CN105909412A - 用于冷却直接喷射泵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于冷却直接喷射泵的方法。提供了用于冷却高压燃料泵的方法和***。一种方法包括,当溢流阀在穿通状态下时,使燃料从高压燃料泵的压缩室循环到高压燃料泵的阶状空间。通过阶状空间的燃料循环可以提供阶状空间中的并且因此高压燃料泵中的燃料温度的降低。
Description
技术领域
本申请大体涉及冷却内燃发动机中的燃料***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二者,并且可以有利地使用每种喷射模式。例如,在较高的发动机负荷下,燃料可以利用直接燃料喷射被喷射到发动机内,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)。在较低的发动机负荷下并且在发动机启动期间,燃料可以利用进气道燃料喷射被喷射到发动机内,以提供改善的燃料汽化以便提高混合,并减少发动机排放。进一步地,进气道燃料喷射可以在较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。更进一步地,当以进气道喷射的燃料运转时,噪声、振动与舒适性(NVH)会被降低。此外,进气道喷射器和直接喷射器二者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(也被称为高压泵)二者供应燃料。直接喷射燃料泵可以在较高的压力下向直接喷射器供应燃料。在运转期间,一个或更多个热点会在直接喷射燃料泵内的泵活塞的底面上形成。因此,当存在于或流过形成泵活塞的底面下方的腔室(在本文中被称为阶状空间(step room))时,燃料会暴露于泵活塞的底面。相应地,燃料会被加热,从而导致阶状空间内的燃料汽化。进一步地,燃料的汽化会使阶状空间过热,并且会增加泵活塞在直接喷射燃料泵的孔内卡住的可能性。
由Marriott等人在US2013/0118449中示出的示例方法实现经由燃料循环的阶状腔室的冷却。其中,来自低压燃料供应管路的燃料被循环到直接喷射燃料泵的阶状空间,并且随即被返回到蓄积器上游的低压燃料供应管路。进一步地,通过阶状空间的燃料的流动主要通过由于泵活塞运动的阶状空间的体积的改变来驱动。
发明人在此已经认识到Marriott等人的示例方法的潜在问题。例如,直接喷射燃料泵可以包括被耦接至与泵活塞的外径基本上相同的活塞茎的泵活塞。通过使用具有与泵活塞类似的外径的活塞茎,来自阶状空间的泵回流可以被减少。在这种情况下,阶状空间的体积在泵冲程期间不会显著变化。进一步地,在阶状空间的体积没有显著改变的情况下,通过阶状空间的燃料循环会被减少,并且阶状空间冷却不会发生。
发明内容
发明人在此已经认识到以上问题,并且已经确定一种至少部分地解决以上问题的方法。在一种示例方法中,一种方法可以包含:当溢流阀在穿通(pass-through)状态下时,使一部分燃料从直接喷射泵的压缩室循环到直接喷射泵的阶状空间,所述循环包括使该部分燃料流过溢流阀,并且从溢流阀的上游且蓄积器的下游将该部分燃料吸入阶状空间。以此方式,阶状空间可以被来自压缩室的回流燃料冷却。
在另一示例方法中,一种***可以包含发动机;提升泵;直接喷射燃料泵,其包括被耦接至活塞茎的活塞、压缩室、阶状空间和用于驱动活塞的凸轮;高压燃料轨道,其被流体地耦接至直接喷射燃料泵的出口;螺线管激活的止回阀,其被设置在直接喷射燃料泵的入口处;燃料供应管路,其流体地耦接提升泵与螺线管激活的止回阀;蓄积器,其被设置在螺线管激活的止回阀的上游,所述蓄积器与燃料供应管路流体地连通;第一止回阀,其在蓄积器与螺线管激活的止回阀之间被耦接至燃料供应管路;第一燃料管道,其包括第二止回阀,第一燃料管道的第一端在第一止回阀与螺线管激活的止回阀之间被流体地耦接至燃料供应管路,第一燃料管道的第二端被流体地耦接至阶状空间的入口;第二燃料管道,第二燃料管道的第一端被流体地耦接至阶状空间的出口,并且第二燃料管道的第二端在第一止回阀的上游且在第三止回阀的下游被流体地耦接至蓄积器处的燃料供应管路。该示例***可以实现通过直接喷射燃料泵的等温燃料流。
例如,PFDI或DI发动机中的燃料***的直接喷射(DI)燃料泵可以包括压缩室、被耦接至活塞茎的泵活塞,以及阶状空间。在一个示例中,活塞茎可以具有与泵活塞的外径基本上相等的外径。DI燃料泵可以经由燃料供应管路将燃料从提升泵接收到其压缩室内。被流体地耦接至燃料供应管路的电子控制的螺线管激活的止回阀可以被布置在DI燃料泵的压缩室的入口处。蓄积器可以被设置在螺线管激活的止回阀的上游,以在DI燃料泵中的压缩冲程期间存储燃料。位于蓄积器与螺线管激活的止回阀之间的第一止回阀可以阻塞从螺线管激活的止回阀到蓄积器的燃料流,同时允许从蓄积器朝向螺线管激活的止回阀的燃料流。进一步地,阶状空间可以经由第一燃料管道和第二燃料管道中的每一个与燃料供应管路流体地连通。第一燃料管道可以在第一止回阀与螺线管激活的止回阀之间将阶状空间的入口流体地耦接至燃料供应管路。第二燃料管道可以实现阶状空间的出口与蓄积器处的燃料供应管路之间的流体连通。进一步地,第三止回阀可以在提升泵的下游且在第二燃料管道与蓄积器处的燃料供应管路合并的节点的上游被耦接至燃料供应管路。因此,当螺线管激活的止回阀被去激励(de-energized)为穿通状态时,一定量的燃料(例如,回流燃料)可以通过螺线管激活的止回阀离开DI燃料泵的压缩室。因此,该量的燃料可以在直接喷射燃料泵中的压缩冲程期间离开压缩室。由于第一止回阀阻止朝向蓄积器的燃料流,该量的燃料最初可以经由第一燃料管道流至阶状空间。该量的燃料然后可以经由第二燃料管道从阶状空间朝向蓄积器流动。因此,该量的燃料的循环流动可以冷却阶状空间。
以此方式,DI燃料泵的阶状空间内的燃料加热可以被减少。通过使燃料从压缩室流至阶状空间,压缩室内(并非阶状空间内)的泵冲程可以驱动燃料流通过阶状空间。因此,DI燃料泵内的燃料可以被维持基本上等温。通过减少阶状空间中的燃料加热,阶状空间内的燃料汽化可以被减少,从而导致提高的DI燃料泵性能。总的来说,DI燃料泵的耐久性可以被延长,并且维护成本可以被降低。
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基本特征,要求保护的主题的范围被随附于具体实施方式的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示意地描绘了内燃发动机中的汽缸的示例实施例。
图2示意地图示说明了可以在图1的发动机中使用的燃料***的示例实施例。
图3呈现了根据本公开的高压泵的示例实施例。
图4展示了在图3的高压泵中的吸气冲程期间的示例燃料流。
图5描绘了在图3的高压泵中的压缩冲程期间的示例燃料流。
图6示出了可以在图3的高压泵中使用的示例喇叭口孔。
图7呈现了图示说明高压泵中的螺线管激活的止回阀的控制运转的示例流程图。
图8描绘了描述在不同模式期间的图3的高压泵内的燃料流的示例流程图。
图9示出了图示说明在图3的高压泵内的压缩冲程期间的回流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***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***可以包括布置在燃料箱与燃料喷射器之间的较低压力燃料泵(或提升泵)和较高压力(或直接喷射)燃料泵。较高压力燃料泵可以被耦接在直接喷射***中的高压燃料轨道的上游,以使通过直接喷射器向发动机汽缸输送的燃料的压力上升。螺线管激活的入口止回阀、螺线管激活的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。溢流阀通常被控制器电子地控制,所述控制器可以是用于车辆的发动机的控制***的一部分。更进一步地,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与为高压泵提供动力的驱动凸轮同步地命令溢流阀的激活。
以下描述涉及用于冷却直接喷射(DI)燃料泵的***和方法。DI燃料泵可以被包括在燃料***(诸如图2的示例燃料***)中。进一步地,燃料***可以为发动机***(诸如图1的示例发动机***)供应燃料。DI燃料泵可以以可变压力模式或以缺省压力模式运转(图7)。可变压力模式可以包括,激励螺线管激活的止回阀(SACV)以调节DI燃料轨道中的燃料体积和压力。缺省压力模式可以包括,在整个泵冲程期间去激励SACV。燃料可以在DI燃料泵的进气冲程期间(图4)从提升泵和/或位于提升泵下游的蓄积器被输送到DI燃料泵的压缩室。在泵运转的任一模式期间,当SACV在穿通状态下时,来自DI燃料泵的压缩室的燃料(图3)可以通过SACV离开压缩室。具体地,燃料可以在DI燃料泵的压缩冲程期间通过SACV离开压缩室,作为回流燃料。进一步地,回流燃料可以从SACV流向DI燃料泵的阶状空间(图5),并且随即流向蓄积器(图9)。回流燃料的流动可以通过一个或更多个止回阀来实现。这些止回阀可以由喇叭口孔(诸如在图6中示出的示例喇叭口孔)来代替。在可变模式运转和缺省压力模式运转中的每一种期间,本公开的DI燃料泵中的燃料流在图8中进行描述。
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(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。进一步地,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,燃料轨道压力或燃料轨道(最通常地,直接喷射燃料轨道)内的燃料的压力值可以被缩写为FRP。直接喷射燃料轨道也可以被称为高压燃料轨道,该高压燃料轨道可以被缩写为HP燃料轨道。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,并且还被称为电控阀。进一步地,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。进一步地,该螺线管激活的止回阀可以在HP泵以可变压力模式的整个运转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泵依赖于不具有到电子控制的溢流阀的任何命令的机械压力调节,那么HP泵被称为以机械模式或以缺省压力模式运转。进一步地,螺线管激活的止回阀可以在HP泵以缺省压力模式的整个运转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可以至少部分地由包括控制器12的控制***以及经由输入装置132来自车辆操作者130的输入控制。在这个示例中,输入装置132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中。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可以经由中间变速器***(未示出)耦接至载客车辆的至少一个驱动轮。进一步地,启动器马达(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的启动运转。
汽缸14能够经由一系列进气空气通道142、144和146接收进气空气。进气空气通道142、144和146能够与除了汽缸14之外的发动机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,该涡轮增压器包括在进气空气通道142和144之间布置的压缩机174和沿排气通道158布置的排气涡轮176。排气涡轮176可以经由轴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另一些示例中,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被提供,用于改变提供给发动机汽缸的进气空气的流率和/或压力。例如,如在图1中示出的,节气门162被设置在压缩机174的下游,或替代地,节气门162可以被提供在压缩机174的上游。
排气歧管148能够从除了汽缸14之外的发动机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)、双态氧传感器或EGO(如图所示)、HEGO(加热型EGO)、NOx、HC或CO传感器)之中。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气门150和至少一个排气提升气门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气门和至少两个排气提升气门。
进气门150可以由控制器12经由致动器152控制。类似地,排气门156可以由控制器12经由致动器154控制。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,从而控制各个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)确定。气门致动器可以是电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的可能性中的任一个。每个凸轮致动***可以包括一个或更多个凸轮,并且可以使用由控制器12运转的凸轮轮廓线变换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)***中的一个或更多个,以改变气门运转。例如,汽缸14可以替代地包括经由电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。在另一些示例中,进气门和排气门可以由共同的电气门致动器或致动***、或者可变气门正时致动器或致动***来控制。
汽缸14能够具有压缩比,该压缩比为活塞138在下止点时与在上止点时的体积之比。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。在所选运转模式下,响应于来自控制器12的火花提前信号SA,点火***190能够经由火花塞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喷射使燃烧开始,这可以是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***8接收的燃料。如在图2中详细说明的,燃料***8可以包括一个或更多个燃料箱、燃料泵和燃料轨道。燃料喷射器166被示为直接耦接至汽缸14,用于经由电子驱动器168与从控制器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提供了到汽缸14内的所谓的燃料直接喷射(在下文中被成为“DI”)。虽然图1示出了设置在汽缸14一侧的喷射器166,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。当由于一些醇基燃料的更低的挥发性而以醇基燃料使发动机运转时,这种位置可以改善混合与燃烧。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道从燃料***8的燃料箱输送至燃料喷射器166。进一步地,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被示为以如下构造布置在进气空气通道146中,而不是在汽缸14中,该构造提供了到汽缸14上游的进气道内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可以经由电子驱动器171与从控制器12接收的信号FPW-2的脉冲宽度成比例地喷射从燃料***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***,或如所描述的使用多个驱动器(例如,用于燃料喷射器166的电子驱动器168和用于燃料喷射器170的电子驱动器171)。
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。在另一示例中,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。在又一些示例中,汽缸14可以仅包括单个燃料喷射器,该燃料喷射器被配置为从燃料***以不同相对量接收不同燃料作为燃料混合物,并且被进一步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内或作为进气道燃料喷射器将燃料喷射到进气门的上游。在又一示例中,汽缸14可以仅仅通过燃料喷射器166、或仅仅通过直接喷射来供给燃料。因此,应当认识到,在本文中所描述的燃料***不应当受在本文中以示例方式描述的特定燃料喷射器配置限制。
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中被燃烧的总燃料喷射的一部分。进一步地,从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。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输送进气道喷射的燃料。类似地,例如,可以在进气冲程期间以及部分地在之前的排气冲程期间、在进气冲程期间与部分地在压缩冲程期间输送直接喷射的燃料。因此,甚至对于单个燃烧事件,可以从进气道和直接喷射器以不同的正时喷射所要喷射的燃料。更进一步地,对于单个燃烧事件,可以在每个循环执行所输送的燃料的多次喷射。可以在压缩冲程、进气冲程或其任何适当的组合期间执行多次喷射。
如以上所描述的,图1仅示出了多缸发动机中的一个汽缸。因此,每个汽缸可以类似地包括其自己的一组进气/排气门、(一个或者多个)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,这些汽缸中的每一个均能够包括通过图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可以具有不同的特征。这些包括尺寸的差别,例如,一个喷射器可以具有比另一个更大的喷射孔。其他差别包括但不限于不同的喷射角度、不同的运转温度、不同的目标、不同的喷射正时、不同的喷雾特性、不同的位置等。而且,取决于喷射器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,其包括处理器单元(CPU)106、输入/输出端口(I/O)108、在这个具体示例中示为用于存储可执行指令的非临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(ROM)112、保活存储器(KAM)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的所引入的质量空气流量(MAF)的测量值;来自耦接至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(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可以被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***8。燃料***8可以被运转为从燃料箱202向发动机(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输送燃料。燃料***8可以被控制器(诸如图1的控制器12)运转以执行参照在图4和图5中描绘的示例程序所描述的操作中的一些或全部。
燃料***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,并且还可以包括醇成分。在一些状况期间,该醇成分能够在以合适量输送时为发动机提供爆震抑制,并且可以包括任何合适的醇(诸如,乙醇、甲醇等)。因为醇能够提供比一些烃基燃料(诸如,汽油和柴油)更大的爆震抑制,由于增加的汽化潜热和醇的充气冷却能力,因此含有更高浓度的醇成分的燃料能够被选择性地用来在所选工况下提供增加的抗发动机爆震性。
作为另一示例,醇(例如,甲醇、乙醇)可以具有被加到其的水。因此,水降低了醇燃料的可燃性,从而赋予存储燃料时增加的适应性。此外,水分的汽化热提高了醇燃料充当爆震抑制剂的能力。又进一步地,水分能够降低燃料的总成本。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从燃料箱202向第一组进气道喷射器242供应燃料。提升泵208也可以被称为LPP 208或LP(低压)泵208。在一个示例中,LPP 208可以是被至少部分地布置在燃料箱202内的电动动力的低压燃料泵。可以在较低压力下将由LPP 208提升的燃料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道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LPP 208引导到第一燃料通道230和第二燃料通道290,并且可以阻止燃料流从第一燃料通道230和第二燃料通道290分别回到LPP 208。
虽然第一燃料轨道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,第一燃料轨道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,第一燃料轨道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,在另一些示例中,第一燃料通道230可以经由两个或更多个燃料轨道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,两个燃料轨道可以被用来将燃料从第一燃料通道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LPP 208接收燃料。在一个示例中,直接喷射燃料泵228可以是机械动力的正排量泵。直接喷射燃料泵228可以经由第二燃料轨道250与一组直接燃料喷射器252连通。第二燃料轨道250可以是高(或更高)压燃料轨道。第二燃料轨道250也可以被称为直接喷射(DI)燃料轨道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连通。因此,在更低的压力通过LPP 208提升的燃料可以被直接喷射燃料泵228进一步加压,以便为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)的第二燃料轨道250的直接喷射提供高压燃料。在一些示例中,燃料过滤器(未示出)可以被布置在直接喷射燃料泵228的上游,以便从燃料中去除颗粒。
燃料***8的各种部件与发动机控制***(诸如,控制器12)连通。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***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水平传感器206的存储在燃料箱202中的燃料量的指示。除了根据氧传感器(诸如,图1的传感器128)推测的燃料成分的指示外或作为根据氧传感器(诸如,图1的传感器128)推测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。额外地或替代地,一个或更多个燃料成分传感器可以沿着燃料存储箱与两个燃料喷射器组之间的燃料通道被提供在任何合适的位置处。例如,可以在第一燃料轨道240处或沿着第一燃料通道230提供燃料成分传感器238,和/或可以在第二燃料轨道250处或沿着第二燃料通道232提供燃料成分传感器248。作为非限制性示例,燃料成分传感器能够为控制器12提供燃料中包含的爆震抑制成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醇含量的指示。
注意,燃料成分传感器在燃料输送***内的相对布置能够提供不同的优势。例如,在燃料轨道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能够在被输送到发动机之前提供燃料成分的指示。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***8还可以包含耦接至第二燃料通道290的压力传感器234和耦接至第二燃料轨道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可以在DI燃料泵228的下游被设置在第二燃料轨道250中,并且可以被用来测量第二燃料轨道250中的燃料轨道压力(FRP)。额外的压力传感器可以被设置在燃料***8中,诸如第一燃料轨道240处,以测量其中的压力。在燃料***8中的不同位置处感测的压力可以被通信给控制器12。
LPP 208可以被用于在进气道燃料喷射期间向第一燃料轨道240和在直接燃料喷射期间向DI燃料泵228供应燃料。在进气道燃料喷射和直接燃料喷射二者期间,LPP 208可以通过控制器12来控制,以基于第一燃料轨道240和第二燃料轨道250中的每一个中的燃料轨道压力向第一燃料轨道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LPP 208以连续模式运转,以在恒定的燃料压力下向第一燃料轨道240供应燃料,以便维持相对恒定的进气道燃料喷射压力。
另一方面,在当进气道燃料喷关闭且被停用时的直接燃料喷射期间,控制器12可以控制LPP 208向DI燃料泵228供应燃料。LPP 208可以以脉冲模式运转,其中LPP基于来自耦接至第二燃料轨道250的压力传感器236的燃料压力读数被交替地切换为打开和关闭。在替代实施例中,LPP 208可以在PFI和DI发动机运转二者期间以脉冲模式运转,以受益于当以脉冲模式运转时提升泵的降低的功率消耗。
因此,LPP 208和DI燃料泵228可以被运转为维持第二燃料轨道250中的指定的燃料轨道压力。耦接至第二燃料轨道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,基于估计的轨道压力与期望的轨道压力之间的差,泵输出中的每一个可以被调整。
控制器12还能够燃料泵LPP 208和DI燃料泵228中的每一个的运转,以调整向发动机输送的燃料的量、压力、流率等。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/或燃料流率,以向燃料***的不同位置输送燃料。作为一个示例,DI燃料泵占空比可以指的是要泵送的全部DI燃料泵体积的分数量。因此,10%DI燃料泵占空比可以表示激励螺线管激活的止回阀使得DI燃料泵体积的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LPP 208发送控制信号,以调整LPP 208的输出(例如,速度、输送压力)。经由DI燃料泵228向该组直接喷射器输送的燃料量可以通过调整并协调LPP 208和DI燃料泵228的输出来调整。
图3图示说明了在图2的燃料***8中示出的示例DI燃料泵228(也被称为DI泵228)。如较早前参照图2提到的,DI泵228在较低的压力下经由第二燃料通道290从LPP 208接收燃料。进一步地,在经由第二燃料通道232将燃料泵送到第二组喷射器252(或直接喷射器)之前,DI泵228将燃料加压至更高的压力。如在图3中示出的,DI泵228中的压缩室308的入口303经由低压燃料泵208供应燃料。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向第二燃料轨道250和直接喷射器252供应。
在所描绘的示例中,直接喷射泵228可以是发动机驱动的往复式泵,该往复式泵包括泵活塞306和活塞杆320(也被称为活塞茎320)、泵压缩室308(在本文中也被称为压缩室)、孔350以及阶状空间318。泵活塞306可以在孔350内轴向地(例如,以往复运动的方式)移动。假设泵活塞306基本上处于图3中的下止点(BDC)位置,泵排量可以被表示为排量体积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时由泵活塞306所扫略的区域,或反之亦然。在压缩室308内还存在第二体积,该第二体积为泵的间隙体积378。泵的间隙体积378也可以被称为死体积378。间隙体积在压缩室308中限定了当泵活塞306处于TDC时剩下的区域。换言之,排量体积377和间隙体积378的相加形成压缩室308。
泵活塞306包括活塞顶部305和活塞底部307。泵活塞306可以被(例如,机械地)耦接至活塞杆320。在图3的示例实施例中,活塞杆320可以具有与泵活塞306的外径基本上相同的外径。通过将活塞杆320的宽度增大至与泵活塞306的宽度基本上相同,来自阶状空间318的泵回流可以被减少。
回流可以在活塞运转的泵(例如,其中泵活塞被耦接至相对于泵活塞的外径更窄的活塞茎的DI泵)中发生,其中被泵送的流体(在该实例中为燃料)的一部分被反复地迫入到阶状空间内并且被迫从阶状空间出来进入低压燃料管路。泵回流的进展可以被描述为如下:在DI燃料泵中的压缩冲程期间,当泵活塞正从下止点(BDC)向上止点(TDC)行进时,流体可以从低压燃料管路(例如,燃料供应管路344)被吸到在活塞下方的阶状空间或体积。在泵的吸气(进气)冲程期间,当泵活塞正从TDC向BDC行进时,流体可以从活塞的底部(在活塞下方的体积、阶状空间)被迫朝向低压燃料供应管路。
泵回流可以激励低压燃料供应管路的自然频率。来自活塞的底部的反复的逆向燃料流会产生可以至少部分地引起一些问题的燃料压力和流动脉冲。这些问题中的一个可以是由流动脉冲引起的增加的噪声,由此需要额外的降噪部件,其要不然不必要。
来自阶状空间的泵回流可以通过在DI燃料泵中包含更宽的活塞杆(例如具有更大直径的活塞杆)来减少。如在图3中示出的,DI燃料泵228包括活塞杆320,所述活塞杆320的外径等于或基本上等于泵活塞306的外径。为了容易在图3中的茎与活塞之间进行区分,活塞茎320的直径被示为略微小于泵活塞306的直径,尽管实际上直径可以相等。
因此,阶状空间318可以主要被活塞茎320占据,由此显著减少泵活塞306的后侧上的阶状空间318的可变体积。换言之,在泵活塞的整个移动期间在孔与活塞茎之间中(例如,在阶状空间内)泵活塞306的后侧上存在更小的空体积。以此方式,当泵活塞306和活塞茎320从TDC向BDC移动时并且反之亦然,泵活塞306的下侧上(例如,来自阶状空间318)的泵回流可以被显著减少。
在替代实施例中,活塞茎320可以具有约为泵活塞306的外径的一半(例如,50%)的外径,以减少来自阶状空间318的泵回流。
阶状空间318和压缩室308可以包括相应的设置在泵活塞306的相对侧上的腔。为了详细说明,阶状空间318可以为形成在活塞底部307下方的可变体积区域(如在图3中描绘的)。进一步地,压缩室308可以为形成在泵活塞306的活塞顶部305上方的可变体积的腔室(如在图3中示出的)。在不脱离本公开的范围的情况下,阶状空间和压缩室相对于泵活塞306的其他示例位置是可能的。阶状空间318可以围绕活塞茎320。还应注意,阶状空间318大部分被活塞茎320消耗。
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,由此产生泵送燃料通过压缩室308所需的运动。驱动凸轮310包括四个凸角,并且针对每两次发动机曲轴旋转完成一次旋转。凸轮从动件(例如,滚柱从动件)可以被设置在活塞茎320与驱动凸轮310之间。
泵活塞306在DI燃料泵228的孔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的体积的方向行进时,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的体积的方向行进时,直接燃料喷射泵228处于吸气冲程或进气冲程。
螺线管激活的止回阀(SACV)312被设置在DI泵228的压缩室308的入口303的上游。SACV 312也可以被称为溢流阀312。控制器12可以被配置为通过与驱动凸轮310同步地激励或去激励螺线管激活的止回阀312内的螺线管(基于电磁阀构造)来调节通过SACV 312的燃料流。相应地,SACV 312可以以虽然可能相互重叠但为两种截然不同的模式运转。在第一模式(例如,可变压力模式)下,SACV 312被致动为限制(例如,阻止)通过SACV行进至SACV 312的上游的燃料量。为了详细说明,SACV可以阻塞通过SACV 312从压缩室308到SACV 312上游的燃料流。在第一模式下,燃料可以通过SACV312从SACV 312的上游流向SACV 312的下游。在第二模式(例如,缺省压力模式)下,SACV 312被有效地禁用,并且燃料能够通过SACV 312行进至SACV 312的上游和下游二者。虽然SACV 312已经如以上被描述,但是SACV312也能够被实施为当被去激励时迫使止回阀打开的螺线管柱塞。这种柱塞设计可以具有一旦压力在压缩室308中累积就能够去激励螺线管,因此保持止回阀关闭的额外优点。
如较早前提到的,SACV 312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SACV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(例如,当压缩室的体积正在减小时)的稍后的时候关闭SACV 312可以减少从压缩室308向泵出口304输送的燃料质量的量,因为从压缩室308排出的更多燃料能够在SACV 312关闭之前流过SACV 312。在本文中,SACV可以处于穿通状态,从而允许燃料通过SACV 312从压缩室308流向SACV 312的上游,直至SACV 312被关闭。例如,DI泵的30%占空比运转可以包括,当压缩冲程完成大约70%时,关闭SACV 312(例如,延迟关闭)。换言之,30%占空比运转可以包括,当压缩室中的燃料的70%通过SACV 312被排出并且30%燃料被留在压缩室中时,关闭SACV 312。因此,30%占空比运转将DI燃料泵体积的大约30%输送到DI燃料轨道250内。
相比之下,螺线管激活的入口止回阀相对于活塞压缩(例如,当压缩室的体积正在减小时)的提前关闭可以增加从压缩室308向泵出口304输送的燃料质量的量,因为从压缩室308排出的更少燃料能够在电子控制的止回阀312关闭之前(沿相反方向)流过电子控制的止回阀312。SACV的提前关闭的示例可以在DI燃料泵的80%占空比运转期间发生。在本文中,SACV 312可以在压缩冲程中被提前关闭,例如,当压缩冲程的20%完成时。为了详细说明,DI泵的80%占空比运转可以包括,当DI燃料泵体积的大约20%通过SACV 312从压缩室排出时,关闭SACV 312。因此,DI燃料泵体积的80%可以经由泵出口304向DI燃料轨道250输送。
SACV 312的打开与关闭正时可以与DI燃料泵228的冲程正时相协调。替代地或额外地,通过连续地节流从低压燃料泵进入DI燃料泵的燃料流,被吸入直接喷射燃料泵的燃料可以在不使用SACV 312的情况下被调节。
泵入口399可以经由第二燃料通道290接收来自LPP 208的出口的燃料,并且可以经由第三止回阀321和第一止回阀322沿着燃料供应管路344的第一区段343将燃料引导至SACV 312。燃料供应管路344的第一区段343从泵入口399延伸直至节点362。进一步地,第三止回阀321在泵入口399的下游且在节点362的上游被耦接至燃料供应管路344的第一区段343。因此,节点362包括蓄积器330被流体地耦接至燃料供应管路344的节点。第三止回阀321使燃料能够沿着燃料供应管路344从泵入口399朝向节点362和SACV 312流动。进一步地,第三止回阀321阻塞燃料从节点362朝向泵入口399和LPP208的流动。
第一止回阀322沿着燃料供应管路344被设置在SACV 312的上游。第一止回阀322被偏置为阻止从SACV 312出来的朝向蓄积器330、第三止回阀321和泵入口399的燃料流。第一止回阀322允许燃料从低压泵208流向SACV312。又进一步地,第一止回阀允许燃料从蓄积器330流向SACV 312。蓄积器330可以在DI燃料泵228中的压缩冲程的至少一部分期间存储燃料,并且可以在DI燃料泵228中的进气冲程的至少一部分期间释放存储的燃料。
当螺线管激活的止回阀312被停用(例如,不被电激励)并且DI燃料泵228正以第二模式(诸如缺省压力模式)运转时,螺线管激活的止回阀312在穿通状态下运转,从而允许燃料在SACV 312的上游和下游二者流过SACV312。进一步地,DI燃料泵228中的压力可以经由蓄积器330被维持在缺省压力。蓄积器330是沿着燃料供应管路344被设置在第一止回阀322和SACV 312中的每一个的上游且在第三止回阀321的下游的压力蓄积器。如所描绘的,第一止回阀被布置在蓄积器330与SACV 312之间,而第三止回阀321被设置在泵入口399与蓄积器330之间。在一个示例中,蓄积器330是15巴(绝对)蓄积器。在另一示例中,蓄积器330是20巴(绝对)蓄积器。因此,蓄积器330可以是预先加载的蓄积器。
在缺省压力模式下的DI燃料泵228中的缺省压力可以基于蓄积器330的额定压力。具体地,缺省压力可以基于被耦接至蓄积器330内的活塞336的弹簧334的力常数。如在图3中描绘的,蓄积器330包括形成在活塞336下方的第一可变体积340和形成在活塞336上方的第二可变体积338。当流体被存储在第一可变体积340中和从第一可变体积340被释放时,活塞336可以在下止动件339与蓄积器330的顶部342之间轴向地移动。流体(诸如燃料)可以经由入口332进入蓄积器330,并且可以被存储在第一可变体积340中。第二可变体积338可以围绕弹簧334朝向蓄积器330的上部形成。应注意,尽管蓄积器330被示为弹簧-活塞类型的压力蓄积器,但是在脱离本公开的范围的情况下可以使用本领域中已知的其他类型的压力蓄积器。
蓄积器330还可以在活塞进气(吸气)冲程的一部分期间施加跨过泵活塞306的正压力,进一步提高泊肃叶(Poiseuille)润滑。此外,来自由蓄积器330施加在泵活塞306上的正压力的压缩能的一部分可以被传递给驱动凸轮310的凸轮轴。
调节压缩室308中的压力允许从活塞顶部305到活塞底部307形成压力差。阶状空间318中的压力可以在泵冲程的至少一部分期间处于低压泵的出口的压力(例如,5巴),而活塞顶部305处的压力可以处于蓄积器330的调节压力(例如,15巴)。压力差允许燃料通过泵活塞306与孔350之间的间隙从活塞顶部305渗到活塞底部307,由此润滑直接喷射燃料泵228。
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330在大部分压缩冲程期间将燃料轨道250(和压缩室308)中的压力调节为单一基本上恒定的(例如,蓄积器压力±0.5巴)压力。在泵活塞306的进气冲程,压缩室308中的压力降至接近提升泵208的压力的压力。该调节方法的一种结果是,燃料轨道被调节至大约蓄积器330的压力的最小压力。因此,如果蓄积器330具有15巴的压力设定,那么第二燃料轨道250中的燃料轨道压力由于15巴的蓄积器压力设定加上5巴的提升泵压力而变为20巴。具体地,压缩室308中的燃料压力在直接喷射燃料泵228的压缩冲程期间被调节。应认识到,螺线管激活的止回阀312在DI燃料泵228以缺省压力模式的整个运转期间被维持停用(在穿通状态下)。
前向流出口止回阀316(也被称为出口止回阀316)可以被耦接在DI燃料泵228的压缩室308的泵出口304的下游。仅当直接喷射燃料泵228的泵出口304处的压力(例如,压缩室出口压力)高于燃料轨道压力时,出口止回阀316打开以允许燃料从压缩室308的出口304流入第二燃料轨道250。在另一示例DI燃料泵中,到压缩室308的入口303与泵出口304可以是同一端口。
燃料轨道泄压阀314在从第二燃料通道232分出来的并联通道319中被设置成与出口止回阀316平行。当平行的通道319和第二燃料通道232中的压力超过预定的压力时,燃料轨道泄压阀314可以允许燃料流从燃料轨道250和通道232出来、进入压缩室308,其中预定的压力可以是燃料轨道泄压阀314的泄压设定。因此,燃料轨道泄压阀314可以调节燃料轨道250中的压力。燃料轨道泄压阀314可以被设定在相对高的泄压处,使得它仅充当不影响正常的泵运转和直接喷射运转的安全阀。
在以任一模式(可变压力或缺省压力)的运转期间,DI燃料泵228可以在泵活塞306的活塞底部307上形成热点。因此,阶状空间318内的燃料的温度可以增加,从而导致燃料的汽化,并且导致燃料汽化的其他不利影响。阶状空间318以及活塞底部307中的燃料可以通过使更冷的燃料循环通过阶状空间318来冷却。例如,来自压缩室308的一部分燃料可以被引导到阶状空间318,以取代阶状空间318中的燃料,并且实现活塞底部307的冷却。
相应地,图3中的DI燃料泵228的示例实施例包括与燃料供应管路344流体地连通的第一燃料管道376。为了详细说明,第一燃料管道376的第一端372在节点364处被流体地耦接至燃料供应管路344,其中相对于在DI泵228中的进气冲程期间的燃料流,节点364被设置在第一止回阀322的下游且在SACV 312的上游。因此,第一燃料管道376的第一端372在第一止回阀322与SACV 312之间被耦接至燃料供应管路344。第一燃料管道376包括第二止回阀324,所述第二止回阀324允许燃料从燃料供应管路344(例如,从节点364)朝向阶状空间318的入口352流动。因此,第二止回阀324阻塞经由第一燃料管道376从阶状空间318到燃料供应管路344(例如,到节点364)的燃料流。进一步地,第一燃料管道376经由第一燃料管道376的第二端374被流体地耦接至阶状空间318的入口352。
当SACV 312在穿通状态下并且泵活塞306在压缩冲程中时,压缩室308内的一部分燃料可以经由压缩室308的入口303、沿着燃料供应管路344朝向第一止回阀322通过SACV 312被排出。由于第一止回阀322阻止沿着燃料供应管路344从SACV 312朝向蓄积器330的燃料流,因此离开压缩室308的该部分燃料可以经由节点364流入第一燃料管道376的第一端372,并且通过第一燃料管道376和第二止回阀324进入阶状空间318。该部分燃料可以经由第一燃料管道376的第二端374被接收到阶状空间318的入口352内。在压缩冲程期间通过SACV 312离开压缩室308的该部分燃料可以被称为回流燃料。
阶状空间318的出口354可以在节点362处经由第二燃料管道356被流体地耦接至燃料供应管路344。为了详细说明,第二燃料管道356可以在第三止回阀321的下游在节点362处被流体地耦接至燃料供应管路344(或燃料供应管路344的第一区段343)。来自阶状空间318的包括该部分燃料(例如,回流燃料)的燃料可以经由阶状空间318的出口354离开阶状空间318。进一步地,该部分燃料可以流入第二燃料管道356的第一端355,流过第二燃料管道356,并且朝向可以在节点362处被耦接至燃料供应管路344的蓄积器330流动。应注意,蓄积器330在节点362处经由通道348被流体地耦接至燃料供应管路344。因此,节点362可以包括第二燃料管道356的第二端357、蓄积器330(经由通道348)、燃料供应管路344的第一区段343与燃料供应管路344之间的流体耦接。又进一步地,第二燃料管道356的第二端357在节点362处与燃料供应管路344相交,所述节点362相对于从泵入口399朝向SACV 312的燃料流被设置在第一止回阀322的上游且在第三止回阀321的下游。
因此,该部分燃料(也被称为回流燃料)可以离开阶状空间318,并且经由第二燃料管道356返回到蓄积器330和燃料供应管路344中的每一个。因此,该部分燃料可以在压缩冲程的其余部分期间被大部分存储在蓄积器330内(例如,在第一可变体积340中)。第三止回阀321可以阻止燃料朝向泵入口399的流动。因而,更大比例的回流燃料可以经由通道348朝向蓄积器330被引导。
以此方式,可以利用来自压缩室308的回流燃料流强制泵送燃料通过阶状空间318。具体地,来自泵活塞306的活塞顶部305的回流燃料被用于阶状空间318的循环和冷却。来自压缩室308的回流燃料可以适合于包括被耦接至活塞茎320的泵活塞306的DI燃料泵,所述活塞茎320具有与泵活塞306的外径基本上相同的外径。
应认识到,尽管图3所描绘的示例示出了被耦接至第一燃料管道376的第二止回阀324,但是在替代实施例中,第二止回阀324可以替代地被设置在阶状空间318的出口354与第二燃料管道356的第二端357之间的第二燃料管道356中。因此,一种示例***可以包含发动机;提升泵;直接喷射燃料泵,其包括被耦接至活塞茎的活塞、压缩室、阶状空间和用于驱动活塞的凸轮;高压燃料轨道,其被流体地耦接至直接喷射燃料泵的出口;螺线管激活的止回阀,其被设置在直接喷射燃料泵的入口处;燃料供应管路,其流体地耦接提升泵和螺线管激活的止回阀;蓄积器,其被设置在螺线管激活的止回阀的上游,所述蓄积器与燃料供应管路流体地连通;第一止回阀,其在蓄积器与螺线管激活的止回阀之间被耦接至燃料供应管路;第一燃料管道,其包括第二止回阀,第一燃料管道的第一端在第一止回阀与螺线管激活的止回阀之间被流体地耦接至燃料供应管路,第一燃料管道的第二端被流体地耦接至阶状空间的入口;第二燃料管道,第二燃料管道的第一端被流体地耦接至阶状空间的出口,并且第二燃料管道的第二端在第一止回阀的上游且在第三止回阀的下游被流体地耦接至蓄积器处的燃料供应管路。该***可以进一步包含控制器,所述控制器具有可执行指令,所述可执行指令被存储在非临时性存储器中,用于去激励螺线管激活的止回阀以在穿通状态下运行。螺线管激活的止回阀可以被去激励,并且可以在直接喷射燃料泵的缺省压力运转模式下的整个泵冲程内以穿通状态运行。进一步地,螺线管激活的止回阀可以被去激励,并且也可以在直接喷射燃料泵的可变压力运转模式下(例如,当占空比<100%时)的泵冲程的一部分(例如,压缩冲程的早期部分)期间以穿通状态运行。在直接喷射燃料泵中的压缩冲程的一部分期间,来自压缩室的回流燃料可以经由在穿通状态下的螺线管激活的止回阀流至阶状空间,进入第一燃料管道(例如,376)的第一端(例如,372),通过第二止回阀324,并且经由第一燃料管道376的第二端(例如,374)进入阶状空间318的入口352。回流燃料可以从阶状空间318的出口354进一步流入第二燃料管道356的第一端(例如,355),经由第二燃料管道356的第二端357朝向蓄积器330和燃料供应管路344流动。
应认识到,尽管在图2和图3中示出的示例实施例包括进气道燃料直接喷射发动机,但是本公开的直接喷射燃料泵还可以适合于直接喷射发动机。
应注意,虽然DI泵228在图2中被示为没有细节的符号,但是图3详尽地示出了泵228。还应注意,除了在图3中描述和描绘的那些外,第一燃料管道376和第二燃料管道356中的每一个可以不包括任何额外的***部件(例如,阀、额外的通道等)。因此,第一燃料管道376将阶状空间318流体地耦接至燃料供应管路344,并且可以仅包括被耦接至第一燃料管道376的第二止回阀324。没有其他部件或开口可以被包括在节点364与阶状空间318的入口352之间的第一燃料管道376中。第二燃料管道356将阶状空间318的出口354流体地耦接至燃料供应管路344和蓄积器330中的每一个,而在第二燃料管道356内没有任何***元件或开口。在替代实施例中,第二止回阀324可以被设置在第二燃料管道356中。进一步地,燃料供应管路344的第一区段343可以仅包括第三止回阀321,除了在图3中描绘的那些外而没有额外的部件、阀、通道等。又进一步地,除了(在图3中描述和)描绘的那些外,没有***部件、通道或开口可以在泵入口399与节点362之间被包括在燃料供应管路344的第一区段343中(除了第三止回阀321外)。此外,除了(在图3中描述和)描绘的那些外,没有***部件、通道或开口可以在节点362与第一止回阀322之间以及在第一止回阀322与SACV 312之间被包括在燃料供应管路344中。因此,第一燃料管道376可以仅为被流体地耦接在第一止回阀322与SACV 312之间的通道。通道348可以在节点362处将蓄积器330流体地耦接至燃料供应管路344,并且第二燃料管道356可以在节点362处被流体地耦接至燃料供应管路344(并且至蓄积器330)。因此,通道348和第二燃料管道356可以仅为在DI泵入口399与第一止回阀322之间被耦接至燃料供应管路344的通道。
这里应进一步注意,图3的DI泵228被呈现为用于能够以电子调节(或可变压力)模式以及以缺省压力或机械调节模式运转的DI泵的一种可能构造的图示性示例。在图3中示出的部件可以被移除和/或被改变,而目前未被示出的额外部件可以被添加到DI燃料泵228,同时仍然维持在具有和不具有电子压力调节的情况下向直接喷射燃料轨道输送高压燃料的能力。
现在转向图4,它示出了在DI燃料泵228中的进气冲程(也被称为吸气冲程)期间的燃料的示例流动。来自蓄积器的燃料流(例如,存储的回流燃料)被描绘为虚线(短破折号),而从LP泵接收的燃料被描绘为具有更长破折号的线。燃料流的方向通过虚线上的箭头来指示。
如在图4中示出的,泵活塞306(和活塞茎320)在吸气冲程中朝向下止点(BDC)位置向下行进,使得压缩室308的体积增加。又进一步地,当在进气冲程中时,泵活塞306连同活塞茎320可以(同时)移动远离压缩室308。在图4中描绘的时刻可以表示紧接在泵活塞306到达BDC位置之前的时刻。
当压缩室308的体积增加时,燃料可以经由第一止回阀322并且通过SACV 312从蓄积器330(短的虚线)和LPP 208(更长的破折号)中的每一个被吸入压缩室。如所描绘的,控制器12可以在吸气冲程期间将SACV 312命令为穿通状态,使燃料能够流入压缩室308。被存储在蓄积器330的第一可变体积340中的燃料可以在吸气冲程中朝向蓄积器330的入口332被抽吸。进一步地,当存储的燃料经由通道348离开蓄积器330时,蓄积器的活塞336可以朝向下止动件339向下移位(如通过加粗箭头402示出的)。在从LPP 208吸入额外的燃料之前,来自蓄积器330的存储的燃料可以首先被释放到燃料供应管路344(和压缩室308)内。替代地,燃料可以从LPP 208和蓄积器330中的每一个被同时(如在图4中示出的)被吸入压缩室308。
因此,燃料可以从LPP 208(经由泵入口399通过燃料供应管路344的第一区段343经过第三止回阀321,)和蓄积器330(经由蓄积器330的入口332和通道348)跨过节点362流入燃料供应管路344,并且经过第一止回阀322、经由节点364、通过SACV 312进入压缩室308的入口303。进一步地,在吸气冲程中,可以不存在到第一燃料管道376内的净燃料流。由于活塞杆320与泵活塞306为基本上相同的直径,因此在吸气冲程期间可以不存在从阶状空间318出来进入第二燃料管道356的净燃料流。图5呈现了在DI燃料泵228中的压缩冲程期间燃料的示例流动。所描绘的DI燃料泵228中的压缩冲程可以是在图4示出的吸气冲程之后的压缩冲程。又进一步地,SACV 312继续打开并且在其穿通状态下,从而允许燃料从压缩室308流向SACV 312的上游。在本文中,SACV 312可以在压缩冲程的初始持续时间期间基于在可变压力模式下的DI泵的期望的占空比(具体地小于100%占空比)被保持在其穿通状态下。替代地,针对在DI泵运转的缺省压力模式期间的整个泵冲程,SACV 312可以被保持在其穿通状态下。
应认识到,如果泵运转的100%占空比被命令,那么SACV 312可以在压缩冲程开始的时候被激励为关闭,并且在压缩冲程期间可以不存在离开SACV312的回流燃料。
在压缩冲程(也被称为输送冲程)期间,泵活塞306朝向上止点(TDC)位置移动,使得压缩室308的体积减小。因此,压缩室308中的燃料可以通过SACV 312从压缩室308朝向燃料供应管路344中的节点364被排出。由于第一止回阀322阻止燃料从SACV 312(或节点364)朝向蓄积器330或节点362的流动,因此燃料可以在节点364处流入第一燃料管道376的第一端372。在压缩冲程期间通过SACV 312从压缩室308被排出的燃料(被称为回流燃料520)被描绘为虚线(相对于图4中的燃料流的大和小破折号的中等破折号)。回流燃料520可以通过SACV 312经过节点364从压缩室308流入第一燃料管道376的第一端372,并且通过第一燃料管道376、跨过第二止回阀324、经过第一燃料管道376的第二端374,并且经由阶状空间318的入口352进入阶状空间318。当SACV 312在穿通状态下时,回流燃料流的方向通过表示回流燃料520的虚线上的箭头来指示。在图5中描绘的所有燃料流都用于回流燃料流。
回流燃料可以经由入口352进入阶状空间318,并且可以经由阶状空间318的出口354离开阶状空间318。在所描绘的示例中,阶状空间318的出口354与阶状空间318的入口352相对设置。在替代示例中,在不脱离本公开的范围的情况下,阶状空间318的出口354可以相对于阶状空间318的入口352被设置在与在图5中示出的不同的位置处。
由于活塞茎320占据阶状空间318的相当多的空体积,因此从压缩室308到达阶状空间318的回流燃料520也可以在压缩冲程期间离开阶状空间318。因此,回流燃料520被示为经由出口354离开阶状空间318进入第二燃料管道356。为了详细说明,回流燃料520可以经由第二燃料管道356的第一端355流入第二燃料管道356。进一步地,回流燃料520可以流过第二燃料管道356,以在第一止回阀322上游的节点362处经由第二燃料管道356的第二端357被返回到燃料供应管路344。因此,回流燃料520可以在第三止回阀321下游的节点362处被返回到燃料供应管路344。又进一步地,由于朝向泵入口399到第三止回阀321上游的燃料流被第三止回阀321阻止,因此回流燃料520可以流过通道348并且进入蓄积器330。为了详细说明,回流燃料520可以经由入口332流入蓄积器330的第一可变体积340。当燃料充满第一可变体积340时,蓄积器330的活塞336可以远离下止动件339朝向蓄积器330的顶部342(通过加粗箭头502示出)移位,从而在第二可变体积338内压缩弹簧334。因此,回流燃料520可以在压缩冲程的至少一部分期间被存储在蓄积器330中。存储的回流燃料520可以在DI燃料泵228中的随后的进气冲程期间被释放到压缩室308内。
因此,如在图5中示出的,回流燃料可以从DI燃料泵228的压缩室308流过溢流阀312,经过节点364,通过第一燃料管道376,跨过第二止回阀324,进入阶状空间318,并且随即经由第二燃料管道356进入蓄积器330。应认识到,在没有首先流过阶状空间318情况下,回流燃料不能从压缩室308流入蓄积器330(因为第一止回阀322阻塞从溢流阀312朝向蓄积器330和LPP 208的燃料流)。
因此,一种示例方法可以包含,当溢流阀在穿通状态下时,使一部分燃料从直接喷射泵的压缩室循环到直接喷射泵的阶状空间,所述循环包括使该部分燃料流过溢流阀,并且从溢流阀的上游且蓄积器的下游将该部分燃料吸入阶状空间。蓄积器(例如,蓄积器330)可以被设置在溢流阀(例如,SACV312)的上游,并且第一止回阀(例如,第一止回阀322)可以被设置在蓄积器与溢流阀之间。该方法可以进一步包含,使该部分燃料在第一止回阀的上游返回到蓄积器处的燃料供应管路。该部分燃料从溢流阀的上游且蓄积器的下游到阶状空间内的吸入可以包括,从溢流阀的上游且第一止回阀的下游(诸如从节点364)吸入该部分燃料。从溢流阀的上游且第一止回阀的下游被吸入阶状空间(例如,阶状空间318)的该部分燃料可以流过第二止回阀(诸如第二止回阀324),所述第二止回阀被布置在阶状空间的上游。该部分燃料可以包括来自压缩室的回流燃料。该部分燃料的循环和返回中的每一种可以在直接喷射燃料泵中的压缩冲程期间发生。进一步地,该部分燃料可以在压缩冲程的阶段期间基本上被存储在蓄积器中,并且该部分燃料可以在泵中的吸气冲程的持续时间期间被释放。在一个示例中,直接喷射燃料泵可以包括被耦接至活塞茎的泵活塞,所述活塞茎具有与泵活塞的外径基本上相同的外径。在另一示例中,直接喷射燃料泵可以包括被耦接至活塞茎的泵活塞,所述活塞茎具有为泵活塞的外径基本上一半的外径。
现在转向图6,它示出了可以在图3中的DI燃料泵228的示例实施例中被用来代替第一止回阀322和第二止回阀324的示例喇叭口孔600。喇叭口孔可以被设计为使得燃料沿第一方向(例如,在图6中通过虚线指示的流动的方向)比沿第二方向更容易流动。第二方向可以与第一方向相反。例如,用于喇叭口孔600沿第一方向的排出系数可以为1,而沿第二方向(例如,与第一方向相反)的排出系数可以为0.5。通过实现沿与第二方向相反的第一方向的更快的流体流动,喇叭口孔可以用作实现沿第一方向的流体流动同时阻止沿第二方向的流体流动的止回阀。进一步地,使用两个更小的喇叭口孔(例如,喇叭状元件)能够提供比一个更大剌叭更大的排出系数方向差。
图7呈现了图示说明在可变压力模式下和在缺省压力模式下的DI燃料泵运转的示例控制的示例程序700。具体地,程序700包括,当DI泵正在以可变压力模式运转时,激活并且激励DI燃料泵的压缩室的入口处的螺线管激活的止回阀(SACV)。取决于泵运转的期望的占空比,SACV可以被激励为关闭。
在702处,发动机工况可以被估计和/或测量。例如,发动机状况(诸如发动机转速、发动机燃料需求、升压、驾驶员要求的扭矩、发动机温度、空气充气等)可以被确定。在704处,程序700可以确定HPP(例如,DI燃料泵228)是否能够以缺省压力模式运转。在一个示例中,如果发动机正在空转,那么HPP可以以缺省压力模式运转。在另一示例中,如果车辆正在减速,那么HPP可以以缺省压力模式运行。如果确定DI燃料泵能够以缺省压力模式运转,那么程序700进入到720,以停用并且去激励螺线管激活的止回阀(诸如DI泵228的SACV 312)。为了详细说明,SACV内的螺线管可以被去激励,并且在722处SACV可以在穿通状态下运行,使得燃料可以在SACV的上游和下游流过SACV。在本文中,如较早前解释的,DI燃料泵228的缺省压力可以通过蓄积器330来实现。程序700然后可以结束。
然而,如果在704处确定HPP不能以缺省压力模式运转,那么程序700继续到706以使HPP以可变压力模式运转。在一个示例中,HPP运转的可变压力模式可以在非怠速状况期间被使用。在另一示例中,可变压力模式可以在扭矩需求更大时(诸如在车辆的加速期间)被使用。如较早前提到的,可变压力模式可以包括,通过致动并且激励螺线管激活的止回阀来电子地控制HPP运转,以及经由螺线管激活的止回阀来调节燃料压力(和体积)。
接下来,在708处,程序700可以确定当前的扭矩要求(和燃料要求)是否包括对全泵冲程的要求。全泵冲程可以包括使DI燃料泵以100%占空比运转,其中基本上大部分燃料被输送到DI燃料轨道。DI泵的示例100%占空比运转可以包括,将基本上100%的DI燃料泵体积输送到DI燃料轨道。
如果确认全泵冲程(例如,100%占空比)被期望,那么程序700继续到710,其中SACV可以针对泵的整个冲程被激励。因此,SACV可以在整个压缩冲程期间被激励(并且被关闭以充当止回阀)。具体地,在712处,SACV可以在压缩冲程开始的时候被激励并且被关闭。进一步地,SACV可以每个随后的压缩冲程开始的时候被关闭,直至泵运转被改变。例如,当降低的泵冲程可以被命令时,泵运转可以被改变,或在另一示例中,泵运转可以被改变为缺省压力模式。程序700然后可以结束。
另一方面,如果在708处确定全泵冲程(或100%占空比运转)不被期望,那么程序700进入到714,以使DI泵在降低的泵冲程中或以小于100%占空比运转。接下来,在716处,控制器可以在压缩冲程中的泵活塞的BDC位置与TDC位置之间的时候激励并且关闭SACV。例如,DI泵可以以20%占空比运转,其中当压缩冲程的80%完成时,SACV被激励为关闭,使得DI泵体积的约20%被泵送。在另一示例中,DI泵可以以60%占空比运转,其中当压缩冲程的40%完成时,SACV可以被关闭。在本文中,DI泵体积的60%可以被泵送到DI燃料轨道内。程序700然后可以结束。应注意,控制器(诸如控制器12)可以命令可以被存储在控制器的非临时性存储器中的程序900。
现在转向图8,它描绘了根据本公开的用于图示说明在DI燃料泵运转的不同模式期间的DI燃料泵(诸如DI燃料泵228)中的示例燃料流的程序800。具体地,程序800描述了在可变压力模式期间(在具有和不具有全泵冲程的情况下)的DI燃料泵中的示例燃料流和在缺省压力模式期间的DI燃料泵中的示例燃料流。应注意,控制器(诸如控制器12)可以既不命令也不执行程序800。因此,燃料流可以由于DI燃料泵(例如,DI燃料泵228)内的硬件而发生。
在802处,可以确定DI燃料泵是否正在以缺省压力模式运转。如较早前描述的,DI燃料泵的缺省压力模式运转包括在整个泵运转期间停用并且去激励螺线管激活的止回阀(SACV)。因此,在SACV(也被称为溢流阀)的上游和下游来回通过SACV的燃料流可以发生。如果DI泵未正在以缺省压力模式运转,那么DI泵可以正在以可变压力模式运转,其中SACV可以在泵冲程的至少一部分期间被激活并且被激励。
如果在802处确定DI泵未正在以缺省压力模式运转,那么程序800继续到804以确认DI泵的100%占空比运转(全泵冲程)是否已经被命令。如果是,程序800进入到806,其中DI燃料泵中的吸气冲程被确定。在吸气冲程期间,如之前参照图4描述的,燃料可以经由SACV 312流入DI燃料泵的压缩室。在一个示例中,SACV 312可以在吸气冲程期间被去激励为穿通状态。在另一示例中,SACV可以被激励,而且可以用作使燃料能够流入压缩室但是阻止燃料通过SACV 312从压缩室流出的止回阀。接下来,在808处,在DI燃料泵中的随后的压缩冲程期间,来自DI燃料泵的压缩室的回流燃料可以不发生。为了详细说明,全泵冲程可以包括在压缩冲程开始的时候关闭SACV(通过激励SACV)。当SACV被关闭时,燃料在压缩冲程期间不可以通过SACV离开压缩室,并且因此被活塞顶部305推动的回流燃料不可以经由第一燃料管道朝向阶状空间流动。进一步地,随着压缩室中的压力在压缩冲程期间增加并且超过DI燃料轨道中的现有的燃料轨道压力,燃料可以通过出口止回阀(例如,出口止回阀316)朝向DI燃料轨道离开压缩室。
另一方面,如果在804处确定全泵冲程还未被命令(例如,小于100%占空比运转),那么程序800进入到810,其中在吸气冲程期间的燃料流可以正在发生。如较早前参考图4描述的,燃料可以经由SACV进入DI燃料泵的压缩室。进一步地,如在812处提及的,燃料可以经由去激励的SACV(在穿通状态下运行)进入压缩室。由于DI泵正在以减少的泵冲程(例如,小于100%占空比)运转,因此SACV可以被去激励。因此,基于期望的占空比被吸入压缩室的一小部分燃料可以在随后的压缩冲程中通过处于穿通状态的SACV被排出。
具体地,在针对图3的DI燃料泵228的进气冲程期间,燃料可以从蓄积器330和提升泵中的每一个被吸入DI泵的压缩室308。为了详细说明,燃料可以经由入口332从蓄积器330的第一可变体积340流入蓄积器330的通道348,并且通过其中在节点362处进入燃料供应管路344。额外地或替代地,燃料可以经由DI燃料泵228的入口399从提升泵208被吸入压缩室308。从蓄积器330和/或提升泵被吸入的燃料可以流过燃料供应管路344,经过节点362,通过第一止回阀322,经过节点364,并且通过溢流阀312进入DI燃料泵228的压缩室308。
在814处,在810处的进气冲程之后的压缩冲程可以发生。进一步地,回流燃料可以通过去激励的SACV从压缩室流出。回流燃料流的额外细节将参照图9进行描述。回流燃料流可以通过DI燃料泵228的阶状空间318从压缩室308发生。进一步地,回流燃料可以从阶状空间流入DI燃料泵228的蓄积器330。因此,回流燃料可以仅在流过阶状空间318之后从压缩室308流向蓄积器330。
基于要求的占空比,在816处,SACV可以被激励为关闭。具体地,溢流阀可以在压缩冲程期间的泵活塞的BDC与TDC位置之间的点处被激励为关闭。对于输送到DI燃料轨道的更大量的燃料,溢流阀相对于压缩冲程的持续期间的提前关闭可以被期望。溢流阀相对于压缩冲程持续期间的延迟关闭可以导致更小体积的燃料被输送到DI燃料轨道。
在818处,一旦SACV被关闭,通过溢流阀朝向阶状空间的燃料流被终止。留在压缩室中的燃料现在可以被加压,并且在其余的压缩冲程中被输送到DI燃料轨道。程序800然后可以结束。
返回到802,如果确定DI泵正在以缺省压力模式运转,那么程序800继续到820,以确认DI燃料轨道中的燃料轨道压力(FRP)是否小于DI燃料泵的缺省压力。如较早前提到的,DI燃料泵的缺省压力可以基于压力蓄积器(例如蓄积器330)。如果FRP不低于缺省压力,那么程序800进入到822,其中DI燃料泵中的吸气冲程可以正在开始。
由于DI燃料轨道中的FRP高于DI燃料泵中的缺省压力,因此来自之前压缩冲程的回流燃料可以大部分被存储在蓄积器中。因此,在824处,DI燃料泵中的随后的吸气冲程可以包括,经由去激励的SACV主要将燃料从蓄积器吸入压缩室。因此,燃料可以首要从蓄积器330进入压缩室。为了详细说明,蓄积器330中的存储的燃料可以经由入口332从蓄积器330的第一可变体积340流入蓄积器330的通道348,并且通过其中在节点362处进入燃料供应管路344。从蓄积器330被吸入的燃料然后可以继续通过燃料供应管路344,经过节点362,通过第一止回阀322,经过节点364,并且通过溢流阀312进入DI燃料泵228的压缩室308。
在826处,在822处的进气冲程之后的压缩冲程可以发生。进一步地,回流燃料可以通过去激励的SACV从压缩室流出。回流燃料流的额外细节将参照图9进行描述。回流燃料流可以通过DI燃料泵228的阶状空间318从压缩室308发生。进一步地,回流燃料可以从阶状空间流入DI燃料泵228的蓄积器330。因此,回流燃料可以仅在流过阶状空间318之后流到蓄积器330。在828处,回流燃料可以通过溢流阀离开压缩室,直至在DI燃料泵中达到缺省压力。
由于DI燃料轨道中的FRP高于泵中的缺省压力,因此在830处,可以不存在到高压燃料轨道的燃料输送。因此,在压缩冲程开始的时候位于压缩室内的很大一部分燃料可以被移位以便在压缩冲程期间存储在蓄积器中。该存储的燃料可以在DI燃料泵的随后的进气冲程中被吸入压缩室。程序800然后可以结束。
返回到820,如果确定DI燃料轨道中的FRP低于缺省压力,那么程序800继续到832。在832处,DI燃料泵中的吸气冲程可以被开始。在832处的吸气冲程可以紧随之前的一定量的燃料已经从压缩室被输送到DI燃料轨道的压缩冲程。因此,在832处的吸气冲程中,燃料可以从蓄积器和提升泵中的每一个流入压缩室。在834处,燃料可以经由去激励的溢流阀从蓄积器330和提升泵中的每一个被吸入到DI泵的压缩室308中。如较早前描述的,燃料可以经由入口332从蓄积器330的第一可变体积340流入蓄积器330的通道348,并且通过其中在节点362处进入燃料供应管路344。来自蓄积器330的存储的燃料可以继续流过第一止回阀322,经过节点364,经由SACV 312进入压缩室308。额外的燃料可以经由DI燃料泵228的泵入口399从提升泵208被吸入到压缩室308中。从提升泵被吸入的燃料可以流过燃料供应管路344的第一区段343,跨过第三止回阀321,经过节点362进入燃料供应管路344,并且随即通过第一止回阀322,经过节点364,并且通过溢流阀312进入DI燃料泵228的压缩室308。
在836处,在832处的进气冲程之后的压缩冲程可以发生。进一步地,回流燃料可以通过去激励的SACV从压缩室流出。回流燃料流的额外细节将参照图9进行描述。回流燃料流可以通过DI燃料泵228的阶状空间318从压缩室308发生。进一步地,回流燃料可以从阶状空间流入DI燃料泵228的蓄积器330。在838处,回流燃料可以通过溢流阀离开压缩室,直至在DI燃料泵中达到缺省压力。在840处,一旦在DI燃料泵中达到缺省压力,燃料可以朝向DI燃料轨道离开压缩室。由于DI燃料轨道中的FRP低于DI燃料泵中的缺省压力,因此燃料可以经由出口止回阀从压缩室被输送到DI燃料轨道。程序800然后可以结束。
图9描绘了描述当溢流阀在穿通状态下时在图3的DI燃料泵实施例中的压缩冲程期间的燃料流的示例程序900。具体地,通过溢流阀从压缩室流出的回流燃料朝向DI泵的阶状空间被引导用于冷却。进一步地,回流燃料仅在流过阶状空间之后在溢流阀的上游被返回到蓄积器处的燃料供应管路。程序900可以既不通过控制器而被开始,也不是用于被存储在控制器中的程序900的指令。因此,程序900可以由于DI泵***和被包括在内的硬件的设计而发生。
DI燃料泵中的压缩冲程可以被开始,其中回流燃料流可以在缺省压力运转模式期间并且在小于DI燃料泵的100%占空比运转期间通过溢流阀从压缩室发生。在904处,当泵活塞开始压缩冲程并且朝向TDC位置移动时,泵活塞迫使燃料从压缩室内朝向溢流阀(也被称为螺线管激活的止回阀)。由于溢流阀被去激励并且在穿通状态下,因此燃料离开压缩室(作为回流燃料)。
在906处,当DI泵正在以减少的泵冲程(例如小于100%占空比)运转时,溢流阀可以在可变压力模式下在压缩冲程开始的时候打开。在908处,当燃料通过溢流阀离开压缩室时,燃料流朝向阶状空间被引导。如之前参照图3和图5描述的,第一止回阀322阻塞从SACV 312朝向蓄积器330(或LPP 208)的相反的燃料流。因此,回流燃料流通过第一燃料管道376朝向阶状空间318被引导。在910处,离开溢流阀(例如,SACV 312)的燃料可以经由第一燃料管道的第一端(例如,第一燃料管道376的第一端372)被吸入第一燃料管道。如较早前参照图3描述的,第一燃料管道的第一端372可以在第一止回阀322与溢流阀312之间的节点364处被流体地耦接至燃料供应管路344。
接下来,在912处,回流燃料可以在第一燃料管道内流过第二止回阀(例如,第二止回阀324),并且进入阶状空间318的入口(例如,入口352)。因此,燃料可以经由第一燃料管道376的第二端374流入阶状空间318。当燃料流过阶状空间时,加热的活塞底部(例如,307)可以被冷却。进一步地,阶状空间318也可以被冷却,从而减少燃料的汽化。在914处,回流燃料可以离开阶状空间,并且可以被引导至蓄积器330。具体地,在916处,回流燃料可以在其出口354处离开阶状空间318。接下来,在918处,该回流燃料可以经由第二燃料管道356的第一端355进入第二燃料管道356,并且可以在节点362处被返回到燃料供应管路344。进一步地,在920处,回流燃料可以从节点362被转移到蓄积器330以便存储。为了详细说明,回流燃料可以行进通过第二燃料管道356,并且可以(例如,在第三止回阀321的下游且在第一止回阀322的上游的节点362处)经由第二燃料管道的第二端357进入蓄积器330处的燃料供应管路344。又进一步地,回流燃料然后可以经由蓄积器330的通道348流动,并且可以在压缩冲程的其余部分期间存在于蓄积器330的第一可变体积340中。
因此,一种示例方法可以包含,当螺线管激活的止回阀在穿通状态下时,使回流燃料经由螺线管激活的止回阀从直接喷射燃料泵的压缩室并且通过阶状空间流入蓄积器,所述回流燃料仅在流过阶状空间之后流入蓄积器。
以此方式,示例DI燃料泵可以借助于通过去激励的溢流阀并且经由第一燃料管道将燃料从DI燃料泵的压缩室强制泵送到DI泵的阶状空间来实现通过其阶状空间的燃料循环。通过阶状空间的燃料循环可以主要在DI燃料泵中的压缩冲程期间发生。燃料可以朝向蓄积器流过阶状空间,以便在压缩冲程的其余部分期间进行存储。存储的燃料可以在DI燃料泵的随后的进气冲程中被返回到压缩室。
以此方式,直接喷射燃料泵中的阶状空间内的燃料的加热可以被减少。通过利用直接喷射燃料泵的压缩室中的泵冲程开始通过阶状空间的燃料循环,包括更宽活塞茎的直接喷射燃料泵可以被充分地冷却。因此,燃料过热的不利影响(诸如燃料汽化、导致的降低的润滑、泵活塞在孔中的卡住等)可以被减少。因此,泵性能可以被提高,同时延长直接喷射燃料泵的运转寿命。
注意,本文中所包括的示例控制和估计程序能够与各种发动机和/或车辆***配置一起使用。在本文中所公开的控制方法和程序可以作为可执行指令存储在非临时性存储器中并且可以通过包括控制器的控制***结合各种传感器、致动器和其他发动机硬件来执行。在本文中所描述的具体程序可以代表任意数量的处理策略中的一个或更多个,诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此,所描述的各种动作、操作和/或功能可以按所示顺序执行、并行地被执行,或者在一些情况下被省略。同样,实现在本文中所描述的示例实施例的特征和优点不一定需要所述处理顺序,但是为了便于图释和说明而提供了所述处理顺序。取决于所使用的特定策略,所示出的动作、操作和/或功能中的一个或更多个可以被重复执行。另外,所描述的动作、操作和/或功能可以图形地表示被编入发动机控制***中的计算机可读存储介质的非临时性存储器的代码,其中通过结合电子控制器执行包括各种发动机硬件部件的***中的指令而使所描述的动作得以实现。
应认识到,在本文中所公开的配置和程序本质上是示范性的,并且这些具体的实施例不被认为是限制性的,因为许多变体是可能的。例如,上述技术能够应用于V-6、I-4、I-6、V-12、对置4缸和其他发动机类型。本公开的主题包括在本文中所公开的各种***和构造和其他的特征、功能和/或性质的所有新颖的和非显而易见的组合和子组合。
本申请的权利要求具体地指出某些被认为是新颖的和非显而易见的组合和子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。这些权利要求应当被理解为包括一个或更多个这种元件的结合,既不要求也不排除两个或多个这种元件。所公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过修改现有权利要求或通过在这个或关联申请中提出新的权利要求而得要求保护。这些权利要求,无论与原始权利要求范围相比更宽、更窄、相同或不相同,都被认为包括在本公开的主题内。
Claims (20)
1.一种方法,其包含:
当溢流阀在穿通状态下时,
使一部分燃料从直接喷射泵的压缩室循环到所述直接喷射泵的阶状空间,所述循环包括使所述部分燃料流过所述溢流阀,并且从所述溢流阀的上游及蓄积器的下游将所述部分燃料吸入到所述阶状空间中。
2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述蓄积器被设置在所述溢流阀的上游,并且其中第一止回阀被设置在所述蓄积器与所述溢流阀之间。
3.根据权利要求2所述的方法,其进一步包含,使所述部分燃料在所述第一止回阀的上游返回到所述蓄积器处的燃料供应管路。
4.根据权利要求3所述的方法,其中,所述部分燃料从所述溢流阀的上游及蓄积器的下游到所述阶状空间内的吸入包括,从所述溢流阀的上游且所述第一止回阀的下游吸入所述部分燃料。
5.根据权利要求4所述的方法,其中,从所述溢流阀的上游及所述第一止回阀的下游被吸入到所述阶状空间中的所述部分燃料流过第二止回阀,所述第二止回阀被布置在所述阶状空间的上游。
6.根据权利要求5所述的方法,其中,所述部分燃料包括来自所述压缩室的回流燃料。
7.根据权利要求6所述的方法,其中,所述部分燃料的所述循环和所述返回中的每一个在所述直接喷射泵中的压缩冲程期间发生。
8.根据权利要求7所述的方法,其中,在所述压缩冲程的阶段期间,所述部分燃料基本上被存储在所述蓄积器中,并且其中,在所述直接喷射泵中的吸气冲程的持续时间期间,所述部分燃料被释放。
9.根据权利要求1所述的方法,其中,所述直接喷射泵包括被耦接至活塞茎的泵活塞,所述活塞茎具有与所述泵活塞的外径基本上相同的外径。
10.根据权利要求1所述的方法,其中,所述直接喷射泵包括被耦接至活塞茎的泵活塞,所述活塞茎具有为所述泵活塞的外径基本上一半的外径。
11.一种方法,其包含:
当螺线管激活的止回阀在穿通状态下时,
使回流燃料经由所述螺线管激活的止回阀从直接喷射燃料泵的压缩室并且通过阶状空间流入蓄积器,所述回流燃料仅在流过所述阶状空间之后才流入所述蓄积器。
12.根据权利要求11所述的方法,其中,所述蓄积器被布置在第一止回阀和所述螺线管激活的止回阀中的每一个的上游。
13.根据权利要求12所述的方法,其中,所述回流燃料经由所述螺线管激活的止回阀从所述压缩室、经由通道中的第二止回阀流入所述阶状空间,所述通道的入口被流体地耦接在所述第一止回阀与所述螺线管激活的止回阀之间。
14.根据权利要求11所述的方法,其中,所述回流燃料的所述流动基本上在所述直接喷射燃料泵中的压缩冲程期间发生。
15.一种***,其包含:
发动机;
提升泵;
直接喷射燃料泵,其包括被耦接至活塞茎的活塞、压缩室、阶状空间和用于驱动所述活塞的凸轮;
高压燃料轨道,其被流体地耦接至所述直接喷射燃料泵的出口;
螺线管激活的止回阀,其被设置在所述直接喷射燃料泵的入口处;
燃料供应管路,其流体地耦接所述提升泵和所述螺线管激活的止回阀;
蓄积器,其被设置在所述螺线管激活的止回阀的上游,所述蓄积器与所述燃料供应管路流体地连通;
第一止回阀,其在所述蓄积器与所述螺线管激活的止回阀之间被耦接至所述燃料供应管路;
第一燃料管道,其包括第二止回阀;
所述第一燃料管道的第一端在所述第一止回阀与所述螺线管激活的止回阀之间被流体地耦接至所述燃料供应管路;
所述第一燃料管道的第二端被流体地耦接至所述阶状空间的入口;
第二燃料管道;
所述第二燃料管道的第一端被流体地耦接至所述阶状空间的出口;并且
所述第二燃料管道的第二端在所述第一止回阀的上游且在第三止回阀的下游被流体地耦接至所述蓄积器处的所述燃料供应管路。
16.根据权利要求15所述的***,其进一步包含控制器,所述控制器具有存储在非临时性存储器中的可执行指令,用于去激励所述螺线管激活的止回阀以在穿通状态下运行。
17.根据权利要求16所述的***,其中,在所述直接喷射燃料泵中的压缩冲程的一部分期间,来自所述压缩室的回流燃料经由处于所述穿通状态的所述螺线管激活的止回阀流向所述阶状空间,进入所述第一燃料管道的所述第一端,通过所述第二止回阀,并且经由所述第一燃料管道的所述第二端进入所述阶状空间的所述入口。
18.根据权利要求17所述的***,其中,所述回流燃料经由所述第二燃料管道的所述第二端朝向所述蓄积器和所述燃料供应管路从所述阶状空间的所述出口进一步流入所述第二燃料管道的所述第一端。
19.根据权利要求18所述的***,其中,针对在所述直接喷射燃料泵的缺省压力运转模式期间的整个泵冲程,所述螺线管激活的止回阀被去激励。
20.根据权利要求18所述的***,其中,针对在所述直接喷射燃料泵的可变压力运转模式期间的泵冲程的一部分,所述螺线管激活的止回阀被去激励。
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