具有直接喷射系统和进气道燃料喷射系统的内燃发动的制造方法

具有直接喷射系统和进气道燃料喷射系统的内燃发动的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于停用凸轮驱动燃料泵的系统和方法。本系统包含直接燃料喷射系统；进气道燃料喷射系统；由凸轮驱动的用于直接喷射系统的泵，其中所述泵可以根据直接喷射系统的激活而激活和停用。当没有燃料被泵送至泵时停用泵使泵组件上的磨损最小并且增加了效率。
【专利说明】具有直接喷射系统和进气道燃料喷射系统的内燃发动机
【技术领域】
[0001]本申请要求在2012年6月15日提交的德国专利申请号102012210072.5的优先
权，该申请全部内容包含在此以供参考。
【背景技术】
[0002]本发明涉及具有直接喷射系统和进气道燃料喷射系统的内燃发动机。

【发明内容】

[0003]在带有燃料喷射的发动机中，会发生燃料直接喷射至汽缸或进气道，例如，喷射至进气歧管或位于汽缸进气门的上游的进气道的一些其他区域。在所谓的直接喷射系统中实现第一变体，以及在所谓的进气道燃料喷射系统中实现第二变体。
[0004]US2010/0024771A1呈现了具有直接喷射系统和具有进气道燃料喷射系统，以及具有在两个喷射系统中切换的气门的喷射系统。提供了两个燃料泵和两个油箱。气门能够切换组件的不同配置。
[0005]US2010/0162619A1公开了这样的发动机，其中发动机的主要水泵作为发动机的冷却液温度的函数被激活和停用。
[0006]US2010/0269791A1描述了直接喷射系统和压力传感器的诊断系统，其中，在诊断模式中，串联连接的两个燃料泵中的一个被停用。
[0007]US2009/0038587A1呈现了用于控制直接喷射系统的方法，其中直接喷射系统具有抽吸泵以及燃料泵。冷起动的设置确保了快速建立压力，以及为正常驱动操作提供了停用
泵的第二设置。
[0008]在配有直接喷射和进气道燃料喷射的发动机中，直接喷射可以被禁能/停用，但是泵可以继续操作。活塞的干式操作可以产生多余的热，这将由于热燃料沉淀形成或组件磨损导致泄漏。本
【发明者】在此认识到上述描述的缺点，并公开了具有直接喷射系统和进气道燃料喷射系统的内燃发动机的系统和方法，其包含:用于直接喷射系统的泵，其中泵可以根据直接喷射系统的激活而激活和停用。因此当直接喷射系统停用时，可以停用泵。以这种方式，可防止干式运行的泵过热，其增加了泵及发动机整体的使用寿命和可靠性。特别地，能够防止即使没有燃料流经泵，泵或活塞也会运动的情况。
[0009]对于激活和停用，泵可被连接至凸轮驱动器。特别是能够使用使汽缸关闭的技术。泵可机械地连接至发动机的驱动系统。通常，泵的驱动来自驱动系统；这也可以使用本公开实现。因此，泵的停用使泵与发动机的驱动系统机械地去耦合。
[0010]提供一种用于停用凸轮驱动燃料泵的系统和方法。本系统包含直接燃料喷射系统；进气道燃料喷射系统；由凸轮驱动的直接喷射系统的泵，其中泵可以根据直接喷射系统的激活和停用而激活和停用。当没有燃料被泵送至泵时停用泵使泵组件上的磨损最小化并且增加了效率。
[0011]当单独通过附图或结合附图时，将通过以下详细说明，更清晰地明白本发明的上述优势和其他优势、以及特征。
[0012]应理解，提供上述
【发明内容】
是要以简化的形式介绍所选概念，其将在详细说明中得到进一步说明。这并不意味着确定所要求保护主题的关键或基本特征，其范围仅由权利要求限定。另外，所要求保护主题不被限制于解决上述或在本发明中任何部分指出的任何不利的实施。此外，本
【发明者】在此认识到本文所指缺点，并且不承认其已知。
【专利附图】

【附图说明】
[0013]图1示意性示出内燃发动机汽缸的示例性实施例。
[0014]图2为根据本公开的具有直接喷射系统和进气道燃料喷射系统的发动机的第一示意图。
[0015]图3示出根据本公开的示例性凸轮凸角切换系统。
[0016]图4示出根据本公开的示例性凸轮凸角切换致动器。
[0017]图5示出与套筒啮合的示例性凸轮凸角切换致动器。
[0018]图6示出根据本公开的内燃发动机操作方法的流程图。
【具体实施方式】
[0019]图1示出内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例性实施例。通过包括控制器12的控制系统和通过来自车辆驾驶员130经输入装置132的输入，可以至少部分地控制发动机
10。在该例子中，输入装置132包括加速器踏板和踏板位置传感器134，用于产生比例踏板位置信号PP。发动机10的汽缸(在此还被称为“燃烧室”)14可包括其中设置了活塞138的燃烧室壁136。活塞138可被耦合至曲轴140，以便活塞的往复运动被转换成曲轴的旋转运动。曲轴140可经传动系统耦合至客车的至少一个驱动轮。此外，起动机(未示出)可经飞轮稱合至曲轴140,从而使能发动机10的起动操作。
[0020]汽缸14可以经一系列进气通道142、144、146接收进气。进气通道146可以与除了汽缸14的发动机10的其他汽缸连通。在一些实施例中，一个或更多进气通道可包括增压装置，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配有涡轮增压器的发动机10，其中涡轮增压器包括布置在进气通道142和144之间的压缩机174以及沿排气通道148布置的排气涡轮176。压缩机17经轴杆180至少部分地由排气涡轮176提供动力，其中增压装置被配置为涡轮增压器。然而，在其他例子中，例如其中发动机10具有机械增压器，可选择性省略排气涡轮176，其中压缩机174可以通过来自马达或发动机的机械输入提供动力。可以沿着发动机的进气通道提供包括节流板164的节气门162，用于改变被提供至发动机汽缸的进气的流速和/或压力。例如，节气门162可被设置在如图1所示的压缩机174下游，或可选地被设置在压缩机174的上游。
[0021]排气通道148能够接收除了汽缸14之外的发动机10的其他汽缸的排气。示出排气传感器128耦合至排放控制装置178上游的排气通道148。传感器128可选自用于提供排气空气/燃料比指示的各种合适的传感器，例如线性氧传感器UEGO (通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO (如图所示)、HEGO (加热的EGO)、NOx, HC、或CO传感器。排放控制装置178可以是三元催化器(TWC)、N0x收集器、各种其他排放控制装置、或其组合。
[0022]发动机10的每个汽缸可包括一个或更多进气门和一个或更多排气门。例如，示出汽缸14包括位于汽缸14上部区域的至少一个进气提升阀150和至少一个排气提升阀156。在一些实施例中，发动机10的每个汽缸，包括汽缸14，可包括位于汽缸上部区域的至少两个进气提升阀和至少两个排气提升阀。
[0023]可通过控制器12经致动器152控制进气门150。类似地，可通过控制器12经致动器154控制排气门156。在一些条件下，控制器12可改变提供至致动器152和154的信号，从而控制打开和关闭各个进气门和排气门。通过各个阀位置传感器(未示出)，可以确定进气门150和排气门156的位置。阀致动器可以是电子阀致动类型或凸轮致动类型、或其组合。可以同时控制进气门和排气门正时，或可以使用任何可能的可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双可变凸轮正时或固定凸轮正时。每个凸轮致动系统可包括一个或更多凸轮，并且可以使用一个或更多凸廓线线切换(CPS)、可变凸轮正时(VCT)、可变气门正时(VVT)和/或可变气门升程(VVL)系统，其通过控制器12操作，从而改变气门操作。例如，汽缸14可选地包括经电动气门致动控制的进气门以及经包括CPS和/或VCT的凸轮致动控制的排气门。在其他实施例中，可以通过常用气门致动器或致动系统，或可变气门正时致动器或致动系统控制进气门和排气门。
[0024]汽缸14可以有压缩比，其为当活塞138处于底部中心到顶部中心时的体积比。在一个例子中，压缩比在9:1至10:1范围内。然而，在使用不同的燃料的一些例子中，可以增加压缩比。例如，这将在使用较高辛烷燃料或具有较高潜在汽化焓的燃料时发生。如果使用直接喷射，压缩比也可以被增加，这是由于其对发动机爆震的影响。
[0025]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可包括用于开始燃烧的火花塞192。在所选操作模式下，点火系统190经火花塞192能够将点火火花提供至燃烧室14，以响应于来自控制器12的火花提前信号SA。然而，在一些实施例中，可以省略火花塞192，例如其中发动机10可通过自动点火或通过燃料喷射开始燃烧，如一些柴油发动机中的情况。
[0026]在一些实施例中，发动机10的每个汽缸可配置一个或更多燃料喷射器，用于向汽缸提供燃料。作为非限制性例子，示出汽缸14包括两个燃料喷射器166和170。燃料喷射器166和170可经配置输送从燃料系统8所接收的燃料。如参考图2-3详细描述的，燃料系统8可包括一个或更多燃料箱、燃料泵、以及燃料轨。示出燃料喷射器166直接耦合至汽缸14，用于与信号FPW-1脉冲宽度成比例的在其中直接喷射燃料，其中信号FPW-1通过电子驱动器168从控制器12接收。以这种方式，燃料喷射器166提供将燃料喷射至汽缸14的所谓的直接喷射(下文被称为“DI”)。尽管图1示出喷射器166被放置在汽缸14的一侧，但其可选地位于活塞的顶部，例如火花塞192的位置附近。当使用醇基燃料操作发动机时，由于一些醇基燃料的较低挥发性，这样的位置可以增加混合和燃烧。可选地，喷射器可以位于进气门的顶部和附近，以增加混合。燃料可经高压燃料泵以及燃料轨从燃料系统8的燃料箱输送至燃料喷射器166。可选地，燃料可以以低压通过单极燃料泵输送，在该情况中，在压缩冲程过程中的直接燃料喷射正时比使用高压燃料系统的情况更加受限。此外，燃料箱可具有将信号提供至控制器的压力传感器。参考图2本文还详细描述出燃料系统8的示例性实施例。
[0027]在提供所谓的燃料进气道喷射至汽缸14上游的进气口的配置(在此被称为“PFI”)中，示出燃料喷射器170被布置在进气通道146内，而不是汽缸14内。燃料喷射器170可以按与信号FPW-2的脉冲宽度成比例喷射从燃料系统8接收的燃料，其中信号FPW-2经电子驱动器171从控制器12接收。注意单个驱动器168或171可被用于两个燃料喷射系统，或可以使用多个驱动器，例如用于燃料喷射器166的示例驱动器168和用于燃料喷射器170的驱动器171，如图所示。
[0028]在可选例子中，每个燃料喷射器166和170可被配置为直接燃料喷射器，用于将燃料直接喷射至汽缸14。在又一个例子中，燃料喷射器166和170可被配置为进气道燃料喷射器，用于将燃料喷射至进气门150的上游。在其他例子中，汽缸14可包括单个燃料喷射器，其经配置从燃料系统中接收不同相对量的不同燃料作为燃料混合物，并且还被配置将该燃料混合物直接喷射至汽缸，作为直接燃料喷射器，或进气门的上游作为进气道燃料喷射器。类似地，应当理解地是本文所描述的燃料系统不会受到此处通过示例的方式描述的特定燃料喷射器限制。
[0029]在汽缸的单循环过程中，燃料可以通过喷射器被输送至汽缸。例如，每个喷射器可输送在汽缸14中燃烧的总燃料喷射的一部分。此外，从每个喷射器输送的燃料分布和/或相对量根据操作条件可以变化，例如发动机负荷、爆震、以及排气温度，例如以下所描述的。在打开进气门事件、关闭进气门事件(例如，基本上在进气冲程之前)、以及在打开和关闭进气门操作过程中，可以输送进气道喷射的燃料。类似地，例如在进气冲程、以及部分在先前的排气冲程、进气冲程、以及部分地在压缩冲程过程中，可以输送直接喷射的燃料。类似地，即使对于单个燃烧事件，喷射的燃料可在不同的时间从进气道/端口(port)和直接喷射器喷射。此外，对于单个燃烧事件，可以在每个循环执行多次喷射所输送的燃料。可以在压缩冲程、进气冲程、或任何类似组合过程中执行多次喷射。
[0030]如上所述，图1示出多汽缸发动机的一个汽缸。类似地，每个汽缸可类似地包括其自身的一组进气/排气门、燃料喷射器、火花塞等等。应当明白地是发动机10可包括任何合适的汽缸数量，其包括2、3、4、5、6、8、10、12、或更多汽缸。此外，这些汽缸的每个能够包括参考汽缸14在图1所描述和显示的一些或所有各种组件。
[0031]燃料喷射器166和170可具有不同的特征。这些特征包括尺寸差异，例如，一个喷射器可具有比另一个喷射器要大的喷射孔。其他差异包括但不限于，不同的喷射角度、不同的操作温度、不同的瞄准(targeting)、不同的喷射正时、不同的喷雾特性、不同的位置等。此外，依据喷射器170和166间的喷射燃料的分配率，可以实现不同的效果。
[0032]在一些实施例中，燃料系统8可包含两个燃料箱，其可容纳不同燃料类型的燃料，例如具有不同燃料品质和不同燃料成分的燃料。差异可包括不同的醇含量、不同的水含量、不同的辛烷、不同的汽化热、不同的燃料掺杂、和/或其组合。具有不同汽化热的燃料的一个例子可以包括作为具有较低汽化热的第一燃料类型的汽油，和作为具有较大汽化热的第二燃料类型的乙醇。在另一个例子中，发动机可使用汽油作为第一燃料类型，以及含有燃料掺杂的醇作为第二燃料类型，例如E85 (近似于85%乙醇和15%汽油)或M85 (近似于85%甲醇和15%汽油)。其他的可行物质包括水、甲醇、醇和水的混合物、水和甲醇的混合物、醇的混合物等等。
[0033]在另一个例子中，燃料可以是与不同醇成分掺杂的醇，其中第一燃料类型可以是与较低浓度的醇掺杂的汽油醇，例如ElO (接近于10%甲醇)，而第二燃料类型可以是与较大浓度的醇混合的汽油醇，例如E85 (接近于85%甲醇)。另外，第一和第二燃料的其他燃料品质也可以不同，例如温度、粘性、辛烷数差异等等。此外，一个或两个燃料箱的燃料特征可以频繁变化，例如由于燃料箱再填充的日复一日的变化。在另一个实施例中，直接喷射器166和进气道燃料喷射器170可共享常用燃料箱。
[0034]控制器12在图1中被示为微型计算机，其包括微处理器单元106、输入/输出端口(I/O) 108、可执行程序和校准值的电子存储介质，其在该特定例子中被示为只读存储芯片(ROM) 110、随机存取存储器(RAM) 112、保活存储器(KAM) 114、以及数据总线。控制器12可接收来自被耦合至发动机10的传感器的各种信号，除了那些先前已述信号之外，还包括来自质量空气流传感器122的感应的质量空气流(MAF)测量；来自被耦合至冷却套筒118的温度传感器116的发动机冷却液温度(ECT);来自被耦合至曲轴140的霍尔效应传感器(或其他类型)120的表面点火感测信号(PIP);来自节气门位置传感器的节气门位置(TP);以及来自传感器124的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号、RPM可以通过控制器12从信号PIP产生。来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP可被用于提供进气歧管内的真空、或压力指示。
[0035]图2以高度示意形式示出例如客车或货车等机动车的内燃发动机I。发动机I具有直接喷射系统2，其用于将燃料喷射至汽缸，以及具有进气道燃料喷射系统3，其用于将燃料喷射至发动机I的进气道，例如喷射至进气歧管。喷射系统2、3可以是发动机I的组成部分或可以是外部设备。燃料箱4通过泵8和经过管路5连接至喷射系统2、3。
[0036]在直接喷射系统2的管路5中,布置有用于输送燃料的高压泵6。泵6被机械地率禹合至发动机I或驱动系统。例如，泵6可以直接或间接连接至发动机轴杆7。泵6通常被配有电控制流速控制阀(未示出)。所述流速控制阀可以通过控制器10被设置成零输送位置。这具有这样的效应，即燃料通过泵8自动地输送至低压侧，也就是说，输送至进气道喷射系统3。这同样应用至直接喷射操作。如果进气道喷射系统3未被致动，燃料自动地输送至高压喷射系统2。
[0037]控制器或调整器10致动直接喷射系统2的泵6，以便泵6能够根据直接喷射系统2的激活而被激活和停用。为了该目的，控制器10可直接致动泵6或致动激活机构236，例如凸轮驱动器等。
[0038]发动机控制器10被连接至发动机I和发动机I的排气系统和进一步系统的传感器(未示出)。发动机控制器10通常决定使用何种喷射系统。
[0039]泵和进气道燃料喷射系统或进气道燃料喷射系统的泵可被连接至常用燃料箱。不管泵的停用能力，能够实现简单的燃料系统。
[0040]根据本公开的第二方面，在操作具有直接喷射系统和进气道燃料喷射系统的内燃发动机的方法中，根据直接喷射系统的操作状态而操作直接喷射系统的泵。应用如上所示的相同优势和修正。
[0041]当停用或已经停用直接喷射系统时，泵可以被停用。因此，泵在所有时间保持最佳操作或温度窗口。已在激活直接喷射系统之前，例如在所需的时间之前，控制器，例如发动机控制器或优选连接至发动机控制器的独立控制器可以激活泵，从而以便快速地建立燃料供应。如果再次需要或激活直接喷射系统，则再次激活泵，以便将燃料供应至直接喷射系统。
[0042]以下，基于图6将描述具有直接喷射系统2和进气道燃料喷射系统3的内燃发动机I的操作方法。[0043]图3示出发动机10内的示例性空转机构(lost motion mechanism) 200,其中发动机10经配置成响应于发动机工况啮合泵致动器202。发动机10包括带有凸轮轴206的配气机构204。泵致动器202为泵6提供动力，泵6将燃料提供至图1所示的直接喷射器166。空转机构200允许泵致动器202啮合和脱离由凸轮轴206提供动力。应理解地是这是空转机构的一个例子，其他实施例可采用此类机构的不同配置。一个这样的例子是弹簧类型的空转机构，其中圆柱杆被插入夹套中。当此类空转机构啮合时，凸轮凸角的旋转运动产生的上下运动可使夹套和杆一致运动，因此运动被传入致动器。可选地，杆和夹套可以脱离，以便圆柱杆的上下运动仅在夹套内上下滑动。此外，可以通过顶置凸轮轴、曲轴或其他合适的旋转动力源为本公开的泵致动器提供动力。
[0044]—个或更多凸轮塔或凸轮轴安装区域可支撑凸轮轴206。例如，示出凸轮塔216邻近泵致动器202。凸轮塔可支撑顶置凸轮轴并且可分离被放置在每个汽缸上方凸轮轴上的升举机构。
[0045]凸轮轴206可以是进气凸轮轴或排气凸轮轴，并且可包括多个凸轮，其经配置控制打开和关闭气门。例如，图3示出被放置在泵致动器202上方的第一凸轮凸角212和第二凸轮凸角214。凸轮凸角可包括凸轮凸角212以及另一个凸轮凸角214，其中凸轮凸角212被配置啮合泵致动器202，凸轮凸角214具有圆柱形(例如，被配置为零升程凸轮)，其在凸轮轴旋转时不啮合泵致动器202。例如，凸轮212可以是全升凸轮凸角214，并且凸轮214可以是零升程凸轮凸角。在另一个实施例中，可以通过曲轴驱动泵(例如图1所示曲轴140)。
[0046]泵致动器202包括机构218，其耦合至凸轮轴用于激活或停用泵致动器202。例如，凸轮凸角212和214可以滑动地附接至凸轮轴，以便凸轮凸角能够沿着单缸基础上的凸轮轴滑动。例如，被放置在泵致动器202上方的凸轮凸角212和214可以滑动穿过凸轮轴，从而激活或停用泵致动器202。气门凸轮从动件220可以包括滚柱指轮从动件(RFF) 222，其与被放置在泵致动器202上方的凸轮凸角啮合。例如，在图3中，示出滚柱222与全升程凸轮凸角212啮合。
[0047]外套筒224可被耦合至花键连接至凸轮轴206的凸轮凸角212和214。通过将销，例如销230或232中的一个啮合至外套筒中的开槽的轮毂，套筒的轴位置可以被重新定位成不同凸轮凸角啮合被耦合至泵致动器202的凸轮从动件，以便改变气门的升程。例如，套筒224可包括一个或更多替换槽，例如槽226和228，其围绕套筒的外圆周延伸。替换槽可具有围绕外套筒的螺旋构型，在一些例子中，可在外套筒内形成Y形或V形槽，其中Y形或V形槽经配置在不同时间啮合两个不同的致动器销，例如，第一销230和第二销232，以便移动外套筒，从而改变泵致动器202的升程廓线。此外，套筒224中的每个槽的深度可以沿着槽的长度降低，以便在销从原始位置被部署至槽后，随着套筒和曲轴杆旋转，销通过降低深度的槽返回至原始位置。
[0048]例如，如图3所示，当第一销230被部署至槽226时，外套筒224可以沿远离凸轮塔216的方向移动，同时凸轮轴206旋转，因此将凸轮凸角214放置在用于激活泵的泵致动器202上方。为了切换回凸轮凸角212，第二销232可被部署至槽228，其将朝向凸轮塔216移动外套筒224，从而将凸轮凸角212放置在泵致动器202的上方。
[0049]致动器销230和232包括在凸轮凸角切换致动器234，其经配置调节销的位置，以便切换被放置在气门上方的凸轮凸角。凸轮凸角切换致动器234包括激活机构236，其可以被液压提供动力、或电致动、或其组合。激活机构236经配置改变销的位置，以便激活或停用泵6 (图2所示)。例如，激活机构236可以是耦合至销230和232的线圈，以便当线圈例如通过从控制系统供应至其中的电流通电时，力被施加至两个销，从而朝向套筒部署两个销。下面参考图4和图5更加详细地描述出示例性凸轮凸角切换致动器。
[0050]如上所述，在同时致动两个销的方法中，例如通过使用耦合至两个销的单个线圈致动器，在致动器能够通电的地方存在正时窗口，直到所需的销被部署在其槽内，然后在其他销落入非预定槽内之前可以将致动器断电，其中随着套筒运动销越过槽。如果致动器没有及时地断电，第二销将落入槽内，造成机械干扰。此外，对销的单独控制通常需要两个线圈每致动器，以及两倍于来自发动机控制模块的许多控制信号，因此增加了与该系统有关的成本。因此，如图3-6所示，凸轮凸角切换致动器234可包括球锁定机构336，其被放置在致动器主体314中的销230和232之间。如下更加详细地描述，球锁定机构336可防止一个销在其他(所需的)销被部署后被部署。
[0051]图4示出不同的观察点以及在不同的示例性操作中的具有球锁定机构336的第一示例性凸轮凸角切换致动器234。例如，在302处，图4从侧面示出当销230和232均处于原始位置时的凸轮凸角切换致动器234，以及在304处，图4示出沿线310当两个销均处于原始位置时的致动器234的横截面。在302所示视图是沿304所示的中心线312的致动器横截面图。
[0052]在306处，图4从侧面示出当销230被部署销232维持原始位置时的凸轮凸角切换致动器234，并且在308处，图4示出当销230被部署销232维持在原始位置时的沿线310的致动器234横截面。306所示视图是沿308所示的中心线312的致动器横截面图。
[0053]凸轮凸角切换致动器234包括激活机构236，其可以被液压提供动力、或电致动、或其组合。在一个例子中，激活机构236可以是致动器234中的耦合至销230和232的单个激活机构。响应于从控制器，即控制器12中所接收的信号，激活机构236可经配置将力供应至销230和232，从而推动销远离激活机构236朝向槽套筒，例如图3所示套筒224。响应于从控制器接收的第二信号，激活机构236可经配置中断将力施加至销。
[0054]例如，激活机构236可包含被放置在销230和232上方的电磁线圈。线圈可经配置例如通过供应至线圈的电流被选择性地通电，以及例如通过移除供应至线圈的电流被选择性地断电。以这种方式，在线圈通电状态下，可将力，例如电磁力供应至销230和232，从而朝向套筒推动销，以及在线圈断电状态下，可移除被供应至销的力，以便销在孔眼316和318中以未加偏压的方式运动。一般，当线圈断电时，采用一些类型的磁或机械机构，将销保持在原始位置。没有该机构，在断电时不能防止销落入槽内。该机构不会将完全延伸的销返回至原始位置，而是保持缩回的销不再延伸。
[0055]凸轮凸角切换致动器234包括主体314，其具有第一孔眼316和第二孔眼318，其从主体314的顶侧320垂直延伸至主体314的底侧322。例如，主体314可以基本是在其中有孔眼316和318延伸穿过的固体金属组件，从而在主体内形成小孔，以便第一销230被包含在或容纳在第一孔眼316内，以及第二销232被包含和容纳在第二孔眼318内。在一些例子中，孔眼和销的长度可以显著地长于其直径。销在其各个孔眼内沿着垂直方向从主体314的顶侧320到主体314的底侧322可运动。如上所述，在某些条件下，销在孔眼内的运动将由于被施加至激活机构236的销的力而偏移。[0056]销的高度，例如第一销230的高度324，可以比主体314的高度326高。此外，致动器234中的每个销的高度可以基本上相同。如上所述，每个销可以在容纳其的孔眼内滑动。例如，在图4所示302处，示出销230和232位于致动器234内的原始位置。在原始位置,销可在主体314的顶面313上方延伸确定的距离/正距离(positive distance) 328，然而，销的底面，例如销230的底面330可以与主体314的底面332齐平，以便销在原始位置不会延伸越过主体314的底面。
[0057]然而，响应于致动激活机构236，一个或两个销可被运动或部署至延伸的位置。例如，如图4所示在306处，销230远离其原始位置朝向主体314的底侧322运动，以便销230的底面330越过主体314的底面332延伸确定的(positive)、非零距离334。在其他条件下，可以以相似的方式部署第二销，从而越过另一个主体314的底面延伸。
[0058]例如，响应于升程廓线改变事件，致动机构/激活机构236可通电，从而将力施加至销230和232，以便向下偏压销远离致动器主体314的顶面313朝向槽外套筒，例如图3所示套筒224，以便销230延伸越过主体314的底面332，从而啮合被放置在致动器主体314下方的套筒中的槽，例如套筒224内。基于与槽啮合，通过将套筒推入沿凸轮轴的不同位置，销230可开始凸轮升程廓线改变。
[0059]凸轮凸角切换致动器234包括被放置在主体314内的孔眼316和318之间的球锁定机构336。球锁定机构336包括球或实心球338，其被放置在孔眼316和318间的孔或小孔340内。小孔340可垂直孔眼朝向主体314的一侧342延伸，以及在一些例子中，可在主体314的一侧342内形成开口 344。例如，当在维修过程中将销从主体314中移出时，开口344可允许替换球体338。然而，在其他例子中，小孔340可在第一孔眼316和第二孔眼318之间延伸，并且不会延伸超出主体314的一侧342。
[0060]球338可以是在孔眼316和318之间的小孔340内可移动的实心金属球。例如，球338的直径341可以基本上与小孔340的直径343相同，但是可以比直径343稍小，以便球338沿主体314内的第一和第二孔眼之间的线310，在水平方向上可移动。
[0061]每个销包括凹陷区域346，当销处于主体314内的原始位置时，其位于沿邻近小孔344的销的位置。如下更加详细地描述，沿销的凹陷区域可以是弯曲的凹陷，其围绕销的外圆周延伸至销的固体/实体，以便球338在某些条件下可以啮合销的凹陷。
[0062]图5示出在升程廓线切换事件中的凸轮凸角切换致动器234的示例性实施。例如，跟着升程廓线改变要求，例如响应于发动机负荷、转速、或其他操作参数改变，可以为致动机构236通电，从而将力供应至两个销230和232，以朝向外套筒224推动销。如602所示，通过套筒224的表面缺少槽，销232保持在原始位置，然而，销230被部署至销230下方的套筒224表面内的槽226，以便销230向下移动至套筒224的槽226。销230的向下移动使凹陷区域346向下朝向套筒224移动，因此使得球338被推入销232的凹陷区域，从而将销232锁定到位。
[0063]如图604所示，当部署第一销230时，球338被维持在第二销232凹陷内的锁定位置。当套筒224旋转时，第二槽228可出现在销232下方，而第一销230部署在第一槽226内。然而，因为第二销232通过球338被锁定到位，所以第二销将不会被部署至第二槽228，而即使通过致动机构236将力施加至第二销，也要部署第一销。在一些例子中，在第一销230啮合套筒224内的槽后，致动机构可被断电，从而移除被施加至销的力。[0064]随着套筒224继续旋转，可减少第一槽的深度，从而将第一销230推回至其原始位置。当第一销到达其原始位置时，第一销230的凹陷再次与球338排成一行，从而从相对于第二销232的锁定位置释放球，以便如果需要，可部署销232。
[0065]应当理解地是图3-5示出单一类型的空转机构。该机构变化不背离本公开，由此泵致动器202可以在汽缸停用后被禁能/停用。可以有外套筒形状变化以及凸轮凸角切换机构变化。此外，可以有弹簧、或伸缩类型的空转机构，其中当进行不推动凸轮移动时，由凸轮凸角作用的致动器可以在外套筒内移动，而不会推进其他端上的物体。此外，讨论中的轴杆可以不是参考图3-5所述的曲轴。在不同的实施例中，可以利用曲轴运动使泵运行。
[0066]现在转向图6，示出关于操作本公开发动机的方法。本方法可由只读存储器110控制，并由发动机控制器12执行。本方法600开始于发动机启动事件。在步骤602处，预测直接喷射器的激活/活动(activity)。预测可基于踏板位置变化或踏板位置变化率，通过发动机控制器12根据所监测的踏板位置传感器134被确定。此外，关于直接喷射器激活/活动的预测可以基于当前发动机操作参数，例如负荷、转速、空气燃料率等。预测算法可以在连续操作中，以便基于踏板位置和其他发动机工况的监测，可以预期直接喷射器的进一步激活或停用。一旦做出预测，在步骤604处确定是否预期直接喷射器将被停用。如果没有预期(否)直接喷射器将被停用，则在步骤606处维持直接喷射泵激活直到预期直接喷射器停用。如果在步骤604处预期直接喷射器停用(是)，则本方法前进至608。
[0067]在步骤608处，停用直接喷射器。应当理解地是在直接喷射器停用时，进气道燃料喷射器仍供应燃料用于燃烧。在步骤610处，用于停用直接喷射泵的机构被激活。参考图3以上描述出激活机构236。致动激活机构使得凸轮凸角切换为零升程凸轮凸角，其有效地将直接喷射泵与凸轮轴或曲轴的旋转运动脱离，停用泵。
[0068]本方法前进至步骤612，其中确定是否预期直接喷射器的激活。如果未预期直接喷射器的激活(否)，则在步骤614处直接喷射泵维持不激活/停用直到预期可以激活直接喷射器。如果预期激活直接喷射器(是)，则本方法前进至步骤616，其中激活机构236被致动以将凸轮凸角切换成升起凸角，以便泵6可以被啮合。在步骤618处，估算直接喷射泵6内的压力。在发动机控制器12内停用和存储之前，可以基于泵的操作条件确定泵内的压力估算。此外，当泵激活时，可以确定泵压力的估算。在步骤620处，确定泵压力是否大于阈值压力。阈值压力是这样的压力，即在该压力下，直接喷射器可有效地将燃料供应至燃烧室。阈值压力在不同的发动机工况下可以不同并且可由发动机控制器12确定。如果泵内的压力不大于阈值压力(否)，则本方法前进至步骤622，其中维持不激活直接喷射器，直到泵压力超过阈值。如果泵压力大于阈值(是)，则本方法前进至624。在步骤624处，激活直接喷射器。以这种方式，在激活直接燃料喷射系统之前激活泵。然后，本方法返回。
[0069]提供一种用于停用凸轮驱动燃料泵的系统和方法。该系统包含直接燃料喷射系统；进气道燃料喷射系统；由凸轮驱动的用于直接喷射系统的泵，其中泵可以根据直接喷射系统的激活和停用而被激活和停用。当没有燃料泵送通过泵时停用泵使泵组件上的磨损最小并且增加效率。
[0070]在一个实施例中，操作发动机的方法包括，调节高压泵的电控制阀，从而调节耦合至发动机的多个直接喷射喷射器的轨道的轨道压力，同时泵通过凸轮被反复驱动。响应于来自直接喷射喷射器的燃料喷射的停止，例如当进气道燃料喷射继续时，该方法可包括使用于直接燃料喷射系统的泵停用，这不是通过调节电控制阀、或不仅通过调节电控制阀，而是通过例如经耦合至凸轮的轴杆上的停用机构，通过与为泵提供动力的凸轮的旋转运动去耦合实现。为泵提供动力的凸轮可以被再次耦合，以响应于开始直接燃料喷射的要求。
[0071]应当注意，本文所包括的示例性控制和估算例行程序可以被用于各种发动机和/或车辆系统配置。在此描述的特定程序可表示任何数量的处理策略中的一个或多于一个，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程、等等。类似地，所示的各种动作、操作、和/或功能可按所示次序、并列执行、或在一些情况下被省略。同样地，不必需要按该处理顺序实现在此描述的示例性实施例的特征和优势，其被提供是为了便于解释和说明。根据所使用的特定策略，可重复执行一个或更多所示动作、操作、和/或功能。此外，所述动作、操作、和/或功能可通过图表表示这样的代码，其要被编入发动机控制系统中的计算机可读存储媒体内的非暂时性存储器内。
[0072]应明白，因为能有各种变体，所以本文所公开的配置和程序本质上是示例性的，并且这些特定的实施例不应被视作具有限制意义。例如上述技术能够被应用于V-6、1-4、I_6、V-12，对置4，和其他发动机类型。本公开的主题包括本文描述的不同系统和配置的所有新颖和非显而易见组合和子组合、以及在此公开的其他特征、功能、和/或特性。
[0073]权利要求特别指出被视为是新颖和非显而易见的某些组合和子组合。这些权利要求可以指“一个”元件或“第一”元件或其等效物。此类权利要求应理解成包括一个或更多此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。本发明特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可由本发明权利要求修正或经过在此或相关申请中呈现的新权利要求加以要求保护。此类权利要求，无论比原始权利要求范围宽、窄、等同、或不同，仍被视作包括于本发明主题内。
【权利要求】
1.一种内燃发动机，其包含: 直接燃料喷射系统； 进气道燃料喷射系统； 由凸轮驱动的用于所述直接燃料喷射系统的泵， 控制器，其包括存储器，该存储器将指令保持在存储器内，从而基于所述直接燃料喷射系统的激活状态激活和停用所述泵。
2.根据权利要求1所述的发动机，其中驱动所述泵的所述凸轮被布置在曲轴上。
3.根据权利要求1所述的发动机，其中驱动所述泵的所述凸轮被布置在顶置凸轮轴上。
4.根据权利要求1所述的发动机，其中所述泵机械地脱离所述凸轮旋转运动而停用。
5.根据权利要求4所述的发动机，还包含空转机构以使所述泵从驱动系统机械地脱离。
6.根据权利要求1所述的发动机，其中所述泵和进气道燃料喷射系统和所述进气道燃料喷射系统的泵被连接至通用燃料箱。
7.一种方法，其包含: 当直接燃料喷射系统被停用时，通过为泵提供动力的凸轮的旋转运动去耦合，停用所述直接燃料喷射系统的所述泵； 预期所述直接燃料喷射系统的活动；以及 当预期所述直接燃料喷射系统激活时，激活所述泵。
8.根据权利要求7所述的方法，其中在激活所述直接燃料喷射系统之前激活所述泵。
9.根据权利要求7所述的方法，其中通过空转机构去耦合所述凸轮的旋转运动。
10.根据权利要求7所述的方法，还包含在所述直接燃料喷射系统的操作状态期间，通过进气道燃料喷射系统供应燃料。
11.根据权利要求7所述的方法，还包含当预期所述直接燃料喷射系统活动时，在所述泵内的压力大于阈值压力后激活所述直接燃料喷射系统。
12.根据权利要求7所述的方法，其中预期所述直接燃料喷射系统活动包含监测踏板位置。
13.根据权利要求12所述的方法，其中监测所述踏板位置包含监测所述踏板位置变化率。
14.一种系统,其包含: 直接燃料喷射系统； 泵，其耦合所述直接燃料喷射系统； 进气道燃料喷射系统； 旋转轴，其经凸轮驱动器为所述泵提供动力； 空转机构，其耦合至所述旋转轴，从而将所述旋转轴的运动与所述泵脱离。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述旋转轴为顶置凸轮轴。
16.根据权利要求14所述的系统，还包含控制器，其具有指令，用于响应于发动机工况调节所述空转机构的操作。
17.根据权利要求16所述的系统，其中所述发动机工况包括所需的发动机扭矩的变化率。
18.根据权利要求14所述的系统，还包含控制器，其具有指令，用于致动所述空转机构，从而在所述直接燃料喷射系统被停用后，将所述旋转轴的运动与所述泵脱离。
19.根据权利要求14所述的系统，还包含控制器，其具有指令，用于致动所述空转机构，从而在所述直接燃料喷射系统被激活之前，将所述旋转轴的运动耦合至所述泵。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述指令还包括在所述泵内的压力超过预定阈值后激活直接燃料 喷射系统的指令。
【文档编号】F02D1/00GK103511087SQ201310239453
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年6月17日 优先权日:2012年6月15日
【发明者】G·巴奇, O·贝克迈尔 申请人:福特环球技术公司