回收機動車輛能量的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種從機動車輛（50）回收能量的方法，其中，在發(fā)動機超限運轉(zhuǎn)期間，將機動車輛（50）減速產(chǎn)生的動能用于以高需求水平驅(qū)動高壓燃油泵（130），從而將燃油以高壓存儲在燃油貯存器（140）中，以供機動車輛（50）的發(fā)動機（10）的以后使用。
【專利說明】回收機動車輛能量的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及機動車輛，尤其涉及在機動車輛減速過程中回收機動車輛的能量。
【背景技術(shù)】
[0002]眾所周知，在車輛減速的一段時間內(nèi)，可將動能轉(zhuǎn)換為存儲的電能，這樣的系統(tǒng)有時被稱為再生制動系統(tǒng)或能量回收系統(tǒng)。
[0003]對于機動車輛制造商來說，其在降低燃油消耗方面承受的壓力越來越大。
[0004]發(fā)明人已經(jīng)意識到，通過以本文所描述的方式構(gòu)造和使用機動車輛的燃油供給系統(tǒng)，能夠進(jìn)一步降低燃油消耗，同時可能潛在地減少廢氣排放。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目標(biāo)是減少機動車輛的燃油消耗。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，提供了一種使用機動車輛的發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)回收機動車輛的能量的方法，該燃油供給系統(tǒng)包括發(fā)動機驅(qū)動的高壓燃油泵和高壓燃油貯存器，其中，該高壓燃油泵至少可在高需求水平和低需求水平下操作，并且，高壓燃油貯存器可選擇性地連接至高壓燃油泵和發(fā)動機，其中，該方法包括:在基本上無燃油供給發(fā)動機的車輛超限運轉(zhuǎn)事件中，以高需求水平運行高壓燃油泵，并且將高壓燃油泵的燃油存儲在貯存器中。
[0007]高需求水平是高壓燃油泵的最大需求水平。
[0008]該方法還包括在隨后的發(fā)動機燃油需求事件中將燃油從貯存器供應(yīng)至發(fā)動機，并且在將燃油從貯存器中供應(yīng)給發(fā)動機期間，以低需求水平運行高壓燃油泵。
[0009]隨后的發(fā)動機燃油需求事件可以是發(fā)動機需要燃油來加速機動車輛的事件。
[0010]低需求水平可以是高壓燃油泵的最小需求水平。
[0011]該方法還包括:在車輛超限運轉(zhuǎn)事件中，如果貯存器是充滿的，則將高壓燃油泵的需求水平從高需求水平降至低需求水平。
[0012]該方法還包括:在車輛超限運轉(zhuǎn)事件中，如果機動車輛的速度高于預(yù)定的最小車輛速度，則以高需求水平運行高壓燃油泵，如果機動車輛的速度低于預(yù)定的最小車輛速度，則以低需求水平運行高壓燃油泵。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，提供了一種機動車輛的發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)，其包括:燃油存儲罐、低壓燃油泵、至少一個燃油噴射器、燃油貯存器、閥門裝置、以及電子控制器。低壓燃油泵將來自燃油存儲罐的燃油供應(yīng)至發(fā)動機驅(qū)動的可變輸出高壓燃油泵，該高壓燃油泵至少可以高需求水平和低需求水平運行；該至少一個燃油噴射器以高壓將燃油供應(yīng)給發(fā)動機；燃油貯存器以高壓存儲燃油；閥門裝置用于控制高壓燃油泵、貯存器和發(fā)動機之間的燃油流動；以及電子控制器，用于控制高壓燃油泵、閥門裝置和該至少一個燃油噴射器的運行，其中，電子控制器在基本沒有燃油供應(yīng)至發(fā)動機的車輛超限運轉(zhuǎn)事件中可操作，以使高壓燃油泵以高需求水平運行，并且電子控制器控制閥門裝置以將燃油從高壓燃油泵供應(yīng)至燃油貯存器。
[0014]高需求水平可以是高壓燃油泵的最大需求水平。
[0015]在隨后的發(fā)動機燃油需求事件中，電子控制器可控制閥門裝置以將燃油從貯存器供應(yīng)至發(fā)動機，并且在燃油從貯存器供應(yīng)至發(fā)動機的過程中，電子控制器可以使高壓燃油泵以低需求水平運行。
[0016]隨后的發(fā)動機燃油需求事件可以是發(fā)動機需要燃油來加速機動車輛的事件。
[0017]低需求水平可以是高壓燃油泵的最低需求水平。
[0018]在車輛超限運轉(zhuǎn)事件過程中，如果貯存器是充滿的，可進(jìn)一步操作電子控制器以將高壓燃油泵的需求水平從高需求水平降至低需求水平。
[0019]在車輛超限運轉(zhuǎn)事件過程中，如果機動車輛的速度高于預(yù)定的最小車輛速度，則電子控制器可以使高壓燃油泵以高需求水平運行；以及如果機動車輛的速度低于預(yù)定的最小車輛速度，則以低需求水平運行高壓燃油泵。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，提供了一種機動車輛，其具有根據(jù)本發(fā)明的第二個方面所構(gòu)造的燃油供給系統(tǒng)。
[0021]機動車輛可以是混合動力機動車輛，其具有至少一個牽引電機和發(fā)電機，該至少一個牽引電機輔助驅(qū)動機動車輛，該發(fā)電機用于回收且儲存機動車輛的能量，以供該至少一個牽引電機的后續(xù)使用，其中，在車輛超限運轉(zhuǎn)事件的過程中，當(dāng)機動車輛的速度超過預(yù)定的最小車輛速度限制時，燃油供給系統(tǒng)通過將燃油存儲到貯存器中來回收機動車輛的能量，同時，發(fā)電機用于回收機動車輛的能量，當(dāng)機動車輛的速度低于預(yù)定的最小車輛速度限制時，發(fā)電機用于回收機動車輛的能量并且將其存儲為電能，然后，電子控制器使高壓燃油泵以低需求水平運行。
[0022]上述的牽引電機和發(fā)電機可優(yōu)選地通過單個電機提供。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]現(xiàn)在將參照附圖通過實例來描述本發(fā)明，其中:
[0024]圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一個方面的示出了控制機動車輛的發(fā)動機燃油系統(tǒng)的方法的高級流程圖；
[0025]圖2是根據(jù)本發(fā)明的第三個方面的具有根據(jù)本發(fā)明的第二個方面的燃油供給系統(tǒng)的機動車輛的示意平面圖；
[0026]圖3是圖2所示燃油供給系統(tǒng)的第一實施例的方框圖示；
[0027]圖4是圖2所示燃油供給系統(tǒng)的第二實施例的方框圖示；
[0028]圖5是圖2所示燃油供給系統(tǒng)的第三實施例的方框圖示；
[0029]圖6是圖2所示燃油供給系統(tǒng)的第四實施例的方框圖示；
[0030]圖7a至7d是時間圖，其示出了在機動車輛減速然后加速的過程中車速、燃油泵需求、燃油貯存器裝載量以及燃油噴射量的變化；
[0031]圖8是時間圖，其示出了車輛停止期間車速和燃油泵需求之間的關(guān)系；
[0032]圖9a至9c是在減速停止前燃油供應(yīng)系統(tǒng)的燃油貯存器充滿的情況下車輛減速和隨后加速期間的時間圖；
[0033]圖1Oa至IOc是高壓燃油流量分流閥的圖示，其示出了處于三種不同流路狀態(tài)的閥門；以及
[0034]圖1la和Ilb是適用于根據(jù)本發(fā)明的第二方面構(gòu)造的燃油供給系統(tǒng)的高壓燃油貯存器的圖示。
【具體實施方式】
[0035]參照圖1，其示出了根據(jù)本發(fā)明的控制機動車輛的發(fā)動機(如，圖2所示的發(fā)動機)的燃油供給系統(tǒng)(如，圖3至圖6所示的燃油供給系統(tǒng))的方法的高級流程圖。
[0036]該方法開始于方框1.1，其包括手動鑰匙接通事件和發(fā)動機啟動事件。然后，該方法前進(jìn)至方框1.2，其中，發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)，并且以滿足發(fā)動機的運轉(zhuǎn)要求的需求水平運行燃油供給系統(tǒng)的高壓燃油泵，然后繼續(xù)至方框1.3，其中，發(fā)動機正在運轉(zhuǎn)。
[0037]然后，在方框1.4中，確定是否發(fā)生發(fā)動機的超限運轉(zhuǎn)。當(dāng)機動車輛正在減速時會發(fā)生發(fā)動機的超限運轉(zhuǎn)，此時不需要將燃油供應(yīng)給發(fā)動機，并且機動車輛的發(fā)動機正在制動。大部分現(xiàn)代的發(fā)動機配備有超限運轉(zhuǎn)燃油切斷系統(tǒng)，這樣，在檢測到超限運轉(zhuǎn)狀況時，切斷向發(fā)動機供應(yīng)燃油。因此，檢測發(fā)動機是否處于超限運轉(zhuǎn)狀況的一種方法是使用超限運轉(zhuǎn)燃油切斷系統(tǒng)來提供關(guān)于何時發(fā)生超限運轉(zhuǎn)的指示。一種確定是否發(fā)生發(fā)動機超限運轉(zhuǎn)的替代方法是監(jiān)控油門踏板或節(jié)流閥的位置，以及監(jiān)控發(fā)動機和道路之間的動力傳動系統(tǒng)，例如，離合器接合狀態(tài)和傳動裝置接合狀態(tài)。如果出現(xiàn)發(fā)動機超限運轉(zhuǎn)狀態(tài)，發(fā)動機和道路之間的動力傳動系統(tǒng)必須處于驅(qū)力狀態(tài)，例如，離合器接合且傳動裝置正常，而且不可踩下油門踏板。
[0038]首先處理沒有發(fā)生超限運轉(zhuǎn)的情況，該方法由方框1.4進(jìn)行至方框2.1。
[0039]在方框2.1中，確定機動車輛是否在加速。如果機動車輛沒有加速，那么該方法返回至方框1.2，否則，進(jìn)行至方框2.2以確定構(gòu)成燃油供給系統(tǒng)一部分的高壓燃油貯存器中是否存儲有燃油。如果在貯存器中沒有存儲燃油，那么該方法返回至方框1.2，然后，高壓燃油泵正常運行，以滿足發(fā)動機的當(dāng)前需求。然而，如果在方框2.2中，確定貯存器中存儲有燃油或者存儲有多于預(yù)定的最小限度的燃油，那么該方法進(jìn)行至方框2.3，其中，以低需求水平運行高壓燃油泵，而且將存儲在貯存器中的燃油供應(yīng)給發(fā)動機。
[0040]然后，該方法返回至方框2.1，以在應(yīng)用了根據(jù)方框2.1所描述的邏輯之后重新檢查發(fā)動機是否正在加速。
[0041]因此，在機動車輛加速期間，將貯存器中的燃油供應(yīng)給發(fā)動機，直到貯存器中的燃油耗盡或者加速周期結(jié)束。這樣做的好處在于，由于發(fā)動機無需驅(qū)動高壓燃油泵，所以減少了施加在發(fā)動機上的負(fù)載，從而使發(fā)動機和機動車輛更快速地加速并且減少了燃油的使用量。
[0042]現(xiàn)返回至方框1.4，如果確定發(fā)動機正在超限運轉(zhuǎn)，該方法從方框1.4進(jìn)行至方框1.5。在方框1.5中，檢查機動車輛的速度(Vs)是否大于預(yù)定的低速限制(Vmin)。在某些情況下，Vmin的值可以是O千米每小時(km/h)，但是在其他情況下，可以是大于O的值，這種情況在下文中會給出更為詳細(xì)地說明。
[0043]首先處理機動車輛的速度大于Vmin的情況，該方法從方框1.5進(jìn)行至方框1.6。在方框1.6中，以高需求水平運行高壓燃油泵，而且將用泵泵送的燃油存儲在高壓燃油貯存器中且不供應(yīng)給發(fā)動機。[0044]通過以高需求水平運行高壓燃油泵，這就起到了發(fā)動機上的制動器的作用，從而提高了發(fā)動機對機動車輛的制動效果，更重要的是，由于正通過發(fā)動機使用機動車輛的動能驅(qū)動高壓燃油泵，所以供應(yīng)給貯存器的燃油不具有燃油經(jīng)濟性的缺陷。因此，發(fā)動機沒有使用額外的燃油來填充貯存器，而且也會減少發(fā)動機的排放物。
[0045]該方法從方框1.6進(jìn)行至方框1.7，方框1.7是一個可選步驟。在一些可選實施例中，在發(fā)動機超限運轉(zhuǎn)情況期間，高壓燃油泵以高需求水平持續(xù)運行，并且任何過量的燃油會溢出并返回至燃油供給系統(tǒng)的燃油貯存箱。然而，這樣的燃油過度供給會浪費掉機動車輛的一些動能，而這些動能可通過其他手段恢復(fù)，如再生制動和電能儲存。
[0046]因此，在這種情況下，如方框1.7所示，如果確定貯存器未滿，該方法返回至方框1.4。如果車輛不再運動，車輛就不可能超限運轉(zhuǎn)或加速，因此，該方法將從方框1.4返回至方框1.2。如果車輛仍處于運動狀態(tài)，則應(yīng)用參見方框1.4所描述的邏輯。然而，如在方框1.7中確定貯存器是滿的，那么該方法從方框1.7進(jìn)行至方框1.8，在方框1.8中，以低需求水平且優(yōu)選零需求水平運行高壓燃油泵，這樣，就能將必須返回至燃油貯存箱的燃油量降低至最少。
[0047]如果確定機動車輛的速度Vs低于最低速度Vmin,也可通過方框1.5進(jìn)入方框
1.8。換言之，當(dāng)車輛速度Vs低于最低速度Vmin時，以低需求水平運行高壓燃油泵，從而增加了通過其他手段(如，電能回收)回收能量的機會。
[0048]該方法從方框1.8返回至方框1.4。如之前那樣，如果車輛不再運動，車輛不可能超限運轉(zhuǎn)或加速，因此，方法將從方框1.4返回至方框1.2。否則，應(yīng)用參見方框1.4所描述的邏輯。
[0049]應(yīng)該理解，通過手動切斷事件可以隨時停止上述方法。倘若發(fā)生手動切斷事件，仍可將燃油存儲在貯存器中。如果是這樣，則在下次啟動發(fā)動機(即，下次執(zhí)行方框1.0時，發(fā)動機可使用已經(jīng)存儲在貯存器中的燃油用于啟動發(fā)動機以及將車輛從靜止開始加速。在冷啟動期間使用貯存器的燃油的好處在于，由于缺少驅(qū)動高壓燃油泵所需的力矩，所以降低了啟動負(fù)載。
[0050]應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于圖1中所示的步驟或執(zhí)行順序。例如，盡管在所示的實例中，僅當(dāng)機動車輛加速時使用貯存器的燃油，但實際情況并非如此，貯存器的燃油也能夠在機動車輛巡航或怠速期間使用。另外，可以省略方框1.5,1.7、和1.8中所示的步驟，這樣，在超限運轉(zhuǎn)事件期間，可始終以高需求水平運行高壓燃油泵。
[0051]詳細(xì)參照圖2，示出了一種機動車輛50，其具有四個車輪‘W’、柴油發(fā)動機10和用于該發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)100。雖然本發(fā)明所描述的是柴油發(fā)動機，但應(yīng)該理解，本發(fā)明也可用于使用高壓燃油噴射系統(tǒng)的其他類型的發(fā)動機，例如且不限于，直噴式汽油發(fā)動機。
[0052]在這種情況下，發(fā)動機10通過傳動裝置(未示出)與兩個車輪可傳動地連接，但應(yīng)該理解，在其他實施例中，該傳動裝置可將發(fā)動機10可傳動地連接至所有的四個車輪‘W’。還應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于供四輪式車輛使用，也可應(yīng)用于具有兩個車輪或者四個以上車輪的車輛。
[0053]圖2中用虛線框示出的混合驅(qū)動系統(tǒng)包括驅(qū)動電機24和電能存儲裝置26，如電池26。這些部件是可選的，原因是機動車輛50可以是常規(guī)機動車輛，或者，當(dāng)配備有混合驅(qū)動系統(tǒng)24、26時，機動車輛50可以是混合動力機動車輛。應(yīng)該理解，電機24以某種方式連接至一個或多個車輪‘W’，或連接至發(fā)動機10，以便能夠選擇性地向機動車輛50提供牽引驅(qū)動。
[0054]提供了啟動電機11來啟動發(fā)動機10。然而，應(yīng)該理解，可以使用任何合適的啟動
裝直。
[0055]燃油系統(tǒng)100接收多個車輛信息輸入25，這些輸入被燃油供應(yīng)系統(tǒng)100使用，以通過一個或多個燃油噴射器‘I’控制發(fā)動機10的燃油供應(yīng)。這些輸入25是本領(lǐng)域公知的，并可包括，例如但不限于，發(fā)動機轉(zhuǎn)速、駕駛員需求、質(zhì)量型空氣流量、空氣溫度、冷卻劑溫度、環(huán)境溫度和環(huán)境大氣壓。
[0056]燃油供給系統(tǒng)包括電子控制器160和發(fā)動機驅(qū)動的可變輸出高壓燃油泵130，正如本領(lǐng)域所公知的，可變輸出高壓燃油泵130通過發(fā)動機10的凸輪軸(未示出)的一端的機械驅(qū)動裝置15驅(qū)動。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，可使用其他機械驅(qū)動裝置，并且本發(fā)明并不限于使用凸輪軸驅(qū)動高壓燃油泵130。
[0057]例如但不限于，可從美國專利申請20120177505和PCT專利公開W02012113488得
知可變輸出高壓燃油泵。
[0058]下文分別參見圖3至圖6中所示的四個實施例更詳細(xì)地描述燃油供給系統(tǒng)100。
[0059]雖然在圖2中所示的燃油供給系統(tǒng)100的電子控制器160是單獨的部件，但應(yīng)該理解，它也可體現(xiàn)為另一個電子控制器(如動力系統(tǒng)控制器)的一部分。
[0060]現(xiàn)參照圖3，其更加詳細(xì)地示出了圖2中所示的燃油供給系統(tǒng)的第一實施例。
[0061]燃油供給系統(tǒng)100包括燃油存儲罐或燃油箱110，其用于存儲供發(fā)動機10所使用的燃油。燃油通過低壓燃油泵120從燃油箱110中抽出，并且經(jīng)由低壓燃油供給線LPS被供應(yīng)至可變輸出高壓燃油泵130的入口。電子控制器160將高壓燃油泵130控制在最小需求水平和最大需求水平之間。對于當(dāng)前的發(fā)動機轉(zhuǎn)速，最小需求水平優(yōu)選可導(dǎo)致來自高壓燃油泵130的燃油流量基本為零，而最大需求水平將導(dǎo)致來自高壓燃油泵130的最大可能的流量。當(dāng)以最小需求水平運行時，高壓燃油泵130需要發(fā)動機10提供最小的驅(qū)動力，而當(dāng)以最大需求水平運行時，高壓燃油泵130需要發(fā)動機10供應(yīng)高驅(qū)動力。從高壓燃油泵130溢出的或泄漏的燃油通過低壓返回路徑HPR返回至燃油箱110。
[0062]以單個由電子控制的三通分流閥的形式存在的閥門裝置連接至高壓燃油泵130的出口，以便從該出口接收高壓燃油流。
[0063]分流閥190可通過參照圖1Oa至IOc而得到優(yōu)選的理解并具有三個可選的燃油流路。舉例來說，旋轉(zhuǎn)式分流閥190在圖1Oa至IOc中被示出為具有主體191，閥門構(gòu)件192旋轉(zhuǎn)安裝在主體191中且形成了燃油流路193。主體191具有連接至高壓燃油泵130的第一端口 Ρ1、連接至通用燃油軌150的第二端口 Ρ2以及連接至高壓燃油貯存器140的第三端Π Ρ3。
[0064]分流閥190設(shè)置在高壓燃油泵130和通用燃油軌150之間、高壓燃油泵130和貯存器140之間以及貯存器140和通用燃油軌150之間。
[0065]在圖1Oa中，所示閥門構(gòu)件192處于一個位置，在該位置，燃油流道193形成了將高壓燃油泵130連接至通用燃油軌150的第一流路。
[0066]在圖1Ob中，所示閥門構(gòu)件192處于一個位置，在該位置，燃油流道193形成了將高壓燃油泵130連接至貯存器140的第二流路。[0067]在圖1Oc中，所示閥門構(gòu)件192處于一個位置，在該位置，燃油流道193形成了將貯存器140連接至通用燃油軌150的第三流路。
[0068]響應(yīng)于電子控制器160的控制輸入，閥門構(gòu)件192可通過電子致動器(未示出)旋轉(zhuǎn)，從而通過電子控制器160控制流路的選擇。
[0069]應(yīng)該理解，可構(gòu)造其他替換形式的三通分流閥，并且本發(fā)明并不限于圖1Oa至IOc所示的旋轉(zhuǎn)式分流閥190。
[0070]現(xiàn)返回至圖3，設(shè)置了通用燃油軌150來向四個燃油噴射器I1、12、13和14供應(yīng)燃油，電子控制器160控制四個燃油噴射器中每一個的運行。
[0071]燃油噴射器11、12、13和14根據(jù)各自從電子控制器160所接收的控制輸入以所需的時機和量分別向發(fā)動機10供應(yīng)燃油。來自燃油噴射器I1、12、13和14的過量燃油通過各自的低壓返回路徑Rl、R2、R3和R4返回至燃油箱110。
[0072]應(yīng)該理解，本發(fā)明并不限于使用四個燃油噴射器，具有更少或更多燃油噴射器的燃油供給系統(tǒng)也可有利地使用本發(fā)明。
[0073]設(shè)置了燃油壓力傳感器170來感測通用燃油軌150中的燃油壓力，并且將表示感測的壓力的信號提供給電子控制器160。
[0074]高壓貯存器140可以是任何合適的結(jié)構(gòu)。美國專利7，717, 077公開了一種由彈簧作用的自由活塞，用來作為燃油貯存器。這種裝置適于使用，但是優(yōu)選使用如圖1la和Ilb中所示的密封的波紋管式貯存器，因為使用這樣的波紋管式貯存器，沒有燃油可以從貯存器泄漏，然而，使用美國專利7，717, 077中所示的自由活塞式貯存器，存在燃油經(jīng)過活塞泄漏的潛在可能性。
[0075]所示貯存器140在圖1la中處于空置狀態(tài)，而在圖1lb中處于充滿狀態(tài)。該貯存器包括主體141，其限定了流道142，通過流道142，燃油可進(jìn)入或離開由杯形活塞、金屬波紋管144和主體141所限定的存儲空間145?；钊?43支撐波紋管144，并且由主體141滑動支撐。彈簧146使活塞143朝著主體141的末端偏置，在該主體部分141的末端處，燃油通過流道142進(jìn)入或離開存儲空間145。波紋管144被密封至主體141和活塞143，因此不存在燃油泄漏的可能性。應(yīng)該理解，在實踐中，主體141不會是單個部件，但是會被構(gòu)造為能夠裝配不同的部件143、144、146。
[0076]設(shè)置了燃油壓力傳感器180來感測貯存器140中的燃油壓力，并且將表示所感測的壓力的信號提供給電子控制器160。
[0077]圖4至圖6分別示出了根據(jù)本發(fā)明的燃油供給系統(tǒng)的第二、第三和第四實施例。
[0078]所有的這些實施例與圖3中所示的第一實施例在很多方面相似，并且包括除了閥門裝置的類型和布置以外的類似部件。
[0079]在圖4所示的第二實施例中，閥門裝置包括第一和第二閥門190A和190B。第一閥門190A是雙通閥，其允許燃油從高壓燃油泵130流向通用燃油軌150，或者允許燃油從第二閥門190B流向通用燃油軌150。第二閥門190B是雙通閥，其允許燃油從高壓燃油泵130流向貯存器140，或者允許燃油從貯存器140流向第一閥門190A。
[0080]在圖5所示的第三實施例中，閥門裝置包括第一和第二閥門190A和190B。第一閥門190A是雙通閥，其允許燃油從高壓燃油泵130流向通用燃油軌150，或者允許燃油從高壓燃油泵130流向貯存器140。第二閥門190B是單向閥，其允許或者防止燃油從貯存器140流向通用燃油軌150。
[0081]在圖6所示的第四實施例中，閥門裝置包括單個閥門290。閥門290允許或者防止燃油在貯存器140和通用燃油軌150之間流動。在該實施例中，通過通用燃油軌150填充貯存器140。
[0082]現(xiàn)將參照圖7a至圖7d描述圖3所示的燃油供給系統(tǒng)100的運行。
[0083]圖7a示出了在機動車輛50減速和隨后的發(fā)動機燃油需求事件中機動車輛50加速的過程中的車輛速度和時間的關(guān)系。圖7b、7c和7d分別示出了在相同時間段內(nèi)高壓燃油泵需求、燃油貯存器負(fù)載以及發(fā)動機燃油噴射量的變化。
[0084]在開始時間TO和結(jié)束時間Te的周期內(nèi)，機動車輛50正在減速并且發(fā)動機10處于超限運轉(zhuǎn)狀態(tài)。在時間TO之前，電子控制器160控制燃油噴射器11、12、13和14以便以正確的時機和量為發(fā)動機10提供燃油、將高壓燃油泵130的需求水平設(shè)置為滿足發(fā)動機10的燃油使用所需的水平、并且控制三通分流閥190以便其采用圖1Oa中所示的位置，在該位置，閥門構(gòu)件192位于燃油流道193提供將高壓燃油泵130連接至通用燃油軌150的流路的位置。
[0085]當(dāng)在這種運行狀態(tài)下時，燃油供給系統(tǒng)100作為傳統(tǒng)的燃油供給系統(tǒng)運行:燃油通過低壓燃油泵120從燃油箱110抽出、從低壓燃油泵120供應(yīng)給高壓燃油泵130、在電子控制器160的控制下通過高壓燃油泵130加壓、從高壓燃油泵130供應(yīng)給通用燃油軌150、以及通過燃油噴射器I1、12、13和14從通用燃油軌150抽出用以注入發(fā)動機10，以滿足發(fā)動機10的當(dāng)前運行需要。
[0086]在時間TO時，電子控制器160接收來自發(fā)動機燃油切斷系統(tǒng)或通過直接測量機動車輛和發(fā)動機的不同參數(shù)獲得表示發(fā)動機10處于超限運轉(zhuǎn)狀態(tài)的指示。在時間TO處，發(fā)動機轉(zhuǎn)速Vs大于預(yù)定的最小速度,在這種情況下,最小速度設(shè)定為Okm/h。因此,響應(yīng)于這一超限運轉(zhuǎn)的指示，電子控制器160關(guān)閉燃油噴射器I1、12、13和14、將高壓燃油泵130的需求水平設(shè)置為高水平(優(yōu)選為最大需求水平)、以及控制三通分流閥190以便閥門構(gòu)件192采用圖1Ob中所示的位置，在該位置，燃油流道193形成了連接高壓燃油泵130與貯存器140的流路。然后，燃油通過高壓燃油泵130泵送至貯存器140中，直至在時間Te結(jié)束超限運轉(zhuǎn)事件、或者直至貯存器充滿。下文參見圖9a至圖9c描述貯存器140已充滿的情況。
[0087]在時間Te時，產(chǎn)生燃油需求，并且電子控制器160控制閥門構(gòu)件192采用圖1Oc中所示的位置，以便將貯存器140連接至通用燃油軌150，從而有利于將燃油從貯存器140供應(yīng)給通用燃油軌150。
[0088]在圖7b中，示出了電子控制器對高壓燃油泵130的需求水平(HPFP)。在TO之前，需求水平取決于發(fā)動機10所要求的轉(zhuǎn)矩需求。在從TO至Te的超限運轉(zhuǎn)期間“T”內(nèi)，將需求水平設(shè)定為高需求水平，而在所示的實例中，將需求水平設(shè)定為最大可能的需求水平(100%)。在超限運轉(zhuǎn)周期T結(jié)束時，也就是說在Te之后，首先將需求水平設(shè)定為低需求水平，在這種情況下，低需求水平為零，然后，超過時間段Tl后，由于存儲在貯存器140中的燃油已被耗盡，需求水平返回至供應(yīng)給發(fā)動機10以滿足發(fā)動機10的當(dāng)前轉(zhuǎn)矩需求的水平。
[0089]在圖7c中，示出了貯存器140的燃油裝載量。在TO之前，假定燃油貯存器是空的，且負(fù)載為0%，那么，應(yīng)該理解，實際水平將取決于之前存儲的燃油是否仍在貯存器140中。[0090]在從TO至Te的超限運轉(zhuǎn)期間“T”中，由于將燃油從當(dāng)前設(shè)定為高需求水平的高壓燃油泵130泵送進(jìn)貯存器140，所以將增加貯存器中的燃油裝載量Fs。在超限運轉(zhuǎn)周期T結(jié)束時，即在Te之后，從貯存器140抽出燃油以供應(yīng)給發(fā)動機10，由此，貯存器140的燃油裝載量Fs開始下降，并且在Tl秒時間過去后，貯存器140裝載的燃油耗盡，在這種情況下，燃油裝載量為0%。應(yīng)該理解，在某些情況中，存儲在貯存器140中的燃油量可多于發(fā)動機10在加速期間所需的量，因此，在加速階段結(jié)束時，貯存器140中仍有燃油。在所示的實例中，時間Tl (其中，貯存器140已耗盡)過去后繼續(xù)加速，從而需要使用高壓燃油泵130為發(fā)動機10供應(yīng)燃油(如圖7b所示)，因此，電子控制器160控制閥門構(gòu)件192采用圖1Oa所示的位置，以便再次連接高壓燃油泵130與通用燃油軌150，這樣有利于將燃油從高壓燃油泵130供應(yīng)給通用燃油軌150。
[0091]圖7d示出了需要從燃油噴射器I1、12、13和14提供的燃油量。在時間TO之前，燃油量為滿足發(fā)動機10的轉(zhuǎn)矩需求所需的量。在開始TO和結(jié)束Te的超限運轉(zhuǎn)期間“T”內(nèi)，基本上不需要將燃油供應(yīng)給發(fā)動機10，然后，在Te之后，所需的燃油量增加，以滿足加速機動車輛50所需的轉(zhuǎn)矩需求。應(yīng)該理解，在Te之后的時間段Tl內(nèi)，從貯存器140而非由高壓燃油泵130供應(yīng)燃油。
[0092]當(dāng)來自燃油壓力傳感器180的與貯存器140相關(guān)的信號表明在超限運轉(zhuǎn)階段‘T’結(jié)束之前已經(jīng)達(dá)至貯存器140的最大安全運行壓力時，燃油通過返回路徑HPR排回至燃油箱110，但是，為了防止大量燃油被浪費地返回至燃油箱110，通過電子控制器160將高壓燃油泵130切換至低需求水平，優(yōu)選是零需求水平，這樣最少的燃油回流至燃油箱110。
[0093]圖4至圖6所示的燃油供給系統(tǒng)的運行在操作上與圖3所描述的相同。在時間TO之前，在不同情況下，運行高壓燃油泵130以滿足發(fā)動機10的轉(zhuǎn)矩需求，并且電子控制器160控制相應(yīng)的閥門裝置190A、190B、290以允許燃油從高壓燃油泵130流向通用燃油軌150，但要防止流向貯存器140。
[0094]也就是說，對于圖4，閥門190A在高壓燃油泵130和通用燃油軌150之間開啟，但是在貯存器140和通用燃油軌150之間關(guān)閉并且閥門190B也關(guān)閉。對于圖5，閥門190A在高壓燃油泵130和通用燃油軌150之間開啟，但是在高壓燃油泵130和貯存器140之間關(guān)閉，并且閥門190B在貯存器140和通用燃油軌150之間關(guān)閉。對于圖6，閥門290關(guān)閉。
[0095]在開始TO和結(jié)束Te的超限運轉(zhuǎn)時期‘T’內(nèi)，在不同的情況下，將高壓燃油泵130設(shè)定為高需求水平，且電子控制器160控制相應(yīng)的閥門裝置190A、190B、290以允許燃油從高壓燃油泵130流向貯存器140，但是防止流向通用燃油軌150。
[0096]也就是說，對于圖4，閥門190B對貯存器140開啟且對閥門190A關(guān)閉，閥門190A在高壓燃油泵130和通用燃油軌150之間關(guān)閉。對于圖5，閥門190A在高壓燃油泵130和貯存器140之間開啟，但是在高壓燃油泵130和通用燃油軌150之間關(guān)閉，而閥門190B在貯存器140和通用燃油軌150之間關(guān)閉。對于圖6，閥門290在通用燃油軌150和貯存器140之間開啟。
[0097]然后，在開始于時間Te并持續(xù)了時間Tl的加速階段，電子控制器160使高壓燃油泵130以低需求水平(如0%)運行，并且運行閥門裝置190AU90B和290以允許燃油從貯存器140流向通用燃油軌150，但是防止燃油從高壓燃油泵130流向通用燃油軌150。
[0098]也就是說，對于圖4，從高壓燃油泵130流向貯存器140閥門190B關(guān)閉，但是從貯存器140流向閥門190A閥門190B開啟，并且閥門190A在高壓燃油泵130和通用燃油軌150之間關(guān)閉，但是在閥門190B和通用燃油軌150之間開啟。對于圖5，閥門190A對于從高壓燃油泵130的所有流向關(guān)閉，閥門190B在貯存器140和通用燃油軌150之間開啟。對于圖6，閥門290在通用燃油軌150和貯存器140之間開啟。
[0099]在時間Tl已經(jīng)結(jié)束后，在本實例的情況中，貯存器140中不再有任何燃油，所以閥門190AU90B和290以及高壓燃油泵130恢復(fù)為時間TO之前的運行狀況。也就是說，閥門190AU90B和290允許燃油從高壓燃油泵130流向通用燃油軌150，但是將貯存器140與高壓燃油泵130和通用燃油軌150分隔開，并且以滿足發(fā)動機10的轉(zhuǎn)矩需要所需的需求水平運行高壓燃油泵130。
[0100]圖8示出了在以零車速結(jié)束的超限運轉(zhuǎn)事件期間機動車輛速度和高壓燃油泵需求隨時間的關(guān)系，并且也提供了通過電氣裝置回收能量。例如，在超限運轉(zhuǎn)事件期間，混合動力車輛可通過將電機(如電機24)作為發(fā)電機運行、以及給儲電裝置(如電池26)再充電來實現(xiàn)能量回收。
[0101]當(dāng)機動車輛50處于靜止時，超限運轉(zhuǎn)事件的開始時間為TO且持續(xù)時間段為‘TP1’。然而，在這種情況下，在機動車輛50的速度已經(jīng)下降至預(yù)定的最小速度Vmin的時間Te時結(jié)束利用燃油供給系統(tǒng)100從機動車輛50回收能量。
[0102]因此，在這種情況下，通過燃油系統(tǒng)100進(jìn)行能量回收的持續(xù)周期是TP2，TP2比時間周期TPl少ΤΡ3秒。
[0103]對于具有傳統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)的機動車輛來說，在最小車輛速度Vmin(?20km/h)以下時，機動車輛50的動能不再足以克服發(fā)動機摩擦和其他發(fā)動機負(fù)載，也不具有能夠被電回收系統(tǒng)捕捉和存儲的余能。部分原因是施加給驅(qū)動高壓燃油泵的發(fā)動機的負(fù)載相當(dāng)大。因此，當(dāng)車速達(dá)到Vmin時，通常會停止電能回收。然而，在時間周期TP3內(nèi)，通過使用根據(jù)本發(fā)明構(gòu)造的燃油供給系統(tǒng)，以低需求且優(yōu)選為零需求運行高壓燃油泵130，可以持續(xù)進(jìn)行電能回收。因此，因為要存儲更多的電能用于以后的機動車輛50的驅(qū)動，所以，能夠回收更多的電能，從而潛在地提高燃油經(jīng)濟性。
[0104]參照圖9a至圖9c，其示出了車輛超限運轉(zhuǎn)事件，在許多方面，該車輛超限運轉(zhuǎn)事件與圖7a至圖7c所示的事件相同，但區(qū)別在于，在這種情況下貯存器140在超限運轉(zhuǎn)事件結(jié)束前已充滿。
[0105]在圖9a中，示出了超限運轉(zhuǎn)事件中的機動車輛50的速度變化，超限運轉(zhuǎn)事件開始時間為T0，結(jié)束時間為Te，且持續(xù)了時間周期“T”。
[0106]示出了使用根據(jù)本發(fā)明的燃油供給系統(tǒng)的機動車輛50的車速Vs，同時也示出了圖9a中所示傳統(tǒng)機動車輛(現(xiàn)有技術(shù))的Vs。可以看到，在超限運轉(zhuǎn)事件中，通過提高高壓燃油泵的需求，機動車輛50的減速速率比現(xiàn)有技術(shù)有所提高，表示為速度V2的變化與現(xiàn)有技術(shù)的速度Vl的變化。在這種情況下，當(dāng)感測到機動車輛50的油門踏板位置(踏板位置)為零時，開始超限運轉(zhuǎn)事件，當(dāng)油門踏板的位置已經(jīng)從零移動至踩壓位置時，超限運轉(zhuǎn)事件結(jié)束。
[0107]如圖9b和9c所示，在TO至Tf的期間內(nèi)，以高需求水平運行高壓燃油泵130，并且在這種情況下，為最高需求水平(100%)。然而，在時間Tf時，貯存器140的燃油裝載量(Fs)已達(dá)到100%，因此，貯存器140充滿且無法再容納燃油。因此，為了防止大量的燃油被浪費地返回至燃油箱110，電子控制器160將高壓燃油泵130切換至低需求水平，而且優(yōu)選是零需求水平，這樣，能夠?qū)崿F(xiàn)最少的燃油回流至燃油箱110。
[0108]應(yīng)該理解，這種從高需求切換至低需求相當(dāng)于圖1中所示方法的方框1.7和1.8。
[0109]也應(yīng)該理解，當(dāng)將高壓燃油泵130切換至低需求水平時，提供了增加電能回收的機會。
[0110]因此，總之，本發(fā)明提供了一種方法和燃油供給系統(tǒng)，該方法和燃油供給系統(tǒng)可在超限運轉(zhuǎn)情況期間回收有效能量且可將回收的能量轉(zhuǎn)換為高壓存儲在貯存器中的燃油，以在之后的某個時間點給發(fā)動機供油。這樣，在填充貯存器時節(jié)省了燃油，原因是發(fā)動機無需產(chǎn)生驅(qū)動高壓燃油泵130的動力，并且在使用存儲在貯存器140的燃油給發(fā)動機10供油時，同樣會節(jié)省燃油，原因是在這段時間內(nèi)，發(fā)動機10無需驅(qū)動高壓燃油泵130給發(fā)動機10提供燃油。
[0111]本發(fā)明的另一個好處在于，在超限運轉(zhuǎn)期間，通過本發(fā)明，能夠增加混合動力機動車輛回收能量的機會。
[0112]本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，雖然通過實例的方式，參照一個或多個實施例說明了本發(fā)明，但其并不限于所公開的實施例，并且在不脫離所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍的情況下，可以構(gòu)造出其他可選的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種使用機動車輛的發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)回收所述機動車輛的能量的方法，所述燃油供給系統(tǒng)包括發(fā)動機驅(qū)動的高壓燃油泵和高壓燃油貯存器，所述高壓燃油泵至少可在高需求水平和低需求水平運行，所述高壓燃油貯存器可選擇性地連接至所述高壓燃油泵和所述發(fā)動機，其中，所述方法包括:在基本上無燃油供給所述發(fā)動機的車輛超限運轉(zhuǎn)事件期間，以所述高需求水平運行所述高壓燃油泵，以及將來自所述高壓燃油泵的燃油存儲在所述貯存器中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述高需求水平為所述高壓燃油泵的最大需求水平。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，所述方法還包括:在隨后的發(fā)動機燃油需求事件期間，將燃油從所述貯存器供應(yīng)至所述發(fā)動機，以及在將燃油從所述貯存器供應(yīng)至所述發(fā)動機期間，以所述低需求水平運行所述高壓燃油泵。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述隨后的發(fā)動機燃油需求事件為所述發(fā)動機需要燃油來加速所述機動車輛的事件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項所述的方法，其中，所述低需求水平是所述高壓燃油泵的最小需求水平。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項所述的方法，其中，所述方法還包括:在所述車輛超限運轉(zhuǎn)事件期間，如果所述貯存器充滿，則將所述高壓燃油泵的需求水平從所述高需求水平降至所述低需求水平。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至 6中任一項所述的方法，其中，所述方法還包括:在所述車輛超限運轉(zhuǎn)事件期間，如果所述機動車輛的速度高于預(yù)定的最小車輛速度，則以所述高需求水平運行所述高壓燃油泵，而如果所述機動車輛的速度低于所述預(yù)定的最小車輛速度，則以所述低需求水平運行所述高壓燃油泵。
8.一種機動車輛的發(fā)動機的燃油供給系統(tǒng)，包括: 燃油存儲罐； 低壓燃油泵，將來自所述燃油存儲罐的燃油供應(yīng)至發(fā)動機驅(qū)動的可變輸出高壓燃油泵，所述可變輸出高壓燃油泵至少可以高需求水平和低需求水平運行； 至少一個燃油噴射器，以高壓將燃油供給所述發(fā)動機； 燃油貯存器，以高壓存儲燃油； 閥門裝置，控制所述高壓燃油泵、所述貯存器和所述發(fā)動機之間的燃油流動；以及 電子控制器，控制所述可變輸出高壓燃油泵、所述閥門裝置和所述至少一個燃油噴射器的運行，其中，所述電子控制器在基本沒有燃油供應(yīng)至所述發(fā)動機的車輛超限運轉(zhuǎn)事件中可操作以使所述高壓燃油泵以所述高需求水平運行，并且所述電子控制器控制所述閥門裝置以將燃油從所述高壓燃油泵供應(yīng)至所述燃油貯存器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃油供給系統(tǒng)，其中，所述高需求水平為所述高壓燃油泵的最大需求水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的燃油供給系統(tǒng)，其中，在隨后的發(fā)動機燃油需求事件期間，所述電子控制器控制所述閥門裝置，以將燃油從所述貯存器供應(yīng)至所述發(fā)動機，而且在燃油從所述貯存器供應(yīng)至所述發(fā)動機期間，所述電子控制器使所述高壓燃油泵以所述低需求水平運行。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃油供給系統(tǒng)，其中，所述隨后的發(fā)動機燃油需求事件是所述發(fā)動機需要燃油來加速所述機動車輛的事件。
12.根據(jù)權(quán)利要求8至11中任一項所述的燃油供給系統(tǒng)，其中，所述低需求水平是所述高壓燃油泵的最小需求水平。
13.根據(jù)權(quán)利要求8至12中任一項所述的燃油供給系統(tǒng)，其中，在所述車輛超限運轉(zhuǎn)事件期間，如果所述貯存器充滿，可進(jìn)一步操作所述電子控制器，以將所述高壓燃油泵的需求水平從所述高需求水平降至所述低需求水平。
14.根據(jù)權(quán)利要求8至13中任一項所述的燃油供給系統(tǒng)，其中，在所述車輛超限運轉(zhuǎn)事件期間，如果所述機動車輛的速度高于預(yù)定的最小車輛速度，則所述電子控制器使所述高壓燃油泵以所述高需求水平運行，而如果所述機動車輛的速度低于所述預(yù)定的最小車輛速度，則以所述低需求水平運行所述高壓燃油泵。
15.一種機動車輛，具有根據(jù)權(quán)利要求8至14中任一項所述的燃油供給系統(tǒng)。
16.根據(jù)引用權(quán)利要求14的權(quán)利要求15所述的機動車輛，所述機動車輛是具有至少一個牽引電機和發(fā)電機的混合動力機動車輛，所述至少一個牽引電機輔助驅(qū)動所述機動車輛，所述發(fā)電機回收且存儲所述機動車輛的能量以供所述至少一個牽引電機的后續(xù)使用，其中，在車輛超限運轉(zhuǎn)事件期間，當(dāng)所述機動車輛的速度超過預(yù)定的最小車輛速度限制時，所述燃油供給系統(tǒng)通過將燃油存儲到貯存器中來回收所述機動車輛的能量，同時所述發(fā)電機用于回收所述機動車輛的能量，而當(dāng)所述機動車輛的速度低于所述預(yù)定的最小車輛速度限制時，所述發(fā)電機用于回收所述機動車輛的能量并將其存儲為電能，并且所述電子控制器使所述高壓燃油泵 以所述低需求水平運行。
17.根據(jù)權(quán)力要求16所述的機動車輛，其中，由單個電機提供所述牽引電機和所述發(fā)動機。
18.—種控制與先前參照附圖所描述的大致相同的燃油供給系統(tǒng)的方法。
19.一種與先前參照附圖所描述的大致相同的燃油供給系統(tǒng)。
20.一種與先前參照附圖所描述的大致相同的機動車輛。
【文檔編號】F02M37/04GK103993966SQ201410050472
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年2月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月14日
【發(fā)明者】多納圖斯·安德里亞斯·約瑟芬·凱斯, 斯圖爾特·萊恩 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司