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CN100554673C - 用于车辆的燃料供应设备 - Google Patents

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CN100554673C
CN100554673C CNB2006800028655A CN200680002865A CN100554673C CN 100554673 C CN100554673 C CN 100554673C CN B2006800028655 A CNB2006800028655 A CN B2006800028655A CN 200680002865 A CN200680002865 A CN 200680002865A CN 100554673 C CN100554673 C CN 100554673C
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Abstract

燃料管道(190和192)将燃料从设置在车辆的后部区域(600R)内的燃料箱(165)分别导引至低压燃料供应系统(11)和高压燃料供应系统(12)，以用于将燃料喷射至设置在车辆的前部区域(600F)内的发动机(10)。燃料管道(190和192)之间的分支点被布置在燃料箱(165)附近以确保低压燃料供应系统(11)与高压燃料供应系统(12)之间较长的管道长度。这可抑制因将高压燃料供应系统(12)内从高压燃料泵(200)排放的燃料返回至燃料管道(192)所导致的低压燃料供应系统(11)处燃料压力的波动。

Description

用于车辆的燃料供应设备
技术领域
本发明涉及用于车辆的燃料供应设备，具体涉及用于设置有对于内燃机的多个燃料供应系统的车辆的燃料供应设备。
背景技术
就内燃机的结构而言，已知一种具有用于将燃料喷射到进气口中的进气歧管喷射器以及用于将燃料喷射到气缸中的缸内喷射器两者的内燃机。在这种内燃机中，通过根据工作状态将使用进气歧管喷射器的进气歧管喷射与使用缸内喷射器的缸内直接喷射相结合来进行燃料喷射控制。
在这种内燃机中，需要将从缸内喷射器(其将燃料直接喷雾到气缸中)喷射的燃料压力设定为较高压力。同时，从进气歧管喷射器喷射的燃料压力低于缸内喷射器所需的压力。因此，在用于内燃机的燃料供应设备中，布置有多个供应燃料压力具有差异的燃料供应系统。
具体而言，在设置于向缸内喷射器供应燃料的燃料供应系统(即，高压燃料供应系统)中的高压燃料泵在每个排出行程期间将排放的多余燃料返回至燃料吸入侧的结构中，已经发现在将燃料供应至进气歧管喷射器的燃料供应系统(即，低压燃料供应系统)中会发生燃料压力脉动(例如，日本专利早期公开号11-351043；此后，其称作“专利文献1”)。
专利文献1提出了一种用于对在进气歧管喷射器(辅助燃料喷射阀)上燃料压力的这种脉动进行抑制的结构，其中将燃料滤清器布置于燃料管道处，并位于对缸内喷射器(主燃料喷射阀)的燃料喷射压力进行调节的高压调节器的燃料返回端口与燃料供应管和进气歧管喷射器(辅助燃料喷射阀)的连接端口之间。在专利文献1中揭示的燃料喷射控制设备中，通过设置燃料滤清器可防止因返回的多余燃料产生的燃料压力脉动对进气歧管喷射器(辅助燃料喷射阀)的燃料压力产生不利影响。
还提出了一种用于燃料供应设备的结构(例如，日本专利早期公开号08-082250，此后，其称为“专利文献2”)，其中将燃料供应截止阀布置于燃料管道处以防止在发动机因车辆碰撞等因素损坏时的燃料渗漏。在专利文献2揭示的燃料渗漏防止设备中，当加速度传感器检测到加速度的改变量超过规定值时，关闭燃料供应截止阀。
发明内容
但是，如专利文献1中揭示的结构，当将诸如燃料滤清器之类的压力衰减机构设置于高压燃料供应系统时，会在高压燃料泵中产生汽阻，由此导致缸内喷射器(主燃料喷射阀)处燃料压力的波动。此外，专利文献1及专利文献2均未具体揭示如何在车辆中将燃料管道从燃料箱布置至高压燃料供应系统以及低压燃料供应系统。
为了解决上述问题，完成了本发明，本发明的目的在于提供一种用于车辆(其设置有对于内燃机的多个燃料供应系统)的燃料供应设备中的燃料管道结构，其可抑制燃料供应系统中的燃料压力脉动。
根据本发明的用于车辆的燃料供应设备包括燃料箱、第一燃料供应系统、第二燃料供应系统、第一燃料管道以及第二燃料管道。燃料箱相对于所述车辆的中心被布置在后部区域内并存储燃料。第一燃料供应系统包括用于将燃料喷射到内燃机中的第一燃料喷射机构，该内燃机相对于所述车辆的中心被布置在前部区域内。第二燃料供应系统包括用于将燃料喷射到所述内燃机中的、与所述第一燃料喷射机构不同的第二燃料喷射机构。第一燃料管道被设置成将所述燃料从所述燃料箱导引至所述第一燃料供应系统。第二燃料管道被设置成用于将所述燃料从所述燃料箱导引至所述第二燃料供应系统。所述第一与第二燃料管道在所述燃料箱附近分支。
根据上述用于车辆的燃料供应设备，用于将燃料从燃料箱分别导引至第一和第二燃料供应系统的第一和第二燃料管道之间的分支点被布置在燃料箱出口侧的附近。这可确保第一和第二燃料供应系统之间足够长的燃料管道长度，因此能够防止一个燃料供应系统中燃料压力波动的因素不利地影响另一燃料供应系统。因此，可以实现能够抑制各个燃料供应系统内燃料压力改变(脉动)的燃料管道结构。
优选地，在根据本发明的用于车辆的燃料供应设备中，所述第一和第二燃料管道中的一个和另一个相对于所述车辆的中心被分别布置在右侧区域和左侧区域内。
根据上述用于车辆的燃料供应设备，用于将燃料导引至第一燃料供应系统的第一燃料供应管道与用于将燃料导引至第二燃料供应系统的第二燃料供应管道相对于车辆中心被布置在左侧和右侧区域中的一个和另一个中。因此，即使在一个燃料管道和/或一个燃料供应系统例如因车辆侧面碰撞而损坏的情况下，另一个燃料管道和另一个燃料供应系统还可继续向内燃机进行燃料喷射。这允许驾驶员在车辆侧面碰撞时使车辆行进至安全位置。
优选地，在根据本发明的用于车辆的燃料供应设备中，所述第一燃料供应系统包括高压燃料泵，所述高压燃料泵用于对由所述第一燃料管道导引的燃料增压并将由此获得的燃料排放，并将从所述第一燃料喷射机构喷射的燃料的压力控制为规定压力。此外，所述第二燃料供应系统将从所述第二燃料喷射机构喷射的燃料的压力设定为低于所述规定压力的压力。
根据上述用于车辆的燃料供应设备，可以将由第一燃料供应系统喷射的燃料的压力维持在较高的水平，由此可以通过第一燃料供应系统将燃料直接喷射到气缸中。同时，进气歧管喷射机构(例如，进气歧管喷射器)可将燃料经由第二燃料系统喷射以低于规定压力的压力进行喷射。因此，在设置有缸内喷射机构(例如，缸内喷射器)以及进气歧管喷射机构两者的内燃机中，可以实现可抑制各个喷射器中燃料压力波动的燃料管道结构。
优选地，根据本发明的用于车辆的燃料供应设备还包括燃料截止阀。该燃料截止阀被设置在所述第一和第二燃料管道中的至少一个中、布置在所述第一和第二燃料管道的分支点与所述第一或第二燃料供应系统之间、并位于所述分支点附近。
根据上述用于车辆的燃料供应设备，将能够停止从燃料箱进行燃料供应的燃料截止阀设置在第一和第二燃料管道中的至少一个中。燃料截止阀被布置在第一和第二燃料管道的分支点附近，这可最小化因燃料管道破裂导致的燃料渗漏。
在上述结构中，具体而言，用于车辆的燃料供应设备还包括加速度传感器。与所述燃料截止阀对应地为所述第一和第二燃料管道中的至少一个设置该加速度传感器。根据所述对应加速度传感器的检测值来致动所述燃料截止阀以切断所述燃料。
根据上述用于车辆的燃料供应设备，可以使用加速度传感器来判定在车辆的布置了相应燃料管道的一侧存在/不存在碰撞，并可在碰撞的发生时利用燃料截止阀来自动地切断燃料供应。因此，能够使因碰撞导致燃料破裂时最小化燃料渗漏。
根据本发明的另一方面的用于车辆的燃料供应设备包括燃料箱、第一燃料供应系统、第二燃料供应系统、第一燃料管道以及第二燃料管道。燃料箱相对于所述车辆的中心被布置在后部区域内。第一燃料供应系统包括用于将燃料喷射到内燃机中的第一燃料喷射机构，该内燃机相对于所述车辆的中心被布置在前部区域内。第二燃料供应系统包括用于将燃料喷射到所述内燃机中的、与所述第一燃料喷射机构不同的第二燃料喷射机构。第一燃料管道被设置成将所述燃料从所述燃料箱导引至所述第一燃料供应系统。第二燃料管道被设置成将所述燃料从所述燃料箱导引至所述第二燃料供应系统。所述第一和第二燃料管道在所述车辆的所述后部区域内分支。
根据本发明的另一方面的用于车辆的燃料供应设备包括燃料箱、第一燃料供应系统、第二燃料供应系统、第一燃料管道以及第二燃料管道。燃料箱被构造成存储燃料。第一燃料供应系统包括用于将燃料喷射到内燃机中的第一燃料喷射机构。第二燃料供应系统包括用于将燃料喷射到所述内燃机中的、与所述第一燃料喷射机构不同的第二燃料喷射机构。第一燃料管道被设置成将所述燃料从所述燃料箱导引至所述第一燃料供应系统。第二燃料管道被设置成将所述燃料从所述燃料箱导引至所述第二燃料供应系统。所述第一和第二燃料管道之间的分支点被设置成，使得所述分支点与所述燃料箱之间的燃料管道长度短于所述分支点与所述第一和第二燃料供应系统中的每个之间的燃料管道长度。
如上所述，本发明的主要优点在于能够容易地实现一种燃料管道结构，其能够抑制对于内燃机的多个燃料供应系统中每个的燃料压力脉动。
附图说明
图1是结合有根据本发明实施例的燃料供应设备的发动机系统的示意性结构图。
图2是示出根据本发明实施例的燃料供应设备的结构的框图。
图3是示出图2所示的高压燃料泵的工作情况的概念图。
图4和图5是框图，分别示出了在根据本发明实施例的燃料供应设备中的燃料管道结构的第一和第二示例。
具体实施方式
以下将参考附图详细描述本发明的实施例。在以下描述中，附图中相同或相应的部分被赋予相同的附图标记，且在适当情况下将不重复对其的详细描述。
图1示意性地示出了结合有根据本发明的实施例的燃料供应设备的发动机系统。尽管在图1中示出了直列四缸汽油发动机，但本发明的应用并不限于该示出的发动机。
如图1所示，发动机(内燃机)10包括四个气缸112，它们经由相应的进气歧管20连接至共用的稳压罐30。稳压罐30经由进气管40连接至空气滤清器50。在进气管40中，布置有气流计42以及由电机60驱动的节气门70。独立于加速器踏板100，节气门70根据发动机ECU(电子控制单元)300的输出信号来控制其开度。气缸112连接至共用的排气歧管80，排气歧管80接着连接至三元催化转化器90。
对于每个气缸112均设置有用于将燃料喷射到气缸中的缸内喷射器110以及用于将燃料喷射到进气口和/或进气歧管中的进气歧管喷射器120。根据发动机ECU 300的输出信号来控制这些喷射器110、120。
缸内喷射器110连接至共用的燃料输送管(以下也称为“高压输送管”)130，并且进气歧管喷射器120连接至共用的燃料输送管(以下也称为“低压输送管”)160。通过将在以下详述的燃料供应部分150来实现对燃料供应管130、160的燃料供应。低压输送管160、燃料供应部分150以及高压输送管130构成图1所示的发动机系统中的燃料供应设备。
利用数字计算机来构造发动机ECU 300，其包括经由双向总线310彼此连接的ROM(只读存储器)320、RAM(随即访问存储器)330、CPU(中央处理单元)340、输入端口350以及输出端口360。
气流计42产生与进气量成比例的输出电压，且气流计42的该输出电压经由A/D转换器370被输入至输入端口350。冷却剂温度传感器380安装至发动机10，该传感器产生与发动机冷却剂温度成比例的输出电压。冷却剂温度传感器380的输出电压经由A/D转换器390被输入至输入端口350。
燃料压力传感器400安装至高压输送管130，该传感器产生与高压输送管130内燃料压力成比例的输出电压。燃料压力传感器400的输出电压经由A/D转换器410被输入至输入端口350。空燃比传感器420安装至位于三元催化转化器90上游的排气歧管80。空燃比传感器420产生与排气中氧气浓度成比例的输出电压，而空燃比传感器420的输出电压经由A/D转换器430被输入至输入端口350。
本实施例的发动机系统中的空燃比传感器420是产生与发动机10中燃烧的空燃混合物的空燃比成比例的输出电压的全范围空燃比传感器(线性空燃比传感器)。可以使用O2传感器作为空燃比传感器420，该传感器以开/关的方式检测在发动机10中燃烧的混合物的空燃比相对于理论空燃比是浓还是稀。
加速器踏板100连接至产生与加速器踏板100的下压程度成比例的输出电压的加速器下压程度传感器440。加速器下压程度传感器440的输出电压经由A/D转换器450被输入至输入端口350。产生表示发动机速度的输出脉冲的发动机速度传感器460连接至输入端口350。此外，加速度传感器(G传感器)480L、480R每个检测其所处位置处的加速度，并将与测量的加速度成比例的输出电压传输到发动机ECU 300。加速度传感器480L、480R的输出电压经由A/D转换器455被输入至输入端口350。
发动机ECU 300的ROM 320以映射图的形式预先存储对应于工作状态(其基于分别由上述加速器下压程度传感器440和发动机速度传感器460获得的发动机负载率和发动机速度)而设定的燃料喷射量的值以及基于发动机冷却剂温度的修正值。发动机ECU 300通过执行规定程序，基于来自各个传感器的信号产生用于控制发动机系统整体工作的各种控制信号。这些控制信号经由输出端口360以及驱动电路470被传输至构成发动机系统的装置和电路。
图2示出了根据本发明实施例的燃料供应设备的结构。
在图2中，除了缸内喷射器110、高压输送管130、进气歧管喷射器120以及低压输送管160以外的其他部分对应于图1的燃料供应部分150。
低压燃料泵170从燃料箱165抽吸燃料，并以规定压力(低压设定值)将其排放。从低压燃料泵170排放的燃料经由燃料滤清器175和燃料压力调节器180输送至低压燃料通道。低压燃料泵170是电驱动类型的，并可通过发动机ECU 300来控制其致动时机和排放量(流率)。
低压燃料通道在分支点Na分支为延伸至低压输送管160的燃料管道190以及连接至高压燃料泵200的燃料管道192。当低压系统中的燃料压力开始增大时燃料压力调节器180打开以形成通路，燃料压力调节器180附近的低压燃料通道内的燃料(即，刚刚由低压燃料泵170泵吸的燃料)通过该通路返回至燃料箱165。这样可将低压燃料通道内的燃料压力维持在规定水平。此外，返回至燃料箱165的燃料是刚刚从燃料箱165泵吸的燃料，这防止了燃料箱165内温度上升。
发动机驱动型高压燃料泵200附装至气缸盖(未示出)。在高压燃料泵200中，通过设置在发动机10的进气门(未示出)或排气门(未示出)的凸轮轴204处的、用于泵的凸轮202的旋转，以往复的方式驱动泵缸210内的活塞220。高压燃料泵200还包括由泵缸210和活塞220限定的高压泵室230、连接至燃料管道192的通道(gallery)245以及起配量阀作用的电磁溢流阀250。电磁溢流阀250是控制通道245与高压泵室230之间的连接/断开的阀。
高压燃料泵200的排放侧经由高压燃料通道260连接到将燃料输送至缸内喷射器110的高压输送管130。高压燃料通道260设置有抑制燃料从高压输送管130朝向高压燃料泵200倒流的止回阀240。此外，设置在燃料箱165中的低压燃料泵170经由分支点Na和燃料管道192连接至高压燃料泵200的吸入侧。
参考图3，在伴随着用于泵的凸轮202的旋转，活塞220的提升量减小的吸入行程中，随着活塞220的往复运动高压泵室230的容积增大。在该吸入行程中，将电磁溢流阀250维持在打开状态。
再参考图2，在电磁溢流阀250的阀打开期间，通道245与高压泵室230连通，由此在吸入行程将燃料从燃料管道192经由通道245抽吸到高压泵室230中。
再参考图3，在通过用于泵的凸轮202的旋转，活塞220的提升量增大的排放行程中，随着活塞220的往复运动高压泵室230的容积减小。在该排放行程中，发动机ECU 300控制电磁溢流阀250的打开/关闭。
再参考图2，在排放行程中电磁溢流阀250的阀打开期间，通道245与高压泵室230连通。因此，抽吸到高压泵腔230中的燃料经由通道245溢出至燃料管道192那侧。即，燃料经由通道245被排放返回燃料管道192，而不是经由高压燃料通道260被输送至高压输送管130。
同时，在电磁溢流阀250的阀关闭期间，通道245不与高压泵室230连通。因此，在排放行程中增压的燃料经由高压燃料通道260被朝向高压输送管130输送，而不是倒流入通道245。
发动机ECU 300通过参考由燃料压力传感器400检测的燃料压力以及由ECU控制的燃料喷射量来控制对电磁溢流阀250的打开/关闭时机。因此，发动机ECU 300可控制在高压燃料泵200处增压并输送至高压输送管130的燃料量，以从而将高压输送管130内的燃料压力调节至所需水平。
如上所述，在图2所示的燃料供应设备中，低压燃料泵170共用地将燃料供应至由进气歧管喷射器120和低压输送管160构成的低压燃料供应系统11以及由缸内喷射器110、高压输送管130和高压燃料泵200构成的高压燃料供应系统12。这意味着从高压燃料泵200排放返回燃料管道192的燃料会引起低压燃料供应系统11中燃料压力的脉动。
图4示出了根据本发明实施例的燃料供应设备中的燃料管道构造的第一示例。
参考图4，在结合有根据本发明实施例的燃料供应设备的车辆中，前轮500和发动机10相对于车辆的中线600布置在前部区域600F内，而后轮510和燃料箱165布置在后部区域600R内。如图2所示，低压燃料泵170以集成方式布置在燃料箱165中。
包括低压输送管160的低压燃料供应系统11以及包括高压燃料泵200的高压燃料供应系统12也与发动机10相关地被布置在前部区域600F中。
在图4中，以示例方式示出具有V型发动机布置的车辆，其中为各个气缸组布置低压输送管160a、160b。以下将低压输送管160a、160b统称为低压输送管160。对于高压燃料供应系统12，在图4中未示出的、高压燃料泵200的后续部分如图2所示设置。
在根据本发明实施例的燃料供应设备中，在燃料箱165附近设置燃料管道190(其将来自燃料箱165的燃料(即，从低压燃料泵170排放的燃料)导引至低压燃料供应系统11)与燃料管道192(其将来自燃料箱165的燃料导引至高压燃料供应系统12)之间的分支点Na。
上述设置确保了低压燃料供应系统11与高压燃料供应系统12之间(具体而言，从高压燃料泵200至低压输送管160)较长的管道长度。因此，可以抑制因从高压燃料泵200将燃料排放返回燃料管道192所导致的低压燃料供应系统11处的燃料压力波动，由此稳定各个燃料供应系统11和12中的燃料压力。注意，以螺旋方式或折叠方式设置各个燃料管道190和192以确保较长的管道长度。
此外，在根据本发明实施例的燃料供应设备中，将用于低压燃料供应系统11的燃料管道190和用于高压燃料供应系统12的燃料管道192相对于车辆的中线650分别布置在左侧区域650L和右侧区域650R内。或者，可相反于图4所示的设置将燃料管道192和燃料管道190分别布置在左侧区域650L和右侧区域650R内。
当如上所述燃料管道190、192中的一个和另一个被分别布置在车辆的左侧和右侧区域650L、650R中时，即使燃料管道之一(190或192)例如因车辆侧面处的碰撞而损坏时，剩余的那个燃料管道(192或190)仍可继续将燃料供应至相应的燃料供应系统12或11。这允许驾驶员利用缸内喷射器110或进气歧管喷射器120使车辆行进至安全位置。
此外，如图5所示，可分别为燃料管道190和192设置燃料截止阀700和702。响应于来自发动机ECU 300的控制信号GL来致动燃料截止阀700，以切断从燃料箱165至低压燃料供应系统11的燃料供应。类似地，响应于来自发动机ECU 300的控制信号GR来致动燃料截止阀702，以切断从燃料箱165至高压燃料供应系统12的燃料供应。
当由布置在车辆的左侧区域650L中的加速度传感器480L检测的加速度到达规定水平或更大时，输出控制信号GL。类似地，当由布置在车辆的右侧区域650R中的加速度传感器480R检测的加速度变为等于或大于规定阈值时，输出控制信号GR。该阈值被设定为使得可以检测到导致燃料管道190或192开裂的、车辆侧面处的碰撞。
根据图5所示的构造，当在车辆侧面处发生碰撞时，可以响应于由相应一侧的加速度传感器480L或480R检测的加速度超过阈值，来致动损坏一侧的燃料截止阀700或702。由此，可以自动检测车辆侧面处碰撞的发生并抑制因碰撞那侧的燃料管道190、192以及/或者低压燃料供应系统11或高压燃料供应系统12的损坏所导致的燃料渗漏的发生。尽管已经通过图5中的示例示出了为燃料管道190、192设置燃料截止阀700、702的结构，但也可以是具有仅为一个燃料管道设置燃料截止阀的结构。
应该理解的是，本文所公开的实施例在任何方面都仅是解释性的，而非限制性的。本发明的范围仅由所附权利要求的条款(而非上述说明)限定，并意图包括落在与权利要求的条款相等同的范围和含义内的任何修改。
工业应用性
本发明可应用于安装于诸如汽车之类的车辆上的用于内燃机的燃料供应结构。

Claims (7)

1.一种用于车辆的燃料供应设备，包括：
用于存储燃料的燃料箱(165)；
第一燃料供应系统(11、12)，其包括用于将燃料喷射到内燃机中的第一燃料喷射机构(110、120)；
第二燃料供应系统(12、11)，其包括用于将燃料喷射到所述内燃机中的、与所述第一燃料喷射机构不同的第二燃料喷射机构(120、110)；
第一燃料管道(190、192)，其用于将所述燃料从所述燃料箱导引至所述第一燃料供应系统；和
第二燃料管道(192、190)，其用于将所述燃料从所述燃料箱导引至所述第二燃料供应系统；其中
所述第一和第二燃料管道之间的分支点(Na)被布置成使得所述分支点与所述燃料箱之间的燃料管道长度短于所述分支点与所述第一和第二燃料供应系统中的每个之间的燃料管道长度。
2.根据权利要求1所述的用于车辆的燃料供应设备，其中，
所述燃料箱(165)相对于所述车辆的中心被布置在后部区域(600R)内；
所述内燃机相对于所述车辆的中心被布置在前部区域(600F)内；并且
所述第一和第二燃料管道在所述燃料箱附近分支。
3.根据权利要求1所述的用于车辆的燃料供应设备，其中，
所述燃料箱(165)相对于所述车辆的中心被布置在后部区域(600R)内；
所述内燃机相对于所述车辆的中心被布置在前部区域(600F)内；并且
所述第一和第二燃料管道在所述车辆的所述后部区域内分支。
4.根据权利要求1所述的用于车辆的燃料供应设备，其中，所述第一和第二燃料管道(190、192)中的一个和另一个相对于所述车辆的中心被分别布置在右侧区域(650R)和左侧区域(650L)内。
5.根据权利要求1所述的用于车辆的燃料供应设备，其中，
所述第一燃料供应系统(12)包括高压燃料泵(200)，所述高压燃料泵用于对由所述第一燃料管道(192)导引的燃料增压并将由此获得的燃料排放，并且被设置成将从所述第一燃料喷射机构(110)喷射的燃料的压力控制为规定压力，并且
所述第二燃料供应系统(11)被设置成将从所述第二燃料喷射机构(120)喷射的燃料的压力设定为低于所述规定压力的压力。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的用于车辆的燃料供应设备，还包括在所述第一和第二燃料管道(190、192)中的至少一个中的燃料截止阀(700、702)，所述燃料截止阀被布置在所述第一和第二燃料管道的分支点(Na)与所述第一或第二燃料供应系统(11、12)之间，其中
所述燃料截止阀被布置在所述分支点附近。
7.根据权利要求6所述的用于车辆的燃料供应设备，还包括为所述第一和第二燃料管道中的至少一个设置的、与所述燃料截止阀(700、702)对应的加速度传感器(480L、480R)，其中
根据所述对应加速度传感器的检测值来致动所述燃料截止阀以切断所述燃料。
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