CN1847641A - 发动机的燃料供给装置 - Google Patents

Abstract

本发明的发动机的燃料供给装置，在燃料供给管路途中分支的第1燃料返回管路(9a)与将未由喷射器(8)喷射的燃料返回的第2燃料返回管路(9b)分别具有遮断阀(14、15)，并与燃料箱(2)连接，在燃料供给管路的接近于喷射器(8)和燃料导向件(6)的位置配设有燃料压力传感器(52)和燃料温度传感器(51)，对它们的输出信号进行检测的电子控制单元(50)进行如下控制：在判断为喷射燃料成为有可能气化的状态时和发动机起动时作成返回式，在通常运转时作成非返回式。在返回式与非返回式之间对液化气燃料的供给方式进行切换，可靠地避免供给燃料的气化，将返回燃料调节成最小限度，避免燃料箱内温度的过分上升。

Description

发动机的燃料供给装置

技术领域

本发明涉及燃料供给装置，其将像LPG或DME那样与汽油相比容易气化的液体燃料从喷射阀喷射到进气管内供给于发动机，尤其涉及这样一种发动机的燃料供给装置：不使燃料供给管路内的LPG气化而仍以稳定的液体状态进行喷射，避免燃料箱内的过分的温度上升。

背景技术

用配置于进气管的喷射阀以液体方式对液体燃料进行计量喷射并供给于发动机的系统是众所周知的，但对于汽油，如图6所示，用泵3对储藏在燃料箱2内的液体燃料进行加压，用燃料供给管路4B将其送到燃料导向件6，再向配置于发动机21的进气管22的喷射阀8分配，未被喷射的剩余燃料经设有压力调节器10的燃料返回管路9B而返回到燃料箱2，这是普通的技术方案。另一方面，对于容易气化的液体燃料即LPG，也像例如日本实开昭61-138860号公报、实开昭62-87162号公报和特开昭63-18172号公报所记载的那样，使用与图6所示结构相同的系统。

通过将前述众所周知的返回式燃料供给系统应用于像LPG那样容易气化的液体燃料的喷射，从而可避免燃料导向件和喷射器内的液体燃料因发动机热量所引起的温度上升而发生气泡使燃料喷射量不稳定的问题。但是，在长时间使发动机运转的场合，温度高的剩余燃料大量返回到燃料箱内，随着燃料箱内温度上升，燃料箱内压力也就上升，因此，产生燃料箱破损的危险性或难以进行燃料再补充的这种问题。

针对该问题，本案申请人先前在特开平1-127700号公报中揭示了这样一种技术方案：在具有连接在燃料供给管路的燃料箱附近的压力调节器的第1返回管路和具有连接在燃料导向件末端侧的压力调节器的第2返回管路，分别设有开闭阀，通过对其进行开闭控制，发动机起动时为返回式，起动后经过规定时间后切换成非返回式，由此避免箱内温度上升。

但是，当在该技术方案中也考虑实际车辆的使用状态时，尤其在将LPG作为燃料的出租车车辆中，堵车和待机等怠速运转状态的比例较多，加上几乎没有行驶所产生的冷却空气向发动机室的流入，由此，燃料导向件和喷射器处于高温的机会(时间)也就较多。因此，此时当采用非返回式的燃料供给方式时，因燃料消耗量少，燃料流量也小，故燃料导向件和接近它的燃料供给管路内的燃料温度逐渐上升，容易产生气泡、发动机运转不顺畅这种问题。

对此，日本特开平7-27030公报揭示了如下结构的技术方案：为检测出发动机燃料系统零件的温度状态，在检测出高温状态时，将燃料泵的控制量修正为增量侧，仅在修正为增量侧时切换成返回式。通过作成这种控制，可确保充分的燃料流量，从而可避免接近发动机的燃料供给管路内的燃料温度过分上升的情况。

但是，由于该技术仅是根据发动机燃料系统零件的温度对燃料排出量和燃料供给方式的切换进行控制，不是在避免供给燃料气化的同时将返回到燃料箱的返回燃料调节成最小限度的方法，故在假定长时间来自发动机的受热的出租车车辆等的怠速运转时等中，长时间温度高的返回燃料就积蓄在箱内，产生内部温度过分上升、同时压力也上升的问题。

特许文件1：日本专利实开昭61-138860号公报；

特许文件2：实开昭62-87162号公报；

特许文件3：特开昭63-18172号公报；

特许文件4：特开平1-127700号公报；

特许文件5：特开平7-27050公报。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种发动机的燃料供给装置，其可在返回式和非返回式之间切换液化气燃料的供给方式，能可靠地避免供给燃料的气化、修正泵的运转状况并将返回燃料调节成最小限度，可避免燃料箱内温度的过分上升。

为实现上述目的，本发明的发动机的燃料供给装置是，由对应于发动机要求流量而被输出控制的燃料泵对燃料箱的液化气燃料进行加压，由燃料供给管路将其送向喷射器，在该燃料供给管路途中分支的第1燃料返回管路和将未由喷射器喷射的燃料返回的第2燃料返回管路分别具有遮断阀，并与燃料箱连接，电子控制单元通过对该二个遮断阀进行开闭控制，在返回式和非返回式之间对燃料供给方式进行切换控制，

在燃料供给管路的接近于喷射器的位置配设燃料压力传感器和燃料温度传感器，对这些输出信号进行检测的电子控制单元进行如下控制：在判断为喷射燃料处于有可能气化的状态时和发动机起动时作成返回式，在通常运转时作成非返回式。

在作成这种结构的场合，流过发动机(室)被加热的燃料基本上没有(非返回式)再返回到燃料箱的量，且由配设于接近于喷射器和燃料导向件的位置的燃料温度传感器与燃料压力传感器来监视供给燃料的状态，当进入燃料有可能气化的警戒状态时，通过将燃料供给方式从非返回式切换到返回式，则即使在长时间运转的使用条件下，也可避免燃料气化的麻烦，并可避免燃料箱内温度的过分上升。

另外，在上述的发动机的燃料供给装置中，配置有对燃料箱的燃料温度进行检测用的燃料温度检测装置，电子控制单元利用该燃料温度检测装置对储藏于燃料箱内的燃料温度进行监视，若以检测出的燃料温度为基础对燃料供给方式从返回式转换到非返回式的切换标准值进行变更，则即使燃料箱内温度有变化，也能容易地更可靠地避免喷射燃料的气化。

此外，在该发动机的燃料供给装置中，电子控制单元将表示所使用的液化气燃料中成为气相与液相的边界值的温度和压力关系的蒸气压曲线数据储存在储存装置中，在检测出的燃料温度接近该边界值并进入规定的警戒温度区域的场合，若对燃料泵进行控制为通常运转用的输出，直到返回到该警戒温度区域外，则能更可靠地避免燃料供给管路内的液体燃料的气化。并且，若将该燃料温度检测装置作成如下的结构，即：通过电子控制单元以一定时间间隔在反馈控制和开环控制之间对泵的运转进行切换，从燃料压力传感器所检测出的燃料压力值对燃料箱内的燃料压力进行逆运算，根据前述的蒸气压曲线数据来推定燃料箱内的燃料温度，对燃料温度进行检测，那么，就不需要燃料箱用的燃料温度传感器，可将成本抑制得较低廉。

还有，在该发动机的燃料供给装置中，燃料箱内温度在长时间运转中逐渐变化，箱内压力也逐渐变化，因此，若电子控制单元用逆运算后的燃料箱内燃料压力而适当变更下一次的反馈控制的燃料压力目标值并加以执行，则可将成本抑制得较低廉，并可进行更精密的反馈控制。

此外，在上述的发动机的燃料供给装置中，电子控制单元利用燃料温度传感器和燃料压力传感器始终对燃料温度和燃料压力进行监视，并将燃料泵的输出反馈控制成燃料在燃料供给管路内未气化范围的规定压力。由此，可柔性地应对仅靠燃料供给管路的切换所不能应对的燃料温度和压力的变化。特别是在向返回式切换时，可防止第2燃料返回管路打开所产生的燃料急剧的压力下降，有效地避免气化。并且，利用这种反馈控制，也容易将向燃料箱返回的返回燃料的量调节成最小限度。

并且，若通过使供给于燃料泵的供给电力变化将电子控制单元进行的燃料泵的输出控制作成规定的输出，则燃料泵的输出控制就容易，且是可靠的。

采用本发明，对于可将燃料供给方式在返回式与非返回式之间进行切换的燃料供给装置，可应对各种场合而可靠地避免供给燃料的气化，修正泵的运转状况并将返回燃料调节成最小限度，可有效地避免燃料箱内温度的过分上升。

附图说明

图1是表示本发明实施例的配置图。

图2是用来说明图1的燃料供给装置动作的波形图。

图3是燃料温度较低时的波形图。

图4是用来说明图1的燃料泵的控制方法的表示燃料泵输出变动所产生的燃料压力的变动和燃料流量变动关系的曲线图。

图5是表示在图1的燃料供给装置所使用的LPG中成为气相和液相边界的压力和温度关系的蒸气压线的曲线图。

图6是汽油喷射系统的配置图。

具体实施方式

对于本发明的实施例，下面用附图来详细说明。

图1表示配设有本实施例的燃料供给装置的发动机的燃料供给系统的配置图，在燃料箱2的出口侧配设有燃料泵3，燃料供给管路4A在未图示的发动机的进气管22中配设在节流阀7的下游，并与配置多个喷射器8的燃料导向件6连接。

另外，在燃料供给管路4A的燃料箱2附近部分(例如车辆后部后货箱内等)，在此处分支而与燃料箱2连接的第1燃料返回管路9a具有单向阀14和遮断阀12。此外，从燃料导向件6末端侧延伸出、在第1燃料返回管路9a的遮断阀12下游侧合流的第2燃料返回管路9b具有单向阀15和遮断阀13，这些形成燃料返回管路9A。

并且，在燃料供给管路4A的喷射器8附近(燃料导向件6入口附近)配设有对燃料温度进行检测的温度传感器51和对燃料压力进行检测的压力传感器52，分别将数据信号输出到电子控制单元50。电子控制单元50根据发动机的负荷状态，利用PWM(脉冲宽度调节)控制等变更燃料泵3的输出，调节排出量。

此外，电子控制单元50对配置于第1燃料返回管路9a和第2燃料返回管路9b的电磁式遮断阀12、13进行控制，在返回式和非返回式之间对燃料供给方式进行切换控制，发动机起动时控制成返回式，通常运转时控制成非返回式，这种功能与上述的众所周知的燃料供给装置相同。

此外，本发明的特点在于：利用配设在喷射器5和燃料导向件6附近的温度传感器51和压力传感器52对喷射燃料的状态进行检测，当喷射的燃料可能产生气化时，作成切换为返回式的控制，并从储存于电子控制单元50的储存装置的数据来推定燃料箱2内燃料的状态，根据所推定的箱内燃料温度，遮断阀12、13的切换值(温度)被设定成可变，再以一定时间，在反馈控制与开环控制之间对燃料泵2的运转进行切换，就能进行下一次的闭环控制中目标压力值的设定变更。

首先，用图1的燃料供给系统的配置图来说明本实施例的基本的作用，储存在燃料箱2内的液体燃料(例如液体LPG)利用燃料泵3从燃料箱2被送入燃料供给管路4A，通过遮断阀11进入燃料导向件6，从向发动机进气管22内开口的喷射阀8以液体状态喷射。

并且，在通常运转的开环控制时，喷射压力利用设于燃料返回管路9a、也起到压力调节装置作用的单向阀14而被调节成规定的一定压力，剩余燃料经燃料返回管路9b被返回到燃料箱2，在反馈控制(转换)时，燃料泵3由电子控制单元50进行输出控制，以成为相对于压力传感器52的检测压力被设定成稍低的反馈目标压力，返回到燃料箱2内的燃料返回量成为零。

下面，对于不同于通常运转的特殊运转状态时和与其对应的本实施例中特点部分的作用，参照各传感器的输出信号、遮断阀12、13和燃料泵3的驱动信号的波形图所示的图2来说明。

首先说明发动机起动时(A的时刻)，燃料泵3由开环控制运转规定时间，在遮断阀12关闭、遮断阀13打开的状态(返回式)下，剩余燃料经燃料供给管路4A～燃料导向件6～第2燃料返回管路9b的路径而返回到燃料箱2。并且，在经过规定时间后，燃料泵3由反馈(闭环)控制进行运转，进入遮断阀12为打开、遮断阀13为关闭的状态(非返回式)，剩余燃料为零。

另一方面，在特殊运转状态，例如急剧的过渡运转时，燃料泵3从反馈控制成为开环控制，剩余燃料以遮断阀12为打开、遮断阀13为关闭的状态(返回式)而从第1燃料返回管路9a返回到燃料箱2。另外，根据不同的燃料温度传感器51的检测温度，如图3所示，在开环控制中也具有计算表，燃料泵3的输出值与该温度对应地被控制成不相同。

另外，燃料导向件6内和喷射器8内的燃料温度在成为高温时(B的时刻)，燃料泵3从反馈控制成为开环控制。成为遮断阀12为关闭、遮断阀13为打开的状态(返回式)，维持该状态，直到附近的温度传感器51下降到规定的设定温度为止，剩余燃料从第2燃料返回管路9b返回到燃料箱2。然后，燃料泵3进入反馈控制，成为遮断阀12为打开、遮断阀13为关闭的状态(返回式)，剩余燃料为零。

在本实施例中，每一定时间(周期的)从通常运转仅将燃料泵3的运转输出自反馈控制状态变更增量为开环控制状态，监视燃料压力传感器52的检测值，由电子控制单元50推定燃料箱2内的燃料压力，运算下一次的反馈控制的目标压力，据此，逐渐使燃料泵3的输出下降，以新的更新反馈控制压力目标值进行运转，容易实现更可靠的控制。

然而，如图4的表示燃料泵的压力和燃料流量关系的特性曲线所示，在某种运转状态下，燃料流量由与压力调节装置(调压器)进行的设定压力的交叉点所决定，但通过逐渐使泵输出下降，流量也减少，若使其更低，最后与设定压力的交点消失，通过调压器的燃料流量为零。因此，在此瞬间，燃料导向件和喷射器内的燃料压力明显下降。

因此，在燃料泵3输出下降开始后，配设在燃料导向件6附近的压力传感器52读出燃料压力明显下降的瞬间，电子控制单元50使泵输出上升至到此时的运转输出值D1与输出下降开始时的运转输出值D0的平均值D2为止。并且，再次从D2逐渐使输出下降，与前述相同，压力明显下降，使输出上升至该运转输出值D3与D2的平均值为止，反复该动作。

通过实行这种控制，即使是特殊的运转状态，也能维持设定压力值且可将通过调压器的燃料的量调节成接近于零，能可靠地避免燃料压力急剧下降而在燃料供给管路中产生气泡的现象，并可将返回到燃料箱2的返回燃料的量作成最小限度。

图5表示涉及本实施例的燃料供给装置所使用的LPG燃料、表示成为气相和液相的边界值的压力和温度关系的蒸气压线曲线，而电子控制单元50预先将该数据储存于储存装置中，如图所示，在闭环控制时，在燃料导向件6附近的燃料温度上升的场合，成为与该边界值对应的警戒区域(Tm)内的温度T1时解除闭环控制，作成开环控制，使其上升到通常运转的输出值D4，并维持该输出值，直到温度下降到警戒区域(Tm)外的温度T2为止。

通过作成这种控制，维持特殊的运转状态，从而在成为燃料变化成气相的温度前增加燃料排出量，能可靠且迅速地使燃料温度下降。

Claims (7)

1.一种发动机的燃料供给装置，用对应于发动机要求流量而被输出控制的燃料泵对燃料箱的液化气燃料进行加压，用燃料供给管路将其送向喷射器，在所述燃料供给管路途中分支的第1燃料返回管路和将未用所述喷射器喷射的燃料返回的第2燃料返回管路分别具有遮断阀，并与所述燃料箱连接，电子控制单元通过对所述二个遮断阀进行开闭控制，在返回式和非返回式之间对燃料供给方式进行切换控制，其特征在于，

在所述燃料供给管路的接近所述喷射器的位置上配设燃料压力传感器和燃料温度传感器，对该两个传感器的输出信号进行检测的所述电子控制单元进行如下控制：在判断为喷射燃料处于有可能气化的状态时和发动机起动时作为返回式，在通常运转时作为非返回式。

2.如权利要求1所述的发动机的燃料供给装置，其特征在于，配置有对所述燃料箱的燃料温度进行检测用的燃料温度检测装置，所述电子控制单元利用该燃料温度检测装置对所述燃料箱内的燃料温度进行监视，以检测出的燃料温度为基础对燃料供给方式从返回式转换到非返回式的切换标准值进行变更。

3.如权利要求2所述的发动机的燃料供给装置，其特征在于，所述电子控制单元将表示所使用的液化气燃料中成为气相与液相间的边界值的温度和压力关系的蒸气压曲线数据储存在储存装置中，在检测出的燃料温度接近所述边界值并进入规定的警戒温度区域的场合，作为通常运转用的输出对所述燃料泵进行控制，直到返回到该警戒温度区域外。

4.如权利要求3所述的发动机的燃料供给装置，其特征在于，所述燃料温度检测装置为如下的结构：所述电子控制单元以固定时间间隔在反馈控制和开环控制之间对所述燃料泵的运转进行切换，从用所述燃料压力传感器检测出的燃料压力值对所述燃料箱内的燃料压力进行逆运算，根据所述蒸气压曲线数据来推定所述燃料箱内的燃料温度，从而检测燃料温度。

5.如权利要求4所述的发动机的燃料供给装置，其特征在于，所述电子控制单元利用所述逆运算后的燃料箱内燃料压力，对下一次的反馈控制的燃料压力目标值适当变更地实行控制。

6.如权利要求1、2、3、4或5所述的发动机的燃料供给装置，其特征在于，所述电子控制单元利用所述燃料温度传感器和所述燃料压力传感器始终对燃料温度和燃料压力进行监视，并将所述燃料泵的输出反馈控制成规定压力，在该规定压力的范围内，燃料在所述燃料供给管路内不气化。

7.如权利要求1、2、3、4、5或6所述的发动机的燃料供给装置，其特征在于，由所述电子控制单元对燃料泵进行的输出控制，是通过使供给所述燃料泵的供给电力变化而成为规定的输出。

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