的 电流 量和无刷电动机的转速，根据检测出的电流量和检测出的转速来求出无刷电动机的喷射侧的估计压力，对无刷电动机进行控制，以使求出的估计压力为低压侧目标压力。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种燃料供给装置，其串联地设置低压燃料泵和高压燃料泵，通过上述低压燃料泵将燃料加压输送至作为该低压燃料泵的喷射侧的低压区域，并且通过上述高压燃料泵将燃料加压输送至作为该高压燃料泵的喷射侧的高压区域，以这种方式向上述高压区域供给燃料，其中， |
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| 说明书全文 | 燃料供给装置技术领域背景技术[0003] 在筒内喷射系统的燃料供给装置中，串联地配置低压燃料泵和高压燃料泵，通过低压燃料泵将燃料箱内的燃料暂时控制为低压侧目标压力，通过配置于靠近喷射器的位置的高压燃料泵将低压侧目标压力的燃料控制为高压侧目标压力，从喷射器喷射该高压侧目标压力的燃料。 [0005] 这样，在现有的燃料供给装置中需要两个压力传感器，因此，为了将压力传感器安装在配管中，需要涉及防漏结构、布局限制、传感器异常检测程序等压力传感器自身的成本，除此以外，还需要各种工作和成本。 [0006] 例如在专利文献1所记载的现有技术中公开了一种内燃机用燃料喷射装置，该燃料喷射装置通过进给泵将燃料箱内的燃料加压输送至低压区域，并通过高压泵将低压区域的燃料加压输送至高压区域，从喷射器喷射高压区域的燃料。在低压区域设置用于检测低压区域内的压力的专用的压力传感器，在高压区域设置用于检测高压区域内的压力的专用的高压传感器。而且，在低压区域中根据由(低压区域用的)压力传感器检测出的压力来控制进给泵，在高压区域中根据由(高压区域用的)高压传感器检测出的压力来控制高压泵。 [0007] 另外，例如在专利文献2所记载的现有技术中公开了一种车辆的制动液压控制装置，该制动液压控制装置不使用用于检测液压源(齿轮泵)的供给压力的价格较高的液压传感器，而是基于根据压力传感器所检测出的压力、泵电机的转速、供给电流而估计出的液压来控制制动力，由此实现成本降低、装置简化。 [0008] 另外，例如在专利文献3所记载的现有技术中公开了一种内燃机的燃料喷射量控制装置，该燃料喷射量控制装置根据预先设定的燃料泵特性和检测出的燃料泵转速来估计燃料泵的喷射压力。 [0009] 专利文献1：日本特表2009-540205号公报 [0010] 专利文献2：日本特开2006-175905号公报 [0011] 专利文献3：日本特开2007-263090号公报 发明内容[0012] 发明要解决的问题 [0013] 在专利文献1所记载的现有技术中，在低压区域和高压区域分别设置压力传感器。 [0014] 在专利文献2所记载的现有技术中，废除液压传感器，但保留压力传感器。 [0015] 另外，在专利文献3所记载的现有技术中，根据燃料泵特性和实际的燃料泵转速来估计燃料泵的喷射压力，但未考虑到与燃料泵的负荷相应的喷射压力的变动量(即使转速相同，若负荷不同则压力不同)，因此，喷射压力的估计精确度有可能会降低。 [0016] 本发明是鉴于上述问题而发明出来的，目的在于提供一种燃料供给装置，该燃料供给装置在高压区域保留压力传感器，废除低压区域的压力传感器，在废除了压力传感器的低压区域中估计低压燃料泵的喷射压力来对低压燃料泵进行控制。 [0017] 用于解决问题的方案 [0018] 为了解决上述问题，本发明所涉及的燃料供给装置采取以下手段。 [0019] 首先，本发明的第一发明为一种燃料供给装置，其串联地设置低压燃料泵和高压燃料泵，通过上述低压燃料泵将燃料加压输送至作为低压燃料泵的喷射侧的低压区域，并且通过上述高压燃料泵将燃料加压输送至作为该高压燃料泵的喷射侧的高压区域，以这种方式向上述高压区域供给燃料。 [0020] 在上述高压区域和上述低压区域中，仅在上述高压区域设置压力检测部件，控制上述高压燃料泵的高压侧控制部件对上述高压燃料泵进行控制，使得由上述压力检测部件检测出的压力为高压侧目标压力。 [0021] 而且，上述低压燃料泵为无传感器的无刷电动机，控制上述无刷电动机的低压侧控制部件能够检测提供给上述无刷电动机的电流量和上述无刷电动机的转速，上述低压侧控制部件根据检测出的上述电流量和检测出的上述转速求出估计压力，该估计压力为估计出的上述无刷电动机的喷射侧的燃料的压力，该低压侧控制部件对上述无刷电动机进行控制，使得求出的估计压力为低于上述高压侧目标压力的低压侧目标压力。 [0022] 根据该第一发明，高压区域内留有压力传感器，废除低压区域的压力传感器，在低压区域根据低压燃料泵的转速和电流量估计喷射压力(即低压区域的压力)，以对低压燃料泵进行控制。 [0023] 由此，能够在低压燃料泵一侧废除压力传感器，并能够在高压燃料泵一侧进行使用压力传感器的高精度的控制。 [0024] 此外，通过使用无传感器的无刷电动机作为低压燃料泵，无需新添加转速检测部件和电流量检测部件就能够检测转速和电流量。 [0025] 上述无刷电动机的控制部件能够使用旋转位置检测信号进行控制，根据该信号检测转速，并且，能够通过PWM(Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制)等来控制输出电流，根据该输出检测电流量。 [0026] 接着，本发明的第二发明是上述第一发明所涉及的燃料供给装置，还具备电压检测部件，该电压检测部件对燃料供给装置所使用的电源的电压进行检测，上述低压侧控制部件根据由上述电压检测部件检测出的测量电压和预先设定的基准电压来对上述电流量进行校正。 [0027] 根据该第二发明，通过基于电源的电源对电流量进行校正，能够更高精度地检测电流量，因此，能够更高精度地估计低压燃料泵的喷射压力(估计压力)。 [0028] 接着，本发明的第三发明是上述第一发明或第二发明所涉及的燃料供给装置，上述低压侧控制部件构成为独立的控制装置，以从分离设置的外部控制装置对该低压侧控制部件输入上述低压侧目标压力来由该低压侧控制部件对上述无刷电动机进行控制。 [0030] 图1是说明应用了本发明的燃料供给装置的燃料喷射系统的一个实施方式的图。 [0031] 图2是说明低压燃料泵单元20的结构的例子的图。 [0033] 图4是预先测量出的低压燃料泵的电流、转速、压力特性。 [0034] 图5是说明控制低压燃料泵的过程的流程图。 [0035] 附图标记说明 [0036] 1：燃料供给装置；10：燃料箱；20：低压燃料泵单元；21：运算部件(CPU)；22：位置检测电路；30：高压燃料泵单元；40：压力检测部件；50：外部控制装置；61～64：喷射器；CH：高压侧控制部件；CL：低压侧控制部件；HH：配管(高压区域)；HL：配管(低压区域)；MH：高压燃料泵；ML：低压燃料泵；Tu1～Tw2：驱动电路。 具体实施方式[0037] 下面使用附图对用于实施本发明的方式进行说明。图1是说明应用了本发明的燃料供给装置1的内燃机的燃料喷射系统的一个实施方式的图。 [0038] [燃料供给装置1的整体结构(图1)] [0039] 如图1所示，本发明的燃料供给装置1由低压燃料泵单元20和高压燃料泵单元30构成。 [0040] 燃料箱10中储存流体的燃料。 [0041] 低压燃料泵单元20由低压燃料泵ML和低压侧控制部件CL构成。 [0042] 从分离设置的外部控制装置50(引擎控制计算机等)向低压侧控制部件CL输入低压侧目标压力，该低压侧控制部件CL控制低压燃料泵ML以使低压燃料泵ML的喷射压力(配管HL内的压力)为低压侧目标压力，将燃料箱10内的燃料加压输送到配管HL内(相当于低压区域)。 [0043] 低压燃料泵ML是无传感器的无刷电动机，详细情况在后文中进行描述。 [0044] 此外，在低压燃料泵ML的喷射侧的配管HL中并未设置压力检测部件，低压侧控制部件CL估计配管HL内的压力，控制低压燃料泵ML以使该估计压力为低压侧目标压力。 [0045] 高压燃料泵单元30由高压燃料泵MH、高压侧控制部件CH和压力检测部件40构成。 [0046] 从分离设置的外部控制装置50向高压侧控制部件CH输入高压侧目标压力，该高压侧控制部件CH控制高压燃料泵MH以使高压燃料泵MH的喷射压力(配管HH内的压力)为高压侧目标压力，将配管HL内(相当于低压区域)的燃料加压输送到配管HH内(相当于高压区域)。 [0047] 此外，在高压燃料泵MH的喷射侧的配管HH中设置有压力检测部件40，高压侧控制部件CH根据压力检测部件40检测出的压力来控制高压燃料泵MH，以使配管HH内的压力为高压侧目标压力。 [0048] 喷射器61～64根据来自外部控制装置50的驱动信号，喷射与配管HH连接的给送器60内的高压燃料。 [0049] 此外，例如在给送器60内的燃料压力远远超过设想压力的情况下，使该燃料经由阀70返回配管HL。 [0051] [低压燃料泵单元20的结构(图2)] [0052] 如图2所示，低压燃料泵ML是无传感器的无刷电动机，例如具有U相、V相、W相这三相的线圈。 [0053] 控制该无刷电动机的低压侧控制部件CL具有CPU等运算部件21、用于检测无刷电动机的旋转位置的位置检测电路22、对U相、V相、W相输出驱动电流的驱动电路(Tu1～Tw2)。 [0054] 运算部件21根据来自位置检测电路22的检测信号来检测无刷电动机的旋转位置，从驱动电路(Tu1～Tw2)输出与旋转位置相应的驱动信号。 [0055] 例如位置检测电路22是反电动势电流的检测电路，在每次无刷电动机到达规定旋转位置时输入脉冲信号，运算部件21在每次该脉冲信号输入时对驱动信号(PWM信号等)进行切换。 [0056] 运算部件21能够根据来自位置检测电路22的脉冲信号的间隔时间求出无刷电动机的转速。 [0057] 另外，运算部件21能够根据自身输出到驱动电路(Tu1～Tw2)的信号(例如在PWM信号的情况下，PWM信号的占空比(导通脉冲宽度相对于脉冲周期的比例[％]))，求出提供给无刷电动机的电流量。 [0058] 这样，无需新设置检测电路等，运算部件21就能够利用来自旋转控制原本就需要的位置检测电路22的输入状态、对驱动电路的输出状态来检测无刷电动机的转速和电流量，从而对无传感器的无刷电动机进行控制。 [0059] [本申请的控制框图(图3的(A))和现有的控制框图(图3的(B))] [0060] 图3的(A)表示对低压燃料泵ML进行控制的本申请的控制框图，图3的(B)表示现有的控制框图。 [0061] [现有的控制框图(图3的(B))] [0062] 如图3的(B)的控制框图所示，以往通过节点N1A来求出目标压力(在这种情况下为低压侧目标压力)与实际压力(通过压力检测部件S1检测出的低压燃料泵ML的实际的喷射压力)的偏差，将求出的偏差输入到运算模块B1。 [0063] 运算模块B1根据输入的偏差计算控制量，根据来自位置检测电路22的旋转位置检测信号来计算驱动电路(Tu1～Tw2)各自的最佳控制量，将计算出的控制量输入到驱动模块B2(驱动电路(Tu1～Tw2))。 [0064] 驱动模块B2根据输入的控制量向低压燃料泵ML输出驱动信号。 [0065] 然后，通过压力检测部件S1检测低压燃料泵ML的喷射压力，将检测出的实际的压力(实际压力)负反馈给节点N1A。 [0066] 因此，以往需要用于检测低压燃料泵ML的喷射压力的压力检测部件S1。 [0067] [本申请的控制框图(图3的(A))] [0068] 如图3的(A)所示，在本申请的控制框图中，相对于以往(图3的(B))，废除压力检测部件S1，添加根据电流量和转速求出估计压力的运算模块B3。此外，位置检测电路22如上所述，原本是用于进行旋转控制的电路。下面，主要对与现有的控制框图(图3的(B))的不同之处进行说明。 [0069] 在本申请中，向运算模块B3输入基于由运算模块B1求出的控制量而得到的电流量(提供给低压燃料泵ML的电流量)和基于来自位置检测电路22的检测信号而得到的转速(低压燃料泵ML的转速)。 [0070] 然后，通过运算模块B3估计低压燃料泵ML的喷射压力，将该估计压力负反馈给节点N1. [0071] 然后，通过节点N1求出目标压力(在这种情况下为低压侧目标压力)与估计压力的偏差，将求出的偏差输入到运算模块B1。 [0072] [根据电流量和转速求出压力的方法(图4)] [0073] 下面使用图4对根据电流量和转速求出压力的方法(图3的(A)中的运算模块B3的处理)进行说明。 [0074] 图4所示的特性图是低压燃料泵ML的特性图，用第一虚线表示喷射压力为A1[KPa]时的电流[A]与转速[rpm]的关系，用第二虚线表示喷射压力为A2[KPa]时的电流[A]与转速[rpm]的关系，用实线表示喷射压力为A3[KPa]时的电流[A]与转速[rpm]的关系，用点划线表示喷射压力为A4[KPa]时的电流[A]与转速[rpm]的关系，用双点划线表示喷射压力为A5[KPa]时的电流[A]与转速[rpm]的关系。此外，A1＜A2＜A3＜A4＜A5。 [0075] 即使转速相同但电流大的一方(负荷高的一方)压力(喷射压力)高，即使电流相同但转速小的一方(负荷高的一方)压力(喷射压力)高。 [0076] 运算部件21存储图4所示的低压燃料泵特性，能够根据检测出的电流量和转速按照如下方式求出压力。例如，在检测出的(电流量[A]、转速[rpm])为(C1[A]、R1[rpm])的情况下，如图4的例子所示，能够通过在基于(C1、R1)位置得到的A2[KPa]上的点P(A2)和A3[KPa]上的点P(A3)之间进行插值，来求出(C1、R1)的压力。 [0077] 以上，在知道转速但不知道无刷电动机的负荷(电流)的情况下，对喷射压力进行更准确的估计是很困难的，在知道电流(负荷)但不知道转速(流量)的情况下，对喷射压力进行更准确的估计也是很困难的。在本申请中，能够根据转速(流量)和电流(负荷)估计出无刷电动机的更准确的喷射压力。 [0078] [低压侧控制部件CL的处理过程(图5)] [0079] 下面使用图5对低压侧控制部件CL(运算部件21)的处理过程的例子进行说明。 [0080] 低压侧控制部件CL每隔规定时间间隔或在每次来自位置检测电路22的检测信号输入时等的规定的时刻开始进行图5所示的处理。 [0081] 在步骤S10中，低压侧控制部件CL根据来自位置检测电路22的脉冲信号的间隔(周期)求出低压燃料泵ML当前的转速，进入步骤S11。 [0082] 在步骤S11中，低压侧控制部件CL根据自身输出到驱动电路(Tu1～Tw2)的驱动信号来求出电流量，进入步骤S12。 [0083] 在步骤S12中，低压侧控制部件CL根据来自对燃料供给装置1所使用的电源电压进行检测的电压检测部件的检测信号，来求出电源的电压即测量电压，进入步骤S13。例如在汽车的燃料供给装置1的情况下，电源是车载电池，测量电压是车载电池的实际的电压。 [0084] 在步骤S13中，根据预先设定的基准电压和通过步骤S12求出的测量电压对通过步骤S11求出的电流量进行校正，进入步骤S14。例如，在图4所示的低压燃料泵特性是以12V为基准进行测量的特性的情况下，基准电压为12[V]。那么，例如在测量电压是10[V]的情况下，按照如下方式对电流量进行校正。 [0085] 电流量(校正后)＝步骤S11的电流量×(12[V]/10[V]) [0086] 在步骤S14中，根据通过步骤S10求出的转速和通过步骤S13进行校正后的电流量以及图4所示的低压燃料泵特性来求出估计压力，进入步骤S15。 [0087] 上述的步骤S10～步骤S14的处理相当于图3所示的运算模块B3的处理。 [0088] 在步骤S15中，低压侧控制部件CL求出目标压力(在这种情况下为低压侧目标压力)与估计压力的偏差，进入步骤S16。 [0089] 在步骤S16中，低压侧控制部件CL根据通过步骤S15求出的偏差来计算低压燃料泵ML的控制量，进入步骤S17。 [0090] 在步骤S17中，低压侧控制部件CL根据通过步骤S16求出的控制量和通过步骤S10检测出的旋转位置检测信号，来对驱动电路(Tu1～Tw2)进行驱动以驱动低压燃料泵ML，结束处理。 [0091] 以上，通过本实施方式进行说明的燃料供给装置1能够省略低压区域的压力检测部件，因此，能够实现系统的小型化，成本降低。另外，即使省略低压区域的压力检测部件，也能通过高压区域的压力检测部件确保最终的精确度。 [0092] 另外，在电源电压发生变动的系统的情况下，使用电源电压对电流量进行校正，由此能够更高精确度地求出估计压力。 [0094] 本发明的燃料供给装置1并不限定于本实施方式中说明的外观、结构、电路、处理等，在不改变本发明的主旨的范围内能够进行各种的变更、添加、删除。例如，低压燃料泵ML的特性不限于图4所示的特性图，低压侧控制部件CL、低压燃料泵ML不限于图2所示的结构的例子。 |
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