燃料泵、机动车辆以及操作燃料泵的方法
阅读说明：本技术 燃料泵、机动车辆以及操作燃料泵的方法 (Fuel pump, motor vehicle and method for operating a fuel pump ) 是由 斯特凡·雷维达 约翰内·乌尔里克 于 2020-07-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及燃料泵、机动车辆以及操作燃料泵的方法。提供一种用于机动车辆的液体燃料喷射系统的燃料泵。用于燃料喷射系统的燃料泵包括在低压下从机动车辆的燃料罐提供液体燃料的低压泵。高压泵与低压泵流体连通并且将液体燃料从低压压缩成高压,以将液体燃料喷射到机动车辆的内燃机中。泵驱动器以独立于机动车辆的内燃机的发动机速度的泵频率对低压泵和高压泵进行同步驱动。(The invention relates to a fuel pump, a motor vehicle and a method of operating a fuel pump. A fuel pump for a liquid fuel injection system of a motor vehicle is provided. Fuel pumps for fuel injection systems include low pressure pumps that provide liquid fuel at low pressure from a fuel tank of a motor vehicle. The high pressure pump is in fluid communication with the low pressure pump and compresses the liquid fuel from a low pressure to a high pressure for injection into an internal combustion engine of the motor vehicle. The pump drive synchronously drives the low-pressure pump and the high-pressure pump at a pump frequency that is independent of an engine speed of an internal combustion engine of the motor vehicle.)
相关申请的交叉引用
本申请要求保护于2020年5月25日提交的德国专利申请号102020206493.8的优先权，出于所有目的，通过引用将其全部内容结合在此。
技术领域
本公开涉及一种用于机动车辆的液体燃料喷射系统的燃料泵，并且更具体地，涉及一种用于机动车辆的汽油直接喷射系统的燃料泵。
背景技术
为了满足客户对客运车辆的需求并且满足未来CO2排放以及废气排放监管目标，现代高效汽油内燃机通常依赖于汽油直接喷射(GDI)。本技术尤其能够对于具有高比电力输出并且符合新的排气法规的发动机实现巨大的好处。GDI通常提供减少组装部件的数量以及整体重量的可能性。
现代GDI发动机的燃料供应架构通常在约3bar至6bar的低压下通过连续驱动供应泵从燃料罐输送汽油。然后，将汽油输送至高压泵，高压泵被配置为将汽油加压至约50bar至500bar的压力并且将汽油泵送至喷射轨道上并且从此进一步泵送至燃料喷射器。由车辆的发动机控制单元(ECU)经由泵对汽油压力进行调节。
高压泵通常安装并且固定至相应的内燃机的组件上(由于～3500N且更高的高作用力，需要非常刚性的连接)并且通过发动机的曲柄轴进行机械驱动。由此，高压泵的泵频率和/或泵速率与内燃机的发动机速度相关。此外，通常，泵系统具有高能需求，并且需要与相应发动机的燃料需求匹配。由于高压泵的固定连接，泵的排量需要与发动机的每个冲程的最高喷射量匹配。因此，通常，系统可能不能达到最高可能效率并且不同类型的车辆可能需要不同的泵配置，这意味着可能需要各种不同的泵来满足客户需要。
为了使沿着喷射轨道的压力稳定并且避免高能消耗，现代高压泵通常采用数字进气阀(DIV)，其以给定时间间隔调节从低压输送至高压的加压燃料的量。DIV主要利用被电磁致动的阀并且以约5kHz至10kHz的高频发出声音。
这产生被称为“滴答声”的机械噪音，这会使喜爱平稳驾驶体验的端用户感到不舒服(例如，具体地，由于系统在发动机组件的顶部上的安装位置)。为了减少这些声音的发出，当前解决方案通常依赖于在高压泵周围进行明显的隔音，从而由于燃料热量上升而潜在导致产生额外的成本、重量、以及性能下降。此外，因为泵系统通常与发动机燃料需求匹配，所以系统可能组合的高多样性可能增加制造商的成本。
发明内容
因此，需要寻找一种具有提高效率与兼容性以及减少声音发出的燃料喷射系统的泵解决方案。相应地，本公开提供一种用于机动车辆的汽油直接喷射系统的燃料泵。
根据本公开的一方面，用于机动车辆的燃料喷射系统(具体地，汽油直接喷射系统)的燃料泵可以包括：低压泵，被配置为在低压下从机动车辆的燃料罐提供液体燃料；高压泵，与低压泵流体连通并且被配置为将液体燃料从低压压缩成高压，以将液体燃料喷射到机动车辆的内燃机中；以及泵驱动器，被配置为以独立于机动车辆的内燃机的发动机速度的泵频率对低压泵和高压泵进行同步驱动。
根据本公开的另一方面，机动车辆具有内燃机和被配置为将液体燃料喷射到内燃机中的液体燃料喷射系统，其中，液体燃料喷射系统具有根据本公开的燃料泵。
根据本公开的又一方面，用于操作根据本公开的燃料泵的方法可以包括：在低压下利用低压泵从机动车辆的燃料罐泵送液体燃料；并且利用高压泵将液体燃料从低压压缩成高压，以将液体燃料喷射到机动车辆的内燃机中。由泵驱动器以独立于机动车辆的内燃机的发动机速度的泵频率对低压泵和高压泵进行同步驱动。
本公开使泵与内燃机分离并且代替为与专用泵驱动器一起驱动低压泵和高压泵，例如，电机。相应地，相同的泵配置可以用于各种不同的发动机和车辆类型，从而导致总成本降低及车辆供应基础设施的简化。此外，泵系统不再需要安装在内燃机的顶部上并且因此可以减少或完全避免声音发出(具体地，DIV的声音)。事实上，泵系统可以安装在车辆的任何地方，例如，安装在与实际发动机间隔开的发动机柜内的底板或隔离箱中。而且，可以完全消除泵系统的DIV。通过利用两个泵系统的一个共同驱动，通过优化的操作状态可以明显减少功耗。
根据本公开，泵驱动器可以被配置为以独立于机动车辆的内燃机的发动机速度的泵频率驱动泵。由于存在专用的泵驱动器，不再需要通过发动机的曲柄轴对泵进行机械驱动。因此，泵频率不再需要与发动机速度耦合。相应地，可以针对车辆的每种类型、发动机的类型、以及一种单一类型的泵的驱动情形通过优化方式对泵配置和行为进行调节。由此，可以对所产生的系统进行优化，以在必须由于与发动机的互连而妥协的情况下，提供诸如每种情况的启动能力和独立轨道压力等最高可能效率或其他特征。
此外，本公开可以具体应用于GDI系统。然而，本公开还适用于基于液体和/或液化燃料的其他燃料喷射系统，包括但不限于液化天然气(LNG)、压缩天然气(CNG)、液化石油气(LPG)、氢气等。
根据本公开的示例性实施方式，泵驱动器可以是电动机。然而，应当理解的是，泵驱动器可以是独立于内燃机的发动机速度而被驱动的另一动力源。例如，泵驱动器可以是气动马达、液压马达等。
根据本公开的示例性实施方式，泵驱动器可以包括在低压泵与高压泵之间轴向地耦合至彼此的至少两个电动子机。例如，可以使用两个无刷直流(DC)电机产生足够的电力输出(例如，500W以上)及额外的启动功能，以管理高的发动机梯度，例如，在非常短时间的标度上将电力输出从500W上升至1000W。因此，可以实现高压和/或流动梯度的灵活性。而且，可以在发动机/车辆的整个动态范围内确保稳定的喷射轨道压力。在其他示例性实施方式中，甚至可以将三个、四个、或更多的电动子机耦合至彼此，以进一步增加系统的灵活性。
根据本公开的示例性实施方式，每个电动子机可以包括螺旋形冷却通道，螺旋形冷却通道被配置为沿着围绕相应电动子机的轴向方向的螺旋形路径将液体燃料从低压侧冲至高压侧。相应地，可以使用液体燃料自身使泵驱动器冷却下来，这不可避免地产生一定的热量。由于低压泵与高压泵之间安装了电动子机，出于此目的，燃料可以用于在低压侧与高压侧之间行进。例如，可以通过电动子机的外壳引导燃料。
对本领域技术人员显而易见的是，当不将泵驱动器分成两个或多个子机时，也可以采用相似的冷却机构。在这种情况下，仍可以在低压泵与高压泵之间安装泵驱动器并且泵驱动器可以沿着例如外侧或壳将一个或若干个螺旋形冷却通道从低压侧携带至高压侧。
根据本公开的示例性实施方式，可以将每个螺旋形冷却通道集成到相应电动子机的外壳中。相应地，可以实现沿着电动子机的整个外侧或表面的冷却流，以优化泵驱动器的冷却。燃料泵可以还包括被配置为提供电动子机之间的压力调节连接、以在电动子机之间输送液体燃料的液压调节器。液压调节器可以被配置为对燃料的内部流进行调整并且保持燃料流的内部压力。内部压力调节系统可以有助于利用燃料而适当地填充燃料泵并且对泵驱动器进行冷却。
液压调节器可以包括用于对液体燃料从高压侧至低压侧的回流进行压力调节的溢流返回阀。因为低压泵通常需要比高压泵高～10％-20％的排量，所以可以将任意多余的燃料冲回至低压侧。由此，液压调节器可以提供除主供应管道之外的调节管道。出于三种原因，在特定的应用中，这可能变得必要。首先，燃料泵可能需要保持一定的相对压力。其次，第一次浸泡可能需要再循环＝以排空系统。第三，可以对发动机关闭之后剩余的任何燃料进行加热，以增加内部压力以及蒸汽含量。通过该阀可以释放增加的压力。
调节可以提供优于传统系统的额外优点。不再需要通常使用的压力膜。并且进一步地，该压力稳定化可以允许使用类似LNG、LPG、CNG的各种液化燃料。除溢流之外，液压调节器还可以包括用于填充额外进气歧管喷射系统的二级减压出口。根据本公开的示例性实施方式，高压泵可以包括用于将从低压泵输送的液体燃料压缩至高压泵的吸入活塞和通过泵驱动器进行驱动并且被配置为驱动吸入活塞的曲柄驱动器。
此处，在本公开中，通过泵驱动器致动的曲柄驱动器可以代替通常采用由内燃机驱动的曲柄轴。吸入活塞(或柱塞)可以通过优化的方式被配置为提供便利的升程范围(例如，低质量的每升程的升程范围，然而，高到足够压缩并且输送足够的燃料)。解决方案可以采用一个公共轴使得同步燃料从燃料罐经由低压泵流至高压泵。根据本公开的示例性实施方式，燃料泵可以被配置为以0kg/h与约100kg/h之间的燃料流速率在0rpm与约16.000rpm的泵频率范围内进行操作。
在该大的频率范围内、在该小轮毂中输送燃料的情况下，可以使喷射轨道处的压力稳定并且进行精确调整。低压可以在1bar与约10bar之间的范围内和/或高压可以在约50bar与500bar之间的范围内。例如，低压可以在大约约3bar与6bar之间。另一方面，例如，高压可以在约250bar与350bar之间。
根据本公开的示例性实施方式，泵驱动器可以是无刷DC电机。电动机可以提供本解决方案所需的足够电力和扭矩。电动机在48V的操作电压下可以具有至少500W的最大电力输出。燃料泵可以还包括基于车载诊断控制器局域网(CAN)信号的压力控制命令而操作燃料泵的泵控制单元。
例如，泵控制器可以包括基于实际轨道压力和轨道压力设置点的轨道压力控制逻辑。由于OBD消息可以用于简单的控制特征，例如，轨道压力控制，通过使用车载诊断CAN信号(OBD-CAN)，系统可以被进一步简化。因为这些类型的消息遵循国际标准，所以可以在任意车辆中设置燃料泵，与制造商无关。
根据本公开的示例性实施方式，燃料泵可以与机动车辆的内燃机机械分离。然而，燃料泵可以经由燃料管道与内燃机流体连通。例如，燃料泵可以安装在车辆的底板内并且由此与内燃机间隔开。燃料软管、导管、或管线可以提供与发动机的喷射轨道的必要流体连通。
根据本公开的示例性实施方式，燃料泵可以由机动车辆的车辆电池供电。例如，可以采用标准的12V电池。当使用48V电动机时，DC/DC变换器可以耦合在电池与电动机之间。根据本公开的示例性实施方式，燃料泵的泵控制器可以通信地耦合至机动车辆的发动机控制器。由此，可以提供专用的泵控制器，例如，其可以从车辆的电池接收电力并且可以为燃料泵的泵驱动器供电。然而，在其他示例性实施方式中，可以将泵控制器集成到发动机控制器中。
将参考所附附图中描述的示例性实施方式对本公开进行更为详细地说明。
附图说明
所附附图包括提供对本公开的进一步理解并且被整合且构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的实施方式并且与
具体实施方式
一起用于对本公开的原理进行说明。由于通过参考下列细节描述而变得更易于理解，易于认识到本公开的其他实施方式与本公开的许多旨在优点。附图中的元件相对于彼此不一定必须按比例绘制。在图中，类似参考标号表示类似或功能类似的部件，除非另有指示。
图1示意性地描述了包括高压泵的燃料喷射系统的各方面的实施例；
图2示意性示出了包括图1中的燃料喷射系统的机动车辆；
图3示意性地描述了根据本公开的示例性实施方式的液体燃料喷射系统的高压范围的燃料泵；
图4示意性地示出了根据本公开的示例性实施方式的包括具有图3中的燃料泵的液体燃料喷射系统的机动车辆；
图5示出了根据本公开的示例性实施方式的图3中的燃料泵的燃料泵组件的侧视图；
图6示出了根据本公开的示例性实施方式的图5中的燃料泵的液压调节器的横截面图；并且
图7示出了根据本公开的示例性实施方式的用于操作图3中的燃料泵的方法的流程图。
尽管此处示出并且描述了示例性实施方式，然而，本领域普通技术人员应当认识到，在不偏离本公开的范围的情况下，可以针对所示出和描述的具体实施方式取代各种可替代和/或等同的实现方式。通常，本申请旨在覆盖此处讨论的示例性实施方式的任意变化或变更。
具体实施方式
应当理解的是，此处使用的术语“车辆”或者“车辆的”或者其他类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车(SUV)的客车、公共汽车、卡车、各种商用车辆、包括各种船舶的船只、飞机等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、燃烧车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆、以及其他可替代燃料车辆(例如，源自不同于石油的资源的燃料)。
尽管将示例性实施方式描述为使用多个单元执行示例性过程，然而，应当理解的是，通过一个或多个模块也可以执行示例性过程。此外，应当理解的是，术语“控制器/控制单元”指包括存储器和处理器并且被具体编程为执行此处描述的过程的硬件设备。存储器被配置为存储模块并且处理器被具体配置为运行所述模块，以执行下面进一步描述的一个或多个过程。
进一步地，本公开的控制逻辑可体现为非易失性计算机可读介质，在计算机可读介质上包含由处理器、控制器/控制单元等执行的可执行程序指令。计算机可读介质的实例包括但并不限于：ROM、RAM、光盘(CD)-ROM、磁带、软盘、闪存驱动、智能卡、以及光学数据存储设备。计算机可读记录介质也可分布在网络耦合的计算机系统中，从而以分布式方式存储并且例如由车载通信服务器(telematics server)或控制器局域网络(CAN)执行该计算机可读介质。
此处使用的术语仅是出于描述具体实施方式之目的并且并不旨在对本公开进行限制。除非上下文另有明确说明，否则，如此处使用的，单数形式“一个(a)”、“一个(an)”及“该”也旨在包括复数形式。应进一步理解的是，当在本说明书中使用时，术语“包括(comprises)”和/或“包括(comprising)”指定存在所述特征、整体、步骤、操作、元件、和/或组件，但并不排除存在或添加一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件、和/或其组合。如此处使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项的任何及所有组合。
如此处使用的，除非明确规定或从上下文显而易见，否则，术语“大约”应被理解为在本技术领域的正常容差范围内，例如，在均值的2标准偏差内。“大约”应被理解为在所述值的10％、9％、8％、7％、6％、5％、4％、3％、2％、1％、0.5％、0.1％、0.05％、或0.01％内。除非上下文另有指示，否则，此处提供的所有数值皆被术语“大约”修饰。
图1示意性地描述了燃料喷射系统10’的各方面的实施，具体地，该燃料喷射系统可以是包括数字进气阀(DIV)32的汽油直接喷射(GDI)系统10’。图2示意性地示出了包括图1中的燃料喷射系统10’的机动车辆100。
因为要求现代的车辆满足关于消耗、排放、以及性能标准的最高需求，所以汽油车辆大部分配备有直接燃料喷射系统。汽油直接喷射表示通过喷射器将燃料直接喷射至发动机101的燃烧室(未示出)，然后，实现内部气体的混合。系统10’包括低压(供应)燃料泵(此处也未示出)，其在低压(例如，～3bar)下通过燃料管道106从车辆100的燃料罐104泵送汽油，并且经由低压燃料入口18将燃料泵送至GDI系统10’的低压燃料室15。现在，图1中所示的数字进气阀32调节汽油从低压燃料室15至高压燃料泵3’的高压燃料室16的传输，其中，其经由高压燃料出口19被喷射到喷射轨道102中并且被喷射到发动机101的燃烧室中。
高压泵3’被配置为将用于喷射的所需燃料量压缩成所需压力水平，例如，50bar高至大约500bar。相应地，利用经由复位弹簧20弹性地连接至挺杆34的柱塞和/或吸入活塞11驱动高压泵3’，挺杆34又连接至发动机101的曲柄轴27。由此，通过内燃机101的速度(参考图1中的吸入活塞11处的箭头，指示吸入活塞11的振荡移动)驱动高压泵3’的泵频率。由此，必须在指定的时间使DIV 32致动，以在给定的时间窗口内输送足够量的燃料。由发动机101的发动机控制单元(ECU)103基于各种传感器数据而操作DIV 32。ECU 103转而由车辆100的车辆电池105驱动。
DIV 32被容纳在DIV壳体33内并且包括三种独立功能部件：阀座28、阀活塞29、以及阀致动器30(参考图1的左侧)。阀座28被配置为将GDI系统10’的高压燃料室16抵靠GDI系统10’的低压燃料室15密封在DIV 32的封闭配置中。阀活塞29被配置为在DIV 32的封闭配置与开启配置之间移动阀座28，其中，高压燃料室16与低压燃料室15流体连通。阀致动器30被配置为电磁线性致动器，以致使阀活塞29沿着致动方向A而移动。
三个功能部件，即，阀座28、阀活塞29、以及阀致动器30，一起连接成例如由钢等制成的一个单一的集成部件。例如，功能部件可以被焊接在一起。DIV 32作为一个完全集成的单一结构元件提供，以降低制造成本并且简化供应链。GDI系统10’(即，具体地，DIV 32和高压泵3’)，通过刚性连接(例如，经由支架或类似部件)安装至发动机101，由于操作过程中作用于部件上的几千牛顿高的作用力，需要这种刚性连接。
通常，所有的振动表面将其移动传递至空气中，其转而生成球面外展波。这些波与振动体具有几乎相同的频率。所产生的声音或声学噪音也被称为固体传声。在简化的条件下，固体传声与整体的共振频率对应，包括其质量、刚度、以及阻尼的物理边界。
车辆的噪声排放仍是获得端用户满意度的关键挑战之一。在“运动的(sportive)”声音的情况下，动力传动系声学被正相关(positive association)而影响，并且在刺耳声音的情况下，动力传动系声学被负感知(negative perception)而影响。研究表明共同的GDI系统是机械噪声排放的一个主要来源。具体地，在怠速条件下，这种情形可能令驾驶员和行人烦恼。由于通过这些发动机的非常平稳操作发出的“滴答声”的噪音，现代汽油直接喷射发动机中的高压泵可能会在听觉方面令人反感。这种滴答声音主要源于调节到高压泵3’的燃料进口的数字进气阀32的快速关闭和开启移动。由于GDI系统10’安装在发动机101的顶部上的事实，增强了这种噪音。由此，整个车辆100经由发动机101发出固体传声。
研究表明，GDI系统噪音覆盖1.6kHz高至16kHz之间的范围。简言之，这个范围可以分为两个主要区域以实现泵功能。压力的生成会影响大约1.6kHz至5kHz的区域，而数字进气阀会影响5kHz至10kHz的区域。最后提及的范围表示上述“滴答声”的噪音。
而且，由发动机101的曲柄轴27驱动高压泵3’，并且由此泵频率(例如，泵速度)遵循发动机101的发动机速度。就泵和喷射效率而言，由于3’的排量必须与发动机101的每个冲程的最高喷射量相匹配，该布置可能不是最佳的。因为高压泵3’的布局必须处理整个发动机占空比上的最大燃料输送速率，所以泵3’通常在局部负荷区域上运行。然而，本领域普通技术人员应当认识到，在局部负荷操作中运行或操作的零件并不满足最高能效水平。此外，因为每个零件具有特定的效率映射，所以固定操作条件不能产生最高的操作效率。由此，零件的功耗增加。
通过参考图3至图7讨论的液体燃料喷射系统10而克服上述缺点。图3和图5示意性地描述了根据本公开的示例性实施方式的燃料喷射系统10的燃料泵1。图5具体示出了燃料泵1的组件的侧视图，其中，示出了无外壳或壳体的燃料泵1。图4示出了包括具有图3和图5中的燃料泵1的燃料喷射系统10的机动车辆100。图7示出了用于操作图3和图5中的燃料泵1的方法M的流程图。
系统10可以被配置为用于从车辆100的燃料罐104泵送汽油并且经由喷射轨道102将汽油喷射到发动机101中的GDI系统。然而，在其他示例性实施方式中，系统10可以喷射其他形式的液体燃料，例如，类似LNG、LPG、CNG等的液化燃料。相应地，系统10可以包括被配置为在低压下(例如，约3bar至6bar)从燃料罐105提供液体燃料的低压泵2。系统10可以还包括高压泵3，高压泵3与低压泵2流体连通并且被配置为将液体燃料从低压压缩成高压，例如，约250bar至350bar，以将液体燃料喷射到机动车辆100的内燃机101中。
相应地，可以通过各种形式实现低压泵2，例如，齿轮泵(低燃料量)、叶轮或盖劳特泵(例如，赛车应用)、侧通道泵(以浸泡液体燃料和部分液体燃料)等。然而，其他应用泵和操作方法是可行的。另一方面，作为包括低压侧L上的提升阀17和高压侧H上的提升阀17的简单2-提升阀解决方案，以提供高压泵3。
与图1和图2中的系统10’相反，图3至图7中的系统10还可以包括泵驱动器4，其被配置为将低压泵2和高压泵3进行同步驱动。泵驱动器4可以被配置为驱动高压泵3的曲柄驱动器12，曲柄驱动器12连接至挺杆34，其又驱动被配置为对液体燃料进行压缩的高压泵3的吸入活塞11。图5中示出了具有复位弹簧20的曲柄驱动器12。然而，应当理解的是，在无该弹簧20的情况下，曲柄驱动器可以被配置成活塞11与挺杆34之间的刚性组件。在一些应用中，弹簧可以有助于稳定系统。根据具体使用情况，吸入活塞11可以被配置有合适的升程范围，例如，约2mm至5mm。升程范围应被适于每升程的低质量，但足够高到压缩并且输送充分的燃料。
因此，在图3至图7的示例性实施方式中，高压泵3并不耦合至发动机101的曲柄轴。代替高压泵3与发动机101完全解耦并且仅通过出于此具体之目的而设置的泵驱动器4进行驱动。事实上，整个燃料泵1可以与内燃机101机械分离并且间隔开(参考图4)。例如，泵1可以安装在车辆100的底板内或发动机机柜的单独的隔室内。
因此，泵驱动器4可以被配置为以独立于机动车辆100的内燃机101的发动机速度的泵频率驱动泵2、3。由此，本示例性实施方式的解决方案不同于将GDI系统固定地连接至发动机机械装置的共同遵循解决方案。如下面进一步阐明的，这克服了图1和图2中的系统10’的缺陷。
用于操作燃料泵1的方法M可以包括：相应地，在M1，在低压下，利用低压泵2从机动车辆100的燃料罐105泵送液体燃料，并且在M2中，利用高压泵3将液体燃料从低压压缩成高压，以将液体燃料喷射到机动车辆100的内燃机101中(参考图7)。具体地，可以由泵驱动器4以独立于机动车辆100的内燃机101的发动机速度的泵频率对低压泵2和高压泵3进行同步驱动。
现参考图5和图6，泵驱动器4被配置成电动机，并且可以包括经由低压泵2与高压泵3之间的电动与机械连接22而轴向地耦合至彼此的两个电动子机5。每个电动子机5可以包括被集成到其相应外壳7中的螺旋形冷却通道6，螺旋形冷却通道被配置为沿着围绕相应电动子机5的轴向方向D的螺旋形路径将液体燃料从低压侧L(即，从低压泵2)冲至高压侧H(即，至高压泵3)。
两个电动子机5可以经由液压调节器8而彼此流体连通，液压调节器8提供电动子机5之间的压力调节的连接，以在电动子机5之间输送液体燃料，即，两个子机5的螺旋形冷却通道6之间。
图6中更为详细地示出了液压调节器8。如图所示，液压调节器8可以包括用于将液体燃料从低压侧L上的电动子机5的螺旋形冷却通道6输送至高压侧H上的电动子机5的主调节器供应管道23，即，从图5中的左侧至右侧。相应地，液压调节器8可以包括在一侧与主调节器供应管道23流体连通的调节器进口24和在另一侧与相应冷却通道6流体连通的调节器出口25。例如，调节器进口24和调节器出口25可以被配置成简单的球阀等。
此外，液压调节器8可以包括用于对液体燃料从高压侧H至低压侧L的回流进行压力调节的溢流返回阀9(图6中的左侧)、以及用于填充车辆100(未示出)的并行进气歧管喷射系统的减压出口26(图6中的右侧)。后者提供将歧管与直接喷射组合成一个泵系统的可能性。燃料泵1可以被配置为以0kg/h与约100kg/h之间的燃料流速率、在0rpm与约16.000rpm之间的泵频率范围内进行操作，以能够少量、但以较高的泵速度将液体燃料输送至喷射轨道102。这提供了更为准确地控制喷射过程的可能性。由于此，可以高效方式处理不同的驱动情形之间的快速转换。
泵驱动器4可以被配置成无刷DC电机或与例如能够在48V(，由于后者可能遭遇较高的电流，48V可能比12V更合适)的操作电压下输送高至约500W的每个电动子机5相似。车辆电池105可以经由专用电线107将必要的电能输送至泵驱动器4。DC-DC转换器(未示出)可以被配置为将车辆电池105的12V转换成泵驱动器4所需的48V。
如图4中所示，为清晰可见，燃料泵1可以包括泵控制单元14或泵控制器，其与燃料泵1间隔开。然而，应当理解的是，泵控制器14可以被集成到燃料泵1中。在本具体的示例性实施方式中，除ECU 103之外，还提供泵控制器14。然而，在其他示例性实施方式中，泵控制器14的控制功能可以由ECU 103完成。独立泵控制器14能够将本系统10改装于配备有常规系统的车辆中。
燃料泵1可以被配置为从泵控制器14接收电力，泵控制器14又由车辆电池105供电。泵控制器14可以包括例如基于实际值和预定义设置点的轨道压力控制逻辑件。具体地，为进一步简化，泵控制器14可以被配置为基于根据车载诊断CAN信号的压力控制命令而操作燃料泵1。这些信号遵循国际标准，并且由此系统10可以在不同的制造商之间进行使用，而无需修改。
由此，本公开通过使燃料喷射系统10解耦并且具体地使燃料泵1与发动机100分离，而能够明显地减少共同数字进气阀的滴答声的噪音。可以完全忽略数字进气阀。因为燃料泵1可以由专用泵驱动器4驱动，所以泵1可以相对自由地进行配置(与常规系统相比较)，并且由此，一种单一的泵类型可以满足各种不同类型的车辆对不同驱动情形和发动机条件的需求。这还表示可以降低燃料系统的功耗。
因此，可以减少零件的数量并且降低总成本，并且可以简化整个供应基础设施。为实现此，本公开遵循了基于同步驱动低压泵和高压泵的全新泵方案及泵2、3、以及电动机器5的“一轴”布置(参考图5，其示出了这些部件沿着一个共同轴的布置)。本系统可以设置成改装及备用解决方案，而无需在开发者的级别上访问ECU。
在上述细节描述中，在一个或多个实施例、或出于简化本公开之目的的实施例中，对各个特征一起进行分组。应当理解的是，上述描述旨在是示出性的、而非限制性。其旨在覆盖不同特征和示例性实施方式的全部替代、改造、以及等同物。在审阅上述说明书时，许多其他实施例对本领域技术人员显而易见。示例性实施方式被选择并且描述为对本公开的原理及其实际应用进行说明，由此能够使得本领域技术人员通过适合于所设定的具体使用的各种改造而利用本公开及各种示例性实施方式。
参考列表
1 燃料泵
2 低压泵
3,3’ 高压泵
4 泵驱动器
5 电动子机
6 螺旋形冷却通道
7 外壳
8 液压调节器
9 溢流返回阀
10,10’ 液体燃料喷射系统
11 吸入活塞
12 曲柄驱动器
13 曲柄轴
14 泵控制单元
15 低压燃料室
16 高压燃料室
17 提升阀
18 低压燃料进口
19 高压燃料出口
20 复位弹簧
21 泵壳体
22 机电连接器
23 主调节器供应管道
24 调节器进口
25 调节器出口
26 减压出口
27 发动机曲柄轴
28 阀座
29 阀活塞
30 阀致动器
31 磁线圈
32 数字进气阀(DIV)
33 DIV外壳
34 挺杆
100 机动车辆
101 内燃机
102 喷射轨道
103 发动机控制单元(ECU)
104 燃料罐
105 车辆电池
106 燃料管道
107 电线
L 低压侧
H 高压侧
D 轴向方向
A 致动方向
M 方法
M1、M2方法步骤。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种双起动机起动过程的控制方法及发动机