CN103511141A - 具有降低压力脉动的gdi发动机的燃料供给装置 - Google Patents

Abstract

具有降低压力脉动的汽油直接喷射（GDI）发动机的燃料供给装置包括通过燃料供给线连接的低压和高压燃料泵，压力传感器和安装在压力传感器和高压燃料泵之间的脉动安全阀。脉动安全阀包括止回部和通口部，所述止回部允许燃料在从低压燃料泵到高压燃料泵的正常方向上流动，但是不允许在相反方向上流动，所述通口部安装为基本上并行于止回部并且配置为允许燃料在双方向上流动，其中在正常方向上流过通口部的燃料量小于流过止回部的燃料量。

Description

具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2012年6月14日提交的韩国专利申请第10-2012-0063722号的优先权，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及汽油直接喷射（GDI）发动机的燃料供给装置，特别是具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置，该装置具有以可变燃料压力运转的低压燃料泵，能够减轻在高压燃料泵中产生的压力脉动。

背景技术

在汽油直接喷射（GDI）发动机中，当安装在燃料箱中的低压燃料泵为安装在发动机中的高压燃料泵提供燃料时，高压燃料泵对燃料加压，加压燃料从汽缸的喷射器中喷射。

参考图1，将描述传统GDI发动机燃料供给装置的实例。传统GDI发动机燃料供给装置包括低压燃料泵21和高压燃料泵31，所述低压燃料泵安装在燃料箱10的一侧并且以固定的燃料压力工作，所述高压燃料泵安装在发动机上并且为喷射器提供高压燃料。调节器41安装在连接有低压燃料泵21和高压燃料泵31的燃料供给线40上，该调节器41被配置以便燃料返回到燃料箱10。凭借上述结构，除了通过高压燃料泵31喷射到喷射器的燃料，低压燃料泵21所提供的燃料通过调节器41返回到燃料箱10。

另外，在低压燃料泵21处设置有止回阀21a，其目的是防止低压燃料泵21提供到燃料供给线40的燃料在相反方向上流动。吸入喷射泵12设置在燃料箱10的一侧。当放置在燃料箱10另一侧的燃料经过通口时形成负压力，所述燃料作为从低压燃料泵21供给燃料的一部分而被传输。内置滤清器11设置在燃料箱10的另一侧，其目的是将提供到吸入喷射泵12的燃料中含有的杂质进行过滤。

调节器41安装在以固定的燃料压力供给燃料的低压燃料泵21的下游处，并且配置为当压力脉动超过先前设定的低压燃料泵21的供给燃料压力时开启。

当在高压燃料泵31中产生的压力脉动沿着燃料供给线40传输到低压燃料泵21时，调节器41开启并且使得燃料返回到燃料箱10，从而消除压力脉动。

如图2所示，近来公开的系统配置为使得低压燃料泵21根据燃料压力能够以可变燃料压力供给燃料，该燃料压力基于发动机的运转环境由ECU（电子控制单元）51而可变地确定。

安全阀42安装在连接有低压燃料泵21和高压燃料泵31的燃料供给线40上，所述低压燃料泵21安装在燃料箱10中，所述高压燃料泵安装在发动机30上，压力传感器43安装在低压燃料泵21和安全阀42之间。通过压力传感器43测量的燃料压力输出到ECU51，而ECU51被配置以便设定目标燃料压力并且通过燃料泵控制器52来控制低压燃料泵21。只有当燃料供给线40的压力水平在异常状况下（在高压燃料泵31中产生压力脉动或滤清器22堵塞）超过预设压力时，安全阀42才开启并且允许燃料通过。

在上述结构中，由于当高压燃料泵31中产生的压力脉动低于安全阀42的运转压力时安全阀42保持闭合，因此不能够消除压力脉动。

由于没有消除压力脉动，因此位于安全阀42与燃料供给线40上的高压燃料泵31之间的压力传感器43继续计算的是非准确值。也就是说，压力传感器43是在因高压燃料泵31中的压力而产生脉动时计算或测量如燃料供给线40的压力值、低压燃料泵21的燃料压力的重复值和从高压燃料泵31传输的压力脉动，因此将测量出的非准确压力值传输到ECU51。ECU51将由非准确值所确定的目标燃料压力传输到控制器52，而控制器52控制低压燃料泵21的运转，使得得到错误确定的目标燃料压力。

由于使用压力传感器43不间断地测量燃料供给线40的压力脉动，燃料压力持续改变，因此在目标燃料压力和实际燃料压力之间将产生很大的差别。由于在实际燃料压力中脉动增加，因此燃料泵控制器52的燃料压力反馈控制有缺陷。

另外，由于在燃料供给线40中压力脉动的增加，因此产生了脉动声，并且燃料压力的反馈控制变差，因此在传统技术中产生了如不完美的发送机起动、发动机停止和不均匀发动机的运转等发动机运转问题。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面涉及一种提供优化的具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置，所述装置包括在压力传感器和发动机侧之间的脉动安全阀，使得压力传感器不会受到在GDI发动机的燃料供给装置中的压力脉动的影响，其中压力脉动在发动机侧产生。

本发明的各个方面提供具有降低压力脉动的汽油直接喷射（GDI）发动机的燃料供给装置。燃料供给装置可以包括低压燃料泵、高压燃料泵、压力传感器和脉动安全阀，所述低压燃料泵安装在燃料箱的一侧，所述高压燃料泵安装在发动机中并且通过燃料供给线与低压燃料泵连接，所述压力传感器配置为测量在低压燃料泵和高压燃料泵之间的燃料供给线的燃料压力，并且将燃料压力输出到ECU（电子控制单元），所述脉动安全阀安装在压力传感器和高压燃料泵之间。脉动安全阀包括止回部和通口部，所述止回部配置为允许燃料在从所述低压燃料泵到所述高压燃料泵的正常方向上流动，但是不允许在从所述高压燃料泵到所述低压燃料泵的相反方向上流动，所述通口部基本上并行于所述止回部而安装并且配置为允许燃料在双方向上流动，其中在所述正常方向上流过所述通口部的燃料量小于流过所述止回部的燃料量。

本发明的一个方面提供脉动安全阀，其可以放置在压力传感器的前端的下游。脉动安全阀配置为当所述低压燃料泵运转的同时，脉动从所述高压燃料泵产生时，所述脉动安全阀由于所述止回部部分地开启以减轻从所述高压燃料泵传输的压力脉动，或者由于所述止回部全部闭合以中断从所述高压燃料泵传输的压力脉动。另外，脉动安全阀可以配置为当所述发动机停止时，封闭燃料在双方向上的流动。

本发明的另一个方面提供的脉动安全阀配置为当低压燃料泵和高压燃料泵运转的同时，在高压燃料泵中没有产生压力脉动时，允许止回部开启到最大水平，因此燃料通过止回部和通口部从低压燃料泵传输到高压燃料泵。

另外，脉动安全阀可以配置为允许在燃料供给线中加压的燃料在从高压燃料泵到低压燃料泵中仅仅通过通口部，并且经由安全阀通到燃料箱，其中安全阀配置为当在低压燃料泵和压力传感器之间的燃料供给线的压力高于安全阀的预设开启压力时，安全阀开启，从而允许燃料返回到燃料箱，因此燃料供给线的压力降低。安全阀的开启压力可以设定为高于低压燃料泵的供给压力范围。

但是本发明的另一方面提供的具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置进一步包括止回阀。止回阀可以安装在低压燃料泵的出口处，其中安全阀的开启压力可以设定为高于允许止回阀开启的止回阀的开启压力，并且止回阀的开启压力可以设定为高于允许脉动安全阀的止回部开启的脉动安全阀的开启压力。

本发明的另一方面提供的具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置可以进一步包括控制器。控制器可以安装在ECU和低压燃料泵之间，其中ECU可以配置为比较由压力传感器测量的当前燃料压力和由ECU测量的燃料供给线的目标燃料压力，并且将目标燃料压力传输到控制器，因此控制器控制从低压燃料泵供给的燃料的压力。

根据本发明的具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置，凭借脉动安全阀降低或在发动机运转期间防止在发动机的侧面的高压燃料泵中产生的压力脉动，因此由于压力脉动而产生的脉动噪声能够被降低。

可以提高反馈控制，并且由于通过压力传感器所测量的实际燃料压力接近在ECU中的目标燃料压力，因此可以提高可变压力控制性能，并且能够避免例如不完美发动机起动、发动机停止、不均匀发动机运转的发动机运转问题，因而增强了发动机的运转。

在本发明中，由于在高压燃料泵中的高压燃料在发动机刚刚停止后在相反方向上缓慢地经过脉动安全阀，并且经过用于消除燃料供给线的剩余压力的安全阀返回到燃料箱，因此能够通过剩余压力防止燃料供给线损坏。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1为显示传统GDI发动机的燃料供给装置的框图。

图2为显示另一个传统GDI发动机的燃料供给装置的框图。

图3为显示根据本发明的具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置的实例的框图。

图4为显示根据本发明的适应具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置的脉动安全阀实例的构造的框图。

图5到图7为显示图4的示例性脉动安全阀的操作状态的框图。

具体实施方式

现在将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等同形式以及其它实施方案。

根据本发明的具有降低压力脉动的汽油直接喷射（GDI）发动机的燃料供给装置包括设置在低压燃料泵21和高压燃料泵31之间的脉动安全阀60。燃料供给装置被配置以便为GDI发动机提供燃料。

低压燃料泵21安装在燃料箱10的一侧，并且被配置以便将储存在燃料箱10中的燃料供给到燃料箱10的外部。通过控制器52对低压燃料泵21进行控制。控制器52控制低压燃料泵21，使其以可变燃料压力供给燃料，该可变燃料压力根据由ECU51确定并且从ECU51传输的目标燃料压力而得。止回阀21a安装在低压燃料泵21的出口处，从而防止燃料在相反方向上流动。当低压燃料泵21运转时，部分所供给的燃料传输到安装在燃料箱10一侧的吸入喷射泵12，而燃料箱另一侧的燃料凭借在吸入喷射泵12内部的负压力经过内置滤清器11并且传输到燃料箱10的一侧。

安装在发动机30一侧的高压燃料泵31被配置以便对从低压燃料泵21所传输的燃料加压，并且将所述燃料提供到喷射器。

低压燃料泵21和高压燃料泵31通过燃料供给线40连接，安全阀安装在燃料供给线40上并且通常保持闭合，但是当燃料供给线40的压力由于如控制问题或滤清器堵塞的异常状况而增加到预设值之上时，安全阀开启并且允许燃料通到燃料箱10。安全阀42安装在低压燃料泵21和高压燃料泵31之间，并且被配置为安全阀42的开启压力超过低压燃料泵21的供给压力范围。如果低压燃料泵21的控制燃料压力在2.5~6巴的范围中，安全阀42的开启压力可以设置在7巴以上。

设置在低压燃料泵21和安全阀42之间的压力传感器43被配置以便测量燃料供给线40的压力，其目的是控制低压燃料泵21。压力传感器43被配置以便将燃料供给线40的压力输出到ECU51。

ECU51被配置以便凭借由压力传感器43测量的燃料供给线40的压力来确定低压燃料泵21所供给燃料的目标压力，并且将所确定的燃料的目标压力传输到控制器52。

控制器52控制低压燃料泵21以目标燃料压力供给燃料，所述目标燃料压力由ECU51通过如控制低压燃料泵21的电压、旋转和/或其他参数所确定。

在GDI发动机的燃料供给装置中，由于高压燃料泵31的运转是保证可以在相对于低压燃料泵21而言的高压（例如20~150巴）下供给燃料，因此当高压燃料泵31运转时会产生压力脉动。当压力脉动传输到压力传感器时，将发生先前描述的问题。

在低压燃料泵21和高压燃料泵31之间设置特定的设备，其目的是防止在压力中的脉动，因此保证可以防止由于高压燃料泵31的运转而发生压力脉动的传输。

作为防止压力脉动的设备，本发明的各种实施方案提供脉动安全阀60，其安装在压力传感器43的下游，例如，可以安装在压力传感器43和高压燃料泵31之间，或者安装在燃料正常流动方向上的经过传感器43的部分处，靠近压力传感器43附近安装，因此能够防止在高压燃料泵31中产生的压力脉动传输到压力传感器43。

参考图4，将根据本发明的各种实施方案描述示例性脉动安全阀60的构造。脉动安全阀60包括止回部61和通口部62，所述止回部配置为允许燃料从低压燃料泵21到高压燃料泵31通过并且不在相反方向上通过，所述通口部基本上并行于止回阀61而安装。

由于止回部61允许燃料从低压燃料泵21到高压燃料泵31的流动，而不允许燃料在相反方向（从高压燃料泵到低压燃料泵）上流动，因此在正常运转模式中，可以将充足的燃料从低压燃料泵21提供到高压燃料泵31。

通口部62配置为允许燃料在两个方向上流动；但是，相比于在止回阀61的正常方向（从低压燃料泵到高压燃料泵）上流动的燃料的流动量，经过通口部62的燃料的量较小。

由于止回部61和通口部62基本上相互并行的安装，因此在正常运转模式中，凭借止回部61和通口部62能够将充足的燃料从低压燃料泵21传输到高压燃料泵31，并且当产生压力脉动时，只允许少量的燃料从高压燃料泵31仅经过通口部62向低压燃料泵21流动。

脉动安全阀60降低或防止通过脉动安全阀60从高压燃料泵31传输到低压燃料泵21的压力脉动，并且可以通过通口部62减轻在脉动安全阀60和高压燃料泵31之间的燃料供给线40中的压力。

在低压燃料泵21处设置止回阀21a的目的是防止所供给的燃料在相反方向上流动，脉动安全阀60的一侧是止回部61，并且提供了允许燃料从燃料供给线40通到燃料箱10的安全阀42。下面是有关压力的操作。用于开启安全阀42的安全阀开启压力设定为足够高以超过用于开启止回阀21a的止回阀开启压力，而止回阀开启压力设定为足够高以超过用于开启脉动安全阀60的止回部61的脉动安全阀开启压力。也就是说，安全阀42的开启压力最高，而止回阀21a和脉动安全阀60的开启压力依次降低。由于安全阀的开启压力超过止回阀的开启压力，因此当燃料供给线40内部的压力增加时，燃料经过安全阀42返回到燃料箱10。由于设定止回阀的开启压力高于脉动安全阀的开启压力，因此所供给的燃料通过脉动安全阀60从低压燃料泵21传输到高压燃料泵31。

下面将描述具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置的运转。

如图4到图7中所示，脉动安全阀在根据本发明的各种实施方案的具有降低压力脉动的GDI发动机的燃料供给装置中工作。

图4为发动机起动之前的示意图。由于低压燃料泵21和高压燃料泵31没有工作，没有流动燃料经过止回部61和通口部62，因此也没有流动燃料经过脉动安全阀60。

图5和图6为显示当低压燃料泵21和高压燃料泵31运转以驱动发动机时脉动安全阀60的状态的示意图，其中图5为显示当没有产生脉动时脉动安全阀60的状态的示意图，而图6为显示当产生脉动时脉动安全阀60的状态的示意图。

当没有产生压力脉动时（如图5中所示），从低压燃料泵21所供给的燃料通过止回部61和通口部62传输到高压燃料泵31，然后通过高压燃料泵31加压并且经由喷射器喷射。当在高压燃料泵31一侧没有产生压力脉动时，止回部61开启到最大并且允许燃料通过。

当产生压力脉动时（如图6中所示），用于将燃料从低压燃料泵21提供到高压燃料泵31的压力，以及自高压燃料泵31传输的压力脉动在相反的方向上施加到脉动安全阀60。此时，自高压燃料泵31一侧产生的压力脉动施加在使止回部61的开启程度减小的方向上，止回部61的开启程度减小，并且通过通口部62传输的燃料量减少，因此而防止压力脉动传输到压力传感器43。当低压燃料泵21的供给压力高于从高压燃料泵31传输的压力脉动时，根据止回部61的开启程度将燃料从低压燃料泵21提供到高压燃料泵31，所述开启程度基于自高压燃料泵31传输的压力而较低，止回部61的开启程度根据在低压燃料泵21和高压燃料泵31之间的压力差来确定。

由于压力脉动，当施加给低压燃料泵21的压力高于从低压燃料泵21到高压燃料泵31的供给压力时，止回阀61闭合，同时少量燃料经过通口部62从高压燃料泵31传向低压燃料泵21，因此压力减轻。从而，脉动安全阀60减轻了自高压燃料泵31侧产生的压力脉动。

如图7所示，在发动机刚刚停止后，停止从低压燃料泵21向高压燃料泵31供给燃料，因此高压燃料泵31的燃料的剩余压力从高压燃料泵31施加向低压燃料泵21。在发动机刚刚停止后，高压燃料传输到低压燃料泵21以使高压燃料泵31的压力减缓。由于止回部61闭合，在高压燃料泵31侧的燃料在相反方向（从高压燃料泵到低压燃料泵）上缓慢地经由通口部62穿过脉动安全阀60，并且移动到安全阀42侧，因此当安全阀42开启时压力被减轻。如上所述，由于在发动机30刚刚停止时可以减轻压力，因此能够防止燃料供给线40由于受压的燃料而损坏。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”或“下”等是用于参考附图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前述对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其他技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (9)

1.一种具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，所述燃料供给装置包括：

低压燃料泵，所述低压燃料泵安装在燃料箱的一侧；

高压燃料泵，所述高压燃料泵安装在发动机中并且通过燃料供给线与所述低压燃料泵连接；

压力传感器，所述压力传感器配置为测量在所述低压燃料泵和所述高压燃料泵之间的所述燃料供给线的燃料压力，并且将所述燃料压力输出到电子控制单元；以及

脉动安全阀，所述脉动安全阀安装在所述压力传感器和所述高压燃料泵之间，其中所述脉动安全阀包括：

止回部，所述止回部配置为允许燃料在从所述低压燃料泵到所述高压燃料泵的正常方向上流动，但是不允许在从所述高压燃料泵到所述低压燃料泵的相反方向上流动，以及

通口部，所述通口部基本上并行于所述止回部而安装并且配置为允许燃料在双方向上流动，其中在所述正常方向上，流过所述通口部的燃料量小于流过所述止回部的燃料量。

2.根据权利要求1所述的具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，其中所述脉动安全阀放置在所述压力传感器的前端的下游。

3.根据权利要求1所述的具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，其中所述脉动安全阀配置为当所述低压燃料泵运转，脉动从所述高压燃料泵产生时，所述脉动安全阀由于所述止回部部分地开启以减轻自所述高压燃料泵传输的压力脉动，或者由于所述止回部全部闭合以中断自所述高压燃料泵传输的压力脉动。

4.根据权利要求1所述的具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，其中所述脉动安全阀配置为当所述发动机停止时，封闭在双方向上的燃料的流动。

5.根据权利要求1所述的具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，其中所述脉动安全阀配置为当所述低压燃料泵和所述高压燃料泵运转的同时在所述高压燃料泵中没有产生压力脉动时，允许所述止回部开启到最大水平，因此燃料通过所述止回部和所述通口部从所述低压燃料泵传输到所述高压燃料泵。

6.根据权利要求1所述的具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，其中所述脉动安全阀配置为允许在所述燃料供给线中受压的燃料在从所述高压燃料泵到所述低压燃料泵的方向上仅通过所述通口部，并且经由安全阀通到所述燃料箱，其中所述安全阀配置为当在所述低压燃料泵和所述压力传感器之间的所述燃料供给线的压力高于所述安全阀的预设开启压力时，所述安全阀开启，从而允许燃料返回到所述燃料箱，使所述燃料供给线的压力降低。

7.根据权利要求6所述的具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，其中所述安全阀的开启压力设定为高于所述低压燃料泵的供给压力范围。

8.根据权利要求7所述的具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，进一步包括安装在所述低压燃料泵的出口处的止回阀，其中

所述安全阀的开启压力设定为高于允许所述止回阀开启的所述止回阀的开启压力，以及

所述止回阀的开启压力设定为高于允许所述脉动安全阀的所述止回部开启的所述脉动安全阀的开启压力。

9.根据权利要求1所述的具有降低压力脉动的汽油直接喷射发动机的燃料供给装置，进一步包括安装在所述电子控制单元和所述低压燃料泵之间的控制器，其中所述电子控制单元配置为比较由所述压力传感器测量的当前燃料压力和由所述电子控制单元测量的所述燃料供给线的目标燃料压力，并且将所述目标燃料压力传输到所述控制器，因此所述控制器控制从所述低压燃料泵供给的燃料的压力。

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