低靜態漏油系統中的壓力控制的製作方法

2023-05-14 02:27:56 2

專利名稱：低靜態漏油系統中的壓力控制的製作方法
技術領域：
本發明整體上涉及共軌燃料系統中的壓力控制，更具體地，涉及一種用於控制低 靜態漏油系統中的軌道壓力的裝置。
背景技術：
共軌燃料系統通常包括燃料源和用於經由共軌 將燃料直接供應到內燃機氣缸中 的燃料輸送部件。可以利用一個或多個泵將共軌中的燃料增壓至較高壓，並且可以通過多 個獨立的燃料供應通道將燃料輸送到燃料噴射器。控制系統可以與燃料系統相聯，以監測 和控制一個或多個燃料系統部件的操作。特別地，例如，控制系統能夠控制高壓泵和每個燃 料噴射器以控制增壓速率和噴射，由此改進發動機的性能和控制。通常，這種燃料系統也包 括一些用以保護系統不會總體超壓的裝置，這種超壓會由於操作、控制或部件問題中的一 個或多個而發生。通常，這種保護是通過使用卸壓閥來實現的，當軌道壓力在預定最大操作 壓力之上時，卸壓閥可以被機械地或電子地致動。工程師們一直在尋求改進這種燃料系統的性能並擴展其能力的方法。例如，低靜 態漏油系統可以使洩漏最少，因此可以改進共軌燃料系統的總的效率、可靠性和耐久性。但 是，缺乏從燃料系統的靜態洩漏會出現之前未意識到的性能挑戰，使得當需要軌道壓力降 低時，壓力不會以期望的速率降低。更具體地，可以允許容許量洩漏的傳統設計的燃料系統 會增大軌道中的減壓率或壓力下降率，而低靜態漏油系統不會。因此，例如，具有低靜態漏 油系統的工作發動機在從高載荷工況到低載荷或怠速工況所需的穩定時間可以得到彌補， 其中，在高載荷工況過程中，利用相對高的軌道壓力，而在低載荷或怠速工況下，利用相對 低的軌道壓力。如上所述，通常已知用於防止共軌燃料系統中超壓的各種機械和電子裝置。例如， 美國專利No. 7392792教導一種卸壓閥，其可以經由流體通道使共軌與燃料箱流體連接以 減輕來自燃料系統的壓力。雖然共有的參考文獻涉及一種用於動態地監測燃料洩漏的方 法，但描述了當軌道壓力超過偏置彈簧彈力並且/或者螺線管被供能時可以被致動的卸壓 閥。雖然參考文獻可以有效地減少或防止過壓發生，但仍沒有意識到需要控制低靜態漏油 系統中的軌道壓力。本發明針對上述一個或多個問題。

發明內容
在一個方面，卸壓閥包括閥體，閥體具有在入口和出口之間按流體方式定位的閥 座。閥構件能夠在第一位置、第二位置和第三位置之間運動。在第一位置，閥構件與閥座接 觸並且將入口與出口流體地阻隔。當閥構件處於第二位置時，入口經由小流通面積流體連 接到出口。當閥構件處於第三位置時，入口經由大流通面積流體連接到出口。電致動器附 接到閥體並且在被供以能量時被可操作地聯接以使閥構件運動。閥構件在處於第一位置時 具有暴露於入口中的流體壓力的開放液壓表面。第一彈簧可操作地定位成在閥構件處於第三位置時將閥構件朝向第二位置偏置。在另一方面，發動機系統包括低靜態漏油系統。該低靜態漏油系統包括共軌和經 由單獨的分支通道流體連接到所述共軌的多個燃料噴射器。變量輸送高壓泵的出口流體 連接到共軌的入口。低靜態漏油系統也包括燃料箱和燃料輸送泵，燃料輸送泵的入口流體 連接到燃料箱且出口流體連接到所述變量輸送高壓泵的入口。卸壓子系統包括電致動器並 且具有第一結構、第二結構和第三結構。在第一結構時，共軌與燃料箱之間的流體連通被關 閉。在第二結構時共軌經由小流通面積與燃料箱流體連通。在第三結構，共軌經由大流通 面積與燃料箱流體連通。卸壓子系統響應於共軌中的流體壓力超過比燃料系統的預定最大 操作壓力更大的預定壓力以液壓驅動的方式從第一結構運動到第三結構。電子控制器與卸 壓子系統、變量輸送高壓泵和多個燃料噴射器中的每個單獨控制通信，並且能夠將壓力下 降控制信號發送至電致動器以使卸壓子系統從第一結構運動到第二結構，並且隨後響應於 發動機載荷減小確定返回到第一結構。在又一方面，一種操作具有低靜態漏油系統的發動機的方法，包括通過操作變量 輸送高壓泵將燃料供應到共軌。燃料經由單獨的分支通道從共軌供應到多個燃料噴射器。 將燃料從多個燃料噴射器直接噴射到各個發動機氣缸中並且點燃各個發動機氣缸中的燃 料。發動機從第一高發動機載荷過渡到第一低發動機載荷。所述過渡步驟包括打開並隨後 關閉所述共軌和燃料箱之間的流體連接。



圖1是根據本發明的一個方面的包括低靜態漏油系統的發動機系統的示意圖；圖2是用於圖1的發動機系統的兩級卸壓閥的剖視圖，其中，兩級卸壓閥被示出為 處於第一結構；圖3是圖2的兩級卸壓閥的剖視圖，其中，兩級卸壓閥被示出為處於第二結構；圖4是圖2的兩級卸壓閥的剖視圖，其中，兩級卸壓閥被示出為處於第三結構；圖5是圖2至4中描繪的兩級卸壓閥的一種替代實施方式的剖視圖；圖6是用於圖1中的發動機系統的兩級卸壓閥的一種替代實施方式的剖視圖；圖7是用於圖1中的發動機系統的兩級卸壓閥的另一種替代實施方式的剖視圖；圖8是用於圖1中的發動機系統的兩級卸壓閥的又一種替代實施方式的剖視圖；圖9a_9d是根據本發明的一種實施方式的用於一種示例性發動機操作的致動器 電壓、閥位置、流通面積和軌道壓力與時間的關係曲線。
具體實施例方式參照圖1，發動機系統10通常可以包括內燃機12，例如壓縮點火發動機。內燃機 12可以包括限定多個氣缸16的發動機缸體14，每個氣缸16形成燃燒室18。活塞20能夠 在每個氣缸16中滑動，以壓縮各個燃燒室18中的空氣。內燃機10也包括可轉動地設置在 發動機缸體14中的曲軸22。連杆24可以將每個活塞20與曲軸22相連接，使得活塞20在 各個氣缸16中的滑動運動致使曲軸22轉動。類似地，曲軸22的轉動可以導致活塞20的 線性滑動運動。發動機系統10也可以包括低靜態漏油系統26，也被稱作共軌燃料系統，用於在內燃機12的操作過程中將燃料供應到每個燃燒室18中。如這裡所描述的，低靜態漏油系統 26的特徵是基於在特定時間從預定最大操作壓力到預定最小操作壓力的壓力下降。例如， 低靜態漏油系統26可以包括燃料系統，該燃料系統在大於約兩秒的時間從最大操作壓力 過渡到最小操作壓力。如應當理解的，在小於約兩秒的時間從最大操作壓力過渡到最小操 作壓力的燃料系統通常不具備呈現低靜態洩漏的特徵。低靜態漏油系統26可以包括能夠保持燃料供應的燃料箱28，和能夠使燃料增壓並且經由共軌34將增壓的燃料引導至多個燃料噴射器32的燃料泵送裝備30。燃料泵送 裝備30可以包括用於增加燃料壓力並且利用燃料管路36將一個或多個增壓燃料流弓I導至 共軌34的一個或多個泵送裝置。例如，燃料泵送裝備30可以包括燃料傳送泵38，該燃料 傳送泵38的入口 38a流體連接到燃料箱28且出口 38b流體連接到變量輸送高壓泵40的 入口 40a。變量輸送高壓泵40可以將燃料壓力增加到大約30-300MPa的範圍，並且其出口 40b流體連接到共軌34的入口 34a。燃料傳送泵38和/或變量輸送高壓泵40可以可操作 地連接到內燃機12並且由曲軸22驅動。例如，變量輸送高壓泵40可以通過齒輪系42連 接到曲軸22。燃料噴射器32可以如圖所示設置在氣缸體14的一部分中，並且可以經由多個獨 立的分支通道44連接到共軌34。每個燃料噴射器32可以在預定時刻、燃料壓力和燃料流 速下可操作地將一定量的增壓燃料噴射到相關聯的燃燒室18中。燃料噴射到燃燒室18中 的定時可以與活塞20的運動同步。例如，燃料可以在活塞20靠近壓縮衝程中的上止點位 置時被噴射，以允許被噴射的燃料壓燃燃燒。替代地，燃料可以在活塞20朝著上止點位置 開始壓縮衝程時被噴射，用於均質充量壓縮點燃操作。如圖所示，燃料噴射器32也可以經 由一個或多個排出管路45流體連接到燃料箱28。控制系統46可以與低靜態漏油系統26和/或發動機系統10相關聯，以監測並控 制燃料泵送裝備30、燃料噴射器32和燃料系統26的各種其它部件的操作。特別地，根據示 例性的實施方式，控制系統46可以包括經由通信線路50而與變量輸送高壓泵40和每個燃 料噴射器32通信的電子控制器48。例如，電子控制器48能夠控制增壓速率和噴射，由此改 進內燃機12的性能和控制。雖然示出了特定的實施方式，但應當理解的是，控制系統46能 夠提供任何期望水平的控制，並且可以包括用於提供期望控制的任何數量的部件和/或裝 置，例如傳感器。電子控制器48可以是標準設計，並且通常可以包括處理器(例如中央處理單元)、 存儲器和有利於電子控制器48內部和外部通信的輸入/輸出電路。中央處理單元可以通 過執行例如存儲在存儲器中的程序代碼的操作指令來控制電子控制器48的操作，其中，操 作可以在電子控制器48的內部或外部開始。可以利用控制方案，其經由輸入/輸出電路監 測例如傳感器、致動器或控制單元的系統或裝置的輸出，以控制向各種其它系統或裝置的 輸入。例如，電子控制器48可以與每個燃料噴射器32控制聯通，或者更特別地經由通信線 路50而與燃料噴射器32的致動器控制聯通，以在準確時間輸送所需量的燃料。另外，電子 控制器48可以經由通信線路50向變量輸送高壓泵40發送控制信號，以控制高壓泵40向 共軌34的壓力和輸出。發動機系統10或者更具體地低靜態漏油系統26也可以包括卸壓子系統52。卸壓 子系統52，一般而言，可以包括用於打開和關閉共軌34和燃料箱28或其它排出管路之間的流體連接的裝置。根據一種實施方式，卸壓子系統52可以包括兩級卸壓閥54，其可以接收來自電子控制器48的電子控制信號。兩級卸壓閥54在圖2中示出為處於第一結構，其通 常可以包括閥體70，該閥體70具有按照流體方式定位在入口 74和出口 76之間的閥座72， 其中，入口 74可以與共軌34流體連接並且出口 76可以經由排出管路45與燃料箱28流體 連接。閥構件78可以在包括所示第一位置的多個位置之間相對於閥座72運動。具體地， 在第一位置，閥構件78可以與閥座72接觸，並且因此，可以使入口 74與出口 76流體阻隔。根據一種實施方式，電致動器80可以附接到閥體70並且在被供以能量時被可操 作地聯接以使閥構件78運動。電致動器80可以包括具有電樞86的螺線管84，該電樞86 在螺線管84被供以能量時聯接以使閥構件78朝著第一位置運動。具體地，螺線管84可以 被供以能量以使閥構件78克服第二彈簧88提供的彈簧彈力運動到第一位置，第二彈簧88 相對於第一彈簧92而言可以被認為是弱彈簧。替代地或附加地，螺線管84可以被供以能 量，以克服作用在閥構件78的開放的液壓表面90上的開啟力來驅使閥構件78。另外，這種 運動可以有效地使閥構件78與第一彈簧92解除聯接，第一彈簧92相對於第二或弱彈簧88 而言可以被認為是強彈簧，以下將更加詳細地進行討論。雖然電致動器80被描述為包括螺 線管84和電樞86，但應當理解的是，電致動器80可以包括各種已知致動器中的任意致動 器。例如，電致動器80可以包括壓電致動器，該壓電致動器具有響應於接收在通信線路50 上的來自電子控制器48的控制信號或電壓而改變長度的壓電疊堆。現在參照圖3，兩級卸壓閥54被示出為處於第二結構。在第二結構中，電致動器 80可以被斷開能量，由此允許弱彈簧88將閥構件78偏置到第二或略微打開位置。具體地， 弱彈簧88可以迫使閥構件78與閥座72脫離接觸。另外，共軌34中作用在開放的液壓表 面90上的流體壓力可以驅使閥構件78朝向第二位置。因此，兩級卸壓閥78的入口 74可 以經由如圖所示的小流通面積流體連接到閥54的出口 76。另外，在兩級卸壓閥54處於第 二結構時，閥構件78可以有效地與強彈簧92聯接。應當理解的是，強彈簧92可僅僅是相 對於弱彈簧88而言被表徵為「強」。具體地，強彈簧92可以包括比弱彈簧88大的預載荷。 類似地，弱彈簧88可以僅相對於強彈簧92而言被認為是「弱」的。圖4中大體上示出了兩級卸壓閥54的第三結構。在兩級卸壓閥54的第三結構中， 入口 74可以如圖所示經由大流通面積流體連接到出口 76。更具體地，電致動器80可以被 斷開能量，以允許共軌34中的預定流體壓力水平克服強彈簧92的預定預載荷驅使閥構件 78向上並進入第三位置。應當理解的是，在第三位置，閥構件78可以比在其處於第二位置 時進一步與閥座72脫離接觸，並且因此，兩級卸壓閥54的第三結構中提供的流通面積可以 比第二結構中提供的大。根據一種實施方式，兩級卸壓閥54能夠允許在共軌34中的流體 壓力超過比低靜態漏油系統26的預定最大操作壓力大的預定壓力時使閥構件78運動到第 三位置。替代地，如圖5所示，用於本發明的兩級卸壓閥100可以僅設有一個彈簧102。特 別地，兩級卸壓閥100可以與圖2至4的兩級卸壓閥54類似，但可以響應於共軌34中的壓 力，而不是響應於彈簧載荷被偏置到略微打開位置。當電致動器104被斷開能量時，閥構件 106可以運動到與閥座108脫離接觸並且運動到與上述第二位置類似的中等流動位置。可 以允許流過第一出口 110的該中等流動位置能夠對顯著軌道壓力改變提供衰減，同時允許 共軌34建立並保持充足的軌道壓力。當軌道壓力增加時，例如增加到預定最大操作壓力之上，閥構件106可以克服由彈簧102提供的彈簧力進一步向上運動，並運動到第三位置，以 允許通過第二出口 112卸壓。應當理解的是，卸壓子系統54可以包括多個附加的或替代的閥結構，而不偏離本 發明的範圍。雖然圖2至5中已示出了「洩漏」卸壓閥，但也可以利用被偏置到閉合或「非 洩漏」位置的卸壓閥。例如，如圖6所示，卸壓子系統52可以包括替代的兩級卸壓閥120。 根據一種替代實施方式，彈簧122和/或電樞銷124可以朝向第一或閉合位置偏置閥構件 126。電致動器128可以被供以能量，以使電樞銷124稍向上運動，由此允許軌道壓力使閥 構件126運動到第二位置。超行程機構130可以允許電樞銷124在閥構件126運動到第三 位置時具有超行程位置。具體地，當軌道壓力增加到預定最大操作壓力之上時，閥構件126 可以克服彈簧122的預定預載荷向上運動，由此使電樞銷124克服定位在螺線管彈簧孔134 中的彈簧132運動。如應當理解的是，超行程機構130可以允許電樞銷124行進到其通過電致動器128 達到的位置之外，使得電樞銷124不限制閥構件126的運動。雖然示出了特定的實施方式， 但應當理解的是，可以將替代的超行程機構與卸壓閥120或替代的卸壓閥一起使用。例如， 如圖7所示，兩級卸壓閥140可以包括超行程機構142，超行程機構142包括電樞銷聯接彈 簧144並且如圖所示不需要螺 線管146中的彈簧孔。與圖6的卸壓閥120類似的卸壓閥 140也可以包括用於朝著閥構件152偏置電樞銷150的螺線管預載荷彈簧148。根據另一種替代實施方式，如圖8所示，卸壓子系統52可以包括操作方式與燃料 噴射器類似的兩級卸壓閥160。然而，與燃料噴射器止回閥不同，兩級卸壓閥160的止回閥 162可以通入排出管路，例如圖1中所示的排出管路45，而不是通入氣缸。特別地，在例如 通過向電致動器164供以能量而使止回閥162被致動時，共軌34和燃料箱28之間的流體 連接可以被打開以選擇性地減輕共軌34中的壓力。另外，在小的先導閥166下的足夠大的 壓力可以導致閥166打開，並且由此排出燃料且不致動電致動器164。還應當理解的是，電致動器80的致動可以經由從電子控制器48發送的控制信號 來控制。這種控制信號可以響應於低靜態漏油系統26和/或發動機系統10的工況而產生。 例如，控制信號可以響應於傳感器或載荷確定而被發送到兩級卸壓閥54。例如，壓力傳感器 (未示出)能夠感測共軌34中的燃料壓力。另外，傳感器能夠感測燃料的一個或多個不同 或附加的參數，例如溫度、粘度、流速，或本領域中已知的任何其它參數。可以類似地提供傳 感器或其它裝置，以檢測發動機系統10的工況或參數。這種信息可以被發送到電子控制器 48，並且用於監測和/或控制發動機系統10和/或低靜態漏油系統26的操作。總的參照圖9a_9d中的圖表，並且也參照圖1_4，示出了發動機系統10關於兩級卸 壓閥54的關鍵壓力和操作的示例性操作。在時間、，可以利用已知的起動方式開始內燃機 12的起動過程。如圖9d中所示，期望的是在起動過程期間和內燃機12的整個操作過程中 使當前軌道壓力180增大並保持在期望的軌道壓力182處或附近。例如，在時間t1;可以通 過如圖9a所反映的向電致動器80供以能量而使兩級卸壓閥54運動到如圖2所示的第一 結構。通過使閥構件78運動以閉合閥座72，如圖9b所示並且如上所述，軌道壓力可以被 有效地相對於排出管路或燃料箱28密封，由此允許當前軌道壓力180朝著期望的軌道壓力 182增大。隨著當前軌道壓力180在時間t2附近迅速地接近期望的軌道壓力182，兩級卸壓閥54可以運動到圖3的第二結構中以進行「洩漏」，並且因此使過衝衰減。例如，電子控制器48可以向電致動器80發送壓力過衝控制信號，以使閥構件78從第一位置運動到第二位 置，並且隨後響應於發動機載荷增加確定返回到第一位置。具體地，電致動器80可以被短 暫地斷開能量，由此允許閥構件78利用弱彈簧88的彈簧彈力或作用在閥構件78的開放液 壓表面90上的開啟力運動到與閥座72脫離接觸。在短暫地處於略微打開位置的同時，兩 級卸壓閥54可以打開共軌34和燃料箱28之間的小流通面積流體連接，如圖9c的圖表中 所示，以減小軌道壓力。根據圖6的替代的兩級卸壓閥120，閥構件126的類似運動可以通 過向電致動器128供以能量以使閥構件126運動到略微打開位置，並且隨後使電致動器128 斷開能量以允許彈簧122將閥構件126偏置到閉合位置來實現。在時間t3到t6之間，內燃機12可以從高載荷工況過渡到低載荷工況。當這發生 時，如在時間、所示，期望的軌道壓力182可以下落至比當前軌道壓力180低很多。為了 更迅速地減小當前軌道壓力180，電子控制器48可以向電致動器80發送壓力下降控制信號 或附加損失控制信號，以使閥構件78從第一位置運動到第二位置，並且然後響應於發動機 載荷減小確定返回到第一位置。如上所述，當電致動器80被短暫地斷開能量時，兩級卸壓 閥54可以經由小流通面積使共軌34與燃料箱28流體連接，以減小當前軌道壓力180。根 據圖6的替代實施方式，通過向電致動器128供以能量以打開小流通面積流體連接並且隨 後使電致動器128斷開能量以關閉流體連接，當前軌道壓力180可以減小。如在時間t5附近所示，共軌34中的當前軌道壓力180可以增大到預定最大操作壓 力184之上。這種總的過壓可能由於一個或多個操作、控制或部件問題而發生。為了保護 低靜態漏油系統26在這種過壓工況中不受損壞，兩級卸壓閥54可以運動到圖4的第三結 構，如圖表9a-9d中所反映的。特別地，當前軌道壓力180的增大足以驅使閥構件78與閥 座72脫離接觸，並且克服強彈簧92的預定預載荷運動到第三位置。因此，通過兩級卸壓閥 54的大流通面積可以被打開，以使共軌34中的壓力減小到預定最大操作壓力184之下。如應當理解的，大流通面積可以比在兩級卸壓閥54的第二結構中所打開的流通 面積大。如應當理解的，兩個流通面積的精確尺寸可以基於兩級卸壓閥54的期望性能來選 擇。例如，如果小流通面積過大，閥54不會提供期望的軌道壓力控制。但是，如果小流通面 積過小，閥54無法在期望時間內精確地控制軌道壓力。替代地，大流通面積能夠使軌道壓 力快速下降，而不是提供更受控制的洩漏。在時間t6，內燃機12可以停止運轉，由此減小期望的軌道壓力182，如圖所示。為 了在內燃機12停止運轉時減輕來自低靜態漏油系統26的軌道壓力，電子控制器48可以向 電致動器80發送增壓控制信號，以使閥構件78響應於發動機停止運轉確定從第一位置運 動到第二位置。因此，兩級卸壓閥54可以打開以從燃料系統26朝著預定最小操作壓力186 釋放壓力。通過減輕低靜態漏油系統26的當前壓力，在內燃機12停止運轉時燃料系統26 的維護或修理可以更加安全地執行。雖然卸壓子系統52示例性地包括兩級卸壓閥54 (或者閥100、120、140或160)，應 當理解的是，這裡描述的關於兩級卸壓閥54的功能可以利用兩個或多個壓力控制部件來 執行。例如，卸壓子系統52可以包括第一閥，第一閥能夠提供卸壓以減小燃料系統26中的 過壓，例如通過響應於超過最大操作壓力的軌道壓力而打開第一閥。卸壓子系統52也可以 包括第二閥，第二閥可以例如在上述一些情況中被電子控制，以在特定期望時間減輕軌道壓力，從而輔助軌道壓力控制。具體地，第二閥可以提供快速動作和精確操作，以允許綜合 燃料控制算法的發展和利用，特別是用於低靜態漏油系統26。例如，通過監測軌道壓力、發 動機工況和其他參數，這種電子控制卸壓裝置可以用於更加迅速且精確地同步當前軌道壓 力180與期望的軌道壓力182。工業實用性本發明可以在用於內燃機的燃料系統，特別地在用於壓燃發動機的燃料系統中找 到潛在應用。另外，本發明可以特別地應用於出現低靜態洩漏的共軌燃料系統。另外，本發 明還可以應用於需要可接受的燃料壓力穩定時間的低靜態漏油系統。總的參照圖1-9，發動機系統10可以包括具有發動機缸體14的內燃機12，發動機 缸體14限定多個氣缸16。活塞20可以在每個氣缸16中滑動，並且連接到曲軸22，使得活 塞20的線性運動導致曲軸22轉動，同時曲軸22的旋轉運動導致活塞20的線性滑動運動。 發動機系統10也可以包括用於在期望時間向每個氣缸16供應燃料的低靜態漏油系統26， 使得被噴射的燃料和壓縮空氣被點燃，以產生機械能量。但是，發動機12不必一定是如圖 所示的壓燃發動機。低靜態漏油系統26可以包括能夠保持燃料供應的燃料箱28，和能夠使 燃料增壓並經由共軌34將增壓的燃料引導至多個燃料噴射器32的燃料泵送裝備30。控制 系統46可以與低靜態漏油系統26和/或發動機系統10相關聯，以監測並控制燃料泵送裝 備30、燃料噴射器32和燃料系統26的各種其它部件的操作。低靜態漏油系統26可以提供最少的洩漏，並且因此可以改進共軌燃料系統26的 總效率、可靠性和持久性。但是，缺乏靜態洩漏會帶來之前未意識到的性能挑戰，使得當需 要軌道壓力減小時，壓力無法以期望的速率減小。更具體地，允許容許洩漏量的傳統設計的 燃料系統會增加軌道中壓力的減小速率或下降速率，而低靜態漏油系統26不會。因此，例 如，利用低靜態漏油系統26的工作發動機在從高載荷工況到低載荷或怠速工況所需的穩 定時間可以得到彌補，其中，在高載荷工況過程中，利用相對高的軌道壓力，而在低載荷或 怠速工況下，利用相對低的軌道壓力。這裡描述的可以包括兩級卸壓閥54的卸壓子系統52可以提供被動卸壓以保護共 軌燃料系統26不受過壓的影響和/或可以提供用於選擇性地在特定期望時間減輕壓力的 電子致動策略和裝置，以輔助軌道壓力控制。例如，為了保護低靜態漏油系統26在過壓狀 態中不受損壞，兩級卸壓閥54可以運動到如圖4所示的打開結構。特別地，增大的軌道壓力 可以足以驅使兩級卸壓閥54的閥構件78克服強彈簧92的預載荷而與閥座72脫離接觸， 由此使共軌34與燃料箱28或其它排出管路流體連接。因此，通過兩級卸壓閥54的大流通 面積可以打開，以使共軌34中的壓力減小到預定最大操作壓力184之下。另外，在發動機系統10的操作過程中，內燃機12可以從第一高發動機載荷過渡到 第一低發動機載荷。作為響應，共軌34和燃料箱28之間的流體連接可以被短暫地打開並 且隨後關閉。具體地，為了更加迅速地減小當前軌道壓力180，電子控制器48可以向電致 動器80發送壓力下降控制信號或附加損失控制信號，以使閥構件78從第一位置運動到第 二位置，並且隨後響應於發動機載荷減小確定返回到第一位置。當電致動器80被斷開能量 時，兩級卸壓閥54可以經由小流通面積使共軌34與 燃料箱28流體連接，以減小當前軌道 壓力180。另外，當內燃機12停止時，共軌34和燃料箱28之間的流體連接可以被打開，並 且隨後閉合以減輕低靜態漏油系統26中的壓力。
同樣，在操作過程中，內燃機12可以從第二低發動機載荷過渡到第二高發動機載 荷。作為響應，共軌34和燃料箱28之間的流體連接可以例如如上所述通過向電致動器80 供以能量並隨後斷開能量而短暫地打開，並且隨後關閉，以使過衝衰減。雖然僅提供了一些 例子，但應當理解的是，包括或不包括被動卸壓方面的卸壓子系統52可以在內燃機12的整 個操作過程中對低靜態漏油系統26中的軌道壓力進行控制。這種精確控制可以縮短在例 如上述的各種操作過渡中的穩定時間。另外，這種卸壓子系統52可以提供期望的「自我保護」能力。例如，兩級卸壓閥54 在被斷開能量時可以包括偏置的打開位置，該兩級卸壓閥54可以保持在這種「自我保護」 工況下進行操作的期望減小的軌道壓力。另外，可以被偏置到閉合位置的替代的卸壓閥120 可以有利於用於「自我保護」工況的適合的軌道壓力。當然，在這種工況中，可以假定保持 燃料泵送裝備30和燃料噴射器32的適當控制。
另外，卸壓子系統52可以用於減小在向變量輸送高壓泵40供能的齒輪系42中的 反轉力矩和引起的噪音。具體地，當在怠速工況下操作內燃機12時，可能需要變量輸送高 壓泵40來提供有限量的燃料。在一些情況中，這可能需要變量輸送高壓泵40的一個或多 個活塞的非泵送運動。在這之後的很短時間內，當泵送恢復時，可以導致反轉力矩。這種反 轉力矩可以通過將超出多個燃料噴射器32的組合燃料噴射量的燃料泵送到共軌34而得以 減小，由此允許至少一個活塞繼續泵送。超出的燃料可以通過打開共軌34與燃料箱28之 間的流體連接而返回到燃料箱28。應當理解的是，這種控制僅在需要低、或最小操作壓力時 是必須的。應當理解的是，上述說明僅用於示例的目的，並且不意於以任何方式限制本發明 的範圍。因此，本領域技術人員可以理解，本發明的其它方面可以通過研讀附圖、公開的內 容和權利要求書來獲得。
權利要求
一種卸壓閥，包括閥體，其具有在入口和出口之間以流體方式定位的閥座；閥構件，其能夠在第一位置、第二位置和第三位置之間運動；所述閥構件與所述閥座接觸並且在所述閥構件處於第一位置時將所述入口與出口流體地阻隔；當所述閥構件處於所述第二位置時，所述入口經由小流通面積流體連接到所述出口；當所述閥構件處於所述第三位置時，所述入口經由大流通面積流體連接到所述出口；電致動器，其附接到所述閥體並且在被供以能量時被可操作地聯接以使所述閥構件運動；所述閥構件在處於所述第一位置時具有暴露於所述入口中的流體壓力的開放液壓表面；以及第一彈簧，其可操作地定位以在所述閥構件處於所述第三位置處時將所述閥構件朝向所述第二位置偏置。
2.根據權利要求1所述的卸壓閥，其中，所述電致動器是具有電樞的螺線管，所述電樞 在該螺線管被供以能量時被聯接以使所述閥構件朝著所述第一位置或第二位置運動；並且第二彈簧可操作地定位以將所述閥構件朝向所述第一位置或第二位置偏置。
3.根據權利要求1所述的卸壓閥，其中，所述閥構件的第三位置包括電樞的超行程位置。
4.一種發動機系統，包括 低靜態漏油系統，其包括 共軌；經由單獨的分支通道流體連接到所述共軌的多個燃料噴射器； 變量輸送高壓泵，其出口流體連接到所述共軌的入口 ； 燃料箱；燃料輸送泵，其入口流體連接到所述燃料箱且其出口流體連接到所述變量輸送高壓泵 的入口 ；包括電致動器的卸壓子系統，該卸壓子系統具有第一結構、第二結構和第三結構，在所 述第一結構，所述共軌與所述燃料箱之間的流體連通被關閉，在所述第二結構，所述共軌經 由小流通面積與所述燃料箱流體連通，在所述第三結構，所述共軌經由大流通面積與所述 燃料箱流體連通，所述卸壓子系統響應於所述共軌中的流體壓力超過比燃料系統的預定最 大操作壓力大的預定壓力以液壓驅動的方式從所述第一結構運動到所述第三結構；以及與所述卸壓子系統、所述變量輸送高壓泵和所述多個燃料噴射器中的每個單獨控制通 信的電子控制器，所述電子控制器能夠將壓力下降控制信號發送至所述電子致動器以使所 述卸壓子系統從所述第一結構運動到所述第二結構，並且隨後響應於發動機載荷減小確定 返回到所述第一結構。
5.根據權利要求4所述的發動機系統，其中，所述卸壓子系統包括具有閥構件的閥，當 所述卸壓子系統在所述第一結構時，閥構件處於與閥座接觸的第一位置，當所述卸壓子系 統在所述第二結構時，閥構件處於與閥座脫離接觸的第二位置，當所述卸壓子系統在所述 第三結構時，閥構件處於進一步與閥座脫離接觸的第三位置；其中，所述閥包括第一彈簧，其被定位成將所述閥構件朝向所述第一位置和第二位置之一偏置；和 第二彈簧，其被定位成當所述閥構件處於所述第三位置時將所述閥構件朝向所述第二 位置偏置。
6.根據權利要求5所述的發動機系統，其中，所述電子控制器能夠將壓力過衝控制信 號發送到所述電致動器，以使所述閥構件從所述第一位置運動到所述第二位置，並且隨後 響應於發動機載荷增大的確定返回到所述第一位置；其中，所述電子控制器能夠將減壓控制信號發送到所述電致動器，以響應於發動機停 止運轉的確定使所述閥構件從所述第一位置運動到所述第二位置；其中，所述電子控制器能夠將寄生損失控制信號發送到所述電致動器，以響應於發動 機低載荷的確定使所述閥構件從所述第一位置運動到所述第二位置。
7.一種操作具有低靜態漏油系統的發動機的方法，包括以下步驟 通過操作變量輸送高壓泵將燃料供應到共軌；經由單獨的分支通道將燃料從所述共軌供應到多個燃料噴射器； 將燃料從所述多個燃料噴射器直接噴射到各個發動機氣缸中； 點燃所述各個發動機氣缸中的燃料；並且從第一高發動機載荷過渡到第一低發動機載荷，所述過渡步驟包括打開並隨後關閉所 述共軌和燃料箱之間的流體連接。
8.根據權利要求7所述的方法，包括從第二低發動機載荷過渡到第二高發動機載荷的 步驟，所述第二過渡步驟包括打開並隨後關閉所述共軌和燃料箱之間的流體連接；停止所述發動機；並且在停止所述發動機之後打開並隨後關閉所述共軌和燃料箱之間的流體連接。
9.根據權利要求8所述的方法，包括以下步驟通過向所述共軌泵送超出所述多個燃料噴射器的組合燃料噴射量的燃料來減小向所 述變量輸送高壓泵提供動力的齒輪系中的反轉力矩；並且通過打開所述共軌和所述燃料箱之間的流體連接將超出的燃料送回到所述燃料箱。
10.根據權利要求9所述的方法，其中，所述打開步驟是通過向閥的電致動器供以能量 或斷開能量來實現的；其中，每一個所述打開步驟都包括打開所述共軌與所述燃料箱之間的小流通面積流體連接；超過所述共軌中的預定最大操作壓力；並且打開與所述閥的大流通面積流體連接，以將所述共軌中的壓力降低到所述預定最大操 作壓力之下。
全文摘要
本發明公開一種低靜態漏油系統中的壓力控制，具體地，公開一種包括閥體的卸壓閥，該閥體具有在入口和出口之間以流體方式定位的閥座。閥構件能夠在第一位置、第二位置和第三位置之間運動。閥構件與閥座接觸並且在閥構件處於第一位置時將入口與出口流體阻隔。當閥構件處於第二位置時，入口經由小流通面積流體連接到出口。當閥構件處於第三位置時，入口經由大流通面積流體連接到出口。電致動器附接到閥體並且在被供以能量時被可操作地聯接以使閥構件運動。閥構件在處於第一位置時具有暴露於入口中的流體壓力的開放液壓表面。彈簧可操作地定位成在閥構件處於第三位置時將閥構件朝向第二位置偏置。
文檔編號F02D41/00GK101881244SQ20101017460
公開日2010年11月10日 申請日期2010年5月6日 優先權日2009年5月7日
發明者A·S·約翰森, B·R·託爾, D·R·帕克特, J·Z·李, J·德佩瓦, J·溫卡塔拉格哈萬, K·C·阿達姆斯, M·C·隆, M·D·吉爾斯特納, S·F·沙弗 申請人:卡特彼勒公司