專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的帶有儲(chǔ)存器的直接噴射燃料系統(tǒng)和運(yùn)轉(zhuǎn)方法
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的帶有儲(chǔ)存器的直接噴射燃料系統(tǒng)和運(yùn)轉(zhuǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)可利用汽油直噴(GDI)去增加動(dòng)力效率和范圍，燃料通過汽油直噴 被輸送至汽缸。GDI的一個(gè)潛在問題是在低噴射壓力下燃料可能沒有與汽缸內(nèi)的空氣 充分混合。至少在一些情況下，未充分混合可降低發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和效率，并且增加排放。 例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷啟動(dòng)時(shí)，且在催化轉(zhuǎn)化器開動(dòng)之前，未充分的混合可加劇冷啟動(dòng)排 放。因此，可以在啟動(dòng)時(shí)使用增加的噴射壓力。
然而，燃料輸送系統(tǒng)也可能在燃料管道內(nèi)遭遇壓縮氣體(空氣、燃料蒸氣等)。 特別地，當(dāng)燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉的情況下冷卻時(shí)，可在燃料導(dǎo)軌內(nèi)形成真空。所述真空 可導(dǎo)致空氣通過燃料噴射器泄漏進(jìn)燃料導(dǎo)軌內(nèi)。即使采取措施去提供增大的啟動(dòng)壓 力，所述泄漏可產(chǎn)生在燃料管道內(nèi)的空氣蒸氣和液體燃料混合，其因此當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng) 時(shí)可減少燃料壓力上升。減少的壓力上升可減少汽缸內(nèi)的空氣/燃料混合，從而在啟 動(dòng)時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力和增加發(fā)動(dòng)機(jī)失速的可能性，其均會(huì)減少客戶滿意度或劣化發(fā)動(dòng) 機(jī)部件?？諝饪赏ㄟ^機(jī)械部件例如噴射器泄漏，但當(dāng)燃料壓力下降時(shí)，其也可能從燃 料中的溶液釋放出來。保持高的燃料導(dǎo)軌壓力或防止燃料導(dǎo)軌壓力深度真空使從溶液 中釋放出來的空氣減至最少。同樣，如果燃料導(dǎo)軌全部充滿液體，這杜絕燃料中的空 氣有機(jī)會(huì)從溶液中釋放出來。
美國(guó)專利US 5,598,817中描述了 一個(gè)旨在啟動(dòng)時(shí)提供增大的燃料壓力的解決方 法，其使用兩個(gè)串聯(lián)流體耦合的泵。第一泵可包括位于燃料箱內(nèi)的提升泵，并且第二 泵可包括位于噴射器上游的容積泵。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉后停止燃料噴射器的運(yùn)轉(zhuǎn)以試圖消 除引導(dǎo)至噴射器的燃料導(dǎo)軌中的燃料蒸氣時(shí)，使用繞過/通過第二泵的旁通燃料通道 和止回閥以允許燃料流進(jìn)第二泵下游的燃料導(dǎo)軌。具體地，當(dāng)存在足夠的壓力差時(shí)， 止回閥允許燃料流進(jìn)引導(dǎo)至噴射器的燃料導(dǎo)軌中。然而，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)，因?yàn)闆]有 足夠的壓力從提升泵輸送至旁通燃料通道，旁通燃料通道自身可包含燃料蒸氣和/或 空氣。當(dāng)?shù)诙眠€沒有被激活時(shí)，這種情況可允許空氣或燃料蒸氣在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和/ 或發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)從旁通燃料通道移至燃料導(dǎo)軌。

發(fā)明內(nèi)容
一個(gè)解決上述問題的方法可包括一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，所述系統(tǒng)包括多個(gè)缸內(nèi)直接噴射器、噴射器上游的燃料導(dǎo)軌、第一泵和耦合在第 一泵的下游且耦合至燃料導(dǎo)軌的第二泵。所述方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)或之后，且
在燃料系統(tǒng)冷卻時(shí)，開動(dòng)第一泵，響應(yīng)溫度改變第一泵的開動(dòng)以維持用于高溫度的更 高的壓力。在冷卻時(shí)，通過利用泵在合適的情況下去產(chǎn)生增加的壓力，例如，可控制 系統(tǒng)中的壓力以減小燃料移至導(dǎo)軌中的可能性。
此外，所述系統(tǒng)可包括繞過第二泵流體耦合的旁通燃料通道，所述旁通燃料通道 具有儲(chǔ)存器和所述儲(chǔ)存器下游的閥門。在這個(gè)例子中，在止回閩的進(jìn)口壓力接近燃料 的蒸氣壓力之前開動(dòng)第一泵以使燃料導(dǎo)軌充滿來自儲(chǔ)存器的燃料。這個(gè)壓力可由多種 方法包括讀取燃料導(dǎo)軌壓力傳感器推斷。
在另一個(gè)方法中，所述系統(tǒng)可包括垂直定位于止回閥上方的儲(chǔ)存器以使在發(fā)動(dòng)機(jī)
冷卻時(shí)在旁通燃料通道內(nèi)形成的任何空氣或蒸氣均不能移動(dòng)至導(dǎo)軌內(nèi)。通過利用在繞 過第二泵的旁通燃料通道內(nèi)的存儲(chǔ)有充足的液體燃料量的儲(chǔ)存器，在冷卻時(shí)液體(且
沒有蒸氣)能夠進(jìn)入引導(dǎo)至燃料噴射器的燃料導(dǎo)軌。當(dāng)然，這個(gè)止回閥和儲(chǔ)存器可整 合進(jìn)高壓泵組件內(nèi)。
因此，在后續(xù)啟動(dòng)時(shí)可以達(dá)成改善的燃料壓力上升。


圖1A顯示了用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的示意圖。 圖1B顯示了用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的替代的示意圖。 圖2A和2B顯示了封裝在燃料導(dǎo)軌中的測(cè)試燃料的壓力對(duì)溫度的圖示。 圖3-5顯示了在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)的燃料系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的高級(jí)程序的例子。
具體實(shí)施例方式
圖1顯示了用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的示意圖。泵10可包括多種類型的泵， 例如在燃料箱內(nèi)或靠近燃料箱的調(diào)節(jié)器設(shè)置產(chǎn)生的壓力的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)在固定電壓的電動(dòng) 泵或者基于運(yùn)轉(zhuǎn)狀況運(yùn)轉(zhuǎn)在兩個(gè)或多個(gè)電壓水準(zhǔn)的電控泵。圖1顯示了后者的配置。例如， 基于運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，泵可以全功率(例如100%)或減少的功率水準(zhǔn)(例如75%)運(yùn)轉(zhuǎn)。在替代 實(shí)施例中提升泵可以運(yùn)轉(zhuǎn)在可變占空比?？刂破?8電子控制提升泵10的啟動(dòng)。泵10流 體耦合至止回閥12。在這個(gè)實(shí)施例中，止回閥12為在特定壓力差下移位的彈簧球式止回 閥。在替代實(shí)施例中，可以有一系列流體耦合的止回閥以在其關(guān)閉時(shí)^l少通過止回閥泄漏 的燃料量。
泵10和止回閥12封裝于燃料箱14內(nèi)。燃料箱可儲(chǔ)存多種燃料例如汽油、乙醇混合 物、或柴油。燃料管道16延伸出油箱將止回閥12流體耦合至泵1S和燃料管道22?？蛇x 傳感器17可耦合至燃料管道16。在這個(gè)實(shí)施例中傳感器17測(cè)量燃料管道16內(nèi)的燃料的 壓力。在替代實(shí)施例中傳感器17可測(cè)量燃料管道16內(nèi)的溫度，其可與控制器38內(nèi)的壓力互相關(guān)聯(lián)。燃料管道16流體耦合至燃料泵18,所述燃料泵18流體耦合至止回閥20。 在這個(gè)實(shí)施例中燃料泵為包括用于改變其可供應(yīng)的燃料量的機(jī)構(gòu)的容積泵。燃料泵18包 含調(diào)節(jié)泵排量的電控進(jìn)口止回閥。止回閥20防止燃料導(dǎo)軌壓力驅(qū)^:燃料通過燃料泵18 回流。在這個(gè)實(shí)施例中止回閥包括板彈簧機(jī)構(gòu)(由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的止回彈簧球圖標(biāo)示意性表 示)。在替代實(shí)施例中，可以有一系列流體耦合的止回閥以在其關(guān)閉時(shí)減少通過止回閥泄 漏的燃料量。燃料管道29將止回閩20流體耦合至燃料導(dǎo)軌30。
燃料導(dǎo)軌30流體耦合至燃料噴射器31。在這個(gè)實(shí)施例中，燃料噴射器包括缸內(nèi)直接 噴射器。在替代實(shí)施例中，燃料噴射器可為進(jìn)氣道燃料噴射器，或進(jìn)氣道噴射器和直接噴 射器的組合。燃料噴射器將燃料以可控、可變的壓力供應(yīng)至發(fā)動(dòng)機(jī)32。在這個(gè)實(shí)施例中， 發(fā)動(dòng)機(jī)32具有6個(gè)汽缸。在替代實(shí)施例中，也可使用其他數(shù)目的汽缸。
旁通燃料通道28流體耦合至燃料管道16和燃料管道29。旁通燃料通道允許燃料在 一定情況下繞過泵18和止回閥20移動(dòng)。旁通燃料通道28包括燃料管道22、燃料管道24、 燃料儲(chǔ)存器25和止回閥26。在替代實(shí)施例中，止回閥可用節(jié)流孔取代，或更進(jìn)一步地， 節(jié)流孔和止回閥可彼此串聯(lián)或并聯(lián)使用。如圖l顯示，燃料管道24的一部分相對(duì)于地面 在儲(chǔ)存器25上方延伸。儲(chǔ)存器垂直定位于止回閥26上方，所述止回閥相對(duì)于水平地面垂 直定位于燃料泵18和止回閥20上方。
控制器38電連接至傳感器17、燃料導(dǎo)軌壓力傳感器34和發(fā)動(dòng)機(jī)溫度傳感器36?？?br> 制器可接收并儲(chǔ)存來自這些不同的傳感器的信號(hào)。
在一定情況下，空氣或燃料蒸氣可聚積在旁通燃料通道的這部分中，并且在這里可稱 為空氣柱?？諝庵砂ㄈ剂瞎艿?2和燃料儲(chǔ)存器的部分?？諝庵蔀橐后w體積在冷卻 時(shí)收縮的副產(chǎn)品。通過顯示在圖1A中的配置，任何泄漏進(jìn)燃料系統(tǒng)中的蒸氣或空氣形成 燃料導(dǎo)軌外的空氣柱。此外，通過這種配置，在發(fā)動(dòng)機(jī)重新啟動(dòng)時(shí)，空氣柱沒有被吸收進(jìn) 燃料導(dǎo)軌中。
燃料儲(chǔ)存器可包括任何足夠用于存儲(chǔ)一定體積的燃料的結(jié)構(gòu)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度接近環(huán)境 溫度時(shí)，其可主動(dòng)加壓燃料管道29。此外，燃料儲(chǔ)存器可具有足夠的體積以在發(fā)動(dòng)機(jī)啟
動(dòng)時(shí)提供充足的液體燃料至燃料導(dǎo)軌，其中燃料旁通過髙壓泵。在替代實(shí)施例中，燃料儲(chǔ) 存器可由具有延長(zhǎng)的長(zhǎng)度和/或直徑的管道24形成以在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉狀況下當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度 接近環(huán)境溫度時(shí)充分地加壓燃料管道29。在這個(gè)實(shí)施例中，止回閥26為在指定的2 PSI 的壓力下移位的彈簧球式機(jī)構(gòu)。這樣，因?yàn)橐呀?jīng)在燃料導(dǎo)軌中的液體燃料體積隨著降低的 溫度而縮小，可減小壓力差以擴(kuò)大液體燃料流進(jìn)燃料導(dǎo)軌的情況。在替代實(shí)施例中，壓力 差可被調(diào)節(jié)以考慮到燃料組份或系統(tǒng)需求，或可以使用其他閩結(jié)構(gòu)。
取決于特定運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，發(fā)動(dòng)機(jī)可運(yùn)轉(zhuǎn)在多種模式下。所述模式包括例如啟動(dòng)模式、正 常模式、怠速模式和關(guān)閉模式。
當(dāng)提升泵10被首次供能(例如，在高壓泵18啟動(dòng)之前)時(shí)，系統(tǒng)中的任何燃料蒸氣 被收縮且空氣被壓縮。在高壓泵18和噴射器31之間的任何壓縮的空氣阻止容積泵1S提高燃料導(dǎo)軌壓力的能力。在切斷(key-off)時(shí)期，儲(chǔ)存器和止回閥裝置使得燃料導(dǎo)軌吸 收液體燃料并減少或消除空氣吸收或從燃料導(dǎo)軌中溶液釋放的空氣。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)且泵W停用時(shí)，燃料流移動(dòng)通過元件22、 24、 25和26。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正 在噴射且泵18正在增加燃料導(dǎo)軌壓力時(shí)，燃料流移動(dòng)通過泵18。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)處于啟動(dòng)模式 時(shí)，提升泵可被運(yùn)轉(zhuǎn)(盡管髙壓泵還沒有運(yùn)轉(zhuǎn))以產(chǎn)生燃料壓力增加用于首次燃料噴射以 啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在這個(gè)模式下，燃料可繞過旁通燃料通道從提升泵輸送至燃料導(dǎo)軌?？商娲?的，燃料可通過位于高壓泵內(nèi)的止回閥輸送。當(dāng)提升泵運(yùn)轉(zhuǎn)了延長(zhǎng)的期間時(shí)(例如20分 鐘)，包含在燃料系統(tǒng)內(nèi)的容器內(nèi)的空氣可溶解于液體燃料內(nèi)。因此，在通常的切斷情況 下，在剛切斷時(shí)系統(tǒng)立即全部充滿液體。后來燃料冷卻趨向?qū)е驴諝夂驼魵饪臻g形成。
盡管圖1A中的上述配置可用于解決蒸氣的產(chǎn)生和/或空氣泄漏進(jìn)燃料導(dǎo)軌內(nèi)，在發(fā)動(dòng) 機(jī)關(guān)閉運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可執(zhí)行額外的/可選的動(dòng)作。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)停止時(shí)，可開始關(guān)閉 模式。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)停止并且燃料系統(tǒng)冷卻至環(huán)境溫度時(shí)，可開始關(guān)閉模式以增加燃 料管道29內(nèi)的壓力以防止或減少空氣通過噴射器泄漏進(jìn)燃料管道的可能性。在一個(gè)例子 中，控制器打開提升泵并且然后根據(jù)溫度(例如發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻劑溫度)、導(dǎo)軌壓力、從關(guān)閉 起的時(shí)間和/或其組合關(guān)閉提升泵?？刂破骺蓤?zhí)行多種動(dòng)作以將燃料推過旁通燃料通道并 增加燃料管道29內(nèi)的燃料壓力，例如那些關(guān)于圖2-5描述的動(dòng)作。
圖1B顯示了替代的燃料系統(tǒng)配置，其也可與圖3-5中的關(guān)閉程序一起使用。然而， 圖lB中的配置在燃料導(dǎo)軌中空氣吸入和/或蒸氣產(chǎn)生的可能性更大。具體地，圖1B中顯 示了具有與圖1A相比較相同部件用相同數(shù)字標(biāo)號(hào)的替代燃料系統(tǒng)的示意圖。在圖1A和 1B的系統(tǒng)間的一個(gè)不同點(diǎn)包括旁通燃料通道中止回間的位置。在圖1B中，止回閥26相 對(duì)于地面位于燃料管道中高點(diǎn)或最高點(diǎn)，而圖U中的止回閥26相對(duì)于地面位于比圖1B 中的止回閥26低的點(diǎn)。
由于在燃料系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)可發(fā)生的多種情況,在圖1A和1B中的旁通燃料通道中可形 成燃料蒸氣或空氣。當(dāng)燃料蒸氣和空氣形成時(shí)，其移動(dòng)至燃料管道24內(nèi)的最高點(diǎn)。在圖 1B中，當(dāng)開始關(guān)閉模式時(shí)，燃料蒸氣/空氣移動(dòng)通過止回閥26進(jìn)入燃料管道29。在后續(xù) 啟動(dòng)時(shí)，由于空氣和燃料蒸氣達(dá)到燃料導(dǎo)軌和/或噴射器，燃料噴射器會(huì)經(jīng)歷減少的壓力 上升，其可減少在汽缸內(nèi)的空氣/燃料混合。減少的混合可在啟動(dòng)時(shí)減少發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力并增 加發(fā)動(dòng)機(jī)失速的可能性，二者均可能減少客戶滿意度或退化發(fā)動(dòng)機(jī)部件。圖U中的配置， 例如，通過降低止回閥26的相對(duì)高度和在旁通燃料通道內(nèi)添加允許增加的燃料量存儲(chǔ)的 儲(chǔ)存器25以至少部分解決這種情況。當(dāng)燃料輸送系統(tǒng)處于關(guān)閉和啟動(dòng)模式時(shí)，這些特征 使充足的液體燃料，并且沒有空氣或燃料蒸氣，進(jìn)入燃料管道29。然而，例如關(guān)于圖2-5 描述的，可采取額外的或替代措施進(jìn)一步解決在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻情況時(shí)的燃料導(dǎo)軌內(nèi)的蒸氣產(chǎn) 生。
圖2A顯示了認(rèn)證燃料和測(cè)試燃料E10的蒸氣壓力和溫度關(guān)系圖。在y軸上為壓力且 在x軸上為溫度。認(rèn)證燃料為由E,P.A(美國(guó)環(huán)保署)規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)美國(guó)燃料組份。認(rèn)證燃料組份接近地符合個(gè)人可在美國(guó)加油站獲得的標(biāo)準(zhǔn)混合汽油。E10是一種含有10%乙醇的 汽油。在相同溫度下，E10的壓力稍微髙于認(rèn)證燃料。圖中示出代表E10混合燃料的線和 代表認(rèn)證燃料的線。用于標(biāo)示認(rèn)證燃料的方程式為
這個(gè)圖說明控制器可用于將封裝在燃料管道29內(nèi)的燃料的溫度和封裝在燃料管道內(nèi)的燃 料的蒸氣壓力互相關(guān)聯(lián)的過程?？刂破骺蓪⑵咨w溫度與燃料導(dǎo)軌溫度互相關(guān)聯(lián)。在這個(gè) 實(shí)施例中，汽缸蓋溫度和燃料導(dǎo)軌溫度密切相關(guān)聯(lián)并且在切斷時(shí)期的大部分時(shí)間內(nèi)幾乎為 等溫。在替代實(shí)施例中，可釆用更詳細(xì)的熱分析方法去預(yù)測(cè)燃料導(dǎo)軌的溫度。在燃料導(dǎo)軌 的溫度已經(jīng)確定后，隨后燃料導(dǎo)軌溫度代入計(jì)算燃料導(dǎo)軌壓力的方程式(1)中。
圖2B顯示了在對(duì)數(shù)軸上認(rèn)證燃料和E10燃料的壓力和溫度之間關(guān)系的圖表，其產(chǎn)生 了非常相同的表現(xiàn)為直線的曲線。圖中示出代表E10燃料的線和代表認(rèn)證燃料的線。圖表 表現(xiàn)了控制器如何將封裝在燃料管道29內(nèi)的燃料的溫度與封裝在燃料管道內(nèi)的燃料的蒸 氣壓力相關(guān)聯(lián)的替代實(shí)施例。
現(xiàn)參閱圖3-5,顯示了在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)(其可包括發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉)用于控制燃料泵 運(yùn)轉(zhuǎn)的范例程序的多種實(shí)施例。這些程序可與圖1A中的燃料系統(tǒng)和/或圖1B中的燃料系 統(tǒng)一起使用。在一些例子中，在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉情況時(shí)，該程序通過驅(qū)動(dòng)提升泵產(chǎn)生在燃料導(dǎo) 軌中模擬蓄能池的效果的運(yùn)轉(zhuǎn)。在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉和后續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)情況時(shí)，增加的壓力減少 燃料蒸氣產(chǎn)生和/或空氣泄漏進(jìn)導(dǎo)軌中。描述了多種用于在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)燃料泵的運(yùn) 轉(zhuǎn)方法，包括，例如在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻時(shí)，在選擇的發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉運(yùn)轉(zhuǎn)狀況下一次或多次運(yùn)轉(zhuǎn)泵。 此外，泵的運(yùn)轉(zhuǎn)可響應(yīng)燃料導(dǎo)軌壓力、推斷的燃料溫度和測(cè)量的燃料壓力和/或其他。在 一個(gè)具體實(shí)施例中，溫度越高，則系統(tǒng)維持的燃料導(dǎo)軌壓力越高。這樣，不需要過多的泵 運(yùn)轉(zhuǎn)便可獲得充足的壓力以減少蒸氣產(chǎn)生。
圖3顯示了描繪了一旦發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)停止則由控制器執(zhí)行的用于運(yùn)轉(zhuǎn)提升泵的程 序的流程圖。在310處程序確定發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況。運(yùn)轉(zhuǎn)狀況可包括發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、燃料導(dǎo)軌 溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)溫度、燃料管道16中的燃料壓力、噴射壓力、環(huán)境溫度和燃料箱中的燃料 量。
隨后程序進(jìn)入312處，在312處確定發(fā)動(dòng)機(jī)是否已經(jīng)關(guān)閉或發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火是否已經(jīng)開始。
如果確定發(fā)動(dòng)機(jī)還沒有關(guān)閉或還沒有開始點(diǎn)火，則程序返回至開始。
另一方面，如果確定已經(jīng)關(guān)閉點(diǎn)火，程序進(jìn)入314處，在314處驅(qū)動(dòng)提升泵。在這個(gè) 實(shí)施例中，提升泵被驅(qū)動(dòng)300亳秒。在其他實(shí)施例中取決于運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，如環(huán)境溫度、噴射 器溫度、燃料壓力和燃料溫度，提升泵被驅(qū)動(dòng)的時(shí)間可改變。然后程序返回至開始。
圖4顯示了描繪了一旦發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)停止或點(diǎn)火已經(jīng)開始則由控制器執(zhí)行的用于 運(yùn)轉(zhuǎn)提升泵的程序的流程圖的替換實(shí)施例。在410處預(yù)測(cè)燃料蒸氣壓力。壓力的預(yù)測(cè)根據(jù) 顯示在圖2A和圖2B中汽缸蓋溫度或燃料導(dǎo)軌溫度的現(xiàn)有溫度輸入建模。例如，當(dāng)認(rèn)證燃 料用于發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，從汽缸蓋或燃料導(dǎo)軌測(cè)量的溫度代入至等式(l)以預(yù)測(cè)燃料蒸氣壓力。然后，程序進(jìn)入W2處，在W2處計(jì)算供應(yīng)燃料壓力(Supply-Pressure)。供應(yīng)燃料 壓力為止回閥26上游位于燃料管道16、燃料管道22和儲(chǔ)存器25內(nèi)的燃料壓力。這個(gè)壓 力使用下面的等式(2)計(jì)算出
Supply—Pressure = Rai1—Pressure + Check—Valve—Pressure—Drop (2) 燃料導(dǎo)軌壓力(Rail-Pressure)可由位于燃料導(dǎo)軌中的傳感器測(cè)量。止回閥壓降 (Check-Valve_Pressure—Drop)由止回閥的機(jī)構(gòu)管理。在這個(gè)實(shí)施例中，止回閥壓降為 IIPSI。在替代實(shí)施例中，壓降可以改變。在一些實(shí)施例中，供應(yīng)燃料壓力可由連接至燃 料管道16的傳感器17測(cè)量。
程序隨后進(jìn)入至4"處，在"4處確定燃料蒸氣壓力是否低于行程壓力(trip pressure )。行程壓力指的是在止回閥26的上游位于燃料管道16和燃料管道22中的供應(yīng) 壓力。當(dāng)預(yù)測(cè)的蒸氣壓力降低至行程壓力以下時(shí)，開始提升泵10的運(yùn)轉(zhuǎn)。在這個(gè)實(shí)施例 中，取決于燃料溫度，行程壓力范圍可在10PSI和30PSI之間。在這個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)燃 料管道或?qū)к墱囟仍?50-200° F之間時(shí)，行程壓力設(shè)定在30PSI。如果燃料管道溫度在 100-150 ° F之間時(shí)，行程壓力設(shè)定為20PSI。如果燃料管道溫度在50-100 ° F之間時(shí)， 行程壓力設(shè)定為10PSI。在其他實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)溫度可用于取代燃料管道溫度。此外， 行程壓力可改變以考慮到可在燃料輸送系統(tǒng)中使用的不同類型的燃料，例如乙醇混合物、 甲醇混合物、柴油或生物柴油。這些數(shù)值可增加或減小以符合使用的燃料組分和化學(xué)特性。 這些特性可由位于燃料箱中的傳感器(未顯示)確定或由位于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的控制器根據(jù)來自 例如排氣氧傳感器的反饋預(yù)設(shè)。
如果對(duì)414處的回答為是，程序返回至開始。然而，如果確定供應(yīng)壓力低于燃料蒸氣 壓力，則隨后程序進(jìn)入至416處，在416處程序以高水準(zhǔn)(例如全功率)驅(qū)動(dòng)提升泵持續(xù) 300亳秒。在一個(gè)例子中，當(dāng)以高水準(zhǔn)驅(qū)動(dòng)提升泵時(shí)，5和10立方厘米之間的液體被輸送 至燃料管道。在替代實(shí)施例中，提升泵可以指定的時(shí)間間隔被多次驅(qū)動(dòng)。在提升泵被驅(qū)動(dòng) 后，程序移動(dòng)至414處。
圖5顯示了描繪了一旦發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)停止或點(diǎn)火已經(jīng)開始則由控制器執(zhí)行的用于 運(yùn)轉(zhuǎn)提升泵的程序的流程圖的替代實(shí)施例。
在51G處，程序確定燃料導(dǎo)軌的溫度。在控制器中確定燃料導(dǎo)軌溫度，所述控制器將 燃料管道溫度與通過位于發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)的傳感器(未圖示)測(cè)量的汽缸蓋溫度相關(guān)聯(lián)。在替代 實(shí)施例中，燃料導(dǎo)軌溫度可由連接至燃料導(dǎo)軌的傳感器測(cè)量。
隨后，程序進(jìn)入至512處，在512處控制器將燃料導(dǎo)軌溫度與蒸氣壓力相關(guān)聯(lián)。這種 相關(guān)性圖示地描繪在圖2A和圖2B中。
隨后，程序進(jìn)入514處，在514處設(shè)定行程壓力。如果使用標(biāo)準(zhǔn)汽油作為燃料，泵行 程壓力如下如果溫度在150至200° F之間，行程壓力為30PSI。如果溫度在100至l50 。F之間時(shí)，行程壓力設(shè)定為20 PSI。如果溫度在50-100 ° F之間時(shí)，行程壓力設(shè)定為 10 PSI。隨后，程序進(jìn)入516處，在516處在控制器內(nèi)確定蒸氣壓力是否低于行程壓力。如果 蒸氣壓力沒有低于行程壓力，則隨后程序返回至開始。
然而，如果蒸氣壓力低于行程壓力，則隨后程序進(jìn)入至518，在518處提升泵可被驅(qū) 動(dòng)300亳秒。在替代實(shí)施例中，提升泵被驅(qū)動(dòng)的時(shí)間可取決于可由提升泵輸送至旁通燃料 通道的壓力大小而改變。隨后，程序進(jìn)入至520處，在520處在控制器內(nèi)確定燃料管道 29和/或燃料導(dǎo)軌30內(nèi)的壓力是否達(dá)到52 PSI。如果壓力還沒有達(dá)到52 PSI，則程序返 回518處并再次驅(qū)動(dòng)提升泵。如果壓力已經(jīng)達(dá)到52 PSI,則程序返回至開始。在其他實(shí) 施例中，可修改燃料管道內(nèi)的壓力以考慮到在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)用于來自燃料噴射器的壓力的 需求的增加或減少。
上述例子說明了可被用于減小空氣和/或燃料蒸氣轉(zhuǎn)移至燃料導(dǎo)軌的可能性的運(yùn)轉(zhuǎn)。 這樣，燃料導(dǎo)軌實(shí)質(zhì)上僅含有液體燃料，這樣在后續(xù)啟動(dòng)時(shí)，液體燃料經(jīng)過噴射器被輸送 至汽缸內(nèi)，并且可以達(dá)成充足的壓力上升。
應(yīng)該明白的是這里揭露的配置和程序本質(zhì)上為范例性的，并且這些具體實(shí)施例不認(rèn)為 是限制，因此多種變形是可能的。例如，上面的技術(shù)可應(yīng)用于V形6缸、直列4缸、直列 6缸、V形12缸、對(duì)置4缸以及其他發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本發(fā)明主題包括所有這里揭露的多種系 統(tǒng)和配置和其他特征、功能和/或特性的新穎的和非顯而易見的組合和次組合。
本申請(qǐng)的權(quán)利要求特別指出某些被認(rèn)為新穎的和非顯而易見的組合和次組合。這些權(quán) 利要求可提到"一個(gè)"元件或"第一"元件或其等同物。這些權(quán)利要求應(yīng)該理解為包括一 個(gè)或多個(gè)這種元件的結(jié)合，既不要求也不排除兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的元件。這里揭露的特 征、功能、元件和/或特性的其他組合和次組合可通過現(xiàn)有的權(quán)利要求修正或通過在本申 請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)案中提出新的權(quán)利要求得到主張。這些權(quán)利要求相對(duì)于原始權(quán)利要求的范圍 無論較寬、較窄、相等或不同，也被認(rèn)為包括在本發(fā)明主題內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，所述系統(tǒng)包括多個(gè)缸內(nèi)直接噴射器、所述噴射器上游的燃料導(dǎo)軌、第一泵、耦合在第一泵的下游并耦合至燃料導(dǎo)軌的第二泵，所述方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)或之后，且在燃料系統(tǒng)冷卻時(shí)，開動(dòng)第一泵；及響應(yīng)溫度改變第一泵的開動(dòng)以維持用于高溫度的更高的壓力。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在后續(xù)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)和 開動(dòng)第二泵之前，通過第一泵加壓燃料導(dǎo)軌中的燃料，其中在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉和切斷情況 時(shí)執(zhí)行第一泵的開動(dòng)。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)或之后， 當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度在150至200。 F之間，并且在燃料導(dǎo)軌中含有的燃料的壓力已經(jīng)下降至 30 PSI以下時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)第一泵300亳秒；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度在100至150。 F之間，并且在燃料導(dǎo)軌中含有的燃料的壓力已經(jīng)下 降至20 PSI以下時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)第一泵300毫秒；當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度在50至100。 F之間，并且在燃料導(dǎo)軌中含有的燃料的壓力已經(jīng)下降 至IO PSI以下時(shí)，運(yùn)轉(zhuǎn)第一泵300亳秒。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度確定蒸 氣壓力；其中在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)泵開動(dòng)的正時(shí)、持續(xù)時(shí)間和/或水準(zhǔn)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)溫度改變。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括根據(jù)環(huán)境溫度確定蒸氣 壓力；其中在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)泵開動(dòng)的正時(shí)、持續(xù)時(shí)間和/或水準(zhǔn)隨著環(huán)境溫度改變。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀況估算燃料 系統(tǒng)中耦合的止回閩的進(jìn)口壓力并估算燃料蒸氣壓力，所述第一泵在止回閥的進(jìn)口壓 力接近估算的燃料蒸氣壓力之前開動(dòng)。
7. —種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)，包括 多個(gè)缸內(nèi)直接噴射器； 噴射器上游的燃料導(dǎo)軌；第一泵；耦合在第一泵下游并耦合至燃料導(dǎo)軌的第二泵；繞過第二泵流體耦合的旁通燃料通道，所述旁通燃料通道具有燃料儲(chǔ)存器和燃料 儲(chǔ)存器下游的閩門或節(jié)流孔，其中所述閥門或節(jié)流孔垂直定位于所述第二泵之上并且 所述燃料儲(chǔ)存器垂直定位于所述閥門或節(jié)流孔之上，所述燃料儲(chǔ)存器具有一定尺寸以 在旁通燃料通道內(nèi)保持充足的燃料量以在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻時(shí)允許燃料從旁通燃料通道轉(zhuǎn) 移至燃料導(dǎo)軌。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，封裝于燃料儲(chǔ)存器內(nèi)的體積大于位于 燃料導(dǎo)軌和第二泵下游的燃料管道內(nèi)的燃料體積的減小，所述減小由發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)關(guān)閉 后的冷卻造成。
9. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，旁通燃料通道連接在第一泵和第二泵 之間且在第二泵和燃料導(dǎo)軌之間，其中所述閥門位于旁通燃料通道內(nèi)。
10. 如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)或之后 和冷卻時(shí)能夠以高水準(zhǔn)電開動(dòng)第一泵的控制器，所述第一泵在閥門的進(jìn)口壓力接近燃 料蒸氣壓力之前被開動(dòng)。
11. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，閥門在為ll PSI時(shí)移位。
12. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，第一泵被電力控制。
13. 如權(quán)利要求10所述的系統(tǒng)，其特征在于，當(dāng)閥門的進(jìn)口壓力已經(jīng)下降至30 PSI以下，并且燃料導(dǎo)軌溫度在150至200。 F之間時(shí)，控制器運(yùn)轉(zhuǎn)所述第一泵；當(dāng)閥門的進(jìn)口壓力已經(jīng)下降至20 PSI以下，并且燃料導(dǎo)軌溫度在100至150。 F之間時(shí)，控制器運(yùn)轉(zhuǎn)所述第一泵；當(dāng)閥門的進(jìn)口壓力已經(jīng)下降至10PSI以下，并且燃料導(dǎo)軌溫度在50至100。 F之間時(shí)，控制器運(yùn)轉(zhuǎn)所述第一泵。
14. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)環(huán)境溫度確定蒸氣壓力。
15. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)溫度確定蒸氣壓力。
16. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述閥門為當(dāng)旁通燃料通道中的壓 力超過燃料導(dǎo)軌壓力預(yù)定閾值時(shí)允許燃料從旁通燃料通道流向燃料導(dǎo)軌的止回閥。
17. 如權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其特征在于，進(jìn)一步包括耦合在第二泵下游且平 行于旁通燃料通道的第二止回閥，當(dāng)?shù)诙够亻y上游的壓力超過燃料導(dǎo)軌壓力預(yù)選的 閾值時(shí)第二止回閥允許燃料從第二泵流向燃料導(dǎo)軌。
18. —種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法，所述系統(tǒng)包括多個(gè)缸內(nèi)直 接噴射器、所述噴射器上游的燃料導(dǎo)軌、第一泵、耦合在第一泵下游并耦合至燃料導(dǎo) 軌的第二泵以及繞過第二泵流體耦合且具有儲(chǔ)存器和儲(chǔ)存器下游的閥門的旁通燃料 通道，所述方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉情況下，且在燃料系統(tǒng)冷卻時(shí)，在所述閥門的進(jìn)口壓力接近燃料蒸 氣壓力之前開動(dòng)第一泵以使燃料導(dǎo)軌充滿來自儲(chǔ)存器的燃料，其中所述旁通燃料通道 的儲(chǔ)存器具有一定尺寸并垂直定位于閥門之上以提供充足的燃料用于允許燃料在冷 卻時(shí)可被吸入進(jìn)燃料導(dǎo)軌中；在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)且在開動(dòng)第二泵之前通過第一泵加壓位于燃料導(dǎo)軌中的燃料；及 從第一泵將燃料通過旁通燃料通道繞過第二泵輸送至噴射器； 在開動(dòng)第二泵之后不通過旁通燃料通道從第一和第二泵將燃料輸送至噴射器；及補(bǔ)充存儲(chǔ)在儲(chǔ)存器內(nèi)的燃料。
全文摘要
本發(fā)明涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的帶有儲(chǔ)存器的直接噴射燃料系統(tǒng)和運(yùn)轉(zhuǎn)方法，描述一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)方法。該系統(tǒng)包括多個(gè)缸內(nèi)直接噴射器、噴射器上游的燃料導(dǎo)軌、第一泵、耦合在第一泵下游且耦合至燃料導(dǎo)軌的第二泵。該方法包括在發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉時(shí)或之后，且在燃料系統(tǒng)冷卻時(shí)，開動(dòng)第一泵；及響應(yīng)溫度改變第一泵的開動(dòng)以維持用于高溫度的更高的壓力。在一些例子中，該系統(tǒng)可包括繞過第二泵的旁通燃料通道中的儲(chǔ)存器，旁通燃料通道具有燃料儲(chǔ)存器下游的閥門，閥門垂直定位在第二泵上方且燃料儲(chǔ)存器垂直定位于閥門上方。燃料儲(chǔ)存器具有一定尺寸以在旁通燃料通道中保持充足的燃料量以在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻時(shí)允許將燃料從旁通燃料通道中移動(dòng)至導(dǎo)軌中。
文檔編號(hào)F02N99/00GK101418755SQ20081016592
公開日2009年4月29日 申請(qǐng)日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月26日
發(fā)明者埃里克·馬修·斯托赫克, 小弗蘭克·岡薩雷斯, 約瑟夫·諾門·伊里, 羅斯·戴克斯特拉·珀西富爾 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司