具有共轨增压器的发动机及方法技术

一种内燃发动机（１２），包括发动机缸体（１６）、共轨（１４）和用于共轨燃料系统（１４）的加压装置（４０）。所述加压装置包括多个增压器活塞（５１，５３）以及能够在第一位置和第二位置之间移动的液压致动控制阀（６０），在所述第一位置处，所述液压致动控制阀使受压致动流体源（３２）与所述增压器活塞中的第一个增压器活塞（５１）而不与增压器活塞中的第二个增压器活塞（５３）流体连接，在所述第二位置处，所述液压致动控制阀使至少一个流体入口与增压器活塞中的第二个增压器活塞（５３）而不与增压器活塞中的第一个增压器活塞（５１）流体连接。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术整体涉及一种具有共轨燃料系统的发动机，更特别地，涉及通过液压致动 阀对定位在共轨上游的增压器进行控制。
技术介绍
在现代的内燃机中，共轨燃料系统是众所周知并得到广泛应用的。一般来说，受压 流体被供给至共轨，共轨与多个燃料喷射器流体连接。可以使用来自共轨的高压流体致动 喷射器，从而将燃料喷入发动机气缸。共轨内的受压流体可以是燃料，该燃料不仅致动喷射 器而且也被喷入相关联的气缸中，或者共轨中的流体也可以是与待喷射的燃料分离的致动 流体。在很多应用中，相对于与每个燃料喷射器与一个独立的泵相关联的策略，共轨系统倾 向于提供更好的控制和更高的效率。 多年来，燃料系统设计和操作的很多改进至少部分地依赖于以越来越高的压强将 燃料喷入发动机气缸中的能力。更高的共轨压强使得能够实现更高的喷射压强、在喷射起 始和终止阶段相对精确的控制、以及改进的燃料雾化。但是，提高共轨压强的一个缺点是使 供应到共轨中的致动流体加压所需要的额外的能量。此外，当操作泵和其他系统组件以提 供相对高的流体压强时，它们可能不能在最佳效率下工作，并且甚至可能更快地磨损。此 夕卜，系统压强越高，操作中产生的噪声越大且一般导致的驱动转矩波动越大。因此，特别是 随着需要的系统压强阈值越来越高，在传统共轨设计的基础上还有很大的改进空间。授权予Stuhldreher等人的编号为6，786，205的美国专利提出了一种共轨策略， 其中定位在流体源和共轨之间的液压增压器对用于共轨的流体加压。Stuhldreher等人称 该策略能够替代在各个独立的燃料喷射器内执行液压增压的系统，由此减少部件的数量。 虽然在一些情况下可能是这样，但是Stuhldreher的策略实际上在不同的位置增加了系统 的复杂性，也就是说，需要用于增压单元的控制阀的相对复杂的系统。
技术实现思路
在一个方面，一种内燃发动机包括内部具有多个气缸的发动机缸体、共轨以及多 个燃料喷射器，所述多个燃料喷射器与共轨流体连接并且每个燃料喷射器与一个气缸相关 联。发动机还包括用于共轨的加压装置，加压装置包括壳体，该壳体具有至少部分地设置在 壳体中的多个增压器活塞、至少一个流体入口以及与共轨连接的至少一个流体出口。用于 增压器活塞的受压致动流体源与至少一个流体入口流体连接。发动机还包括可以在第一位 置和第二位置之间移动的液压致动阀，在该第一位置，液压致动阀使至少一个流体入口与 增压器活塞中的第一个流体连接而不与增压器活塞中的第二个流体连接，在该第二位置， 液压致动阀使至少一个流体入口与增压器活塞中的第二个流体连接而不与增压器活塞中 的第一个流体连接。在另一个方面，一种使内燃发动机的共轨燃料系统加压的方法包括通过受压致动 流体移动第一增压器活塞以及通过受压致动流体移动第二增压器活塞的步骤。该方法还包括以液压方式使阀在第一位置和第二位置之间移动的步骤，在该第一位置，阀使第一增压 器活塞与受压致动流体源连接而第二增压器活塞与受压致动流体源阻断，在该第二位置， 阀使第二增压器活塞与受压致动流体源连接而第一增压器活塞到受压致动流体源阻断。该 方法还包括将通过移动第一和第二增压器活塞的步骤至少部分地加压的流体供给至共轨 的步骤。在又一个方面，一种用于内燃发动机的共轨燃料系统的加压装置包括具有至少一 个致动流体入口和至少一个出口的壳体。设置有包括第一致动室和至少部分地定位在壳体 内的第一活塞的第一增压器。设置有包括第二致动室和至少部分地定位在壳体内的第二活 塞的第二增压器。加压装置还包括具有第一位置和第二位置的阀，在该第一位置，致动流体 入口与第一致动室流体连通但不与第二致动室流体连通，在该第二位置，致动流体入口与 第二致动室流体连通但不与第一致动室流体连通。阀还包括用于使阀在第一和第二位置之 间移动的至少一个压强控制表面。附图说明 图1为根据一种实施方式的发动机系统的简图；图2为用于共轨的加压装置处于第一种配置的简图；图3为图2中的加压装置处于另一种配置的简图；图4为图3中的加压装置处于另一种配置的简图；图5为图4中的加压装置处于又一种配置的简图；且图6为图5中的加压装置处于又一种配置的简图。具体实施例方式参照图1，示出了根据本专利技术的发动机系统10。发动机系统10可以是诸如柴油发 动机系统的压燃发动机系统，但是在一些实施方式中也可以包括其他类型，例如火花点燃 的发动机系统。发动机系统10包括发动机12，发动机12具有发动机缸体16且发动机缸 体16中具有多个气缸18。多个活塞20中的每一个与一个气缸18相关联。多个燃料喷射 器22中的每一个也与一个气缸18相关联并且在一些实施方式中可以至少部分地延伸进入 相应的气缸18中。每个燃料喷射器22与共轨14流体连接，并且每个燃料喷射器22中可 以包括用于以传统的方式控制燃料喷射的致动器38。每个致动器38可以是压电致动器， 或者是诸如电磁致动器的其他类型的电致动器。每个致动器38与诸如发动机控制器或其 他控制装置的电子控制单元36电连接。压强传感器34可以与共轨14相联接并且能够感 测共轨14的诸如流体压强、流体压强的变化、流体压强的变化率等的流体压强特性，并且 将信号输出至电子控制单元36。电子控制单元36可以与诸如致动流体供给泵的受压致动 流体源32受控地连通，其重要性可从以下说明变得清楚。加压装置40定位在共轨14的上 游并且可以用于在将流体供给至共轨14之前将流体加压，这里将进一步说明。设计加压装 置40的结构和操作，以便在效率、简单和其他因素方面使共轨燃料系统在现有技术基础上 得到提高，这里将进一步说明。发动机系统10可以进一步包括燃料源24和燃料输送泵26，燃料输送泵26与燃料 源24连接并能够通过装置40的壳体42中的入口 46将燃料供给至装置40。在一种实施方式中，燃料输送泵26以较低的压强提供将由装置40进行加压的燃料。发动机系统10可以 进一步包括例如机油槽28的机油源和连接至源32的机油输送泵30。在一种实施方式中， 源32可以包括由电子控制单元36控制输出的泵(后文称为泵32)，例如可变排量泵或变速 泵。特别地，泵32可以具有一个或多个致动器以控制泵送速率或排量，从而最后改变泵32 输出至装置40的流体的量和/或压强。在其他实施方式中，溢出阀也可以定位在泵32和 装置40之间以使得能够改变供给的流体的量。在一种实施方式中，泵32可以以与来自泵 26的燃料的相对低的压强相比为中等的压强将受压的致动流体供给至装置40。在示出的实施方式中，装置40由机油致动，且在将燃料供给至共轨14之前装置40 对燃料进行加压。应当理解，示出的实施方式仅用作示例性的，燃料可以既用作装置40的 致动流体，又用做供给共轨14的受压流体。替代地，发动机机油可以既用作装置40的致动 流体，又用做供给共轨14等的受压流体。一般地，装置40以与来自泵32和泵26的流体压 强相比相对高的压强将受压流体通过至少一个出口 48供给共轨14。关于共轨14加压也可 以使用其他流体，例如传动流体、制动流体等可以被用作装置40的致动流体，或者供给共 轨14和燃料喷射器22的受压流体。增压装置40可以包括具有至少部分地定位在壳体42内的第一增压器活塞51的 第一增压器50，以及具有也至少部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃发动机（１２），包括：发动机缸体（１６），所述发动机缸体中具有多个气缸（１８）；共轨（１４）；多个燃料喷射器（２２），所述燃料喷射器与所述共轨（１４）流体连接并且每个所述燃料喷射器与一个所述气缸（１８）相关联；加压装置（４０），所述加压装置用于所述共轨（１４）并包括壳体（４２），所述壳体具有至少部分地设置在所述壳体中的多个增压器活塞（５１，５３）、至少一个流体入口（４４）、以及与所述共轨（１４）相连接的至少一个流体出口（４８）；受压致动流体源（３２），所述受压致动流体源用于所述增压器活塞（５１，５３）并与所述至少一个流体入口（４４）流体连接；以及液压致动阀（６０），所述液压致动阀能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述液压致动阀（６０）使得所述至少一个流体入口（４４）与所述增压器活塞中的第一个增压器活塞（５１）流体连接而不与所述增压器活塞中的第二个增压器活塞（５３）流体连接，在所述第二位置处，所述液压致动阀（６０）使得所述至少一个流体入口（４４）与所述增压器活塞中的第二个增压器活塞（５３）流体连接而不与所述增压器活塞中的第一个增压器活塞（５１）流体连接。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2007-10-29 11/978,255一种内燃发动机(12)，包括发动机缸体(16)，所述发动机缸体中具有多个气缸(18)；共轨(14)；多个燃料喷射器(22)，所述燃料喷射器与所述共轨(14)流体连接并且每个所述燃料喷射器与一个所述气缸(18)相关联；加压装置(40)，所述加压装置用于所述共轨(14)并包括壳体(42)，所述壳体具有至少部分地设置在所述壳体中的多个增压器活塞(51，53)、至少一个流体入口(44)、以及与所述共轨(14)相连接的至少一个流体出口(48)；受压致动流体源(32)，所述受压致动流体源用于所述增压器活塞(51，53)并与所述至少一个流体入口(44)流体连接；以及液压致动阀(60)，所述液压致动阀能够在第一位置和第二位置之间移动，在所述第一位置处，所述液压致动阀(60)使得所述至少一个流体入口(44)与所述增压器活塞中的第一个增压器活塞(51)流体连接而不与所述增压器活塞中的第二个增压器活塞(53)流体连接，在所述第二位置处，所述液压致动阀(60)使得所述至少一个流体入口(44)与所述增压器活塞中的第二个增压器活塞(53)流体连接而不与所述增压器活塞中的第一个增压器活塞(51)流体连接。2.根据权利要求1所述的发动机(12)，其中，所述液压致动阀(60)包括梭阀(60)，所述梭阀具有第一液压控制面(63a)和与所述第 一液压控制面(63a)相对的第二液压控制面(63b)；所述壳体(42)包括分别用于所述第一增压器活塞(51)和第二增压器活塞(53)的第 一致动室(80)和第二致动室(82)，且其中所述阀(60)包括至少一个通道(64)，所述至少 一个通道交替地分别在所述第一位置和第二位置处使所述至少一个流体入口(44)与所述 第一致动室(80)和第二致动室(82)连接。3.根据权利要求2所述的发动机(12)，其中，所述壳体(42)包括与所述第一液压控制面(63a)相关联的用于所述梭阀(60)的第一 控制通道(74)、与所述第二液压控制面(63b)相关联的用于所述梭阀(60)的第二控制通道 (76)、以及低压排放口 (58)；每个所述增压器活塞(51，53)能够在该增压器活塞使所述控制通道(74，76)中的一个 与所述排放口(58)阻断的第一位置以及该增压器活塞不阻断所述控制通道(74，76)中的 一个的前进位置之间移动；且所述加压装置(40)包括分别将所述第一增压器活塞(51)和第二增压器活塞(53)朝 向各自的第一位置致偏的第一致偏构件(55)和第二致偏构件(57)。4.根据权利要求1所述的发动机(12)，还包括压强传感器(34)，所述压强传感器与所述共轨(14)相关联并且能够产生对应于所述 共轨(14)的流体压强特性的信号；以及控制装置(36)，所述控制装置与所述压强传感器(34)和所述受压致动流体源(32)联 接，所述控制装置(36)能够至少部分地基于所述信号改变所述受压致动流体源(...

【专利技术属性】
技术研发人员：DH吉布森，MF索玛斯，H金，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]