具有高压燃料泵的直接喷射机械增压内燃发动机，和用于操作所述类型的内燃发动机的方法
阅读：1016发布：2020-12-09
专利汇可以提供具有高压燃料泵的直接喷射机械增压内燃发动机，和用于操作所述类型的内燃发动机的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 申请 提供一种具有至少一个汽缸的直接喷射机械 增压 内燃 发动机 ，其中每个汽缸配备有用于将 燃料 直接喷射到汽缸中的喷射设备。出于将燃料供应到至少一个汽缸的目的，提供了燃料供应系统(1)，其包括高压侧和低压侧，并且燃料供应系统(1)配备有至少一个高压 活塞 泵 (3)，其包括在 下止点 和 上止点 之间以平移方式可移位的活塞(3b)，并且其包括可变体积的压 力 室(3a)，高压 活塞泵 (3)的入口侧(2a)和出口侧(2b)可连接到压力室(3a)，并且可移位的活塞(3b)以使得活塞(3b)的移位引起压力室(3a)的体积V室改变的方式与可变体积共同界定压力室(3a)，高压活塞泵(3)配备有共同界定压力室(3a)的至少一个可移动的致动元件(4)，使得致动元件(4)的移动引起压力室(3a)的体积V室改变，由此高压活塞泵(3)设置有可变的压缩比ε泵。，下面是具有高压燃料泵的直接喷射机械增压内燃发动机，和用于操作所述类型的内燃发动机的方法专利的具体信息内容。
1.一种发动机系统，其包括：
内燃发动机；
用于向所述发动机提供升压的进气充气的升压装置；
用于将燃料直接喷射到每个发动机汽缸的直接喷射器；以及
用于将燃料供应到每个汽缸的燃料供应系统，所述燃料供应系统具有高压侧和低压侧，所述燃料供应系统包括至少一个高压活塞泵，所述至少一个高压活塞泵包括：
在下止点和上止点之间以平移方式可移位的活塞：
可变体积的压力室，所述高压活塞泵的入口侧和出口侧可连接到所述压力室；
可移位的活塞，以使得所述活塞的移位引起所述压力室的体积改变的方式与可变体积共同界定所述压力室；以及
至少一个可移动的致动元件，其共同界定所述压力室，使得所述致动元件的移动引起所述压力室的体积改变，由此所述高压活塞泵设置有可变的压缩比。
2.权利要求1所述的系统，其中，所述可变的压缩比包括当所述活塞位于上止点处时所述压力室的体积与由所述活塞在下止点和上止点之间经过的扫过体积的比率，并且其中提供单个可移动的致动元件用于改变每个发动机汽缸的所述可变的压缩比。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个可移动的致动元件是以平移方式可移位的可旋转的致动盘、可旋转的致动滚筒以及致动活塞中的一个，所述致动活塞伸入到所述压力室内。
4.根据权利要求1所述的系统，其中所述高压活塞泵进一步包括设置在所述入口侧的止回阀和设置在所述出口侧的止回阀中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的系统，其中以平移方式可移位的所述活塞不是所述至少一个可移动的致动元件。
6.根据权利要求2所述的系统，其进一步包括控制器，所述控制器被配置具有存储在非暂态存储器上的计算机可读指令，用于：
以平移的方式来致动所述高压活塞泵的所述至少一个可移动的致动元件，所述泵耦合到直接喷射器，所述活塞伸入到所述泵的压力室内，以改变所述高压活塞泵的压缩比。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述致动包括：将所述至少一个致动可移动的致动元件移位到所述压力室内，以便增加所述高压活塞泵的压缩比，以及将所述至少一个可移动的致动元件拉出所述压力室，以便降低所述高压活塞泵的压缩比。
8.根据权利要求6所述的系统，其中将至少一个可移动的致动元件移位到所述压力室，以便抵抗所述压力室中的燃料的蒸发，并且其中，从其中至少部分蒸发的燃料存在于所述压力室中的状态开始，将所述至少一个可移动的致动活塞移位进入到所述压力室内，以便液化所述蒸发的燃料。
9.一种方法，其包括：
响应于直接喷射燃料轨下游的燃料轨压力，调节直接喷射燃料系统的高压活塞泵的压缩比。
10.根据权利要求9所述的系统，其中调节压缩比包括致动耦合到所述高压活塞泵的活塞的可移位的元件，以便改变所述高压活塞泵的压力室的体积，所述可移动的元件包括可旋转的致动滚筒、可旋转的致动盘以及平移地可致动的活塞中的一个。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述调节包括响应于低于阈值的燃料轨压力，通过将所述可移位的元件致动到所述压力室内，来增加压缩比，以及响应于高于阈值燃料轨压力，通过将所述可移位的元件致动出所述压力室，来降低压缩比。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包括，响应于确定所述高压活塞泵处的燃料蒸汽形成，进一步调节压缩比；所述调节包括响应于所述确定燃料蒸汽形成增加压缩比。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述高压活塞泵经由提升泵从燃料箱接收燃料，所述方法进一步包括，响应于来自耦合在所述提升泵下游和所述高压活塞泵上游的燃料管路中的压力传感器的输出，确定所述高压活塞泵处的燃料蒸汽形成。
14.根据权利要求12所述的方法，其进一步包括，响应于高于阈值燃料温度、高于阈值燃料压力、高于阈值大气压力以及发动机热起动条件中的一个或多个，确定所述高压活塞泵处的燃料蒸汽形成。
15.根据权利要求13所述的方法，其中所述燃料管路进一步包括耦合在所述高压活塞泵上游的入口计量阀，所述方法进一步包括基于所述直接喷射燃料轨的燃料轨压力，来调节所述入口计量阀的开度。
16.一种用于发动机的方法，其包括：
将通过高压活塞泵加压的燃料直接喷射到发动机汽缸中；以及
响应于所述高压活塞泵的压力室中的燃料蒸汽形成，通过致动可变的压缩比机构，来调节所述泵的压缩比。
17.根据权利要求16所述的方法，其中响应于燃料蒸汽形成的所述调节包括：响应于所述高压活塞泵的所述压力室中的高于阈值燃料蒸汽含量，通过将所述可变的压缩比机构移位到所述压力室内，来增加压缩比，所述可变的压缩比机构包括可旋转的致动滚筒、可旋转的致动盘以及平移地可致动的活塞中的一个。
18.根据权利要求17所述的方法，其中增加所述压缩比包括将所述室的所述高于阈值燃料蒸汽含量液化为液体燃料中，所述方法进一步包括：响应于高于阈值燃料温度、高于阈值燃料压力、高于阈值大气压力以及发动机热起动条件中的一个或多个，确定所述压力室中的燃料蒸汽形成，所述压力室包括所述高压活塞泵的所述室中的高于阈值燃料蒸汽含量，所述高压活塞泵的所述室中的所述燃料蒸汽含量基于将来自燃料箱的燃料供应到所述高压活塞泵的提升泵的输出来估计。
19.根据权利要求16所述的方法，其中，响应于耦合在所述高压活塞泵下游的直接喷射燃料轨的燃料轨压力，进一步调节所述泵的压缩比。
20.根据权利要求19所述的方法，其进一步包括，基于所述燃料轨压力，调节耦合到所述高压活塞泵的入口的入口计量阀的开度。
具有高压燃料泵的直接喷射机械增压内燃发动机，和用于操
作所述类型的内燃发动机的方法
[0001] 相关申请的交叉引用
技术领域
[0003] 本发明涉及具有至少一个汽缸的直接喷射机械增压内燃发动机，其中每个汽缸配备有用于将燃料直接喷射到汽缸中的喷射设备。
[0004] -出于将燃料供应到至少一个汽缸的目的，提供了燃料供应系统，其包括高压侧和低压侧，以及
[0005] -燃料供应系统配备有至少一个高压活塞泵，其包括在下止点和上止点之间以平移方式可移位的活塞，并且其包括可变体积的压力室，并且高压活塞泵的入口侧和出口侧可连接到压力室，并且可移位的活塞以使得活塞的移位引起压力室的体积V室改变的方式与可变体积共同界定压力室。
背景技术
[0006] 在内燃发动机的发展中，不断寻求最小化燃料消耗并且减少污染物排放。燃料消耗是一个问题，尤其是在奥托循环(Otto-cycle)发动机中。其原因在于传统的奥托循环发动机的工作过程的原理，所述发动机用均匀的燃料-空气混合物操作，其中通过改变燃烧室的充气(也就是说借助于量调整)来设定所需的功率。通过调节设置在进气管中的节流阀，在节流阀下游引入的空气的压力可在较大或较小程度上减小。对于恒定的燃烧室体积，以这种方式(也就是说量)借助于引入的空气的压力来设定空气质量是可能的。这也解释了为什么量调整已经被证明具体在部分负载操作中是不利的，因为低负载需要高度的节流和进气系统的大的压力降低，因此充气交换损失随着负载的减小和节流的增加而增加。
[0007] 用于减少节流奥托循环工作过程的一种方法是利用直接燃料喷射。将燃料直接喷射到进入汽缸的燃烧室内被认为是即使在奥托循环发动机机中显著降低燃料消耗的合适措施。依靠在一定限度内使用质量调整来实现内燃发动机的减少节流。在将燃料直接喷射到燃烧室中的情况下，特别可能实现分层的燃烧室充气，这可明显有助于奥托循环工作过程的减少节流，因为内燃发动机可借助于分层的充气操作在很大程度上是稀的，当仅喷射少量的燃料时，这特别是在部分负载(也就是说在较低和中等负载范围内)中提供热力学优点。
[0008] 直接喷射的特征在于不均匀的燃烧室充气，其不通过均匀空气比表征，但是其通常具有稀(λ>1)混合部分和富(λ<1)混合部分两者。燃料-空气混合物的不均匀性也是为什么来自柴油发动机过程中已知的颗粒物排放在直接喷射奥托循环发动机的情况下同样相关的原因，而在传统奥托循环发动机的情况下，所述排放几乎没有意义。
[0010] 对混合物形成所产生的要求不仅涉及直接喷射奥托循环发动机，而且基本上涉及任何直接喷射内燃发动机，并且因此也涉及直接喷射柴油发动机机。本发明涉及的内燃发动机很通常直接喷射内燃发动机。
[0011] 对于直接喷射，需要能够在待喷射的燃料中建立直接喷射所需的高压的燃料供应系统。因此，根据现有技术的直接喷射内燃发动机的燃料供应系统配备有至少一个高压泵。作为高压泵，通常使用活塞泵，在活塞泵中在下止点和上止点之间以平移方式可移位的活塞，出于燃料输送的目的，在泵的操作期间振荡，以便在吸气冲程期间从低压侧吸入燃料，并且在输送冲程期间将所述燃料泵送(也就是说输送)到所述高压侧。为了调整燃料体积流量，通常提供阀单元，高压泵借助于所述阀单元从燃料贮存器供应燃料。
[0012] 取决于目前在燃料中普遍存在的条件，特别是温度和压力，燃料的较大或较小的部分可能蒸发，也就是说从液相变为气相，特别是在吸气冲程期间。这通常导致高压泵的故障，因为由于存在的气体燃料，泵不能建立直接喷射所需的高压。相反，在泵的操作期间振荡的活塞在不输送所需燃料量的情况下压缩气体燃料相。
[0013] 输送的燃料量不符合要求的燃料量，并且通常既不可预测又不可重现。在一些情况下，即使是完全不再输送燃料的情况，也就是说燃料输送到汽缸完全停止。在一个示例中，在高压燃料泵处存在燃料蒸汽可导致直接喷射燃料轨压力的急剧下降，引起发动机失速。
发明内容
[0016] 在一个示例中，上述问题可通过具有至少一个汽缸的直接喷射机械增压内燃发动机克服，其中每个汽缸配备有用于将燃料直接喷射到汽缸中的喷射设备，出于将燃料供应到至少一个汽缸的目的，提供了燃料供应系统，其包括高压侧和低压侧，以及燃料供应系统配备有至少一个高压活塞泵，其包括在下止点和上止点之间以平移方式可移位的活塞，并且其包括可变体积的压力室，高压活塞泵的入口侧和出口侧可连接到压力室，并且可移位的活塞以使得活塞的移位引起压力室的体积V室改变的方式与可变体积共同界定压力室，该内燃发动机的区别特征在于，高压活塞泵配备有共同界定压力室的至少一个移动的致动元件，使得致动元件的移动引起压力室的体积V室改变，由此高压活塞泵设置有可变的压缩比ε泵。
[0017] 在一个示例中，高压活塞泵具有可变的压缩比ε泵。这通过使用共同界定高压活塞泵的压力室的至少一个可移动的致动元件来实现。通过致动元件的移动，可改变(也就是说变化)压缩体积Vc，由此可以实现可变的压缩体积ε泵。
[0018] 如本文所用，压缩体积Vc为当活塞处于上止点时压力室具有的体积。在本发明的上下文中，由此共同界定压力室的可移动的致动元件的物理特征被解释为意指可移动的致动元件直接界定压力室(也就是说本身受燃料作用)或间接界定所述压力室(也就是说本身不受燃料作用)。后者需要设置至少一个中间元件，例如隔膜，其布置在燃料和致动元件之间。
[0019] 通过减小压缩体积Vc的尺寸，可增加压缩比ε泵，并且可借助于泵实现的最大压力可根据需要增加。这样，可抵抗(counteract)燃料的蒸发，和/或位于压力室中的蒸发的燃料可再次液化。
[0020] 这具有可以防止高压泵的故障的优点，并且泵能够建立直接喷射所需的高压。输送的燃料量因而符合要求的燃料量，并且可预并且可重现。
[0021] 这样，通过使用具有可变压缩比活塞的高压活塞泵，可克服与在直接燃料喷射进程期间来自高压泵的燃料蒸发有关的问题。
[0023] 应当理解，提供上面的发明内容以简化的形式介绍在具体实施方式中进一步描述的概念的选择。它不意指识别要求保护的主题的关键或基本特征，其范围由具体实施方式后面的权利要唯一限定。此外，要求保护的主题不限于解决上面或在本公开的任何部分中提及的任何缺点的具体实施方式。
附图说明
[0024] 图1是示出示例发动机的示意图。
[0025] 图2示出直接喷射发动机系统。
[0027] 图3B在示意图中示意性地示出具有呈相对低的压缩比ε泵,低<ε泵,高的高压活塞泵在图3A中说明的实施例的燃料供应系统。
[0028] 图4示出了说明调节高压燃料泵的压缩比以减少燃料蒸发的示例程序的流程图。
具体实施方式
[0029] 为配备有增压布置(也就是说升压)的内燃发动机提供方法和系统，诸如图1的发动机系统。发动机可被配置成直接燃料喷射，并且可包括高压活塞泵，如图2所描绘。高压燃料泵(HPP)可包括可变压缩比机构，其使得HPP的活塞的压缩比在较高压缩比和较低压缩比之间变化，如图3A到图3B所示。发动机控制器可被配置成执行控制程序，诸如图4的示例程序，以基于发动机工况来改变HPP的压缩比以减少燃料蒸发并且增加在燃料泵活塞室中燃料蒸汽冷凝成液体燃料。图1为示出示例发动机10的示意图，发动机10可包括汽车的推进系统。发动机10被示出具有四个汽缸30。然而，根据本公开可以使用其它数量的汽缸。发动机10可至少部分地由包括控制器12的控制系统并通过经由输入装置130来自交通工具操作员
132的输入控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可以包括其中活塞(未示出)在其内定位的燃烧室壁。活塞可以被耦合到曲轴40使得活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)耦合到交通工具的至少一个主动轮。另外，起动机马达可经由飞轮耦合到曲轴40以使发动机10的操作能够起动。
132的输入控制。在该示例中，输入装置130包括加速器踏板和用于产生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。发动机10的每个燃烧室(例如，汽缸)30可以包括其中活塞(未示出)在其内定位的燃烧室壁。活塞可以被耦合到曲轴40使得活塞的往复运动被转化为曲轴的旋转运动。曲轴40可以经由中间变速器系统(未示出)耦合到交通工具的至少一个主动轮。另外，起动机马达可经由飞轮耦合到曲轴40以使发动机10的操作能够起动。
[0030] 燃烧室30可经由进气道42从进气歧管44接收进气，并且可经由排气道48排出燃烧气体。进气歧管44和排气歧管46可以选择地经由各自的进气门和排气门(未示出)与燃烧室30连通。在一些实施例中，燃烧室30可包括两个或更多个进气门和/或两个或更多个排气门。
[0031] 燃料喷射器50被示出直接耦合到燃烧室30，用于与从控制器12接收的信号脉冲宽度FPW成比例地直接将燃料喷射入燃烧室30中。以此方式，燃料喷射器50提供了所谓的燃料直接喷射进入燃烧室30。例如，燃料喷射器可安装在燃烧室的侧部中或在燃烧室的顶部中。燃料可通过包括燃料箱、燃料泵和燃料轨的燃料系统(未示出)输送到燃料喷射器50。下文参考图2结合发动机10描述了可采用的示例燃料系统。在一些实施例中，燃烧室30可另选地或附加地包括燃料喷射器，其以每个燃烧室30的上游提供所谓的燃料的进气道喷射到进气道的配置而布置在进气歧管44中。
[0032] 进气道42可包括分别具有节流板22和24的节流阀21和23。在该特定示例中，节流板22和24的位置可经由向包括节流阀21和23的致动器提供的信号通过控制器12而变化。在一个示例中，致动器可为电动致动器(例如电动马达)，通常被称为电子节流阀控制(ETC)的配置。以此方式，可操作节流阀21和23以改变提供到燃烧室30以及其它发动机汽缸的进气。节流板22和24的位置可通过节流阀位置信号TP提供到控制器12。进气道42可进一步包括用于向控制器12提供相应的信号MAF(空气流量)MAP(歧管空气压力)的空气质量流量传感器
120、歧管空气压力传感器122和节流阀入口压力传感器123。
120、歧管空气压力传感器122和节流阀入口压力传感器123。
[0033] 排气道48可接收来自汽缸30的排气。排气传感器128被示出耦合到在涡轮机62和排放控制装置78上游的排气道48。例如，传感器128可从用于提供排气空气/燃料比的指示的各种合适的传感器中选择，诸如线性氧传感器或UEGO(通用或宽范围排气氧)、双态氧传感器或EGO传感器、NOx传感器、HC传感器或CO传感器。排放控制装置78可为三元催化剂(TWC)、NOx捕集器、各种其它排放控制装置，或其组合。
[0034] 排气温度可通过定位在排气道48中的一个或多个温度传感器(未示出)测量。另选地，排气温度可基于发动机工况，诸如转速、负载、AFR、火花延迟等推断。
[0035] 控制器12在图1中示出为微计算机，其包括：微处理器单元102、输入/输端口104、用于可执行的程序和校准值的电子存储介质，在该特定示例中示出为只读存储芯片106、随机存取存贮器108、不失效存储器110以及数据总线。控制器12可接收来自耦合到发动机10的传感器的各种信号，除先前讨论的那些信号之外，其包括从质量空气流量传感器120的引入的质量空气流量(MAF)的测量；来自温度传感器112的发动机冷却剂温度(ECT)，该温度传感器112在发动机10内的一个位置中示意性地示出；来自耦合到曲轴40的霍尔效应传感器118(或其它类型)的表面点火感测信号(PIP)；如上讨论的来自节流阀位置传感器的节流阀位置(TP)；如上讨论的来自传感器122的绝对歧管压力信号(MAP)。发动机转速信号(RPM)可通过控制器12从信号PIP产生。可使用来自歧管压力传感器的歧管压力信号MAP以在进气歧管44中提供真空或压力的指示。应注意，可使用以上传感器的各种组合，诸如没有MAP传感器的MAF传感器，或反之亦然。在化学计量的操作期间，MAP传感器可给出发动机扭矩的指示。另外，该传感器与检测的发动机转速一起可提供引入到汽缸的充气(包括空气)的估计。
在一个示例中，也被用作发动机转速传感器的传感器118可在曲轴40的每次旋转产生预先确定数目的等间隔的脉冲。在一些示例中，存储介质只读存储器106可用表示可由处理器
102执行的指令的计算机可读数据进行编程，以执行下文描述的方法以及预期但未具体列出的其它变型。
在一个示例中，也被用作发动机转速传感器的传感器118可在曲轴40的每次旋转产生预先确定数目的等间隔的脉冲。在一些示例中，存储介质只读存储器106可用表示可由处理器
102执行的指令的计算机可读数据进行编程，以执行下文描述的方法以及预期但未具体列出的其它变型。
[0036] 发动机10可进一步包括压缩装置，诸如涡轮增压器或机械增压器，其至少包括沿进气歧管44布置的压缩机60。对于涡轮增压器，压缩机60可经由例如轴或其它耦合布置至少部分地由涡轮机62驱动。涡轮机62可以沿排气道48布置，并且与流过该排气道48的排气连通。可提供各种布置以驱动压缩机。对于机械增压器，压缩机60可至少部分地由发动机和/或电机驱动，并且可以不包括涡轮机。因此，经由涡轮增压器或机械增压器提供到发动机的一个或多个汽缸的压缩量可通过控制器12来改变。在一些情况下，涡轮机62可驱动例如发电机64以经由涡轮驱动器68为电池66提供电力。来自电池的电力可随后用于经由马达70驱动压缩机60。另外，传感器123可设置在进气歧管44中用于将BOOST信号提供到控制器
12。
12。
[0037] 内燃发动机的涡轮增压或机械增压主要用于增加功率。压缩燃烧过程所需的空气，因此每个工作循环可将更大的空气质量供应到每个汽缸。以此方式，可增加燃料质量并且因此增加平均压力。机械增压是用于增加内燃发动机的功率同时维持不变扫过体积，或用于减小扫过体积同时保持相同的功率的合适的方法。在任何情况下，机械增压导致体积功率输出的增加和更方便的功率重量比。如果扫过体积减小，那么可将能负载集体转移到较高的负载，在该负载下具体的燃料消耗较低。借助于与适当的变速器配置相组合的机械增压，也可实现所谓的降速，同样可能用其实现较低的具体的燃料消耗。
[0038] 因此，机械增压有助于不断努力开发内燃发动机以最小化燃料消耗，也就是说提高内燃发动机的效率。
[0039] 对于机械增压，常常使用排气涡轮增压器，其中压缩机和涡轮机布置在同一个轴上。将热排气流供应到涡轮机并且在能量释放的情况下在所述涡轮中膨胀，因此轴被转动。由排气流供应到涡轮机并最终供应到轴的能量用于驱动同样布置在轴上的压缩机。压缩机传送并压缩馈送到其的充气空气，因此获得汽缸的增压。可另外提供充气空气冷却布置，借助于该布置，压缩的充气空气在其进入汽缸之前冷却。
[0040] 例如与机械增压器相比，排气涡轮增压器的优点在于，在增压器和内燃发动机之间不存在或不需要用于传递动力的机械连接；此类机械连接在发动机舱中占用额外的结构空间，并且对组件的布置具有不可忽视的影响。虽然机械增压器完全从内燃发动机中提取驱动其所需的能量，并且从而降低输出功率并因此不利地影响效率，但是排气涡轮增压器利用热排气的排气能量。
[0041] 在排气涡轮增压的配置中遇到问题，其中基本上寻求在所有发动机转速范围内获得明显的性能提高。在经过排气涡轮增压器增压的内燃发动机的情况下，当某些发动机转速未达预定点时，观察到明显的扭矩下降。所述效果是不期望的，并且为排气涡轮增压的最严重的缺点中的一个。
[0042] 如果考虑到充气压力比取决于涡轮压力比，那么所述扭矩下降是可以理解的。例如，如果发动机转速降低，那么这导致较小的排气流量并因此导致较低的涡轮压力比。这具有这样的效果：对于较低的转动转速，充气压力比同样降低，这等于扭矩下降。
[0043] 多种测量可用于改善排气涡轮增压内燃发动机的扭矩特性。
[0044] 例如一个此类测量为涡轮机横截面的小型设计和同时提供排气吹出设施。此类涡轮机也被称为废气门涡轮机。如果排气质量流量超过临界值，那么在所谓的排气吹出的进程中，排气流的一部分经由旁路管路引导经过涡轮机。然而，所述方法的缺点在于在相对高的发动机转速下机械增压行为不足。
[0045] 机械增压内燃发动机的扭矩特性此外可借助于并联布置的多个涡轮增压器来改善，也就是说，借助于并联布置的相对小的涡轮机横截面的多个涡轮机，涡轮机随着排气流速的增加而接连激活，类似于顺序机械增压。
[0046] 扭矩特性也可借助于串联连接的多个排气涡轮增压器有利地影响。通过串联连接两个排气涡轮增压器，其中一个排气涡轮增压器用作高压级，一个排气涡轮增压器用作低压级，压缩机特性图可有利地扩展，特别是在较小压缩机的流动方向上和在较大的压缩机流动方向上。
[0047] 机械增压内燃发动机的扭矩特性也可通过使用至少一个机械增压器而被改善。
[0048] 机械增压器相对于排气涡轮增压器的优点在于，机械增压器可随时产生并得到所需的充气压力，特别是与内燃发动机的操作状态无关。这特别用于可借助于电机电驱动的机械增压器，并且因此与曲轴的转速无关。
[0049] 直接喷射机械增压内燃发动机的另外有利的实施例将在下文讨论。
[0050] 返回图1，排气道48可以包括用于使排气转向远离涡轮机62的废气门26。在一些实施例中，废气门26可为多级废气门，诸如具有配置成控制升压压力的第一级和被配置成增加到排放控制装置78的热通量的第二级的两级废气门。废气门26可用致动器150操作，致动器150例如可为电动致动器，诸如电动马达，尽管也可考虑气动致动器。进气道42可包括压缩机旁通阀27，压缩机旁通阀27被配置为使进气空气绕过压缩机60旁通阀27。例如，当期望较低升压压力时，废气门26和/或压缩机旁通阀27可以由控制器12控制经由致动器(例如致动器150)打开。
[0051] 进气道42可进一步包括增压空气冷却器(CAC)80(例如中间冷却器)以降低涡轮增压的或机械增压的进气气体的温度。在一些实施例中，增压空气冷却器80可以为空气到空气热交换器。在其它实施例中，增压空气冷却器80可为空气到液体热交换器。
[0052] 另外，在公开的实施例中，排气再循环(EGR)系统可将排气的期望部分经由EGR通道140从排气道48传送到进气道42。提供到进气道42的EGR的量可以通过控制器12经由EGR阀142改变。另外，EGR传感器(未示出)可布置在EGR通道内，并且可提供压力、温度和排气的浓度中的一个或多个的指示。另选地，基于来自MAF传感器(上游)、MAP(进气歧管)、MAT(歧管气体温度)和曲柄转速传感器的信号可以通过计算的值来控制EGR。另外，EGR可基于排气O2传感器和/或进气氧传感器(进气歧管)来控制。在一些条件下，EGR系统可用于管理在燃烧室内的空气和燃料混合物的温度。图1示出高压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮机上游输送到涡轮增压器的压缩机下游。在其它实施例中，发动机可另外或另选地包括低压EGR系统，其中EGR从涡轮增压器的涡轮机下游输送到涡轮增压器的压缩机上游。
[0053] 在一些示例中，发动机10可包括在交通工具的推进系统中，诸如具有可用于一个或多个交通工具车轮的扭矩的多个来源的混合动力交通工具。在其它示例中，交通工具为仅具有发动机的常规交通工具或仅具有(一个或多个)电机的电动交通工具。在描绘的示例中，发动机10可包括在除发动机外包括电机的混合动力交通工具中。电机可为马达或马达/发电机。当一个或多个离合器接合时，发动机10的曲轴40和电机可经由变速器连接到交通工具车轮。在一个示例中，第一离合器可设置在曲轴40和电机之间，并且第二离合器可设置在电机和变速器之间。控制器12可将信号发送到每个离合器的致动器以使离合器接合或分离，以便将曲轴40与电机和连接到其上的部件连接或断开，和/或将电机与变速器和连接到其上的部件连接或断开。变速器可为齿轮箱、行星齿轮系统或另一种类型的变速器。动力系可以以包括并联、串联或串并联混合动力交通工具的各种方式配置。
[0055] 图2示出直接喷射发动机系统200，其可被配置为用于交通工具的推进系统。发动机系统200包括具有多个燃烧室或汽缸204的内燃发动机202。例如，发动机202可为图1的发动机10。燃料可经由汽缸内直接喷射器206直接提供到汽缸204。如在图2中示意性地指示，发动机202可接收进气空气和燃烧的燃料的排气产物。发动机202可包括适当类型的发动机，其包括汽油发动机或柴油发动机。
[0056] 燃料可经由喷射器206经过总体上在208指示的燃料系统提供到发动机202。在该特定示例中，可以燃料系统208包括用于将燃料存储在车载交通工具上的燃料储存箱210、较低压燃料泵212(例如，燃料提升泵)、较高压燃料泵214、蓄电池215、燃料轨216和各种燃料通道218和220。在图2中示出的示例中，燃料通道218将燃料从较低压泵212运送到较高压燃料泵214，并且燃料通道220将燃料从较高压燃料泵214运送到燃料轨216。
[0057] 较低压燃料泵212可由控制器222(例如，图1的控制器12)操作，以经由燃料通道218将燃料提供到较高压泵214。较低压燃料泵212可被配置为可被称为燃料提升泵的较低压燃料泵。作为一个示例，较低压燃料泵212可为包括电动(例如DC)泵马达的涡轮机(例如，离心泵)，由此压力在泵两端增加和/或可通过改变提供到泵马达的电力可控制通过泵的体积流速，从而增加或降低马达转速。例如，随着控制器222减小提供到泵212的电力，可减小泵两端的体积流速和/或压力增加。可通过增加提供到泵212的电力，增加泵两端的体积流速和/或压力增加。作为一个示例，供应到较低压泵马达的电力可从在车载交通工具(未示出)上的交流发电机或其它能量存储装置获得，由此控制系统可控制用于为较低压力泵供电的电负载。因此，如224处指示，通过改变提供到较低压力燃料泵的电压和/或电流，可通过控制器222调节提供到较高压燃料泵214并最终提供到燃料轨的燃料的流速和压力。在一些实施方式中，除了为直接喷射器206提供喷射压力之外，泵212可为一个或多个进气道燃料喷射器(在图2中未示出)提供喷射压力。
[0058] 低压燃料泵212可流体地耦接到过滤器217，其可去除可包含在燃料中的小杂质，该小杂质可潜在地损坏燃料处理部件。可有利于燃料输送并且维持燃料管路压力的止回阀213可被流体定位在过滤器217的上游。在止回阀213在过滤器217的上游的情况下，可增加低压通路218的顺应性，因为过滤器的体积在物理上可以是大的。此外，可采用压力释放阀
219来限制在低压通路218中的燃料压力(例如，来自提升泵212的输出)。例如，释放阀219可包括以特定压差安置并且密封的球和弹簧机构。释放阀219可被配置成打开的压差设定点可采取各种合适的值；作为非限制性示例，设定点可以是6.4巴(g)。小孔止回阀221可与小孔223串联放置，以允许空气和/或燃料蒸汽渗出提升泵212中。在一些实施例中，燃料系统
208可包括流体耦合到低压燃料泵212的一个或多个(例如，一系列)止回阀，以阻止燃料泄漏回到阀的上游。在这种情况下，上游流是指从燃料轨216向低压泵212行进的燃料流，而下游流是指从低压泵向燃料轨的标称燃料流动方向。
219来限制在低压通路218中的燃料压力(例如，来自提升泵212的输出)。例如，释放阀219可包括以特定压差安置并且密封的球和弹簧机构。释放阀219可被配置成打开的压差设定点可采取各种合适的值；作为非限制性示例，设定点可以是6.4巴(g)。小孔止回阀221可与小孔223串联放置，以允许空气和/或燃料蒸汽渗出提升泵212中。在一些实施例中，燃料系统
208可包括流体耦合到低压燃料泵212的一个或多个(例如，一系列)止回阀，以阻止燃料泄漏回到阀的上游。在这种情况下，上游流是指从燃料轨216向低压泵212行进的燃料流，而下游流是指从低压泵向燃料轨的标称燃料流动方向。
[0059] 较高压燃料泵214可由控制器222控制，以经由燃料通道220将燃料提供到燃料轨216。作为一个非限制性示例，较高压燃料泵214可利用流量控制阀(例如，燃料体积调节器，电磁阀，电磁溢流阀等)226以使得控制系统能够改变每个泵冲程的有效泵体积，如在227处指示。然而，应当理解，可使用其它适当的较高压燃料泵。与马达驱动较低压燃料泵212相反，较高压燃料泵214可通过发动机202机械地驱动。较高压燃料泵214的泵活塞228可经由凸轮230接收来自发动机曲柄轴或凸轮轴的机械输入。以此方式，较高压泵214可根据凸轮驱动的单缸泵的原理操作。可将传感器(在图2中未示出)定位在凸轮230附近以使得能够确定凸轮的角位置(例如，在0度和360度之间)，其可被传递到控制器222。在一些示例中，较高压燃料泵214可将足够高的燃料压力供应到喷射器206。由于喷射器206可被配置为直接燃料喷射器，所以较高压燃料泵(HPP)214可被称为直接喷射(DI)燃料泵。
[0060] 如本文参考图3A到图3B详细说明，HPP 214可被配置为具有活塞的活塞压力泵，所述活塞在上止点和下止点之间以平移方式可移位，并且该活塞压力泵包括可变体积的压力室。HPP的入口侧和出口侧可连接到压力室，可移位的活塞以使得活塞的移位引起压力室的体积V室改变的方式与可变体积共同界定压力室。
[0061] 图2描绘了上文引入的任选包括蓄电池215。当包括时，蓄电池215可被定位在较低压燃料泵212的下游并且被定位在较高压燃料泵214的上游，并且可被配置成保持一定体积的燃料，这降低在燃料泵212和214之间的燃料压力增加或减小的速率。蓄电池215的体积可以被设置大小使得发动机202可在空转条件下在较低压燃料泵212的操作间隔之间的预定时间段内操作。例如，蓄电池215可以被设置大小可为使得当发动机202空转时，花费一分钟或更长时间将在蓄电池中的压力耗尽到较高压燃料泵214不能维持用于燃料喷射器206的足够高的燃料压力的水平。因此，蓄电池215可实现如下所述的较低压燃料泵212的间歇操作模式。在其它实施例中，蓄电池215可固有地顺应性存在于燃料过滤器217和燃料管路218中，并且因此可不作为不同的元件存在。
[0062] 控制器222可经由燃料喷射驱动器236单独致动喷射器206中的每个。控制器222、驱动器236和其它适当的发动机系统控制器可包括控制系统。虽然驱动器236被示出在控制器222的外部，但是应当理解，在其它示例中，控制器222可包括驱动器236或可被配置成提供驱动器236的功能性。控制器222可包括未示出的附加部件，诸如在图1的控制器12中包括的那些部件。
[0063] 燃料系统208包括沿在提升泵212和较高压燃料泵214之间的燃料通道218定位的低压(LP)燃料压力传感器231。在该配置中，来自传感器231的读数可解释为提升泵212的燃料压力(例如，提升泵的出口燃料压力)和/或较高压燃料泵的入口压力的指示。来自传感器231的读数可用于以闭环方式调节HPP的压缩比。例如，LP燃料压力传感器231可用于确定在较高压燃料泵处的燃料呈液体燃料还是燃料蒸汽，并且最小化吸入燃料轨的燃料蒸汽，可增加HPP活塞泵的压缩比。虽然LP燃料压力传感器231示出为被定位在蓄电池215的上游，但是在其它实施例中，LP传感器可被定位在蓄电池的下游。
[0064] 燃料轨216包括用于将燃料轨压力的指示提供到控制器222的燃料轨压力传感器232。发动机转速传感器234可用于将发动机转速的指示提供到控制器222。发动机转速的指示可用于识别较高压燃料泵214的转速，因为泵214例如经由曲轴或凸轮轴通过发动机202机械地驱动。
[0065] 直接喷射机械增压内燃发动机的实施例＝包括具有可变压缩比ε泵的HPP，如下应用：ε泵＝(Vh+Vc)/Vc，其中Vc表示当HPP的活塞位于上止点处时压力室的体积V室，并且Vh表示由HPP的活塞在下止点和上止点之间经过的扫过体积。
[0066] 在一个示例中，HPP 214仅包括一个可移动的致动元件，或每个高压活塞泵仅提供一个可移动的致动元件。
[0067] 在现在的情况下，本实施例明确陈述仅提供或必须提供单个致动元件。因此降低了成本，并且因为仅必须提供、安置和控制或调节单个致动元件，所以简化用于改变高压活塞泵的压缩比的控制器或调节单元。
[0068] 就构造而言，根据本发明的致动元件可以各种方式形成。
[0069] 例如，直接喷射机械增压内燃发动机的实施例是有利的，其中HPP的至少一个可移动的致动元件是以平移方式可移位的致动活塞。这里，致动活塞为优选地以连续可变的方式沿轴线(例如其纵轴)可移位。致动活塞的横截面可以是圆柱形形式或椭圆形形式。
[0070] 在此上下文中，直接喷射机械增压内燃发动机的实施例是有利的，其中致动元件伸入压力室。
[0071] 直接喷射机械增压内燃发动机的实施例也可是有利的，其中至少一个可移动的致动元件是可转动的致动盘。
[0072] 致动盘可具有在圆周方向上变化的直径，其中，通过围绕转动轴来转动盘，盘的较大或较小的直径伸入压力室，产生压缩比的变化。
[0073] 致动盘还可具有在圆周方向上变化的厚度，其中，通过围绕转动轴来转动盘，较大或较小的厚度的盘伸入压力室，继而产生压缩比的变化。
[0074] 另选地或另外，致动盘可具有分布在圆周上的不同尺寸的开口或凹槽。伸入压力室的不同尺寸的开口或凹槽可用来设定不同压缩比。
[0075] 直接喷射机械增压内燃发动机的实施例可同样是有利的，其中至少一个可移动的致动元件是可转动的致动滚筒。
[0076] 针对致动盘已经陈述的那些类似地应用到致动滚筒，其中致动滚筒在纵向上(也就是在转动轴线的方向上)固有地具有比致动盘更长的长度。
[0077] 致动滚筒的直径可在圆周方向上变化，其中，通过围绕转动轴来转动滚筒，滚筒的较大的直径或较小的直径伸入压力室，产生压缩比的变化。
[0078] 致动滚筒的厚度还可以在圆周方向上变化(也就是说在纵向上的长度)，其中，通过围绕转动轴来转动滚筒，较大的厚度或较小的厚度的滚筒伸入压力室，继而产生压缩比的变化。
[0079] 另选地或另外，致动滚筒可具有分布在圆周上的不同尺寸的开口或凹槽。伸入压力室的不同尺寸的开口或凹槽可用来设定不同压缩比。
[0080] 直接喷射机械增压内燃发动机的实施例是有利的，其中在入口侧上设置止回阀。
[0081] 设置在入口侧上的止回阀的确允许在泵的吸气冲程的进程期间吸入燃料，但是在泵的输送冲程期间阻止燃料被输送或返回到入口侧。
[0082] 直接喷射机械增压内燃发动机的实施例是有利的，其中在出口侧上设置止回阀。
[0083] 布置在出口侧的止回阀特别是在泵的吸气冲程期间阻止已输送到出口侧的燃料的回流回到高压泵中。
[0084] 直接喷射机械增压内燃发动机的实施例是有利的，其中低压侧至少可连接到用于存储燃料的容器。
[0085] 直接喷射机械增压内燃发动机的实施例是有利的，其中以平移方式可移位的活塞不是至少一个可移动的致动元件或可移动的致动元件。该实施例明确地排除了其中以平移方式可移位的活塞配备有可变曲柄驱动器的变型，例如具有可变长度的连杆或活塞杆，借助于可变长度的连杆或活塞杆，基本上也可能用于待变化的泵的压缩比，类似于其中汽缸的压缩比可借助于连杆的长度变化的内燃发动机。
[0086] 用于至少一个可移动的致动元件的调节装置可电磁地操作、机械地操作、液压地操作或者气动操作。
[0087] 调节装置将外力引入致动元件中以便移动致动元件，例如以便沿移位轴线来移位致动活塞或围绕转动轴线来转动致动盘或致动滚筒。
[0088] 本发明所基于的第二子对象，特别是指定用于操作上述类型的直接喷射机械增压内燃发动机的方法的第二子对象，其中至少一个可移动的致动元件是以平移方式可移位并且伸入压力室的至少一个致动活塞，借助于通过以下事实来区分的方法来实现：移位至少一个致动活塞以改变高压活塞泵的的压缩比ε泵。
[0089] 关于根据本发明的内燃发动机已经陈述的那些也应用到根据本发明的方法，出于这个原因，通常此时参考上文关于内燃发动机的陈述。不同的内燃发动机需要部分不同的方法变体。
[0090] 方法变体是有利的，其中将至少一个致动活塞被移位到压力室以便增加高压活塞泵的压缩比ε泵。
[0091] 在此上下文中，方法变体也是有利的，其中将至少一个致动活塞拉出压力室以便降低高压活塞泵的压缩比ε泵。
[0092] 方法变体是有利的，其中将至少一个致动活塞移位到压力室以便抵消燃料的蒸发。在目前情况下，高压活塞泵的压缩比ε泵以预防的方式增大。在存在燃料蒸发的风险较低下，增大的压缩比确保较高的压力水平。
[0093] 方法变体也是有利的，其中从其中至少部分蒸发的燃料存在于压力室中的状态开始，将至少一个致动活塞移位到压力室中以便液化蒸发的燃料。在目前情况下，增大高压活塞泵的压缩比ε泵以便再液化已蒸发的燃料。
[0094] 下文将基于示例性实施例并且根据图3A和3B来更详细地讨论本发明。
[0095] 图3A在示意图中示意性示出具有高压活塞泵3和相对高的压缩比ε泵,高的内燃发动机的第一实施例的燃料供应系统1的片段。
[0096] 例示的燃料供应系统1用来将燃料供应到内燃发动机的汽缸。出于输送燃料的目的，提供高压活塞泵3(在一个示例中其包括图2的HPP 214)。高压活塞泵3具有体积可变并且用作工作室的压力室3a以及共同界定压力室3a并且在下止点和上止点之间以平移方式可移位的活塞3b。压力室3a可连接到高压活塞泵3的入口侧2a并且连接到其出口侧2b。
[0097] 活塞3b的移位引起压力室3a的体积V室改变。在泵3的操作期间，以平移方式可移位的活塞3b振荡并且输送燃料。这里，在吸气冲程的进程期间，燃料从入口侧2a吸入，并且在输送冲程的进程期间燃料被泵送到出口侧2b。在入口侧2a上，布置有用于阻止在泵3的输送冲程期间将燃料输送到入口侧2a的止回阀5a。在出口侧2b上，布置有用于阻止已输送到出口侧2b的燃料流回到泵3中的止回阀5b。
[0098] 高压活塞泵3配备有同样共同界定压力室3a的可移动的致动元件4。在图3A例示的的实施例中，以平移方式可移位并且伸入压力室3a的致动活塞4a用作致动元件4。
[0099] 致动活塞4a的移位引起压力室3a的体积V室改变，并且从而准许高压活塞泵3的压缩比ε泵的调节或变化。
[0100] 在图3A中例示的位置中，致动活塞4a伸入压力室3a，也就是说致动活塞4a已移入压力室3a，使得高压活塞泵3具有高或相对高的压缩比ε泵,高。
[0101] 图3B示出在图3A中例示的但是具有相对低压缩比ε泵,低<ε泵,高的高压活塞泵3。已将致动活塞4a拉出压力室3a以便降低高压活塞泵3的压缩比ε泵。在图3B中，致动活塞4a不再伸入压力室3a。
[0102] 如本文所用，V室是指压力室的体积；Vc是当活塞位于上止点时的压缩体积或压力室的体积；Vh是指高压活塞泵的活塞的扫过体积；ε泵,高是指高压缩比；ε泵,低是指低压缩比；ε泵是指高压活塞泵的可变压缩比。
[0103] 图1-图2和图3A-图3B示出具有各种部件的相对定位的示例性配置。如果示出为互相直接接触或直接耦接，那么至少在一个示例中，此类元件可以分别被称为直接接触或直接耦接。类似地，示出为彼此相邻或邻近的元件至少在一个示例中可以被称为彼此相邻或邻近。作为示例，彼此共面接触地放置的部件可以被称为处于共面接触。作为另一示例，彼此分开定位并且其间只有空间没有其他部件的元件至少在一个示例中可以被称为处于共面接触。作为又一个示例，示出为在彼此上方/彼此下方、在彼此相对的侧面、或在彼此的左/右的元件可相对于彼此被称为处于共面接触。此外，如图所示，在至少一个示例中，最顶部的元件或元件的点可以被称为部件的“顶部”，并且最底部的元件或元件的点可以被称为部件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上方/下方可以相对于图的竖直轴线并且用于描述图的元件相对于彼此的定位。这样，在一个示例中，示出在其他元件上方的元件被定位在其他元件的正上方。作为又一示例，图内所示的元件的形状可以被称为具有那些形状(例如，诸如圆形、直线、平面、弯曲、球形、倒角、成角度等)。此外，在至少一个示例中，示出为彼此相交的元件可以被称为相交元件或彼此相交。此外，在一个示例中，示出在另一个元件内或示出在另一元件外部的元件可以被称为相交元件或彼此相交。
[0104] 现在转向图4，示出用于调节耦合到直接喷射系统的高压活塞泵的压缩比的示例方法400。用于实施方法400的指令可通过控制器基于存储在控制器的存储器上的指令并且结合从发动机系统的传感器(诸如参考图1到图2的上述的传感器)接收的信号执行。根据下述方法，控制器可采用发动机系统的发动机致动器以调节发动机操作。
[0105] 在402，方法包括估计和/或测量发动机工况。这些可包括例如驾驶员需求、发动机转速和负载、升压压力、EGR水平、发动机稀释、歧管空气压力、歧管空气流量、环境条件，诸如环境温度、压力和湿度以及燃料条件。在一个示例中，所评定的燃料条件可包括燃料温度和燃料压力。例如，燃料轨温度传感器可用于推断在直接喷射燃料系统的高压泵处接收的燃料的温度。作为另一个示例，燃料轨压力传感器或耦合到提升泵的出口的压力传感器可用于推断在直接喷射燃料系统的高压泵处接收的燃料的压力。在另外其它示例中，燃料温度和压力可基于估计的发动机工况(诸如发动机转速和负载、发动机温度、环境条件和发动机操作的持续时间)来推断。
[0106] 至少基于推断的燃料温度和压力，可推断出由相对于液体燃料状态处于燃料蒸汽状态的高压活塞泵泵送的燃料量或部分燃料。在404，可以确定高于阈值燃料蒸发是否预计在HPP处。在一个示例中，高于阈值燃料蒸发可以确定HPP处的燃料的蒸汽部分是否高于HPP处的液体燃料部分。例如当燃料温度高于阈值温度时可推断较高的燃料蒸汽部分。作为另一个示例，当燃料压力高于阈值压力时可推断较高的燃料蒸汽部分。作为再一个示例，当环境温度高于阈值温度，或环境压力/大气压低于阈值压力时(诸如较高的海拔)时可推断较高的燃料蒸汽部分。作为再一个示例，在热发动机起动期间可预计高于阈值燃料蒸汽。
[0107] 如果未检测、预期或预测到在HPP处高于阈值燃料蒸发，那么在406处，该方法包括用处于较低压缩比设定下的HPP的活塞继续操作HPP(以将燃料引入发动机)。这包括将HPP的可变压缩比机构保持在其中在活塞的TDC和BDC之间的移位体积较低的默认位置。
[0108] 否则，如果检测、预期或预测到在HPP处高于阈值燃料蒸发，那么在408处，该方法包括用处于较高压缩比设定下的HPP的活塞过渡到操作HPP(以将燃料直接喷射到发动机)。这包括将HPP的可变压缩比机构从活塞的默认位置致动到其中在TDC和BDC之间的移位体积较高的位置。通过增大HPP的活塞的压缩比，在HPP处的较大部分的燃料蒸汽(例如，在HPP处的基本上所有的燃料蒸汽)被转换为液体燃料。换句话讲，在HPP的室中已蒸发的燃料液化成液体燃料。
[0109] 作为一个示例，在发动机冷起动期间，发动机经由直接喷射来加注燃料，其中HPP以较低压缩比进行操作。相比之下，在发动机热起动期间，发动机经由直接喷射来加注燃料，其中HPP以较高压缩比进行操作。作为另一个示例，在发动机在较低海拔操作期间，发动机经由直接喷射来加注燃料，其中HPP以较低压缩比进行操作。相比之下，在发动机在较高海拔操作期间，发动机经由直接喷射来加注燃料，其中HPP以较高压缩比进行操作。作为再一个示例，在发动机在较低环境温度下操作期间，发动机经由直接喷射来加注燃料，其中HPP以较低压缩比进行操作。相比之下，在发动机在较高环境温度下操作期间，发动机经由直接喷射来加注燃料，其中HPP以较高压缩比进行操作。作为再一个示例，在发动机用具有较低乙醇含量的燃料操作期间，发动机经由直接喷射来加注燃料，其中HPP以较低压缩比进行操作。相比之下，在发动机用具有较高乙醇含量的燃料操作期间，发动机经由直接喷射来加注燃料，其中HPP以较高压缩比进行操作。作为再一个示例，在跛行回家模式期间，其中发动机系统的一个或多个传感器劣化，发动机可用处于较低压缩比的HPP进行操作，并且即使存在燃料蒸汽条件，还可维持在较低的压缩比。否则，如果所有的传感器有作用，那么当需要时，发动机可用处于较高压缩比的HPP进行操作。
[0110] 在一些实施例中，入口计量阀可以在HPP的入口上游耦合到HPP。可以基于HPP的压缩比来调节计量阀的开度。例如，可以基于耦合在HPP下游的DI燃料轨的燃料轨压力来调节压缩比，并且也可以基于燃料轨压力来调节计量阀的开度。在一个示例中，入口计量阀是电磁溢流阀(诸如图2的阀226)，其可以被电子地通电以关闭和断电以打开(或反之亦然)。根据在操作DI高压活塞泵的期间溢流阀何时被通电，燃料量可以由DI泵在输送行程期间被捕集且被压缩，其中燃料量可以被称为部分捕集体积(如果被表达为部分的或小数的燃料体积移位、或泵送的燃料质量以及其他术语)。这是HPP内被捕集的燃料体积。控制器可以使用“溢流阀”(SV)致动的螺线管以能够将改变HPP的每个泵行程的有效泵体积。SV可以是单独或部分的(即，整体形成的)HPP。
[0111] 直接喷射或高压活塞泵可以被控制以通过改变电磁溢流阀的关闭正时来压缩其全部移位的一部分。因此，全部范围的泵送体积部分可以被提供给直接喷射燃料轨和直接喷射器，这取决于溢流阀何时被通电和断电。
[0112] 在一个示例中，如果DI燃料轨的燃料轨压力由于HPP的压力室中的燃料蒸汽形成而下降到低于阈值压力(例如，目标压力)，则控制器可以调节入口计量阀以在压缩冲程期间保持关闭较长时间，从而在每个泵冲程建立更多压力。例如，计量阀可以被保持在关闭位置中直至到达压力冲程TDC。在一个示例中，当电磁溢流阀被通电到与直接喷射燃料泵的活塞的压缩冲程的开始一致的关闭位置时，捕集体积部分可以是100％。在另一示例中，计量阀调节可以与压缩比调节协调以平衡HPP性能。例如，响应于燃料蒸汽形成，控制器可以增加压缩比，同时也保持计量阀关闭较长时间以便增加每泵行程的压力，以便增强在HPP处将燃料蒸汽液化为液体燃料。
[0113] 以此方式，通过调节耦合到直接喷射燃料系统的高压活塞泵的活塞的压缩比，燃料蒸汽可在HPP的室中液化。通过在HPP的活塞室中将燃料蒸汽转变成液体燃料，可减少与在泵处的吸入燃料蒸汽相关的问题，诸如燃料计量错误和导致的扭矩错误。此外，可改善排放质量。总的说来，可改善直接喷射发动机性能。
[0114] 一个示例性方法包括：响应于直接喷射燃料轨下游的燃料轨压力，调节直接喷射燃料系统的高压活塞泵的压缩比。在前述示例中，附加地或可选地，调节压缩比包括致动耦合到所述高压活塞泵的活塞的可移位的元件，以便改变所述高压活塞泵的压力室的体积，所述可移动的元件包括可旋转的致动滚筒、可旋转的致动盘以及平移地可致动的活塞中的一个。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述调节包括响应于低于阈值的燃料轨压力，通过将所述可移位的元件致动到所述压力室内，来增加压缩比，以及响应于高于阈值燃料轨压力，通过将所述可移位的元件致动出所述压力室，来降低压缩比。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括响应于确定所述高压活塞泵处的燃料蒸汽形成，进一步调节压缩比；响应于所述确定燃料蒸汽形成，所述调节包括增加压缩比。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述高压活塞泵经由提升泵从燃料箱接收燃料，所述方法进一步包括，响应于来自耦合在所述提升泵下游和所述高压活塞泵上游的燃料管路中的压力传感器的输出，确定所述高压活塞泵处的燃料蒸汽形成。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括，响应于高于阈值燃料温度、高于阈值燃料压力、高于阈值大气压力以及发动机热起动条件中的一个或多个，确定所述高压活塞泵处的燃料蒸汽形成。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述燃料管路进一步包括耦合在所述高压活塞泵上游的入口计量阀，所述方法进一步包括基于所述直接喷射燃料轨的燃料轨压力，来调节所述入口计量阀的开度。
[0115] 另一种用于发动机的示例性方法包括：将通过高压活塞泵加压的燃料直接喷射到发动机汽缸中；以及响应于所述高压活塞泵的压力室中的燃料蒸汽形成，通过致动可变的压缩比机构，来调节所述泵的压缩比。在前述示例中，附加地或可选地，响应于燃料蒸汽形成的所述调节包括：响应于所述高压活塞泵的所述压力室中的高于阈值燃料蒸汽含量，通过将所述可变的压缩比机构移位到所述压力室内，来增加压缩比，所述可变的压缩比机构包括可旋转的致动滚筒、可旋转的致动盘以及平移地可致动的活塞中的一个。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，增加所述压缩比包括将所述室的所述高于阈值燃料蒸汽含量液化为液体燃料中，所述方法进一步包括：响应于高于阈值燃料温度、高于阈值燃料压力、高于阈值大气压力以及发动机热起动条件中的一个或多个，确定所述压力室中的燃料蒸汽形成，所述压力室包括所述高压活塞泵的所述室中的高于阈值燃料蒸汽含量，所述高压活塞泵的所述室中的所述燃料蒸汽含量基于将来自燃料箱的燃料供应到所述高压活塞泵的提升泵的输出来估计。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，响应于耦合在所述高压活塞泵下游的直接喷射燃料轨的燃料轨压力，进一步调节所述泵的压缩比。在任何或所有前述示例中，附加地或可选地，所述方法进一步包括基于所述燃料轨压力，调节耦合到所述高压活塞泵的入口的入口计量阀的开度。
[0116] 注意，在本文包括的示例控制和估计程序可与各种发动机和/或交通工具系统构造一起使用。本文公开的控制方法和程序可以被存储为在非暂态存储器内的可执行指令，并且可以由包括与各种传感器、致动器和其他发动机硬件组合的控制器的控制系统实施。本文描述的具体程序可以表示任何数目的处理策略，诸如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等中的一个或多个。同样地，可按例示的顺序、平行、或省略进行各种动作、操作和/或功能。同样地，处理的顺序不一定要求达到示例实施例的特征和优点，而是提供说明和描述的便利。可根据采取的具体措施，重复进行所述动作、操作和/或功能中的一个或多个。另外，所述的动作、操作和/或功能可以图形地表示待编程到在发动机控制系统内的计算机可读储存介质的非存储器中的编码，其中所述的动作通过在包括与电子控制器组合的各种发动机硬件部件的系统内执行指令完成。
[0117] 应当理解，本文公开的构造和程序在本质上是示例性的，并且这些具体实施例不被认为具有限制意义，因为可以做出多种变更。例如，上面的技术可以被应用到V-6、I-4、I-6、V-12、对置4，以及其它发动机类型。本公开的主题包括文中公开的各种系统和构造和其他特征、功能和/或属性的全部新颖的和不明显的组合以及子组合。
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