Область техники
Настоящая заявка относится, в целом, к схемам управления для топливного насоса непосредственного впрыска в двигателе внутреннего сгорания в ответ на всасывание топливных паров.
Сущность изобретения/Уровень техники
В некоторых системах автомобильного двигателя используется непосредственный впрыск бензина (НВБ) для увеличения мощностной отдачи и диапазона, в пределах которого топливо может быть подано в цилиндр. Для топливных форсунок НВБ может потребоваться топливо под высоким давлением для непосредственного впрыска, чтобы создать улучшенное распыление, обеспечивающее более эффективное сгорание. В одном из примеров в системе НВБ может быть использован насос низкого давления с электроприводом (также называемый термином «топливоподкачивающий насос») и топливный насос высокого давления с механическим приводом (также называемый термином «топливный насос непосредственного впрыска»), предусмотренные, соответственно, в последовательной конфигурации между топливным баком и топливными форсунками в топливном канале. Во многих случаях применения НВБ топливный насос высокого давления может быть использован для увеличения давления топлива, подаваемого в топливные форсунки. Топливный насос высокого давления может содержать перепускной клапан (ПК) с электромагнитным приводом или регулятор расхода топлива (РРТ), который может быть приведен в действие для управления расходом топлива, подаваемого в топливный насос высокого давления.
Различные управляющие стратегии существуют для работы насосов высокого давления и низкого давления для обеспечения эффективной работы топливной системы и двигателя. Одна из стратегий для уменьшения расхода электрической энергии в насосе высокого давления может содержать подачу напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом в течение укороченных периодов времени. Например, на нормально открытый перепускной клапан с электромагнитный приводом может быть подано напряжение для закрытия в определенное время во время хода сжатия топливного насоса на основе требуемого объема топлива на выходе. На перепускной клапан с электромагнитным приводом затем может быть прекращена подача напряжения, когда давление в компрессионной камере топливного насоса высокого давления увеличивается до достаточной степени. В данном случае увеличение давления в компрессионной камере может быть достаточным для поддержания перепускного клапана в своем закрытом положении, даже если на электромагнит не подается напряжение. Таким образом, на перепускной клапан с электромагнитным приводом может быть прекращена подача напряжения в более раннее время, например, до завершения хода сжатия, обеспечивая уменьшение потребления энергии и уменьшение нагрева электромагнита.
Однако, авторы настоящего изобретения выявили возможную проблему с вышеприведенным подходом. Например, стратегия, состоящая в прекращении подачи напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом в более раннее время, может быть неэффективной, когда топливные пары присутствуют на впуске топливного насоса непосредственного впрыска. Если топливные пары, по меньшей мере, частично всасываются при перекачивании, давление в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска может не быть достаточным для удержания перепускного клапана в закрытом положении после прекращения подачи напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом. Соответственно, прекращение подачи напряжения на электромагнит в более раннее время может привести к уменьшению давления сжатия в связи с уходом топлива из компрессионной камеры через перепускной клапан. Эффективность насоса может быть уменьшена и требуемый объем топлива на выходе, с требуемым давлением топлива, может быть не достигнут.Авторы настоящего изобретения выявили, что необходимы управляющие стратегии, которые конкретно направлены на работу с ситуациями, когда топливные пары присутствуют на впуске топливного насоса непосредственного впрыска высокого давления.
Таким образом, в одном из примеров вышеуказанный недостаток может быть, по меньшей мере, частично устранен с помощью способа, содержащего подачу напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом топливного насоса непосредственного впрыска в течение угле после верхней точки поршня в топливном насосе непосредственного впрыска. Угол может быть углом, отличным от нуля, и может привести к тому, что напряжение будет подаваться на клапан дольше, чем минимальная угловая продолжительность после верхней точки положения поршня в топливном насосе непосредственного впрыска в ответ на обнаружение топливных паров на впуске топливного насоса непосредственного впрыска. Таким образом, эффективность насоса может быть сохранена при условиях, когда топливные пары присутствуют на впуске топливного насоса высокого давления (или непосредственного впрыска).
Например, топливная система в двигателе с системой НВБ может содержать топливоподкачивающий насос, расположенный выше по потоку относительно топливного насоса непосредственного впрыска. Датчик состава топлива может быть расположен ниже по потоку относительно топливоподкачивающего насоса и выше по потоку относительно топливного насоса непосредственного впрыска. Управление объемом топлива, перекачиваемого топливным насосом непосредственного впрыска может быть осуществлено с помощью угловой продолжительности подачи напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом в топливном насосе непосредственного впрыска. При условиях, когда топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, на перепускной клапан с электромагнитным приводом может быть подано напряжение в ходе сжатия в течение укороченной угловой продолжительности. В данном случае подача напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом может быть прекращена до завершения хода сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска. Топливные пары могут быть обнаружены на основе емкостного сопротивления топлива, измеренного датчиком состава топлива. Когда топливные пары обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, на перепускной клапан с электромагнитным приводом может быть подано напряжение, по меньшей мере, в течение минимальной угловой продолжительности на основе положения поршня в топливном насосе непосредственного впрыска. В другом примере, если присутствуют топливные пары, на перепускной клапан с электромагнитным приводом может быть подано напряжение в течение более длительного периода времени по сравнению с минимальной угловой продолжительностью на основе положения поршня в топливном насосе непосредственного впрыска. Таким образом, на перепускной клапан с электромагнитным приводом может быть подано напряжение, по меньшей мере, до момента после завершения хода сжатия, когда топливные пары обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска.
Таким образом, управление перепускным клапаном с электромагнитным приводом может быть осуществлено различными способами на основе наличия топливных паров на впуске топливного насоса непосредственного впрыска. Путем подачи напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом в течение, по меньшей мере, минимальной угловой продолжительности на основе положения поршня в топливном насосе непосредственного впрыска, закрытие перепускного клапана может быть обеспечено на протяжении хода сжатия насоса. В целом, эффективность топливного насоса может быть сохранена для подачи заданного объема топлива с требуемым давлением топлива в форсунки непосредственного впрыска.
Следует понимать, что вышеприведенное краткое описание служит лишь для ознакомления в простой форме с некоторыми концепциями, которые далее будут раскрыты подробно. Это описание не предназначено для обозначения ключевых или существенных отличительных признаков заявленного предмета изобретения, объем которого уникально определен формулой изобретения, приведенной после раздела «Осуществление изобретения». 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
На ФИГ. 1 показана схема примерной топливной системы, соединенной с двигателем.
На ФИГ. 2 показана схема перепускного клапана с электромагнитным приводом, выполненного с возможностью соединения с топливным насосом непосредственного впрыска топливной системы с ФИГ. 1.
На ФИГ. 3а показана примерная первая управляющая стратегия для топливного насоса непосредственного впрыска топливной системы с ФИГ. 1.
На ФИГ. 3b изображена примерная вторая управляющая стратегия, также называемая термином «стратегия удержания после подачи», для топливного насоса непосредственного впрыска топливной системы с ФИГ. 1 в соответствии с настоящим изобретением.
На ФИГ. 4 представлена высокоуровневая функциональная схема, на которой проиллюстрировано осуществление второй управляющей стратегии на основе обнаружения топливных паров на впуске топливного насоса непосредственного впрыска топливной системы с ФИГ. 1.
На ФИГ. 5 продемонстрировано примерное управление перепускным клапаном с электромагнитным приводом в соответствии с настоящим изобретением.
На ФИГ. 6 показаны различные режимы управления перепускным клапаном с электромагнитным приводом в топливном насосе непосредственного впрыска.
Осуществление изобретения
Следующее подробное раскрытие относится к топливному насосу непосредственного впрыска, его соответствующей топливной системе и системе двигателя, таким как примерная топливная система и система двигателя, изображенные на ФИГ. 1. Топливный насос непосредственного впрыска может содержать перепускной клапан (ФИГ. 2) с электромагнитным приводом, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с впуском компрессионной камеры в топливном насосе непосредственного впрыска. Первая управляющая стратегия для регулировки объема топлива и давления топлива, подаваемого в топливную рампу непосредственного впрыска и форсунки посредством топливного насоса непосредственного впрыска, показана на ФИГ. 3а. Первая управляющая стратегия может обеспечить уменьшенное потребление энергии топливной системой. Вторая управляющая стратегия для регулировки объема топлива и давления топлива, подаваемого в топливную рампу непосредственного впрыска и форсунки посредством топливного насоса непосредственного впрыска при условиях, указывающих на наличие топливных паров на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, показана на ФИГ. 3b. Контроллер в двигателе может быть выполнен с возможностью выбора или первой управляющей стратегии, или второй управляющей стратегии на основе обнаружения топливный паров на впуске топливного насоса непосредственного впрыска (ФИГ. 4). Примерное управление перепускным клапаном с электромагнитным приводом, изображающее первую и вторую управляющие стратегии, представлено на ФИГ. 5. Управление перепускным клапаном с электромагнитным приводом также может быть осуществлено с помощью стратегий, отличающихся от первой и второй управляющей стратегии (ФИГ. 6) на основе других условий.
В отношении терминологии, используемой в настоящем раскрытии изобретения, термины «насос высокого давления» или «топливный насос непосредственного впрыска», подающий топливо под давлением в форсунки непосредственного впрыска, могут быть сокращены до терминов «насос НВ» или «насос ВД». Аналогично, термин «насос низкого давления» (подающий топливо под давлением, в целом, более низким, чем насос НВ) или «топливоподкачивающий насос», подающий топливо под давлением из топливного бака в насос НВ, может быть сокращен до термина «насос НД». Перепускной клапан (ПК) с электромагнитным приводом, на который может быть подано напряжение посредством электронных средств для закрытия или на который подача напряжения может быть прекращена для открытия (или наоборот), может, среди прочего, также быть назван термином «перепускной клапан», «регулятор расхода топлива», «электромагнитный клапан», «обратный клапан с электромагнитным приводом» (ОКЭП) и «цифровой впускной клапан». В зависимости от того, когда на перепускной клапан подается напряжение при работе насоса НВ, некоторое количество топлива может быть захвачено и сжато насосом НВ при нагнетающем ходе, причем количество топлива, среди прочего, может быть названо термином «частичный захваченный объем», если он выражен в качестве части или дроби, «рабочий объем топлива» или «перекачиваемая масса топлива».
На ФИГ. 1 показана топливная система 150, содержащая топливный насос 140 непосредственного впрыска, выполненный с возможностью соединения с двигателем 110 внутреннего сгорания. В качестве примера, не имеющего ограничительного характера, двигатель 110 с топливной системой 150 может быть использован как часть движительной системы автомобиля. Двигателем 110 можно управлять, по меньшей мере, частично с помощью системы управления, содержащей контроллер 170, и с помощью входных данных от водителя автомобиля (не показано) через устройство 186 ввода. В этом примере устройство 186 ввода включает в себя педаль акселератора и датчик положения педали (не показан) для создания пропорционального сигнала положения педали ПП.
Двигатель 110 внутреннего сгорания может включать в себя множество камер 112 сгорания (также называемых цилиндрами 112). Топливо можно подавать непосредственно в цилиндры 112 с помощью установленных в цилиндрах форсунок 120 непосредственного впрыска. Таким образом, каждый цилиндр 112 может получать топливо из соответствующей форсунки 120 непосредственного впрыска. Как схематически показано на ФИГ. 1, в двигатель 110 может поступать приточный воздух и могут выводиться отработавшие продукты сгоревшего топлива. Двигатель 110 может представлять собой двигатель любого подходящего типа, в том числе бензиновый или дизельный двигатель.
Топливо можно подавать в двигатель 110 через форсунки 120 непосредственного впрыска посредством топливной системы, обозначенной на фигуре, в целом, как позиция 150. В этом конкретном примере топливная система 150 включает в себя топливный бак 152 для хранения топлива в автомобиле, топливный насос 130 низкого давления (например, топливоподкачивающий насос), топливный насос высокого давления или топливный насос 140 непосредственного впрыска (НВ), топливную рампу 158 и различные топливные каналы 154 и 156. В примере, показанном на ФИГ. 1, по топливному каналу 154 топливо передают из топливного насоса 130 низкого давления в насос 140 НВ, а по топливному каналу 156 топливо передают из насоса 140 НВ в топливную рампу 158. Таким образом, топливный канал 154 может быть каналом низкого давления (или топливной линией низкого давления) при этом топливный канал 156 может быть каналом высокого давления. Топливная рамка 158 может быть топливной рамкой высокого давления, соединенной с возможностью гидравлического сообщения выпуска топливного насоса 140 непосредственного впрыска с форсунками 120 непосредственного впрыска.
Топливная рамка 158 может распределять топливо в каждую из множества форсунок 120 непосредственного впрыска. Каждая из множества форсунок 120 непосредственного впрыска может быть установлена в соответствующем цилиндре 112 двигателя 110, таким образом, чтобы во время работы форсунок 120 непосредственного впрыска топливо впрыскивалось непосредственно в каждый соответствующий цилиндр 112. В другом варианте (или дополнительно) двигатель 110 может включать в себя топливные форсунки, расположенные у впускного окна каждого цилиндра, таким образом, чтобы во время работы топливных форсунок топливо впрыскивалось во впускное окно каждого цилиндра. В проиллюстрированном варианте осуществления двигатель 110 включает в себя четыре цилиндра. Однако следует понимать, что двигатель может включать в себя разное количество цилиндров без отклонения от объема настоящего раскрытия.
Топливный насос 130 низкого давления может быть приведен в действие посредством контроллера 170, как показано на шаге 182, для подачи топлива в насос 140 НВ через топливный канал 154. Топливный насос 130 низкого давления может представлять собой так называемый топливоподкачивающий насос. В одном из примеров топливный насос 130 низкого давления может включать в себя электродвигатель насоса, причем увеличением давления на насосе и/или объемным расходом насоса можно управлять путем изменения электрической мощности, подаваемой на электродвигатель насоса, тем самым уменьшая или увеличивая частоту вращения электрического двигателя. Например, объемный расход и/или увеличение давления на топливоподкачивающем насосе 130 можно понижать путем снижения электрической мощности, передаваемой на насос, посредством контроллера 170. Объемный расход и/или увеличение давления на насосе можно повысить за счет повышения электрической мощности, подаваемой на топливоподкачивающий насос 130. В одном примере электрическую мощность, подаваемую на двигатель насоса низкого давления, можно получать от генератора или другого устройства накопления энергии на борту автомобиля (не показано), в результате чего система управления может регулировать электрическую нагрузку, используемую для подачи питания на насос низкого давления. Таким образом, путем изменения напряжения и/или тока, подаваемых на топливный насос низкого давления, можно регулировать расход и давление топлива, подаваемого на насос 140 НВ и, в конечном счете, в топливную рампу 158 посредством контроллера 170.
Топливный насос 130 низкого давления может быть соединен с возможностью гидравлического сообщения с обратным клапаном 104 для обеспечения подачи топлива и поддержания давления в топливной линии. В частности, обратный клапан 104 включает в себя шарово-пружинный механизм, устанавливающийся и обеспечивающий герметизацию при определенном перепаде давления, чтобы подать топливо ниже по потоку. В некоторых вариантах осуществления топливная система 150 может содержать ряд обратных клапанов, соединенных с возможностью гидравлического сообщения с топливным насосом 130 низкого давления для дополнительного предотвращения обратного потока топлива выше по потоку относительно клапанов. Обратный клапан 104 соединен с возможностью гидравлического сообщения с фильтром 106 с возможностью удаления мелких загрязнений, содержащихся в топливе, которые могут привести к повреждению компонентов двигателя. Топливо может быть подано из фильтра 106 в топливный насос 140 (например, насос НВ) высокого давления. Насос 140 НВ может повышать давление топлива, получаемого от фильтра 106 с первого уровня давления, создаваемого топливным насосом 130 низкого давления, до второго уровня давления, превышающего первый уровень давления. Насос 140 НВ может подавать топливо высокого давления в топливную рампу 158 по топливному каналу 156 (также называемому термином «топливная линия 156»). Насос 140 НВ будет дополнительно рассмотрен более подробно ниже со ссылкой на ФИГ. 2. Работа насоса 140 НВ может быть отрегулирована на основе рабочих условий автомобиля для обеспечения более эффективной работы топливной системы и двигателя. Таким образом, способы для работы насоса 140 НВ высокого давления будут дополнительно рассмотрены более подробно ниже со ссылкой на ФИГ. 3-6.
Насосом 140 НВ для подачи топлива в топливную рампу 158 через топливный канал 156 можно управлять посредством контроллера 170. В одном из неограничивающих примеров насос 140 НВ может использовать клапан регулировки расхода, «перепускной клапан» (ПК) с электромагнитным приводом или регулятор расхода топлива (РРТ), указанный на шаге 202 для того, чтобы система управления могла менять полезный объем насоса для каждого хода насоса, как показано на шаге 184. ПК 202 может быть отдельным или частью насоса 140 НВ (т.е. представлять собой единое целое с насосом 140 НВ). Насос 140 НВ может приводиться в действие механически двигателем 110, в отличие от топливного насоса низкого давления или топливоподкачивающего насоса 130, приводимых в действие электродвигателем. Насосный поршень 144 насоса 140 НВ может получать механическое входное воздействие от коленчатого вала двигателя или распределительного вала посредством кулачка 146. Таким образом, насос 140 НВ может быть приведен в действие в соответствии с принципом работы одноцилиндрового насоса с кулачковым приводом. Кроме того, угловое положение кулачка 146 может быть рассчитано или определено датчиком (не показан) расположенным рядом с кулачком 146. Кулачок может быть выполнен с возможностью сообщения с контроллером 170, как показано, посредством электронного соединения 185. В частности, датчик может измерять угол кулачка 146 в градусах в диапазоне от 0 до 360 градусов в соответствии с круговым движением кулачка 146.
В соответствии с изображением на ФИГ. 1 датчик 148 состава топлива расположен ниже по потоку относительно топливоподкачивающего насоса 130 и выше по потоку относительно насоса 140 НВ. Датчик 148 состава топлива может определять состав топлива и может работать на основе емкостного сопротивления топлива или количества молей диэлектрической жидкости в пределах его считываемого объема. Например, количество этанола (например, жидкого этанола) в топливе может быть определено (например, когда используется смесь с топливным спиртом) на основе емкостного сопротивления топлива. Датчик 148 состава топлива быть выполнен с возможностью связи с контроллером 170 посредством соединения 149 и может быть использован для определения уровня испарения топлива, поскольку топливо имеет меньшее количество молей в объеме, используемом для считывания, по сравнению с жидким топливом. Поэтому, испарение топлива можно определить при падении емкостного сопротивления топлива. Датчик 148 состава топлива может быть использован, в одном варианте осуществления, для определения уровня испарения топлива таким образом, чтобы контроллер 170 мог регулировать давление топливоподкачивающего насоса для снижения испарения топлива в пределах топливоподкачивающего насоса 130. Дополнительно, контроллер 170 может также изменять работу насоса НВ в ответ на указание на наличие паров топлива на впуске топливного насоса НВ. Эта работа будет дополнительно раскрыта со ссылкой на ФИГ. 3-5.
Далее, в некоторых примерах насос 140 НВ может работать как датчик 148 состава топлива и определять уровень испарения топлива. Например, цилиндро-поршневой блок насоса 140 НВ образует жидкостный конденсатор. Как таковой, цилиндро-поршневой блок создает из насоса 140 НВ емкостный элемент датчика состава топлива. В некоторых примерах, цилиндро-поршневой блок насоса 140 НВ может быть самой теплой точкой в системе, поэтому топливные пары могут образовываться там в первую очередь. В таком примере насос 140 НВ может быть использован как датчик для обнаружения паров топлива, так как испарение топлива может происходить в цилиндро-поршневом блоке, прежде чем оно возникнет где-то в другом месте системы.
Как показано на ФИГ. 1, топливная рампа 158 включает в себя датчик 162 давления в топливной рампе для передачи в контроллер 170 данных о давлении в топливной рампе. Для передачи в контроллер 170 данных о частоте вращения двигателя может быть использован датчик 164 частоты вращения двигателя. Данные о частоте вращения двигателя могут быть использованы для определения скорости насоса 140 НВ, так как насос 140 НВ приводится в действие механически двигателем 110, например, посредством коленчатого вала или распределительного вала. Датчик 166 отработавших газов может быть использован для сообщения состава отработавших газов контроллеру 170. В одном из примеров датчик 166 может включать в себя универсальный датчик кислорода в отработавших газах (УДКОГ). Датчик 166 отработавших газов может давать контроллеру обратную связь для регулировки объема топлива, подаваемого в двигатель форсунками 120 непосредственного впрыска. Таким образом, контроллер 170 может контролировать воздушно-топливное отношение, подаваемое в двигатель, до заданного значения.
Дополнительно, контроллер 170 может получать другие сигналы о параметрах отработавших газов/двигателя от других датчиков двигателя, например, от датчиков, измеряющих температуру хладагента двигателя, частоту вращения двигателя, положение дросселя, абсолютное давление в коллекторе, температуру устройства контроля токсичности и т.д. Дополнительно, контроллер 170 может обеспечивать контроль с обратной связью на основе сигналов, получаемых от датчика 148 состава топлива, датчика 162 давления и датчика 164 частоты вращения двигателя, среди прочих. Например, контроллер 170 может отправлять сигналы для регулировки уровня тока, скорости линейного изменения тока, ширины импульса электромагнитного клапана 202 (ЭК) насоса 140 НВ и тому подобное посредством соединения 184 для регулировки работы насоса 140 НВ. Также контроллер 170 может отправлять сигналы для регулировки заданного значения давления топлива регулятора и/или количества впрыскиваемого топлива и/или временной синхронизации на основе сигналов от датчика 148 состава топлива, датчика 162 давления в топливной рампе, датчика 164 частоты вращения двигателя.
Контроллер 170 может по отдельности приводить в действие каждую из форсунок 120 непосредственного впрыска посредством драйвера 122 впрыска топлива. Контроллер 170, драйвер 122 и другие подходящие контроллеры системы двигателя могут содержать систему управления. Хотя показано, что драйвер 122 находится снаружи контроллера 170, в других примерах контроллер 170 может содержать драйвер 122 или может быть выполнен с возможностью обеспечения функциональности драйвера 122. Контроллер 170, в данном конкретном примере, включает в себя электронный блок управления, содержащий одно или несколько устройств 172 ввода/вывода, микропроцессорное устройство 174 (МПУ), постоянное запоминающее устройство 176 (ПЗУ), оперативное запоминающее устройство 177 (ОЗУ) и энергонезависимое запоминающее устройство 178 (ЭЗУ). ПЗУ 176 электронного носителя данных может быть запрограммировано посредством машиночитаемых данных, представляющих собой энергонезависимые инструкции, исполняемые процессором 174, для осуществления способов, раскрываемых далее, а также других вариантов, предвиденных, но не указанных в конкретном виде.
Как показано, топливная система 150 является безвозвратной топливной системой и может представлять собой механическую безвозвратную топливную систему (МБТС) или электронную безвозвратную топливную систему (ЭБТС). В случае МБТС давление в топливной рампе можно контролировать посредством регулятора давления (не показан), расположенного на топливном баке 152. У ЭБТС датчик 162 давления в топливной рампе может быть установлен на топливной рампе 158 для измерения давления в топливной рампе относительно давления в коллекторе. Сигнал от датчика 162 давления в топливной рампе может быть подан в виде обратной связи в контроллер 170, который управляет драйвером 122, драйвер 122 модулирует напряжение насоса 140 НВ для подачи правильного давления и обеспечения правильного расхода топлива, подаваемого в форсунки.
Хотя это и не показано на ФИГ. 1, в других примерах топливная система 150 может содержать обратную линию, по которой излишки топлива возвращаются из двигателя посредством регулятора давления топлива в топливный бак по обратной линии. Регулятор давления топлива может быть встроен в один ряд с обратной линией для регулировки топлива, подаваемого в топливную рампу 158 с заданным давлением. Для поддержания давления топлива на заданном уровне регулятор давления топлива может возвращать излишки топлива в топливный бак 152 по обратной линии. Следует понимать, что работа регулятора давления топлива может быть настроена так, чтобы менять заданное давление топлива в соответствии с условиями эксплуатации.
На ФИГ. 2 показан пример насоса 140 НВ. Насос 140 НВ подает топливо в двигатель посредством впуска и нагнетающих ходов насоса для подачи топлива в топливную рампу 158. Топливный насос 140 НВ содержит выпуск, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с топливной рампой 158 непосредственного впрыска. Как видно, насос НВ содержит насосный поршень 144, выполненный с возможностью ограничения движения до линейного направления для впуска, сжатия и вытеснения топлива. Дополнительно, перепускной клапан 202 с электромагнитным приводом (также называемый термином «ПК 202») выполнен с возможностью соединения и передачи среды со впуском топливного насоса непосредственного впрыска. Дополнительно, топливоподкачивающий насос 130 может быть соединен с возможностью гидравлического сообщения с перепускным клапаном 202 с электромагнитным приводом посредством топливного канала 154, как показано на ФИГ. 1 Контроллер 170 может содержать машиночитаемые инструкции, хранящиеся в долговременной памяти, для исполнения различных управляющих схем.
ПК 202 может быть нормально открытым перепускным клапаном с электромагнитным приводом, когда на ПК 202 не подано напряжение, обратный клапан 208 удерживается в открытом положении, и возникновение перекачивания невозможно. При подаче напряжения ПК 202 занимает положение таким образом, чтобы впускной обратный клапан 208 мог функционировать как обратный клапан. В зависимости от временной синхронизации подачи напряжения на ПК 202, данная величина рабочего объема насоса может быть использована для выталкивания данного объема топлива в топливную рампу. Таким образом, ПК 202 функционирует в качестве регулятора расхода топлива. Таким образом, угловая синхронизация подачи напряжения на электромагнит может управлять полезной объемной производительностью насоса. Дополнительно, применение тока электромагнита может влиять на шум насоса.
ПК 202, также проиллюстрированный на ФИГ. 1, содержит электромагниты 206 с возможностью подачи на них напряжения контроллером 170. Путем подачи напряжения на электромагниты 206 сердечник 204 может быть перемещен в направлении электромагнитов 206 от впускного обратного клапана 208 до тех пор, пока сердечник 204 не соприкоснется с пластиной 210. Впускной обратный клапан 208 может теперь функционировать в качестве обратного клапана, позволяющего топливу проходить в напорную камеру 212 (или компрессионную камеру 212), но блокирует поток топлива из напорной камеры 212. Когда на ПК 202 подано напряжение, обратный клапан 208 может функционировать в качестве впускного обратного клапана. Когда не подается напряжение, клапан принудительно приводится в открытое положение и позволяет жидкой среде проходить в любом направлении через него. Таким образом, насос может поддерживать перекачивающую функцию, при этом функционируя в качестве впускного обратного клапана. Дополнительно, контроллер 170 может отправлять сигнал насоса, который может быть модулирован для регулировки рабочего состояния (например, открытое или закрытое) ПК 202. Модулирование сигнала насоса может содержать регулировку уровня тока, линейного изменения тока, ширины импульса, к или другого модуляционного параметра. Дополнительно, сердечник 204 может быть перемещен таким образом, чтобы при прекращении подачи напряжения на электромагниты 206 сердечник 204 мог бы быть перемещен от электромагнитов 206 в направлении впускного обратного клапана 208. Таким образом, впускной обратный клапан 208 теперь может быть деактивирован, и ПК 202 может быть переведен в открытое состояние, позволяя топливу входить в напорную камеру и выходить из напорной камеры 212 насоса 140 НВ. В соответствии с раскрытием со ссылкой на ФИГ. 3а ПК 202 может быть удержан в закрытом состоянии, даже хотя и на электромагниты 206 не подано напряжение, когда давление в напорной камере 212 насоса 140 НВ повышенное. Работа насосного поршня 144 насоса 140 НВ может увеличить давление топлива в напорной камере 212, когда ПК 202 закрыт.При достижении заданного значения давления топливо может проходит через выпускной клапан 216 в топливную рампу 158.
Как представлено выше, топливные насосы непосредственного впрыска или высокого давления могут быть поршневыми насосами, управление которыми осуществляется так, чтобы они могли сжимать часть от их полного рабочего объема путем изменения временной синхронизации закрытия перепускного клапана. Таким образом, полный диапазон перекачиваемых объемных частей может быть подан в топливную рампу непосредственного впрыска и форсунки непосредственного впрыска, в зависимости от подачи напряжения или прекращения подачи напряжения на перепускной клапан. Например, 50% перекачиваемого объема (или коэффициент заполнения 50%) может быть обеспечено путем подачи напряжения на электромагниты 206 ПК 202 приблизительно в середине хода сжатия топливного насоса НВ. Таким образом 50% объема топливного насоса НВ может быть сжато и перекачано в топливную рампу 158. Когда испарение топлива номинальное и пары топлива не обнаружены на впуске насоса НВ, возможно более раннее прекращение подачи напряжения на электромагниты 206 перепускного клапана 202, перед тем как поршень 144 достигнет верхней мертвой точки (ВМТ) в ходе сжатия. Положение верхней мертвой точки может быть отнесено к достижению насосным поршнем максимальной высоты в компрессионной камере насоса (минимального объема компрессионной камеры). В данном случае даже хотя и на ПК 202 не подано напряжение, за счет повышенного давления в компрессионной камере 212 (когда насосный поршень 144 приближается к положению ВМТ) может быть удержан впускной обратный клапан 208 в своем закрытом положении, таким образом, чтобы топливо не могло выходить из компрессионной камеры 212 в направлении топливного канала 154. Дополнительно, поскольку давление в напорной камере 212 повышенное, топливо не может поступать в компрессионную камеру 212 через впускной обратный клапан 208, даже когда на электромагниты 206 не подано напряжение. Путем прекращения подачи напряжения на электромагниты 206 в более раннее время потребление электрической энергии и нагрев электромагнитов может быть уменьшен, при этом сохраняя эффективность работы насоса.
Примерная система может содержать двигатель, в котором находится цилиндр, топливная форсунка непосредственного впрыска, выполненная с возможностью соединения с цилиндром, топливный насос непосредственного впрыска, содержащий поршень, компрессионную камеру и кулачок для приведения в действие поршня, топливная рампа высокого давления (такая, как топливная рампа 158 с ФИГ. 1), соединенная с возможностью гидравлического сообщения с каждой из топливных форсунок непосредственного впрыска и выпуском топливного насоса непосредственного впрыска, электромагнитный перепускной клапан, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с впуском топливного насоса непосредственного впрыска, топливоподкачивающий насос, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с электромагнитным перепускным клапаном посредством топливной линии низкого давления, датчик состава топлива, выполненный с возможностью соединения с топливной линией низкого давления ниже по потоку относительно топливоподкачивающего насоса и выше по потоку относительно электромагнитного перепускного клапана, и контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранящимися в долговременной памяти, для управления работой топливного насоса непосредственного впрыска.
На ФИГ. 3а показана примерная рабочая последовательность насоса 140 НВ с изображением первой управляющей стратегии 300, причем прекращена подача напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом до достижения ВМТ. В частности, первая управляющая стратегия 300 показывает работу насоса 140 НВ при ходе впуска и нагнетающем ходе (также называемые термином «ходы сжатия») топлива, подаваемого в топливную рампу 158. В каждом из проиллюстрированных моментов (например, 310, 320, 330 и 340) первой управляющей стратегии 300 показаны события или изменения рабочего состояния насоса 140 НВ. Пунктирными стрелками на проиллюстрированных моментах указывают направление потока топлива. На схеме 302 синхронизации сигнала показано положение 350 насоса, сигнал 360 напряжения, применяемый к ПК для управления впуском топлива в насос 140 НВ, и ток 370 электромагнита, получаемый в результате примененного сигнала 360 напряжения. Время показано по оси X, причем время увеличивается в направлении слева направо по оси X.
В момент времени А насос НВ может инициировать ход впуска, поскольку насосный поршень 144, расположенный в верхней мертвой точке (ВМТ) направляется наружу относительно напорной камеры 212. Напряжение 360, применяемое к ПК (или применяемое напряжение втягивания) находится на уровне коэффициента заполнения 0% (GND), при этом ПК 202 открыт и позволяет топливу поступать в напорную камеру 212. Момент 310 иллюстрирует момент при ходе впуска, причем на ПК 202 не подано напряжение. Далее, во момент времени В насосный поршень 144 достигает нижней мертвой точки (НМТ) и возвращается в напорную камеру 212, когда начинается ход сжатия.
Положение верхней мертвой точки насосного поршня 144 предполагает поршень 144, находящийся в верхнем положении, для использования всего рабочего объема компрессионной камеры 212 топливного насоса 140 НВ. То есть, рабочий объем компрессионной камеры находится на минимуме, когда поршень находится в положении ВМТ. Аналогично, положение нижней мертвой точки насосного поршня 144 содержит насосный поршень 144, находящийся в нижнем положении, для максимизации рабочего объема компрессионной камеры 212. Момент 320 изображает точку в направлении начала хода сжатия, когда ПК 202 остается в состоянии без подачи напряжения, и топливо может поступать в напорную камеру 212 и выходить из напорной камеры 212, как показано пунктирными стрелками. Как показано в моменте 320, некоторое количество топлива в напорной камере 212 может быть вытолкнуто после впускного обратного клапана 208 перед его полным закрытием, поскольку насосный поршень 144 движется в направлении к ВМТ.
При подготовке к подаче топлива втягивающий импульс 362 напряжения 360, применяемого к ПК, инициируется в момент времени S1 для закрытия ПК 202 (позволяя впускному обратному клапану 208 функционировать в качестве обратного клапана). В ответ на втягивающий импульс 362 ток 370 электромагнита начинает увеличиваться. Соответственно, на ПК 202 напряжение может быть подано в момент времени S1. При втягивающем импульсе 362 сигнал напряжения 360, примененный к ПК, может быть с коэффициентом заполнения 100%, однако сигнал напряжения 360, примененный к ПК, также может быть с коэффициентом заполнения меньше 100%. Дополнительно, продолжительность втягивающего импульса 362, уровень импульса дежурного цикла и профиль импульса дежурного цикла (например, квадратный профиль, профиль линейного изменения и т.п.) может быть отрегулирован в соответствии с ПК, топливной системой, рабочими условиями двигателя и тому подобным для того, чтобы уменьшить втягивающий ток и продолжительность, тем самым уменьшая шум, вибрацию и резкость (ШВР) при впрыске топлива. Путем управления уровнем втягивающего тока, продолжительностью втягивающего тока или профилем втягивающего тока можно управлять взаимодействием между якорем электромагнита и сердечником 204.
В момент времени С (как показано в моменте 330) на ПК 202 может быть продолжена подача напряжения и ПК 202 теперь может быть полностью закрыт в ответ на втягивающий импульс напряжения, примененного к ПК, и увеличение тока 370 электромагнита. Соответственно, впускной обратный клапан 208 теперь функционирует в качестве обратного клапана для блокировки выхода потока топлива из напорной камеры 212. Следует отметить, что момент времени С возникает около середины хода сжатия (между моментом времени В и моментом времени D), и на изображенном примере приблизительно 50% топлива может быть захвачено в насосе для сжатия и подачи в топливную рампу 158. Дополнительно, в момент времени С выпускной клапан 216 открыт, позволяя топливу проходит из напорной камеры 212 в топливную рампу 158.
Через некоторое время после момента времени С напряжение 360, примененное для втягивания ПК, может быть установлено до уровня удерживающего сигнала 364 с коэффициентом заполнения приблизительно 25% для того, чтобы задать удерживающий ток 370 электромагнита для поддержания впускного обратного клапана 208 в закрытом положении при подаче топлива. В завершении рабочего цикла тока удержания, совпадающем с моментом времени А1, напряжение, применяемое к ПК, уменьшают до нулевого (GND), уменьшая ток 370 электромагнита. Таким образом, на электромагниты 206 ПК 202 может быть прекращена подача напряжения в момент времени А1, до того как насосный поршень 144 достигнет положения ВМТ. Несмотря на то, что может быть прекращена подача напряжения на электромагниты 206 ПК 202 в момент времени А1, впускной обратный клапан 208 может оставаться закрытым в связи с увеличенным давлением в напорной камере 212 до начала последующего хода впуска. В данном случае поток, идущий из топливного канала 154 в напорную камеру 212 может не возникать, и поток из напорной камеры 212 в топливный канал 154 также может быть заблокирован. Если давление в компрессионной камере 212 повышенное, деактивация пружинного усилия сердечника впускного обратного клапана 208 может не преодолеть давления сжатия. Однако может быть продолжен поток топлива из напорной камеры 212 в топливную рампу 158 через выпускной клапан 216, как показано в моменте 340. Следует отметить, что уровень дежурного цикла и продолжительность удерживающего сигнала 364 могут быть отрегулированы для инициирования конкретных результатов, таких как уменьшение тока электромагнита и ШВР.
По завершении нагнетающего хода в момент времени D (поршень в положении ВМТ), поскольку насосный поршень 144 начинает последующий ход впуска, впускной обратный клапан 208 может быть открыт, поскольку давление в напорной камере 212 уменьшается. Таким образом, впускной обратный клапан 208 ПК 202 может быть удержан в закрытом положении с момента времени С до достижения ВМТ. Таким образом, когда захватываемые количества в компрессионной камере существенны, давление сжатия в напорной камере насоса НВ может удерживать впускной обратный клапан 208 в закрытом положении до достижения положения ВМТ поршня, даже если на электромагниты 206 может быть прекращена подача напряжения в более раннее время, например, между моментом временем С и моментом времени D.
Следует понимать, что момент времени С может возникнуть в любой момент между моментом времени В, когда насосный поршень 144 достигает положения НМТ, и моментом времени D, когда насосный поршень 144 достигает положения ВМТ для завершения цикла насоса и начала следующего цикла (состоящего из хода впуска и хода сжатия). В частности, ПК 202 и, следовательно, впускной обратный клапан 208 может быть полностью закрыт в любой момент между положением НМТ и ВМТ насосного поршня 144, тем самым управляя количеством топлива, перекачиваемого насосом 140 НВ. В соответствии с вышеуказанным, количество топлива может быть названо термином «частичный захваченный объем» или «частичный перекачиваемый объем», который может быть выражен в виде дроби или процентного отношения. Например, часть захваченного объема составляет 100%, когда на электромагнитный перепускной клапан подается напряжение для его закрытия, и это совпадает с началом хода сжатия поршня топливного насоса непосредственного впрыска.
Следует отметить, что для больших захваченных объемов давление в компрессионной камере 212 при нагнетающем ходе или ходе сжатия (когда насосный поршень 144 движется из НМТ к ВМТ) может удерживать ПК 202 закрытым до ВМТ по умолчанию после прекращения подачи напряжения на ПК 202, например, в момент времени А1. Однако для ситуаций, когда топливные пары присутствуют на впуске насоса НВ, и, по меньшей мере, частично всасываются в насос НВ, способность насоса НВ создания достаточного давления в напорной камере 212 может быть ухудшена. В таких случаях прекращение подачи напряжения на ПК 202 раньше достижения ВМТ (как в момент времени А1 на ФИГ. 3а) может сделать работу насоса НВ неэффективной. Например, без достаточного увеличения давления в напорной камере 212 впускной обратный клапан 208, возможно, не будет удержан в полностью закрытом положении и может пропускать топливо в топливный канал 154 в направлении топливоподкачивающего насоса 130 из напорной камеры 212. Соответственно, может потребоваться использование тока электромагнита для удержания ПК 202 в закрытом положении после ВМТ, когда топливные пары обнаружены на впуске насоса непосредственного впрыска топлива, в соответствии с нижеуказанным раскрытием со ссылкой на ФИГ. 3b. Таким образом, впускной обратный клапан 208 может быть гарантированно закрыт на протяжении нагнетающего хода. Угловая продолжительность удержания (закрытия) после ВМТ может быть основана на погрешности углового положения. Например, если погрешность углового положения составляет 5 градусов, то ПК может быть удержан в закрытом положении через 5 градусов после ВМТ, чтобы избежать ненамеренного открытия впускного обратного клапана, что представляет собой больший риск, чем при попытке минимизировать давление на впуске насоса, чтобы минимизировать электрическую мощность топливоподкачивающего насоса.
Управление подачей напряжения или прекращением подачи напряжения на электромагниты 206 перепускного клапана 202 может быть осуществлено с помощью контроллера 170 на основе углового положения кулачка 146, полученного посредством соединения 185. Другими словами, управление ПК 202 может быть осуществлено (т.е. активация и деактивация) синхронно с угловым положением кулачка 146. Угловое положение кулачка 146 может соответствовать линейному положению насосного поршня 144, т.е. когда поршень 144 находится в ВМТ или НМТ или любом другом промежуточном положении. Таким образом, напряжение, применяемое к ПК 202 (т.е. подача напряжения на ПК 202) и позволяющее ПК 202 открывать или закрывать впуск, может произойти между НМТ и ВМТ насосного поршня 144.
Что касается ФИГ. 3b, на ней проиллюстрирована вторая управляющая стратегия для ПК 202 и насоса 140 НВ. В частности, вторая управляющая стратегия может быть использована, когда топливные пары обнаружены на впуске насоса 140 НВ и/или когда топливные пары, по меньшей мере, частично всасываются насосом 140 НВ. В соответствии с вышеуказанным объяснением, всасывание топливных паров и/или присутствие топливных паров на впуске насоса НВ может неблагоприятно повлиять на увеличение давления в компрессионной камере 212. Один из способов обнаружения испарения топлива может быть основан на показаниях емкостного сопротивления от датчика 148 состава топлива. В другом примере топливные пары могут быть обнаружены путем сравнения требуемого количества перекачиваемого топлива (то есть, заданного количества топлива) с действительным количеством перекачиваемого топлива. Другими словами, наличие топливных паров может быть обнаружено на основе объемной производительности насоса. Действительное количество перекачиваемого объема топлива может быть основано на изменении давления в топливной рампе и количестве впрыскиваемого топлива за период времени. Во второй управляющей стратегии не происходит прекращение подачи напряжения на перепускной клапан с электромагнитным приводом до ВМТ, но на него подается напряжение до момента после ВМТ.
На ФИГ. 3b изображена вторая управляющая стратегия 304, на которой показана работа насоса 140 НВ при ходе впуска и нагнетающем ходе (или ходе сжатия), когда топливные пары обнаружены датчиком 148 состава топлива. На ФИГ. 3b показаны те же самые проиллюстрированные моменты, что и на ФИГ. 3а, в частности, моменты 310, 320 и 330, указывающие на события или изменения рабочего состояния насоса 140 НВ. Однако момент 345 изображен в другой точке рабочего цикла насоса НВ. Пунктирными стрелками на проиллюстрированных моментах указывают направление потока топлива. Аналогично ФИГ. 3а, на схеме 306 синхронизации сигнала показано положение 350 насоса, сигнал 360 напряжения, применяемый к ПК для управления впуском топлива в насос 140 НВ, и ток 370 электромагнита, получаемый в результате примененного сигнала 360 напряжения. Время показано по оси X, причем время увеличивается в направлении слева направо по оси X. Для сигналов и моментов, аналогичных ФИГ. 3а, сохранена та же самая нумерация, что и нумерация, раскрытая на ФИГ. 3а. Также следует отметить, что рабочий цикл насоса 140 НВ во второй управляющей стратегии 304 с момента времени А до момента времени С представляет такой же рабочий цикл, как и в первой управляющей стратегии 300 с ФИГ. 3а. Соответственно, раскрытие для ФИГ. 3b с момента времени А до момента времени С представляет такое же раскрытие, как и на ФИГ. 3а, и оно не будет полностью повторено в данном случае.
Вкратце, подача напряжения на электромагниты 206 в ПК 202 может быть прекращена между моментом времени А и моментом времени S1, позволяя топливу поступать в компрессионную камеру 212 при ходе впуска (между моментом времени А и моментом времени В) и также позволяя топливу выходить из компрессионной камеры при части хода сжатия (между моментом времени В и моментом времени S1). При подготовке к подаче топлива втягивающий импульс 362 напряжения 360, применяемого к ПК, инициируется в момент времени S1, как показано на ФИГ. 3а, чтобы закрыть ПК 202 (позволяя впускному обратному клапану 208 функционировать в качестве обратного клапана). В ответ на втягивающий импульс 362 ток 370 электромагнита начинает увеличиваться. Таким образом, на ПК 202 напряжение может быть подано в момент времени S1.
В момент времени С (как показано в моменте 330) на ПК 202 может быть продолжена подача напряжения и ПК 202 теперь может быть полностью закрыт в ответ на втягивающий импульс напряжения, примененного к ПК, и увеличение тока 370 электромагнита. Соответственно, впускной обратный клапан 208 теперь функционирует в качестве обратного клапана для блокировки выхода потока топлива из напорной камеры 212 в топливный канал 154. Следует отметить, что момент времени С возникает около середины хода сжатия, и на изображенном примере приблизительно 50% топлива может быть захвачено в насосе для сжатия и подачи в топливной рампе 158. Дополнительно, в момент времени С выпускной клапан 216 открыт, позволяя топливу проходит из напорной камеры 212 в топливную рампу 158. После момента времени С напряжение 360, применяемое для втягивания ПК, может быть установлено в качестве удерживающего сигнала 366 с коэффициентом заполнения приблизительно 25% для того, чтобы задать удерживающий ток 370 электромагнита для поддержания впускного обратного клапана 208 в закрытом положении при подаче топлива.
На изображенном примере второй управляющей стратегии в ответ на обнаружение топливных паров на впуске насоса НВ коэффициент заполнения тока удержания может быть завершен после положения ВМТ поршня. Как показано на ФИГ. 3b, насосный поршень 144 достигает ВМТ в момент времени D, и удерживающий сигнал 366 может быть завершен в момент времени А2, возникающий после момента времени D. Таким образом, напряжение, применяемое к ПК, уменьшают до нулевого (GND) в момент времени А2, следовательно, уменьшая ток 370 электромагнита и прекращая подачу напряжения на электромагниты 206 ПК 202. Таким образом, на ПК 202 может быть подано напряжение с момента времени S1 до момента времени А2. В одном из примеров момент времени А2 (когда на электромагниты 206 не подано напряжение) может возникнуть приблизительно через 5 угловых градусов вращения после ВМТ (или момента времени D). В другом примере подача напряжения на электромагниты 206 может быть прекращена приблизительно через 5 угловых градусов после достижения насосным поршнем 144 положения ВМТ. Таким образом, на ПК 202 может быть подано напряжение в течение заранее заданной угловой продолжительности после ВМТ. Поскольку контроллер не может точно спрогнозировать, когда возникает положение ВМТ насосного поршня, минимальная угловая продолжительность подачи напряжения может уменьшить вероятность закрытия ПК 202 до ВМТ. На перепускной клапан с электромагнитным приводом, ПК 202, может, таким образом, быть подано напряжение в течение минимальной угловой продолжительности на основе положения насосного поршня. В данном случае на ПК 202 может быть подано напряжение на основе положения насосного поршня следующим образом: приблизительно через 5 градусов до ВМТ и приблизительно через 5 градусов после ВМТ. Путем поддержания подачи напряжения на электромагниты 206 после ВМТ возможно поддержание впускного обратного клапана 208 в закрытом положении, даже если топливные пары обнаружены на впуске насоса 140 НВ и/или всасываются насосом 140 НВ. Таким образом, вторая управляющая стратегия может не полагаться на давление сжатия в напорной камере 212 для сохранения впускного обратного клапана 208 в его закрытом положении при нагнетающем ходе. Следует понимать, что вторая управляющая стратегия может быть осуществлена, только когда топливные пары обнаружены у насоса НВ, и может обеспечить сохранение эффективной работы насоса НВ. Первая управляющая стратегия может обеспечить уменьшение расхода энергии и нагрев электромагнита, но вторая управляющая стратегия не может обеспечить достижение этих преимуществ. Однако вторая управляющая стратегия может быть пригодной в течение более коротких периодов времени, до тех пор, пока не будут устранены условия образования топливных паров.
По завершении хода сжатия в момент времени D и после прекращения подачи напряжения на электромагниты 206 ПК 202 во время А2 впускной обратный клапан 208 может быть открыт, поскольку давление в напорной камере 212 уменьшается при ходе впуска насоса 140 НВ. Соответственно, топливо может поступать в напорную камеру 212 из топливного канала 154. Дополнительно, выпускной клапан 216 может быть закрыт, когда насосный поршень 144 достигает положения ВМТ в момент времени D.
Таким образом, авторы настоящего изобретения предложили, что при всасывании топливных паров или когда присутствуют топливные пары, вместо того, чтобы задать деактивацию ПК 202 до достижения положения ВМТ, в соответствии с первой управляющей стратегией 300 с ФИГ. 3а, может быть задано продолжение подачи напряжения на ПК 202 или сохранение «включенного» состояния в течение минимального угла после ВМТ. Другими словами, только когда топливные пары присутствуют и/или частично всасываются насосом НВ, на электромагнитный перепускной клапан может быть подано напряжение в течение минимальной угловой продолжительности, которая может выходить за пределы положения ВМТ, тем самым подавая напряжение на ПК 202 после ВМТ, как показано во второй управляющей стратегии 304 на ФИГ. 3b. Напротив, когда топливные пары отсутствуют, на перепускной клапан может быть подано напряжение в течение укороченной продолжительности для того же самого заданного захваченного объема, таким образом, чтобы подача напряжения на перепускной клапан была бы прекращена до положения ВМТ, как показано в первой управляющей стратегии 300 с ФИГ. 3а. Угловая продолжительность относится ко времени вращения кулачка 146 в положение, соответствующее количеству градусов, такому как 15 или 25 градусов. Таким образом, управление насосом 140 НВ может быть осуществлено в соответствии с первой управляющей стратегией 300, когда топливные пары не обнаружены на впуске насоса 140 НВ, и в соответствии со второй управляющей стратегией 304, когда топливные пары обнаружены на впуске насоса НВ.
Таким образом, примерный способ может содержать подачу напряжения на электромагнитный перепускной клапан топливного насоса непосредственного впрыска в течение продолжительности, равной или превышающей минимальную угловую продолжительность, на основе положения поршня в топливном насосе непосредственного впрыска в ответ на обнаружение топливных паров на впуске топливного насоса непосредственного впрыска. Топливные пары могут быть обнаружены на основе емкостного сопротивления, причем емкостное сопротивление измеряют посредством датчика состава топлива, расположенного ниже по потоку относительно топливоподкачивающего насоса и выше по потоку относительно топливного насоса непосредственного впрыска, топливоподкачивающий насос подает топливо в топливный насос непосредственного впрыска. Подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан может сохраняться до тех пор, пока не будет достигнуто положение поршня после верхней мертвой точки (ВМТ). Подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан может содержать отправку сигналов на электромагнитный перепускной клапан от контроллера, причем контроллер, дополнительно, определяет угловое положение приводного кулачка, приводящего в действие топливный насос непосредственного впрыска, для синхронизации подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан. Способ может дополнительно содержать, когда топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, подачу напряжения на электромагнитный перепускной клапан только в течение угловой продолжительности на основе положения поршня топливного насоса непосредственного впрыска. В данном случае минимальная угловая продолжительность может быть не использована. Дополнительно, может быть продолжена подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан до тех пор, пока не будет достигнуто положение верхней мертвой точки поршня. В другом примере может быть продолжена подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан до тех пор, пока не будет достигнуто положение перед верхней мертвой точкой поршня.
Что касается ФИГ. 4, на ней представлен примерный способ 400 для выбора и осуществления одной из двух управляющих стратегий, раскрытых на ФИГ. 3а и 3b. В частности, управляющая стратегия насоса НВ может быть выбрана на основе наличия топливных паров на впуске насоса НВ.
На шаге 402 могут быть определены рабочие условия двигателя. Рабочие условия содержат, например, частоту вращения двигателя, емкостное сопротивление, нагрузку двигателя, воздушно-топливное отношение, давление в топливной рампе, требуемый крутящий момент и температуру двигателя, Рабочие условия могут быть полезными для работы топливной системы и обеспечения эффективной работы топливоподкачивающего насоса и насоса НВ. При определении рабочих условий на шаге 404 способ 400 может отслеживать образование топливных паров. Например, можно отслеживать выходные данные от датчика состава топлива, такого как датчик 148 состава топлива с ФИГ. 1. Датчик состава топлива может отправлять сигнал об изменениях емкостного сопротивления в контроллер, и уровень испарения топлива может быть определен на основе емкостного сопротивления. На шаге 406 способ 400 может определять наличие испарения топлива. Таким образом, наличие топливных паров на впуске насоса НВ может быть подтверждено. Например, в соответствии с вышеуказанным раскрытием выходные данные датчика состава топлива основаны на емкостном сопротивлении. Поскольку топливные пары имеют более низкую диэлектрическую характеристику, чем жидкое топливо, испарение топлива может быть обнаружено В одном из примеров на испарение топлива может указывать то, что емкостное сопротивление топлива снижается в пределах заранее заданного диапазона емкостного сопротивления топливных паров. В другом примере топливные пары могут быть обнаружены путем определения, что топливный насос в действительности перекачал объем топлива, который был задан для перекачивания. Когда действительное количество перекачиваемого топлива меньше, чем заданное количество топлива, которое должно быть перекачано, может быть сделан вывод о том, что вместо жидкости всасываются топливные пары. При отсутствии впрыска получаемое повышение давления в топливной рампе может быть использовано для вычисления действительного количества перекачиваемого топлива. При наличии впрыска действительное количество перекачиваемого топлива может быть основано на требуемом количестве топлива, поступающего в рампу, количестве топлива, уходящего из рампы и количестве сохраненного/потерянного топлива (на основе, например, давления в топливной рампе (ДТР)). Если на шаге 406 определено, что присутствуют топливные пары на впуске насоса НВ, способ 400 продолжается с переходом к шагу 408 для работы насоса НВ с использованием второй управляющей стратегии 304 с ФИГ. 3b. Таким образом, на электромагнитный перепускной клапан может быть подано напряжение в течение минимальной угловой продолжительности, таким образом, чтобы электромагнитный перепускной клапан оставался в состоянии, когда на него подано напряжение, после положения ВМТ насосного поршня. В данном случае подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан может быть прекращена только после того, как насосный поршень достигнет положения ВМТ.
С другой стороны, если определено на шаге 406, что топливные пары отсутствуют на впуске насоса НВ, или что отсутствуют указания на испарение топлива, способ 400 переходит к шагу 410 для работы насоса НВ с первой управляющей стратегией 300 с ФИГ. 3а. В данном случае может быть получена команда для прекращения подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан перед положением ВМТ насосного поршня. В другом примере электромагнитный перепускной клапан может быть деактивирован (прекращена подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан), когда насосный поршень находится в положении ВМТ. Соответственно, напряжение может быть подано на электромагнитный перепускной клапан в течение укороченной продолжительности в первой управляющей стратегии относительно соответствующей продолжительности во второй управляющей стратегии. В соответствии с вышеуказанным, даже если может быть прекращена подача напряжения на электромагниты перепускного клапана с электромагнитным приводом, впускной обратный клапан может быть удержан в закрытом положении из-за давления сжатия в напорной камере насоса НВ, когда насосный поршень приближается к ВМТ.
В целом, может быть прекращена подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан только после ВМТ для условий, когда датчик состава топлива указывает на испарение топлива. Подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан может быть прекращена при минимальной угловой продолжительности после ВМТ. Следует отметить, что контроллер может обнаруживать угловое положение приводного кулачка 146 для того, чтобы синхронизировать подачу напряжения на электромагнитный перепускной клапан с приводным кулачком 146 и насосным поршнем 144.
Таким образом, примерный способ может содержать, при первом условии, прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан топливного насоса непосредственного впрыска перед достижением положения верхней мертвой точки (ВМТ) поршня при ходе сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска, и, при втором условии, прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан только после достижения поршнем ВМТ. Первое условие может содержать условия, когда топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, и второе условие может содержать условия, когда топливные пары обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска. Топливные пары могут быть обнаружены путем измерения объемного сопротивления топлива посредством датчика состава топлива, расположенного ниже по потоку относительно топливоподкачивающего насоса и выше по потоку относительно топливного насоса непосредственного впрыска. Дополнительно, прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан может позволить топливу проходить между компрессионной камерой топливного насоса непосредственного впрыска и топливной линией низкого давления, соединенной с возможностью гидравлического сообщения с топливоподкачивающим насосом, топливоподкачивающий насос расположен выше по потоку относительно топливного насоса непосредственного впрыска. В данном случае, когда прекращена подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан, топливо может проходит из компрессионной камеры в топливном насосе непосредственного впрыска в топливную линию низкого давления. Дополнительно, прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан может также позволить топливу проходить из топливной линии низкого давления в компрессионную камеру топливного насоса непосредственного впрыска.
На ФИГ. 5 показана примерная схема 500 для работы насоса НВ на основе обнаружения топливных паров в соответствии с вариантом осуществления настоящего изобретения. Время показано на горизонтальной оси схемы 500, время увеличивается в направлении слева направо по горизонтальной оси. На схеме 500 изображено обнаружение топливных паров (на впуске насоса НВ) на графике 502, положение насоса на графике 504, положение электромагнитного клапана на графике 506 и угловое положение кулачка на графике 508. В соответствии с вышеуказанным, на испарение топлива может указывать определение емкостного сопротивления на основе выходных данных от датчика состава топлива (например, датчик 148 состава топлива с ФИГ. 1). Положение насоса может варьироваться между верхней мертвой точкой (ВМТ) и нижней мертвой точкой (НМТ) насосного поршня 144, как указано на графике 504. В целях упрощения, вместо того, чтобы показывать применяемое к электромагнитному клапану напряжение и ток, показано положение 506 электромагнитного клапана на ФИГ. 5, которое может быть или открытым, или закрытым положением. Открытое положение возникает, когда на ПК 202 не подают никакого напряжения, и ПК 202 обесточен или деактивирован. Закрытое положение возникает, когда на ПК 202 подают напряжение, и ПК 202 запитан или активирован. Когда в реальных условиях переходы от открытого к закрытому положению происходят за ограниченный период времени, то есть, период времени для переключения между открытым и закрытым положениями впускного обратного клапана 208 посредством перемещения сердечника 204, переходы показаны в качестве переходов, происходящих мгновенно, на графике 506 с ФИГ. 5. Наконец, угловое положение 508 кулачка варьируется от 0 градусов до 180 градусов, причем 0 градусов соответствует НМТ, а 180 градусов соответствует ВМТ. Поскольку кулачок 146 вращается непрерывно, его положение, измеряемое датчиком, может колебаться между 0 и 180 градусами, при этом кулачок 146 завершает полный цикл каждые 360 градусов. Следует отметить, что минимальная угловая продолжительность может относится к количеству градусов вращения кулачка 146 (и соединенного распределительного вала двигателя), на котором основана активация (и деактивация) ПК 202.
Также следует отметить, что в некоторых примерах полный цикл кулачка 146 может соответствовать полному циклу насоса НВ, состоящему из хода впуска и нагнетающего хода, как показано на ФИГ. 5 Другие отношения циклов кулачка к циклам насоса НВ может быть возможны, при условии, что не происходит отклонения от объема настоящего изобретения. Кроме того, несмотря на то, что графики положения 504 насоса и углового положения 508 кулачка показаны в виде прямых линий, эти графики могут демонстрировать ситуацию с большими колебаниями. В целях упрощения, прямые линии используются на ФИГ. 5, при этом следует понимать, что другие профили графиков также возможны. Наконец, предполагается, что двигатель и кулачок 146 вращаются, по существу, с постоянной частотой вращения на протяжении показанного периода времени, поскольку график углового положения 508 кулачка, очевидно, остается, по существу, таким же, как и на ФИГ. 5.
В момент времени t1 насосный поршень 144 может быть в положении НМТ (график 504) в соответствии с положением 0 градусов кулачка 146 (график 508). В это время прекращается подача напряжения на электромагнитный клапан 202 и он открывается, чтобы пропускать поток топлива в компрессионную камеру 212 и из компрессионной камеры 212. Дополнительно, как показано на графике 502, топливные пары могут быть не обнаружены на впуске насоса НВ в t1. После момента времени t1 может начаться нагнетающий ход в насосе НВ, причем между моментами времени t1 и t2 топливо выталкивается насосным поршнем 144 обратно через электромагнитный перепускной клапан 202 в топливный канал 154 низкого давления в направлении к топливоподкачивающему насосу 130. Время, пройденное между t1 и t2, может соответствовать топливу, покидающему напорную камеру 212, в соответствии с заданным (требуемым) захваченным объемом. В t2 на электромагнитный перепускной клапан 202 может быть подано напряжение для перемещения в закрытое положение, причем, по существу, предотвращается прохождение топлива через впускной обратный клапан 208. Между подачей напряжения на электромагнитный перепускной клапан 202 и положением ВМТ, указанным на шаге 533, оставшееся топливо (или захваченный объем) в напорной камере 212 сжимается и направляется к выпускному клапану 216. Количество топлива, давление которого повышается между моментом времени t2 и положением 533 ВМТ, может зависеть от заданного частичного захваченного объема. В показанном примере на электромагнитный перепускной клапан 202 подается напряжение для его закрытия приблизительно в середине хода сжатия насосного поршня (между ВМТ и НМТ). Соответственно, заданный захваченный объем может быть 50%. В других примерах захваченный объем может быть меньшим (например, 15%). В других примерах захваченный объем может быть большим (например, 75%).
Поскольку не обнаружены топливные пары между t1 и t3, на электромагнитный перепускной клапан может быть прекращена подача напряжения в t3, перед достижением положения 533 ВМТ в t4. Таким образом, подача входного напряжения ПК 202, может быть прекращена в t3, как изображено в первой управляющей стратегии 300 с ФИГ. 3а, и ПК 202 может быть обесточен в t3. На ПК 202 может, таким образом, быть подано напряжение в течение временной продолжительности Т1, соответствующей угловой продолжительности кулачка 146 В соответствии с объяснением с учетом первой управляющей стратегии 300 на ФИГ. 3а впускной обратный клапан 208 ПК 202 может быть оставлен в закрытом положении между t3 и t4 за счет повышающегося давления сжатия в напорной камере 212 даже после того как подача напряжения на электромагниты 206 ПК 202 прекращена.
Насосный поршень 144 достигает положения ВМТ в t4, а затем уходит из напорной камеры 212 к положению ВМТ за счет приводного усилия от кулачка 146 до тех пор, пока не будет достигнуто положение НМТ в t5. После этого еще один нагнетающий ход насоса 140 НВ может быть начат в t5. В t6 топливные пары могут быть обнаружены на впуске насоса 140 НВ. В ответ на указание на присутствие топливных паров контроллер может активировать вторую управляющую стратегию 304 с ФИГ. 3b для насоса НВ. В t7 на электромагниты в ПК 202 может быть подано напряжение для закрытия ПК 202 на основе заданного захваченного объема (или коэффициента заполнения) насоса НВ. Аналогично t2, электромагнитный перепускной клапан изображен как закрывающийся приблизительно в середине хода сжатия в насосе НВ, обеспечивая захваченный объем приблизительно 50%. Поскольку вторая управляющая стратегия активируется в связи с наличием топливных паров, ПК 202 может быть удержан в закрытом положении дольше, чем в первой управляющей стратегии 300 между t1 и t5. Другими словами, продолжается подача напряжения на ПК 202 после положения 535 ВМТ, которое насосный поршень 144 достигает в t8. Как показано, может быть прекращена подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан и клапан может быть открыт в t9. В частности, напряжение может быть применено к ПК 202 между временем t7 и t9 в течение продолжительности Т2. Подача напряжения на ПК 202 может быть прекращена при заранее заданной минимальной угловой продолжительности после ВМТ. В одном из примеров заранее заданная минимальная угловая продолжительность после ВМТ может быть 10 градусов коленчатого вала (5 градусов распределительного вала).
Следует отметить, что временная/угловая продолжительности Т1 и Т2 могут быть разными для одного и того же задаваемого захваченного объема. В соответствии с изображением продолжительность Т1 короче продолжительности Т2 для одного и того же задаваемого захваченного объема. В другом примере на основе заданного захваченного объема продолжительности Т1 и Т2 могут быть одинаковыми. Кроме того, в соответствии с вышеуказанным, цикл насоса НВ может состоять из одного хода впуска и одного нагнетающего хода. Что касается ФИГ. 5, нагнетающий ход возникает между t1 и положением ВМТ 533, достигнутым в t4, при этом другой нагнетательный ход возникает между t5 и положением 535 ВМТ, достигнутым в t8. Ход впуска возникает между положением 533 ВМТ (достигнутым в t4) и t5.
В некоторых примерах ПК 202 может быть удержан в состоянии подачи на него напряжения в течение периода времени, более долгого, чем Т2, когда обнаружены пары топлива. Например, возможно прекращение подачи напряжения на ПК 202 через 15 градусов распределительного вала (в течение которых напряжение подавалось на клапан) вместо 10 градусов распределительного вала. Другими словами, подача напряжения на ПК 202 может быть прекращена во время, более раннее, чем t9. Временная продолжительность Т2 может быть более долгой, при условии, что она не оказывает неблагоприятного влияния на впуск топлива при последующем ходе впуска насоса. Другими словами, деактивация (или прекращение подачи напряжения) электромагнитного перепускного клапана 202 после достижения положения ВМТ может не повлиять на часть захваченного объема топлива. В другом примере минимальная угловая продолжительность может быть 25 градусов. Следует понимать, что другие значения угловой продолжительности подачи напряжения на ПК 202 могут быть возможны, при условии, что не происходит отклонения от объема настоящего описания изобретения.
Таким образом, контроллер примерной системы, раскрытой выше, может содержать инструкции, сохраненные в долговременной памяти для, при условиях, когда топливные пары обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан при ходе сжатия и для прекращения подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан только после того как поршень достигает положения верхней мертвой точки (ВМТ) в топливном насосе непосредственного впрыска. На электромагнитный перепускной клапан может быть подано напряжение при ходе сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска на основе коэффициента заполнения (или заданного захваченного объема) топливного насоса непосредственного впрыска. Дополнительно, прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан может позволить топливу проходить между компрессионной камерой топливного насоса непосредственного впрыска и топливной линией низкого давления, соединенной с возможностью гидравлического сообщения с топливоподкачивающим насосом. Дополнительно, подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан может деактивировать (или заблокировать) поток топлива между топливной линией низкого давления и топливным насосом непосредственного впрыска при ходе сжатия. Контроллер может содержать дополнительные инструкции, при условиях, когда топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, для прекращения подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан, что совпадает с положением ВМТ поршня при ходе сжатия. Контроллер может также содержать дополнительные инструкции, при условиях, когда топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, для прекращения подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан, перед тем как поршень достигнет положения ВМТ.
Что касается ФИГ. 6, на ней изображена схема 600, указывающая на разнообразие рабочих режимов насоса НВ. На вставке 690 изображено схематичное представление применения напряжения к электромагнитному перепускному клапану 202. На шаге 602 напряжение может быть применено к электромагнитному перепускному клапану, и на шаге 604 движение сердечника 204 в электромагнитном перепускном клапане 202 может быть завершено. Удерживающий сигнал может быть применен к электромагнитному перепускному клапану между шагом 604 и 606, и на шаге 606 может быть прекращена подача применяемого напряжения.
Графики 630, 650 и 670 указывают на различные коэффициенты заполнения (или задаваемые части захваченного объема) насоса НВ. На каждом из графиков 630, 650 и 670 изображено положение насоса на оси Y, при этом время изображено на оси X. Дополнительно, каждый из графиков 630, 650 и 670 представляет собой конкретные примеры нагнетающего хода в насосе НВ. На графике 630 представлен коэффициент заполнения 100%, причем на электромагнитный перепускной клапан подается напряжение в t1, когда насосный поршень находится в НМТ, и сохраняется подача напряжения до t2, когда насосный поршень достигает ВМТ, как указано линией 614. Соответственно, приблизительно 100% насосного объема может быть сжато для создания давления и подано в топливной рампу и форсунку непосредственного впрыска. На графике 650 представлен коэффициент заполнения 50%, причем на электромагнитный перепускной клапан подается напряжение в t4, когда насосный поршень находится, приблизительно, в середине своего пути между НМТ и ВМТ, и сохраняется подача напряжения до t5, когда насосный поршень достигает ВМТ, как указано линией 616. В данном случае задаваемый захваченный объем может быть 50%, таким образом, чтобы 50% топлива в напорной камере могло бы быть подано к топливный форсункам. На графике 670 проиллюстрирован задаваемый коэффициент заполнения 10%, причем на электромагнитный перепускной клапан подается напряжение приблизительно в течение 90% нагнетающего хода, таким образом, чтобы 10% топлива было бы подано в топливную рампу (как показано линией 618). На графиках 630, 650 и 670 изображены требуемые коэффициенты заполнения, которые могут быть осуществлены в различных режимах для достижения различных целей. Например, задаваемый коэффициент заполнения может быть получен путем подачи напряжения на электромагнит в течение всего угла сжатия кулачка 146, как показано в режима А. Дополнительно, в режиме А для всех задаваемых коэффициентов заполнения подача напряжения на ПК 202 может быть прекращена в момент, совпадающий с достижением насосным поршнем положения ВМТ. Для коэффициента заполнения 100% на ПК 202 может быть подано напряжение в момент времени, таким образом, чтобы сердечник 204 завершал свое движение ко времени t1 на графике 630, когда насосный поршень находится в НМТ. В примере с задаваемым захваченным объемом 50%, показанном на графике 650, на ПК 202 может быть подано напряжение, таким образом, чтобы впускной обратный клапан 208 был бы закрыт приблизительно в середине хода сжатия в t4 на графике 650. Наконец, как показано на графике 670, режим А может подавать напряжение на ПК 202, таким образом, чтобы сердечник 204 завершал свое движение, когда приблизительно 10% объема топлива находится в компрессионной камере насоса 140 НВ во время t7. Таким образом, рабочий режим А может быть использован, когда подразумеваются идеальные рабочие условия насоса.
Рабочий режим В может быть использован, когда может потребоваться максимальная подача топлива при наличии угловой погрешности. В режиме В, для коэффициента заполнения 100%, на ПК 202 может быть подано напряжение до t1 и подача напряжения на ПК 202 может быть сохранена, таким образом, чтобы обратный клапан 208 был бы закрыт до ВМТ. Для коэффициента заполнения 50% и коэффициента заполнения 10% в режиме В на ПК 202 может быть подано напряжение, таким образом, чтобы обратный клапан 202 был бы закрыт до ВМТ. Режим В отличается от режима А только примером задаваемого захваченного объема 100%. В данном случае на ПК 202 может быть подано напряжение, таким образом, чтобы впускной обратный клапан 208 закрывался до того как насосный поршень достигает положения НМТ в ходе впуска для коэффициента заполнения 100%, например, до времени t1. Раннее закрытие может гарантировать полный коэффициент заполнения 100% и полный ход насоса, подающий топливо в объеме всего рабочего объема насоса в топливную рампу. Управление электромагнитным перепускным клапаном может оставаться таким же, как и в режиме А для оставшихся задаваемых объемов, например, коэффициенты заполнения, отличные от коэффициентов заполнения 100%. В случае 630 режим В, С, D и Е может быть использован, когда требуется максимальная подача топлива. Путем ранней активации обратного клапана, даже если присутствует некоторая угловая погрешность, может быть достигнут максимальный возможный объем перекачивания. Дополнительно, в случае 630 в режиме Е может быть предложен запас безопасности у обоих краев.
Рабочий режим С может быть использован, когда может быть возможным отключение удерживающего тока до ВМТ (например, когда всасывается жидкое топливо, а содержание топливных паров ниже пороговой величины). В примере режима С требуемая задаваемая часть захваченного объема может быть достигнута, при этом уменьшая потребление энергии и нагрев электромагнита. В данном случае подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан (например, ПК 202) может быть прекращена до того, как насосный поршень достигнет положения ВМТ. Дополнительно, впускной обратный клапан 208 может быть удержан в закрытом положении за счет давления в напорной камере 212. Следует отметить, что на электромагнитный перепускной клапан может быть прекращена подача напряжения в другое время в пределах хода для конкретного задаваемого захваченного объема. Более конкретно, на электромагнитный перепускной клапан может быть прекращена подача напряжения на основе части завершения хода сжатия на основе давления, созданного в напорной камере 212.
Например, может быть прекращена подача напряжения на ПК 202 в более раннее время в ходе сжатия, когда задан захваченный объем 100% относительно ситуации, когда задан захваченный объем 50%. В соответствии с изображением ПК 202 закрыт, когда приблизительно одна треть нагнетающего хода завершена, когда задаваемый захваченный объем составляет 100%. С другой стороны, когда задаваемый коэффициент заполнения составляет 50%, ПК 202 закрыт, когда нагнетающий ход завершен приблизительно на три четверти (75%). Когда задан захваченный объем 10%, может быть прекращена подача напряжения на ПК 202 в момент, совпадающий со временем, когда достигнуто положение ВМТ или чуть раньше достижения ВМТ. Следует отметить, что режим С похож на режим В только в части для коэффициента заполнения 100%, на ПК 202 может быть подано напряжение, таким образом, чтобы впускной обратный клапан 208 закрывался до того как насосный поршень достигает положения НМТ в ходе впуска для коэффициента заполнения 100%.
Рабочий режим D может быть использован, когда может присутствовать угловая погрешность и когда требуется максимальная подача топлива. Режим D похож на режим С, за исключением примера с меньшими задаваемыми захваченными объемами, например, график 670. В данном случае, когда задаваемые захваченные объемы меньше, чем пороговая величина, например, 15% объема, электромагнитный перепускной клапан может быть удержан в состоянии с подаваемым на него напряжением до момента после ВМТ. На графике 670 изображен пример, в котором задаваемый захваченный объем составляет приблизительно 10%, меньше пороговой величины, равной 15%. Соответственно, в режиме D на ПК 202 подается напряжение для того чтобы позволить захватить 10% топлива, но подача напряжения может быть прекращена только после достижения насосным поршнем положения ВМТ. Таким образом, прекращение подачи напряжения на ПК 202 происходит только после времени t8, когда насосный поршень достигает ВМТ на графике 670. Что касается других задаваемых захваченных объемов, режим D аналогичен режиму С.
В рабочем режиме Е изображен пример, раскрытый в настоящем описании изобретения, и используемый, только когда топливные пары обнаружены на впуске насоса НВ. Напряжение может быть подано на ПК 202, таким образом, чтобы обратный клапан 208 удерживался (был бы закрыт) после ВМТ, чтобы всегда предотвращать любую возможность раннего выпуска через впускной обратный клапан. Это дополнительное действие целесообразно для случая с всасыванием паров, когда давление в компрессионной камере может быть недостаточным для удержания впускного клапана в закрытом положении за счет давления. В частности, в режиме Е для каждого задаваемого коэффициента заполнения ПК 202 поддерживается в состоянии с подачей на него напряжения до момента после положения ВМТ насосного поршня в нагнетающем ходе. Соответственно, на графике 630 подача напряжения на ПК 202 прекращается после времени t2, на графике 650 подача напряжения на ПК 202 прекращается после времени t5, и на графике 670 подача напряжения на ПК 202 прекращается после времени t8.
Таким образом, работа насоса НВ может быть осуществлена эффективно при условиях образования топливных паров на впуске насоса НВ. Путем поддержания электромагнитного перепускного клапана в состоянии подачи на него напряжения и закрытия после положения верхней мертвой точки хода сжатия в насосе НВ, зависимость от давление сжатия топлива для поддержания впускного обратного клапана насоса НВ в закрытом положении может быть уменьшена. Таким образом, насос НВ может создавать требуемое давление топлива даже при испарении топлива. В целом, работа насоса НВ может быть более надежной и эффективной.
Следует отметить, что примеры алгоритмов управления и оценки, представленные в настоящей заявке, могут использоваться с различными конфигурациями систем двигателя и/или автомобиля. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и выполняться посредством системы управления, содержащей контроллер в сочетании с различными датчиками, приводами и другим аппаратным обеспечением двигателя. Раскрытые в настоящей заявке конкретные алгоритмы могут представлять собой одну или любое количество стратегий обработки, таких как управляемые событиями, управляемые прерываниями, многозадачные, многопотоковые и т.д. Таким образом, проиллюстрированные разнообразные действия, операции и/или функции могут выполняться в указанной последовательности, параллельно, а в некоторых случаях - могут опускаться. 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 графически изображать код, программируемый в долговременной памяти машиночитаемого носителя данных в системе управления двигателем, где раскрытые действия могут быть выполнены посредством исполнения инструкций в системе, включая различные компоненты аппаратного обеспечения двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что конфигурации и алгоритмы, раскрытые здесь, носят иллюстративный характер, и что эти конкретные варианты осуществления не следует рассматривать в качестве ограничения, так как возможны многочисленные 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 «один» элемент или «первый» элемент или на эквивалентный термин. 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 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 |
|---|---|---|---|
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ | 2015 |
|
RU2706872C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА С ПОСТОЯННЫМ И ПЕРЕМЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ | 2015 |
|
RU2710442C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВОЙНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2717863C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМОЙ | 2015 |
|
RU2706853C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2710450C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2681554C2 |
| Способ (варианты) и система для управления системой впрыска топлива | 2016 |
|
RU2723641C2 |
| Способ (варианты) и система для топливной системы двойного впрыска | 2016 |
|
RU2715765C2 |
| СПОСОБ ОБНАРУЖЕНИЯ УХУДШЕНИЯ РАБОТЫ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) | 2015 |
|
RU2692601C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ | 2016 |
|
RU2719752C2 |
Изобретение может быть использовано в системах управления топливоподачей для двигателей внутреннего сгорания. Предлагаются способы для управления электромагнитным перепускным клапаном топливного насоса непосредственного впрыска, в которых на электромагнитный перепускной клапан подают напряжение или прекращают подачу напряжения в соответствии с определенными условиями. Предлагается примерная управляющая стратегия для работы топливного насоса непосредственного впрыска, когда топливные пары обнаруживают на впуске топливного насоса непосредственного впрыска. Для обеспечения необходимой эффективности насоса и обеспечения подачи насосом заданного объема топлива под требуемым давлением к форсункам, при наличии топливных паров возможно поддержание электромагнитного перепускного клапана насоса в состоянии, когда на него подают напряжение, в течение минимальной угловой продолжительности после положения верхней мертвой точки поршня в топливном насосе непосредственного впрыска. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 7 ил.
1. Способ управления насосом непосредственного впрыска топлива, содержащий:
подачу напряжения на электромагнитный перепускной клапан топливного насоса непосредственного впрыска в течение угла после верхней точки поршня в топливном насосе непосредственного впрыска в ответ на обнаружение топливных паров на впуске топливного насоса непосредственного впрыска.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что топливные пары обнаруживают на основе емкостного сопротивления топлива.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что емкостное сопротивление измеряют посредством датчика состава топлива, расположенного ниже по потоку относительно топливоподкачивающего насоса и выше по потоку относительно топливного насоса непосредственного впрыска, причем топливоподкачивающий насос подает топливо в топливный насос непосредственного впрыска.
4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что топливные пары обнаруживают на основе разности между заданным количеством топлива и действительным перекачанным объемом топлива; и причем действительное количество перекачанного топлива основано на изменении давления в топливной рамке (ДТР) и количестве впрыскиваемого топлива за период времени.
5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу напряжения на электромагнитный перепускной клапан сохраняют до тех пор, пока не будет достигнуто положение поршня после верхней мертвой точки.
6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан содержит направление сигналов на электромагнитный перепускной клапан от контроллера.
7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что контроллер дополнительно определяет угловое положение приводного кулачка, приводящего в действие топливный насос непосредственного впрыска, для синхронизации подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан.
8. Способ по п. 1, дополнительно содержащий, когда топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, подачу напряжения на электромагнитный перепускной клапан только в течение угловой продолжительности на основе положения поршня топливного насоса непосредственного впрыска.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что сохраняют подачу напряжения на электромагнитный перепускной клапан до тех пор, пока не будет достигнуто положение верхней мертвой точки поршня.
10. Способ управления насосом непосредственного впрыска топлива, содержащий:
при первом условии
прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан топливного насоса непосредственного впрыска до достижения положения верхней мертвой точки (ВМТ) поршнем на ходе сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска и
при втором условии
прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан только после ненулевого углового поворота после достижения поршнем положения ВМТ.
11. Способ по п. 10, отличающийся тем, что первое условие содержит условия, при которых топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, и причем второе условие содержит условия, при которых топливные пары обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что топливные пары обнаруживают путем измерения объемного сопротивления топлива посредством датчика состава топлива, расположенного ниже по потоку относительно топливоподкачивающего насоса и выше по потоку относительно топливного насоса непосредственного впрыска.
13. Способ по п. 10, отличающийся тем, что прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан позволяет топливу проходить между компрессионной камерой топливного насоса непосредственного впрыска и топливной линией низкого давления, соединенной с возможностью гидравлического сообщения с топливоподкачивающим насосом, причем топливоподкачивающий насос расположен выше по потоку относительно топливного насоса непосредственного впрыска.
14. Система двигателя, содержащая:
двигатель, содержащий цилиндр;
топливную форсунку непосредственного впрыска, соединенную с цилиндром;
топливный насос непосредственного впрыска, содержащий поршень, компрессионную камеру и кулачок для приведения в действие поршня;
топливную рамку высокого давления, соединенную с возможностью гидравлического сообщения с каждой из топливных форсунок непосредственного впрыска и выпуском топливного насоса непосредственного впрыска;
электромагнитный перепускной клапан, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с впуском топливного насоса непосредственного впрыска;
топливоподкачивающий насос, соединенный с возможностью гидравлического сообщения с электромагнитным перепускным клапаном посредством топливной линии низкого давления;
датчик состава топлива, соединенный с топливной линией низкого давления ниже по потоку относительно топливоподкачивающего насоса и выше по потоку относительно электромагнитного перепускного клапана; и
контроллер с машиночитаемыми инструкциями, хранимыми в долговременной памяти, для:
подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан на ходе сжатия при условиях, когда топливные пары обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, и
прекращения подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан только после достижения поршнем положения верхней мертвой точки (ВМТ) в топливном насосе непосредственного впрыска.
15. Система по п. 14, отличающаяся тем, что топливные пары обнаруживают на основе емкостного сопротивления топлива, причем емкостное сопротивление топлива измеряют датчиком состава топлива.
16. Система по п. 14, отличающаяся тем, что на электромагнитный перепускной клапан подают напряжение на ходе сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска на основе коэффициента заполнения топливного насоса непосредственного впрыска.
17. Система по п. 14, отличающаяся тем, что прекращение подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан позволяет топливу проходить между компрессионной камерой топливного насоса непосредственного впрыска и топливной линией низкого давления, соединенной с возможностью гидравлического сообщения с топливоподкачивающим насосом.
18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что подача напряжения на электромагнитный перепускной клапан деактивирует поток топлива между топливной линией низкого давления и топливным насосом непосредственного впрыска на ходе сжатия.
19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции, при условиях, когда топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, для прекращения подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан, совпадающий с положением ВМТ поршня на ходе сжатия.
20. Система по п. 18, отличающаяся тем, что контроллер содержит дополнительные инструкции, при условиях, когда топливные пары не обнаружены на впуске топливного насоса непосредственного впрыска, для прекращения подачи напряжения на электромагнитный перепускной клапан, перед тем как поршень достигнет положения ВМТ.
| US 20100237266 A1, 23.09.2010 | |||
| US 20120167859 A1, 05.07.2012 | |||
| СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА С ТОПЛИВНЫМ НАСОСОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ | 2010 |
|
RU2562341C2 |
