CN101498266B - 车辆中的高压泵致动 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及车辆中的高压泵致动，具体而言一种驱动系统包括：与发动机的曲轴旋转接合的轴，该轴包括第一凸轮，第一凸轮具有第一数量的凸角，以及第二凸轮，第二凸轮具有比第一数量的凸角更多的第二数量的凸角；以及，选择地使从动件接合第一凸轮或第二凸轮之一的选择机构。一种方法包括：使具有第一凸轮和第二凸轮的轴旋转；监控车辆的操作参数；根据所述监控以期望的容量操作车辆的燃料泵，包括选择地使燃料泵接合第一凸轮和第二凸轮之一。

Description

车辆中的高压泵致动
技术领域
本发明涉及车辆中的燃料泵，更具体地，涉及车辆中的高压燃料泵。
背景技术
这部分的内容仅提供与本发明相关的背景信息，可能不构成现有技术。
车辆可利用燃料泵来提供将要在发动机的运转过程中进行燃烧的燃料。用于提供燃料给发动机的燃料泵可以是活塞泵。活塞泵可由通过链轮和凸轮的曲轴输出来驱动。
在一些车辆运行条件下，所请求的燃料供给可能超过燃料泵构造的容量。例如，在车辆冷起动时，可能希望提供额外的燃料给燃烧室。在冷起动时增加的燃料可与例如乙醇混合物这样的燃料一起使用，乙醇混合物的一个例子是85％的乙醇混合物(E85)。需要增加的燃料供给的运行条件的另一个例子可以是需要更多燃料来为发动机提供动力的重载荷的情况。
在一些车辆运行条件下，活塞泵操作可能不是最优的。例如，在高发动机转速时，活塞和凸轮可能无法正确地接合。在这样一种“无从动(no-follow)”条件下，燃料泵的活塞可能不会正确地进行冲程动作。
发明内容
一种驱动系统包括：与发动机的曲轴旋转接合的轴，该轴包括第一凸轮，第一凸轮具有第一数量的凸角，以及第二凸轮，第二凸轮具有比第一数量的凸角更多的第二数量的凸角；以及，选择地使从动件接合第一凸轮或第二凸轮之一的选择机构。
一种方法包括：使具有第一凸轮和第二凸轮的轴旋转；监控车辆的操作参数；根据所述监控以期望的容量操作车辆的燃料泵，包括选择地使燃料泵接合第一凸轮和第二凸轮之一。
一种控制模块包括：监控车辆的操作参数并确定燃料泵的容量的操作模式确定模块；以及，与操作模式确定模块进行通信以选择地使燃料泵接合第一凸轮和第二凸轮之一的燃料泵模式选择模块。
进一步的应用领域将从本文提供的说明变得显而易见。应当理解，说明和具体示例仅仅是为了举例说明的目的，并且不是要限制本发明的范围。
附图说明
本文描述的附图只是为了举例说明的目的，并且决不是要限制本发明的范围。从详细的描述和附图将可以更充分地理解本发明的教导，其中：
图1是一个示范性动力系的示意图；
图2是二级(two-step)凸轮从动件机构的示意图；
图3是四凸角凸轮的剖视图；
图4是二凸角凸轮的剖视图；
图5是车辆的控制模块的方框图；以及
图6是描述车辆中的高压泵致动的步骤的流程图。
具体实施方式
下面的描述实质上仅仅是示范性的，并且决不是要限制本发明的教导、应用或运用。为了清楚起见，在附图中使用相同的附图标记来标记同样的元件。如本文使用的，术语“模块”指的是专用集成电路(ASIC)、电子电路、执行一个或多个软件或固件程序的处理器(共享、专用或群组)和存储器、组合逻辑电路、或者提供上述功能的其它合适的部件。
现在参照图1，示意地示出了示范性车辆10。车辆10可包括发动机12，发动机12可与以下部件通信：燃料系统14、进气系统30、点火系统34、排气系统32、联接器28、以及变速器26。燃料系统14可包括燃料泵16、燃料轨18、喷射系统20、二级凸轮机构22、以及燃料管路36。二级凸轮机构22可与联接器28相连。控制模块24可与以下部件通信：发动机12、燃料泵16、燃料轨18、喷射系统20、进气系统30、以及点火系统34。发动机12可以是火花点火直喷(SIDI)发动机。SIDI发动机12可需要高压燃料以进行直接喷射。虽然下面的描述包括了SIDI发动机，但是应当了解，该描述可应用于采用燃料泵16的任何发动机12。
发动机12可具有入口点，燃料通过入口点可被喷射到发动机12的燃烧室中。燃料可由燃料系统14来提供，进气系统30可提供空气给发动机12。与没有直接燃料喷射的常规发动机相比，燃料喷射点的位置可允许发动机12以稀薄燃料空气混合物来运转。点火系统34可提供火花以点燃发动机12中的混合物燃料空气混合物。当以这种方式运转时，发动机12可产生相当于常规发动机的输出动力，但是使用较少的燃料。
联接器28可使二级凸轮机构22接合发动机12的曲轴(未图示)。或者，二级凸轮机构22可由发动机凸轮轴(未图示)直接驱动，或者通过将泵凸轮的致动凸轮安置在发动机凸轮轴(未图示)上来直接驱动。联接器28可以是从发动机12的曲轴或凸轮轴将转动能传递给二级凸轮机构22的任何系统。二级凸轮机构22可以是具有两个或多个凸轮的轴，所述凸轮具有两个或多个凸角外形，这将在下面进行更详细的描述。二级凸轮机构22或燃料泵16可包括凸轮从动件，凸轮从动件可选择地接合二级凸轮机构22的凸轮以提供动力给燃料泵16，燃料泵16可以是活塞泵。燃料泵16可通过燃料管路36提供高压燃料给燃料轨18。燃料轨18可将高压燃料输送到位于发动机12的直接喷射输入端处的喷射系统20。喷射系统20可例如以雾化喷射的方式直接提供燃料给发动机燃烧室。
进气系统30可提供空气给发动机12，点火系统34可提供火花以点燃发动机12的燃烧室中的空气燃料混合物。发动机12中的空气燃料混合物的燃烧可产生排气，该排气可通过排气系统32离开发动机12。发动机12中的空气燃料混合物的燃烧还可提供传递给变速器26的动力。
控制模块24可监控、控制车辆10的部件并与这些部件通信，所述部件包括：发动机12、燃料系统14、进气系统30、以及点火系统34。控制模块24可接收测量和状态指示，可提供控制车辆10的部件的操作的命令。
现在参照图2，更详细地描绘了二级凸轮机构22和燃料泵16。二级凸轮机构22可包括轴46、外凸轮40和44、以及内凸轮42。凸轮从动件48可以一体形成到燃料泵16或者可以连接到燃料泵16。凸轮从动件48可包括选择机构50、内从动件52、外从动件54、内弹簧56和外弹簧58。虽然所示的二级凸轮机构22具有两个外凸轮40和44以及内凸轮42，但是应当了解，二级凸轮机构22可与具有至少两个凸轮的任何轴46正确地操作。轴46可被驱动地与联接器28(未示出)接合，联接器28将动力从发动机12的曲轴传递给轴46。或者，轴46可与发动机12的凸轮轴一体形成，或者被发动机12的凸轮轴直接驱动。凸轮40、42和44可围绕轴46固定，使得凸轮40、42和44与轴46一起旋转。
从动件48可选择地与凸轮40、42和44中的一个或多个接合。虽然示出了从动件48，但是应当了解，很多从动件机构可用来选择凸轮40、42和44中的一个或多个。从动件48的另一端可与燃料泵16的活塞接合。选择机构50可以是常规液压机构，其可选择地将内从动件52锁定在外从动件54内，如图2所示。当内从动件52被锁定在外从动件54内时，从动件48可相对于外凸轮40和44的旋转将运动转移到燃料泵16的活塞。当内从动件52不被锁定在外从动件54内时，从动件48可相对于内凸轮42的旋转将运动转移到燃料泵16的活塞。外凸轮40和44可具有带有四个凸角的凸角外形，而内凸轮42可具有带有两个凸角的凸角外形。当轴46旋转时，从动件48可相对于从动件48所接合的凸轮的凸角外形移位，使得燃料泵16的活塞完成针对每个凸角的冲程。
现在参照图3，图示了围绕轴46的外凸轮40和44的剖视图。外凸轮40和44可具有四凸角外形，每组相对的凸角具有大体椭圆形形状。当与外凸轮40和44相连时，从动件48可完全被移位以使燃料泵48的活塞在轴46的每转中进行四次冲程。
现在参照图4，图示了围绕轴46的内凸轮42的剖视图。内凸轮42可具有大体椭圆形形状。与具有二凸角外形的内凸轮42相连的从动件48可被完全移位以使燃料泵16的活塞在轴46的每转中进行两次冲程。这样，外凸轮40和44以及内凸轮42的不同凸角外形可允许燃料泵16的容量依据所选的凸轮而变。应当了解，四凸角外形可以是内凸轮的外形，而二凸角外形可以是外凸轮的外形。也应当了解，不同数目的凸角和不同的凸角外形可用于使燃料泵16的活塞进行冲程动作。
现在参照图5，控制模块24可包括发动机控制模块60、操作模式确定模块62、以及燃料泵模式选择模块64。发动机控制模块60可包括点火系统控制模块70、进气系统控制模块72、以及燃料系统控制模块74。操作模式确定模块62可与燃料泵模式选择模块64和发动机控制模块60通信。操作模式确定模块62可监控来自发动机控制模块60或车辆10的可与控制模块24通信的其它部件的参数或者接收这些参数。根据所监控或接收的参数的状态，操作模式确定模块62可将操作模式状态传送给燃料泵模式选择模块64和发动机控制模块60。
燃料泵模式选择模块64可接收来自操作模式确定模块62的操作模式状态，并且可以与选择机构50和燃料泵16通信，从而选择燃料泵16的模式。发动机控制模块60可与发动机12通信，点火系统控制模块70可与点火系统34通信，进气系统控制模块72可与进气系统30通信，燃料系统控制模块74可与燃料系统14及燃料系统14的部件(例如燃料泵16、燃料轨18和喷射系统20)通信。根据驾驶员输入、所监控和接收的来自车辆10的部件的参数以及由操作模式确定模块62确定的操作模式，发动机控制模块60、点火系统控制模块70、进气系统控制模块72和燃料系统控制模块74可为发动机12提供燃料、空气和点火。
现在参照图6，流程图示出了控制逻辑100。在方框102，发动机控制模块60可确定发动机转速。然后，控制逻辑100可继续到方框104。在方框104，操作模式确定模块62可接收所确定的发动机转速并且可以比较所确定的发动机转速和四凸角极限。四凸角极限可以基于这样的发动机转速，即，在该发动机转速时可能出现无从动条件，使得四凸角外凸轮40和44与从动件48可能不会正确地接合。例如，当外凸轮40和44以高速旋转时，外弹簧58可能不提供充分的力。例如，四凸角极限可基于这样的发动机转速，即，在该发动机转速时出现无从动条件，例如2500rpm或更大。如果操作模式确定模块62确定测量的发动机转速超过四凸角极限，那么控制逻辑100可继续到方框118。如果测量的发动机转速不超过四凸角极限，那么控制逻辑100可继续到方框106。
在方框106，发动机控制模块60可由监控或测量的发动机参数确定是否存在车辆冷起动条件，并且将该信息传送给操作模式确定模块62。冷起动条件可包括发动机12在延长的时间段内尚未起动的情况。如果存在冷起动条件，那么控制逻辑100可继续到方框112。如果不存在冷起动条件，那么控制逻辑100可继续到方框108。
在方框112，发动机控制模块60可根据监控或接收的参数来确定冷却液温度。然后，控制逻辑100可继续到方框114。在方框114，操作模式确定模块62可接收来自发动机控制模块60的冷却液温度，并且确定在方框112测量的温度是否超过四凸角极限。四凸角极限可以基于指示发动机12不处于冷起动条件的冷却液温度。如果操作模式确定模块62确定冷却液温度不超过四凸角极限，那么控制逻辑100可继续到方框116。如果操作模式确定模块62确定冷却液温度超过四凸角极限，那么控制逻辑100可继续到方框118。
如果在方框106发动机控制模块60已经确定不存在冷起动条件，那么控制逻辑100可继续到方框108，在方框108，发动机控制模块60和/或燃料系统控制模块74可由监控或接收的参数来确定请求的燃料流量。控制逻辑100可继续到方框110，在方框110，操作模式控制模块62可确定所请求的用于发动机12的运转的燃料量是否超过二凸角内凸轮42的容量。如果操作模式确定模块62确定所请求的燃料超过二凸角容量，那么控制逻辑100继续到方框116。如果操作模式确定模块62确定所请求的燃料不超过二凸角容量，那么控制逻辑100可继续到方框118。
根据控制逻辑100的操作，如果在方框104发动机转速超过四凸角极限，如果在方框106存在冷起动条件而在方框114冷却液温度超过四凸角极限，或者如果在方框106不存在冷起动条件并且在方框110所请求的燃料不超过二凸角容量，那么就可以到达方框118。
在方框118，操作模式确定模块62可将二凸角操作被启用的信息传送给燃料泵模式选择模块64和发动机控制模块60。燃料泵模式选择模块64可与燃料泵16通信，使得选择机构50可允许从动件48的内从动件52接合二凸角内凸轮42。从动件48可被移位以充分地使燃料泵16的活塞在轴46和二凸角内凸轮42的每转中做两次冲程。
发动机控制模块60、点火系统控制模块70、进气系统控制模块72和燃料系统控制模块74可以控制发动机12、点火系统34、进气系统30和燃料系统14以根据用于二凸角操作的燃料泵容量来进行操作。一旦在方框118启用二凸角操作，那么控制逻辑100就可以结束。
如果在方框104测量的发动机转速不超过四凸角极限并且在来自方框106的非冷起动条件下请求的燃料流量在方框110超过二凸角容量，或者如果在方框106存在冷起动条件并且在方框114冷却液温度不超过四凸角极限，那么控制逻辑100可到达方框116。
在方框116，操作模式确定模块62可将四凸角操作被启用的信息传送给发动机控制模块60和燃料泵模式选择模块64。燃料泵模式选择模块64可与燃料泵16通信，使得选择机构50可允许从动件48的外从动件54接合四凸角外凸轮40和44。从动件48可被移位以充分使燃料泵16的活塞在四凸角外凸轮40和44的每转中做四次冲程。
发动机控制模块60、点火系统控制模块70、进气系统控制模块72和燃料系统控制模块74可以控制发动机12、点火系统34、进气系统30和燃料系统14以根据用于四凸角操作的燃料泵容量来进行操作。一旦在方框116启用四凸角操作，那么控制逻辑100就可以结束。
本领域技术人员现在可从前述描述中了解到，本发明的概括性教导可以用多种形式来实现。因此，虽然已经结合本发明的具体示例描述了本发明，但是本发明的真正范围不应局限与此，因为本领域技术人员在学习了附图、说明书和所附权利要求后，其它的改进将变得显而易见。

Claims (23)

1.一种驱动系统，包括：
与发动机的曲轴旋转接合的轴，所述轴包括：
第一凸轮，所述第一凸轮具有第一数量的凸角；和
第二凸轮，所述第二凸轮具有比第一数量的凸角更多的第二数量的凸角；以及
选择地使从动件接合第一凸轮和第二凸轮之一的选择机构。
2.根据权利要求1所述的驱动系统，其中第一凸轮具有两个凸角。
3.根据权利要求2所述的驱动系统，其中第二凸轮具有四个凸角。
4.根据权利要求2所述的驱动系统，其中第一凸轮具有大体椭圆形外形。
5.根据权利要求1所述的驱动系统，还包括连接到从动件的燃料泵。
6.根据权利要求5所述的驱动系统，其中燃料泵是活塞泵。
7.根据权利要求5所述的驱动系统，其中选择机构与燃料泵一体形成。
8.一种方法，包括：
使具有第一凸轮和第二凸轮的轴旋转；
监控车辆的操作参数；
根据所述监控以期望的容量操作车辆的燃料泵，包括选择地使燃料泵接合第一凸轮和第二凸轮之一。
9.根据权利要求8所述的方法，其中第一凸轮具有第一数量的凸角，并且第二凸轮具有比第一数量的凸角更多的第二数量的凸角。
10.根据权利要求9所述的方法，其中第一数量的凸角是两个凸角，第二数量的凸角是四个凸角。
11.根据权利要求9所述的方法，其中操作参数包括发动机转速、冷却液温度、冷起动状态和请求的燃料量中的至少一个。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述操作包括：当发动机转速超过预定的最大发动机转速时，选择地使燃料泵接合第一凸轮。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述操作包括：当请求的燃料量超过用于第一凸轮的预定燃料容量时，选择地使燃料泵接合第二凸轮。
14.根据权利要求11所述的方法，其中所述操作包括：当车辆处于冷起动并且冷却液温度不超过用于第二凸轮的预定的最大冷却液温度时，选择地使燃料泵接合第二凸轮。
15.根据权利要求8所述的方法，其中燃料泵是活塞泵。
16.一种控制模块，包括：
监控车辆的操作参数并确定燃料泵的容量的操作模式确定模块；以及
与操作模式确定模块进行通信以选择地使燃料泵接合第一凸轮和第二凸轮之一的燃料泵模式选择模块。
17.根据权利要求16所述的控制模块，其中第一凸轮具有第一数量的凸角，第二凸轮具有比第一数量的凸角更多的第二数量的凸角。
18.根据权利要求17所述的控制模块，其中第一数量的凸角是两个凸角，第二数量的凸角是四个凸角。
19.根据权利要求17所述的控制模块，其中操作模式确定模块根据操作参数来确定容量，所述操作参数包括发动机转速、冷却液温度、冷起动状态和请求的燃料量中的一个。
20.根据权利要求19所述的控制模块，其中当发动机转速超过预定的最大发动机转速时，燃料泵选择模块使燃料泵接合第一凸轮。
21.根据权利要求19所述的控制模块，其中当请求的燃料量超过用于第一凸轮的预定燃料容量时，燃料泵选择模块使燃料泵接合第二凸轮。
22.根据权利要求19所述的控制模块，其中当车辆处于冷起动并且冷却液温度不超过用于第二凸轮的预定的最大冷却液温度时，燃料泵选择模块使燃料泵接合第二凸轮。
23.根据权利要求16所述的控制模块，其中燃料泵是活塞泵。
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