[发明专利]有助于改进发动机起动的燃料系统

说明书

技术领域

本发明涉及发动机的燃料系统，具体涉及具有旁路的两级燃料泵系统。

背景技术

采用直接汽缸喷射的发动机使用各种泵配置向汽缸供给燃料。一个示例包括两级 燃料泵系统。两级燃料泵系统可以包括使压力在两个级的每个中增加的两个串联的 泵。两级系统可减小高压泵的尺寸和功率，还可使燃料在特定工况下达到更高的喷射 压力。此外，这样的燃料系统可以使用将燃料再循环回燃料箱中的旁路。例如，可以 在喷射器所需的燃料量减少或高压泵和喷射器停止工作时再循环燃料。在燃料箱内或 其附近进行循环的系统称为机械式无回流燃料系统(MRFS)。

一个这样的示例系统由美国专利6,135,090号描述，该系统使用绕过低压泵以允 许燃料流回燃料箱的压力调节器。在‘090专利的示例中，旁路处压力的调节由CPU 以电子方式控制，以便允许燃料系统以三种压力水平向喷射器供给燃料。

本申请的发明人认识到这样的方法的各种问题。例如，在起动期间，旁路处的压 力控制的压力精度及旁路处的压力控制的响应会劣化。

此外，发明人在此还认识到，特定的发动机工况，如热重起，在短时间内需要较 高的提升泵压力。一种这样的工况包括发动机起动序列期间在需要对燃料导管进行重 加注和重加压，即加压燃料蒸气以形成燃料液体时的操作。另一种工况可以是在燃料 管经历气封(vapor lock)时(即，在燃料管中形成蒸气时)。较高的提升泵压力可 用于快速加注燃料导管。注满的燃料导管可以是发动机驱动的容积泵(positive displacement pump)可完全有效地升高燃料导管压力的先决条件。

发明内容

一种至少部分地解决上述问题以及其他问题的系统包括一种发动机的燃料系统， 包括：燃料箱；多个直接燃料喷射器；电驱动的第一提升泵；机械驱动的第二泵，其 连接在第一提升泵下游和燃料喷射器上游；连接在第一提升泵和第二泵之间的旁路， 所述旁路具有压力调节器和孔，所述孔位于压力调节器下游，所述旁路将燃料再循环 回燃料箱中。

根据发明的又一方面，一种方法包括一种操作通过第一提升泵和第二泵向内燃发 动机中的多个喷射器供给燃料的燃料系统的方法，其中旁路连接在第一提升泵和第二 泵之间用于将燃料返回到燃料箱中，且第一提升泵和第二泵串联。该方法包括：在发 动机起动期间驱动燃料喷射器之前操作第一提升泵，促使燃料流经旁路，使所产生的 向喷射器提供的燃料压力大于在旁路调节器保持恒定的燃料管压力时的中等压力操 作模式期间向喷射器提供的燃料压力。该方法还包括在发动机起动之后驱动燃料喷射 器期间操作第一提升泵和第二泵，通过旁路中的旁路流将燃料压力调节在指定的调节 器压力。

例如，第一提升泵在驱动喷射器之前产生的压力可以有利地用于在第二泵产生明 显的压力之前，或除了第二泵产生的任何压力以外，为第一喷射提供增加的压力。此 外，通过在驱动喷射器期间降低旁路的燃料流率，可以增加燃料系统的能量效率同时 减少对燃料的热传导。以此方式，在一个示例中，可以使用机械组件实现这样的操作， 从而增加发动机起动期间的响应时间。此外，可以在发动机起动期间在燃料管中达到 高压，增加发动机的效率和功率，并改进冷起动排放。

因此，在一个操作点上，短期目标是高压力。上述系统可以充分利用下述事实： 此需求通常发生在旁路调节器流率最大时。在另一个操作点上，目标是使旁路调节器 流率最小化或为零，以使提升泵的电功率消耗最小化。

附图说明

图1示出燃料泵系统的示意图。

图2是示出机械式无回流燃料系统(MRFS)工作的不同模式的流程图。

图3示出旁路特性的图表。

图4示出在高压操作模式期间提升泵压力如何随旁路流率变化。

图5示出示例调节器背压特性。

具体实施方式

图1示出内燃发动机的燃料供给系统的示意图。装置32允许在一定范围的压力 下将燃料喷射到发动机30的多个汽缸中。机械式无回流燃料系统MRFS包括装有提升 泵24、止回阀18、孔26、压力调节器20和流量保险器(flow fuse)22的燃料箱 28。注意，在替代实施例中可以使用替代组件且可以省略各种组件。例如，在一个示 例实施例中，可以省略流量保险器。