CN110552825A - 带有蓄能器的无回流燃料*** - Google Patents

带有蓄能器的无回流燃料*** Download PDF

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Abstract

一种无回流燃料***，包括燃料喷射器、蓄能器、第一燃料泵组件和第二燃料泵组件。蓄能器适于存储在规定条件期间由燃料喷射器利用的加压燃料。第一燃料泵组件适于以受控压力向燃料喷射器供应加压燃料。第二燃料泵组件与蓄能器和第一燃料泵组件流体连通，并适于以受控压力向第一燃料泵组件和蓄能器提供加压燃料。

Description

带有蓄能器的无回流燃料***
引言
本发明涉及一种燃料***，更具体地，涉及一种具有液压蓄能器的无回流燃料***。
通常在由燃烧机推进的车辆中设置的传统燃料***包括可位于燃料箱内的燃料泵模块。该模块典型地具有许多部件，包括电子无回流燃料***(ERFS)泵，该电子无回流燃料***(ERFS)泵用作以指定的进料燃料压力向直接喷射(DI)燃料泵供应燃料的主要装置。为了满足DI燃料泵的要求，ERFS泵连续运行，产生持续的电负载。ERFS泵的连续操作降低了燃料经济性并且可能对热燃料处理性能有害。
因此，希望提供一种更节能的燃料***
发明内容
在一个示例性实施例中，一种无回流燃料***包括燃料喷射器、蓄能器、第一燃料泵组件和第二燃料泵组件。蓄能器适于存储在规定条件期间由燃料喷射器利用的加压燃料。第一燃料泵组件适于以受控压力向燃料喷射器供应加压燃料。第二燃料泵组件与蓄能器和第一燃料泵组件流体连通，并适于以受控压力向第一燃料泵组件和蓄能器提供加压燃料。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该无回流燃料***包括至少一个压力传感器、一个或多个非暂时性存储介质，以及一个或多个处理器。至少一个压力传感器配置成测量第二燃料泵组件上游的蓄能器燃料压力(Pacc)并输出压力信号。该一个或多个非暂时性存储介质配置成存储包括预编程的最小第一蓄能器排放压力(Pdis)的数据文件。所述一个或多个处理器配置成接收所述压力信号并且将所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)与所述最小第一蓄能器排放压力(Pdis)进行比较，并且如果所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)大于或等于所述预编程的第一最小蓄能器排放压力(Pdis)，则在所述蓄能器向所述第一燃料泵组件提供加压燃料的同时将所述第二燃料泵组件保持在不激活状态。
除了本文所述的一个或多个特征之外，无回流燃料***包括位于第二燃料泵组件下游的止回阀。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该无回流燃料***包括一个电磁阀，该电磁阀适于在启动和关闭条件中的至少一个过程中隔离该蓄能器。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该一个或多个处理器配置成在减速燃料切断事件期间并且当所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)不大于或等于预编程的第一最小蓄能器排放压力(Pdis)时实现电磁阀的打开并且激活第二燃料泵组件以向蓄能器提供燃料。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该一个或多个处理器配置成在减速燃料切断事件过程中并且当所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)小于预编程的第一最小蓄能器排放压力(Pdis)时激活该第二燃料泵组件以便至少向该蓄能器提供燃料。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该一个或多个处理器配置成当存储在数据文件中的预编程的第二最小蓄能器排放压力(Pmin)小于或等于测量的蓄能器燃料压力(Pacc)并且测量的蓄能器燃料压力(Pacc)小于预编程的第一最小蓄能器排放压力(Pdis)时停用第二燃料泵组件。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该一个或多个处理器配置成当所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)小于预编程的第二最小蓄能器排放压力(Pmin)时，在减速燃料切断事件期间实现第二燃料泵组件的激活，用于向蓄能器和第二燃料泵组件两者供应燃料。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该一个或多个处理器配置成当所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)超过预编程的第二最小蓄能器排放压力(Pmin)达存储在数据文件中的预编程余量时，在减速燃料切断事件期间实现第二燃料泵组件的停用。
除了在此描述的一个或多个特征之外，交流发电机再生在减速燃料切断事件期间向第二燃料泵组件提供电力。
除了这里描述的一个或多个特征之外，无回流燃料***包括燃料箱，蓄能器位于燃料箱中。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该无回流燃料***包括燃料导管和止回阀。燃料导管与第一燃料泵组件和第二燃料泵组件连通并在第一燃料泵组件和第二燃料泵组件之间延伸。止回阀适于防止加压燃料从燃料导管回流通过第二燃料泵组件。
在另一示例性实施例中，一种操作无回流燃料***的方法包括使燃料从液压蓄能器流向直接喷射(DI)燃料泵组件。然后由DI燃料泵组件将燃料泵送到至少一个燃料喷射器以在燃烧机中燃烧。液压蓄能器由电燃料供给泵组件再充。
除了本文所述的一个或多个特征之外，电燃料供给泵组件配置成在减速燃料切断事件期间对液压蓄能器再充。
除了在此描述的一个或多个特征之外，该方法包括当液压蓄能器将燃料流动到DI燃料泵组件时打开位于液压蓄能器的开口附近的常闭电磁阀，并且电燃料供给泵组件对液压蓄能器进行再充。
除了本文所述的一个或多个特征之外，液压蓄能器和电燃料供给泵组件位于燃料***的燃料箱中。
当结合附图阅读以下详细描述时，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得清楚明白。
附图说明
其他特征、优点和细节仅作为示例出现在以下详细描述中，该详细描述参考附图，在附图中：
图1是作为本发明的一个非限制性实施例的燃料***的示意图；
图2是操作燃料***的方法的流程图；以及
图3是燃料***的第二实施例的局部示意图。
具体实施方式
以下描述本质上仅仅是示例性的，并不旨在限制本公开、其应用或用途。例如，本公开描述了一种电子的无回流的燃料***，其具有用于向多个燃料喷射器供应燃料的直接喷射(DI)泵。DI泵适于根据规定的燃料参数从燃料储能器和第二泵中的一个或两个接收燃料。然而，燃料***可能不是“无回流的”，可能没有DI泵，和/或可能不适于向多个燃料喷射器供应燃料。
参照图1，根据示例性实施例，燃料***20示出为电子且无回流的燃料***。在一个示例中，燃料***20可适于以受控压力向车辆(未示出)的燃烧机21提供燃料。燃料***20可包括至少一个燃料轨22(示出了两个)、至少一个燃料喷射器24(示出了八个)、燃料泵组件26(发动机驱动的直接喷射(DI)泵和/或高压泵)、燃料管线或管道28、燃料箱30、燃料泵模块32(进料泵模块)、至少一个传感器(示出为34，36的两个压力传感器)和控制电路38。燃料泵模块32可位于燃料箱30内，并适于通过燃料管线或管道28向泵组件26以特定供给燃料压力供应燃料。燃料泵组件26适于以可由控制电路38规定和控制的压力向燃料喷射器24供应燃料。应当理解，燃料泵模块32可以配置成作为单个单元***燃料箱30中，并由燃料箱支撑。
在一个实施例中，压力传感器34(燃料供给压力传感器)位于管道28中，用于通常在燃料泵组件26的入口处测量可用管道燃料压力。压力传感器36位于燃料轨22处，用于测量燃料轨22中的燃料压力。传感器34、36配置成向控制电路38发送相应的压力信号(见箭头35、37)，用于至少控制燃料泵组件26。在一个实施例中，燃料泵组件26包括机械驱动的正排量燃料泵26A和用于经由控制电路38可控地计量燃料泵26A的燃料输送容量的电控螺线管和入口阀26B。控制电路38配置成至少处理压力信号35、37，并且由此向电动机26B输出控制信号(见箭头39)。在另一实施例中，燃料泵组件26可包括燃料泵26A和用于经由控制电路38可控地驱动燃料泵26A的电动机26B。
在一个实施例中，燃料泵模块32包括壳体40，壳体40限定燃料存储器42、燃料泵组件44、吸入阀46(喷射泵组件)、止回阀48、过压释放阀50、电磁阀52和液压蓄能器56。燃料泵组件44可以设置在燃料存储器42中。蓄能器56和燃料泵组件44的出口与导管28流体连通，用于使燃料流向燃料泵26A的入口。吸入阀46适于从燃料箱30(位于燃料存储器42的外部)抽取燃料到燃料泵组件44的入口。
止回阀48通常位于燃料泵组件44的出口和管道28之间，以防止燃料从管道28回流(或燃料压力的释放)通过泵组件44。电磁阀52可以在导管28中和/或在蓄能器56的流动端口或开口58处(在流动开口58与止回阀48的出口之间)。减压阀50适于释放管道28中的燃料压力。例如，管道28中存在截留的燃料，由于温度升高，燃烧机21的压力可能增加，这导致燃料压力无意地增加，直到减压阀50打开并使一部分燃料流回到存储器42。
燃料泵组件44包括燃料泵44A和用于经由控制电路38可控地驱动燃料泵44A的电动机44B。电动机44B的非限制性示例包括直流(DC)有刷电动机和三相无刷电动机。控制电路38配置成输出控制信号(见箭头54)以控制马达44B的操作。
液压蓄能器56适于经由开口58接收来自燃料泵组件44的燃料，并且当由燃料泵组件26抽吸时通过开口58排出燃料。液压蓄能器56还可包括囊60，用于以预定压力在蓄能器56内存储燃料，这在液体蓄能器领域是公知的。虽然液压蓄能器56被示出为燃料泵模块32的一部分，但是液压蓄能器56可以位于燃料箱30中，而不是模块32的一部分，或者液压蓄能器56可以位于燃料箱30的外部并且紧邻燃料泵组件26的上游(靠近燃料泵26A的入口)。
燃料***20的控制电路38包括一个或多个处理器62和一个或多个电子存储介质64(非暂时性存储介质)。处理器62是中央处理单元(CPU)、多处理器、微控制器单元(MCU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路和能够执行软件指令或以其他方式可控制以根据预定逻辑作业的其他单元中的一个或多个的任意组合。存储介质64可选地是读写存储器(RAM)和只读存储器(ROM)的任意组合。存储介质64还可以包括永久存储器，其可以是存储带有软件指令的计算机程序(应用)的固态存储器、磁存储器或光存储器中的任何一个或其组合。
在操作中，泵组件44的泵44A通常是用于以指定的供给燃料压力向泵组件26的DI泵26A供应燃料的主装置，所述供给燃料压力可以预编程并作为数据文件66的一部分存储在控制电路38的存储介质64中。液压蓄能器56和通过控制电路38对泵44A的协调控制在车辆的减速燃料切断事件期间实现加压燃料在液压蓄能器56中的存储。运行中的燃烧机21的随后的燃料需求导致燃料从蓄能器56中抽出，而不需要操作泵组件44。从蓄能器56抽取的燃料减少或消除了泵组件44操作所需的电负载。
在减速燃料切断事件期间，控制电路38可以经由命令信号54引导燃料泵组件44在需要时向蓄能器56供应加压燃料。在减速燃料切断事件期间蓄能器56的这种燃料再充能够利用交流发电机再生来为燃料泵组件44的马达44B供电。这种蓄能器结构可以将燃料泵的电负载减小大约百分之八十五(85％)或更大(例如26瓦至4瓦)，相当于减少了约1.1克二氧化碳/英里。
在一个实施例中，电磁阀52可接收来自控制电路38的控制信号(见图1中的箭头68)，以限制在发动机起动期间蓄能器56的填充或再充(即电磁阀52可基本关闭)。这允许由燃料泵44A排出的所有燃料在需要大量燃料时供应到燃料泵26A。此外，电磁阀52可被引导成在车辆关闭时关闭以保持蓄能器56中的燃料压力和容量。可以设想和理解，电磁阀52可以由例如弹簧偏压关闭，并且控制电路38实现螺线管的通电以打开阀，反之亦然。
在另一个实施例中，电磁阀52可以是限压阀，只有当泵组件44被控制到较高压力时，限压阀才打开以再填充或填充蓄能器56。在中等压力下的泵控制期间，阀52关闭，从而允许由泵44A泵送的所有燃料流到发动机21(在发动机起动时的快速燃料供给灌注)。
参照图2，示出了操作燃料***20的一种非限制性方法。在框100处，车辆可以被上键(即点火打开)以启动发动机。在上键之前、期间和紧接在上键之后，电磁阀52可以关闭。在框102处，建立对泵组件44的完全控制。在框104，发动机21启动，泵组件44以规定压力向泵组件26输出燃料，电磁阀52保持关闭。在框106，控制电路38通过传感输入(见图1中的箭头70)确定发动机21是否正在运行。如果发动机21没有运行，则控制逻辑返回到框102。
如果发动机21正在运行，在方框108处，控制电路38确定从适于测量蓄能器56中的燃料压力的压力传感器74接收的测量的蓄能器燃料压力(Pacc)(见箭头76)是否大于或等于预编程的最小蓄能器排放压力(Pdis)。在一个实施方案中，Pdis可以是或可以等于指定的进料燃料压力(数据文件66)。可以设想和理解，具有内部囊60的蓄能器56可以物理地构造成保持预定的内部燃料压力。这样，可以不需要压力传感器74。相反，在框106处，电磁阀52可以在确认发动机正在运行时打开，并且可以从压力传感器34获取供给压力读数。也就是说，当电磁阀52打开并且泵组件44不工作时，Pacc与测量的压力信号35相关联。
如果Pacc大于或等于Pdis，并且在框110，常闭电磁阀52可以在从控制电路38接收到控制信号68时打开。当阀52打开时，在框112处，泵组件44不起作用并且蓄能器56根据需要向泵组件26供给燃料。该燃料源继续(控制循环继续)，直到Pacc小于Pdis。
从块108起，当Pacc变得小于Pdis时，在块114，在减速燃料切断事件期间，泵组件44由来自控制电路38的信号54启动，以再填充蓄能器56。在框116，控制电路38确定预编程最小压力(Pmin)是否小于或等于小于Pdis的Pacc。如果是，蓄能器56保持作为泵组件26的燃料源。应当理解，Pmin是允许满足泵组件26要求的预定最小蓄能器排放压力。相比而言，Pdis是在没有泵组件44帮助的情况下允许满足泵组件26要求的最小蓄能器排放压力。Pdis还可以被视为蓄能器56的最大压力容量，其中不可能进一步再填充。
如果Pmin不小于或等于Pacc，在方框118，泵组件44采取完全控制并且电磁阀52保持打开。在框120处，当泵组件44处于完全控制下时，泵44A向泵组件26和蓄能器56两者供应燃料以便再充/再填充，并且直到Pacc超过Pmin预定的余量(数据文件66的一部分)。一旦Pacc超过Pmin，控制逻辑返回到框108。
参照图3，示出了燃料***的第二实施例，其中除了添加了撇号后缀之外，相同的元件具有相同的附图标记。燃料***20’包括燃料泵组件26’、燃料管线或管道28’、压力传感器34’、燃料泵组件44’、止回阀48’、减压阀50’、电磁阀52’和蓄能器56’。除了止回阀48’位于管道28’中之外，燃料***20’的各种部件的构造和功能类似于燃料***20。更具体地，止回阀48’位于电磁阀52’和泵组件26’之间。此外，泵组件44’的出口适于在电磁阀52’和止回阀48’之间的位置处将燃料输送到管道28’。
本发明的优点和益处包括减少电负载，从而改善燃料经济性和二氧化碳排放。其他益处包括降低热浸泡压力(这改善材料耐久性)和改善热燃料处理性能。
虽然已经参考示例性实施例描述了上述公开，但是本领域技术人员应当理解，在不脱离其范围的情况下，可以进行各种改变并且可以用等同物替换其元件。此外，在不脱离本发明的基本范围的情况下，可以进行许多修改以使特定情况或材料适应本公开的教导。因此，本公开旨在不限于所公开的特定实施例，而是将包括落入其范围内的所有实施例。

Claims (10)

1.一种无回流燃料***，包括：
燃料喷射器；
蓄能器，所述蓄能器配置成存储在规定条件期间由所述燃料喷射器利用的加压燃料；
第一燃料泵组件，所述第一燃料泵组件配置成以受控压力向所述燃料喷射器供应加压燃料；以及
第二燃料泵组件，所述第二燃料泵组件与所述蓄能器和所述第一燃料泵组件处于流体连通，并且被配置成用于以受控压力向所述第一燃料泵组件和所述蓄能器提供加压燃料。
2.根据权利要求1所述的无回流燃料***，进一步包括：
至少一个压力传感器，配置成测量第二燃料泵组件上游的蓄能器燃料压力(Pacc)并输出压力信号；
一个或多个非暂时性存储介质，配置成存储包括预编程的最小第一蓄能器排放压力(Pdis)的数据文件；以及
一个或多个处理器，配置成接收所述压力信号并且将所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)与所述最小第一蓄能器排放压力(Pdis)进行比较，并且如果所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)大于或等于预编程的第一最小蓄能器排放压力(Pdis)，则在所述蓄能器将加压燃料提供给所述第一燃料泵组件的同时将所述第二燃料泵组件维持在非激活状态。
3.根据权利要求2所述的无回流燃料***，进一步包括：
止回阀，所述止回阀位于所述第二燃料泵组件的下游。
4.根据权利要求3所述的无回流燃料***，进一步包括：
电磁阀，其适于在启动和关闭条件中的至少一个期间隔离所述蓄能器。
5.根据权利要求4所述的无回流燃料***，其中所述一个或多个处理器配置成在减速燃料切断事件期间并且当所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)不大于或等于所述预编程的第一最小蓄能器排放压力(Pdis)时实现所述电磁阀的打开并且激活所述第二燃料泵组件以向所述蓄能器提供燃料。
6.根据权利要求2所述的无回流燃料***，其中所述一个或多个处理器配置成在减速燃料切断事件过程中并且当所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)小于所述预编程的第一最小蓄能器排放压力(Pdis)时激活所述第二燃料泵组件以便至少向所述蓄能器提供燃料。
7.根据权利要求6所述的无回流燃料***，其中，所述一个或多个处理器配置为当存储在所述数据文件中的预编程的第二最小蓄能器排放压力(Pmin)小于或等于所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)并且所测量的蓄能器燃料压力(Pacc)小于所述预编程的第一最小蓄能器排放压力(Pdis)时停用所述第二燃料泵组件，并且所述一个或多个处理器配置为当测量的蓄能器燃料压力(Pacc)小于预编程的第二最小蓄能器排放压力(Pmin)时，在减速燃料切断事件期间实现所述第二燃料泵组件的激活，用于向蓄能器和第二燃料泵组件两者供应燃料。。
8.根据权利要求7所述的无回流燃料***，其中，所述一个或多个处理器配置成当所述测量的蓄能器燃料压力(Pacc)超过所述预编程的第二最小蓄能器排放压力(Pmin)达存储在所述数据文件中的预编程余量时，在所述减速燃料切断事件期间实现所述第二燃料泵组件的停用。
9.根据权利要求6所述的无回流燃料***，其中交流发电机再生在减速燃料切断事件期间向第二燃料泵组件提供电力。
10.根据权利要求1所述的无回流燃料***，进一步包括：
燃料箱，所述蓄能器和所述第二燃料泵组件位于所述燃料箱内；
燃料导管，所述燃料导管与所述第一燃料泵组件和所述第二燃料泵组件连通并在所述第一燃料泵组件和所述第二燃料泵组件之间延伸；以及
止回阀，适于防止加压燃料从燃料导管回流通过第二燃料泵组件。
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