CN103775259A - 用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

一种用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统及其控制方法，所述回流冷却系统具有通过LPI车辆内的燃油供应管路和燃油回流管路相互连接的发动机和高压储罐，使用LPG燃油以冷却从发动机回流至高压储罐的高温LPG燃油，该回流燃油冷却系统可以包括：热交换器、旁路管路以及阀门，所述热交换器安装在燃油回流管路上；所述旁路管路连接燃油回流管路的上游和下游，其中热交换器可以插入在燃油回流管路的上游和下游之间以使回流到高压储罐的LPG燃油旁通热交换器并且将LPG燃油供至高压储罐；所述阀门放置在燃油回流管路与旁路管路相连接的部分上，并且根据高压储罐的温度，选择性地打开或关闭与热交换器连接的燃油回流管路。

Description

用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统及其控制方法
相关申请的交叉参考
本申请要求韩国专利申请号10-2012-0118686的优先权，申请日为2012年10月24日，其申请的全部内容合并在此用于参考。
技术领域
本发明涉及一种用于LPI车辆的回流燃油冷却系统及其控制方法，更特别地，涉及一种通过有效地冷却从发动机回流的LPG燃油和根据空调单元的运行状态控制回流LPG燃油的流动来防止高压储罐压力增加的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统及其控制方法。
背景技术
通常，液化石油喷射(LPI)发动机意味着由单一燃油方法驱动的发动机，其中，燃油泵安装在高压储罐内，LPG燃油通过燃油泵在高压(5至15bar)下被液化，并且通过使用喷射器将液化的燃料被喷射向每一个气缸，这与基于高压储罐压力的机械LPG燃油方法的不同。
由于LPI发动机喷射液化燃油，因此作为混合器式LPG发动机的组成部分的喷雾器和混合器不是必要的，LPI发动机包括高压喷射器、安装于高压储罐内的燃油泵、燃油供应线、LPI专用电子控制单元(ECU)、用于调节燃油压力的调节器单元等等。
LPI发动机的电子控制单元接收多个传感器的输入信号，以确定发动机状态，并控制燃油泵、喷射器和点火线圈，以获得最佳空燃比和改进发动机性能。
此外，LPI发动机的电子控制单元根据发动机所需的燃油量控制燃油泵来供应液化燃油至发动机，从而LPI喷射器顺序向每一个气缸喷射燃油以实现最佳空燃比。
然而，在应用相关技术的LPI系统的车辆中，高温的回流燃油从发动机回流至高压储罐中，产生高压储罐的内部压力随着LPG燃油温度的增加而增加的现象。尤其，当高压储罐的内部压力高于充油站的充油压力时，出现LPG燃油没有被充入高压储罐内的问题。
因此，有必要安装独立的燃油冷却装置以降低从发动机回流的燃油温度，但这使得制造和安装成本增加，并且对狭窄的发动机舱内的安装空间的保障是有限制的。
公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，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技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种用于LPI车辆的回流燃油冷却系统及其控制方法，该回流燃油冷却系统具有以下优点：通过放置用于对在空调单元内循环的冷却液以及从发动机回流至高压储罐的LPG燃油进行热交换的热交换器，使在温度降低状态的LPG燃油流入高压储罐，防止了高压储罐的内部压力增加。
在本发明的一个方面，用于液化石油喷射(LPI)车辆的回流燃油冷却系统具有通过LPI车辆内的燃油供应管路和燃油回流管路相互连接的发动机和高压储罐，使用LPG燃油来冷却从发动机回流至高压储罐的高温LPG燃油，系统可包括热交换器、旁路管路以及阀门，所述热交换器安装在燃油回流管路上，并且构造为对空调单元供应的和循环的冷却液体和LPG燃油进行热交换来冷却燃油，其中冷却液在空调单元中循环；所述旁观管路连接燃油回流管路的上游和下游，其中热交换器插入在燃油回流管路的上游和下游之间以使回流到高压储罐的LPG燃油旁通热交换器并且将LPG燃油供至高压储罐；所述阀门可放置在燃油回流管路与旁路管路相连接的部分上，并且根据高压储罐的温度，选择性地打开或关闭与热交换器连接的燃油回流管路，以使LPG燃油流入热交换器或者LPG燃油流经旁路管路。
当高压储罐温度低于预定温度时，阀门关闭，以使从发动机回流的LPG燃油绕到旁路管路使得回流LPG燃油直接流入高压储罐。
该高压储罐中可以包括温度传感器，其中温度传感器测量高压储罐内的温度并且输出检测的信号至车辆的电子控制单元(ECU)。
ECU与构造为控制空调单元的全自动温度控制(FATC)连接，根据从温度传感器和FATC输出的信号而得到的高压储罐内的温度和空调单元的运行状态来控制阀门的操作。
在本发明的另一方面，用于液化石油喷射(LPI)车辆的回流燃油冷却系统的控制方法，具有通过LPI车辆内的燃油供应管路和燃油回流管路相互连接的发动机和高压储罐，使用LPG燃油以冷却从发动机回流至高压储罐的高温LPG燃油，该控制方法可包括：(a)检测高压储罐内的温度，并且根据高压储罐内部的温度，通过选择性地打开或关闭放置在燃油回流管路中的阀门，使回流LPG燃油旁通或流入热交换器；(b)当LPG燃油流入热交换器时，根据阀门的开启状态，检测空调单元是否运行，并且确定空调单元的运行状态，以及(c)根据空调单元的运行状态控制空调单元。
阀门设置于在热交换器的上游的燃油回流管路上，并且液体连接至热交换器的下游。
步骤(a)可以包括：通过可放置在高压储罐内部的温度传感器检测高压储罐的温度，确定通过温度传感器检测的高压储罐的温度是否等于或高于预定温度，当高压储罐温度低于预定温度时，关闭阀门并且使从发动机回流的LPG燃油绕到旁路管路，以使回流LPG燃油直接流入高压储罐，并且当确定了高压储罐的温度等于或高于预定温度时，打开阀门，使LPG燃油流入热交换器，在热交换器中流动着从空调单元供应的冷却液，并且利用经过热交换的冷却液冷却LPG燃油，以使冷却的LPG燃油回流至高压储罐。
旁路管路经由阀门连接至在热交换器的上游的燃油回流管路，并且液体连接至热交换器的下游。
步骤(c)可以包括当空调单元未运行时，强制驱动空调单元。
步骤(c)可以包括当空调单元运行时，根据包括由驾驶员选择的设置温度、外部温度、内部温度、冷却液温度、冷却效率和LPG燃油温度中的至少一个的图谱来控制空调单元。
因此，根据本发明的示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统及其控制方法可以通过包含用于对在空调单元中循环的冷却液进行热交换的热交换器，以及从发动机回流至高压储罐的LPG燃油，使在温度降低状态的LPG燃油流入高压储罐，防止了高压储罐的内部压力增加。
此外，有可能在充入燃油期间平稳地将燃油喷射至高压储罐，并且通过防止高压储罐的内部压力增加而提高了产品的适销性。
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为根据本发明的一个示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统的框图。
图2为用于描述根据本发明的一个示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统的控制方法的控制流程图。
应当了解，附图并不必须是按比例绘制的，其示出了某种程度上经过简化了的本发明的基本原理的各个特性。在此所公开的本发明的特定的设计特征，包括例如特定的尺寸、方向、位置和外形，将部分地由特定目的应用和使用环境外所确定。
在这些附图中，在贯穿附图的多幅图形中，附图标记指代本发明的相同或等效的部分。
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这些实施方案的实例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但应当了解，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，而并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、等效形式以及其它实施方案。
下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行具体描述。
在阐述之前，在本说明书中描述的示例性实施方案和在附图中示出的结构仅是最典型的实施方案，而不代表本发明全部的技术精神。因此，应当理解，在提出本申请的同时，有多种等效和修改的示例能够代替该示例性实施方案和结构。
图1为根据本发明的一个示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统的框图。
参考该图，根据本发明的一个示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统1包括热交换器20，用于对在空调单元10内循环的冷却液以及从发动机3回流至高压储罐5的LPG燃油进行热交换，具有能够使在温度降低状态的LPG燃油流入高压储罐5，防止了高压储罐5的内部压力增加的结构。
此外，根据本发明的示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统1具有能够防止空调单元10的冷却性能变差的结构，其根据车辆的空调是否运行来使回流至高压储罐5的LPG燃油选择性地旁通热交换器以防止LPG燃油流入热交换器。
为此，如图1所示，根据本发明的示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统1进一步包括通过在使用LPG燃油的LPI车辆内的燃油供应管路7和燃油回流管路9相互连接的发动机3和高压储罐5，并且进一步包括热交换器20、旁路管路30，以及阀门40，热交换器20用于冷却从发动机3回流至高压储罐5的高温LPG燃油。
此外，热交换器20安装在燃油回流管路9上，并且通过对空调单元10供应的和循环的冷却液和LPG燃油进行热交换来冷却LPG燃油，其中冷却液在空调10中循环。
热交换器20可以包括多个盘体在其内层叠的盘形热交换器，或具有双管结构的管形热交换器。
在该示例性实施方案中，旁路管路30与燃油回流管路9相互连接，热交换器20插入在它们之间，使得LPG燃油选择地绕开热交换器20以回流至高压储罐5。
就是说，通过选择地使LPG燃油绕开热交换器20而使旁路管路30旁通LPG燃油，从而防止了LPG燃油流入热交换器20。
阀门40放置在发动机3一侧的燃油回流管路9上，待与旁路管路30连接。
根据空调单元10是否运行和高压储罐3的温度，阀门40选择地打开/关闭与热交换器20连接的燃油回流管路9，以使LPG燃油流入热交换器20或使LPG燃油旁通至旁路管路30。
空调单元10包括压缩机、冷凝器、风扇等等，压缩机包括电控阀(ECV)，并且该ECV通过占空控制来控制压缩机的运行。
空调单元的结构和功能对于本领域技术人员而言是熟知的，因而其详细描述将被省略。
在该示例性实施方案中，高压储罐5在其内包括温度传感器50，以实时测量高压储罐的温度。
温度传感器50测量高压储罐5的温度，并且输出检测信号至车辆的ECU60。
ECU60连接至用于控制空调单元10的全自动温度控制(FATC)70，并且通过从温度传感器50和FATC70输出的信号来确定高压储罐5的温度以及空调单元10的运行状态以控制阀门40的操作。
就是说，根据从FATC70输出的空调单元10的运行状态来控制阀门40的操作，使LPG燃油绕开至旁路管路30因此LPG燃油不会流入热交换器20，因而FATC70防止了冷却液的温度升高，从而防止空调单元的冷却性能变差。
此外，当测量到高压储罐5的温度等于或高于预定温度，ECU60打开阀门40以在热交换器20中冷却回流至高压储罐5的LPG燃油，从而防止高压储罐内的压力增加。
同时，燃油过滤器6放置在燃油供应管路7中，以过滤从高压储罐5供应至发动机3的LPG燃油。
在下文中，将描述具有前述结构的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统的控制方法。
图2为用于描述根据本发明的一个示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统的控制方法的控制流程图。
根据本发明的一个示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统的控制方法包括：(a)检测高压储罐5内的温度，根据高压储罐5内部的测量温度，选择性地打开/关闭放置在燃油回流管路9中的阀门40，以及使从发动机3回流的LPG燃油旁通或使从发动机3回流的LPG燃油流入热交换器20；(b)当LPG燃油流入热交换器20时，根据阀门40的开启状态，检测空调单元10是否运行，并且确定空调单元10的运行状态，以及(c)根据确定的空调单元10的运行状态控制FATC70。
首先，通过放置在高压储罐5内部的温度传感器50检测高压储罐5的温度(S1)，并且确定通过温度传感器50检测的高压储罐5的温度是否等于或高于预定温度(S2)。
当高压储罐5内的温度低于预设温度(例如，35℃)时，ECU60关闭阀门40，以使从发动机3回流的LPG燃油绕开旁路管路30并且使回流LPG燃油直接流入高压储罐5内(S4)，并且返回至检测高压储罐5温度的步骤S1以重复地执行前述步骤。
同时，当确定高压储罐5内的温度等于或高于预定温度时，ECU60打开阀门40，使LPG燃油流入热交换器20，在热交换器20中流动着从空调单元10供应的冷却液，通过与冷却液的热交换来冷却LPG燃油，并且使冷却的LPG燃油回流至高压储罐5(S5)。
然后，ECU60通过FATC70输出的信号检测空调单元10的运行状态，并且确定空调单元10是否运行(S7)。
然而，当空调单元10没有运行时，ECU60强制运行空调单元10以冷却LPG燃油(S9)。
当空调单元10运行时，ECU60根据空调单元10的运行状态占空控制风扇和ECV(S8)。例如，根据通过实验确定的图谱来执行风扇和ECV的占空控制，并且该图谱可以包括由驾驶员选择的设定温度、外部温度、内部温度、冷却液温度、冷却效率和LPG燃油温度中的至少一个。
因此，根据本发明的示例性实施方案的用于LPI车辆的回流燃油冷却系统1及其控制方法可以防止高压储罐5的内部压力增加，其通过放置热交换器20，用于对在空调单元10内循环的冷却液以及从发动机3回流至高压储罐5的LPG燃油进行热交换，使在温度降低状态的LPG燃油流入高压储罐5。
另外，有可能在充入燃油期间平稳地将燃油喷射至高压储罐5，并且通过防止高压储罐5的内部压力增加而提高了产品的适销性。
此外，根据高压储罐5的内部温度，选择性地执行与空调单元进行的热交换，使得有可能维持空调单元的冷却性能。
为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“高于”、“低于”、“内侧”和“外侧”、“上”、“下”、“上部”、“下部”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“里面”、“外面”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。
前面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，或者将本发明限制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。选择示例性实施方案并进行描述是为了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它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围旨在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (10)

1.一种用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统，具有通过LPI车辆内的燃油供应管路和燃油回流管路相互连接的发动机和高压储罐，使用LPG燃油以冷却从所述发动机回流至所述高压储罐的高温LPG燃油，所述回流燃油冷却系统包括：
热交换器，所述热交换器安装在所述燃油回流管路上，并且构造为对空调单元供应的和循环的冷却液和所述LPG燃油进行热交换来冷却所述LPG燃油，所述冷却液在所述空调单元中循环；
旁路管路，所述旁路管路连接所述燃油回流管路的上游和下游，其中所述热交换器插入在所述燃油回流管路的所述上游和所述下游之间以使回流到所述高压储罐的所述LPG燃油旁通所述热交换器并且将所述LPG燃油供至所述高压储罐；以及
阀门，所述阀门放置在所述燃油回流管路和所述旁路管路相连接的部分上，并且根据所述高压储罐的温度，选择性地打开或关闭与所述热交换器连接的所述燃油回流管路，以使所述LPG燃油流入所述热交换器或所述LPG燃油流经所述旁路管路。
2.根据权利要求1所述的用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统，其中，当所述高压储罐温度低于预定温度时，所述阀门关闭，以使从所述发动机回流的所述LPG燃油绕到所述旁路管路使得回流LPG燃油直接流入所述高压储罐。
3.根据权利要求1所述的用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统，
其中，所述高压储罐中包括温度传感器，以及
其中，所述温度传感器测量所述高压储罐内的温度并且输出检测的信号至车辆的电子控制单元ECU。
4.根据权利要求3所述的用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统，其中，所述ECU与构造为控制所述空调单元的全自动温度控制FATC连接，并且根据从所述温度传感器和所述FATC输出的信号而得到的所述高压储罐内的温度和所述空调单元的运行状态来控制所述阀门的操作。
5.一种用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统的控制方法，具有通过LPI车辆内的燃油供应管路和燃油回流管路相互连接的发动机和高压储罐，使用LPG燃油以冷却从所述发动机回流至所述高压储罐的高温LPG燃油，所述控制方法包括：
a)检测所述高压储罐内的温度，并且根据所述高压储罐内部的温度，通过选择性地打开或关闭放置在所述燃油回流管路的阀门，使回流LPG燃油旁通或流入热交换器；
b)当所述LPG燃油流入所述热交换器时，根据所述阀门的开启状态，检测空调单元是否运行，并且确定所述空调单元的运行状态；以及
c)根据所述空调单元的运行状态控制所述空调单元。
6.根据权利要求5所述的用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统的控制方法，其中，所述阀门设置在所述热交换器的上游的所述燃油回流管路上，并且液体连接至所述热交换器的下游。
7.根据权利要求5所述的用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统的控制方法，其中，步骤a)包括：
通过放置在高压储罐内部的温度传感器检测所述高压储罐的温度；
确定通过所述温度传感器检测的所述高压储罐温度是否等于或高于预定温度；
当所述高压储罐温度低于预定温度时，关闭所述阀门并且使从所述发动机回流的所述LPG燃油绕到所述旁路管路，以使所述回流LPG燃油直接流入所述高压储罐；以及
当确定了所述高压储罐温度等于或高于所述预定温度时，打开所述阀门，使得所述LPG燃油流入所述热交换器，在所述热交换器中流动着从所述空调单元供应的冷却液，并且利用经过热交换的所述冷却液冷却所述LPG燃油，以使冷却的所述LPG燃油回流至所述高压储罐。
8.根据权利要求7所述的用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统的控制方法，其中，所述旁路管路经由所述阀门连接至所述热交换器的上游的所述燃油回流管路，并且液体连接至所述热交换器的下游。
9.根据权利要求5所述的用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统的控制方法，其中，步骤c)包括：
当所述空调单元未运行时，强制驱动所述空调单元。
10.根据权利要求5所述的用于液化石油喷射车辆的回流燃油冷却系统的控制方法，其中，步骤c)包括：
当所述空调单元运行时，根据包括由驾驶员选择的设置温度、外部温度、内部温度、冷却液温度、冷却效率和所述LPG燃油的温度中的至少一个的图谱来控制所述空调单元。
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