CN101881244B - 卸压阀、发动机系统及操作发动机系统的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种低静态漏油系统中的压力控制,具体地,公开一种包括阀体的卸压阀,该阀体具有在入口和出口之间以流体方式定位的阀座。阀构件能够在第一位置、第二位置和第三位置之间运动。阀构件与阀座接触并且在阀构件处于第一位置时将入口与出口流体阻隔。当阀构件处于第二位置时,入口经由小流通面积流体连接到出口。当阀构件处于第三位置时,入口经由大流通面积流体连接到出口。电致动器附接到阀体并且在被供以能量时被可操作地联接以使阀构件运动。阀构件在处于第一位置时具有暴露于入口中的流体压力的开放液压表面。弹簧可操作地定位成在阀构件处于第三位置时将阀构件朝向第二位置偏置。

Description

卸压阀、发动机系统及操作发动机系统的方法

技术领域

[0001] 本发明整体上涉及共轨燃料系统中的压力控制,更具体地,涉及一种用于控制低静态漏油系统中的轨道压力的装置。

背景技术

[0002] 共轨燃料系统通常包括燃料源和用于经由共轨将燃料直接供应到内燃机气缸中的燃料输送部件。可以利用一个或多个泵将共轨中的燃料增压至较高压,并且可以通过多个独立的燃料供应通道将燃料输送到燃料喷射器。控制系统可以与燃料系统相联,以监测和控制一个或多个燃料系统部件的操作。特别地,例如,控制系统能够控制高压泵和每个燃料喷射器以控制增压速率和喷射,由此改进发动机的性能和控制。通常,这种燃料系统也包括一些用以保护系统不会总体超压的装置,这种超压会由于操作、控制或部件问题中的一个或多个而发生。通常,这种保护是通过使用卸压阀来实现的,当轨道压力在预定最大操作压力之上时,卸压阀可以被机械地或电子地致动。

[0003] 工程师们一直在寻求改进这种燃料系统的性能并扩展其能力的方法。例如,低静态漏油系统可以使泄漏最少,因此可以改进共轨燃料系统的总的效率、可靠性和耐久性。但是,缺乏从燃料系统的静态泄漏会出现之前未意识到的性能挑战,使得当需要轨道压力降低时,压力不会以期望的速率降低。更具体地,可以允许容许量泄漏的传统设计的燃料系统会增大轨道中的减压率或压力下降率,而低静态漏油系统不会。因此,例如,具有低静态漏油系统的工作发动机在从高载荷工况到低载荷或怠速工况所需的稳定时间可以得到弥补,其中,在高载荷工况过程中,利用相对高的轨道压力,而在低载荷或怠速工况下,利用相对低的轨道压力。

[0004] 如上所述,通常已知用于防止共轨燃料系统中超压的各种机械和电子装置。例如,美国专利N0.7392792教导一种卸压阀,其可以经由流体通道使共轨与燃料箱流体连接以减轻来自燃料系统的压力。虽然共有的参考文献涉及一种用于动态地监测燃料泄漏的方法,但描述了当轨道压力超过偏置弹簧弹力并且/或者螺线管被供能时可以被致动的卸压阀。虽然参考文献可以有效地减少或防止过压发生,但仍没有意识到需要控制低静态漏油系统中的轨道压力。

[0005] 本发明针对上述一个或多个问题。

发明内容

[0006] 在一个方面,卸压阀包括阀体,阀体具有在入口和出口之间按流体方式定位的阀座。阀构件能够在第一位置、第二位置和第三位置之间运动。在第一位置,阀构件与阀座接触并且将入口与出口流体地阻隔。当阀构件处于第二位置时,入口经由小流通面积流体连接到出口。当阀构件处于第三位置时,入口经由大流通面积流体连接到出口。电致动器附接到阀体并且在被供以能量时被可操作地联接以使阀构件运动。阀构件在处于第一位置时具有暴露于入口中的流体压力的开放液压表面。第一弹簧可操作地定位成在阀构件处于第三位置时将阀构件朝向第二位置偏置。

[0007] 在另一方面,发动机系统包括低静态漏油系统。该低静态漏油系统包括共轨和经由单独的分支通道流体连接到所述共轨的多个燃料喷射器。变量输送高压泵的出口流体连接到共轨的入口。低静态漏油系统也包括燃料箱和燃料输送泵,燃料输送泵的入口流体连接到燃料箱且出口流体连接到所述变量输送高压泵的入口。卸压子系统包括电致动器并且具有第一结构、第二结构和第三结构。在第一结构时,共轨与燃料箱之间的流体连通被关闭。在第二结构时共轨经由小流通面积与燃料箱流体连通。在第三结构,共轨经由大流通面积与燃料箱流体连通。卸压子系统响应于共轨中的流体压力超过比燃料系统的预定最大操作压力更大的预定压力以液压驱动的方式从第一结构运动到第三结构。电子控制器与卸压子系统、变量输送高压泵和多个燃料喷射器中的每个单独控制通信,并且能够将压力下降控制信号发送至电致动器以使卸压子系统从第一结构运动到第二结构,并且随后响应于发动机载荷减小确定返回到第一结构。

[0008] 在又一方面,一种操作具有低静态漏油系统的发动机的方法,包括通过操作变量输送高压泵将燃料供应到共轨。燃料经由单独的分支通道从共轨供应到多个燃料喷射器。将燃料从多个燃料喷射器直接喷射到各个发动机气缸中并且点燃各个发动机气缸中的燃料。发动机从第一高发动机载荷过渡到第一低发动机载荷。所述过渡步骤包括打开并随后关闭所述共轨和燃料箱之间的流体连接。

附图说明

[0009]图1是根据本发明的一个方面的包括低静态漏油系统的发动机系统的示意图;

[0010] 图2是用于图1的发动机系统的两级卸压阀的剖视图,其中,两级卸压阀被示出为处于第一结构;

[0011] 图3是图2的两级卸压阀的剖视图,其中,两级卸压阀被示出为处于第二结构;

[0012] 图4是图2的两级卸压阀的剖视图,其中,两级卸压阀被示出为处于第三结构;

[0013] 图5是图2至4中描绘的两级卸压阀的一种替代实施方式的剖视图;

[0014] 图6是用于图1中的发动机系统的两级卸压阀的一种替代实施方式的剖视图;

[0015] 图7是用于图1中的发动机系统的两级卸压阀的另一种替代实施方式的剖视图;

[0016] 图8是用于图1中的发动机系统的两级卸压阀的又一种替代实施方式的剖视图;

[0017] 图9a_9d是根据本发明的一种实施方式的用于一种示例性发动机操作的致动器电压、阀位置、流通面积和轨道压力与时间的关系曲线。

具体实施方式

[0018] 参照图1,发动机系统10通常可以包括内燃机12,例如压缩点火发动机。内燃机12可以包括限定多个气缸16的发动机缸体14,每个气缸16形成燃烧室18。活塞20能够在每个气缸16中滑动,以压缩各个燃烧室18中的空气。内燃机10也包括可转动地设置在发动机缸体14中的曲轴22。连杆24可以将每个活塞20与曲轴22相连接,使得活塞20在各个气缸16中的滑动运动致使曲轴22转动。类似地,曲轴22的转动可以导致活塞20的线性滑动运动。

[0019] 发动机系统10也可以包括低静态漏油系统26,也被称作共轨燃料系统,用于在内燃机12的操作过程中将燃料供应到每个燃烧室18中。如这里所描述的,低静态漏油系统26的特征是基于在特定时间从预定最大操作压力到预定最小操作压力的压力下降。例如,低静态漏油系统26可以包括燃料系统,该燃料系统在大于约两秒的时间从最大操作压力过渡到最小操作压力。如应当理解的,在小于约两秒的时间从最大操作压力过渡到最小操作压力的燃料系统通常不具备呈现低静态泄漏的特征。

[0020] 低静态漏油系统26可以包括能够保持燃料供应的燃料箱28,和能够使燃料增压并且经由共轨34将增压的燃料引导至多个燃料喷射器32的燃料泵送装备30。燃料泵送装备30可以包括用于增加燃料压力并且利用燃料管路36将一个或多个增压燃料流引导至共轨34的一个或多个泵送装置。例如,燃料泵送装备30可以包括燃料传送泵38,该燃料传送泵38的入口 38a流体连接到燃料箱28且出口 38b流体连接到变量输送高压泵40的入口 40a。变量输送高压泵40可以将燃料压力增加到大约30-300MPa的范围,并且其出口40b流体连接到共轨34的入口 34a。燃料传送泵38和/或变量输送高压泵40可以可操作地连接到内燃机12并且由曲轴22驱动。例如,变量输送高压泵40可以通过齿轮系42连接到曲轴22。

[0021] 燃料喷射器32可以如图所示设置在气缸体14的一部分中,并且可以经由多个独立的分支通道44连接到共轨34。每个燃料喷射器32可以在预定时刻、燃料压力和燃料流速下可操作地将一定量的增压燃料喷射到相关联的燃烧室18中。燃料喷射到燃烧室18中的定时可以与活塞20的运动同步。例如,燃料可以在活塞20靠近压缩冲程中的上止点位置时被喷射,以允许被喷射的燃料压燃燃烧。替代地,燃料可以在活塞20朝着上止点位置开始压缩冲程时被喷射,用于均质充量压缩点燃操作。如图所示,燃料喷射器32也可以经由一个或多个排出管路45流体连接到燃料箱28。

[0022] 控制系统46可以与低静态漏油系统26和/或发动机系统10相关联,以监测并控制燃料泵送装备30、燃料喷射器32和燃料系统26的各种其它部件的操作。特别地,根据示例性的实施方式,控制系统46可以包括经由通信线路50而与变量输送高压泵40和每个燃料喷射器32通信的电子控制器48。例如,电子控制器48能够控制增压速率和喷射,由此改进内燃机12的性能和控制。虽然示出了特定的实施方式,但应当理解的是,控制系统46能够提供任何期望水平的控制,并且可以包括用于提供期望控制的任何数量的部件和/或装置,例如传感器。

[0023] 电子控制器48可以是标准设计,并且通常可以包括处理器(例如中央处理单元)、存储器和有利于电子控制器48内部和外部通信的输入/输出电路。中央处理单元可以通过执行例如存储在存储器中的程序代码的操作指令来控制电子控制器48的操作,其中,操作可以在电子控制器48的内部或外部开始。可以利用控制方案,其经由输入/输出电路监测例如传感器、致动器或控制单元的系统或装置的输出,以控制向各种其它系统或装置的输入。例如,电子控制器48可以与每个燃料喷射器32控制联通,或者更特别地经由通信线路50而与燃料喷射器32的致动器控制联通,以在准确时间输送所需量的燃料。另外,电子控制器48可以经由通信线路50向变量输送高压泵40发送控制信号,以控制高压泵40向共轨34的压力和输出。

[0024] 发动机系统10或者更具体地低静态漏油系统26也可以包括卸压子系统52。卸压子系统52,一般而言,可以包括用于打开和关闭共轨34和燃料箱28或其它排出管路之间的流体连接的装置。根据一种实施方式,卸压子系统52可以包括两级卸压阀54,其可以接收来自电子控制器48的电子控制信号。两级卸压阀54在图2中示出为处于第一结构,其通常可以包括阀体70,该阀体70具有按照流体方式定位在入口 74和出口 76之间的阀座72,其中,入口 74可以与共轨34流体连接并且出口 76可以经由排出管路45与燃料箱28流体连接。阀构件78可以在包括所示第一位置的多个位置之间相对于阀座72运动。具体地,在第一位置,阀构件78可以与阀座72接触,并且因此,可以使入口 74与出口 76流体阻隔。

[0025] 根据一种实施方式,电致动器80可以附接到阀体70并且在被供以能量时被可操作地联接以使阀构件78运动。电致动器80可以包括具有电枢86的螺线管84,该电枢86在螺线管84被供以能量时联接以使阀构件78朝着第一位置运动。具体地,螺线管84可以被供以能量以使阀构件78克服第二弹簧88提供的弹簧弹力运动到第一位置,第二弹簧88相对于第一弹簧92而言可以被认为是弱弹簧。替代地或附加地,螺线管84可以被供以能量,以克服作用在阀构件78的开放的液压表面90上的开启力来驱使阀构件78。另外,这种运动可以有效地使阀构件78与第一弹簧92解除联接,第一弹簧92相对于第二或弱弹簧88而言可以被认为是强弹簧,以下将更加详细地进行讨论。虽然电致动器80被描述为包括螺线管84和电枢86,但应当理解的是,电致动器80可以包括各种已知致动器中的任意致动器。例如,电致动器80可以包括压电致动器,该压电致动器具有响应于接收在通信线路50上的来自电子控制器48的控制信号或电压而改变长度的压电叠堆。

[0026] 现在参照图3,两级卸压阀54被示出为处于第二结构。在第二结构中,电致动器80可以被断开能量,由此允许弱弹簧88将阀构件78偏置到第二或略微打开位置。具体地,弱弹簧88可以迫使阀构件78与阀座72脱离接触。另外,共轨34中作用在开放的液压表面90上的流体压力可以驱使阀构件78朝向第二位置。因此,两级卸压阀78的入口 74可以经由如图所示的小流通面积流体连接到阀54的出口 76。另外,在两级卸压阀54处于第二结构时,阀构件78可以有效地与强弹簧92联接。应当理解的是,强弹簧92可仅仅是相对于弱弹簧88而言被表征为“强”。具体地,强弹簧92可以包括比弱弹簧88大的预载荷。类似地,弱弹簧88可以仅相对于强弹簧92而言被认为是“弱”的。

[0027] 图4中大体上示出了两级卸压阀54的第三结构。在两级卸压阀54的第三结构中,入口 74可以如图所示经由大流通面积流体连接到出口 76。更具体地,电致动器80可以被断开能量,以允许共轨34中的预定流体压力水平克服强弹簧92的预定预载荷驱使阀构件78向上并进入第三位置。应当理解的是,在第三位置,阀构件78可以比在其处于第二位置时进一步与阀座72脱离接触,并且因此,两级卸压阀54的第三结构中提供的流通面积可以比第二结构中提供的大。根据一种实施方式,两级卸压阀54能够允许在共轨34中的流体压力超过比低静态漏油系统26的预定最大操作压力大的预定压力时使阀构件78运动到第三位置。

[0028] 替代地,如图5所示,用于本发明的两级卸压阀100可以仅设有一个弹簧102。特别地,两级卸压阀100可以与图2至4的两级卸压阀54类似,但可以响应于共轨34中的压力,而不是响应于弹簧载荷被偏置到略微打开位置。当电致动器104被断开能量时,阀构件106可以运动到与阀座108脱离接触并且运动到与上述第二位置类似的中等流动位置。可以允许流过第一出口 110的该中等流动位置能够对显著轨道压力改变提供衰减,同时允许共轨34建立并保持充足的轨道压力。当轨道压力增加时,例如增加到预定最大操作压力之上,阀构件106可以克服由弹簧102提供的弹簧力进一步向上运动,并运动到第三位置,以允许通过第二出口 112卸压。

[0029] 应当理解的是,卸压子系统54可以包括多个附加的或替代的阀结构,而不偏离本发明的范围。虽然图2至5中已示出了“泄漏”卸压阀,但也可以利用被偏置到闭合或“非泄漏”位置的卸压阀。例如,如图6所示,卸压子系统52可以包括替代的两级卸压阀120。根据一种替代实施方式,弹簧122和/或电枢销124可以朝向第一或闭合位置偏置阀构件126。电致动器128可以被供以能量,以使电枢销124稍向上运动,由此允许轨道压力使阀构件126运动到第二位置。超行程机构130可以允许电枢销124在阀构件126运动到第三位置时具有超行程位置。具体地,当轨道压力增加到预定最大操作压力之上时,阀构件126可以克服弹簧122的预定预载荷向上运动,由此使电枢销124克服定位在螺线管弹簧孔134中的弹簧132运动。

[0030] 如应当理解的是,超行程机构130可以允许电枢销124行进到其通过电致动器128达到的位置之外,使得电枢销124不限制阀构件126的运动。虽然示出了特定的实施方式,但应当理解的是,可以将替代的超行程机构与卸压阀120或替代的卸压阀一起使用。例如,如图7所示,两级卸压阀140可以包括超行程机构142,超行程机构142包括电枢销联接弹簧144并且如图所示不需要螺线管146中的弹簧孔。与图6的卸压阀120类似的卸压阀140也可以包括用于朝着阀构件152偏置电枢销150的螺线管预载荷弹簧148。

[0031] 根据另一种替代实施方式,如图8所示,卸压子系统52可以包括操作方式与燃料喷射器类似的两级卸压阀160。然而,与燃料喷射器止回阀不同,两级卸压阀160的止回阀162可以通入排出管路,例如图1中所示的排出管路45,而不是通入气缸。特别地,在例如通过向电致动器164供以能量而使止回阀162被致动时,共轨34和燃料箱28之间的流体连接可以被打开以选择性地减轻共轨34中的压力。另外,在小的先导阀166下的足够大的压力可以导致阀166打开,并且由此排出燃料且不致动电致动器164。

[0032] 还应当理解的是,电致动器80的致动可以经由从电子控制器48发送的控制信号来控制。这种控制信号可以响应于低静态漏油系统26和/或发动机系统10的工况而产生。例如,控制信号可以响应于传感器或载荷确定而被发送到两级卸压阀54。例如,压力传感器(未示出)能够感测共轨34中的燃料压力。另外,传感器能够感测燃料的一个或多个不同或附加的参数,例如温度、粘度、流速,或本领域中已知的任何其它参数。可以类似地提供传感器或其它装置,以检测发动机系统10的工况或参数。这种信息可以被发送到电子控制器48,并且用于监测和/或控制发动机系统10和/或低静态漏油系统26的操作。

[0033] 总的参照图9a_9d中的图表,并且也参照图1_4,示出了发动机系统10关于两级卸压阀54的关键压力和操作的示例性操作。在时间h,可以利用已知的起动方式开始内燃机12的起动过程。如图9d中所示,期望的是在起动过程期间和内燃机12的整个操作过程中使当前轨道压力180增大并保持在期望的轨道压力182处或附近。例如,在时间h,可以通过如图9a所反映的向电致动器80供以能量而使两级卸压阀54运动到如图2所示的第一结构。通过使阀构件78运动以闭合阀座72,如图9b所示并且如上所述,轨道压力可以被有效地相对于排出管路或燃料箱28密封,由此允许当前轨道压力180朝着期望的轨道压力182增大。

[0034] 随着当前轨道压力180在时间t2附近迅速地接近期望的轨道压力182,两级卸压阀54可以运动到图3的第二结构中以进行“泄漏”,并且因此使过冲衰减。例如,电子控制器48可以向电致动器80发送压力过冲控制信号,以使阀构件78从第一位置运动到第二位置,并且随后响应于发动机载荷增加确定返回到第一位置。具体地,电致动器80可以被短暂地断开能量,由此允许阀构件78利用弱弹簧88的弹簧弹力或作用在阀构件78的开放液压表面90上的开启力运动到与阀座72脱尚接触。在短暂地处于略微打开位置的同时,两级卸压阀54可以打开共轨34和燃料箱28之间的小流通面积流体连接,如图9c的图表中所示,以减小轨道压力。根据图6的替代的两级卸压阀120,阀构件126的类似运动可以通过向电致动器128供以能量以使阀构件126运动到略微打开位置,并且随后使电致动器128断开能量以允许弹簧122将阀构件126偏置到闭合位置来实现。

[0035] 在时间〖3到16之间,内燃机12可以从高载荷工况过渡到低载荷工况。当这发生时,如在时间t4所示,期望的轨道压力182可以下落至比当前轨道压力180低很多。为了更迅速地减小当前轨道压力180,电子控制器48可以向电致动器80发送压力下降控制信号或附加损失控制信号,以使阀构件78从第一位置运动到第二位置,并且然后响应于发动机载荷减小确定返回到第一位置。如上所述,当电致动器80被短暂地断开能量时,两级卸压阀54可以经由小流通面积使共轨34与燃料箱28流体连接,以减小当前轨道压力180。根据图6的替代实施方式,通过向电致动器128供以能量以打开小流通面积流体连接并且随后使电致动器128断开能量以关闭流体连接,当前轨道压力180可以减小。

[0036] 如在时间丨5附近所示,共轨34中的当前轨道压力180可以增大到预定最大操作压力184之上。这种总的过压可能由于一个或多个操作、控制或部件问题而发生。为了保护低静态漏油系统26在这种过压工况中不受损坏,两级卸压阀54可以运动到图4的第三结构,如图表9a-9d中所反映的。特别地,当前轨道压力180的增大足以驱使阀构件78与阀座72脱离接触,并且克服强弹簧92的预定预载荷运动到第三位置。因此,通过两级卸压阀54的大流通面积可以被打开,以使共轨34中的压力减小到预定最大操作压力184之下。

[0037] 如应当理解的,大流通面积可以比在两级卸压阀54的第二结构中所打开的流通面积大。如应当理解的,两个流通面积的精确尺寸可以基于两级卸压阀54的期望性能来选择。例如,如果小流通面积过大,阀54不会提供期望的轨道压力控制。但是,如果小流通面积过小,阀54无法在期望时间内精确地控制轨道压力。替代地,大流通面积能够使轨道压力快速下降,而不是提供更受控制的泄漏。

[0038] 在时间t6,内燃机12可以停止运转,由此减小期望的轨道压力182,如图所示。为了在内燃机12停止运转时减轻来自低静态漏油系统26的轨道压力,电子控制器48可以向电致动器80发送增压控制信号,以使阀构件78响应于发动机停止运转确定从第一位置运动到第二位置。因此,两级卸压阀54可以打开以从燃料系统26朝着预定最小操作压力186释放压力。通过减轻低静态漏油系统26的当前压力,在内燃机12停止运转时燃料系统26的维护或修理可以更加安全地执行。

[0039] 虽然卸压子系统52示例性地包括两级卸压阀54 (或者阀100、120、140或160),应当理解的是,这里描述的关于两级卸压阀54的功能可以利用两个或多个压力控制部件来执行。例如,卸压子系统52可以包括第一阀,第一阀能够提供卸压以减小燃料系统26中的过压,例如通过响应于超过最大操作压力的轨道压力而打开第一阀。卸压子系统52也可以包括第二阀,第二阀可以例如在上述一些情况中被电子控制,以在特定期望时间减轻轨道压力,从而辅助轨道压力控制。具体地,第二阀可以提供快速动作和精确操作,以允许综合燃料控制算法的发展和利用,特别是用于低静态漏油系统26。例如,通过监测轨道压力、发动机工况和其他参数,这种电子控制卸压装置可以用于更加迅速且精确地同步当前轨道压力180与期望的轨道压力182。

[0040] 工业实用性

[0041] 本发明可以在用于内燃机的燃料系统,特别地在用于压燃发动机的燃料系统中找到潜在应用。另外,本发明可以特别地应用于出现低静态泄漏的共轨燃料系统。另外,本发明还可以应用于需要可接受的燃料压力稳定时间的低静态漏油系统。

[0042] 总的参照图1-9,发动机系统10可以包括具有发动机缸体14的内燃机12,发动机缸体14限定多个气缸16。活塞20可以在每个气缸16中滑动,并且连接到曲轴22,使得活塞20的线性运动导致曲轴22转动,同时曲轴22的旋转运动导致活塞20的线性滑动运动。发动机系统10也可以包括用于在期望时间向每个气缸16供应燃料的低静态漏油系统26,使得被喷射的燃料和压缩空气被点燃,以产生机械能量。但是,发动机12不必一定是如图所示的压燃发动机。低静态漏油系统26可以包括能够保持燃料供应的燃料箱28,和能够使燃料增压并经由共轨34将增压的燃料引导至多个燃料喷射器32的燃料泵送装备30。控制系统46可以与低静态漏油系统26和/或发动机系统10相关联,以监测并控制燃料泵送装备30、燃料喷射器32和燃料系统26的各种其它部件的操作。

[0043] 低静态漏油系统26可以提供最少的泄漏,并且因此可以改进共轨燃料系统26的总效率、可靠性和持久性。但是,缺乏静态泄漏会带来之前未意识到的性能挑战,使得当需要轨道压力减小时,压力无法以期望的速率减小。更具体地,允许容许泄漏量的传统设计的燃料系统会增加轨道中压力的减小速率或下降速率,而低静态漏油系统26不会。因此,例如,利用低静态漏油系统26的工作发动机在从高载荷工况到低载荷或怠速工况所需的稳定时间可以得到弥补,其中,在高载荷工况过程中,利用相对高的轨道压力,而在低载荷或怠速工况下,利用相对低的轨道压力。

[0044] 这里描述的可以包括两级卸压阀54的卸压子系统52可以提供被动卸压以保护共轨燃料系统26不受过压的影响和/或可以提供用于选择性地在特定期望时间减轻压力的电子致动策略和装置,以辅助轨道压力控制。例如,为了保护低静态漏油系统26在过压状态中不受损坏,两级卸压阀54可以运动到如图4所示的打开结构。特别地,增大的轨道压力可以足以驱使两级卸压阀54的阀构件78克服强弹簧92的预载荷而与阀座72脱离接触,由此使共轨34与燃料箱28或其它排出管路流体连接。因此,通过两级卸压阀54的大流通面积可以打开,以使共轨34中的压力减小到预定最大操作压力184之下。

[0045]另外,在发动机系统10的操作过程中,内燃机12可以从第一高发动机载荷过渡到第一低发动机载荷。作为响应,共轨34和燃料箱28之间的流体连接可以被短暂地打开并且随后关闭。具体地,为了更加迅速地减小当前轨道压力180,电子控制器48可以向电致动器80发送压力下降控制信号或附加损失控制信号,以使阀构件78从第一位置运动到第二位置,并且随后响应于发动机载荷减小确定返回到第一位置。当电致动器80被断开能量时,两级卸压阀54可以经由小流通面积使共轨34与燃料箱28流体连接,以减小当前轨道压力180。另外,当内燃机12停止时,共轨34和燃料箱28之间的流体连接可以被打开,并且随后闭合以减轻低静态漏油系统26中的压力。

[0046]同样,在操作过程中,内燃机12可以从第二低发动机载荷过渡到第二高发动机载荷。作为响应,共轨34和燃料箱28之间的流体连接可以例如如上所述通过向电致动器80供以能量并随后断开能量而短暂地打开,并且随后关闭,以使过冲衰减。虽然仅提供了一些例子,但应当理解的是,包括或不包括被动卸压方面的卸压子系统52可以在内燃机12的整个操作过程中对低静态漏油系统26中的轨道压力进行控制。这种精确控制可以缩短在例如上述的各种操作过渡中的稳定时间。

[0047] 另外,这种卸压子系统52可以提供期望的“自我保护”能力。例如,两级卸压阀54在被断开能量时可以包括偏置的打开位置,该两级卸压阀54可以保持在这种“自我保护”工况下进行操作的期望减小的轨道压力。另外,可以被偏置到闭合位置的替代的卸压阀120可以有利于用于“自我保护”工况的适合的轨道压力。当然,在这种工况中,可以假定保持燃料泵送装备30和燃料喷射器32的适当控制。

[0048] 另外,卸压子系统52可以用于减小在向变量输送高压泵40供能的齿轮系42中的反转力矩和引起的噪音。具体地,当在怠速工况下操作内燃机12时,可能需要变量输送高压泵40来提供有限量的燃料。在一些情况中,这可能需要变量输送高压泵40的一个或多个活塞的非泵送运动。在这之后的很短时间内,当泵送恢复时,可以导致反转力矩。这种反转力矩可以通过将超出多个燃料喷射器32的组合燃料喷射量的燃料泵送到共轨34而得以减小,由此允许至少一个活塞继续泵送。超出的燃料可以通过打开共轨34与燃料箱28之间的流体连接而返回到燃料箱28。应当理解的是,这种控制仅在需要低、或最小操作压力时是必须的。

[0049] 应当理解的是,上述说明仅用于示例的目的,并且不意于以任何方式限制本发明的范围。因此,本领域技术人员可以理解,本发明的其它方面可以通过研读附图、公开的内容和权利要求书来获得。

Claims (10)

1.一种卸压阀,包括: 阀体,其具有在入口和出口之间以流体方式定位的阀座; 阀构件,其能够在第一位置、第二位置和第三位置之间运动; 所述阀构件与所述阀座接触并且在所述阀构件处于第一位置时将所述入口与出口流体地阻隔; 当所述阀构件处于所述第二位置时,所述入口经由小流通面积流体连接到所述出口 ; 当所述阀构件处于所述第三位置时,所述入口经由大流通面积流体连接到所述出口 ; 电致动器,其附接到所述阀体并且在被供以能量时被可操作地联接以使所述阀构件运动; 所述阀构件在处于所述第一位置时具有暴露于所述入口中的流体压力的开放液压表面;以及 第一弹簧,其可操作地定位以在所述阀构件处于所述第三位置处时将所述阀构件朝向所述第二位置偏置。
2.根据权利要求1所述的卸压阀,其中,所述电致动器是具有电枢的螺线管,所述电枢在该螺线管被供以能量时被联接以使所述阀构件朝着所述第一位置或第二位置运动;并且 第二弹簧可操作地定位以将所述阀构件朝向所述第一位置或第二位置偏置。
3.根据权利要求1所述的卸压阀,其中,所述阀构件的第三位置包括电枢的超行程位置。
4.一种发动机系统,包括: 低静态漏油系统,其包括: 共轨; 经由单独的分支通道流体连接到所述共轨的多个燃料喷射器; 变量输送高压泵,其出口流体连接到所述共轨的入口 ; 燃料箱; 燃料输送泵,其入口流体连接到所述燃料箱且其出口流体连接到所述变量输送高压泵的入口 ; 包括电致动器的卸压子系统,该卸压子系统具有第一结构、第二结构和第三结构,在所述第一结构,所述共轨与所述燃料箱之间的流体连通被关闭,在所述第二结构,所述共轨经由小流通面积与所述燃料箱流体连通,在所述第三结构,所述共轨经由大流通面积与所述燃料箱流体连通,所述卸压子系统响应于所述共轨中的流体压力超过比燃料系统的预定最大操作压力大的预定压力以液压驱动的方式从所述第一结构运动到所述第三结构;以及与所述卸压子系统、所述变量输送高压泵和所述多个燃料喷射器中的每个单独控制通信的电子控制器,所述电子控制器能够将压力下降控制信号发送至所述电子致动器以使所述卸压子系统从所述第一结构运动到所述第二结构,并且随后响应于发动机载荷减小确定返回到所述第一结构。
5.根据权利要求4所述的发动机系统,其中,所述卸压子系统包括具有阀构件的阀,当所述卸压子系统在所述第一结构时,阀构件处于与阀座接触的第一位置,当所述卸压子系统在所述第二结构时,阀构件处于与阀座脱离接触的第二位置,当所述卸压子系统在所述第三结构时,阀构件处于进一步与阀座脱离接触的第三位置; 其中,所述阀包括: 第一弹簧,其被定位成将所述阀构件朝向所述第一位置和第二位置之一偏置;和第二弹簧,其被定位成当所述阀构件处于所述第三位置时将所述阀构件朝向所述第二位置偏置。
6.根据权利要求5所述的发动机系统,其中,所述电子控制器能够将压力过冲控制信号发送到所述电致动器,以使所述阀构件从所述第一位置运动到所述第二位置,并且随后响应于发动机载荷增大的确定返回到所述第一位置; 其中,所述电子控制器能够将减压控制信号发送到所述电致动器,以响应于发动机停止运转的确定使所述阀构件从所述第一位置运动到所述第二位置; 其中,所述电子控制器能够将寄生损失控制信号发送到所述电致动器,以响应于发动机低载荷的确定使所述阀构件从所述第一位置运动到所述第二位置。
7.一种操作根据权利要求4至6中任一项所述的发动机系统的方法,包括以下步骤: 通过操作变量输送高压泵将燃料供应到共轨; 经由单独的分支通道将燃料从所述共轨供应到多个燃料喷射器; 将燃料从所述多个燃料喷射器直接喷射到各个发动机气缸中; 点燃所述各个发动机气缸中的燃料;并且 从第一高发动机载荷过渡到第一低发动机载荷的步骤,所述过渡步骤包括打开并随后关闭所述共轨和燃料箱之间的流体连接。
8.根据权利要求7所述的方法,包括从第二低发动机载荷过渡到第二高发动机载荷的步骤,该步骤包括打开并随后关闭所述共轨和燃料箱之间的流体连接; 停止所述发动机;并且 在停止所述发动机之后打开并随后关闭所述共轨和燃料箱之间的流体连接。
9.根据权利要求8所述的方法,包括以下步骤: 通过向所述共轨泵送超出所述多个燃料喷射器的组合燃料喷射量的燃料来减小向所述变量输送高压泵提供动力的齿轮系中的反转力矩;并且 通过打开所述共轨和所述燃料箱之间的流体连接将超出的燃料送回到所述燃料箱。
10.根据权利要求9所述的方法,其中,所述打开步骤是通过向阀的电致动器供以能量或断开能量来实现的; 其中,每一个所述打开步骤都包括: 打开所述共轨与所述燃料箱之间的小流通面积流体连接; 超过所述共轨中的预定最大操作压力;并且 打开与所述阀的大流通面积流体连接,以将所述共轨中的压力降低到所述预定最大操作压力之下。
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