用于固定和可变压力燃料喷射的方法和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及用于调整内燃发动机的燃料喷射器的操作的系统和方法。该方法可在包括高压进气道燃料喷射器和/或直接燃料喷射器的发动机中尤其有用。
【背景技术】
[0002]直接燃料喷射(DI)系统提供一些优于进气道燃料喷射系统的优点。例如，直接燃料喷射系统可改善汽缸充气冷却致使发动机汽缸在没有引起不可取的发动机爆震情况下以较高的压缩比操作。然而，直接燃料喷射器不能够在较高的发动机转速和负荷下提供期望的燃料量到汽缸，因为汽缸冲程所花的时间量被缩短致使没有足够的时间喷射期望的燃料量。结果，在较高的发动机转速和负荷下，发动机可能产生比期望少的功率。此外，直接喷射系统可更易于微粒物质排放。
[0003]为了减少微粒物质排放和石油(in oil)中的燃料稀释，已经研发非常高压力的直接喷射系统。例如，虽然额定的直接喷射最大压力在150bar范围内，但较高压力DI系统可在250-800bar的范围内操作。
[0004]这种高压DI系统的一个问题是当发动机配置有直接燃料喷射和进气道燃料喷射(D1-PFI系统)时，系统受限于在低压状况下操作进气道燃料喷射系统。换句话说，在不包括额外的专用栗的情况下，高压进气道燃料喷射，诸如高于5bar，是不可能的。正因如此，虽然可以有高压进气道燃料喷射可取的状况，但用于提高进气道喷射系统的压力的另一个栗的添加可增加成本和复杂性。这种高压DI系统的另一个问题是喷射器的动态范围可受限于导轨压力。具体地，当导轨压力非常高且发动机必须在低负荷处操作时，直接喷射器脉冲宽度可以非常小。在这种小的脉冲宽度状况下，直接喷射器操作可以是高度易变的。此外，在非常低的脉冲宽度处，直接喷射器甚至不可以打开。这些状况可导致大的燃料加注误差。
【发明内容】
[0005]在一个示例中，上面的问题可通过用于发动机的方法至少部分解决，所述方法包括:操作高压燃料栗以可变的压力输送燃料到耦接到直接燃料喷射器的第一燃料轨，且以固定的压力输送燃料到耦接到进气道燃料喷射器的第二燃料轨，燃料输送经由该栗的机械溢流阀控制，其中第二导轨耦接到栗的入口，而第一导轨耦接到栗的出口。这样，燃料轨相对于高压燃料栗的具体配置，以及机械溢流阀和各种额外的止回阀的使用，就能够用单一高压燃料栗提供相当高的进气道燃料喷射压力。
[0006]如示例，燃料系统可配置有低压提升栗和高压喷射栗。高压栗可为活塞栗。高压喷射栗的输出可经由磁性电磁阀(MSV)的使用机械地，且非电子地控制。至少一个止回阀和一个卸压阀(或超压阀)可被耦接在提升栗和喷射栗之间。输送燃料到直接燃料喷射器的第一燃料轨可经由止回阀和卸压阀耦接到喷射栗的出口。同样地，输送燃料到进气道燃料喷射器的第二燃料轨也可以经由止回阀和卸压阀耦接到喷射栗的入口。未通电的MSV能够充分提高第二燃料轨的固定压力使之高于通过提升栗提供的燃料压力。例如，输送燃料到进气道喷射器的第二燃料轨的压力可被提高到与输送燃料到直接喷射器的第一燃料轨的最小压力相同的水平(诸如，15bar处)。第一燃料轨的压力可以通过经由MSV调整栗输出而被进一步提高且改变。因此，基于发动机工况，可以经由进气道喷射和/或经由直接喷射以高压将燃料输送给发动机汽缸。进一步，在经由高压直接喷射的燃料输送受限的状况期间，诸如在冷启动(和极冷启动)期间或当发动机排气排放物为受限的微粒物质时，直接喷射可被禁用且燃料可经由一个或多个高压进气道喷射来输送。
[0007]这样，进气道燃料喷射可在高于由提升栗提供的默认压力的燃料压力处被提供。更具体地，高压容积式栗可有利地用于提供可变高压到直接喷射燃料轨，同时还提供固定高压到进气道喷射燃料轨。通过将进气道喷射默认压力提高到与直接喷射最小压力一样高，可实现高压进气道喷射的各种益处。例如，在不引起与直接喷射相关联的微粒物质问题的情况下，可以用高压进气道喷射燃料。此外，当同等数量的直接喷射受限于直接燃料喷射器的脉冲宽度或动态范围时，较小数量/体积的燃料可以被更准确地进气道喷射。总的来说，燃料喷射效率增加且燃料加注误差降低，从而改善发动机性能。
[0008]应该理解，上述
【发明内容】
经提供以简化的形式引入在【具体实施方式】中进一步描述的概念选择。其并不为了识别所要求保护的主题的关键或必要的特征，所述主题的范围通过所附权利要求唯一限定。此外，所要求的主题不限于解决上述或在本公开的任何部分中指出的任何缺点的实施方式。
【附图说明】
[0009]图1示意性地描述内燃发动机的汽缸的示例实施例。
[0010]图2示意性地描述燃料系统的示例实施例，所述燃料系统经配置以用于机械调节的可与图1的发动机一起使用的高压进气道喷射和高压直接喷射。
[0011]图3描述用于操作高压栗以便在进气道喷射燃料轨处提供固定高压且在直接喷射燃料轨处提供可变高压的方法的流程图。
[0012]图4示出示例燃料喷射剖面(profile)，其可在发动机冷启动操作过程中经由图2的燃料系统而被应用。
[0013]图5描述用于在高压进气道喷射和高压直接喷射之间选择以提供充气冷却从而解决汽缸爆震的方法的流程图。
[0014]图6根据本公开示出使用高压进气道和直接喷射解决汽缸爆震的示例燃料喷射调整。
【具体实施方式】
[0015]下面的详细描述提供关于高压燃料栗和用于机械调节进气道燃料轨和直接燃料轨中每个的压力的系统的信息。图1给出内燃发动机的汽缸的示例实施例，而图2描述可以与图1的发动机一起使用的燃料系统。在图2中详细示出的带有机械压力调节的高压栗和相关的燃料系统组件能够以高于提升栗的默认压力的压力操作进气道喷射燃料轨，同时能够在可变的高压范围内操作直接喷射燃料轨。参考图3示出用于选择燃料喷射模式并调节至少直接喷射导轨的压力的方法。如图4所示，例如，由于在那些状况期间高压直接喷射器的受限的动态范围，进气道喷射可以在冷启动下使用。此外，如图5所示，爆震减轻燃料喷射可基于充气冷却要求在高压进气道喷射和高压直接喷射之间调整以克服与直接喷射器在不同工况下的动态范围相关联的问题。图6示出示例燃料喷射调整。
[0016]关于在该【具体实施方式】中使用的术语，高压栗，或直接喷射栗，可缩写为DI或HP栗。类似地，低压栗，或提升栗可缩写为LP栗。进气道燃料喷射可缩写为PFI，而直接喷射可缩写为DI。而且，燃料轨压力，或燃料轨内的燃料的压力值可缩写为FRP。而且，用于控制流入到HP栗的燃料流量的机械操作的入口止回阀也可称为溢流阀。如下面更详细所述，在不使用电子控制的入口阀的情况下依赖机械压力调节的HP栗可称为机械控制的HP栗，或带有机械调节压力的HP栗。虽然没有使用电子控制的入口阀以用于调节栗送的燃料体积，但机械控制的HP栗可基于电子选择提供一个或多个离散的压力。
[0017]图1描述内燃发动机10的燃烧室或汽缸的示例。通过包括控制器12的控制系统以及通过来自车辆操作员130经由输入设备132的输入可以至少部分地控制发动机10。在该示例中，输入设备132包括加速器踏板和用于生成成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的汽缸(这里也为“燃烧室”)14可包括燃烧室壁136，且活塞138被安置在燃烧室壁136内。活塞138可耦接到曲轴140致使活塞的往复运动转换为曲轴的旋转运动。曲轴140可经由变速器系统耦接到载客车辆的至少一个驱动车轮。进一步，起动机马达(未示出)可经由飞轮耦接到曲轴140以启用发动机10的起动操作。
[0018]汽缸14可经由一连串的进气空气通道142、144，和146接收进气空气。进气空气通道146可与发动机10中除汽缸14外的其它汽缸连通。在一些示例中，一个或多个进气通道可包括增压设备，诸如涡轮增压器或机械增压器。例如，图1示出配置有涡轮增压器的发动机10，所述涡轮增压器包括被布置在进气道142和144之间的压缩机174，以及沿排气道148布置的排气涡轮176。在增压设备被配置为涡轮增压器的情况中，压缩机174可经由轴180由排气涡轮176至少部分地供以动力。然而，在其它示例中，诸如发动机10提供有机械增压器的情况，排气涡轮176可选择地省略，其中压缩机174可通过来自马达或发动机的机械输入供以动力。包括节流板164的节气门162可沿发动机的进气道提供以用于改变被提供给发动机汽缸的进气空气的流速和/或压力。例如，节气门162可以被定位在如图1所示的压缩机174的下游，或可替换地可以被提供在压缩机174的上游。
[0019]除汽缸14外，排气道148还可以从发动机10的其它汽缸接收排气。排气传感器128被示出耦接到排放控制设备178上游的排气道148。传感器128可从用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器中选择，例如，诸如线性氧传感器或UEGO (通用或宽域排气氧传感器)、双态氧传感器或EGO (如描绘的)、HEGO (加热型EGO)、NOx, HC,或CO传感器。排放控制设备178可为三元催化剂(TWC)、Ν0χ捕集器、各种其它的排放控制设备，或其中的组合。
[0020]发动机10的每个汽缸可包括一个或多个进气门和一个或多个排气门。例如，汽缸14被示出包括位于汽缸14的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。在一些示例中，发动机10的每个汽缸，包括汽缸14，可以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。
[0021]进气门150可通过控制器12经由执行器152控制。类似地，排气门156可通过控制器12经由执行器154控制。在一些状况期间，控制器12可改变被提供给执行器152和154的信号以控制相应的进气门和排气门的打开和闭合。进气门150和排气门156的位置可通过相应的气门位置传感器(未示出)来确定。气门执行器可为电动气门执行类型或凸轮执行类型，或其中的组合。可以同时控制进气门和排气门正时，或可以使用任一种可能的可变进气凸轮正时、可变排气凸轮正时、双独立可变凸轮正时或固定凸轮正时。每个凸轮驱动系统可以包括一个或多个凸轮且可利用凸轮廓线变换(CPS)系统、可变凸轮正时(VCT)系统、可变气门正时(VVT)系统和/或可变气门升程(VVL)系统中的一个或多个，所述这些系统可经由控制器12操作以改变气门操作。例如，汽缸14可替换地包括