Область техники
Заявленное изобретение в целом относится к насосу системы непосредственного впрыска топлива в двигатель внутреннего сгорания.
Уровень техники и раскрытие изобретения
Двигатели с впрыском топлива во впускной канал и непосредственным впрыском (ВВКНВ) предусматривают возможность как впрыска топлива во впускной канал, так и непосредственного впрыска топлива, что позволяет пользоваться преимуществами каждого из этих режимов. Например, при работе двигателя при повышенной нагрузке, топливо можно впрыскивать в двигатель в режиме непосредственного впрыска для улучшения показателей его работы (например, располагаемого крутящего момента и экономии топлива). Во время работы двигателя при пониженных нагрузках и запуска двигателя топливо можно впрыскивать в двигатель через впускной канал, чтобы улучшить парообразование топлива для усиленного смешивания и уменьшения выбросов двигателя. Впрыск топлива во впускной канал также может повысить экономию топлива по сравнению с непосредственным впрыском во время работы двигателя при пониженных нагрузках. Впрыск топлива во впускной канал также позволяет снизить шум, вибрацию и резкость (ШВР). Кроме того, форсунки впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска могут работать вместе при определенных условиях, позволяя использовать преимущества обоих режимов подачи топлива и, в некоторых случаях, разных видов топлива.
В двигателях ВВКНВ, подкачивающий насос (также обозначаемый термином «насос низкого давления») подает топливо из топливного бака как на форсунки впрыска во впускной канал, так и в насос непосредственного впрыска. Насос непосредственного впрыска топлива может подавать его при более высоком давлении на форсунки непосредственного впрыска. Кроме того, насос непосредственного впрыска (НВ) может быть отключен в определенные периоды работы двигателя (например, во время впрыска во впускной канал при работе двигателя при пониженных нагрузках, на холостом ходу), что может отрицательно сказаться на смазке топливного насоса НВ и усилить износ, ШВР, а также способствовать ухудшению характеристик топливного насоса НВ.
Один из способов борьбы с ухудшением характеристик топливного насоса НВ и улучшения смазки может включать непрерывный впрыск топлива при работе двигателя при пониженных нагрузках. В другом примере способа, раскрытом Персифулом (Pursifull) с соавт. в US 2014/0224209, смазку насоса НВ можно осуществлять, поддерживая разность давлений между днищем и юбкой поршня насоса НВ. В этом случае, насос НВ может работать в механическом режиме, пока непосредственный впрыск топлива ограничен и (или) прекращен. Разность давлений может быть достигнута путем поддержания давления в компрессионной камере топливного насоса НВ на стандартном уровне, где стандартное давление выше давления на выходе подкачивающего насоса. Стандартное давление в компрессионной камере может быть достигнуто путем отключения электромагнитного обратного клапана, чтобы он функционировал в проходном режиме. Выше по потоку от электромагнитного обратного клапана может быть установлен разгрузочный клапан давления для регулирования потока топлива из компрессионной камеры через электромагнитный клапан во время хода сжатия в топливном насосе НВ. Таким образом, стандартное давление в камере сжатия топливного насоса НВ может по существу равняться уставке разгрузки давления разгрузочного клапана давления.
Авторы настоящего изобретения выявили потенциальные недостатки вышеописанных способов. Например, в способе, включающем в себя продолжение непосредственного впрыска при работе двигателя на пониженных нагрузках, возможно возникновение чрезмерных ШВР из-за стука, возникающего при срабатывании электромагнитного клапана в топливном насосе НВ. Этот стук могут слышать водитель и пассажиры из-за отсутствия шума двигателя, который мог бы скрыть шум топливного насоса НВ при работе двигателя на низких нагрузках. Также, в способе, включающем в себя поддержание в компрессионной камере топливного насоса НВ стандартного давления с помощью разгрузочного клапана давления, топливо может нагреваться из-за неоднократного прохождения через разгрузочный клапан давления. В данном случае, разгрузочный клапан давления ограничивает поток топлива, что способствует нагреву последнего. Повышение температуры топлива также может привести к образованию топливного пара, который может отрицательно повлиять на смазку насоса. Кроме того, нагрев топлива может привести к росту его расхода.
Авторы настоящего изобретения осознали вышеуказанные недостатки и определили способ, позволяющий устранить их хотя бы частично. В одном из вариантов способа предложена система, содержащая аккумулятор, имеющий поршень аккумулятора, соосно расположенный внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска напротив поршня насоса с образованием компрессионной камеры между поршнем аккумулятора и поршнем насоса, и электромагнитный обратный клапан, непосредственно соединенный с объемом аккумулятора, причем поршень аккумулятора отделяет компрессионную камеру от объема аккумулятора. Аккумулятор в топливном насосе непосредственного впрыска может обеспечить стандартное давление, позволяя осуществлять смазку топливного насоса непосредственного впрыска во время работы двигателя на пониженных нагрузках.
В одном из вариантов осуществления, аккумулятор расположен над указанной компрессионной камерой, а под компрессионной камерой внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска расположена область переменного объема, которая отделена от компрессионной камеры поршнем насоса и гидравлически связана с топливным баком, причем область переменного объема непосредственно соединена с электромагнитным обратным клапаном.
В одном из вариантов осуществления, компрессионная камера топливного насоса непосредственного впрыска выполнена с возможностью получения топлива из области переменного объема через впускной обратный клапан, установленный на входе компрессионной камеры, при этом предусмотрена возможность выхода топлива из компрессионной камеры через выпускной клапан, гидравлически связанный с топливной рампой высокого давления, причем впускной обратный клапан непосредственно соединен с электромагнитным обратным клапаном.
В одном из вариантов осуществления, аккумулятор содержит пружину, связанную с поршнем аккумулятора, при этом поршень аккумулятора выполнен с возможностью продольного перемещения в цилиндре топливного насоса непосредственного впрыска между первым ограничителем и вторым ограничителем, причем первый ограничитель расположен ближе к юбке поршня аккумулятора, а второй ограничитель расположен ближе к днищу поршня аккумулятора.
В одном из вариантов осуществления, первый ограничитель расположен вблизи компрессионной камеры в топливном насосе непосредственного впрыска, а второй ограничитель - на удалении от компрессионной камеры внутри объема аккумулятора топливного насоса непосредственного впрыска.
В одном из вариантов осуществления, есть возможность регулирования перемещения поршня аккумулятора посредством потока топлива от насоса низкого давления через электромагнитный обратный клапан непосредственно в объем аккумулятора.
В одном из вариантов осуществления, когда электромагнитный обратный клапан обесточен и функционирует в пропускном режиме для обеспечения возможности топлива течь непосредственно в объем аккумулятора и из него, направление перемещения поршня аккумулятора по существу совпадает с направлением перемещения поршня насоса в топливном насосе непосредственного впрыска.
В одном из вариантов осуществления, поршень насоса расположен на первом конце цилиндра, а поршень аккумулятора - на втором конце цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска, причем указанный первый конец расположен напротив указанного второго конца.
В другом варианте предложен способ, включающий в себя, при обесточивании электромагнитного клапана, установленного выше по потоку от аккумулятора, и установки его в проходной режим, регулирование давления в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска путем продольного перемещения поршня аккумулятора, при этом аккумулятор расположен соосно в цилиндре топливного насоса непосредственного впрыска.
Например, топливный насос НВ топливной системы двигателя ВВКНВ может содержать аккумулятор, расположенный внутри цилиндра топливного насоса НВ. Аккумулятор может включать пружину, соединенную с поршнем. Аккумулятор также можно установить ниже по потоку от электронно-управляемого электромагнитного обратного клапана. Топливный насос НВ может работать в одном из двух режимов: стандартного давления и переменного давления. Электромагнитный впускной обратный клапан можно включить и поддерживать во включенном состоянии при работе в режиме переменного давления. Когда электромагнитный обратный клапан запитан, он может регулировать объем текучей среды, нагнетаемой в топливную рампу непосредственного впрыска. Следовательно, электромагнитный обратный клапан может служить регулятором объема топлива. В других примерах электромагнитный обратный клапан выполняют с возможностью регулирования давления в рампе непосредственного впрыска синхронно с ходом поршня в топливном насосе НВ. В случае включения его в замкнутую систему регулирования давления с датчиком давления, электромагнитный обратный клапан может стать активным элементом системы регулирования давления в топливной рампе. В режиме стандартного давления электромагнитный впускной обратный клапан может быть отключен для функционирования в проходном режиме, при этом топливный насос НВ может работать при стандартном давлении. Режим стандартного давления можно активировать при работе двигателя на пониженных нагрузках и на холостом ходу, когда непосредственный впрыск в камеру снижен и (или) прекращен. В цилиндре топливного насоса НВ устанавливают аккумулятор с возможностью регулирования давления в компрессионной камере и топливной рампе непосредственного впрыска путем продольного перемещения поршня аккумулятора. Таким образом, в аккумуляторе может храниться топливо под стандартным давлением в течение как минимум части хода сжатия с выпуском топлива в топливную рампу непосредственного впрыска, когда давление в ней опускается ниже стандартного. Топливный насос НВ топливной системы может включать необязательный разгрузочный клапан давления. При наличии разгрузочного клапана давления может возникнуть нагрев топлива после выключения.
Таким образом, топливный насос НВ может работать при работе двигателя на низких нагрузках. Благодаря поддержанию стандартного давления в компрессионной камере с помощью аккумулятора, возможна смазка топливного насоса НВ при снижении и (или) прекращении потока топлива из топливного насоса непосредственного впрыска на топливные форсунки. В частности, возможна смазка в зоне контакта поршня и цилиндра топливного насоса НВ. Поскольку топливный насос НВ может работать при отключенном электромагнитном обратном клапане в режиме стандартного давления, можно обеспечить снижение шумов в виде стука и ШВР. Также, регулируя давление в компрессионной камере с помощью аккумулятора в режиме стандартного давления, можно уменьшить нагрев топлива из-за многократных ходов поршня насоса. При снижении вероятности нагрева топлива, можно умерить образование паров. Также можно смягчить отрицательное воздействие парообразования на смазку насоса. В целом, можно продлить срок службы топливного насоса, одновременно улучшив показатели его работы.
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 реализациями, которые устраняют какие-либо недостатки, указанные выше или в любой другой части настоящего раскрытия.
Краткое описание чертежей
На ФИГ. 1 изображен пример цилиндра двигателя внутреннего сгорания.
На ФИГ. 2 схематически изображен пример осуществления топливной системы с возможностью использования для двигателя на ФИГ. 1.
На ФИГ. 3 изображен пример осуществления насоса высокого давления или непосредственного впрыска согласно раскрытому в настоящей заявке изобретению.
ФИГ. 4а и 4b иллюстрируют модифицированные варианты топливного насоса высокого давления или непосредственного впрыска, изображенного на ФИГ. 3.
ФИГ. 5 иллюстрирует первый пример работы топливного насоса высокого давления или непосредственного впрыска, изображенного на ФИГ. 3, в режиме переменного давления.
ФИГ. 6 иллюстрирует второй пример работы топливного насоса высокого давления или непосредственного впрыска, изображенного на ФИГ. 3, в режиме переменного давления.
На ФИГ. 7 представлен пример работы топливного насоса высокого давления или непосредственного впрыска, изображенного на ФИГ. 3, в режиме стандартного давления, когда давление в топливной рампе непосредственного впрыска равно стандартному.
На ФИГ. 8 представлен пример работы топливного насоса высокого давления или непосредственного впрыска, изображенного на ФИГ. 3, в режиме стандартного давления, когда давление в топливной рампе непосредственного впрыска ниже стандартного.
На ФИГ. 9 представлена высокоуровневая блок-схема, иллюстрирующая пример алгоритма управления для электромагнитного обратного клапана в топливном насосе непосредственного впрыска.
На ФИГ. 10 изображен вариант функциональной схемы, иллюстрирующей поток топлива при работе топливного насоса высокого давления или непосредственного впрыска, изображенного на ФИГ. 3, в режиме переменного давления согласно раскрытому здесь изобретению.
На ФИГ. 11 изображен вариант функциональной схемы, иллюстрирующей поток топлива при работе топливного насоса высокого давления или непосредственного впрыска, изображенного на ФИГ. 3, в режиме стандартного давления согласно раскрытому здесь изобретению.
Осуществление изобретения
В двигателях с впрыском топлива во впускной канал и непосредственным впрыском (ВВКНВ), топливная система может включать несколько топливных насосов для создания необходимого давления топлива на форсунках. В одном из примеров топливная система может содержать топливный насос низкого давления (или подкачивающий насос) и топливный насос высокого давления (или непосредственного впрыска), установленные между топливным баком и форсунками. Топливный насос высокого давления может быть подключен выше по потоку от топливной рампы высокого давления в системе непосредственного впрыска для подъема давления топлива, подаваемого в цилиндры двигателя через форсунки непосредственного впрыска. Электромагнитный впускной обратный клапан, или перепускной клапан, может быть установлен выше по потоку от насоса высокого давления ВД для регулирования потока топлива в компрессионную камеру насоса высокого давления. Перепускным клапаном обычно управляют электронно с помощью контроллера, который может входить в систему управления двигателем транспортного средства. Контроллер также может получать входной сигнал от датчика, например - датчика углового положения, что позволяет контроллеру выдавать команду на включение перепускного клапана синхронно с кулачковым приводом, приводящим в действие насос высокого давления.
В нижеследующем описании раскрыт пример осуществления системы для насоса непосредственного впрыска или высокого давления в составе топливной системы, например - топливной системы на ФИГ. 2 примера двигательной системы, например - двигательной системы, изображенной на ФИГ. 1. Наряду с насосом высокого давления, топливная система может содержать насос низкого давления. Также, топливный насос высокого давления (или непосредственного впрыска) может содержать аккумулятор, расположенный соосно в цилиндре насоса непосредственного впрыска (ФИГ. 3). Аккумулятор может быть установлен ниже по потоку от электромагнитного обратного клапана. Когда электромагнитный обратный клапан включен и запитан (и работает синхронно с ходами поршня насоса непосредственного впрыска), топливный насос непосредственного впрыска может работать в режиме переменного давления для создания необходимого давления в топливной рампе непосредственного впрыска (ФИГ. 5 и 6). При работе двигателя в режимах с существенным уменьшением непосредственного впрыска топлива, топливный насос высокого давления может работать в режиме стандартного давления, для чего необходимо отключить и обесточить электромагнитный обратный клапан (ФИГ. 7). Аккумулятор может регулировать давление в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска и топливной рампе непосредственного впрыска, а также может содержать топливо под стандартным давлением в течение как минимум части хода сжатия поршня насоса в режиме стандартного давления. Стандартное давление может быть выше давления на выходе насоса низкого давления. Если давление в топливной рампе непосредственного впрыска падает ниже стандартного, топливо, содержащееся в аккумуляторе, можно направить в топливную рампу непосредственного впрыска (ФИГ. 8) для повышения давления в ней. Контроллер двигательной системы может выполнять алгоритм, такой как показан на ФИГ. 9, для управления насосом непосредственного впрыска в режиме стандартного давления или режиме переменного давления в зависимости от режима работы двигателя. Поток топлива в компрессионную камеру насоса и из нее в режиме переменного давления (ФИГ. 10) может отличаться от потока топлива в компрессионную камеру насоса и из нее в режиме стандартного давления (ФИГ. 11). В других вариантах осуществления поршень топливного насоса непосредственного впрыска может соединяться со штоком (или стержнем) с наружным диаметром, по существу равным наружному диаметру поршня (ФИГ. 4а), чтобы как минимум частично решить проблемы, связанные с возвратным потоком в насосе. В другом варианте осуществления наружный диаметр штока поршня может составлять примерно половину наружного диаметра поршня (ФИГ. 4b). За счет установки аккумулятора в цилиндре насоса непосредственного впрыска, нагрев топлива может быть уменьшен, а показатели работы топливного насоса непосредственного впрыска в целом могут быть улучшены.
Что касается терминологии, используемой в настоящем разделе «Осуществление изобретения», насос высокого давления или топливный насос непосредственного впрыска может сокращенно обозначаться «насос ВД» (или НВД) или «топливный насос НВ» соответственно. Следовательно, термины «НВД» и «топливный насос НВ» могут взаимозаменяемо использоваться для обозначения топливного насоса высокого давления системы непосредственного впрыска. Аналогичным образом, насос низкого давления также может обозначаться термином «подкачивающий насос». Также для обозначения насоса низкого давления может использоваться сокращение «насос НД» или ННД. Впрыск во впускной канал может сокращенно обозначаться «ВВК», а непосредственный впрыск - «НВ». Также, давление в топливной рампе или значение давления внутри топливной рампы (наиболее часто - «топливная рампа непосредственного впрыска»), может сокращенно обозначаться «ДТР». Топливная рампа непосредственного впрыска также может обозначаться термином «топливная рампа высокого давления», который может сокращаться до «топливная рампа ВД». Электромагнитный впускной обратный клапан регулирования потока топлива в насос ВД может обозначаться термином «перепускной клапан», «электромагнитный обратный клапан (ЭОК)», «электронно-управляемый электромагнитный впускной обратный клапан», а также «электронно-управляемый клапан». Также, когда электромагнитный впускной обратный клапан включен, говорится о том, что насос ВД работает в режиме переменного давления. Кроме того, электромагнитный обратный клапан может удерживаться во включенном состоянии в течение всего времени работы насоса ВД в режиме переменного давления. Если электромагнитный обратный клапан отключен, а работа насоса ВД основана на механическом регулировании давления без каких-либо команд электронно-управляемому перепускному клапану, говорится о том, что насос ВД работает в механическом режиме или режиме стандартного давления. Электромагнитный обратный клапан может удерживаться в отключенном состоянии в течение всего времени работы насоса ВД в режиме стандартного давления.
На ФИГ. 1 изображен пример камеры сгорания или цилиндра двигателя 10 внутреннего сгорания. Управление двигателем 10 может как минимум частично осуществляться системой управления, содержащей контроллер 12, а также входными сигналами водителя 130 транспортного средства через устройство 132 ввода. В данном примере устройство 132 ввода содержит педаль акселератора и датчик 134 положения педали для формирования пропорционального сигнала положения педали (ПП). Цилиндр 14 (в настоящей заявке также именуемый «камера 14 сгорания») двигателя 10 может содержать стенки 136 камеры сгорания с расположенным внутри нее поршнем 138. Поршень 138 может быть соединен с коленчатым валом 140 с возможностью преобразования возвратно-поступательного движения поршня во вращение коленчатого вала. Коленчатый вал 140 может быть соединен с как минимум одним ведущим колесом пассажирского автомобиля через систему силовой передачи (не показана). Также с коленчатым валом 140 может быть соединен стартер (не показан) через маховик (не показан) для обеспечения запуска двигателя 10.
Всасываемый воздух может поступать в цилиндр 14 через ряд впускных воздушных каналов 142, 144 и 146. Впускные воздушные каналы 142, 144 и 146 могут сообщаться с другими цилиндрами двигателя 10 помимо цилиндра 14. В других примерах один или несколько впускных каналов могут содержать устройство наддува, например - турбонагнетатель или компрессор наддува. Например, на ФИГ. 1 показан двигатель 10, выполненный с турбонагнетателем, содержащим компрессор 174, установленный между впускными воздушными каналами 142 и 144, газовую турбину 176, расположенную вдоль выпускного патрубка 158. Компрессор 174 может как минимум частично приводиться с движение газовой турбиной 176 через вал 180 в случае, когда устройство наддува выполнено в виде турбонагнетателя. Однако в других примерах, в которых, например, двигатель 10 снабжен турбонагнетателем, газовая турбина 176 может, при необходимости, отсутствовать, если компрессор 174 может приводиться в движение механическим действием мотора или двигателя. Дроссельная заслонка 162, включающая пластину 164, может быть установлена на впускном канале двигателя для регулирования расхода и (или) давления всасываемого воздуха, подаваемого в цилиндры двигателя. Например, дроссельная заслонка 162 может быть расположена ниже по потоку от компрессора 174, как показано на ФИГ. 1, или, в другом варианте, выше по потоку от компрессора 174.
Выпускной коллектор 148 выполнен с возможностью приема отработавших газов из других цилиндров двигателя 10 помимо цилиндра 14. Датчик 128 отработавших газов показан подключенным к выпускному патрубку 158 выше по потоку от устройства 178 снижения токсичности отработавших газов. Датчик 128 может быть выбран из числа подходящих для индикации воздушно-топливного отношения в отработавших газах, например - кислородный датчик с линейной характеристикой или УДКОГ (универсальный датчик кислорода в отработавших газах), двухрежимный датчик кислорода или датчик кислорода в отработавших газах (ДКОГ) (как показано), нагреваемый датчик кислорода в отработавших газах (НДКОГ) (нагреваемый ДКОГ), датчик окислов азота (OA), углеводородов или угарного газа (СО). Устройство 178 снижения токсичности отработавших газов может представлять собой трехкомпонентный каталитический нейтрализатор (ТКН), накопитель оксидов азота, прочие виды устройств снижения токсичности отработавших газов или их комбинацию.
Каждый из цилиндров двигателя 10 может содержать один или несколько впускных клапанов и один или несколько выпускных клапанов. Например, цилиндр 14 показан с как минимум одним впускным тюльпанообразным клапаном 150 и как минимум одним выпускным тюльпанообразным клапаном 156, расположенными в верхней части цилиндра 14. В некоторых примерах каждый из цилиндров двигателя 10, включая цилиндр 14, может содержать как минимум два впускных тюльпанообразных клапана и как минимум два выпускных тюльпанообразных клапана в верхней части цилиндра.
Впускной клапан 150 выполнен с возможностью управления контроллером 12 через исполнительный механизм 152. Аналогичным образом, выпускной клапан 156 выполнен с возможностью управления контроллером 12 через исполнительный механизм 154. В некоторых режимах контроллер 12 может изменять сигналы, передаваемые исполнительным механизмам 152 и 154 для управления открытием и закрытием соответствующих впускных и выпускных клапанов. Положение впускного клапана 150 и выпускного клапана 156 может определяться соответствующими датчиками положения клапанов (не показаны). Исполнительные механизмы клапанов могут представлять собой электрические или кулачковые механизмы, или их комбинацию. Регулировать фазы газораспределения впускных и выпускных клапанов можно одновременно, либо использовать одну из следующих возможностей: изменение фаз кулачкового распределения для впускных клапанов, изменение фаз кулачкового распределения для выпускных клапанов, двойное независимое изменение фаз кулачкового распределения или фиксированное изменение фаз кулачкового распределения. Любая система кулачкового привода может содержать один или несколько кулачков и может использовать одну или несколько из следующих систем: переключения профиля кулачков (ППК), изменения фаз кулачкового распределения (ИФКР), изменение фаз газораспределения (ИФГ) и (или) изменения высоты подъема клапанов (ИВПК), управление которыми может осуществлять контроллер 12 для регулирования работы клапанов. Например, в другом варианте цилиндр 14 может содержать впускной клапан с управлением от электропривода и выпускной клапан с управлением от кулачкового привода, включая ППК и (или) ИФКР. В других примерах управление впускными и выпускными клапанами может осуществляться от общего исполнительного механизма или системы, либо от исполнительного механизма или системы изменения фаз газораспределения.
Цилиндр 14 может иметь степень сжатия, являющуюся отношением объема надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня 138 в нижней мертвой точке к объему надпоршневого пространства цилиндра при положении поршня 138 в верхней мертвой точке. В одном примере степень сжатия составляет от 9:1 до 10:1. Однако в некоторых примерах, при использовании других видов топлива, степень сжатия может быть выше. Это, например, возможно при использовании топлива с повышенным октановым числом или повышенной скрытой энтальпией при парообразовании. Степень сжатия также может быть повышена, если непосредственный впрыск используется в связи с детонацией при работе двигателя.
В некоторых примерах любой из цилиндров двигателя 10 может содержать свечу 192 зажигания для розжига топлива. Система 190 зажигания может подавать искру зажигания в камеру 14 сгорания посредством свечи 192 зажигания по сигналу опережения зажигания (ОЗ) от контроллера 12 в отдельных режимах работы. При этом в некоторых вариантах осуществления свеча 192 зажигания может отсутствовать, например - если двигатель 10 выполнен с возможностью вызывать горение путем автоматического зажигания или впрыска топлива, что имеет место в некоторых дизельных двигателях.
В некоторых примерах любой из цилиндров двигателя 10 может быть выполнен с возможностью подачи топлива одной или несколькими форсунками. В качестве неограничивающего примера, цилиндр 14 показан с двумя форсунками 166 и 170. Топливные форсунки 166 и 170 могут быть выполнены с возможностью подачи топлива, полученного из топливной системы 8. Как подробно раскрыто на ФИГ. 2, топливная система 8 может содержать один или несколько топливных баков, топливных насосов и топливных рамп. Топливная форсунка 166 показана сообщенной непосредственно с цилиндром 14 для впрыска топлива непосредственно в него пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ШИВТ-1), полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 168. Таким путем топливная форсунка 166 обеспечивает то, что известно как «непосредственный впрыск» (далее - «НВ») топлива в камеру 14 сгорания. Несмотря на то, что на ФИГ. 1 форсунка 166 показана расположенной сбоку от цилиндра 14, в другом варианте она может быть расположена над поршнем, рядом с местоположением свечи 192 зажигания. Подобное расположение может способствовать лучшему смешиванию и сгоранию при работе двигателя на спиртовом топливе в связи с пониженной испаряемостью некоторых видов спиртового топлива. В другом варианте форсунка может быть расположена над впускным клапаном и рядом с ним для улучшения смешивания. Подача топлива на топливную форсунку 166 может осуществляться из топливного бака топливной системы 8 с помощью насоса высокого давления и через топливную рампу. Топливный бак также может содержать преобразователь давления, направляющий сигнал контроллеру 12.
Топливная форсунка 170 показана установленной во впускном воздушном канале 146, а не в цилиндре 14, в конфигурации, обеспечивающей то, что известно, как «впрыск во впускной канал» (далее - «ВВК») выше по потоку от цилиндра 14. Топливная форсунка 170 выполнена с возможностью впрыска топлива, полученного из топливной системы 8, пропорционально ширине импульса впрыска топлива (ШИВТ-2), полученного от контроллера 12 через электронный формирователь 171. Следует отметить, что один электронный формирователь 168 или 171 может использоваться для обеих систем впрыска топлива, либо, как изображено на фигуре, могут использоваться несколько формирователей, например - электронный формирователь 168 для топливной форсунки 166 и электронный формирователь 171 для топливной форсунки 170.
В другом примере любая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как форсунка непосредственного впрыска топлива в цилиндр 14. Еще в одном примере любая из топливных форсунок 166 и 170 может быть выполнена как форсунка впрыска во впускной канал выше по потоку от впускного клапана 150. Еще в одном примере цилиндр 14 может содержать только одну топливную форсунку с возможностью приема различных видов топлива из топливных систем в виде смеси с различным относительным содержанием этих видов, а также с возможностью впрыска топливной смеси либо непосредственно в цилиндр как форсунка непосредственного впрыска, либо выше по потоку от впускных клапанов как форсунка впрыска во впускной канал. Таким образом, следует понимать, что раскрытые здесь в качестве примеров конкретные конфигурации топливных форсунок не являются ограничительными признаками топливных систем.
Подача топлива в цилиндр может осуществляться обеими форсунками в течение одного рабочего цикла цилиндра. Например, любая из форсунок может подавать часть общего объема впрыскиваемого топлива, сжигаемого в цилиндре 14. Доля и (или) относительное количество топлива из каждой форсунки может различаться в зависимости от рабочих условий, например - нагрузки двигателя, детонации и температуры отработавших газов, как раскрыто ниже в настоящем описании. Топливо, впрыскиваемое во впускной канал, может подаваться при открытом впускном клапане (например, значительно раньше хода впуска), а также как при открытых, так и при закрытых впускных клапанах. Аналогичным образом, топливо непосредственного впрыска может подаваться во время хода впуска, а также частично во время предшествующего хода выхлопа, во время хода впуска и частично во время хода сжатия, например. Таким образом, даже за одну операцию сгорания топливо может впрыскиваться в разные моменты форсунками впрыска во впускной канал и непосредственного впрыска. Кроме того, для одной операции сгорания возможны несколько впрысков во время хода сжатия, хода впуска или в любой подходящей комбинации.
Как раскрыто выше, на ФИГ. 1 показан только один цилиндр многоцилиндрового двигателя. Таким образом, любой из цилиндров может аналогичным образом содержать собственный комплект впускных/выпускных клапанов, топливную форсунку (форсунки), свечу зажигания и т.п. Следует понимать, что двигатель 10 может содержать любое подходящее количество цилиндров, включая 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12 или более. Также, любой из этих цилиндров может содержать некоторые или все из тех компонентов, раскрытых и изображенных на ФИГ. 1 для цилиндра 14.
Характеристики топливных форсунок 166 и 170 могут быть различными. Эти различия могут касаться размеров, например - отверстие для впрыска у одной форсунки может быть больше, чем у другой. Другие отличия включают следующие, но не ограничиваются ими: разные углы факела распыла, рабочие температуры, направление, моменты впрыска, характеристики распыления, местоположение и т.п. Кроме того, в зависимости от распределения долей впрыскиваемого топлива между форсунками 170 и 166, могут быть достигнуты разные эффекты.
Контроллер 12 на ФИГ. 1 показан в виде микрокомпьютера, содержащего: микропроцессорное устройство (МПУ) 106, порты 108 ввода/вывода, электронную среду хранения выполняемых программ и калибровочных значений, в данном конкретном примере показанную в виде постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) 110, оперативное запоминающее устройство (ОЗУ) 112, энергонезависимое запоминающее устройство (ЭЗУ) 114 и шину данных. Контроллер 12 может принимать, в дополнение к рассмотренным выше сигналам, разнообразные сигналы от связанных с двигателем 10 датчиков, среди которых можно назвать: показание массового расхода воздуха (МРВ) от датчика 122 массового расхода воздуха; показание температуры хладагента двигателя (ТХД) от датчика 116 температуры, связанного с рубашкой 118 охлаждения; сигнал профиля зажигания (ПЗ) от датчика 120 на эффекте Холла (или датчика иного типа), связанного с коленчатым валом 140; положения дроссельной заслонки (ПДЗ) от датчика положения дроссельной заслонки; сигнал абсолютного давления воздуха в коллекторе (ДВК) от датчика 124. Сигнал частоты вращения двигателя (ЧВД) может быть сгенерирован контроллером 12 из сигнала ПЗ. Сигнал ДВК от датчика ДВК можно использовать для индикации разряжения или давления во впускном коллекторе.
На ФИГ. 2 схематически изображен пример осуществления топливной системы 8 на ФИГ. 1. Топливная система 8 может использоваться для подачи топлива из топливного бака 202 на форсунки 252 непосредственного впрыска и форсунки 242 впрыска во впускной канал в составе двигателя, например - двигателя 10 на ФИГ. 1. Работой топливной системы 8 может управлять контроллер, например - контроллер 12 на ФИГ. 1, для выполнения ряда операций, раскрытых с отсылкой к примеру алгоритма, изображенному на ФИГ. 8.
Топливная система 8 может подавать топливо в двигатель, например - двигатель 10 на ФИГ. 1, из топливного бака 202. В качестве примера, топливо может содержать один или несколько углеводородных компонентов, а также спиртовой компонент. В некоторых условиях, данный спиртовой компонент, при подаче его в соответствующем количестве, может подавлять детонацию в двигателе, и может содержать подходящий вид спирта, например - этанол, метанол и т.п. Поскольку спирт улучшает подавление детонации по сравнению с некоторыми видами топлива на основе углеводородов, например - бензином и дизелем, в связи с повышенной скрытой теплотой парообразования и способностью спирта охлаждать воздух, подаваемый в цилиндры, топливо с повышенным содержанием спиртового компонента может избирательно использоваться для повышения стойкости к детонации в двигателе в определенных условиях работы.
В качестве другого примера, в спирт (например - метанол, этанол) можно добавлять воду. Вода снижает воспламеняемость спиртового топлива, расширяя возможные условия его хранения. Кроме того, скрытая теплота парообразования водного компонента повышает способность спиртового топлива подавлять детонацию. Путем добавления воды также можно снизить общую стоимость топлива. В качестве конкретного примера, не имеющего ограничительного характера, топливо может содержать бензин и этанол (например, Е10 и (или) Е85). Топливо может подаваться в топливный бак 202 через заправочный канал 204.
Насос 208 низкого давления (в настоящей заявке также именуемый «подкачивающий насос 208»), связанный с топливным баком 202, может использоваться для подачи топлива из топливного бака 202 к первой группе форсунок 242 впрыска во впускной канал через первый топливный канал 230. Подкачивающий насос 208 может также обозначаться аббревиатурой ННД 208 или термином «насос 208 НД» (низкого давления). В одном из примеров ННД 208 может представлять собой электрический топливный насос низкого давления, расположенный как минимум частично в топливном баке 202. Топливо, подкачиваемое ННД 208, может подаваться при низком давлении в первую топливную рампу 240, соединенную с одной или несколькими форсунками первой группы форсунок 242 впрыска во впускной канал (в настоящем описании также именуемых «первая группа форсунок»). Обратный клапан 209 ННД может быть установлен на выходе ННД. Обратный клапан 209 ННД может направлять поток топлива из ННД 208 в первый топливный канал 230 и второй топливный канал 290, а также блокировать поток топлива соответственно из первого и второго топливных каналов 230 и 290 обратно в ННД 208.
Несмотря на то, что первая топливная рампа 240 показана раздающей топливо по четырем форсункам первой группы форсунок 242 впрыска во впускной канал, следует понимать, что первая топливная рампа 240 может использоваться для раздачи топлива в любое подходящее количество топливных форсунок. В качестве примера, первая топливная рампа 240 может использоваться для подачи топлива на одну форсунку из первой группы форсунок 242 впрыска во впускной канал для любого цилиндра двигателя. Следует отметить, что в других примерах по первому топливному каналу 230 топливо может подаваться на форсунки первой группы форсунок 242 впрыска во впускной канал через две или более топливных рамы. Например, при V-образном расположении цилиндров в двигателе, можно использовать две топливные рампы для подачи топлива из первого топливного канала на любую из форсунок первой группы.
Топливный насос непосредственного впрыска 228 (или насос 228 НВ или насос 228 высокого давления) соединен со вторым топливным каналом 232 и может получать топливо через ННД 208. В одном из примеров топливный насос непосредственного впрыска 228 может представлять собой механический вытеснительный насос. Топливный насос непосредственного впрыска 228 может сообщаться с группой форсунок 252 непосредственного впрыска через вторую топливную рампу 250. Вторая топливная рампа 250 может представлять собой топливную рампу высокого (или повышенного) давления. Вторая топливная рампа 250 также может именоваться «топливная рампа 250 непосредственного впрыска». Топливный насос непосредственного впрыска 228 также может гидравлически сообщаться с первым топливным каналом 230 через второй топливный канал 290. Таким образом, давление топлива, при пониженном давлении подкачиваемом ННД 208, может затем быть повышено топливным насосом 228 непосредственного впрыска для его подачи при повышенном давлении во вторую топливную рампу 250, связанную с одной или несколькими форсунками 252 непосредственного впрыска (в настоящем описании также именуемыми «вторая группа форсунок»). В некоторых примерах выше по потоку от топливного насоса 228 непосредственного впрыска может быть установлен топливный фильтр (не показан) для удаления твердых частиц из топлива.
Различные компоненты топливной системы 8 сообщаются с системой управления двигателем, например - с контроллером 12. Например, контроллер 12 может получать показания, отражающие рабочие условия, от различных датчиков, связанных с топливной системой 8 в дополнение к датчикам, раскрытым выше с отсылкой к ФИГ. 1. Данные входные сигналы могут включать, например, показание количества топлива в топливном баке 202 от датчика 206 уровня топлива. Контроллер 12 также может получать показание состава топлива от одного или нескольких датчиков состава топлива в дополнение к показаниям состава топлива от датчика отработавших газов (например - датчика 128 на ФИГ. 1) или в качестве альтернативы этому показанию. Например, показание состава топлива, находящегося в топливном баке 202, может быть направлено датчиком 210 состава топлива. Датчик 210 состава топлива может также содержать датчик температуры топлива. Дополнительно или в качестве альтернативы, один или несколько датчиков состава топлива могут быть установлены в любом подходящем месте вдоль топливных каналов между топливным баком и двумя группами топливных форсунок. Например, датчик 238 состава топлива можно установить на первой топливной рампе 240 или в каком-либо месте на всем протяжении первого топливного канала 230, а также (или) на второй топливной рампе 250 или в каком-либо месте на протяжении второго топливного канала 232 можно установить датчик 248 состава топлива. В качестве неограничительного примера, датчики состава топлива могут направлять в контроллер 12 данные о концентрации антидетонационного компонента в топливе или данные об октановом числе топлива. Например, по показаниям одного или нескольких датчиков состава топлива можно определять содержание спирта в топливе.
Отметим, что относительное расположение датчиков состава топлива в системе подачи топлива может обеспечить различные преимущества. Например, расположенные на топливных рампах или в топливных каналах, соединяющих форсунки с топливным баком 202, датчики 238 и 248 состава топлива могут указывать состав топлива до его подачи в двигатель. В отличие от них, датчик 210 состава топлива может указывать состав топлива в топливном баке 202.
Топливная система 8 также может содержать датчик 234 давления, подключенный ко второму топливному каналу 290, и датчик 236 давления, подключенный к топливной рампе 250 непосредственного впрыска. Датчик 234 давления можно использовать для определения давления топливной магистрали во втором топливном канале 290, которое может соответствовать давлению на нагнетании насоса 208 низкого давления. Датчик 236 давления можно расположить ниже по потоку от топливного насоса НВ 228 во второй топливной рампе 250 и использовать для измерения давления в топливной рампе (ДТР) во второй топливной рампе 250. Дополнительные датчики давления могут быть расположены в топливной системе 8, например - в первой топливной рампе 240 для измерения давления в ней. Значения давления, измеренные в разных точках топливной системы 8, могут передаваться в контроллер 12.
ННД 208 может использоваться для подачи топлива как в первую топливную рампу 240 в режиме впрыска во впускной канал, так и в топливный насос 228 НВ в режиме непосредственного впрыска. Как в режиме впрыска во впускной канал, так и в режиме непосредственного впрыска, работой ННД 208 может управлять контроллер 12 для подачи топлива в первую топливную рампу 240 и (или) топливный насос 228 НВ в зависимости от давления в первой топливной рампе 240 и второй топливной рампе 250. В одном из примеров, во время впрыска во впускной канал, контроллер 12 может управлять ННД 208 для работы в непрерывном режиме для подачи топлива при постоянном давлении топлива в первую топливную рампу 240, чтобы поддерживать относительно постоянное давление впрыска во впускной канал.
С другой стороны, во время непосредственного впрыска топлива при отключенном впрыске во впускной канал, контроллер 12 может управлять ННД 208 для подачи топлива в топливный насос 228 НВ. Во время непосредственного впрыска топлива, когда впрыск во впускной канал отключен, а давление во втором топливном канале 290 остается выше текущего давления топливных паров, ННД 208 может быть временно отключен без влияния на давление форсунки НВ. ННД 208 также может работать в прерывистом режиме, попеременно включаясь и выключаясь в зависимости от показаний датчика 236 давления, подключенного ко второй топливной рампе 250.
ННД 208 и топливный насос 228 НВ могут использоваться для поддержания заданного давления во второй топливной рампе 250. Датчик 236 давления, подключенный ко второй топливной рампе 250, может быть настроен для оценки располагаемого давления топлива в группе форсунок 252 непосредственного впрыска. Затем, в зависимости от разности полученного в результате оценки значения давления в рампе и необходимого значения давления в рампе, можно отрегулировать подачу любого из насосов. В одном из примеров, когда топливный насос 228 НВ работает в режиме переменного давления, контроллер 12 может отрегулировать положение электромагнитного обратного клапана топливного насоса 228 НВ для изменения полезной объемной подачи насоса (например, рабочий цикл насоса) для каждого хода поршня насоса.
В другом примере, когда топливный насос 228 НВ работает в режиме стандартного давления, а электромагнитный обратный клапан обесточен для перехода в проходной режим, заданным давлением во второй топливной рампе 250 может быть сниженное давление, например - заранее определенное стандартное давление. В одном из примеров, стандартное давление может быть ниже давления, возникающего в результате работы электромагнитного перепускного клапана. В другом примере стандартное давление может быть выше давления нагнетания ННД 208. Также, аккумулятор, установленный соосно в цилиндре топливного насоса 228 НВ, может накапливать топливо в режиме стандартного давления. В частности, аккумулятор может удерживать топливо в течение как минимум части хода сжатия в топливном насосе 228 НВ. Если давление во второй топливной рампе 250 ниже заданного стандартного давления, накопленное в аккумуляторе топливо может быть направлено во вторую топливную рампу 250. ННД 208 может получать напряжение питания в прерывистом или постоянном режиме для подачи топлива в топливный насос 228 НВ.
В одном из примеров заданное давление для ННД 208 может составлять от 2 до 7 бар (абсолютное). Например, для ННД 208 может быть задано такое давление, которое обеспечит всасывание насосом НВ жидкого топлива, а не пара. Если для ННД 208 будет задано чрезмерное давление, потребление электроэнергии ННД 208 может возрасти, что приведет к сокращению срока его службы. Например, стандартное давление может быть выше давления подкачивающего насоса. В одном из примеров, стандартное давление в насосе 228 НВ может составлять от 14 до 30 бар (абсолютное). Однако, поскольку в примере осуществления, раскрытом в настоящей заявке, нагрев топлива можно уменьшить (или даже предотвратить), может быть выбрано более высокое стандартное давление в насосе 228 НВ без значительных опасений превысить предел нагрева топлива. Например, диапазон заданного давления в топливной рампе НВ может варьироваться от стандартного давления до 350 бар (абсолютного). Контроллер 12 также может управлять работой любого из топливных насосов - ННД 208 и топливного насоса 228 НВ - для регулирования количества, давления, расхода и т.п. подачи топлива в двигатель. В одном примере контроллер 12 может изменять уставку давления, длину хода поршня насоса, заданный рабочий цикл насоса и (или) и заданный расход через топливные насосы для подачи топлива на различные участки топливной системы. В качестве примера, под рабочим циклом топливного насоса НВ (также именуемым «рабочим циклом насоса НВ») может пониматься доля от полной объемной производительности топливного насоса НВ. Так, 10%-ный рабочий цикл топливного насоса НВ может предусматривать использование электромагнитного обратного клапана для того, чтобы обеспечить перекачку в размере 10% от объемной производительности топливного насоса НВ. Формирователь (не показан), электронно взаимодействующий с контроллером 12, может использоваться для направления управляющего сигнала на ННД 208 при необходимости регулировки параметров подачи (например, скорости, давления подачи) ННД 208. Количество топлива, подаваемого на группу форсунок непосредственного впрыска через топливный насос 228 НВ, можно регулировать путем регулирования и координации подач ННД 208 и топливного насоса 228 НВ. Например, контроллер 12 может управлять ННД 208 через схему управления с обратной связью путем измерения давления подачи насоса низкого давления во втором топливном канале 290 (например, с помощью датчика 234 давления) и регулирования подачи ННД 208 в зависимости от достижения необходимого давления подачи (например - уставки) насоса низкого давления.
ФИГ. 3 иллюстрирует пример топливного насоса 228 НВ, показанного в составе топливной системы 8 на ФИГ. 2. Как указано выше касательно ФИГ. 2, в насос 228 НВ подают под низким давлением топливо из ННД 208 по второму топливному каналу 290. Затем насос 228 НВ повышает давление топлива перед его перекачкой в топливную рампу непосредственного впрыска 250 и вторую группу форсунок 252 (или форсунок непосредственного впрыска) по второму топливному каналу 232. Следует отметить, что топливный насос 228 НВ также может обозначаться термином «насос 228 НВ».
Вход 399 топливного насоса НВ выполнен с возможностью приема топлива через второй топливный канал 290 от обратного клапана 209 ННД, гидравлически связанного с ННД 208, и направления топлива на впускной обратный клапан 313 и электромагнитный обратный клапан 312. В частности, топливо может подаваться из входа 399 топливного насоса НВ по первому тракту 321 в топливном насосе 228 НВ с последующим направлением в область 318 переменного объема. Область 318 переменного объема может представлять собой область переменного объема в цилиндре 350 топливного насоса 228 НВ, сформированную под поршнем 306 насоса (или под юбкой 307 поршня 306 насоса). Возвратно-поступательное движение поршня 306 насоса может изменять объем области 318 переменного объема. Из области 318 переменного объема поток топлива может направляться через второй тракт 322 к электромагнитному обратному клапану 312 (ЭОК 312) и впускному обратному клапану 313. Как показано на ФИГ. 3, впускной обратный клапан 313 может быть установлен в третьем тракте 324, а ЭОК 312 - в четвертом тракте 326.
Первая часть топлива может течь из второго тракта 322 в направлении впускного обратного клапана 313 по третьему тракту 324, а вторая часть топлива может течь из второго тракта 322 в направлении ЭОК 312 по четвертому тракту 326. Впускной обратный клапан 313 может быть расположен выше по потоку от входа 303 компрессионной камеры 308 в насосе 228 НВ. Впускной обратный клапан 313 может, таким образом, гидравлически сообщаться с компрессионной камерой 308 топливного насоса 228 НВ. Также следует понимать, что в компрессионную камеру 308 может поступать топливо преимущественно из впускного обратного клапана 313. Топливо на вход 303 может подаваться через впускной обратный клапан 313, который может принимать топливо через третий тракт 324, второй тракт 322, область 318 переменного объема и по первому тракту 321 от насоса 208 низкого давления, как показано на ФИГ. 3. ЭОК 312 может располагаться в четвертом тракте 326, а впуск ЭОК 312 может, таким образом, гидравлически сообщаться с ННД 208. В частности, на впуск ЭОК 312 (не указан) может поступать топливо по четвертому тракту 326, через второй тракт 322, область 318 переменного объема и по первому тракту 321 из ННД 208.
ЭОК 312 также может располагаться выше по потоку от впускного отверстия 328 аккумулятора 340. Таким образом, выход ЭОК 312 может гидравлически сообщаться с аккумулятором 340 через впускное отверстие 328. В частности, аккумулятор 340 может быть установлен ниже ЭОК 312 по направлению потока топлива из четвертого тракта 326 через ЭОК 312 в аккумулятор 340 через впускное отверстие 328 аккумулятора 340. Кроме того, электромагнитный обратный клапан 312 может не быть расположен на одной линии с компрессионной камерой 308 топливного насоса 228 НВ.
Аккумулятор 340 может представлять собой гидроаккумулятор 340, содержащий пружину 334, соединенную с поршнем 336 аккумулятора. Благодаря возвращающей силе пружины 334, поршень 336 аккумулятора оказывает давление на топливо при его наличии в аккумуляторе 340. Следует понимать, что аккумулятор 340 установлен соосно в цилиндре 350 топливного насоса 228 НВ. Также следует понимать, что поршень 336 аккумулятора 340 может быть расположен в цилиндре 350 так, что центральная ось поршня 336 аккумулятора будет параллельна центральной оси цилиндра 350. В одном примере, центральная ось поршня 336 аккумулятора может совпадать с центральной осью цилиндра 350. Поршень аккумулятора также может обозначаться термином «плунжер» и может содержать уплотнение из эластомера.
Как указано выше, аккумулятор 340 содержит пружину 334, соединенную с поршнем 336 аккумулятора, при этом поршень 336 аккумулятора может быть установлен с возможностью продольного перемещения в цилиндре 350. Кроме того, поршень 336 аккумулятора может перемещаться продольно между двумя ограничителями: первым ограничителем 339 и вторым ограничителем 335. Первый ограничитель 339 может быть расположен вблизи компрессионной камеры 308 топливного насоса 228 НВ и, таким образом, может являться нижним по направлению в сторону компрессионной камеры 308. Второй ограничитель 335 может быть расположен вблизи верхней части аккумулятора 340 на удалении от компрессионной камеры 308. Также, второй ограничитель 335 изображен расположенным ближе к впускному отверстию 328 аккумулятора 340, чем первый ограничитель 339. Таким образом, область 338 может быть расположена над поршнем 336 аккумулятора в цилиндре 350. В частности, область 338 может быть ограничена днищем 323 поршня 336 аккумулятора, стенками канала 350 и верхней частью 329 канала 350. В некоторых примерах область 338 может простираться до верха аккумулятора 340 в направлении впускного отверстия 328. Область 338 может иметь переменный объем, меняющийся в зависимости от положения поршня 336 аккумулятора на первом ограничителе 339, между первым ограничителем 339 и вторым ограничителем 335, и на втором ограничителе 335. Первый ограничитель 339 может блокировать осевое перемещение поршня 336 аккумулятора в направлении компрессионной камеры 308. Схожим образом, второй ограничитель 335 может препятствовать перемещению поршня 336 аккумулятора в направлении верхней части 329 цилиндра 350. Вариант осуществления насоса НВ согласно раскрытому здесь изобретению может предусматривать смещение аккумулятора, превышающее смещение поршня насоса, чтобы снизить риск контакта поршня аккумулятора со вторым ограничителем 335 (или верхним ограничителем).
Следует отметить, что аккумулятор 340 может гидравлически сообщаться с компрессионной камерой 308 топливного насоса 228 НВ. Также, аккумулятор 340 может быть расположен над компрессионной камерой 308. В частности, аккумулятор 340 может быть расположен вблизи первого конца компрессионной камеры 308, при этом первый конец относится к верхней части компрессионной камеры 308.
Первая часть топлива может подаваться через впускной обратный клапан 313 в компрессионную камеру 308 и преимущественно использоваться для перекачки в топливную рампу 250 НВ. Вторая часть топлива, протекающая через ЭОК 312 (когда ЭОК запитан и функционирует как обратный клапан, или когда он обесточен и переведен в проходной режим), может в первую очередь использоваться для запуска и (или) блокировки продольного перемещения поршня 336 аккумулятора. Во время осуществления непосредственного впрыска возможен прерывистый, но все же эффективный поток топлива через впускной обратный клапан 313. Поток через ЭОК 312 также может быть прерывистым, однако возможно отсутствие эффективного потока топлива через ЭОК 312. Следует понимать, что номинальный (например, минимальный) эффективный поток может происходить через ЭОК 312, если топливо в области 338 просачивается за область контакта между поршнем 336 аккумулятора и каналом 350 в компрессионной камере 308.
В одном примере, если поршень 336 аккумулятора находится в самом нижнем положении, таком как положение на первом ограничителе 339, в начале хода всасывания насоса топливо может, не течь через ЭОК 312. Следовательно, вторая часть топлива может уменьшиться (например, до минимума) или отсутствовать. В частности, топливо, выходящее из области 318 переменного объема, может не течь в четвертый тракт 326 в ЭОК 312 (отсутствие эффективного потока). Если поршень 336 аккумулятора находится у первого ограничителя 339, область 338 может быть наполнена топливом. Соответственно, дополнительное топливо не может поступать в область 338 через ЭОК 312. Однако значительное количество топлива может протекать через впускной обратный клапан 313 (в качестве первой части топлива) в компрессионную камеру 308 насоса 228 НВ.
В другом примере, если поршень 336 аккумулятора находится в самом высоком положении (так, что область 338 значительно сокращается), например - у второго ограничителя 335, в начале хода всасывания насоса топливо не может сначала течь во впускной обратный клапан 313. Поскольку поршень 336 аккумулятора не находится у первого ограничителя 339, а поршень 306 насоса перемещается в ходе всасывания, топливо может течь в область 338 через ЭОК 312. Таким образом, при начале хода всасывания поршнем 306 насоса, поршень 336 аккумулятора может двигаться вниз к первому ограничителю 339 синхронно с поршнем 306 насоса. В данном случае, топливо может сначала протекать через четвертый тракт 326 в ЭОК 312, далее во впускное отверстие 328 аккумулятора 340 и через него в область 338. При движении потока топлива в область 338, поршень 336 аккумулятора может перемещаться в направлении первого ограничителя 339. Например, поршень 336 аккумулятора может двигаться синхронно с поршнем 306 насоса во время хода всасывания насоса. Итак, в начале хода всасывания насоса большая часть топлива может течь через ЭОК 312. Таким образом, вторая часть топлива может быть больше первой (текущей через впускной обратный клапан 313) в начале хода всасывания в топливном насосе НВ. Как только поршень 336 аккумулятора соприкасается с первым ограничителем 339 и останавливается у него с невозможностью дальнейшего продольного перемещения вниз, поток топлива через ЭОК 312 прекращается. Также, в этот период топливо может всасываться в компрессионную камеру 308 главным образом из впускного обратного клапана 313. В этом случае первая часть топлива может быть больше второй.
Топливо в компрессионную камеру 308 может в первую очередь поступать из впускного обратного клапана 313. В некоторых примерах в компрессионную камеру 308 может поступать значительно меньшее количество топлива через ЭОК 312 и из области 338 в форме незначительных протечек за наружную поверхность поршня 336 аккумулятора (то есть, в зазор между наружной поверхностью поршня 336 аккумулятора и цилиндром 350). В частности, первая часть топлива может поступать в компрессионную камеру 308 через вход 303 компрессионной камеры 308 через впускной обратный клапан 313, установленный в третьем тракте 324. Вторая часть топлива может течь через ЭОК 312 в область 338 аккумулятора 340 за пружину 334. Затем вторая часть топлива может просачиваться за поршень 336 аккумулятора в направлении компрессионной камеры 308. Незначительные протечки также могут происходить в обратную сторону, т.е. из компрессионной камеры 308 в область 338 во время хода сжатия в насосе НВ. Соответственно, между поршнем 336 аккумулятора (или плунжером 336) и поверхностью канала 350 может существовать зазор, через который возможны протечки топлива за поршень 336 аккумулятора в компрессионную камеру 308 и наоборот. Протечка топлива через поршень 336 аккумулятора может способствовать смазке, но, по большому счету, не имеет отношения к функции перекачки. Следует понимать, что поток топлива, утекающего за поршень аккумулятора (к компрессионной камере из области 338 или в область 338 из компрессионной камеры 308) может быть малым (например, минимальным).
Давление топлива, поступающего в компрессионную камеру 308, может быть повышено после прохождения через топливный насос непосредственного впрыска 228, после чего топливо может подаваться во вторую топливную рампу 250 и форсунки 252 непосредственного впрыска через выпуск 304 насоса. В другом раскрытом примере насос непосредственного впрыска 228 может представлять собой вытеснительный насос с механическим приводом, содержащий поршень 306 насоса и шток 320 поршня (также обозначаемый термином «стержень 320 поршня»), компрессионную камеру 308 (в настоящем описании также именуемую «компрессионная камера насоса») и область 318 переменного объема. Когда поршень 306 насоса находится нижней мертвой точке НМТ на ФИГ. 3, объем рабочего пространства насоса может быть представлен как объем 377 рабочего пространства. Объем рабочего пространства насоса НВ можно измерить как пространство, пройденное поршнем 306 насоса при перемещении из верхней мертвой точки ВМТ до НМТ и наоборот. Также существует второй объем внутри компрессионной камеры 308, являющийся объемом 378 мертвого пространства топливного насоса НВ. Объем мертвого пространства определяет пространство, остающееся в компрессионной камере 308, когда поршень 306 насоса находится в ВМТ. Иначе говоря, объем рабочего пространства 377 и объем 378 мертвого пространства при сложении образуют компрессионную камеру 308. Объем мертвого пространства 378 (также обозначаемый термином «мертвый объем 378») в насосе 228 НВ может быть переменным. Объем мертвого пространства 378 может быть меньше (например, минимальным), когда поршень 336 аккумулятора находится у первого ограничителя 339. С другой стороны, объем мертвого пространства 378 может быть больше (например, максимальным), когда поршень 336 аккумулятора находится у второго ограничителя 335. В этом случае, объем 378 мертвого пространства может включать область 337, образованную под поверхностью 384 юбки (и над первым ограничителем 339) поршня 336 аккумулятора.
Поршень 306 насоса содержит днище 305 и юбку 307. Область переменного объема и компрессионная камера могут содержать углубления, расположенные на противоположны сторонах поршня насоса. В одном примере рабочий кулачок 310 может соприкасаться со штоком 320 поршня насоса 228 НВ и может быть выполнен с возможностью приводить поршень 306 насоса в движение из НМТ к ВМТ и наоборот, создавая движение (например, возвратно-поступательное), необходимое для перекачки топлива через компрессионную камеру 308. Рабочий кулачок 310 содержит четыре выступа и совершает один оборот за каждые два оборота коленчатого вала двигателя.
Поршень 306 насоса движется вверх и вниз в цилиндре 350 для перекачки топлива. В топливном насосе 228 НВ происходит ход сжатия, когда поршень 306 насоса движется в направлении, сокращающем объем рабочего пространства 377 в компрессионной камере 308. В свою очередь, в насосе 228 непосредственного впрыска топлива происходит ход всасывания, когда поршень 306 насоса движется в направлении, увеличивающем объем рабочего пространства 377 в компрессионной камере 308.
Как показано на ФИГ. 3, аккумулятор 340 может быть установлен соосно внутри цилиндра 350 топливного насоса НВ. Как сказано выше, поршень 336 аккумулятора (и аккумулятор 340) могут быть установлены на первом конце компрессионной камеры 308. Поршень 306 насоса может быть расположен вблизи второго конца компрессионной камеры 308 топливного насоса 228 НВ. Таким образом, компрессионная камера 308 может быть ограничена цилиндром 350 (в частности, стенками цилиндра 350), аккумулятором 340 (в частности, поршнем 336 аккумулятора или плунжером 336 аккумулятора) и поршнем 306 насоса. Поршень 336 аккумулятора и поршень 306 насоса могут располагаться на противоположных сторонах компрессионной камеры 308. Иначе говоря, поршень 306 насоса и поршень 336 аккумулятора расположены напротив друг друга, а компрессионная камера 308 - между ними. Поршень 306 насоса может быть расположен напротив поршня 336 аккумулятора на другой стороне компрессионной камеру 308. Также следует понимать, что аккумулятор 340 и поршень 306 насоса могут быть расположены в одном и том же цилиндре 350 топливного насоса 228 НВ. То есть, аккумулятор 340 и поршень 306 насоса расположены в цилиндре 350 топливного насоса 228 НВ. Иными словами, цилиндр, где расположен поршень насоса, может быть общим и тем же, где поршень гидроаккумулятора 340 перемещается в продольном направлении.
Следует понимать, что аккумулятор 340 может быть расположен напротив поршня 306 насоса. Иначе говоря, аккумулятор 340 расположен на первом конце цилиндра 350, а поршень 306 насоса - на втором конце цилиндра 350, при этом первый конец цилиндра 350 и второй конец цилиндра 350 расположены на противоположных сторонах (или напротив) друг от друга.
Контроллер 12 может быть выполнен с возможностью регулировать поток топлива через электромагнитный обратный клапан 312, запитывая или обесточивая электромагнит в электромагнитном обратном клапан 312 (в зависимости от конфигурации электромагнитного клапана) синхронно с рабочим кулачком 310. Соответственно, электромагнитный обратный клапан 312 может функционировать в двух режимах. В первом режиме, электромагнитный обратный клапан 312 может быть запитан и задействован для ограничения (например, прерывания) потока топлива, проходящего через электромагнитный обратный клапан 312 в направлении выше по потоку от области 338 через впускное отверстие 328 аккумулятора 340 к четвертому тракту 326. В первом режиме (или режиме переменного давления), значительное количество топлива может течь из зоны выше по потоку от электромагнитного обратного клапана (ЭОК) 312, через электромагнитный обратный клапан 312, в зону ниже по потоку от электромагнитного обратного клапана 312 и к впускному отверстию 328 аккумулятора 340. То есть, возможен поток топлива из четвертого тракта 326 через ЭОК 312 во впускное отверстие 328 аккумулятора 340 и оттуда в область 338. Также, ЭОК 312 может блокировать поток топлива из области 338 в зону выше по потоку от ЭОК 312. Следовательно, в первом режиме ЭОК 312 может функционировать как обратный клапан при подаче на него питания и не в проходном режиме.
Первый пример осуществления работы ЭОК 312 в первом режиме может включать 100%-ный рабочий цикл топливного насоса 228 НВ, в котором поршень 336 аккумулятора может быть установлен в положение у первого ограничителя 339 (например, у нижнего ограничителя относительно компрессионной камеры 308), и может оставаться по существу неподвижным во время ходов поршня насоса. Например, поршень аккумулятора может гидравлическими средствами удерживаться в неподвижном состоянии у первого ограничителя 339. 100%-ный рабочий цикл топливного насоса НВ может использоваться, когда для работы двигателя необходимо, чтобы ходы поршня насоса были полными. Положение поршня 336 аккумулятора не может меняться в течение всего периода работы насоса, поскольку ЭОК 312 по существу блокирует поток топлива из области 338 (из зоны ниже по потоку от ЭОК 312), действуя как обратный клапан. Иными словами, топливо может почти полностью улавливаться в области 338 между впускным отверстием 328 и поршнем 336 аккумулятора, блокируя перемещение поршня 336 аккумулятора ко второму ограничителю 335. В некоторых примерах малое количество топлива, уловленного в области 338, все-таки может протечь за край поршня 336 аккумулятора (например, между краем поршня 336 аккумулятора и цилиндром 350) в компрессионную камеру 308 и наоборот (из компрессионной камеры 308 в область 338). Протечка может зависеть от разности давлений в области 338 и компрессионной камере 308. Итак, в первом примере осуществления 100%-ного рабочего цикла топливного насоса НВ по существу вся вторая часть топлива, поступившего из впускного обратного клапана 313 в компрессионную камеру 308, может быть вытеснена поднимающимся поршнем 306 насоса и выйти из компрессионной камеры 308 и топливного насоса 228 НВ через выпускной обратный клапан 316 прямого потока в топливную рампу 250.
Вторым примером работы ЭОК в первом режиме может служить 50%-ный рабочий цикл топливного насоса НВ в случае необходимости уменьшения потока топлива в топливную рампу 250 НВ. В этом случае, во время хода всасывания и первой части хода сжатия (насоса НВ), ЭОК 312 может функционировать в проходном режиме. Поршень 336 аккумулятора может быть установлен у первого ограничителя 339 в начале хода всасывания. Если поршень 336 аккумулятора находится не у первого ограничителя 339, а между первым ограничителем 339 и вторым ограничителем 335, вторая часть топлива из второго тракта 322 может течь через ЭОК 312 в область 338 аккумулятора, поскольку во время хода всасывания поршень 336 аккумулятора продольно перемещается в направлении первого ограничителя 339. Вторая часть топлива может течь через ЭОК 312, когда поршень 306 насоса перемещается вниз во время хода всасывания, увеличивая объем мертвого пространства 378. После блокирования движения поршня 336 аккумулятора первым ограничителем 339, пониженное давление в компрессионной камере 308 (во время хода всасывания) может привлечь дополнительное топливо из впускного обратного клапана 313. Дополнительное топливо (или первая часть топлива), поступившее через впускной обратный клапан 313, может войти непосредственно в компрессионную камеру 308.
В течение первой части (например, 50%) хода сжатия, ЭОК 312 может оставаться открытым, пропуская поток топлива из области 338 через ЭОК 312 в зону выше по потоку от ЭОК 312, пока поршень насоса движется к ВМТ. Поршень 336 аккумулятора также может подниматься синхронно с поршнем 306 насоса во время хода сжатия, заставляя топливо в области 338 вытекать через ЭОК 312 к четвертому тракту 326. Таким образом, поток топлива может не направляться к топливной рампе 250 НВ или двигателю. Примерно в середине (например, 50%) хода сжатия поршня 306 насоса ЭОК 312 может быть закрыт (или запитан, чтобы функционировать как обратный клапан), блокируя поток топлива из области 338. Как следствие, теперь подъем поршня 336 аккумулятора может быть блокирован, а давление в компрессионной камере 308 может быстро вырасти в последнюю половину хода сжатия. Следует понимать, что, поскольку поток топлива через ЭОК 312 блокирован, положение поршня 336 аккумулятора можно зафиксировать, а поршень 336 аккумулятора может удерживаться в неподвижном состоянии, например - гидравлически. Когда давление топлива в компрессионной камере 308 превысит давление в топливной рампе 250 НВ, во время оставшейся части (например, 50%) хода сжатия топливо может быть подано в топливную рампу 250 НВ и двигатель. В этом случае, поршень 306 насоса может продолжить подъем к мертвому пространству 378 в течение оставшейся части хода сжатия, а поршень 336 аккумулятора остается неподвижным.
Итак, ЭОК 312 может регулировать движение поршня 336 аккумулятора, пропуская или блокируя поток топлива через ЭОК 312 в область 338 (и из нее). ЭОК 312 также может регулировать давление (и объем) в компрессионной камере (и в топливной рампе НВ).
Во втором режиме электромагнитный обратный клапан 312 может быть обесточен и фактически отключен, что позволит топливу перемещаться как вверх, так и вниз по потоку от электромагнитного обратного клапана 312 (данное состояние также обозначается термином «проходной режим»). В этом случае, положение поршня 336 аккумулятора может не быть фиксированным, поскольку топливо может течь в область 338 и из нее за впускное отверстие 328 через ЭОК 312 в направлении выше по потоку от ЭОК 312. Второй режим может быть механическим, а также обозначаться термином «режим стандартного давления». Поскольку поршень 336 аккумулятора может продольно перемещаться в данном механическом режиме, возможно накопление топлива в течение как минимум части хода сжатия. Топливо может накапливаться в аккумуляторе 340, когда поршень 336 аккумулятора находится не у первого ограничителя 339, а между первым ограничителем 339 и вторым ограничителем 335. Топливо также может накапливаться в аккумуляторе 340, когда поршень 306 насоса совершает ход сжатия, а поршень 336 аккумулятора одновременно поднимается в направлении второго ограничителя 335, создавая область 337 под поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора. Следовательно, область 337 может рассматриваться как часть мертвого пространства 378. Когда ЭОК 312 находится в проходном режиме, поршень 336 аккумулятора может перемещаться синхронно с поршнем 306 насоса, при этом стандартное давление может установиться в компрессионной камере 308 в течение как минимум времени хода сжатия в топливном насосе 228 НВ. Если давление в топливной рампе 250 НВ выше стандартного, невозможно вытеснить топливо из компрессионной камеры (и аккумулятора 340) через выпускной обратный клапан 316 прямого потока. Однако, когда давление в топливной рампе 250 НВ ниже стандартного, как минимум первое количество топлива, накопленного в аккумуляторе 340 во время хода сжатия, вместе со вторым количеством топлива из компрессионной камеры 308, могут быть поданы в топливную рампу 250 НВ.
Следует понимать, что в другом варианте осуществления топливного насоса НВ нормальным положением ЭОК 312 может быть полностью закрытое, без необходимости реализации самого обратного клапана как позиции по умолчанию. ЭОК 312 может быть закрыт примерно наполовину (или на середину хода) во время хода всасывания в топливном насосе НВ, что позволяет зафиксировать поршень аккумулятора в серединном положении на середине хода. Серединным положением поршня аккумулятора может быть положение поршня 336 аккумулятора между первым ограничителем 339 и вторым ограничителем 335, достигнутое в серединной точке хода всасывания. Также, любое дополнительное количество топлива, необходимое в компрессионной камере, может быть подано через впускной обратный клапан 313. Таким образом, компрессионная камера 308 может оказаться переполненной во время оставшейся части (например, половины) хода всасывания. В этом случае, топливо может накапливаться при стандартном давлении (установленном с помощью пружины в аккумуляторе). Следует понимать, что потенциальным недостатком раскрытого выше варианта осуществления является риск кавитации топлива в области 338 аккумулятора 340.
В других вариантах осуществления обратный клапан в составе ЭОК 312 можно заменить отсечным. Иными словами, отсечной клапан с двумя положениями - открытым и закрытым - можно использовать вместо раскрытого примера, описывающего ЭОК 312 как комбинацию открытого и обратного клапана.
При работе насоса в режиме переменного давления или первом режиме, ЭОК 312 может быть настроен для регулирования массы (или объема) топлива, сжимаемого в топливном насосе 228 НВ. В одном примере контроллер 12 может регулировать момент закрытия ЭОК 312 для регулирования массы сжимаемого топлива. Например, в случае закрытия ЭОК 312 в более позднее время относительно хода сжатия поршня (например, при уменьшении объема компрессионной камеры), может уменьшиться массовый расход топлива из компрессионной камеры 308 на выпуск 304 насоса, поскольку топливо в области 338 может выходить через ЭОК 312. По мере сокращения количества топлива в области 338, поршень 336 аккумулятора может подниматься, увеличивая объем мертвого пространства 378. Соответственно, топливо можно вытеснять из компрессионной камеры 308 в область 337 (не показана на ФИГ. 3), образующуюся под поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора по мере подъема поршня 336 аккумулятора ко второму ограничителю 335 до закрытия ЭОК.
Наоборот, при более раннем закрытии ЭОК относительно хода сжатия поршня может увеличиться массовый расход топлива из компрессионной камеры 308 на выпуск 304 насоса, поскольку меньшее количество топлива, вытесняемого из области 338, может течь через электронно-управляемый ЭОК 312 (в противоположном направлении, т.е. в зону выше по потоку от ЭОК 312) до его закрытия. Соответственно, перемещение поршня 336 аккумулятора в направлении второго ограничителя 335 может быть меньше, чем в случае отложенного закрытия ЭОК. Кроме того, объем области 337, которая может образоваться под поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора в результате перемещения поршня аккумулятора 366 вверх, может сократиться.
Как в режиме стандартного, так и в режиме переменного давления, наличие поршня 336 аккумулятора и пружины 334 позволяет обеспечить минимальное давление в топливной рампе 250 непосредственного впрыска (стандартное давление). Как только давление в компрессионной камере 308 превысит стандартное, как это происходит в режиме переменного давления, стандартное давление может не иметь значения. Последующий рост давления в топливной рампе 250 НВ может быть результатом закачки дополнительного количества топлива в топливную рампу 250 НВ из компрессионной камеры 308.
Моменты открытия и закрытия ЭОК 312 можно приурочивать к моментам ходов в топливном насосе 228 НВ. Впускной обратный клапан 313 открывают для пропуска потока топлива из третьего тракта 324 в компрессионную камеру 308 только после того, как поршень 336 аккумулятора займет неподвижное положение у первого ограничителя 339.
Когда электромагнитный обратный клапан 312 отключен (например, обесточен), а топливный насос 228 НВ работает в режиме стандартного давления (или втором режиме), электромагнитный обратный клапан 312 функционирует в проходном режиме. В данном режиме, положение поршня 336 аккумулятора может меняться, поскольку топливо не может улавливаться в области 338. Таким образом, топливо может течь в область 338 и из нее через ЭОК 312. При этом, аккумулятор 340 может накапливать топливо в области (например, области 337) под поршнем 336 аккумулятора и над первым ограничителем 339. А именно, топливо может накапливаться между поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора и первым ограничителем 339. Таким образом, некоторая часть топлива также может накапливаться в мертвом пространстве 378, когда поршень 306 насоса находится в положении ВМТ. Объемом мертвого пространства 378 может быть объем компрессионной камеры, рассчитанный при положении поршня 306 насоса в ВМТ, при этом в результате расчета будет определен объем пространства, ограниченного днищем 305 поршня 306 насоса, поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора, стенками цилиндра 350, впускным обратным клапаном 313 и выпускным обратным клапаном 316 прямого потока. Объем мертвого пространства может быть переменным. То есть, объем мертвого пространства может варьироваться от фиксированной до переменной части, разница между которыми становится положительной, когда поршень 336 аккумулятора поднимается от первого ограничителя 339 (также именуемого «нижний ограничитель 339»), и область 337 увеличивается.
Если ЭОК 312 функционирует в проходном режиме, а поршень 336 аккумулятора не соприкасается ни с первым, ни со вторым ограничителем, давление топлива в аккумуляторе 340 может определяться коэффициентом возвращающей силы пружины 334, особенно во время части хода сжатия в топливном насосе НВ. В другом примере, давление топлива в аккумуляторе 340 может определяться коэффициентом возвращающей силы пружины 334, а также давлением на входе 399 насоса. В этом случае, пружина 334 может прикладывать силу к поршню 336 аккумулятора, позволяя накапливать топливо при необходимом стандартном давлении. Стандартное давление также может быть выше, чем на выходе ННД 208. Аккумулятор 340 может, таким образом, регулировать давление в компрессионной камере 308 и топливной рампе непосредственного впрыска 250.
Регулирование давления в компрессионной камере 308 позволяет создать разность давлений между днищем 305 и юбкой 307 поршня. Давление в компрессионной камере 308 может находиться на необходимом стандартном уровне, а давление в области 318 переменного объема может быть на уровне давления на выходе насоса низкого давления (например, 5 бар). В частности, давление на днище 305 поршня может быть на уровне давления регулирования, определяемого коэффициентом возвращающей силы пружины 334 (например, 15 бар). Разность давлений позволяет топливу протекать из днища 305 поршня (или компрессионной камеры 308) к юбке 307 поршня (или к области 318 переменного объема) через зазор между поршнем 306 насоса и цилиндром 350 насоса, смазывая топливный насос непосредственного впрыска 228.
В условиях механического регулирования работы топливного насоса НВ, контроллер 12 может отключить электромагнитный впускной обратный клапан 312, а аккумулятор 340 может регулировать давление во второй топливной рампе 250 (и компрессионной камере 308). Следовательно, давление в компрессионной камере 308 может изменяться в определенном диапазоне. Например, давление в компрессионной камере не может превышать значение, определяемое аккумулятором. Давление в компрессионной камере также может возвращаться к уровню, примерно равному давлению в подкачивающем насосе в конце каждого хода в насосе (например, когда поршень 306 насоса достигает НМТ). Продольное перемещение поршня аккумулятора в режиме стандартного давления может регулировать давление в компрессионной камере 308. Например, когда поршень 336 аккумулятора перемещается в направлении первого ограничителя 339 (а поршень насоса находится по существу в НМТ) во время хода всасывания насоса НВ, давление в компрессионной камере может по существу равняться давлению на выходе подкачивающего насоса. С другой стороны, при нахождении поршня аккумулятора между первым ограничителем 339 и вторым ограничителем 335 во время хода сжатия, и воздействии пружины 334 на поршень аккумулятора, давление в компрессионной камере может по существу равняться стандартному. В одном примере под накопленным топливом может пониматься топливо, содержащееся в мертвом пространстве 378 и области 337. В другом примере, накопленное топливо может включать топливо в компрессионной камере 308 вдобавок к топливу в мертвом пространстве 378 и области 337.
В одном примере аккумулятор 340 может представлять собой аккумулятор на 15 бар. В другом примере, аккумулятор 340 может представлять собой аккумулятор на 20 бар. Одним из результатов данного способа регулирования является то, что давление в топливной рампе приводится к минимальному (или стандартному) давлению, приблизительно равному заданному давлению аккумулятора 340, в течение как минимум части хода сжатия в топливном насосе НВ. Так, если аккумулятор 340 является аккумулятором, рассчитанным на 15 бар, давление во второй топливной рампе 250 может составлять около 15 бар, поскольку заданное давление аккумулятора составляет 15 бар. Еще в одном примере, если аккумулятор 340 является аккумулятором, рассчитанным на 15 бар, давление топлива, накопленного в аккумуляторе может изменяться от 20 бар (15 бар - давление в аккумуляторе плюс 5 бар давление подкачивающего насоса) до приблизительно 5 бар - давления подкачивающего насоса. Более высокое значение давления может быть достигнуто во время части хода сжатия в топливном насосе НВ. Итак, давление топлива в компрессионной камере 308 также можно регулировать во время хода сжатия топливного насоса непосредственного впрыска 228 до значения стандартного давления.
Тогда как раскрытый выше пример описывает изменение давления в компрессионной камере от значения, определяемого аккумулятором, до давления подкачивающего насоса, в другом примере аккумулятор выполнен с возможностью перемещения (по всей длине пути перемещения) с одновременным обеспечением того же давления. Однако это может оказаться невозможным, поскольку пружина в аккумуляторе будет создавать все большую силу по мере ее сжатия.
Следует понимать, что электромагнитный обратный клапан 312 удерживается в отключенном состоянии и в проходном режиме в течение всего периода работы топливного насоса 228 НВ в режиме стандартного давления.
Работа электромагнитного обратного клапана 312 (например, при подаче на него питания) может привести к повышению ШВР, поскольку при циклической работе электромагнитного обратного клапана 312 может возникнуть стук, когда клапан закрывается или полностью открывается до предельной степени. Кроме того, когда электромагнитный обратный клапан 312 обесточен для функционирования в проходном режиме, ШВР, возникающие из-за стуков клапана, можно значительно уменьшить. В качестве примера, электромагнитный обратный клапан 312 может быть обесточен, а насос НВ - работать в режиме стандартного давления, когда двигатель работает на холостом ходу, поскольку во время холостого хода двигателя топливо подается преимущественно впрыском во впускной канал. Следовательно, ШВР, возникающие из-за стуков клапана, могут быть относительно низкими в зависимости от того, подается ли топливо через форсунки впрыска во впускной канал при 5 бар или непосредственным впрыском при 20 бар.
Выпускной обратный клапан 316 прямого потока (также именуемый «выпускной обратный клапан 316») может быть установлен ниже по потоку от выпуска 304 компрессионной камеры 308 топливного насоса 228 НВ. Выпускной обратный клапан 316 открывают для пропуска потока топлива из выпуска 304 компрессионной камеры 308 во вторую топливную рампу 250 только тогда, когда давление на выпуске 304 топливного насоса 228 непосредственного впрыска (например, давление на выходе компрессионной камеры) выше, чем в топливной рампе. В другом примере топливного насоса НВ, вход 303 в компрессионную камеру 308 и выход 304 могут быть одним и тем же отверстием.
Разгрузочный клапан 314 давления топливной рампы расположен параллельно выпускному обратному клапану 316 в параллельном канале 319, ответвляющемся от второго топливного канала 232. Разгрузочный клапан 314 давления топливной рампы может пропускать поток топлива из топливной рампы 250 и второго топливного канала 232 в компрессионную камеру 308, когда давление в параллельном канале 319 и втором топливном канале 232 выше предварительно заданного, при этом предварительно заданное давление может представлять собой уставку сброса давления разгрузочного клапана 314 давления топливной рампы. Таким образом, разгрузочный клапан 314 давления топливной рампы может регулировать (например, ограничивать) давление в топливной рампе 250. Разгрузочный клапан 314 давления топливной рампы может быть настроен на относительно высокое значение уставки сброса давления, поскольку он действует только как предохранительный клапан, не влияя на нормальную работу насоса и процесс непосредственного впрыска.
Как было раскрыто выше, аккумулятор 340 содержит топливо (в течение как минимум части хода сжатия в топливном насосе 228 НВ), когда электромагнитный обратный клапан 312 отключен и функционирует как проходное отверстие, а топливный насос 228 НВ находится в режиме стандартного давления. Аккумулятор 340 может накапливать топливо, не поданное в топливную рампу 250 НВ во время любого хода сжатия. В течение значительной части хода сжатия, давление в компрессионной камере 308 может равняться заданному давлению аккумулятора (например - в зависимости от давления аккумулятора), в результате чего возникает разность давлений между днищем 305 поршня 306 насоса и юбкой 307 поршня 306 насоса. Аккумулятор 340 также может подавать положительное давление на поршень 306 насоса в течение части хода всасывания поршня, усиливая эффект ламинарного течения (течения Пуазейля) для смазки. Кроме того, часть энергии сжатия от положительного давления, подаваемого гидроаккумулятором 340 на поршень 306 насоса, может быть передана на кулачковый вал рабочего кулачка 310. Так значительная часть энергии, накопленной в аккумуляторе, может вернуться на поршень 306 насоса в начальной части хода всасывания поршня 306 насоса.
Следует понимать, что насос 228 показан на ФИГ. 2 символически и без подробностей, а ФИГ. 3 иллюстрирует насос 228 во всех деталях. Также следует понимать, что насос 228 НВ на ФИГ. 3 представлен как иллюстративный пример одной из возможных конфигураций насоса НВ, выполненного с возможностью работы в режиме электронного регулирования (или переменного давления), равно как и в режиме стандартного давления или режиме механического регулирования. Компоненты, показанные на ФИГ. 3, могут быть удалены и (или) заменены, а дополнительные компоненты, в настоящее время не показанные, могут быть добавлены в топливный насос 228 НВ с сохранением его способности подавать под высоким давлением топливо в топливную рампу непосредственного впрыска, с электронным регулированием давления или без него.
ФИГ. 4а и 4b иллюстрируют модифицированные варианты осуществления топливного насоса НВ, показанного на ФИГ. 3. Топливный насос НВ 229, представленный на ФИГ. 4а, схож с топливным насосом 228 НВ на ФИГ. 3, за исключением одного изменения в диаметре штока поршня. Топливный насос НВ 227 на ФИГ. 4b схож с насосом 229 на ФИГ. 4а, за исключением диаметра штока поршня, отличающегося от штока поршня топливного насоса НВ 229. Следует понимать, что многие компоненты топливного насоса НВ 229 на ФИГ. 4а и топливного насоса НВ 227 на ФИГ. 4b могут быть теми же компонентами, что показаны в топливном насосе 228 НВ на ФИГ. 3. В связи с этим, компоненты, ранее представленные на ФИГ. 3, имеют аналогичные номера позиций на ФИГ. 4а и 4b и не раскрываются заново. Также, описание таких компонентов опущено в описании ФИГ. 4а и 4b.
Модифицированный вариант, показанный на ФИГ. 4а, может способствовать снижению возвратного потока в насос. Возвратный поток может возникнуть в поршневых насосах, таких, как насос 228 НВ на ФИГ. 3, когда часть перекачиваемой жидкости (в данном случае - топлива) неоднократно принудительно направляется в область 318 переменного объема и из нее в топливопровод низкого давления, такой, как второй топливный канал 290. Процесс возвратного потока в насос можно описать следующим образом: во время хода сжатия в топливном насосе НВ, когда поршень насоса движется от нижней мертвой точки (НМТ) к верхней мертвой точке (ВМТ), среда может быть всосана из топливопровода низкого давления в область переменного объема или в область под поршнем. Во время хода всасывания в насосе, когда поршень движется от ВМТ к НМТ, среда может быть вытеснена из зоны юбки поршня (область под поршнем, область 318 переменного объема) обратно в линию низкого давления или вперед во второй тракт 322.
Возвратный поток насоса может возбудить колебание топливопровода низкого давления с собственной частотой. Повторяющийся возвратный поток топлива из зоны юбки поршня может создать давление топлива и пульсации потока, которые могут, как минимум частично, стать причиной ряда проблем. Одной из них может стать повышенный шум, вызванный пульсациями потока, что потребует дополнительных шумоглушащих компонентов, которые в ином случае были бы не нужны.
Возвратный поток из области 318 переменного объема на ФИГ. 3 может быть уменьшен путем использования более широкого штока поршня (например - штока поршня большего диаметра) в топливном насосе НВ. Как показано на ФИГ. 4а, наружный диаметр штока 420 поршня в топливном насосе НВ 229 больше наружного диаметра штока 320 поршня в топливном насосе 228 НВ на ФИГ. 3. В показанном примере наружный диаметр штока 420 поршня (или стержня 420 поршня) равен или по существу равен наружному диаметру поршня 406 насоса. Чтобы упростить различение стержня и поршня на ФИГ. 4а, диаметр стержня 420 поршня показан немного меньшим диаметра поршня 406 насоса, тогда как в реальности они могут быть равны.
Таким образом, область 318 переменного объема может быть занята стержнем 420 поршня на ФИГ. 4а, что значительно снижает переменный объем области 318 переменного объема с тыльной стороны поршня 406 насоса. Иными словами, с тыльной стороны поршня 406 насоса отсутствует пустой объем между поршнем насоса и стержнем во все время движения поршня насоса. Таким образом, при движении поршня 406 насоса (и стержня поршня) от ВМТ к НМТ и наоборот, по существу никакое количество топливо не может быть вытеснено во второй топливный канал 290 или всосано из него. Итак, возвратный поток в насосе на нижней стороне поршня 406 насоса может быть существенно уменьшен.
В модифицированном варианте, показанном на ФИГ. 4b, поршень 408 связан со стержнем 440, при этом наружный диаметр стержня 440 поршня равен примерно половине (например, 50%) наружного диаметра поршня 408. Таким образом, стержень 440 поршня может иметь наружный диаметр, по существу в два раза меньший наружного диаметра поршня 408 насоса. В данном варианте на ФИГ. 4b, во время ходов сжатия и всасывания поршня 408 насоса может возникнуть по существу равный поток из линии низкого давления, такой как второй топливный канал 290, из ННД 208.
Таким образом, пример осуществления системы может содержать аккумулятор, соосно расположенный в цилиндре топливного насоса непосредственного впрыска, при этом аккумулятор расположен ниже по потоку от электромагнитного обратного клапана. Аккумулятор может находиться над компрессионной камерой в топливном насосе непосредственного впрыска, а также гидравлически сообщаться с компрессионной камерой. В компрессионную камеру топливного насоса непосредственного впрыска может поступать топливо через впускной обратный клапан, при этом впускной обратный клапан (например, 313 на ФИГ. 3) связан с входом компрессионной камеры (например, 303 на ФИГ. 3). Аккумулятор может содержать пружину, соединенную с поршнем, при этом поршень способен перемещаться продольно в цилиндре топливного насоса непосредственного впрыска между первым ограничителем и вторым ограничителем. Первый ограничитель может быть расположен вблизи компрессионной камеры в топливном насосе непосредственного впрыска, а второй ограничитель может быть расположен на удалении от компрессионной камеры в топливном насосе непосредственного впрыска. Кроме того, перемещение поршня аккумулятора можно регулировать потоком топлива через электромагнитный обратный клапан и перемещением поршня насоса. Таким образом, с помощью топлива, содержащегося в области 338 аккумулятора 340, как показано на ФИГ. 3, можно регулировать перемещение поршня 336 аккумулятора 340. Перемещение поршня 306 насоса также может воздействовать на перемещение поршня 336 аккумулятора. Когда электромагнитный обратный клапан (например, 312 на ФИГ. 3) обесточен и функционирует в проходном режиме, направление перемещения поршня (например, 336) аккумулятора может по существу совпадать с направлением перемещения поршня (например, 306 на ФИГ. 3) насоса в топливном насосе непосредственного впрыска (например, топливном насосе 228 НВ). В этом случае, аккумулятор может накапливать топливо во время части хода сжатия в топливном насосе НВ при заданном давлении, при этом заданное давление по существу равняется необходимому стандартному давлению в компрессионной камере и топливной рампе. Заданное давление может зависеть от коэффициента возвращающей силы пружины аккумулятора. Поршень (например, 306) насоса может быть расположен противоположно поршню (например, 336 на ФИГ. 3) аккумулятора через компрессионную камеру (например, 308 на ФИГ. 3). В одном из модифицированных вариантов осуществления, таком как топливный насос НВ 229 на ФИГ. 4а, топливный насос непосредственного впрыска может содержать стержень поршня, связанный с поршнем насоса, при этом наружный диаметр стержня поршня по существу равен наружному диаметру поршня насоса. В еще одном модифицированном варианте осуществления, таком, как топливный насос НВ 227 на ФИГ. 4b, топливный насос непосредственного впрыска может содержать стержень поршня, связанный с поршнем насоса, при этом наружный диаметр стержня поршня по существу в два раза меньше наружного диаметра поршня насоса.
Обратимся к ФИГ. 5, иллюстрирующей пример работы топливного насоса 228 НВ в режиме переменного давления. В частности, данный пример относится к работе насоса с полным ходом поршня, или 100%-ному рабочему циклу топливного насоса НВ. В этом случае, ЭОК может быть включен и запитан (например - закрыт для блокирования выхода топлива из области 338 аккумулятора 340) в начале хода сжатия поршня 306 насоса. Таким образом, ЭОК, например - ЭОК 312, когда он включен и запитан, может функционировать как обратный клапан, блокирующий поток топлива из зоны ниже по потоку от ЭОК 312 в зону выше по потоку от ЭОК 312, например - из области 338 в аккумуляторе 340 через ЭОК 312 в четвертый тракт 326. В частности, на ФИГ. 5 изображено прохождение топлива через топливный насос 228 НВ в три момента работы поршня насоса. Следует понимать, что операция, показанная на ФИГ. 5, может выполняться топливным насосом НВ 229 на ФИГ. 4а и топливным насосом НВ 227 на ФИГ. 4b для уменьшения возвратного потока из области 318 переменного объема.
Первый вид 520 иллюстрирует поток топлива в топливном насосе 228 НВ, когда поршень 306 насоса движется вниз к НМТ во время хода всасывания. Второй вид 540 иллюстрирует поток топлива в топливном насосе 228 НВ, когда поршень 306 насоса находится в конце хода всасывания и скоро начнет подниматься от НМТ к ВМТ (например - в начале хода сжатия в топливном насосе 228 НВ). Третий вид 560 иллюстрирует поток топлива, когда поршень 306 насоса достигает ВМТ в конце хода сжатия. Поток топлива изображен пунктирными линиями со стрелками, указывающими направление потока топлива.
На первом виде 520 поршень 306 насоса изображен движущимся в направлении к НМТ и от поршня 336 аккумулятора. Следовательно, топливо, находящееся в области 318 переменного объема (или топливо, поступившее из ННД 208), может быть вытеснено преимущественно по направлению ко второму тракт 322. Топливо также может течь из ННД 208 через первый тракт 321 в область 318 переменного объема. В этом случае, относительное количество топлива, будь то из области 318 переменного объема или из ННД 208, может зависеть от размера стержня поршня. Используя стержень поршня наружным диаметром, приблизительно в два раза меньшим, чем наружный диаметр поршня 306 насоса, или стержень поршня с наружным диаметром, по существу равным наружному диаметру поршня 306 насоса, возвратный поток к ННД 208 можно уменьшить.
Выше раскрыто, что по второму тракту 322 можно подавать топливо как во впускной обратный клапан 313, так и в ЭОК 312. Как показано на первом виде 520, топливо может сначала течь через ЭОК 312 в область 338 аккумулятора 340, когда поршень 336 аккумулятора опускается синхронно с поршнем насоса. Следует понимать, что, поскольку поршень 336 аккумулятора еще не находится у первого ограничителя 339, поршень 336 аккумулятора может перемещаться в направлении первого ограничителя 339 во время хода всасывания как показано на первом виде 520. В этом случае, поршень 336 аккумулятора может следовать за поршнем 306 насоса. В частности, на первом виде 520 показано, что и поршень 336 аккумулятора, и поршень 306 насоса движутся вниз. В связи с этим, вторая часть топлива во втором тракте 322 может течь в направлении четвертого тракта 326 в ЭОК 312, позволяя поршню 336 аккумулятора совершать продольное перемещение (например, в направлении первого ограничителя 339).
На первом виде 520 также показан ЭОК, функционирующий как обратный клапан, пропуская поток топлива в направлении области 338, например - из зоны выше по потоку от ЭОК 312, в зону ниже по потоку от ЭОК 312. На первом виде 520 ЭОК 312 также может быть обесточен и переведен в проходном режим, пропускающего поток топлива в область 338. Следует понимать, что даже если ЭОК 312 функционирует в проходном режиме на первом виде 520, топливо может в первую очередь течь через ЭОК 312 к области 338, а не обратно. Это обусловлено тем, что на первом виде 520 поршень 336 аккумулятора опускается в направлении первого ограничителя 339, что приводит к увеличению объема области 338. В данном случае, ЭОК 312 может быть запитан для перехода в режим обратного клапана, когда поршень 306 насоса начнет свой последующий ход сжатия.
Также следует понимать, что пока поршень 336 аккумулятора не остановится у первого ограничителя 339, топливо не может течь через впускной обратный клапан 313 во вход 303 компрессионной камеры 308 насоса 228 НВ. Соответственно, на первом виде 520 не показан поток топлива через впускной обратный клапан 313.
На втором виде 540 показан поршень 336 аккумулятора, расположенный у первого ограничителя 339. Следовательно, теперь первая часть топлива может течь через впускной обратный клапан 313 в компрессионную камеру 308. При работе насоса НВ в 100%-ном рабочем цикле поток топлива в третьем тракте 324 и через впускной обратный клапан 313 может быть весьма интенсивным (например, максимальным). Кроме того, поскольку впускной обратный клапан функционирует как обратный клапан, пропускающий поток топлива в одном направлении, а именно - из третьего тракта 324 во вход 303 компрессионной камеры 308, топливо может течь только вперед. Также, эффективный поток через четвертый тракт 326 невозможен после того, как поршень 336 аккумулятора остановится и будет находиться в по существу неподвижном положении у первого ограничителя 339 (как показан на втором виде 540).
Следует понимать, что на втором виде 540 впускной обратный клапан 313 показан открытым. В связи с этим, давление в компрессионной камере может быть значительно ниже, поскольку поршень 306 насоса находится в конце хода всасывания. Может возникнуть номинальный (например, минимальный) поток топлива (не показан) за край поршня 336 аккумулятора из области 338 в компрессионную камеру 308.
На втором виде 540 поршень насоса показан в положении НМТ и может далее начать перемещение к ВМТ, совершая ход сжатия. Если ЭОК 312 находился в проходном режиме, он может быть запитан в начале хода сжатия для обеспечения 100%-ного рабочего цикла. При подаче напряжения на ЭОК 312, ЭОК 312 может функционировать как обратный клапан и блокировать выход топлива из области 338 к четвертому тракту 326. Соответственно, поршень 336 аккумулятора не может перемещаться вверх. В связи с этим, поршень 336 аккумулятора может находиться в неподвижном и фиксированном положении у первого ограничителя 339. На ФИГ. 5 показан ЭОК 312 в режиме обратного клапана в течение всех трех моментов на видах 520, 540 и 560. Следовательно, поток топлива из области 338 к четвертому тракту 326 может быть блокировано во все три момента.
Топливо в компрессионной камере может подвергаться сжатию по мере движения поршня 306 насоса к аккумулятору 340. В частности, топливо может подвергаться сжатию между поршнем 306 насоса и поршнем 336 аккумулятора, так как поршень 336 аккумулятора удерживают неподвижным. Поскольку топливо по существу несжимаемо, давление в компрессионной камере 308 может быстро расти после закрытия ЭОК 312. В раскрытом примере 100%-ного рабочего цикла, рост давления может иметь место к начальной стадии хода сжатия, поскольку ЭОК 312 препятствует подъему поршня 336 аккумулятора с начала хода сжатия. Так как давление в компрессионной камере 308 превышает давление в топливной рампе 250 НВ, топливо с повышенным давлением из компрессионной камеры 308 может выйти из топливного насоса НВ через выпускной обратный клапан 316 прямого потока (как показано на третьем виде 560) в топливную рампу 250 НВ.
Следует понимать, что в 100%-ном рабочем цикле топливного насоса НВ, аккумулятор 340 не может накапливать топливо (например, в области 337), поскольку поршень 336 аккумулятора по существу зафиксирован у первого ограничителя 339 топливом, находящимся в области 338, и ЭОК 312, блокирующим поток топлива из области 338.
На третьем виде 560 поршень 306 насоса изображен в конце хода сжатия. Поршень 336 аккумулятора остается в неподвижном положении у первого ограничителя 339. Когда поршень 306 насоса перемещается к ВМТ, топливо в компрессионной камере 308 выталкивается через выпускной обратный клапан 316 в направлении топливной рампы 250 НВ. Следует понимать, что на третьем виде 560 выпускной обратный клапан 360 изображен открытым. Поток топлива в топливную рампу 250 НВ может привести к росту давления в топливной рампе.
В результате, во время полного хода поршня насоса в режиме переменного давления давление топлива в компрессионной камере 308 и топливной рампе непосредственного впрыска 250 можно регулировать с помощью электромагнитного обратного клапана 312. Аккумулятор 340 не может накапливать топливо во время 100%-ного рабочего цикла насоса НВ в режиме переменного давления.
Обратимся к ФИГ. 6, иллюстрирующей пример осуществления работы топливного насоса 228 НВ в режиме переменного давления, но с сокращенным ходом поршня насоса, т.е. в менее, чем 100%-ном рабочем цикле топливного насоса НВ. В качестве примера, на ФИГ. 6 показан 50%-ный рабочий цикл топливного насоса НВ. В этом случае, ЭОК может быть включен и запитан (например, закрыт, блокируя выход топлива из области 338 аккумулятора 340) при нахождении поршня 306 насоса между НМТ и ВМТ (например, на полпути) во время хода сжатия. Соответственно, ЭОК, то есть ЭОК 312, при подаче на него напряжения может функционировать как обратный клапан, блокируя поток топлива из зоны ниже по потоку от ЭОК 312 в зону выше по потоку от ЭОК 312, например - из области 338 в аккумуляторе 340 через ЭОК 312 в четвертый тракт 326.
Аналогично ФИГ. 5, на ФИГ. 6 изображен поток топлива в топливном насосе 228 НВ в трех моментах работы поршня насоса. Следует понимать, что операция, показанная на ФИГ. 6 может выполняться топливным насосом НВ 229 на ФИГ. 4а и топливным насосом НВ 227 на ФИГ. 4b для уменьшения возвратного потока из области 318 переменного объема.
Первый вид 620 иллюстрирует поток топлива в топливном насосе 228 НВ, когда поршень 306 насоса совершает ход всасывания. Второй вид 640 иллюстрирует поток топлива в топливном насосе 228 НВ в момент, когда поршень 306 насоса поднимается от НМТ к ВМТ. Третий вид 660 иллюстрирует поток топлива, когда поршень 306 насоса достигает ВМТ в конце хода сжатия. Поток топлива изображен пунктирными линиями со стрелками, указывающими направление потока топлива.
На первом виде 620 поршень 306 насоса изображен движущимся в направлении к НМТ и от поршня 336 аккумулятора. Следовательно, топливо, находящееся в области 318 переменного объема (или топливо, поступившее из ННД 208), может быть вытеснено преимущественно по направлению ко второму тракту 322. Также на первом виде 620 поршень 336 аккумулятора находится в неподвижном состоянии у первого ограничителя 339, а топливо может заполнить область 338. Таким образом, вторая часть топлива прошла через ЭОК 312 в область 338, сдвинув поршень 336 аккумулятора в направлении первого ограничителя 339 (как показано на первом виде 520 на ФИГ. 5).
Как показано на первом виде 620, первая часть топлива может поступить через впускной обратный клапан 313 во вход 303 компрессионной камеры 308. Поскольку поршень 336 аккумулятора находится у первого ограничителя 339, топливо может течь преимущественно из области 318 переменного объема (и ННД 208) через второй тракт 322, в третий тракт 324 и далее через впускной обратный клапан 313 в компрессионную камеру 308. На первом виде 620 невозможен эффективный поток топлива через четвертый тракт 326, так как поршень 336 аккумулятора находится у первого ограничителя 339.
На первом виде 620 ЭОК показан обесточенным и функционирующим в проходном режиме, поскольку насос НВ не функционирует в 100%-ном рабочем цикле.
На втором виде 640 поршень насоса показан движущимся к ВМТ от НМТ, совершая ход сжатия. ЭОК 312 может оставаться обесточенным и в проходном режиме, так как насос НВ работает в цикле неполного хода поршня (например, в менее, чем 100%-ном рабочем цикле). По мере движения поршня насоса к ВМТ, топливо в компрессионной камере вытесняется вверх к поверхности 384 юбки поршня 336 аккумулятора. Соответственно, поршень 336 аккумулятора сдвигается вверх ко второму ограничителю 335. Так как ЭОК 312 функционирует в проходном режиме, возможно продольное движение поршня 336 аккумулятора, поскольку топливо в области 338 может вытекать через ЭОК 312 к четвертому тракту 326. На втором виде 640 показано топливо, вытекающее из области 338 через ЭОК 312 в четвертый тракт 326 и далее во второй тракт 322 и в область 318 переменного объема. Таким образом, объем области 318 переменного объема может увеличиваться по мере подъема поршня 306 насоса. Следует понимать, что топливо в компрессионной камере 308 может быть вытеснено в область 337, образованную под поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора.
Поскольку топливный насос 228 НВ работает в менее, чем 100%-ном рабочем цикле (например, в 50%-ном цикле), ЭОК 312 может оставаться обесточенным и в проходном режиме в течение примерно половины хода сжатия поршня 306 насоса. Когда поршень 306 насоса дойдет примерно до середины своего хода сжатия, ЭОК 312 может быть запитан для перехода в закрытое положение. После этого ЭОК 312 может функционировать как обратный клапан, блокирующий поток топлива из области 338 через ЭОК 312 в четвертый тракт 326. Поскольку поток топлива из области 338 заблокирован, продольное перемещение поршня 336 аккумулятора ко второму ограничителю 335 прекращается. Следовательно, поршень 336 аккумулятора может оставаться в по существу постоянном и неподвижном состоянии между первым ограничителем 339 и вторым ограничителем 335. Положение, в котором поршень 336 аккумулятора оказывается в неподвижном состоянии, зависит от того, когда будет подано напряжение на ЭОК 312.
На третьем виде 660 ЭОК 312 показан включенным и функционирующим как обратный клапан, препятствующий вытеканию топлива из области 338 в четвертый тракт 326. Также, поршень 336 аккумулятора показан в неподвижном состоянии между первым ограничителем 339 и вторым ограничителем 335. После подачи напряжения на ЭОК 312, топливо в компрессионной камере может подвергаться сжатию, когда поршень 306 насоса движется к неподвижному поршню 336 аккумулятора в аккумуляторе 340 в течение оставшейся части хода сжатия. Поскольку топливо по существу несжимаемо, давление в компрессионной камере 308 может быстро расти после закрытия ЭОК 312. Так как давление в компрессионной камере 308 превышает давление в топливной рампе 250 НВ, топливо с повышенным давлением из компрессионной камеры 308 может выйти из топливного насоса НВ через выпускной обратный клапан 316 прямого потока (как показано на третьем виде 660) в топливную рампу 250 НВ. Следует понимать, что на третьем виде 560, выпускной обратный клапан 360 показан открытым. Поток топлива в топливную рампу 250 НВ может привести к росту давления в топливной рампе.
В результате, во время работы насоса с неполным ходом (или в менее, чем 100%-ном рабочем цикле) в режиме переменного давления, давление топлива в компрессионной камере 308 и топливной рампе непосредственного впрыска 250 можно регулировать с помощью электромагнитного обратного клапана 312.
Обратимся к ФИГ. 7, иллюстрирующей пример осуществления работы топливного насоса 228 НВ в режиме стандартного давления. В этом случае, ЭОК обесточен и функционирует в проходном режиме в течение всей продолжительности ходов всасывания и сжатия в насосе НВ, пропуская поток топлива в обоих направлениях - как выше, так и ниже по потоку от ЭОК. Кроме того, поршень 336 аккумулятора способен продольно перемещаться синхронно с поршнем 306 насоса. Как сказано выше, давление в компрессионной камере 308 топливного насоса 228 НВ может изменяться от стандартного (или заданного) до значения давления на выпуске подкачивающего насоса 208. Стандартное давление может зависеть от коэффициента возвращающей силы пружины 334 аккумулятора 340. В другом примере, стандартное давление может представлять собой сумму давления, создаваемого возвращающей силой пружины 334 в аккумуляторе 340, и давления на выпуске подкачивающего насоса 208.
На ФИГ. 7, в частности, изображен поток топлива в топливном насосе 228 НВ во время трех моментов работы насоса, когда давление в топливной рампе 250 НВ выше стандартного давления в топливном насосе 228 НВ. Следует понимать, что операция, показанная на ФИГ. 7, может выполняться топливным насосом НВ 229 на ФИГ. 4а и топливным насосом НВ 227 на ФИГ. 4b для уменьшения возвратного потока из области 318 переменного объема.
Первый вид 720 иллюстрирует поток топлива в топливном насосе 228 НВ, когда поршень 306 насоса движется вниз к НМТ во время хода всасывания. Второй вид 740 иллюстрирует поток топлива в топливном насосе 228 НВ, когда поршень 306 насоса движется от НМТ к ВМТ. Третий вид 760 иллюстрирует поток топлива, когда поршень 306 насоса достигает ВМТ. Поток топлива изображен пунктирными линиями со стрелками, указывающими направление потока топлива.
Что касается первого вида 720, поршень 336 аккумулятора показан останавливающимся у первого ограничителя 339 без содержания топлива. В этом случае, поршень 336 аккумулятора может опускаться синхронно с поршнем 306 насоса во время хода всасывания, пока первый ограничитель 339 не заблокирует дальнейшее продольное движение поршня 336 аккумулятора. Как и на первом виде 520 на ФИГ. 5, вторая часть топлива может протекать через ЭОК 312 через впускное отверстие 328 в область 338 при перемещении поршня 336 аккумулятора вниз в направлении первого ограничителя 339. Поэтому поток топлива изображен движущимся из области 318 переменного объема, во второй тракт 322, через четвертый тракт 326, через ЭОК 312 и далее в область 338. Таким образом, возможен прямой поток топлива через первый тракт 321, поскольку объем области 338 над поршнем 336 аккумулятора увеличивается быстрее, чем уменьшается объем области 318 переменного объема (из-за присутствия стержня поршня).
Когда поршень 336 аккумулятора достигнет первого ограничителя 339, дополнительное количество топливо может поступить или не поступить в компрессионную камеру 308 через впускной обратный клапан 313. В одном примере, когда давление в топливной рампе НВ остается на уровне не ниже стандартного давления в насосе НВ, дополнительное топливо не может поступать через впускной обратный клапан 313. В другом примере, после впрыска через одну или несколько форсунок, установленных в топливной рампе 250 НВ, деление в топливной рампе может упасть и стать ниже стандартного давления. В результате падения давления в топливной рампе 250 НВ, топливо из компрессионной камеры 308 может быть направлено через выпускной обратный клапан 316 прямого потока в топливную рампу 250 НВ. Соответственно, объем топлива в компрессионной камере 308 может быть ниже, что приведет к впуску топлива из впускного обратного клапана 313 во время хода всасывания в топливном насосе НВ.
Первый вид 720 на ФИГ. 7 иллюстрирует первый пример, в котором давление в топливной рампе 250 НВ не ниже стандартного давления, и топливо не может поступать в компрессионную камеру 308 через впускной обратный клапан 313 во время хода сжатия. В одном из примеров, где возможна утечка топлива, сниженное (например, минимальное) количество топлива может поступить в компрессионную камеру 308 через впускной обратный клапан 313.
На втором виде 740 показан поршень 306 насоса, начинающий ход сжатия в направлении к ВМТ от НМТ. Таким образом, когда поршень насоса находится в положении НМТ или рядом с ней во время хода сжатия, давление в компрессионной камере может по существу равняться давлению подкачивающего насоса (например, давлению на выпуске подкачивающего насоса). Топливо, находящееся в компрессионной камере, может вытесняться к поверхности 384 юбки поршня 336 аккумулятора при движении поршня 306 насоса вверх. Кроме того, топливо, находящееся в компрессионной камере 308, может передавать усилие от поршня 306 насоса на поршень 336 аккумулятора. Следовательно, поршень 336 аккумулятора может начать перемещаться от первого ограничителя 339. Как показано, поршень 306 насоса и поршень 336 аккумулятора движутся вверх синхронно. Кроме того, топливо из компрессионной камеры 308 может вытесняться в область 337 (как указано на третьем виде 760) между поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора и первым ограничителем 339. В связи с этим, пружина 334, связанная с поршнем 336 аккумулятора, может подвергаться сжатию во время хода сжатия в топливном насосе 228 НВ. Так как ЭОК 312 функционирует в проходном режиме, топливо из области 338 аккумулятора 340 может вытесняться движущимся поршнем 336 аккумулятора. Вытесняемое топливо из области 338 также может течь через впускное отверстие 328, через ЭОК 312 в зону выше по потоку от ЭОК 312 и в четвертый тракт 326. Далее топливо может течь из четвертого тракта 326 через второй тракт 322 в область 318 переменного объема.
По мере перемещения поршня 306 насоса к ВМТ на третьем виде 760, давление в компрессионной камере 308 может расти до достижения стандартного давления. Стандартное давление, как было раскрыто выше, может зависеть от давления аккумулятора 340, в свою очередь зависящее от усилия, создаваемого пружиной 334 и воздействующего на поршень 336 аккумулятора. Стандартное давление также может быть суммой давления аккумулятора и давления на выпуске ННД 208.
Итак, давление в компрессионной камере 308 топливного насоса 228 НВ может изменяться от стандартного давления (в течение как минимум части хода сжатия) до значения давления на выпуске ННД 208 (в течение как минимум части хода всасывания). В одном примере стандартное давление может быть достигнуто в компрессионной камере 308 во время последней части хода сжатия.
Как показано на третьем виде 760, топливо из компрессионной камеры 308 может как минимум частично находиться в области 337. Область 337 может быть ограничена цилиндром 350, днищем 305 поршня насоса и поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора.
Если давление в топливной рампе НВ не ниже стандартного давления в компрессионной камере 308 топливного насоса 228 НВ, выпускной обратный клапан 316 не может открыться. На третьем виде 760 изображена ситуация, когда невозможна перекачка топлива из компрессионной камеры к топливной рампе НВ. Соответственно, рост давления в топливной рампе НВ невозможен, поскольку невозможна подача топлива в топливную рампу НВ. Стандартное давление в топливной рампе НВ можно поддерживать. Топливо также может содержаться в аккумуляторе 340, в частности, в области 337, пока поршень 336 аккумулятора не достигнет первого ограничителя 339 во время последующего хода всасывания в топливном насосе НВ.
Итак, при работе насоса НВ в режиме стандартного давления, и когда давление в топливной рампе НВ находится на уровне стандартного давления, подача топлива в двигатель может быть значительно снижена (например, до нуля). Кроме того, поток топлива через третий тракт 324 может почти полностью отсутствовать. Также, поток топлива через четвертый тракт 326 может перемещаться вперед и назад, когда поршень 306 насоса и поршень 336 аккумулятора движутся синхронно.
Обратимся к ФИГ. 8, иллюстрирующей другой пример осуществления работы топливного насоса 228 НВ в режиме стандартного давления. В частности, на ФИГ. 8 показана работа топливного насоса 228 НВ в режиме стандартного давления, когда давление в топливной рампе 250 НВ ниже стандартного давления. Как было раскрыто выше, стандартное давление может зависеть от давления аккумулятора.
На ФИГ. 8 изображен поток топлива в топливном насосе 228 НВ во время трех моментов работы поршня насоса, когда давление в топливной рампе 250 НВ ниже, чем стандартное давление. Следует понимать, что операция, показанная на ФИГ. 8, может выполняться топливным насосом НВ 229 на ФИГ. 4а и топливным насосом НВ 227 на ФИГ. 4b для уменьшения возвратного потока из области 318 переменного объема.
Первый вид 820 иллюстрирует поток топлива в топливном насосе 228 НВ, когда поршень 306 насоса движется вниз к НМТ во время хода всасывания. На втором виде 840 показан поток топлива в топливном насосе 228 НВ, когда поршень 306 насоса поднимается от НМТ к ВМТ. На третьем виде 860 показан поток топлива, когда поршень 306 насоса достигает ВМТ. Поток топлива изображен пунктирными линиями со стрелками, указывающими направление потока топлива.
До возникновения условий, показанных на первом виде 820, вторая часть топлива может пройти через ЭОК 312 в область 338 через впускное отверстие 328 аккумулятора 340. Так как поршень 336 аккумулятора опускается синхронно с поршнем 306 насоса во время хода всасывания (до достижения первого ограничителя 339), топливо может поступать в область 338 через ЭОК 312. После достижения первого ограничителя 339 дальнейшее перемещение поршня 336 аккумулятора блокируется, и, в случае необходимости, может начаться поступление топлива через впускной обратный клапан. Итак, на первом виде 820 показан поршень 336, расположенный у первого ограничителя 339, а топливо заполняет область 338. Когда поршень 336 аккумулятора доходит до первого ограничителя 339, эффективный поток топлива через ЭОК 312 происходить не может. Поэтому на первом виде 820 не показано топливо на протяжении четвертого тракта 326 и через ЭОК 312.
Осуществление непосредственного впрыска во время режима стандартного давления может привести к падению давления в топливной рампе 250 НВ. Например, непосредственный впрыск топлива, хотя и в меньшем количестве, может осуществляться из топливной рампы непосредственного впрыска при определенных условиях работы двигателя. Когда топливо подают в двигатель через форсунки непосредственного впрыска при работе топливного насоса НВ в режиме стандартного давления, давление в топливной рампе может упасть. При снижении давления в топливной рампе, топливо может быть вытеснено из компрессионной камеры 308 в топливную рампу 250 НВ во время хода сжатия. Соответственно, количество топлива в компрессионной камере может снизиться, обеспечив возможность всасывания дополнительного топлива через впускной обратный клапан 313 во время хода всасывания в топливном насосе НВ, как показано на первом виде 820.
Итак, первый вид 820 на ФИГ. 8 иллюстрирует поступление топлива в компрессионную камеру 308 через впускной обратный клапан 313. Топливо может поступать из области 318 переменного объема через второй тракт 322 и третий тракт 324, через впускной обратный клапан 313 во вход 303 компрессионной камеры 308. Топливо может поступать из области 318 переменного объема и (или) ННД 208 в зависимости от диаметра штока поршня.
На втором виде 840 показан поршень 306 насоса в НМТ, начинающий подъем к ВМТ. Топливо, находящееся в компрессионной камере, теперь может вытесняться к поверхности 384 юбки поршня 336 аккумулятора. Кроме того, топливо, находящееся в компрессионной камере 308, может передавать усилие от поршня 306 насоса на поршень 336 аккумулятора. Следовательно, поршень 336 аккумулятора может начать перемещаться от первого ограничителя 339. Как показано, поршень 306 насоса и поршень 336 аккумулятора движутся вверх синхронно. Кроме того, топливо из компрессионной камеры 308 может выталкиваться в область 337 между поверхностью 384 юбки поршня 336 аккумулятора и первым ограничителем 339.
В связи с этим, пружина 334, связанная с поршнем 336 аккумулятора, может подвергаться сжатию во время хода сжатия в топливном насосе 228 НВ. Также, пружина 334 может прилагать силу к поршню 336 аккумулятора, обеспечивая рост давления топлива, например - топлива в компрессионной камере 308, области 337 и мертвом пространстве 378. Так как ЭОК 312 функционирует в проходном режиме, топливо из области 338 аккумулятора 340 может вытесняться движущимся поршнем 336 аккумулятора. Вытесняемое топливо из области 338 также может течь через впускное отверстие 328, через ЭОК 312 в зону выше по потоку от ЭОК 312 и в четвертый тракт 326. Далее топливо может течь из четвертого тракта 326 через второй тракт 322 в область 318 переменного объема.
По мере перемещения поршня 306 насоса к ВМТ на третьем виде 860, давление в компрессионной камере 308 может расти до достижения стандартного давления. Стандартное давление, как было раскрыто выше, может зависеть от давления аккумулятора 340, в свою очередь зависящее от усилия, создаваемого пружиной 334 и воздействующего на поршень 336 аккумулятора. Стандартное давление также может быть суммой давления аккумулятора и давления на выпуске ННД 208. В одном примере стандартное давление может быть достигнуто в компрессионной камере 308 во время части хода сжатия. Например, стандартное давление может быть достигнуто во время последней части хода сжатия. Стандартное давление можно сохранять до начальной части последующего хода всасывания. В другом примере, стандартное давление может быть достигнуто в период с середины хода сжатия до первой половины последующего хода всасывания.
Если давление в топливной рампе 250 НВ ниже стандартного давления в компрессионной камере 308, топливо может подаваться в топливную рампу 250 НВ, как показано на третьем виде 860. Топливо может поступать из компрессионной камеры 308 через выпускной обратный клапан 316 прямого потока в топливную рампу 250 НВ, обеспечивая рост давления в топливной рампе 250 НВ до стандартного. Топливо также может вытекать из области 337 к выпускному обратному клапану 316 прямого потока. Хотя это и не показано на третьем виде 860, поршень 336 аккумулятора может, в одном из примеров, перемещаться в направлении первого ограничителя 339 по мере вытекания топлива из области 337. В другом примере, когда поршень 306 насоса выполняет свой ход сжатия, поршень 336 аккумулятора не может подниматься, как можно было ожидать, если бы топливо поступало из области 337 и компрессионной камеры 308 в топливную рампу 250 НВ.
Итак, пример осуществления системы может включать топливный насос непосредственного впрыска, содержащий поршень и компрессионную камеру, при этом поршень имеет кулачковый привод и совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре, топливную рампу высокого давления, гидравлически сообщенную с топливным насосом непосредственного впрыска, аккумулятор, соосно расположенный внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска и гидравлически сообщающийся с компрессионной камерой, при этом плунжер аккумулятора расположен внутри цилиндра с возможностью продольно перемещаться между первым ограничителем и вторым ограничителем, причем плунжер аккумулятора расположен напротив поршня в цилиндре ип отделяет объем аккумулятора от компрессионной камеры, пружину, связанную с плунжером, впускной обратный клапан, расположенный на входе компрессионной камеры, электромагнитный обратный клапан, расположенный выше по потоку от аккумулятора и непосредственно соединенный с аккумулятором, впуск электромагнитного обратного клапана, гидравлически сообщенный с насосом низкого давления, а также выпуск электромагнитного обратного клапана, непосредственно гидравлически сообщенный с объемом аккумулятора. Во время первого режима работы варианта осуществления системы, давление в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска и топливной рампе высокого давления можно регулировать посредством продольного перемещения аккумулятора. Во время второго режима работы давление в компрессионной камере и топливной рампе высокого давления можно регулировать, используя электромагнитный обратный клапан. Первый режим может включать обесточивание электромагнитного обратного клапана (для его функционирования в проходном режиме), а второй режим может включать, при необходимости, включение электромагнитного обратного клапана и подачу на него напряжения питания.
Обратимся к ФИГ. 9, изображающей пример алгоритма 900, иллюстрирующего пример осуществления управления работой топливного насоса НВ в режиме переменного давления и в режиме стандартного давления. На шаге 902 можно оценить и (или) измерить условия работы двигателя. Например, можно определить такие условия работы двигателя, как частота вращения, потребность в топливе, наддув, требуемый водителем крутящий момент, температура двигателя, заряд воздуха и т.п.
На шаге 904 алгоритм 900 может определить, может ли НВД (например, топливный насос 228 НВ) работать в режиме стандартного давления. В одном примере НВД может работать в режиме стандартного давления, если двигатель работает на холостом ходу. В другом примере НВД может функционировать в режиме стандартного давления, если транспортное средство замедляет движение. Если будет определено, что топливный насос НВ может работать в режиме стандартного давления, алгоритм 900 переходит к шагу 920 для отключения и обесточивания электромагнитного обратного клапана (например - ЭОК 312 насоса 228 НВ). В частности, электромагнит в ЭОК можно обесточить для работы в проходном режиме, пропускающего поток топлива ЭОК в зоны как выше, так и ниже по потоку от ЭОК. В этом случае, как раскрыто выше, стандартное давление топливного насоса 228 НВ может быть достигнуто благодаря наличию аккумулятора 340 в топливном насосе 228 НВ.
Однако, если на шаге 904 будет определено, что работа НВД в режиме стандартного давления невозможна, алгоритм 900 переходит к шагу 906 для эксплуатации НВД в режиме переменного давления. В одном примере, режим переменного давления НВД можно использовать, когда двигатель работает в режиме, отличном от холостого хода. В другом примере режим переменного давления может использоваться при увеличении потребности в крутящем моменте, например - при разгоне транспортного средства. Как сказано выше, режим переменного давления может включать электронное управление работой НВД путем включения и подачи напряжения питания на электромагнитный обратный клапан, а также постоянное регулирование давления топлива.
Далее, на шаге 908, алгоритм 900 может определить, необходима ли работа насоса с полным ходом поршня для удовлетворения текущей потребности в крутящем моменте (и потребности в топливе). Работа насоса с полным ходом поршня может включать работу топливного насоса НВ в 100%-ном рабочем цикле, когда большая часть топлива подается в топливную рампу НВ. Пример осуществления работы насоса НВ в 100%-ном рабочем цикле изображен на ФИГ. 5.
Если необходимость работы насоса с полными ходами поршня (например, в 100%-ном рабочем цикле) будет подтверждена, алгоритм 900 переходит к шагу 910, где на ЭОК может подаваться напряжение питания в течение всего хода поршня насоса. То есть, ЭОК может быть запитан (и закрыт, чтобы функционировать как обратный клапан) в течение всего хода сжатия. Так, на шаге 912 ЭОК может быть запитан и закрыт в начале хода сжатия. Также, ЭОК можно закрывать в начале каждого последующего хода сжатия до изменения режима работы насоса. Например, режим работы насоса может быть изменен при получении команды уменьшить ход поршня насоса, либо, в другом примере, насос может быть переведи в режим стандартного давления.
В противном случае, если на шаге 908 будет определено, что нет необходимости в работе насоса с полным ходом поршня (или в 100%-ном рабочем цикле), алгоритм 900 переходит к шагу 914 для эксплуатации насоса НВ с сокращенным ходом поршня или в менее, чем 100%-ном рабочем цикле. Далее, на шаге 916, контроллер может подать напряжение питания на ЭОК и закрыть его в какой-либо момент нахождения поршня насоса между НМТ и ВМТ во время хода сжатия. Например, насос НВ может работать в 20%-ном рабочем цикле, причем напряжение питания подается на ЭОК для его закрытия, когда ход сжатия будет выполнен на 80%, для перекачки топлива в количестве около 20% от объемной производительности насоса НВ. В другом примере, насос НВ может работать в 60%-ном рабочем цикле, причем напряжение питания подается на ЭОК для его закрытия, когда ход сжатия будет выполнен на 40%. В этом случае, топливо в количестве 60% от объемной производительности насоса НВ может быть закачано в топливную рампу НВ. Пример осуществления работы насоса ВД с сокращенным ходом поршня или в менее, чем 100%-ном рабочем цикле (также обозначаемом термином «работа в сокращенном рабочем цикле») раскрыт выше для ФИГ. 6.
Следует понимать, что алгоритм 900 может управляться контроллером и храниться в долговременной памяти контроллера, например - контроллера 12.
Обратимся к ФИГ. 10 and 11, на которых изображены алгоритмы 1000 и 1100 соответственно, иллюстрирующие пример подачи топлива в разных режимах работы топливного насоса НВ. В частности, алгоритм 1000 изображает пример потока топлива в топливном насосе НВ в режиме переменного давления, а алгоритм 1100 представляет поток топлива в топливном насосе НВ в режиме стандартного давления. Следует понимать, что контроллер не может ни управлять алгоритмами 1000 и 1100, показанными соответственно на ФИГ. 10 и ФИГ. 11, ни выполнять их. Поэтому поток топлива может обеспечиваться техническими средствами в составе топливного насоса НВ.
На шаге 1002 можно определить, что топливный насос НВ, например - топливный насос 228 НВ - работает в режиме переменного давления. Поток топлива в 100%-ном рабочем цикле насоса НВ может отличаться от потока в менее, чем 100%-но рабочем цикле. В связи с этим, проиллюстрирован каждый пример. На шаге 1004 алгоритм 1000 может определить, задан ли для топливного насоса НВ 100%-ный рабочий цикл (или работа с полным ходом поршня насоса). Если да, то алгоритм 1000 переходит к шагу 1006, на котором в топливном насосе НВ может происходить ход всасывания. Ход всасывания может включать перемещение положения поршня насоса от ВМТ к НМТ.
По мере спуска поршня насоса (например - поршня 306 насоса на ФИГ. 3), давление в компрессионной камере (например - компрессионной камере 308 топливного насоса 228 НВ) снижается. Также, топливо, находящееся в области 337 под поршнем аккумулятора (например - поршнем 336 аккумулятора 340) может поступать в компрессионную камеру. Следует понимать, что, в случае наличия топлива в области 337, поршень аккумулятора может сначала находиться в положении между первым ограничителем (например - первым ограничителем 339 аккумулятора 340) и вторым ограничителем (например - вторым ограничителем 335 аккумулятора 340). Поршень аккумулятора также может опускаться по мере перемещения топлива, находящегося в области 337, вниз в увеличивающийся объем компрессионной камеры.
Движение поршня аккумулятора обеспечивает поток топлива через электромагнитный обратный клапан (например - ЭОК 312 топливного насоса 228 НВ) на шаге 1008 алгоритма 1000 в область над поршнем аккумулятора, например - область 338 над поршнем 336 аккумулятора. Далее, на шаге 1010, поршень аккумулятора опускается, пока его перемещение вниз не будет блокировано первым ограничителем. Следует понимать, что шаги 1008 и 1010 изображены пунктирными линиями, обозначающими необязательные потоки топлива. Данных необязательных потоков топлива может не быть, когда поршень аккумулятора находится в неподвижном положении у первого ограничителя, когда начинается ход всасывания.
Когда поршень аккумулятора достигнет первого ограничителя, топливо может поступать в компрессионную камеру через впускной обратный клапан, например -впускной обратный клапан 313 топливного насоса 228 НВ на шаге 1012. После установки поршня аккумулятора в неподвижное положение у первого ограничителя, в оставшуюся часть хода всасывания топливо может проходить через впускной обратный клапан.
Так как топливный насос НВ работает в 100%-ном рабочем цикле, на шаге 1014 на ЭОК может быть подано напряжение питания для его закрытия в начале выполнения хода сжатия поршнем насоса. Следовательно, поток топлива из области 338 (над поршнем 336 аккумулятора) через ЭОК 312 в четвертый тракт 326 в топливном насосе 228 НВ может быть блокирован. На шаге 1016, когда поршень насоса поднимается к компрессионной камере, давление топлива может значительно вырасти. Когда давление в компрессионной камере превысит давление в топливной рампе НВ, топливо может подаваться в топливную рампу НВ на шаге 1018. Таким образом, значительное (например - максимальное) количество топлива может быть подано в топливную рампу НВ при работе топливного насоса НВ в 100%-ном рабочем цикле.
Вернемся к шагу 1004: если топливный насос НВ не работает в 100%-ном рабочем цикле в режиме переменного давления, на шаге 1020 можно определить, что топливный насос НВ работает в менее, чем 100%-ном рабочем цикле (или с сокращенным ходом поршня). Алгоритм 1000 переходит к шагу 1022 в начале хода всасывания в насосе НВ. По мере перемещения поршня насоса вниз, давление в компрессионной камере падает. При этом, если в области 337 под поршнем аккумулятора имеется топливо, оно может быть втянуто в компрессионную камеру. Следует понимать, что, в случае наличия топлива в области 337, поршень аккумулятора может сначала находиться в положении между первым ограничителем и вторым ограничителем. Поршень аккумулятора также может опускаться по мере перемещения топлива, находящегося в области 337, вниз в увеличивающийся объем компрессионной камеры.
По мере перемещения поршня аккумулятора в направлении первого ограничителя 339, топливо может поступать через ЭОК в область (например - область 338) над поршнем аккумулятора на шаге 1024. Поступление топлива в область 338 может обеспечить движение поршня аккумулятора вниз к первому ограничителю на шаге 1026. Следует понимать, что шаги 1024 и 1026 изображены пунктирными линиями, обозначающими необязательные потоки топлива. Данных необязательных потоков топлива может не быть, когда поршень аккумулятора находится в неподвижном положении у первого ограничителя, когда начинается ход всасывания.
Когда поршень аккумулятора достигнет первого ограничителя на шаге 1026, топливо может поступать в компрессионную камеру через впускной обратный клапан, например - впускной обратный клапан 313 топливного насоса 228 НВ на шаге 1028. После установки поршня аккумулятора в неподвижное положение у первого ограничителя, в оставшуюся часть хода всасывания топливо может проходить через впускной обратный клапан.
Так как топливный насос НВ работает с сокращенным ходом поршня или в менее, чем 100%-ном рабочем цикле, напряжение питания не может быть подано на ЭОК для его закрытия, пока поршень насоса находится между НМТ и ВМТ во время последующего хода сжатия. На шаге 1030 в топливном насосе НВ может начаться и совершаться ход сжатия (связанный с ходом всасывания на шаге 1022). На шаге 1032, по мере подъема поршня насоса к компрессионной камере от НМТ, топливо в компрессионной камере может побуждать поршень аккумулятора перемещаться вверх. Итак, поршень аккумулятора движется в унисон с поршнем насоса. Поршень аккумулятора может перемещаться вверх потому, что ЭОК остается открытым, пропуская поток топлива к четвертому тракту 326 (на ФИГ. 3). Когда поршень аккумулятора движется вверх ко второму ограничителю, топливо может вытесняться из области над поршнем аккумулятора на шаге 1034 и проходить через ЭОК к области переменного объема топливного насоса НВ. Таким образом, на шаге 1036 ЭОК может находиться в открытом состоянии в проходном режиме в начале хода сжатия.
В нужный момент, в зависимости от заданного рабочего цикла, ЭОК может быть запитан, когда поршень насоса находится между НМТ и ВМТ на шаге 1038 во время хода сжатия. Далее, на шаге 1040, выход топлива из области над поршнем аккумулятора блокируется, в связи с чем поршень аккумулятора может быть приведен в неподвижное состояние. На шаге 1042 топливо в компрессионной камере может подвергаться сжатию для повышения давления в компрессионной камере. Далее, когда давление в компрессионной камере превысит давление в топливной рампе НВ, топливо может течь из компрессионной камеры к топливной рампе НВ через выпускной обратный клапан, например - выпускной обратный клапан 316 прямого потока на ФИГ. 3.
Обратимся к ФИГ. 11, на которой показан алгоритм 1100, иллюстрирующий пример потока топлива в топливном насосе НВ в режиме стандартного давления. Следует отметить, что в данном случае контроллер не может ни управлять алгоритмом 1100, ни выполнять его. Поэтому поток топлива может обеспечиваться техническими средствами в составе топливного насоса НВ.
На шаге 1102 можно определить, что топливный насос НВ, например - топливный насос 228 НВ, работает в режиме стандартного давления. Как было раскрыто выше, работа топливного насоса НВ в режиме стандартного давления предусматривает, что ЭОК будет отключен и обесточен в течение всего периода работы насоса. Следовательно, топливо может протекать через ЭОК в прямом и обратном направлении, в зоны как выше, так и ниже по потоку от ЭОК.
Далее, на шаге 1104, можно удостовериться, что давление в топливной рампе НВ (ДТР) ниже, чем стандартное давление топливного насоса НВ. Непосредственный впрыск во время режима стандартного давления может привести к падению давления в топливной рампе НВ. Поскольку при работе топливного насоса НВ в режиме стандартного давления топливо подается в двигатель форсунками непосредственного впрыска, ДТР может упасть. В случае такого падения ДТР, топливо может быть вытеснено из компрессионной камеры насоса НВ в топливную рампу НВ во время хода сжатия. Соответственно, количество топлива в компрессионной камере может снизиться, в результате чего дополнительное топливо может быть всосано через впускной обратный клапан во время хода всасывания в топливном насосе НВ, как показано на ФИГ. 8.
Если ДТР ниже стандартного давления или было ниже текущего ДТР, алгоритм 1100 переходит к шагу 1106, на котором в топливном насосе НВ может начинаться ход всасывания. Когда поршень топливного насоса НВ движется вниз, давление в компрессионной камере падает. При этом, если в области 337 под поршнем аккумулятора есть топливо, оно может быть всосано в компрессионную камеру. Следует понимать, что, в случае наличия топлива в области 337, поршень аккумулятора может сначала находиться в положении между первым ограничителем (например - первым ограничителем 339 аккумулятора 340) и вторым ограничителем (например - вторым ограничителем 335 аккумулятора 340). Таким образом, топливо может накапливаться в аккумуляторе. Кроме того, поршень аккумулятора может перемещаться вниз, когда топливо, находящееся в области 337, стекает вниз в увеличивающийся объем компрессионной камеры.
Перемещение поршня аккумулятора обеспечивает поток топлива через электромагнитный обратный клапан (например - ЭОК 312 топливного насоса 228 НВ) в область над поршнем аккумулятора на шаге 1108 алгоритма 1100. Далее, на шаге 1110, поршень аккумулятора движется вниз, пока его продольное перемещение не будет блокировано первым ограничителем. Когда поршень аккумулятора остановится на первом ограничителе, на шаге 1112 топливо может поступать в компрессионную камеру через впускной обратный клапан. Таким образом, топливо может поступать в компрессионную камеру из впускного обратного клапана в течение оставшейся части хода всасывания (после того, как поршень аккумулятора достигнет первого ограничителя).
Далее, на шаге 1114, может совершаться последующий ход сжатия, включающий в себя движение поршня насоса вверх от НМТ к ВМТ. На шаге 1116 поршень аккумулятора может подниматься синхронно с поршнем насоса. Перемещение поршня аккумулятора вверх ко второму ограничителю вытесняет топливо, находящееся в области над поршнем аккумулятора, заставляя его течь через ЭОК на шаге 1118. То есть, на шаге 1120, ЭОК может находиться в открытом состоянии во время хода сжатия. По мере подъема поршня аккумулятора, пружина аккумулятора (например - пружина 334 насоса 228 НВ на ФИГ. 3) может подвергаться сжатию, а давление в компрессионной камере насоса НВ может вырасти до значения стандартного давления на шаге 1122. Стандартное давление может зависеть от коэффициента возвращающей силы пружины. Так как ДТР ниже, чем стандартное давление, топливо вытекает из компрессионной камеры и аккумулятора на шаге 1124 после достижения стандартного давления в топливном насосе НВ. Таким образом, поступление топлива в топливную рампу НВ может повысить ДТР до значения стандартного давления.
Следует понимать, что поршень аккумулятора перемещается синхронно с перемещением поршня насоса. В частности, направление перемещения поршня аккумулятора может по существу совпадать с направлением перемещения поршня насоса, когда топливный насос НВ работает в режиме стандартного давления с ЭОК в проходном режиме. Когда поршень насоса движется вниз к НМТ, совершая ход всасывания, поршень аккумулятора может опускаться, пока не остановится у первого ограничителя. Во время хода сжатия, когда поршень насоса движется вверх к ВМТ, поршень аккумулятора также перемещается вверх ко второму ограничителю.
Если на шаге 1104 будет установлено, что ДТР не ниже, чем стандартное давление, алгоритм 1100 переходит к шагу 1126, чтобы определить, превышает ли ДТР стандартное давление или равняется ему. Также на шаге 1128 в топливном насосе НВ может начаться ход всасывания. Когда поршень топливного насоса НВ опускается, давление в компрессионной камере падает. Кроме того, если в конце предшествующего хода сжатия в области 337 под поршнем аккумулятора находилось топливо, оно может быть всосано в компрессионную камеру. То есть, в конце предшествующего хода сжатия в аккумуляторе могло находиться топливо. Кроме того, поршень аккумулятора может перемещаться вниз, когда топливо, находящееся в области 337, стекает вниз в увеличивающийся объем компрессионной камеры.
Перемещение поршня аккумулятора на шаге 1130 алгоритма 1100 обеспечивает поток топлива через электромагнитный обратный клапан (например - ЭОК 312 топливного насоса 228 НВ) в область над поршнем аккумулятора. Далее, на шаге 1132, поршень аккумулятора перемещается вниз, пока его продольный спуск не будет блокирован первым ограничителем. Однако после того, как поршень займет неподвижное положение у первого ограничителя, на шаге 1134 невозможен поток топлива в компрессионную камеру через впускной обратный клапан. Так как ДТР выше, чем стандартное давление (или равняется ему), невозможен исходящий поток топлива из компрессионной камеры к топливной рампе НВ. Кроме того, топливо может накапливаться в аккумуляторе. Соответственно, всасывание топлива из впускного обратного клапана невозможно. Однако, в одном из примеров, минимальное количество топлива может просочиться в компрессионную камеру через впускной обратный клапан.
Далее, на шаге 1136, совершается ход сжатия, следующий за ходом всасывания на шаге 1128, при этом ход сжатия включает в себя подъем поршня насоса от НМТ к ВМТ. Поршень аккумулятора может перемещаться вверх синхронно с поршнем насоса на шаге 1138. Перемещение поршня аккумулятора вверх ко второму ограничителю вытесняет топливо, находящееся в области над поршнем аккумулятора, заставляя его вытекать через ЭОК на шаге 1140. Таким образом, на шаге 1142, ЭОК может находиться в открытом состоянии во время хода сжатия. Когда поршень аккумулятора движется вверх, пружина аккумулятора может подвергаться сжатию, а давление в компрессионной камере насоса НВ может вырасти до значения стандартного давления на шаге 1144. Когда ДТР превышает стандартное давление (или по существу равняется ему), топливо не может поступать из компрессионной камеры. На шаге 1146, топливо может удерживаться в аккумуляторе и в мертвом пространстве компрессионной камеры топливного насоса НВ. Соответственно, топливо может находиться в аккумуляторе в течение как минимум части хода сжатия.
Таким образом, топливная система может содержать топливный насос системы непосредственного впрыска (НВ), который может работать в механическом режиме или режиме стандартного давления без повышения температуры топлива. Так как стандартное давление поддерживается благодаря наличию аккумулятора, можно не устанавливать разгрузочный клапан давления выше по потоку, а риск нагрева топлива из-за неоднократного протекания через разгрузочный клапан давления можно снизить. Аккумулятор может быть установлен соосно внутри цилиндра топливного насоса НВ вблизи первого конца компрессионной камеры топливного насоса НВ. Аккумулятор может содержать пружину, связанную с поршнем аккумулятора. Поршень топливного насоса НВ или поршень насоса может быть расположен вблизи второго конца компрессионной камеры топливного насоса НВ. Таким образом, компрессионная камера может быть ограничена цилиндром (точнее, стенками цилиндра), аккумулятором (в частности, поршнем или плунжером аккумулятора) и поршнем насоса. То есть, поршень аккумулятора и поршень насоса могут быть расположены с противоположных сторон компрессионной камеры. Аккумулятор и поршень насоса могут быть расположены в одном и том же общем цилиндре топливного насоса НВ. То есть, как аккумулятор, так и поршень насоса расположены в цилиндре топливного насоса НВ. Также следует понимать, что поршень аккумулятора способен продольно перемещаться внутри цилиндра между первым ограничителем (расположенным вблизи компрессионной камеры) и вторым ограничителем (расположенным вблизи выхода аккумулятора из компрессионной камеры).
Топливный насос НВ также может содержать электромагнитный обратный клапан или электромагнитный перепускной клапан, который может располагаться выше по потоку от аккумулятора. Электромагнитный обратный клапан также может быть гидравлически связан с аккумулятором. Продольное перемещение поршня аккумулятора между первым и вторым ограничителем может в значительной степени регулироваться электромагнитным обратным клапаном (ЭОК), установленным выше по потоку от входа аккумулятора. В частности, продольное перемещение поршня аккумулятора может регулироваться потоком топлива через ЭОК. Движение поршня насоса также может воздействовать на движение поршня аккумулятора. В область (переменного объема) над поршнем аккумулятора может поступать топливо через электромагнитный обратный клапан. В компрессионную камеру топливного насоса НВ может поступать топливо преимущественно через впускной обратный клапан.
Когда топливный насос НВ работает в режиме переменного давления, электромагнитный обратный клапан может быть включен и запитан для замера количества топлива, проходящего через электромагнитный обратный клапан. Также, когда топливный насос НВ работает с полным ходом поршня (например, в 100%-ном рабочем цикле), на ЭОК может быть подано напряжение питания для установки его в закрытое положение в начале хода сжатия с тем, чтобы поршень аккумулятора оставался по существу неподвижным у первого ограничителя во время хода сжатия. В противном случае, если топливный насос НВ работает с сокращенным ходом поршня (например, в менее, чем 100%-ном рабочем цикле), поршень аккумулятора может быть приведен в неподвижное состояние в положении между первым ограничителем и вторым ограничителем, зависящем от момента, когда ЭОК будет запитан во время хода сжатия. Топливо в компрессионной камере может подвергаться сжатию между поршнем насоса, поршнем аккумулятора и стенками цилиндра, и может подаваться в топливную рампу высокого давления, гидравлически связанную с топливным насосом НВ. Дополнительное количество топлива, поданное в топливную рампу высокого давления, обеспечивает рост давления в топливной рампе. Таким образом, давление в топливной рампе высокого давления можно регулировать, изменяя режим работы электромагнитного обратного клапана в режиме переменного давления.
Когда топливный насос НВ работает в режиме стандартного давления, например - когда двигатель работает на низкой нагрузке, электромагнитный обратный клапан может быть выключен и обесточен, чтобы функционировать в проходном режиме. В этом случае, положение поршня аккумулятора во время ходов сжатия не может быть фиксированным; поршень аккумулятора способен продольно перемещаться внутри цилиндра между первым ограничителем и вторым ограничителем в аккумуляторе.
Так как топливо в компрессионной камере подвергается сжатию во время хода сжатия поршня насоса, вытесняемое топливо может направляться в аккумулятор. В частности, топливо может направляться в область под поршнем аккумулятора, например - между первым ограничителем и опорой (или поверхностью юбки) поршня аккумулятора, во время хода сжатия. Таким образом, топливо может накапливаться в аккумуляторе в течение как минимум части хода сжатия. Кроме того, топливо может оставаться в аккумуляторе во время хода сжатия и не может быть подано в топливную рампу высокого давления, пока давление топлива в топливной рампе высокого давления равняется стандартному давлению или превышает его. То есть, давление в топливной рампе высокого давления не должно повышаться. Следует понимать, что стандартное давление может быть результатом воздействия усилия пружины на поршень аккумулятора.
Если в результате впрыска топлива давление топлива в топливной рампе высокого давления падает, топливо из аккумулятора может быть подано в топливную рампу высокого давления во время хода сжатия для поддержания стандартного давления в топливной рампе высокого давления. Таким образом, давление в топливной рампе высокого давления можно поддерживать благодаря наличию аккумулятора в топливном насосе НВ. Таким образом, давление в компрессионной камере может упасть до значения давления на выходе подкачивающего насоса в конце хода всасывания в топливном насосе НВ во время работы в режиме стандартного давления.
Следовательно, пример осуществления способа может включать, когда электромагнитный обратный клапан, расположенный выше по потоку от аккумулятора и непосредственно соединенный с объемом этого аккумулятора, обесточен (например - отключен) и установлен в проходной режим, регулирование давления как в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска, так и в топливной рампе, путем продольного перемещения поршня аккумулятора и посредством продольного перемещения поршня насоса внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска, образование объема компрессионной камеры между поршнем насоса и поршнем аккумулятора, причем поршень аккумулятора отделяет объем аккумулятора от объема компрессионной камеры. Аккумулятор выполнен с возможностью гидравлически сообщаться с компрессионной камерой топливного насоса непосредственного впрыска. Аккумулятор также может накапливать топливо в течение части хода сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска. В связи с этим, давление в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска можно регулировать для создания разности давлений между днищем и юбкой поршня топливного насоса непосредственного впрыска (например - поршнем 306 насоса на ФИГ. 3) во время хода сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска. Аккумулятор может содержать пружину, связанную с поршнем, при этом поршень расположен внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска с возможностью продольного перемещения между нижним ограничителем (первый ограничитель 339 на ФИГ. 3) и верхним ограничителем (второй ограничитель 335 на ФИГ. 3). Способ также может включать, когда электромагнитный обратный клапан запитан, регулирование давления в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска и топливной рампе с помощью электромагнитного обратного клапана. Таким образом, топливный насос непосредственного впрыска может работать в режиме стандартного давления или в механическом режиме без увеличения температуры топлива. Также, при поддержании стандартного давления в компрессионной камере топливного насоса НВ с помощью аккумулятора, смазка насоса может продолжаться, способствуя снижению износа топливного насоса НВ. Устройство аккумулятора в цилиндре топливного насоса НВ позволяет накапливать топливо в аккумуляторе в режиме стандартного давления без увеличения температуры топлива. В результате, можно снизить риск нагрева топлива и вероятность парообразования. В целом, можно улучшить показатели работы топливного насоса НВ и одновременно продлить срок его службы.
В другом примере, система топливного насоса непосредственного впрыска может содержать аккумулятор, расположенный соосно внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска, при этом аккумулятор расположен ниже по потоку от электромагнитного обратного клапана и непосредственно соединен с ним. Аккумулятор может содержать пружину и поршень, при этом пружина связана с поршнем. Поршень аккумулятора может располагаться между первым ограничителем и вторым ограничителем, при этом первый ограничитель расположен вблизи компрессионной камеры топливного насоса непосредственного впрыска, а второй ограничитель - вдали от компрессионной камеры топливного насоса непосредственного впрыска, при этом поршень аккумулятора расположен напротив поршня компрессионной камеры в цилиндре и отделяет объем аккумулятора от компрессионной камеры. Поршень аккумулятора может располагаться в одном и том же цилиндре топливного насоса непосредственного впрыска, что и поршень насоса, при этом поршень насоса имеет кулачковый привод. Поршень аккумулятора и поршень насоса могут располагаться напротив друг друга. Поршень аккумулятора может быть расположен у первого конца компрессионной камеры, а поршень насоса - у второго конца компрессионной камеры, при этом первый и второй концы противоположны друг другу. Аккумулятор может гидравлически сообщаться с компрессионной камерой. Кроме того, аккумулятор может накапливать топливо в течение как минимум части хода сжатия в насосе НВ, когда насос НВ работает в режиме стандартного давления. При этом, аккумулятор не может накапливать топливо, когда топливный насос непосредственного впрыска должен работать с полным ходом поршня в режиме переменного давления, при этом работа насоса с полным ходом поршня включает в себя подачу напряжения питания на электромагнитный обратный клапан в начале хода сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска.
Следует отметить, что включенные в настоящую заявку примеры алгоритмов управления и оценки могут использоваться с разнообразными конфигурациями систем двигателей и/или транспортных средств. Раскрытые в настоящей заявке способы и алгоритмы управления могут храниться в виде исполняемых инструкций в долговременной памяти и могут исполняться системой управления, включающей контроллер, совместно с различными датчиками, исполнительными механизмами и прочими техническими средствами в составе 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 несколько 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, в которой раскрытые действия осуществляют путем выполнения инструкций в системе, включающей различные аппаратные компоненты в составе двигателя совместно с электронным контроллером.
Следует понимать, что раскрытые в настоящем описании конфигурации и программы по своей сути являются лишь примерами, и что конкретные варианты осуществления не должны рассматриваться в ограничительном смысле, ибо возможны разнообразные их модификации. Например, вышеизложенная технология может быть применена к двигателям со схемами расположения цилиндров V-6, 1-4, I-6, V-12, в схеме 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 схем, а также других отличительных признаков, функций и/или свойств, раскрытых 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 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 УПРАВЛЕНИЯ ВСАСЫВАЮЩИМ НАСОСОМ | 2015 |
|
RU2702953C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ОХЛАЖДЕНИЯ НАСОСА ПРЯМОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2716787C2 |
| СПОСОБ ДЛЯ ТОПЛИВНОЙ СИСТЕМЫ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2710450C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ВПРЫСКА ТОПЛИВА ПРИ ПОСТОЯННОМ И ПЕРЕМЕННОМ ДАВЛЕНИИ | 2015 |
|
RU2706872C2 |
| СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ТОПЛИВНОГО НАСОСА ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2015 |
|
RU2676905C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ВПРЫСКА ТОПЛИВА С ПОСТОЯННЫМ И ПЕРЕМЕННЫМ ДАВЛЕНИЕМ | 2015 |
|
RU2710442C2 |
| Способ (варианты) и система для управления системой впрыска топлива | 2016 |
|
RU2723641C2 |
| УПРАВЛЕНИЕ ВСПРЫСКОМ ТОПЛИВА | 2017 |
|
RU2685783C2 |
| СПОСОБ (ВАРИАНТЫ) И СИСТЕМА ДЛЯ ДВОЙНОГО ВПРЫСКА ТОПЛИВА | 2016 |
|
RU2717863C2 |
| СПОСОБ РАЗГРУЗКИ ДАВЛЕНИЯ В ТОПЛИВНОЙ РАМПЕ НЕПОСРЕДСТВЕННОГО ВПРЫСКА (ВАРИАНТЫ) И ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА | 2017 |
|
RU2727942C2 |
Изобретение может быть использовано в системах топливоподачи двигателей внутреннего сгорания (ДВС). Предложены системы и способы для эксплуатации топливного насоса непосредственного впрыска. В одном из вариантов система содержит аккумулятор 340, расположенный соосно внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска, при этом аккумулятор расположен ниже по потоку от электромагнитного обратного клапана 312. Аккумулятор может регулировать давление в компрессионной камере 378 топливного насоса непосредственного впрыска и в топливной рампе высокого давления 250, когда топливный насос непосредственного впрыска работает в режиме стандартного давления. Изобретение позволяет улучшить показатели работы топливного насоса непосредственного впрыска и продлить срок его эксплуатации. 3 н. и 16 з.п. ф-лы, 12 ил.
1. Насосная система непосредственного впрыска топлива, содержащая:
аккумулятор, имеющий поршень аккумулятора, соосно расположенный внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска напротив поршня насоса с образованием компрессионной камеры между поршнем аккумулятора и поршнем насоса, и электромагнитный обратный клапан, непосредственно соединенный с объемом аккумулятора, причем поршень аккумулятора отделяет компрессионную камеру от объема аккумулятора.
2. Система по п. 1, отличающаяся тем, что аккумулятор расположен над указанной компрессионной камерой, а под компрессионной камерой внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска расположена область переменного объема, которая отделена от компрессионной камеры поршнем насоса и гидравлически связана с топливным баком, причем область переменного объема непосредственно соединена с электромагнитным обратным клапаном.
3. Система по п. 2, отличающаяся тем, что компрессионная камера топливного насоса непосредственного впрыска выполнена с возможностью получения топлива из области переменного объема через впускной обратный клапан, установленный на входе компрессионной камеры, при этом предусмотрена возможность выхода топлива из компрессионной камеры через выпускной клапан, гидравлически связанный с топливной рампой высокого давления, причем впускной обратный клапан непосредственно соединен с электромагнитным обратным клапаном.
4. Система по п. 3, отличающаяся тем, что аккумулятор содержит пружину, связанную с поршнем аккумулятора, при этом поршень аккумулятора выполнен с возможностью продольного перемещения в цилиндре топливного насоса непосредственного впрыска между первым ограничителем и вторым ограничителем, причем первый ограничитель расположен ближе к юбке поршня аккумулятора, а второй ограничитель расположен ближе к днищу поршня аккумулятора.
5. Система по п. 4, отличающаяся тем, что первый ограничитель расположен вблизи компрессионной камеры в топливном насосе непосредственного впрыска, а второй ограничитель - на удалении от компрессионной камеры внутри объема аккумулятора топливного насоса непосредственного впрыска.
6. Система по п. 5, отличающаяся тем, что есть возможность регулирования перемещения поршня аккумулятора посредством потока топлива от насоса низкого давления через электромагнитный обратный клапан непосредственно в объем аккумулятора.
7. Система по п. 6, отличающаяся тем, что, когда электромагнитный обратный клапан обесточен и функционирует в пропускном режиме для обеспечения возможности топлива течь непосредственно в объем аккумулятора и из него, направление перемещения поршня аккумулятора по существу совпадает с направлением перемещения поршня насоса в топливном насосе непосредственного впрыска.
8. Система по п. 7, отличающаяся тем, что поршень насоса расположен на первом конце цилиндра, а поршень аккумулятора - на втором конце цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска, причем указанный первый конец расположен напротив указанного второго конца.
9. Система по п. 8, отличающаяся тем, что, во время работы топливного насоса непосредственного впрыска в режиме стандартного давления, есть возможность накопления топлива аккумулятором при заданном давлении в течение части хода сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска, при этом заданное давление зависит от коэффициента возвращающей силы пружины аккумулятора.
10. Система по п. 9, отличающаяся тем, что топливный насос непосредственного впрыска содержит
стержень поршня, соединенный с поршнем насоса, при этом стержень поршня имеет наружный диаметр, по существу равный наружному диаметру поршня насоса.
11. Система по п. 9, отличающаяся тем, что топливный насос непосредственного впрыска содержит
стержень поршня, соединенный с поршнем насоса, при этом стержень поршня имеет наружный диаметр, по существу равный половине наружного диаметра поршня насоса.
12. Способ для насоса непосредственного впрыска топлива, содержащий:
когда электромагнитный обратный клапан, расположенный выше по потоку от аккумулятора и непосредственно соединен с объемом этого аккумулятора, обесточен и переведен в проходной режим при работе в режиме стандартного давления,
регулирование давления в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска посредством продольного перемещения поршня аккумулятора, и посредством продольного перемещения поршня насоса внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска образование объема компрессионной камеры между поршнем насоса и поршнем аккумулятора, причем поршень аккумулятора отделяет объем аккумулятора от объема компрессионной камеры.
13. Способ по п. 12, отличающийся тем, что аккумулятор гидравлически связан с компрессионной камерой топливного насоса непосредственного впрыска, причем аккумулятор накапливает топливо в течение части хода сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска.
14. Способ по п. 13, отличающийся тем, что давление в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска регулируют для создания разности давлений между днищем и юбкой поршня топливного насоса непосредственного впрыска во время хода сжатия в топливном насосе непосредственного впрыска.
15. Способ по п. 14, отличающийся тем, что аккумулятор содержит пружину, связанную с поршнем, при этом поршень расположен внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска с возможностью продольного перемещения между первым ограничителем и вторым ограничителем.
16. Способ по п. 15, также содержащий, когда электромагнитный обратный клапан запитан при работе в режиме переменного давления, регулирование давления в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска с помощью электромагнитного обратного клапана.
17. Насосная система непосредственного впрыска топлива, содержащая:
топливный насос непосредственного впрыска, содержащий компрессионную камеру и поршень, при этом поршень имеет кулачковый привод и совершает возвратно-поступательные движения в цилиндре;
топливную рампу высокого давления, гидравлически связанную с топливным насосом непосредственного впрыска;
аккумулятор, соосно расположенный внутри цилиндра топливного насоса непосредственного впрыска и выполненный с возможностью гидравлического сообщения с компрессионной камерой;
плунжер аккумулятора, расположенный внутри цилиндра с возможностью продольного перемещения между первым ограничителем и вторым ограничителем, причем плунжер аккумулятора расположен напротив поршня в цилиндре и отделяет объем аккумулятора от компрессионной камеры;
пружину, связанную с плунжером;
впускной обратный клапан, расположенный на входе компрессионной камеры;
электромагнитный обратный клапан, непосредственно соединенный с объемом аккумулятора;
впуск электромагнитного обратного клапана, гидравлически связанный с насосом низкого давления; и
выпуск электромагнитного обратного клапана, выполненный с возможностью непосредственного гидравлического сообщения с объемом аккумулятора.
18. Система по п. 17, отличающаяся тем, что в первом режиме давление в компрессионной камере топливного насоса непосредственного впрыска и топливной рампе высокого давления регулируют посредством продольного перемещения аккумулятора, а также тем, что во втором режиме давление в компрессионной камере и топливной рампе высокого давления регулируют с помощью электромагнитного обратного клапана.
19. Система по п. 18, отличающаяся тем, что первый режим содержит отключение и обесточивание электромагнитного обратного клапана, причем второй режим содержит включение электромагнитного обратного клапана.
| US 7610902 B2, 03.11.2009 | |||
| US 20140224209 A1, 14.08.2014 | |||
| СИСТЕМА ВПРЫСКИВАНИЯ ТОПЛИВА С ИНТЕГРИРОВАННЫМ ТОПЛИВНЫМ АККУМУЛЯТОРОМ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ | 2010 |
|
RU2568024C2 |
| ТОПЛИВНАЯ СИСТЕМА ДИЗЕЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ | 2014 |
|
RU2554151C1 |
| Устройство для впрыскивания топлива в бескомпрессорных двигателях внутреннего горения | 1933 |
|
SU46217A1 |
| Л. С. РЫБКИН и В. А. Родниковi>&«BJi!rjCvi.:;A | 0 |
|
SU190143A1 |
