用於操作直接噴射燃料泵的系統和方法

2023-05-28 03:58:21 3

用於操作直接噴射燃料泵的系統和方法
【專利摘要】本發明公開用於直接噴射燃料泵的方法和系統。所述方法和系統用可變的效率水平選擇性地操作該直接噴射燃料泵。
【專利說明】用於操作直接噴射燃料泵的系統和方法

【技術領域】
[0001]本發明涉及用於操作直接燃料噴射泵的系統和方法。

【背景技術】
[0002]直接噴射燃料到發動機汽缸中可以以噴射燃料到發動機進氣道中不能改善發動機運行的方式改善一些發動機運行。同樣，噴射燃料到發動機進氣道中可以以直接噴射燃料到發動機汽缸中不能改善發動機運行的方式改善發動機運行。例如，在低發動機負荷期間，與直接燃料噴射比起來，進氣道燃料噴射是優選的，因為進氣道燃料噴射器比直接燃料噴射器更安靜。另一方面，由於直接噴射燃料到汽缸中通過燃料氣化冷卻汽缸充氣，因此在較高發動機負荷下可以操作直接燃料噴射器以減少發動機爆震的可能性。進氣道燃料噴射和直接燃料噴射的優點可以通過結合進氣道和直接燃料噴射到發動機中來實現。但是，在直接燃料噴射器被停用的狀況期間，直接噴射燃料泵可以繼續運行使得發動機燃料經濟性比期望的低。


【發明內容】

[0003]本文的發明人已經認識到，上面提到的問題可以通過一種操作直接噴射燃料泵的方法至少部分地解決，該方法包括:在第一狀況期間，用第一活塞提升量操作直接噴射燃料泵；和在第二狀況期間，用第二活塞提升量操作直接噴射燃料泵，該第二狀況不同於第一狀況，第二活塞提升量大於第一活塞提升量。
[0004]通過用改變提升量操作直接噴射燃料泵，能夠停用直接噴射燃料泵並且利用很少的能量來實現。例如，直接噴射燃料泵可以從低提升凸輪廓線轉移到零提升凸輪廓線以停用直接噴射燃料泵。當用零提升凸輪廓線操作時燃料泵活塞可以保持靜止。因此，直接噴射燃料泵不通過在直接噴射燃料泵的壓縮室中壓縮燃料而消耗能量。此外，由於活塞是靜止的並且不往復運動，該直接噴射燃料泵可以不需要潤滑。
[0005]本發明可以具有若干優點。例如，該方法可以減少發動機的燃料消耗。此外，該方法可以利用緊湊的機構而被應用。而且，該方法可以允許發動機旋轉而不向直接噴射燃料泵活塞和泵送室(pumping chamber)提供潤滑。
[0006]本發明的上述優點和其他優點，以及特徵從下面單獨的或結合附圖的【具體實施方式】容易明白。
[0007]應當明白，提供上面的概述是為了以簡單的形式引進選擇的構思，這種構思在【具體實施方式】中進一步描述。這並不意味著視為所主張主題的關鍵的或基本的特徵，所主張主題的範圍由隨附的權利要求唯一地限定。而且，所主張的主題不限於解決在上面或在本公開的任何部分中提及的任何缺點的實施方式。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1示出內燃機的汽缸的示例；
[0009]圖2示出可以與圖1的發動機一起使用的燃料系統的示例；
[0010]圖3示出現有技術的高壓直接噴射燃料泵的示例；
[0011]圖4示出圖2的燃料系統的高壓直接噴射燃料泵的示例；
[0012]圖5A-5B示出示例性的高壓直接噴射燃料泵致動器；和
[0013]圖6示出用於操作高壓直接噴射燃料泵的方法的示例性流程圖。

【具體實施方式】
[0014]下面的描述涉及用於操作直接噴射燃料泵的方法和系統，例如圖1-2和圖4-5B的系統。該燃料系統向諸如圖1的發動機的內燃發動機傳遞燃料。該燃料系統可以構造成如圖2所示。圖3示出現有技術燃料泵的示例，當該燃料泵被停用時可能有問題。在圖4中示出根據本發明的燃料泵。圖5A和圖5B示出改變直接噴射燃料泵活塞提升的示例性燃料泵致動器的詳細視圖。圖6示出用於操作圖1-2和圖4-5B的系統中的直接噴射燃料泵的方法。
[0015]圖1示出內燃機10的燃燒室或汽缸的示例。發動機10可以由包括控制器12的控制系統和由經由輸入裝置132來自車輛操作者130的輸入至少部分地控制。在這個示例中，輸入裝置132包括加速器踏板和用於產生成比例的踏板位置信號PP的踏板位置傳感器134。發動機10的汽缸(本文也叫做「燃燒室」)14可以包括具有設置在其中的活塞138的燃燒室壁136。活塞138可以聯接到曲軸140，使得活塞的往復運動轉變成曲軸的旋轉運動。曲軸140可以經由傳動系統聯接到車輛的至少一個驅動輪。而且，起動機馬達(未示出)可以經由飛輪聯接到曲軸140，以能夠啟動發動機10的運行。
[0016]汽缸14可以經由一系列進氣通道142、144和146接收進氣空氣。除了汽缸14之夕卜，進氣通道146還可以與發動機10的其他汽缸連通。在一些示例中，一個或多個進氣通道可以包括諸如渦輪增壓器或機械增壓器的升壓裝置。例如，圖1示出包括渦輪增壓器的發動機10，該渦輪增壓器具有設置在進氣通道142和144之間的壓縮機174，和沿著排氣通道148設置的排氣渦輪176。在升壓裝置構造成渦輪增壓器的情況下，壓縮機174可以經由軸180至少部分地由排氣渦輪176供能。但是，在其他示例中，例如在發動機10具有機械增壓器的情況下，排氣渦輪176可以選擇地被省去，其中壓縮機174可以由來自馬達或發動機的機械輸入供能。包括節流板164的節流閥162沿著發動機的進氣通道設置，用於改變提供給發動機汽缸的進氣空氣的流率和/或壓力。例如，節流閥162可以如圖1所示位於壓縮機174的下遊，或可選地設置在壓縮機174的上遊。
[0017]除了汽缸14之外，排氣通道148還可以接收來自發動機10的其他汽缸的排氣。排氣傳感器128被示出在排放控制裝置178的上遊聯接到排氣通道148。傳感器128可以選自用於提供排氣空氣/燃料比的各種合適的傳感器，例如線性氧傳感器或UEGO(通用或寬範圍排氣氧)、雙態氧傳感器或EGO (如所描述的)、HEGO (加熱的EGO)、NOx、HC或CO傳感器。排放控制裝置178可以是三元催化劑(TWC)、Ν0χ捕集器、各種其他的排放控制裝置、或其組合。
[0018]發動機10的每個汽缸可以包括一個或多個進氣門和一個或多個排氣門。例如，汽缸14被示出包括設置在汽缸14的上部區域的至少一個進氣提升閥150和至少一個排氣提升閥156。在一些不例中，發動機10的每個汽缸,包括汽缸14,可以包括設置在該汽缸的上部區域的至少兩個進氣提升閥和至少兩個排氣提升閥。
[0019]進氣門150可以經由致動器152由控制器12控制。在一個示例中，致動器152是包括凸輪凸角的凸輪軸。同樣，排氣門156可以經由致動器154由控制器12控制。在一些狀況期間，控制器12可以改變提供給致動器152和154的信號以控制相應的進氣門和排氣門的打開和關閉。進氣門150和排氣門156的位置可以由相應的氣門位置傳感器(未示出)確定。氣門致動器可以是電子氣門致動型或凸輪致動型，或其組合。進氣門和排氣門正時可以同時控制，或可以利用可變的進氣凸輪正時、可變的排氣凸輪正時、雙獨立可變的凸輪正時或固定的凸輪正時的任何可能性。每個凸輪致動系統可以包括一個或多個凸輪，並且可以利用由控制器12操作的凸輪廓線轉換(CPS)、可變的凸輪正時(VCT)、可變的氣門正時(VVT)和/或可變閥提升(VVL)系統其中一個或多個，以改變氣門運行。例如，汽缸14可以可選地包括經由電子氣門致動控制的進氣門和經由包括CPS和/或VCT的凸輪致動控制的排氣門。在其他示例中，進氣門和排氣門可以由共同的氣門致動器或致動系統、或可變的氣門正時致動器或致動系統控制。
[0020]汽缸14可以具有壓縮比，該壓縮比為活塞138在下止點的容積與在上止點的容積之比。在一個示例中，壓縮比在9:1至10:1的範圍內。但是，在一些示例中，在使用不同的燃料的情況下，該壓縮比可以增加。例如，當利用較高辛烷的燃料或具有較高的潛在的蒸氣熱焓的燃料時這可能發生。如果由於直接噴射對發動機爆震的影響利用直接噴射，那麼壓縮比也可以增加。
[0021]在一些示例中，發動機10的每個汽缸可以包括用於點火燃燒的火花塞192。在選擇的運行模式下，點火系統190可以響應來自控制器12的火花提前信號經由火花塞192為燃燒室14提供點火火花。但是，在一些示例中，火花塞192可以被省去，例如在發動機10可以通過自動點火或通過噴射燃料啟動燃燒的情況下，在一些柴油發動機的情況下情況就是這樣。
[0022]在一些示例中，發動機10的每個汽缸可以構造成具有為其提供燃料的一個或多個燃料噴射器。作為非限制性的示例，汽缸14被示出包括兩個燃料噴射器166和170。燃料噴射器166和170可以構造成從燃料系統8接收的燃料。正如參考圖2和3詳細說明的，燃料系統8可以包括一個或多個燃料箱、燃料泵和燃料軌。燃料噴射器166被示出直接聯接於汽缸14，用於經由電子驅動器168與從控制器12接收的信號脈衝寬度FPW-1成比例將燃料直接噴射到其中。以這種方式，燃料噴射器166提供稱之為燃料直接噴射(下文中叫做「DI」)的噴射到燃燒汽缸14中。雖然圖1示出噴射器166位於汽缸14的一側，但是可選地，它可以設置在活塞的頂部，例如，靠近火花塞192的位置。由於一些乙醇基的燃料的較低的揮發性，當用乙醇基的燃料運行發動機時這個位置可以提供混合和燃燒。可選地，噴射器可以設置在頂部並且靠近進氣門以改善混合。燃料可以經過高壓燃料泵從燃料系統8的燃料箱提供給燃料噴射器166，和燃料軌。而且，燃料箱可以具有提供信號給控制器12的壓力傳感器。
[0023]燃料噴射器170被示出設置在進氣通道146而不是汽缸14中，以提供稱之為進氣道燃料噴射(在下文中稱之為「PFI」)的噴射到汽缸14上遊的進氣道中。燃料噴射器170可以經由電子驅動器171與從控制器12接收的信號脈衝寬度FPW-2成比例噴射從燃料系統8接收的燃料。應當指出，單個驅動器168或171可以用於兩個燃料噴射系統，或可以利用多個驅動器，例如，驅動器168用於燃料噴射器166，驅動器171用於燃料噴射器170，如圖所示。
[0024]在可替代的示例中，每個噴射器166和170可以構造成用於將燃料直接噴射到汽缸14中的直接燃料噴射器。在又一個不例中，每個噴射器166和170可以構造成用於將燃料噴射到進氣門150的上遊的進氣道燃料噴射器。在再一個示例中，汽缸14可以只包括單個燃料噴射器，其構造成以改變作為燃料混合物的相對量接收來自燃料系統的不同的燃料，並且還構造成作為直接燃料噴射器將這種燃料混合物噴射到汽缸中，或者作為進氣道燃料噴射器將這種燃料混合物噴射到進氣門的上遊。因此，應當理解，本文所述的燃料系統不限於本文中以舉例的方式所描述的具體的燃料噴射器結構。
[0025]在汽缸的單個循環期間，燃料可以由兩個噴射器傳遞到汽缸。例如，每個噴射器可以傳遞在汽缸14中燃燒的總燃料噴射的一部分。而且，正如在本文下面所描述的，從每個噴射器傳遞的燃料的分布和相對量可以隨著諸如發動機負荷、爆震和排氣溫度的工況而變化。在打開進氣門事件、關閉進氣門事件期間(例如，基本上在進氣衝程之前)以及在打開進氣門操作和關閉進氣門操作兩者期間，可以傳遞進氣道噴射的燃料。同樣地，例如，在進氣衝程期間以及部分地在排氣衝程之前的期間，在進氣衝程期間以及部分地在壓縮衝程期間，可以傳遞直接噴射的燃料。因此，即便對單個燃燒事件，噴射的燃料可以在與進氣道噴射器和直接噴射器不同的正時噴射。而且，對於單個的燃燒事件，每個循環可以進行傳遞的燃料的多個噴射。所述多個噴射可以在壓縮衝程、進氣衝程或其任何合適的組合期間進行。
[0026]如上所述，圖1僅示出多汽缸發動機的一個汽缸。因此，每個汽缸可以類似地包括其自己的一組進氣門/排氣門、燃料噴射器(多個燃料噴射器)、火花塞等。應當明白，發動機10可以包括任何合適數目的汽缸，包括2個、3個、4個、5個、6個、8個、10個、12個或更多個汽缸。而且，每個汽缸可以包括參考汽缸14由圖1所描述和示出的一些或全部的各種部件。
[0027]噴射器166和170可以具有不同的特性。其包括不同的尺寸，例如，一個噴射器可以具有比其他更大的噴射孔。其他的不同包括但不限於，不同噴射角度、不同的運行溫度、不同的目標、不同的噴射正時、不同的噴射特性、不同的位置等。而且，根據噴射器166和170中的噴射的燃料的分布比率，可以實現不同的效果。
[0028]在圖1中控制器12被示出為微型計算機，其包括:微處理單元106、輸入/輸出埠 108、在這個具體的示例中作為非瞬變只讀存儲器110用於儲存可執行的指令的用於非瞬變的可執行的程序和校準值的電子存儲介質、隨機存取存儲器112、保活存儲器114和數據總線。控制器12可以接收來自聯接到發動機10的傳感器的各種信號，除了上面提到的那些信號之外，還包括:來自質量空氣流傳感器122的引入的質量空氣流量(MAF)的測量；來自聯接到冷卻套管118的溫度傳感器116發動機冷卻液溫度(ECT);來自聯接到曲軸140的霍爾效應傳感器120 (或其他類型)的表面點火感測信號(PIP);來自節流閥位置傳感器的節流閥位置(TP);以及來傳感器124的絕對歧管壓力信號(MAP)。發動機轉速信號RPM可以通過控制器12從信號PIP產生。來自歧管壓力傳感器的歧管壓力信號MAP可以用來提供進氣歧管44中的真空或壓力的指示
[0029]圖2示意地示出圖1的示例性燃料系統8。燃料系統8可以被操作以向諸如圖1的發動機10的發動機傳遞燃料。燃料系統8可以從燃料箱202向發動機提供燃料。作為具體的非限制性的示例，燃料箱中的燃料類型可以只包括汽油，或燃料類型可以是汽油和乙醇的組合。
[0030]燃料可以經由燃料加注通道204提供到燃料箱202。與燃料箱202連通的低壓燃料泵(LPP) 208可以被運行，以經由第一燃料通道230從燃料箱202向第一組進氣道噴射器242供應燃料。在一個示例中，燃料泵208可以是至少部分地設置在燃料箱202內的電力供能的低壓燃料泵。由燃料泵208提升的燃料可以以較低的壓力供應到聯接於第一組進氣道噴射器242 (在本文也叫做第一噴射器組)的一個或多個燃料噴射器的第一燃料軌240中。同時第一燃料軌240被示出將燃料分配給第一噴射器組242的四個燃料噴射器，應當明白，第一燃料軌240可以將燃料分配給第一噴射器組242的四個任何合適數目的燃料噴射器。作為一個示例，對於發動機的每個汽缸，第一燃料軌240可以將燃料分配給第一噴射器組242的一個燃料噴射器。燃料軌240中的燃料壓力可以經由壓力傳感器238確定。應當指出，在其他示例中，第一燃料通道230可以經由兩個或更多個燃料軌將燃料提供給第一噴射器組242的多個燃料噴射器。例如，在發動機汽缸以V型構造的情況下，可以用兩個燃料軌從第一燃料通道向第一噴射器組的多個燃料噴射器的每個噴射器分配燃料。
[0031]直接噴射燃料泵228包括在第二燃料通道232中並且經它由LPP208供應燃料。在一個示例中，直接噴射燃料泵228可以是機械供能的主動往復式泵。直接噴射燃料泵228可以經由第二燃料軌250與一組直接噴射器252連通。因此，由第一燃料泵208提升的較低壓力的燃料可以被直接噴射燃料泵228進一步加壓，以便供應用於直接噴射到聯接到一個或多個直接燃料噴射器252 (在本文中也叫做第二噴射器組)的第二燃料軌250的較高壓力的燃料。在一些示例中，燃料過濾器(未示出)可以設置在直接噴射燃料泵228的上遊以從燃料中除去顆粒物。而且，在一些示例中，燃料壓力儲能器(未示出)可以在低壓泵和高壓泵之間聯接到燃料過濾器的下遊。第一燃料通道230和第二燃料通道232之間的流體連通通過通道302實現。
[0032]燃料系統8的各種部件與諸如控制器12的發動機控制系統連通。除了前面參考圖1所描述的傳感器之外，例如，控制器12還可以接收來自與燃料系統8有關的各種傳感器的工況的指示。各種輸入可以包括，例如，經由燃料水平傳感器206儲存在燃料儲存箱202中的燃料量的指示。
[0033]控制器12還可以控制每個燃料泵208和228的運行以調節傳遞到發動機的燃料的量、壓力、流率等。作為一個示例，控制器12可以改變壓力設置、泵行程量、泵工作循環命令和/或將燃料傳遞到燃料系統的不同位置的燃料泵的燃料流率。需要時，電子地聯接於控制器12的驅動器(未示出)可以用來發送控制信號給低壓泵，以調節低壓泵的輸出(例如，速度)。經由直接噴射泵傳遞到一組直接噴射器的燃料的量可以通過調節並協調LPP和直接噴射泵的輸出來改變。例如，較低壓燃料泵和較高壓燃料泵可以運行以保持規定的燃料軌壓力。聯接於第二燃料軌的燃料軌壓力傳感器248可以被構造成提供在該組直接噴射器處可得到的燃料壓力的估測。而且，泵輸出可以基於估測的燃料軌壓力和希望的燃料軌壓力之間的差來調節。在一個示例中，響應希望的直接燃料噴射的燃料軌壓力通過調節凸輪提升，控制器12可以改變直接噴射燃料泵活塞行程。此外，控制器12可以通過調節直接噴射燃料泵228的流量控制閥調節直接噴射燃料泵228的輸出。在選擇的狀況期間，例如在車輛減速期間或在車輛下山行駛時，直接噴射燃料泵可以停止向燃料軌250提供燃料。而且，在車輛減速期間或在車輛下山行駛時，一個或多個燃料噴射器可以被停用。
[0034]圖3示出現有技術的示例性直接噴射燃料泵。直接噴射燃料泵壓縮室308的進口303經由低壓燃料泵被供應燃料。當燃料通過直接噴射燃料泵228時它可以被加壓，並且通過泵出口 304供應到燃料軌。在所描述的示例中，直接噴射泵可以是機械驅動的往復式泵，它包括噴射泵泵體350、噴射泵活塞306、噴射泵活塞杆320、泵壓縮室308 (在本文中也叫做壓縮室)以及階梯室(st印-room) 318。噴射泵活塞306包括頂部305和底部307。階梯室和壓縮室可以包括位於泵活塞的相對側上的空腔。在一個示例中，直接噴射泵228中的噴射泵活塞306經由杆320由凸輪凸角310驅動。凸輪310包括四個凸角並且每兩個發動機曲軸旋轉完成一次旋轉。在其他示例中，凸輪310可以具有更少的凸角。當直接噴射驅動軸358旋轉時凸輪凸角310旋轉。直接噴射驅動軸358可以經由發動機曲軸140或發動機凸輪軸152被驅動。
[0035]電磁線圈觸發的進口單向閥312可以聯接到泵入口 303。控制器12可以構造成通過與驅動凸輪同步對電磁閥供給能量和不供給能量(根據電磁閥的構造)來調節通過進口單向閥312的燃料流。因此，電磁線圈觸發的進口單向閥312可以以兩種模式運行。在第一種模式中，電磁線圈觸發的單向閥312位於進口 303內以限制(例如禁止)流過該電磁線圈觸發的單向閥312的上遊的燃料量。比較而言，在第二種模式中，電磁線圈觸發的單向閥312被有效的停止使用並且燃料流過進口單向閥的上遊和下遊。
[0036]因此，電磁線圈觸發的單向閥312可以調節到直接噴射燃料泵中的壓縮的燃料的質量。但是，利用電流調節電磁線圈觸發的單向閥312可以降低發動機的燃料經濟性。在一個示例中，控制器12可以調節電磁線圈觸發的單向閥的關閉正時，以調節壓縮的燃料的質量。例如，最近的進口單向閥關閉可以減少吸入到壓縮室308的燃料質量的量。電磁線圈觸發的單向閥打開和關閉正時可以相對於直接噴射燃料泵的行程正時協調。通過連續地節流從低壓燃料泵到直接噴射燃料泵的流量，燃料可以被吸入直接噴射燃料泵中而不需要計量燃料質量。
[0037]泵進口 399允許燃料到電磁線圈操作的單向閥312，因此電磁線圈操作的單向閥312可以調節被泵送的燃料量，以便調節高壓燃料軌中的燃料壓力。噴射泵活塞306在泵體350中上下往復運動。當活塞306沿著減少壓縮室308的容積的方向移動時直接燃料噴射泵228處在壓縮行程中。活塞306沿著增加壓縮室308的容積的方向移動時直接燃料噴射泵228處在吸入行程中。
[0038]前向流(forward flow)出口單向閥316可以聯接在壓縮室308的出口 304的下遊。只有當直接噴射燃料泵228的出口處的壓力(例如，壓縮室出口壓力)高於燃料軌壓力時，出口單向閥316打開允許燃料從壓縮室出口 304流到燃料軌中。因此，在不需要直接噴射燃料泵運行的狀況期間，控制器12可以停用電磁線圈觸發的進口單向閥312。
[0039]圖4示出根據本描述的直接噴射燃料泵228的示例。圖4的直接噴射燃料泵的許多裝置和/或部件與圖3所示的裝置和/或部件是相同的。因此，為了簡明起見，與圖3的直接燃料噴射泵相同並且包括在圖4的直接燃料噴射泵中的裝置和部件用相同的符號標記，並且這些裝置和部件的描述被省去。
[0040]直接噴射燃料泵228包括可選擇的電磁線圈觸發的單向閥312。當凸輪凸角廓線402、404、和410的任何一個被激活時，電磁線圈操作的單向閥312可以調節進入壓縮室308的燃料量。響應發動機工況，控制器12可以激活凸輪凸角提升廓線402、404、和410的任何一個。凸輪凸角提升廓線402是不引起噴射泵活塞306往復運動的零提升廓線。凸輪凸角提升廓線404是引起活塞306在噴射泵泵體350中往復運動的低提升廓線。當低提升廓線404被激活時，直接噴射燃料泵228可以運行以向直接噴射燃料軌提供第一範圍的壓力。凸輪凸角提升廓線410是引起活塞306在噴射泵泵體350中往復運動的高提升廓線。當高提升凸輪廓線410被激活時，直接噴射燃料泵228可以運行以向直接噴射燃料軌提供第二範圍的壓力，第二範圍的壓力大於第一範圍的壓力。當高提升凸輪廓線410被激活時，與當低提升凸輪廓線404被激活時並且當電磁線圈操作的單向閥在兩個提升廓線之間基本同樣運行時相比，壓縮室308中壓力達到較高的壓力。
[0041]現在參考圖5A，圖5A示出示例性的高壓直接噴射燃料泵致動器。直接噴射燃料泵致動器500包括直接噴射泵驅動軸358。在一個示例中，圖1所示的凸輪軸152驅動直接噴射泵驅動軸358，使得對於發動機的每個旋轉直接噴射泵驅動軸358轉動一次。可選地，直接噴射泵驅動軸358可以經由發動機曲軸來驅動。
[0042]直接噴射泵驅動軸358在軸承(未示出)內旋轉並且由軸承支撐502和504支撐。花鍵530和532沿著直接噴射泵驅動軸358的縱向延伸。凸輪廓線套筒504覆蓋直接噴射泵驅動軸358的一部分並且它包括在其內徑(未示出)上的用於接合花鍵530和532的花鍵。凸輪廓線套筒520還包括位移導槽(displacing channel) 520、522、524和526。致動器505、507、509和511包括用於接合位移導槽520、522、524和526的致動器銷506,508,510 和 512。
[0043]在泵驅動軸358旋轉期間，當致動器銷512被徑向地接合於位移導槽526時位移導槽526激活零提升凸輪凸角廓線402。當凸輪廓線套筒504與直接噴射泵驅動軸358 —起旋轉時，致動器銷512保持靜止，使得當泵驅動軸358旋轉時，位移導槽526的路徑引起凸輪廓線套筒504沿著凸輪廓線套筒504的長度縱向地移動。
[0044]在泵驅動軸358旋轉的期間，當致動器銷506徑向地接合位移導槽522時，位移導槽522激活低提升凸輪凸角廓線404。當凸輪廓線套筒504與直接噴射泵驅動軸358 —起旋轉時，致動器銷506保持靜止，使得當泵驅動軸358旋轉時，位移導槽522的路徑引起凸輪廓線套筒504沿著凸輪廓線套筒504的長度縱向地移動。以該示例中，致動器銷506被示出接合位移導槽522以激活低提升凸輪廓線404。
[0045]在泵驅動軸358旋轉的期間，當致動器銷508徑向地接合位移導槽520時，位移導槽520激活高提升凸輪凸角廓線410。當凸輪廓線套筒504與直接噴射泵驅動軸358 —起旋轉時，致動器銷508保持靜止，使得當泵驅動軸358旋轉時，位移導槽520的路徑引起凸輪廓線套筒沿著凸輪廓線套筒504的長度縱向地移動。
[0046]在泵驅動軸358旋轉的期間，當致動器銷510徑向地接合位移導槽524時，位移導槽524使凸輪廓線套筒504從高提升凸輪凸角廓線410移動到低提升凸輪廓線404。當凸輪廓線套筒504與直接噴射泵驅動軸358 —起旋轉時，致動器銷510保持靜止，使得當泵驅動軸358旋轉時，位移導槽524的路徑引起凸輪廓線套筒沿著凸輪廓線套筒504的長度縱向地移動。
[0047]凸輪凸角廓線410、404和402可以包括四個、兩個或零個凸輪凸角，以在發動機旋轉期間提升噴射泵活塞杆320。額外地，根據希望的噴射泵壓力範圍可以提供更少或過多數目的凸輪凸角廓線。
[0048]因此，凸輪廓線套筒可以沿著泵驅動軸358在縱向方向上向後和向前移動，以向燃料噴射泵活塞306提供不同的提升量。如果希望較高的燃料軌壓力，可以調節凸輪廓線套筒，以經由凸輪凸角提升廓線410操作噴射泵活塞杆320。如果希望停用直接噴射燃料泵，可以調節凸輪廓線套筒以使噴射泵活塞杆320和零提升凸輪凸角廓線402接合。
[0049]現在參考圖5B，圖5B示出圖5A中所示的高壓直接噴射燃料泵致動器的另一種運行狀態。在圖5B中示出的圖5A中所示的直接噴射燃料泵致動器500的所有的部件。而且，這些部件用相同的標記來標識。因此，為了簡明起見，先前描述的部件的描述被省去。
[0050]圖5B示出直接噴射燃料泵致動器，其中高提升凸輪廓線410被激活以便向直接噴射燃料泵活塞杆320和噴射泵活塞306提供提升。可以觀察到，與圖5A所示的視圖相比，較少的花鍵530是可見的。而且，與圖5B中所示的視圖相比，額外數量的花鍵532是可見的。因此，在圖5B中，凸輪廓線套筒520被示出沿著在圖5A所示的情況下的向左的方向縱向地移動。通過將致動器銷508接合到位移導槽520中，該凸輪廓線套筒520被調節到左邊。致動器銷506、508、510和512相對於泵驅動軸358保持在靜止位置。直接噴射泵活塞杆320和噴射泵活塞306相對於泵驅動軸358也保持靜止。
[0051]應當注意，位移導槽520-526如圖5A和5B所示開始和結束，繞凸輪廓線套筒520部分地成螺旋形。而且，位移導槽520和522是位位移導槽524和526的鏡面成像。因此，圖5A和5B的組合示出凸輪廓線套筒如何移動Y越過泵驅動軸358並且調節直接噴射泵提升量。
[0052]因此，圖1-2和圖4-5B的系統提供一種直接噴射燃料泵系統，其包括:包括活塞的直接噴射燃料泵、驅動軸、配合在該驅動軸上的凸輪廓線套筒、和致動器銷。直接噴射燃料泵系統包括其中凸輪廓線套筒包括至少兩個凸輪凸角。直接噴射燃料泵系統包括其中所述至少兩個凸輪凸角廓線之一是零提升凸輪凸角廓線。直接噴射燃料泵系統還包括其中凸輪廓線套筒包括位移導槽。直接噴射燃料泵系統還包括包括非瞬變指令的控制器，用於將致動器銷放置到位移導槽中。直接噴射燃料泵系統還包括包括非瞬變指令的控制器，用於響應直接噴射燃料軌壓力調節凸輪廓線套筒的位置。
[0053]現在參考圖6，圖6示出用於操作高壓直接噴射燃料泵的方法。圖6的方法可以經由儲存在控制器的非瞬變存儲器中的可執行的指令來完成。而且，控制器可以是圖1-2和圖4-5B中所示系統的一部分。
[0054]在602處，方法600確定工況。工況可以包括但不限於發動機轉速、發動機轉矩要求、發動機溫度、車輛速度、環境溫度和直接噴射燃料軌壓力。在方法600確定發動機工況之後方法600進行到604。
[0055]在604處,方法600判斷發動機是否正被冷啟動。在一個示例中，當發動機已經停止旋轉預定的時間量之後並且發動機冷卻液的溫度低於閾值溫度時，方法600判斷發動機正被冷啟動。如果方法判斷發動機正被冷啟動，回答是「是」並且方法600進行到650，否貝U，回答是「否」並且方法600進行到606。
[0056]在650處，方法600將直接噴射燃料泵凸輪廓線移動到低提升凸輪凸角廓線。可選地，方法600可以將直接噴射燃料泵凸輪廓線移動到高提升凸輪凸角廓線。如果在發動機啟動期間希望較高的噴射壓力，則選擇高提升凸輪凸角廓線。如果在發動機啟動期間希望較低的噴射壓力，則選擇較低的提升凸輪凸角廓線。該較低的或高提升凸輪凸角廓線通過調節包括較低的和較高的凸輪提升廓線的凸輪廓線套筒的位置來選擇。調節凸輪廓線位置以沿著泵驅動軸358的縱向移動與泵活塞杆320和噴射泵活塞306有關的部件，如圖5A和圖5B所示。在直接噴射泵被移動到希望的凸輪提升廓線之後方法600進行到652。
[0057]在652處，方法600激活直接噴射(DI)。直接噴射可以通過使燃料流通過將燃料直接噴射到發動機汽缸的噴射器而被激活。在一些示例中，直接噴射器的運行被延遲，直到直接噴射燃料軌中的壓力達到最小壓力。在直接燃料噴射器被激活之後方法600進行到654。
[0058]在654處，方法600停用進氣道燃料噴射。通過將進氣道燃料噴射器保持在關閉狀態可以停用進氣道燃料噴射。但是，低壓燃料泵可以繼續運行並且從燃料箱向直接噴射燃料泵提供燃料。在發動機啟動期間，進氣道燃料噴射器可以被停用，以在發動機啟動期間當將燃料直接噴射到發動機汽缸中時利用改善燃料氣化的優點。以這種方式，可以改善發動機排放和發動機啟動魯棒性。在停用進氣道燃料噴射之後方法600進行到620。
[0059]在620處，響應發動機轉速、發動機轉矩要求和希望的發動機空氣-燃料比，方法600噴射燃料。如果燃料只經由直接噴射器噴射，那麼響應發動機轉速、發動機空氣-燃料t匕、和發動機轉矩要求調節直接噴射器的正時。如果燃料只經過進氣道噴射器噴射，那麼響應發動機轉速、發動機空氣-燃料比、和發動機轉矩要求調節進氣道噴射器的正時。如果燃料經由進氣道噴射器和直接噴射器噴射，在汽缸循環期間噴射到汽缸的燃料的總量的一部分由直接噴射器供應，並且在汽缸循環期間其餘的燃料的量通過直接噴射器提供。在進氣道和直接噴射器之間提供的燃料的比例可以根據發動機轉速和轉矩以及其他工況而變化。在對發動機噴射燃料之後方法600進行到退出。
[0060]在606處，方法600判斷是否檢測到臨界發動機爆震並且為了控制臨界爆震延遲火花的燃料經性損失是否大於停止直接噴射燃料泵的燃料經濟節省。如果是，回答是「是」並且方法600進行到630。否則，回答是「否」並且方法600進行到608。因此，當沒有臨界爆震並且當臨界火花存在並且可以經由影響發動機燃料經濟性小於激活直接噴射燃料泵的火花延遲而可以被限制時，方法600允許進氣道噴射。
[0061]在608處，方法600激活進氣道燃料噴射器。進氣道燃料噴射通過使燃料流過進氣道燃料噴射器被激活。具體地，電壓被選擇性地施加於進氣道燃料噴射器以便燃料可以供給汽缸的進氣道。在進氣道燃料噴射器被激活之後方法600進行到610。
[0062]在610處，方法600停止經由直接噴射器噴射燃料。流過直接噴射器的燃料可以通過不向直接噴射器供應電壓而停止。在流過直接噴射器的燃料被中斷之後方法600進行到 612。
[0063]在612處，方法600調節直接噴射燃料泵到零提升凸輪凸角廓線(例如，圖4和5A的廓線402)。調節直接噴射燃料泵到零提升凸輪凸角廓線使發動機和直接噴射泵驅動軸在直接噴射燃料泵活塞保持靜止的同時能夠旋轉。因此，直接噴射燃料泵活塞和泵體可以不需要潤滑。而且，直接噴射燃料泵不必壓縮進入直接噴射燃料泵壓縮室的燃料。此外，供應到電磁線圈觸發的進口單向閥的電流和電壓被中斷或停止以減少電消耗。以這種方式，直接噴射燃料泵可以暫時被停用以節省電力並且減少機械功。在直接噴射燃料泵被停用之後方法600進行到614。
[0064]在614處，方法600判斷直接噴射燃料軌中的壓力是否低於小於閾值壓力。如果是，回答是「是」並且方法600進行到616。否則，回答是「否」並且方法600進行到620。通過判斷直接噴射器燃料軌中的壓力是否低於小於閾值壓力，方法600可以保持直接噴射器燃料軌壓力大於閾值壓力，因此直接噴射器可以打開並且立即向發動機汽缸供應燃料而不必等到直接噴射燃料軌壓力達到閾值壓力。
[0065]在616處，方法600將直接噴射燃料泵凸輪廓線套筒移動到低提升廓線，如在652處所示。而且，方法600向電磁線圈觸發的進口單向閥(例如，圖4的元件312)供應電流和電壓，以調節被直接噴射燃料泵泵送的燃料量。方法600經由較低提升廓線和電磁線圈觸發的進口單向閥操作直接噴射燃料泵，直到直接噴射燃料軌壓力達到希望的壓力。在直接噴射燃料軌壓力達到希望的壓力之後方法600進行到618。
[0066]在618處，方法600將直接噴射燃料泵移動到零提升凸輪凸角廓線，如在612處所示。通過在直接噴射燃料軌壓力達到閾值壓力之後停用直接噴射燃料泵，方法600在保持直接噴射燃料軌壓力的同時可以減少由直接噴射燃料泵所消耗的能量。在直接噴射燃料泵暫時停用之後方法600進行到620。
[0067]在630處，方法600判斷在當前發動機轉速下發動機轉矩是否大於轉矩閾值。在其他示例中，在檢測到邊界爆震之後方法600可以判斷是否存在其他狀況以確定燃料是否只經由進氣倒噴射器或經由進氣道和直接噴射器來噴射。如果方法600判斷發動機轉矩大於閾值轉矩，回答是「是」並且方法600進行到638。否則，回答是「否」並且方法600進行到 632。
[0068]在632處，方法600激活進氣道燃料噴射，如在608處所示。在激活進氣道燃料噴射之後方法600進行到634。
[0069]在634處，方法600將直接噴射燃料泵凸輪廓線移動到低提升凸輪凸角廓線，如在650處所示。在直接噴射燃料泵凸輪廓線移動到低提升廓線之後，方法600進行到636。
[0070]在636處，方法600激活直接噴射，如在652處所示。在激活直接噴射之後方法600進行到620。因此，在630之後，方法激活進氣道和直接燃料噴射兩者以向發動機供應燃料。
[0071 ] 在638處，方法600將直接噴射燃料泵調節到高提升凸輪凸角廓線。方法600通過使致動器銷接合於一個或多個位位移導槽將直接噴射燃料泵調節到高提升凸輪凸角廓線，如圖5A和5B所示。在發動機旋轉時，直接噴射凸輪凸角廓線可以從低提升凸輪廓線轉移到高提升凸輪廓線，或從零提升凸輪廓線轉移到高提升凸輪廓線。通過將直接噴射燃料泵移動到高提升廓線，方法600可以增加直接噴射泵輸出，以增加直接噴射燃料軌壓力。在直接噴射燃料泵移動到高提升凸輪凸角廓線之後，方法600進行到640。
[0072]在640處，方法600激活直接燃料噴射，燃料652所示。在激活直接燃料噴射之後，方法600進行到642。
[0073]在642處，方法600停用進氣道燃料噴射，如在654所示。在進氣道燃料噴射被停用之後,方法600進行到620。
[0074]以這種方式，方法600可以根據工況在不同的凸輪凸角廓線之間調節，以在保持發動機的準備狀態的同時減少燃料消耗。而且，在直接噴射燃料泵停用期間方法600可以減少直接噴射燃料泵磨損。
[0075]因此，圖6的方法提供一種用於操作直接噴射燃料泵的方法，其包括:在第一狀況期間，用第一活塞提升量操作直接噴射燃料泵；和在第二狀況期間，用第二活塞提升量操作直接噴射燃料泵，第二狀況不同於第一狀況，第二活塞提升量大於第一活塞提升量。該方法包括其中第一狀況是第一發動機負荷，其中第二狀況是第二發動機負荷，並且其中第二發動機負荷大於第一發動機負荷。
[0076]在一些示例中，該方法還包括用第三活塞提升量操作直接噴射燃料泵。第三活塞提升量大於第二活塞提升量。在第三狀況期間，激活第三活塞提升量，第三狀況不同於第一狀況和第二狀況。該方法還包括其中在發動機循環期間第一活塞提升量基本為零提升。該方法還包括通過沿著直接噴射燃料泵驅動軸縱向地調節第一提升凸輪和第二提升凸輪的位置，在第一活塞提升量和第二活塞提升量之間轉移。該方法包括其中第一提升凸輪和第二提升凸輪通過徑向地將致動器銷接合在位移導槽中來調節。該方法包括其中在凸輪套筒中形成位移導槽。
[0077]在另一個示例中，圖6的方法提供一種操作直接噴射燃料泵的方法，包括:響應發動機工況調節提升燃料泵活塞的凸輪廓線套筒，通過沿著直接噴射燃料泵驅動軸縱向地移動凸輪廓線套筒的位置來調節該凸輪廓線套筒。該方法包括其中凸輪廓線套筒包括第一提升凸輪凸角廓線和第二凸輪凸角廓線。
[0078]在一些示例中，該方法包括其中第一凸輪凸角廓線是零提升凸輪凸角廓線，並且其中第二凸輪凸角廓線是低提升凸輪凸角廓線。該方法還包括其中凸輪廓線套筒還包括第三提升凸輪凸角廓線並且其中該第三提升凸輪凸角廓線是高提升凸輪凸角廓線。該方法包括其中零提升凸輪凸角廓線被激活以停用直接噴射燃料泵。該方法還包括其中響應直接噴射燃料軌壓力從零提升凸輪凸角廓線轉移到低提升凸輪凸角廓線。該方法還包括其中該凸輪廓線套筒的位置通過接合致動器銷來調節。
[0079]應當指出，這裡包括的示例性控制和估測方法能夠作為儲存在非瞬變存儲器中的可執行的指令來完成並且可以與各種發動機和/或車輛系統結構一起應用。這裡描述的具體的程序可以表示任何數目處理策略的其中一個或多個，例如事件驅動的、中斷驅動的、多任務的、多線程的等。因此，所示的各種動作、操作或功能可以以所示的順序進行，並行進行，或在一些情況下可以省略。同樣，為了實現這裡所述的示例性實施例的特徵和優點，處理的次序不是必需要求的，而是為了容易示出和描述而提供。一個或多個所示的動作或功能根據所用的特定策略可以重複地進行。而且，所述的動作可以圖示地表示被編程為發動機控制系統中的計算機可讀的儲存介質中的編碼。
[0080]應當明白，本文所公開的結構和程序在本質上是示例性的，並且這些具體的實施例不被認為是限制性的，因為許多變化是可能的。例如，上述技術可以用於V-6、1-4、1-6、V-12，對置4缸，以及其他發動機類型。本發明的主題包括本文所公開的各種系統和結構、以及其他特徵、功能和/或性質的所有新穎的和非顯而易見的組合和子組合。
[0081]下面的權利要求具體指出認為新穎的和非顯而易見的一些組合和子組合。這些權利要求可能涉及「一種」元件或「第一」元件或其等同物。這些權利要求應當理解為包括一個或多個這種元件的結合，既不要求也不排除兩個或更多個這種元件。所公開的特徵、功能、元件和/或性質的其他組合或子組合可以通過修改本權利要求或在本申請和相關申請中提出新權利要求來主張。這些權利要求，比原權利要求在範圍上無論是更寬、更窄、相等或不同都被認為包含在本發明的主題內。
【權利要求】
1.一種操作直接噴射燃料泵的方法，其包括: 在第一狀況期間，用第一活塞提升量操作直接噴射燃料泵；和 在第二狀況期間，用第二活塞提升量操作所述直接噴射燃料泵，所述第二狀況不同於所述第一狀況，所述第二活塞提升量大於所述第一活塞提升量。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述第一狀況是第一發動機負荷，其中所述第二狀況是第二發動機負荷，並且其中所述第二發動機負荷大於所述第一發動機負荷。
3.根據權利要求1所述的方法，還包括用第三活塞提升量操作所述直接噴射燃料泵，所述第三活塞提升量大於所述第二活塞提升量，在第三狀況期間激活所述第三活塞提升量，所述第三狀況不同於所述第一狀況和所述第二狀況。
4.根據權利要求1所述的方法，其中在一個發動機循環期間所述第一活塞提升量基本為零提升。
5.根據權利要求1所述的方法，還包括通過沿著直接噴射燃料泵驅動軸縱向地調節第一提升凸輪和第二提升凸輪的位置，在所述第一活塞提升量和所述第二活塞提升量之間轉換。
6.根據權利要求5所述的方法，其中通過將致動器銷徑向地接合在位移導槽中來調節所述第一提升凸輪和所述第二提升凸輪。
7.根據權利要求6所述的方法，其中在凸輪套筒中形成所述位移導槽。
8.一種操作直接噴射燃料泵的方法，其包括: 響應發動機工況調節提升燃料泵活塞的凸輪廓線套筒，通過沿著直接噴射燃料泵驅動軸縱向地移動所述凸輪廓線套筒的位置來調節所述凸輪廓線套筒。
9.根據權利要求8所述的方法，其中所述凸輪廓線套筒包括第一提升凸輪凸角廓線和第二提升凸輪凸角廓線。
10.根據權利要求9所述的方法，其中所述第一提升凸輪凸角廓線是零提升凸輪凸角廓線，並且其中所述第二凸輪凸角廓線是低提升凸輪凸角廓線。
11.根據權利要求9所述的方法，其中所述凸輪廓線套筒包括第三提升凸輪凸角廓線，並且其中所述第三凸輪凸角廓線是高提升凸輪凸角廓線。
12.根據權利要求10所述的方法，其中激活所述零提升凸輪凸角廓線以停用所述直接噴射燃料泵。
13.根據權利要求12所述的方法，還包括響應直接噴射燃料軌壓力從所述零提升凸輪凸角廓線轉換到所述低提升凸輪凸角廓線。
14.根據權利要求8所述的方法，其中通過接合致動器銷來調節所述凸輪廓線套筒的位置。
15.一種直接噴射燃料泵系統，其包括:包括活塞的直接噴射燃料泵、驅動軸、配合在所述驅動軸上的凸輪廓線套筒、和致動器銷。
16.根據權利要求15所述的直接噴射燃料泵系統，其中所述凸輪廓線套筒包括至少兩個凸輪凸角廓線。
17.根據權利要求16所述的直接噴射燃料泵系統，其中所述至少兩個凸輪凸角廓線之一是零提升凸輪凸角廓線。
18.根據權利要求15所述的直接噴射燃料泵系統，其中所述凸輪廓線套筒包括位移導 槽。
19.根據權利要求18所述的直接噴射燃料泵系統，還包括控制器，所述控制器包括非瞬變指令，用於將所述致動器銷部署到所述位移導槽中。
20.根據權利要求15所述的直接噴射燃料泵系統，還包括控制器，所述控制器包括非瞬變指令，用於響應直接噴射燃料軌壓力調節所述凸輪廓線套筒的位置。
【文檔編號】F02D1/02GK104141542SQ201410193205
【公開日】2014年11月12日 申請日期:2014年5月8日 優先權日:2013年5月9日
【發明者】C·P·格魯格拉, J·A·多爾因, K·雅爾 申請人:福特環球技術公司