CN101842577A - 具有共轨增压器的发动机及方法 - Google Patents

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Abstract

一种内燃发动机(12)，包括发动机缸体(16)、共轨(14)和用于共轨燃料系统(14)的加压装置(40)。所述加压装置包括多个增压器活塞(51，53)以及能够在第一位置和第二位置之间移动的液压致动控制阀(60)，在所述第一位置处，所述液压致动控制阀使受压致动流体源(32)与所述增压器活塞中的第一个增压器活塞(51)而不与增压器活塞中的第二个增压器活塞(53)流体连接，在所述第二位置处，所述液压致动控制阀使至少一个流体入口与增压器活塞中的第二个增压器活塞(53)而不与增压器活塞中的第一个增压器活塞(51)流体连接。

Description

具有共轨增压器的发动机及方法
技术领域
本发明整体涉及一种具有共轨燃料系统的发动机，更特别地，涉及通过液压致动阀对定位在共轨上游的增压器进行控制。
背景技术
在现代的内燃机中，共轨燃料系统是众所周知并得到广泛应用的。一般来说，受压流体被供给至共轨，共轨与多个燃料喷射器流体连接。可以使用来自共轨的高压流体致动喷射器，从而将燃料喷入发动机气缸。共轨内的受压流体可以是燃料，该燃料不仅致动喷射器而且也被喷入相关联的气缸中，或者共轨中的流体也可以是与待喷射的燃料分离的致动流体。在很多应用中，相对于与每个燃料喷射器与一个独立的泵相关联的策略，共轨系统倾向于提供更好的控制和更高的效率。
多年来，燃料系统设计和操作的很多改进至少部分地依赖于以越来越高的压强将燃料喷入发动机气缸中的能力。更高的共轨压强使得能够实现更高的喷射压强、在喷射起始和终止阶段相对精确的控制、以及改进的燃料雾化。但是，提高共轨压强的一个缺点是使供应到共轨中的致动流体加压所需要的额外的能量。此外，当操作泵和其他系统组件以提供相对高的流体压强时，它们可能不能在最佳效率下工作，并且甚至可能更快地磨损。此外，系统压强越高，操作中产生的噪声越大且一般导致的驱动转矩波动越大。因此，特别是随着需要的系统压强阈值越来越高，在传统共轨设计的基础上还有很大的改进空间。
授权予Stuhldreher等人的编号为6,786,205的美国专利提出了一种共轨策略，其中定位在流体源和共轨之间的液压增压器对用于共轨的流体加压。Stuhldreher等人称该策略能够替代在各个独立的燃料喷射器内执行液压增压的系统，由此减少部件的数量。虽然在一些情况下可能是这样，但是Stuhldreher的策略实际上在不同的位置增加了系统的复杂性，也就是说，需要用于增压单元的控制阀的相对复杂的系统。
发明内容
在一个方面，一种内燃发动机包括内部具有多个气缸的发动机缸体、共轨以及多个燃料喷射器，所述多个燃料喷射器与共轨流体连接并且每个燃料喷射器与一个气缸相关联。发动机还包括用于共轨的加压装置，加压装置包括壳体，该壳体具有至少部分地设置在壳体中的多个增压器活塞、至少一个流体入口以及与共轨连接的至少一个流体出口。用于增压器活塞的受压致动流体源与至少一个流体入口流体连接。发动机还包括可以在第一位置和第二位置之间移动的液压致动阀，在该第一位置，液压致动阀使至少一个流体入口与增压器活塞中的第一个流体连接而不与增压器活塞中的第二个流体连接，在该第二位置，液压致动阀使至少一个流体入口与增压器活塞中的第二个流体连接而不与增压器活塞中的第一个流体连接。
在另一个方面，一种使内燃发动机的共轨燃料系统加压的方法包括通过受压致动流体移动第一增压器活塞以及通过受压致动流体移动第二增压器活塞的步骤。该方法还包括以液压方式使阀在第一位置和第二位置之间移动的步骤，在该第一位置，阀使第一增压器活塞与受压致动流体源连接而第二增压器活塞与受压致动流体源阻断，在该第二位置，阀使第二增压器活塞与受压致动流体源连接而第一增压器活塞到受压致动流体源阻断。该方法还包括将通过移动第一和第二增压器活塞的步骤至少部分地加压的流体供给至共轨的步骤。
在又一个方面，一种用于内燃发动机的共轨燃料系统的加压装置包括具有至少一个致动流体入口和至少一个出口的壳体。设置有包括第一致动室和至少部分地定位在壳体内的第一活塞的第一增压器。设置有包括第二致动室和至少部分地定位在壳体内的第二活塞的第二增压器。加压装置还包括具有第一位置和第二位置的阀，在该第一位置，致动流体入口与第一致动室流体连通但不与第二致动室流体连通，在该第二位置，致动流体入口与第二致动室流体连通但不与第一致动室流体连通。阀还包括用于使阀在第一和第二位置之间移动的至少一个压强控制表面。
附图说明
图1为根据一种实施方式的发动机系统的简图；
图2为用于共轨的加压装置处于第一种配置的简图；
图3为图2中的加压装置处于另一种配置的简图；
图4为图3中的加压装置处于另一种配置的简图；
图5为图4中的加压装置处于又一种配置的简图；且
图6为图5中的加压装置处于又一种配置的简图。
具体实施方式
参照图1，示出了根据本发明的发动机系统10。发动机系统10可以是诸如柴油发动机系统的压燃发动机系统，但是在一些实施方式中也可以包括其他类型，例如火花点燃的发动机系统。发动机系统10包括发动机12，发动机12具有发动机缸体16且发动机缸体16中具有多个气缸18。多个活塞20中的每一个与一个气缸18相关联。多个燃料喷射器22中的每一个也与一个气缸18相关联并且在一些实施方式中可以至少部分地延伸进入相应的气缸18中。每个燃料喷射器22与共轨14流体连接，并且每个燃料喷射器22中可以包括用于以传统的方式控制燃料喷射的致动器38。每个致动器38可以是压电致动器，或者是诸如电磁致动器的其他类型的电致动器。每个致动器38与诸如发动机控制器或其他控制装置的电子控制单元36电连接。压强传感器34可以与共轨14相联接并且能够感测共轨14的诸如流体压强、流体压强的变化、流体压强的变化率等的流体压强特性，并且将信号输出至电子控制单元36。电子控制单元36可以与诸如致动流体供给泵的受压致动流体源32受控地连通，其重要性可从以下说明变得清楚。加压装置40定位在共轨14的上游并且可以用于在将流体供给至共轨14之前将流体加压，这里将进一步说明。设计加压装置40的结构和操作，以便在效率、简单和其他因素方面使共轨燃料系统在现有技术基础上得到提高，这里将进一步说明。
发动机系统10可以进一步包括燃料源24和燃料输送泵26，燃料输送泵26与燃料源24连接并能够通过装置40的壳体42中的入口46将燃料供给至装置40。在一种实施方式中，燃料输送泵26以较低的压强提供将由装置40进行加压的燃料。发动机系统10可以进一步包括例如机油槽28的机油源和连接至源32的机油输送泵30。在一种实施方式中，源32可以包括由电子控制单元36控制输出的泵(后文称为泵32)，例如可变排量泵或变速泵。特别地，泵32可以具有一个或多个致动器以控制泵送速率或排量，从而最后改变泵32输出至装置40的流体的量和/或压强。在其他实施方式中，溢出阀也可以定位在泵32和装置40之间以使得能够改变供给的流体的量。在一种实施方式中，泵32可以以与来自泵26的燃料的相对低的压强相比为中等的压强将受压的致动流体供给至装置40。
在示出的实施方式中，装置40由机油致动，且在将燃料供给至共轨14之前装置40对燃料进行加压。应当理解，示出的实施方式仅用作示例性的，燃料可以既用作装置40的致动流体，又用做供给共轨14的受压流体。替代地，发动机机油可以既用作装置40的致动流体，又用做供给共轨14等的受压流体。一般地，装置40以与来自泵32和泵26的流体压强相比相对高的压强将受压流体通过至少一个出口48供给共轨14。关于共轨14加压也可以使用其他流体，例如传动流体、制动流体等可以被用作装置40的致动流体，或者供给共轨14和燃料喷射器22的受压流体。
增压装置40可以包括具有至少部分地定位在壳体42内的第一增压器活塞51的第一增压器50，以及具有也至少部分地定位在壳体42内的第二增压器活塞53的第二增压器52。每个增压器50和52可以分别包括通过入口46从输送泵26接收燃料或其他流体的加压或“增压”室54和56。在示出的实施方式中，第一单向阀70a和第二单向阀70b分别流体定位在入口46与增压室54、56之间。第三单向阀72a和第四单向阀72b流体定位在增压室54、56与共轨14之间，使得当共轨14中的压强低于增压室54和56中的压强时增压室54和56中受压的燃料能够被供给共轨14。
通过使各增压器活塞51和53在第一缩回位置和第二前进位置之间移动来通过增压器50和52对燃料进行加压。在一种实施方式中，第一致偏构件55可以与第一增压器活塞51相关联，且第二致偏构件57可以与第二增压器活塞53相关联。因此，各增压器活塞51和53从第一缩回位置向第二前进位置的移动将克服相应的致偏构件55和57的致偏进行。各活塞51和53返回至其相应的第一缩回位置将分别在致偏构件55和57的致偏力作用下进行。
在一种实施方式中，活塞51和53不同相，使得活塞51和53中的一个处于缩回位置时活塞51和53中的另一个处于前进位置。如上文所述，电子控制单元36可以接收与共轨14的流体压强特性相关的来自传感器34的信号。当燃料喷射器22被致动时，消耗来自共轨14的流体，降低其压强。根据操作状况，共轨14中流体被消耗的速率可以变化，例如基于发动机转速和/或负载。一般希望保持相对稳定的共轨压强。为此，电子控制单元36可以基于来自传感器34的信号向泵32输出指令从而以闭环方式控制活塞51和53往复运动的速率。换句话说，泵32的排量或泵32的速度的调整均可以改变致动流体到装置40的流速，从而改变装置40的输出。因此，可以通过增加活塞51和53的往复运动速度来提高经由装置40供给至共轨14的流体的流速，从而补偿共轨14中压强的下降。
泵32一般是凸轮驱动泵，使得其转速与发动机转速成比例。但是，齿轮箱可以定位在泵32和发动机12之间使得可以通过与发动机转速无关地切换档位级别来调整泵32的转速的设计也是已知的。类似地，可以通过控制定位在泵32和入口44之间的出口装置来改变泵的排量，该出口装置如上文所述以已知的方式允许排出的由泵32加压的流体的量是可变的。
本发明的一个特征涉及通过来自泵32的致动流体操作增压器50和52的方式。在一种实施方式中，包括阀构件62的液压致动控制阀60在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置处，液压致动控制阀60将入口44与增压器活塞51和53中的第一个而不与活塞51和53中的第二个流体连接，在第二位置处，液压致动控制阀60将入口44与增压器活塞51和53中的第二个而不与活塞51和53中的第一个流体连接。因此，阀构件62可以包括在第一和第二位置之间往复移动的梭阀，交替地将来自泵32的受压致动流体供给至活塞51和53中的每一个。
现在如图2所示，更具体地示出了加压装置40的一些特征。如上文所述，由入口44或在其他实施方式中多个入口供给的受压致动流体使活塞51和53中的每一个致动。第一增压器50可以包括致动室80，由此，来自入口44的受压致动流体可以将液压作用于活塞51的压强表面84，以克服致偏构件55的致偏力将活塞51从图示的第一位置朝向前进位置推进，从而压缩室54内的流体。同样，第二增压器52包括致动室82，由此，经由入口44供应的受压致动流体可以作用于压强表面86，以如图所示地将活塞53从第一位置移动至第二位置。入口通道70连接入口44并且将来自泵32的受压致动流体输送至控制阀60。阀构件62中的环64包括流体通道，其能够将通道70交替地与连接至室80的第一通道72以及连接至室82的第二通道73连接。控制阀构件62可以在如图2所示的环64与通道70和72流体连接的第一位置以及环64与通道70和73流体连接的第二位置之间移动。在一种实施方式中，阀构件62可以通过作用于第一控制表面或压强表面63a的液压与作用于与控制表面63a相对的第二控制表面或压强表面63b的液压的对抗在第一位置(图2所示)以及第二位置之间移动。
可以至少部分地通过活塞51和53使阀构件62在各位置之间移动。换句话说，增压器50和52的操作可以导致阀构件62在其交替地将受压致动流体从入口44分别供给至室80和82的第一和第二位置之间来回移动。在一种实施方式中，增压器50和52的操作可以交替地将控制阀60连接至壳体42的低压出口或排放口58。为此，装置40可以包括第一压强控制通道76，当活塞51处于前进位置时，第一压强控制通道76通过环状空间92和活塞51的通道88将压强控制表面63b连接至排放口58的低压。另一个压强控制通道74可以当第二活塞53如图2所示地处于前进位置时通过环状空间94和活塞53的通道90将压强控制表面63a连接至排放口58的低压。当活塞51和53分别处于相应的缩回位置时，相应的压强控制通道和排放口58之间的连接被阻断，如图2中关于活塞51所示出的。
大致通过这种方法，活塞51和53在前进位置和缩回位置之间的往复运动交替地将压强控制通道76和74与排放口58连接。随着活塞51和53在缩回和前进位置之间来回往复运动，相对高的压强和相对低的压强交替地作用于压强表面63a和63b，这里将进一步说明。控制阀构件62可以包括第一孔68a和第二孔68b，它们分别连接至纵向流体通道69，纵向流体通道69连接至环64，以根据阀构件62的位置允许高压流体供应到压强表面63a和63b，这里也将进一步说明。装置40可以进一步地包括第一分支通道79，第一分支通道79基于阀构件62的位置选择性地通过另一个通道75连接至室80。第二分支通道78也基于阀构件62的位置通过另一个通道77选择性地连接至室82。
工业实用性
当装置40处于图2所示的配置中时，活塞51处于第一缩回位置。活塞53处于前进位置，刚刚完成室56中的流体加压，并且已经将压强控制通道74向低压排放口58开放，使得阀构件62移动至阀构件62将入口通道74通过环64与室80流体连接的位置。由此高的压强供应到室80，使得活塞51具有从所示的缩回位置离开朝向前进位置移动的趋势。室82与高的压强隔开，且致偏构件57迫使活塞53朝着缩回位置返回。室82通过阀构件62的环67与通道78流体连接。室54一般至少部分地填充待加压并且被供给至共轨14的流体。
从图2所示的配置，活塞51将倾向于响应于室80中作用于表面84的流体压强向前进位置移动。活塞53将倾向于在致偏构件57的作用下向缩回位置移动。现在如图3所示，随着活塞53向缩回位置移动，活塞53将阻断压强控制通道74。随着活塞51向前进位置移动，活塞51将打开通道78，在通道78和环状空间92之间建立流体连通。因此，在图3所示的配置下，室82和环状空间92之间可以通过通道77和78并通过环67存在流体连通。在图3中随着活塞53向左移动，活塞51向右移动，来自室82的流体可以被输送至环状空间92并且最终通过通道88到达排放口58。阀构件62可以保持在提供通道70和室80之间的流体连通的第一位置。
参照图4，示出了装置40处于活塞51和53相对于图3所示的配置分别朝向相应的前进位置和缩回位置进一步移动的配置。压强控制通道74和76分别由相关联的活塞53和51保持与排放口58阻断。阀构件62使得入口通道70通过环64与室80流体连接。活塞51移动至阻断或几乎阻断分支通道78的位置，且活塞51使室54中的流体加压。
参照图5，示出了装置40的另一种配置，其中活塞51处于前进位置并刚完成对室54中流体的加压，且活塞53已经返回至缩回位置。活塞51已经移动以打开室80与分支通道78之间的流体连通，分支通道78仍可以通过环67与通道77和室82流体连通。活塞53阻断分支通道79和压强控制通道74。阀构件62仍处于使得入口通道70与室80流体连接的向左第一位置。应当注意，活塞51已经移动至不再阻断压强控制通道76的位置，且因此，压强表面63b可以暴露于排放口58的相对低的压强。应当注意到，通道69一般始终与供应高压流体的入口通道70流体连通。压强控制通道74与排放口58阻断，因此随着高压流体继续通过通道69和孔68a被供给，作用于压强表面63a的流体压强可以相对于作用于表面63b的流体压强开始上升。因此，从图5所示的配置，可以朝向图5所示向右的第二位置促动阀构件62。
参照图6，示出了装置40处于阀构件62已经移动至右侧并且现在使得室82通过环64与入口通道70流体连接的配置。活塞51开始朝向缩回位置返回，但是还没有完全阻断保持相对低压强的压强控制通道76。活塞53在室82中作用于表面86的高压的影响下已经开始朝向前进位置移动。压强控制通道74被活塞53阻断，因此处于相对高压下。在图6所示的位置中，虽然分支通道79保持由活塞53阻断，阀构件62也可以使得分支通道79通过环66与通道75流体连接。
从图6所示的配置，活塞51和53将完成各自的缩回和前进运动。活塞53将再一次移动至将压强控制通道74与排放口58连通的位置，且阀构件62将朝向图2所示的第一位置移回。因此，应当理解，控制阀60可以执行其设计的控制功能，即，将高压流体交替地供给至室80和82以执行活塞51和53的致动，从而分别对室54和56中的流体加压以供给至共轨14。还应当理解，对阀60的状态的控制可以与活塞51和53的位置相关联。在一种实施方式中，装置40操作的所有必要条件是通过入口通道70提供受压流体。虽然在一些可以想到的实施方式中可以包括电子控制或电动致动器，但它们并不是必要的。
因此装置40可以完全通过液压操作，并且具有在操作中止时与所处状态无关地启动操作的额外优点。换句话说，当发动机系统10关闭然后重新启动时，一旦得到受压流体的供给，装置40就将自动地开始以设计的方式运行。这些和其他特征不同于并且改进了现有的使用相对复杂的电子控制阀策略以及相关联的控制逻辑和硬件的系统。在很多情况下，可以通过在包含诸如装置40的装置之前所使用的同样或类似的控制逻辑来操作利用共轨压强感测控制共轨供给泵的共轨系统。这样由于可以以与泵直接供给共轨的系统中所使用的方法类似的方法来控制诸如泵32的泵向加压装置40的输出，所以在很多情况下可以利用现有的控制软件和硬件来控制具有装置40的系统。
本发明的额外的优点是提供一种系统和操作策略，其中一些系统组件可以有效并实用地操作。例如，可以想到，使用压电致动器作为致动器38以提供很少出现泄漏、因此也很少出现能量浪费的系统。此外，致动器38可以是系统10中最高压强动力学组件，其中使用压电致动器可以提供最大的压强能力以及比电磁致动器等更高的效率。泵32也可以以比其他共轨系统中相对更低的压强操作，因此与减小的驱动转矩波动和更低的系统噪声相关。也可以调节某些组件使其在最高效的范围内操作。例如，泵32的输出压强需求可以大致地基于装置40的增压比。各增压器50和52的增压比一般大致等于将相应活塞、即表面84和86的直径除以将相应的室54和56中的流体加压的活塞的直径的商的平方乘以装置40的入口压强。在设计根据本发明的系统时，上面所述的尺寸可以相对容易地改变，使得可以设置泵32具有最佳效率的压强范围。
本说明书仅用作说明目的，而不应解释为以任何方式限制本发明的范围。因此本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的完全和合理的范围的情况下，可以对这里所公开的实施方式进行多种修正。例如，虽然示出装置40为双活塞加压装置，本发明并不限于此，在其他的实施方式中，可以使用更多数量的活塞。此外，虽然示出与阀60相关联的两个液压控制面63a和63b，在其他实施方式中也可以使用单个液压控制面和电致动器。在对附图和权利要求书进行理解的基础上，本发明的其他方面、特征和优点将是很清楚的。

Claims (10)

1.一种内燃发动机(12)，包括：
发动机缸体(16)，所述发动机缸体中具有多个气缸(18)；
共轨(14)；
多个燃料喷射器(22)，所述燃料喷射器与所述共轨(14)流体连接并且每个所述燃料喷射器与一个所述气缸(18)相关联；
加压装置(40)，所述加压装置用于所述共轨(14)并包括壳体(42)，所述壳体具有至少部分地设置在所述壳体中的多个增压器活塞(51，53)、至少一个流体入口(44)、以及与所述共轨(14)相连接的至少一个流体出口(48)；
受压致动流体源(32)，所述受压致动流体源用于所述增压器活塞(51，53)并与所述至少一个流体入口(44)流体连接；以及
液压致动阀(60)，所述液压致动阀能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述液压致动阀(60)使得所述至少一个流体入口(44)与所述增压器活塞中的第一个增压器活塞(51)流体连接而不与所述增压器活塞中的第二个增压器活塞(53)流体连接，在所述第二位置处，所述液压致动阀(60)使得所述至少一个流体入口(44)与所述增压器活塞中的第二个增压器活塞(53)流体连接而不与所述增压器活塞中的第一个增压器活塞(51)流体连接。
2.根据权利要求1所述的发动机(12)，其中，
所述液压致动阀(60)包括梭阀(60)，所述梭阀具有第一液压控制面(63a)和与所述第一液压控制面(63a)相对的第二液压控制面(63b)；
所述壳体(42)包括分别用于所述第一增压器活塞(51)和第二增压器活塞(53)的第一致动室(80)和第二致动室(82)，且其中所述阀(60)包括至少一个通道(64)，所述至少一个通道交替地分别在所述第一位置和第二位置处使所述至少一个流体入口(44)与所述第一致动室(80)和第二致动室(82)连接。
3.根据权利要求2所述的发动机(12)，其中，
所述壳体(42)包括与所述第一液压控制面(63a)相关联的用于所述梭阀(60)的第一控制通道(74)、与所述第二液压控制面(63b)相关联的用于所述梭阀(60)的第二控制通道(76)、以及低压排放口(58)；
每个所述增压器活塞(51，53)能够在该增压器活塞使所述控制通道(74，76)中的一个与所述排放口(58)阻断的第一位置以及该增压器活塞不阻断所述控制通道(74，76)中的一个的前进位置之间移动；且
所述加压装置(40)包括分别将所述第一增压器活塞(51)和第二增压器活塞(53)朝向各自的第一位置致偏的第一致偏构件(55)和第二致偏构件(57)。
4.根据权利要求1所述的发动机(12)，还包括：
压强传感器(34)，所述压强传感器与所述共轨(14)相关联并且能够产生对应于所述共轨(14)的流体压强特性的信号；以及
控制装置(36)，所述控制装置与所述压强传感器(34)和所述受压致动流体源(32)联接，所述控制装置(36)能够至少部分地基于所述信号改变所述受压致动流体源(32)的输出；
其中，所述受压致动流体源(32)包括可变排量泵(32)。
5.根据权利要求1所述的发动机(12)，包括压燃发动机(12)，其中每个所述燃料喷射器(22)至少部分地伸入一个所述气缸(18)中；
其中，所述受压致动流体源(32)包括第一泵(32)，其中所述加压装置(40)包括与所述第一增压器活塞(51)相关联的第一增压器室(54)以及与所述第二增压器活塞(53)相关联的第二增压器室(56)，且其中所述发动机(12)还包括与所述第一泵分开并且与所述第一增压器室(54)和第二增压器室(56)流体连接的燃料输送泵(26)。
6.一种用于对内燃发动机(12)的共轨燃料系统加压的方法，包括下述步骤：
通过受压致动流体移动第一增压器活塞(51)；
通过受压致动流体移动第二增压器活塞(53)；
以液压方式使阀(60)在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述阀使所述第一增压器活塞(51)与受压致动流体源(32)连接而所述第二增压器活塞(53)与所述受压致动流体源(32)阻断，在所述第二位置处，所述阀使所述第二增压器活塞(53)与所述受压致动流体源(32)连接而所述第一增压器活塞(51)与所述受压致动流体源(32)阻断；以及
将通过所述移动第一增压器活塞(51)和移动第二增压器活塞(53)的步骤至少部分地加压的流体供给至共轨(14)。
7.根据权利要求6所述的方法，还包括至少部分地通过所述移动第一增压器活塞(51)和移动第二增压器活塞(53)的步骤来控制所述阀(60)在所述第一位置和第二位置之间移动的步骤。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述控制步骤还包括通过所述第一增压器活塞(51)和第二增压器活塞(53)从所述阀(60)打开和闭合排放通道(74，76)的步骤。
9.根据权利要求6所述的方法，还包括下述步骤：
将待加压流体以低的压强供给至所述增压器活塞(51，53)；知
将用于致动所述增压器活塞(51，53)的流体以中等压强供给至所述增压器活塞(51，53)；
其中，将流体供给至共轨(14)的步骤包括将流体以高的压强供给至所述共轨(14)。
10.一种用于内燃发动机(12)的共轨燃料系统的加压装置(40)，包括：
壳体(42)，所述壳体具有至少一个致动流体入口(44)和至少一个出口(48)；
第一增压器(50)，所述第一增压器包括第一致动室(80)和至少部分地定位在所述壳体(42)内的第一活塞(51)；
第二增压器(52)，所述第二增压器包括第二致动室(82)和至少部分地定位在所述壳体(42)内的第二活塞(53)；以及
阀(60)，所述阀具有使所述致动流体入口(44)与所述第一致动室(80)流体连通但不与所述第二致动室(82)流体连通的第一位置，以及使所述致动流体入口(44)与所述第二致动室(82)流体连通但不与所述第一致动室(80)流体连通的第二位置，所述阀(60)还包括用于使所述阀(60)在所述第一位置和第二位置之间移动的至少一个压强控制表面(63a，63b)。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111263859A (zh) * 2017-07-27 2020-06-09 韦尔矿物荷兰有限公司 用于处理浆液介质的泵系统

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE530779C2 (sv) * 2007-01-08 2008-09-09 Scania Cv Ab Bränslepump och en metod för att styra en bränslepump
DE102007022857A1 (de) * 2007-05-15 2008-11-20 Robert Bosch Gmbh Druckverstärker mit integriertem Druckspeicher
EP2222957B1 (en) * 2007-12-10 2017-01-25 Bayer Healthcare LLC Continuous fluid delivery system and method
JP5345152B2 (ja) * 2007-12-20 2013-11-20 ボルボ テクノロジー コーポレイション 燃料ポンプシステム、燃料ポンプシステムの動作方法及び燃料ポンプシステムを含む燃料噴射システム
WO2010005896A1 (en) * 2008-07-08 2010-01-14 Parker-Hannifin Corporation High pressure intensifier system
US7832374B2 (en) * 2008-10-21 2010-11-16 Gm Global Technology Operations, Inc. Fuel pressure amplifier
KR20110031409A (ko) * 2009-06-16 2011-03-28 맨 디젤 앤드 터보 필리얼 아프 맨 디젤 앤드 터보 에스이 티스크랜드 둘 이상의 연료성분의 연료혼합에 의하여 구동되는 대형 터보차지 2-행정 디젤 엔진
US8775054B2 (en) 2012-05-04 2014-07-08 GM Global Technology Operations LLC Cold start engine control systems and methods
US9255560B2 (en) * 2013-03-15 2016-02-09 Mcalister Technologies, Llc Regenerative intensifier and associated systems and methods
KR20230061581A (ko) 2015-01-09 2023-05-08 바이엘 헬쓰케어 엘엘씨 다회 사용 1회용 세트를 갖는 다중 유체 전달 시스템 및 그 특징부
WO2018101909A1 (en) * 2016-11-29 2018-06-07 Halliburton Energy Services, Inc. Configuration and operation of an optimized pumping system
KR101887962B1 (ko) * 2016-12-08 2018-08-13 현대오트론 주식회사 2실린더 방식 2종 연료 전환 장치 및 연료 공급 방법
US11920579B2 (en) * 2018-10-05 2024-03-05 Halliburton Energy Services, Inc. Compact high pressure, high life intensifier pump system

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2245866A1 (en) * 1973-09-28 1975-04-25 Vogel Arthur Hydraulic oscillator with two moving parts - has reciprocating piston in cylinder and reciprocating reversal valve in chamber
US4021156A (en) * 1976-01-15 1977-05-03 Western Electric Co. High pressure hydraulic system
JP2932892B2 (ja) * 1993-05-27 1999-08-09 ダイキン工業株式会社 超高圧発生装置
JP3019671B2 (ja) * 1993-05-27 2000-03-13 ダイキン工業株式会社 超高圧制御装置
JPH07167009A (ja) 1993-12-14 1995-07-04 Yamaha Motor Co Ltd エンジンへの燃料供給装置
DE19757655C2 (de) * 1997-12-23 2002-09-26 Siemens Ag Verfahren und Vorrichtung zur Funktionsüberwachung eines Drucksensors
US5964406A (en) 1998-05-28 1999-10-12 Caterpillar Inc. Valve area scheduling in a double acting piston for a hydraulically-actuated fuel injector
US6113361A (en) 1999-02-02 2000-09-05 Stanadyne Automotive Corp. Intensified high-pressure common-rail supply pump
DE19949514C2 (de) 1999-10-14 2001-10-18 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung zum schnellen Druckaufbau in einer durch eine Förderpumpe mit einem Druckmedium versorgten Einrichtung eines Kraftfahrzeugs
FI112527B (fi) * 1999-12-16 2003-12-15 Waertsilae Finland Oy Ruiskutusventtiilijärjestely
US6899088B2 (en) 2000-09-20 2005-05-31 Stanadyne Corporation Flow intensifier for cold starting gasoline direct injection engine
DE10158182B4 (de) * 2001-11-28 2005-06-02 Minibooster Hydraulics A/S Doppeltwirkender hydraulischer Druckverstärker
US6681743B2 (en) * 2002-04-02 2004-01-27 International Engine Intellectual Property Company, Llc Pressure control valve with flow recovery
JP3931120B2 (ja) * 2002-07-10 2007-06-13 ボッシュ株式会社 蓄圧式燃料噴射装置
US7179060B2 (en) 2002-12-09 2007-02-20 Caterpillar Inc Variable discharge pump with two pumping plungers and shared shuttle member
US6786205B2 (en) 2003-01-08 2004-09-07 The United States Of America As Represented By The Environmental Production Agency Hydraulically intensified high pressure fuel system for common rail application
US7464697B2 (en) * 2005-08-19 2008-12-16 The United States Of America, As Represented By The Administrator Of The U.S. Environmental Protection Agency High-pressure fuel intensifier system

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111263859A (zh) * 2017-07-27 2020-06-09 韦尔矿物荷兰有限公司 用于处理浆液介质的泵系统

Also Published As

Publication number Publication date
CN101842577B (zh) 2012-07-04
DE112008002907T5 (de) 2010-09-02
US7451742B2 (en) 2008-11-18
WO2009058284A1 (en) 2009-05-07

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