[發明專利]柴油機燃料冷卻系統與控制策略

無效

• 申請號: 200810081902.7
• 申請日: 2008-02-20
• 公開（公告）號: CN101251064A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 蒂莫西·希奧;彼得·卡納弗斯凱;卡洛斯·阿梅斯托;阿尼耳·沙;道格拉斯·舍恩
• 申請（專利權）人: 福特環球技術公司
• 主分類號: F02M31/20
• 分類號: F02M31/20;F02M37/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司
• 代理人: 衷誠宣

技術領域

本發明總體上涉及柴油機燃料冷卻系統及控制策略。

背景技術

柴油機共軌燃料噴射系統已經使柴油發動機運行的燃料效率提高，噪音降低，且排放減少。柴油機共軌燃料噴射系統首先在中心蓄壓管中使燃料在高壓下加壓，然后輸送燃料到各個電控噴射閥/電控噴射器。加壓的燃料用于燃燒與噴射器操作。此外，燃料也用于冷卻與潤滑泵設備。這提供了高噴射壓力，在某些情況中，在較寬工況范圍上，提供25,000psi以上的高壓。共軌噴射系統可以允許每次發動機循環達到5次噴射。然而，與共軌燃料噴射系統關聯的一個問題是增加到燃料上的熱量沒有用于燃燒。例如，未燃/回流燃料的溫度可以達到140℃。升高的燃料溫度會造成燃料泵效率和耐用性的降低，塑料和橡膠的劣化，且在燃料系統中需要碳氫化合物捕集器(hydrocarbon?traps)。多種冷卻系統可以用于冷卻回流燃料以解決上述問題。

在美國專利6,868,838中描述了一種用于柴油機噴射系統的燃料冷卻系統。該系統包括兩個冷卻裝置，用于冷卻從共軌燃料噴射系統回流到燃料箱的未噴射燃料。第一冷卻裝置(水/燃料熱交換器)定位于發動機下游；第二冷卻裝置(空氣/燃料熱交換器)定位于第一冷卻裝置的下游。控制裝置控制冷卻系統中的各種閥的位置以確定回流燃料流路。取決于閥的位置，回流燃料可以通過或繞過冷卻裝置中的任何一個。這會導致多種燃料冷卻程度。控制裝置基于環境溫度和發動機轉速控制閥。例如，在較低環境溫度下，大約-20℃，且發動機轉速適中時，因為不要求燃料冷卻，控制單元控制閥處于使回流燃料繞過兩個冷卻裝置的位置。同樣，在較高的外部環境溫度下，大約80℃，且發動機轉速較高時，因為需要回流燃料的最大冷卻，控制單元控制閥處于使回流燃料通過兩個冷卻裝置的位置。此外，在熱的環境溫度下，大約40℃，且發動機轉速較低時，因為需要回流燃料的適中冷卻，控制單元控制閥處于使回流燃料繞過第一冷卻裝置但通過第二冷卻裝置的位置。

然而，本發明的發明人已認識到上述方法的幾個問題。例如，兩個冷卻裝置結合多個控制閥的使用會提高系統機械或電氣劣化的可能性，因此在一些工況下可以導致不適當的冷卻。此外，通過不同閥位置的協調，很難足夠精確地控制回流燃料溫度。

發明內容

本發明人已經認識到通過提供一種用于柴油發動機系統的燃料冷卻系統可至少部分地解決這樣的問題，該柴油發動機系統具有一組內燃汽缸、燃料儲存箱，及共軌燃料噴射系統，該燃料冷卻系統包括(1)燃料分配回路，該燃料分配回路用于從燃料儲存箱中輸送燃料到共軌燃料噴射系統以噴射到發動機汽缸中；(2)燃料再循環回路，該燃料再循環回路用于輸送從共軌燃料噴射系統中回流的未噴射燃料回到燃料儲存箱；(3)用于檢測燃料溫度的溫度傳感器；(4)用于冷卻燃料的燃料-冷卻劑熱交換系統，其中該燃料-冷卻劑熱交換系統包括冷卻劑儲存器、電動冷卻劑泵，及熱交換器；(5)用于控制電動冷卻劑泵操作的裝置；(6)連接到燃料-冷卻劑熱交換系統的空氣-冷卻劑熱交換系統，用于冷卻燃料-冷卻劑熱交換系統中的冷卻劑，其中空氣-冷卻劑熱交換系統暴露于車輛沖壓空氣中，且包括熱交換器和冷卻風扇；(7)及用于控制冷卻風扇的裝置。

在一些實施例中，控制冷卻劑泵和冷卻風扇的控制裝置可以通過控制系統提供，如發動機控制單元，其中泵和冷卻風扇的控制隨車輛工況的改變而改變。

在一些實施例中，燃料冷卻系統可能包含有用于執行溫度傳感器診斷的例程。在一些其他實施例中，若在溫度傳感器不適當工作情況下，燃料冷卻系統還能切換到用于控制冷卻劑泵和/或用于控制冷卻風扇的溫度傳感器劣化時執行的策略，或溫度傳感器劣化策略(degradation?strategy)。

通過除燃料-冷卻劑熱交換系統之外，還提供空氣-冷卻劑熱交換系統，燃料冷卻系統可以實現只通過燃料-冷卻劑熱交換系統不可能完成的附加的冷卻。此外，通過冷卻風扇和冷卻劑泵的協調控制，可以制定適應于車輛工況的適當的冷卻以實現改進的燃料冷卻與性能。例如，當車輛沖壓空氣不充足時，例如車輛以低發動機轉速運行時或當車輛沖壓空氣由于例如物理阻塞受阻礙時，燃料冷卻系統可以提供補充的冷卻。

最后，通過提供燃料溫度傳感器劣化策略，燃料冷卻系統可以減少燃料系統關閉，且即使在燃料溫度傳感器劣化的情況下，可以提供必要的冷卻。

附圖說明

圖1是示例燃料冷卻系統的系統框圖；

圖2是示例燃料冷卻系統的另一系統框圖；

圖3是示出是運行溫度傳感器劣化策略還是常規控制策略的選擇的流程圖；

圖4是示出冷卻劑泵控制策略的流程圖；