CN101925732B - 防止燃料泵过热的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

一种燃料喷射系统(5)，通过至少两个高压燃料泵(100，200)和一个高压燃料分配管线系统(300)给内燃发动机(500)供应高压燃料，所述高压燃料分配管线系统(300)与所述内燃发动机(500)流体连通。所述高压燃料泵(100，200)被配置为工作在第一泵送模式和第二泵送模式下，使得在该第一泵送模式下，泵送第一个量的燃料(105，205)，在该第二泵送模式下，泵送第二个量的燃料(105，205)。控制单元(400)，被配置为使所述高压燃料泵(100，200)轮流工作，使得在第一时间段，所述高压燃料泵(100，200)中至少有一个工作在所述第一泵送模式下，其余所有其他的高压燃料泵(100，200)同时工作在所述第二泵送模式下，并且使得在第二时间段，刚才在所述第一时间段工作在所述第二泵送模式下的所述高压燃料泵(100，200)中，至少有一个工作在第一泵送模式下，其余的高压燃料泵(100，200)同时工作在第二泵送模式下。

Description

防止燃料泵过热的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射系统，特别是，但不排除其他，涉及一种控制两个或多个高压燃料泵，将具有一定高压的燃料泵入高压燃料分配管线系统的方法。
背景技术
现有的用于内燃发动机的燃料喷射系统，可能包括一个高压燃料泵，将预定量的高压燃料供应给燃料喷射系统内的喷射嘴。根据发动机的类型及其额定功率(rated power)，可以使用一个以上的高压燃料泵，将足够多量的高压燃料输送给以所需的负荷量在工作的发动机，特别是一个柴油发动机。
所述高压燃料泵可以直接由所述内燃发动机驱动。在这样的安排下，在工作过程中可能会不能关掉所述燃料泵。但是，可以通过流量控制阀来调节供应给所述燃料泵的泵送部(pumping elements)的燃料的量。所述流量控制阀，可以由发动机控制模块(ECM)来控制，或者更宽泛地说，由控制单元来控制。
众所周知，一个高压燃料泵可能有会发生燃料泄漏的一个泵送单元或者几个泵送部。例如，在一个活塞泵(piston pump)中，燃料泄漏的地方可能是在活塞和活塞引导部(piston guide)之间。从泵送部泄漏的燃料不会被泵入所述高压分配管线系统。典型的情况是，从泵送部泄漏且没有被泵送的燃料会被回收到所述高压燃料泵的入料部(intake section)。由于要从所述泵送部回收所述泄漏的燃料，随着所述泵送部泄漏的燃料量和燃料压力，产生热量，这样会使所述燃料以及所述高压燃料泵中与这部分燃料接触或者靠近的部分变热。
只要高压燃料泵在正常的泵送模式下，泵送足够量的燃料使所述内燃发动机工作，所述产生的热可能实际上不会造成问题，因为，除了所述变热的、泄漏的燃料，还有从燃料槽输送的具有较低温度的新燃料，结果使泄漏的燃料和新燃料的混合物会具有低于临界极限(critical limit)的温度。然而，如果所述内燃发动机以空载转速(idling speed)运转，或者是以对应较少的燃料消耗的较低负载情况下，运转过长的一段时间，情况就比较严峻。在这种情况下，所述泄漏的燃料的量与所述供应的新燃料的量的比例相对会大些，造成的后果是，这样的混合物温度上升。进而，所述高压燃料泵与这样的混合物相接触部分的温度会升高，原因在于，从所述泵送部泄漏的燃料部分与从所述燃料槽送来的燃料相比温度较高。结果使所述高压燃料泵的一些部分的温度会升高到一定程度，造成危害。
在DE19501475A1中，内燃发动机的燃料喷射系统包括一个燃料泵。根据其描述，在这样的燃料喷射系统中，燃料受热是个问题。在这篇说明书中，燃料泵由内燃发动机进行驱动。为了避免在燃料喷射系统中出现不希望的燃料受热问题，该说明书提出在内燃发动机与燃料泵之间设置一个耦合件(coupling)。一个控制单元与该耦合件相连，一经启动，可以调节燃料泵产生的耦合压力以适应喷射压力。在该说明书中指出，其所揭示的装置减少了通往喷射阀的压力管道部分中的不希望的燃料受热，因为内燃发动机为燃料泵提供的能量仅用于产生必要的喷射压力。剩余的能量被分散到所述耦合件。这个已知的装置需要一个耦合件和一个控制单元进行这种耦合。
在EP1167731A2中，揭示一种监控具有至少两个电力燃料泵的车辆的泵送功能工作的方法。在该说明书中提到，在其中一个燃料泵失效的情况下，另外一个燃料泵会将一定量的燃料泵送到最大值。然而，如果所述内燃发动机应当在全负荷的情况下工作，那么正处于工作的那个燃料泵的压力会降低。结果，可能会使温度升高，而温度升高会损坏部件，例如，催化式排气净化器(catalyticconverter)或者排气管(exhaust manifold)。因为这个原因，该发明提出一种监控所述燃料泵的工作的方法，其中，所述燃料泵轮流工作。每个燃料泵的输出速率是确定的，并与设定点(set-point)进行比较。选择所述发动机的一个工作点，在该工作点，所选择的、活动的燃料泵的功率仅足以满足供给发动机燃料的需求。从而，该方法可以识别一个出故障的燃料泵，即，通过确定其输出速率低于一个相应的设定点。因此，这种已知的方法不可避免温度的升高，但是会使有可能受损的故障燃料泵从工作中停下来。
为了完整地说明，本发明提到以下文件。EP0204981A2(对应于US4,726,335)指的是一种包括两个燃料泵的装置。在第一种工作模式下，两个燃料泵都供应燃料。在第二种工作模式下，只有其中的一个燃料泵供应燃料，另外一个燃料泵关掉。随机选择要关掉哪个燃料泵。在第三种泵工作模式下，两个燃料泵反向驱动，以吸取燃料而不是供应燃料。
WO2005/106239A1指的是一种给内燃发动机提供燃料的燃料供应装置，包括两个低压泵和一个高压泵。在第一种工作模式下，第一低压泵启动，第二低压泵不启动。在燃料完全由所述低压燃料供给装置提供的情况下，选择所述的第一种工作模式。相应地，在所述第一种工作模式下，也关掉高压泵。在第二种工作模式下，不驱动第一和第二低压泵，只有高压泵供应燃料。由于具有这种设置，从所述高压泵产生的震颤(pulsation)应当不会传播到所述低压燃料系统。
JP03-074564涉及一种包括两个燃料泵的燃料供给系统。这些泵被轮流驱动，防止燃料中气体的排放。
最后，WO 2007/135545A1涉及一种燃料泵送系统，适用于各种不同的燃料。
本发明旨在克服或者减少前面提到的一个或多个问题。
发明内容
根据本发明的一个示例方面，一种给内燃发动机供应高压燃料的燃料喷射系统可以包括至少两个高压燃料泵，每个高压燃料泵被配置为将高压燃料泵入与所述内燃发动机流体连通的高压燃料分配管线系统。每个高压燃料泵都被配置为工作在第一泵送模式和第二泵送模式下，使得在第一泵送模式下，所述各个高压燃料泵分别泵送第一个量的燃料，在第二泵送模式下，所述高压燃料泵分别泵送第二个量的燃料。所述第二个量的燃料可以多于所述第一个量的燃料，其中，所有高压燃料泵同时泵送的燃料总量对应于使所述内燃发动机以预定的发动机负荷工作所必须的燃料量。所述燃料喷射系统进一步包括控制单元，被配置来使所述高压燃料泵轮流工作，使得在第一时间段，所述高压燃料泵中至少有一个工作在所述第一泵送模式下，余下的所有其他高压燃料泵同时工作在所述第二泵送模式下，这样使得在第二时间段，刚才在所述第一时间段工作在第二泵送模式下的所述高压燃料泵中，至少有一个工作在所述第一泵送模式下，余下的高压燃料泵同时工作在所述第二泵送模式下。
根据本发明揭示的另一个方面，提供一种控制至少两个高压燃料泵的方法，所述高压燃料泵被配置为将高压燃料从燃料箱中并行地输送到与内燃发动机流体连通的共用轨道，所述方法包括在第一时间段，所述高压燃料泵中至少有一个工作在第一泵送模式下，同时余下的其他高压燃料泵工作在第二泵送模式下，其中，在第二泵送模式下，所述各高压燃料泵泵送给所述共用轨道的燃料量比在所述第一泵送模式下泵送的燃料量多，接着在第二时间段，所述刚才在第一时间段工作在第二泵送模式下的高压燃料泵中至少有一个工作在第一泵送模式下，所有其他的高压燃料泵同时工作在第二泵送模式下。在第一时间段和第二时间段，所有高压燃料泵同时泵送的燃料总量对应于所述内燃发动机以预定的发动机负荷运转，特别是当所述发动机空转时，需要的燃料量。
而且，根据本发明另一个示例性实施例，提供了一种给内燃发动机供应高压燃料的燃料喷射系统的控制单元。配置有所述控制单元的所述燃料喷射系统可以包括至少两个高压燃料泵，用于将高压燃料泵送到与所述内燃发动机流体连通的高压燃料分配管线系统。所述高压燃料泵中的每一个都被配置为工作在第一泵送模式下和第二泵送模式下，使它们在第一泵送模式下，泵送第一个量的燃料，且在第二泵送模式下泵送第二个量的燃料。所述控制单元可以被配置为使所述高压燃料泵轮流工作，使得在第一时间段，所述高压燃料泵中至少有一个是在第一泵送模式下工作，所有其他的高压燃料泵同时在第二泵送模式下工作，并且使得在第二时间段，在所述第一时间段工作在第二泵送模式下的高压燃料泵中，至少有一个工作在第一泵送模式，而所有其他的高压燃料泵同时工作在第二泵送模式下。可以仅在所述内燃发动机要以预定的发动机负荷或以比其低的负荷工作的情况下，较佳的是在所述内燃发动机空转时，选择使所述高压燃料泵轮流工作。
根据本发明的另一个例子，提供一种燃料喷射系统，它可以包括至少两个高压燃料泵，将从燃料箱供应的燃料并行地泵送到共用轨道，所述共用轨道配置为给内燃发动机的多个燃料喷射器供应燃料，其中，每个高压燃料泵具有流量控制阀，用来调节从所述燃料箱供给所述各个高压燃料泵的燃料量。本发明所揭示的燃料喷射系统进一步包括控制单元，配置为控制所述流量控制阀的操作，使得当所述内燃发动机的实际负荷处于或低于一个预定的负荷阈值时，所述高压燃料泵轮流在第一模式下工作第一时间段，并在第二模式下工作第二时间段。在所述第一模式下，所述高压燃料泵中至少有一个会接收从所述燃料箱供应的少量的燃料，而其他高压燃料泵每个都接收从所述燃料箱供应的相对较大量的燃料，在第二模式下，在所述第一时间段工作在第二模式下的高压燃料泵中至少有一个接收从所述燃料箱供应的少量燃料，而其余的高压燃料泵接收从所述燃料箱供应的较大量的燃料。
根据本发明的另一个方面，提供一种方法，控制由至少两个高压燃料泵并行地工作而从燃料箱向共用轨道泵送燃料的量，所述共用轨道配置为将燃料供给内燃发动机的多个燃料喷射器，其中，每个高压燃料泵都附有流量控制阀，配置为从所述燃料箱给所述各个高压燃料泵输送燃料，所述方法包括调节流量控制阀，使得当所述内燃发动机的实际负荷处于或低于一个阈值时，所述高压燃料泵轮流工作在第一模式和第二模式下。在所述第一模式下，所述高压燃料泵中至少有一个从所述燃料箱中接收少量的燃料，其余的高压燃料泵从所述燃料箱接收较大量的燃料。在第二模式下，刚工作在所述第二模式下的所述高压燃料箱中至少有一个从所述燃料箱中接收少量的燃料，而其余的高压燃料箱从所述燃料箱接收相对大量的燃料。
根据本发明的一个方面，一个计算机程序包括可执行的指令，用于执行上述所指出的方法步骤。
最后，根据本发明的另一个方面，用于发电机组(generatorset)或者交通工具，例如船舶的控制单元，如上所述，可以具有存储于其中的计算机程序，并有配置来执行所述计算机程序的处理器。
应当理解的是，前面的总体描述和接下来的具体描述仅用于示例，对本发明不构成限制。
根据下面的说明书、附图和权利要求的描述，本领域技术人员对本发明的其他特征和方面会一目了然。
附图说明
图1是用于向内燃发动机供应高压燃料的燃料喷射系统的一个实施例示意方块图；
图2是包含两个高压燃料泵的燃料喷射系统的再一个实施例的系统示意图；
图3所示为控制至少两个高压燃料泵，将高压燃料泵入与内燃发动机连接的高压燃料分配管线系统的方法实施例流程图；
图4所示为控制至少两个高压燃料泵，将高压燃料泵入一个与内燃发动机连接的高压燃料分配管线系统的另一个方法实施例流程图；以及
图5所示为图1实施例的变化实施例，包括在所述泵和燃料回送管线上的温度传感器。
具体实施方式
图1和图2描述的是给内燃发动机500供应高压燃料105、205的燃料喷射系统5的第一实施例。其中，所述燃料喷射系统5包括第一高压燃料泵100和第二高压燃料泵200。高压燃料泵100和200可以都是相同类型的燃料泵。相应地，燃料泵100和200的基本结构可以都是一致的。但是，在燃料喷射系统5的其他实施例中，燃料泵100、200的类型或者结构可能会不同。而且，根据本发明，燃料泵100和200的数目至少有两个。根据内燃发动机及其额定功率输出，可能适合带有两个或多个同样类型或不同类型的燃料泵。
在这里，所述第一高压燃料泵100包括一个泵送部115，该泵送部115可以包括2至4个或甚至更多个由活塞引导部(未显示)引导的活塞。一个入料(intake)部110可以被设置在所述泵送部115的上游处。所述入料部110可以包括一个吸入节流阀(suction throttle)或者流量控制阀120。回送管线125从所述泵送部115延伸到所述入料部110。低压燃料由附图标记104表示。从所述高压燃料泵100输出的高压燃料由附图标记105表示。燃料泵100和200每个可以具有一个单独的流量控制阀120、220，或者使用单个共用的流量控制阀，将燃料分配给两个或多个燃料泵100、200。
所述第二高压燃料泵200可以也包括一个泵送部215，该泵送部215可以包括2至4个，甚至更多个由活塞引导部(未示)引导的活塞。入料部210可以被设置在所述泵送部215的上游部。入料部210可以包括一个流量控制阀220。回送管线225从所述泵送部215延伸到所述入料部210。低压燃料由附图标记204表示。从高压燃料泵200输出的高压燃料由附图标记205表示。
两个高压燃料泵100和200及它们相关联的部分，特别是，流控制阀120、220，可以都与控制单元400(例如，ECM)连接。另外，两个燃料泵100和200可以，例如，通过一个机械联接，诸如曲轴联接(crankshaft coupling)或者带联接，和/或传动装置而都由所述内燃发动机500进行驱动。另外，或者可替换的是，所述第一和第二燃料泵100、200优选的是被配置为输出压力等于或者大于500巴(bar)，更优选的是1000巴，再更优选的是1500巴或者1800巴或者2000巴甚至更大压力的燃料。
图2所示的是包含图1所示的燃料喷射系统基本原理的燃料喷射系统5的系统示意图。此处，低压泵15经由燃料供应管线20与所述高压燃料泵100、200的燃料入料部110、210连接。所述泵15与燃料槽10连接。
高压燃料分配管线系统300可以包括一个共用轨道305。所述共用轨道305依次连接到高压燃料喷射嘴505。所述喷射嘴505喷到内燃发动机500的一个或者多个燃烧室510。如图1所提到的，控制单元400与高压燃料泵100和200连接，以及例如与入料部110、210分别连接。压力传感器405可以设置在所述共用轨道305中，并且连接到所述控制单元400。
工业应用性：
所述低压燃料泵15将低压燃料104、204从燃料槽10经由燃料管线20泵入所述高压燃料泵100、200的入料部110、210。所述控制单元400可以这样一种方式调节所述流量控制阀120、220，使得由所述传感器405检测到的所述共用轨道305中的压力增大、保持或者降低到所述内燃发动机500的实际发动机负荷需要的一个值。所述的控制单元400可以控制所述流量控制阀120、220，使得两个高压燃料泵100、200泵入所述高压分配管线系统300的燃料的量是所述发动机500以期望的实际负荷工作所需要的量。流经两个流量控制阀120、220的所述燃料104、204被所述高压燃料泵100、200泵到所需要的高压值，并且可能流入所述的高压分配管线系统300，进而，流入所述共用轨道305。所述高压燃料从所述共用轨道305喷射入所述内燃发动机500的内燃室510。
参考图3所示，显示的是进一步详细解释低负荷泵切换控制模式或者程序的方法的实施例流程图。
如上所示，当所述发动机的负荷高于一个预定的负荷阈值的情况下，所述两个高压燃料泵100、200每个都将大量的燃料105、205泵入，使得从所述燃料槽10供应的新燃料104、204和回收的泄漏的燃料的混合物的温度保持低于一个临界温度，而不用管所述回收的泄漏的燃料的高温。所述预定的负荷阈值可以是所述内燃发动机500最大负荷的大约5-10％或者1-20％，更特别是低于2％或者1％，甚至低于1％或者0.5％，或者更低。
但是，如果所述发动机负荷相当低，例如，当所述发动机500以空转的速度运转时，所述高压燃料泵100、200每个泵泵入的相对较少量的燃料会变热。所述变热是由于从所述高压燃料泵100、200的泵送部115、215分别泄漏的燃料量与从所述燃料槽10中产生并由所述泵15供应的、较低温度的新燃料量比较而言相对较多。
因此，在步骤S1，启动低负荷泵切换控制模式。所述低负荷泵切换控制模式对应于上述的方法。在步骤S2中，可以检查所述ECM电源是否打开超过5秒钟。这个查询是ECM的标准过程，以保证ECM400正确工作。如果所述ECM400没有被通电到一个充足的时间段，例如，小于5秒钟，所述步骤进行到步骤S12。在步骤S12，所述处理步骤返回步骤S1。
如果在步骤S2中确定所述ECM400已经通电超过足够的时间，例如，5秒钟，所述处理步骤进行到步骤S3。在步骤S3，保证所有的电器设备正常工作，例如，检查所述的输出是否没有活动征候(active diagnostics)。如果所有的输出都是活动的，所述处理步骤进行到步骤S4。否则，所述步骤进行到步骤S12。
在步骤S4，检查所述实际的发动机负荷是否低于一个预定的负荷阈值。在所述实际的发动机负荷低于所述阈值时，每个高压燃料泵100、200所泵送的燃料量会少到使得所述每个高压燃料泵100、200的泵送部110、210部分会出现变热的问题。
如果所述实际的发动机负荷低于所述的负荷阈值，所述处理步骤进行到步骤S5。在步骤S5，检查切换计时器(switch timer)或者计数器是否等于零。如果不为零，则所述计数器在步骤S6递减。然后处理步骤进行到S12和S1。如果所述计数器已经为零，则所述处理步骤进行到步骤S7。在步骤S7，检查所述的第一高压燃料泵100的泵输出(例如，图3的泵输出1)是否为零或者是少量的燃料输出(第一个量的燃料)(在图3中，“0”可以表示零或者是少量的输出)。如果所述的实际发动机负荷先前比所述负荷阈值高，则所述第一高压燃料泵100的泵输出不为零或为少量的输出。因而，所述处理步骤进行到步骤S8。
在步骤S8，所述高压燃料泵100的泵输出(图3中的泵输出1)被下调到零，或者是少量的燃料。这可能意味着，在一个预定的时间段内，所述第一高压燃料泵100的流量控制阀120将会逐渐关闭，或者几乎关闭。后果是，所述第一高压燃料泵100的泵送部115所泵送的燃料量大约为零，或者仅有少量的燃料(例如，对应于从所述泵送部115泄漏的燃料)。然后，所述处理步骤进行到方法步骤S11。
在步骤S11，设置所述计数器，即所述第一时间段现在开始。然后，所述处理步骤进行到方法步骤S12，再到步骤S1。在方法步骤S5，再一次检查所述计数器是否为零。由于所述计数器是在步骤S11启动的事实，当再次到步骤S5时，该计数器并非为零。因此，所述处理步骤进行到步骤S6。包含所述方法步骤S1到S5和S6的所述循环一直持续到所述计数器再次为零，即，所述第一时间段结束。
在所述第一时间段结束后，所述处理步骤进行到方法步骤S7。由于所述第一高压燃料泵100的泵输出当前为零或者很小的事实，所述处理步骤进行到方法步骤S9。相应地，所述第二高压燃料泵200的泵输出(图3中的泵输出2)被下调到零或者是少量的燃料。在一个实施例中，所述第二燃料泵200的下调方式与所述第一高压燃料泵100的下调方式一样。在另一个实施例中，所述的下调方式可以不同。
然后，所述处理步骤进行到方法步骤S10。相应地，所述第一高压燃料泵100的泵输出(图3中的泵输出1)被上调，使得由所述高压燃料泵100泵送的第二个量的燃料，使所述内燃发动机500以需要的低负荷(例如，空转模式)运转。随后，在所述方法步骤S11，重新将所述计数器设置为一个预定的切换时间段(在图3中，为切换时间)，例如，当一个或者多个泵从一种模式切换到另一种模式后的时间段。
之后，所述方法步骤S1至S5和S6持续进行，直到所述第二时间段已经结束。然后，在方法步骤S8，所述高压泵100的泵输出(图3中为泵输出1)再次被下调。
只要在实际的发动机负荷低于所述预定的负荷阈值时，根据上述的包括方法步骤S1-S12的循环，就启动在所述两个高压燃料泵100、200的两个泵送模式之间进行的切换。否则，所述两个高压燃料泵100、200工作并进行泵送，使得所述内燃发动机500以所需负荷运转，即，例如，控制所述流量控制阀120、220，使得相关联的高压燃料泵100、200一起泵送与所述实际负荷相对应的总燃料量。
上述方法也可以应用于两个以上的高压燃料泵100、200。在这种情况下，所述高压燃料泵100、200总数中至少有一个工作在所述第一泵送模式下，并且其他燃料泵100、200中至少有一个工作在所述第二泵送模式。在一个实施例中，除了工作在所述第一泵送模式下的高压燃料泵以外，所有其他高压燃料泵100、200都工作在所述第二泵送模式下。
图4所示的流程图与图3中的流程图一致，除了省掉了方法步骤S10。在这个实施例中，例如控制器400，作为，例如PID控制器(比例-积分-微分控制器)或者是压力控制器，基于所述的压力传感器405检测到的、在所述共用轨道305中的压力，实时操作所述流量控制阀120、220。所述控制器400可以是工业控制系统中常见的控制回路反馈机制。所述控制器400可以通过计算试着纠正测量出的过程变量(process variable)和一个期望的设置点之间的偏差，并且，然后相应地输出一个可以调节所述过程的校正值。此处，所述过程变量可以是所述共用轨道405中的压力。根据上面描述的及图4所示的方法，所述两个高压燃料泵100、200其中一个的流量控制阀120、220的过程控制(process control)可以暂时中止。
根据图4所示的处理步骤，在步骤S8中调节所述第一高压燃料泵100的流量控制阀120，使得没有燃料或者仅有少量燃料可以通过并被所述泵送部115泵送。由于所述过程控制，所述第二高压燃料泵200的另外一个流量控制阀220由所述控制器自动调节，使所述第二高压燃料泵200泵送更多的燃料，以维持所述共用轨道305中所需要的压力。只要步骤S2-S6中的第一高压燃料泵100的泵输出1为零或者非常低，并且不会改变，根据所述PID过程控制来控制所述第二高压燃料泵200。在本发明的一个实施例中，所述过程控制可以为PID过程控制。
根据步骤S9，一旦所述第二高压燃料泵200的流量控制阀220被主动减小，所述第一高压燃料泵的第一流量控制阀再次根据所述过程控制(例如PID过程控制)被控制。图4的处理步骤说明，根据本发明的当前实施例，所述流量控制阀120、220被集成在一个过程控制中，优选的是在一个PID过程控制中。但是，当所述实际的发动机负荷低于所述发动机的阈值时，主动轮流调节所述两个流量控制阀120、220中的一个，在第一时间段或者是第二时间段，使得零或者少量的燃料可以通过。
最后，应当注意所述表述“第一燃料量”可以意思是，例如，所述高压燃料泵100、200所泵送的、通过相应的流量控制阀120、220的燃料最大量的30％或20％或10％或5％或1％或0.5％或0.1％或0.01％或0.001％或更少。30％和0％之间的所有中间百分比显而易见是包含在本发明中的。
另外，所述第一燃料量可以是所述第二燃料量的30％到0％之间的任何百分比。
应当注意，上面所用的表述“燃料量”可以用“燃料率”来代替。相应地，所述表述“第一燃料量”可以由“第一燃料率”代替，“第二燃料量”可以用“第二燃料率”代替。所述的表述“燃料量”可以是燃料的绝对体积，例如，4ml。所述表述“燃料率”可以是体积/时间，例如，4ml/s。
在一个揭示的实施例中，当实际的发动机负荷低于一个设置的负荷阈值时，所述燃料泵可以在低负荷泵切换控制模式下工作。相应地，在所述第一泵送模式下工作时，高压燃料泵可能会变热，而在所述第二泵送模式下工作时，高压燃料泵不会那么热，甚至会冷却下来。由于所述高压燃料泵在所述第一泵送模式和第二泵送模式下切换，所述高压燃料泵的平均温度可能会高于以大流量速率工作时的高压燃料泵的温度，但是所有的高压燃料泵可以保持在可容忍的温度范围内，甚至是在空转状态时。
某些优选实施例的一个优点是，所述燃料喷射系统的基本配置不需要改变。控制单元可以不用过多的努力就可以很容易修改，因而，成本相对较低。
以上描述的系统可以通过查看所述发动机负荷的方式得到控制。可替换的方式是，所述系统可以通过测量温度，例如，一个或多个泵的温度，和/或一个或多个燃料回送管线的温度来控制。图5所示的是这样的实施例，它是图1所示实施例的变形，因此不需要描述两者共同的部件。在该实施例中，一个或多个泵或者一个或多个燃料回送管线其中之一的温度信息或者是两者的温度信息都可以由一个或多个温度传感器150产生，并且温度信息可以被通信送给所述控制单元400。所述控制单元400然后可以使用所述温度信息来决定什么时候开始切换，或者改变所述流量控制阀120、220和/或所述泵100、200的工作模式。例如，如果燃料泵100和/或燃料回送管线125的温度超过了一个预定的温度阈值，由于所述泵100在几乎没有或没有泵送燃料的模式下工作，控制单元400可能会切换所述泵100、200的工作模式，使得泵100泵送更多的燃料，从而使泵100冷却下来，而泵200只泵送很少或没有泵送燃料。另外，在一个可替换的例子中，当确定泵100和/或燃料回送管线125已经超过一个预定的温度阈值时，所述控制单元400会使流量控制阀120打开，并且允许更多的燃料通过。同样，如果控制单元400确定泵200和/或燃料回送管线225已经超过一个预定的温度界限，控制单元400会使流量控制阀220打开，并且/或者允许更多的燃料通过，使泵200冷却。
最后，可以清楚本发明的基本点在于，如果所述内燃发动机需要少量的燃料，例如当所述内燃发动机(例如，大型的柴油发动机)是在空闲状态或者具有低负荷时，则使至少两个高压燃料泵轮流工作。如果第一个高压燃料泵接收最少量的燃料，例如，通过调节与该第一个高压燃料泵相关联的控制阀，使所述控制阀中形成最小通道，所述第一个高压燃料泵会变热。所述第二个高压燃料泵同时给以希望的负荷运转的发动机泵送所需要的(少量)燃料量。相应地，所述第二个高压燃料泵会冷却。在过了一个预定的时间段之后(或者，如果所述第一个高压燃料泵的温度达到一个定义的水平)，所述两个泵的工作进行切换。现在，所述第一个高压燃料泵给以希望的负荷工作的发动机泵送所需要的(少量)燃料量。结果所述第一个高压燃料泵会冷却。所述第二个高压燃料泵同时泵送最少量的燃料，并会变热。由于用所述的轮流泵送模式，两个泵会变热和冷却，而不会到达一个临界温度水平。
应当注意到，本发明指的是一个闭环控制操作及一个简单的控制。如果，例如，所述的泵泵送的燃料量多于所述发动机喷射器所需的燃料量，在所述共用轨道中的一个阀门会打开，以控制所述燃料的压力。
虽然此处只是描述的是本发明的优选实施例，但是对它们进行的改进和变化应该被包含在内，而不脱离权利要求所保护的范围。

Claims (40)

1.一种给内燃发动机(500)供应高压燃料的燃料喷射系统(5)，包括：
至少两个高压燃料泵(100，200)，每个高压燃料泵(100，200)被配置为将高压燃料(105，205)泵入与所述内燃发动机(500)流体连通的高压燃料分配管线系统(300)，其中，每个高压燃料泵(100，200)都被配置为在第一泵送模式下和第二泵送模式下工作，使得在所述第一泵送模式下，泵送第一个量的燃料(105，205)，在所述第二泵送模式下，泵送第二个量的燃料(105，205)，所述第二个量的燃料比所述第一个量的燃料多，其中，所有高压燃料泵(100，200)同时泵送的燃料总量对应于使所述内燃发动机(500)以预定的发动机负荷工作所必须的燃料量；以及
控制单元(400)，被配置为使所述高压燃料泵(100，200)轮流工作，使得在第一时间段，所述高压燃料泵(100，200)中至少有一个工作在所述第一泵送模式下，其余所有其他的高压燃料泵(100，200)同时工作在所述第二泵送模式下，并且使得在第二时间段，刚才在所述第一时间段工作在所述第二泵送模式下的所述高压燃料泵(100，200)中，至少有一个工作在所述第一泵送模式下，其余的高压燃料泵(100，200)同时工作在所述第二泵送模式下。
2.根据权利要求1的燃料喷射系统(5)，其中
所述高压燃料泵(100，200)被配置为由所述内燃发动机(500)机械驱动，并且
所述高压燃料泵(100，200)被配置为并行地工作，从而将由燃料箱(10)供应的燃料泵入所述高压燃料分配管线系统(300)的共用轨道(305)。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的第一时间段和第二时间段具有不同的长度。
4.根据权利要求1或2所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的第一时间段和第二时间段具有同样的长度。
5.根据权利要求1所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的高压燃料泵(100，200)被配置为输出的燃料压力等于或大于500巴。
6.根据权利要求1所述的燃料喷射系统(5)，其中每个高压燃料泵(100，200)都包括燃料入料部(110，210)、放置在所述燃料入料部(110，210)下游的高压泵送部(115，215)、以及燃料回送管线(125，225)，所述燃料回送管线用于将所述泵送部(115，215)和泵送部引导部之间泄漏的燃料回送到所述关联的燃料入料部(110，210)。
7.根据权利要求1的燃料喷射系统(5)，其进一步包括设置在燃料箱(10)和每个高压燃料泵(100，200)之间的流量控制阀(120，220)，所有的控制阀(120，220)由所述控制单元(400)控制，以在所述第一泵送模式和第二泵送模式之间进行切换。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射系统(5)，其中每个流量控制阀(120、220)可以调节，以控制流入所述各个高压燃料泵(100，200)的燃料量。
9.根据权利要求7所述的燃料喷射系统(5)，其中
所述控制单元(400)被配置为使至少一个在所述第一泵送模式下的高压燃料泵(100，200)的流量控制阀(120，220)工作，使得所述第一个量的燃料通过所述相关联的燃料入料部(110，210)到所述相关的泵送部(115，215)，并且
所述控制单元(400)被配置为使所述其余在所述第二泵送模式下的高压燃料泵(100，200)的流量控制阀(125，225)工作，使得所述第二个量的燃料从所述相关的燃料入料部(110，120)流到所述相关的泵送部(115，215)。
10.根据权利要求7所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的高压燃料分配管线系统(300)包括共用轨道(305)和配置为检测所述共用轨道(305)中的燃料压力的压力传感器(405)，其中所述压力传感器(405)与所述控制单元(400)进行通信，所述控制单元(400)根据所述压力传感器(405)检测到的燃料压力来控制所述流量控制阀(120，220)。
11.根据权利要求1所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的控制单元(400)被配置为，当所述内燃发动机(500)的实际负荷低于预定的负荷阈值时，使所述高压燃料泵(100，200)轮流工作在所述第一泵送模式和第二泵送模式下。
12.根据权利要求7所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的控制单元(400)包括控制器，所述控制器被配置为操作所述流量控制阀(120，220)，以根据从所述高压燃料分配管线系统(300)的共用轨道(305)中检测到的燃料压力，或者根据检测到的与其中一个高压燃料泵(100，200)相关的温度来调节所述流量控制阀(120，220)。
13.根据权利要求1所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的燃料第一个量对应于所述第一和第二高压燃料泵(100，200)所设计的要泵送的最少燃料量。
14.根据权利要求7所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的燃料第一个量对应于所述控制阀(120、220)所设计的要限制的最少燃料量。
15.一种控制至少两个高压燃料泵(100，200)的方法，所述高压燃料泵(100，200)被配置为将高压燃料(105，205)从燃料箱(10)并行地输送到与内燃发动机(500)流体连通的共用轨道(305)，所述方法包括：
在第一时间段，所述高压燃料泵(100，200)中至少有一个工作在第一泵送模式下，同时所有其他的高压燃料泵(100，200)工作在第二泵送模式下，其中，在所述第二泵送模式下，所述各高压燃料泵(100，200)泵送的燃料量比在所述第一泵送模式下泵送的燃料量多，并且
接着在第二时间段工作，所述刚才在第一时间段工作在第二泵送模式下的高压燃料泵(100，200)中至少有一个工作在第一泵送模式下，同时所有其他的高压燃料泵(100，200)工作在第二泵送模式下，并且
其中，在所述第一时间段和第二时间段，所有高压燃料泵(100，200)同时泵送的燃料总量对应于所述使内燃发动机(500)以预定的发动机负荷或低于预定的发动机负荷运转时，需要的燃料总量。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述的高压燃料泵(100，200)由所述内燃发动机(500)机械驱动，或者所述的高压燃料泵(100，200)是电控的，所述方法进一步包括：
只有当所述内燃发动机(500)的实际负荷等于或者小于一个预定的负荷阈值时，使所述高压燃料泵(100，200)分别工作在所述第一泵送模式和第二泵送模式下。
17.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述的第一时间段和第二时间段具有不同的长度。
18.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述的第一时间段和第二时间段具有同样的长度。
19.根据权利要求15所述的方法，其中同时工作在所述第一泵送模式下的高压燃料泵(100，200)的总数等于或小于相同时间段工作在所述第二泵送模式下的高压燃料泵(100，200)的总数。
20.根据权利要求15所述的方法，其中具有控制单元(400)，通过从所述控制单元(400)给每个高压燃料泵(100，200)发送对应的信号来执行从一个泵送模式到另一个泵送模式的切换操作。
21.根据权利要求15所述的方法，其中所述每个高压燃料泵(100，200)包括流量控制阀(120，220)，被放置在关联的燃料入料部(110，210)的下游以及在关联的高压泵送部(115，215)的上游处，所述的流量控制阀(120，220)被配置为调整通过所述关联的燃料入料部(110，220)流到所述关联的泵送部(115，215)的燃料的量，并且所述方法进一步包括步骤：
调节所述流量控制阀(120，220)，使所述高压燃料泵(100，200)轮流工作在所述第一泵送模式和所述第二泵送模式下。
22.根据权利要求21所述的方法，其进一步包括步骤：
所述控制单元(400)将第一信号发送给所述流量控制阀(120，220)中的至少一个，使各所述关联的高压燃料泵(100，200)工作在所述的第一泵送模式下，以及
所述控制单元(400)将第二信号发送给余下的流量控制阀(120，220)，使各所述关联的高压燃料泵(100，200)工作在所述的第二泵送模式下。
23.根据权利要求15所述的方法，其中所述的第一泵送模式定义为，泵送少量的燃料。
24.根据权利要求21所述的方法，进一步包括：
在所述的第一泵送模式下调节所述各个流量控制阀(120，220)，使到达所述关联的高压燃料泵(100，200)的燃料量最少。
25.根据权利要求21所述的方法，所述的流量控制阀(120，220)根据控制过程、根据检测到的所述共用轨道(305)中的燃料压力、或者根据检测到的与其中一个高压燃料泵(100，200)相关联的限定温度进行工作。
26.一种适用于给内燃发动机(500)供应高压燃料的燃料喷射系统(5)的控制单元，其中所述燃料喷射系统(5)包括至少两个高压燃料泵(100，200)，用于将高压燃料(105，205)泵送到与所述内燃发动机(500)流体连通的高压燃料分配管线系统(300)，其中所述高压燃料泵(100，200)中的每一个都被配置为工作在第一泵送模式下和第二泵送模式下，使得高压燃料泵(100，200)在第一泵送模式下，分别泵送第一个量的燃料(105，205)，且所述高压燃料泵(100，200)在第二泵送模式下，分别泵送第二个量的燃料(105，205)，其中：
所述控制单元(400)可以被配置为使所述高压燃料泵(100，200)轮流工作，使得在第一时间段，所述高压燃料泵(100，200)中至少有一个是在第一泵送模式下工作，所有其他的高压燃料泵(100，200)同时在第二泵送模式下工作，并使得，在第二时间段，在所述第一时间段期间工作在第二泵送模式下的高压燃料泵(100，200)中，至少有一个工作在第一泵送模式，而所有其他的高压燃料泵(100，200)同时工作在第二泵送模式下，
其中，在所述内燃发动机(500)要以预定的发动机负荷或以比其低的负荷运转的情况下，选择所述使高压燃料泵(100，200)轮流工作的方式。
27.一种燃料喷射系统(5)，包括：
至少两个高压燃料泵(100，200)，将从燃料箱(10)供应的燃料并行地泵送到共用轨道(305)，所述共用轨道(305)配置为给内燃发动机(500)的多个燃料喷射器(505)供应高压燃料，其中，每个高压燃料泵(100，200)具有流量控制阀(120，220)，用来调节从所述燃料箱(10)供应给所述各个高压燃料泵(100，200)的燃料量；以及
控制单元(400)，配置为控制所述流量控制阀(120、220)的操作，使得当所述内燃发动机的实际负荷处于或低于一个预定的负荷阈值时，所述高压燃料泵(100，200)轮流在第一模式下工作第一时间段，在第二模式下工作第二时间段，
其中，在所述第一模式下，所述高压燃料泵(100)中至少有一个接收从所述燃料箱(10)供应的少量的燃料，而余下的其他高压燃料泵(200)接收从所述燃料箱(10)供应的相对较大量的燃料，并且
其中，在所述第二模式下，在所述第一时间段工作在所述第二模式下的高压燃料泵(100)中至少有一个接收从所述燃料箱(10)供应的少量燃料，而所有其他的高压燃料泵(200)接收从所述燃料箱(10)供应的较大量的燃料。
28.根据权利要求27的燃料喷射系统(5)，其中所述的高压燃料泵(100，200)由所述内燃发动机机械驱动。
29.根据权利要求27或28的燃料喷射系统(5)，其中每个高压燃料泵(100，200)包括燃料回送管线(125，225)，被配置为将从所述燃料泵的活塞(115，215)与活塞引导部之间泄漏的燃料回送到所述高压燃料泵(100，200)的入料部(110，210)。
30.根据权利要求27所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的高压燃料泵(100，200)被配置为输出等于或大于500巴。
31.根据权利要求27所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的预定负荷阈值对应于发动机空转模式。
32.根据权利要求27所述的燃料喷射系统(5)，其进一步包括至少一个温度传感器，与所述高压燃料泵(100，200)中的至少一个热连接，或者与至少一个燃料回送管线(125，225)热连接，燃料回送管线(125，225)将从所述高压燃料泵(100，200)的活塞(115，215)和活塞引导部之间泄漏的燃料流体连通到所述高压燃料泵(100，200)的入料部(120，220)，所述温度传感器被配置为将温度信息以电方式与所述控制单元(400)通信，其中，当所述至少一个温度传感器检测到的温度超过预定温度时，所述控制单元(400)被配置为从所述第一模式改变到所述第二模式。
33.根据权利要求27所述的燃料喷射系统(5)，其中所述的控制单元(400)被配置为控制所述流量控制阀(120，220)，使得，在所述第一模式和第二模式下，将相同量的燃料供应给所述共用轨道。
34.一种控制至少两个高压燃料泵(100，200)泵送的燃料量的方法，所述至少两个高压燃料泵(100，200)并行地工作将从燃料箱(10)供应的燃料泵入共用轨道(305)，该共用轨道(305)被配置为将燃料供应给内燃发动机(500)的多个燃料喷射器(505)，其中所述高压燃料泵(100，200)每个都附有流量控制阀(10)，所述流量控制阀配置为将燃料从所述燃料箱(10)中供应给各个高压燃料泵(100，200)，所述方法包括：
调节所述流量控制阀(120，220)，使得当所述内燃发动机的实际负荷是处于或低于预定的负荷阈值时，所述高压燃料泵(100，200)轮流工作在第一模式和第二模式，
其中，在所述第一模式下，至少有一个高压燃料泵(100)接收所述燃料箱(10)供应的少量的燃料，而其余的高压燃料泵(200)接收所述燃料箱(10)供应的相对大量的燃料，并且
其中在所述第二模式下，所述刚才工作在第二模式下的高压燃料泵(200)中至少有一个接收燃料箱(10)供应的少量燃料，而所有其他的高压燃料泵(100)从所述燃料箱(10)接收相对大量的燃料。
35.根据权利要求34所述的方法，其中所述的第一和第二高压燃料泵(100，200)由所述内燃发动机(500)机械驱动。
36.根据权利要求34或35所述的方法，其中每个高压燃料泵(100，200)包括燃料回送管线(125，225)，配置为将从所述燃料泵的活塞(115，215)与活塞引导部之间泄漏的燃料回送给所述高压燃料泵(100，200)的入料部(110，210)。
37.根据权利要求34所述的方法，其中所述预定的负荷阈值对应于发动机的空转模式。
38.根据权利要求34所述的方法，其中所述的第一模式和第二模式中至少有一个被执行一个预定的时间段。
39.根据权利要求34所述的方法，进一步包括：
检测至少一个高压燃料泵(100，200)、或者与所述各个高压燃料泵(100，200)相关联的至少一个燃料回送管线(120，220)、或者至少在其中一个所述燃料回送管线(120，220)中流动的燃料的温度，以及
当所述检测到的温度中有一个超过预定的温度时，则从所述第一模式切换到所述第二模式。
40.根据权利要求34所述的方法，其中所述的流量控制阀(120，220)被控制为，使得所述高压燃料泵(100，200)在第一模式和第二模式下供应给所述共用轨道的燃料量相同。
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