CN105781770A - 用于燃料喷射系统的燃料计量单元及其操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于燃料喷射系统的燃料计量单元及其操作方法。公开了燃料喷射系统中的燃料计量单元及其操作方法。燃料计量单元10适于接收来自进料泵14的燃料并且将燃料供给到高压泵16。燃料计量单元10包括入口18、出口20和柱塞22，其中入口18适于接收来自所述进料泵14的燃料，出口20适于将燃料供给到所述高压泵16。燃料计量单元10的特征在于柱塞22具有至少一个流道24，使得在检测到燃料计量单元错误时，燃料计量单元10将燃料以恒定流率通过出口20供给到所述高压泵16。

Description

用于燃料喷射系统的燃料计量单元及其操作方法

技术领域

本发明涉及在燃料喷射系统中的燃料计量单元及其操作方法。

背景技术

如图1所示，在本领域技术状态中已知的共轨燃料喷射系统100中，燃料通过进料泵104从燃料罐102中抽出。进料泵104将燃料从燃料罐供给到高压泵106。高压泵106对其从进料泵104所接收的燃料加压并且将燃料送到共轨/蓄积器108。共轨/蓄积器108存储并将燃料维持在特定压力。在共轨/蓄积器108中的燃料的压力不仅取决于系统设计，还取决于共轨/蓄积器108的尺寸。然后来自共轨/蓄积器108的燃料被送到喷射器110以及进一步被送到发动机（未在图1中示出）。高压泵106还可以设有燃料计量单元112，该燃料计量单元112执行入口燃料计量的功能。入口燃料计量的概念是燃料计量单元112仅允许特定量的燃料进入到高压泵106。入口燃料计量的概念允许基于需要/需求来加压有限量的燃料，从而减少了由高压泵106完成的工作量，以及检查在共轨/蓄积器108中的燃料的压力。共轨/蓄积器108还可以设有限压阀114，以确保从共轨108释放燃料到燃料罐102。燃料喷射系统100由电子控制单元116控制。

本公开的关注点是燃料计量单元以及使用根据本公开的燃料计量单元的燃料喷射系统的操作方法。

燃料计量单元112是电子控制装置。燃料计量单元112的工作原理如下：基于将燃料提供到发动机的需要或者在共轨/蓄积器108中的燃料压力，能够致动燃料计量单元以允许仅将一定量的燃料送到高压泵106。在本领域技术状态中已知的燃料计量单元112的一个实施例是这样的一种，其在检测到燃料计量单元错误的情况下允许将燃料计量单元112所接收的所有燃料均传送到高压泵106。在本领域技术状态中已知的燃料计量单元112的另一个实施例是这样的一种，其在检测到燃料单元错误的情况下不允许将任何燃料传送到高压泵106。

编号为DE-102011005592的专利公开中讨论了在本领域技术状态中已知的一个此类实施例。其公开了控制燃烧发动机的方法。所述方法涉及将燃料从燃料罐经由进料泵、计量单元和高压泵供给到高压存储单元，即共轨。确定存储单元中压力的压力信号。检测计量单元的缺陷，并且当检测到缺陷后，打开计量单元。根据所确定的压力信号确定持续时间，并且在持续时间过程中该进料泵是启动的，其中如果所确定的压力信号不超过压力值，则延长持续时间。所述方法允许基于计量单元的所检测到的故障来控制在高压存储单元中的燃料压力，以便能够执行受控的燃料喷射，并且实现准确的喷射量，因此使得发动机即使在计量单元出现故障的情况下也能够没有问题地进行驱动。所述方法允许打开出现故障的计量单元，以便将高压存储单元中的燃料压力维持在一定限制内的高压，从而防止当计量单元出现故障时燃烧发动机会关掉，并且因此提高了燃烧发动机及相关的汽车的有效性。

附图说明

本发明的不同的模式在说明书中详细公开并且在附图中示出：

图1示出了共轨燃料喷射系统的示意图；

图2示出了并入有根据本公开的燃料计量单元的共轨燃料喷射系统的示意图；

图3示出了根据本公开的燃料计量单元；

图4a示出了在本领域技术状态中已知的正常模式和跛行回家模式（limphomemode）期间以及在这两种模式之间的过渡期间的系统压力行为；

图4b示出了在本领域技术状态中已知的正常模式和跛行回家模式期间以及在这两种模式之间的过渡期间的系统/计量单元流动行为；

图4c示出了表示在本领域技术状态中已知的计量单元的流动特性的图；

图5a示出了根据本公开的在正常模式和跛行回家模式期间以及在两种模式之间的过渡期间的系统压力行为；

图5b示出了根据本公开的在正常模式和跛行回家模式期间以及在两种模式之间的过渡期间的系统/计量单元流动行为；

图5c和图5d示出了表示根据本公开的计量单元的流动特性的图；以及

图6示出了在根据本公开的燃料计量单元中的流道的各种实施例。

具体实施方式

图2和图3中示出了根据本公开的燃料计量单元10。燃料计量单元10设在燃料喷射系统12中。燃料计量单元10适于接收来自进料泵14的燃料并且将燃料供给到高压泵16。燃料计量单元10包括入口18、出口20和柱塞22，其中入口18适于接收来自进料泵14的燃料，出口20适于将燃料供给到高压泵16。燃料计量单元10的特征在于柱塞22具有流道24，使得在检测到燃料计量单元错误时，燃料计量单元10将燃料以恒定流率通过出口20供给到高压泵16。

为了更好地理解根据本公开的燃料计量单元10，进一步描述在图2中示出的燃料喷射系统。燃料喷射系统12包括燃料罐11，燃料从燃料罐11由进料泵14抽出并且通过燃料计量单元10送到高压泵16。燃料计量单元10提供入口计量功能并且将燃料供给到高压泵16的加压室。高压泵16对从计量单元接收的燃料加压并且将燃料供给到共轨/蓄积器26。来自共轨26的燃料被送到喷射器28以将燃料喷射到发动机（未在图中示出）中。共轨也设有限压阀（PLV）。PLV是根据共轨26中的燃料压力进行操作的阀。如果共轨中压力超过PLV的定义成Pplv的压力限制，则PLV打开并且燃料被送回到罐，从而保持控制共轨中的压力，并且能够避免对共轨26的任何损害。电子控制单元30控制燃料喷射系统12的各种部件的操作，包括燃料计量单元10的操作。

正如前面所提及的，本公开的关注点在于燃料计量单元10以及操作采用本公开的燃料计量单元10的燃料喷射系统的方法。为了更好的理解根据本公开的燃料喷射系统12的操作方法，在本领域技术状态中已知的燃料喷射系统12的操作方法是必要的。

在图4a、4b和4c的帮助下能够解释本领域技术状态中已知的燃料喷射系统的操作方法。所解释的燃料计量单元是这样的一种，其在检测到燃料计量单元错误的情况下允许由燃料计量单元112所接收的所有燃料均传送到高压泵106。图4a示出了表示在高压轨的系统中的燃料压力（P）的图。图4b示出了表示对于如在图4a中所示的系统压力行为的计量单元的流动特性（Q）。图4c示出了关于量（Q）和用于致动计量单元所供给的电流I（A）表示计量单元的流动特性的图。在图4a中，Pplv是超过其将使PLV打开的压力，以从共轨释放压力。Pmax是共轨燃料喷射系统的最大操作压力。P_op1和P_op2是在PLV打开后的操作压力范围。Pset（设定压力）是在正常操作期间所需的压力。图的部分A表示了在检测到燃料计量单元错误之前燃料计量单元的操作。图的部分B表示了在检测到燃料计量单元错误后燃料计量单元的操作。图的部分C表示在PLV打开后燃料计量单元的操作。在部分A中的燃料计量单元的操作期间，在供给到燃料计量单元的电流值较低的情况下，燃料计量单元允许将少量的燃料传送到高压泵。当在部分A中的操作接近结束时，发生燃料计量单元错误。错误使得破坏了至燃料计量单元的电连接。由于错误发生，燃料计量单元现在无法控制送到高压泵的燃料的量，并且因此量增大，使得流达到最大。因此在电流值I=0时；Q=max。当量增大时，送到共轨的燃料的量增大，因此压力将增大到超过Pmax值。当压力超过Pplv值时，PLV打开并且燃料从共轨送到罐，从而降低压力。PLV如此设计，使得共轨中的压力降低并且现在在压力范围内进行操作，这允许燃料喷射系统和发动机的受限的功能。燃料喷射系统的受限的功能被定义为燃料喷射系统的操作的跛行回家模式。

根据本公开的燃料计量单元10在柱塞22中设有流道24，其也限定了流截面几何形状。如此设计流截面几何形状24，使得当检测到燃料计量单元错误时，从燃料计量单元10到高压泵16的燃料流是恒定的。在检测到燃料计量单元错误时，由燃料计量单元10供给的燃料的恒定流率小于燃料计量单元10的最大流率。在燃料计量单元10中发生的错误是由于至燃料计量单元10的电接触的断开。如在本领域技术状态中所已知的，由于电接触的断开，控制从燃料计量单元10到高压泵16的燃料量是不可能的。然而，根据本发明的燃料计量单元10允许燃料以恒定流率流到高压泵16。

根据本公开的燃料喷射系统12的操作方法能简要解释如下。操作燃料喷射系统12的方法包括下述步骤：检测燃料计量单元错误，以及如此操作燃料计量单元10使得燃料计量单元10基于在操作的跛行回家模式中的系统压力要求，以低于最大流率的恒定流率将燃料供给到高压泵16。

燃料计量单元10的工作将相对于根据本公开的燃料喷射系统12的工作详细解释如下。在燃料喷射系统和燃料计量单元10的正常工作期间，根据在共轨26中的燃料的压力和燃料喷射系统12的操作参数，电子控制单元30控制供给到燃料计量单元10的电流的量。基于供给到燃料计量单元10的电流的量，燃料计量单元10打开并且允许受控量的燃料进入到高压泵16的加压室中。当错误在燃料计量单元10中发生时，电子控制单元30检测错误。错误在下述情况下发生，其中，电连接从电子控制单元或者向燃料计量单元10提供电连接的任何其它部件断开。当错误由电子控制单元30检测到时，燃料喷射系统的功能改变为受限的功能。燃料喷射系统12的受限功能的操作模式以及燃料计量单元10的受限功能的操作模式定义为跛行回家模式。因此，在跛行回家模式中，根据本发明的燃料计量单元10将燃料计量单元10的柱塞22对准，以使得在入口18、出口20和柱塞24的流道20之间是流连通的。建立在入口18、出口20和流道22之间的流连通，并且流道或者流截面几何形状是如此，使得燃料以恒定流从燃料计量单元10流动到高压泵16。在恒定流动过程中的燃料的流率小于燃料计量单元10的最大流率。

根据本公开所知的燃料喷射系统的操作方法能借助于图5a、图5b、图5c和图5d进行解释。图5a示出了表示在系统或者高压轨中的燃料压力（Pr）的图。图5b示出了表示对于在图5a中所示的系统压力行为计量单元的流动特性（Q）的图。图5c示出了关于量（Q）和用于致动测量单元所供给的电流I（A）表示计量单元的流动特性的图，以及图5d示出了表示根据本公开的操作计量单元的可替代方式的图，其提供如图5d所示的流动特性。与图4a类似，Pplv是超过其将使PLV打开的压力，以从共轨中释放压力。Pmax是共轨燃料喷射系统的最大操作压力。P_op1和P_op2是在PLV打开后的操作压力范围。Pset（设定压力）是在正常操作期间所需的压力。图的部分A表示在检测到燃料计量单元错误之前燃料计量单元的操作。图的部分B表示在检测到燃料计量单元错误后燃料计量单元的操作，并且表示在部分A和部分C之间的过渡。图的部分C表示燃料计量单元在跛行回家模式中的操作。在这种情况下，跛行回家在没有限压阀（PLV）部件的情况下是可行的。在部分A中的燃料计量单元的操作期间，在供给到燃料计量单元的电流值较低的情况下，燃料计量单元允许少量的燃料传送到高压泵。当在部分A中操作接近结束时，发生燃料计量单元错误。错误使得破坏了至燃料计量单元的电连接。在操作阶段的部分B期间，根据本公开的燃料计量单元10，燃料计量单元10将柱塞22与入口18和出口20对准，以使得在燃料计量单元10的柱塞22上的流道24允许燃料从燃料计量单元10以恒定流率流至高压泵16。因此，燃料计量单元10能控制送到高压泵的燃料量，并且因此基于在跛行回家操作期间系统压力要求，此量增加使得流率小于最大流率。因此在电流值I=0时，Q=恒定值。在这种情况下，在燃料喷射系统12中的压力停止继续升高，并且维持在特定范围之内，如根据本发明的燃料计量单元10的操作特性的部分C所示。在操作特性的部分C期间，维持共轨26中的燃料压力，使得它允许燃料喷射系统12的受限的功能以及燃料计量单元10的受限但可控的功能。燃料计量单元10的受限但可控的功能定义为操作的跛行回家模式。

根据本公开的燃料计量单元10的优点以及操作如上所述的燃料喷射系统的方法确保避免燃料喷射系统中压力的增加。避免压力增加还确保减少对于燃料喷射系统的部件的任何损害。如图5a进一步所示，燃料计量单元10的受限但可控的操作确保了在操作的跛行回家模式期间，压力不增加到Pmax或者Pplv水平。因此，在根据本发明的燃料计量单元10的柱塞22中的燃料流道24的实施也允许在燃料喷射系统中不要求PLV。因此减少了燃料喷射系统中的一个部件。这也降低了根据本公开的燃料喷射系统12的总体成本以及维护。

图6示出了在根据本公开的燃料计量单元中的柱塞22的流道24的各种实施例。基于燃料喷射系统的类型和需要从燃料计量单元10供给到高压泵16的燃料量，流道的几何形状将是不同的。

应理解的是，在上述说明书中所解释的实施例仅仅是说明性的，并且在燃料计量单元10的柱塞22上所提供的流道24的几何形状方面不限制本发明的范围。作为可替代的实施例，流截面24也能实现在入口18上而不是在柱塞22上。本发明的范围也不受限于发生在燃料计量单元10中的错误类型。对于将导致燃料喷射系统12的受限的功能的任何错误，如上所述的将燃料从燃料计量单元10以恒定流率提供到高压泵16的本公开的方法是可适用的。可预见很多这样的实施例以及在说明书中所解释的实施例的其它修改和改变。本发明的范围仅由权利要求的范围所限制。

Claims (8)

1.一种燃料喷射系统（12）中的燃料计量单元（10），所述燃料计量单元（10）适于接收来自进料泵（14）的燃料并且将燃料供给到高压泵（16），所述燃料计量单元（10）包括：

入口（18），所述入口（18）适于接收来自所述进料泵（14）的燃料；

出口（20），所述出口（20）适于将燃料供给到所述高压泵（16）；以及

柱塞（22）；

其特征在于，

所述柱塞（22）具有流道（24），使得当检测到燃料计量单元错误时，所述燃料计量单元（10）将燃料以恒定流率通过所述出口（20）供给到所述高压泵（16）。

2.如权利要求1所述的燃料计量单元（10），其中，当检测到所述燃料计量单元错误时，由所述燃料计量单元（10）供给的燃料的所述恒定流率小于所述燃料计量单元（10）的最大流率。

3.如权利要求1所述的燃料计量单元（10），其中，当检测到燃料计量单元错误时，所述燃料计量单元（10）以受限但可控的功能模式进行操作。

4.如权利要求1所述的燃料计量单元，其中，所述燃料计量单元错误是由于至所述燃料计量单元（10）的电接触断开或者任何电错误。

5.一种操作燃料喷射系统（12）的方法，所述燃料喷射系统（12）包括燃料计量单元（10），所述方法包括下述步骤：

-检测燃料计量单元错误；

-操作所述燃料计量单元（10），使得所述燃料计量单元（10）以恒定流率将燃料供给到高压泵（16）。

6.如权利要求5所述的方法，其中，当检测到燃料计量单元错误时，所述燃料计量单元以受限但可控的功能模式进行操作。

7.如权利要求5所述的方法，其中，所述燃料计量单元错误是由于至所述燃料计量单元的电接触断开。

8.如权利要求5所述的方法，其中，所述燃料计量单元（10）在限压阀不存在的情况下以恒定流率供给燃料。