CN100370130C - 内燃机的燃料回收装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的是要提供一种能够使多个燃料箱中的燃料的剩余量大致均等的燃料回收装置。根据本发明的优选的实施方式，燃料回收装置具备：剩余量检测机构(19a、19b)，用来检测各燃料箱(1a、1b)内的燃料的剩余量；燃料回收分配调整机构(12、18)，根据上述剩余量检测机构(19a、19b)的检测值调整返回到各燃料箱(1a、1b)中的燃料的分配，使上述各燃料箱内(1a、1b)的燃料的剩余量大致均等。

Description

内燃机的燃料回收装置
技术领域
本发明涉及将从多个燃料箱同时供给给内燃机的燃料中的剩余部分的燃料回收并使其返回燃料箱的燃料回收装置，特别涉及能够使各燃料箱的燃料剩余量均等的燃料回收装置。
背景技术
近来，用甲醚(以下称为“DME”)作为替代燃料来代替汽油或柴油的DME内燃机已被公知。
下面用图3说明DME内燃机(以下简称“发动机”)的燃料供给系统。
在该燃料供给系统中，在车辆底盘(未图示)的侧面设置了2个填充了燃料(DME)的燃料箱31a、31b。各燃料箱31a、31b内分别设置有压送DME用的压送泵32a、32b。燃料箱31a、31b内的燃料分别被压送泵32a、32b送入燃料管33内，并用二次泵34升压。然后，将燃料供给给设置在发动机E一侧的供给泵35。供给泵35与用来对要喷射的燃料进行蓄压的共轨(common rail)37相连，该共轨37上连接着多个用来向发动机E的各汽缸的燃烧室内喷射燃料的燃料喷射阀36。供给泵35使燃料升压到适于喷射到燃烧室内的压力后输送到共轨37。
二次泵34及供给泵35为能够调整吐出压力的调压泵，分别与用来使从泵34、35排出的剩余燃料返回到燃料箱31a、31b的燃料回收管38a、38b相连。在燃料回收管38b的中间连接着用来使从共轨37排出的剩余燃料返回到燃料箱31a、31b的燃料回收管38c。在燃料回收管38c中设置有压力调整阀(PCV)40，用来将共轨37内的压力调整到最适于燃料喷射的压力。燃料回收管38a、38b与一根主燃料回收管39连接汇合。因此，来自二次泵34、供给泵35及共轨37的剩余燃料被全部回收到主燃料回收管39内。在主燃料回收管39的下游端分支连接着2根副燃料回收管44a、44b，这些副燃料回收管44a、44b分别与燃料箱31a、31b相连。回收到主燃料回收管39内的剩余燃料被分配给副燃料回收管44a、44b，然后返回到各燃料箱31a、31b内。另外，图中43表示燃料冷却器，45表示燃料阻断阀。
但是，DME的发热量约为28.8MJ/kg，比柴油的约42.7MJ/kg低。因此，为了获得与以柴油为燃料的柴油机相同的输出性能，需要增加燃料喷射量。因而，燃料的消耗量剧增，为了增加1次填充燃料能够行驶的距离而需要增大燃料箱的容量。所以，有时像图3所示那样在车辆中搭载多个燃料箱31a、31b。并且，由于布置的关系有时将燃料箱分割成多个搭载。
在搭载了多个燃料箱的车辆中，在依次使用各燃料箱中的燃料的情况下，即一个燃料箱用空后再切换到另一个燃料箱而进行行驶的情况下，如果是DME则需要像上述那样将大量的燃料供给给燃料喷射阀，因此在各燃料箱中需要分别设置大容量的压送泵。这成为成本增加的原因。并且，有时在燃料箱中设置大的压送泵在空间方面也较困难。
因此，在图3所示的燃料供给系统中，使燃料同时从各燃料箱31a、31b供给给燃料喷射阀36。即，使多个燃料箱31a、31b的压送泵32a、32b可同时动作。这样，设置在各燃料箱31a、31b中的压送泵32a、32Bd可以采用较小容量的泵。
当这样从多个燃料箱31a、31b同时供给燃料时，来自二次泵34、供给泵35及共轨37的剩余燃料被分配给各燃料箱31a、31b。
但是，燃料箱31a、31b内的温度及压力由于车辆的使用环境或行驶状况等而有时并不均等。结果，从主燃料回收管39分流到各副燃料回收管44a、44b中并流入各燃料箱31a、31b的燃料量不均等，导致燃料箱31a、31b内的燃料减少(剩余量)不均等的问题。考虑到最坏的情况，燃料箱31a、31b的某一个首先变空，压送泵32a、32b被空转驱动而损坏。
发明内容
本发明就的目的是为了解决上述问题，而提供一种可以使多个燃料箱中的燃料剩余量大致均等的燃料回收装置。
为了达到上述目的，本发明为一种内燃机的燃料回收装置，用来将从多个燃料箱同时供给给内燃机的燃料中的剩余燃料回收并使其返回到各燃料箱，具备：剩余量检测机构，用来检测上述各燃料箱内的燃料的剩余量；燃料回收分配调整机构，根据上述剩余量检测机构的检测值调整返回到各燃料箱中的燃料的分配，以使上述各燃料箱内的燃料的剩余量大致均等。
这里，上述燃料回收分配调整机构也可以具备用来调整返回到各燃料箱的燃料流量的分配的流量控制阀、和根据上述剩余量检测机构的检测值控制上述流量控制阀的控制机构。
并且，也可以设置有2个上述燃料箱，并具备回收剩余部分的燃料的第1回收通道以及从该第1回收通道的下游端分支、并分别与上述2个燃料箱相连的2个第2回收通道；上述燃料回收分配调整机构也可以具备设置在上述第2回收通道中的一个通道中的流量控制阀、根据上述剩余量检测机构的检测值控制上述流量控制阀的控制机构、以及设置在上述第2回收通道中的另一个通道中的流量限制机构。
并且，也可以是上述内燃机具备对要喷射的燃料进行蓄压的共轨；上述各燃料箱分别具备燃料压送泵；在该燃料压送泵与上述共轨之间至少设置有一个能够调整吐出压力的调压泵；使从上述共轨排出的燃料及从上述调压泵排出的燃料返回到上述各燃料箱。
这里，上述燃料可以用具有在常温并且大气压下为气体的特性、并且在使用状态下被加压到比大气压高的压力而成为液体的物质。
并且，上述燃料可以是甲醚。
本领域的技术人员在阅读并理解了后述的发明的详细说明后，应该能够明白本发明的目的、结构及作用效果。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的燃料回收装置的概略图。
图2是本发明的另一个实施方式的燃料回收装置的概略图。
图3是以往的燃料回收装置的概略图。
具体实施方式
下面根据附图详细叙述本发明的优选的一个实施方式。本实施方式在具有2个填充了甲醚(以下称为DME)的燃料箱、从各燃料箱中同时供给燃料的DME发动机中的应用，首先用图1说明DME发动机的燃料供给系统。DME在常温、大气压下为气体，但在本燃料供给系统中总是被加压到比大气压高的压力，在液体状态下使用。
在本实施方式的燃料供给系统中，在车辆的底盘(未图示)侧设置有2个填充了燃料(DME)的燃料箱1a、1b。在燃料箱1a、1b内分别设置了压送DME用的压送泵2a、2b。燃料箱1a、1b内的燃料被压送泵2a、2b送入燃料管3内，并被二次泵4升压。然后，燃料被供给到设置在发动机E侧的供给泵5。在供给泵5上连接着用来对要喷射的燃料进行蓄压的共轨7，该共轨7上连接着多个用来向发动机E的各汽缸的燃烧室内喷射燃料的燃料喷射阀6。供给泵5使燃料升压到适于喷射到燃烧室内的压力后输送到共轨7。
二次泵4及供给泵5为具备压力调整阀的能够调整吐出压力的调压泵，在这些泵4、5上分别连接着用来使已排出的剩余燃料返回到燃料箱1a、1b的燃料回收管8a、8b。在燃料回收管8b的中间连接着用来使从共轨7排出的剩余燃料返回到燃料箱1a、1b的燃料回收管8c。在燃料回收管8c中设置有压力调整阀(PCV)10，将共轨7内的压力调整到最适于燃料喷射的压力。燃料回收管8a、8b与一根主燃料回收管9(第1回收通道)连接汇合。来自二次泵4、供给泵5及共轨7的剩余燃料被全部回收到该主燃料回收管9内。在主燃料回收管9的下游端分支连接着2根副燃料回收管(第2回收通道)14a、14b，这些副燃料回收管14a、14b分别与燃料箱1a、1b相连。回收到主燃料回收管9内的剩余燃料通过这些副燃料回收管14a、14b分配给各燃料箱1a、1b。
共轨7内设置有压力传感器11，共轨7内的燃料的压力由压力传感器11检测。压力传感器11的检测值被发送给电子控制单元(以下称为“ECU”)12。并且，上述供给泵5及压力调整阀10由来自ECU12的信号控制。另外，图中13表示燃料冷却器，15表示燃料阻断阀。
并且，本实施方式的燃料回收装置具备用来使各燃料箱1a、1b内的燃料剩余量均等的燃料回收分配调整机构。
即，如图1所示，在主燃料回收管9与副燃料回收管14a、14b的分支部(连接部)设置有用来调整流往各副燃料回收管14a、14b的燃料流量分配的流量控制阀18。在本实施方式中，流量控制阀18由电磁三通阀构成。电磁三通阀18的入口端与主燃料回收管9相连，2个出口分别与副燃料回收管14a、14b相连。电磁三通阀18与ECU12相连，根据来自ECU12的信号，使开闭2个出口的阀体一体地连续移动。由此调整2个出口的开度，特别是2个出口间的开度比。
并且，在各燃料箱1a、1b上分别设置有用来检测燃料箱1a、1b内的燃料的剩余量的剩余量检测机构19a、19b。在本实施方式中，剩余量检测机构19a、19b为液位传感器，例如为浮子式液面计。剩余量检测机构19a、19b与ECU12相连，其检测值被发送给ECU12。
ECU12根据来自剩余量检测机构19a、19b的检测值算出燃料箱1a、1b之间的燃料剩余量的差值。然后根据该差值控制电磁三通阀18，以使各燃料箱1a、1b内的燃料剩余量大致均等(消除上述差值)。具体而言，调整电磁三通阀18的2个出口的开度比，控制通过副燃料回收管14a、14b返回各燃料箱1a、1b的燃料的流量分配。
现在，假设电磁三通阀18的2个出口的阀的开度相同。此时，如果各燃料箱1a、1b的温度或压力均等，则通过副燃料回收管14a、14b返回各燃料箱1a、1b的燃料的流量相同(流量比为1∶1)。然后，当燃料箱1a、1b的温度或压力产生差值时，从副燃料回收管14a、14b返回各燃料箱1a、1b的燃料的流量产生差值。结果，在燃料箱1a、1b之间燃料的剩余量产生差值。这里，以燃料箱1a内的燃料剩余量比燃料箱1b内的燃料剩余量少的情况为例进行说明。
ECU12根据来自剩余量检测机构19a、19b的信号算出燃料箱1a、1b之间的燃料剩余量的差值，根据该差值调整电磁三通阀18的出口的开度比。即，使与燃料剩余量较少的燃料箱1a相连的副燃料回收管14a一侧的阀的开度变大，而使与另一个燃料箱1b相连的副燃料回收管14b一侧的阀的开度变小。由此，返回到燃料箱1a的返回燃料的流量Fa比返回到燃料箱1b的返回燃料的流量Fb多(Fa＞Fb)，燃料箱1a、1b之间的燃料剩余量的差值慢慢缩小。由此能够使燃料箱1a、1b的燃料剩余量均等。
这样，在本实施方式中，总是检测各燃料箱1a、1b内的燃料剩余量，根据燃料剩余量的差值调节返回到各燃料箱1a、1b的燃料的分配，使燃料剩余量均等。因此，所有的燃料箱1a、1b的燃料的减少大致均等，能够防止压送泵2a、2b因被空转驱动而损坏。
另外，当燃料的剩余量的差值较大时，只要增大返回到各燃料箱1a、1b的燃料的分配量的差值，就能在短时间内达到均等。
下面用图2说明本发明的另一实施方式。另外，与图1所示的要素相同的要素添加相同的附图标记，省略其说明。
在该形态中，燃料回收分配调整机构具备设在副燃料回收管14a、14b中间的某一根(图中为副燃料回收管14a)中的流量控制阀20。在本实施方式中流量控制阀20为电磁两通阀。电磁两通阀20与ECU12相连，根据来自ECU12的信号连续地调整阀的开度。并且，在另一根副燃料回收管14b中设置有用来限制通过副燃料回收管14b流动的燃料的流量的节流部(流量限制机构)21。
ECU12根据来自剩余量检测机构19a、19b的信号算出燃料箱1a、1b之间的燃料的剩余量的差值，根据该差值调整电磁两通阀20的阀的开度。由此调节通过副燃料回收管14a、14b返回到各燃料箱1a、1b的燃料的流量分配。即，如果使电磁两通阀20的阀的开度比节流部21的开度小，则从副燃料回收管14a返回到燃料箱1a的燃料的流量Fa比从副燃料回收管14b返回到燃料箱1b的燃料的流量Fb小(Fa＜Fb＝＝。反之，如果使电磁两通阀20的阀的开度比节流部21的开度大，则返回到燃料箱1a的燃料的流量Fa比返回到燃料箱1b的燃料的流量Fb大(Fa＞Fb)。因此根据来自剩余量检测机构19a、19b的检测值算出各燃料箱1a、1b的燃料剩余量的差值，并根据该差值调整电磁两通阀20的阀的开度，就能够使燃料箱1a、1b的燃料剩余量均等。
另外，如果要说明在另一根副燃料回收管14b中设置节流部21的理由的话，则是因为如果不设置节流部21，就不能够使返回到燃料箱1a的燃料的流量Fa比返回到燃料箱1b的燃料的流量Fb大的缘故。即，即使使电磁两通阀20全开也只能使返回到燃料箱1a中的燃料的流量Fa与返回到燃料箱1b的燃料的流量Fb相等。
根据以上说明的2个实施方式，能够以比较便宜的价格使燃料箱的燃料剩余量均等。特别是在图2所示的方式中，用比电磁三通阀更便宜的电磁两通阀和只有配管(管)的节流部构成，因此能够更加便宜地制造。
另外图2所示的方式中的节流部21也可以使用节流阀等可变节流部。
虽然在上述2个实施方式中，以具备2个燃料箱的内燃机为例进行了说明，但本发明当然也可以用于具备2个以上的燃料箱的内燃机。
并且，虽然本发明对DME发动机特别有效，但也可以适用于其他的内燃机。
总而言之，如果采用本发明，能够发挥如下的优良的效果：在从多个燃料箱同时供给燃料的燃料供给系统中，能够使各燃料箱中的燃料剩余量均等。
本发明申请以日本专利特愿2002-235465号(2002年8月13日申请)为优先权主张的基础，上述日本专利申请的内容记载在本申请说明书中。

Claims (6)

1.一种内燃机的燃料回收装置，用来将从多个燃料箱同时供给内燃机的燃料中的剩余燃料回收并使其返回到各燃料箱，其特征在于，具备：
剩余量检测机构，用来检测上述各燃料箱内的燃料的剩余量；以及
燃料回收分配调整机构，根据上述剩余量检测机构的检测值调整返回到各燃料箱中的燃料的分配，以使上述各燃料箱内的燃料的剩余量大致均等；
上述燃料具有在常温并且大气压下为气体的特性，并且在使用状态下被加压到比大气压高的压力而成为液体。
2.如权利要求1所述的内燃机的燃料回收装置，上述燃料回收分配调整机构具备：用来调整返回到各燃料箱的燃料流量的分配的流量控制阀，和根据上述剩余量检测机构的检测值控制上述流量控制阀的控制机构。
3.如权利要求1所述的内燃机的燃料回收装置，设置有2个上述燃料箱，具备回收剩余的燃料的第1回收通道以及从该第1回收通道的下游端分支、并分别与上述2个燃料箱相连的2个第2回收通道；
上述燃料回收分配调整机构具备：设置在上述第2回收通道中的一个通道中的流量控制阀，根据上述剩余量检测机构的检测值控制上述流量控制阀的控制机构，以及设置在上述第2回收通道中的另一个通道中的流量限制机构。
4.如权利要求1～3中的任一项所述的内燃机的燃料回收装置，上述内燃机具备对要喷射的燃料进行蓄压的共轨；上述各燃料箱分别具备燃料压送泵；在该燃料压送泵与上述共轨之间至少设置有一个能够调整吐出压力的调压泵；使从上述共轨排出的燃料及从上述调压泵排出的燃料返回到上述各燃料箱。
5.如权利要求1～3中的任一项所述的内燃机的燃料回收装置，上述燃料为甲醚。
6.如权利要求4所述的内燃机的燃料回收装置，上述燃料为甲醚。
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