用于固定和可變壓力燃料噴射的方法和系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于調(diào)整內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器的操作的系統(tǒng)和方法。該方法可在包括高壓進氣道燃料噴射器和/或直接燃料噴射器的發(fā)動機中尤其有用。
【背景技術(shù)】
[0002]直接燃料噴射(DI)系統(tǒng)提供一些優(yōu)于進氣道燃料噴射系統(tǒng)的優(yōu)點。例如，直接燃料噴射系統(tǒng)可改善汽缸充氣冷卻致使發(fā)動機汽缸在沒有引起不可取的發(fā)動機爆震情況下以較高的壓縮比操作。然而，直接燃料噴射器不能夠在較高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷下提供期望的燃料量到汽缸，因為汽缸沖程所花的時間量被縮短致使沒有足夠的時間噴射期望的燃料量。結(jié)果，在較高的發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷下，發(fā)動機可能產(chǎn)生比期望少的功率。此外，直接噴射系統(tǒng)可更易于微粒物質(zhì)排放。
[0003]為了減少微粒物質(zhì)排放和石油(in oil)中的燃料稀釋，已經(jīng)研發(fā)非常高壓力的直接噴射系統(tǒng)。例如，雖然額定的直接噴射最大壓力在150bar范圍內(nèi)，但較高壓力DI系統(tǒng)可在250-800bar的范圍內(nèi)操作。
[0004]這種高壓DI系統(tǒng)的一個問題是當發(fā)動機配置有直接燃料噴射和進氣道燃料噴射(D1-PFI系統(tǒng))時，系統(tǒng)受限于在低壓狀況下操作進氣道燃料噴射系統(tǒng)。換句話說，在不包括額外的專用栗的情況下，高壓進氣道燃料噴射，諸如高于5bar，是不可能的。正因如此，雖然可以有高壓進氣道燃料噴射可取的狀況，但用于提高進氣道噴射系統(tǒng)的壓力的另一個栗的添加可增加成本和復雜性。這種高壓DI系統(tǒng)的另一個問題是噴射器的動態(tài)范圍可受限于導軌壓力。具體地，當導軌壓力非常高且發(fā)動機必須在低負荷處操作時，直接噴射器脈沖寬度可以非常小。在這種小的脈沖寬度狀況下，直接噴射器操作可以是高度易變的。此外，在非常低的脈沖寬度處，直接噴射器甚至不可以打開。這些狀況可導致大的燃料加注誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個示例中，上面的問題可通過用于發(fā)動機的方法至少部分解決，所述方法包括:操作高壓燃料栗以可變的壓力輸送燃料到耦接到直接燃料噴射器的第一燃料軌，且以固定的壓力輸送燃料到耦接到進氣道燃料噴射器的第二燃料軌，燃料輸送經(jīng)由該栗的機械溢流閥控制，其中第二導軌耦接到栗的入口，而第一導軌耦接到栗的出口。這樣，燃料軌相對于高壓燃料栗的具體配置，以及機械溢流閥和各種額外的止回閥的使用，就能夠用單一高壓燃料栗提供相當高的進氣道燃料噴射壓力。
[0006]如示例，燃料系統(tǒng)可配置有低壓提升栗和高壓噴射栗。高壓栗可為活塞栗。高壓噴射栗的輸出可經(jīng)由磁性電磁閥(MSV)的使用機械地，且非電子地控制。至少一個止回閥和一個卸壓閥(或超壓閥)可被耦接在提升栗和噴射栗之間。輸送燃料到直接燃料噴射器的第一燃料軌可經(jīng)由止回閥和卸壓閥耦接到噴射栗的出口。同樣地，輸送燃料到進氣道燃料噴射器的第二燃料軌也可以經(jīng)由止回閥和卸壓閥耦接到噴射栗的入口。未通電的MSV能夠充分提高第二燃料軌的固定壓力使之高于通過提升栗提供的燃料壓力。例如，輸送燃料到進氣道噴射器的第二燃料軌的壓力可被提高到與輸送燃料到直接噴射器的第一燃料軌的最小壓力相同的水平(諸如，15bar處)。第一燃料軌的壓力可以通過經(jīng)由MSV調(diào)整栗輸出而被進一步提高且改變。因此，基于發(fā)動機工況，可以經(jīng)由進氣道噴射和/或經(jīng)由直接噴射以高壓將燃料輸送給發(fā)動機汽缸。進一步，在經(jīng)由高壓直接噴射的燃料輸送受限的狀況期間，諸如在冷啟動(和極冷啟動)期間或當發(fā)動機排氣排放物為受限的微粒物質(zhì)時，直接噴射可被禁用且燃料可經(jīng)由一個或多個高壓進氣道噴射來輸送。
[0007]這樣，進氣道燃料噴射可在高于由提升栗提供的默認壓力的燃料壓力處被提供。更具體地，高壓容積式栗可有利地用于提供可變高壓到直接噴射燃料軌，同時還提供固定高壓到進氣道噴射燃料軌。通過將進氣道噴射默認壓力提高到與直接噴射最小壓力一樣高，可實現(xiàn)高壓進氣道噴射的各種益處。例如，在不引起與直接噴射相關(guān)聯(lián)的微粒物質(zhì)問題的情況下，可以用高壓進氣道噴射燃料。此外，當同等數(shù)量的直接噴射受限于直接燃料噴射器的脈沖寬度或動態(tài)范圍時，較小數(shù)量/體積的燃料可以被更準確地進氣道噴射?？偟膩碚f，燃料噴射效率增加且燃料加注誤差降低，從而改善發(fā)動機性能。
[0008]應(yīng)該理解，上述
【發(fā)明內(nèi)容】
經(jīng)提供以簡化的形式引入在【具體實施方式】中進一步描述的概念選擇。其并不為了識別所要求保護的主題的關(guān)鍵或必要的特征，所述主題的范圍通過所附權(quán)利要求唯一限定。此外，所要求的主題不限于解決上述或在本公開的任何部分中指出的任何缺點的實施方式。
【附圖說明】
[0009]圖1示意性地描述內(nèi)燃發(fā)動機的汽缸的示例實施例。
[0010]圖2示意性地描述燃料系統(tǒng)的示例實施例，所述燃料系統(tǒng)經(jīng)配置以用于機械調(diào)節(jié)的可與圖1的發(fā)動機一起使用的高壓進氣道噴射和高壓直接噴射。
[0011]圖3描述用于操作高壓栗以便在進氣道噴射燃料軌處提供固定高壓且在直接噴射燃料軌處提供可變高壓的方法的流程圖。
[0012]圖4示出示例燃料噴射剖面(profile)，其可在發(fā)動機冷啟動操作過程中經(jīng)由圖2的燃料系統(tǒng)而被應(yīng)用。
[0013]圖5描述用于在高壓進氣道噴射和高壓直接噴射之間選擇以提供充氣冷卻從而解決汽缸爆震的方法的流程圖。
[0014]圖6根據(jù)本公開示出使用高壓進氣道和直接噴射解決汽缸爆震的示例燃料噴射調(diào)整。
【具體實施方式】
[0015]下面的詳細描述提供關(guān)于高壓燃料栗和用于機械調(diào)節(jié)進氣道燃料軌和直接燃料軌中每個的壓力的系統(tǒng)的信息。圖1給出內(nèi)燃發(fā)動機的汽缸的示例實施例，而圖2描述可以與圖1的發(fā)動機一起使用的燃料系統(tǒng)。在圖2中詳細示出的帶有機械壓力調(diào)節(jié)的高壓栗和相關(guān)的燃料系統(tǒng)組件能夠以高于提升栗的默認壓力的壓力操作進氣道噴射燃料軌，同時能夠在可變的高壓范圍內(nèi)操作直接噴射燃料軌。參考圖3示出用于選擇燃料噴射模式并調(diào)節(jié)至少直接噴射導軌的壓力的方法。如圖4所示，例如，由于在那些狀況期間高壓直接噴射器的受限的動態(tài)范圍，進氣道噴射可以在冷啟動下使用。此外，如圖5所示，爆震減輕燃料噴射可基于充氣冷卻要求在高壓進氣道噴射和高壓直接噴射之間調(diào)整以克服與直接噴射器在不同工況下的動態(tài)范圍相關(guān)聯(lián)的問題。圖6示出示例燃料噴射調(diào)整。
[0016]關(guān)于在該【具體實施方式】中使用的術(shù)語，高壓栗，或直接噴射栗，可縮寫為DI或HP栗。類似地，低壓栗，或提升栗可縮寫為LP栗。進氣道燃料噴射可縮寫為PFI，而直接噴射可縮寫為DI。而且，燃料軌壓力，或燃料軌內(nèi)的燃料的壓力值可縮寫為FRP。而且，用于控制流入到HP栗的燃料流量的機械操作的入口止回閥也可稱為溢流閥。如下面更詳細所述，在不使用電子控制的入口閥的情況下依賴機械壓力調(diào)節(jié)的HP栗可稱為機械控制的HP栗，或帶有機械調(diào)節(jié)壓力的HP栗。雖然沒有使用電子控制的入口閥以用于調(diào)節(jié)栗送的燃料體積，但機械控制的HP栗可基于電子選擇提供一個或多個離散的壓力。
[0017]圖1描述內(nèi)燃發(fā)動機10的燃燒室或汽缸的示例。通過包括控制器12的控制系統(tǒng)以及通過來自車輛操作員130經(jīng)由輸入設(shè)備132的輸入可以至少部分地控制發(fā)動機10。在該示例中，輸入設(shè)備132包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發(fā)動機10的汽缸(這里也為“燃燒室”)14可包括燃燒室壁136，且活塞138被安置在燃燒室壁136內(nèi)?；钊?38可耦接到曲軸140致使活塞的往復運動轉(zhuǎn)換為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸140可經(jīng)由變速器系統(tǒng)耦接到載客車輛的至少一個驅(qū)動車輪。進一步，起動機馬達(未示出)可經(jīng)由飛輪耦接到曲軸140以啟用發(fā)動機10的起動操作。
[0018]汽缸14可經(jīng)由一連串的進氣空氣通道142、144，和146接收進氣空氣。進氣空氣通道146可與發(fā)動機10中除汽缸14外的其它汽缸連通。在一些示例中，一個或多個進氣通道可包括增壓設(shè)備，諸如渦輪增壓器或機械增壓器。例如，圖1示出配置有渦輪增壓器的發(fā)動機10，所述渦輪增壓器包括被布置在進氣道142和144之間的壓縮機174，以及沿排氣道148布置的排氣渦輪176。在增壓設(shè)備被配置為渦輪增壓器的情況中，壓縮機174可經(jīng)由軸180由排氣渦輪176至少部分地供以動力。然而，在其它示例中，諸如發(fā)動機10提供有機械增壓器的情況，排氣渦輪176可選擇地省略，其中壓縮機174可通過來自馬達或發(fā)動機的機械輸入供以動力。包括節(jié)流板164的節(jié)氣門162可沿發(fā)動機的進氣道提供以用于改變被提供給發(fā)動機汽缸的進氣空氣的流速和/或壓力。例如，節(jié)氣門162可以被定位在如圖1所示的壓縮機174的下游，或可替換地可以被提供在壓縮機174的上游。
[0019]除汽缸14外，排氣道148還可以從發(fā)動機10的其它汽缸接收排氣。排氣傳感器128被示出耦接到排放控制設(shè)備178上游的排氣道148。傳感器128可從用于提供排氣空氣/燃料比的指示的各種合適的傳感器中選擇，例如，諸如線性氧傳感器或UEGO (通用或?qū)捰蚺艢庋鮽鞲衅?、雙態(tài)氧傳感器或EGO (如描繪的)、HEGO (加熱型EGO)、NOx, HC,或CO傳感器。排放控制設(shè)備178可為三元催化劑(TWC)、Ν0χ捕集器、各種其它的排放控制設(shè)備，或其中的組合。
[0020]發(fā)動機10的每個汽缸可包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14的上部區(qū)域的至少一個進氣提升閥150和至少一個排氣提升閥156。在一些示例中，發(fā)動機10的每個汽缸，包括汽缸14，可以包括位于汽缸上部區(qū)域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。
[0021]進氣門150可通過控制器12經(jīng)由執(zhí)行器152控制。類似地，排氣門156可通過控制器12經(jīng)由執(zhí)行器154控制。在一些狀況期間，控制器12可改變被提供給執(zhí)行器152和154的信號以控制相應(yīng)的進氣門和排氣門的打開和閉合。進氣門150和排氣門156的位置可通過相應(yīng)的氣門位置傳感器(未示出)來確定。氣門執(zhí)行器可為電動氣門執(zhí)行類型或凸輪執(zhí)行類型，或其中的組合。可以同時控制進氣門和排氣門正時，或可以使用任一種可能的可變進氣凸輪正時、可變排氣凸輪正時、雙獨立可變凸輪正時或固定凸輪正時。每個凸輪驅(qū)動系統(tǒng)可以包括一個或多個凸輪且可利用凸輪廓線變換(CPS)系統(tǒng)、可變凸輪正時(VCT)系統(tǒng)、可變氣門正時(VVT)系統(tǒng)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個或多個，所述這些系統(tǒng)可經(jīng)由控制器12操作以改變氣門操作。例如，汽缸14可替換地包括