Способ управления подачей топлива в двигатель

Способ управления подачей топлива в двигатель

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к транспортным средствам и, в частности, к управлению системой подачи топлива двигателя транспортного средства во время запуска и выключения двигателя.

Уровень техники

Из уровня техники известно использование в транспортном средстве старт-стопной системы двигателя для автоматического запуска и остановки двигателя каждый раз, когда на основании действий водителя определено, что для этого есть возможность, что позволяет сократить потребление топлива и уменьшить вредные выбросы двигателя.

Недостаток подобных старт-стопных систем двигателя заключается в том, что если время, необходимое для выключения и повторного запуска двигателя, является слишком большим, задержка может привести к недовольству пользователя транспортного средства. Кроме того, такая чрезмерная задержка может приводить к возникновению проблем при фактической эксплуатации, если водитель ошибочно заключает, что система не смогла выполнить повторный запуск двигателя в ответ на его действия.

Целью настоящего изобретения является обеспечение способа управления системой подачи топлива двигателя для минимизации проблем с отсроченным повторным запуском, существующих в известных системах.

Раскрытие изобретения

В соответствии с первым аспектом изобретения представлен способ управления системой подачи топлива двигателя транспортного средства, предусматривающий во время выключения двигателя работу топливного насоса высокого давления переменной подачи с приводом от двигателя с высоким уровнем подачи, а также накопление топлива от топливного насоса высокого давления в топливном накопителе высокого давления, а при последующем запуске двигателя эксплуатацию топливного насоса высокого давления с низким уровнем подачи и подачу топлива в двигатель из топливного накопителя высокого давления.

Высокий уровень подачи может представлять собой максимальный уровень подачи топливного насоса высокого давления.

Низкий уровень подачи может представлять собой минимальный уровень подачи насоса высокого давления.

Транспортное средство может представлять собой транспортное средство с возможностью выполнения запуска-выключения двигателя, оснащенное старт-стопным контроллером для управления выключением и запуском двигателя.

В соответствии со вторым аспектом изобретения представлена система подачи топлива двигателя транспортного средства, включающая в себя топливный насос высокого давления переменной подачи с приводом от двигателя, топливный накопитель высокого давления для хранения топлива под высоким давлением, клапанные устройства для контроля подачи топлива под высоким давлением внутри системы, а также электронный контроллер для управления работой топливного насоса высокого давления и клапанных устройств, причем контроллер выполнен с возможностью во время выключения двигателя обеспечивать эксплуатацию топливного насоса высокого давления с высоким уровнем подачи и управлять работой клапанных устройств для накопления топлива из топливного насоса высокого давления в топливном накопителе высокого давления, а во время последующего запуска двигателя обеспечивать эксплуатацию топливного насоса высокого давления с низким уровнем подачи и управлять работой клапанных устройств для подачи в двигатель топлива из топливного накопителя высокого давления.

Клапанные устройства могут представлять собой по меньшей мере один клапан, предназначенный для выборочной изоляции топливного накопителя высокого давления от двигателя и топливного насоса высокого давления.

Преимущество такой системы заключается в том, что подача топлива в топливный накопитель высокого давления может быть осуществлена только в том случае, когда насос высокого давления способен рекуперировать энергию от двигателя, таким образом уменьшая потребление топлива двигателем.

Система также может дополнительно содержать топливный бак, топливный насос низкого давления для подачи топлива из бака в топливный насос высокого давления, а также по меньшей мере одну топливную форсунку для подачи топлива под высоким давлением в двигатель. При этом контроллер при выключении двигателя может обеспечивать эксплуатацию топливного насоса высокого давления с высоким уровнем подачи и управлять клапанными устройствами таким образом, чтобы накапливать топливо из топливного насоса высокого давления в топливном накопителе высокого давления. Во время последующего запуска двигателя контроллер может обеспечивать эксплуатацию топливного насоса высокого давления с низким уровнем подачи и управлять клапанными устройствами таким образом, чтобы подавать топливо из топливного накопителя высокого давления в по меньшей мере одну топливную форсунку, а также управлять топливной форсункой для подачи топлива в двигатель.

Может быть предусмотрено по меньшей мере две топливных форсунки, подача топлива в топливные форсунки может быть осуществлена через общую топливную рампу, а клапанные устройства могут представлять собой по меньшей мере один клапан, управляемый электронным контроллером таким образом, чтобы регулировать поток топлива между топливным накопителем высокого давления и общей топливной рампой.

Преимущество такой системы заключается в том, что если двигатель не работает в течение длительного времени, топливо сохраняется в топливном накопителе высокого давления, за счет чего снижается риск утечки через топливные форсунки.

Клапанное устройство может представлять собой один распределительный клапан, расположенный между топливным насосом высокого давления и общей топливной рампой, между топливным насосом высокого давления и топливным накопителем высокого давления, и между топливным накопителем высокого давления и общей топливной рампой.

Распределительный клапан может иметь три выбираемых протока для топлива, где первый проток может соединять топливный насос высокого давления с общей топливной рампой, второй проток может соединять топливный насос высокого давления с топливным накопителем высокого давления, а третий проток может соединять топливный накопитель высокого давления с общей топливной рампой. При этом управление выбором каждого соответствующего протока осуществляется электронным контроллером.

В альтернативном варианте клапанное устройство может содержать первый клапан с электронным управлением для контроля подачи топлива из топливного насоса высокого давления в общую топливную рампу, и второй клапан с электронным управлением для контроля подачи топлива из топливного насоса высокого давления в топливный накопитель высокого давления. При этом поток топлива между топливным накопителем высокого давления и общей топливной рампой проходит через первый и второй клапаны с электронным управлением.

В качестве еще одного альтернативного варианта, клапанное устройство может содержать первый клапан с электронным управлением для регулировки подачи топлива из топливного насоса высокого давления в общую топливную рампу, и второй клапан с электронным управлением для регулирования потока топлива между топливным накопителем высокого давления и общей топливной рампой. При этом первый клапан с электронным управлением также управляет прохождением потока топлива из топливного насоса высокого давления в топливный накопитель высокого давления.

Во время выключения двигателя электронный контроллер может управлять первым клапаном таким образом, чтобы осуществлять подачу топлива из топливного насоса высокого давления в топливный накопитель высокого давления, а второй клапан закрыть, чтобы предотвратить поступление топлива из топливного накопителя высокого давления в общую топливную рампу.

Во время запуска двигателя электронный контроллер может управлять топливными форсунками таким образом, чтобы осуществлять подачу топлива в двигатель, и управлять вторым клапаном таким образом, чтобы обеспечить подачу топлива из топливного накопителя высокого давления в общую топливную рампу.

В качестве еще одного альтернативного варианта между топливным насосом высокого давления и общей топливной рампой может отсутствовать управляющий клапан, а клапанное устройство может содержать клапан с электронным управлением для регулирования потока топлива между топливным накопителем высокого давления и общей топливной рампой. При этом поток топлива между топливным насосом высокого давления и топливным накопителем высокого давления может проходить через общую топливную рампу и клапан с электронным управлением.

Во время выключения двигателя все топливные форсунки могут быть отключены электронным контроллером, который управляет клапаном таким образом, чтобы обеспечить подачу топлива из топливного насоса высокого давления через общую топливную рампу в топливный накопитель высокого давления.

Во время запуска двигателя электронный контроллер может управлять топливными форсунками таким образом, чтобы обеспечить подачу топлива в двигатель, и управлять клапаном так, чтобы обеспечить подачу топлива из топливного накопителя высокого давления в общую топливную рампу.

Топливный насос высокого давления может представлять собой невозвратный топливный насос высокого давления.

Высокий уровень подачи может представлять собой максимальный уровень подачи топливного насоса высокого давления.

Низкий уровень подачи может представлять собой минимальный уровень подачи топливного насоса высокого давления.

Транспортное средство может представлять собой автомобиль с поддержкой старт-стопного режима работы, оснащенный старт-стопным контроллером для управления выключением и запуском двигателя.

В соответствии с третьим аспектом изобретения представлено транспортное средство, оснащенное системой подачи топлива, выполненной в соответствии с вышеописанным вторым аспектом изобретения.

Краткое описание чертежей

Ниже приведено описание изобретения на примере со ссылкой на следующие сопроводительные чертежи:

Фиг.1 высокоуровневая блок-схема, демонстрирующая способ управления топливной системой двигателя транспортного средства в соответствии с первым аспектом изобретения;

Фиг.2 схематическая горизонтальная проекция транспортного средства в соответствии с третьим аспектом изобретения, оснащенного системой подачи топлива в соответствии со вторым аспектом изобретения;

Фиг.3 блок-схема, отражающая первый вариант системы подачи топлива, изображенной на Фиг.2;

Фиг.4 блок-схема, отражающая второй вариант системы подачи топлива, изображенной на Фиг.2;

Фиг.5 блок-схема, отражающая третий вариант системы подачи топлива, изображенной на Фиг.2;

Фиг.6 блок-схема, отражающая четвертый вариант системы подачи топлива, изображенной на Фиг.2;

Фиг.7 представляет собой диаграмму зависимости числа оборотов двигателя от времени, показывающую сравнение выключения известного двигателя и двигателя, оснащенного системой подачи топлива согласно второму аспекту изобретения, и эксплуатируемого согласно способу по первому аспекту изобретения;

Фиг.8 представляет собой диаграмму зависимости числа оборотов двигателя от времени, показывающую сравнение запуска известного двигателя и двигателя, оснащенного системой подачи топлива согласно второму аспекту изобретения, и эксплуатируемого согласно способу по первому аспекту изобретения;

Фиг.9 представляет собой диаграмму зависимости числа оборотов двигателя от времени, показывающую сравнение выключения и включения известного двигателя и двигателя, оснащенного системой подачи топлива согласно второму аспекту изобретения, и эксплуатируемого согласно способу по первому аспекту изобретения;

Фиг.10а-10c представляют собой графические изображения распределительного клапана, на которых видны три разных состояния направления потока;

Фиг.11a и 11b представляют собой графические изображения топливного накопителя высокого давления, пригодного для применения в системе подачи топлива согласно второму аспекту изобретения.

Осуществление изобретения

На Фиг.1 показана высокоуровневая блок-схема способа управления системой подачи топлива транспортного средства по изобретению.

Начало процесса представлено в блоке 1, который относится к ручному включению и запуску двигателя. Затем процесс переходит к блоку 2, где двигатель работает, а затем - к блоку 3, который относится к проверке необходимости остановки двигателя. Остановка может быть выполнена вручную водителем транспортного средства, или автоматически инициирована старт-стопной системой в случае, если транспортное средство работает в старт-стопном режиме.

Если двигатель не нужно выключать, процесс возвращается к блоку 2, а затем повторяет цикл между блоками 2 и 3 до возникновения необходимости остановки двигателя. Когда в блоке 3 подтверждена необходимость остановки двигателя, процесс переходит к блоку 4, где топливный насос высокого давления переменной подачи эксплуатируют с высоким уровнем подачи топлива в двигатель, и топливо, поданное насосом высокой подачи, собирается в топливном накопителе высокого давления до остановки двигателя, как показано в блоке 5. Предпочтительно осуществлять эксплуатацию топливного насоса высокого давления с его максимальным уровнем подачи, поскольку в этом случае двигатель работает с самой высокой нагрузкой. Топливо, собранное в топливном накопителе высокого давления, находится под давлением, пригодным для впрыска в двигатель, как описано далее в отношении запуска двигателя.

Существует два основных преимущества, связанных с процессами, описанными для блока 4. Во-первых, во время проворачивания вала и последующего повторного запуска двигателя для создания высокого давления в топливном накопителе не нужно использовать электричество от аккумулятора и, следовательно, расходовать топливо в двигателе, поскольку кинетическая энергия от замедляющегося двигателя рекуперирована для приведения в действие насоса высокого давления, что улучшает общую экономию топлива двигателем. Во-вторых, вследствие того, что эксплуатация топливного насоса высокого давления при высоком уровне подачи требует от двигателя значительного тягового усилия, топливный насос высокого давления выступает в роли тормоза, увеличивая скорость замедлении двигателя. Этот эффект торможения уменьшает время, необходимое для остановки двигателя с момента ее инициирования, а также ослабляет тенденцию реверсной работы двигателя (превышающую нулевое значение), которая является нежелательной. В случае транспортного средства, работающего в старт-стопном режиме, время, необходимое для остановки двигателя, является важным фактором, поскольку оно значительно влияет на минимально возможное время цикла в случае старт-стопа. Таким образом, в случае необходимости повторного запуска двигателя сразу после его выключения, более короткий период остановки позволяет быстрее запустить двигатель.

После блока 5 процесс переходит к блоку 6 с остановленным двигателем, а блок 6 относится к проверке необходимости повторного запуска двигателя. Если повторный запуск двигателя не требуется, происходит повторение цикла от блока 5 до блока 6 с остановленным двигателем. Однако если в блоке 6 подтверждается, что повторный запуск двигателя необходим, переходят от блока 6 к блоку 7. Повторный запуск двигателя может быть осуществлен вручную водителем транспортного средства, или автоматически инициирован старт-стопной системой в случае, если транспортное средство работает в старт-стопном режиме.

В любом случае в блоке 7 двигатель проворачивается при помощи стартера или любого другого соответствующего пускового устройства, например, без ограничения, встроенным стартер-генератором (ISG). Затем запускают с низким уровнем подачи топливный насос высокого давления, и топливо поступает из топливного накопителя высокого давления обратно в двигатель через одну или несколько топливных форсунок. Поскольку топливо хранится в топливном накопителе высокого давления под давлением, походящим для впрыска в двигатель через топливные форсунки, необходимость подачи топлива из топливного насоса высокого давления во время запуска двигателя отсутствует, поэтому можно использовать минимально возможный уровень подачи топливного насоса высокого давления, предпочтительно нулевой уровень подачи.

Одним из преимуществ применения низкого уровня подачи насоса является то, что это уменьшает нагрузку на двигатель и, следовательно, уменьшает время, необходимое для достижения двигателем устойчивого числа оборотов, и, что возможно более важно, время, необходимое для достижения скорости Nt, при которой двигателем может быть создан полезный крутящий момент. Скорость Nt - это число оборотов двигателя, ниже которого применение нагрузки к двигателю наиболее вероятно приведет к его остановке, а если число оборотов выше, чем Nt, то двигатель может вырабатывать полезный крутящий момент.

Одним из преимуществ использования во время запуска двигателя топлива из топливного накопителя высокого давления является то, что если для подачи топлива в двигатель используют топливный насос высокого давления с приводом от двигателя, то запуск двигателя не может быть произведен при первой же возможности, поскольку топливному насосу требуется время для набора давления, чтобы начать подачу топлива. Однако за счет применения топлива, содержащегося в топливном накопителе под давлением, которое является подходящим для эффективного впрыска в двигатель, впрыск топлива в двигатель может быть осуществлен при появлении первой для этого возможности, что уменьшает время, необходимое для достижения двигателем устойчивого числа оборотов.

От блока 7 процесс переходит к блоку 8, где проверяется, запущен ли двигатель, а именно, достигнуто ли устойчивое число оборотов, чтобы можно было отключить стартер. Если устойчивое число оборотов двигателя не достигнуто, процесс возвращается через блок 7 к блоку 8, пока устойчивое число оборотов двигателя не будет достигнуто.

В случае неудачной попытки запуска двигателя и если топливо выведено из топливного накопителя высокого давления до уровня, при котором давление является недостаточным для эффективного впрыска топлива в двигатель, несмотря на то, что Фиг.1 это не показано, активируется программа неисправности, при которой топливо поступает в двигатель из топливного насоса высокого давления. Если по истечении заранее заданного времени запуска двигателя по-прежнему не происходит, водитель может получить предупреждение, и запуск двигателя может быть временно блокирован во избежание повреждений стартера.

Если в блоке 8 подтвержден запуск двигателя, то происходит переход к блоку 2 при включенном двигателе.

После достижения двигателем устойчивого числа оборотов, подача топлива может быть либо переключена с топливного накопителя высокого давления на топливный насос, или продолжена до момента, когда давление в топливном накопителе упадет до заранее определенного уровня, или когда потребляемая мощность двигателя превысит заранее определенный уровень.

Следует понимать, что применение вышеуказанного способа может быть прекращено в любой момент выключением зажигания вручную. В случае выключения зажигания вручную предпочтительно применение действий, соответствующих блоку 4, поскольку в этом случае происходит накопление топлива без увеличения его расхода, которое может быть использовано при последующем включении зажигания вручную или запуске двигателя, как показано в блоке 1 на Фиг.1. В частности, блок 1 может включать в себя этапы, показанные в блоке 7 на Фиг.1. Это обеспечивает преимущества меньшего расхода топлива и улучшения характеристик запуска. Уменьшение тягового усилия, требуемого от топливного насоса высокого давления во время запуска, может обеспечивать частичное преимущество в случае холодного запуска дизельного двигателя, при котором сочетание сильного трения и нагрузок по проворачиванию вала подвергает значительному напряжению стартер и связанную с ним электрическую систему.

Вышеописанный способ обеспечивает особенно важное преимущество в случае транспортного средства с двигателем, работающим в старт-стопном режиме, поскольку он значительно сокращает время, необходимое для остановки и повторного запуска двигателя, и таким образом снижает риск неудобства водителя или ошибочных выводов, касающихся рабочего состояния старт-стопной системы.

На Фиг.2 показано транспортное средство 50, оснащенное четырьмя ходовыми колесами «W», дизельным двигателем 10, системой 100 подачи топлива в двигатель 10 и старт-стопной системой 20. Несмотря на то, что дальнейшее описание предполагает использование дизельного двигателя, следует понимать, что оно может быть применено и в отношении других типов двигателей, где применяется система впрыска топлива высокого давления, например (без ограничения), двигателя с непосредственным впрыском.

Двигатель 10 в этом случае соединен посредством трансмиссии (не показана) с двумя ходовыми колесами, но следует принимать во внимание, что трансмиссия в других вариантах может соединять двигатель 10 со всеми четырьмя ходовыми колесами 'W'. Также следует принимать во внимание, что сфера применения изобретения не ограничена транспортными средствами с четырьмя ходовыми колесами, и оно может быть применено на двухколесных транспортных средствах, или транспортных средствах с числом колес более четырех.

Стартер 11 предназначен для запуска двигателя 10, когда это необходимо. Тем не менее, следует понимать, что для этого могут быть использованы любые подходящие приспособления для запуска двигателя вручную.

Топливная система 100 получает набор входных данных 25 о транспортном средстве, которые система 100 подачи топлива использует для управления подачей топлива в двигатель 10 через одну или несколько топливных форсунок 'I'. Такие входные данные 25, хорошо известные из уровня техники, и могут включать в себя, например, без ограничения перечисленным, число оборотов двигателя, запрос водителя, массовый расход воздуха, температуру воздуха, температуру охлаждающей жидкости, температуру окружающей среды и атмосферное давление.

Система подачи топлива включает в себя электронный контроллер 160 и топливный насос 130 высокого давления переменной подачи с приводом от двигателя, приводимый в действие, как хорошо известно из уровня техники, механическим приводом 15 с одного конца распределительного вала (не показан) двигателя 10. Однако специалистам в данной области следует принимать во внимание возможность использования других механических приводных средств, а также то, что изобретение не ограничено применением распределительного вала, приводящего в действие топливный насос 130 высокого давления.

Примерами топливных насосов высокого давления переменной подачи известны, например, из патентной заявки США №20120177505 и публикации WO 2012113488.

Система 100 подачи топлива описана более подробно далее со ссылкой на четыре варианта воплощения изобретения, показанные на Фиг.3-6 соответственно.

Транспортное средство 50 в этом случае имеет «возможность работы в старт-стопном режиме», поскольку остановка и запуск двигателя 10 могут быть выполнены автоматически старт-стопной системой 20 на основании управляющих входных сигналов 24, 25 водителя и транспортного средства. Следует принимать во внимание, что изобретение может быть применено в транспортном средстве, не имеющем «возможности работы в старт-стопном режиме», или в автомобиле с гибридным двигателем, независимо от того, имеет ли такой автомобиль «возможность работы в старт-стопном режиме». Тем не менее, изобретение обеспечивает особенное преимущество в отношении его применения на любом транспортном средстве, имеющем «возможность работы в старт-стопном режиме».

Входными сигналами 24 водителя являются сигналы, предоставляющие старт-стопной системе 20 информацию в отношении работы устройств управления транспортным средством, например, перемещение или положение педали газа, педали тормоза, педали сцепления или положение переключателя трансмиссии.

Входными сигналами 26 информации о транспортном средстве являются сигналы, предоставляющие старт-стопной системе 20 информацию относительно работы транспортного средства 50, например, без ограничения перечисленным, о скорости транспортного средства, числе оборотов двигателя, температуре охлаждающей жидкости двигателя, рабочем состоянии кондиционера (при наличии), состоянии заряда аккумулятора транспортного средства.

Такие старт-стопные системы хорошо известны, функциональность и логика, применяемые в таких системах, не относятся к объекту настоящего изобретения. Просто необходимо знать, что старт-стопная система 20 способна остановить двигатель 10 при определенной комбинации управляющих воздействий водителя и состояний транспортного средства, и выполнить повторный запуск двигателя 10, при наличии другого комплекса управляющих воздействий водителя и состояний транспортного средства.

Несмотря на то, что электронный контроллер 160 системы 100 подачи топлива старт-стопный регулятор 20, показанные на Фиг.2, являются отдельными блоками, следует принимать во внимание, что они могут быть объединены в одном электронном контроллере, например, контроллер силовой цепи.

На Фиг.3 более подробно показан первый вариант воплощения системы подачи топлива, приведенной на Фиг.2.

Система 100 подачи топлива включает в себя топливный резервуар или топливный бак 110, используемый для вмещения топлива для двигателя 10. Топливо подается из топливного бака 110 топливным насосом 120 низкого давления и поступает на входной патрубок топливного насоса 130 высокого давления переменной подачи по топливопроводу низкого давления LPS. Уровень подачи топливного насос 130 высокого давления электронный контроллер 160 регулирует между минимальным и максимальным уровнями. Минимальный уровень подачи преимущественно приводит к нулевой скорости потока топлива топливного насоса 130 высокого давления, а максимальный уровень подачи приводит к максимально возможной скорости потока топлива топливного насоса 130 высокого давления, для обеспечения необходимого числа оборотов двигателя. При работе на минимальном уровне подачи топливный насос 130 высокого давления требует минимального тягового усилия от двигателя 10, а при работе на максимальном уровне подачи топливный насос 130 высокого давления требует значительного тягового усилия от двигателя 10. Излишки или утечки топлива из топливного насоса 130 высокого давления возвращаются в топливный бак 110 по обратной магистрали низкого давления HPR.

Клапанное устройство в форме отдельного трехходового распределительного клапана 190 отвода с электронным управлением подключено к выходу топливного насоса 130 высокого давления для приема потока топлива под высоким давлением.

Конструкция распределительного клапана 190 будет лучше понятна при рассмотрении Фиг.10a-10c, при этом такой клапан имеет три выбираемых направления протока для топлива. В качестве примера, поворотный распределительный клапан 190, показанный на Фиг.10a-10c, имеет корпус 191, к которому с возможностью поворота присоединен клапанный элемент 192, задающий топливный канал 193. Корпус 191 имеет первый проход P1, соединенный с топливным насосом 130 высокого давления, второй проход P2, соединенный с общей топливной рампой 150, и третий проход P3, соединенный с топливным накопителем 140 высокого давления.

Распределительный клапан 190 расположен между топливным насосом 130 высокого давления и общей топливной рампой 150, между топливным насосом 130 высокого давления и топливным накопителем 140 высокого давления, а также между топливным накопителем 140 высокого давления и общей топливной рампой 150.

На Фиг.10a показан клапанный элемент 192 в положении, в котором топливный канал 193 задает первый проток для топлива, соединяющий топливный насос 130 высокого давления с общей топливной рампой 150.

На Фиг.10b показан клапанный элемент 192 в положении, в котором топливный канал 193 задает второй проток для топлива, соединяющий топливный насос 130 высокого давления с топливным накопителем 140 высокого давления.

На Фиг.10c показан клапанный элемент 192 в положении, в котором топливный канал 193 задает третий проток для топлива, соединяющий топливный накопитель 140 высокого давления с общей топливной рампой 150.

Клапанный элемент 192 может поворачиваться при помощи электрического механизма (не показан), реагируя на управляющее воздействие электронного контроллера 160, который задает направление потока.

Необходимо принимать во внимание возможность использования и других форм тройного распределительного клапана и тот факт, что изобретение не ограничено поворотным распределительным клапаном 190, приведенным на Фиг.10a-10c.

На Фиг.3 показана общая топливная рампа 150 для подачи топлива через четыре топливные форсунки I1, I2, I3 и I4, управление работой каждой из которых выполняет электронный контроллер 160.

Любая из топливных форсунок I1, I2, I3 и I4 осуществляет подачу топлива в двигатель 10 в такое время и в таком объеме, которые требуются на основании соответствующих входных сигналов, которые поступают от электронного контроллера 160. Излишки топлива из топливных форсунок I1, I2, I3 и I4 поступают обратно в топливный бак 110 по соответствующим магистралям низкого давления R1, R2, R3 и R4.

Следует принимать во внимание, что изобретение не ограничивается применением четырех топливных форсунок, и что в системе подачи топлива, оснащенной большим или меньшим числом топливных форсунок, настоящее изобретение также может быть успешно применено.

Датчик 170 давления топлива предусмотрен конструкцией в целях измерения давления топлива в общей топливной рампе 150 и подачи сигнала об измеренном давлении электронному контроллеру 160.

Топливный накопитель 140 высокого давления может иметь любую подходящую конструкцию, например, представлять собой пружинный накопитель с плавающим поршнем, описанный в патенте США №7,717,077, или металлический сильфон.

Термин «топливный накопитель высокого давления» в настоящем документе относится к устройству, содержащему топливо под давлением, подходящим для впрыска в двигатель, и в который топливо поступает под давлением, обеспечиваемым внешним источником, таким как пружина или сжатый газ, и которое выступает в роли устройства накопления энергии.

Давление топлива в «топливном накопителе высокого давления» поддерживается внешним источником на уровне или выше необходимого, даже если топливо из «топливного накопителя высокого давления» удаляется. После удаления топлива из «топливного накопителя высокого давления» его объем автоматически уменьшается из-за воздействия внешнего источника по поддержанию давления внутри «топливного накопителя высокого давления».

Патент США 7,717,077 содержит сведения о плавающем поршне, приводимом в действие пружиной, для применения в топливном накопителе. Топливо находится с одной стороны поршня, а пружина располагается с противоположной стороны поршня, и действует таким образом, чтобы происходило сжатие топлива. Такая конструкция подходит для применения, но предпочтительным является применение топливного накопителя высокого давления в виде герметичного металлического сильфона, как показано на Фиг.11a и 11b, поскольку с таким накопителем не происходит утечки топлива, а при накопителе с плавающим поршнем, приведенным в патенте США 7,717,077, существует потенциальная возможность утечки топлива за поршень. Это представляет значительную проблему, если накопитель используют в качестве топливного накопителя высокого давления, поскольку давление топлива является очень высоким - приблизительно 100-200 МПа (1000-2000 бар), а вязкость топлива - низкой.

Топливный накопитель 140 высокого давления показан на Фиг.11a в пустом состоянии, а на Фиг.11b - в полном. Топливный накопитель высокого давления имеет корпус 141, в котором выполнен канал 142, по которому осуществляется подача или вывод топлива из накопительной емкости 145, ограниченной чашеобразным поршнем, металлическими сильфонами 144 и корпусом 141. Поршень 143 поддерживает сильфоны 144, а скольжение самого поршня происходит с опорой на корпус 141. Пружина 146 сдвигает поршень 143 в направлении конца корпуса 141, где осуществляется подача или вывод топлива из накопительной емкости 145 по каналу 142. Сильфоны 144 являются герметичными как со стороны корпуса 141, так и со стороны поршня 143, поэтому возможность утечки топлива отсутствует. Следует принимать во внимание, что на практике корпус 141 не является единой деталью, и может быть выполнен таким образом, чтобы обеспечить установку в него различных компонентов 143, 144, 146.

Датчик давления топлива 180 предусмотрен конструкцией в целях измерения давления топлива в топливном накопителе 140 давления и подачи сигнала об измеренном давлении электронному контроллеру 160.

Описание работы системы 100 подачи топлива приведено со ссылкой на Фиг.7, 8 и 9.

На Фиг.7 показана зависимость числа оборотов двигателя от времени во время выключения двигателя для двигателя из уровня техники, оснащенного старт-стопной системой и системой подачи топлива без топливного накопителя, и для двигателя 10, оснащенного старт-стопной системой 20 и системой 100 подачи топлива, выполненной в соответствии с настоящим изобретением.

Сначала рассмотрим ситуацию с известным двигателем: первоначально двигатель работает на холостом ходу, а затем в момент Т₀ старт-стопная система инициирует выключение двигателя. В случае известного двигателя уровень подачи топливного насоса высокого давления снижается до минимального, поскольку отсутствует необходимость подачи топлива в традиционную систему подачи топлива, не оснащенную накопителем. Двигатель в момент Т₀ начинает замедляться, что продолжается, как показано линией E2sd, до полной остановки двигателя после периода реверсивного вращения двигателя, при прохождении времени Т₂ с момента Т₀.

Теперь рассмотрим ситуацию системы 100 подачи топлива согласно с настоящему изобретению: первоначально двигатель 10 работает, как и ранее, на холостом ходу, затем, как и ранее, в момент Т₀ старт-стопная система 20 инициирует остановку двигателя. Однако в этом случае уровень подачи топливного насоса 130 высокого давления затем увеличивается или сохраняется высоким, преимущественно максимально возможным, а подача топлива осуществляется из топливного насоса 130 высокого давления в топливный накопитель 140 высокого давления. Двигатель 10 в момент Т₀ начинает замедляться, что продолжается, как показано линией E1sd, до полной остановки двигателя после периода реверсивного вращения двигателя при прохождении времени T₁ с момента Т₀.

В этом случае замедление двигателя 10 происходит быстрее, поскольку ему необходимо приводить в действие топливный насос 130 высокого давления для заправки топливного накопителя 140 высокого давления. Кроме того, из-за эффекта торможения двигателя 10, обеспечиваемого топливным насосом 130 высокого давления, снижается амплитуда и длительность реверсивного вращения двигателя.

Таким образом, время, необходимое для останова двигателя, сокращается с Т2 секунд в случае двигателя предшествующего уровня техники, до Т1 секунд в случае двигателя 10, оснащенного системой подачи топлива в соответствии с изобретением, за счет применения топливного насоса 130 высокого давления для замедления двигателя 10.

Работа системы 100 подачи топлива, изображенной на Фиг.3, во время периода выключения двигателя происходит следующим образом.

До момента Т₀ электронный контроллер 160 осуществляет управление топливными форсунками I1, I2, I3 и I4 таким образом, чтобы обеспечивать подачу топлива в двигатель 10 в нужное время и в нужном объеме, доводит уровень подачи топливного насоса 130 высокого давления до уровня, необходимого для удовлетворения запроса двигателя 10 в топливе. Затем контроллер устанавливает трехходовой распределительный клапан 190 в положение, показанное на Фиг.10a, с клапанным элементом 192