直接噴射燃料泵的制作方法
【專利說明】直接噴射燃料泵
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)是2013年3月14日提交的“DIRECT INJECT1N FUEL PUMP (直接噴射燃料泵)”的美國(guó)專利申請(qǐng)N0.13/830，022的部分繼續(xù)，其要求2013年2月12日提交的“DIRECTINJECT1N FUEL PUMP (直接噴射燃料泵)”的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.61/763，881的優(yōu)先權(quán)，出于所有目的，將其全部?jī)?nèi)容通過引用納入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
【背景技術(shù)】
[0003]車輛的燃料系統(tǒng)可以在車輛運(yùn)轉(zhuǎn)的過程期間供應(yīng)變化量的燃料給發(fā)動(dòng)機(jī)。在一些狀況期間，不向發(fā)動(dòng)機(jī)噴射燃料，但是維持向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料的燃料軌道中的燃料壓力，從而能夠重新開始燃料噴射。例如，在車輛減速期間，可以通過停用燃料噴射器來停止到一個(gè)或更多個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的燃料流量。如果在到一個(gè)或更多個(gè)汽缸的燃料流量終止之后，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩需求增加，那么燃料噴射被重新激活并且發(fā)動(dòng)機(jī)恢復(fù)向車輛傳動(dòng)系提供正扭矩。然而，如果經(jīng)由直接燃料噴射器和高壓燃料泵向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料，那么當(dāng)通過高壓泵的燃料流量停止同時(shí)燃料噴射器被停用時(shí)，高壓泵會(huì)退化。具體地，當(dāng)高壓泵不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，泵的潤(rùn)滑和冷卻會(huì)減弱，由此導(dǎo)致泵退化。除了減速外，直接噴射燃料系統(tǒng)可以周期性地終止運(yùn)轉(zhuǎn)，因?yàn)椴煌M的燃料噴射器正向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料(如可以是雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的情況)。而且，如果電動(dòng)馬達(dá)正處理車輛的扭矩需求，那么燃料噴射會(huì)在該運(yùn)轉(zhuǎn)模式期間終止。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本文發(fā)明人已經(jīng)認(rèn)識(shí)到，可以通過一種運(yùn)轉(zhuǎn)直接噴射燃料泵的方法來至少部分地解決上面提到的問題，該方法包含:在直接噴射燃料泵壓縮沖程期間，將直接噴射燃料泵的壓縮室中的壓力調(diào)節(jié)到受限壓力，該壓力大于活塞的低壓側(cè)上的壓力。這種壓力限制值可以是向直接噴射燃料泵供應(yīng)燃料的低壓泵的輸出壓力。此外，提供另一種運(yùn)轉(zhuǎn)直接噴射燃料泵的方法，該方法包含:當(dāng)直接噴射燃料泵的入口處的電磁啟動(dòng)止回閥在直接噴射燃料泵壓縮沖程期間被命令為通過狀態(tài)(pass-through)時(shí)，位于電磁啟動(dòng)止回閥上游的蓄積器與直接噴射燃料泵的壓縮室流體連通，蓄積器將容積添加到直接噴射燃料泵的間隙容積(clearance volume)。
[0005]通過調(diào)節(jié)直接噴射燃料泵的壓縮室中的壓力，在停止從直接噴射燃料泵流出到燃料噴射器的流量被停止時(shí)，潤(rùn)滑直接噴射燃料泵的汽缸和活塞可以是可能的。具體地，可以提供跨越直接噴射燃料泵的活塞的燃料壓力差，以允許燃料流入活塞/筒體間隙，并潤(rùn)滑區(qū)域。另外，壓縮室中的壓力小于燃料軌道中的壓力，因此不存在從直接噴射燃料泵到燃料軌道的流量。以此方式，活塞可以在低速率退化且不向發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)燃料的情況下繼續(xù)在直接噴射燃料泵內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0006]本描述可以提供若干優(yōu)點(diǎn)。具體地，該方法可以改善燃料泵潤(rùn)滑并降低燃料泵退化。附加地，壓縮室中的壓力能夠被調(diào)節(jié)到比低壓燃料泵壓力更高的壓力，使得發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)可以在直接噴射燃料泵退化的狀況下得以改善。進(jìn)一步，該方法可以以低成本和低復(fù)雜性應(yīng)用。仍然進(jìn)一步，該方法可以減少燃料泵噪聲，因?yàn)楫?dāng)?shù)桨l(fā)動(dòng)機(jī)的燃料流量被停止時(shí)，直接噴射燃料泵的入口處的電磁啟動(dòng)止回閥可以被停用。附加地，直接噴射燃料泵和燃料系統(tǒng)的若干實(shí)施例在下面【具體實(shí)施方式】中提供，所述直接噴射燃料泵和燃料系統(tǒng)包括蓄積器、止回閥以及可以產(chǎn)生更好泵性能同時(shí)減輕由于泵潤(rùn)滑不足引起的問題(諸如由泵回流、噪聲污染和泵退化)的其他部件和更改。將止回閥和蓄積器添加到燃料系統(tǒng)可以減小與泵回流相關(guān)的不利影響，諸如系統(tǒng)的增加的應(yīng)力以及不必要地增加的泵送壓力。此外，包括直接噴射燃料泵的蓄積器可以幫助減少泵噪聲，同時(shí)維持泵的充足潤(rùn)滑。
[0007]當(dāng)單獨(dú)或結(jié)合說明書附圖參照以下【具體實(shí)施方式】時(shí)，本發(fā)明的上述優(yōu)點(diǎn)和其他優(yōu)點(diǎn)以及特征將是明顯的。
[0008]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上概述是為了以簡(jiǎn)化的形式介紹一些概念，這些概念在【具體實(shí)施方式】中被進(jìn)一步描述。這并不意味著確定所要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或基本特征，要求保護(hù)的主題的范圍被緊隨【具體實(shí)施方式】之后的權(quán)利要求唯一地限定。此外，要求保護(hù)的主題不限于解決上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點(diǎn)的實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0009]圖1示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的汽缸的一個(gè)示例；
[0010]圖2示出可以與圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)連用的燃料系統(tǒng)的一個(gè)示例；
[0011]圖3示出可以與圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)連用的燃料系統(tǒng)的另一個(gè)示例；
[0012]圖4示出圖2和3的燃料系統(tǒng)的高壓直接噴射燃料泵的一個(gè)示例；
[0013]圖5A示出圖2和3的燃料系統(tǒng)的高壓直接噴射燃料泵的另一個(gè)示例；
[0014]圖5B示出圖5A的泵的壓力-容積曲線圖。
[0015]圖6-8示出示例性高壓直接噴射燃料泵運(yùn)轉(zhuǎn)順序；
[0016]圖9示出用于運(yùn)轉(zhuǎn)高壓直接噴射燃料泵的方法的一個(gè)示例性流程圖；
[0017]圖10示出可以與圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)連用的一個(gè)替代示例性燃料系統(tǒng)；以及
[0018]圖11示出圖10的燃料系統(tǒng)的一個(gè)替代示例性高壓直接噴射燃料泵。
[0019]圖12示出圖2和3的燃料系統(tǒng)的高壓直接噴射燃料泵的另一個(gè)示例。
[0020]圖13示出蓄積器容積與泵壓縮室內(nèi)部的壓力之間的關(guān)系。
[0021]圖14示出圖2和3的燃料系統(tǒng)的高壓直接噴射燃料泵的另一個(gè)示例。
【具體實(shí)施方式】
[0022]以下公開內(nèi)容涉及運(yùn)轉(zhuǎn)直接噴射(高壓，HP)燃料泵(諸如圖2和3的系統(tǒng))的方法和系統(tǒng)。燃料系統(tǒng)可以被配置為向燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(諸如圖1的發(fā)動(dòng)機(jī))輸送一種或更多種不同燃料類型?？商娲?，如在圖3的系統(tǒng)中所示出的，燃料系統(tǒng)可以供應(yīng)單個(gè)類型的燃料。如在圖4中所示出的，具有集成的泄壓閥和止回閥的直接噴射燃料泵可以被并入到圖2和3的系統(tǒng)中?？商娲?，泄壓閥和止回閥可以在直接噴射燃料泵的外部。在一些示例中，直接噴射燃料泵可以進(jìn)一步包括如圖5A中所示出的蓄積器，以進(jìn)一步提高直接噴射燃料泵運(yùn)轉(zhuǎn)。對(duì)于蓄積器的不同預(yù)加壓而言可以存在多種曲線，其中在圖5B中示出蓄積器的相關(guān)的壓力-容積曲線圖。當(dāng)燃料沒有正被供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)同時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)正旋轉(zhuǎn)時(shí)，直接噴射燃料泵可以如圖6-8所示出的那樣運(yùn)轉(zhuǎn)。圖9示出用于運(yùn)轉(zhuǎn)圖2和圖3的系統(tǒng)中的直接噴射燃料泵以提供圖7和8中示出的順序的方法。在圖12中示出具有蓄積器(或死容積體(dead volume))的直接噴射燃料泵的另一個(gè)實(shí)施例，以及在圖13中示出確定蓄積器的尺寸的關(guān)系。最后，14中示出至少部分地解決與泵回流相關(guān)的問題的高壓燃料泵的另一個(gè)實(shí)施例。
[0023]圖1描述內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室或汽缸的示例。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以至少部分地由包括控制器12的控制系統(tǒng)以及經(jīng)由輸入裝置132來自車輛操作員130的輸入控制。在這個(gè)示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用于產(chǎn)生比例踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動(dòng)機(jī)10的汽缸(在本中也被稱為燃燒室)14可以包括燃燒室壁136，活塞138被設(shè)置在其中?；钊?38可以被耦接至曲軸140，使得活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)被轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸140可以經(jīng)由變速器系統(tǒng)耦接至乘客車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。另外，啟動(dòng)器馬達(dá)(未示出)可以經(jīng)由飛輪耦接至曲軸140，以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)10的啟動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0024]汽缸14能夠經(jīng)由一系列進(jìn)氣通道142、144和146接收進(jìn)氣空氣。進(jìn)氣通道146能夠與除了汽缸14之外的發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他汽缸連通。在一些示例中，一個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣通道可以包括升壓裝置，諸如渦輪增壓器或機(jī)械增壓器。例如，圖1示出被配置為具有渦輪增壓器的發(fā)動(dòng)機(jī)10，其中渦輪增壓器包括設(shè)置在進(jìn)氣通道142和144之間的壓縮機(jī)174和沿排氣通道148布置的排氣渦輪176。排氣渦輪176可以通過軸180至少部分地為壓縮機(jī)174提供動(dòng)力，在此情況下升壓裝置被配置為渦輪增壓器。然而，在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)10被提供有機(jī)械增壓器的其他示例中，排氣渦輪176可以可選地被省略，在此情況下壓縮機(jī)174可以由來自馬達(dá)或發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械輸入提供動(dòng)力?？梢匝匕l(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣通道提供包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162，以用于改變提供到發(fā)動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣空氣的流率和/或壓力。例如，如在圖1中示出的，節(jié)氣門162被設(shè)置在壓縮機(jī)174的下游，或可替代地，可以被提供在壓縮機(jī)174的上游。
[0025]排氣通道148能夠從除了汽缸14之外的發(fā)動(dòng)機(jī)10的其他汽缸接收排氣。排氣傳感器128被示為耦接至排放控制裝置178上游的排氣道148。傳感器128可以選自用于提供排氣空燃比的指示的各種合適的傳感器之中，例如線性氧傳感器或UEG0(通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EG0、HEG0(加熱型EGO) ,NOx,HC或CO傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、NOx捕集器、各種其他排放控制裝置或其組合。
[0026]發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以包括一個(gè)或更多個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)或更多個(gè)排氣門。例如，汽缸14被示為包括位于汽缸14的上部區(qū)域處的至少一個(gè)進(jìn)氣提升氣門150和至少一個(gè)排氣提升氣門156。在一些示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸(包括汽缸14)可以包括位于汽缸的上部區(qū)域處的至少兩個(gè)進(jìn)氣提升氣門和至少兩個(gè)排氣提升氣門。
[0027]進(jìn)氣門150可以由控制器12經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器152控制。類似地，排氣門156可以由控制器12經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器154控制。在一些情況下，控制器12可以改變提供給驅(qū)動(dòng)器152和154的信號(hào)，從而控制各個(gè)進(jìn)氣門和排氣門的打開和關(guān)閉。進(jìn)氣門150和排氣門156的位置可以由各自的氣門位置傳感器(未示出)確定。氣門驅(qū)動(dòng)器可以是電氣門驅(qū)動(dòng)型或凸輪驅(qū)動(dòng)型或其組合。可以同時(shí)控制進(jìn)氣門正時(shí)和排氣門正時(shí)，并且可以使用任意可能的可變進(jìn)氣凸輪正時(shí)、可變排氣凸輪正時(shí)、雙可變凸輪正時(shí)或固定凸輪正時(shí)。每個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以包括一個(gè)或更多個(gè)凸輪，并且可以利用可以由控制器12運(yùn)轉(zhuǎn)的凸輪廓線變換系統(tǒng)(CPS)、可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或更多個(gè)，以改變氣門運(yùn)轉(zhuǎn)。例如，汽缸14可以替代地包括經(jīng)由電氣門驅(qū)動(dòng)裝置控制的進(jìn)氣門和經(jīng)由包括CPS和/或VCT的凸輪驅(qū)動(dòng)裝置控制的排氣門。在其他示例中，進(jìn)氣門和排氣門可以由共同的氣門驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)或者可變氣門正時(shí)驅(qū)動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制。
[0028]汽缸14能夠具有壓縮比，其為活塞138在下止點(diǎn)與在下止點(diǎn)時(shí)的容積之比。在一個(gè)示例中，壓縮比在9:1至10:1的范圍內(nèi)。然而，在使用不同燃料的一些示例中，可以增加壓縮比。例如，當(dāng)使用更高辛烷燃料或使用具有更高潛在蒸發(fā)焓的燃料時(shí)，這種情況可以發(fā)生。如果使用直接噴射，由于其對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)爆震的影響，也可以增加壓縮比。
[0029]在一些示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以包括用于開始燃燒的火花塞192。在所選運(yùn)轉(zhuǎn)模式下，點(diǎn)火系統(tǒng)190能夠響應(yīng)于來自控制器12的火花提前信號(hào)SA，經(jīng)由火花塞192向燃燒室14提供點(diǎn)火火花。然而，在一些實(shí)施例中，火花塞192可以被省略，諸如其中發(fā)動(dòng)機(jī)10可以通過自動(dòng)點(diǎn)火或通過燃料噴射使燃燒開始，這可以是一些柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的情況。
[0030]在一些示例中，發(fā)動(dòng)機(jī)10的每個(gè)汽缸可以被配置為具有用于向汽缸提供燃料的一個(gè)或更多個(gè)燃料噴射器。作為一個(gè)非限制性示例，汽缸14被示為包括兩個(gè)燃料噴射器166和170。燃料噴射器166和170可以被配置為輸送從燃料系統(tǒng)8接收的燃料。如參照?qǐng)D2和圖3所詳述的，燃料系統(tǒng)8可以包括一個(gè)或更多個(gè)燃料箱、燃料泵和燃料軌道。燃料噴射器166被示為直接耦接至汽缸14，以用于噴射與經(jīng)由電子驅(qū)動(dòng)器168從控制器12接收的信號(hào)FPW-1的脈沖寬度成比例的燃料直接噴