控制燃料供应系统的方法

控制燃料供应系统的方法
【专利摘要】一种控制发动机10的燃料供应系统100的方法，其中，高压燃料泵130尽可能以在当前发动机转速下提供最佳燃料泵效率的最佳需求水平运行或以零需求水平运行，从而减少发动机10驱动高压燃料泵130所使用的燃料。根据当前存储在高压燃料贮存器140中的燃料量和当前燃料需求Fd是否超过高压燃料泵130以当前发动机转速运行时所能提供的最佳量Po中的至少一个来使用该运行模式。
【专利说明】控制燃料供应系统的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机的燃料供应系统，具体地，涉及降低形成燃料供应系统的一部分的高压燃料泵的损失。
【背景技术】
[0002]众所周知，机动车配置有燃料供应系统，其具有在高压(诸如200MPa)下向发动机(例如，柴油机或直喷汽油机)的一个或多个燃料喷射器供应燃料的高压燃料泵。
[0003]现有技术中，燃料供应系统的问题在于:当燃料泵以峰值效率运行时，由燃料泵供应的燃料量并非总是与燃料所供应的发动机的燃料需求相匹配。在图7中，示出了针对典型高压燃料泵的燃料量相对于发动机转速的曲线，该曲线示出了这一问题的两种示例性情况。
[0004]在图7中，线Xl至线x6为将高压燃料泵效率相等的点连接起来的线，虚线‘of’是将发动机的整个运行转速范围内燃料泵效率最佳的点接合起来的线，Max Eff是高压燃料泵以最大或峰值效率运行时的操作点，且Fd max是表示发动机在其整个运行转速范围内的最大可能的燃料需求的线。
[0005]在情况“A”中，发动机所需的燃料供应超过高压燃料泵在该发动机转速下以最佳效率运行时所能供应的燃料。因此，在这种情况下，高压燃料泵需要在其输出大于该发动机转速下以最佳效率运行时的输出的条件下运行，从而满足发动机的燃料需求。这要求高压燃料泵以低于最佳效率的运行效率运行，从而消耗能量来驱动高压燃料泵。
[0006]在情况“B”中，高压燃料泵能够向发动机供应比其所需更多的燃料。在这种情况下，必须减少高压燃料泵的输出或者必须使过多的燃料返回至低压储存罐。在任一种情况下，通过使高压燃料泵以低于最佳效率运行而造成能量浪费，或者通过以最佳效率运行但产生多于所需的燃料而造成能量浪费。

【发明内容】

[0007]本发明的目的是提供一种通过更高效地运行高压燃料泵而减少发动机燃料使用量的方法和系统。
[0008]根据本发明的第一方面，提供了一种控制发动机燃料供应系统的方法，该系统包括发动机驱动的高压燃料泵、阀门装置和高压贮存器，其中，该方法包括:以零需求水平或最佳需求水平中的一种水平运行高压燃料泵并使用阀门来控制燃料从高压燃料泵和贮存器向发动机的流动以满足发动机的燃料需求，除非贮存器被排空且发动机的燃料需求大于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的可用燃料量。
[0009]该方法的优势在于:高压燃料泵能够在可能的最大时间内以尽可能高效的方式运行。
[0010]该方法还可包括确定高压贮存器中的当前燃料水平、发动机的燃料需求及高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，并基于存储在贮存器中的燃料量和高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量与发动机的燃料需求的比较中的至少一个，控制燃料从高压燃料泵和贮存器向发动机的流动以满足上述发动机的燃料需求。
[0011]因此，基于存储在贮存器中的燃料量和高压燃料泵的当前可用最佳燃料量与发动机的燃料需求的比较中的至少一个，可控制燃料从高压燃料泵和高压贮存器向发动机的流动以满足发动机的燃料需求，从而将高压燃料泵超过某燃料需求水平的运行降至最低，在某燃料需求水平下，最佳燃料量是高压燃料泵的可用燃料量。
[0012]如果高压贮存器中的燃料量大于预定量，则该方法可包括使用来自贮存器的燃料并使高压燃料泵以零需求水平运行。
[0013]如果贮存器中的燃料量低于预定阈值，且发动机的燃料需求低于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则高压燃料泵可以最佳燃料需求水平运行，且任何过量燃料被从高压燃料泵供应至高压贮存器。
[0014]如果贮存器中的燃料量低于预定阈值，且发动机的燃料需求等于高压燃料泵以其最佳需求水平运行时的当前可用燃料供给输出，则高压燃料泵可以最佳需求水平运行以向发动机供应燃料。
[0015]预定阈值可为较低预定阈值和较高预定阈值中的一种。
[0016]如果贮存器中燃料量为零，且发动机的燃料需求大于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则高压燃料泵可以满足发动机的燃料需求所需的需求水平运行。如果贮存器中的燃料量低于预定较低阈值，则贮存器可为排空状态。
[0017]如果贮存器中的燃料量高于预定较高阈值，则高压燃料泵可以零需求水平运行，且可将燃料从高压贮存器供应至发动机来满足发动机的燃料需求。
[0018]通过测量存储在高压贮存器中的燃料的压力，可确定高压贮存器中的燃料水平。
[0019]预定较低阈值可为预定较低压力阈值。
[0020]预定较高阈值可为预定较高压力阈值。
[0021]如果贮存器中的燃料量介于预定较低阈值与预定较高阈值之间，且发动机的燃料需求高于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则高压燃料泵以零需求水平运行，且将燃料从高压贮存器供应至发动机来满足发动机的燃料需求。
[0022]如果贮存器中的燃料量介于预定较低阈值与预定较高阈值之间，且发动机的燃料需求高于或等于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则高压燃料泵以零需求水平运行，且将燃料从高压贮存器供应至发动机来满足发动机的燃料需求。
[0023]根据本发明的第二方面，提供了一种发动机燃料供应系统，包括:燃料储存罐；从储存罐向发动机驱动的高压燃料泵供应燃料的低压燃料泵；在高压下向发动机供应燃料的至少一个燃料喷射器；以高压储存燃料的燃料贮存器；控制燃料在高压燃料泵、贮存器和发动机之间流动的阀门装置；以及控制高压燃料泵、阀门装置和至少一个燃料喷射器的操作的电子控制器，其中，电子控制器使高压燃料泵以零需求水平或最佳需求水平运行并使用阀门来控制燃料从高压燃料泵和贮存器向发动机的流动以满足发动机的燃料需求，除非贮存器被排空并且发动机的燃料需求大于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的可用燃料量。
[0024]该系统的优势在于:该高压燃料泵可在可能的最大时间内尽可能高效低运行。
[0025]还可运行电子控制器来估算高压贮存器中的当前燃料水平、估算发动机的燃料需求及估算高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，并基于存储在贮存器中的燃料量和高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量与发动机的燃料需求的比较中的至少一个，控制燃料从高压燃料泵和贮存器向发动机的流动以满足上述发动机的燃料需求。
[0026]因此，基于存储在贮存器中的燃料量和高压燃料泵的当前可用最佳燃料量与发动机的燃料需求的比较中的至少一个，可由电子控制器来控制燃料从高压燃料泵和贮存器向发动机的流动以满足发动机的燃料需求，从而将高压燃料泵超过某燃料需求水平的运行降至最低，在某燃料需求水平下，最佳燃料量是高压燃料泵的可用燃料量。
[0027]如果贮存器中的燃料量低于预定阈值，且发动机的燃料需求低于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则电子控制器使高压燃料泵以最佳燃料需求水平运行，并控制阀门装置以将任何过量燃料从高压燃料泵供应至高压贮存器。
[0028]如果贮存器中的燃料量低于预定阈值，且发动机的燃料需求等于高压燃料泵以其最佳燃料需求水平运行时的当前可用燃料量，则电子控制器可使高压燃料泵以当前最佳燃料需求水平运行并可控制阀门装置来向发动机供应燃料。
[0029]该预定阈值可为较低预定阈值和较高预定阈值中的一个。
[0030]如果贮存器中的燃料量是零，且发动机的燃料需求大于高压燃料泵以最佳燃料需求水平运行时的可用燃料量，则电子控制器可使高压燃料泵以满足发动机的燃料需求所需的需求水平运行，并可使阀门装置运行以从高压燃料泵向发动机供应燃料、将高压贮存器与高压燃料泵隔离并将高压贮存器与发动机隔离。如果贮存器中的燃料量低于预定较低阈值，则贮存器可为排空状态。
[0031]如果贮存器中的燃料量高于预定阈值，则电子控制器可使高压燃料泵以零需求水平运行，并使阀门装置运行以允许燃料从高压贮存器供应至发动机以满足发动机的燃料需求。
[0032]如果贮存器中的燃料量介于预定较低阈值与预定较高阈值之间，且发动机的燃料需求高于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则电子控制器使高压燃料泵以零需求水平运行，并使阀门装置运行以使燃料从高压贮存器供应至发动机来满足发动机的燃料需求。
[0033]如果贮存器中的燃料量介于预定较低阈值与预定较高阈值之间，且发动机的燃料需求高于或等于高压燃料泵以最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则电子控制器使高压燃料泵以零需求水平运行，并使阀门运行以使燃料从高压贮存器供应至发动机来满足发动机的燃料需求。
[0034]根据本发明的第三方面，提供了 一种具有发动机和燃料供应系统的机动车，其中，该燃料供应系统为根据本发明的第二方面构造的燃料供应系统。
【专利附图】

【附图说明】
[0035]现参考附图通过实例来描述本发明，其中:
[0036]图1是根据本发明的第一方面的机动车发动机燃料系统的控制方法的高层流程图；
[0037]图2是根据本发明的第三方面的机动车的平面示意图，该机动车具有根据本发明的第二方面的燃料供应系统；
[0038]图3是表示图2中所示的燃料供应系统的第一实施例的框图；
[0039]图4是表示图2中所示的燃料供应系统的第二实施例的框图；
[0040]图5是表示图2中所示的燃料供应系统的第三实施例的框图；
[0041]图6是表示图2中所示的燃料供应系统的第四实施例的框图；
[0042]图7是燃料需求随发动机转速变化的图表，其示出了发动机的燃料需求与最佳燃料泵效率不匹配的两种现有技术情况；
[0043]图8是与图7类似的燃料需求随发动机转速变化的图表，其示出的状况为:发动机的燃料需求大于燃料泵在的当前发动机转速下以最佳效率“最佳燃料需求水平”运行时的可用供应量，且根据本发明从贮存器供应燃料量(Q)以使得燃料泵能够以与发动机转速对应的最佳效率运行，即以最佳燃料需求水平运行；
[0044]图9是与图8类似的燃料需求随发动机转速变化的图表，其示出的状况为:发动机的燃料需求低于燃料泵在的当前发动机转速下以最佳效率(最佳燃料需求水平)运行时的可用供应量，且根据本发明从贮存器供应燃料量(Qe)以使得燃料泵能够以最佳效率运行；
[0045]图1Oa至图1Oc是表示高压燃料流分流阀的示意图，其示出位于三种不同流路状态的阀门；以及
[0046]图1la和Ilb是表示高压燃料贮存器的示意图，其适合在根据本发明的上述第二方面构造的燃料供应系统中使用。
【具体实施方式】
[0047]参考图1，其示出了根据本发明控制机动车的发动机的燃料系统的方法的高层流程图，该发动机诸如为图2所示的发动机，且该燃料供应系统诸如图3至图6中所示的燃料供应系统。
[0048]该方法开始于框1.1，这种开始包括手动打开点火开关事件和发动机启动事件。该方法随后进行至框1.2，此时发动机正在运行；而后进行至框1.3，在此基于当前发动机转速确定发动机驱动的高压燃料泵的最佳输出(Po)，确定当前发动机燃料需求(Fd)及确定高压燃料贮存器中的燃料量。最佳输出(Po)被称作高压燃料泵的最佳需求水平，并且为高压燃料泵在任意给定的发动机转速下以峰值效率运行时的需求水平。
[0049]针对高压燃料泵的最佳输出Po的情况，可通过多种方法对此进行确定或估算，这些方法包括但不限于使用涉及发动机转速相对最佳燃料泵效率下的燃料供应量的算法或通过涉及发动机转速相对最佳燃料泵效率下的燃料供应量的查找表。无论使用哪种方法，当高压燃料泵在当前发动机转速下以峰值效率运行时，都会产生高压燃料泵的优化或最佳燃料供应量(Po)的图表。这是高压燃料泵在当前发动机转速下的最佳燃料需求水平。
[0050]针对发动机的燃料需求(Fd)的情况，可通过本领域所熟知的多种方法对此进行确定。换言之，本领域熟知控制一个或多个燃料喷射器从而以每毫秒提供特定量燃料，进而以经济且低排放的方式满足发动机的扭矩需求。在所有情况下，需产生一些燃料使发动机运行以满足当前的扭矩需求，并且这些燃料构成了发动机的燃料需求Fd。
[0051]针对高压贮存器的情况，可基于高压贮存器中的燃料压力来确定或估算高压贮存器中的燃料量。这是因为高压贮存器包括弹簧，其在向高压贮存器中填注燃料时被压缩，因此当高压贮存器被排空时，高压贮存器中的压力会低于高压贮存器充满时的压力，这是因为弹簧在高压贮存器排空时被较少地压缩。应当理解，术语“高压贮存器”是指能以诸如100至200MPa (1000至200Bar)的高压储存燃料的贮存器。
[0052]随后，在框1.4处检测该高压贮存器是否被排空。在实践中，可检测高压贮存器中储存的燃料量是否低于预定较低阈值。换言之，如果高压贮存器中的燃料压力低于较低预定压力，则高压贮存器会被假定为“排空”。较低预定压力被选择为少量燃料(诸如为总容量的5%)仍存在于高压贮存器中。该较低阈值的使用允许校准误差和由于温度变化而导致的燃料体积的变化。预定较低阈值下的剩余燃料量使其只能在极短的一段时间内为发动机供应燃料。
[0053]假定高压贮存器中的燃料量低于预定较低阈值(高压贮存器为“排空”)，则该方法进行至框1.5。
[0054]在框1.5中，在发动机的燃料需求Fd与高压燃料泵的可用最佳燃料供应量Po之间进行比较。在所示实例中，该逻辑基于测验方法“Fd ( Po ? ”，但应当理解，通过将框1.5的输出‘是’和‘否’颠倒并将该测验方法替换为“Fd > Po ? ”，可得到类似的结果。换言之，如果高压燃料泵能够高效(以Po)运行来供应所需燃料Fd，那么可如此使用高压燃料泵。
[0055]现返回框1.5，如果发动机的燃料需求Fd小于或等于最佳燃料供应量Po，那么该方法进行至框1.6。
[0056]在框1.6中，高压燃料泵以其最佳燃料供应量(Po)运行，且任何过量燃料(Po-Fd)都被供应至高压贮存器，从而填注高压贮存器。在框1.7中，检测高压贮存器是否充满。在实践中，这种检测为确定高压贮存器中的压力是否大于预定较高阈值。如果该压力低于预定较高阈值，则该方法返回至框1.5并循环进行框1.5、1.6和1.7，直到发动机的燃料需求Fd不再小于或等于高压燃料泵的可用最佳燃料供应量Po，或者直到高压贮存器中的压力大于预定较高阈值。
[0057]在框1.7中检测到高压贮存器中的压力超过预定较高阈值的情况下，该方法返回至框1.3。
[0058]在发动机的燃料需求Fd不再小于或等于高压燃料泵的可用最佳燃料供应量Po的情况下，即当Fd > Po时，该方法从框1.5进行至框1.8。
[0059]在框1.8中，发动机的所有燃料不得不由高压燃料泵供应，即便这意味着高压燃料泵以低效率方式运行。换言之，该燃料泵不得不像其通常那样与常规燃料供应系统一同运行来满足发动机的当前燃料需求(Fd)。该方法从框1.8返回至框1.3并再次执行步骤1.3 至 1.5。
[0060]返回至框1.4，如果贮存器中存在燃料，换言之，高压贮存器中的压力高于预定较低阈值，则该方法进行至框1.9。
[0061]在框1.9中，检测高压贮存器是否充满。在实践中，这种检测为确定高压贮存器中是否存在预定的大量燃料。与前述相同，这种检测基于高压贮存器中的燃料压力的测量值而确定，并且如果高压贮存器中的压力大于预定较高压力阈值，则认为高压贮存器已充满。例如，该较高阈值可相当于高压贮存器中的燃料量超过高压贮存器中总燃料容量的95%。
[0062]如果高压贮存器被确定为“充满”，则该方法进行至框1.11，在此，燃料被从高压贮存器供应至发动机，且高压燃料泵以零需求水平运行。[0063]该方法从框1.11进行至框1.12，在此检测高压贮存器中的燃料量是否已下降至预定较低阈值以下，并且，如果已下降至预定较低阈值以下，则该方法返回至框1.3，否则，该方法进行至以下描述的框1.10。
[0064]再次参考框1.9，如果高压贮存器中的燃料量被确定为小于预定较高阈值，则该方法进行至框1.10。
[0065]在框1.10中，在发动机的燃料需求Fd与高压燃料泵的可用最佳燃料供应量Po之间进行比较。在所示实例中，该逻辑基于测试方法“FdSPo? ”，但应当理解，通过将框1.10的输出‘是’和‘否’颠倒并将该测试方法替换为“Fd > Po ? ”，可得到类似的结果。
[0066]作为所使用的测试方法中Fd是否等于或小于Po (意味着仅在Fd大于Po时才可从框1.10进行至框1.11)的替代方式，是指仅在Fd大于Po时，方可从框1.10进行至框1.11,应当理解,通过以测试方法(FcKPo ?)替换框1.10中的测试方法，那么，如果Fd大于或等于Po，则该方法会从框1.10进行至框1.11。
[0067]现返回至框1.10，如果发动机的燃料需求Fd小于或等于高压燃料泵的可用最佳燃料供应量Po，则该方法从框1.10进行至框1.6。
[0068]在框1.6中， 如前所述，高压燃料泵以其最佳燃料供应量(Po)运行，且任何过量燃料(Po-Fd)都被供应至高压贮存器，从而填注高压贮存器。在框1.7中，检测高压贮存器是否充满，如前所述，这种检测为确定高压贮存器中的压力是否大于预定较高阈值。
[0069]在框1.6之后，如果在框1.7中检测到高压贮存器中压力小于预定较高阈值，则该方法返回至框1.5并将循环进行框1.5、1.6和1.7，直到发动机的燃料需求Fd不再小于或等于高压燃料泵的可用最佳燃料供应量Po，或者直到高压贮存器中的压力大于预定较高阈值。
[0070]如果在框1.7中检测到高压贮存器中的压力超过预定较高阈值，则该方法从框
1.7返回至框1.3并随后进行至框1.9，因为高压贮存器中的压力现在高于预定较低阈值。
[0071]在框1.10中，如果发动机的燃料需求Fd不小于或等于高压燃料泵的可用最佳燃料供应量Po，换言之，Fd > Po，则该方法从框1.10进行至框1.11，此时，发动机的所有燃料都由高压贮存器供应，且高压燃料泵以零需求水平运行。换言之，如果高压贮存器中具有足够量的燃料来向发动机供应燃料，且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵的可用最佳燃料供应量Po，则从高压贮存器而非高压燃料泵供应燃料，从而减少低效率地驱动燃料泵所消耗的能量。
[0072]因此，本发明提供了一种方法，除高压燃料贮存器中不含燃料的情况和发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵以最佳需求水平运行时所能供应的燃料供应量Po的情况外，该方法在多数情况下使得燃料泵能独立于发动机燃料需求来运行。该燃料泵因此能够以其最佳需求水平运行以产生最佳燃料供应量Po或被设置为零输出水平。因此，与不采用本方法的情况相比，会消耗较少能量来驱动燃料泵，这是因为燃料泵由发动机驱动，这减少了发动机所使用的燃料。
[0073]在发动机的燃料需求Fd小于高压燃料泵在当前发动机转速下的可用最佳燃料供应量Po的情况下，燃料被有益地存储在高压贮存器中，而非浪费性地回流或泄流至燃料储存罐。
[0074]详细参考图2，示出了具有四个车轮‘W’、柴油发动机10、用于发动机10的燃料供应系统100以及停止-启动系统20的机动车50。虽然参考柴油发动机来描述本发明，但应该理解，其可以被应用到使用高压燃料喷射系统的其他的发动机类型，诸如，例如但不限于，直喷式汽油发动机。
[0075]在该实例中，发动机10通过传动装置(图中未示出)与两个车轮传动连接，但应该理解，在其它实施例中，该传动装置可以将发动机10与所有四个车轮‘W’传动连接。也应该理解，本发明并不限于同四轮车辆联用，而是可能应用于具有两个或四个以上车轮的车辆。
[0076]启动马达11配置成成启动发动机10。然而，应该理解，可使用任何合适的启动装置。
[0077]中央电子系统控制器20被示出为连接至电子控制器100，该系统控制器20从车辆输入(示意性地示出为单个框24)接收车辆信息，燃料供应系统100通过使用车辆输入，经由一个或多个燃料喷射器‘I’来控制发动机10的加料。这些输入24为本领域所熟知，并可包括(例如但不限于)发动机转速、驾驶员需求、质量型空气流量、空气温度、冷却剂温度、环境温度和环境大气压力。
[0078]系统控制器20还从用于控制机动车50的操作的多个驾驶员输入(示意性地示出为单个框26)接收操作器信息。这些信息可包括离合器踏板位置、制动器踏板位置、转向盘位置，但为此目的，本发明必须包括一些对发动机10的驱动扭矩需求的指示。该扭矩需求可经由加速器踏板位置的测量/感测，或者，在汽油发动机的情况下，经由节流阀位置的测
量/感测。
[0079]系统控制器20连接至形成燃料供应系统100的一部分的电子控制器160，并将来自车辆和驾驶员输入24、26的数据/信息提供至电子控制器160。然而，应当理解，电子控制器160可直接连接至车辆或驾驶员输入24、26。
[0080]燃料供应系统100可包括发动机驱动的可变输出高压燃料泵130，正如本领域中众所周知，可变输出高压燃料泵130通过发动机10的凸轮轴(未示出)的一端的机械驱动器15驱动。然而，本领域的技术人员应该理解，可使用其他机械驱动装置，并且本发明并不限于使用凸轮轴驱动的高压燃料泵130。
[0081]诸如高压燃料泵130的高压燃料泵需要高驱动扭矩来产生喷射所需的高燃料压力，诸如IOOMPa至200MPa。尽管采用电动机来驱动这种高压燃料泵在理论上是可能的，但相对于发动机直接驱动泵，这种方式效率较低，这是由于需要生产用于高压燃料泵的高驱动扭矩，且与将电能转换成用于驱动高压燃料泵的扭矩相关的效率较低。应当理解，这种电动机所使用的任何电能都不得不通过一些方式代替，而这样同样会导致能量转换效率较低。因此，有利的是利用由发动机驱动的高压燃料泵，其为发动机供应燃料。
[0082]例如但不限于，可从美国专利申请20120177505和PCT专利公开W02012113488得知可变输出高压燃料泵。
[0083]下文分别参考图3至图6中所示的四个实施例更详细地描述燃料供应系统100。
[0084]虽然在图2中将燃料供应系统100的电子控制器160和系统控制器20示出为分离的单元，但应该理解，它们可实施为诸如动力总成控制器的单个电子控制器。
[0085]现在参考图3，其更详细地示出了图2中所示的燃料供应系统的第一实施例。
[0086]燃料供应系统100包括燃料储存罐或燃料箱110，其用于储存发动机10所使用的燃料。燃料通过低压燃料泵120被从燃料箱110中抽出，并经由低压燃料供应线路LPS供应到可变输出高压燃料泵130的入口。由电子控制器160将高压燃料泵130控制在最小需求水平与最大需求水平之间。对于当前的发动机转速，优选地，最小需求水平将使来自高压燃料泵130的燃料流速基本为零且被称作零需求水平，而最大需求水平将产生来自高压燃料泵130的最大可能流量。当以最小需求水平运行时，高压燃料泵130需要发动机10提供最小驱动力，当以最大需求水平运行时，高压燃料泵130需要发动机10提供较高驱动力。高压燃料泵130的过量或泄漏燃料通过高压返回线路HPR返回到燃料箱110。
[0087]以单个电子控制的分流阀190的形式呈现的阀门装置连接至高压燃料泵130的出口，以便从该出口接收高压燃料流。
[0088]参考图1Oa至图1Oc可更好地理解分流阀190，这些图示意性地示出了阀门190的一个实施例。阀门190具有旋转安装在阀门件192中的主体(未示出)，阀门件192限定了包括四个分支193a、193b、193c和193d的燃料流动通道193。分支193a、193b、193c和193d中的每一个或相关流动管道均配置有单向流量阀，以便燃料仅能沿图1Oa至图1Oc上所示的箭头方向流动。
[0089]该主体限定了由相应的流体管道连接至高压燃料泵130的第一端口 P1、由相应的流体管道连接至通用燃料轨150的第二端口 P2以及由相应的流体管道连接至高压燃料高压贮存器140的第三端口 P3。
[0090]分流阀190介于高压燃料泵130与通用燃料轨150之间、高压燃料泵130与高压贮存器140之间以及高压贮存器140与通用燃料轨150之间，正如现在将要描述的，以便控制其间的流体流动。
[0091]在图10a中，阀门件192被示出处于燃料流动通道193限定了连接高压燃料泵130与通用燃料轨150的燃料流路的位置处。分支193a与第一端口 Pl对齐，分支193b与第二端口 P2对齐，而第三分支193c和第四分支193d不与P1、P2或P3中的任意一个对齐。因此，当阀门件192处于该旋转位置时，高压贮存器140与高压燃料泵130和通用燃料轨150均隔离开。
[0092]在图1Ob中，阀门件192被示出处于燃料流动通道193通过第一和第二分支193a、193b限定了连接高压燃料泵130与通用燃料轨150的燃料流路，以及通过第一和第四分支193a、193d限定了连接高压燃料泵130与高压贮存器140的燃料流路的位置处。在该位置处，第一分支193a与第一端口 Pl连通、第二分支193b与第二端口 P2连通且第四分支193d与第三端口 P3连通。因此燃料能够从高压燃料泵130流动至通用燃料轨150和高压贮存器 140。
[0093]在图1Oc中，阀门件192被示出处于燃料流动通道193通过第三和第二分支193c、193b限定了连接高压贮存器140与通用燃料轨150的燃料流路的位置处。在该位置处，第二分支193b与第二端口 P2连通且第三分支193c与第三端口 P3连通。因此燃料能够从高压贮存器140流动至通用燃料轨150。
[0094]阀门件192响应于来自电子控制器160的控制输入而通过电动装置(未示出)旋转，从而由电子控制器160控制流路的选择。
[0095]应当理解，可构造出其它形式的分流阀，并且本发明并不限于图1Oa至图1Oc限定的旋转式分流阀190。
[0096]现再次参考图3，通用燃料轨150设置成向四个燃料喷射器I1、12、13和14供应燃料，每个燃料喷射器的操作均可由电子控制器160进行控制。
[0097]燃料喷射器I1、12、13和14中的每一个均可基于从电子控制器160接收的相应的控制输入以所需的时序和体积向发动机10供应燃料。来自燃料喷射器I1、12、13和14的过量燃料经由各自的低压回路Rl、R2、R3和R4返回至燃料箱110。
[0098]应当理解，本发明并不限于使用四个燃料喷射器，并且具有较少或更多燃料喷射器的燃料供应系统可有利地应用本发明。
[0099]燃料压力传感器170设置成感测通用燃料轨150中的燃料压力并向控制器160提供表示所感测的压力的信号。
[0100]高压贮存器140可具有任意合适的结构。美国专利7，717, 077公开了一种通过弹簧作用的自由活塞，以用作燃料高压贮存器。这种布置适于使用，但最好使用诸如图1la和Ilb所示的密封的波纹管式贮存器，因为使用这种贮存器，没有燃料能够从贮存器泄露，然而美国专利7，717, 077中所示的自由活塞式贮存器，存在燃料经过活塞泄漏的潜在可能性。在本发明使用这种类型的高压燃料贮存器的情况下，这会是特定问题，因为贮存器中所包含的压力根据所需的特定喷射器压力约为100至200MPa且燃料的粘度相对较低。应当理解，高压燃料贮存器140必须能够储存处于喷射到发动机10中所需的压力的燃料。
[0101]图1la中示出了处于排空状态的高压贮存器140，而在图1lb中高压贮存器140处于充满状态。高压贮存器包括:主体141，其限定了流动通道142，燃料可以通过流动通道142进入或离开由杯形活塞、金属波纹管144以及主体141限定的储存容器145。活塞143支撑波纹管144，并由主体141滑动支撑。弹簧146使活塞143朝着主体141的端部偏离，在该端部处，燃料通过流动通道142进入或离开储存容器145。主体141和活塞143均密封波纹管144，所以不存在燃料泄漏的可能性。应该理解，在实践中，主体141将不会是单个部件，而是被构造为能够由多个部件143、144和146进行组装。
[0102]燃料压力传感器180被布置成感测高压燃料贮存器140中的燃料压力，并将代表所感测的压力的信号提供给电子控制器160。该压力信号的幅度用以确定或估算储存在高压贮存器140中的燃料量。应当理解，当高压贮存器充满燃料时，高压贮存器中的压力大于高压燃料贮存器排空时的压力，且高压贮存器140中储存的燃料量与高压贮存器140中的燃料压力(其与弹簧146的压缩率相关)之间存在关系。
[0103]图4至图6分别示出了根据本发明的燃料供应系统的第二、第三和第四实施例。
[0104]所有这些实施例在很大程度上与图3中所示第一实施例相似，并且，除阀门装置的类型和结构外，这些实施例包括类似的部件。
[0105]在图4所示的第二实施例中，阀门装置包括第一阀门190A和第二阀门190B。第一阀门190A为二通阀，其允许燃料从高压燃料泵130流动至通用燃料轨150，或者允许燃料从第二阀门190B流动至通用燃料轨150。第二阀门190B为二通阀，其允许燃料从高压燃料泵130流动至高压贮存器140，或者允许燃料从高压贮存器140流动至第一阀门190A。值得注意的是，正如指向第一阀门190A的箭头所示，燃料不能从第一阀门190A流动至第二阀门190B。图4中的箭头指示通过第一阀门190A和第二阀门190B的流动方向，并表明多数情况下包括单向阀来防止倒流。
[0106]在图5所示的第三实施例中，阀门装置包括第一阀门190A和第二阀门190B。可操作第一阀门190A来将高压燃料泵130与通用燃料轨和高压贮存器140隔离、允许燃料从高压燃料泵130流动至通用燃料轨150或允许燃料从高压燃料泵130流动至通用燃料轨和高压贮存器140。第二阀门190B为流量控制阀，可响应于来自电子控制器160的指令操作该流量控制阀来控制燃料从高压贮存器140向通用燃料轨150的流动。图5中箭头表示通过第一阀门190A和第二阀门190B的流动方向，并表明在所有情况下都包括单向阀来防止倒流。
[0107]在图6中所示的第四实施例中，该阀门装置包括单个阀门290。阀门290为流量控制阀，可响应于来自电子控制器160的指令操作该流量控制阀来控制燃料从高压贮存器140向通用燃料轨150的流动，并且还可操作以控制燃料从通用燃料轨150向高压贮存器140的流动。在该实施例中，通过通用燃料轨150对高压贮存器140进行填注。图6中箭头表明通过阀门290的流动方向可为双向，且在阀门290与通用燃料轨150或高压贮存器140之间并未使用单向阀。
[0108]现参考图8和图9来描述图3所示的燃料供应系统100的运行。
[0109]在图8中，线Xl至线x6为将高压燃料泵效率相同的点连接起来的线，虚线‘of’为在发动机的整个运行转速范围内将燃料泵效率最佳的点连接起来的线。Max Eff为高压燃料泵130以最大效率运行时的运行点，且Fdmax为示出发动机在其整个运行转速范围内可能的最大燃料需求的线。
[0110]在示出的时间点处，发动机10的燃料需求为Fd，如果高压燃料泵在当前发动机转速下以最佳效率运行(其被称作高压燃料泵130的最佳燃料需求水平)，则最佳燃料供应量(Po)为高压燃料泵的可用燃料量。在该实例中，燃料需求Fd大于高压燃料泵130以最佳效率运行时所能供应的燃料量(Po)。换言之，Fd>Po。来自高压燃料泵130的燃料供应量存在短缺，因此需要补充燃料量(Q)。补充燃料量Q为发动机10所需的燃料与高压燃料泵130在该发动机转速(N)下以最佳效率运行时的可用燃料量之间的差值。高压燃料泵130需要低效率运行来提供该补充燃料量。
[0111]在图9中，线Xl至线x6为将高压燃料泵效率相同的点连接起来的线，虚线‘of’为在发动机的整个运行转速范围内将燃料泵效率最佳的点连接起来的线。Max Eff为高压燃料泵130以最大或峰值效率运行时的运行点，且Fd max为示出发动机在其整个运行转速范围内可能的最大燃料需求的线。
[0112]在示出的时间点处,发动机以“N”转/分旋转,发动机10的燃料需求为Fd,如果高压燃料泵在当前转速(N)下以最佳效率运行，即以最佳需求水平运行，则高压燃料泵的最佳燃料供应量(Po)为可用燃料量。在该实例中，燃料需求Fd小于高压燃料泵130以峰值效率运行时所能供应的燃料量(Po)，换言之，Fd < Po。在该实例中，如果高压燃料泵130以最佳效率运行，则其所能供应的燃料量会有剩余，并且，如下所述，该过量燃料量(Qe)被储存在高压贮存器140中。过量燃料量Qe为发动机的当前燃料需求Fd与高压燃料泵130在当前发动机转速(N)下以最佳效率运行时的可用最佳燃料量Po之间的差值。应当理解，如果Po=Fd,则 Qe=O。
[0113]燃料供应系统由采用图1所示的逻辑的电子控制器160进行控制。如下文中更加详细的描述，基于高压贮存器140中所存储的燃料量和发动机10的燃料需求Fd是否大于或小于高压燃料泵130在当前发动机转速下以最佳效率运行时所能供应的燃料量，电子控制器160以五种主要运行状态来运行燃料供应系统。[0114]为实现该目标，电子控制器160可进行操作来确定高压燃料泵130所能供应的燃料量、例如来自燃料喷射控制单元的发动机10的燃料需求Fd以及高压贮存器140中的燃料量，其中，高压燃料泵130所能供应的燃料量是其在当前发动机转速下以燃料泵的最佳需求水平或最佳效率下运行时例如通过使用存储在存储设备中的参照燃料量和发动机转速的查找表及当前发动机转速测量值测得的，高压贮存器140中的燃料量通过使用压力传感器I80测量高压贮存器140中的燃料压力而得到。
[0115]第一运行状态
[0116]在该运行状态下，高压贮存器140为排空状态(燃料量低于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)且发动机的燃料需求Fd低于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0117]在第一运行状态下，通过设定与当前发动机转速的最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以其最佳效率运行，并通过将阀门件192旋转至图1Ob所示位置来控制分流阀190以允许燃料从燃料泵130流向通用燃料轨150和高压贮存器140流动。
[0118]因此，燃料流动至发动机10，且任何过量燃料量Qe流动至高压贮存器140。持续该过程直到高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为预定较高阈值的较高压力阈值)。
[0119]当确定高压贮存器140充满时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第一运行状态改变为下文所述的第五运行状态。
[0120]第二运行状态
[0121]在第二运行状态中，高压贮存器140为排空状态(燃料量低于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0122]可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以与满足发动机10的当前燃料需求所需的需求水平相对应的需求水平来运行。这与现有技术系统的情况相同，但是由于高压贮存器140中没有可用燃料而没有其他选择，并因此燃料需求Fd必须仅仅由高压燃料泵130满足。
[0123]通过将阀门件192旋转至图1Oa所示的位置，电子控制器160控制分流阀190以允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150，并设定高压燃料泵130的需求水平Fd。因此，燃料仅流动至发动机10，这是因为并没有过量可用燃料来填注高压贮存器140。持续该过程直至发动机的燃料需求Fd不再超过高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po。当发动机的燃料需求Fd不再超过高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第二运行状态改变为前述的第一运行状态。
[0124]第三运行状态
[0125]在该运行状态下，高压贮存器140未被排空(燃料量高于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)但也并未充满(燃料量低于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，并且发动机的燃料需求Fd低于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0126]在第三运行状态下，通过设定与当前发动机转速下的最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160以使高压燃料泵130以最佳效率运行，并通过将阀门件192旋转至图1Ob中所示位置来控制分流阀190以允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150和高压贮存器140。
[0127]因此，燃料流动至发动机10，且过量燃料量Qe流动至高压贮存器140。假定Fd保持小于或等于Po，将持续该过程直到充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)高压贮存器140。当确定高压贮存器140充满时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第三运行状态改变为下述的第五运行状态。
[0128]第四运行状态
[0129]在该运行状态下，高压贮存器140未被排空(燃料量高于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)但也并未充满(燃料量低于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，并且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0130]在该第四运行状态下，通过设定与零相对应的需求水平，可操作电子控制器160以使高压燃料泵130以零输出运行，并通过使阀门件192旋转至图1Oc中所示位置来控制分流阀190以允许燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150。
[0131]当分流阀190处于该位置时，燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150，且高压燃料泵130有效地关闭，从而防止在需要高压燃料泵130低效运行来满足发动机10的燃料需求Fd的情况下浪费燃料驱动高压燃料泵130。
[0132]假定燃料需求Fd大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，持续该过程直至高压贮存器140被确定为‘排空’。换言之，直到高压贮存器140中的剩余燃料量小于预定较低阈值。
[0133]然而，如果将燃料需求Fd改变为小于或等于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，则通过设定与当前发动机转速下的最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以最佳效率运行，并通过将阀门件192旋转至图1Ob所示的位置来控制分流阀190以允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150和高压贮存器140。
[0134]当确定高压贮存器140排空时，换言之，燃料量低于预定较低阈值时，根据发动机10的燃料需求Fd是否小于或等于或大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，可操作电子控制器160以选择第一运行模式或第二运行模式中的一种。
[0135]第五运行状杰
[0136]在该运行状态下，高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，并且发动机的燃料需求Fd可大于、小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0137]在第五运行状态下，通过设定与零相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以零输出运行，并通过将阀门件192旋转至图1Oc中所示位置来控制分流阀190以允许燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150。
[0138]当分流阀190处于该位置时，燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150，并且高压燃料泵130有效地关闭，从而防止能量因驱动高压燃料泵130而浪费。
[0139]假定燃料需求Fd大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，则持续该过程直至高压贮存器140被确定为排空。[0140]换言之，直到高压贮存器140中剩余的燃料量较低低于预定阈值。
[0141]然而，如果将燃料需求Fd改变为小于或等于最佳燃料供应量Po，则通过设定与当前转速下的最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以其最佳效率运行，并通过将阀门件192旋转至图1Ob中所示位置而控制分流阀190以允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150和高压贮存器140。
[0142]当高压贮存器140被确定为排空时，换言之，当燃料量小于较低预定阈值时，根据发动机10的燃料需求Fd是否小于或等于最佳燃料供应量Po或大于最佳燃料供应量Po，可操作电子控制器160以选择第一运行模式或第二运行模式中的一种。
[0143]除了使用两个阀门190A和190B而非单个分流阀190来控制燃料流动之外，图4中所示的燃料供应系统100的运行与参考图3的描述相同。
[0144]如前所述，可操作电子控制器160来确定高压燃料泵130以最佳效率运行时所能供应的燃料量、发动机的燃料需求Fd以及通过使用压力传感器180测量高压贮存器140中的燃料压力来确定的高压贮存器140中的燃料量。
[0145]第一运行状态
[0146]如前所述，高压贮存器140为排空状态(燃料量低于被测量为较小压力阈值的预定较低阈值)，且发动机的燃料需求Fd小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0147]通过设定与当前发动机转速下最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以其最佳效率运行，并控制阀门190A和190B来允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150和高压贮存器140。
[0148]因此，燃料流动至发动机10且过量燃料量Qe流动至高压贮存器140。持续该过程直到高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)。当高压贮存器140被确定为充满时,可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第一运行状态改变为下文所述的第五运行状态。
[0149]第二运行状态
[0150]如前所述，高压贮存器140为排空状态(燃料量低于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)，且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0151]在第二运行状态下，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以与满足发动机10的当前燃料需求Fd所需的需求水平相对应。这与现有技术系统的情况相同，但由于高压贮存器140中没有可用燃料而没有其他选择，并因此，燃料需求Fd必须仅仅由高压燃料泵130提供。
[0152]电子控制器160控制阀门190A以允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150、关闭阀门190B以防止燃料流动至高压贮存器140并设定高压燃料泵130的需求水平Fd。因此，燃料仅仅流动至发动机10，这是因为没有过量可用燃料来填注高压贮存器140。持续该过程直至发动机的燃料需求Fd不再超过高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po。当发动机的燃料需求Fd不再超过高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第二运行状态改变为前述的第一运行状态。
[0153]第三运行状杰[0154]如前所述，高压贮存器140未被排空(燃料量高于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)但并未充满(燃料量低于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，且发动机的燃料需求Fd小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0155]在第三运行状态下，通过设定与当前发动机转速下的最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160以使高压燃料泵130以其最佳效率运行，并且，通过将阀门190B移动至燃料能够从高压燃料泵130流动至高压贮存器140的位置处以及将阀门190A移动至燃料能够从高压燃料泵130流动至通用燃料轨150而防止燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150的位置处，来控制阀门190A、190B以允许燃料从燃料泵130流动至燃料轨150和高压贮存器140。
[0156]因此，燃料流动至发动机10，且任何过量燃料量Qe流动至高压贮存器140。将持续该过程(假定Fd保持小于或等于Po)直到高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)。
[0157]当确定高压贮存器140充满时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第三运行状态改变为下述的第五运行状态。
[0158]第四运行状态
[0159]如前所述，高压贮存器140未被排空(燃料量高于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)但并未充满(燃料量低于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0160]在第四运行状态下，通过设置与零相对应的需求水平，可操作电子控制器160以使高压燃料泵130以零输出运行，并控制阀门190A、190B以允许燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150而防止燃料流入或流出高压燃料泵130。
[0161]当阀门190AU90B处于上述位置时，燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150，且高压燃料泵130有效地关闭，从而防止在需要高压燃料泵130低效运行来满足发动机10的燃料需求Fd的情况下浪费燃料来驱动高压燃料泵130。
[0162]假定燃料需求Fd大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，则持续该过程直至高压贮存器140被确定为排空。
[0163]当高压贮存器140被确定为排空时，换言之，当其燃料量小于预定较低阈值时，根据发动机10的燃料需求Fd是否小于或等于高压燃料泵130的最佳燃料供应量Po或大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，可操作电子控制器160以选择第一运行模式或第二运行模式中的一种。
[0164]第五运行状杰
[0165]如前所述，高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，且发动机的燃料需求Fd可大于、小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0166]在第五运行状态下，通过设定与零相对应的需求水平，可操作电子控制器160以使高压燃料泵130以零输出运行，并控制阀门190A、190B以允许燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150而防止燃料流入或流出高压燃料泵130。
[0167]当阀门190AU90B处于上述位置时，燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150，且高压燃料泵130有效地关闭，从而防止耗费燃料来驱动高压燃料泵130。
[0168]假定燃料需求Fd大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，则持续该过程直至高压贮存器140被确定为排空。
[0169]当高压贮存器140被确定为排空时，换言之，当其燃料量小于较低预定阈值时，根据发动机10的燃料需求Fd是否小于或大于最佳燃料供应量Po，可操作电子控制器160来选择第一运行模式或第二运行模式中的一种。
[0170]除了使用两个阀门190A和190B而非单个分流阀190来控制燃料流动之外，图5中所示的燃料供应系统100的运行与参考图3的描述相同。
[0171]如前所述，可操作电子控制器160来确定高压燃料泵130以最佳效率运行时所能供应的燃料量、发动机的燃料需求Fd以及通过使用压力传感器180测量高压贮存器140中的燃料压力来确定高压贮存器140中的燃料量。
[0172]第一运行状态
[0173]如前所述，高压贮存器140为排空状态(燃料量低于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)，且发动机的燃料需求Fd小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0174]通过设定与当前发动机转速下最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以其最佳效率运行，并控制阀门190A和190B来允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150并从高压燃料泵130流动至高压贮存器140。
[0175]因此，燃料流动至发动机10且过量燃料量Qe流动至高压贮存器140。持续该过程直至高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)。当高压贮存器140被确定为充满时,可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第一运行状态改变为第五运行状态。
[0176]第二运行状态
[0177]如前所述，高压贮存器140为排空状态(燃料量低于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)，且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0178]在第二运行状态下，电子控制器160运行来使高压燃料泵130以与满足发动机10的当前燃料需求Fd所需的需求水平相对应的需求水平运行。这与现有技术系统的情况相同，但由于高压贮存器140中没有可用燃料而没有其他选择，并因此，燃料需求Fd必须仅仅由高压燃料泵130提供。
[0179]电子控制器160控制阀门190A以允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150而防止燃料流动至高压贮存器140、关闭阀门190B以防止燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150并设定高压燃料泵130的需求水平Fd。因此，燃料仅仅流动至发动机10，这是因为没有过量可用燃料来填注高压贮存器140。持续该过程直至发动机的燃料需求Fd不再超过高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po。当发动机的燃料需求Fd不再超过高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第二运行状态改变为前述的第一运行状态。
[0180]第三运行状杰
[0181]如前所述，高压贮存器140未被排空(燃料量高于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)但并未充满(燃料量低于被测量为较高压力阈值的预定阈较高值)，且发动机的燃料需求Fd小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0182]在第三运行状态下，通过设定与当前发动机转速下高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以其最佳效率运行，并控制阀门190AU90B来允许燃料从高压燃料泵130流动至通用燃料轨150和高压贮存器140。这可通过将阀门190A移动至燃料能够从高压燃料泵130流动至高压贮存器140和通用燃料轨140的位置处，同时将阀门190B移动至燃料不能够从高压贮存器140流动至通用燃料轨150的位置处来实现。
[0183]因此，燃料流动至发动机10，且任何过量燃料量Qe流动至高压贮存器140。将持续该过程持续(假定Fd保持小于或等于Po)直到高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)。当确定高压贮存器140充满时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第三运行状态改变为第五运行状态。
[0184]第四运行状态
[0185]如前所述，高压贮存器140未被排空(燃料量高于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)但并未充满(燃料量低于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0186]在第四运行状态下，通过设置与零相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以零输出运行，并控制阀门190A、190B以允许燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150而防止燃料流入或流出高压燃料泵130。
[0187]当阀门190AU90B处于上述位置时，燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150，且高压燃料泵130有效地关闭，从而防止在需要高压燃料泵130低效运行来满足发动机10的燃料需求Fd的情况下浪费燃料来驱动高压燃料泵130。
[0188]假定燃料需求Fd大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，则持续该过程直至高压贮存器140被确定为排空。
[0189]当高压贮存器140被确定为排空时，换言之，当其燃料量小于预定较低阈值时，根据发动机10的燃料需求Fd是否小于或大于最佳燃料供应量Po，可操作电子控制器160以选择第一运行模式或第二运行模式中的一种。
[0190]第五运行状杰
[0191]如前所述，高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，且发动机的燃料需求Fd可大于、小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0192]在第五运行状态下，通过设定与零相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以零输出运行，并控制阀门190A、190B以允许燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150而防止燃料流入或流出高压燃料泵130。
[0193]当阀门190AU90B处于上述位置时，燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150，且高压燃料泵130有效地关闭，从而防止耗费燃料来驱动高压燃料泵130。
[0194]假定燃料需求Fd大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，则持续该过程直至高压贮存器140被确定为排空。[0195]当高压贮存器140被确定为排空时，换言之，当其燃料量小于预定较低阈值时，根据发动机10的燃料需求Fd是否大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，可操作电子控制器160来选择第一运行模式或第二运行模式中的一种。
[0196]除单个阀门290介于高压贮存器140与通用燃料轨150之间而不是分流阀190介于高压燃料泵130与通用燃料轨150及高压贮存器140之间之外，图6所示的燃料供应系统100的运行与参考图3的描述相同。
[0197]如前所述，可操作电子控制器160来确定高压燃料泵130以最佳效率运行时所能供应的燃料量、发动机的燃料需求Fd以及通过使用压力传感器180测量高压贮存器140中的燃料压力来确定高压贮存器140中的燃料量。
[0198]第一运行状杰
[0199]如前所述，高压贮存器140为排空状态(燃料量低于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)，且发动机的燃料需求Fd小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0200]通过设定与当前发动机转速下最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以其最佳效率运行，并控制阀门290来允许燃料从燃料泵130流动至通用燃料轨150并从高压燃料泵130经由通过燃料轨150流动至高压贮存器140。
[0201]因此，燃料流动至发动机10且过量燃料量Qe经由通过燃料轨150流动至高压贮存器140。持续该过程直至高压贮存器充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)。
[0202]当高压贮存器140被确定为充满时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第一运行状态改变为第五运行状态。
[0203]第二运行状杰
[0204]如前所述，高压贮存器140为排空状态(燃料量低于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)，且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0205]在第二运行状态下，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以与满足发动机10的当前燃料需求Fd所需的需求水平相对应的需求水平运行。这与现有技术系统的情况相同，但由于高压贮存器140中没有可用燃料而没有其他选择，并因此，燃料需求Fd必须仅仅由高压燃料泵130提供。
[0206]电子控制器160控制阀门290以防止燃料流入或流出高压贮存器140并设定高压燃料泵130的需求水平Fd。因此，燃料仅仅流动至发动机10，这是因为并没有过量可用燃料来填注高压贮存器140。持续该过程直至发动机的燃料需求Fd不再超过高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po。当发动机的燃料需求Fd不再超过高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第二运行状态改变为前述的第一运行状态。
[0207]第三运行状态
[0208]如前所述，高压贮存器140未被排空(燃料量高于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)但并未充满(燃料量低于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，且发动机的燃料需求Fd小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0209]在第三运行状态下，通过设定与当前发动机转速下高压燃料泵130的最佳燃料供应量Po相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以其最佳效率运行，并控制阀门290以允许燃料经由通用燃料轨150流动至高压贮存器140。
[0210]因此，燃料流动至发动机10，且过量燃料量Qe流动至高压贮存器140。持续该过程(假定Fd保持小于或等于Po)直到高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)。当确定高压贮存器140充满时，可操作电子控制器160以将燃料供应系统的运行状态从第三运行状态改变为下述的第五运行状态。
[0211]第四运行状态
[0212]如前所述，高压贮存器140未被排空(燃料量高于被测量为较低压力阈值的预定较低阈值)但并未充满(燃料量低于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，且发动机的燃料需求Fd大于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0213]在第四运行状态下，通过设置与零相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以零输出运行，并控制阀门290以允许燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150。通过单向阀(未示出)防止燃料流动至高压燃料泵130，但是在图6中单向阀由连接高压燃料泵130与通用燃料轨150的箭头的方向示出。
[0214]当阀门290处于上述位置时，燃料从高压贮存器140流入通用燃料轨150。高压燃料泵130有效地关闭，从而防止在需要高压燃料泵130低效运行来满足发动机10的燃料需求Fd的情况下浪费燃料来驱动高压燃料泵130。
[0215]假定燃料需求Fd大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，则持续该过程直至高压贮存器140被确定为排空。
[0216]当高压贮存器140被确定为排空时，换言之，当其燃料量小于预定较低阈值时，根据发动机10的燃料量需求Fd是否大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，可操作电子控制器160以选择第一运行模式或第二运行模式中的一种。
[0217]第五运行状杰
[0218]如前所述，高压贮存器140充满(燃料量高于被测量为较高压力阈值的预定较高阈值)，且发动机的燃料需求Fd可大于、小于或等于高压燃料泵130以其最佳需求水平运行时的可用最佳燃料供应量Po。
[0219]在第五运行状态下，通过设定与零相对应的需求水平，可操作电子控制器160来使高压燃料泵130以零输出运行，并控制阀门290以允许燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150。通过图6中由连接高压燃料泵130与通用燃料轨150的箭头的方向示出的单向阀(未示出)来防止燃料流动至高压燃料泵130。
[0220]当阀门290处于上述位置时，燃料从高压贮存器140流动至通用燃料轨150。高压燃料泵130有效地关闭，从而防止耗费燃料来驱动高压燃料泵130。
[0221]假定燃料需求Fd大于高压燃料泵130的可用最佳燃料供应量Po，则持续该过程直至高压贮存器140被确定为排空。
[0222]当高压贮存器140被确定为排空时，换言之，当其燃料量小于较低预定阈值时，根据发动机10的燃料需求Fd是否大于最佳燃料供应量Po，可操作电子控制器160来选择第一运行模式或第二运行模式中的一种。
[0223]应当理解，与高压贮存器140相关的术语“排空”意思是燃料量低于预定较低阈值，而与高压贮存器140相关的术语“充满”意思是燃料量高于预定较高阈值。
[0224]如前所述，这些预定较低和较高阈值可设定为高压贮存器140的较低和较高燃料压力阈值。无论该压力是低还是高，这些阈值中的任一个都能够通过使用相关的压力传感器180测量高压贮存器140内的压力而确定。
[0225]因此，综上，本发明提供了一种方法和燃料供应系统，其使用高压贮存器来补偿发动机燃料需求的变化，以允许高压燃料泵时刻都以其最佳输出或极为接近最佳输出的条件下运行，从而减少发动机驱动高压燃料泵所需的燃料。
[0226]有利地，当高压贮存器中具有超过预定量的燃料时，无论发动机的燃料需求何时超过高压燃料泵所能提供的最佳燃料量，这要求高压燃料泵以高于其最佳需求水平的水平运行，此时使用贮存器中的燃料，并且在发动机的燃料需求等于高压燃料泵以其最佳需求水平运行时所能提供的最佳燃料量的情况下，使用贮存器中的燃料。
[0227]本领域普通技术人员应当理解，尽管参考一个或多个实施例以实例的形式对本发明进行了描述，但其并不限于所公开的实施例，并且可构造出替代实施例而不偏离附属权利要求所限定的本发明的范围。
【权利要求】
1.一种控制发动机燃料供应系统的方法，所述发动机燃料供应系统包括发动机驱动的高压燃料泵、阀门装置和高压贮存器，其中，所述方法包括:以零需求水平或最佳需求水平运行所述高压燃料泵并使用所述阀门来控制燃料从所述高压燃料泵和所述贮存器向所述发动机的流动以满足所述发动机的燃料需求，除非所述贮存器被排空并且所述发动机的燃料需求大于所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的可用燃料量。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法还包括:确定所述高压贮存器中的当前燃料水平、所述发动机的燃料需求和所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，并基于存储在所述贮存器中的燃料量和所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量与所述发动机的燃料需求的比较中的至少一个，控制燃料从所述高压燃料泵和所述贮存器向所述发动机的流动以满足所述发动机的燃料需求。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果所述贮存器中的燃料量低于预定阈值，并且所述发动机的燃料需求低于所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则所述高压燃料泵以所述最佳燃料需求水平运行，并且将任何过量燃料从所述高压燃料泵供应至所述高压贮存器。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果所述贮存器中的燃料量高于预定阈值，则所述高压燃料泵以所述零需求水平运行，并且将燃料从所述高压燃料泵供应至所述发动机来满足所述发动机的燃料需求。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果所述贮存器中的燃料量介于预定较低阈值与预定较高阈值之间，并且所述发动机的燃料需求高于所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则所述高压燃料泵以所述零需求水平运行，并且将燃料从所述高压贮存器供应至所述发动机来满足所述发动机的燃料需求。
6.根据权利要求1或2所述的方法，其中，如果所述贮存器中的燃料量介于预定较低阈值与预定较高阈值之间，并且所述发动机的燃料需求高于或等于所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则所述高压燃料泵以所述零需求水平运行，并且将燃料从所述高压贮存器供应至所述发动机来满足所述发动机的燃料需求。
7.一种发动机燃料供应系统，包括:燃料储存罐；从所述储存罐向发动机驱动的高压燃料泵供应燃料的低压燃料泵；在高压下向所述发动机供应燃料的至少一个燃料喷射器；以高压储存燃料的燃料贮存器；控制燃料在所述高压燃料泵、所述贮存器和所述发动机之间流动的阀门装置；以及控制所述高压燃料泵、所述阀门装置和所述至少一个燃料喷射器的操作的电子控制器，其中，所述电子控制器使所述高压燃料泵以零需求水平或最佳需求水平运行并使用所述阀门来控制燃料从所述高压燃料泵和所述贮存器向所述发动机的流动以满足所述发动机的燃料需求，除非所述贮存器被排空并且所述发动机的燃料需求大于所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的可用燃料量。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，还可操作所述电子控制器来估算所述高压贮存器中的当前燃料水平、估算所述发动机的燃料需求及估算所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，并基于存储在所述贮存器中的燃料量和所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量与所述发动机的燃料需求的比较中的至少一个，控制燃料从所述高压燃料泵和所述贮存器向所述发动机的流动以满足所述发动机的燃料需求。
9.根据权利要求7或8所述的系统，其中，如果所述贮存器中的燃料量低于预定阈值，并且所述发动机的燃料需求低于所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则所述电子控制器使所述高压燃料泵以所述最佳燃料需求水平运行，并且控制所述阀门装置以将任何过量燃料从所述高压燃料泵供应至所述高压贮存器。
10.根据权利要求7或8所述的系统，其中，如果所述贮存器中的燃料量高于预定阈值，则所述电子控制器使所述高压燃料泵以所述零需求水平运行，并且使所述阀门装置运行以允许燃料从所述高压燃料泵供应至所述发动机来满足所述发动机的燃料需求。
11.根据权利要求7或8所述的系统，其中，如果所述贮存器中的燃料量介于预定较低阈值与预定较高阈值之间，并且所述发动机的燃料需求高于所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则所述电子控制器使所述高压燃料泵以所述零需求水平运行，并且使所述阀门装置运行以将燃料从所述高压贮存器供应至所述发动机来满足所述发动机的燃料需求。
12.根据权利要求7或8所述的系统，其中，如果所述贮存器中的燃料量介于预定较低阈值与预定较高阈值之间，并且所述发动机的燃料需求高于或等于所述高压燃料泵以所述最佳需求水平运行时的当前可用燃料量，则所述电子控制器使所述高压燃料泵以所述零需求水平运行，并且使所述阀门运行以将燃料从所述高压贮存器供应至所述发动机来满足所述发动机的燃料需求。
13.一种机动车，具有发动机和燃料供应系统，其中，所述燃料供应系统为权利要求7至12中任一项所述的燃料供应系统。
14.一种基本上如本文参考附图中图1所述的燃料供应系统的控制方法。
15.—种基本上如本文参考附图中图3、图4、图5、图6、图8和图9所述的燃料供应系统。
16.一种基本上如本文参考附图中图2、图3、图4、图5、图6、图8和图9所述的机动车。
【文档编号】F02D1/02GK103993962SQ201410050475
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2014年2月13日 优先权日:2013年2月14日
【发明者】多纳图斯·安德里亚斯·约瑟芬·凯斯, 斯图尔特·莱恩 申请人:福特环球技术公司