[发明专利]使共轨泵送事件与发动机操作同步

说明书

技术领域

本发明总体涉及用于内燃发动机的共轨燃料系统，并且更特别是本发明涉及使得共轨供应泵的泵送事件与发动机燃烧事件同步。

背景技术

多年以来，用于压燃发动机的共轨燃料系统在该产业中得到认可。典型的共轨燃料系统包括经由联动装置通过发动机曲轴直接驱动以便将高压燃料供应到共轨的高压泵。单独的燃料喷射器被定位成将燃料直接喷射到单独发动机缸内，并且每个燃料喷射器经由单独的分支通道被流体连接到共轨。高压泵通常包括1-6个往复运动的泵柱塞，该柱塞各自通过单独或公共凸轮驱动，每个凸轮通常包括1-6个凸角。随着凸轮转动，每个凸角对于单独的凸轮轴转动造成其相关的柱塞至少往复运动一次。行程的数量取决于凸轮轴凸角的具体形状。凸角可被成形为随着每次凸轮轴转动每个凸角提供1、2、3或更多的整数个柱塞行程。虽然凸轮经由联动装置通过发动机曲轴直接驱动转动，设计者可选择联动装置来提供任何适当的发动机速度与泵速度的比率。与四冲程发动机的720°转动相对应的每个发动机循环的泵送事件的数量可通过将泵速度与发动机速度的比率乘以2并将该乘积与泵柱塞的数量乘以凸轮凸角的数量乘以由凸轮轴凸角形状提供的每次凸轮轴转动的柱塞行程的数量的乘积相乘来计算。

几乎所有的共轨燃料系统都采用带有反馈控制系统的电子控制器，以便在发动机操作的同时控制共轨内的压力。共轨压力控制的问题多年来困扰着工程技术人员，这是由于对于燃料喷射事件来说燃料以间歇的方式离开共轨，并且燃料以与单独的连续泵送事件相对应的不太稳定的方式被供应到共轨，因而共轨压力具有波动的趋势。在许多情况下，共轨压力传感器将为电子控制器提供信息，电子控制器将接着将被检测的压力与所需压力比较，并且确定误差。这种误差通常将乘以一些增益，以便确定对于来自高压泵的输出率的调整，从而使被检测的共轨压力更加接近所需压力。例如，控制器可命令与高压泵相关的一个或多个溢流阀在特定时刻关闭，以便通过朝着共轨移动泵柱塞的一部分位移来改变来自泵的输出率，其中泵柱塞的位移的其它部分以低压再循环。在其它系统中，泵输出通过电子控制阀抑制吸入流来控制。这些策略通常采用强化数字处理，所述的数字处理可以包括或不包括在泵送和喷射事件间歇发生的同时与几乎不可压缩的液体(柴油燃料)相关的共轨压力的高度动态环境下的压力传感器测量值的过滤。

这种基本反馈控制策略的改进在共同拥有的美国专利No.6484696中得到描述。该系统根据基于预料燃料进入和离开共轨的策略的模型来减少修正共轨压力中的时滞，使得反馈控制器只需要修正模型和进入和离开共轨的实际流体量之间的误差。最终结果是更加紧密的控制以及更少的时滞可以消除共轨压力中的误差。虽然这些策略已经证明成功地控制了共轨压力，工程技术人员开始认识到在不同时刻以不同速度进入和离开共轨的燃料的高度动态环境下保持共轨压力稳定是非常困难的。本领域的普通技术人员将理解到，喷射速度通常与在燃料喷射器喷嘴打开时的共轨压力成比例。因此，共轨压力波动将固有地造成燃料喷射速度和数量的一些不确定性，这会降低性能，增加不希望的排放并造成不希望的噪音和振动。

一种据信可以减小共轨压力变化的策略在美国专利No.6763808中公开。此文献教导了使用不对称凸轮凸角来减小驱动扭矩变化，并因此据信可以减小共轨内的压力变化并可能使得将泵驱动轴连接到发动机曲轴的联动装置中的噪音降低。联动装置中的噪音可通常是由于凸轮凸角随着每个泵柱塞经受其泵送行程并经过其顶部死点位置而加载和卸载而在联动装置中出现的循环扭矩造成的。由于产业要求越来越高的喷射压力来改善性能并减少不希望的排放，将发动机曲轴连接到高压共轨泵驱动轴的联动装置中的噪音和振动问题会变得更加棘手。这些振动会导致联动装置的过早失效。另外，由于一些司法机关现在正在制定越来越难以满足的噪音限制，这些问题会变得复杂。

长期困扰发动机制造商的另一问题是如何将经过验证应用的泵设计应用于新型发动机。例如，本领域普通技术人员将理解到，为来自单个制造商的发动机系列的每个不同发动机重新设计泵的成本会是极高的，而且也是极为费时的。另一方面，为了在很少变动或没有变动的情况下将已经经过技术验证的泵用于不同发动机系列中会是非常成本有效的。但是，已经证明这样做在实践中会非常难以实现。例如，在用于装备有共轨燃料系统的六缸发动机的相同的泵在用于四缸发动机时会产生过大的噪音和振动，并且达不到理想的共轨压力稳定性。

本发明针对上面提出的一个或多个问题和/或其它问题。

发明内容