CN101558232B - 多柱塞燃料泵的选择性排量控制 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于内燃发动机(12)的泵(42)。泵可具有至少一个泵送部件(56)，其能够在单个发动机循环期间移动通过多个排出冲程。泵还可具有与该至少一个泵送部件通讯的控制器(98)。控制器可在其存储器中储存有一映射，该映射将内燃发动机的速度以及燃料需求关联至与所述多个排出冲程中的每一个和总的燃料输送量相关的贡献系数。

Description

多柱塞燃料泵的选择性排量控制
技术领域
本发明总体上涉及一种燃料泵，并且更具体地涉及一种用于选择性地控制多柱塞燃料泵中各个柱塞的排量的系统。
背景技术
共轨燃料系统通常采用多个连接到供有高压燃料的共用轨道的喷射器。为了有效地适应各种正时和喷射量的不同喷射组合，这些系统通常包括与共用轨道流体连通的可变排量泵。一种可变排量泵为凸轮驱动的入口或出口计量泵。
凸轮驱动的入口或出口计量泵通常包括多个柱塞，各柱塞置于独立的泵腔中。柱塞通过从动件连接到带突出部的凸轮上，从而，随着相关发动机的曲轴的旋转，凸轮同样地旋转且相连的突出部以往复运动的方式驱动柱塞以将燃料从泵腔排(即，泵送)到共用轨道中。由柱塞泵送到共用轨道中的燃料的量取决于在柱塞的排出运动之前计量供应到泵腔中的燃料的量，或者取决于在柱塞的排出冲程期间溢流(即计量供应)到低压储液器的流体的量。
在2006年6月8日公开的Shafer等人的美国专利公报No.2006/0120880(′880公报)中描述了凸轮驱动的出口计量泵的一个示例。具体而言，′880公报教示了一种泵，其具有限定第一泵腔和第二泵腔的壳体。该泵还包括可滑动地置于第一泵腔和第二泵腔中、且可在隔开的第一端部位置和第二端部位置之间运动以加压流体的第一柱塞和第二柱塞。该泵进一步包括具有三个可操作地与第一柱塞接合的突出部的第一凸轮，以及具有三个可操作地与第二柱塞接合的突出部的第二凸轮，从而在一个完整的发动机循环期间使得第一柱塞和第二柱塞中的每一个都在第一端部位置和第二端部位置之间移动六次。该泵还包括可与第一泵腔和第二泵腔流体相连的共用溢流通道，以及与溢流通道流体连通的控制阀。该控制阀可移动以选择性地使流体从第一泵腔和第二泵腔溢流到低压通路、从而改变第一柱塞和第二柱塞的有效排量。
虽然′880公报的凸轮驱动的出口计量泵可有效地为共轨系统加压燃料，但是它可能是有问题的。特别地，在各柱塞的各冲程期间，相当大的力从柱塞经相应的凸轮、经凸轮传动装置回传至相关发动机的曲轴。虽然这些力本身可能不足以对凸轮或凸轮传动装置造成破坏，但是当与其它反力——比如燃料燃烧产生的反力——结合时，可能在凸轮和/或凸轮传动装置上观察到显著的敲击效应。例如，当同一共轨系统的喷射器喷射燃料以启动发动机内的燃烧时，作用在发动机的活塞上的合力沿每个活塞的连杆传递、沿与泵启动力相反的方向经由曲轴并传入凸轮传动装置。当泵启动力和喷射启动力重叠(即同时发生)时，该合力可以大到足以对燃料泵的凸轮传动装置和/或凸轮造成破坏。此外，作用在燃料系统的构件上的力增加了发动机的整体噪音，在泵启动力和喷射启动力重叠时尤其如此。
所公开的燃料泵旨在解决上述的一个或多个问题。
发明内容
在一个方面，本发明涉及一种用于内燃发动机的泵。泵可包括至少一个泵送部件，其能够在单个发动机循环期间移动通过多个排出冲程。泵还可包括与至少一个泵送部件通讯的控制器。控制器可在其存储器中储存一映射，该映射将内燃发动机的速度和燃料需求关联至与多个排出冲程中的每一个和总的燃料输送量相关的贡献系数。
在另一个方面，本发明涉及一种控制往内燃发动机输送燃料的方法。该方法可包括在内燃发动机的单个循环中于多个泵送事件期间排出燃料。该方法还可包括基于内燃发动机的速度和总的燃料需求确定与多个泵送事件中的每一个泵送事件相关的贡献系数。该方法可进一步包括基于贡献系数和总的燃料需求改变在多个泵送事件中的每一个泵送事件期间排出的燃料的量。
附图说明
图1是示例性公开的共轨燃料系统的示意性和概略性的图示；
图2是示例性公开的用于图1的共轨燃料系统的燃料泵的示意性和概略性的图示；
图3是示例性公开的在图1的共轨燃料系统的操作期间使用的控制映射；以及
图4是显示示例性公开的与图1的共轨燃料系统的操作相关的事件的正时的控制图。
具体实施方式
图1示出具有发动机12和燃料系统28的示例性实施例的动力系统10。为了说明本发明，将动力系统10示出和描述为一个四冲程柴油发动机。然而，本领域的技术人员会认识到，发动机12可为任何其它类型的内燃发动机，比如，例如汽油发动机和气体燃料发动机。
如图1所示，发动机12可包括至少部分地限定多个气缸16的发动机气缸体14。活塞18可滑动地置于各个气缸16中，且发动机12还可包括与每个气缸16相关的气缸盖20。气缸16、活塞18和气缸盖20可共同形成燃烧室22。在所示的实施例中，发动机12包括六个燃烧室22。然而，本领域的技术人员可容易地认识到，发动机12可包括更多或更少数量的燃烧室22，且燃烧室22可以是“成列”布置、“V”形布置或任何的其它传统布置。
发动机12可包括曲轴24，该曲轴24可旋转地置于发动机气缸体14中。连杆26可将各活塞18连接到曲轴24上，以使得活塞18在各相应气缸16中的滑动运动导致曲轴24的旋转。类似地，曲轴24的旋转可导致活塞18的滑动运动。
燃料系统28可包括由曲轴24驱动、从而将喷射的加压燃料传送到各燃烧室22中的构件。具体而言，燃料系统28可包括构造成保持燃料供给的燃油箱30、构造成对燃料进行加压并通过总管(manifolder)36(即共轨)将加压燃料导向多个燃料喷射器34的燃料泵送装置32和控制系统38。
燃料泵送装置32可包括一个或多个泵送设备，其功能是增加燃料压力并将一股或多股加压燃料导向总管36。在一个示例中，燃料泵送装置32包括低压源40和高压源42。低压源40可具体为经由通道43对高压源42提供低压燃料供给的输送泵。高压源42可接收低压燃料供给并将燃料压力增加到大约300MPa。高压源42可通过燃料管线44连接到总管36。如果需要，可将一个或多个过滤元件(未示出)——比如初级滤清器和次级滤清器——成串联关系地置于燃料管线44中以从由燃料泵送装置32加压的燃料中去除杂质和/或水。
低压源40和高压源42中的一个或两个可操作地连接到发动机12并由曲轴24驱动。低压源40和/或高压源42可以任何对本领域的技术人员显而易见的方式与曲轴24相连，其中曲轴24的旋转将导致泵轴的相应的驱动旋转。例如，在图1中将高压源42的泵驱动轴46示出为通过凸轮传动装置48与曲轴24相连。然而，可以设想，低压源40和高压源42之一或两者可选地可以是电驱动、液压驱动、气动的，或者以任何其它适当的方式驱动。
如图2所示，高压源42可包括限定第一套筒52和第二套筒54的壳体50。高压源42还可包括可滑动地置于第一套筒52中的第一柱塞56，第一柱塞56和第一套筒52可一起限定第一泵腔58。高压源42还可包括可滑动地置于第二套筒54中的第二柱塞60，第二柱塞60和第二套筒54可一起限定第二泵腔62。可以设想，如果需要，在高压源42中可包括另外的泵腔。
第一驱动器66和第二驱动器68分别可操作地将曲轴24的旋转与第一柱塞56和第二柱塞60相连接。第一驱动器66和第二驱动器68可包括任何用于驱动第一柱塞56和第二柱塞60的装置，比如，例如凸轮、旋转斜盘、摆盘、螺线管致动器、压电致动器、液压致动器、马达或任何其它本领域已知的驱动装置。在图2的示例中，第一驱动器66和第二驱动器68是凸轮，每个凸轮都分别具有两个凸轮突出部66L和68L，从而第一驱动器66的单次完整的旋转可导致第一柱塞56在两个隔开的端部位置之间的两次相应的往复运动，而第二驱动器68的单次完整的旋转可导致第二柱塞60的两次类似的相应往复运动。
凸轮传动装置48可构造成使得在单个完整的发动机循环(即，活塞18经吸入冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的运动或曲轴24旋转两整周)期间，泵驱动轴46可旋转驱动器66和68各两次。因此，对于一给定的发动机循环，第一柱塞56和第二柱塞60各在它们相应的套筒中往复运动四次以产生总计八个序号为1-8的连续泵送冲程，其中奇数序号的冲程与第一柱塞56的运动对应，而偶数序号的冲程与第二柱塞60对应。第一驱动器66和第二驱动器68可互相定位成使得第一柱塞56和第二柱塞60彼此异相地往复运动、并且所述八个泵送冲程相对于曲轴24的转角均匀地分布。可以设想，如果将第一驱动器66和第二驱动器68具体化为带突出部的凸轮，则它们可选地可包括任意数量的突出部以产生相应数量的泵送冲程。也可以设想，如果需要，可连接单个驱动器以在相应端部位置之间移动第一柱塞56和第二柱塞60两者。
高压源42可包括入口70，其将高压源42与通道43流体连接。高压源42还可包括低压通路72，其与入口70流体连通并可选择地与第一泵腔58和第二泵腔62连通。第一入口止回阀74可置于低压通路72和第一泵腔58之间，以允许低压燃料单向流入第一泵腔58中。类似的第二入口止回阀76可置于低压通路72和第二泵腔62之间，以允许低压燃料单向流入第二泵腔62中。
高压源42还可包括出口78，其将高压源42与燃料管线44流体连接。高压源42可包括高压通路80，其可选择地与第一泵腔58、第二泵腔62和出口78流体连通。第一出口止回阀82可置于第一泵腔58和高压通路80之间以允许流体从第一泵腔58排出到高压通路80中。第二出口止回阀84可置于第二泵腔62和高压通路80之间以允许流体从第二泵腔62排出到高压通路80中。
高压源42还可包括选择性地将第一泵腔58和共用溢流通道90流体连接的第一溢流通道86，以及将第二泵腔62与共用溢流通道90流体连通的第二溢流通道88。溢流控制阀92可置于共用溢流通道90中、位于第一溢流通道86和第二溢流通道88与低压通路72之间，以选择性地允许从第一泵腔58和第二泵腔62排出的一些流体流经第一溢流通道86和第二溢流通道88并流入低压通路72中。从第一泵腔58和第二泵腔62排出(即，溢流)到低压通路72中的流体的量可与排出(即，泵送)到高压通路80中的流体的量成反比。
泵腔58、62和低压通路72之间的流体连接可通过选择阀94来建立，从而一次只有第一泵腔58和第二泵腔62中的一个可与低压通路72流体连接。由于第一柱塞56和第二柱塞60可彼此异相移动，所以在一个泵腔处于低压(吸入冲程)时，另一个泵腔会处于高压(泵送冲程)，反之亦然。这一动作可用于使选择阀94的一个元件来回运动，从而或者使第一溢流通道86与溢流控制阀92流体连接、或者使第二溢流通道88与溢流控制阀92流体连接。这样，第一泵腔58和第二泵腔62可共享同一个溢流控制阀82。然而，可以设想，如果需要，可以可选地用单独的溢流控制阀专门控制来自各个泵腔的流体的有效排量。还可设想，可以不计量从第一泵腔58和第二泵腔62溢流的燃料的量(也称出口计量)，而是可选地计量注入第一泵腔和第二泵腔并随后从其排出的燃料的量(也称入口计量)。
溢流控制阀92常态下可由偏压弹簧96偏置向第一位置，其中允许流体如图2所示流入低压通路72中。溢流控制阀92还可通过螺线管或引导力移动到第二位置，其中阻止流体流入低压通路72中。溢流控制阀92在相对于第一柱塞56和/或第二柱塞60排出位置的通过流体的位置和阻止流体的位置之间的运动正时可决定从相应泵腔排出的流体中有多少比率溢流到低压通路72或泵送到高压通路80。
燃料喷射器34可置于气缸盖20中并通过分配管线102连接到总管36以喷射从第一泵腔58和第二泵腔62排出的燃料。燃料喷射器34可具体化为例如电子致动-电子控制的喷射器、机械致动-电子控制的喷射器、数控燃料阀或任何本领域公知的其它类型的燃料喷射器。各燃料喷射器34可操作地在预定正时处以预定的燃料压力和燃料流速将一定量的加压燃料喷射到相关的燃烧室22中。
燃料喷射到燃烧室22中的正时可与活塞18的运动同步、并因此与曲轴24的旋转同步。例如，可在活塞18接近压缩冲程的上止点(TDC)位置时喷射燃料，从而可使所喷射的燃料进行压缩-点燃-燃烧。可选地，可在活塞18朝着上止点位置开始压缩冲程时喷射燃料，以进行均质充量压缩点燃操作。还可以在活塞18于膨胀冲程期间从上止点位置向下止点位置运动时喷射燃料，以进行后期的后喷射，从而为后处理再生形成还原气氛。燃料喷射导致的燃烧可在活塞18上产生一个力，该力经连杆26和曲轴24传递以旋转凸轮传动装置48、从而对另外的燃料进行加压。
控制系统38(参照图1)可控制从第一泵腔58和第二泵腔62排出的流体溢流到低压通路72的量、以及经高压通路80泵送到总管36以用于后续喷射和燃烧的剩余燃料量。具体而言，控制系统38可包括与溢流控制阀92通讯的电子控制模块(ECM)98。ECM 98产生的经由通讯线路100传至溢流控制阀92的控制信号可决定溢流控制阀92的打开正时和关闭正时，所述打开正时和关闭正时决定往总管36的期望燃料流速和/或总管36内的期望燃料压力。
ECM 98可具体化为单个微处理器或多个微处理器，其包括用于控制燃料系统28操作的装置。许多可购得的微处理器可构造成执行ECM 98的功能。应当理解，如果需要，ECM 98可容易地具体化为能够控制许多不同功能的普通发动机或动力系统微处理器。ECM 98可包括存储器、二级储存设备、处理器和任何其它用于运行应用程序的构件。各种其它电路可与ECM 98相关联，比如供电电路、信号调节电路、螺线管驱动电路和其它类型的电路。
ECM 98可响应于指令选择性地打开和关闭溢流控制阀92以溢流或泵送燃料。即，取决于发动机12的转速和发动机12的负荷，必须喷射和燃烧一预定量的燃料以获得发动机转速和所需的扭矩输出。为了使喷射器34喷射该预定量的燃料，喷射时在总管36中必须存在一定数量和压力的燃料。ECM 98可包括储存在其存储器中、使各种发动机状态和/或传感器输入与所需的燃料量相关联的一个或多个映射。这些映射中的每一个可采用表格、图表和/或公式的形式，并包括从发动机12的实验室操作和/或室外操作收集的数据汇编。例如，ECM 98可包含具有至少一个关系表的映射，所述关系表用于上述八个泵送冲程中的每一个。这些关系表中的每一个可表示发动机速度、所需的燃料流速和泵送分摊系数(Pump SplitFactor，PSF)之间的3D关系。这些映射的示例在图3中示出。ECM 98可参考这些映射和/或传感器输入并根据相应的PSF和燃料需求打开或关闭溢流控制阀92，从而第一柱塞56和第二柱塞60在正确的正时往总管36排出所需量的燃料。
如图4所示，在一些情形中，第一柱塞56和第二柱塞60的排出冲程可与燃料喷射器34的喷射正时相对应。具体而言，图4示出了燃料喷射器34的总体以外环104中的深色区域表示的示例性喷射正时，以及第一柱塞56和第二柱塞60的总体以位于中间的环106中的深色区域表示的示例性冲程正时。内环108的深色区域表示喷射事件和排出冲程的曲轴正时的角重叠。
从外环104可以看出，对于每一个完整的发动机循环(即，曲轴24转动两圈)，燃料喷射器34可喷射燃料六次(即，每个燃料喷射器34喷射一次)。具体而言，序号为1-6(在图1中从左至右数)的燃料喷射器34的燃料喷射可分别开始于曲轴回转的716°、116°、236°、356°、476°、596°处(在图4中标为SOI1-6)，并分别终止于36°、156°、276°、396°、516°、636°处(在图3中标为EOI1-6)。
从位于中间的圆环106可看出，对于每一个完整的发动机循环，第一柱塞56和第二柱塞60每个可移动经过四个排出冲程，总计八个冲程。即，第一柱塞56可在679.5°(在图3中标为SOP1)处开始完全的第一排出冲程，接着第二柱塞60在49.5°(SOP2)处开始完全的第二排出冲程。完全的第一排出冲程可终止于14.5°(在图3中标为EOP1)处，而完全的第二排出冲程可终止于104.5°(EOP2)处。接下来的完全的第三至第八排出冲程可以这种方式继续，其中第一柱塞56的排出冲程和第二柱塞60交替，使得SOP3发生于139.5°处、SOP4发生于229.5°处、SOP5发生于319.5°处、SOP6发生于409.5°处、SOP7发生于499.5°处并且SOP8发生于589.5°处。类似地，完全的第三至第八冲程可终止于194.5°的EOP3、284.5°的EOP4、374.5°的EOP5、464.5°的EOP6、554.5°的EOP7、644.5°的EOP8。当冲程小于全排量时，可相对于完全的排出冲程的开始正时和结束正时分别延迟或提前开始正时和/或结束正时。
从内环108可以看出，对于每一个完整的发动机循环，高压源42的四个排出冲程(即，冲程1、3、5和7)可与四个喷射事件(即，燃料喷射器1、2、5和6的喷射事件)至少部分重叠。高压源42的两个排出冲程(即，冲程4和8)可与两个燃料喷射事件(即，燃料喷射器3和4的喷射事件)几乎完全重叠。高压源42的其余两个排出冲程(即，冲程2和6)可不与任何喷射事件重合。由于第一驱动器66和第二驱动器68、凸轮传动装置48以及曲轴24所承受的力可以是第一柱塞56和第二柱塞60以及活塞18在所喷射燃料的燃烧期间施加的力的总和，所以上述重叠的喷射事件如果不加抑制则可形成相当大的甚至可能是破坏性的力。
为了将这些合力的等级最小化，ECM 98可以选择性地改变(即减小)第一柱塞56和/或第二柱塞60泵送到总管36中的燃料的量。例如，ECM98可在燃料需求减少的情形期间选择性地减小冲程1、3、5和7(即第一柱塞56的冲程)的有效排量。通过减小这些有效的排出量，可使部分重合的泵送冲程和喷射事件之间的重叠时间最小化，从而使一些高等级力的持续时间最小化。实际上，甚至可总体上完全消除一些事件的重叠。在图3的关系映射中包含了一个具体的排量减小方案。在以下部分将更详细地解释该方案以更好地说明所公开的系统及其操作。
工业实用性
所公开的泵在任何需要以减小流体系统上的合力和破坏、和/或减少泵运行产生的噪音的方式控制泵排量的流体系统中都可找到潜在的应用。所公开的泵在燃料喷射系统——尤其是用于内燃发动机的共轨燃料喷射系统——中找到具体的应用。本领域的技术人员会认识到，所公开的泵可用于其它流体系统中，所述流体系统可与或可不与内燃发动机相关。例如，所公开的泵可用于内燃发动机的使用非燃料液压介质——比如发动机润滑油——的流体系统。该流体系统可用于致动各种子系统，比如，例如液压致动的燃料喷射器或用于发动机制动的换气阀。根据本发明的泵还可替代其它燃料系统——包括那些没有共轨的系统——中的组合泵对。
参照图1，在燃料系统28工作时，第一驱动器66和第二驱动器68可旋转而使第一柱塞56和第二柱塞60在各自的第一套筒52和第二套筒54中彼此异相地往复运动。当第一柱塞56移动经过吸入冲程时，第二柱塞60可移动经过泵送冲程。
在第一柱塞56的吸入冲程期间，流体可经由第一入口止回阀74吸入到第一泵腔58中。当第一柱塞56开始泵送冲程时，第一泵腔58中增加的流体压力可使选择阀94移动并允许排出的流体从第一泵腔58经溢流控制阀92流(即，溢流)到低压通路72。当需要从高压源42输出(即，泵送)高压流体时，溢流控制阀92可移动以阻止流体从第一泵腔58流到低压通路72。
关闭溢流控制阀92可导致立即在第一泵腔58中建立起压力。当第一泵腔58中的压力持续增加时，第一出口止回阀82两端的压差可产生一个超过第一出口止回阀82的弹簧关闭力的开启力。当超出第一出口止回阀82的弹簧关闭力时，第一出口止回阀82可打开，来自第一泵腔58中的高压流体可经第一出口止回阀82流入高压通路80，然后通过流体管线44流进总管36。
本领域的技术人员可理解，溢流控制阀92关闭和/或打开的正时可决定将第一柱塞56所排出的流体量中的多少比率泵入高压通路80中，以及多少比率泵回低压通路72。这一操作可用作保持和控制总管36中的压力的手段。如以上所述的，对溢流阀92的控制可由通过通讯线路100从ECM 98接收的信号提供。
接近泵送冲程的终点，随着使第一柱塞56运动的凸轮突出部66L的角度的减小，第一柱塞56往复运动的速度也可成比例地减小。随着第一柱塞56的往复运动速度的减小，由第一出口止回阀82两端的压差形成的开启力可接近、然后低于第一出口止回阀82的弹簧力。当压差导致的开启力低于第一出口止回阀82的弹簧力时，第一出口止回阀82可移动而阻止流体的经过。
当第二柱塞60的模式从填充切换至泵送(且第一柱塞56从泵送切换至填充)时，选择阀94可移动以阻止来自第一泵腔58的流体流过并打开第二泵腔62和溢流控制阀92之间的通道，从而允许溢流控制阀92控制第二泵腔62的排放。然后，第二柱塞60可与以上参照第一柱塞56所描述的类似地完成泵送冲程。
在第一柱塞56和第二柱塞60中的任何一个泵送冲程期间，每个泵送冲程对高压源42所输送的总燃料的贡献量可独立地改变以最小化经第一驱动器66和/或第二驱动器68、凸轮传动装置48以及曲轴24传递的力。可通过在泵送冲程期间在较长的时间段内将溢流控制阀92保持在打开位置来减小各冲程的贡献量、从而减小各冲程的有效排量，以及通过在较长的时间段内将溢流控制阀92保持在关闭位置来增加各冲程的贡献量、从而增加各冲程的有效排量。ECM 98可响应于预期的、已知的和/或测得的重叠喷射事件、发动机速度和/或一小于高压源42最大输出容量的燃料需求来设定这一改变的贡献量以及有效排量。当燃料需求下降时，有效排量的减小量可增加，和/或其它泵送冲程的有效排量可根据储存在ECM 98的存储器中的各种不同方案而另外地、逐渐地减小。
根据图3所示例的方案，一个或多个泵送冲程可保持在全排量，而其余泵送冲程的排量可减小，以根据燃料需求的降低而对总输送量贡献较小的燃料量。具体地，图3的关系映射包括四个不同的表格200、210、220和230。表格200对应于泵送冲程1、5和7的控制。表格210对应于泵送冲程3的控制。表格220对应于泵送冲程4。表格230对应于泵送冲程2、6和8。虽然一些泵送冲程采用共同的表格，但是可以设想，如果需要，可以选择性地通过使用单独的和/或不同的表格控制每个不同冲程。
从图3的关系映射中的不同表格可以看出，对于给定的发动机速度和给定的燃料需求，每个泵送冲程都可具有相应的预定泵送分摊系数(PSF)。该PSF为一乘积系数，该乘积系数可用于确定相对于在单个发动机循环期间排出到总管36中的总燃料量八个泵送冲程的泵送贡献之间的分摊。例如，如果单个完整的发动机循环的总燃料需求为7200mm3且单个冲程的最大排量为900mm3，则每个冲程将需要产出其100％的排量(即全排量)以满足总燃料需求。这种情况下，八个泵送冲程中的每一个对总燃料泵送量的贡献都相等且对应于各表格中最右边的一栏，其中每个冲程的燃料需求为900mm3且每个PSF值均为1。无论如何，任何泵送冲程的产出都不能超过其最大排量的100％，然而一些冲程的排出有时可能大于同等泵送部分的100％。
当对高压源42的总燃料需求下降到最大排量(上述示例中为7200mm3)以下时，每个冲程对总燃料输送量的贡献可分别减小或增加不同的量，以使上述合力最小化。这种情况对应于例如图3关系映射中的每个表格的1800rpm这一行，且每个冲程的燃料需求减小30mm3(即燃料需求从900mm3下降到870mm3)。从表格200和230可以看出，该燃料需求减小对应于当与泵送冲程2、4、6和8相比时泵送冲程1、3、5和7的较少的输送贡献。即，泵送冲程1、3、5和7的PSF从1(相等的贡献)减小到0.966，而泵送冲程2、4、6和8的PSF从1增加到1.034。相应地，泵送冲程1、3、5和7将只排出每个冲程所需的870mm3的96.6％，从而需要泵送冲程2、4、6和8排出103.4％，比每个冲程所需的870mm3更多。这样，可满足6960mm3的总燃料需求，然而一些冲程的排量和相应的泵送贡献以及导致的合力可低于同一发动机循环的其它泵送冲程。在该示例中，泵送冲程1、3、5和7的排量减小相等的量，而泵送冲程2、4、6和8的排量基本保持不变(即最大容量或103.4％×870mm3＝900mm3)。无论如何，八个泵送冲程的合计排量必须满足燃料需求(即平均PSF值必须等于1)。
在一些发动机速度和燃料需求组合中，一些泵送冲程的排量可显著减小，使得相关的泵送事件完全消失。例如，当每发动机循环的总燃料需求下降至高压源42的最大泵送量的大约一半以下(在图3的示例中约为45％)时，可使单个发动机循环中的一半泵送冲程完全无效，而另一半泵送冲程可承担全部泵送责任(即以每冲程燃料需求的200％泵送)。该情形对应于图3表格中的1800rpm这一行、且燃料需求低于每冲程440mm3。在这种情形中，泵送冲程1、3、5和7消失，而泵送冲程2、4、6和8在该燃料需求下输出平均流量的两倍。
当发动机12的速度增加时，燃料需求——在低于该燃料需求时一些泵送冲程消失——可降低。该情形例如对应于440mm3的恒定燃料需求以及速度从1800rpm增加到2300rpm(即，在1800rpm处，泵送冲程1、3、5和7消失，而在2300rpm处，泵送冲程1、3、5和7至少恢复到一定程度，即使燃料需求基本上保持不变或者甚至降低)。该降低的燃料需求限值(即低于其时一些泵送冲程消失的限值)的原因与控制装置不允许重叠的泵送控制波形有关。为了本发明的目的，可将在溢流控制阀92的绕组中感应出以导致单个泵送事件的电流大小组合看作一个电流波形。当发动机12的速度增加时，以曲柄角表示的波形提前量增加，其中波形提前以开始电流、从而开始泵送。在流量最小时，电流的结束角保持固定于泵TDC之前的特定角度(大约5度)。因此，为了保持在最小流量时波形的终点与下一波形的起点分离——对于给定的流量，下一波形随着速度增加而提前——1、3、5和7发挥作用处的燃料需求必须随着速度的增加而下降。因此，当达到波形之间的预定最小时间长度时，一些减小或消失的泵送冲程必须增加排量或恢复排量，以更均匀地分配泵送冲程并提供足够的时间来激活溢流控制阀92。
在特定的发动机状态期间，各泵送冲程的排量可独立地减小或消失。即，例如在起动或发动机提速至怠速期间，泵送冲程之一可独立于其它泵送冲程地消失。该情形对应于表格210中的发动机速度为400rpm或以下、且每冲程燃料需求为720mm3或更少。从表格210可以看到，在该情形中，泵送冲程3可完全消失。在该示例中，泵送冲程3恰好对应于速度/正时传感器意图获取正时轮中的缺失齿上的图案锁(pattern lock)。在低速时，与泵送冲程3相关的合力会影响该图案锁的坚固性。从表格200可以看到，在该相同的时间段(即在起动和发动机提速期间)内，不论燃料需求如何，可利用泵送冲程1、5和7快速使总管36中的压力上升至操作压力。因此，为了起动和发动机提速，八个泵送事件中有七个用来加压总管36。
也可设想消除泵送冲程3的方案与检漏方案结合地使用，在泵送冲程3消失时，该检漏方案检查轨道压力的衰减。这种情况下，可在所有发动机速度下优先地消除冲程3(低于大约80％的燃料需求)，并可通过在#5喷射器的喷射事件附近监测总管36内的燃料压力下降来持续地检漏——在该#5喷射器的喷射事件处没有泵送、只有喷射。这是可能的，因为#1泵送的TDC设置在TDC前约12.6度处。#2泵送的有效终点位于喷射器#5的TDC之前约45度处。#4泵送最早开始于#5 TDC之后的约75度处。
可设定各排量减小的任意组合，只要组合的有效排量比率(即，每个发动机循环的排出量)足以满足发动机12的燃料需求。排量减小的确切方案可以变化，并且例如取决于发动机速度、发动机负荷、发动机类型、发动机应用、所需的燃料消耗、废气排放、泵送效率、合力大小和本领域公知的其它因素。
由于可选择性地减小第一柱塞56和/或第二柱塞60的各泵送冲程的排量，所以可以实现几个优点。例如，第一柱塞56和/或第二柱塞60的排出冲程所导致的力可减小到低于构件的破坏阈值，从而延长了燃料系统28的构件寿命并减小了发动机的整体噪音级别。另外，通过减小泵送冲程的有效排量，还可通过仅按需求输出加压燃料和以尽可能少的泵送冲程输出加压燃料来降低高压源42的运行成本。即，通过不使用所有的泵送冲程(即，完全地减去一个或多个泵送冲程)，其余冲程(与喷射事件没有重叠或重叠非常少的冲程)的排量可成比例地增加，根据燃料需求可能增加到它们的最大排量值。排量较大、冲程较少比排量较小、冲程较多可能更为有效。此外，当PSF为零时(即，相应的泵送冲程消失)，没有致动电流发送至溢流控制阀92。在没有致动电流的情况下，消耗的电能较少且减小了ECM 98和发动机12的负荷。
对于本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以对本发明的泵进行各种修改和变型。在参考了本文所公开的泵的说明和实践后，泵的其它实施方式对于本领域的技术人员而言是显而易见的。认为本说明和示例仅仅是示例性的，本发明实际的范围应由所附的权利要求及其等同内容来表示。

Claims (10)

1.一种用于内燃发动机(12)的泵(42)，所述泵包括：
至少一个泵送部件(56)，其能够在单个发动机循环期间移动通过多个排出冲程；以及
控制器(98)，其与所述至少一个泵送部件通讯，所述控制器在其存储器中储存有一映射，所述映射将内燃发动机的速度和燃料需求关联至与所述多个排出冲程中的每一个和总的燃料输送量相关的贡献系数，其中，所述控制器构造成在所述多个排出冲程中的每一个的期间根据所述贡献系数控制燃料排量。
2.根据权利要求1的泵，其中，当所述内燃发动机的速度降低到预定的最小值以下时，所述多个排出冲程中的至少一个的贡献系数降低至零。
3.根据权利要求1的泵，其中，当所述燃料需求降低时，所述多个排出冲程中的至少一个的贡献系数与所述多个排出冲程中的其余排出冲程的贡献系数相比降低。
4.根据权利要求3的泵，其中，当所述燃料需求降低到预定量以下时，所述多个排出冲程中的所述至少一个的贡献系数降低至零。
5.根据权利要求4的泵，其中，所述预定量随着内燃发动机速度的增加而降低。
6.根据权利要求4的泵，其中，当所述多个排出冲程中的所述至少一个的贡献系数降低至零时，所述多个排出冲程中的所述其余排出冲程的贡献系数加倍。
7.根据权利要求4所述的泵，其中，当内燃发动机的速度增加到预定值以上时，所述起先降低至零的多个排出冲程中的至少一个的贡献系数增加至非零值，即使所述燃料需求保持恒定或降低。
8.一种燃料系统(28)，包括：
低压源(40)；
根据权利要求1-7中任一项的燃料泵(42)，其构造成从所述低压源接收燃料；以及
多个燃料喷射器(34)，其构造成从所述燃料泵接收高压燃料并将所述高压燃料喷射到内燃发动机中。
9.一种控制往内燃发动机(12)输送燃料的方法，所述方法包括：
在所述内燃发动机的单个循环中于多个泵送事件期间排出燃料；
基于所述内燃发动机的速度和总的燃料需求确定与所述多个泵送事件中的每一个相关的贡献系数；以及
基于所述贡献系数和所述总的燃料需求改变在所述多个泵送事件中的每一个的期间排出的燃料的量。
10.根据权利要求11的方法，进一步包括：
当所述总的燃料需求降低时，减小所述多个泵送事件中的至少一个的贡献系数；以及
当所述内燃发动机的速度降低时，将所述多个泵送事件中的至少一个的贡献系数降低至零。
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