CN108798953B - 用于车辆的燃料系统、包括其的车辆和供给燃料的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于车辆的燃料系统，其中燃料系统包括第一燃料泵和第二燃料泵，并且其中第一燃料泵的容量低于第二燃料泵的容量。本发明的优点在于根据能量使用率来优化燃料从燃料系统至内燃发动机的供给。

Description

用于车辆的燃料系统、包括其的车辆和供给燃料的方法

技术领域

本发明涉及用于包括两个燃料泵的车辆的燃料系统和包括这种燃料系统的车辆。

背景技术

包括内燃发动机的车辆受到多个不同的立法要求和规则的制约。这些要求和规则中某些针对燃料消耗和废气排放。不同的国家和市场可能有不同的要求，但大多数包括被认为给出车辆燃料消耗和废气排放指示的特定试验周期。但是，试验周期中测得的燃料消耗和废气排放与现实世界驾驶条件下测得的燃料消耗和废气排放之间通常存在差异。

当比较不同车辆时燃料消耗是重要的测量值并且它将进一步影响车辆的废气排放。因而较低的燃料消耗是有利的。由于现代车辆在燃料消耗方面相对地优化，故越来越难以进一步减少燃料消耗。同时，不能降低车辆的驾驶性能和安全性。

减少燃料消耗的一个可能性是优化用于车辆中的元件。一种这样的元件是燃料泵，这种燃料泵被设计用于在高发动机转速下的相对较高流速、但其大多数情况用于其中燃料泵效率较低的相对较低流速。

DE 10 2004 061 249建议使用两个相同的燃料泵和一个控制单元。在低流速下，断开第二燃料泵并且控制单元将根据所需的流速控制第一燃料泵的旋转速度。在更高流速下，第一燃料泵将直接连接于电池使得它在完全旋转速度下运转，并且通过控制单元根据所需的其它流速控制第二燃料泵的旋转速度。所述系统的目的是简化控制单元从而降低成本。控制单元必须仅仅适于主动控制最大流速的一半，这就减小了功率半导体器件的尺寸。

即使这种解决方案降低了电子控制单元的成本，它也不降低车辆的燃料消耗。

因而对于燃料系统来说仍有改进车辆燃料消耗的空间。

发明内容

因此本发明的一个目的是提供一种改进燃料系统，其包括两个燃料泵且燃料泵的容量不同。本发明的另一目的是提供包括这种燃料系统的车辆。本发明的另一目的是提供用于向内燃发动机供给燃料的改进方法。

根据本发明的技术方案提供了对该问题的解决方案。

在用于车辆的燃料系统中，其中燃料系统包括第一燃料泵和第二燃料泵，本发明的目的如此实现：第一燃料泵的容量低于第二燃料泵的容量。通过使用不同容量的两个燃料泵，第一燃料泵的容量能够适于最通常的驾驶状态，并且第二燃料泵的容量适于高发动机转速下的最大燃料消耗。第一燃料泵的效率因而优选能被优化为10-20升每小时范围内的低流速，而第二燃料泵的效率例如在100-120升每小时下达到顶峰。在正常小客车的大多数驾驶条件下，80％以上直至95％的情况是在低于15升每小时的流速下。出于这种原因，第一燃料泵的效率能够被优化为用于这种低流速并且能够节省能量。

燃料系统适合于汽油和柴油系统、有或者没有回油系统的系统和所有种类的燃料箱。第一燃料泵和第二燃料泵并联设置，每一个都具有止回阀。优选地，第二燃料泵的容量高于第一燃料泵容量的至少两倍并且可能高于五倍或更高。也可能如此设计第二燃料泵以使第一燃料泵和第二燃料泵的组合容量对应于最大燃料消耗。该将进一步改进节能。

优选根据发动机所需的燃料流量由控制燃料泵旋转速度的电子控制单元控制第二燃料泵。第一燃料泵可能以其标称旋转速度运转，或者也可根据所需的燃料流量控制旋转速度。电子控制单元的输入例如可以是感测至高压泵的燃料管中的压力的压力传感器，或者可以是发动机所使用燃料量的估算值。

燃料系统进一步设置有适于将燃料从位置传输至另一位置的一个或多个喷射泵。喷射泵例如能够将燃料从燃料箱传输至更小容器，其中燃料泵设置为使得能够始终确保燃料至燃料泵的供给。喷射泵还能够将燃料从鞍形油箱内的一个腔室传输至另一个腔室。喷射泵例如可仅设置在第二燃料泵处从而当需要将燃料从一个腔室传输至另一个腔室时启动第二燃料泵。这样，能够进一步减少第一燃料泵的容量。

当启动发动机时，可能在短时间内接合第一燃料泵和第二燃料泵二者从而积聚燃料系统中的启动压力。这种情况下，第二燃料泵仅短时间运转。

在用于向内燃发动机供给燃料的方法中，其中燃料系统包括第一燃料泵和第二燃料泵，其中第一燃料泵的容量低于第二燃料泵的容量，包括在低燃料消耗情况下运转第一燃料泵、在中等燃料消耗情况下运转第二燃料泵和在高燃料消耗情况下运转第一和第二燃料泵的步骤。

通过所述方法的第一实施例，所述方法将令燃料泵的使用适用于实际燃料流量要求。当以低燃料消耗驾驶车辆时，仅第一燃料泵用于传送燃料至发动机，当需要更高的燃料消耗时，第二燃料泵或者第一和第二燃料泵二者用于根据实际需要的燃料将燃料传送至发动机。第一燃料泵适于在低燃料消耗情况下传送燃料，这是车辆驾驶的最常见条件。第二燃料泵适于在所有其它驾驶条件下传送燃料，并且优选根据所需流速控制第二燃料泵的输出。第二燃料泵可以是用于现有燃料系统中的已有燃料泵。

第二燃料泵也可用于将燃料从鞍形油箱的第一腔室传输至第二腔室。因此当第一腔室中的燃料水平低于预定水平时接合第二燃料泵。通过仅当需要时接合燃料的传输，能够节省额外的能量。在普通的系统中，用于传输燃料的喷射泵始终是工作的，这意味着燃料泵始终使用比所需更多的能量。

在包括内燃发动机的车辆中如下实现本发明的目的：车辆包括燃料系统，其中燃料系统包括第一燃料泵和第二燃料泵，其中第一燃料泵的容量低于第二燃料泵的容量。

通过根据本发明的车辆的第一实施例，车辆的燃料系统能适于车辆的实际燃料消耗要求。通过使用在低燃料消耗下具有高效率的第一燃料泵，能够节省能量。

附图说明

在下文中将参照附图详述本发明，其中：

图1示出根据本发明的示意性燃料系统，

图2示出用于根据本发明第一燃料泵和第二燃料泵的效率与流量的曲线图，

图3示出根据本发明的示意性车辆，并且

图4示出用于向车辆中的内燃发动机供给燃料的本发明方法的示意性流程图。

具体实施方式

带有在下文中进一步描述的本发明实施例仅仅作为示例并且不限制专利权利要求所提供的保护范围。

图1示出根据本发明的示意性燃料系统。燃料系统1适于向内燃发动机(combustion engine)2供给燃料。燃料系统包括燃料箱3，在所示示例中为鞍形油箱，包括第一腔室4和第二腔室5。燃料箱进一步设置有更小的燃料容器6，当车辆驶入陡斜坡或当车辆加速时燃料容器6确保在油箱中低填充水平的情形下将燃料供至燃料泵。所示燃料系统通过包括燃料过滤器9和释压阀10的燃料管8向发动机处的高压泵7供给燃料。在所示示例中，止逆阀11设置在燃料系统1的出口处。

燃料系统包括两个燃料泵——第一燃料泵12和第二燃料泵13，其中每个燃料泵设有止逆阀。第一燃料泵和第二燃料泵或者至少燃料泵的入口管设置在容器6中从而确保当车辆在油箱中燃料较少情况下拐弯或在倾斜道路上行进时燃料能够被传送至发动机。在所示示例中，第一喷射泵14被设置为将燃料通过燃料管从第二腔室传输至第一腔室——此处直接传输至容器。第二喷射泵15被设置为将燃料从第一腔室4传输至容器6。

第一燃料泵的容量低于第二燃料泵的容量。第一燃料泵的容量适于其中与燃料系统的最大流速相比流速相对较低的驾驶条件。这种驾驶条件是最通常的驾驶条件并且占正常小客车驾驶的至少80％乃至95％以上。在典型的小客车中，该驾驶情况下的流速低于15升每小时。第一燃料泵的效率因而优选被优化用于10-20升每小时范围内的低流速。第一燃料泵可能以其标称旋转速度运转或者也可根据所需的燃料流量控制旋转速度。第一燃料泵的容量优选小于50升每小时，并且可能低于30升每小时。

第二燃料泵的容量适于高发动机转速下的最大燃料消耗，其中第二燃料泵的效率例如在100–120升或更高每小时处达到最高。当燃料消耗更高时例如当车辆加速或在更高速度下驾驶时使用第二燃料泵。第二燃料泵可被设计成能单独传送最大流速，或它可被设计成能同第一燃料泵一起传送最大流速。第二燃料泵的容量显著高于第一燃料泵的容量。优选地，第二燃料泵的容量至少高达第一燃料泵容量的两倍，并且可能高于第一燃料泵容量的五倍。第二燃料泵的容量优选高于100升每小时，并且例如根据所使用的内燃发动机可高达250升每小时。

燃料系统进一步包括适于根据发动机所需的燃料流量控制第一燃料泵和第二燃料泵的电子控制单元16。电子控制单元连接于测量燃料管内压力的压力传感器19以及测量燃料管内燃料温度的温度传感器20。这些输入用于确定使用哪个燃料泵以及何时开关燃料泵。电子控制单元进一步连接于发动机的电子控制系统，例如通过数据总线，数据总线还可传递其它控制信号。输入到电子控制单元的一个输入可以例如是发动机实际使用燃料的估算值。

电子控制单元16控制第一泵控制单元17和第二泵控制单元18。第一泵控制单元17可能是接合或脱离第一泵的通断开关，或它可根据所需的流速控制第一燃料泵的旋转速度。由于第一燃料泵的流量范围相对较小，开关是经济合算的解决办法。第二泵控制单元18优选根据所需的流速控制第二燃料泵的旋转速度。第二燃料泵的流量范围相对较大。图2示出用于第一燃料泵12和第二燃料泵13的流速曲线图，其中y轴是效率并且x轴是流量。用于最通常驾驶条件的范围被示为N。

燃料系统适于其中所需流速大范围变化且其中大多数时间使用较低流速的燃料系统。燃料是液体燃料并且可以是汽油、柴油机、乙醇、甲醇或有或者没有添加剂的各种生物质燃料。燃料系统也适于有或者没有返回系统(return system)的系统以及所有种类的燃料箱。

在所示燃料系统中，鞍形油箱用作示例。为了能将燃料从燃料箱的第二腔室传输至第一腔室，使用喷射泵。通过来自燃料泵的一部分流体驱动喷射泵。在所示示例中，被设置为将燃料从第二腔室传输至第一腔室的第一喷射泵由工作的燃料泵驱动，所述燃料泵是第一燃料泵、第二燃料泵或第一和第二燃料泵。也可能仅通过第二燃料泵驱动第一喷射泵。这会稍微地缓解第一燃料泵。当燃料水平传感器检测到燃料应当从第二腔室传输至第一腔室时，第二燃料泵接合从而使来自第二燃料泵的流体驱动第一喷射泵。

图3示出设置有根据本发明的燃料系统的车辆30。在所示示例中，燃料箱定位在内燃发动机前置的车辆的后部处。对于燃料箱和/或发动机在其它位置也是可能的。

图4示出用于向内燃发动机供给燃料的方法的示意性流程图。当车辆的内燃发动机运转时执行该方法。所述方法步骤优选通过在车辆的电子控制单元中运行的计算机程序和计算机程序产品执行。

在步骤100中，启动车辆的内燃发动机。为了启动内燃发动机，打开点火器。第一燃料泵随后接合从而将燃料传送至发动机的高压泵。第一燃料泵在发动机启动期间优选以预定旋转速度运转。也可能在短时间内启动第二燃料泵从而更快地积聚燃料压力。

在步骤110中，内燃发动机启动并且以怠速运转。燃料消耗现在较低从而第一燃料泵能够向发动机传送所需的燃料流量。

在步骤120中，车辆向前驾驶，并且电子控制单元确定驾驶条件和所需的燃料量。根据驾驶条件，选择以下步骤之一。

在步骤130中，以低燃料消耗即轻踩油门踏板中速驾驶车辆。这种情况下，第一燃料泵能够将所需的燃料流量传送至发动机从而保持车辆的速度。

在步骤140中，以中等燃料消耗在高速下驾驶车辆或稳定加速。这种情况下，第二燃料泵接合并且以中等旋转速度下驾驶，并且第一燃料泵分离。根据驾驶条件，控制第二燃料泵的旋转速度从而将所需燃料传送至发动机的高压泵。

在步骤150中，车辆以最大燃料消耗在高速下加速或以超高速驾驶。这种情况下，第二燃料泵接合并且以完全旋转速度被驱动。根据第二燃料泵的设计，也可接合第一燃料泵。无论如何，燃料系统都在最大流速下传送。

电子控制单元继续确定实际驾驶条件并且确定接合哪个燃料泵以及用于该燃料泵的旋转速度。

不认为本发明局限于如上所述的实施例，若干其它变型和改进都是可能的，都在随后专利权利要求的范围内。

附图标记

1：燃料系统

2：内燃发动机

3：燃料箱

4：第一腔室

5：第二腔室

6：容器

7：高压泵

8：燃料管

9：燃料过滤器

10：释压阀

11：止回阀

12：第一燃料泵

13：第二燃料泵

14：第一喷射泵

15：第二喷射泵

16：电子控制单元

17：第一泵控制单元

18：第二泵控制单元

19：压力传感器

20：温度传感器

30：车辆

Claims (12)

1.一种用于车辆的燃料系统，其中，所述燃料系统(1)包括第一燃料泵(12)、第二燃料泵(13)和燃料箱(3)，其中，所述第一燃料泵(12)的容量低于所述第二燃料泵(13)的容量，其中，所述燃料系统包括第一喷射泵(14)，所述第一喷射泵适于将燃料从所述燃料箱(3)的第二腔室(5)传输至所述燃料箱(3)的第一腔室(4)，其中，所述第二燃料泵(13)适于根据来自燃料水平传感器的信号被接合以将燃料从所述第二腔室(5)传输至所述第一腔室(4)，其中来自所述第二燃料泵(13)的流体驱动所述第一喷射泵(14)。

2.根据权利要求1所述的燃料系统，其中，所述第二燃料泵(13)的容量是所述第一燃料泵(12)的容量的至少两倍。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的燃料系统，其中，所述第二燃料泵(13)的容量是所述第一燃料泵(12)的容量的至少四倍。

4.根据权利要求1-2任意一项所述的燃料系统，其中，所述第二燃料泵(13)适于以车辆的最大燃料消耗来供给燃料。

5.根据权利要求1-2任意一项所述的燃料系统，其中，所述第二燃料泵(13)的容量大于100升每小时。

6.根据权利要求1-2任意一项所述的燃料系统，其中，所述第一燃料泵(12)的容量小于50升每小时。

7.根据权利要求1-2任意一项所述的燃料系统，其中，所述第一燃料泵(12)的容量小于30升每小时。

8.根据权利要求1-2任意一项所述的燃料系统，其中，所述第一燃料泵以标称速度运转，并且，根据发动机所需的燃料流量控制所述第二燃料泵的旋转速度。

9.一种包括内燃发动机(2)的车辆，其中，所述车辆(30)包括根据权利要求1-8任意一项所述的燃料系统(1)。

10.一种用于向内燃发动机供给燃料的方法，其中，燃料系统包括第一燃料泵和第二燃料泵，其中，所述第一燃料泵的容量低于所述第二燃料泵的容量，所述方法包括以下步骤：

-启动内燃发动机，

-在低燃料消耗情况下运转所述第一燃料泵，

-在中等燃料消耗情况下以受控旋转速度运转所述第二燃料泵，

-在高燃料消耗情况下以完全旋转速度运转所述第二燃料泵，

-在低燃料消耗情况下，根据来自燃料水平传感器的信号启动所述第二燃料泵以便利用第一喷射泵将燃料从第二腔室传输到第一腔室，其中，来自所述第二燃料泵的流体驱动所述第一喷射泵。

11.根据权利要求10所述的方法，其中，在高燃料消耗情况下所述第一燃料泵也被接合。

12.一种计算机可读介质，其包括存储于其上的计算机程序，当在计算机上运行所述计算机程序时执行根据权利要求10-11任意一项的所述方法中的所有步骤。

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