專利名稱：用于增強起動性能的燃料增壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及一種發(fā)動機燃料系統(tǒng)，更具體地涉及發(fā)動機燃料增壓 裝置。
背景技術(shù)：
該部分的陳述僅提供與本公開相關(guān)的背景信息，因此有可能不構(gòu) 成現(xiàn)有技術(shù)。
發(fā)動才幾燃:纖系統(tǒng)可包4舌由》走轉(zhuǎn)發(fā)動才幾部件驅(qū)動的發(fā)動才幾驅(qū)動燃料
機起動狀態(tài)期間，發(fā)動機曲軸在最初幾轉(zhuǎn)的速度可能低于從燃料泵產(chǎn) 生期望燃料壓力所需的速度。在其中燃料以高壓直接噴射至發(fā)動機氣 缸的直噴式燃料系統(tǒng)之類的燃料系統(tǒng)中尤其如此。

發(fā)明內(nèi)容
一種燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)可包括輔助燃料泵、燃料增壓器、限 定第 一流體容積部的第 一腔室、限定第二流體容積部的第二腔室以及 燃料噴射器。所述輔助燃料泵可以與燃料源連通。所述燃料增壓器可 以與所述燃料泵連通，并可包括活塞機構(gòu)。所述活塞機構(gòu)可包括具有 第 一表面積的第 一側(cè)以及與所述第 一側(cè)基本相對且具有比第 一表面積 小的第二表面積的第二側(cè)。所述第 一流體容積部可以與所述輔助燃料 泵連通，并可基于所述輔助燃料泵提供的加壓燃料源向所述第一表面 積施加第一流體壓力，從而在所述活塞機構(gòu)上產(chǎn)生第一力。所述第二 流體容積部可向所述第二表面積施加第二流體壓力，以在所述活塞機 構(gòu)上產(chǎn)生第二力，該第二力小于第一力，從而使所述活塞機構(gòu)產(chǎn)生移 動。所述燃料噴射器可以與所述第二流體容積部連通，并可基于所述 活塞才幾構(gòu)的移動而向發(fā)動機提供加壓燃料供應(yīng)。
一種發(fā)動才幾組件，該發(fā)動才幾組件可包括限定氣缸的發(fā)動才幾缸體、 與該氣缸連通以選擇性地向該氣缸提供燃料流的燃料噴射器、與燃料 源連通的輔助燃料泵、燃料增壓器、限定第一流體容積部的第一腔室
5以及限定第二流體容積部的第二腔室。所述燃料增壓器可以與所述輔 助燃料泵連通，并可包括活塞機構(gòu)。所述活塞機構(gòu)可包括具有第一表 面積的第 一側(cè)以及與所述第 一側(cè)基本相對且具有比第 一表面積小的第 二表面積的第二側(cè)。所述第 一 流體容積部可以與所述輔助燃料泵連通，
并可基于所述輔助燃料泵提供的加壓燃料源向所述第一表面積施加第 一流體壓力，從而在所述活塞機構(gòu)上產(chǎn)生第一力。所述第二流體容積 部可以與所述燃料噴射器連通，并且可向所述第二表面積施加第二流 體壓力，以在所述活塞機構(gòu)上產(chǎn)生第二力，該第二力小于第一力，從 而使所述活塞機構(gòu)產(chǎn)生移動。
從本文提供的描述將會清楚其他應(yīng)用領(lǐng)域。應(yīng)理解這些描述和具 體實施例僅用于說明目的，而不意圖限制本公開的范圍。


本文所示的附圖僅用于說明目的，而不意圖以任何方式限制本公 開的范圍。
圖1是根據(jù)本公開處于第一操作模式的發(fā)動機組件的示意圖； 圖2是處于第二操作模式的圖1的發(fā)動機組件的示意圖； 圖3是處于第三操作模式的圖l的發(fā)動機組件的示意圖；以及 圖4是根據(jù)本公開的可選燃料增壓器的示意圖。
具體實施例方式
以下描述本質(zhì)上僅為示例，而不意圖限制本公開、應(yīng)用或使用。 應(yīng)理解在全部附圖中，相應(yīng)的附圖標(biāo)記表示相同或相應(yīng)的部件和特征。
參照圖1至圖3,示意性示出了示例的發(fā)動機組件10。發(fā)動機組 件IO可包括與燃料系統(tǒng)14和控制模塊16連通的發(fā)動機12。在所示實 施例中，發(fā)動機12可包括限定與燃料系統(tǒng)14連通的多個氣缸18的發(fā) 動機釭體。
燃料系統(tǒng)14可包括燃料箱20、第一燃料泵22、第二燃料泵24、 燃料增壓系統(tǒng)26、控制閥系統(tǒng)28、燃料軌30、燃料噴射器31、第一 管道34和第二管道36。第一燃料泵22可包括輔助燃料泵，例如提升 泵，該輔助燃料泵由電機32驅(qū)動并可與燃料箱20內(nèi)的燃料流體連通。 第一燃料泵22可與第二燃料泵24流體連通。第二燃料泵24可包括能被發(fā)動機12驅(qū)動的多種泵，包括但不限 于擺線泵、齒輪泵以及往復(fù)泵。更具體地說，第二燃料泵24可由發(fā)動 才幾12旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。該旋轉(zhuǎn)驅(qū)動可包括與發(fā)動機12的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動部件接合， 例如凸輪軸(未示出)或由發(fā)動機12提供動力而轉(zhuǎn)動的任何其他部件。 第二燃料泵24可經(jīng)由笫一管道34與增壓系統(tǒng)26以及控制閥系統(tǒng)28
流體連通o
增壓系統(tǒng)26可包括殼體38、活塞40以及偏壓件42。殼體38可 包括相互隔離的第一腔室44和第二腔室46。第一腔室44可與第一管 道34流體連通，第二腔室46可與第二管道36流體連通。
活塞40可包括第一端48和第二端50。第一端48可具有第一直徑 Dl,該第一直徑D1大于笫二端50的第二直徑D2。因此，第一端48 的第一表面積Al可大于第二端50的第二表面積A2?？蔀榘l(fā)動機起動 狀態(tài)下燃料系統(tǒng)14內(nèi)的期望燃料增壓設(shè)定活塞40的第一端48和第二 端50的尺寸。偏壓件42可包括壓縮彈簧，并可在發(fā)動機起動狀態(tài)下 朝第一腔室44初始偏壓活塞40至圖l所示的位置。
可選的是，如圖4中所示，可將增壓系統(tǒng)126結(jié)合至發(fā)動機組件 10中來代替增壓系統(tǒng)26。除了活塞140之外，增壓系統(tǒng)126可與增壓 系統(tǒng)26基本相似。活塞140可包括其內(nèi)布置有閥141的通道139,以 選擇性地在第一腔室144和第二腔室146之間形成連通。例如，閥141 可包括當(dāng)?shù)谝磺皇?44內(nèi)的流體壓力超過第二腔室146內(nèi)的流體壓力 時標(biāo)定為打開的止回閥。第一腔室144可與類似于第一管道34的第一 管道134流體連通，第二腔室146可與類似于第二管道36的第二管道 136流體連通。
返回圖1至圖3，控制閥系統(tǒng)28可包括與控制模塊16連通的電磁 閥?？刂崎y系統(tǒng)28可包括可在第一位置(參見圖l和圖2)與第二位 置(參見圖3)之間移動的閥件52。當(dāng)閥件52處于第一位置時，第一 管道34和笫二管道36可基本相互隔離。當(dāng)閥件52處于第二位置時， 第一管道34和第二管道36可相互連通。
燃料軌30可與第二管道36連通。燃料噴射器31可與燃料軌30 流體連通，且還可與控制模塊16連通用于向氣缸18內(nèi)控制地噴射燃 料?？刂颇K16可選擇性地操作第一燃料泵22、致動控制閥系統(tǒng)28 并控制燃料噴射器31的操作以在發(fā)動機起動狀態(tài)下調(diào)節(jié)燃料輸送?？刂颇K16可附加地與發(fā)動機速度傳感器53連通以確定發(fā)動機12的操 作速度，并與第一壓力傳感器55和第二壓力傳感器57連通以確定由 第二泵24提供的燃料壓力以及供應(yīng)至燃料軌30的燃料壓力，并因此 與燃料噴射器31連通。當(dāng)?shù)谝粔毫鞲衅?5測得的燃料壓力表明第 二泵24的泵出壓力大于預(yù)定壓力以及/或者當(dāng)發(fā)動機速度傳感器53測 得的發(fā)動機速度大于預(yù)定發(fā)動機速度時，控制模塊16可將閥件52置 于第二位置。
在當(dāng)前實施例中，發(fā)動機起動狀態(tài)可對應(yīng)于其中第一管道34和第 二管道36以及第一腔室44和第二腔室46填充有燃料且閥件52處于 第一 (或關(guān)閉)位置的狀態(tài)。第一腔室44可限定第一容積部VI,第 二腔室46可限定第二容積部V2。第一燃料泵22可由電才幾32提供動 力，并且由于第一管道34和第一腔室44與第二管道36和第二腔室46 隔離而可開始使第一管道34和第一腔室44內(nèi)的燃料增壓。第二燃料 泵24可由發(fā)動機12驅(qū)動，并可附加地使第一管道34和第一腔室44 內(nèi)的燃料增壓。隨著第一腔室44內(nèi)的壓力增大，活塞40可朝第二腔 室46移動(如圖2所示)，從而使第二管道36和第二腔室46內(nèi)的燃 料增壓。在發(fā)動機起動狀態(tài)下，燃料噴射器31可基于由活塞40提供 的加壓燃料而選擇性地打開以將燃料噴射至氣缸18內(nèi)。
第一表面積Al和第二表面積A2、第一容積部VI和第二容積部 V2以及活塞40的沖程可設(shè)定為在期望時間內(nèi)向燃料噴射器31提供期 望燃料壓力。燃料噴射器31打開的持續(xù)時間和/或頻率可由控制模塊 16基于壓力傳感器57測得的壓力以及/或者基于發(fā)動機速度傳感器53 測得的發(fā)動機速度來進行調(diào)節(jié)。例如，燃料系統(tǒng)14可包括直噴式燃料 系統(tǒng)。在直噴式燃料系統(tǒng)中，通常向燃料噴射器31提供相對較高的燃 料壓力。例如，對于燃料噴射器31的期望操作來說，在10,000至15,000 千帕(kPa)范圍內(nèi)的燃料壓力是適當(dāng)?shù)摹?br> 第一燃料泵22可提供明顯小于直噴式應(yīng)用所需的壓力。例如，第 一燃料泵22可提供100至400kPa的燃料壓力。在發(fā)動機起動狀態(tài)期 間，曲軸在最初幾轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速可能低于為第二泵24提供動力以實現(xiàn)期望 操作壓力(例如10,000至15,000kPa)所需的速度。增壓系統(tǒng)26可用 于增大提供至燃料噴射器31的壓力。若增壓系統(tǒng)26不能提供期望燃 料壓力，則可增大燃料噴射器31打開的持續(xù)時間和/或頻率以提供期望
8的燃料量至氣缸18。
根據(jù)活塞40的移動，第二管道36和第二腔室46內(nèi)的燃料以及因 此提供至燃料噴射器31的燃料可以是第一管道34和第一腔室44內(nèi)的 燃料壓力的至少十倍，并且更具體地說大于第一管道34和第一腔室44 內(nèi)的燃料壓力的五十倍?；钊?0可移動以因第一表面積Al與第二表 面積A2之間的差異而提供這一壓差。施加至活塞40的第一端48的力 Fl可基本上等于第一腔室44內(nèi)的壓力Pl與第一端48的第一表面積 Al相乘(F1HP1 x Al )。施加至活塞40的第二端50的力F2可基本上 等于第二腔室46內(nèi)的壓力P2與第二端50的第二表面積A2相乘 (F2=P2 x A2 )。
因此，第一表面積Al可以是第二表面積A2的至少十倍，更具體 地說可以大于第二表面積A2的五十倍，以提供期望的燃料增壓。應(yīng)當(dāng) 理解，可以利用多種可選的表面積和壓力關(guān)系來提供期望的燃料增壓。 一旦第二燃料泵24已達到期望的操作速度和/或一旦第一力Fl和第二 力F2近似彼此相等，閥件52就可向第二位置(參見圖3 )運動，從而 在第一管道34與第二管道36之間形成連通。
權(quán)利要求
1. 一種燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)包括與燃料源連通的輔助燃料泵；與所述輔助燃料泵連通的燃料增壓器，所述燃料增壓器包括活塞機構(gòu)，所述活塞機構(gòu)具有限定第一表面積的第一側(cè)以及與所述第一側(cè)基本相對且限定比第一表面積小的第二表面積的第二側(cè)；與所述輔助燃料泵連通且限定第一流體容積部的第一腔室，所述第一流體容積部基于所述輔助燃料泵提供的加壓燃料源向所述第一表面積施加第一流體壓力，從而在所述活塞機構(gòu)上產(chǎn)生第一力；限定第二流體容積部的第二腔室，該第二流體容積部向所述第二表面積施加第二流體壓力，從而在所述活塞機構(gòu)上產(chǎn)生第二力，該第二力小于第一力，從而使所述活塞機構(gòu)產(chǎn)生移動；以及與所述第二流體容積部連通的燃料噴射器，該燃料噴射器基于所述活塞機構(gòu)的移動而向發(fā)動機提供加壓的燃料供應(yīng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，其中在所述活塞機構(gòu)移動期 間，所述第一流體容積部與所述第二流體容積部隔離，所述活塞^L構(gòu) 的移動將所述第二腔室內(nèi)的壓力增大至第三流體壓力。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料系統(tǒng)，其中所述第三流體壓力是所 述第一流體壓力的至少10倍。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，其中所述輔助燃料泵由電機 驅(qū)動。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，還包括由所述發(fā)動機驅(qū)動且 與所述燃料源和所述第一流體容積部連通的主燃料泵，所述活塞機構(gòu) 向所述噴射器提供加壓燃料供應(yīng)，直至所述主燃料泵達到預(yù)定泵出壓 力和預(yù)定驅(qū)動速度中的一個。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料系統(tǒng)，還包括與所述第一流體容積 部和第二流體容積部連通的閥機構(gòu)，在所述主燃料泵在低于所述預(yù)定 泵出壓力和所述預(yù)定驅(qū)動速度中的所述 一 個的情況下操作時，所述閥 機構(gòu)關(guān)閉以阻止所述第 一流體容積部和所述第二流體容積部之間的連 通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料系統(tǒng)，其中在所述主燃料泵在超過 所述預(yù)定泵出壓力與所述預(yù)定驅(qū)動速度中的所述一個的情況下操作時，所述閥機構(gòu)打開以在所述主燃料泵與所述燃料噴射器之間形成連通。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其中所述閥機構(gòu)包括根據(jù)所述主燃料泵的預(yù)定泵出壓力而打開的機械閥。
9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其中所述閥機構(gòu)包括根據(jù)所述主燃料泵的所述預(yù)定泵出壓力和所述預(yù)定驅(qū)動速度中的所述一個而打開的電》茲操作閥。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料系統(tǒng)，其中所述第一表面積是所述第二表面積的至少10倍。
11. 一種發(fā)動才幾組件，該發(fā)動才幾組件包4舌限定氣缸的發(fā)動機缸體；與所述氣缸連通以選擇性地向該氣缸提供燃料流的燃料噴射器；與燃料源連通的輔助燃料泵；與所述輔助燃料泵連通的燃料增壓器，所述燃料增壓器包括活塞機構(gòu)，所述活塞機構(gòu)具有限定第 一表面積的第 一側(cè)以及與所述第 一側(cè)基本相對且限定比第 一表面積小的第二表面積的第二側(cè)；與所述輔助燃料泵連通且限定第 一 流體容積部的第 一 腔室，所述第一流體容積部基于所述輔助燃料泵提供的加壓燃料源向所述第一表面積施加第一流體壓力，從而在所迷活塞機構(gòu)上產(chǎn)生第一力；以及限定第二流體容積部的第二腔室，該第二流體容積部與所述燃料噴射器連通且向所述第二表面積施加第二流體壓力，從而在所述活塞機構(gòu)上產(chǎn)生笫二力，該第二力小于第一力，從而使所述活塞機構(gòu)產(chǎn)生移動。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機組件，其中在所述活塞機構(gòu)移動期間，所述第一流體容積部與所述第二流體容積部隔離，所述活塞機構(gòu)的移動將所述第二腔室內(nèi)的壓力增大至第三流體壓力。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的發(fā)動機組件，其中所述第三流體壓力是所述第一流體壓力的至少10倍。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機組件，還包括驅(qū)動所述輔助燃誶牛泵的電才幾。
15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機組件，還包括由所述發(fā)動機驅(qū)動且與所述燃料源和所述第一流體容積部連通的主燃料泵，所述活塞機構(gòu)向所述噴射器提供加壓的燃料供應(yīng)，直至所述主燃料泵達到預(yù)定 泵出壓力和預(yù)定驅(qū)動速度中的一個。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的發(fā)動機組件，還包括與所述第一流體容積部和第二流體容積部連通的閥機構(gòu)，在所述主燃料泵在低于所述 預(yù)定泵出壓力和所述預(yù)定驅(qū)動速度中的所述一個的情況下操作時，所 述閥機構(gòu)關(guān)閉以阻止所述第一流體容積部和所述第二流體容積部之間的連通。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的發(fā)動機組件，其中在所述主燃料泵在 超過所述預(yù)定泵出壓力與所述預(yù)定驅(qū)動速度中的所述一個的情況下操 作時，所述閥機構(gòu)打開以在所述主燃料泵與所述燃料噴射器之間形成 連通。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的發(fā)動機組件，其中所述閥機構(gòu)包括根 據(jù)所述主燃料泵的所述預(yù)定泵出壓力和所述預(yù)定驅(qū)動速度中的所述一 個而打開的電磁操作閥。
19. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機組件，其中所述第一表面積是 所述第二表面積的至少10倍。
20. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)動機組件，其中所述燃料噴射器直 接向所述氣缸內(nèi)噴射燃料流。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于增強起動性能的燃料增壓器。一種燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)可包括與燃料源連通的輔助燃料泵、與燃料泵連通的燃料增壓器、限定與輔助燃料泵連通的第一流體容積部的第一腔室、限定第二流體容積部的第二腔室以及與第二流體容積部連通的燃料噴射器。所述燃料增壓器可包括活塞機構(gòu)，該活塞機構(gòu)具有限定第一表面積的第一側(cè)以及限定比第一表面積小的第二表面積的第二側(cè)。所述第一流體容積部可向活塞機構(gòu)的第一側(cè)施加比施加至第二側(cè)的第二力大的力，從而使活塞機構(gòu)產(chǎn)生移動。燃料噴射器可基于活塞機構(gòu)的移動向發(fā)動機提供加壓的燃料供應(yīng)。
文檔編號F02M37/00GK101509447SQ20091000671
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月14日
發(fā)明者G·P·普賴爾 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司