RU141720U1

RU141720U1 - Топливная система (варианты)

Info

Publication number: RU141720U1
Application number: RU2013105709/06U
Authority: RU
Inventors: Винс Пол СОЛФЕРИНО; Пол ЦЗЭН; Джозеф Ф. БАСМАДЖИ; Кий ШИАХ; Патрик БРОСТРОМ
Original assignee: ФОРД ГЛОУБАЛ ТЕКНОЛОДЖИЗ, ЭлЭлСи
Priority date: 2012-02-17
Filing date: 2013-02-11
Publication date: 2014-06-10
Also published as: US20130213359A1; CN203271979U; DE102013202411A1; US9303607B2

Abstract

РЕФЕРАТ

Предложена топливная система, включающая в себя топливный насос высокого давления с бесшумным топливным дозирующим клапаном. В одном из примеров, бесшумный топливный дозирующий клапан может быть с кулачковым приводом. Топливная система может снижать шумы двигателя и может предусматривать режимы работы, которые отличны от других топливных систем.

(Фиг. 1)

Description

2420-192317RU/061

ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ)

ОПИСАНИЕ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ

Настоящая полезная модель относится к топливному насосу высокого давления для подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. Топливный насос высокого давления может быть особенно полезным для двигателей, которые включают в себя топливные форсунки, которые впрыскивают топливо непосредственно в цилиндры двигателя.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Дизельные и бензиновые двигатели с непосредственным впрыском имеют системы впрыска топлива, которые непосредственно впрыскивают топливо в цилиндры двигателя. Топливо впрыскивается в цилиндр двигателя на более высоком давлении, так что топливо может проникать в цилиндр в течение такта сжатия, когда давление в цилиндре является более высоким. Топливо поднимается до более высокого давления посредством топливного насоса с механическим приводом (см. например, патент США 2553655, F04B 1/20, 22.05.1951). Давление топлива на выпуске топливного насоса регулируется посредством регулирования количества топлива, которое протекает через топливный насос. Один из способов для регулирования потока через топливный насос происходит посредством дозирующего клапана с электромагнитным управлением. В одном из примеров, соленоид приводится в действие для закрывания дозирующего клапана во время фазы накачки топливного насоса. Закрывание дозирующего клапана предохраняет топливо от течения топлива в или из впуска топливного насоса. Время закрывания дозирующего клапана может регулироваться для регулирования потока через топливный насос. Однако, когда соленоид изменяет состояние для обеспечения открывания или закрывания дозирующего клапана, соленоид или часть дозирующего клапана ударяется о поверхность в корпусе дозирующего клапана. Удар может создавать тиканье, которое может быть нежелательным.

СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Авторы в материалах настоящей заявки осознали вышеупомянутые недостатки и разработали топливную систему.

В одном аспекте топливная система содержит топливный насос с кулачковым приводом, включающий впуск и выпуск, топливную форсунку в сообщении по текучей среде с выпуском, и дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом.

Дозирующий клапан с кулачковым приводом предпочтительно дополнительно содержит седло клапана и тарелку клапана.

Дозирующий клапан с кулачковым приводом предпочтительно дополнительно содержит возвратную пружину, расположенную, чтобы прижимать тарелку клапана к седлу клапана.

Тарелка клапана предпочтительно присоединена к валу.

Топливная система предпочтительно дополнительно содержит кулачок, находящийся в механической связи с валом.

Топливная система предпочтительно дополнительно содержит уплотнительное кольцо, находящееся в механической связи с валом.

Топливная система предпочтительно дополнительно содержит запорный клапан, расположенный на выпуске и смещенный, чтобы предотвращать поток топлива в выпуск.

В другом аспекте топливная система содержит топливный насос с кулачковым приводом, включающий впуск и выпуск, топливную форсунку в сообщении по текучей среде с выпуском, дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом, и электродвигатель в механической связи с дозирующим клапаном с кулачковым приводом.

Топливная система предпочтительно дополнительно содержит кулачок, находящийся в механической связи с электродвигателем.

Топливная система предпочтительно дополнительно содержит седло клапана и тарелку клапана.

Электродвигатель предпочтительно включает в себя вал электродвигателя, перпендикулярный оси перемещения тарелки клапана.

Тарелка клапана предпочтительно отдалена от седла клапана, когда дозирующий клапан с кулачковым приводом находится в открытом положении, и находится в контакте с седлом клапана, когда дозирующий клапан с кулачковым приводом находится в закрытом положении.

Топливная система предпочтительно дополнительно содержит пружину, находящуюся в механической связи с тарелкой клапана.

Пружина предпочтительно смещена, чтобы прижимать тарелку клапана к седлу клапана.

В еще одном аспекте топливная система содержит топливный насос с кулачковым приводом, включающий впуск, выпуск и плунжер, топливную форсунку в сообщении по текучей среде с выпуском, дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом, электродвигатель в механической связи с дозирующим клапаном с кулачковым приводом; и контроллер.

Контроллер предпочтительно включает в себя команды, хранимые на постоянном носителе, обеспечивающие открывание дозирующего клапана с кулачковым приводом, когда плунжер находится по существу на максимальном уровне подъема плунжера.

Контроллер предпочтительно включает в себя дополнительные команды для установки момента закрывания дозирующего клапана с кулачковым приводом в ответ на нагрузку двигателя.

Контроллер предпочтительно включает в себя команды для вращения электродвигателя синхронно с перемещением плунжера.

Контроллер предпочтительно включает в себя дополнительные команды для регулирования количества топлива, выводимого из топливного насоса с кулачковым приводом.

Контроллер предпочтительно включает в себя команды для вращения электродвигателя в ответ на давление топлива в направляющей-распределителе для топлива.

Посредством приведения в действие дозирующего клапана с помощью кулачка, можно снизить скорость соударения между дозирующим клапаном и корпусом. В результате, кулачок, который приводит в действие дозирующий клапан, может вращаться с очень небольшим шумом. Дополнительно, приводимый в действие кулачком дозирующий клапан может открываться без создания ударного шума. Следовательно, шумы как открывания, так и закрывания дозирующего клапана могут снижаться по сравнению с дозирующим клапаном с электромагнитным приводом.

Настоящая полезная модель может обеспечивать несколько преимуществ. Более конкретно, подход может снижать шумы топливной системы. Кроме того, подход может предусматривать улучшенное регулирование давления топлива. Более того, подход может улучшать долговечность дозирующего клапана посредством уменьшения ударных сил между компонентами дозирующего клапана.

Вышеприведенные преимущества и другие преимущества и признаки настоящей полезной модели станут очевидны из последующего подробного описания полезной модели при прочтении в одиночку или вместе с прилагаемыми чертежами.

Следует понимать, что сущность полезной модели, приведенная выше, предоставлена для ознакомления с упрощенной формой подборки концепций, которые дополнительно описаны в подробном описании полезной модели. Она не идентифицирует ключевые или существенные признаки заявленного предмета полезной модели, объем которой однозначно определен формулой полезной модели, которая сопровождает подробное описание. Более того, заявленный предмет полезной модели не ограничен вариантами осуществления, которые решают какие-либо недостатки, отмеченным выше или в любой части этого описания.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Преимущества, описанные в материалах настоящей заявки, станут более понятными при прочтении примера, приведенного в материалах настоящей заявки в подробном описании при прочтении в одиночку или со ссылкой на чертежи, на которых:

Фиг. 1 представляет собой принципиальную схему примерного двигателя;

Фиг.2 представляет собой принципиальную схему примерной топливной системы для двигателя;

Фиг.3-5 иллюстрируют принципиальные схемы примерного топливного насоса высокого давления и дозирующего клапана;

Фиг.6-7 иллюстрируют примерные графики последовательностей работы топливного насоса и дозирующего клапана;

Фиг.8-9 иллюстрируют принципиальные схемы примерного топливного насоса высокого давления и дозирующего клапана;

Фиг.10-11 иллюстрируют примерные графики последовательностей работы топливного насоса и дозирующего клапана;

Фиг.12-15 иллюстрируют принципиальные схемы примерного топливного насоса и дозирующего клапана;

Фиг.16-17 иллюстрируют примерные графики последовательностей работы топливного насоса и дозирующего клапана; и

Фиг.18 представляет собой примерную блок-схему последовательности операций способа для приведения в действие топливного насоса и дозирующего клапана.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ

Настоящая полезная модель имеет отношение к топливной системе для непосредственного впрыска топлива в цилиндры двигателя. Фиг.1 показывает примерный бензиновый двигатель с непосредственным впрыском. Однако, топливная система, описанная в материалах настоящей заявки, равным образом применима к дизельным двигателям. Фиг.2 показывает схему примерной топливной системы, включающей в себя топливный насос и дозирующий клапан.

Фиг.3-5 показывают примерные топливный насос и дозирующий клапан. Фиг.6-7 показывают примерные последовательности для приведения в действие топливного насоса и дозирующего клапана, показанных на фиг.3-5. Альтернативные топливный насос и дозирующий клапан показаны на фиг.8-9. Фиг.10-11 показывают примерные последовательности для приведения в действие топливного насоса и дозирующего клапана, показанных на фиг.8-9. Другие альтернативные топливный насос и дозирующий клапан показаны на фиг.12-15. Фиг.16-17 показывают примерные последовательности для приведения в действие топливного насоса и дозирующего клапана, показанных на фиг.12-15. Топливные насосы и дозирующие клапаны, описанные на фиг.2-17, могут эксплуатироваться согласно способу по фиг.18.

Со ссылкой на фиг.1, двигатель 10 внутреннего сгорания, содержащий множество цилиндров, один цилиндр которого показан на фиг.1, управляется электронным контроллером 12 двигателя. Двигатель 10 включает в себя камеру 30 сгорания и стенки 32 цилиндра с поршнем 36, расположенным в них и присоединенным к коленчатому валу 40. Камера 30 сгорания показана сообщающейся с впускным коллектором 44 и выпускным коллектором 48 через соответственный впускной клапан 52 и выпускной клапан 54. Каждый впускной клапан и выпускной клапан может приводиться в действие кулачком 51 впускного клапана и кулачком 53 выпускного клапана. В качестве альтернативы, один или более из впускных и выпускных клапанов могут приводиться в действие электромеханически управляемым узлом катушки и якоря клапана. Положение кулачка 51 впускного клапана может определяться датчиком 55 кулачка впускного клапана. Положение кулачка 53 выпускного клапана может определяться датчиком 57 кулачка выпускного клапана.

Компрессор 162 втягивает воздух из воздухозаборника 42 для питания камеры 46 наддува. Отработавшие газы вращают турбину 164, которая присоединена к компрессору 162 через вал 161. Исполнительный механизм 160 сбросового затвора с вакуумным приводом предоставляет отработавшим газам обходить турбину 164, так что давление наддува может регулироваться при изменении режимов работы.

Топливная форсунка 66 показана расположенной для впрыска топлива непосредственно в камеру 30 сгорания, что известно специалистам в данной области техники как непосредственный впрыск. В качестве альтернативы, топливо может впрыскиваться во впускной канал, что известно специалистам в данной области техники в качестве впрыска во впускной канал. Топливная форсунка 66 выдает жидкое топливо пропорционально длительности импульса сигнала FPW из контроллера 12. Топливо подается в топливную форсунку 66 топливной системой (смотрите фиг. 2), включающей в себя топливный бак, топливный насос и направляющую-распределитель топлива. Топливная форсунка 66 питается рабочим током из формирователя 68, который реагирует на действие контроллера 12. В дополнение, впускной коллектор 44 показан сообщающимся с необязательным электронным дросселем 62, который регулирует положение дроссельной заслонки 64 для регулирования потока воздуха из воздухозаборника 42 во впускной коллектор 44.

Система 88 зажигания без распределителя выдает искру зажигания в камеру 30 сгорания через свечу 92 зажигания в ответ на действие контроллера 12. Универсальный датчик 126 кислорода выхлопных газов (UEGO) показан присоединенным к выпускному коллектору 48 выше по потоку от каталитического нейтрализатора 70 отработавших газов. В качестве альтернативы, двухрежимный датчик кислорода выхлопных газов может использоваться вместо датчика 126 UEGO.

Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, включает в себя многочисленные брикеты катализатора. В еще одном примере, могут использоваться многочисленные устройства снижения токсичности отработавших газов, каждое с многочисленными брикетами. Нейтрализатор 70 отработавших газов, в одном из примеров, может быть катализатором трехкомпонентного типа.

Контроллер 12 показан на фиг. 1 в качестве традиционного микрокомпьютера, включающего в себя: микропроцессорный блок 102, порты 104 ввода/вывода, постоянное запоминающее устройство 106, оперативное запоминающее устройство 108, энергонезависимую память 110 и традиционную шину данных. Контроллер 12 показан принимающим различные сигналы с датчиков, присоединенных к двигателю 10, в дополнение к тем сигналам, которые обсуждены ранее, в том числе: температуру охлаждающей жидкости двигателя (ECT) с датчика 112 температуры, присоединенного к патрубку 114 охлаждения; датчика 134 положения, присоединенного к педали 130 акселератора для считывания силы, приложенной ступней 132; измерение давления во впускном коллекторе двигателя (MAP) с датчика 121 давления, присоединенного к впускному коллектору 44; давление в камере наддува с датчика 122 давления; датчика положения двигателя с датчика 118 на эффекте Холла, считывающего положение коленчатого вала 40; измерение массы воздуха, поступающего в двигатель, с датчика 120; и измерение положения дросселя с датчика 58. Барометрическое давление также может считываться (датчик не показан) для обработки контроллером 12. В предпочтительном аспекте настоящего описания, датчик 118 положения двигателя вырабатывает предопределенное количество равномерно разнесенных импульсов каждый оборот коленчатого вала, по которому может определяться частота вращения двигателя (RPM, в оборотах в минуту).

В некоторых примерах, двигатель может быть присоединен к системе электродвигателя/аккумуляторной батареи в транспортном средстве с гибридным приводом. Транспортное средство с гибридным приводом может иметь параллельную конфигурацию, последовательную конфигурацию, либо их варианты или комбинации. Кроме того, в некоторых примерах, могут применяться другие конфигурации двигателя, например, дизельный двигатель.

Во время работы, каждый цилиндр в двигателе 10 типично подвергается четырехтактному циклу: цикл включает в себя такт впуска, такт сжатия, такт расширения и такт выпуска. В течение такта впуска, обычно, выпускной клапан 54 закрывается, а впускной клапан 52 открывается. Воздух вовлекается в камеру 30 сгорания через впускной коллектор 44, поршень 36 перемещается к дну цилиндра, с тем чтобы увеличивать объем внутри камеры 30 сгорания. Положение, в котором поршень 36 находится около дна цилиндра и в конце своего хода (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наибольшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники ссылкой как нижняя мертвая точка (НМТ, BDC). Во время такта сжатия, впускной клапан 52 и выпускной клапан 54 закрыты. Поршень 36 перемещается к головке блока цилиндров, с тем чтобы сжимать воздух внутри камеры 30 сгорания. Точка, в которой поршень 36 находится в конце своего хода и самой близкой к головке блока цилиндров (например, когда камера 30 сгорания находится при своем наименьшем объеме), типично указывается специалистами в данной области техники в качестве верхней мертвой точки (ВМТ, TDC). В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как впрыск, топливо вводится в камеру сгорания. В процессе, в дальнейшем указываемом ссылкой как воспламенение, впрыснутое топливо воспламеняется известным средством воспламенения, таким как свеча 92 зажигания, приводя к сгоранию. Во время такта расширения, расширяющиеся газы толкают поршень 36 обратно в НМТ. Коленчатый вал 40 преобразует перемещение поршня в крутящий момент вращающегося вала. В заключение, во время такта выпуска, выпускной клапан 54 открывается, чтобы выпускать подвергнутую сгоранию топливо-воздушную смесь в выпускной коллектор 48, и поршень возвращается в ВМТ. Отметим, что вышеприведенное показано просто в качестве примера, и что установки момента открывания и/или закрывания впускного и выпускного клапанов могут меняться так, чтобы давать положительные или отрицательное перекрытие клапанов, позднее закрывание впускного клапана, или различные другие примеры.

Далее, со ссылкой на фиг. 2, показана примерная топливная система. Топливная система 200 включает в себя контроллер 12, который принимает информацию о давлении топлива посредством датчика 276 давления топлива. Контроллер 12 подает сигналы управления установкой момента открывания и закрывания дозирующего клапана в контроллер 226 электродвигателя. В некоторых примерах, контроллер 226 электродвигателя может быть встроен в контроллер 12. Контроллер 12 также принимает информацию о положении коленчатого вала и распределительного вала двигателя, как показано на фиг. 1. Контроллер 226 электродвигателя принимает информацию о положении электродвигателя с кодового датчика 250 положения, который механически присоединен к электродвигателю 210. Контроллер 226 электродвигателя подводит электрический ток к обмоткам электродвигателя 210. В одном из примеров, электродвигателя 210 является 3-фазным шаговым электродвигателем. Электродвигатель 210 вращается, чтобы обеспечить избирательное протекание топлива через дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления.

Топливный насос 230 низкого давления передает топливо из топливного бака 232 в топливный дозирующий клапан 220. Топливо может протекать из дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления в топливный насос 202 высокого давления, когда дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления установлен, чтобы обеспечить протекание топлива через топливный насос 202 высокого давления. Топливный насос высокого давления приводится в движение рабочим выступом 204, который включен в кулачок 51. В частности, рабочий выступ 204 перемещает поршень или плунжер, чтобы повышать давление топлива в топливном насосе 202 высокого давления. Запорный клапан 208 смещен, чтобы обеспечить вытекание топлива из выпуска топливного насоса 202, но чтобы ограничивать поток в выпуск топливного насоса 202. Запорный клапан 208 обеспечивает втекание топлива в направляющую-распределитель 255 для топлива, которая подает топливо в одну или более топливных форсунок 66. Топливные форсунки 66 могут открываться и закрываться согласно сигналам управления, выданным контроллером 12.

Далее, со ссылкой на фиг.3, показан поперечный разрез первого примера топливного насоса 202 высокого давления и дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления. Топливный насос высокого давления и дозирующий клапан топливного насоса высокого давления, показанные на фиг.3, могут подавать топливо в двигатель, показанный на фиг.1 в качестве части топливной системы, показанной на фиг.2. Топливный насос высокого давления и дозирующий клапан топливного насоса высокого давления, показанные на фиг.3, могут приводиться в действие согласно способу по фиг.18.

Топливный насос 202 высокого давления включает в себя корпус 340, плунжер 302 и насосную камеру 312. Плунжер 302 осуществляет возвратно-поступательное движение в направлениях, указанных на 333, когда рабочий выступ 204 кулачка прикладывает силу к плунжеру 302. Рабочий выступ 204 кулачка вращается с распределительным валом 51, который вращается по мере того, как вращается двигатель. Распределительный вал 51 вращается на половине числа оборотов коленчатого вала. Когда распределительный вал 51 поворачивается в положение, где максимальный подъем (например, любая одна из вершин рабочего выступа 204) рабочего выступа 204 находится в контакте с плунжером 302, плунжер 302 расположен в насосной камере 312, из условия чтобы незанятый объем в насосной камере 312 находился в минимальном значении. Когда распределительный вал 51 поворачивается в положение, где минимальный подъем (например, любой один из низких участков рабочего выступа 204) рабочего выступа 204 находится в контакте с плунжером 302, плунжер 302 расположен в насосной камере 312 (например, области, где топливо может сжиматься в топливном насосе 202 высокого давления), из условия чтобы объем насосной камеры 312 находился в максимальном значении. Таким образом, когда топливо присутствует в насосной камере 312, в то время как дозирующий клапан 220 закрыт, давление топлива может повышаться внутри топливного насоса 202 посредством уменьшения объема насосной камеры 312.

Топливо может входить или выходить из насосной камеры 312 через впуск 361 насосной камеры. Топливо может входить из насосной камеры 312 через выпуск 306 насосной камеры. Секущая плоскость 319 определяет поперечный разрез, показанный на фиг.4. Секущая плоскость 321 определяет поперечный разрез, показанный на фиг.5. Топливо покидает насосную камеру 312, когда давление топлива в насосной камере 312 превышает давление топлива за запорным клапаном на выпуске 306 насосной камеры. Топливо также может покидать насосную камеру 312, когда дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления открывается в течение фазы накачки топливного насоса 202 высокого давления.

Дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления включает в себя вал 320, который может поворачиваться посредством электродвигателя 210. Вал 320 включает в себя отверстие 335, которое может обеспечить втекание топлива в камеру 312, когда вал 320 находится в надлежащем положении. Вал 320 и отверстие 335 показаны в закрытом положении, в силу чего, поток топлива в и из насосной камеры 312 по существу остановлен. Вал 320 поворачивается, чтобы обеспечить избирательное течение топлива из камеры 310 дозирующего клапана и корпуса 360 клапана в насосную камеру 312. Корпус 360 клапана включает в себя канал 331, через который топливо может втекать в насосную камеру 312. Сальники 330 обеспечивают уплотнение между валом 320 и корпусом 360 клапана. Топливо течет в направлении стрелок. Однако, если отверстие 335 находится в открытом положении, когда плунжер 302 начинает ход вверх, топливо может течь из дозирующего клапана 312 насосной камеры в камеру 310 дозирующего клапана через отверстие 335.

Камера 310 дозирующего клапана включает в себя впуск 304 для приема топлива из топливного насоса низкого давления. Вал 320 пронизывает камеру 310 дозирующего клапана в представленном примере. Однако, в других примерах, вал 320 и электродвигатель 210 могут находиться в пределах камеры 310 дозирующего клапана. Кроме того, электродвигатель 210 показан присоединенным к валу 320 через необязательное гибкое соединение 380.

Далее, со ссылкой на фиг.4, показан разрез топливного насоса 202, указанный секущей плоскостью 319 по фиг.3. Корпус 340 включает в себя впуск 361, который находится в сообщении с каналом 331 корпуса 360 клапана. Таким образом, топливо может протекать через канал 331 и через канал 361 перед входом в насосную камеру 312.

Далее, со ссылкой на фиг.5, показан разрез дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления, который указан секущей плоскостью 321 по фиг.3. Корпус 360 клапана включает в себя канал 331, проходящий по его длине. Вал 320 включает в себя отверстие 335. Отверстие 335 показано расположенным перпендикулярно каналу 331, из условия чтобы канал 331 перекрывался валом 320. Канал 331 открывается, когда вал 320 поворачивается на 90 градусов. Таким образом, посредством поворачивания вала 320 с помощью электродвигателя 210, канал 331 может избирательно открываться и закрываться. Кроме того, канал 331 может открываться и закрываться независимо от положения плунжера 302, показанного на фиг.3. Таким образом, вал 320 может плотно закрывать и открывать канал 31 посредством поворота, чтобы разрешать или запрещать поток топлива из камеры 310 дозирующего клапана в насосную камеру 312.

Далее, со ссылкой на фиг.6, она показывает несколько интересующих графиков во время работы топливного насоса 202 высокого давления и дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления, показанных на фиг.3. Последовательность по фиг.6 может выполняться в системе, как показанная на фиг.1-5, согласно способу по фиг.18. Вертикальные временные метки T₀-T₃ представляют конкретные интересующие моменты времени в течение последовательности. События, показанные на одном графике на конкретной временной метке, происходят одновременно с событиями на других графиках, которые выровнены с той же временной меткой.

Первый график сверху по фиг.2 представляет положение плунжера топливного насоса высокого давления (например, 302 по фиг.3). Ось X представляет время, и время увеличивается от левой к правой стороне фигуры. Ось Y представляет положение плунжера насоса, и объем насосной камеры является наименьшим, когда траектория 401 положения плунжера находится в своем самом высоком значении в направлении стрелки оси Y.

Второй график сверху по фиг.6 представляет состояние дозирующего клапана топливного насоса высокого давления. Ось Y представляет положение дозирующего клапана топливного насоса высокого давления. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления открыт, когда положение 410 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления находится на более высоком уровне. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрыт, когда положение 410 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления находится около оси X.

Третий график сверху по фиг.6 представляет количество топлива, передаваемое из топливного насоса высокого давления в направляющую-распределитель для топлива двигателя. Ось Y представляет количество топлива, передаваемое из топливного насоса высокого давления в направляющую-распределитель для топлива, и количество возрастает в направлении стрелки оси Y. Ось X представляет время, и время увеличивается с левой стороны графика к правой стороне графика.

Положение 401 плунжера топливного насоса высокого давления показано синусоидальной траекторией. Плунжер топливного насоса высокого давления выдвигается и втягивается в насосную камеру по мере того, как распределительный вал вращает рабочий выступ кулачка. Фаза всасывания насоса высокого давления показана в качестве области 406. Фаза накачки показана в качестве области 403. Во время фазы всасывания, плунжер перемещается в направлении для увеличения объема в насосной камере 312. Давление в насосной камере 312 может снижаться по мере того, как увеличивается объем насосной камеры. Во время фазы накачки, плунжер перемещается в направлении для уменьшения объема в насосной камере. Давление топлива в насосной камере 312 может повышаться по мере того, как уменьшается объем насосной камеры.

В этом примере, в момент T₀ времени, плунжер насоса начинает работу на более высоком уровне и понижается со временем, из условия чтобы топливный насос высокого давления находился в фазе всасывания. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления открыт во время фазы 406 всасывания, и топливо не подается в направляющую-распределитель для топлива. Положение 410 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления остается в открытом состоянии, чтобы обеспечить вытекание топлива из насосной камеры 312 по мере того, как плунжер входит в фазу накачки в области 403. Фаза накачки начинается в момент T₁ времени. Во время фазы вытеснения в области 402, топливо в насосной камере 312 выталкивается в камеру 310 дозирующего клапана, поскольку дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления находится в открытом состоянии, и поскольку объем насосной камеры 312 является уменьшающимся. Цикл насоса высокого давления включает в себя одну фазу вытеснения и одну фазу накачки.

В момент T₂ времени, дозирующий клапан закрывается, как указано положением открывания дозирующего клапана, переходящим в ноль. Фаза вытеснения в области 402 заканчивается, и фаза выпуска в области 404 начинается в ответ на закрывание дозирующего клапана топливного насоса высокого давления. Топливо выходит из топливного насоса 202 высокого давления во время фазы выпуска, когда давление топлива в насосной камер 312 увеличивается выше давления топлива в направляющей-распределителе для топлива. Величина выпуска топлива показана на 414 и является относительно небольшой, в то время как дозирующий клапан закрывается поздно в фазе накачки. Новая фаза всасывания и цикл топливного насоса высокого давления начинается в момент T₃ времени.

Количество прокачиваемого топлива и давление топлива, выдаваемого в направляющую-распределитель для топлива могут увеличиваться посредством осуществления опережения установки момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления в течение фазы накачки. Количество прокачиваемого топлива и давление топлива, выдаваемого в направляющую-распределитель для топлива могут уменьшаться посредством осуществления запаздывания установки момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления в течение фазы накачки. Закрывание дозирующего клапана топливного насоса высокого давления подвергается опережению, когда дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрывается раньше в фазе накачки. Закрывание дозирующего клапана топливного насоса высокого давления подвергается запаздыванию, когда дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрывается позже в фазе накачки.

Далее, со ссылкой на фиг.7, предоставлена вторая рабочая последовательность топливного насоса 202 высокого давления и дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления, показанных на фиг.3. Последовательность по фиг.7 может выполняться в системе, как показанная на фиг.1-5, согласно способу по фиг.18. Графики по фиг.7 подобны графикам по фиг.6. Поэтому, описание подобных признаков и элементов опущено ради краткости. Описаны конкретные различия.

В момент T₀ времени, положение 451 плунжера топливного насоса высокого давления является понижающимся, указывая, что топливный насос высокого давления находится в фазе всасывания. Положение 480 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления показано открытым положением, чтобы обеспечить втекание топлива в камеру 312 топливного насоса высокого давления. Топливо не передается из топливного насоса высокого давления в направляющую-распределитель для топлива.

В момент T₁ времени, положение плунжера топливного насоса высокого давления начинает фазу накачки, которая продолжается с момента T₁ времени до момента T₃ времени. Дозирующий клапан открыт от момента T₁ времени до момента T₂ времени. Поэтому, топливный насос высокого давления находится в фазе вытеснения в области 450. Дозирующий клапан закрывается в момент T₂ времени, и плунжер 302 начинает повышать давление топлива в насосной камере 312. Поскольку положение 451 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления является закрытым, топливный насос высокого давления находится в фазе выпуска, как указано областью 454. Должно быть отмечено, что дозирующий клапан 220 закрывается в момент T₂ времени, который подвергнут опережению от момента времени открывания дозирующего клапана, проиллюстрированного на фиг.6. Таким образом, больший объем насосной камеры 312 перемещается после установки момента закрывания дозирующего клапана, показанной на фиг.7 между моментом T₂ времени и моментом T₃ времени, по сравнению с показанной между моментом T₃ времени и моментом T₃ времени на фиг.6. Кроме того, момент T₃ времени на фиг.7 подвергнут опережению по сравнению с моментом Т₂ времени на фиг.6. В результате, количество топлива, передаваемое из насоса высокого давления, повышается, как показано на 490.

После момента T₃ времени, топливный насос высокого давления входит в фазу всасывания еще раз, а затем, входит в фазу накачки, в то время как положение плунжера переходит от понижения к повышению. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления открыт в течение фазы всасывания и частично на протяжении фазы накачки.

В момент Т₄ времени, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрывается, и небольшое количество топлива передается из топливного насоса высокого давления в направляющую-распределитель для топлива двигателя. Вскоре после этого, в момент Т₅ времени, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления снова открывается. Таким образом, топливо выводится из топливного насоса высокого давления в области 460 наряду с тем, что поток топлива из топливного насоса в направляющую-распределитель для топлива прекращается в области 464. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления вновь закрывается в момент T₆ времени, и топливо начинает поток из топливного насоса высокого давления в направляющую-распределитель для топлива. Таким образом, топливо течет из топливного насоса высокого давления в направляющую-распределитель для топлива в области 468. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления повторно открывается в момент T₇ времени, где начинается фаза всасывания.

Количество топлива, выкачиваемого из топливного насоса высокого давления во время области 460, показано на 492. Количество топлива, выкачиваемого из топливного насоса высокого давления во время области 468, показано на 494. Плунжер 302 перемещается на одно и то же вертикальное расстояние в области 460 и области 468, даже если область 468 является более длительной по временной продолжительности, чем область 460. Это является характеристикой синусоидальной траектории плунжера. Таким образом, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления может открываться и закрываться множество раз во время фазы накачки топливного насоса высокого давления. В одном из примеров, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления может открываться и закрываться в ответ на давление топлива, считанное на направляющей-распределителе для топлива. Таким образом, небольшие регулирования могут производиться в отношении давления направляющей-распределителя для топлива посредством регулирования установок момента открывания и закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления. Дозирующий клапан 320 топливного насоса высокого давления может открываться и закрываться независимо от положения плунжера 302. Однако, желательно удерживать дозирующий клапан 320 открытым в течение фазы всасывания топливного насоса 202 высокого давления, чтобы улучшать коэффициент полезного действия насоса и снижать аэрацию топлива.

Далее, со ссылкой на фиг.8, показан поперечный разрез альтернативного примерного топливного насоса 202 высокого давления и дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления. Топливный насос и дозирующий клапан топливного насоса высокого давления, показанные на фиг.8, могут подавать топливо в двигатель, показанный на фиг.1 в качестве части топливной системы, показанной на фиг.2. Топливный насос и дозирующий клапан топливного насоса высокого давления, показанные на фиг.8, могут приводиться в действие согласно способу по фиг.18.

Топливный насос 202 высокого давления включает в себя плунжер 502 насоса высокого давления и насосную камеру 512. Насосная камера 512 окружена корпусом 540 топливного насоса. Топливо может входить из камеры 512 топливного насоса через выпуск 506 топливного насоса. Выпуск 506 топливного насоса подает топливо в направляющую-распределитель для топлива двигателя и топливные форсунки. Плунжер 502 насоса осуществляет возвратно-поступательное движение в направлениях, показанных на 555. Кулачок 51 включает в себя рабочие выступы 204, которые прикладывают силу к плунжеру 502 насоса, когда вращается кулачок 51.

Топливо поступает в топливный насос 202 через впуск 504 топлива в направлении, указанном стрелками. Топливо проходит диск 580 клапана и через прорезь 543 в направлении, показанном стрелками. Диск 580 показан в открытом положении в стороне или не в контакте с седлом 541 клапана. Диск 580 находится в контакте с седлом 541 клапана, когда дозирующий клапан 220 закрыт. Пружина 544 возвращает диск 580 на седло 541 клапана, когда кулачок 508 находится в состоянии низкого подъема. Секущая плоскость 519 определяет поперечный разрез, показанный на фиг.9. Вал 532 осуществляет возвратно-поступательное движение в направлениях, указанных стрелкой 505. Уплотнительное кольцо 537 предохраняет топливо от вытекания из топливного насоса 202 высокого давления. Толкатель 530 может быть расположен между кулачком 508 и валом 505. Толкатель 530 включает в себя пружину 572.

Электродвигатель 210 может быть присоединен к валу 520 через муфту 535 и ориентирован перпендикулярно оси движения плунжера 502 насоса. Подшипники 570 поддерживают вал 520. Кулачок 508 подает усилие для подъема толкателя 530, когда вал 520 вращается электродвигателем 210. Электродвигатель 210 может вращаться синхронно с кулачком 51 и перемещением плунжера 502 насоса. Кроме того, фаза вращения электродвигателя 210 может регулироваться относительно фазы вращения кулачка 51, как показано на фиг.10-11, чтобы регулировать давление топлива, подаваемое в направляющую-распределитель для топлива.

Далее, со ссылкой на фиг.9, показан разрез дозирующего клапана 220, указанный секущей плоскостью 519 по фиг.8. Корпус 540 включает в себя прорезь или канал 543, которые могут обеспечить втекание топлива в насосную камеру 512.

Таким образом, система по фиг.1-2 и 8 предусматривает топливную систему, содержащую: топливный насос с кулачковым приводом, включающий в себя впуск и выпуск; топливную форсунку в сообщении по текучей среде с выпуском; и дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом. Топливная система учитывает те случаи, когда дозирующий клапан с кулачковым приводом дополнительно содержит седло клапана и тарелку клапана. Топливная система также учитывает те случаи, когда дозирующий клапан с кулачковым приводом дополнительно содержит возвратную пружину, расположенную, чтобы примыкать тарелку клапана к седлу клапана. Топливная система дополнительно учитывает те случаи, когда тарелка клапана присоединена к валу. Топливная система дополнительно содержит кулачок, кулачок находится в механической связи с валом. Топливная система дополнительно содержит уплотнительное кольцо, уплотнительное кольцо находится в механической связи с валом. Топливная система дополнительно содержит запорный клапан, запорный клапан расположен на выпуске и смещен, чтобы предотвращать поток топлива в выпуск. Таким образом, рабочие шумы топливного насоса высокого давления могут быть снижены.

Система по фиг.1-2 и 8 также предусматривает топливную систему, содержащую: топливный насос с кулачковым приводом, включающий в себя впуск и выпуск; топливную форсунку в сообщении по текучей среде с выпуском; дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом; и электродвигатель в механической связи с дозирующим клапаном с кулачковым приводом. Топливная система дополнительно содержит кулачок, кулачок находится в механической связи с электродвигателем. Топливная система дополнительно содержит седло клапана и тарелку клапана. Топливная система учитывает те случаи, когда электродвигатель включает в себя вал электродвигателя, и где вал электродвигателя перпендикулярен оси перемещения тарелки клапана. Топливная система учитывает те случаи, где плунжер клапана отдален от седла клапана, когда дозирующий клапан с кулачковым приводом находится в открытом положении, и где плунжер клапана находится в контакте с седлом клапана, когда дозирующий клапан с кулачковым приводом находится в закрытом положении. Топливная система дополнительно содержит пружину, и где пружина находится в механической связи с тарелкой клапана. Топливная система учитывает те случаи, когда пружина смещена, чтобы примыкать тарелку клапана к седлу клапана.

В еще одном примере, топливная система содержит: топливный насос с кулачковым приводом, включающий в себя впуск, выпуск и плунжер; топливную форсунку в сообщении по текучей среде с выпуском; дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом; электродвигатель в механической связи с дозирующим клапаном с кулачковым приводом; и контроллер. Топливная система учитывает те случаи, когда контроллер включает в себя команды, хранимые на постоянном носителе, команды предусматривают открывание дозирующего клапана с кулачковым приводом, когда плунжер находится по существу на максимальном уровне подъема плунжера. Топливная система также учитывает те случаи, когда контроллер включает в себя дополнительные команды для установки момента закрывания дозирующего клапана с кулачковым приводом в ответ на нагрузку двигателя. Топливная система дополнительно учитывает те случаи, когда контроллер включает в себя команды для вращения электродвигателя синхронно с движением плунжера. Топливная система также учитывает те случаи, когда контроллер включает в себя дополнительные команды для регулирования количества топлива, выводимого из топливного насоса с кулачковым приводом. В одном из примеров, топливная система учитывает те случаи, когда контроллер включает в себя команды для вращения электродвигателя в ответ на давление топлива в направляющей-распределителе для топлива.

Далее, со ссылкой на фиг.10, она показывает несколько интересующих графиков во время работы топливного насоса 202 высокого давления и дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления, показанных на фиг.8. Последовательность по фиг.10 может выполняться в системе, как показанная на фиг.1-2 и 8-9, согласно способу по фиг.18. Вертикальные временные метки T₀-T₃ представляют конкретные интересующие моменты времени в течение последовательности. События, показанные на одном графике на конкретной временной метке, происходят одновременно с событиями на других графиках, которые выровнены с той же временной меткой. Графики по фиг.10 подобны графикам по фиг.6. Поэтому, описание подобных признаков и элементов опущено ради краткости. Описаны конкретные различия.

Положение 601 плунжера топливного насоса высокого давления показано синусоидальной траекторией. Плунжер выдвигается и втягивается в насосную камеру по мере того, как распределительный вал 51 вращает рабочий выступ 204 кулачка. Фаза всасывания насоса высокого давления показана в качестве области 606. Фаза накачки показана в качестве области 603. Во время фазы всасывания, плунжер перемещается в направлении для увеличения объема в насосной камере 512. Давление в насосной камере 512 может снижаться по мере того, как увеличивается объем насосной камеры. Во время фазы накачки, плунжер перемещается в направлении для уменьшения объема в насосной камере. Давление в насосной камере 512 может повышаться по мере того, как уменьшается объем насосной камеры.

В этом примере, в момент T₀ времени, плунжер насоса начинает работу на более высоком уровне и понижается со временем, из условия чтобы топливный насос высокого давления находился в фазе всасывания. Дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления открыт во время фазы 606 всасывания, и топливо не подается в направляющую-распределитель для топлива. Положение 608 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления (например, положение диска 410) остается в открытом состоянии, чтобы обеспечить вытекание топлива из насосной камеры 512 по мере того, как плунжер входит в фазу накачки в области 603. Фаза накачки начинается в момент T₁ времени. Во время фазы вытеснения в области 602, топливо в насосной камере 512 вытекает, поскольку дозирующий клапан 220 находится в открытом состоянии, и поскольку объем насосной камеры 512 является увеличивающимся.

В момент T₂ времени, дозирующий клапан начинает закрываться, как указано положением открывания дозирующего клапана, переходящим по направлению к нулю. Поскольку дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления приводится в движение кулачком в этом примере, положение дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления не изменяется настолько же быстро, как дозирующего клапана топливного насоса высокого давления, показанного на фиг.3. Скорее, положение дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления изменяется по мере того, как изменяется подъем кулачка 508. А подъем кулачка 508 изменяется по мере того, как изменяется положение электродвигателя 210. Скорость диска 580 также находится под влиянием подъема и скорости вращения кулачка 508. Подъем кулачка 508 уменьшается по мере того, как диск 580 приближается к седлу 541, так что скорость диска 580 находится возле нуля, когда диск 580 контактирует с седлом 541. Таким образом, могут снижаться шумы закрывания клапана. Фаза вытеснения в области 602 заканчивается, и фаза выпуска в области 604 начинается в ответ на закрывание дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления. Топливо выходит из топливного насоса 202 высокого давления во время фазы выпуска, когда давление топлива в насосной камер 512 увеличивается выше давления топлива в направляющей-распределителе для топлива. Величина выпуска топлива показана на 614 и является относительно небольшой, в то время как дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрывается поздно в фазе накачки.

Далее, со ссылкой на фиг.11, предоставлена вторая рабочая последовательность топливного насоса 202 высокого давления и дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления, показанных на фиг.8. Последовательность по фиг.11 может выполняться в системе, как показанная на фиг.1-2 и 8-9, согласно способу по фиг.18. Графики по фиг.11 подобны графикам по фиг.6. Поэтому, описание подобных признаков и элементов опущено ради краткости. Описаны конкретные различия.

В момент T₀ времени, положение 651 плунжера топливного насоса высокого давления является понижающимся, указывая, что топливный насос высокого давления находится в фазе всасывания. Положение 680 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления показано открытым положением, чтобы обеспечить втекание топлива в камеру 512 топливного насоса высокого давления. Топливо не передается из топливного насоса высокого давления в направляющую-распределитель для топлива.

В момент T₁ времени, положение плунжера топливного насоса высокого давления начинает фазу накачки, которая продолжается с момента T₁ времени до момента T₃ времени. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления открыт от момента T₁ времени до момента T₂ времени. Поэтому, топливный насос высокого давления находится в фазе вытеснения в области 650. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления начинает закрываться в момент T₂ времени, и плунжер 502 начинает повышать давление в насосной камере 512. Топливный насос высокого давления находится в фазе выпуска между моментами T₂ и T₃ времени, как указано областью 652. Должно быть отмечено, что дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления начинает закрываться в момент T₂ времени, который подвергнут опережению от момента времени закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления, проиллюстрированного на фиг.10. Таким образом, больший объем насосной камеры 512 перемещается после установки момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления, показанной на фиг.11 между моментом T₂ времени и моментом T₃ времени, по сравнению с показанной между моментом T₂ времени и моментом T₃ времени на фиг.10. Кроме того, момент T₂ времени на фиг.11 подвергнут опережению по сравнению с моментом T₂ времени на фиг.10. В результате, количество топлива, передаваемое из насоса высокого давления, повышается, как показано на 690.

Далее, со ссылкой на фиг.12, показан поперечный разрез альтернативного примерного топливного насоса 202 высокого давления и дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления. Топливный насос и дозирующий клапан топливного насоса высокого давления, показанные на фиг.12, могут подавать топливо в двигатель, показанный на фиг.1 в качестве части топливной системы, показанной на фиг.2. Топливный насос и дозирующий клапан топливного насоса высокого давления, показанные на фиг.12, могут приводиться в действие согласно способу по фиг.18.

Топливный насос 202 высокого давления включает в себя плунжер 702 насоса и насосную камеру 712. Насосная камера 712 окружена корпусом 740 топливного насоса. Топливо может входить из камеры 712 топливного насоса через выпуск 706 топливного насоса. Выпуск 706 топливного насоса подает топливо в направляющую-распределитель для топлива двигателя и топливные форсунки. Плунжер 702 насоса осуществляет возвратно-поступательное движение в направлениях, показанных на 777. Кулачок 51 включает в себя рабочие выступы 204, которые прикладывают силу к плунжеру 702 насоса, когда вращается кулачок 51.

Топливо поступает в топливный насос 202 через впуск 704 топлива в направлении, указанном стрелками. Топливо проходит пластину 738 управления объемом топлива в канале 735 и через канал 717 корпуса в направлении, показанном стрелками. Подобным образом, топливо проходит пластину 738 управления объемом в канале 733 и через канал 721 корпуса. Пластина 738 управления объемом показана в открытом положении. Пластина 738 управления объемом может поворачиваться посредством вала 708, чтобы избирательно открывать и закрывать дозирующий клапан 220. Пластина 738 управления объемом расположена впритык с корпусом 740 и действует для уплотнения корпуса 740, когда каналы в пластине 738 управления объемом не выровнены с каналами 717 и 721 корпуса 740.

Вал 708 может механически поворачивать пластину 738 управления объемом через муфту 737. Замок 732 удерживает пластину 732 управления объемом впритык с корпусом 740 и относительно вала 708. Электродвигатель 210 может вращаться синхронно с кулачком 51 и перемещением плунжера 702 насоса. Кроме того, фаза вращения электродвигателя 210 может регулироваться относительно фазы вращения кулачка 51, как показано на фиг.16-17, чтобы регулировать давление топлива, подаваемое в направляющую-распределитель для топлива.

Далее, со ссылкой на фиг.13, показан разрез дозирующего клапана 220, указанный секущей плоскостью 719 по фиг.12. Корпус 740 включает в себя каналы 717 и 721, расположенные прямо за каналами 735 и 733, которые обеспечивают втекание топлива в камеру подкачки. Пластина 738 управления объемом может поворачиваться в любом из направлений, показанных стрелками 775. Таким образом, посредством поворачивания пластины 738 управления объемом на 90 градусов или менее, поток топлива в камеру подкачки топлива может быть по существу прекращен.

Далее, со ссылкой на фиг.14, показан вид спереди альтернативной пластины управления объемом. Круглые каналы 755 скомпонованы вокруг периферии пластины 760 управления объемом, из условия чтобы, по мере того, как поворачивается пластина 760 управления объемом, топливо может избирательно втекать в камеру подкачки топливного насоса высокого давления. Пластина 750 управления объемом может поворачиваться в направлениях, показанных стрелками 757. Поскольку круглые каналы предусмотрены с небольшими угловыми интервалами (например, каждые 50 градусов), поток топлива в камеру 712 подкачки может изменяться посредством изменения ограниченного поворота электродвигателем 210.

Далее, со ссылкой на фиг.15, показан вид спереди альтернативной пластины управления объемом. Некруглые каналы 765 скомпонованы вокруг периферии пластины 760 управления объемом, из условия чтобы, по мере того, как поворачивается пластина 760 управления объемом, топливо может избирательно втекать в камеру подкачки топливного насоса высокого давления. Пластина 760 управления объемом может поворачиваться в направлениях, показанных стрелками 767.

Далее, со ссылкой на фиг.16, она показывает несколько интересующих графиков во время работы топливного насоса 202 и 775 высокого давления и дозирующего клапана 220, показанных на фиг.12. Последовательность по фиг.16 может выполняться в системе, как показанная на фиг.1-2 и 12-15, согласно способу по фиг.18. Вертикальные временные метки T₀-T₃ представляют конкретные интересующие моменты времени в течение последовательности. События, показанные на одном графике на конкретной временной метке, происходят одновременно с событиями на других графиках, которые выровнены с той же временной меткой. Графики по фиг.16 подобны графикам по фиг.6. Поэтому, описание подобных признаков и элементов опущено ради краткости. Описаны конкретные различия.

Положение 801 плунжера топливного насоса высокого давления показано синусоидальной траекторией. Плунжер насоса выдвигается и втягивается в насосную камеру по мере того, как распределительный вал вращает рабочий выступ кулачка. Фаза всасывания насоса высокого давления показана в качестве области 806. Фаза накачки показана в качестве области 803. Во время фазы всасывания, плунжер перемещается в направлении для увеличения объема в насосной камере 712. Давление в насосной камере 712 может снижаться по мере того, как увеличивается объем насосной камеры. Во время фазы накачки, плунжер перемещается в направлении для уменьшения объема в насосной камере. Давление в насосной камере 712 может повышаться по мере того, как уменьшается объем насосной камеры.

В этом примере, в момент Т₀ времени, плунжер насоса начинает работу на более высоком уровне и понижается со временем, из условия чтобы топливный насос высокого давления находился в фазе всасывания. Дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления открыт во время фазы 806 всасывания, и топливо не подается в направляющую-распределитель для топлива. Положение 810 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления (например, пластины 738 управления объемом) остается в открытом состоянии, чтобы обеспечить вытекание топлива из насосной камеры 712 по мере того, как плунжер входит в фазу накачки в области 803. Фаза накачки начинается в момент T₁ времени. Во время фазы вытеснения в области 802, топливо в насосной камере 712 вытекает, поскольку дозирующий клапан 220 находится в открытом состоянии, и поскольку объем насосной камеры 712 является увеличивающимся.

В момент T₂ времени, дозирующий клапан закрывается, как указано положением открывания дозирующего клапана, переходящим в ноль. Поскольку дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления поворачивается в этом примере, положение дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления может быстро изменяться, чтобы регулировать поток в насосную камеру. Дополнительно, пластина управления объемом поворачивается, не ударяясь о корпус топливного насоса. Кроме того, топливо может действовать в качестве смазки между корпусом 740 насоса и пластиной 738 управления объемом, как показано на фиг.12. Таким образом, могут снижаться шумы закрывания клапана. Фаза вытеснения в области 802 заканчивается, и фаза выпуска в области 804 начинается в ответ на закрывание дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления. Топливо выходит из топливного насоса 202 высокого давления во время фазы выпуска, когда давление топлива в насосной камер 712 увеличивается выше давления топлива в направляющей-распределителе для топлива. Величина выпуска топлива показана на 814 и является относительно небольшой, в то время как дозирующий клапан закрывается поздно в фазе накачки.

Количество прокачиваемого топлива и давление топлива, выдаваемого в направляющую-распределитель для топлива могут увеличиваться посредством осуществления опережения установки момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления в течение фазы накачки. Количество прокачиваемого топлива и давление топлива, выдаваемого в направляющую-распределитель для топлива могут уменьшаться посредством осуществления запаздывания установки момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления в течение фазы накачки. Закрывание дозирующего клапана топливного насоса высокого давления подвергается опережению, когда дозирующий клапан закрывается раньше в фазе накачки. Закрывание дозирующего клапана топливного насоса высокого давления подвергается запаздыванию, когда дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрывается позже в фазе накачки.

Далее, со ссылкой на фиг.17, предоставлена вторая рабочая последовательность топливного насоса 202 высокого давления и дозирующего клапана 220 топливного насоса высокого давления, показанных на фиг.12. Последовательность по фиг.17 может выполняться в системе, как показанная на фиг.1-2 и 12-12, согласно способу по фиг.18. Графики по фиг.17 подобны графикам по фиг.6. Поэтому, описание подобных признаков и элементов опущено ради краткости. Описаны конкретные различия.

В момент Т₀ времени, положение 851 плунжера топливного насоса высокого давления является снижающимся, указывая, что топливный насос высокого давления находится в фазе всасывания. Положение 880 дозирующего клапана топливного насоса высокого давления показано открытым положением, чтобы обеспечить втекание топлива в камеру 712 топливного насоса высокого давления. Топливо не передается из топливного насоса высокого давления в направляющую-распределитель для топлива.

В момент T₁ времени, положение плунжера топливного насоса высокого давления начинает фазу накачки, которая продолжается с момента T₁ времени до момента T₃ времени. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления открыт от момента T₁ времени до момента T₂ времени. Поэтому, топливный насос высокого давления находится в фазе вытеснения в области 850. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрывается в момент T₂ времени, и плунжер 702 начинает повышать давление в насосной камере 712. Топливный насос высокого давления находится в фазе выпуска между моментами T₂ и T₃ времени, как указано областью 854. Должно быть отмечено, что дозирующий клапан 220 топливного насоса высокого давления начинает закрываться в момент T₂ времени, который подвергнут опережению от момента времени закрывания дозирующего клапана, проиллюстрированного на фиг.16. Таким образом, больший объем насосной камеры 712 перемещается после установки момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления, показанной на фиг.17 между моментом T₂ времени и моментом T₃ времени, по сравнению с показанной между моментом T₂ времени и моментом T₃ времени на фиг.16. Кроме того, момент T₂ времени на фиг.17 подвергнут опережению по сравнению с моментом T₂ времени на фиг.16. В результате, количество топлива, передаваемое из топливного насоса высокого давления, повышается, как показано на 890.

После момента T₃ времени, топливный насос высокого давления входит в фазу всасывания еще раз, а затем, входит в фазу накачки, в то время как положение плунжера переходит от понижения к повышению. В момент Т₄ времени, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрывается, и давление топлива в насосной камере начинает возрастать в области 860. Топливо выходит из топливного насоса и втекает в направляющую-распределитель для топлива, когда давление в топливном насосе превышает давление топлива в направляющей-распределителе для топлива. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления вновь открывается в момент T₅ времени, и топливо вытекает из насосной камеры и обратно на впуск топливного насоса, понижая давление топлива в топливном насосе. Дозирующий клапан топливного насоса высокого давления еще раз закрывается в момент T₆ времени, и давление топлива в топливном насосе вновь начинает повышаться до тех пор, пока дозирующий клапан топливного насоса высокого давления не открывается снова в момент T₇ времени. Таким образом, давление топлива повышается в области 862, и топливо может выводиться в направляющую-распределитель для топлива, когда давление топлива в топливном насосе повышается до уровня выше давления в направляющей-распределителе для топлива двигателя. В момент Т₈ времени, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления закрывается в третий раз во время фазы накачки топливного насоса высокого давления в области 868. Давление в топливном насосе повышается по мере того, как сжимается топливо в топливном насосе. В заключение, в момент T₉ времени, дозирующий клапан открывается, в то время как топливный насос высокого давления входит в фазу всасывания и выходит из фазы накачки.

Область 860 показывает первую степень сжатия топлива, область 862 показывает вторую степень сжатия топлива, а область 868 показывает третью степень сжатия топлива. Степени сжатия топлива могут быть визуально представлены положением плунжера насоса в областях 860, 862 и 868. Количество топлива на 891 представляет количество топлива, перекачиваемого в области 850. Количество топлива на 893 представляет количество топлива, перекачиваемого в области 862. Количество топлива на 895 представляет количество топлива, перекачиваемого в области 868. Например, в области 860, плунжер насоса перемещается более вертикально в течение заданного интервала поворота распределительного вала (например, 10 градусов по распределительному валу) по сравнению с движением плунжера в областях 862 и 868. Соответственно, количество топлива, выдаваемое топливным насосом высокого давления, может быть повышенными разными количествами в разных областях цикла накачки. Кроме того, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления может повторно открываться и закрываться, как показано между моментом T₄ времени и моментом T₉ времени в ответ если давление в направляющей-распределителе для топлива возрастает выше требуемого давления, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления может открываться, чтобы ограничивать рост давления в направляющей-распределителе для топлива. Если давление в направляющей-распределителе для топлива является меньшим, чем требуемое, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления может закрываться, чтобы повышать давление в направляющей-распределителе для топлива. Пластины управления объемом, показанные на фиг.12-15, обеспечивают прерывание потока топлива в камеру топливного насоса множество раз, когда электродвигателя 210 поворачивается всего лишь на один оборот. Следовательно, пластины управления объемом, показанные на фиг.12-15, могут быть полезны для снижения частоты вращения электродвигателя 210.

Далее, со ссылкой на фиг.18, показана примерная блок-схема последовательности операций способа для приведения в действие топливного насоса и дозирующего клапана топливного насоса высокого давления. Способ по фиг.18 может храниться в качестве команд на постоянных носителях в системе по фиг.1-17. Способ по фиг.18 может выполняться каждый цикл насоса высокого давления.

На 902, способ 900 определяет условия эксплуатации двигателя. Условия эксплуатации двигателя могут включать в себя, но не в качестве ограничения, положение распределительного вала двигателя, нагрузку двигателя, положение коленчатого вала двигателя, давление топлива направляющей-распределителя для топлива и температуру двигателя. Способ 900 переходит на 904 после того, как определены условия эксплуатации двигателя.

На 904, способ 900 определяет положение исполнительного механизма дозирующего клапана топливного насоса высокого давления. В одном из примеров, в тех случаях, когда исполнительным механизмом дозирующего клапана топливного насоса высокого давления является электродвигатель, положение электродвигателя дозирующего клапана топливного насоса высокого давления может определяться посредством выходного сигнала кодового датчика положения, который присоединен к электродвигателю. Кроме того, положение распределительного вала двигателя может определяться на 904 посредством датчика положения распределительного вала. Положение распределительного вала и положение исполнительного механизма дозирующего клапана могут определяться по существу одновременно, так что положение исполнительного механизма дозирующего клапана топливного насоса высокого давления определяется относительно положения распределительного вала. Способ 900 переходит на 906 после того, как определено положение исполнительного механизма дозирующего клапана топливного насоса высокого давления.

На 906, способ 900 регулирует установку момента открывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления по требуемой установке фаз кулачкового распределения. Например, момент времени открывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления может регулироваться по местоположению, где плунжер насоса достиг пикового положения хода, где объем в насосной камере высокого давления находится на минимуме (смотрите фиг.6-7, 10-11, 16-17, начало хода всасывания высокого давления). В одном из примеров, частота вращения электродвигателя, приводящего в действие дозирующий клапан насоса высокого давления может коротко повышаться или понижаться относительно вращения распределительного вала, чтобы регулировать момент времени открывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления относительно положения плунжера насоса высокого давления. Поскольку плунжер насоса высокого давления приводится в движение распределительным валом, регулирование положения открывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления относительно положения распределительного вала регулирует установку момента открывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления относительно положения плунжера насоса высокого давления. В некоторых примерах, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления поворачивается синхронно с вращением распределительного вала. Способ 900 переходит на 908 после того, как отрегулирована установка момента открывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления.

На 908, способ 900 регулирует установку момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления по требуемой установке фаз распределительного вала. Например, как проиллюстрировано на фиг.6-7, 10-11 и 16-17, установка момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления может подвергаться опережению или запаздыванию относительно установки фаз распределительного вала, чтобы повышать или понижать давление в топливном насосе высокого давления. В одном из примеров, ток и/или напряжение, подаваемые на обмотки электродвигателя, могут увеличиваться или уменьшаться в течение цикла вращения распределительного вала, чтобы регулировать установки момента открывания и закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления относительно положения плунжера насоса высокого давления. Таким образом, в течение и между циклами вращения кулачка, частота вращения электродвигателя, открывающего и закрывающего дозирующий клапан топливного насоса высокого давления, может повышаться и/или понижаться для регулирования моментов времени открывания и закрывания дозирующего клапана. Электродвигатель, приводящий в действие дозирующий клапан, может приводиться в действие синхронно с вращением распределительного вала. Способ 900 переходит на 910 после того, как установка момента закрывания дозирующего клапана отрегулирована по требуемой регулировке фаз кулачкового распределения.

На 910, способ 900 определяет давление в направляющей-распределителе для топлива, питающей топливные форсунки топливом. В одном из примеров, давление топлива в направляющей-распределителе для топлива может определяться посредством датчика давления топлива направляющей-распределителя для топлива. Способ 900 переходит на 912 после того, как определяется давление топлива в направляющей-распределителе для топлива, подающей топливо в топливные форсунки.

На 912, способ 900 оценивает, является или нет давление направляющей-распределителя для топлива большим, чем пороговое давления. Если так, способ 900 переходит на 920. Иначе, способ 900 переходит на 914. В одном из примеров, способ 900 контролирует давление топлива в направляющей-распределителе для топлива в течение обеих фаз, всасывания и накачки, насоса высокого давления. Если давление в направляющей-распределителе для топлива является большим, чем пороговый уровень, когда топливный насос высокого давления находится в фазе всасывания, дозирующий клапан может удерживаться открытым. Если давление в направляющей-распределителе для топлива является большим, чем пороговый уровень в течение фазы накачки, дозирующий клапан может подвергаться сигналу управления в открытое положение в течение оставшейся части фазы накачки или по меньшей мере до тех пор, пока давление топлива не является меньшим, чем требуемое давление топлива. В других примерах, установка момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления может подвергаться запаздыванию, с тем чтобы снижать производительность топливного насоса высокого давления.

На 920, способ 900 исправляет установку момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления, из условия чтобы дозирующий клапан топливного насоса высокого давления оставался открытым в течение более длительного периода времени в течение части накачки цикла топливного насоса высокого давления. Таким образом, установка момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления может подвергаться запаздыванию. В некоторых примерах, установка момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления может подвергаться запаздыванию относительно положения распределительного вала или плунжера насоса высокого давления, из условия чтобы дозирующий клапан топливного насоса высокого давления оставался открытым в течение одного или более циклов накачки топлива высокого давления. Таким образом, количество топлива, перекачиваемое насосом высокого давления в направляющую-распределитель для топлива, может уменьшаться, с тем чтобы поддерживать или снижать давление топлива направляющей-распределителя для топлива. Способ 900 переходит на 914 после того, как отрегулирована установка момента открывания топливного дозирующего клапана.

На 914, способ 900 оценивает, является или нет давление направляющей-распределителя для топлива меньшим, чем пороговое давления. Если так, способ 900 переходит на 916. Иначе, способ 900 переходит на 918. Таким образом, если давление топлива в направляющей-распределителе для топлива находится в пределах требуемого диапазона, временные характеристики дозирующего клапана топливного насоса высокого давления не регулируются. Однако, если давление топлива в направляющей-распределителе для топлива находится выше или ниже требуемого диапазона, может регулироваться установка момента закрывания дозирующего клапана высокого давления.

На 916, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления может подвергаться сигналу управления в закрытое положение в ответ на давление топлива в направляющей-распределителе для топлива, являющееся меньшим, чем требуемое давление. Таким образом, если давление в направляющей-распределителе для топлива является меньшим, чем пороговый уровень в течение фазы накачки, дозирующий клапан топливного насоса высокого давления может подвергаться сигналу управления в закрытое положение в течение оставшейся части фазы накачки или по меньшей мере до тех пор, пока давление топлива не является большим, чем требуемое давление топлива. Производительность топливного насоса высокого давления может увеличиваться посредством осуществления опережения установки момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления относительно распределительного вала или положения плунжера насоса высокого давления. Если дозирующий клапан топливного насоса высокого давления уже закрыт, момент времени закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления для последующего цикла насоса высокого давления может подвергаться опережению по времени, чтобы увеличивать выходную мощность насоса высокого давления.

В некоторых примерах, два пороговых уровня давления направляющей-распределителя для топлива могут быть предусмотрены для регулирования установки момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса. В одном из примеров, когда давление топлива внутри направляющей-распределителя для топлива является меньшим, чем первое пороговое значение, установка момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса подвергается опережению для увеличения производительности топливного насоса высокого давления. Если давление топлива в направляющей-распределителе для топлива превышает второй пороговый уровень, установка момента закрывания дозирующего клапана топливного насоса высокого давления может подвергаться запаздыванию, чтобы снижать давление топлива в направляющей-распределителе для топлива. Таким образом, давление топлива в направляющей-распределителе для топлива может регулироваться между верхним давлением топлива и нижним давлением топлива. Способ 900 переходит на 918 после того, как положение дозирующего клапана топливного насоса высокого давления подвергается опережению для увеличения производительности топливного насоса высокого давления.

На 918, способ 900 оценивает, завершена или нет фаза накачки топливного насоса высокого давления. В одном из примеров, цикл топливного насоса высокого давления может быть временем между началом первой фазы всасывания и началом второй фазы всасывания. Таким образом, окончание фазы накачки указывает, что является начинающим движение новый цикл топливного насоса высокого давления. Если фаза накачки топливного насоса высокого давления не завершена, способ 900 возвращается на 910.

Таким образом, между 910 и 918, установка момента открывания и закрывания положения дозирующего клапана топливного насоса высокого давления может регулироваться в ответ на давление топлива в направляющей-распределителе для топлива. Фиг.7 и 17 показывают два примера, где дозирующий клапан открывается и закрывается множество раз в течение цикла насоса высокого давления во ответ на давление топлива в направляющей-распределителе для топлива.

Специалистам в данной области техники следует понимать, что способы, описанные на фиг.18, могут представлять собой одну или более из любого количества стратегий обработки, таких как управляемая событиями, управляемая прерываниями, многозадачная, многопоточная, и тому подобная. По существу, различные проиллюстрированные этапы или функции могут выполняться впроиллюстрированные этапы или функции могут выполняться в проиллюстрированной последовательности, параллельно, или в некоторых случаях пропускаться. Подобным образом, порядок обработки не обязательно требуется для достижения целей, признаков и преимуществ, описанных в материалах настоящей заявки, но приведен для облегчения иллюстрации и описания. Хотя не проиллюстрировано явным образом, специалисту в данной области техники следует понимать, что одни или более из проиллюстрированных этапов или функций могут выполняться неоднократно, в зависимости от конкретной используемой стратегии.

На этом описание завершено. Однако, после его прочтения специалистам в данной области техники будут очевидны многие изменения и модификации, не выходящие за рамки сущности и объема полезной модели. Например, одноцилиндровый двигатель, рядные двигатели I2, I3, I4, I5 и V-образные двигатели V6, V8, V10 и V12, работающие на природном газе, бензине, дизельном топливе или альтернативных топливных конфигурациях, могли бы использовать настоящую полезную модель для получения преимуществ.

Claims

1. Топливная система, содержащая:

топливный насос с кулачковым приводом, включающий впуск и выпуск;

топливную форсунку в сообщении по текучей среде с выпуском и

дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом.

2. Топливная система по п.1, в которой дозирующий клапан с кулачковым приводом дополнительно содержит седло клапана и тарелку клапана.

3. Топливная система по п.2, в которой дозирующий клапан с кулачковым приводом дополнительно содержит возвратную пружину, расположенную, чтобы прижимать тарелку клапана к седлу клапана.

4. Топливная система по п.1, в которой тарелка клапана присоединена к валу.

5. Топливная система по п.4, дополнительно содержащая кулачок, находящийся в механической связи с валом.

6. Топливная система по п.5, дополнительно содержащая уплотнительное кольцо, находящееся в механической связи с валом.

7. Топливная система по п.1, дополнительно содержащая запорный клапан, расположенный на выпуске и смещенный, чтобы предотвращать поток топлива в выпуск.

8. Топливная система, содержащая:

топливную форсунку в сообщении по текучей среде с выпуском;

дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом; и

электродвигатель в механической связи с дозирующим клапаном с кулачковым приводом.

9. Топливная система по п.8, дополнительно содержащая кулачок, находящийся в механической связи с электродвигателем.

10. Топливная система по п.9, дополнительно содержащая седло клапана и тарелку клапана.

11. Топливная система по п.10, в которой электродвигатель включает в себя вал электродвигателя, перпендикулярный оси перемещения тарелки клапана.

12. Топливная система по п.10, в которой тарелка клапана отдалена от седла клапана, когда дозирующий клапан с кулачковым приводом находится в открытом положении, и находится в контакте с седлом клапана, когда дозирующий клапан с кулачковым приводом находится в закрытом положении.

13. Топливная система по п.10, дополнительно содержащая пружину, находящуюся в механической связи с тарелкой клапана.

14. Топливная система по п.13, в которой пружина смещена, чтобы прижимать тарелку клапана к седлу клапана.

15. Топливная система, содержащая:

топливный насос с кулачковым приводом, включающий впуск, выпуск и плунжер;

дозирующий клапан с кулачковым приводом, расположенный на впуске топливного насоса с кулачковым приводом;

электродвигатель в механической связи с дозирующим клапаном с кулачковым приводом и

контроллер.

16. Топливная система по п.15, в которой контроллер включает в себя команды, хранимые на постоянном носителе, обеспечивающие открывание дозирующего клапана с кулачковым приводом, когда плунжер находится, по существу, на максимальном уровне подъема плунжера.

17. Топливная система по п.16, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для установки момента закрывания дозирующего клапана с кулачковым приводом в ответ на нагрузку двигателя.

18. Топливная система по п.17, в которой контроллер включает в себя команды для вращения электродвигателя синхронно с перемещением плунжера.

19. Топливная система по п.16, в которой контроллер включает в себя дополнительные команды для регулирования количества топлива, выводимого из топливного насоса с кулачковым приводом.

20. Топливная система по п.16, в которой контроллер включает в себя команды для вращения электродвигателя в ответ на давление топлива в направляющей-распределителе для топлива.