Область техники
Настоящее изобретение относится, в общем, к системе управления всасывающим насосом в двигателях внутреннего сгорания.
Сущность изобретения/Уровень техники
В двигателях с впрыском во впускные каналы и непосредственным впрыском топлива (ВВКНВТ) подразумевается как впрыск топлива во впускные каналы, так и непосредственный впрыск топлива, и оба режима впрыска могут использоваться успешно. Например, при высоких нагрузках двигателя топливо может впрыскиваться непосредственно в двигатель для обеспечения лучшей его работы (например, путем повышения возможного крутящего момента и экономии топлива). При низких нагрузках двигателя и при его запуске топливо может впрыскиваться в двигатель с использованием системы впрыска топлива во впускные каналы для обеспечения лучшего испарения топлива для более эффективного смешивания и уменьшения выбросов двигателя. Кроме того, система впрыска топлива во впускные каналы может повысить экономию топлива по сравнению с непосредственным впрыском при низких нагрузках двигателя. Такая экономия топлива может достигаться за счет уменьшения насосной работы благодаря более высокому давлению в коллекторе (в силу давления топливных паров) и более полному сгоранию в результате лучшего смешения топлива с воздухом. Также при использовании системы впрыска топлива во впускные каналы можно сократить шумы, вибрацию и резкость (ШВР). Кроме того, инжекторы для впрыска топлива во впускные каналы и инжекторы непосредственного впрыска могут использоваться одновременно при некоторых условиях для использования преимуществ обоих типов впрыска топлива или, в некоторых случаях, для разных видов топлива.
В двигателях с ВВКНВТ всасывающий насос (также именуемый насосом низкого давления) подает топливо от топливного бака как в инжекторы для впрыска топлива во впускные каналы, так и в топливный насос непосредственного впрыска. Топливный насос непосредственного впрыска может подавать топливо под высоким давлением в инжекторы непосредственного впрыска. Топливный насос непосредственного впрыска (НВ) не может быть активирован в течение определенных периодов работы двигателя (например, при впрыске топлива во впускные каналы при низких нагрузках двигателя), которые могут неблагоприятно повлиять на смазку топливного насоса НВ и повысить износ, ШВР и ухудшение работы топливного насоса НВ. Для предотвращения ухудшения работы топливного насоса НВ и улучшения смазки, двигатели с ВВКНВТ могут продолжать прямой впрыск топлива в условиях холостой работы двигателя. Однако такая работа может привести к увеличению ШВР из-за стуков, производимых в результате активации электромагнитного обратного клапана в топливном насосе НВ. Эти стуки могут быть слышны водителю и пассажирам транспортного средства в условиях слабого шума двигателя, не перекрывающего шум насоса при холостой работе. Для предотвращения возникновения стуков при холостой работе топливный насос НВ может работать в режиме базового давления путем дезактивации электромагнитного обратного клапана. Кроме того, в режиме базового давления может механически регулироваться давление насоса и топливной рампы при низких нагрузках двигателя.
Топливный насос НВ может работать в двух обособленных, хотя и потенциально перекрывающихся, режимах: режиме базового давления и режиме переменного давления. Таким образом, электромагнитный обратный клапан может быть активирован в режиме переменного давления и дезактивирован в режиме базового давления.
Топливный насос НВ может функционировать как регулятор давления и непрерывно регулировать давление в топливной рампе высокого давления, независимо от того, активирован ли или дезактивирован электромагнитный обратный клапан. В настоящем изобретении топливный насос НВ может регулировать давление топлива в топливной рампе высокого давления, добавляя топливо в топливную рампу высокого давления, если давление в топливной рампе ниже заданного порога. Когда давление в топливной рампе находится выше заданного порога, возможность регулирования давления топливным насосом НВ может быть неактивна. Таким образом, регулирование давления топливной рампы может иметь полностью механически-гидравлическую природу.
При активации электромагнитного обратного клапана топливный насос НВ может функционировать как регулятор объема топлива. Благодаря этой функции регулирования объема топлива топливным насосом НВ может обеспечиваться добавление заданного объема топлива в топливную рампу высокого давления в зависимости от команды, направляемой контроллером электромагнитному обратному клапану. Обычно эта команда может основываться на сопоставлении показаний датчика давления топливной рампы с требуемым давлением топливной рампы. При этом механизм топливного насоса НВ может эффективно регулировать объем топлива при активации электромагнитного обратного клапана. Соответственно, топливный насос НВ могут также называть устройством для измерения объема топлива.
Авторы настоящего изобретения распознали возможные проблемы с системой управления всасывающим насосом. Например, управление всасывающим насосом может быть основано на сравнении фактического (или наблюдаемого) и ожидаемого объемного кпд топливного насоса НВ. Однако такой подход к управлению всасывающим насосом возможен, только когда топливный насос НВ функционирует как устройство для измерения объема топлива. Другими словами, способ управления всасывающим насосом, используемый в режиме переменного давления топливного насоса НВ, может не подходить для работы топливного насоса НВ в режиме базового давления.
В другом примере при работе топливного насоса НВ в режиме базового давления могут непрерывно использовать насос низкого давления. Таким образом, традиционные способы управления насосом низкого давления в режиме базового давления расходуют избыточную мощность насоса, снижая тем самым экономию топлива и срок службы насоса. Кроме того, могут возрастать расходы на эксплуатацию и обслуживание всасывающего насоса.
В настоящем патенте изобретатели идентифицировали указанные выше проблемы и предлагают способ, по крайней мере, частичного их решения. В одном из примерных подходов предлагается способ управления насосом низкого давления. Данный способ содержит следующие этапы: при работе насоса высокого давления в режиме базового давления обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме, когда давление в топливной рампе высокого давления опускается ниже порогового значения, а при работе насоса высокого давления в режиме переменного давления обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме в случае присутствия топливных паров на входе насоса высокого давления. Таким образом, насос низкого давления активируется, только когда превалируют определенные условия, снижая потребление энергии.
Например, топливный насос НВ топливной системы в двигателе с ВВКНВТ может работать в одном из двух режимов: режиме базового давления и режиме переменного давления. В режиме переменного давления может активироваться и оставаться в активном состоянии впускной электромагнитный обратный клапан с электронным управлением. В режиме базового давления впускной электромагнитный обратный клапан с электронным управлением может быть дезактивирован, а топливный насос НВ может работать с постоянным базовым давлением. Таким образом, предохранительный клапан может регулировать давление в компрессионной камере топливного насоса НВ до базового давления в зависимости от настроек предохранительного клапана. Кроме того, давление в топливной рампе, соединенной с топливным насосом НВ, могут контролировать с помощью датчика давления. Таким образом, работу насоса низкого давления могут контролировать в зависимости от показаний датчика давления. Кроме того, работа насоса низкого давления в режиме базового давления топливного насоса НВ может быть, в частности, основана на показаниях давления, полученных в течение одного или нескольких ходов сжатия топливного насоса НВ. Соответственно, когда топливный насос НВ работает в режиме базового давления, и давление в топливной рампе в течение одного или нескольких ходов сжатия опускается ниже порогового, насос низкого давления может работать в импульсном режиме под полным напряжением для повышения давления в топливной рампе. В качестве альтернативы, насос низкого давления может работать в импульсном режиме на определенное время.
При работе топливного насоса НВ в режиме переменного давления насос низкого давления может работать в импульсном режиме в зависимости от присутствия топливных паров на входе топливного насоса НВ. Топливные пары могут идентифицировать, когда ход сжатия в топливном насосе НВ не обеспечивает ожидаемого соответствующего повышения давления в топливной рампе. В ответ на обнаружение паров на входе топливного насоса НВ всасывающий насос может работать в импульсном режиме под полным напряжением для повышения давления топливной рампы.
Таким образом, работой всасывающего насоса могут управлять с получением множества преимуществ. Всасывающий насос может работать в импульсном режиме под полным напряжением или на заданные короткие промежутки времени для обеспечения более быстрого повышения давления в топливной рампе. В результате активации всасывающего насоса только в определенных условиях могут уменьшать потребление энергии всасывающим насосом, обеспечивая повышение экономии топлива, что, в свою очередь, может снизить операционные издержки. Кроме того, могут повышать срок службы всасывающего насоса и снижать расходы на его обслуживание. В целом, могут улучшить работу всасывающего насоса и повысить ее эффективность.
Следует понимать, что вышеуказанное краткое описание приведено лишь для упрощенного представления концепций, которые далее раскрываются более подробно. Оно не предназначено для определения ключевых или основных отличительных признаков предмета настоящего изобретения, объем которого определяется только пунктами формулы, приведенной после подробного описания. Кроме того, заявленный предмет изобретения не ограничен вариантами осуществления, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
ФИГ. 1 схематически иллюстрирует примерный вариант осуществления цилиндра в двигателя внутреннего сгорания.
ФИГ. 2 схематически иллюстрирует примерный вариант осуществления топливной системы, которую могут использовать в двигателе согласно ФИГ. 1.
ФИГ. 3 иллюстрирует примерный вариант осуществления насоса высокого давления.
ФИГ. 4 представляет собой примерную схему, иллюстрирующую способ управления работой насоса низкого давления в зависимости от режимов работы насоса высокого давления в соответствии с настоящим изобретением.
ФИГ. 5 представляет собой примерную схему обнаружения топливных паров на входе насоса высокого давления.
ФИГ. 6 иллюстрирует примерный вариант управления всасывающим насосом в соответствии с настоящим изобретением.
Раскрытие изобретения
В двигателях с впрыском во впускные каналы и непосредственным впрыском топлива (ВВКНВТ) система подачи топлива может включать в себя несколько топливных насосов для обеспечения требуемого давления топлива в топливных инжекторах. В качестве одного из примеров, система подачи топлива может включать в себя топливный насос низкого давления (или всасывающий насос) и топливный насос высокого давления (или насос непосредственного впрыска), устанавливаемые между топливным баком и топливными инжекторами. Топливный насос высокого давления могут устанавливать выше по потоку от топливной рампы высокого давления в системе непосредственного впрыска для повышения давления топлива, подаваемого в цилиндры двигателя через инжекторы непосредственного впрыска. Впускной электромагнитный обратный клапан, или перепускной клапан, могут устанавливать выше по потоку от насоса высокого давления (ВД) для регулирования движения топлива в компрессионную камеру насоса высокого давления. Перепускной клапан обычно управляется электронно контроллером, который может быть частью системы управления двигателем транспортного средства. Кроме того, контроллер может также получать данные датчика, например, углового датчика, позволяющие контроллеру направлять команду на запуск перепускного клапана синхронно с кулачковым приводом, запускающим насос высокого давления.
Следующие раскрытие представляет информацию об управлении насосом низкого давления в топливной системе, такой как примерная топливная система в соответствии с ФИГ. 2 в системе двигателя, такой как система двигателя в соответствии с ФИГ. 1. Топливная система может включать в себя насос высокого давления (ФИГ. 3) в дополнение к насосу низкого давления. Насос высокого давления может работать либо в режиме переменного давления, либо в режиме базового давления. Кроме того, работа насоса низкого давления может зависеть от режима работы насоса высокого давления (ФИГ. 4). Насос низкого давления может работать в импульсном режиме в режиме базового давления насоса высокого давления, только когда давление в топливной рампе высокого давления опускается ниже заданного порога (ФИГ. 6). Когда насос высокого давления работает в режиме переменного давления, насос низкого давления может работать в импульсном режиме, когда на входе насоса высокого давления обнаружены топливные пары (ФИГ. 5, 6). Таким образом, можно сократить продолжительность работы насоса низкого давления так, чтобы он работал в импульсном режиме только в определенных условиях, позволяя снижать потребление энергии.
В отношении терминологии, используемой в настоящем подробном раскрытии, термины «насос высокого давления» или «топливный насос непосредственного впрыска» могут сокращаться до терминов «насос ВД» (или «НВД») или «топливный насос НВ», соответственно. Соответственно, термины «НВД» и «топливный насос НВ» могут использоваться взаимозаменяемо для обозначения топливного насоса непосредственного впрыска высокого давления. Аналогично, насос низкого давления может также именоваться всасывающим насосом. Кроме того, термин «насос низкого давления» может сокращаться до терминов «насос НД» или «ННД». Словосочетание «впрыск топлива во впускные каналы» может сокращаться до аббревиатуры ВТВК, а термин «непосредственный впрыск» может сокращаться до аббревиатуры НВ. Также, термин «давление в топливной рампе» или значение давления топлива в топливной рампе (чаще всего, топливной рампе системы непосредственного впрыска) может быть сокращен до аббревиатуры ДТР. Топливная рампа системы непосредственного впрыска может также именоваться топливной рампой высокого давления и сокращаться до термина «топливная рампа ВД». Кроме того, впускной электромагнитный обратный клапан, контролирующий поступление топлива в насос ВД, может именоваться перепускным клапаном, электромагнитным обратным клапаном (ЭОК), электромагнитным обратным клапаном с электронным управлением, а также клапаном с электронным управлением. Кроме того, при активации впускного электромагнитного обратного клапана говорят, что насос ВД работает в режиме переменного давления. Кроме того, электромагнитный обратный клапан могут поддерживать в активном состоянии в течение работы насоса ВД в режиме переменного давления. Если электромагнитный обратный клапан дезактивирован, и насос ВД работает с механической регулировкой давления без направления команд перепускному клапану с электронным управлением, говорят, что насос ВД работает в механическом режиме или режиме базового давления. Кроме того, электромагнитный обратный клапан могут поддерживать в неактивном состоянии в течение работы насоса ВД в режиме базового давления.
ФИГ. 1 иллюстрирует примерный вариант осуществления камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Двигателем 10 можно управлять, по меньшей мере, частично с помощью управляющей системы 12, и с помощью входных данных от водителя 130 транспортного средства через вводное устройство 132. В этом примере вводное устройство 132 включает в себя педаль акселератора и датчик 134 положения педали для создания пропорционального сигнала положения педали ПП. Цилиндр 14 (также называемый в настоящем документе «камера сгорания 14») двигателя 10 может включать в себя стенки 136 камеры сгорания с поршнем 138, расположенным внутри них. Поршень 138 может соединяться с коленчатым валом 140 для преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может соединяться, по крайней мере, с одним приводным колесом транспортного средства через трансмиссионную систему (не показано). Дополнительно, стартер (не показано) может соединяться с коленчатым валом 140 через маховик (не показано) для возможности пуска двигателя 10.
Цилиндр 14 может получать входной воздух через ряд впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускные воздушные каналы 142, 144 и 146 могут быть выполнены с возможностью сообщения с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления один или более впускных каналов могут включать в себя нагнетающее устройство, такое как турбонагнетатель или компрессор наддува. Например, ФИГ. 1 иллюстрирует двигатель 10, сконструированный с турбонагнетателем включая компрессор 174, предусмотренный между впускными воздушными каналами 142 и 144, а также газовой турбиной 176, предусмотренной на выпускном канале 158. Компрессор 174 может по крайней мере частично приводиться в действие газовой турбиной 176 посредством вала 180, если нагнетающее устройство сконструировано как турбонагнетатель. Однако, в других примерах, когда двигатель 10 оснащается компрессором наддува, газовая турбина 176 необязательна и может быть исключена, если компрессор 174 может приводиться в действие механически при помощи мотора или двигателя. Дроссель 162, включающий в себя дроссельную заслонку 164, может быть установлен на впускном канале двигателя для изменения уровня расхода и/или давления воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссельная заслонка 162 может быть расположена ниже по потоку относительно компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или в другом варианте осуществления она может быть установлена выше по потоку относительно компрессора 174.
Выпускной коллектор 148 может получать отработавшие газы из других цилиндров двигателя 10 помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан в соединении с выпускным каналом 158 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности. Датчик 128 может быть выбран из разных подходящих датчиков, обеспечивающих показания воздушно-топливного отношения в отработавших газах, как, например, линейный датчик кислорода или УДКОГ (универсальный или широкополосный датчик содержания кислорода в отработавших газах), датчик кислорода с двумя состояниями или ДКОГ (датчик содержания кислорода в отработавших газах) (как показан), НДКОГ (датчик содержания кислорода в отработавших газах, с нагревательным элементом), датчик оксидов азота (OA), НС или СО. Устройством 178 контроля выбросов может быть трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), уловитель OA, различные устройства контроля выбросов или их сочетания.
Каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя один или более впускных клапана и один или более выпускных клапана. Например, цилиндр 14 изображен с как минимум одним впускным тюльпанообразным клапанном 150 и как минимум одним выпускным тюльпанообразным клапаном 156, установленными в верхней части цилиндра 14. В некоторых вариантах осуществления каждый из цилиндров двигателя 10, включая цилиндр 14, может включать в себя как минимум два выпускных тюльпанообразных клапана, установленных в верхней части цилиндра.
Впускной клапан 150 может управляться контроллером 12 посредством привода 152. Подобным же образом, выпускной клапан 156 может управляться контроллером 12 посредством привода 154. При определенных условиях контроллер 12 может изменять сигналы, отправляемые приводам 152 и 154 для управления открытием и закрытием соответственно впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 можно определять с помощью соответствующих датчиков положения клапана. Приводы клапанов могут быть электрического типа или кулачкового типа или их комбинацией. Фазы газораспределения для впускного и выпускного клапана могут контролировать одновременно, также могут использовать изменение фаз кулачка впускных клапанов, выпускных клапанов, двойное независимое изменение фаз или фиксированные фазы. Каждая система кулачкового привода может включать в себя один или более кулачков и может применять одну или более систем переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменения фаз газораспределения (ИФГ) и/или изменения подъема клапанов (ИВПК), которые могут управляться контроллером 12 для регулировки работы клапанов. Например, цилиндр 14 в других случаях может включать в себя впускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, и выпускной клапан, управляемый с помощью электропривода клапанов, включая системы ППК и/или ИФКР. В других вариантах осуществления впускным и выпускным клапаном можно управлять с помощью общего клапанного привода или приводной системы, или с помощью привода системы изменения фаз газораспределения или приводной системы.
Цилиндр 14 может обладать степенью сжатия, т.е. соотношением объемов, когда поршень 138 находится в нижней точке и верхней точке. В одном из примеров степень сжатия находится в диапазоне от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, при использовании различных видов топлива, степень сжатия может быть увеличена. Это может происходить, например, при использовании видов топлива с более высоким октановым числом или с более высокой скрытой энтальпией парообразования. Степень сжатия также можно увеличить, если применяют непосредственный впрыск из-за его воздействия на детонацию двигателя.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может включать в себя свечу 192 зажигания для инициирования сгорания. Система 190 зажигания может обеспечивать искру зажигания для камеры 14 сгорания через свечу 192 зажигания в ответ на сигнал опережения зажигания (0З) для свечи от контроллера 12 при выбранном рабочем режиме. Однако в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может отсутствовать, например, когда в двигателе 10 сгорание инициируется путем самовозгорания или впрыском топлива, как, например, в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых примерах каждый цилиндр двигателя 10 может быть выполнен с одной или более топливными инжекторами для впрыска топлива. В качестве примера, кроме прочего, цилиндр 14 показан с двумя топливными инжекторами 166 и 170. Топливные инжекторы 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подачи топлива, полученного от топливной системы 8. Как показано на ФИГ. 2, топливная система 8 может включать в себя один или несколько топливных баков, топливных насосов и топливных рамп. Топливный инжектор 166 изображен в непосредственном соединении с цилиндром 14 для непосредственного впрыска топлива пропорционально ширине импульса впрыска топлива сигнала ШИВТ-1, полученного от контроллера 12 через электронный драйвер 168. Таким образом, топливный инжектор 166 обеспечивает то, что известно как непосредственный впрыск (здесь и далее именуемый НВ) топлива в цилиндр 14 сгорания. На ФИГ. 1 показана топливный инжектор 166, расположенная на одной из сторон цилиндра 14, но в качестве альтернативы она может быть установлена над поршнем, например рядом со свечой 192 зажигания. Такое положение может улучшать смешивание и сгорание, когда двигатель работает на спиртовом топливе, благодаря более низкой летучести некоторых спиртовых видов топлива. В других случаях топливный инжектор может быть установлена над выпускным клапаном и рядом с впускным клапаном для улучшения смешивания. Топливо может подаваться в топливный инжектор 166 из топливного бака топливной системы 8 через топливный насос высокого давления и топливную рампу. Дополнительно, топливный бак может иметь датчик давления, направляющий сигнал в контроллер 12.
Топливный инжектор 170 показана установленной во впускном канале 146, а не в цилиндре 14, и такая конфигурация обеспечивает так называемый впрыск топлива во впускные каналы (далее ВТВК) выше по потоку относительно цилиндра 14. Топливный инжектор 170 может впрыскивать топливо, поступающее из топливной системы 8, пропорционально ширине импульса впрыска сигнала ШИВТ-2, получаемого от контроллера 12, через электронный драйвер 171. Следует отметить, что один электронный драйвер 168 или 171 может использоваться для обеих систем впрыска топлива, или могут использовать несколько электронных драйверов, например, электронный драйвер 168 для топливной инжекторы 166 и электронный драйвер 171 для топливной инжекторы 170, как изображено.
В другом примере каждый из топливных инжекторов 166 и 170 может быть выполнена как топливный инжектор для непосредственного впрыска топлива в цилиндр 14. В другом примере каждый из топливных инжекторов 166 и 170 может быть выполнена как топливный инжектор для впрыска топлива во впускные каналы выше по потоку от впускного клапана 150. В другом примере цилиндр 14 может включать в себя только один топливный инжектор, выполненную с возможностью получения разных типов топлива из топливной системы в разных относительных количествах как топливную смесь и впрыска этой топливной смеси либо прямо в цилиндр как топливный инжектор для непосредственного впрыска, либо выше по потоку от впускного клапана как инжектор для впрыска топлива во впускные каналы. Таким образом, следует понимать, что топливные системы, раскрытые в настоящем документе, не ограничиваются конкретными конфигурациями топливных инжекторов, раскрытых в настоящем документе в качестве примеров.
Топливо может подаваться в цилиндр обоими инжекторами во время одного цикла цилиндра. Например, каждый инжектор может подавать часть от общего количества впрыскиваемого топлива, которое сгорает в цилиндре 14. Кроме того, распределение и/или относительный объем топлива, подаваемого каждым инжектором, может изменяться в зависимости от условий работы, например, нагрузки двигателя, детонации и температуры отработавших газов, как раскрыто далее в настоящем документе. Топливо, впрыскиваемое во впускные каналы, может подаваться при открытии впускного клапана, закрытии впускного клапана (например, фактически перед ходом впуска), а также как при работе с открытым, так и с закрытым впускным клапаном. Аналогично, топливо, впрыскиваемое непосредственно, может подаваться, например, на ходе впуска и частично в течение предшествующего хода выпуска, в течение хода сжатия и частично в течение хода сгорания. Таким образом, даже для одного события по сгоранию топлива поданное топливо может быть впрыснуто с различными настройками синхронизации для инжекторы для впрыска топлива во впускные каналы и инжекторы непосредственного впрыска. Более того, для одного события по сгоранию топлива в течение цикла может выполняться несколько актов впрыска поданного топлива. Несколько актов впрыска могут выполняться на ходе сжатия, ходе впуска или в любом подходящем их сочетании.
В соответствии с вышеуказанным описанием, ФИГ. 1 изображает только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Соответственно, каждый из цилиндров может таким же образом включать в себя собственный комплект впускных/выпускных клапанов, топливный инжектор (инжекторы), свечу зажигания и т.д. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее количество цилиндров, включая варианты с 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или большим количеством цилиндров. Более того, каждый из таких цилиндров может содержать некоторые или все различные компоненты, описанные и изображенные на ФИГ. 1 для цилиндра 14.
Топливные инжекторы 166 и 170 могут иметь разные характеристики. Такие отличия могут включать в себя отличия в размере, например один инжектор может иметь отверстие увеличенного размера по сравнению с другим. Другие отличия включают, но не ограничиваясь, различные углы распыла, различные рабочие температуры, различную направленность, различную регулировку впрыска по времени, различные характеристики распыления, различные места установки и т.д. Более того, в зависимости от коэффициента распределения впрыснутого топлива между инжекторами 170 и 166 могут достигаться различные результаты.
Контроллер 12 показан на ФИГ. 1 в качестве микрокомпьютера, включающего в себя микропроцессорное устройство (МПУ) 106, порты 108 ввода-вывода, электронный носитель данных для исполняемых программ и калибровочных значений, показанный в качестве долговременного постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 110 в данном конкретном примере, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 112, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 114 и шину данных.
Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дросселя (ПД) от датчика положения дросселя; и сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Контроллер 12 может создавать сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) из сигнала профиля зажигания (ПЗ). Сигнал давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика давления в коллекторе может использоваться для предоставления указания на вакуум или давление во впускном коллекторе.
ФИГ. 2 схематически изображает пример топливной системы 8 в соответствии с ФИГ. 1. Топливная система 8 может работать, подавая топливо из топливного бака 202 в топливные инжекторы 252 для непосредственного впрыска и инжекторы 242 для впрыска топлива по впускные каналы двигателя, такого как двигатель 10 в соответствии с ФИГ. 1. Топливная система 8 может управляться контроллером, таким как контроллер 12 в соответствии с ФИГ. 1, для выполнения некоторых или всех операций, раскрытых со ссылкой на примерные процедуры, изображенные на ФИГ. 4 и 5.
Топливная система 8 может подавать топливо в двигатель, такой как примерный двигатель 10 в соответствии с ФИГ. 1, из топливного бака 202. В качестве примера, топливо может содержать один или несколько углеводородных компонентов, а также спиртовой компонент. В некоторых условиях такой спиртовой компонент может способствовать подавлению детонации в двигателе при присутствии его в соответствующем количестве и может включать любой подходящий спирт, например, этанол, метанол и т.д. Так как спирт способен обеспечивать более эффективное подавление детонации, чем некоторые виды топлива на основе углеводородов, например, газолиновое и дизельное, в силу повышенной скрытой теплоты от выпаривания и мощности охлаждения заряда воздушно-топливной смеси спирта, топливо, содержащее повышенную концентрацию спиртового компонента может выборочно использоваться для обеспечения более эффективного подавления детонации двигателя в определенных условиях работы.
В качестве другого примера, к спирту (например, этанолу, метанолу) могут добавлять воду. Таким образом, вода снижает воспламеняемость спиртового топлива, обеспечивая дополнительные возможности для хранения топлива. Кроме того, теплота от выпаривания водного компонента усиливает способность спиртового топлива действовать как антидетонатор. А также водный компонент может сократить общую себестоимость топлива. Кроме прочего, в качестве отдельного примера, топливо может включать в себя газолин и этанол (например, Е10 и/или Е85). Топливо могут подавать в топливный бак 202 через топливный заправочный канал 204.
Топливный насос 208 низкого давления (далее также именуемый всасывающим насосом 208), связанный с топливным баком 202, может подавать топливо из топливного бака 202 в первую группу инжекторов 242 для впрыска топлива во впускные каналы через первый топливный канал 230. Всасывающий насос 208 может также именоваться ННД 208 или насосом 208 НД (низкого давления). В одном из примеров ННД 208 может представлять собой электрический топливный насос низкого давления, расположенный по крайней мере частично в топливном баке 202. Топливо, подаваемое ННД 208, может направляться под низким давлением в первую топливную рампу 240, соединенную с одной или несколькими топливными инжекторами первой группы инжекторов 242 для впрыска топлива во впускные каналы (далее также именуемой первой группой инжекторов). Обратный клапан 209 ННД могут располагать на выходе ННД. Обратный клапан 209 ННД может направлять поток топлива из ННД 208 в первый топливный канал 230 и второй топливный канал 290 и блокировать поступление топлива из первого и второго топливных каналов 230 и 290, соответственно, обратно в ННД 208.
Как изображено, первая топливная рампа 240 распределяет топливо между четырьмя топливными инжекторами первой группы инжекторов 242 для впрыска топлива во впускные каналы, при этом следует понимать, что первая топливная рампа 240 может распределять топливо между любым необходимым количеством топливных инжекторов. В одном из примеров первая топливная рампа 240 может направлять топливо в один топливный инжектор первой группы инжекторов 242 для впрыска топлива во впускные каналы для каждого цилиндра двигателя. Следует обратить внимание, что в других примерах первый топливный канал 230 может подавать топливо в топливные инжекторы первой группы инжекторов 242 для впрыска топлива во впускные каналы через две или более топливных рамп. Например, если цилиндры двигателя расположены в V-образной конфигурации, могут использовать две топливные рампы для распределения топлива из первого топливного канала в каждую топливную форсунку первой группы форсунок.
Топливный насос 228 непосредственного впрыска (либо топливный насос 228 НВ или насос 228 высокого давления) включен во второй топливный канал 232 и может принимать топливо через ННД 208. В одном примере топливный насос 228 непосредственного впрыска может быть представлен механическим вытеснительным насосом. Топливный насос 228 непосредственного впрыска могут соединять с группой топливных инжекторов 252 для непосредственного впрыска второй топливной рампой 250. Вторая топливная рампа 250 может быть представлена топливной рампой высокого (или повышенного) давления. Топливный насос 228 непосредственного впрыска могут также соединять по текучей среде с первым топливным каналом 230 через второй топливный канал 290. Таким образом, топливо под низким давлением, подаваемое ННД 208, может далее сжиматься топливным насосом 228 непосредственного впрыска для подачи топлива под повышенным давлением для непосредственного впрыска во вторую топливную рампу 250, соединенную с одним или несколькими инжекторами 252 для непосредственного впрыска (далее также именуемыми второй группой инжекторов). В некоторых примерах выше по потоку от топливного насоса 228 непосредственного впрыска могут располагать топливный фильтр (не показан) для удаления твердых частиц из топлива.
Упомянутые разнообразные компоненты топливной системы 8 связаны с системой управления двигателем, например, контроллером 12. Например, контроллер 12 может получать данные об условиях работы от различных датчиков, связанных с топливной системой 8 в дополнение к раскрытым выше датчикам со ссылкой на ФИГ. 1. Такие различные данные могут включать в себя, например, данные об объеме топлива в топливном баке 202, направляемые датчиком 206. Контроллер 12 может также получать данные о составе топлива од одного или нескольких датчиков состава топлива помимо или вместо определения состава топлива на основании данных датчика отработавших газов (например, датчика 128 в соответствии с ФИГ. 1). Например, данные о составе топлива в топливном баке 202 может предоставлять датчик 210 состава топлива. Датчик 210 состава топлива может также содержать датчик температуры топлива. В дополнение или в качестве альтернативы могут устанавливать один или несколько датчиков состава топлива в любом подходящем месте в топливных каналах между топливным баком и двумя группами топливных инжекторов. Например, в первой топливной рампе 240 или первом топливном канале 230 могут установить датчик 238 состава топлива, и/или во второй топливной рампе 250 или во втором топливном канале 232 могут установить датчик 248 состава топлива. В качестве примера, кроме прочего, датчики состава топлива могут сообщать контроллеру 12 данные о содержании антидетонационного компонента в топливе или об октановом числе топлива. Например, один или несколько датчиков состава топлива могут сообщать данные о содержании в топливе спирта.
Следует отметить, что относительное расположение датчиков состава топлива в системе подачи топлива может обеспечить разные эффекты. Например, датчики 238 и 248 состава топлива, расположенные в топливных рампах или топливных каналах, соединяющих топливные инжекторы с топливным баком 202, могут предоставлять данные о составе топлива до его подачи в двигатель. С другой стороны, датчик 210 состава топлива может предоставлять данные о составе топлива в топливном баке 202.
Топливная система 8 может также содержать датчик 234 давления, соединенный со вторым топливным каналом 290, и датчик 236 давления, соединенный со второй топливной рампой 250. Датчик 234 давления могут использовать для определения давления в топливной линии второго топливного канала 290, которое может соответствовать давлению подачи насоса 208 низкого давления. Датчик 236 давления могут располагать ниже по потоку от топливного насоса 228 прямого впрыска во второй топливной рампе 250 и использовать для измерения давления в топливной рампе (ДТР) во второй топливной рампе 250. Для измерения давления в топливной системе 8 могут устанавливать дополнительные датчики давления, например, в топливной рампе 240. Показания давления, измеренные в разных местах топливной системы 8, могут передаваться контроллеру 12.
ННД 208 могут использовать для подачи топлива как к первой топливной рампе 240 в течение впрыска топлива во впускные каналы, так и к топливному насосу 228 непосредственного впрыска в течение непосредственного впрыска топлива. В течение как впрыска топлива во впускные каналы, так и непосредственного впрыска топлива ННД 208 может управляться контроллером 12 для подачи топлива в первую топливную рампу 240 и/или в топливный насос 228 непосредственного впрыска в зависимости от давления в первой топливной рампе 240 и второй топливной рампе 250. В одном из примеров в течение впрыска топлива во впускные каналы контроллер 12 может управлять ННД 208 для работы в непрерывном режиме и подачи топлива под постоянным давлением топлива в первую топливную рампу 240 для поддержания относительно постоянного давления впрыска топлива во впускные каналы.
С другой стороны, при прямом впрыске топлива, когда впрыск топлива во впускные каналы отключен и дезактивирован, контроллер 12 может управлять ННД 208 для подачи топлива в топливный насос 228 НВ. При прямом впрыске топлива, когда впрыск топлива во впускные каналы отключен, и когда давление во втором топливном канале 290 остается более высоким, чем текущее давление топливных паров, ННД 208 может быть временно отключен, не влияя на давление топливной инжекторы для НВ. Кроме того, ННД 208 может работать в импульсном режиме, когда ННД поочередно включается и выключается в зависимости от показаний давления топлива датчика 236 давления, соединенного со второй топливной рампой 250.
В то время как ННД может работать в непрерывном режиме в течение режима ВТВК, импульсный режим работы насоса НД могут использовать в течение НВ. В альтернативном варианте осуществления изобретения ННД 208 может работать в импульсном режиме как при ВТВК, так и при НВ для снижения потребления энергии всасывающим насосом при его работе в импульсном режиме. Таким образом, могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме без обратной связи, аналогично работе ННД в непрерывном режиме (с непрерывной подачей напряжения при ненулевом напряжении) без обратной связи. При отсутствии обратной связи ННД 208 может работать с немного более интенсивным питанием, чем требуется. При этом, несмотря на незначительно больший объем энергии, подаваемый на ННД 208 при работе в импульсном режиме без обратной связи, ННД в импульсном режиме может фактически потреблять значительно меньше энергии.
В двигателе с ВВКНВТ при работе насоса НВ в режиме базового давления данные о давлении в топливной рампе ВТВК (например, давлении топлива в первой топливной рампе 240 на ФИГ. 2) могут использовать для управления всасывающим насосом, работающим в импульсном или непрерывном режиме. Для непосредственного впрыска и давления в топливной рампе НВ (например, во второй топливной рампе 250 на ФИГ. 2), при этом, могут использоваться данные об объемном кпд топливного насоса НВ.
В другом примере в импульсном режиме ННД 208 могут активировать (то есть включать), но устанавливать под нулевое напряжение. Таким образом, такая настройка ННД 208 может фактически обеспечивать меньшее потребление энергии ННД 208 и меньшее время ответа при включении ННД 208. При необходимости работы насоса низкого давления напряжение, подаваемое на ННД 208, могут увеличивать с нулевого напряжения для обеспечения работы насоса НД. Таким образом, могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме с нулевого напряжения до ненулевого напряжения. В одном примере могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме с нулевого напряжения до полного напряжения. В другом примере могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме на короткие интервалы времени, например, от 50 до 250 миллисекунд при ненулевом напряжении. В зависимости от продолжительности таких коротких интервалов могут применять разное напряжение. Например, при интервале от 0 до 50 миллисекунд могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме под 8 В. Или, если продолжительность интервала составляет от 50 до 100 миллисекунд, могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме под 10 В. В другом примере при интервале от 100 до 250 миллисекунд могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме под 12 В. Таким образом, в течение данных интервалов могут ограничивать подачу тока на электронный модуль насоса (ЭМН). ЭМН, в свою очередь, может подавать электроэнергию на электродвигатель, соединенный с топливным насосом (например, ННД 208).
Следует понимать, что при работе ННД 208 в импульсном режиме в выходном давлении может наблюдаться зубчатое поле давлений. Например, в импульсном режиме может произойти быстрый подъем давления до 6,5 бар, а затем -постепенное снижение до 4,5 бар по мере расходования топлива. Хотя такое изменение давления может не использоваться в системах непосредственного впрыска, в системах ВТВК может потребоваться информация о текущем давлении.
Также следует понимать, что, хотя описанные выше примеры работы ННД 208 в импульсном режиме приведены для таких условий работы двигателя, когда впрыск во впускные каналы может быть дезактивирован и отключен, ННД 208 может работать в импульсном режиме при активации как непосредственного впрыска, так и впрыска топлива во впускные каналы.
ННД 208 и топливным насосом 228 НВ могут управлять для поддержания заданного давления во второй топливной рампе 250. Датчик 236 давления, соединенный со второй топливной рампой 250, может быть выполнен с возможностью определения топливного давления в группе инжекторов 252 для непосредственного впрыска. Затем, на основании разницы между расчетным и требуемым давлением рампы, могут регулировать мощность насоса. В одном из примеров, когда топливный насос 228 НВ работает в режиме переменного давления, контроллер 12 может регулировать клапан контроля потока (например, электромагнитный обратный клапан) топливного насоса 228 НВ для изменения фактического объема насоса (например, цикла насоса) в каждом ходе работы насоса. Кроме того, ННД 208 могут активировать под нулевым напряжением и обеспечивать его работу в импульсном режиме под ненулевым напряжением только когда на входе топливного насоса 228 НВ обнаружены топливные пары.
В другом примере могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме для поддержания давления в топливной рампе (ДТР) во второй топливной рампе 250 при работе топливного насоса 228 НВ в режиме базового давления. При этом могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме под полным напряжением, когда одно или несколько показаний датчика 236 давления на ходе сжатия топливного насоса 228 НВ ниже порогового значения. Таким образом, могут использовать множество показаний давления, полученных только в ходах сжатия топливного насоса 228 НВ. Кроме того, в одном из примеров, могут получать среднее значение множества показаний, и, если это среднее значение ниже порогового, могут обеспечивать работу ННД 208 в импульсном режиме под ненулевым напряжением.
Управление всасывающим насосом может зависеть либо от показаний давления в топливной рампе 250 НВ, либо от показателя объемного кпд насоса НВ. При использовании данных давления работа всасывающего насоса может основываться на допущении о топливе с большим выходом летучих веществ. При использовании данных об объемном кпд, работа всасывающего насоса не может основываться на допущении о насосе с низким кпд или о топливе с большим выходом летучих веществ. Таким образом, с использованием данных об объемном кпд, могут обеспечивать работу всасывающего насоса в импульсном режиме с давлением, необходимым для поддержания топлива в жидком состоянии. Работа насоса в импульсном режиме может также улучшить энергопотреблении благодаря непрерывному питанию всасывающего насоса фактически постоянным объемом энергии. Следовательно, работа ННД 208 в импульсном режиме выгодна, так как она обеспечивает энергосбережение и повышает срок службы ННД 208.
Контроллер 12 также может управлять работой каждого из топливных насосов ННД 208 и топливного насоса 228 НВ для регулирования объема, давления, скорости потока и т.д., топлива, подаваемого в двигатель. В качестве одного из примеров, контроллер 12 может варьировать настройки давления, объем хода насоса, режим насоса и/или скорость потока топлива в топливных насосах для подачи топлива в разные точки топливной системы. В качестве одного из примеров, цикл топливного насоса НВ может соответствовать незначительной части объема топливного насоса НВ, подлежащей перекачке. Таким образом, 10%-й цикл топливного насоса НВ означает такое включение электромагнитного обратного клапана, при котором может быть перекачано 10% объема топливного насоса НВ. Могут использовать драйвер (не показан), электронно соединенный с контроллером 12, для направления управляющих сигналов ННД 208, по необходимости, для настройки мощности (например, скорости, давления подачи) ННД 208. Объем топлива, подаваемого в группу инжекторов для непосредственного впрыска через топливный насос 228 НВ может регулироваться путем регулировки и координации мощности ННД 208 и топливного насоса 228 НВ. Например, контроллер 12 может управлять ННД 208 по схеме контроля обратной связи, измеряя давление подачи насоса низкого давления во втором топливном канале 290 (например, датчиком 234 давления) и контролируя мощность ННД 208 в соответствии с достижением желаемого (например, заданного) давления насоса низкого давления.
ФИГ. 3 иллюстрирует примерный топливный насос 228 НВ, изображенный в топливной системе 8 согласно ФИГ. 2. Как было указано выше со ссылкой на ФИГ. 2, насос 228 НВ получает топливо под пониженным давлением из ННД 208 через второй топливный канал 290. Затем насос 228 НВ сжимает топливо, повышая давление, перед подачей его во вторую группу инжекторов 252 (или инжекторов для непосредственного впрыска) по второму топливному каналу 232.
Топливо подается во впускное отверстие 303 компрессионной камеры 308 в насосе 228 НВ топливным насосом 208 низкого давления, как показано на ФИГ. 2 и 3. Топливо может сжиматься при прохождении через топливный насос 228 непосредственного впрыска и подаваться во вторую топливную рампу 250 и инжекторы 252 для непосредственного впрыска через выходное отверстие 304 насоса. В изображенном примере насос 228 непосредственного впрыска может быть представлен механическим объемным насосом, включающем в себя насосный поршень 306 и поршневой шток 320, компрессионную насосную камеру 308 (далее также именуемую компрессионной камерой) и операционную камеру 318. Допуская, что поршень 306 находится в нижней мертвой точке (НМТ) на ФИГ. 3, производительность насоса можно представить как рабочий объем 377. Объем насоса НВ можно рассчитать как площадь, покрываемая поршнем 306 при его прохождении от верхней мертвой точки (ВМТ) до НМТ и наоборот. В компрессионной камере 308 также существует второй объем, мертвый объем 378 насоса. Мертвый объем определяет область в компрессионной камере 308, которая остается, когда поршень 306 находится в ВМТ. Другими словами, сумма рабочего объема 377 и мертвого объема 378 составляет компрессионную камеру 308.
Поршень 306 включает в себя днище 305 поршня и юбку 307 поршня. Операционная камера и компрессионная камера могут включать в себя полости, расположенные на противоположных сторонах от насосного поршня. В одном из примеров кулачковый привод 310 может контактировать с поршневым штоком 320 насоса 228 НВ и может быть выполнен с возможностью движения поршня 306 из НМТ в ВМТ и обратно, создавая, таким образом, движение, необходимое для перекачки топлива через компрессионную камеру 308. Кулачковый привод 310 включает в себя четыре рабочих выступа и совершает один оборот за каждые два оборота коленчатого вала двигателя.
Поршень 306 совершает возвратно-поступательные движения вверх и вниз в компрессионной камере 308 для перекачки топлива. Топливный насос 228 НВ находится на ходе сжатия, когда поршень 306 двигается в направлении, уменьшающем объем компрессионной камеры 308. И наоборот, топливный насос 228 непосредственного впрыска находится на ходе всасывания, когда поршень 306 двигается в направлении, увеличивающем объем компрессионной камеры 308.
Электромагнитный обратный клапан (ЭОК) 312 расположен выше по потоку от впускного отверстия 303 компрессионной камеры 308 насоса 228 НВ. Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулирования потока топлива через электромагнитный обратный клапан 312 путем включения или выключения электромагнита в электромагнитном обратном клапане 312 (в зависимости от конфигурации электромагнитного клапана) одновременно с кулачковым приводом 310. Соответственно, электромагнитный обратный клапан 312 может работать в двух режимах. В первом режиме электромагнитный обратный клапан 312 ограничивает (например, поглощает) объем топлива, проходящего выше по потоку от электромагнитного обратного клапана 312. В первом режиме топливо практически может двигаться сверху от электромагнитного обратного клапана 312 вниз от электромагнитного обратного клапана 312. Во втором режиме электромагнитный обратный клапан 312 фактически отключается, и топливо может двигаться как выше, так и ниже по потоку от электромагнитного обратного клапана 312. Электромагнитный обратный клапан 312 был описан выше, при этом он также может быть реализован с якорем электромагнита, обеспечивающем открытие обратного клапана при отключении. Конструкция такого якоря может обеспечивать дополнительный эффект, имея возможность отключения электромагнита при повышении давления в компрессионной камере 308, удерживая, таким образом, обратный клапан, закрытым.
Как было указано выше, электромагнитный обратный клапан 312 может быть выполнен с возможностью регулирования массы (или объема) топлива, сжимаемого топливным насосом 228 НВ. В одном из примеров контроллер 12 может регулировать время закрытия электромагнитного обратного клапана и массы сжимаемого топлива. Например, закрывая электромагнитный обратный клапан 312 в более позднее время относительно сжатия поршня (например, объем компрессионной камеры уменьшается), могут уменьшить объем топливной массы, подаваемой из компрессионной камеры 308 в выходное отверстие 304 насоса, так как больше топлива, вытесняемого из компрессионной камеры 308, может пройти через электромагнитный обратный клапан 312 перед его закрытием. Напротив, закрывая впускной обратный клапан раньше относительно сжатия поршня, могут увеличить объем топливной массы, подаваемой из компрессионной камеры 308 в выходное отверстие 304 насоса, так как меньше топлива, вытесняемого из компрессионной камеры 308, может пройти (в обратном направлении) через электромагнитный обратный клапан 312 перед его закрытием. Время открытия и закрытия электромагнитного обратного клапана 312 могут координировать с фазами ходов топливного насоса 228 НВ. В качестве альтернативы или дополнительно, непрерывно сужая поток топлива, поступающий в топливный насос НВ из топливного насоса низкого давления, объем топлива, всасываемого топливным насосом непосредственного впрыска, могут регулировать без использования ЭОК 312.
Впускное отверстие 399 насоса может получать топливо из выходного отверстия ННД 208 и подавать его на электромагнитный обратный клапан 312 через обратный клапан 302 и предохранительный клапан 301. Обратный клапан 302 располагают выше по потоку от электромагнитного обратного клапана 312 в насосном канале 335. Обратный клапан 302 установлен таким образом, что топливо не вытекает из электромагнитного обратного клапана 312 и впускного отверстия 399 насоса. Обратный клапан 302 обеспечивает движение топлива от насоса 208 низкого давления к электромагнитному обратному клапану 312. Обратный клапан 302 соединен параллельно с предохранительным клапаном 301. Предохранительный клапан 301, установленный в предохранительном канале 337, обеспечивает движение топлива от электромагнитного обратного клапана 312 к топливному насосу 208 низкого давления, когда давление между предохранительным клапаном 301 и электромагнитным обратным клапаном 312 выше установленного давления (например, 10 бар).
Когда электромагнитный обратный клапан 312 дезактивирован (например, к нему не подается питание), и топливный насос 228 НВ работает в режиме базового давления, электромагнитный обратный клапан 312 работает в режиме прохождения, а предохранительный клапан 301 регулирует давление в компрессионной камере 308 относительно единственной настройки разгрузки давления предохранительного клапана 301 (например, 15 бар). Регулирование давления в компрессионной камере 308 обеспечивает формирование дифференциала давления от днища 305 поршня до юбки 307 поршня. Давление в операционной камере 318 соответствует давлению на выходе из насоса низкого давления (например, 5 бар), а давление у днища поршня соответствует регуляционному отверстию предохранительного клапана 301 (например, 15 бар). Дифференциал давления позволяет топливу стекать с днища 305 поршня на юбку 307 поршня через зазор между поршнем 306 и стенкой 350 цилиндра насоса, увлажняя, таким образом, топливный насос 228 непосредственного впрыска.
Таким образом, в условиях, когда топливный насос НВ управляется механически, контроллер 12 может дезактивировать впускной электромагнитный обратный клапан 312, и предохранительный клапан 301 регулирует давление в топливной рампе 250 (и компрессионной камере 308) относительно единственного практически постоянного показателя (например, регуляционное давление ±0,5 бар) давления в течение большей части хода сжатия. На ходе впуска поршня 306 давление в компрессионной камере 308 падает до величины, близкой к величине давления всасывающего насоса 208. Одним из результатов такого способа управления является то, что давление в топливной рампе регулируется до минимального давления около разгрузки предохранительного клапана 301. Таким образом, если предохранительный клапан 301 настроен на давление 15 бар, давление в топливной рампе 250 достигает 20 бар, так как значение настройки предохранительного клапана в 15 бар прибавляется к 5 бар давления всасывающего насоса. В частности, топливное давление в компрессионной камере 308 регулируется на ходе сжатия топливного насоса 228 непосредственного впрыска. Следует понимать, что электромагнитный обратный клапан 312 остается дезактивированным в течение работы топливного насоса 228 НВ в режиме базового давления.
Работа электромагнитного обратного клапана 312 (например, когда он включен) может привести к повышению ШВР, так как в течение цикла работы электромагнитного обратного клапана 312 могут возникнуть стуки при закрытии или полном открытии клапана до предела его полного открытия. При этом, когда электромагнитный обратный клапан 312 выключен и переведен в режим прохождения, ШВР, возникающие из-за стуков клапана, могут быть существенно снижены. В качестве примера, электромагнитный обратный клапан 312 может быть выключен, и насос НВ может работать в режиме базового давления при холостом ходе двигателя, так как при его холостой работе топливо, главным образом, поступает через впрыск во впускные каналы. Соответственно, работа всасывающего насоса 208 в режиме базового давления топливного насоса 228 НВ дополнительно раскрывается со ссылкой на ФИГ. 4 далее.
Выпускной обратный клапан 316 прямого потока может быть установлен ниже по потоку от выходного отверстия 304 насоса компрессионной камеры 308 топливного насоса 228 НВ. Выпускной обратный клапан 316 открывается, пропуская топливо из выходного отверстия 304 компрессионной камеры 308 во вторую топливную рампу 250 только когда давления в выходном отверстии 304 топливного насоса 228 непосредственного впрыска (например, давление на выходе из компрессионной камеры) выше давления в топливной рампе. В другом примере топливный насос НВ, впускное отверстие 303 компрессионной камеры 308 и выходное отверстие 304 могут быть одним и тем же отверстием.
Предохранительный клапан 314 топливной рампы расположен параллельно выпускному обратному клапану 316 в параллельном канале 319, отходящем от второго топливного канала 232. Предохранительный клапан 314 топливной рампы может позволять топливу поступать из топливной рампы 250 и канала 232 в компрессионную камеру 308, когда давление в параллельном канале 319 и втором топливном канале 232 превышает заданное давление, которым может быть настройка давления разгрузки клапана 314. Таким образом, предохранительный клапан 314 топливной рампы может регулировать давление в топливной рампе 250. Предохранительный клапан 314 топливной рампы может быть настроен на относительно высокое давление разгрузки, чтобы работать только как защитный клапан и не нарушать нормальной работы насоса и системы непосредственного впрыска топлива.
Топливный насос 228 непосредственного впрыска также включает в себя аккумулятор 317 давления, расположенный в насосном канале 335 между электромагнитным обратным клапаном 312 и обратным клапаном 302. В одном из примеров аккумулятор 317 давления является аккумулятором на 15 бар. Таким образом, аккумулятор 317 давления сконструирован таким образом, чтобы быть активным в диапазоне давления, охватывающем предохранительный клапан 301. Аккумулятор 317 давления аккумулирует топливо, когда поршень 306 находится на ходе сжатия, и высвобождает топливо, когда поршень 306 находится на ходе всасывания. Предохранительный клапан 301 и аккумулятор 317 давления аккумулируют и высвобождают топливо из компрессионной камеры 308, когда электромагнитный обратный клапан 312 дезактивирован (функционирует как проходное отверстие), а топливный насос 228 НВ находится в режиме базового давления. Аккумулятор 317 давления может также создавать положительное давление на поршне 306 в течение части хода впуска (всасывания) поршня, дополнительно усиливая увлажнение Пуазейля. Кроме того, часть компрессионной энергии положительного давления, созданного аккумулятором 317 давления на поршне 306, может передаваться распределительному валу 310. А также работа аккумулятора 317 давления может сократить поток через предохранительный клапан 301, снижая, таким образом, нагревание топлива, которое может повысить температуру топлива и потребность всасывающего насоса в питании.
Следует понимать, что ННД 208 может работать в импульсном режиме, что подразумевает поддержание ННД 208 под нулевым напряжением и работу ННД 208 в импульсном режиме между нулевым и ненулевым напряжением (например, полным напряжением) при выполнении определенных условий. Например, когда топливный насос 228 НВ находится в режиме базового давления, ННД 208 может работать в импульсном режиме под ненулевым напряжением, только когда ДТР в топливной рампе 250 высокого напряжения падает ниже порогового значения. В другом примере ННД 208 может работать в импульсном режиме, когда топливный насос 228 НВ работает в режиме переменного давления, но ННД 208 может работать в импульсном режиме под ненулевым напряжением только когда на входе 303 в топливный насос 228 НВ обнаружены топливные пары.
Следует отметить, что насос 228 изображен на ФИГ. 2 символически без подробностей, при этом на ФИГ. 3 насос 228 изображен детально.
Когда топливный насос 228 НВ работает в режиме переменного давления, электромагнитный обратный клапан 312 может включаться для регулирования давления непрерывно в течение работы насоса НВ в режиме переменного давления. Таким образом, между нижним пороговым давлением и верхним пороговым давлением, которые могут определять минимальное и максимальное допустимое давление, может возникать непрерывный диапазон давлений насоса ВД (и топливной рампы). Кроме того, в соответствии с давлением во второй топливной рампе 250 может регулироваться электромагнитный обратный клапан 312.
Следует отметить, что насос 228 НВ в соответствии с ФИГ. 3 представлен в качестве иллюстративного примера одной из возможных конфигураций насоса НВ, который может работать в режиме электронного управления (или переменного давления) и в режиме базового давления или механического управления. Компоненты, изображенные на ФИГ. 3, могут быть удалены и/или заменены на топливном насосе 228 НВ, и могут быть установлены дополнительные, не показанные здесь, компоненты, сохраняя способность подачи топлива под высоким давлением в топливную рампу непосредственного впрыска с электронной регулировкой давления и без нее.
Что касается ФИГ. 4, здесь изображена примерная алгоритм 400 для выбора режима работы всасывающего насоса в соответствии с режимом работы топливного насоса НВ. В частности, работа насоса низкого давления может быть разной при работе топливного насоса НВ в режиме базового давления и в режиме переменного давления. Управление ННД, в соответствии с настоящим раскрытием, может обеспечить энергосбережение при потреблении энергии ННД.
На шаге 402 могут оцениваться и/или измеряться условия работы двигателя. Например, могут определяться такие условия работы двигателя, как частота вращения двигателя, потребность двигателя в топливе, наддув, крутящий момент по выбору водителя, температура двигателя, заряд воздуха и т.д. На шаге 404 алгоритм 400 может определять, может ли НВД (например, топливный насос 228 НВ) быть переведен в режим базового давления. В одном из примеров, НВД может быть переведен в режим базового давления на холостом ходу двигателя. В другом примере НВД может работать в режиме базового давления при снижении скорости транспортного средства. Если определяется, что топливный насос НВ может работать в режиме базового давления, алгоритм 400 переходит к шагу 420, на котором электромагнитный обратный клапан (например, ЭОК 312 насоса 228 НВ) может быть дезактивирован. Более детально - электромагнит в ЭОК может не получать команд контроллера и быть дезактивирован таким образом, что топливо может проходить выше и ниже по потоку от ЭОК. В настоящем изобретении, как было раскрыто выше, базовое давление топливного насоса НВ может определяться предохранительным клапаном, например, предохранительным клапаном 301 в соответствии с ФИГ. 3, расположенным выше по потоку от ЭОК.
На шаге 422 ННД может быть установлен под нулевое напряжение для снижения его энергопотребления, но чтобы он оставался готовым к включению при получении команды. Следует отметить, что при необходимости ННД может работать в импульсном режиме путем предоставления всасывающему насосу ненулевого напряжения. То есть ННД не может быть дезактивирован и отключен. На шаге 424 могут получать показания датчика давления, соединенного с топливной рампой высокого напряжения (например, второго топливной рампой 250 в топливной системе 8 в соответствии с ФИГ. 2). В частности, могут изучаться показания, полученные на ходе сжатия поршня в топливном насосе НВ. Таким образом, получение показаний ДТР в течение хода сжатия насоса может быть эффективным, так как когда насос НВ находится в режиме базового давления, давление насоса может в значительной степени соответствовать базовому давлению в течение всего хода сжатия поршня. В течение первой части хода сжатия давление в топливной рампе может быть перенастроено (в соответствии с предыдущим потреблением топлива инжекторами), а в течение второй части хода сжатия базовое давление может быть восстановлено на базовый уровень. Могут использоваться показания ДТР, полученные на любой стадии хода насоса ПВ, хотя более надежным является использование показаний давления, полученных ближе к окончанию хода сжатия.
Таким образом, могут определять ДТР в режиме базового давления с механическим регулированием вместо использования данных давления априори, путем получения показаний давления в ходах сжатия топливного насоса НВ. В одном из примеров могут получать показания давления из более поздней части хода сжатия. Следует понимать, что путем получения показаний давления, в частности, в течение хода сжатия насоса НВ, могут получать более надежные показания давления, даже в течение впрыска топлива. Таким образом, открытие инжекторов в процессе впрыска топлива может способствовать варьированию показаний давления в топливной рампе. Фокусируясь на показаниях давления, полученных на ходе сжатия насоса НВ, могут снизить вариабельность показаний давления, возникающую по причине открытия инжекторов в процессе впрыска топлива.
На шаге 426 алгоритм 400 может определять, не опускаются ли показатели ДТР ниже порогового значения. В одном из примеров с пороговым значением может сравниваться среднее ДТР из полученных значений ДТР. В другом примере каждое значение ДТР, полученное в ходах сжатия, может сравниваться с пороговым значением. Пороговым значением, в одном из примеров, может быть базовое давление топливного насоса НВ. В качестве примера, базовое давление может составлять 20 бар и являться комбинацией (как указано выше) регуляционного давления (например, 15 бар) предохранительного клапана 301 в соответствии с ФИГ. 3 и давления топлива на выходе насоса НД (например, 5 бар). В другом примере пороговое давление может быть ниже базового давления насоса НВ. Например, пороговое давление может составлять 13 бар.
Если подтверждается, что показания ДТР, полученные на ходе сжатия топливного насоса НВ, равны пороговому значению или выше него, на шаге 414 ННД может оставаться под нулевым напряжением, и алгоритм 400 может завершиться. Если, с другой стороны, определяется, что показания ДТР на ходе сжатия ниже порогового значения, алгоритм 400 переходит к шагу 428, на котором ННД может работать в импульсном режиме под практически полным напряжением для повышения ДТР в топливной рампе высокого напряжения. В некоторых случаях на шаге 430 ННД может работать в импульсном режиме на короткие заданные промежутки времени, например, от 150 до 250 миллисекунд. В одном из примеров ННД может работать в импульсном режиме под ненулевым напряжением на 250 миллисекунд. В другом примере ННД может работать в импульсном режиме под другим ненулевым напряжением на 200 миллисекунд. В другом примере ННД может работать в импульсном режиме под другим ненулевым напряжением на 150 миллисекунд. Далее, на шаге 432 ННД может возвращаться под нулевое напряжение, и алгоритм 400 может завершиться.
Таким образом, при работе топливного насоса НВ в режиме базового давления всасывающий насос или ННД может работать в импульсном режиме под полным напряжением (или ненулевым напряжением), только при механическом регулировании давления насоса НВ, когда ДТР в топливной рампе высокого напряжения падает ниже порогового значения.
Возвращаясь к шагу 404, если определяется, что НВД не может быть переведен в режим базового давления, алгоритм 400 переходит к шагу 406 для обеспечения работы НВД в режиме переменного давления, а на шаге 407 ННД может быть установлен под нулевое напряжение. При этом ННД может быть ВКЛЮЧЕН, но не активирован. В одном из примеров режим переменного давления работы НВД может использоваться в рабочем состоянии двигателя. В другом примере режим переменного давления может использоваться, когда требуемый крутящий момент выше, например, при ускорении транспортного средства. Как было отмечено выше, режим переменного давления может подразумевать электронное управление работой НВД путем активации электромагнитного обратного клапана и непрерывного регулирования давления топлива. Соответственно, на шаге 408 электромагнитный обратный клапан может настраиваться для регулирования ДТР в топливной рампе высокого напряжения. Далее, на шаге 410 алгоритм 400 может включать в себя получение обратной связи от датчика давления, соединенного с топливной рампой высокого напряжения.
На шаге 412 могут определять присутствие топливных паров на входе топливного насоса НВ. Таким образом, присутствие топливных паров может быть обнаружено на основании изменения ДТР в топливной рампе высокого напряжения, алгоритм 500 в соответствии с ФИГ. 5 изображает обнаружение топливных паров на входе топливного насоса НВ и раскрыта ниже. Таким образом, когда топливный насос НВ всасывает топливо в парообразной вместо жидкой формы, его объемный кпд снижается. Объемный кпд может непрерывно контролироваться с использованием динамических данных о давлении в топливной рампе, командах насоса НВ, скорости насоса НВ и скорости потока впрыска топлива.
Если присутствие топливных паров на входе топливного насоса НВ не определяется, алгоритм 400 переходит к шагу 414 для поддержания ННД под нулевым напряжением. Также на шаге 416 ННД может работать в импульсном режиме под полным или практически полным напряжением для увеличения объема топлива на входе насоса НВ. Как вариант, на шаге 418 ННД может работать в импульсном режиме на короткие промежутки времени, например, на 150-250 миллисекунд, алгоритм 400 может затем заканчиваться.
Таким образом, при работе топливного насоса НВ в режиме переменного давления всасывающий насос или ННД может работать в импульсном режиме под полным напряжением (или ненулевым напряжением), только при электронном регулировании давления насоса НВ и когда на входе насоса НВ обнаружены топливные пары.
Таким образом, примерный способ управления всасывающим насосом может содержать следующие этапы: дезактивируют электромагнитный обратный клапан при работе насоса непосредственного впрыска в режиме базового давления и обеспечивают работу всасывающего насоса в импульсном режиме в ответ на снижение давление в топливной рампе ниже порогового значения, а при работе насоса непосредственного впрыска в режиме переменного давления активируют электромагнитный обратный клапан и обеспечивают работу всасывающего насоса в импульсном режиме в ответ на условие, отличное от уменьшения давления в топливной рампе ниже порогового значения. Отключение электромагнитного обратного клапана может включать в себя дезактивацию электромагнитного обратного клапана для обеспечения протока топлива. Таким образом, топливо может протекать выше или ниже от электромагнитного обратного клапана. Активация электромагнитного обратного клапана может подразумевать его включение из неактивного состояния таким образом, что электромагнит в электромагнитном обратном клапане включается и выключается в ответ на команды контроллера.
Данный способ может содержать следующий этап: обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме при работе в режиме переменного давления в ответ на условия, когда на входе насоса непосредственного впрыска обнаружены топливные пары. Кроме того, работа всасывающего насоса в импульсном режиме при работе насоса непосредственного впрыска в режиме базового давления может обеспечиваться в ответ на снижение давления в топливной рампе, измеряемого на ходе сжатия насоса непосредственного впрыска. В одном из примеров данный способ может содержать следующий этап: обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме под полным напряжением или практически полным напряжением. В другом примере насос низкого давления может работать в импульсном режиме на заданные промежутки времени при заданном уровне электроэнергии, напряжения или тока. Кроме того, при работе насоса непосредственного впрыска в режиме переменного давления электромагнитный обратный клапан может регулироваться в ответ на изменения давления в топливной рампе, причем изменение давления в топливной рампе измеряется датчиком давления.
Что касается ФИГ. 5, здесь изображена алгоритм 500 для обнаружения топливных паров на входе топливного насоса НВ. В частности, измеряются изменения ДТР, и, если ожидаемое повышение ДТР не наблюдается, может быть обнаружено присутствие топливных паров.
На шаге 502 алгоритм 500 включает в себя определение того, работает ли электромагнитный обратный клапан (ЭОК) в 100% рабочем цикле. 100% рабочий цикл может включать в себя закрытие ЭОК в начале хода сжатия поршня в топливном насосе НВ, чтобы практически 100% топлива сжималось в насосе. С обеспечением 100% рабочего цикла обнаружение топливных паров может производиться более надежно, так как ЭОК может активироваться до того, как поршень достигает НМТ. Путем активации ЭК до того, как поршень достигает положения НМТ, небольшие погрешности угла активации не могут уменьшить или увеличить фактический объем. Если подтверждается, что ЭОК не работает в 100% рабочем цикле, алгоритм 500 переходит к шагу 504 для ожидания определения присутствия топливных паров, алгоритм 500 завершается.
Если подтверждается, что ЭОК работает в 100% рабочем цикле, алгоритм 500 переходит к шагу 506 для определения того, равно ли изменение измеряемого ДТР (ΔFRP_измеренное) после хода сжатия в топливном насосе НВ ожидаемому повышению ДТР (ΔFRP_ожидаемое) (или выше него). Каждый ход поршня топливного насоса НВ может повысить ДТР на заданную величину. Конкретно, может ожидаться, что ДР в топливной рампе высокого давления увеличится на ожидаемую величину, особенно, если рабочий цикл составляет 100%. Если повышение ДТР после хода поршня насоса (не включая падение ДТР из-за впрыска топлива, если происходит впрыск) меньше ожидаемого, можно определить присутствие топливных паров на входе насоса.
Если на шаге 506 определяется, что ΔFRP_измеренное равно ΔFRP_ожидаемому или превышает его, алгоритм 500 переходит к шагу 508, на котором могут определить отсутствие топливных паров на входе НВД. С другой стороны, если определяется, что ΔFRP_измеренное меньше ΔFRP_ожидаемого, на шаге 512 алгоритм 500 может определить присутствие топливных паров на входе НВД.
Таким образом, присутствие топливных паров на входе НВД может быть определено путем измерения изменений давления в топливной рампе высокого давления после хода сжатия в топливном насосе НВ. Кроме того, определение присутствия топливных паров на входе может быть более надежным, когда топливный насос НВ получает команду на полных ходах поршня насоса (например, 100% рабочий цикл). Полные циклы насоса могут включать в себя команды на закрытие ЭОК для его совпадения с началом хода сжатия в топливном насосе НВ.
Что касается ФИГ. 6, на нем изображена схема 600, иллюстрирующая примерное управление всасывающим насосом в зависимости от режима работы топливного насоса НВ в примерном двигателе транспортного средства. Схема 600 изображает обнаружение топливных паров на входе топливного насоса НВ на схеме 602, ДТР в топливной рампе высокого давления или непосредственного впрыска на схеме 604, ход поршня насоса НВ на схеме 606, рабочий цикл НВД и работу ЭОК на схеме 608, топливо, впрыскиваемое путем непосредственного впрыска, на схеме 610, режим работы насоса ВД (варианты режимов переменного давления и базового давления) на схеме 612 и работу ННД на схеме 614. Все упомянутые элементы изображены в зависимости от времени на оси X, и время увеличивается по оси X слева направо на схеме 600. А также, линия 605 представляет пороговое давление ДТР в топливной рампе высокого давления.
Между моментами времени t0 и t1 НВД может работать в режиме переменного давления, А ЭОК может быть активирован и функционировать, таким образом, давление НВД регулируется электронно. Как показано на схеме 608, НВД может быть настроен на 50% рабочий цикл, причем ЭОК может быть закрыт, когда поршень в топливном насосе НВ находится в середине своего хода сжатия или около этого момента. ЭОК может управляться так, чтобы насос НВ работал с разными рабочими циклами в зависимости от требуемого ДТР в топливной рампе высокого давления. Схема 606 изображает ходы НВД при его работе от положения верхней мертвой точки (ВМТ) к положению нижней мертвой точки (НМТ). ННД может быть установлен под нулевое напряжение между моментами времени t0 и t1, обеспечивая его работу в импульсном режиме при необходимости изменения ДТР. Кроме того, между моментами времени t0 и t1 топливо может впрыскиваться через инжекторы непосредственного впрыска (схема 610) в один или более цилиндров примерного двигателя в соответствии с настоящим документом. В ответ на каждый впрыск ДТР может снижаться, как показано на схеме 604. Будет наблюдаться повышение ДТР в рампе непосредственного впрыска по мере хода поршня насоса от НМТ к ВМТ.
В момент времени t1 работа топливного насоса может быть переведена в режим базового давления. Например, изменение в работе насоса НВ может производиться в ответ на условия холостого хода двигателя. В другом примере транспортное средство может спускаться по наклонной поверхности, и, следовательно, работа насоса НВ может быть переведена в режим базового давления. Кроме того, ЭОК может быть дезактивирован (схема 608) для работы в режиме прохождения, при этом топливо может проходить через ЭОК как вверх, так и вниз. Таким образом, ЭОК может перестать функционировать как обратный клапан, и базовое давление насоса НВ может регулироваться предохранительным клапаном, расположенным выше по потоку от ЭОК.
В ответ на изменение режима работы топливного насоса НВ объем топлива, впрыскиваемого через инжекторы непосредственного впрыска, может быть уменьшен, как показано между моментами времени t1 и t3 на схеме 610. В момент времени t2, после впрыска, ДТР в рампе высокого давления может упасть ниже порогового давления 605. Соответственно, всасывающий насос может работать в импульсном режиме под полным напряжением в момент времени t2 (схема 614) для повышения давления топлива в топливной рампе НВ (схема 604) выше порогового давления 605.
В момент времени t3 требуемый крутящий момент может увеличиваться, и работа топливного насоса НВ может вернуться в режим переменного давления, и, соответственно, ЭОК может быть активирован. Кроме того, давление в топливной рампе высокого давления может контролироваться путем настраивания ЭОК. В t3 рабочий цикл насоса ВД может составлять 50%, как показано на схеме 608, и объем прямо впрыскиваемого топлива может увеличиться после момента времени t3.
В момент времени t4 ДТР в топливной рампе непосредственного впрыска может упасть ниже порогового давления 605. Так как топливный насос НВ работает в режиме переменного давления, рабочий цикл насоса ВД может быть увеличен в ответ на такое падение ДТР. Соответственно, могут направляться команды на выполнение полных ходов поршня насоса в момент времени t4 путем увеличения рабочего цикла насоса ВД до 100%. При этом время закрытия ЭОК может совпадать с началом хода сжатия топливного насоса НВ. В результате увеличения рабочего цикла ДТР может подниматься выше порогового давления 605 в момент времени t5, и объем топлива, впрыскиваемого через инжекторы непосредственного впрыска, может увеличиваться после момента времени t4.
Следует отметить, что ННД может не работать в импульсном режиме в ответ на падение ДТР ниже порогового давления 605 в момент времени t4, когда топливный насос НВ работает в режиме переменного давления.
В момент времени t5, в ответ на ход сжатия насоса ВД, работающего в 100% рабочем цикле, ДТР может повышаться на объем, представленный отрезком D1 на схеме 600. При этом объем D1 может быть равен ожидаемому повышению ДТР, возникающему в результате хода сжатия насоса в 100% рабочем цикле. В момент времени t6 повышение ДТР, возникающее в результате последующего хода сжатия, когда насос ВД находится в 100% рабочем цикле, представлено отрезком D2. Следует отметить, что D2 меньше D1, и, следовательно, D2 ниже ожидаемого повышения ДТР, возникающего в результате хода сжатия насоса в 100% рабочем цикле. Следовательно, в момент времени t6 можно определить присутствие топливных паров на входе насоса ВД (схема 602). В ответ на обнаружение присутствия топливных паров на входе насоса ВД всасывающий насос может работать в импульсном режиме в момент времени t7 для увеличения возможного объема топлива и давления топлива выше по потоку от ЭОК. Соответственно, в момент времени t8 повышение ДТР в топливной рампе высокого давления на ходе сжатия может быть ожидаемым повышением D1, и в момент времени t8 на схеме 602 может не обнаруживаться присутствие топливных паров.
Таким образом, всасывающий насос может периодически работать под ненулевым напряжением, обеспечивая снижение энергопотребления. Кроме того, всасывающий насос может включаться под ненулевым напряжением в ответ на падения ДТР ниже порогового давления при работе топливного насоса НВ в режиме базового давления. А также могут определять ДТР в режиме базового давления с механическим регулированием вместо использования данных давления априори, путем получения показаний давления в ходах сжатия топливного насоса НВ. Когда топливный насос НВ управляется электронно, и ЭОК не активен, всасывающий насос может работать в импульсном режиме только когда на входе топливного насоса НВ обнаружены топливные пары. Присутствие топливных паров на входе топливного насоса НВ может подтверждаться, когда измеренное повышение ДТР после хода поршня насоса меньше ожидаемого повышения ДТР. Таким образом, всасывающий насос может не работать в импульсном режиме в ответ на падение ДТР ниже порогового давления, когда топливный насос НВ работает в режиме переменного давления.
Следовательно, способ управления всасывающим насосом может включать в себя один режим работы, когда насос высокого давления работает в режиме базового давления, и другой режим, когда когда насос высокого давления работает в режиме переменного давления. Данный способ может содержать следующие этапы: при работе насоса высокого давления в режиме базового давления обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме, когда давление в топливной рампе высокого давления опускается ниже порогового значения, а при работе насоса высокого давления в режиме переменного давления обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме в случае присутствия топливных паров на входе насоса высокого давления. При этом электромагнитный клапан с электронным управлением (или ЭОК) может быть дезактивирован, когда насос высокого давления работает в режиме базового давления. Таким образом, ЭОК может не получать команд от контроллера в данном режиме базового давления, и электромагнит в ЭОК может не переводиться из включенного состояния в отключенное и наоборот. Электромагнитный клапан с электронным управлением может активироваться, когда насос высокого давления работает в режиме переменного давления, и давление в топливной рампе высокого давления может регулироваться электромагнитным клапаном с электронным управлением. Данный способ может также содержать следующий этап: насос низкого давления не работает в импульсном режиме, когда давление в топливной рампе снижается ниже порогового значения при работе насоса высокого давления в режиме переменного давления. Кроме того, при работе насоса высокого давления в режиме переменного давления присутствие топливных паров на входе насоса высокого давления может быть обнаружено, когда повышение давления в топливной рампе высокого давления в течение хода поршня насоса меньше ожидаемого повышения. А также, давление в топливной рампе высокого давления может измеряться датчиком давления в топливной рампе, и насос низкого давления может работать в импульсном режиме в зависимости от показаний давления, измеренных на ходе сжатия насоса высокого давления.
Таким образом, примерная система может включать в себя двигатель с впрыском во впускные каналы и непосредственным впрыском топлива (ВВКНВТ) с топливным насосом непосредственного впрыска, включающим в себя поршень, компрессионную камеру, кулачок для приведения в движение поршня, электромагнитный обратный клапан, расположенный на входе топливного насоса непосредственного впрыска, и предохранительный клапан, расположенный выше по потоку от электромагнитного обратного клапана для регулирования давления в компрессионной камере в режиме базового давления. Примерная система может также включать в себя топливную рампу высокого давления, соединенную по текучей среде с насосом непосредственного впрыска, датчик, соединенный с топливной рампой высокого давления, для контроля давления в топливной раме и всасывающий насос, соединенный по текучей среде с топливной рампой высокого давления через насос непосредственного впрыска. Кроме того, система может также включать в себя контроллер с исполнимыми командами, хранимыми в долговременной памяти, чтобы обеспечивать работу всасывающего насоса в импульсном режиме при первом условии в случае снижения давления в топливной рампе высокого давления ниже порогового значения, и при втором условии обеспечивать работу всасывающего насоса в импульсном режиме при обнаружении топливных паров на входе насоса непосредственного впрыска. Первое условие может включать в себя работу насоса непосредственного впрыска в режиме базового давления путем дезактивации электромагнитного обратного клапана, причем базовое давление насоса непосредственного впрыска определяется предохранительным клапаном, расположенным выше по потоку от электромагнитного обратного клапана. Второе условие может включать в себя работу насоса непосредственного впрыска в режиме переменного давления, причем электромагнитный обратный клапан активируется и регулируется в зависимости от давления в топливной рампе высокого давления. Кроме того, при втором условии всасывающий насос может не работать в импульсном режиме, когда давление топлива в топливной рампе высокого давления снижается ниже порогового значения. А также, топливные пары на входе насоса непосредственного впрыска могут быть обнаружены, когда измеренное изменение давления в топливной рампе высокого давления на ходе сжатия насоса непосредственного впрыска ниже ожидаемого изменения давления в топливной рампе.
Таким образом, всасывающий насос в двигателе с ВВКНВТ может управляться, когда он подает топливо к топливному насосу НВ. Всасывающий насос может сначала устанавливаться под нулевое напряжение и активироваться под ненулевым напряжением только при наступлении определенных условий. Таким образом энергопотребление всасывающего насоса может быть снижено, обеспечивая снижение потребления топлива. Кроме того, активация всасывающего насоса может зависеть от показаний давления в топливной рампе, полученных в ходах сжатия насоса НВ. Открытый топливный инжектор может не влиять на давление в топливной рампе на ходе сжатия. Следовательно, могут быть получены более достоверные и повторяющиеся показания давления в топливной рампе, обеспечивая более эффективное управление всасывающим насосом. В целом, благодаря более эффективному управлению всасывающим насосом, могут быть повышены срок службы и производительность насоса.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Способы и алгоритмы управления, раскрытые в данном документе, могут сохраняться как исполняемые инструкции в долговременной памяти и выполняться системой управления, включая контроллер совместно с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Конкретные алгоритмы, раскрываемые в настоящем документе, могут представлять собой любое количество стратегий обработки, таких как событийные, с управлением по прерываниям, многозадачные, многопоточные и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно или в некоторых случаях могут пропускаться. Точно так же указанный порядок обработки не обязательно требуется для достижения отличительных особенностей и преимуществ описываемых здесь вариантов осуществления изобретения, но служит для удобства иллюстрирования и описания. Одно или более из иллюстрируемых действий, операций и/или функций могут выполняться повторно в зависимости от конкретной применяемой стратегии. Кроме того, раскрытые действия, операции и/или функции могут представлять в графическом виде код, который должен быть запрограммирован в долговременную память накопителя машиночитаемых данных компьютера, где раскрываемые действия выполняются посредством исполнения инструкций в системе, включая различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и алгоритмы по своей сути являются лишь примерами, и что данные конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, так как возможны разнообразные модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена в двигателях с конфигурацией цилиндров V-6, I-4, I-6, V-12, с 4-мя оппозитными цилиндрами и в двигателях других типов. Предмет настоящего изобретения включает в себя все новые и неочевидные комбинации и подкомбинации различных систем и конфигураций, а также другие отличительные признаки, функции и/или свойства, раскрытые в настоящем описании.
В нижеследующей формуле изобретения, в частности, указаны определенные комбинации и подкомбинации компонентов, которые считаются новыми и неочевидными. В таких пунктах формулы ссылка может быть сделана на «какой-либо» элемент или «первый» элемент или эквивалент такого элемента. Следует понимать, что такие пункты могут включать в себя один или более указанных элементов, не требуя и не исключая двух или более таких элементов. Иные комбинации и подкомбинации раскрытых отличительных признаков, функций, элементов и/или свойств могут быть включены в формулу путем изменения имеющихся пунктов или путем представления новых пунктов формулы в настоящей или родственной заявке. Такие пункты формулы изобретения, независимо от того, являются ли они более широкими, более узкими, эквивалентными или отличающимися в отношении объема идеи первоначальной формулы изобретения, также считаются включенными в предмет настоящего изобретения.
| название | год | авторы | номер документа |
|---|---|---|---|
| НАСОСНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) И СПОСОБ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2715945C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМОЙ С ДВУМЯ ПОДКАЧИВАЮЩИМИ НАСОСАМИ И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2017 |
|
RU2711899C2 |
| УПРАВЛЕНИЕ ВСПРЫСКОМ ТОПЛИВА | 2017 |
|
RU2685783C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2710450C2 |
| СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ДАВЛЕНИЯ В ТОПЛИВНОЙ РАМПЕ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2017 |
|
RU2727942C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ | 2015 |
|
RU2706872C2 |
| Система и способ (варианты) для эксплуатации топливоподкачивающего насоса | 2017 |
|
RU2689241C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТОПЛИВОПОДКАЧИВАЮЩЕГО НАСОСА | 2017 |
|
RU2699158C2 |
| Способ (варианты) и система для управления системой впрыска топлива | 2016 |
|
RU2723641C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) УПРАВЛЕНИЯ ВПРЫСКОМ ТОПЛИВА | 2017 |
|
RU2688068C2 |
Изобретение относится к системе управления всасывающим насосом в двигателях внутреннего сгорания. Представлены способы и системы управления насосом низкого давления в двигателях с впрыском во впускные каналы и непосредственным впрыском топлива (ВВКНВТ). Один способ содержит следующий этап: при работе насоса высокого давления в режиме базового давления обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме, когда давление в топливной рампе высокого давления опускается ниже порогового значения. Способ дополнительно содержит следующий этап: при работе насоса высокого давления в режиме переменного давления обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме в случае присутствия топливных паров на входе насоса высокого давления. Технический результат – уменьшение потребления энергии всасывающим насосом, повышение экономии топлива. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 6 ил.
1. Способ управления топливной системой, содержащий следующие этапы:
при работе насоса высокого давления в режиме базового давления
обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме, когда давление в топливной рампе высокого давления падает ниже порогового значения; и
при работе насоса высокого давления в режиме переменного давления
обеспечивают работу насоса низкого давления в импульсном режиме в случае присутствия топливных паров на входе насоса высокого давления.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что электромагнитный клапан с электронным управлением дезактивируют, когда насос высокого давления работает в режиме базового давления.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что электромагнитный клапан с электронным управлением активируют, когда насос высокого давления работает в режиме переменного давления, и при этом давление в топливной рампе высокого давления регулируют электромагнитным клапаном с электронным управлением.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что работа в импульсном режиме насоса низкого давления включает в себя работу в импульсном режиме насоса низкого давления под полным напряжением.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что работа в импульсном режиме насоса низкого давления включает в себя работу в импульсном режиме насоса низкого давления на короткие промежутки времени.
6. Способ по п. 1, дополнительно содержащий следующий этап: при работе насоса высокого давления в режиме переменного давления насос низкого давления не работает в импульсном режиме, когда давление в топливной рампе высокого давления падает ниже порогового значения.
7. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при работе насоса высокого давления в режиме переменного давления присутствие топливных паров на входе насоса высокого давления обнаруживают, когда повышение давления в топливной рампе высокого давления в течение хода поршня насоса меньше ожидаемого повышения.
8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что давление в топливной рампе высокого давления измеряют датчиком давления в топливной рампе, и причем насос низкого давления работает в импульсном режиме в зависимости от показаний давления, полученных на ходе сжатия насоса высокого давления.
9. Система для управления топливной системой, содержащая:
двигатель с впрыском во впускные каналы и непосредственным впрыском топлива (ВВКНВТ);
топливный насос непосредственного впрыска, содержащий поршень, компрессионную камеру, кулачок для приведения в движение поршня, электромагнитный обратный клапан, расположенный на входе топливного насоса непосредственного впрыска, и предохранительный клапан, расположенный выше по потоку от электромагнитного обратного клапана для регулирования давления в компрессионной камере в режиме базового давления;
топливную рампу высокого давления, соединенную по текучей среде с топливным насосом непосредственного впрыска;
датчик, соединенный с топливной рампой высокого давления, для контроля давления в топливной рампе;
всасывающий насос, соединенный по текучей среде с топливной рампой высокого давления через топливный насос непосредственного впрыска; и
контроллер с исполняемыми командами, хранимыми в долговременной памяти, для:
при первом условии,
обеспечения работы в импульсном режиме всасывающего насоса при снижении давления в топливной рампе высокого давления ниже порогового значения; и
при втором условии,
обеспечения работы в импульсном режиме всасывающего насоса в случае обнаружения топливных паров на входе топливного насоса непосредственного впрыска.
10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что первое условие включает в себя работу топливного насоса непосредственного впрыска в режиме базового давления путем дезактивации электромагнитного обратного клапана, и при этом выше по потоку от электромагнитного обратного клапана расположен предохранительный клапан, выполненный с возможностью определения базового давления топливного насоса непосредственного впрыска.
11. Система по п. 9, отличающаяся тем, что второе условие включает в себя работу топливного насоса непосредственного впрыска в режиме переменного давления, причем электромагнитный обратный клапан выполнен с возможностью активирования и регулирования в зависимости от давления в топливной рампе высокого давления.
12. Система по п. 11, отличающаяся тем, что при втором условии всасывающий насос не работает в импульсном режиме, когда давление в топливной рампе высокого давления падает ниже порогового значения.
13. Система по п. 12, отличающаяся тем, что топливные пары на входе топливного насоса непосредственного впрыска обнаруживают, когда измеренное изменение давления в топливной рампе высокого давления на ходе сжатия топливного насоса непосредственного впрыска ниже ожидаемого изменения давления в топливной рампе высокого давления.
14. Способ управления топливной системой, содержащий следующие этапы:
при работе насоса непосредственного впрыска в режиме базового давления отключают электромагнитный обратный клапан; и
обеспечивают работу в импульсном режиме всасывающего насоса в ответ на уменьшение давления в топливной рампе ниже порогового значения; и
при работе насоса непосредственного впрыска в режиме переменного давления включают электромагнитный обратный клапан; и
обеспечивают работу в импульсном режиме всасывающего насоса в ответ на условие, отличное от уменьшения давления в топливной рампе ниже порогового значения.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что работа в импульсном режиме всасывающего насоса при работе в режиме переменного давления в ответ на условие, отличное от уменьшения давления в топливной рампе, подразумевает условие, когда на входе насоса непосредственного впрыска обнаруживают топливные пары.
16. Способ по п. 14, отличающийся тем, что работу в импульсном режиме всасывающего насоса при работе насоса непосредственного впрыска в режиме базового давления обеспечивают в ответ на снижение давления в топливной рампе, измеряемого на ходе сжатия насоса непосредственного впрыска.
17. Способ по п. 16, отличающийся тем, что работа в импульсном режиме всасывающего насоса включает в себя работу в импульсном режиме всасывающего насоса под полным напряжением.
18. Способ по п. 16, отличающийся тем, что работа в импульсном режиме всасывающего насоса включает в себя работу в импульсном режиме всасывающего насоса на заданные промежутки времени.
19. Способ по п. 14, дополнительно содержащий следующий этап: при работе насоса непосредственного впрыска в режиме переменного давления регулируют электромагнитный обратный клапан в ответ на изменения давления в топливной рампе, причем изменение давления в топливной рампе измеряют датчиком давления, соединенным с топливной рампой высокого давления.
| US 2005098155 A1, 12.05.2005 | |||
| US 2012048242 A1, 01.03.2012 | |||
| УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ ЖИДКОСТНЫМ НАСОСОМ И СПОСОБ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) | 1999 |
|
RU2164306C2 |
| ИМПУЛЬСНАЯ СИСТЕМА ТОПЛИВОПОДАЧИ ДИЗЕЛЯ | 2009 |
|
RU2425248C2 |
