專利名稱：具有并行端口壓力釋放閥的燃料輸送系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)使用汽油直接噴射(GDI)和進(jìn)氣道燃料噴射(PFI)兩者在一定壓力范圍上輸送燃料到汽缸。使用GDI和PFI的發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)歷的一個(gè)可能的問(wèn)題是在起動(dòng)中的低壓上升。 在一些工況下使用GDI的發(fā)動(dòng)機(jī)中，汽缸可以要求在高壓下輸送的燃料。例如一些GDI系統(tǒng)會(huì)要求大于1400000帕(14巴)的壓力以有效地操作。然而，當(dāng)在燃料輸送系統(tǒng)中使用機(jī)械驅(qū)動(dòng)式高壓泵和低壓泵時(shí)，由于高壓泵是發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的，起動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間增加使在起動(dòng)期間很難實(shí)現(xiàn)高壓。此外，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)的操作停止時(shí)燃料可以泄漏出噴射器。燃料會(huì)通過(guò)高壓泵出口止回閥泄漏返回到燃料箱。由于熱量從發(fā)動(dòng)機(jī)傳遞到燃料輸送系統(tǒng)，當(dāng)溫度升高從而燃料壓力增加時(shí)，燃料泄漏出噴射器會(huì)直接發(fā)生在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷(key-off)之后。高壓泵的下游的液體燃料的熱膨脹或燃料蒸汽壓力的上升會(huì)造成燃料泄漏出噴射器?？蓧嚎s氣體、空氣、和/或燃料蒸汽在燃料導(dǎo)軌冷卻之后會(huì)在其中出現(xiàn)。燃料導(dǎo)軌中的可壓縮氣體會(huì)在隨后的起動(dòng)中降低燃料壓力上升并增加排放。例如，在發(fā)動(dòng)機(jī)冷起動(dòng)中，且在啟動(dòng)催化轉(zhuǎn)化器之前，低壓上升導(dǎo)致混合不足會(huì)加劇冷起動(dòng)排放。 使用PFI的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)經(jīng)歷通常稱為"燃料沖出"的類似問(wèn)題。燃料沖出可以描述為由于在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作已停止之后的低壓泵的下游的燃料管路中的壓力增加導(dǎo)致的燃料泄漏。燃料沖出可以造成燃料通過(guò)壓力限制裝置泄漏回到燃料箱，降低了燃料輸送系統(tǒng)中的液體燃料量。例如在機(jī)械防逆流燃料系統(tǒng)(MRFS)中壓力限制裝置可以是壓力調(diào)節(jié)器，在電子防逆流燃料系統(tǒng)(ERFS)中壓力限制裝置可以是壓力釋放閥。在起動(dòng)中燃料沖出會(huì)降低壓力上升。 需要實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)中的快速壓力上升的改進(jìn)的方法以改進(jìn)所需的GDI系統(tǒng)和PFI系統(tǒng)兩者。特別是在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況中燃料輸送系統(tǒng)允許燃料輸送系統(tǒng)保留燃料，從而防止燃料沖出且考慮到在隨后的起動(dòng)中快速地重新加壓，增加燃燒循環(huán)的效率并降低排放。 在美國(guó)專利6， 889， 666號(hào)中描述了在起動(dòng)期間提供增加的燃料壓力的一種方法，其中使用串聯(lián)流體連通的兩個(gè)泵。第一泵可以包括低壓泵，第二泵可以包括位于噴射器上游的高壓泵。第二泵可以稱為高壓泵，意思為第二泵比第一泵具有更高的壓力。當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作已停止之后從發(fā)動(dòng)機(jī)熱傳遞導(dǎo)致燃料導(dǎo)軌中的壓力增加時(shí)，返回管道和電磁壓力控制閥允許燃料流進(jìn)高壓泵的上游的燃料導(dǎo)軌，試圖消除燃料通過(guò)噴射閥泄漏。[0007] 本實(shí)用新型的發(fā)明人在此認(rèn)識(shí)到這樣的系統(tǒng)的幾個(gè)問(wèn)題。當(dāng)使用返回管道和電磁壓力控制閥時(shí)，增加了燃料輸送系統(tǒng)的尺寸和成本。附加地，壓力控制閥需要大量的動(dòng)力以操作，降低了系統(tǒng)的效率。此外，需要復(fù)雜的控制方法以合適地操作電磁壓力控制閥。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的包括提供可減少尺寸和成本并可提高效率且降低排放的燃料輸送系統(tǒng)。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案在于，一方面，提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)，包括燃料箱、第一泵、流體連通到第一泵的上游由燃料箱容納的第二泵、在第一泵和第二泵之間且與第一泵和第二泵串聯(lián)流體連通的壓力釋放閥、及在壓力釋放閥和第一泵之間的燃料管路，其中壓力釋放閥適應(yīng)于增加點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷燃料管路壓力，而在正常的發(fā)動(dòng)機(jī)操作中基本上不增加調(diào)節(jié)的壓力。在一些示例中，燃料蓄壓器(fuel pressureaccumulator)流體連通到第一泵的上游。在一些示例中，燃料蓄壓器可以具有類似于在燃料導(dǎo)軌或燃料管路中的熱壓縮的燃料的體積變化的體積。 另一方面，提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)，包括燃料箱；高壓泵；在所述高壓泵的上游由所述燃料箱容納的低壓提升泵；在所述高壓泵和低壓提升泵之間流體連通的旁通回路；在所述高壓泵和旁通回路之間且與所述高壓泵和旁通回路串聯(lián)流體連通的壓力釋放閥；在所述壓力釋放閥下游的燃料蓄壓器；及在所述壓力釋放閥和高壓泵之間的燃料管路；在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況期間，所述壓力釋放閥阻止燃料行進(jìn)到上游到所述燃料箱中，增加隨后的起動(dòng)中的壓力上升，且在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的正常的操作中所述壓力釋放閥基本上阻止所述燃料輸送系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)的壓力增加。 在壓力釋放閥下游的燃料管路中的增加的壓力會(huì)導(dǎo)致在起動(dòng)中的較高的噴射壓力。因此增加燃燒循環(huán)的效率并減少排放的量，以及減少系統(tǒng)的尺寸和成本。

圖1示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖； 圖2示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的示意圖； 圖3示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)的替代的示意圖； 圖4示出并行端口壓力釋放閥(PPRV-Parallel Port Pressure Relief Valve)的示意圖； 圖5示出科德寶(Freundenberg)燃料蓄壓器的示意圖； 圖6示出在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作已停止時(shí)在各種燃料輸送系統(tǒng)中高壓泵和低壓泵之間連接的燃料管路中壓力對(duì)時(shí)間的示圖； 圖7示出可以實(shí)施以操作內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和關(guān)聯(lián)的燃料輸送系統(tǒng)的方法。
具體實(shí)施方式
圖1是示出可以包括在汽車的推進(jìn)系統(tǒng)中的多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)汽缸。發(fā)動(dòng)機(jī)10可以由包括控制器12的控制系統(tǒng)和由經(jīng)輸入裝置130從車輛駕駛員132的輸入至少部分地控制。在該示例中，輸入裝置130包括加速器踏板和用于產(chǎn)生成比例的踏板位置信號(hào)PP的踏板位置傳感器134。連接到控制器12的點(diǎn)火裝置136可以開(kāi)始發(fā)動(dòng)機(jī)10的起動(dòng)和關(guān)閉。點(diǎn)火裝置可以鑰匙點(diǎn)火、按鈕點(diǎn)火、或任何其他合適的點(diǎn)火裝置。發(fā)動(dòng)機(jī)io的燃燒室(即汽缸)30可以包括具有活塞36定位在其中的燃燒室壁32?；钊?6可以連接到曲軸40以便活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。曲軸40可以通過(guò)中間變速系統(tǒng)連
5接到車輛的至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)輪。此外，起動(dòng)機(jī)馬達(dá)可以通過(guò)飛輪連接到曲軸40以實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī) 10的起動(dòng)操作。 燃燒室30可以通過(guò)進(jìn)氣道42從進(jìn)氣歧管44接收進(jìn)氣且可以通過(guò)排氣道48排出 燃燒氣體。進(jìn)氣歧管44和排氣道48可以通過(guò)相應(yīng)的進(jìn)氣門52和排氣門54與燃燒室30 選擇性地連通。在一些實(shí)施例中，燃燒室30可以包括兩個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣門和/或兩個(gè)或多個(gè) 排氣門。 進(jìn)氣門52可以通過(guò)電動(dòng)氣門驅(qū)動(dòng)器(EVA)51由控制器12控制。類似地，排氣門 54可以通過(guò)EVA 53由控制器12控制。在一些工況下，控制器12可以改變提供到驅(qū)動(dòng)器51 和驅(qū)動(dòng)器53的信號(hào)以控制相應(yīng)的進(jìn)氣門和排氣門的開(kāi)啟和關(guān)閉。進(jìn)氣門52和排氣門54的 位置可以分別通過(guò)氣門位置傳感器55和氣門位置傳感器57確定。在替代的實(shí)施例中，進(jìn) 氣門和排氣門的一個(gè)或多個(gè)可以由一個(gè)或多個(gè)凸輪驅(qū)動(dòng)，且可以使用凸輪廓線變換(CPS)、 可變凸輪正時(shí)(VCT)、可變氣門正時(shí)(VVT)和/或可變氣門升程(VVL)系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè) 以改變氣門操作。例如，汽缸30可以選擇性地包括經(jīng)電動(dòng)氣門驅(qū)動(dòng)控制的進(jìn)氣門和經(jīng)包括 CPS和/或VCT的凸輪驅(qū)動(dòng)控制的排氣門。 燃料噴射器66如圖所示直接連接到燃燒室30用于成比例于經(jīng)電子驅(qū)動(dòng)器68從 控制器12接收的信號(hào)FPW的脈沖寬度直接噴射燃料至其中。以此方式，燃料噴射器66提 供所稱的直接燃料噴射到燃燒室30。燃料噴射器例如可以安裝在燃燒室的側(cè)面或燃燒室的 頂部。燃料可以通過(guò)圖2和圖3中所示的燃料輸送系統(tǒng)150輸送到燃料噴射器66。在一些 實(shí)施例中，燃燒室30可以替代地或附加地包括設(shè)置在進(jìn)氣歧管44中的燃料噴射器，配置為 提供所稱的進(jìn)氣道燃料噴射到燃燒室30上游的進(jìn)氣道中。 進(jìn)氣道42可以包括具有節(jié)流板64的節(jié)氣門62。在該具體示例中，節(jié)流板64的位 置可以由控制器12經(jīng)提供到節(jié)氣門62包括的電動(dòng)馬達(dá)或驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)改變，該配置通常 稱為電子節(jié)氣門控制(ETC)。以此方式，可以操作節(jié)氣門62改變提供到燃燒室30和其他發(fā) 動(dòng)機(jī)汽缸的進(jìn)氣。節(jié)流板64的位置可以由節(jié)氣門位置信號(hào)TP提供到控制器12。進(jìn)氣道 42可以包括用于向控制器12提供相應(yīng)的信號(hào)MAF和MAP的質(zhì)量空氣流量傳感器120和歧 管空氣壓力傳感器122。 點(diǎn)火系統(tǒng)88可以在選擇的工作模式下響應(yīng)于來(lái)自控制器12的點(diǎn)火提前信號(hào)SA， 通過(guò)火花塞92向燃燒室30提供點(diǎn)火火花。雖然示出了火花點(diǎn)火構(gòu)件，但在某些實(shí)施例中， 燃燒室30或發(fā)動(dòng)機(jī)10的一個(gè)或多個(gè)其他燃燒室可以壓縮點(diǎn)火模式工作，使用或不使用火 花點(diǎn)火。 排氣傳感器126如圖所示連接到排放控制裝置70上游的排氣道48。傳感器126 可以是提供排氣空燃比指示的任何合適的傳感器，如線性氧傳感器或UEGO(通用或?qū)捰蚺?氣氧傳感器)、兩態(tài)氧傳感器或EGO傳感器、HEGO(加熱型EGO)傳感器、N0x傳感器、HC傳 感器，或CO傳感器。排放控制裝置70如圖所示沿排氣傳感器126下游的排氣道48設(shè)置。 排放控制裝置70可以是三元催化劑(TWC) 、N0x捕集器、各種其他排放控制裝置、或其組合。 在一些實(shí)施例中，在發(fā)動(dòng)機(jī)10運(yùn)行期間，通過(guò)在特定的空燃比內(nèi)操作發(fā)動(dòng)機(jī)的至少一個(gè)汽 缸可以周期性地重新設(shè)定排放控制裝置70。 控制器12如圖1所示為微計(jì)算機(jī)，其中包括微處理器單元102、輸入/輸出端口 104、用于可執(zhí)行程序和校準(zhǔn)值且在該具體示例中如圖所示為只讀存儲(chǔ)芯片106的電子存儲(chǔ)媒體、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器108、?；畲鎯?chǔ)器IIO，及數(shù)據(jù)總線。除上述信號(hào)之外，控制器12還 接收來(lái)自連接到發(fā)動(dòng)機(jī)10的傳感器的各種信號(hào)，包括來(lái)自質(zhì)量空氣流量傳感器120的引入 的質(zhì)量空氣流量(MAF)測(cè)量值；來(lái)自連接到冷卻套管114的溫度傳感器112的發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻 劑溫度(ECT);來(lái)自連接到曲軸40的霍爾效應(yīng)傳感器118(或其他類型的傳感器)的齒面 點(diǎn)火感測(cè)信號(hào)(PIP)、來(lái)自節(jié)氣門位置傳感器的節(jié)氣門位置(TP);及來(lái)自傳感器122的絕對(duì) 歧管壓力信號(hào)(MAP)。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號(hào)(RPM)可以由控制器12根據(jù)信號(hào)PIP生成。來(lái)自歧 管壓力傳感器的歧管壓力信號(hào)MAP可用于提供進(jìn)氣歧管中的真空或壓力的指示。注意，可 以使用上述傳感器的各種組合，如使用MAF傳感器而不使用MAP傳感器，或相反。在化學(xué)計(jì) 量空燃比操作期間，MAP傳感器可以給出發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的指示。此外，該傳感器可以結(jié)合檢測(cè) 到的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，提供引入到汽缸的進(jìn)氣(包括空氣)的估計(jì)。在一個(gè)示例中，傳感器118 也可用作發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器，可以在曲軸每旋轉(zhuǎn)一周時(shí)產(chǎn)生預(yù)定數(shù)量的等間隔的脈沖。 如上所述，圖1僅示出多汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)汽缸，每個(gè)汽缸類似地可以包括其自 身組的進(jìn)氣門/排氣門、燃料噴射器、火花塞等。 圖2示出內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃料輸送系統(tǒng)的示意圖。燃料輸送系統(tǒng)150允許在一 定壓力范圍上噴射燃料到發(fā)動(dòng)機(jī)10中的多個(gè)汽缸。附加地，在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況期間燃 料輸送系統(tǒng)150會(huì)阻止燃料向上游行進(jìn)到燃料箱，增加燃料管路中的壓力。燃料輸送系統(tǒng) 配置為在176提高點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷壓力且通過(guò)使用已經(jīng)在系統(tǒng)中的構(gòu)件如燃料管路的柔度 (compliance)增加存儲(chǔ)的燃料，如本文詳述。點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況可以包括已選擇關(guān)閉發(fā)動(dòng) 機(jī)操作的用戶輸入之后的時(shí)間。在一個(gè)示例中，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況可以通過(guò)如圖l所示的 點(diǎn)火裝置136中的點(diǎn)火鑰匙(未示出)的旋轉(zhuǎn)啟動(dòng)。在替代的示例中，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況 可以通過(guò)任何合適的點(diǎn)火裝置如按鈕或遠(yuǎn)程點(diǎn)火啟動(dòng)。 現(xiàn)再參考圖2，燃料箱152可以容納低壓泵154、止回閥156、燃料過(guò)濾器158、及旁 通回路160。燃料箱可以包含多種燃料，如汽油、乙醇混合物、生物柴油、或柴油。旁通回路 可以包括壓力調(diào)節(jié)器162，如圖2所示。注意替代的實(shí)施例可以使用替代的構(gòu)件，且可以消 除各種構(gòu)件。 現(xiàn)再參考圖2和圖3，低壓泵154、止回閥156、燃料過(guò)濾器158、及旁通回路160可 以稱為防逆流燃料系統(tǒng)RFS。在該示例中，如圖2和圖3所示的RFS為機(jī)械防逆流燃料系 統(tǒng)。然而，應(yīng)理解在其他的示例中，防逆流燃料系統(tǒng)可以是電子防逆流燃料系統(tǒng)ERFS。 RFS還可以稱為壓力限制裝置。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)操作，如在發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作期間，RFS 可以減少且可能最小化通過(guò)旁通回路再循環(huán)到燃料箱的燃料的量，同時(shí)在低壓泵的下游保 持基本上不變的壓力。發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作，也稱為正常的發(fā)動(dòng)機(jī)操作可以包括發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生 動(dòng)力的時(shí)間間隔和燃料輸送系統(tǒng)周期性地供應(yīng)燃料到位于發(fā)動(dòng)機(jī)中的汽缸的時(shí)間間隔。例 如，低壓泵可以是在400000帕(4巴)和600000帕(6巴)之間操作的電動(dòng)提升泵。進(jìn)一 步如另一個(gè)示例，低壓泵可以是能夠以足夠的壓力輸送足夠量的燃料至泵的下游的任何合 適的泵，如機(jī)動(dòng)容禾只泵(positive displacement pump)。 現(xiàn)參考圖2，止回閥156可以是在特定壓力差下脫座的球簧止回閥(由工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 止回球簧圖標(biāo)示意性表示)。在另一個(gè)示例中，可以具有一連串流體連通的止回閥(未示 出)以減少當(dāng)止回閥關(guān)閉時(shí)通過(guò)止回閥泄漏的燃料量。在替代的示例中，止回閥156可以 是在特定壓力下關(guān)閉的任何合適的閥，如蝶形閥、電磁閥等。[0033] 例如，燃料過(guò)濾器容器可以具有高表面積_體積比以便增加特定的施加壓力下的 體積膨脹。例如，在一些實(shí)施例中燃料過(guò)濾器的體積是100立方厘米(cc)。在其他的示例 中，取決于各種系統(tǒng)要求，如燃料噴射器所要求的燃料量和燃料的成分，可以改變?nèi)剂线^(guò)濾 器的體積。此外，燃料過(guò)濾器(包括低壓燃料管路)可以具有每100000帕(每巴)0.5cc
的柔度。 現(xiàn)參考圖2和圖3，并行端口壓力釋放閥PPRV 168通過(guò)燃料管路167和燃料過(guò)濾 器連接到RFS。例如，PPRV可以與低壓泵和高壓泵174串聯(lián)連接。由于串聯(lián)連接，壓力釋放 閥適應(yīng)于增加點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷燃料管路壓力，而在正常的發(fā)動(dòng)機(jī)操作中基本上不增加調(diào)節(jié)的 壓力。在一些示例中，與壓力調(diào)節(jié)器162 —起結(jié)合作用的PPRV可以限制下游壓力在800000 帕(8巴)和900000帕(9巴)之間。燃料管路通常設(shè)定為1000000帕(10巴)的操作壓 力的最大值，而在燃料箱內(nèi)存在的燃料過(guò)濾器僅設(shè)定在500000帕(5巴)和600000帕(6 巴)之間，因此將PPRV放置在燃料過(guò)濾器的下游是有利的。在正常的發(fā)動(dòng)機(jī)操作中，當(dāng)發(fā) 動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力時(shí)，PPRV允許燃料行進(jìn)到裝置下游，且基本上阻止燃料輸送系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)的 燃料壓力增加。在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況下PPRV阻止燃料行進(jìn)到裝置的上游回到燃料箱中，增 加PPRV下游的壓力。因而，取決于發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行或發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行工況，提供系統(tǒng)以控制兩種 不同壓力。在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況期間為防止高壓損壞下游的燃料管路和構(gòu)件，一旦壓力達(dá) 到預(yù)定閾值PPRV允許燃料行進(jìn)到上游。在另一個(gè)示例中，PPRV可以是在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工 況期間阻止燃料行進(jìn)到裝置的上游和在正常的工況下允許燃料行進(jìn)到下游的任何合適的 壓力釋放閥。 在如圖2和圖3所示的一個(gè)示例中，PPRV包括兩個(gè)止回閥。在前向流向的第一止 回閥172和在反向流向的第二止回閥或壓力釋放閥170。在一個(gè)示例中，壓力釋放閥170可 以在約450000帕(4. 5巴)脫座。在這樣的示例中，因?yàn)閴毫︶尫砰y170與可以在450000 帕(4.5巴)釋放自身的燃料輸送模塊(F匿+)串聯(lián)，凈壓力釋放為900000帕(9巴)。當(dāng)下 游壓力較高時(shí)壓力釋放閥170脫座，防止裝置的下游的構(gòu)件損壞，如燃料管路176和/或高 壓泵174。當(dāng)下游壓力超過(guò)450000帕(4. 5巴)時(shí)，在未包含PPRV的系統(tǒng)(未示出)中燃 料可以通過(guò)RFS流到上游。在一些示例中高壓泵可以是在1500000帕(15巴)和20000000 帕(200巴)之間操作的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的高壓泵。在其他的示例中高壓泵可以是增加泵的下 游的燃料輸送系統(tǒng)中的壓力的另一個(gè)合適的泵，如電動(dòng)提升泵、轉(zhuǎn)子動(dòng)力泵(rotodynamic pump)及其他。止回閥172可以防止燃料行進(jìn)到閥的上游，允許PPRV的下游壓力增加。 在其他的示例中，取決于各種發(fā)動(dòng)機(jī)要求，如運(yùn)行(run up)燃料壓力、裝置的下游 使用的燃料管路的類型、及PPRV下游的燃料管路的柔度，可以改變壓力釋放閥170和止回 閥172脫座的特定壓力。運(yùn)行燃料壓力是發(fā)動(dòng)機(jī)在起動(dòng)期間所要求的燃料壓力。在其他的
示例中，止回閥和壓力釋放閥可以是在特定壓力下關(guān)閉的任何合適的閥，如蝶形閥、電磁閥等。 在一個(gè)示例中燃料蓄壓器173可以流體連通到泵的一個(gè)。例如，燃料蓄壓器可以 如圖3中所示定位在PPRV 168的下游。本文中所述的燃料蓄壓器可以具有類似于燃料導(dǎo) 軌或燃料管路中的熱壓縮燃料的體積變化的體積。燃料蓄壓器允許更大量的燃料存儲(chǔ)在 PPRV的下游，降低燃料管路176中的壓力，因此減少在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷之后通過(guò)PPRV釋放的 燃料體積量。在一個(gè)示例中，燃料蓄壓器是科德寶燃料蓄壓器，如圖5中所示。在替代的示例中，燃料蓄壓器可以是當(dāng)燃料管路176中的壓力超過(guò)特定值時(shí)可存儲(chǔ)燃料的任何其他合 適類型的燃料蓄壓器。在替代的示例中燃料蓄壓器可以去除。 再次參考圖2和圖3，高壓泵174通過(guò)燃料管路176連接到PPRV。在一個(gè)示例中， 燃料管路176可以具有橢圓形橫截面和/或100cc的體積。非圓形橫截面可以增加燃料管 路柔度，因此部分地用作燃料蓄壓器。附加地或替代地，燃料管路176可以由彈性材料構(gòu) 成。由于橢圓形和彈性材料當(dāng)燃料管路176經(jīng)受高壓時(shí)其可以膨脹并產(chǎn)生更圓的形狀，增 加了存儲(chǔ)在燃料管路中的燃料量。在另 一個(gè)示例中，燃料管路可以由硬質(zhì)聚合體材料構(gòu)成， 且可以改變?nèi)剂瞎苈返某叽纭?止回閥178可以連接到高壓泵的下游。通常止回閥178集成到泵總成。壓力釋放 閥也可以裝配集成到泵總成且可以具有典型的19500000帕(195巴)的壓力釋放。在一個(gè) 示例中止回閥178是在特定的壓力差(例如70000帕即0. 7巴)下脫座的板簧止回閥。在 又一個(gè)示例中，可以具有一連串流體連通的止回閥以減少當(dāng)止回閥關(guān)閉時(shí)通過(guò)止回閥泄漏 的燃料量。在替代的示例中，可以使用可以是在特定壓力差下關(guān)閉的任何合適的閥的止回 閥178，如蝶形閥、電磁閥及其他等。此外，在一個(gè)示例中，不包含燃料蓄壓器的燃料輸送系 統(tǒng)中，在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況期間泄漏率限制到在6000000帕(60巴)下每40分鐘2. 5cc。 燃料導(dǎo)軌180連接到止回閥178的下游。燃料導(dǎo)軌提供燃料到燃料噴射器182。 在一個(gè)示例中，燃料導(dǎo)軌體積為165cc。在替代的實(shí)施例中，取決于各種系統(tǒng)要求，如在發(fā)動(dòng) 機(jī)的正常的操作期間汽缸所要求的燃料量，可以改變?nèi)剂蠈?dǎo)軌的尺寸。燃料噴射器182流 體連通到發(fā)動(dòng)機(jī)10。燃料噴射器可以是直接燃料噴射器和/或進(jìn)氣道燃料噴射器。 在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況期間如圖2和圖3中所示的燃料輸送系統(tǒng)可以在高壓泵的下 游的燃料輸送系統(tǒng)中保留燃料，從而減少或防止燃料通過(guò)噴射器或通過(guò)RFS沖出，且在點(diǎn) 火開(kāi)關(guān)切斷時(shí)保持高壓。因此，在隨后的起動(dòng)中加壓速率(rate)在燃料輸送系統(tǒng)中基本上 增加，同時(shí)保持較短的起動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間。以此方式，防止空氣在燃料導(dǎo)軌中形成，增加起動(dòng)中 的噴射壓力，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒效率并降低排放。在一些示例中如圖2和圖3中所 示的燃料輸送系統(tǒng)在一個(gè)高壓泵行程或180度發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)中可以將燃料導(dǎo)軌中的壓力增 加至大于1400000帕(14巴)。在一些示例中，在第一高壓泵行程之后在大于1400000帕 (14巴)的起動(dòng)中燃料可以通過(guò)燃料噴射器輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)。 圖4示出如圖2和圖3所示的并行端口壓力釋放閥PPRV 168的示意圖。在一些 示例中，PPRV可以限制下游壓力在800000帕(8巴)和900000帕(9巴)之間。PPRV包括 進(jìn)口 412、出口 414、外罩416、前向流動(dòng)止回閥172、反向流動(dòng)止回閥170。當(dāng)在發(fā)動(dòng)機(jī)的正 常操作中具有足夠的壓力差時(shí)，前向流動(dòng)止回閥允許燃料行進(jìn)通過(guò)該閥。反向流動(dòng)止回閥 防止燃料行進(jìn)到裝置的上游直到達(dá)到足夠的壓力差防止損壞下游構(gòu)件。在另一個(gè)示例中， 可以使用在發(fā)動(dòng)機(jī)的正常操作中允許燃料流到裝置的下游且在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況期間阻 止燃料行進(jìn)到裝置的上游，直到下游的燃料管路中壓力達(dá)到可以損壞下游構(gòu)件的水平的任 何類型的壓力釋放閥。例如，在高壓情況下壓力釋放閥允許燃料行進(jìn)到上游以防止損壞燃 料管路。 圖5示出燃料蓄壓器173的示例。在該示例中，燃料蓄壓器為科德寶燃料蓄壓器。 燃料蓄壓器可以具有較低的成本。當(dāng)在裝置連接的燃料管路中存在高壓條件時(shí)燃料蓄壓器 允許燃料存儲(chǔ)(例如累積)在裝置中。燃料蓄壓器包括允許燃料行進(jìn)到裝置中的進(jìn)口 512。燃料蓄壓器還包括允許燃料存儲(chǔ)在裝置中的腔體514、外殼516、及頂部元件518。 圖6示出在發(fā)動(dòng)機(jī)的操作已關(guān)閉之后，在防逆流燃料系統(tǒng)RFS和高壓泵之間流體 連通的燃料管路中的壓力對(duì)時(shí)間的示圖610。燃料輸送系統(tǒng)的一個(gè)目標(biāo)是在起動(dòng)中高壓泵 的一個(gè)行程中實(shí)現(xiàn)大于1400000帕(14巴)壓力上升的壓力。在該示例中燃料輸送系統(tǒng)使 用汽油直接噴射(GDI)。線612表示不包括PPRV的燃料輸送系統(tǒng)，在612中使用的燃料輸 送系統(tǒng)不產(chǎn)生1400000帕(14巴)的壓力上升。線614表示包括在高壓泵與RFS之間連接 的PPRV和較大的燃料蓄壓器的燃料輸送系統(tǒng)。在該示例中在614中使用的燃料輸送系統(tǒng) 在單個(gè)高壓泵行程中產(chǎn)生1400000帕(14巴)的壓力上升。線616表示包括在RFS與高壓 泵之間連接的PPRV和較小的燃料蓄壓器的燃料輸送系統(tǒng)。線616表示的燃料輸送系統(tǒng)在 單個(gè)高壓泵行程中實(shí)現(xiàn)最小1400000帕(14巴)的壓力上升。線618表示包括在RFS和高 壓泵之間連接的PPRV的燃料輸送系統(tǒng)。在該示例中，在618中使用的燃料輸送系統(tǒng)在單個(gè) 高壓泵行程中不產(chǎn)生1400000帕(14巴)的壓力上升。然而，線618表示的燃料輸送系統(tǒng) 比線612表示的存儲(chǔ)系統(tǒng)(stocksystem)達(dá)到更高的壓力。線620表示包括在RFS與高壓 泵之間連接的PPRV和不同的較小的蓄壓器的燃料輸送系統(tǒng)。在該示例中，線620表示的燃 料輸送系統(tǒng)在單個(gè)高壓泵行程中產(chǎn)生最小1400000帕(14巴)的壓力上升。從示圖中可以 看出如線614、616、618、及620描述的使用PPRV的系統(tǒng)比如線612表示的不使用PPRV的存 儲(chǔ)系統(tǒng)在燃料管路中保持更高的壓力。此外，當(dāng)相比較于僅使用PPRV的燃料輸送系統(tǒng)時(shí)， 使用PPRV和燃料蓄壓器的系統(tǒng)將保持甚至更高的壓力。 圖7示出可以用來(lái)操作如圖1所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)和流體連通到發(fā)動(dòng)機(jī)的如圖3所 示的燃料輸送系統(tǒng)的方法700的流程圖。在其他的示例中方法700可以用來(lái)操作如圖2所 示的燃料輸送系統(tǒng)和流體連通到如圖2所示的燃料輸送系統(tǒng)的如圖1所示的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。 在起動(dòng)中方法700可以用來(lái)增加燃料輸送系統(tǒng)中的加壓速率。 在步驟712停止發(fā)動(dòng)機(jī)的操作。發(fā)動(dòng)機(jī)的停止操作可以包括阻止燃料流過(guò)燃料噴 射器、落座和密封在發(fā)動(dòng)機(jī)中的進(jìn)氣門和排氣門、阻止汽缸中的點(diǎn)火火花等。 接下來(lái)在步驟714，阻止燃料行進(jìn)到PPRV的上游。在一些示例中通過(guò)止回閥172 的落座和密封阻止燃料行進(jìn)到PPRV的上游。 接下來(lái)在步驟716，燃料在燃料蓄壓器中累積，從而增加燃料輸送系統(tǒng)的柔度。以 此方式，燃料蓄壓器保留燃料，從而降低或阻止燃料通過(guò)燃料噴射器和/或PPRV泄漏。泄 漏的減少或防止會(huì)增加在隨后的起動(dòng)中的燃料輸送系統(tǒng)中的加壓的速率。在其他的示例 中，可以增加附加或替代的步驟，其中燃料管路176膨脹增加燃料管路的柔度，進(jìn)一步減少 燃料輸送系統(tǒng)中的泄漏。 接下來(lái)在步驟718，發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)可以包括輸送燃料到汽缸，驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣 門和排氣門，向汽缸提供火花，旋轉(zhuǎn)點(diǎn)火鑰匙等。 接下來(lái)在步驟720，在隨后的發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)中，通過(guò)燃料導(dǎo)軌和燃料噴射器輸送燃 料到發(fā)動(dòng)機(jī)。在一些示例中，在第一高壓泵行程之后燃料導(dǎo)軌中的壓力可以增加到大于 1400000帕(14巴)。在步驟720之后方法700結(jié)束。 應(yīng)理解，在本文中公開(kāi)的配置和例程本質(zhì)上是示例性的，且這些具體實(shí)施例不應(yīng) 被視為具有限制意義，因?yàn)榇罅康淖凅w是可能的。例如，上述技術(shù)可以應(yīng)用于V-6、I-4、I-6、 V-12，對(duì)置4，及其他 發(fā)動(dòng)機(jī)類型。本實(shí)用新型的主題包括在本文中公開(kāi)的各種系統(tǒng)和配置，及其他特征、功能，和/或?qū)傩缘乃行路f和非易見(jiàn)的組合及子組合。 本實(shí)用新型的權(quán)利要求特別指出視為新穎和非顯而易見(jiàn)的特定組合及子組合。這 些權(quán)利要求可能引用"一個(gè)"元素或"第一"元素或其等價(jià)。這樣的權(quán)利要求應(yīng)被理解為包 括對(duì)一個(gè)或一個(gè)以上這樣的元素的結(jié)合，而不是要求或排除兩個(gè)或兩個(gè)以上這樣的元素。 所公開(kāi)的特征、功能、元素和/或?qū)傩缘钠渌M合及子組合可以通過(guò)本實(shí)用新型權(quán)利要求 的修改或通過(guò)在本申請(qǐng)或相關(guān)申請(qǐng)中提出新的權(quán)利要求來(lái)請(qǐng)求保護(hù)。這樣的權(quán)利要求，無(wú) 論是在范圍上比原始權(quán)利要求更寬、更窄、等價(jià)或不同，都應(yīng)被視為包括在本實(shí)用新型的主 題之內(nèi)。
權(quán)利要求一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，包括燃料箱；第一高壓泵；流體連通在所述第一高壓泵的上游由所述燃料箱容納的第二低壓泵；在所述第一高壓泵和第二低壓泵之間且與所述第一高壓泵和第二低壓泵串聯(lián)流體連通的壓力釋放閥，所述壓力釋放閥包括彼此并行連通的前向流動(dòng)止回閥和反向流動(dòng)止回閥；及在所述壓力釋放閥和第一高壓泵之間的燃料管路；所述壓力釋放閥適應(yīng)于增加點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷燃料管路壓力，而在正常的發(fā)動(dòng)機(jī)操作中基本上不增加調(diào)節(jié)的壓力。
2. 如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，還包括流體連通到所述第一高壓 泵和第二低壓泵中的一個(gè)的燃料蓄壓器。
3. 如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)置在所述第一高壓泵和 壓力釋放閥之間的燃料蓄壓器。
4. 如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述第二低壓泵是低壓提升泵。
5. 如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料管路基本上由彈性材料 構(gòu)成。
6. 如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料管路是橢圓形的。
7. 如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力釋放閥是允許燃料流到 裝置的上游以避免過(guò)大的壓力的并行端口壓力釋放閥。
8. 如權(quán)利要求1所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，還包括在所述第一高壓泵和第二 低壓泵之間流體連通的旁通回路；在發(fā)動(dòng)機(jī)操作中所述旁通回路最小化再循環(huán)到燃料箱的燃料的量。
9. 如權(quán)利要求8所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，還包括在所述第二低壓泵和旁通 回路之間的具有高表面積_體積比的燃料過(guò)濾器。
10. 如權(quán)利要求2或3所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料蓄壓器是科德寶燃 料蓄壓器。
11. 如權(quán)利要求8所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述旁通回路包括壓力調(diào)節(jié)器， 且低壓提升泵是機(jī)械控制的。
12. —種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，包括 燃料箱；高壓泵；在所述高壓泵的上游由所述燃料箱容納的低壓提升泵； 在所述高壓泵和低壓提升泵之間流體連通的旁通回路；在所述高壓泵和旁通回路之間且與所述高壓泵和旁通回路串聯(lián)流體連通的壓力釋放 閥，所述壓力釋放閥包括彼此并行連通的前向流動(dòng)止回閥和反向流動(dòng)止回閥； 在所述壓力釋放閥下游的燃料蓄壓器；在所述低壓提升泵和旁通回路之間連接的具有高表面積_體積比的燃料過(guò)濾器；及 在所述壓力釋放閥和高壓泵之間的燃料管路；在點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷工況期間，所述壓力釋放閥阻止燃料行進(jìn)到上游到所述燃料箱中，增 加隨后的起動(dòng)中的壓力上升，且在所述發(fā)動(dòng)機(jī)的正常的操作中所述壓力釋放閥基本上阻止 所述燃料輸送系統(tǒng)中的調(diào)節(jié)的壓力增加。
13. 如權(quán)利要求12所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料管路基本上由彈性材 料構(gòu)成。
14. 如權(quán)利要求12所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料蓄壓器是科德寶燃料蓄壓器。
15. 如權(quán)利要求14所述的燃料輸送系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力釋放閥允許在高壓情 況下燃料行進(jìn)到上游以阻止損壞所述燃料管路。
專利摘要本實(shí)用新型涉及具有并行端口壓力釋放閥的燃料輸送系統(tǒng)。提供一種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料輸送系統(tǒng)，包括燃料箱、第一泵、流體連通到第一泵的上游由燃料箱容納的第二泵、在第一泵和第二泵之間且與第一泵和第二泵串聯(lián)流體連通的壓力釋放閥，在壓力釋放閥和第一泵之間的燃料管路，壓力釋放閥適用于增加點(diǎn)火開(kāi)關(guān)切斷燃料管路壓力，而在正常的發(fā)動(dòng)機(jī)操作中基本上不增加調(diào)節(jié)的壓力。在一些示例中，燃料蓄壓器流體連通到第一泵的上游。通過(guò)根據(jù)本實(shí)用新型的燃料輸送系統(tǒng)可增加燃燒循環(huán)的效率并減少排放的量，以及減少系統(tǒng)的尺寸和成本。
文檔編號(hào)F02M63/00GK201439738SQ20092015490
公開(kāi)日2010年4月21日 申請(qǐng)日期2009年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月13日
發(fā)明者克里斯·阿諾德·伍德林, 約瑟夫·諾門·伊里, 羅斯·戴克斯特拉·珀西富爾 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司