CN105829703B - 混合燃料喷射设备 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃发动机的燃料喷射设备，其通过中央电子单元被操控，该设备包括受控低压泵，所述受控低压泵从低压箱中抽取燃料并且将该燃料朝向用于控制高压泵的进口的受控进口阀输送，高压泵对该燃料加压并且将加压的燃料朝向歧管输送，至少一个喷射器被连接到所述歧管。该设备还包括不同于所述歧管的高压蓄能器装置，以及包括受控高压阀，所述受控高压阀被流体连通地布置在高压泵的出口和所述歧管之间，使得高压蓄能器装置存储加压的燃料以及将加压的燃料传输到所述歧管。

Description

混合燃料喷射设备

技术领域

本发明涉及一种混合燃料喷射设备，所述混合燃料喷射设备使得当处在松油门(foot-off)模式中时能够进行能量回收。

背景技术

柴油燃料喷射设备，例如共轨系统，装备在所有的现代柴油发动机上。在这些系统中，电动泵从燃料箱中吸取燃料且随后将其输送到高压泵，再输送到给所有喷射器送料的共轨中。高压泵典型地由发动机的曲轴驱动，并且它的进口和出口都通过阀来控制。当发动机被请求加速的时候，在所谓“踩油门(foot-on)”模式中，在共轨中的高压达到其最高的水平，而相反地，当发动机减速的时候，在“松油门(foot-off)”模式中，燃料在低得多的压力下被喷射。因此，共轨中压力快速且频繁地升高和降低。压力的降低通常通过打开高压阀门让处于高压的燃料返回到燃料箱来实现。于是，加压这部分燃料所花费的能量就损失了。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于内燃发动机的燃料喷射设备。该设备通过中央电子单元操控，并且其包括从低压箱抽吸燃料且输送燃料到受控进口阀的受控低压泵。所述受控进口阀操控高压泵的入口，所述高压泵对燃料加压并且将该燃料朝向歧管输送，至少一个喷射器被连接到该歧管。该设备还包括高压蓄能器装置，其不同于歧管，以及包括受控高压阀，所述受控高压阀以流体连通的方式被布置在高压泵的出口与所述歧管之间，使得高压蓄能器装置存储被加压的燃料以及将被加压的燃料送至该歧管。

低压泵是仅在蓄能器中的压力降低到预定阈值以下时才被驱动的电动泵。

可替换地，低压泵可以是一直被驱动的机械泵，一个通过受控阀门控制的旁路通道被布置使得燃料能够进入所述机械泵或者防止燃料进入所述机械泵。

在又一个替换方案中，机械泵可以设置有可开关的装置，例如受控离合器，使得泵能够与它的驱动装置脱离。

根据一个实施例，歧管是给多个喷射器并行送料的共轨。该设备还包括第二高压阀，该第二高压阀被布置在该轨上并且设置有通到箱的低压返回管线。

并且，该设备还包括布置在高压泵和蓄能器之间的单向阀，所述单向阀禁止蓄能器中被加压的燃料在高压泵停止时回流到高压泵。

该设备还包括将高压泵直接连接到歧管的旁路通道。常闭的控制阀被布置在所述旁路通道中，所述控制阀仅在歧管中所需的燃料压力超过所述蓄能器装置中的燃料压力时(例如，在冷起动时)打开。

本发明也涉及一种发动机管理控制过程，用于控制如前面段落中描述的燃料喷射设备。该过程包括通过在蓄能器压力超过压力阈值的时候停止低压泵来进入能量节约模式的步骤。随后，蓄能器装置将处于所需压力下的所需燃料送至喷射器。该阈值可以是恒定的或固定的以及预先确定的，或者可以是可变化的，并且不断地适应于燃料必须在该压力下被喷射的压力。

此外，能量节约模式包括步骤：确定发动机的操作模式，以及确定发动机是否以“松油门”模式操作，并且将蓄能器压力与阈值进行比较。

而且，所述过程通过在蓄能器压力降低到低于阈值的情况下致动低压泵来退出能量节约模式。在可变阈值的特定情况下，当蓄能器压力降低到非常紧密地接近燃料必须在该压力下进行喷射的压力时，所述低压泵能够被致动。

所述过程还包括下述步骤：如果在确定步骤中发动机的操作模式被识别为“踩油门”并且如果蓄能器压力低于喷射要求的压力，那么运行低压泵，由此蓄能器装置构建起压力。

附图说明

现在通过示例并且参考附图来描述本发明。

图1是按照本发明的燃料喷射设备的第一实施例。

图2是按照本发明的燃料喷射设备的第二实施例。

图3是燃料喷射设备的操作的过程。

具体实施方式

在随后的描述中，相同的元件将被指定具有相同的附图标记。

图1是燃料喷射设备(FIE)10的第一实施例的图示，其中燃料从箱12循环到内燃发动机的燃烧室14。在随后的燃料流动的描述中，FIE 10包括低压箱12，其中燃料通过低压电动泵16被吸取，并且被在低压(大约3巴到5巴)下输送，通过过滤器18，然后朝向受控进口阀20输送，受控进口阀20控制高压泵单元22的进口。在高压泵22中，燃料被高度加压成处于几百巴，并且而后被输送到高压蓄能器装置24。高压蓄能器装置24可以是例如在内部通过软隔膜分开的存储器。加压的燃料填充一侧，并且加压的气体填充隔膜的另一侧。多个替换方案可以被设想用于这样的蓄能器24。蓄能器装置24内的燃料的压力通过压力传感器26监测。蓄能器装置24的出口通过受控高压阀门28控制，受控高压阀28通向歧管30，歧管30将燃料分配给喷射器32。在图1中描绘了4个喷射器，但另外数量的喷射器当然也可被布置。另一个压力传感器34监测歧管30中的压力。

低压返回管线36被布置在所有喷射器32与箱12之间。在所述管线36中，没有被喷射进入燃烧室14的燃料返回到低压箱12。低压返回管线36也包括反向泄漏压力调节器38，来自高压泵22的管线也抵达反向泄漏压力调节器38。燃料管线40被布置在过滤器18和所述返回管线36之间，这样，例如在冷起动的时候，快速加热在高压泵进口22处的燃料。

电子控制单元42从发动机操作中包括的所有传感器接收信息信号，且发送命令信号给用于发动机的FTE 10的所有受控部件。

图2是FIE 10的第二实施例的图示。第二实施例和第一实施例之间的主要区别是歧管30被众所周知的共轨44代替。所述另一个压力传感器34现在监测轨44中的压力，第二高压阀46被布置在轨44上，并且能够被打开，使得在轨44中处于超压的燃料能够通过另外的返回管线回流到低压箱12。

现在参考图3描述FIE 10的操作的过程100。过程100应用于前述的两个实施例。

在初始步骤100中起动发动机之后，该过程包括第一选择步骤110，其中发动机状况被确定。在所述选择步骤110中，尤其被确定的是被喷射的燃料是否需要高压，发动机是否处于“踩油门”模式，或者当发动机在“松油门”模式中减速时是否不需要喷射。描述“松油门”和“踩油门”指的是驾驶员对节流踏板的动作以及由该动作暗含的发动机操作模式。当驾驶员想要加速的时候，他会“踩油门”且燃料以高压进行喷射。相反，当例如以发动机制动的方式下坡时，驾驶员“松油门”，并且燃料喷射处于低压，以便刚好维持发动机以怠速运行。

在第一选择步骤110期间，如果发动机状况对应于“松油门”模式，则过程100继续到第二选择步骤120。在图3中这通过写在靠近选择步骤110和120之间的连线的数字“1”来符号表示。当发动机处于松油门模式时，发动机速度降低至达到怠速。为维持怠速并且避免发动机停止以及还准备好加速，燃料在低压条件下被喷射。

在第二选择步骤120期间，将实际发动机速度与怠速比较。如果发动机速度超过怠速，则是连线“1”，不需要喷射，发动机继续处于松油门模式，并且该过程继续到第三选择步骤130。

在第三选择步骤130中，将通过压力传感器26测量的蓄能器压力Pacc与存储在控制单元42中的预定的压力阈值P1比较。阈值P1被选择为接近，但稍低于FIE 10的最大操作压力Pmax。在一个替换方案中，阈值压力P1可以是FIE10的最大操作压力Pmax。区别压力P1和Pmax两者，使得能有其中蓄能器压力可发展的范围。如果蓄能器压力Pacc小于阈值P1，则过程100认为蓄能器压力Pacc是不足的，则过程100继续到步骤140，连线“1”。在步骤140中，控制单元42发送运行命令信号给低压泵16和受控进口阀20，其因此使得燃料能够被从箱12中吸取并且直接输送到高压泵22，而后输送到蓄能器装置24，并且因此蓄能器压力Pacc上升。只要蓄能器压力Pacc低于阈值P1，那么该运行命令信号就被发送。在图3中，这通过步骤130和140之间的循环来表示。

当这发生在“松油门”模式中时，没有喷射，并且第一和第二高压阀28、46以及喷射器32是关闭的。

相反地，当仍处于“松油门”模式中时，如果在第三选择步骤130期间，蓄能器压力Pacc被测量为等于或超过阈值P1，则控制单元42发送关闭信号到低压泵16和受控阀20，以节约通常情况下被泵16使用的能量。从第三选择步骤130，该过程沿连线“0”继续，回到第一选择步骤110。

前文描述的模式是一种能量节约模式ESM，其中当蓄能器压力Pacc足够的时候，低压泵26被停止。在该情况下，过程100遵循步骤110、120、130之间的循环。

相反地，如果蓄能器压力Pacc是不足的，则低压泵26被致动，过程100添加了在步骤130-140之间的循环，直到蓄能器压力Pacc达到阈值P1，且在该点过程100回到步骤110。

在上述段落中，阈值P被描述为固定的，恒定的且预定的。该阈值被记录在控制单元42中。

可替换地，阈值P可以是可变化的，且等于喷射器需求的压力Pdem。只要蓄能器压力Pacc足够输送所述需求的压力Pdem，那么该过程保持在能量节约模式ESM中。

在第一选择步骤110期间，如果发动机状况对应于“踩油门”模式，那么与前述段落相反，则过程100，步骤110沿连线“0”，继续到第四选择步骤150，其中将用于喷射的需求压力Pdem与蓄能器压力Pacc比较。

在第四选择步骤150中，如果需求压力Pdem低于蓄能器压力Pacc，那么沿连线“1”，过程100继续到步骤170，其中打开信号被发送到控制蓄能器装置24的出口的高压阀28，这样使得高压燃料流向喷射器32，并且在步骤200中继续喷射事件。

相反地，如果需求压力Pdem高于蓄能器压力Pacc，则沿连线“0”，过程100继续到步骤160，其中控制单元42发送运行命令信号给低压电动泵16和受控进口阀20，并且因此，燃料从箱12中被吸取并且被引导到高压泵22，而后通过蓄能器装置24到喷射器32。

总结“踩油门”模式，参考图3，过程100沿着步骤110、150，并且如果蓄能器压力Pacc是足够的，那么该过程停止致动低压泵26，从而进入能量节约模式ESM。蓄能器装置24中的燃料随后被释放(步骤170)到喷射器，以继续喷射事件(步骤200)。

相反地，如果蓄能器压力Pacc过低(步骤160)，则低压泵26被致动，且燃料被从箱中吸取，并且在被送到喷射器以继续喷射(步骤200)之前被加压。

在没有图示的可替换的实施例中，先前被描述为电动泵的低压泵16可被机械泵所替换。此外，低压泵在机械上可以与高压泵是一体的，并且由发动机直接驱动。

在该机械的替换方案中，低压泵不能如预先描述的那样在松油门模式中被停止，但其能量消耗仅在燃料被抽吸的时候才是重要的。为提供能量节约模式ESM和相似的有利结果，通过受控阀门控制的流体旁路可被布置在机械低压泵周围。这样，当旁路被关闭时，燃料从油箱被正常地吸取并且被输送到高压泵时，而在ESM模式中，旁路被打开，没有燃料被抽吸，机械泵以消耗最少能量的方式旋转。替代旁路通道，机械泵可被提供具有受控离合器，其能够将该泵与其驱动装置耦接，或者能够使该泵与其驱动装置脱离。

Claims (12)

1. 一种用于内燃发动机的燃料喷射设备（10），所述设备（10）通过中央电子单元（42）操控，所述设备（10）包括受控低压泵（16），所述受控低压泵（16）从低压箱（12）中抽取燃料（F）且朝向受控进口阀（20）输送所述燃料，所述受控进口阀（20）用于控制高压泵（22）的进口，所述高压泵（22）对所述燃料加压并且将加压的燃料朝向歧管（30, 44）输送，至少一个喷射器（32）被连接到所述歧管（30, 44），其特征在于，

所述设备（10）进一步包括不同于所述歧管（30, 44）并且布置成与所述高压泵流体连通的高压蓄能器装置（24），以及包括受控高压阀（28），所述受控高压阀（28）被布置成仅与所述高压蓄能器装置的出口和所述歧管（30, 44）流体连通，使得所述高压蓄能器装置（24）存储加压的燃料和将加压的燃料传送到所述歧管（30, 44）。

2.如权利要求1所述的燃料喷射设备（10），其中，所述低压泵（16）是仅在所述蓄能器中的压力降低到预定阈值以下时才被驱动的电动泵，并且当所述蓄能器中的压力高于所述预定阈值时，所述低压泵（16）被停止。

3.如权利要求1所述的燃料喷射设备（10），其中，所述低压泵（16）是仅在所述蓄能器中的压力降低到预定阈值以下时才被驱动的机械泵，并且当所述蓄能器中的压力高于所述预定阈值时，所述低压泵（16）被断开或者被旁路绕开。

4.如权利要求1到3中任意一项所述的燃料喷射设备（10），其中，所述歧管是给多个喷射器（32）并行地供料的共轨（44），所述设备（10）还包括第二高压阀（46），所述第二高压阀（46）被布置在所述共轨（44）上并且提供有通向所述箱（12）的低压返回管线。

5.如权利要求1所述的燃料喷射设备（10），进一步包括布置在所述高压泵（22）和所述蓄能器（24）之间的单向阀，所述单向阀禁止所述蓄能器（24）中的加压的燃料在所述高压泵（22）停止的时候回流到所述高压泵（22）。

6. 如权利要求1所述的燃料喷射设备（10），进一步包括将所述高压泵（22）直接连接到所述歧管（30, 44）的旁路通道，并且常闭的控制阀被布置在所述旁路通道中，所述控制阀仅在所述歧管（30, 44）中需要的所述燃料的压力超过了所述蓄能器（24）中燃料的压力时才打开，用于在冷起动时。

7.一种用于控制如权利要求1到6中任意一项所述的燃料喷射设备（10）的发动机管理控制过程（100），所述过程包括步骤：

当所述蓄能器的压力超过压力阈值的时候，通过停止所述低压泵（16）进入能量节约模式，所述蓄能器装置（24）将所需燃料在所需压力下传送给所述喷射器。

8.如权利要求7所述的发动机管理控制过程（100），其中，所述阈值是恒定的，并且是预定的。

9.如权利要求7所述的发动机管理控制过程（100），其中，所述阈值是随燃料必须在其下被喷射的压力而变化的。

10.如权利要求7到9中任意一项所述的发动机管理控制过程（100），所述能量节约模式包括步骤：

确定（110）所述发动机的操作模式，以及所述发动机是否以“松油门”模式操作；

将所述蓄能器的压力与所述阈值进行比较（130）。

11.如权利要求7所述的发动机管理控制过程（100），进一步包括步骤：

如果所述蓄能器的压力降低到所述阈值以下，那么通过致动所述低压泵（16）来退出所述能量节约模式。

12.如权利要求10所述的发动机管理控制过程（100），进一步包括步骤：

如果在确定步骤（110）中所述发动机的操作模式被识别为“踩油门”模式且如果所述蓄能器的压力低于用于喷射所需的压力，那么运行（150）所述低压泵（16），使得所述蓄能器装置（24）建立起压力。