Система подачи топлива и моторное транспортное средство - RU150277U1
Код документа: RU150277U1
Чертежи
Описание
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ПОЛЕЗНАЯ МОДЕЛЬ
Настоящая полезная модель относится к моторному транспортному средству и, в частности, к рекуперации энергии из моторного транспортного средства в течение периода, в котором моторное транспортное средство замедляется.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Известно, что следует преобразовывать кинетическую энергию в накопленную электрическую энергию в течение периода времени, в котором транспортное средство замедляется, и такие системы иногда указываются ссылкой как рекуперативные тормозные системы или системы рекуперации энергии (см. например, US 2010/276221, опубл. 04.11.2010, МПК B62M1/10, F16D31/02).
Есть возрастающее давление на производителей моторных транспортных средств для снижения расхода топлива.
Авторы выявили, что есть благоприятная возможность дополнительно понизить расход топлива и, к тому же, потенциально уменьшить выбросы выхлопных газов посредством конструирования и использования системы подачи топлива моторного транспортного средства, описанной в материалах настоящего описания.
СУЩНОСТЬ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Задача настоящей полезной модели состоит в том, чтобы уменьшить потребление топлива моторного транспортного средства.
Согласно одному из аспектов полезной модели, предложена система подачи топлива двигателя моторного транспортного средства, содержащая топливный резервуар, топливный насос низкого давления для подачи топлива из резервуара в топливный насос высокого давления переменной производительности с приводом от двигателя, выполненный с возможностью работы на по меньшей мере высоком и низких уровнях потребления, по меньшей мере одну топливную форсунку для подачи топлива под высоким давлением в двигатель, накопитель топлива для накопления топлива под высоким давлением, клапанное средство для управления потоком топлива между топливным насосом высокого давления, накопителем и двигателем, и электронный контроллер для управления работой топливного насоса высокого давления, клапанного средства и по меньшей мере одной топливной форсунки, при этом электронный контроллер выполнен с возможностью, при событии выбега транспортного средства, при котором топливо по существу не подается в двигатель, осуществления работы топливного насоса высокого давления на высоком уровне потребления, и управления клапанным средством для подачи топлива из топливного насоса высокого давления в накопитель топлива.
Высокий уровень потребления может быть максимальным уровнем потребления топливного насоса высокого давления.
При последующем событии потребления топлива двигателем, клапанное средство может управляться электронным контроллером для подачи топлива из накопителя в двигатель, а топливный насос высокого давления может приводиться в работу электронным контроллером на низком уровне потребления в течение периода, в котором топливо подается из накопителя в двигатель.
Последующее событие потребления топлива двигателем может быть событием, при котором топливо требуется двигателю для ускорения моторного транспортного средства.
Низкий уровень потребления может быть минимальным уровнем потребления топливного насоса высокого давления.
При событии выбега транспортного средства, электронный контроллер может быть дополнительно выполнен с возможностью снижения уровня потребления для топливного насоса высокого давления с высокого уровня потребления до низкого уровня потребления, если накопитель полон.
При событии выбега транспортного средства, электронный контроллер может осуществлять работу топливного насоса высокого давления на высоком уровне потребления, если скорость моторного транспортного средства выше заданной минимальной скорости транспортного средства, и может осуществлять работу топливного насоса высокого давления на низком уровне потребления, если скорость моторного транспортного средства ниже заданной минимальной скорости транспортного средства.
Согласно другому аспекту полезной модели, предложено моторное транспортное средство, имеющее систему подачи топлива, сконструированную в соответствии с указанным предыдущим аспектом полезной модели.
Моторное транспортное средство может быть моторным транспортным средством с гибридным приводом, имеющим по меньшей мере один тяговый электродвигатель для содействия приведению в движение моторного транспортного средства и электрический генератор для рекуперации энергии из моторного транспортного средства и накопления ее для последующего использования по меньшей мере одним тяговым электродвигателем, при этом когда скорость моторного транспортного средства выше заданного предела минимальной скорости транспортного средства при событии выбега транспортного средства, система подачи топлива используется для рекуперации энергии из моторного транспортного средства посредством накопления топлива в накопителе и, одновременно, электрический генератор используется для рекуперации энергии из моторного транспортного средства, и, когда скорость моторного транспортного средства ниже заданного предела минимальной скорости транспортного средства, генератор используется для рекуперации энергии из моторного транспортного средства и накопления ее в качестве электрической энергии, а электронный контроллер осуществляет работу топливного насоса высокого давления на низком уровне потребления.
Тяговый электродвигатель и генератор предпочтительно могут быть обеспечены единой электрической машиной.
В еще одном аспекте полезной модели предложен способ рекуперации энергии из моторного транспортного средства с использованием системы подачи топлива двигателя моторного транспортного средства, система подачи топлива включает в себя топливный насос высокого давления с приводом от двигателя, выполненный с возможностью работы на по меньшей мере высоком и низком уровнях потребления, и накопитель топлива высокого давления, избирательно присоединяемый к топливному насосу высокого давления и двигателю, при этом способ содержит, при событии выбега транспортного средства, при котором топливо по существу не подается в двигатель, работу топливного насоса высокого давления на высоком уровне потребления и накопление топлива из топливного насоса высокого давления в накопителе.
Высокий уровень потребления является максимальным уровнем потребления топливного насоса высокого давления.
Способ дополнительно содержит подачу топлива из накопителя в двигатель при последующем событии потребления топлива двигателем и работу топливного насоса высокого давления на низком уровне потребления в течение периода, в котором топливо подается из накопителя в двигатель.
Последующее событие потребления топлива двигателем может быть событием, при котором топливо требуется двигателю для ускорения моторного транспортного средства.
Низкий уровень потребления может быть минимальным уровнем потребления топливного насоса высокого давления.
Способ дополнительно может содержать, при событии выбега транспортного средства, снижение уровня потребления для топливного насоса высокого давления с высокого уровня потребления до низкого уровня потребления, если накопитель полон.
Способ дополнительно может содержать, при событии выбега транспортного средства, работу топливного насоса высокого давления на высоком уровне потребления, если скорость моторного транспортного средства выше заданной минимальной скорости транспортного средства, и работу топливного насоса высокого давления на низком уровне потребления, если скорость моторного транспортного средства ниже заданной минимальной скорости транспортного средства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Далее, полезная модель, в качестве примера будет описана со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - высокоуровневая блок-схема последовательности операций способа, показывающая способ управления топливной системой двигателя моторного транспортного средства в соответствии с одним аспектом полезной модели;
фиг.2 - схематичный вид сверху моторного транспортного средства согласно аспекту полезной модели, имеющего систему подачи топлива согласно другому аспекту полезной модели;
фиг.3 - представление структурной схемы первого варианта осуществления системы подачи топлива, показанной на фиг.2;
фиг.4 - представление структурной схемы второго варианта осуществления системы подачи топлива, показанной на фиг.2;
фиг.5 - представление структурной схемы третьего варианта осуществления системы подачи топлива, показанной на фиг.2;
фиг.6 - представление структурной схемы четвертого варианта осуществления системы подачи топлива, показанной на фиг.2;
фиг.7-10 - временные диаграммы, показывающие изменение скорости транспортного средства, потребления топливного насоса, загрузки накопителя топлива и количество впрысков топлива в течение периода, в котором моторное транспортное средство замедляется, а затем впоследствии ускоряется;
фиг.11 - временная диаграмма, показывающая зависимость между скоростью транспортного средства и потреблением топливного насоса при остановке транспортного средства;
фиг.12-14 - временные диаграммы для замедления транспортного средства и последующего периода разгона в случае, где накопитель топлива системы подачи топлива заполнен до периода окончания замедления;
фиг.15-17 - схематичное представления отводного клапана потока топлива высокого давления, показывающие клапан в трех разных состояниях протока; и
фиг.18 и 19 - схематичное представления накопителя топлива высокого давления, пригодного для использования в системе подачи топлива, выполненной в соответствии с указанным аспектом настоящей полезной модели.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИ
Со ссылкой на фиг.1, показана высокоуровневая блок-схема последовательности операций способа управления системой подачи топлива двигателя моторного транспортного средства согласно полезной модели, таких как двигатель, показанный на фиг.2, и система подачи топлива, показанная на фиг.3-6.
Способ начинается на этапе 1.1 блок-схемы, которая включает в себя событие ручного включения зажигания и событие запуска двигателя. Способ затем переходит на этап 1.2 блок-схемы, где двигатель является работающим, и топливный насос высокого давления системы подачи топлива приводится в работу на уровне потребления для удовлетворения рабочих требований двигателя, а затем, на этап 1.3 блок-схемы, где двигатель является работающим.
Затем, на этапе 1.4 блок-схемы, определяется, происходит ли выбег двигателя. Выбег двигателя происходит, когда моторное транспортное средство является замедляющимся, нет потребности в подаче топлива в двигатель, и происходит торможение двигателем моторного транспортного средства. Самые современные двигатели имеют систему перекрытия топлива на выбеге, выполненную, чтобы, в случае обнаружения состояния выбега, перекрывалась подача топлива в двигатель. Поэтому, один из способов выявления, находится ли двигатель в состоянии выбега, состоит в том, чтобы использовать систему перекрытия топлива на выбеге для выдачи указания в отношении того, когда происходит выбег. Альтернативный способ определения, присутствует ли выбег двигателя, состоит в том, чтобы контролировать положение педали акселератора или дроссельного клапана и привода на ведущие колеса между двигателем и дорогой, например, состояния включения сцепления и состояния зацепления трансмиссии. Чтобы присутствовало состояние выбега двигателя, привод на ведущие колеса между двигателем и дорогой должен быть в движущем состоянии, например, сцепление включено и трансмиссия на скорости, а педаль акселератора должна быть не нажата.
Прежде всего, имея дело с ситуацией, в которой выбег не происходит, способ переходит с этапа 1.4 на этап 2.1 блок-схемы.
На этапе 2.1 блок-схемы, определяется, ускоряется ли моторное транспортное средство. Если моторное транспортное средство не является ускоряющимся, то способ возвращается на этап 1.2 блок-схемы, иначе, он переходит на этап 2.2 блок-схемы, чтобы определять, есть ли сколько-нибудь топлива, накопленного в накопителе топлива высокого давления, который формирует часть системы подачи топлива. Если нет топлива, хранимого в накопителе, то способ возвращается на этап 1.2 блок-схемы, и топливный насос высокого давления приводится в работу нормально, чтобы удовлетворять текущие потребности двигателя. Однако если на этапе 2.2 блок-схемы определено, что есть топливо в накопителе, или большее количество топлива, чем заданный минимум, то способ переходит на этап 2.3 блок-схемы, где топливный насос высокого давления приводится в работу на низком уровне потребления, и топливо, хранимое в накопителе, подается в двигатель.
Способ затем возвращается на этап 2.1 блок-схемы для повторной проверки, является ли транспортное средство ускоряющимся, после чего, применяется логика, описанная ранее в отношении вершины 2.1 блок-схемы.
Поэтому, в течение периода разгона транспортного средства, топливо подается в двигатель из накопителя до тех пор, пока не кончается топливо в накопителе или не заканчивается период разгона. Это обладает преимуществом, что нагрузка, приложенная к двигателю, снижается, тем самым, давая двигателю, а отсюда, моторному транспортному средству, возможность ускоряться быстрее, но также уменьшая количество используемого топлива, так как двигатель не должен приводить в действие топливный насос высокого давления.
Далее, возвращаясь к вершине 1.4 блок-схемы, если определено, что двигатель является выбегающим, способ переходит с этапа 1.4 на этап 1.5 блок-схемы. На этапе 1.5 блок-схемы, проверяется, является ли скорость (Vs) моторного транспортного средства большей, чем заданный нижний предел скорости (Vmin). Значение Vmin в некоторых случаях может быть нулем километров в час (км/ч), но, в других случаях, может быть значением, большим чем ноль, как будет подробнее описано ниже.
Прежде всего, имея дело с ситуацией, в которой скорость моторного транспортного средства больше, чем Vmin, способ переходит с этапа 1.5 на этап 1.6 блок-схемы. На этапе 1.6 блок-схемы, топливный насос высокого давления приводится в работу на высоком уровне потребления, и топливо, накачиваемое насосом, накапливается в накопителе топлива высокого давления и не подается в двигатель.
Посредством работы топливного насоса высокого давления на высоком уровне потребления, это действует в качестве тормоза на двигатель, тем самым, усиливая действие торможения двигателем на моторное транспортное средство, важнее, топливо, подаваемое в накопитель, подается без повышенного расхода топлива, так как кинетическая энергия моторного транспортного средства используется посредством двигателя для приведения в действие топливного насоса высокого давления. Поэтому, никакое дополнительное топливо не используется двигателем для наполнения накопителя, и будут снижаться выбросы из двигателя.
С этапа 1.6 блок-схемы способ переходит на этап 1.7 блок-схемы, которая является возможным этапом. В некоторых альтернативных вариантах осуществления, топливный насос высокого давления приводится в работу непрерывно на высоком уровне потребления в ситуации выбега двигателя, и нисколько избыточного топлива не переливается обратно в бак для хранения топлива системы подачи топлива. Однако такая избыточная подача топлива будет расходовать некоторое количество кинетической энергии моторного транспортного средства, которая могла бы регенерироваться другим средством, например, таким как рекуперативное торможение или накопление электрической энергии.
Поэтому, в этом случае, как показано на этапе 1.7 блок-схемы, если определено, что накопитель не полон, способ возвращается на этап 1.4 блок-схемы. Если транспортное средство больше не находится в движении, оно не может быть выбегающим или ускоряющимся, и значит, с этапа 1.4 блок-схемы он будет возвращаться на этап 1.2 блок-схемы. Если транспортное средство по-прежнему находится в движении, то применяется логика, описанная выше со ссылкой на этап 1.4 блок-схемы. Однако, если на этапе 1.7 блок-схемы определено, что накопитель полон, то способ переходит с этапа 1.7 на этап 1.8 блок-схемы, где топливный насос высокого давления приводится в работу на низком уровне потребления, а предпочтительно, нулевом уровне потребления, так что количество топлива, которое должно возвращаться в бак для хранения топлива, минимизируется.
Этап 1.8 блок-схемы также может подвергаться доступу через этап 1.5 блок-схемы, если скорость Vs моторного транспортного средства определена находящейся ниже минимальной скорости Vmin. То есть, когда скорость Vs транспортного средства меньше, чем минимальная скорость Vmin, топливный насос высокого давления приводится в работу на низком уровне потребления, повышая возможность для рекуперации энергии другим средством, таким как рекуперация электрической энергии.
С этапа 1.8 блок-схемы способ возвращается на этап 1.4 блок-схемы. Как и раньше, если транспортное средство больше не находится в движении, оно не может быть выбегающим или ускоряющимся, и значит, с этапа 1.4 блок-схемы он будет возвращаться на этап 1.2 блок-схемы. Иначе, применяется логика, описанная выше со ссылкой на этап 1.4 блок-схемы.
Следует принимать во внимание, что вышеприведенный способ может быть закончен в любой момент времени событием ручного выключения зажигания. В случае возникновения события ручного выключения зажигания, топливо может оставаться хранимым в накопителе. Если это имеет место, то вслед за возникновением следующего запуска двигателя (например, следующим выполнением этапа 1.1 блок-схемы), в накопителе уже хранится топливо, которое может использоваться двигателем для запуска двигателя и разгона моторного транспортного средства из состояния покоя. Использование топлива из накопителя при холодном запуске является полезным по той причине, что оно снижает нагрузку проворачивания коленчатого вала вследствие отсутствия крутящего момента, требуемого для приведения в действие топливного насоса высокого давления.
Следует принимать во внимание, что полезная модель не ограничена этапами или порядком выполнения, показанными на фиг.1. Например, хотя в показанном примере топливо используется из накопителя, только когда моторное транспортное средство ускоряется, это не обязательно имеет место, и топливо из накопителя могло бы использоваться во время крейсерского движения или холостого хода моторного транспортного средства. В дополнение, этапы, показанные на вершинах 1.5, 1.7 и 1.8 блок-схемы, могли бы быть опущены, так что топливный насос высокого давления всегда приводится в работу на высоком уровне потребления при событии выбега.
С конкретной ссылкой на фиг.2, показано моторное транспортное средство 50, имеющее четыре ходовых колеса 111, дизельный двигатель 10 и систему 100 подачи топлива для двигателя. Хотя полезная модель описана со ссылкой на дизельный двигатель, следует принимать во внимание, что оно могло бы применяться к другим типам двигателя, которые используют систему впрыска топлива высокого давления, например и без ограничения, такую как бензиновый двигатель с непосредственным впрыском.
Двигатель 10, в этом случае, с возможностью приведения в движение присоединен к двум из ходовых колес трансмиссией (не показана), но следует принимать во внимание, что трансмиссия, в других вариантах осуществления, могла бы с возможностью приведения в движение присоединять двигатель 10 ко всем четырем из ходовых колес 111. Также следует принимать во внимание, что полезная модель не ограничена использованием с четырехколесным дорожным транспортным средством и могло бы быть применено к транспортному средству, имеющему два колеса или больше, чем четыре колеса.
Пунктирным контуром на фиг.2 показана система гибридного привода, содержащая приводной электродвигатель 24 и электрическое устройство накопления энергии, такое как аккумуляторная батарея 26. Эти признаки являются возможными по той причине, что моторное транспортное средство 50 может быть традиционным моторным транспортным средством или может быть моторным транспортным средством с гибридным приводом, когда оснащено системой 24, 26 гибридного привода. Следует принимать во внимание, что электродвигатель 24 присоединен некоторым образом к одному или более из колес 111 или к двигателю 10, чтобы быть способным избирательно обеспечивать тяговый привод для моторного транспортного средства 50.
Стартерный электродвигатель 11 предусмотрен для запуска двигателя 10. Однако, следует принимать во внимание, что также могло бы использоваться любое пригодное средство проворачивания коленчатого вала.
Топливная система 100 принимает некоторое количество информационных входных сигналов 25 транспортного средства, которые используются системой 100 подачи топлива для управления топливоснабжением двигателя 10 через одну или более топливных форсунок 7. Такие входные сигналы 25 хорошо известны в данной области техники и могут включать в себя, например и без ограничения, скорость вращения двигателя, требование водителя, массовый расход воздуха, температуру воздуха, температуру хладагента, температуру окружающей среды и атмосферное давление окружающей среды.
Система подачи топлива включает в себя электронный контроллер 160 и топливный насос 130 высокого давления переменной производительности с приводом от двигателя, который приводится в действие, как широко известно в данной области техники, механический привод 15 от одного конца распределительного вала (не показан) двигателя 10. Однако специалистам в данной области техники следует принимать во внимание, что другие средства механического привода могли бы использоваться, и что полезная модель не ограничена использованием топливного насоса 130 высокого давления с приводом от распределительного вала.
Топливные насосы высокого давления переменной производительности, например и без ограничения, известны из документа US 2012/177505 (опубл. 12.07.2012) и публикации WO 2012/113488 (опубл. 30.08.2012).
Система 100 подачи топлива описана подробнее со ссылкой на четыре варианта осуществления, показанные в дальнейшем на фиг. 3-6, соответственно.
Хотя электронный контроллер 160 системы 100 подачи топлива показан на фиг. 2 в качестве отдельного блока, следует принимать во внимание, что он мог бы быть выполнен в качестве части другого электронного контроллера, такого как контроллер силовой передачи.
Далее, со ссылкой на фиг. 3, подробнее показан первый вариант осуществления системы подачи топлива, показанной на фиг. 2.
Система 100 подачи топлива содержит топливный резервуар или топливный бак 110, используемый для хранения топлива для использования двигателем 10. Топливо отбирается из топливного бака 110 топливным насосом 120 низкого давления и подается на вход топливного насоса 130 высокого давления переменной производительности через магистраль подачи топлива низкого давления, LPS. Топливный насос 130 высокого давления управляется электронным контроллером 160 между минимальным уровнем потребления и максимальным уровнем потребления. Минимальный уровень потребления предпочтительно будет давать в результате по существу нулевой расход топлива из топливного насоса 130 высокого давления, а максимальный уровень потребления будет приводить к максимально возможному потоку из топливного насоса 130 высокого давления для текущей скорости вращения двигателя. При работе на минимальном уровне потребления, топливный насос 130 высокого давления требует минимальной движущей силы, которая должна выдаваться из двигателя 10, а при работе на максимальном уровне потребления, топливный насос 130 высокого давления требует высокой движущей силы, которая должна подаваться из двигателя 10. Избыточное или подвергнутое утечке топливо из топливного насоса 130 высокого давления возвращается в топливный бак 110 через обратную магистраль низкого давления, HPR.
Клапанное средство в форме одиночного трехходового отводного клапана 190 с электронным управлением присоединено к выходу из топливного насоса 130 высокого давления, чтобы принимать поток топлива под высоким давлением из него.
Отводной клапан 190 будет лучше понятен со ссылкой на фиг.15-17 и имеет три выбираемых топливных протока. В качестве примера, на фиг.15-17 показан поворотный отводной клапан 190, имеющий корпус 191, в котором поворотно устанавливается элемент 192 клапана, определяющий топливный проток 193. Корпус 191 имеет первое отверстие 61, присоединенное к топливному насосу 130 высокого давления, второе отверстие 62, присоединенное к общей направляющей-распределителю 150 для топлива, и третье отверстие 63, присоединенное к накопителю 140 топлива высокого давления.
Отводной клапан 190 вставлен между топливным насосом 130 высокого давления и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, между топливным насосом 130 высокого давления и накопителем 140, и между накопителем 140 и общей направляющей-распределителем 150 для топлива.
На фиг.15, элемент 192 клапана показан в положении, в котором топливный проточный канал 193 определяет первый проток, присоединяющий топливный насос 130 высокого давления к общей направляющей-распределителю 150 для топлива.
На фиг.16, элемент 192 клапана показан в положении, в котором топливный проточный канал 193 определяет второй проток, присоединяющий топливный насос 130 высокого давления к накопителю 140.
На фиг.17, элемент 192 клапана показан в положении, в котором топливный проточный канал 193 определяет третий проток, присоединяющий накопитель 140 к общей направляющей-распределителю 150 для топлива.
Элемент 192 клапана является поворачиваемым электрическим приводом (не показан) в ответ на входной сигнал управления из электронного контроллера 160, так чтобы выбор протока управлялся электронным контроллером 160.
Следует принимать во внимание, что альтернативные формы трехходового отводного клапана могли бы быть выполнены, и что полезная модель не ограничена поворотным отводным клапаном 190, показанным на фиг. с 15-17.
Далее, возвращаясь к фиг.3, общая направляющая-распределитель 150 для топлива выполнена с возможностью подавать топливо на четыре топливных форсунки 71, 72, 73 и 74, работа каждой из которых управляется электронным контроллером 160.
Каждая из топливных форсунок 71, 72, 73 и 74 подает топливо в двигатель 10 с требуемыми временными характеристиками и объемом на основании соответствующего входного сигнала управления, принимаемого из электронного контроллера 160. Избыточное топливо из топливных форсунок 71, 72, 73 и 74 возвращается в топливный бак 110 через соответствующие обратные магистрали 91, 92, 93 и 94 низкого давления.
Следует принимать во внимание, что полезная модель не ограничена использованием четырех топливных форсунок, и что система подачи топлива, имеющая меньшее или большее количество топливных форсунок, могла бы выгодно использовать полезная модель.
Датчик 170 давления топлива выполнен с возможностью считывать давление топлива в общей направляющей-распределителе 150 для топлива и подавать сигнал, указывающий считанное давление, в электронный контроллер 160.
Накопитель 140 высокого давления может иметь любую пригодную конструкцию. В патенте US 7,717,077 (опубл. 18.05.2010) раскрыт бесштоковый поршень под действием пружины для использования в качестве накопителя топлива. Такая компоновка была бы пригодна для использования, но предпочтительно, если используется тип с сильфонным уплотнением накопителя, такой как показанный на фиг.18 и 19, так как, с таким накопителем, топливо не может давать утечку из накопителя, тогда как у накопителя с бесштоковым поршнем, показанного в патенте US 7,717,077, есть потенциальная возможность, чтобы топливо протекало за поршень.
Накопитель 140 показан на фиг.18 в пустом состоянии, а на фиг.19 в полном состоянии. Накопитель содержит корпус 141, определяющий проточный канал 142, через который топливо может поступать в или покидать объем 145 хранения, определенный чашеобразным поршнем, металлическим сильфоном 144 и корпусом 141. Поршень 143 поддерживает сильфон 144 и с возможностью скольжения поддерживается корпусом 141. Пружина 146 смещает поршень 143 к концу корпуса 141, на котором топливо поступает в или покидает объем 145 хранения через проточный канал 142. Сильфон 144 уплотнен по отношению как к корпусу 141, так и поршню 143, и значит, нет возможности утечки топлива. Следует принимать во внимание, что, на практике, корпус 141 не будет единственным компонентом, но будет выполнен с возможностью сборки различных компонентов 143, 144, 146.
Датчик 180 давления топлива выполнен с возможностью считывать давление топлива в накопителе 140 и подавать сигнал, указывающий считанное давление, в электронный контроллер 160.
Фиг.4-6 показывают, соответственно, второй, третий и четвертый варианты осуществления системы подачи топлива согласно полезной модели.
Все три варианта осуществления в большинстве отношений подобны первому варианту осуществления, показанному на фиг.3, и содержат подобные компоненты, за исключением типа и компоновки клапанного средства.
Во втором варианте осуществления, показанном на фиг.4, клапанное средство содержит первый и второй клапаны 1901 и 1902. Первый клапан 1901 является двухходовым клапаном, который дает топливу возможность протекать либо из топливного насоса 130 высокого давления в общую направляющую-распределитель 150 для топлива, либо из второго клапана 1902 в общую направляющую-распределитель 150 для топлива. Второй клапан 1902 является двухходовым клапаном, который дает топливу возможность протекать либо из топливного насоса 130 высокого давления в накопитель 140, либо из накопителя 140 на первый клапан 1901.
В третьем варианте осуществления, показанном на фиг.5, клапанное средство содержит первый и второй клапаны 1901 и 1902. Первый клапан 1901 является двухходовым клапаном, который дает топливу возможность протекать либо из топливного насоса 130 высокого давления в общую направляющую-распределитель 150 для топлива, либо из топливного насоса 130 высокого давления в накопитель 140. Второй клапан 1902 является одноходовым клапаном, обеспечивает возможность или предотвращает поток топлива из накопителя 140 в общую направляющую-распределитель 150 для топлива.
В четвертом варианте осуществления, показанном на фиг.6, клапанное средство содержит одиночный клапан 290. Клапан 290 делает возможным или предотвращает поток топлива между накопителем 140 и общей направляющей-распределителем 150 для топлива. В этом варианте осуществления, накопитель 140 наполняется через общую направляющую-распределитель 150 для топлива.
Работа системы 100 подачи топлива, показанной на фиг.3, далее будет описана со ссылкой на фиг.7-10.
Фиг.7 показывает зависимость между скоростью транспортного средства и моментом времени в течение периода времени, в который моторное транспортное средство 50 замедляется, а затем, при последующем событии потребности в топливе двигателя, ускоряется. Фиг.8, 9 и 10 соответственно показывают изменения потребления топливного насоса высокого давления, загрузки накопителя топлива и количество впрыска топлива двигателя в течение одного и того же периода времени.
В течение периода времени, начинающегося в момент Т0 времени и заканчивающегося в момент Те времени, моторное транспортное средство 50 является замедляющимся, и двигатель 10 находится в состоянии выбега. До момента Т0 времени, электронный контроллер 160 управляет топливными форсунками 71, 72, 73 и 74 для подачи топлива с правильными временными характеристиками и объемом в двигатель 10, устанавливает уровень потребления для топливного насоса 130 высокого давления в уровень, требуемый для удовлетворения нужд потребления топлива двигателя 10, и управляет трехходовым отводным клапаном 190, так что он принимает положение, показанное на фиг.15 с элементом 192 клапана в положении, в котором топливный проточный канал 193 предусматривает проток, присоединяющий топливный насос 130 высокого давления к общей направляющей-распределителю 150 для топлива.
Несмотря на то, что в этом рабочем состоянии, система 100 подачи топлива действует в качестве традиционной системы подачи топлива с топливом, отбираемым из топливного бака 110 топливным насосом 120 низкого давления, подаваемым в топливный насос 130 высокого давления из топливного насоса 120 низкого давления, подвергаемым повышению давления топливным насосом 130 высокого давления под управлением электронного контроллера 160, подаваемым в общую направляющую-распределитель 150 для топлива и отбираемым из топливного насоса 130 высокого давления и отбираемым из общей направляющей-распределителя 150 для топлива топливными форсунками 71, 72, 73 и 74 для впрыска в двигатель 10 для удовлетворения текущих рабочих потребностей двигателя 10.
В момент Т0 времени, электронный контроллер 160 принимает указание, что состояние выбега присутствует для двигателя 10, из системы перекрытия топлива двигателя или посредством прямого измерения различных параметров моторного транспортного средства и двигателя. В момент Т0 времени, скорость Vs вращения двигателя больше, чем заданная минимальная скорость, которая, в этом случае, установлена в ноль км/ч. Поэтому, в ответ на это указание выбега, электронный контроллер 160 выключает топливные форсунки 71, 72, 73, 74, устанавливает уровень потребления для топливного насоса 130 высокого давления на высокий уровень, предпочтительно, максимальный уровень потребления, и управляет трехходовым отводным клапаном 190, так что элемент 192 клапана принимает положение, показанное на фиг.16, в котором топливный проточный канал 193 определяет проток, присоединяющий топливный насос 130 высокого давления к накопителю 140. Топливо затем накачивается в накопитель 140 из топливного насоса 130 высокого давления до тех пор, пока событие выбега не заканчивается в момент Те времени, или до тех пор, пока не полон накопитель. Ситуация в случае полного накопителя 140, описана ниже со ссылкой на фиг.12-14.
В момент Те времени, формируется потребность в топливе, и элементу 192 клапана дается команда электронным контроллером 160 принять положение, показанное на фиг.17, чтобы присоединять накопитель 140 к общей направляющей-распределителю 150 для топлива, тем самым, содействуя подаче топлива из накопителя 140 в общую направляющую-распределитель 150 для топлива.
На фиг.8, показан уровень потребления (HPFP) из электронного контроллера 160 для топливного насоса 130 высокого давления. До Т0, уровень является зависящим от требования крутящего момента, запрошенного у двигателя 10. В течение периода «Т» выбега от Т0 до Те, уровень потребления установлен в высокий уровень потребления и, в показанном примере, в максимально возможный уровень потребления (100%). В конце периода Т выбега, то есть, после Те, уровень потребления сначала устанавливается в низкий уровень потребления, который, в этом случае, является нулевым, а затем, после того, как истек период времени Т1, возвращается на уровень потребления, требуемый для топливоснабжения двигателя 10 для удовлетворения текущего требования крутящего момента от двигателя 10, так как топливо, хранимое в накопителе 140, было израсходовано.
На фиг.9, показана загрузка топливом накопителя 140. До Т0, предполагается, что накопитель топлива пуст, и значит, загрузка имеет значение 0%, следует принимать во внимание, что фактический уровень будет зависящим от того, остается ли топливо, накопленное ранее, в накопителе 140.
В течение периода «Т» выбега от Т0 до Те, загрузка Fs топливом в накопителе будет возрастать вследствие накачки топлива в накопитель 140 из топливного насоса 130 высокого давления, на данный момент, установленной в высокий уровень потребления. В конце периода Т выбега, то есть, после Те, топливо отбирается из накопителя 140 для топливоснабжения двигателя 10, и значит, загрузка Fs топливом накопителя 140 начинает падать, а после того, как истекли Т1 секунд, загрузка топливом накопителя 140 израсходована, а в этом случае, загрузка топливом имеет значение 0%. Следует принимать во внимание, что, в некоторых случаях, количество топлива, хранимого в накопителе 140, может быть большим, чем требуется для топливоснабжения двигателя 10 в течение периода разгона, и значит, в конце периода разгона, топливо будет оставаться в накопителе 140. В показанном примере, разгон продолжается после периода Т1 времени, где накопитель 140 опустошен, тем самым, требуя, чтобы топливный насос 130 высокого давления использовался для подачи топлива в двигатель 10 (как показано на фиг.8), и значит, элементу 192 клапана дается команда электронным контроллером 160 принять положение, показанное на фиг.15, чтобы еще раз присоединить топливный насос 130 высокого давления к общей направляющей-распределителю 150 для топлива, тем самым, содействуя подаче топлива из топливного насоса 130 высокого давления в общую направляющую-распределитель 150 для топлива.
Количество топлива, требуемого, чтобы подаваться из топливных форсунок 71, 72, 73 и 74, показано на фиг.10. До момента Т0 времени, количество топлива является количеством, требуемым для удовлетворения требования крутящего момента, наложенного на двигатель 10. При периоде «Т» выбега, начинающемся с Т0 и заканчивающемся в Те, топливу по существу не требуется подаваться в двигатель 10, а затем, после Те, требуемое количество топлива возрастает для удовлетворения требования крутящего момента, требуемого для ускорения моторного транспортного средства 50. Следует принимать во внимание, что в периоде Т1 времени, следующем за Те, топливо подается не топливным насосом 130 высокого давления, но из накопителя 140.
В случае, где сигнал с датчика 180 давления топлива, связанного с накопителем 140, указывает, чтобы предельно допустимое рабочее давление для накопителя 140 было достигнуто до того, как заканчивается период «Т» выбега, топливо может отводиться обратно в топливный бак 110 через обратную магистраль HPR, но, чтобы предотвращать неэкономный возврат большого количества топлива в топливный бак 110, топливный насос 120 высокого давления переключается электронным контроллером 160 на низкий уровень потребления, а предпочтительно, на нулевой уровень потребления, так чтобы был минимальный обратный поток в топливный бак 110.
Работа систем подачи топлива, показанных на фиг.4-6, функционально является такой же, как описанная со ссылкой на фиг.3. До Т0, топливный насос 130 высокого давления в каждом случае приводится в работу для удовлетворения требования крутящего момента двигателя 10, и соответствующие клапанные средства 1901, 1902, 290 управляются электронным контроллером 160, чтобы давать топливу возможность протекать из топливного насоса 130 высокого давления в общую направляющую-распределитель 150 для топлива, но предотвращать поток в накопитель 140.
То есть, что касается фиг.4, клапан 1901 открыт между топливным насосом 130 высокого давления и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, но закрыт между накопителем 140 и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, и закрыт клапан 1902. Что касается фиг.5, клапан 1901 открыт между топливным насосом 130 высокого давления и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, но закрыт между топливным насосом 130 высокого давления и накопителем 140, и клапан 1902 закрыт между накопителем 140 и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, и, что касается фиг.6, закрыт клапан 290.
В периоде «Т» времени выбега, начинающемся с Т0 и заканчивающемся в Те, топливный насос 130 высокого давления в каждом случае установлен в высокий уровень потребления, и соответствующие клапанные средства 1901, 1902, 290 управляются электронным контроллером 160, чтобы давать топливу возможность протекать из топливного насоса 130 высокого давления в накопитель 140, но предотвращать поток в общую направляющую-распределитель 150 для топлива.
То есть, что касается фиг.4, клапан 1902 открыт в накопитель 140 и закрыт на клапан 1901, клапан 1901 закрыт между топливным насосом 130 высокого давления и общей направляющей-распределителем 150 для топлива. Что касается фиг.5, клапан 1901 открыт между топливным насосом 130 высокого давления и накопителем 140, но закрыт между топливным насосом 130 высокого давления и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, и клапан 1902 закрыт между накопителем 140 и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, и, что касается фиг.6, клапан 290 открыт между общей направляющей-распределителем 150 для топлива и накопителем 140.
Затем, в периоде разгона, начинающемся в момент Те времени и сохраняющемся в периоде Т1 времени, топливный насос 130 высокого давления приводится в работу на низком уровне потребления, таком как 0% электронным контроллером 160, и клапанные средства 1901, 1902 и 290 работают, чтобы давать топливу возможность протекать из накопителя 140 в общую направляющую-накопитель 150 для топлива, но предотвращать поток топлива из топливного насоса 130 высокого давления в общую направляющую-распределитель 150 для топлива.
То есть, что касается фиг.4, клапан 1902 закрыт для потока из топливного насоса 130 высокого давления в накопитель 140, и открыт для потока из накопителя 140 в клапан 1901, и клапан 1901 закрыт между топливным насосом 130 высокого давления и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, но открыт между клапаном 1902 и общей направляющей-распределителем 150 для топлива. Что касается фиг.5, клапан 1901 закрыт для всего потока из топливного насоса 130 высокого давления, и клапан 1902 открыт между накопителем 140 и общей направляющей-распределителем 150 для топлива, и, что касается фиг.6, клапан 290 открыт между общей направляющей-распределителем 150 для топлива и накопителем 140.
После того, как истекло время Т1, в случае этого примера, больше нет нисколько топлива, оставшегося в накопителе 140, и значит, клапаны 1901, 1902 и 290, а также топливный насос 130 высокого давления возвращаются в рабочие состояния, присутствующие до момента Т0 времени. То есть, клапаны 1901, 1902 и 290 дают топливу возможность протекать из топливного насоса 130 высокого давления в общую направляющую-распределитель 150 для топлива, но изолируют накопитель 140 от топливного насоса 130 высокого давления и общей направляющей-распределителя 150 для топлива, и топливный насос 130 высокого давления приводится в работу на уровне потребления, требуемом для удовлетворения требования крутящего момента для двигателя 10.
Фиг.11 показывает зависимость между скоростью моторного транспортного средства и потреблением топливного насоса высокого давления в зависимости от времени при событии выбега, которое заканчивается нулевой скоростью транспортного средства, и для которого также предусмотрена рекуперация энергии посредством электрического средства. Например, при событии выбега, транспортное средство с гибридным приводом может регенерировать энергию, осуществляя работу электродвигателя, такого как электродвигатель 24, в качестве генератора и подзаряжая электрическое накопительное устройство, такое как аккумуляторная батарея 26.
Событие выбега начинается в момент Т0 времени сохраняется в течение периода «ТР1» времени, когда моторное транспортное средство 50 является неподвижным. Однако, в этом случае, регенерация энергии из моторного транспортного средства 50 посредством использования системы 100 подачи топлива заканчивается в момент Те времени, когда скорость моторного транспортного средства 50 упала до заданной минимальной скорости Vmin.
Поэтому, в этом случае, периодом, в течение которого сохраняется регенерация энергии посредством топливной системы 100, является TP2, который меньше, чем период TP1 времени, на период времени в TP3 секунд.
Для моторного транспортного средства, имеющего традиционную систему подачи топлива, ниже минимальной скорости Vmin (≈20 км/ч) транспортного средства, кинетической энергии моторного транспортного средства 50 больше не достаточно для преодоления трения в двигателе и других нагрузках двигателя, а также имея добавочную энергию, которая может захватываться и накапливаться электрической системой рекуперации. Это частично происходит потому, что нагрузка, приложенная к двигателю, приводящему в действие топливный насос высокого давления, значительна. Поэтому, является обычным, чтобы электрическая рекуперация прекращалась, когда скорость транспортного средства достигает Vmin. Однако, продолженная электрическая рекуперация в течение периода TP3 времени делается возможной посредством использования системы подачи топлива, сконструированной в соответствии с настоящей полезной моделью, приводя в работу топливный насос 130 высокого давления на низком, а предпочтительно, нулевом потреблении. Поэтому, большее количество электрической энергии может рекуперироваться, давая потенциально улучшенную экономию топлива, так как, в таком случае, есть дополнительная электрическая энергия, накопленная для использования при приведении в действие моторного транспортного средства 50 в более позднее время.
Со ссылкой на фиг.12-14, показано событие выбега транспортного средства, которое во многих отношениях является таким же, как показанное на фиг.7-9, но отличается по той причине, что накопитель 140 полон до того, как закончилось событие выбега.
На фиг.12, изменение скорости моторного транспортного средства 50 показано для события выбега, которое длится в течение периода времени «Т», начинающегося с момента Т0 времени и заканчивающегося с момента Те времени.
Скорость Vs транспортного средства у моторного транспортного средства 50, использующего систему подачи топлива в соответствии с настоящей полезной моделью, показана вместе со случаем для традиционного моторного транспортного средства, указанного на фиг.12 в качестве Vs (уровень техники). Может быть видно, что, посредством увеличения потребления топливного насоса высокого давления при событии выбега, скорость замедления моторного транспортного средства 50 была повышенной по сравнению со случаем уровня техники, как указано изменением скорости V2 по сравнению с изменением скорости V1 для случая уровня техники. В этом случае, событие выбега начинается, когда положение педали акселератора (Положение педали) моторного транспортного средства 50 считывается нулевым, и заканчивается, когда положение педали акселератора сместилось от нуля в нажатое положение.
Как показано на фиг.13 и 14, в периоде от Т0 до Tf, топливный насос 120 высокого давления приводится в работу на высоком уровне потребления и, в этом случае, это максимальный имеющийся в распоряжении уровень потребления (100%). Однако в момент Tf времени, загрузка топливом (Fs) накопителя 140 достигла 100%, и значит, накопитель 140 полон и больше не может вмещать топливо. Поэтому, чтобы предотвращать неэкономный возврат большого количества топлива в топливный бак 110, топливный насос 120 высокого давления переключается электронным контроллером 160 на низкий уровень потребления, а предпочтительно, на нулевой уровень потребления, так чтобы был минимальный обратный поток в топливный бак 110.
Следует принимать во внимание, что это переключение с высокого на низкое потребление соответствует этапам 1.7 и 1.8 блок-схемы способа на фиг. 1.
К тому же, следует принимать во внимание, что, когда топливный насос 130 высокого давления переключается на низкий уровень потребления, предоставляется повышенная возможность регенерации электрической энергии.
Поэтому, подводя итог вышесказанному, полезная модель предусматривает способ и систему подачи топлива, которые могут регенерировать полезную энергию в условиях выбега и преобразовывать регенерированную энергию в подачу топлива, хранимого под высоким давлением в накопителе для использования при топливоснабжении двигателя в более поздний момент времени. Таким образом, экономится топливо при заправке накопителя, так как никакая мощность не должна вырабатываться двигателем для приведения в движение топливного насоса 130 высокого давления, и топливо также экономится при использовании топлива, хранимого в накопителе 140, для топливоснабжения двигателя 10, так как топливный насос 130 высокого давления не должен приводиться в движение двигателем 10 для выдачи топлива в двигатель 10 в течение этого периода времени.
Дополнительное преимущество полезной модели состоит в том, что она увеличивает возможности регенерации энергии в течение периода выбега в случае транспортного средства с электрическим гибридным приводом.
Специалистам в данной области техники следует принимать во внимание, что, хотя полезная модель была описана в качестве примера со ссылкой на один или более вариантов осуществления, она не ограничена раскрытыми вариантами осуществления, и что альтернативные варианты осуществления могли бы быть созданы, не выходя из объема полезной модели, как определено в прилагаемой формуле полезной модели.
Реферат
1. Система подачи топлива двигателя моторного транспортного средства, содержащая топливный резервуар, топливный насос низкого давления для подачи топлива из резервуара в топливный насос высокого давления переменной производительности с приводом от двигателя, выполненный с возможностью работы на по меньшей мере высоком и низких уровнях потребления, по меньшей мере одну топливную форсунку для подачи топлива под высоким давлением в двигатель, накопитель топлива для накопления топлива под высоким давлением, клапанное средство для управления потоком топлива между топливным насосом высокого давления, накопителем и двигателем, и электронный контроллер для управления работой топливного насоса высокого давления, клапанного средства и по меньшей мере одной топливной форсунки, при этом электронный контроллер выполнен с возможностью, при событии выбега транспортного средства, при котором топливо, по существу, не подается в двигатель, осуществления работы топливного насоса высокого давления на высоком уровне потребления, и управления клапанным средством для подачи топлива из топливного насоса высокого давления в накопитель топлива.2. Система подачи топлива по п. 1, в которой высокий уровень потребления является максимальным уровнем потребления топливного насоса высокого давления.3. Система подачи топлива по п. 1, в которой при последующем событии потребления топлива двигателем клапанное средство управляется электронным контроллером для подачи топлива из накопителя в двигатель, а топливный насос высокого давления приводится в работу электронным контроллером на низком уровне потребления в течение периода, в
Формула
