專(zhuān)利名稱(chēng)：多柱塞燃料泵的選擇性排量控制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及一種燃料泵，并且更具體地涉及一種用于選擇性地 控制多柱塞燃料泵中各個(gè)柱塞的排量的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
共軌燃料系統(tǒng)通常采用多個(gè)連接到帶有高壓燃料共用軌道的噴射器。 為了有效地適應(yīng)各種正時(shí)和噴射量的不同的噴射組合，這些系統(tǒng)通常包括 與共用軌道流體連通的可變排量泵。 一種可變排量泵為凸輪驅(qū)動(dòng)的入口或 出口計(jì)量泵。
凸輪驅(qū)動(dòng)的入口或出口計(jì)量泵通常包括多個(gè)柱塞，各柱塞置于獨(dú)立的 泵腔中。柱塞通過(guò)從動(dòng)件連接到帶突出部的凸輪上，從而，隨著相關(guān)發(fā)動(dòng) 機(jī)的曲軸的旋轉(zhuǎn)，凸輪同樣地旋轉(zhuǎn)且相連的突出部以往復(fù)運(yùn)動(dòng)的方式驅(qū)動(dòng) 柱塞以將燃料從泵腔排到共用軌道中。柱塞泵送到共用軌道中的燃料的量 取決于在柱塞的排出運(yùn)動(dòng)之前計(jì)量供應(yīng)到泵腔中的燃料的量，或者取決于 在柱塞的排出沖程期間溢流(或計(jì)量供應(yīng))到低壓儲(chǔ)液器的流體的量。
在2006年6月8日公開(kāi)的Shafer等人的美國(guó)專(zhuān)利公報(bào)No. 2006/0120880 ('880^^艮)中描述了凸輪驅(qū)動(dòng)的出口計(jì)量泵的一個(gè)示例。 具體而言，'880公報(bào)教示了一種泵，其具有限定第一泵腔和第二泵腔的殼 體。該泵還包括可滑動(dòng)地置于第一泵腔和第二泵腔中、且可在隔開(kāi)的第一 端部位置和第二端部位置之間運(yùn)動(dòng)以加壓流體的第一柱塞和第二柱塞。該 泵進(jìn)一步包括具有三個(gè)可操作地與第一柱塞接合的突出部的第一凸輪，以 及具有三個(gè)可操作地與第二柱塞接合的突出部的第二凸輪，從而在一個(gè)完 整的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間使得第一柱塞和第二柱塞中的每一個(gè)都在第一端部位置和第二端部位置之間移動(dòng)六次。該泵還包括可與第一泵腔和第二泵腔 流體相連的共用溢流通道，以及與溢流通道流體連通的控制閥。該控制閥 可移動(dòng)以選擇性地使流體從第 一泵腔和第二泵腔溢流到低壓通路、從而改 變第一柱塞和第二柱塞的有效排量。
雖然'880公報(bào)的凸輪驅(qū)動(dòng)的出口計(jì)量泵可有效地為共軌系統(tǒng)加壓燃 料，但是它可能是有問(wèn)題的。特別地，在各柱塞的各沖程期間，相當(dāng)大的 力從柱塞經(jīng)相應(yīng)的凸輪、經(jīng)凸輪傳動(dòng)裝置回傳至相關(guān)發(fā)動(dòng)機(jī)的曲軸。雖然 這些力本身可能不足以對(duì)凸輪或凸輪傳動(dòng)裝置造成破壞，但是當(dāng)與其它反 力一一比如燃料燃燒產(chǎn)生的反力一一結(jié)合時(shí)，可能在凸輪和/或凸輪傳動(dòng) 裝置上觀察到顯著的敲擊效應(yīng)。例如，當(dāng)同一共軌系統(tǒng)的噴射器噴射燃料 以啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的燃燒時(shí)，作用在發(fā)動(dòng)機(jī)的活塞上的合力沿每個(gè)活塞的連 桿傳遞、沿與泵啟動(dòng)力相反的方向經(jīng)由曲軸并傳入凸輪傳動(dòng)裝置。當(dāng)泵啟 動(dòng)力和噴射啟動(dòng)力重疊(即同時(shí)發(fā)生)時(shí)，該合力相當(dāng)大，足以對(duì)燃料泵 的凸輪傳動(dòng)裝置和/或凸輪造成破壞。此外，作用在燃料系統(tǒng)的構(gòu)件上的 力增加了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體噪音，在泵啟動(dòng)力和噴射啟動(dòng)力重疊時(shí)尤其如此。
所公開(kāi)的燃料泵旨在解決上述的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的泵。泵可包括至少一 個(gè)泵送部件，其能夠在單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間移動(dòng)通過(guò)多個(gè)排出沖程。泵還 可包括控制器，控制器與至少一個(gè)泵送部件連通并構(gòu)造成選擇性地減小在 所述多個(gè)排出沖程中的至少一個(gè)但少于全部的排出沖程期間排出的流體 的量?？身憫?yīng)于排出流體的需求而啟動(dòng)該減小。
在另一個(gè)方面，本發(fā)明涉及一種加壓流體的方法。該方法可包括在單 個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間多次對(duì)流體加壓。該方法還可包括響應(yīng)于加壓流體的需 求在所述多次加壓中的至少一次但少于全部次數(shù)的期間選擇性地減小加 壓的流體的量。


圖1是示例性公開(kāi)的共軌燃料系統(tǒng)的示意性和概略性的圖示；
圖2是示例性公開(kāi)的用于圖l的共軌燃料系統(tǒng)的燃料泵的示意性和概
略性的圖示；以及
圖3是顯示示例性公開(kāi)的與圖1的共軌燃料系統(tǒng)的操作相關(guān)的事件的
正時(shí)的控制圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出具有發(fā)動(dòng)機(jī)12和燃料系統(tǒng)28的示例性實(shí)施例的動(dòng)力系統(tǒng) 10。為了說(shuō)明本發(fā)明，將動(dòng)力系統(tǒng)10示出和描述為一個(gè)四沖程柴油發(fā)動(dòng) 機(jī)。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，發(fā)動(dòng)機(jī)12可為任何其它類(lèi)型的 內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)，比如，例如汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和氣體燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)12可包括限定多個(gè)氣缸16的發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體14。 活塞18可滑動(dòng)地置于各個(gè)氣缸16中，且發(fā)動(dòng)機(jī)12還可包括與每個(gè)氣缸 16相關(guān)的氣缸蓋20。氣缸16、活塞18和氣缸蓋20可形成燃燒室22。在 所示的實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)12包括六個(gè)燃燒室22。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人 員可容易地認(rèn)識(shí)到，發(fā)動(dòng)機(jī)12可包括更多或更少數(shù)量的燃燒室22，且燃 燒室22可以是"成列"布置、"V"形布置或任何的其它傳統(tǒng)布置。
發(fā)動(dòng)才幾12可包括曲軸24，該曲軸24可旋轉(zhuǎn)地置于發(fā)動(dòng)才幾氣缸體14 中。連桿26可將各活塞18連接到曲軸24上，以使得活塞18在各相應(yīng)氣 缸16中的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)致曲軸24的旋轉(zhuǎn)。類(lèi)似地，曲軸24的旋轉(zhuǎn)可導(dǎo)致 活塞18的滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
燃料系統(tǒng)28可包括由曲軸24驅(qū)動(dòng)、從而將噴射的加壓燃料傳送到各 燃燒室22中的構(gòu)件。具體而言，燃料系統(tǒng)28可包括構(gòu)造成保持燃料供給 的儲(chǔ)液器30、構(gòu)造成對(duì)燃料進(jìn)行加壓并通過(guò)總管(manifolder) 36 (即共 用軌道)將加壓燃料導(dǎo)向多個(gè)燃料噴射器34的燃料泵送裝置32和控制系 統(tǒng)38。
燃料泵送裝置32可包括一個(gè)或多個(gè)泵送設(shè)備，其功能是增加燃料壓力并將一股或多股加壓燃料導(dǎo)向總管36。在一個(gè)示例中，燃料泵送裝置 32包括低壓源40和高壓源42。低壓源40可具體為經(jīng)由通道43對(duì)高壓源 42提供低壓燃料供給的輸送泵。高壓源42可接收低壓燃料供給并將燃料 壓力增加到大約300MPa。高壓源42可通過(guò)燃料管線44連接到總管36。 如果需要，可將一個(gè)或多個(gè)過(guò)濾元件(未示出)一一比如初級(jí)濾清器和次 級(jí)濾清器一一成串聯(lián)關(guān)系地置于燃料管線44中以從由燃料泵送裝置32加 壓的燃料中去除雜質(zhì)和/或水。
低壓源40和高壓源42中的一個(gè)或兩個(gè)可操作地連接到發(fā)動(dòng)機(jī)12并 由曲軸24驅(qū)動(dòng)。低壓源40和/或高壓源42可以任何對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員 顯而易見(jiàn)的方式與曲軸24相連，其中曲軸24的旋轉(zhuǎn)將導(dǎo)致泵軸的相應(yīng)的 驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。例如，在圖1中將高壓源42的泵驅(qū)動(dòng)軸46示出為通過(guò)凸輪傳 動(dòng)裝置48與曲軸24相連。然而，可以設(shè)想，低壓源40和高壓源42之一 或兩者可選地可以是電驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)的，或者以任何其它適當(dāng)?shù)?方式驅(qū)動(dòng)。
如圖2所示，高壓源42可包括限定第一筒體52和第二筒體54的殼 體50。高壓源42還可包括可滑動(dòng)地置于第一筒體52中的第一柱塞56， 第一柱塞56和第一筒體52可一起限定第一泵腔58。高壓源42還可包括 可滑動(dòng)地置于第二筒體54中的第二柱塞60,第二柱塞60和第二筒體54 可一起限定第二泵腔62?？梢栽O(shè)想，如果需要，在高壓源42中還可包括 另外的泵腔。
第一驅(qū)動(dòng)器66和第二驅(qū)動(dòng)器68分別可操作地將曲軸24的旋轉(zhuǎn)與第 一柱塞56和第二柱塞60相連接。第一驅(qū)動(dòng)器66和第二驅(qū)動(dòng)器68可包括 任何用于驅(qū)動(dòng)第一柱塞56和第二柱塞60的裝置，比如，例如凸輪、旋轉(zhuǎn) 斜盤(pán)、擺盤(pán)、螺線管致動(dòng)器、壓電致動(dòng)器、液壓致動(dòng)器、馬達(dá)或任何其它 本領(lǐng)域已知的驅(qū)動(dòng)裝置。在圖2的示例中，第一驅(qū)動(dòng)器66和第二驅(qū)動(dòng)器 68是凸輪，每個(gè)凸輪都分別具有兩個(gè)凸輪突出部66L和68L，從而第一 驅(qū)動(dòng)器66的單次完整的旋轉(zhuǎn)可導(dǎo)致第一柱塞56在兩個(gè)隔開(kāi)的端部位置之 間的兩次相應(yīng)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而第二驅(qū)動(dòng)器68的單次完整的旋轉(zhuǎn)可導(dǎo)致第二柱塞60的兩次類(lèi)似的相應(yīng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
凸輪傳動(dòng)裝置48可構(gòu)造成使得在單個(gè)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(即，活塞 18經(jīng)吸入沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程的運(yùn)動(dòng)或曲軸24旋轉(zhuǎn)兩 整周)期間，泵驅(qū)動(dòng)軸46可旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)器66和68各兩次。因此，對(duì)于一 給定的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)，第一柱塞56和第二柱塞60各在它們相應(yīng)的筒體中往 復(fù)運(yùn)動(dòng)四次以產(chǎn)生總計(jì)八個(gè)泵送沖程。第一驅(qū)動(dòng)器66和第二驅(qū)動(dòng)器68可 互相定位成使得第一柱塞56和第二柱塞60彼此異相地往復(fù)運(yùn)動(dòng)、并且所 述八個(gè)泵送沖程相對(duì)于曲軸24的轉(zhuǎn)角均勻地分布。可以設(shè)想，如果將第 一驅(qū)動(dòng)器66和第二驅(qū)動(dòng)器68具體化為帶突出部的凸輪，則它們可選地可 包括任意數(shù)量的突出部以產(chǎn)生相應(yīng)數(shù)量的泵送沖程?？梢栽O(shè)想，如果需要， 單個(gè)驅(qū)動(dòng)器可在相應(yīng)端部位置之間移動(dòng)第一柱塞56和第二柱塞60兩者。
高壓源42可包括入口 70，其將高壓源42與通道43流體連接。高壓 源42還可包括低壓通路72，其與入口 70流體連通并可選擇地與第一泵 腔58和第二泵腔62連通。第一入口止回閥74可置于低壓通路72和第一 泵腔58之間，以允許低壓燃料單向流入第一泵腔58中。類(lèi)似的第二入口 止回閥76可置于低壓通路72和第二泵腔62之間，以允許低壓燃料單向 流入第二泵腔62中。
高壓源42還可包括出口 78，其將高壓源42與燃料管線44流體連接。 高壓源42可包括高壓通路80，其可選擇地與第一泵腔58、第二泵腔62 和出口 78流體連通。第一出口止回閥82可置于第一泵腔58和高壓通路 80之間以允許流體從第一泵腔58排出到高壓通路80中。第二出口止回 閥可置于第二泵腔62和高壓通路80之間以允許流體從第二泵腔62排出 到高壓通路80中。
高壓源42還可包括選擇性地將第一泵腔58和共用溢流通道90流體 連接的第一溢流通道86,以及將第二泵腔62與共用溢流通道卯流體連 通的第二溢流通道88。溢流控制閥92可置于共用溢流通道卯中、位于 第 一溢流通道86和第二溢流通道88與低壓通路72之間，以選擇性地允 許從第一泵腔58和第二泵腔62排出的一些流體流經(jīng)第一溢流通道86和第二溢流通道88并流入低壓通路72中。從第一泵腔58和第二泵腔62排 出(即，溢流)到低壓通路72中的流體的量可與排出(即，泵送)到高 壓通路80中的流體的量成反比。
泵腔58、 62和低壓通路72之間的流體連接可通過(guò)選擇閥94來(lái)建立， 從而一次只有第一泵腔58和第二泵腔62中的一個(gè)可與低壓通路72流體 連接。由于第一柱塞56和第二柱塞60可彼此異相移動(dòng)，所以在一個(gè)泵腔 處于低壓(p及入沖程)時(shí)，另一個(gè)泵腔會(huì)處于高壓(泵送沖程)，反之亦 然。這一動(dòng)作可用于使選擇閥94的一個(gè)元件來(lái)回運(yùn)動(dòng)，從而或者使第一 溢流通道86與溢流控制閥92流體連接、或者使第二溢流通道88與溢流 控制閥92流體連接。這樣，第一泵腔58和第二泵腔62可共享同一個(gè)溢 流控制閥82。然而，可以設(shè)想，如果需要，可以可選地用單獨(dú)的溢流控 制閥專(zhuān)門(mén)控制各個(gè)泵腔的有效排量。還可設(shè)想，可以不計(jì)量從第一泵腔 58和第二泵腔62溢流的燃料的量(也稱(chēng)出口計(jì)量)，而是可選地計(jì)量注 入第一泵腔和第二泵腔并隨后從其排出的燃料的量(也稱(chēng)入口計(jì)量)。
溢流控制閥92常態(tài)下可由偏壓彈簧96偏置向第一位置，其中允許流 體如圖2所示流入低壓通路72中。溢流控制閥92還可通過(guò)螺線管或引導(dǎo) 力移動(dòng)到第二位置，其中阻止流體流入低壓通路72中。溢流控制閥92在 相對(duì)于第一柱塞56和/或第二柱塞60排出位置的通過(guò)流體的位置和阻止 流體的位置之間的運(yùn)動(dòng)正時(shí)可決定從相應(yīng)泵腔排出的流體中有多少比率 溢流到低壓通路72或泵送到高壓通路80。
燃料噴射器34可置于氣缸蓋20中并通過(guò)分配管線102連接到總管 36以噴射從第一泵腔58和第二泵腔62排出的燃料。燃料噴射器34可具 體化為例如電子致動(dòng)-電子控制的噴射器、機(jī)械致動(dòng)-電子控制的噴射器、 數(shù)控燃料閥或任何本領(lǐng)域公知的其它類(lèi)型的燃料噴射器。各燃料噴射器 34可操作地在預(yù)定正時(shí)處以預(yù)定的燃料壓力和燃料流速將一定量的加壓 燃料噴射到相關(guān)的燃燒室22中。燃料噴射到燃燒室22中的正時(shí)可與活塞 18的運(yùn)動(dòng)同步、并因此與曲軸24的旋轉(zhuǎn)同步。例如，可在活塞18接近 壓縮沖程的上止點(diǎn)(TDC)位置時(shí)噴射燃料，從而可對(duì)所噴射的燃料進(jìn)行壓縮-點(diǎn)燃-燃燒?？蛇x地，可在活塞18朝著上止點(diǎn)位置開(kāi)始?jí)嚎s沖程 時(shí)噴射燃料，以進(jìn)行均質(zhì)充量壓縮點(diǎn)燃操作。還可以在活塞18于膨脹沖 程期間從上止點(diǎn)位置向下止點(diǎn)位置運(yùn)動(dòng)時(shí)噴射燃料，以進(jìn)行后期的后噴 射，從而為后處理再生形成還原氣氛。燃料噴射導(dǎo)致的燃燒可在活塞18 上產(chǎn)生一個(gè)經(jīng)連桿26和曲軸24傳遞的力，以旋轉(zhuǎn)凸輪傳動(dòng)裝置48、從 而對(duì)另外的燃料進(jìn)行加壓。
控制系統(tǒng)38 (參照?qǐng)D1)可控制從第一泵腔58和第二泵腔62排出的 流體溢流到低壓通路72的量、以及經(jīng)高壓通路80泵送到總管36以用于 后續(xù)噴射和燃燒的量。具體而言，控制系統(tǒng)38可包括與溢流控制閥92連 通的電子控制模塊(ECM) 98。 ECM 98產(chǎn)生的經(jīng)由通訊線路100傳至 溢流控制閥92的控制信號(hào)可決定溢流控制閥92的打開(kāi)正時(shí)和關(guān)閉正時(shí)， 所述打開(kāi)正時(shí)和關(guān)閉正時(shí)決定往總管36的期望燃料流速和/或總管36內(nèi) 的期望燃料壓力。
ECM98可具體化為單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器，其包括用于控制 燃料系統(tǒng)28操作的裝置。許多可購(gòu)得的微處理器可構(gòu)造成執(zhí)行ECM 98 的功能。應(yīng)當(dāng)理解，ECM98可容易地具體化為能夠控制許多不同功能的 普通發(fā)動(dòng)機(jī)或動(dòng)力系統(tǒng)微處理器。ECM 98可包括存儲(chǔ)器、二級(jí)儲(chǔ)存設(shè)備、 處理器和任何其它用于運(yùn)行應(yīng)用程序的構(gòu)件。各種其它電路可與ECM98 相關(guān)聯(lián)，比如供電電路、信號(hào)調(diào)節(jié)電路、螺線管驅(qū)動(dòng)電路和其它類(lèi)型的電 路。
ECM 98可響應(yīng)于指令選擇性地打開(kāi)和關(guān)閉溢流控制閥92以溢流或 泵送燃料。即，取決于發(fā)動(dòng)機(jī)12的轉(zhuǎn)速和發(fā)動(dòng)機(jī)12的負(fù)荷，必須噴射和 燃燒一預(yù)定量的燃料以提供所需的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和/或扭矩輸出。為了讓噴 射器34噴射該預(yù)定量的燃料，噴射時(shí)在總管36中必須存在一定數(shù)量和壓 力的燃料。ECM98可包括儲(chǔ)存在其存儲(chǔ)器中、使各種發(fā)動(dòng)機(jī)狀態(tài)和/或傳 感器輸入與所需的燃料量相關(guān)聯(lián)的一個(gè)或多個(gè)映射。各映射可采用表格、 圖表和/或公式的形式，并包括從發(fā)動(dòng)機(jī)12的實(shí)驗(yàn)室操作和/或室外操作收 集的數(shù)據(jù)匯編。ECM 98可參考這些映射和/或傳感器輸入并打開(kāi)或關(guān)閉溢流控制閥92,從而第一柱塞56和第二柱塞60在正確的正時(shí)往總管36排 出所需量的燃料。
如圖3所示，在一些情形中，第一柱塞56和第二柱塞60的排出沖程 可與燃料噴射器34的噴射正時(shí)相對(duì)應(yīng)。具體而言，圖3示出了燃料噴射 器34的總體以外環(huán)104中的深色區(qū)域表示的示例性噴射正時(shí)，以及第一 柱塞56和第二柱塞60的總體以位于中間的環(huán)106中的深色區(qū)域表示的示 例性沖程正時(shí)。內(nèi)環(huán)108的深色區(qū)域表示噴射事件和排出沖程的曲軸正時(shí) 的角重疊。
從外環(huán)104可以看出，對(duì)于每一個(gè)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)(即，曲軸24 轉(zhuǎn)動(dòng)兩圏)，燃料噴射器34可噴射燃料六次(即，每個(gè)燃料噴射器34噴 射一次)。具體而言，序號(hào)為1-6 (在圖1中從左至右數(shù))的燃料噴射器 34的燃料噴射可分別開(kāi)始于曲軸回轉(zhuǎn)的716。、 116。、 236。、 356。、 476。、 596。處(在圖3中標(biāo)為SOU ，并分別終止于36。、 156。、 276。、 396°、 516°、 636°處(在圖3中標(biāo)為EOIlJ 。
從位于中間的圓環(huán)106可看出，對(duì)于每一個(gè)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)，第一 柱塞56和第二柱塞60每個(gè)可移動(dòng)經(jīng)過(guò)四個(gè)排出沖程，總計(jì)八個(gè)沖程。即， 第一柱塞56可在679.5° (在圖3中標(biāo)為SOR )處開(kāi)始第一排出沖程， 接著第二柱塞60在49.5。 (SOP2)處開(kāi)始第二排出沖程。第一排出沖程 可終止于14.5°(在圖3中標(biāo)為EOPJ處，而第二排出沖程可終止于104.5 ° (EOPj處。接下來(lái)的第三至第八排出沖程可以這種方式繼續(xù)，其中 第一柱塞56的排出沖程和第二柱塞60交替，使得SOP3發(fā)生于139.5°處、 SOP4發(fā)生于229.5°處、SOP5發(fā)生于319.5°處、SOP6發(fā)生于409.5°處、SOP7 發(fā)生于499.5。處并且SOPs發(fā)生于589.5。處。類(lèi)似地，第三至第八沖程可 終止于194.5°的EOP3、 284.5。的EOP4、 374.5。的EOPs、 464.5°的EOP6、 554.5。的EOP7、 644.5。的EOP8。
從內(nèi)環(huán)108可以看出，對(duì)于每一個(gè)完整的發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)，高壓源42的 四個(gè)排出沖程(即，沖程l、 3、 5和7)可與四個(gè)噴射事件(即，燃料噴 射器l、 2、 5和6的噴射事件)至少部分重疊。高壓源42的兩個(gè)排出沖程(即，沖程4和8)可與兩個(gè)燃料噴射事件(即，燃料噴射器3和4的 噴射事件)幾乎完全重疊。高壓源42的其余兩個(gè)排出沖程(即，沖程2 和6)可不與任何噴射事件重合。由于第一驅(qū)動(dòng)器66和第二驅(qū)動(dòng)器68、 凸輪傳動(dòng)裝置48以及曲軸24所承受的力可以是第一柱塞56和第二柱塞 60以及活塞18在所噴射燃料的燃燒期間施加的力的總和，所以上述重疊 的噴射事件如果不加抑制則可形成相當(dāng)大的甚至可能是石皮壞性的力。
為了將這些合力的等級(jí)最小化，ECM 98可以選擇性地改變(即減小) 第一柱塞56和/或第二柱塞60泵送到總管36中的燃料的量。例如，ECM 98可以選擇性地并且顯著地減小上述沖程4和沖程8的有效排量，和/或 適度地減小沖程l、 3、 5和7的有效排量。通過(guò)減小這些有效的排出量， 可使泵送沖程和噴射事件完全重合的重疊時(shí)間最小化，從而使高等級(jí)力的 持續(xù)時(shí)間最小化。另外，通過(guò)減小與部分重合的泵送沖程和噴射事件相關(guān) 聯(lián)的有效排出量，不僅可使高等級(jí)力的持續(xù)時(shí)間最小化，而且甚至可完全 消除這種重疊。
可采用多種方案來(lái)減小各泵送沖程的排量。 一個(gè)此類(lèi)方案可包括將一 個(gè)或多個(gè)泵送沖程保持在全排量，而將其余泵送沖程減小相等的量。例如， 泵送沖程1-3和5-7可保持在全排量，而將沖程4和8相同地減少到最大 排出容量的50%。另一個(gè)方案可包括將一個(gè)或多個(gè)泵送沖程保持在全排 量，而使第一沖程減小第一量，使第二沖程減小第二量，使第三沖程減小 第三量，等等。例如，泵送沖程2和6可保持在全排量，使沖程l、 3、 5 和7減小較少的量25%，而使沖程4和8減小較大的量50%。在再另一 個(gè)示例中，可減小第一柱塞56和第二柱塞60中僅僅一個(gè)的泵送沖程的排 量。例如，與第一柱塞56的運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的泵送沖程1、 3、 5和7可保持 在全排量，而只有與第二柱塞60的運(yùn)動(dòng)相對(duì)應(yīng)的沖程2、 4、 6和8減小 排量。不論實(shí)施何種方案，最好是減小那些與噴射事件最重合(即，重疊 最多)的沖程的排量。在一些情形中，還需要最小化或者甚至阻止連續(xù)的 泵送沖程排量減小，使得最小化或消除總管36中燃料供應(yīng)的中斷。
可響應(yīng)于燃料需求而啟動(dòng)泵送沖程中的排量減小。即，如果燃料需求為最大值，則不可以減小任何泵送沖程的排量、并且仍然供給所要求的燃 料量而不論是否與噴射事件重疊。隨著燃料需求從最大值下降，可以開(kāi)始
減小有效排量，并且排量可隨著總管36內(nèi)燃料需求的持續(xù)降低而更加迅 速地減小。例如，隨著燃料需求從100%的最大供應(yīng)率下降至75%，可以 約25%的相應(yīng)量減小第一柱塞56和第二柱塞60的有效排量。該減小量 可對(duì)應(yīng)于泵送沖程4和8的排量減小為零，或者泵送沖程4和8的有效 排量減小50%、而泵送沖程l、 3、 5和7的有效排量減小25%。可選地， 燃料需求減小25%可導(dǎo)致泵送沖程4的有效排量減小30%、泵送沖程 8的有效排量減小20%、泵送沖程1的有效排量減小12%、泵送沖程3 的有效排量減小10%、泵送沖程5的有效排量減小8%、以及泵送沖程7 的有效排量減小5%。可設(shè)定各排量減小的任意組合，只要組合的有效排 量比率(即，每個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)的排出量)足以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)12的燃料需求。 排量減小的確切方案可以變化，并且例如取決于發(fā)動(dòng)機(jī)速度、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷、 發(fā)動(dòng)機(jī)類(lèi)型、發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用、所需的燃料消耗、廢氣排放、泵送效率、合力 大小和本領(lǐng)域公知的其它因素。 工業(yè)實(shí)用性
所公開(kāi)的泵在任何需要以減小流體系統(tǒng)上的合力和破壞的方式控制 泵排量的流體系統(tǒng)中都可找到可能的應(yīng)用。所公開(kāi)的泵在燃料噴射系 統(tǒng)一一尤其是用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的共軌燃料噴射系統(tǒng)一一中找到具體的應(yīng) 用。本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到，所公開(kāi)的泵可用于其它流體系統(tǒng)中，所 述流體系統(tǒng)可與或可不與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)。例如，所^Hf的泵可用于內(nèi)燃 機(jī)的流體系統(tǒng)，其使用非燃料的液壓介質(zhì)——比如發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油。該流體 系統(tǒng)可用于致動(dòng)各種子系統(tǒng)，比如，例如液壓致動(dòng)的燃料噴射器或用于發(fā) 動(dòng)機(jī)制動(dòng)的換氣閥。根據(jù)本發(fā)明的泵還可替代其它燃料系統(tǒng)一一包括那些 沒(méi)有共軌的系統(tǒng)一_中的組合泵對(duì)。
參照?qǐng)D1，在燃料系統(tǒng)28工作時(shí)，第一驅(qū)動(dòng)器66和第二驅(qū)動(dòng)器68 可旋轉(zhuǎn)而使第一柱塞56和第二柱塞60在各自的第一筒體52和第二筒體 54中彼此異相地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)谝恢?6移動(dòng)經(jīng)過(guò)吸入沖程時(shí)，第二柱塞60可移動(dòng)經(jīng)過(guò)泵送沖程。
在第一柱塞56的吸入沖程期間，流體經(jīng)由第一入口止回閥74吸入到 第一泵腔58中。當(dāng)?shù)谝恢?6開(kāi)始泵送沖程時(shí)，第一泵腔58中增加的 流體壓力可使選擇閥94移動(dòng)并允許排出的流體從第一泵腔58經(jīng)溢流控制 閥93流(即，溢流)到低壓通路72。當(dāng)需要從高壓源42輸出(即，泵 送)高壓流體時(shí)，溢流控制閥92可移動(dòng)以阻止流體從第一泵腔58流到低 壓通路72。
關(guān)閉溢流控制閥92可導(dǎo)致立即在第一泵腔58中建立起壓力。當(dāng)?shù)谝?泵腔58中的壓力持續(xù)增加時(shí)，第一出口止回閥82兩端的壓差可產(chǎn)生一個(gè) 超過(guò)第一出口止回閥82的彈簧關(guān)閉力的開(kāi)啟力。當(dāng)超出第一出口止回閥 82的彈簧關(guān)閉力時(shí)，第一出口止回閥82可打開(kāi)，來(lái)自第一泵腔58中的 高壓流體可經(jīng)第一出口止回閥82流入高壓通路80，然后通過(guò)流體管線44 流進(jìn)總管36。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可理解，溢流控制閥92關(guān)閉和/或打開(kāi)的正時(shí)可決 定將第一柱塞56所排出的流體量中的多少比率泵入高壓通路80中，以及 多少比率泵回低壓通路72。這一操作可用作保持和控制總管36中的壓力 的手段。如以上面所述的，對(duì)溢流閥92的控制由ECM 98通過(guò)通訊線路 100接收的信號(hào)提供。
接近泵送沖程的終點(diǎn)，隨著使第一柱塞56運(yùn)動(dòng)的凸輪突出部66L的 角度的減小，第一柱塞56往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度也可成比例地減小。隨著第一 柱塞56的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度的減小，由第一出口止回閥82兩端的壓差形成的 開(kāi)啟力可接近、然后低于第一出口止回閥82的彈簧力。當(dāng)壓差導(dǎo)致的開(kāi) 啟力低于第一出口止回閥82的彈簧力時(shí)，第一出口止回閥82可移動(dòng)而阻 止流體的經(jīng)過(guò)。
當(dāng)?shù)诙?0的模式從填充切換至泵送(且第一柱塞56從泵送切換 至填充)時(shí)，選擇閥94可移動(dòng)以阻止來(lái)自第一泵腔58的流體并打開(kāi)第二 泵腔62和溢流控制閥92之間的通道，從而允許溢流控制閥92控制第二 泵腔62的排放。然后，第二柱塞60可與以上參照第一柱塞56所描述的類(lèi)似地完成泵送沖程。
在第一柱塞56和第二柱塞60中的任何一個(gè)的泵送沖程期間，它們的 有效排量(即，泵送的燃料量和溢流的燃料量的比率)可分別地減小以最 小化經(jīng)第一驅(qū)動(dòng)器66和/或第二驅(qū)動(dòng)器68、凸輪傳動(dòng)裝置48和曲軸24 傳輸?shù)牧??？扇缦碌販p小有效排量在泵送沖程開(kāi)始期間在較長(zhǎng)的時(shí)間段 內(nèi)將溢流控制閥92保持在打開(kāi)位置，或者可選地，在相應(yīng)柱塞的泵送沖 程結(jié)束之前打開(kāi)溢流控制閥92。 ECM 98可響應(yīng)于預(yù)期的、已知的和/或 測(cè)得的重疊噴射事件及一小于高壓源42最大輸出容量的燃料需求來(lái)設(shè)定 這一減小的有效排量。當(dāng)燃料需求下降時(shí)，有效排量的減小量可增加，和 /或其它泵送沖程的有效排量根據(jù)儲(chǔ)存在ECM 98的存儲(chǔ)器中的各種不同 方案而另外地、逐漸地減小。
由于可選擇性地減小第一柱塞56和/或第二柱塞60的各個(gè)泵送沖程 的排量，所以可以實(shí)現(xiàn)幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)。例如，第一柱塞56和/或第二柱塞60 的排出沖程所導(dǎo)致的力可減小到低于構(gòu)件的破壞閾值，從而延長(zhǎng)了燃料系 統(tǒng)28的構(gòu)件壽命并減小了發(fā)動(dòng)機(jī)的整體噪音級(jí)別。另外，通過(guò)減小泵送 沖程的有效排量，還可通過(guò)僅按需求輸出加壓燃料和通過(guò)盡可能少的泵送 沖程輸出加壓燃料而降低高壓源42的運(yùn)行成本。即，通過(guò)不使用所有的 泵送沖程(即，完全地減去一個(gè)或多個(gè)泵送沖程)，其余沖程(與噴射事 件沒(méi)有重疊或重疊非常少的沖程)的排量可成比例地增加，可能根據(jù)燃料 需求增加到它們的最大排量值。排量較大、沖程較少比排量較小、沖程較 多可能更為有效。
對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，顯而易見(jiàn)的是，可以對(duì)本發(fā)明的泵進(jìn)行 各種修改和變型。在參考了本文所公開(kāi)的泵的說(shuō)明和實(shí)踐后，泵的其它實(shí) 施方式對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。認(rèn)為本說(shuō)明和示例僅僅 是示例性的，本發(fā)明實(shí)際的范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求及其等同內(nèi)容來(lái)表 示。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的泵(42)，包括至少一個(gè)泵送部件(56)，其能夠在單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間移動(dòng)通過(guò)多個(gè)排出沖程；以及控制器(98)，其與所述至少一個(gè)泵送部件連通并構(gòu)造成選擇性地減小在所述多個(gè)排出沖程中的至少一個(gè)但少于全部的排出沖程期間排出的流體的量，其中響應(yīng)于排出流體的需求而啟動(dòng)所述減小。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的泵，其中，所述多個(gè)排出沖程中多于一個(gè)排出 沖程減小排出的流體的量，并且所述多個(gè)排出沖程中的所述多于一個(gè)排出 沖程中的每一個(gè)的減小量大致相同。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的泵，其中，所述多個(gè)排出沖程中多于一個(gè)排出 沖程減小排出的流體的量，并且所述多個(gè)排出沖程中的所述多于一個(gè)排出 沖程中的每一個(gè)的減小量是不同的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3的泵，其中所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少一個(gè)燃料噴射器(34)，且所述多個(gè)排出沖 程中的所述多于一個(gè)排出沖程與所述至少一個(gè)燃料噴射器的噴射正時(shí)至少 部分重合；并且在所述多個(gè)排出沖程中的所述多于一個(gè)排出沖程中，流體排出量減小 最多的那個(gè)沖程與所述至少一個(gè)燃料噴射器的噴射正時(shí)重合最完全。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的泵，其中，所述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)具有至少一個(gè)燃料 噴射器(34),且所述至少一個(gè)排量減小的排出沖程與所述至少一個(gè)燃料 噴射器的至少一個(gè)噴射正時(shí)至少部分重合。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的泵，其中所述至少一個(gè)泵送部件包括第一泵送部件(56 )和第二泵送部件(60);并且所述流體排出量減小的排出沖程僅僅對(duì)應(yīng)于所述第一泵送部件和所 述笫二泵送部件中的一個(gè)。
7. —種用于加壓流體的方法，包括 在單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間多次對(duì)流體加壓；以及響應(yīng)于加壓流體的需求在所述多次加壓中的至少一次但少于全部次 數(shù)的期間選擇性地減小加壓的流體的量。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，在同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間，對(duì)所 述多次加壓中的多個(gè)次數(shù)減小加壓的流體的量，且所述多次加壓中的所述 多個(gè)次數(shù)中的每一個(gè)的減小量大致相同。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，在同一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間，對(duì)所 述多次加壓中的多個(gè)次數(shù)減小加壓的流體的量，且所述多次加壓中的所述 多個(gè)次數(shù)中的每一個(gè)的減小量是不同的。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，進(jìn)一步包括在所述發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間， 在預(yù)定正時(shí)噴射所述流體，其中，最大的減小量與所述預(yù)定正時(shí)重合最精 準(zhǔn)。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)(12)的泵(42)。泵可具有至少一個(gè)泵送部件(56)，其能夠在單個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間移動(dòng)通過(guò)多個(gè)排出沖程。泵還可具有與泵送部件連通的控制器(98)?？刂破骺蓸?gòu)造成選擇性地減小在所述多個(gè)排出沖程中的至少一個(gè)但少于全部的排出沖程期間排出的流體的量?？身憫?yīng)于排出流體的需求而啟動(dòng)該減小。
文檔編號(hào)F02M59/20GK101529083SQ200780039675
公開(kāi)日2009年9月9日 申請(qǐng)日期2007年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月26日
發(fā)明者D·N·埃迪 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司