专利名称: | 直接喷射燃料泵系统 | ||
专利名称(英文): | Direct injection fuel pump system | ||
专利号: | CN201610028728.4 | 申请时间: | 20160115 |
公开号: | CN105804906A | 公开时间: | 20160727 |
申请人: | 福特环球技术公司 | ||
申请地址: | 美国密歇根州 | ||
发明人: | R·D·皮尔西弗; B·A·范德韦格 | ||
分类号: | F02M47/02; F02M59/36; F02M63/00; F02M63/02 | 主分类号: | F02M47/02 |
代理机构: | 北京纪凯知识产权代理有限公司 11245 | 代理人: | 徐东升; 赵蓉民 |
摘要: | 本申请涉及直接喷射燃料泵系统,提供了用于使直接喷射燃料泵运转的系统和方法。一种示例系统包含以同轴的方式设置在直接喷射燃料泵的孔内的蓄积器,其中所述蓄积器被设置在螺线管激活的止回阀的下游。当直接喷射燃料泵以缺省压力模式运转时,蓄积器可以调节直接喷射燃料泵的压缩室和高压燃料轨中的压力。 | ||
摘要(英文): | Systems and methods are provided for operating a direct injection fuel pump. One example system comprises an accumulator positioned within a bore of the direct injection fuel pump in a coaxial manner wherein the accumulator is positioned downstream from a solenoid activated check valve. The accumulator may regulate pressure in a compression chamber of the direct injection fuel pump and a high pressure fuel rail when the direct injection fuel pump is operating in a default pressure mode. |
1.一种系统,其包含: 蓄积器,其被以同轴的方式设置在直接喷射燃料泵的孔内,所述蓄 积器被设置在螺线管激活的止回阀的下游。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述蓄积器被布置在所述直接喷 射燃料泵中的压缩室之上,并且其中所述蓄积器与所述压缩室流体连通。
3.根据权利要求2所述的系统,其中所述直接喷射燃料泵的所述压缩 室经由被耦接至所述压缩室的入口的入口止回阀接收燃料。
4.根据权利要求3所述的系统,其中所述蓄积器包括被耦接至活塞的 弹簧,所述活塞能够在所述直接喷射燃料泵的所述孔中在第一止挡件与 第二止挡件之间轴向地移动。
5.根据权利要求4所述的系统,其中所述第一止挡件朝向所述直接喷 射燃料泵中的所述压缩室定位,而所述第二止挡件远离所述直接喷射燃 料泵中的所述压缩室定位。
6.根据权利要求5所述的系统,其中所述蓄积器的所述活塞的运动由 通过所述螺线管激活的止回阀的燃料流来调节。
7.根据权利要求6所述的系统,其中当所述螺线管激活的止回阀被断 电并且处于直通模式时,所述蓄积器的所述活塞的运动方向与所述直接 喷射燃料泵中的泵活塞的运动方向基本上一致。
8.根据权利要求7所述的系统,其中所述泵活塞被布置为跨过所述压 缩室与所述蓄积器的所述活塞相对。
9.根据权利要求8所述的系统,其中在所述直接喷射燃料泵的缺省压 力运转模式期间,所述蓄积器在所述直接喷射燃料泵的压缩冲程的一部 分期间以给定压力存储燃料,所述给定压力基于所述蓄积器的所述弹簧 的力常数。
10.根据权利要求9所述的系统,其中所述直接喷射燃料泵包括 被耦接至所述泵活塞的活塞柱,所述活塞柱具有的外径在尺寸上基 本上等于所述泵活塞的外径。
1.一种系统,其包含: 蓄积器,其被以同轴的方式设置在直接喷射燃料泵的孔内,所述蓄 积器被设置在螺线管激活的止回阀的下游。
2.根据权利要求1所述的系统,其中所述蓄积器被布置在所述直接喷 射燃料泵中的压缩室之上,并且其中所述蓄积器与所述压缩室流体连通。
3.根据权利要求2所述的系统,其中所述直接喷射燃料泵的所述压缩 室经由被耦接至所述压缩室的入口的入口止回阀接收燃料。
4.根据权利要求3所述的系统,其中所述蓄积器包括被耦接至活塞的 弹簧,所述活塞能够在所述直接喷射燃料泵的所述孔中在第一止挡件与 第二止挡件之间轴向地移动。
5.根据权利要求4所述的系统,其中所述第一止挡件朝向所述直接喷 射燃料泵中的所述压缩室定位,而所述第二止挡件远离所述直接喷射燃 料泵中的所述压缩室定位。
6.根据权利要求5所述的系统,其中所述蓄积器的所述活塞的运动由 通过所述螺线管激活的止回阀的燃料流来调节。
7.根据权利要求6所述的系统,其中当所述螺线管激活的止回阀被断 电并且处于直通模式时,所述蓄积器的所述活塞的运动方向与所述直接 喷射燃料泵中的泵活塞的运动方向基本上一致。
8.根据权利要求7所述的系统,其中所述泵活塞被布置为跨过所述压 缩室与所述蓄积器的所述活塞相对。
9.根据权利要求8所述的系统,其中在所述直接喷射燃料泵的缺省压 力运转模式期间,所述蓄积器在所述直接喷射燃料泵的压缩冲程的一部 分期间以给定压力存储燃料,所述给定压力基于所述蓄积器的所述弹簧 的力常数。
10.根据权利要求9所述的系统,其中所述直接喷射燃料泵包括 被耦接至所述泵活塞的活塞柱,所述活塞柱具有的外径在尺寸上基 本上等于所述泵活塞的外径。
翻译:技术领域
本申请大体涉及内燃发动机中的直接喷射燃料泵。
背景技术
进气道燃料直接喷射(PFDI)发动机包括燃料的进气道喷射和直接 喷射,并且可以有利地使用每种喷射模式。例如,在更高的发动机负荷 下,可以利用直接燃料喷射喷射燃料到发动机内,以便改善发动机性能 (例如,通过增加可用扭矩和燃料经济性)。在更低的发动机负荷下并且 在发动机起动期间,可以利用进气道燃料喷射喷射燃料到发动机内,以 提供改善的燃料汽化以便提高混合,并减少发动机排放。另外,进气道 燃料喷射可以在更低的发动机负荷下通过直接喷射来提供燃料经济性的 改善。此外,当以燃料的进气道喷射运转时,可以降低噪声、振动与粗 糙性(NVH)。此外,进气道喷射器和直接喷射器在一些状况下可以一起 运转,以利用两种类型的燃料输送的优点或在一些情况下利用不同燃料 的优点。
在PFDI发动机中,提升泵(也被称为低压泵)从燃料箱向进气道燃 料喷射器和直接喷射燃料泵供应燃料。另外,直接喷射燃料泵可以向直 接喷射器供应更高压力的燃料。直接喷射(DI)燃料泵可以在发动机运 转的某些阶段期间(例如,在低发动机负荷、发动机怠速状况下的进气 道燃料喷射期间)被停用,这会影响DI燃料泵的润滑并增加DI燃料泵 的磨损、NVH和劣化。
一种降低DI燃料泵劣化并且改善润滑的方法可以包括在较低的发动 机负荷下将燃料持续地直接喷射到发动机内。在由Pursifull等人在 US2014/0224209中示出的另一示例方法中,DI泵可以通过维持DI泵中 的活塞的顶部与底部之间的压力差来润滑。在本文中,当直接燃料喷射 被减少和/或被中断时,DI燃料泵可以以机械模式运转。压力差可以通过 将DI燃料泵的压缩室维持在缺省压力来实现,其中缺省压力高于提升泵 的输出压力。压缩室内的缺省压力可以通过停用螺线管激活的止回阀从 而使螺线管激活的止回阀能以直通状态运转来获得。另外,泄压阀可以 被设置在螺线管激活的止回阀的上游,以调节在DI燃料泵中的压缩冲程 期间经由螺线管激活的止回阀从压缩室接收的燃料流量。因此,DI燃料 泵的压缩室中的缺省压力可以基本上等于泄压阀的泄压设定。
发明人在此已经认识到以上方法的潜在问题。例如,在较低的发动 机负荷下继续直接喷射的方法中,由DI燃料泵中的螺线管激活的止回阀 的致动引起的滴答声会产生过多的NVH。由于在较低负荷下的发动机运 转期间缺少掩盖DI燃料泵噪声的发动机噪声,所以车辆操作者和乘客能 听得到这些滴答声。另外,在DI燃料泵中的压缩室通过泄压阀被维持在 缺省压力的方法中,由于通过泄压阀的重复的燃料流可以发生燃料加热。 在本文中,泄压阀提供对促进燃料的加热的燃料流的限制。此外,燃料 的温度的增加会引起燃料蒸汽的形成,这会不利地影响泵润滑。此外, 燃料加热会增加功率消耗。
发明内容
发明人在此已经意识到上述问题,并且已经确认了至少部分地解决 上述问题的方法。在一种示例方法中,提供了一种系统,其包含以同轴 的方式设置在直接喷射燃料泵的孔内的蓄积器,所述蓄积器被设置在螺 线管激活的止回阀的下游。直接喷射燃料泵内的蓄积器可以提供缺省压 力,以在较低的发动机负荷期间能够润滑直接喷射燃料泵。
在另一示例中,直接喷射燃料泵包括被耦接至所述泵活塞的活塞柱, 所述活塞柱具有基本上为泵活塞的外径的一半的外径。
在另一示例方法中,提供了一种方法,其包含,当设置在蓄积器上 游的螺线管激活的止回阀被断电(de-energized)并且被命令为直通 (pass-through)状态时,经由蓄积器的轴向运动来调节直接喷射燃料泵的压 缩室中的压力,所述蓄积器被同轴地设置在直接喷射燃料泵的孔内。
例如,PFDI发动机中的燃料系统的DI燃料泵可以包括设置在DI燃 料泵的孔内的蓄积器。蓄积器可以包括被耦接至活塞的弹簧。另外,蓄 积器可以被布置在电子地控制的螺线管激活的止回阀的下游。DI燃料泵 可以以两种模式中的一种运转:缺省压力模式和可变压力模式。螺线管 激活的入口止回阀可以在可变压力模式下被激活并且被维持激活。当螺 线管激活的止回阀被通电时,它可以调节被泵入到直接喷射燃料轨内的 流体体积。因此,螺线管激活的止回阀可以是燃料体积调节器。在其他 示例中,螺线管激活的止回阀可以控制与DI燃料泵中的泵冲程同步的直 接喷射轨中的压力。当螺线管激活的止回阀被包括在具有压力传感器的 闭环压力控制系统中时,螺线管激活的止回阀可以是燃料轨压力控制系 统中的主动元件。在缺省压力模式下,螺线管激活的入口止回阀可以被 停用以在直通状态下运行,并且DI燃料泵可以以缺省压力运转。缺省压 力模式可以在当到燃烧室内的直接喷射被减少和/或被禁止时的较低发动 机负荷和发动机怠速状况下被激活。DI燃料泵孔内的蓄积器可以经由蓄 积器的活塞的轴向运动调节压缩室和直接喷射燃料轨内的压力。因此, 当燃料轨压力降至缺省压力之下时,通过至少部分压缩冲程将燃料释放 到直接喷射燃料轨内,蓄积器可以将燃料存储在缺省压力下。泄压阀可 以或不可以被包括在燃料系统的DI燃料泵中。通过包括泄压阀,可以实 现在关闭之后的燃料加热。
以此方式,DI燃料泵可以在较低的发动机负荷状况下运转。通过经 由蓄积器保持压缩室中的缺省压力,DI燃料泵可以在从直接喷射燃料泵 出来到达燃料喷射器的燃料流量减少和/或停止时被润滑。具体地,活塞 与DI燃料泵的孔之间的界面可以被润滑。由于在缺省压力模式下可以用 停用的螺线管致动止回阀运转,因此可以提供听得见的滴答噪声和NVH 的减少。另外,通过在缺省压力模式下经由蓄积器调节压缩室内的压力, 由于反复的泵冲程的燃料加热可以被减少。通过降低燃料加热的可能性, 蒸汽形成可以被节制。此外,蒸汽形成对泵润滑的不利影响可以被减轻。 总的来说,DI燃料泵的耐久性可以被延长,同时提高其性能。
在另一示例中,蓄积器与直接喷射燃料泵的压缩室流体地连通,并 且其中蓄积器存储用于直接喷射燃料泵中的压缩冲程的一部分的燃料。
在另一示例中,直接喷射燃料泵的压缩室中的压力被调节,以在直 接喷射燃料泵中的压缩冲程期间在直接喷射燃料泵的活塞的顶部与底部 之间提供压力差。
在另一示例中,蓄积器包括被耦接至活塞的弹簧,所述活塞被设置 在直接喷射燃料泵的孔内以在第一止挡件与第二止挡件之间轴向地移 动。
在另一示例中,该方法进一步包含,当螺线管激活的止回阀在可变 压力操作模式下被通电时,经由螺线管激活的止回阀来调节直接喷射燃 料泵的压缩室内的压力。
在另一示例中,提供了一种系统。该系统包含:直接喷射燃料泵, 其包括活塞和压缩室,所述活塞由凸轮驱动并且在孔内往复运动;高压 燃料轨,其被流体地耦接至所述直接喷射燃料泵;蓄积器,其以同轴的 方式被设置在所述直接喷射燃料泵的所述孔内,以与压缩室流体地连通; 所述蓄积器的柱塞,其被布置在所述孔内以在第一止挡件与第二止挡件 之间轴向地移动;弹簧,其被耦接至所述柱塞;入口止回阀,其被设置 在所述压缩室的入口处;螺线管激活的止回阀,其被设置在所述蓄积器 的上游;所述螺线管激活的止回阀的入口,其被流体地耦接至低压泵; 以及所述螺线管激活的止回阀的出口,其与所述蓄积器流体地连通。
在另一示例中,在第一状况下,直接喷射燃料泵的压缩室和高压燃 料轨中的压力经由蓄积器的轴向运动来调节,并且其中在第二状况期间, 压缩室和高压燃料轨内的压力经由螺线管激活的止回阀来调节。
在另一示例中,第一状况包括停用螺线管激活的止回阀并且使螺线 管激活的止回阀断电,并且其中第二状况包括激活螺线管激活的止回阀。
应当理解,提供以上概述是为了以简化的形式介绍一些概念,这些 概念在具体实施方式中被进一步描述。这并不意味着确定所要求保护的 主题的关键或必要特征,要求保护的主题的范围被所附权利要求唯一地 限定。此外,要求保护的主题不限于解决在上面或在本公开的任何部分 中提及的任何缺点的实施方式。
附图说明
图1示出了内燃发动机的汽缸的示例。
图2示意地图示了可以用于图1的发动机中的燃料系统的示例实施 例。
图3呈现了根据本公开的高压或直接喷射燃料泵的示例实施例。
图4a和4b描绘了图3的高压或直接喷射燃料泵的替代性示例。
图5图示了图3的高压或直接喷射燃料泵在可变压力模式下的第一 示例运转。
图6描绘了图3的高压或直接喷射燃料泵在可变压力模式下的第二 示例运转。
图7呈现了当直接喷射燃料轨中的燃料轨压力处于缺省压力时图3 的高压或直接喷射燃料泵在缺省压力模式下的示例运转。
图8示出了当直接喷射燃料轨中的燃料轨压力在缺省压力之下时图3 的高压或直接喷射燃料泵在缺省压力模式下的示例运转。
图9是图示用于直接喷射燃料泵中的螺线管激活的止回阀的示例控 制算法的高水平流程图。
图10是图示了根据本公开的图3的高压或直接喷射燃料泵在可变压 力模式下的运转期间的燃料流的示例流程图。
图11是图示了根据本公开的图3的高压或直接喷射燃料泵在缺省压 力模式下的运转期间的燃料流的示例流程图。
具体实施方式
在进气道燃料直接喷射(PFDI)发动机中,燃料输送系统可以包括 用于向燃料喷射器提供期望的燃料压力的多个燃料泵。作为一个示例, 燃料输送系统可以包括布置在燃料箱与燃料喷射器之间的低压燃料泵 (或提升泵)和高压(或直接喷射)燃料泵。高压燃料泵可以被耦接至 直接喷射系统中高压燃料轨的上游,以便升高通过直接喷射器向发动机 汽缸输送的燃料的压力。螺线管激活的入口止回阀或溢流阀可以被耦接 在高压(HP)泵的上游,以调节到高压泵的压缩室内的燃料流量。溢流 阀一般由控制器电子地控制,所述控制器可以是用于车辆的发动机的控 制系统的一部分。此外,控制器还可以具有来自传感器(诸如角度位置 传感器)的感测输入,所述传感器允许控制器命令激活与为高压泵提供 动力的驱动凸轮同步的溢流阀。
以下描述提供了关于示例发动机系统(诸如图1的发动机系统)的 燃料系统(诸如图2的示例燃料系统)中的直接喷射或高压燃料泵的示 例系统的信息。燃料系统可以包括除高压泵之外的低压泵。另外,高压 (或直接喷射)燃料泵可以包括以同轴方式设置在直接喷射泵的孔内的 蓄积器(图3)。蓄积器可以被布置在螺线管激活的止回阀的下游。当螺 线管激活的止回阀被激活并且被通电(并且与直接喷射泵中的泵冲程同 步地运转),直接喷射燃料泵可以以可变压力模式运转,以提供直接喷射 燃料轨中的期望的压力(图5和图6)。在当燃料的直接喷射被充分降低 时的发动机状况期间,可以通过停用并且使螺线管激活的止回阀断电而 以缺省压力模式运转高压燃料泵(图7)。蓄积器可以调节直接喷射燃料 泵的压缩室和直接喷射燃料轨内的压力,并且还可以通过处于缺省压力 模式下的泵的至少一部分压缩冲程将燃料存储在缺省压力下。缺省压力 可以高于低压泵的输出压力。如果直接喷射燃料轨中的压力降至缺省压 力之下,那么存储在蓄积器中的燃料可以流入直接喷射燃料轨(图8)内 以增加燃料轨压力。发动机系统中的控制器可以执行程序(诸如在图9 中所示的程序),以基于发动机状况控制直接喷射泵的运转处于缺省压力 模式或可变压力模式。在可变压力模式下流入和流出泵的压缩室的燃料 流(图10)可以不同于在缺省压力模式下流入和流出泵的压缩室的燃料 流(图11)。在替代性实施例中,直接喷射燃料泵的活塞可以被耦接至具 有基本上等于活塞的外径(图4a)的外径的活塞杆(或活塞柱),以至少 部分地解决与泵回流相关的问题。在另一实施例中,活塞杆可以具有为 活塞的外径的大约一半的外径(图4b)。通过在直接喷射泵的孔内包括蓄 积器,燃料加热可以被降低,并且直接喷射燃料泵的总体性能可以被提 高。
关于在整个该具体实施方式中使用的术语,高压泵或直接喷射燃料 泵可以分别被缩写为HP泵(可替代地,HPP)或DI燃料泵。相应地, HPP和DI燃料泵可以被用来可互换地称为高压直接喷射燃料泵。类似地, 低压泵也可以被称为提升泵。另外,低压泵可以被缩写为LP泵或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。而且, 燃料轨压力或(通常,直接喷射燃料轨)燃料轨内的燃料的压力值可以 被缩写为FRP。直接喷射燃料轨也可以被称为高压燃料轨,高压燃料轨 可以被缩写为HP燃料轨。而且,用于控制到HP泵内的燃料流的螺线管 激活的入口止回阀可以被称为溢流阀、螺线管激活的止回阀(SACV)、 电子地控制的螺线管激活的入口止回阀,并且还被称为电子控制阀。另 外,当螺线管激活的入口止回阀被激活时,HP泵被称为以可变压力模式 运转。另外,螺线管激活的止回阀可以在HP泵以可变压力模式运转的整 个期间被维持在其激活的状态。如果螺线管激活的止回阀被停用并且HP 泵依赖于机械压力调节而不是对电子控制溢流阀的任何命令,那么HP泵 被称为以机械模式或以缺省压力模式运转。另外,螺线管激活的止回阀 可以在HP泵以缺省压力模式运转的整个期间被维持在其停用的状态。
图1描绘了内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例。发动机10可以 由包括控制器12的控制系统以及经由输入装置130来自车辆操作者132 的输入至少部分地控制。在这个示例中,输入装置130包括加速器踏板 和用于产生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14(在本中也被称为燃烧室14)可以包括燃烧室壁136,活塞138 被设置在燃烧室壁136内。活塞138可以被耦接至曲轴140,使得活塞的 往复运动被转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可以经由变速器系统(未 示出)耦接至客运车辆的至少一个驱动轮。另外,启动马达(未示出) 可以经由飞轮(未示出)耦接至曲轴140,以实现发动机10的起动运转。
汽缸14可以经由一系列进气通道142、144和146接收进气。除了 汽缸14之外,进气通道142、144和146还可以与发动机10的其他汽缸 连通。在一些示例中,一个或更多个进气通道可以包括升压装置,诸如 涡轮增压器或机械增压器。例如,图1示出了被配置为具有涡轮增压器 的发动机10,其中涡轮增压器包括被布置在进气通道142和144之间的 压缩机174和沿排气通道158布置的排气涡轮176。排气涡轮176可以通 过轴180至少部分地为压缩机174提供动力,在此情况下升压装置被配 置为涡轮增压器。然而,在诸如发动机10装备有机械增压器的其他示例 中,排气涡轮176可以可选地被省略,在此情况下压缩机174可以由来 自马达或发动机的机械输入提供动力。包括节流板164的节气门162可 以沿发动机的进气通道提供,用于改变提供给发动机汽缸的进气的流速 和/或压力。例如,节气门162可以被设置在压缩机174的下游,如在图 1中示出的,或可替代地,可以被提供在压缩机174的上游。
除了汽缸14之外,排气歧管148还可以从发动机10的其他汽缸接 收排气。排气传感器128被示为耦接至排放控制装置178上游的排气通 道158。传感器128可以选自用于提供排气空燃比指示的各种合适的传感 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(如描绘的)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感 器。排放控制装置178可以是三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种 其他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更多个进气门和一个或更多个 排气门。例如,汽缸14被示为包括位于汽缸14的上部区域的至少一个 进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些示例中,发动机10 的每个汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部区域的至少两个进 气提升阀和至少两个排气提升阀。
进气门150可以由控制器12通过驱动器152控制。类似地,排气门 156可以由控制器12通过驱动器154控制。在一些状况期间,控制器12 可以改变提供给驱动器152和154的信号,从而控制相应进气门和排气 门的打开和关闭。进气门150和排气门156的位置可以由各自的气门位 置传感器(未示出)来确定。气门驱动器可以是电动气门驱动型或凸轮 驱动型或其组合。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、双独立可变凸轮正时或固定 凸轮正时的可能性中的任一个。每个凸轮驱动系统可以包括一个或更多 个凸轮,并且可以使用可由控制器12运转的凸轮廓线变换(CPS)、可变 凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL) 系统中的一个或更多个,以改变气门运转。例如,汽缸14可以可替代地 包括通过电动气门驱动控制的进气门和通过包括CPS和/或VCT的凸轮 驱动控制的排气门。在其他示例中,进气门和排气门可以由共同的气门 驱动器或驱动系统或者可变气门正时驱动器或驱动系统控制。
汽缸14可以具有压缩比,其为活塞138在下止点时与在上止点时的 容积之比。在一个示例中,压缩比在9∶1至10∶1的范围内。然而,在 使用不同燃料的一些示例中,可以增加压缩比。例如,当使用更高的辛 烷燃料或具有更高的潜在蒸发焓的燃料时,这种情况可以发生。如果使 用直接喷射,由于其对发动机爆震的影响,同样可以增加压缩比。
在一些示例中,发动机10的每个汽缸可以包括用于使燃烧开始的火 花塞192。在选择运转模式下,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向燃烧室14提供点火火花。然而,在 一些实施例中,火花塞192可以被省略,诸如其中发动机10可以通过自 动点火或通过燃料的喷射开始燃烧,如一些柴油发动机的情况。
在一些示例中,发动机10的每个汽缸可以被配置为具有用于向汽缸 提供燃料的一个或更多个燃料喷射器。作为一个非限制性示例,汽缸14 被示为包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可以被配 置为输送从燃料系统8接收的燃料。如在图2中详细说明的,燃料系统8 可以包括一个或更多个燃料箱、燃料泵和燃料轨。燃料喷射器166被示 为直接耦接至汽缸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将燃料直接喷射进汽缸中。以此方式,燃 料喷射器166提供了到燃烧室14内的所谓的燃料直接喷射(在下文中被 成为“DI”)。虽然图1示出喷射器166被设置在汽缸14一侧,但可代替 地,它可以位于活塞的顶部,诸如靠近火花塞192的位置。当用醇基燃 料运转发动机时,由于一些醇基燃料较低的挥发性,这种位置可以改善 混合和燃烧。可替代地,喷射器可以位于顶部并靠近进气门,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的燃料箱输送至燃 料喷射器166。另外,燃料箱可以具有向控制器12提供信号的压力传感 器。
燃料喷射器170被示为布置在进气通道146中,而不是在汽缸14中, 该构造提供了到汽缸14上游的进气道的所谓的燃料的进气道喷射(在下 文中被成为“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,单个电子驱动器168或171可以用于两个燃料喷射系统,或 如所描述的那样,可以使用多个驱动器,例如,电子驱动器168用于燃 料喷射器166,而电子驱动器171用于燃料喷射器170。
在替代示例中,燃料喷射器166和170中的每一个均可以被配置为 用于将燃料直接喷射到汽缸14内的直接燃料喷射器。在又一示例中,燃 料喷射器166和170中的每一个均可以被配置为用于将燃料喷射到进气 门150上游的进气道燃料喷射器。还有在其他示例中,汽缸14可以只包 括一个燃料喷射器,该燃料喷射器被配置为从燃料系统接收作为燃料混 合物的具有不同的相对量的不同燃料,并且被进一步配置为将该燃料混 合物直接喷射到汽缸内(如直接燃料喷射器)或将该燃料混合物喷射到 进气门的上游(如进气道燃料喷射器)。因此,应当认识到,在本文中所 描述的燃料系统不应当局限于本文中以示例方式描述的特定燃料喷射器 配置。
在汽缸的单个循环期间,燃料可以通过两个喷射器输送至汽缸。例 如,每个喷射器可以输送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。另外, 自每个喷射器输送的燃料的分配和/或相对量可以随着诸如在下文中所描 述的工况(诸如,发动机负荷、爆震和排气温度)而变化。进气道喷射 的燃料可以在打开进气门事件、关闭进气门事件期间(例如,大体在进 气冲程之前)、以及在打开与关闭进气门运转期间被输送。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之前的排气冲程期间 被输送,例如在进气冲程期间和部分地在压缩冲程期间。因此,甚至对 于单个燃烧事件而言,可以在不同的正时从进气道喷射器和直接喷射器 喷射所要喷射的燃料。此外,对于单个燃烧事件而言,可以在每个循环 执行所输送的燃料的多次喷射。多次喷射可以在压缩冲程、进气冲程或 其任何适当的组合期间被执行。
如在上文中所描述的,图1仅示出了多缸发动机中的一个汽缸。同 样地,每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、燃料喷射器 (多个燃料喷射器)、火花塞等。应认识到,发动机10可以包括任何合 适数量的汽缸,包括2、3、4、5、6、8、10、12或更多个汽缸。另外, 这些汽缸中的每一个均可以包括通过图1参照汽缸14描述并描绘的各种 部件中的一些或全部。
燃料喷射器166和170可以具有不同的特性。这些特性包括尺寸的 差别,例如,一个喷射器可以比另一个喷射器具有更大的喷射孔。其他 差别包括但不限于不同的喷射角度、不同的工作温度、不同靶向、不同 的喷射正时、不同的喷雾特性、不同的位置等。而且,根据喷射器170 与166之间的喷射燃料的分配比,可以实现不同的效果。
控制器12在图1中被示为微型计算机,其包括微处理器单元106、 输入/输出端口108、在这个具体示例中为存储可执行指令的被显示为非 临时性只读存储器芯片110的用于可执行程序和校准数值的电子存储介 质、随机存取存储器112、不失效存储器114和数据总线。控制器12可 以接收来自耦接至发动机10的传感器的各种信号,除了之前所讨论的那 些信号外,还包括来自质量空气流量传感器122的进气质量空气流量计 (MAF)的测量值;来自耦接至冷却套筒118的温度传感器116的发动 机冷却剂温度(ECT);来自耦接至曲轴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可以由控制器12根据信号PIP产生。来自歧管压力传 感器的歧管压力信号MAP可以用来提供进气歧管内的真空或压力的指 示。
图2示意地描绘了图1的示例燃料系统8。燃料系统8可以被运转以 将燃料从燃料箱202输送至发动机(诸如图1的发动机10)的直接燃料 喷射器252和进气道喷射器242。燃料系统8可以被控制器(诸如图1的 控制器12)运转以执行参照图8描绘的示例程序所描述的运转中的一些。
燃料系统8能够从燃料箱202向发动机(诸如图1的示例发动机10) 提供燃料。例如,燃料可以包括一种或更多种碳氢化合物成分,并且还 可以包括酒精成分。在一些情况下,当以合适的量输送时,该酒精成分 可以向发动机提供爆震抑制,并且可以包括任何合适的酒精(诸如,乙 醇、甲醇等)。因为酒精可以提供比一些烃基燃料(诸如,汽油和柴油) 更大的爆震抑制,由于酒精的增加的潜在汽化热和充气冷却能力,因此 含有更高浓度的酒精成分的燃料能够被选择性地用来在所选工况期间提 供增加的抗发动机爆震性。
作为另一示例,酒精(例如,甲醇、乙醇)可以使水被加到其内。 因此,水降低了酒精燃料的可燃性,赋予了存储燃料时增加的适应性。 此外,水含量的汽化热提高了酒精燃料充当爆震抑制剂的能力。此外, 水含量可以降低燃料的总成本。作为具体的非限制性示例,燃料可以包 括汽油和乙醇,(例如,E10和/或E85)。可以经由燃料加注通道204向 燃料箱202提供燃料。
与燃料箱202连通的低压燃料泵208(在本文中也被称为提升泵208) 可以被运转为经由第一燃料通道230将来自燃料箱202的燃料供应至第 一组进气道喷射器242。提升泵208也可以被称为LPP208或LP(低压) 泵208。在一个示例中,LPP208可以是被至少部分地布置在燃料箱202 内的电动低压燃料泵。由LPP208提升的燃料可以在较低压力下被供应到 被耦接至第一组进气道喷射器242(在本文中也被称为第一喷射器组)中 的一个或更多个燃料喷射器的第一燃料轨240内。LPP止回阀209可以 被设置在LPP的出口处。LPP止回阀209可以将燃料流从LPP208引导 到第一燃料通道230和第二燃料通道290,并且可以阻止分别来自第一和 第二燃料通道230和290的燃料流回到LPP208。
虽然第一燃料轨240被示为将燃料分配到第一组进气道喷射器242 的四个燃料喷射器,但应认识到,第一燃料轨240可以将燃料分配到任 何合适数量的燃料喷射器。作为一个示例,对于发动机的每一个汽缸, 第一燃料轨240可将燃料分配到第一组进气道喷射器242中的一个燃料 喷射器。注意,在其他示例中,第一燃料通道230可以经由两个或更多 个燃料轨为第一组进气道喷射器242的燃料喷射器提供燃料。例如,在 发动机汽缸被配置为V型构造的情况下,两个燃料轨可以被用来将来自 第一燃料通道的燃料分配到第一喷射器组的每一个燃料喷射器。
直接喷射燃料泵228(或DI泵228或高压泵228)被包括在第二燃 料通道232中,并且可以经由LPP208接收燃料。在一个示例中,直接喷 射燃料泵228可以是机械动力的容积泵。直接喷射燃料泵228可以经由 第二燃料轨250与一组直接燃料喷射器252连通。第二燃料轨250可以 是高压(或更高压)燃料轨。第二燃料轨250也可以被称为直接喷射燃 料轨250。直接喷射燃料泵228可以经由第二燃料通道290进一步与第一 燃料通道230流体连通。因此,LPP208提升的低压燃料可以被直接喷 射燃料泵228进一步加压,以便供应用于直接喷射到被耦接至一个或更 多个直接燃料喷射器252(在本文中也被称为第二喷射器组)的第二燃料 轨250的高压燃料。在一些示例中,燃料滤清器(未示出)可以被布置 在直接喷射燃料泵228的上游,以便从燃料中移除颗粒。
燃料系统8的各种部件与发动机控制系统(诸如,控制器12)通信。 例如,除了之前参照图1描述的传感器外,控制器12可以从与燃料系统 8相关联的各种传感器接收工况的指示。例如,各种输入可以包括经由燃 料液位传感器206的燃料箱202中存储的燃料量的指示。除了根据排气 传感器(诸如,图1的传感器128)推断的燃料成分的指示外或作为根据 排气传感器(诸如,图1的传感器128)推断的燃料成分的指示的替代, 控制器12还可以从一个或更多个燃料成分传感器接收燃料成分的指示。 例如,存储在燃料箱202中的燃料的燃料成分的指示可以由燃料成分传 感器210提供。燃料成分传感器210可以进一步包含燃料温度传感器。 额外地或可替代地,一个或更多个燃料成分传感器可以被提供在沿着燃 料存储箱与两个燃料喷射器组之间的燃料通道的任何合适位置处。例如, 燃料成分传感器238可以被提供在第一燃料轨240处或沿着第一燃料通 道230,和/或燃料成分传感器248可以被提供在第二燃料轨250处或沿 着第二燃料通道232。作为一个非限制性示例,燃料成分传感器能为控制 器12提供燃料中含有的爆震抑制组分的浓度的指示或燃料的辛烷值的指 示。例如,燃料成分传感器中的一个或更多个可以提供燃料的酒精含量 的指示。
注意,燃料成分传感器在燃料输送系统内的相对位置能够提供不同 的优势。例如,在燃料轨处或沿着将燃料喷射器与燃料箱202耦接的燃 料通道布置的燃料成分传感器238和248能够提供被输送到发动机之前 的燃料成分的指示。与之相比,燃料成分传感器210可以提供燃料箱202 处的燃料成分的指示。
燃料系统8还可以包含耦接至第二燃料通道290的压力传感器234 和耦接至直接喷射燃料轨250的压力传感器236。压力传感器234可以被 用来确定第二燃料通道290的燃料管路压力,第二燃料通道290的燃料 管路压力可以对应于低压泵208的输送压力。压力传感器236可以被设 置在DI燃料泵228的下游的第二燃料轨250内,并且可以被用来测量第 二燃料轨250中的燃料轨压力(FRP)。额外的压力传感器可以被设置在 燃料系统8内,诸如设置在第一燃料轨240处,以测量其中的压力。在 燃料系统8中的不同位置处感测的压力可以被传送给控制器12。
LPP208可以被用于在进气道燃料喷射期间向第一燃料轨240供应燃 料和在燃料的直接喷射期间向DI燃料泵228供应燃料。在进气道燃料喷 射和燃料直接喷射期间,LPP208可以由控制器12控制,以基于第一燃 料轨240和第二燃料轨250中的每一个的燃料轨压力向第一燃料轨240 和/或DI燃料泵228供应燃料。在一个示例中,在进气道燃料喷射期间, 控制器12可以控制LPP208以连续模式运转,以将恒定燃料压力的燃料 供应给第一燃料轨240,从而维持相对恒定的进气道燃料喷射压力。
另一方面,在进气道燃料喷射关闭且被停用时的燃料直接喷射期间, 控制器12可以控制LPP208向DI燃料泵228供应燃料。在进气道燃料喷 射关闭时的燃料直接喷射期间并且当第二燃料通道290中的压力仍然大 于当前燃料蒸汽压力时,LPP208可以被暂时切换为关闭而不影响DI燃 料喷射器压力。另外,LPP208可以以脉冲模式运转,其中基于来自耦接 至第二燃料轨250的压力传感器236的燃料压力读数,LPP被交替地切 换为打开和关闭。
LPP208和DI燃料泵228可以被运转为维持第二燃料轨250中的规 定的燃料轨压力。耦接至第二燃料轨250的压力传感器236可以被配置 为提供在该组直接喷射器252处可用的燃料压力的估计。然后,基于估 计的轨压力与期望的轨压力之间的差,可以调整每个泵输出。在一个示 例中,其中DI燃料泵228以可变压力模式运转,控制器12可以调整DI 燃料泵228的螺线管激活的止回阀,以改变每个泵冲程的有效泵容积(例 如,泵占空比)。
在另一示例中,诸如当DI燃料泵228以缺省压力模式运转并且螺线 管激活的止回阀被断电为直通状态时,第二燃料轨250中的规定燃料轨 压力可以为降低的压力,诸如预定的缺省压力。在一个示例中,缺省压 力可以低于由于激活的螺线管溢流阀引起的压力。在另一示例中,缺省 压力可以高于LPP208的输出压力。另外,在DI燃料泵228的孔内同轴 布置的蓄积器可以在缺省压力模式下存储燃料。具体地,蓄积器可以通 过DI燃料泵228中的压缩冲程的至少一部分来存储燃料。如果第二燃料 轨250中的燃料轨压力低于规定的缺省压力,那么存储在蓄积器中的燃 料可以被释放到第二燃料轨250内。LPP208可以被脉冲地或连续地提供 动力,以将燃料提供到DI燃料泵228内。
在一个示例中,对LPP208的命令压力可以在2至7巴(绝对值)之 间。例如,向LPP208命令的压力可以是确保DI泵吸入液体燃料而不是 蒸汽的压力。如果向LPP208命令过大的压力,那么LPP208的电功率消 耗则会增加,导致LPP208的寿命的减少。示例缺省压力可以高于提升泵 压力。在一个示例中,DI泵228中的缺省压力可以为14至30巴(绝对 值)。然而,因为在本公开中描述的示例实施例中可以降低(甚至避免) 燃料加热,因此可以将DI泵228中的缺省压力选择为更高而无需充分考 虑燃料加热限制。示例命令的DI燃料轨压力范围可以从缺省压力到350 巴(绝对值)。控制器12还可以控制燃料泵LPP208和DI燃料泵228中 的每一个的运转,以调整被输送给发动机的燃料的量、压力、流速等。 作为一个示例,控制器12能够改变燃料泵的压力设定、泵冲程量、泵占 空比命令、和/或燃料流速,以向燃料系统的不同位置处输送燃料。作为 一个示例,DI燃料泵占空比(也被称为DI泵的占空比)可以指的是全部 DI燃料泵容积中将被泵送的分数量。因此,10%DI燃料泵占空比可以表 示螺线管激活的止回阀通电使得DI燃料泵容积的10%可以被泵送。电子 地耦接至控制器12的驱动器(未示出)可以被用来根据需要向LPP208 发送控制信号,以调整LPP208的输出(例如,速度、输送压力)。经由 DI燃料泵228输送到直接喷射器组的燃料量可以通过调整并协调LPP208 和DI燃料泵228的输出来调整。例如,控制器12可以通过测量第二燃 料通道290中的低压泵输送压力(例如,利用压力传感器234)并且控制 LPP208的输出以实现期望的(例如,设定点)低压泵输送压力的反馈控 制方案来控制LPP208。
图3图示了在图2的燃料系统8中示出的示例DI燃料泵228。如参 照图2在前面提到的,DI泵228经由第二燃料通道290从LPP208接收 低压燃料。另外,在经由第二燃料通道232将燃料泵送到直接喷射燃料 轨250和第二组喷射器252(或直接喷射器)之前,DI泵228将燃料加 压至更高的压力。应注意,DI燃料泵228也可以被称为DI泵228。
DI燃料泵入口399可以经由第二燃料通道290从被流体地耦接至 LPP208的LPP止回阀209接收燃料,并且可以将燃料引导到入口止回阀 313和螺线管激活的止回阀312。为了详细说明,可以经由DI燃料泵228 中的第一管道321从DI燃料泵入口399接收燃料,该燃料然后可以被引 导到阶梯房(steproom)318内。阶梯房318可以是在泵活塞306之下(或 在泵活塞306的活塞底部307之下)形成的在DI燃料泵228的孔350内 的可变容积区域。泵活塞306的往复运动可以改变阶梯房318的容积。 燃料可以从阶梯房318流过第二管道322流向螺线管激活的止回阀312 (SACV312)和入口止回阀313中的每一个。如在图3中描绘的,入口 止回阀313可以被耦接在第三管道324中,而SACV312被耦接在第四管 道326中。
因此,第一部分燃料可以从第二管道322经由第三管道324流向入 口止回阀313,而第二部分燃料可以从第二管道322经由第四管道326流 向SACV312。入口止回阀313可以被设置在DI泵228中的压缩室308 的入口303的上游。入口止回阀313因此可以与DI燃料泵228的压缩室 308流体地连通。还应注意,压缩室308可以主要从入口止回阀313接收 燃料。入口303可以经由入口止回阀313来供应燃料,入口止回阀313 可以从低压燃料泵208经由第一管道321,经过阶梯房318,通过第二管 道322以及通过第三管道324来接收燃料,如在图3中示出的。SACV312 可以位于第四管道326内,并且SACV312的入口因此可以与LPP208流 体地连通。具体地,SACV312的入口(未指示)可以从LPP208经由第 一管道321,经过阶梯房318,通过第二管道322,以及经由第四管道326 来接收燃料。
另外,SACV312可以被设置在蓄积器340的入口端口328的上游。 因此,SACV312的出口可以经由入口端口328与蓄积器340流体地连通。 为了详细说明,相对于从第四管道326通过SACV312经由蓄积器340的 入口端口328进入蓄积器340的燃料流,蓄积器340可以被布置在 SACV312的下游。另外,螺线管致动的止回阀312可以与DI燃料泵228 的压缩室308不在一直线上。
蓄积器340可以是包含被耦接至蓄积器活塞336的弹簧334的蓄压 器340。弹簧334的力常数可以使蓄积器活塞336能将压力施加在蓄积器 340中存储的燃料(如果有的话)上。应注意到,蓄积器340被同轴地布 置在DI燃料泵228的孔350内。还应注意,蓄积器340的蓄积器活塞336 可以被设置在孔350内,使得蓄积器活塞336的中心轴线可以平行于孔 350的中心轴线。在一个示例中,蓄积器活塞336的中心轴线可以与孔 350的中心轴线相同。蓄积器活塞也可以被称为柱塞,并且可以包括弹性 体密封件。
如上面提到的,蓄积器340包括被耦接至蓄积器活塞336的弹簧334, 其中蓄积器活塞336可以被设置为在孔350内轴向地移动。另外,蓄积 器活塞336可以在两个止挡件之间轴向地移动:第一止挡件339和第二 止挡件335。第一止挡件339可以被定位为朝向DI燃料泵228的压缩室 308,并且因此可以相对于朝向压缩室308的方向更低。第二止挡件335 可以被定位朝向蓄积器340的上部远离压缩室308。此外,第二止挡件 335被描绘为相对于第一止挡件339更靠近蓄积器340的入口端口328进 行设置。因此,区域338可以被容纳在孔350内蓄积器活塞336之上。 为了详细说明,区域338可以由蓄积器活塞336的顶部323、孔350的壁 和孔350的顶部329包围。在一些示例中,区域338可以朝向入口端口 328延伸至蓄积器340的顶部。区域338可以包括可变容积,所述容积基 于蓄积器活塞336在第一止挡件339处、第一止挡件339与第二止挡件 335之间和第二止挡件335处中的一处的位置而改变。第一止挡件339可 以阻止蓄积器活塞336朝向压缩室308的轴向移动。类似地,第二止挡 件335可以阻碍蓄积器活塞336朝向孔350的顶部329的移动。根据本 公开的DI泵的示例可以包括,将蓄积器排量布置为超过泵活塞排量,以 便降低当蓄积器活塞将会接触第二止挡件335(或上止挡件)时的机会。
应注意到,蓄积器340可以与DI燃料泵228的压缩室308流体地连 通。另外,蓄积器340可以被设置在压缩室308之上。为了详细说明, 蓄积器340可以被布置为朝向压缩室308的第一端,所述第一端朝向压 缩室308的上部。
第一部分燃料可以经由入口止回阀313被输送到压缩室308内,并 且该第一部分燃料可以主要用于泵送到DI燃料轨250内。流过SACV312 (不论是SACV通电并且充当止回阀还是断电成为直通状态)的第二部 分燃料可以主要是实现和/或禁止蓄积器活塞336的轴向移动。当直接喷 射正在发生时,会存在通过入口止回阀313的燃料的间歇但是净流。 SACV312也会经历间歇流动,但是不会存在通过SACV312的燃料净流。 应认识到,如果区域338中的燃料经过蓄积器活塞336与孔350之间的 界面泄露到压缩室308内,那么通过SACV312的标称(例如,最小)净 流则会发生。
在一个示例中,如果蓄积器活塞336在泵吸入冲程开始的时候处于 其最低位置(诸如在第一止挡件339处),那么燃料不会流过SACV312。 因此,第二部分燃料可以被减少(例如,最小)或可以不发生。为了详 细说明,离开阶梯房318的燃料可以不流入第四管道326进入SACV312 (没有净流)。如果蓄积器活塞336在第一止挡件339处,那么区域338 则会充满燃料。相应地,额外的燃料不会通过SACV312流入区域338。 然而,大量燃料可以流过入口止回阀313(作为第一部分燃料)进入DI 泵228的压缩室308。
在另一示例中,如果蓄积器活塞336在泵吸入冲程开始的时候处于 其最高位置(使得区域338被显著减小),例如在第二止挡件335处,那 么燃料最初不会流入入口止回阀313。由于蓄积器活塞336不在第一止挡 件339处并且泵活塞306正进入吸气冲程,因此燃料能够通过SACV312 流入区域338。因此,当泵活塞306开始吸气冲程时,蓄积器活塞336可 以与泵活塞306一致地向下朝向第一止挡件339行进。在本文中,燃料 可以首先流过第四管道326进入SACV312,并且随即流入蓄积器340的 入口端口328,并且通过入口端口328流入区域338。随着燃料流入区域 338,蓄积器活塞336可以朝向第一止挡件339行进。例如,蓄积器活塞 336可以在泵进气冲程中与泵活塞306同步地移动。因此,在泵中的进气 冲程即将开始的时候,较大部分的燃料可以流过SACV312。因此,在 DI燃料泵中的进气冲程开始的时候,第二部分燃料可以多于第一部分燃 料(流过入口止回阀313)。一旦蓄积器活塞336接触第一止挡件339并 在第一止挡件339处静止并且进一步向下的轴向运动被阻止,通过 SACV312的燃料流就停止。此外,燃料现在可以主要从入口止回阀313 被吸入到压缩室308内。此处,第一部分燃料可以多于第二部分燃料。
压缩室308可以主要从入口止回阀313接收燃料。在一些示例中, 压缩室308可以经由SACV312并且从区域338以经过蓄积器活塞336的 外表面的标称泄露(即,蓄积器活塞336的外表面与孔350之间的间隙) 的形式接收充分较少量的燃料。为了详细说明,第一部分燃料可以经由 被耦接在第三管道324中的入口止回阀313通过压缩室308的入口303 被接收在压缩室308中。第二部分燃料可以经由SACV312流经弹簧334 流入蓄积器340的区域338。第二部分燃料然后可以经过蓄积器活塞336 朝向压缩室308泄露。标称泄露也可以发生在DI泵中的压缩冲程期间从 压缩室308到区域338内的相反方向内。因此,间隙可以存在于蓄积器 活塞336(或柱塞336)与孔350之间,从而允许燃料经过蓄积器活塞336 泄露到压缩室308内或反之亦然。经过蓄积器活塞336的燃料泄漏可以 帮助润滑,而且可以在很大程度上与泵送功能无关。应认识到,经过蓄 积器活塞(从区域338朝向压缩室或从压缩室308到区域338内)的燃 料泄露流可以是少量的(例如,最小)。
被接收在压缩室308中的燃料可以在其通过直接喷射燃料泵228的 通道后被加压,并且可以通过泵出口304被供应至第二燃料轨250和直 接喷射器252。在所描绘的示例中,直接喷射泵228可以是机械地驱动排 量泵,其包括泵活塞306和活塞杆320(也被称为活塞柱320)、泵压缩 室308(在本文中也被称为泵压缩室)以及阶梯房318。当泵活塞306处 于图3中的下止点(BDC)位置时,泵排量可以被表示为排量容积377。 DI泵的排量可以被测量为当泵活塞306从上止点(TDC)移动到BDC 或反之亦然时由泵活塞306所扫略的区域。第二容积也存在于压缩室308 内,该第二体积为DI燃料泵的余隙容积378。余隙容积限定了当泵活塞 306处于TDC时压缩室308内剩下的区域。换言之,排量容积377和余 隙容积378的相加形成压缩室308。余隙容积378(也被称为死容积378) 可以是DI泵228中的可变容积。当蓄积器活塞336被设置在第一止挡件 339处,余隙容积378可以较小(例如在最小值处)。另一方面,当蓄积 器活塞336被布置在第二止挡件335处时,余隙容积378可以较大(例 如在最大值处)。余隙容积378然后可以包括在蓄积器活塞336的底面384 之下(且在第一止挡件339之上)形成的区域337。
泵活塞306包括活塞顶部305和活塞底部307。阶梯房和压缩室可以 包括设置在泵活塞的相对侧上的腔。在一个示例中,驱动凸轮310可以 与DI泵228的活塞杆320接触,并且可以被配置为将泵活塞306从BDC 驱动到TDC并且反之亦然,由此产生了将燃料泵送通过压缩室308所需 的运动(例如,往复运动)。驱动凸轮310包括四个凸角,并且每两个发 动机曲轴旋转完成一次旋转。
泵活塞306在孔350内上下往复运动以泵送燃料。当泵活塞306正 沿减小压缩室308中的排量容积377的容积的方向行进时,DI燃料泵228 处于压缩冲程。相反,当泵活塞306正沿增加压缩室308中的排量容积 377的容积的方向行进时,直接燃料喷射泵228处于吸气或进气冲程。
如在图3中描绘的,蓄积器340可以被同轴地布置在DI燃料泵的孔 350内。如之前提到的,蓄积器活塞336(和蓄积器340)可以被布置在 压缩室308的第一端处。泵活塞306可以朝向DI燃料泵228的压缩室308 的第二端设置。因此,压缩室308可以以孔350(具体地,孔350的壁)、 蓄积器340(具体地,蓄积器的蓄积器活塞336或柱塞336)以及泵活塞 306为界。因此,蓄积器活塞336和泵活塞306可以位于压缩室308的相 对侧上。换言之,泵活塞306和蓄积器活塞336被布置为在彼此对面, 其中压缩室308在两者之间。因此,泵活塞306可以跨过压缩室308与 蓄积器活塞336相对设置。另外,应认识到,蓄积器340和泵活塞306 可以被设置在DI燃料泵228的相同的共有的孔350内。因此,蓄积器340 和泵活塞306共用DI燃料泵228的孔350。换言之,泵活塞孔可以与在 其中蓄压器340的蓄积器活塞轴向地移动的孔共有并且与其相同。
应认识到,蓄积器340可以位于泵活塞306对面。换言之,蓄积器 340被设置在孔350的第一端处,而泵活塞306被设置在孔350的第二端 处,孔350的第一端与孔350的第二端彼此相对(或在对面)。
控制器12可以被配置为通过与驱动凸轮310同步地使螺线管激活的 止回阀312(基于电磁阀构造)内的螺线管通电或断电来调节通过螺线管 激活的止回阀312的燃料流。相应地,螺线管激活的止回阀312可以以 两种模式运转。在第一模式下,螺线管激活的止回阀312被通电并且被 致动,以限制(例如,阻止)沿从区域338经由蓄积器340的入口端口 328朝向第四管道326的上游方向行进通过螺线管激活止回阀312的燃料 量。在第一模式(或可变压力模式)下,燃料可以从螺线管激活的止回 阀(SACV)312的上游充分流过螺线管激活的止回阀312,流向螺线管 激活的止回阀312的下游,并且朝向蓄积器340的入口端口328流动。 即,可以允许燃料流从第四管道326通过SACV312进入蓄积器340的入 口端口328并且随即进入区域338。另外,SACV312可以阻止从区域338 流向SACV312的上游的燃料流。因此,在第一模式下,当SACV312通 电时,其可以用作止回阀,并且当SACV312断电时,其处于直通状态。
以第一模式运转SACV312的第一示例可以包括DI燃料泵228的 100%占空比,其中蓄积器活塞336可以被布置在第一止挡件339(例如, 朝向压缩室308的下止挡件)处,并且可以在泵活塞冲程期间基本上静 止。例如,蓄积器活塞可以经由液压方法在第一止挡件339处被保持静 止。当全泵冲程被要求用于发动机运转时,可以使用DI燃料泵的100% 占空比。蓄积器活塞336的位置不可以通过泵运转发生改变,因为 SACV312通过充当止回阀基本上阻止燃料流出区域338(从SACV312 的下游)。换言之,燃料可以大部分地被捕集在入口端口328与蓄积器活 塞336之间的区域338中,从而阻止蓄积器活塞336朝向第二止挡件335 移动。然而,在一些示例中,被捕集在区域338中的较少量燃料可以经 过蓄积器活塞336的边缘(例如在蓄积器活塞336的边缘与孔350之间) 泄露到压缩室308内,并且反之亦然(从压缩室308朝向区域338)。泄 露可以基于区域338与压缩室308之间的压力差。因此,在DI燃料泵的 100%占空比的第一示例中,从入口止回阀313接收的进入压缩室308的 基本上整个第二部分燃料可以被升起的泵活塞306排出,并且可以经由 向前流动出口止回阀316离开压缩室308和DI燃料泵228进入燃料轨 250。
在第一模式下SACV运转的第二示例可以是响应于较少的燃料流进 入DI燃料轨250的要求的DI燃料泵的50%占空比。在本文中,在(DI 泵的)吸气冲程和压缩冲程的第一部分期间,SACV312可以运行在直通 状态下。在吸气冲程开始的时候,蓄积器活塞336可以被布置在第一止 挡件339处。如果蓄积器活塞336没有被设置在第一止挡件339处而是 被设置在第一止挡件339与第二止挡件335之间,那么随着在吸气冲程 期间发生蓄积器活塞336向着第一止挡件339的向下轴向移动,来自第 二管道322的第二部分燃料可以流过SACV312进入蓄积器的区域338。 当泵活塞306在吸气冲程中向下行进从而增加余隙容积378时,第二部 分燃料可以流过SACV312。在蓄积器活塞336运动被第一止挡件339阻 止之后,压缩室308中的低压(在吸气冲程期间)可以从入口止回阀313 吸入额外的燃料。经由入口止回阀313接收的该额外的燃料(或第一部 分燃料)可以直接进入压缩室308。
在压缩冲程的第一部分(例如,50%)内,当泵活塞朝向TDC位置 移动时,SACV312可以保持打开,从而允许燃料从区域338通过SACV312 流到SACV312的上游。蓄积器活塞336还可以与压缩冲程中的泵活塞 306一致地向上移动,从而驱使区域338中的燃料通过SACV312朝向第 四管道326流出。因此,燃料流可以不被引导向DI燃料轨250或发动机。 在泵活塞306的压缩冲程期间的中途(例如,50%)附近,SACV312可 以被关闭(或通电以作为止回阀),从而阻止来自区域338的燃料流。因 此,蓄积器活塞336的向上运动现在会被阻止,并且压缩室308中的压 力会在压缩冲程的后半部分中迅速地上升。应注意,当通过SACV312燃 料流被阻碍时,蓄积器活塞336的位置可以被固定,并且蓄积器活塞336 可以被例如液压地保持静止。当压缩室308中的燃料压力超过DI燃料轨 250中的燃料轨压力时,压缩冲程的剩余部分(例如,50%)可以向DI 燃料轨250和发动机输送燃料。在本文中,泵活塞306可以在压缩冲程 的剩余部分中继续朝向余隙容积378向上行进,而同时蓄积器活塞336 保持静止。
因此,SACV312可以经由允许或阻止燃料通过SACV312流入(和 流出)区域338来调节蓄积器活塞336的运动。另外,SACV312也可以 调节压缩室内(和DI燃料轨中)的压力(以及容积)。
在第二模式下,螺线管激活的止回阀312可以被断电并且被有效地 禁用,使得燃料能够行进到螺线管激活的止回阀312的上游和下游(也 被称为直通状态)。在本文中,蓄积器活塞336的位置可以不被固定,因 为燃料可以经过入口端口328通过SACV312朝向SACV312的上游(流 入和)流出区域338。第二模式可以是机械模式,或也被称为缺省压力模 式。由于蓄积器活塞336可以在该机械模式下轴向地移动,因此它可以 在压缩冲程的至少一部分期间存储燃料。当蓄积器活塞336没有被布置 在第一止挡件339处而是被布置在第一止挡件339与第二止挡件335之 间时,燃料可以被存储在蓄积器340中。另外,当泵活塞306正在执行 压缩冲程时并且当蓄积器活塞336同时朝向第二止挡件335向上移位从 而在蓄积器活塞336的底面384之下产生区域337时,燃料可以被存储 在蓄积器340中。因此,区域337可以被认为是余隙容积378的一部分。 当SACV312在直通位置时,蓄积器活塞336可以与泵活塞306同步地移 动,并且缺省压力可以在压缩室308中被建立至少达DI燃料泵228的压 缩冲程的持续时间。如果DI燃料轨250中的燃料轨压力超过缺省压力, 那么压缩室(和蓄积器340)中的燃料不会经由向前流动出口止回阀316 被推出。然而,当DI燃料轨250中的燃料轨压力低于缺省压力时,在压 缩冲程期间存储在蓄积器340中的至少第一量的燃料以及来自压缩室308 的第二量的燃料可以被供应到DI燃料轨250。
应注意,在DI燃料泵的替代性实施例中,SACV312的缺省位置可 以是完全关闭位置而非将止回阀实施为缺省位置。SACV312可以在DI 燃料泵中的进气冲程期间的中途(或半途)附近被关闭,这将会使蓄积 器活塞能够被固定在中途位置处。蓄积器活塞的中途位置可以是在进气 冲程的中途点处获得的蓄积器活塞336在第一止挡件339与第二止挡件 335之间的位置。另外,压缩室中期望的任何额外的燃料都可以经由入口 止回阀313来供应。因此,压缩室308可以在进气冲程的剩余部分(例 如一半)期间被填充得过满。在本文中,燃料可以被存储在缺省压力(如 通过蓄积器中的弹簧设定的)下。应认识到,上述实施例的潜在问题可 能是蓄积器340的区域338中的燃料的气蚀现象。
在其他实施例中,SACV312内的止回阀可以用切断阀来代替。换言 之,在打开和关闭位置之间可变的二态切断阀可以用于代替所描绘的示 例,其将SACV312描绘为开式阀与止回阀的组合。
在可变压力模式或第一模式下的泵运转期间,SACV312可以被配置 为调节在DI燃料泵228内被压缩的燃料的质量(或体积)。在一个示例 中,控制器12可以调整SACV312的关闭正时,以调节被压缩的燃料的 质量。例如,在相对于活塞压缩冲程(例如,压缩室的体积正在减小) 在稍后的时候关闭SACV312可以减少从压缩室308向泵出口304输送的 燃料质量的量,因为区域338中的燃料可以被允许通过SACV312离开。 随着区域338中的燃料减少,蓄积器活塞336可以向上移位,从而增加 余隙容积378。相应地,在SACV关闭之前,随着蓄积器活塞336朝向 第二止挡件335移位,来自压缩室308的燃料可以被排入在蓄积器活塞 336的底面384之下形成的区域337(未在图3中指示)。
相比之下,相对于活塞压缩的提前SACV关闭可以增加从压缩室308 输送至泵出口304的燃料质量的量,因为在SACV312关闭之前从区域 338排出的较少的燃料可以(沿相反方向,朝向SACV312的上游)流过 电子控制的SACV312。相应地,蓄积器活塞336朝向第二止挡件335的 移位可以相对于SACV的延迟关闭时的移位更小。另外,由于蓄积器活 塞366的向上移位,蓄积器活塞336的底面384之下形成的区域337的 容积会被减小。
在缺省压力运转模式和可变压力运转模式下,蓄积器活塞336和弹 簧334的存在可以实现直接喷射燃料轨250中的最小压力(缺省压力)。 一旦压缩室308中的压力上升至缺省压力之上,因为它将会在可变压力 模式下,缺省压力可以是不相关的。然后,DI燃料轨250中的燃料轨压 力上升可以是额外的燃料量被迫从压缩室308进入到DI燃料轨250内的 结果。
SACV312的打开和关闭正时可以与DI燃料泵228的冲程正时相协 调。仅在蓄积器活塞336在第一止挡件339静止之后,入口止回阀313 打开以允许燃料从第三管道324流入压缩室308。
当螺线管激活止回阀312被停用时(例如,没有电气通电)并且DI 燃料泵228正以缺省压力模式(或第二模式)运转时,螺线管操作的止 回阀312以直通模式运转。在该模式下,蓄积器活塞336的位置可以是 可变的,因为燃料不可以被捕集在区域338中。因此,燃料可以通过 SACV312流入和流出区域338。因此,蓄积器340可以将燃料存储在蓄 积器活塞336之下且第一止挡件339之上的区域(例如区域337)内。具 体地,燃料可以被存储在蓄积器活塞336的底面384与第一止挡件339 之间。因此,当泵活塞306在TDC位置处时,一定比例的燃料也可以被 存储在余隙容积378中。余隙容积378可以是当泵活塞306在TDC处时 所估计的压缩室的容积,所述估计是由泵活塞306的顶部305、蓄积器活 塞336的底面384、孔350的壁、入口止回阀313和向前流动出口止回阀 316界定的容积。该余隙容积可以是可变的。因此,该余隙容积可以在固 定部分与当蓄积器活塞336升高离开第一止挡件339(也被称为下止挡件 339)并且区域337被增加时变为正的可变部分之间存在差异。
如果SACV312在直通模式下并且蓄积器活塞336不与第一止挡件或 第二止挡件中的任一个接触,那么存储在蓄积器340内的燃料的压力可 以基于弹簧334的力常数,尤其是在DI燃料泵中的压缩冲程的一部分期 间。在另一示例中,存储在蓄积器340内的燃料的压力可以基于弹簧334 的力常数之外,还基于399处的泵入口压力。在本文中,力可以由弹簧 334施加给蓄积器活塞336,从而使燃料能够存储在期望的缺省压力下。 另外,缺省压力可以高于LPP208的出口处的压力。因此,蓄积器340可 以调节压缩室308和直接喷射燃料轨250内的压力。
调节压缩室308中的压力允许压差在活塞顶部305至活塞底部307 之间形成。压缩室308中的压力可以处于期望的缺省压力,而阶梯房318 中的压力可以处于低压泵的出口的压力(例如,5巴)。为了详细说明, 活塞顶部305处的压力可以处于基于弹簧334的力常数的调节压力(例 如,15巴)。压力差允许燃料通过泵活塞306与泵孔350之间的间隙从活 塞顶部305(或压缩室308)渗到活塞底部307(或阶梯房318),由此润 滑直接喷射燃料泵228。
因此,在当DI燃料泵运转被机械地调节时的状况期间,控制器12 可以停用螺线管激活的入口止回阀312,并且蓄积器340可以调节第二燃 料轨250(和压缩室308)中的压力。因此,压缩室308