专利名称：燃料供应设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种燃料供应设备，尤其涉及一种用于内燃机的燃料供应设备，所述燃料供应设备具有用于向气缸喷射燃料的第一燃料喷射装置(缸内喷射器)和用于向进气歧管或者进气口喷射燃料的第二燃料喷射装置(进气歧管喷射器)。
背景技术：
目前已知这样的一种燃料供应设备(燃料喷射设备)，其设置有进气歧管喷射器与缸内喷射器，所述进气歧管喷射器用于向进气口喷射燃料，缸内喷射器用于向气缸内喷射燃料，燃料供应设备根据运转状态控制进气歧管喷射器与缸内喷射器以实现进气歧管喷射与缸内喷射结合的燃料喷射。
在这种燃料供应设备中，必须确保来自缸内喷射器的燃料喷射压力，以将燃料直接喷入气缸。为这一目的，揭示这样一种构造，其中通过公共低压燃料泵从燃料箱内抽取燃料，并且将燃料排出到高压燃料供应系统中用于缸内喷射以及将燃料排出到低压燃料供应系统中用于进气歧管喷射，并且当在高压燃料供应系统中高压燃料泵进一步增大从低压燃料泵排出的燃料的压力以将该加压燃料供应到缸内喷射器的同时，在低压燃料供应系统中从低压燃料泵排出的燃料从进气歧管喷射器喷射(如，日本专利公开No.2001-336439)。
相关文献具体公开这样一种技术在具有此种燃料供应设备的内燃机中，通过考虑向气缸内喷射的燃料的微粒状态而设定喷射到气缸的燃料量与喷射到进气歧管的燃料量之间的比率。
发明内容
但是，在上述文献中揭示的燃料供应设备的构造中，低压燃料泵一般构造成电动机驱动式泵，所述泵的排出量(流率)是可控制的，而且，高压燃料泵一般构造成发动机驱动式泵，所述泵由内燃机旋转驱动。从进气歧管喷射器喷射的燃料量与从缸内喷射器喷射的燃料量根据内燃机的运转状态分开地控制。
因此，共同地将从燃料箱泵送的燃料供应到低压燃料供应系统和高压燃料供应系统的低压燃料泵的流率控制变得重要。例如，如果由于低压燃料泵的不足排出量而使从进气歧管喷射器喷射的燃料量小于所需喷射量，则空燃比(A/F)变稀，由此引起燃烧不良、动力输出降低、以及排气排放性能恶化。如果供应到高压燃料泵的燃料不足，则不会有足够量的燃料流入到构成高压燃料泵的柱塞部分，从而导致由于柱塞润滑不良引起的工作不良。这导致高压燃料系统的燃料压力的降低，在此情况下，缸内燃料喷射不能令人满意地执行，可能使发动机停止。
同时，如果担心供应到低压燃料供应系统与高压燃料供应系统的燃料不足而将从低压燃料泵(电动泵)供应的燃料量设为过多，则虽然可以避免上述问题，但是电动泵消耗的电力将会增加，导致燃料效率的恶化。
针对解决上述问题而做出本发明，本发明的一个目的在于提供一种用于内燃机的燃料供应设备，其具有向气缸喷射燃料的第一燃料喷射机构(缸内喷射器)和向进气歧管和/或进气口喷射燃料的第二燃料喷射机构(进气歧管喷射器)，当公共地向高压燃料供应系统和低压燃料供应系统供应燃料的低压燃料泵的排出量(流率)被优化以防止由于过量流率的设定而导致燃料效率恶化以及防止由于不足燃料供应导致工作不良时，所述燃料供应设备的可靠性较高。
本发明提供一种向内燃机供应燃料的燃料供应设备，其包括第一燃料泵、第一燃料供应系统、第二燃料供应系统、和排出量计算部分。第一燃料泵从燃料箱抽取燃料并以第一压力排出燃料。第一燃料供应系统包括用于将燃料以第一压力喷射到内燃机中的第一燃料喷射机构和接收从第一燃料泵排出的燃料并将燃料输送到第一燃料喷射机构的第一燃料输送管。第二燃料供应系统包括用于将燃料以比第一压力高的第二压力喷射到内燃机中的第二燃料喷射机构、由内燃机驱动并且抽取和进一步加压从第一燃料泵排出的燃料以及将燃料以第二压力排出的第二燃料泵、以及接收从第二燃料泵排出的燃料并将燃料输送到第二燃料喷射机构的第二燃料输送管。排出量计算部分根据内燃机的运转状况获得分别到第一燃料供应系统和第二燃料供应系统的所需供应量，并基于获得的所需供应量确定从第一燃料泵的排出量。
在燃料供应设备中，公共地向第一燃料供应系统(低压燃料供应系统)和第二燃料供应系统(第二燃料供应系统)供应燃料的第一燃料泵(低压燃料泵)的排出量根据内燃机运转状况基于到第一、第二燃料供应系统的所需供应量来设定。因此，可以通过防止供应到燃料供应系统的燃料不足而提高可靠性，以及通过防止由于过量燃料供应引起第一燃料泵的电力消耗增加而提高燃料效率。
优选的，在根据本发明的燃料供应设备中，排出量计算部分包括第一至第三计算部分。第一计算部分至少基于由第一燃料喷射机构的喷射的燃料喷射量和内燃机的转数计算到第一燃料供应系统的所需供应量。第二计算部分至少基于内燃机的转数计算到第二燃料供应系统的所需供应量。第三计算部分根据由第一计算部分和第二计算部分计算的所需供应量的和确定从第一燃料泵的排出量。
在燃料供应设备中，根据内燃机的运转状况可以适当并容易地计算到燃料供应系统的所需供应量。
更优选的，根据本发明的燃料供应设备还包括燃料喷射控制单元。燃料喷射控制单元根据内燃机的运转状态控制第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构相对于总燃料喷射量之间的燃料喷射比。进一步，第一计算部分通过获得反映由燃料喷射控制单元控制的燃料喷射比的第一燃料喷射机构的燃料喷射量计算到第一燃料供应系统的所需喷射量。
在燃料供应设备中，通过反映第一、第二燃料喷射机构之间的燃料喷射比(DI比)计算到第一燃料供应系统(低压燃料供应系统)的所需供应量。以此方式，可以根据运转状态合适地设定与燃料喷射比相关的第一燃料泵(低压燃料泵)的流率。这样，可以适当地防止第一燃料泵(低压燃料泵)向设有两种燃料喷射机构的内燃机供应过量燃料，由此提高了燃料效率。
更优选的，在根据本发明的燃料供应设备中，设置有多个第二燃料输送管，并且第二燃料喷射机构被分成多个组，并且分别设置用于多个第二燃料输送管，多个第二燃料泵分别设置用于第二燃料输送管。在每个第二燃料泵中，通过由内燃机驱动旋转的凸轮驱动缸中的柱塞以往复方式运动，并且在由缸和柱塞限定的加压室的体积容量增大的吸入行程中，燃料从连接到第一燃料泵的排出侧的第二燃料泵的吸入侧被抽取到加压室，而在加压室的体积容量减小的排出行程中，燃料在计量阀的阀关闭期间从加压室排出到排出管路并且燃料在计量阀的阀打开期间从加压室反向流到吸入侧。燃料供应设备还包括连接路径和流率调节单元。连接路径将多个第二燃料泵的吸入侧彼此连接。流率调节单元设置在连接路径和第一燃料输送管之间的燃料管路上。
在燃料供应设备中，连接路径设置在多个第二燃料泵(高压燃料泵)的吸入侧之间，流率调节单元设置在连接路径与第一燃料输送管之间。以此方式，防止在第二燃料泵的排出行程中从加压室反向流动的燃料引起第一燃料供应系统(低压燃料供应系统)中的压力变化。因此，限制了第一燃料输送管中的燃料压力变化，并且稳定了从第一燃料喷射机构(进气歧管喷射器)的燃料喷射，由此稳定了内燃机的动力输出。
尤其在此构造中，具有通过连接路径彼此连接的吸入侧的第二燃料泵被布置成当第二燃料泵中一个在排出行程中工作时，第二燃料泵中另一个在吸入行程中工作。
在燃料供应设备中，具有通过连接路径连接的吸入侧的第二燃料泵(高压燃料泵)彼此相位相反地工作。因此，在排出行程中从高压燃料泵中的一个排出流回的燃料可以用于抽取到在吸入行程中的另一个高压燃料泵的燃料。从第一燃料泵(低压燃料泵)的燃料供应量可以减少达排出流回的燃料量，因此，在低压燃料泵的流率被限制的情况下，燃料效率得到进一步提高。
可选地，在根据本发明的燃料供应设备中，在第二燃料泵中，通过由内燃机驱动旋转的凸轮驱动缸中的柱塞以往复方式运动，并且在由缸和柱塞限定的加压室的体积容量增大的吸入行程中，燃料从经由分歧点连接到第一燃料泵的排出侧的第二燃料泵的吸入侧被抽取到加压室，而在加压室的体积容量减小的排出行程中，燃料在计量阀的阀关闭期间从加压室排出到排出管路，并且燃料在计量阀的阀打开期间从加压室反向流到吸入侧。燃料供应设备还包括燃料排出流回单元，燃料排出流回单元用于在排出行程中从加压室反向流动到第二燃料泵的吸入侧的燃料引导到设置于第一燃料供应系统中的燃料排出流回位置。尤其是，分歧点布置在至少比燃料排出流回位置更远离燃料箱的位置。优选的，燃料排出流回位置设置于直接靠近于燃料箱出口，以确保燃料排出流回位置与第一燃料输送管之间的足够的管路长度。
在燃料供应设备中，在第二燃料泵的排出行程中从加压室反向流动的燃料被引导到这样一个位置，所述位置至少比到第二燃料泵的燃料吸入路径的分歧点还远。这可以防止反向流动燃料引起第一燃料供应系统(低压燃料供应系统)中的压力变化。因此，限制了第一燃料输送管中的燃料压力变化，并且稳定了从第一燃料喷射机构(进气歧管喷射器)的燃料喷射，从而稳定了内燃机的动力输出。
更优选的，在根据本发明的燃料供应设备中，在第二燃料泵中，通过由内燃机驱动旋转的凸轮驱动缸中的柱塞以往复方式运动，并且在由缸和柱塞限定的加压室的体积容量增大的吸入行程中，燃料从连接到第一燃料泵的排出侧的第二燃料泵的吸入侧被抽取到加压室，而在加压室的体积容量减小的排出行程中，加压燃料从加压室排出到排出管路。燃料供应设备还包括燃料回流单元，当第二燃料输送管中的燃料压力超过预定值时，燃料回流单元被启动并形成从第二燃料输送管到燃料箱的燃料回流管路。
所述燃料供应设备使用高压燃料泵，其中，没有燃料从第二燃料泵(高压燃料泵)排出流回第一燃料供应系统(低压燃料供应系统)。这防止低压燃料供应系统中燃料压力变化的发生。因此，稳定了从第一燃料喷射机构(进气歧管喷射器)的燃料喷射，并且因此，稳定了内燃机的动力输出。进一步，由于未设置根据排出量要求开/关控制的计量阀，简化了高压泵的结构。
可选择地，在根据本发明的燃料供应设备中，设置多个第一燃料输送管，第一燃料喷射机构被分成多个组，并分别设置用于多个第一燃料输送管，并且第一燃料泵公共地设置用于多个第一燃料输送管。燃料供应设备还包括分别设置用于多个第一燃料输送管的压力调节装置。
在燃料供应设备中，在设置第一燃料供应系统(低压燃料供应系统)与第二燃料供应系统(高压燃料供应系统)两者和设置分别用于多排的多个第一燃料输送管等的结构中，在每个第一燃料输送管中燃料压力均是稳定的。因此，稳定了从第一燃料喷射机构(进气歧管喷射器)的燃料喷射，因而稳定了内燃机的动力输出。
图1示意性地示出了包括根据本发明实施例的燃料供应设备的发动机系统的构造。
图2是图示图1中所示的燃料供应系统构造的框图。
图3是图示图2中所示的高压燃料泵工作的概念图。
图4是图示用于设定根据本发明第一实施例的低压燃料泵流率的控制的流程图。
图5是图示用于计算到低压燃料供应系统的所需供应量的表达式的概念图。
图6是图示用于计算到高压燃料供应系统的所需供应量的表达式的概念图。
图7A-图7C的每个是图示关于根据本发明第一实施例的低压燃料泵的流率设定控制的映射构成的概念图。
图8和图9图示图1的发动机系统中分别在发动机暖机状态与发动机冷机状态下DI比设定映射的第一个示例。
图10和图11图示图1的发动机系统中分别在发动机暖机状态与发动机冷机状态下DI比设定映射的第二个示例。
图12和图13是根据本发明第二实施例的燃料供应设备的第一构造示例的框图。
图14和图15是根据本发明第二实施例的燃料供应设备的第二构造示例的框图。
图16-图18是分别示出根据本发明第二实施例的燃料供应设备的第三至第五构造示例的框图。
图19图示当将图18中所示的燃料供应设备安装到车辆时的布局。
具体实施例方式
在下文，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同或者对应的部分具有相同的附图标号，并且在适当时候不重复对它们的描述。
第一实施例图1示意性地示出了包括根据本发明实施例的燃料供应设备的发动机系统。虽然图1中示出直列式四缸汽油发动机，但是本发明的应用并不限于示出的发动机。
如图1中所示，发动机(内燃机)10包括四个气缸112，气缸112经由相应的进气歧管20连接到公共稳压箱30。稳压箱30经由进气管道40连接到空气滤清器50。在进气管道40中，布置有空气流量计42和由电动机60驱动的节流阀70。节流阀70独立于加速器踏板100具有基于发动机ECU(电子控制单元)300的输出信号控制的开度。气缸112连接到公共排气歧管80，公共排气歧管80接着连接到三元催化转换器90。
针对每个气缸112，设置用于将燃料喷射到气缸中的缸内喷射器110和用于将燃料喷射到进气口和/或进气歧管的进气歧管喷射器120。
基于发动机ECU300的输出信号控制喷射器110、120。缸内喷射器110连接到公共燃料输送管(下面亦称为“高压输送管”)130，进气歧管喷射器120连接到公共燃料输送管(下面亦称为“低压输送管”)160。到燃料输送管130、160的燃料供应由燃料供应系统150执行，这将在后面详细介绍。
发动机ECU300构造有数字计算机，该计算机包括经由双向总线310相互连接的ROM(只读存储器)320、RAM(随机存储器)330、CPU(中央处理器)340、输入端口350以及输出端口360。
空气流量计42产生与进气量成比例的输出电压，并且空气流量计42的输出电压经由A/D转换器370输入到输入端口350。冷却剂温度传感器380附装到发动机10，其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输入到输入端口350。
燃料压力传感器400附装到高压输送管130，其产生与高压输送管130中的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输入到输入端口350。空燃比传感器420附装到位于三元催化转换器90上游的排气歧管80。空燃比传感器420产生与排出气体中氧气浓度成比例的输出电压，并且空燃比传感器420的输出电压经由A/D转换器430输入到输入端口350。
本实施例的发动机系统中的空燃比传感器420是全量程的空燃比传感器(线性空燃比传感器)，其产生与发动机10中燃烧的空气-燃料混合物的空燃比成比例的输出电压。如空燃比传感器420一样，可以使用O2传感器，其以开/关模式检测发动机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连接到加速器下压程度传感器440，该加速器下压程度传感器440产生与加速器踏板100的下压程度成比例的输出电压。加速器下压程度传感器440的输出电压经由A/D转换器450输入到输入端口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连接到输入端口350。发动机ECU300的ROM320以映射形式预先存储对应于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获得的发动机负载因子和发动机速度的运转状态设定的燃料喷射量的值、以及基于发动机冷却剂温度的校正值。
发动机ECU300基于来自各个传感器的信号通过执行预定程序产生用于控制发动机系统的整个操作的各种控制信号。控制信号经由输出端口360和驱动电路470传输到构成发动机系统的装置和电路。
图2是图示图1中所示的燃料供应系统150构造的框图。
在图2中，除缸内喷射器110、高压输送管130、进气歧管喷射器120和低压输送管160之外的部分与图1的燃料供应系统相对应。
低压燃料泵170从燃料箱165抽取燃料，然后以预定压力(低压设定值)排出燃料。从低压燃料泵170排出的燃料经由燃料过滤器175和燃料压力调节器180输送到低压燃料路径190。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，以形成这样的管路，在低压燃料路径190中燃料压力调节器180附近的燃料(即，刚由低压燃料泵170抽取的燃料)经由该管路返回到燃料箱165。这可以将低压燃料路径190中的燃料压力保持在预定水平。此外，返回到燃料箱165中的燃料是刚从燃料箱165中抽取的部分，这可以阻止燃料箱165中的温度升高。
高压燃料泵200附装到气缸盖(未示出)。在高压燃料泵200中，通过泵用凸轮202的旋转以往复方式驱动泵缸210内的柱塞220，凸轮202设置在发动机10的进气阀(未示出)或排气阀(未示出)的凸轮轴204上。高压燃料泵200进一步包括对应于由泵缸210和柱塞220所限定的“加压室”的高压泵室230、连接到低压燃料路径190的通道245、以及用作“计量阀”的电磁溢流阀250。电磁溢流阀250是控制通道245和高压泵室230之间连接/断开的阀。
高压燃料泵200的排出侧经由高压燃料路径260连接到高压输送管130，该高压输送管130向缸内喷射器110输送燃料。高压燃料路径260设置有止回阀240，该止回阀抑制燃料从燃料输送管130向高压燃料泵200的反向流动。此外，设置在燃料箱165中的低压燃料泵170经由低压燃料路径190连接到高压燃料泵200的吸入侧。
参考图3，在随着泵用凸轮202的旋转柱塞220上升量减小的吸入行程中，高压泵室230的体积容量随柱塞220的往复运动而增大。在吸入行程中，电磁溢流阀250保持在打开状态。
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，使得燃料在吸入行程中从低压燃料路径190经由通道245被吸入到高压泵室230中。
再次参考图3，在通过泵用凸轮202旋转而使柱塞220的升程量增大的排出行程中，高压泵室230的体积容量随柱塞220的往复运动而减小。在排出行程中，发动机ECU300控制电磁溢流阀250的打开/关闭。
再次参考图2，在排出行程中的电磁溢流阀250的阀打开期间，通道245与高压泵室230连通。由此，吸入到高压泵室230中的燃料经由通道245溢流到低压燃料路径190侧。即，燃料经由通道245排出流回到低压燃料路径190，而非经由高压燃料路径260输送到燃料输送管130。
同时，在电磁溢流阀250的阀关闭期间，通道245与高压泵室230不连通。因此，在排出行程中加压的燃料经由高压燃料路径260朝燃料输送管130输送，而不是反向流动到通道245内。
发动机ECU300通过参考由燃料压力传感器400检测的燃料压力和由ECU控制的燃料喷射量来控制电磁溢流阀250的打开/关闭时间。这样，发动机ECU300可以控制高压燃料泵200加压并输送到高压输送管130的燃料量，由此将高压输送管130内的燃料压力调节到所需的水平。
如上所述，在图2中所示的燃料供应系统中，低压燃料泵(供给泵)170公共地将燃料供应到由进气歧管喷射器120和低压输送管160构成的“低压燃料供应系统”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”。如上所述，低压燃料泵170是电驱动型，其排出量(流率)可由发动机ECU300控制。
因此，在根据本发明第一实施例的燃料供应设备中，执行下面所示的低压燃料泵的流率设定控制，以使能够将所需量的燃料供应到低压燃料供应系统和高压燃料供应系统中的每一个并且能够阻止由于设定过量排出流率引起的燃料效率的恶化。
参考图4，在根据本发明第一实施例的低压燃料泵的流率设定控制中，首先，基于规定表达式(1)计算到低压燃料供应系统的所需供应量Qfl(步骤S100)。
Qfl＝Qinj#·(1-r)·Neg…(1)在表达式(1)中，Qinj#表示由发动机ECU300根据基于发动机负载因子和发动机速度的运转状态获得的总燃料喷射量，而Neg表示发动机10的转数(发动机速度)。
此外，r表示显示缸内喷射器110和进气歧管喷射器120之间的燃料喷射比的DI(直接喷射)比，具体显示经由缸内喷射器110喷射的燃料量相对于总燃料喷射量的比。“DI比r＝100％”指燃料仅从缸内喷射器110喷射，而“DI比r＝0％”指燃料仅从进气歧管喷射器120喷射。“DI比r≠0％”、“DI比r≠100％”和“0％＜DI比r＜100％”中每个都是指使用缸内喷射器110和进气歧管喷射器120两者执行燃料喷射。
发动机ECU300根据正常运转状态下的发动机10的发动机速度和负载因子确定DI比r。一般而言，缸内喷射器110有助于输出性能的增大，而进气歧管喷射器120有助于空气-燃料混合物的均匀性。根据内燃机的发动机速度和负载因子使用具有这样不同特性的这两种类型喷射器，使得当内燃机处于正常运转状态(例如，可以认为，空转时的催化剂预热期间是正常运转状态之外的异常运转期间的示例)时，实现均匀燃烧。下文将详细解释DI比的优选设定。
如图5中所示，根据表达式(1)，低压燃料供应系统的所需供应量Qfl根据发动机速度和低压燃料喷射量Qinjp#而变化。低压燃料喷射量Qinjp#通过下面表达式(2)使用上述的总燃料喷射量Qinj#和DI比r表示。
Qinjp#＝Qinj#·(1-r) …(2)这样，通过反映从进气歧管喷射器120的燃料喷射量、尤其是DI比r来确定到低压燃料供应系统的所需供应量Qfl。
再次参考图4，高压燃料供应系统的所需供应量Qfh基于下面表达式(3)计算(步骤S110)。
Qfh＝kp·Neg …(3)在表达式(3)中，kp表示由高压泵室230(图2)的体积容量和每次发动机旋转从高压燃料泵200排出燃料次数的乘积所示的常数。
高压燃料泵200是发动机驱动型的泵，其随发动机10的旋转而驱动。因此，高压燃料供应系统的所需供应量Qfh对应于不发生高压燃料泵200的吸入不良的流率。即，如图6中所示，所需供应量Qfh不取决于燃料喷射量，而是与发动机速度成比例。
此外，低压燃料泵170的设定流率(排出量)Qp根据在步骤S100中获得的低压燃料供应系统的所需供应量Qfl和在步骤S110中获得的高压燃料供应系统的所需供应量Qfh的总和确定。响应于此，发动机ECU300将控制信号传输到低压燃料泵170，以使其以设定的流率Qp排出燃料。
在图4中所示的流程图中，步骤S100、步骤S110和步骤S120分别对应于本发明的“第一计算装置”、“第二计算装置”和“第三计算装置”。
如上所述，在根据本发明第一实施例的低压燃料泵的流率设定控制中，根据发动机10的运转状况计算到低压燃料供应系统和高压燃料供应系统的所需供应量，并且根据它们的总和设定低压燃料泵的流率。因此，可以防止供应到各个燃料喷射系统的燃料不足，并且避免由于供应过量燃料引起低压燃料泵170中的电力消耗的增加，由此提高燃料效率。此外，可以分别使用表达式(1)和(3)容易地计算到低压燃料供应系统和高压燃料供应系统的所需供应量。
具体而言，通过反映DI比r计算低压燃料供应系统的所需供应量Qfl。因此，可以根据运转状态适当地设定与DI比控制相关的低压燃料泵170的流率。这样，在具有图1中所示的缸内喷射器和进气歧管喷射器两者的发动机系统中，可以适当地防止低压燃料泵170供应过量燃料，由此可以提高燃料效率。
为了设置DI比r，参考图7A中所示的发动机速度和负载因子的二维映射，并且根据发动机10在该时间点处的运转状况从映射值r(0，0)到r(m，n)选择性地设定DI比r。
类似地，根据发动机10在该时间点的运转状况从图7B中所示的发动机速度和负载速度的二维映射的映射值Qinj#(0，0)到Qinj#(m，n)选择性地设定总燃料喷射量Qinj#。
可以组合图7A和图7B的映射，以产生关于由表达式(1)所示的低压燃料供应系统的所需供应量Qfl的发动机速度和负载因子的二维映射。类似地，与发动机速度相关的映射可以产生用于高压燃料供应系统的所需供应量Qfh。由此，如图7C中所示，通过组合步骤S100-S120中的处理可以产生用于低压燃料泵的流率Qp的发动机速度和负载因子的二维映射。即，可以通过参考图7C所示的映射和通过根据发动机10在该时间点的运转状况(发动机速度和负载因子)从映射值Qp(0，0)到Qp(m，n)中作出选择来设定低压燃料泵的流率Qp。当考虑发动机ECU300的运转负载时，优选通过参考图7C中所示的映射进行低压燃料泵的流率设定。
优选DI比设定下面，将介绍根据图1所示的发动机系统中发动机10的运转状态的DI比的优选设定。
图8和图9图示图1中所示的发动机系统中DI比设定映射的第一示例。
图8和图9中所示的映射存储在发动机ECU300的ROM320中。图8是发动机10的暖机状态的映射，图9是发动机10的冷机状态映射。
在图8和图9中所图示映射中，在水平轴表示发动机10的发动机速度和竖直轴表示负载因子的情况下，缸内喷射器110的燃料喷射比或DI比r以百分比表达。
如图8和图9中所示，DI比r被限定用于由发动机10的发动机速度和负载因子分别在暖机状态的映射和冷机状态的映射中所确定的每个运转区域。映射被构造成随发动机10温度的变化显示缸内喷射器110和进气歧管喷射器120的不同控制区域。当检测的发动机10的温度等于或高于预定温度阈值时，选择图8中所示的暖机状态的映射；否则，选择图9中所示的冷机状态的映射。基于选择的映射并根据发动机10的发动机速度和负载因子控制缸内喷射器10和进气歧管喷射器120中的一个或两个。
现在介绍图8和图9中设定的发动机10的发动机速度和负载因子。在图8中，NE(1)设定为2500rpm-2700rpm，KL(1)设定为30％-50％，并且KL(2)设定为60％-90％。在图9中，NE(3)设定为2900rpm-3100rpm。即，NE(1)＜NE(2)。也可以适当地设定图8中的NE(2)以及图9中的KL(3)和KL(4)。
当比较图8和图9时，图9中所示的冷机状态的映射的NE(3)大于图8中所示的暖机状态的映射的NE(1)。这显示，当发动机10温度更低时，进气歧管喷射器120的控制区域扩展到包括更高发动机速度的区域。即，在发动机10为冷机的情况下，沉积物不可能累积在缸内喷射器110的喷射孔中(即使燃料不从缸内喷射器110喷射)。因此，可以扩展使用进气歧管喷射器120执行燃料喷射的区域，由此提高均匀性。
当比较图8和图9时，“DI比r＝100％”保持在暖机状态的映射中发动机10的发动机速度为NE(1)或更高的区域以及在冷机状态的映射中发动机速度为NE(3)或更高的区域中。对于负载因子，“DI比r＝100％”保持在暖机状态的映射中负载因子为KL(2)或更高的区域以及冷机状态的映射中负载因子为KL(4)或更高的区域中。这意味着，只有缸内喷射器110使用于预定高发动机速度的区域以及预定的高发动机负载的区域。即，在高速度区域或高负载区域，即使仅使用缸内喷射器110执行燃料喷射时，发动机10的发动机速度和负载为高，确保足够的进气量，使得只使用缸内喷射器110就可以容易获得均匀的空气-燃料混合物。这样，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室中伴随着气化潜热(或者，通过从燃烧室中吸收热量)而雾化。因此，空气-燃料混合物的温度在压缩端降低，由此可以提高防爆震性能。此外，因为燃烧室中的温度降低，提高了进气效率，导致高动力输出。
在图8中暖机状态的映射中，当负载因子为KL(1)或更低时，亦仅使用缸内喷射器110执行燃料喷射。这显示，在发动机10的温度较高时，在预定低的负载区域仅使用缸内喷射器110。当发动机10处于暖机状态时，沉积物可能累积在缸内喷射器110的喷射孔中。但是，当使用缸内喷射器110执行燃料喷射时，可以降低喷射孔的温度，由此防止沉积物的累积。此外，在确保缸内喷射器110的最小燃料喷射量的同时，可以防止其堵塞。因而，仅在有关区域中使用缸内喷射器110。
当比较图8和图9时，只在图9中的冷机状态的映射中存在“DI比r＝0％”的区域。这显示，当发动机10的温度较低时，在预定低负载区域(KL(3)或更低)中只使用进气歧管喷射器120执行燃料喷射。当发动机10为冷机、负载较低并且进气量较小时，不可能发生燃料的雾化。在这样的区域，用缸内喷射器110喷射燃料难以确保有利的燃烧。此外，尤其在低负载和低速度区域中，使用缸内喷射器110的高动力输出是不必要的。因此，在相关区域仅使用进气歧管喷射器120(而不使用缸内喷射器110)执行燃料喷射。
此外，在正常运转之外的运转中，即，在发动机10的空转时的催化剂预热状态(异常运转状态)中，控制缸内喷射器110，以执行分层充气燃烧。通过在催化剂预热操作期间引起分层充气燃烧，促进催化剂的预热，并由此提高排气排放。
图10和图11示出图1中所示的发动机系统中的DI比设定映射的第二示例。
图10(暖机状态)和图11(冷机状态)中所示的设定映射与图8和图9中的不同之处在于低速度和高负载区域的DI比设定。
在发动机10中，在低速度区域和高负载区域，从缸内喷射器110喷射的燃料形成的空气-燃料混合物的混合较差，并且燃烧室内的这样不均匀空气-燃料混合物可能导致不稳定的燃烧。由此，随发动机速度接近不可能发生这样问题的高速度区域，增大缸内喷射器110的燃料喷射比，反之，随发动机负载接近可能发生这样问题的高负载区域，减小缸内喷射器110的燃料喷射比。DI比r中的这些变化在图10和图11中用十字箭头示出。
这样，可以抑制因不稳定燃烧而引起的发动机输出扭矩的变化。注意，这些措施近似等同于当发动机状态移向预定低速度区域时减小缸内喷射器110的燃料喷射比或在发动机状态移向预定低负载区域时增大缸内喷射器110的燃料喷射比的措施。此外，除了相关区域(在图10和图11中用十字箭头表示)之外，在(高速侧和低负载侧)仅使用缸内喷射器110执行燃料喷射的区域中，即使当仅使用缸内喷射器110执行燃料喷射时，可以容易地获得均匀空气-燃料混合物。在这样的情况下，从缸内喷射器110喷射的燃料在燃烧室中伴随气化潜热(通过从燃烧室吸收热量)而雾化。因此，空气-燃料混合物的温度在压缩端降低，由此可以提高防爆震性能。此外，随着燃烧室温度降低，提高了进气效率，导致高动力输出。
图10和图11中的设定映射中的其他区域中DI比设定与图8(暖机状态)和图9(冷机状态)中的类似，因此，不再重复其详细的介绍。
在结合图8-图11解释的本发动机10中，通过在进气行程中设定缸内喷射器110的燃料喷射正时获得均匀燃烧，而通过在压缩行程中设定缸内喷射器110的燃料喷射正时执行分层充气燃烧。即，当缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在压缩行程中时，可以在火花塞周围局部地建立浓的空气-燃料混合物，使得整个燃烧室中的稀的空气-燃料混合物被点燃，以执行分层充气燃烧。即使缸内喷射器110的燃料喷射正时设置在进气行程中，如果可以在火花塞周围局部地提供浓的空气-燃料混合物，则可以实现分层充气燃烧。
如这里所使用的，分层充气燃烧包括分层充气燃烧和半分层充气燃烧。在半分层充气燃烧中，进气歧管喷射器120在进气行程中喷射燃料，以在整个燃烧室中产生稀的均匀空气-燃料混合物，然后缸内喷射器110在压缩行程中喷射燃料，以在火花塞周围局部地产生浓的空气-燃料混合物，以改善燃烧状态。这样的半分层充气燃烧由于以下原因在催化剂预热操作中是优选的。在催化剂预热操作中，需要显著地延迟点火正时并保持有利的燃烧状态(空转状态)，以使高温燃烧气体到达催化剂。此外，需要供应一定量的燃料。如果使用分层充气燃烧以满足这些要求，则燃料量会不足。如果使用均匀燃烧时，则与分层充气燃烧的情况相比，为保持有利燃烧的目的的延迟量较小。因为这些原因，在催化剂预热操作中优选使用上述半分层充气燃烧，尽管可以使用分层充气燃烧和半分层充气燃烧中的任一个。
此外，在结合图8-图11解释的发动机中，在对应于几乎整个区域的基本区域中(这里，基本区域是指除了进气行程中从进气歧管喷射器120喷射燃料以及压缩行程中从缸内喷射器110喷射燃料的情况下执行半分层充气燃烧的区域以外的区域，该半分层充气燃烧只在催化剂预热状态下执行)，缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在进气行程中。但是，由于以下原因，为了稳定燃烧的目的，缸内喷射器110的燃料喷射正时可以暂时地设定在压缩行程中。
当缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在压缩行程中时，在气缸中的温度相对高时，通过喷射的燃料冷却空气-燃料混合物。这改善了冷却效果，并由此改善了防爆震效果。此外，当缸内喷射器110的燃料喷射正时设定在压缩行程中时，从燃料喷射到点火的时间很短，这确保喷射燃料的很强穿透性，使得增大燃烧速度。防爆震性能的改善和燃烧速度的增大可以防止燃烧变化，并且由此改善燃烧稳定性。
第二实施例在根据第一实施例中燃料供应设备中，低压燃料泵170由低压燃料供应系统和高压燃料供应系统共用，并且一旦由高压燃料泵200吸入的燃料在电磁溢流阀250的阀打开期间排出流回低压燃料路径中，这可以引起低压燃料系统中的燃料压力的变化。因此，在第二实施例中，将解释能够防止低压燃料供应系统中燃料压力的这样变化的构造。
参考图12和图13，根据第二实施例的第一构造示例的燃料供应设备包括燃料供应系统151、进气歧管喷射器120和低压输送管160a、160b以及缸内喷射器110和高压输送管130a、130b。缸内喷射器110被分成多个组，并以排(bank)a和排b布置，进气歧管喷射器120也被分成多个组，并以排a和排b布置。相应地，高压输送管130a、130b和低压输送管160a、160b独立地布置用于各个排。
此外，在燃料供应系统151中，高压燃料泵200a和200b分别彼此独立地设置用于排a和排b。同时，低压燃料泵170公共地设置用于排a和排b。
高压燃料泵200a和200b每个都具有类似于图2中所示的高压燃料泵200的构造和操作。即，高压燃料泵200a、200b每个都在吸入行程中将从低压燃料泵170输送的燃料经由低压燃料路径190和通道245吸入到高压泵室230中。在排出行程中，在电磁溢流阀250的阀关闭期间，高压燃料泵200a、200b分别将加压的燃料经由高压燃料路径260a、260b输送到高压输送管130a、130b，在电磁溢流阀250的阀打开期间，将高压泵室230中的燃料经由通道245排出流回低压燃料路径190。
在燃料供应系统151中，高压燃料泵200a和200b的吸入侧(即，通道245)被连接管270连接。此外，在低压燃料路径190中，充当“流率调节装置”的流率调节阀280a和280b分别在连接管270和低压输送管160a和160b之间的管路上设置。
当流率调节阀280a、280b的流率被设定小于连接管270的流率时，由于从高压燃料泵200a、200b排出流回的燃料引起连接管270的压力变化可以被防止传递到低压输送管160a、160b。流率调节阀280a、280b可以由具有小于连接管270的直径的小直径部分替换。流率调节阀280a、280b的流率或小直径部分的直径应当设置成使得不会对高压燃料泵200a、200b的吸入流率造成压力损失。此外，高压燃料泵200a和200b以彼此相位相反地工作。具体而言，在高压燃料泵200a的排出行程期间，高压燃料泵200b在吸入行程工作。反之，在高压燃料泵200b的排出行程期间，高压燃料泵200a在吸入行程工作。这样，在排出行程中从高压燃料泵中一个排出到低压燃料路径190中的燃料经由连接管270引导到在吸入行程中的另一个高压燃料泵的通道245，而不会引起低压输送管160a、160b的燃料压力的变化。
如上所述，在图12和图13中所示的燃料供应设备中，除了由第一实施例的燃料供应设备所获得的效果之外，在排出行程期间从高压燃料泵200a、200b回流到低压燃料路径190的燃料不会引起低压燃料输送管160a、160b的燃料压力的变化。因此，可以抑制低压供应系统中燃料压力的变化，由此稳定进气歧管喷射器120的燃料喷射。
此外，通过使高压燃料泵200a和200b相位相反地工作，在其排出行程期间(在电磁溢流阀250的阀打开期间)从一个高压燃料泵排出流回的燃料(下文中，亦称为“排出流回燃料”)可以用作吸入到在吸入行程中的另一个高压燃料泵的燃料。
因此，可以通过排出流回燃料的量来减小从低压燃料泵170的燃料供应量。排出流回燃料的相关量Qbk可以基于从缸内喷射器110的燃料喷射量获得，从缸内喷射器110的燃料喷射量由总燃料喷射量Qinj#和DI比r的乘积表示。由此，通过在图4的步骤S110中根据下面表达式(4)计算高压燃料供应系统的所需供应量Qfh，可以抑制低压燃料泵170的流率，由此，提高燃料效率。
Qfh＝kp·Neg-Qbk …(4)
图14和图15示出本发明的第二实施例的燃料供应设备的第二构造示例。
参考图14和图15，根据第二实施例的第二构造示例的燃料供应设备包括燃料供应系统152、进气歧管喷射器120和低压输送管160a、160b以及缸内喷射器110和高压输送管130a、130b。燃料供应系统152与图10和图11中所示的燃料供应系统151的不同之处在于低压燃料输送管160a、160b和低压燃料路径190之间的连接方式。另外，燃料供应系统152的构造类似于燃料供应系统151，因此，不再重复其详细介绍。
在燃料供应系统152中，连接管270和低压输送管160a、160b之间的低压燃料路径195a、195b不直接连接到接收来自低压燃料泵170的排出燃料的低压燃料路径190，而是经由充当“流率调节装置”的流率调节阀280a、280b连接。
一般而言，每个高压燃料泵200a、200b的吸入燃料量大于来自进气歧管喷射器120的燃料喷射量。因此，低压燃料路径190和连接管270的管径被设定成大于低压燃料路径195a、195b的直径，使得不会对高压燃料泵200a、200b的抽吸造成压力损失。
在具有这样构造情况下，同样在燃料供应系统152中，防止在排出行程期间从高压燃料泵200a、200b反向流动到低压燃料路径190的燃料引起低压输送管160a、160b的燃料压力变化。这样，可以抑制低压燃料供应系统中的燃料压力变化，由此稳定从进气歧管喷射器120的燃料喷射。
此外，通过使高压燃料泵200a和200b像燃料供应系统151中一样反相工作，可以减小低压燃料泵170的流率，因此提高燃料效率。
图16示出根据本发明的第二实施例的燃料供应设备的第三构造示例。
参考图16，根据第二实施例的第三构造示例的燃料供应设备包括燃料供应系统153、进气歧管喷射器120和低压输送管160、以及缸内喷射器110和高压输送管130。
燃料供应系统153与图2中所示的燃料供应系统150不同之处在于其包括高压燃料泵212，而不是高压燃料泵200。低压燃料泵和低压燃料供应系统的布置和工作类似于燃料供应系统150，因此，不再重复其详细介绍。
在高压燃料泵212中，阻止燃料从高压泵室230到低压燃料路径190反向流动的止回阀254设置在这样的管路上，燃料沿该管路从低压燃料泵170经由低压燃料路径190和分歧点194吸入到高压泵室230。此外，设置用于将燃料从高压泵室230经由通道245排出流回的燃料排出流回管路192，并且止回阀252设置在燃料排出流回管路192上。燃料排出流回管路192设置在高压泵室230和低压燃料路径190中离低压输送管160足够远的燃料排出流回位置195之间，以防止排出流回燃料引起低压输送管160的燃料压力的变化。例如，如图16中所示，燃料排出流回管路192设置为从高压泵室230到燃料箱164的管路。即，燃料排出流回位置195设定在燃料箱165中。另外，高压燃料泵212的构造类似于高压燃料泵200。
在高压燃料泵212中，在吸入行程中燃料从低压燃料路径190经由止回阀254吸入到高压泵室230。在排出行程中，同高压燃料泵200的情况一样，虽然在电磁溢流阀的阀关闭期间加压的燃料经由止回阀240输送到高压燃料路径260，在电磁溢流阀的阀打开期间，从高压泵室230排出流回的燃料经由止回阀252和燃料排出流回管路192回流到燃料箱165。
如上所述，在图16中所示的燃料供应设备中，排出行程中从高压燃料泵212排出流回的燃料回流到离低压输送管160足够远的燃料管路(优选回流燃料箱165)。这可以防止低压燃料供应系统中由于从高压燃料泵212排出流回的燃料引起的燃料压力变化的发生。因此，可以稳定从进气歧管喷射器120的燃料喷射。
图17是图示根据本发明的第二实施例的第四构造示例的燃料供应设备的构造的框图。
参考图17，根据第二实施例的第四构造示例的燃料供应设备包括燃料供应系统154、进气歧管喷射器120和低压输送管160、以及缸内喷射器110和高压输送管130。燃料供应系统154与图2中所示的燃料供应系统150不同之处在于其包括高压燃料泵215，而不是高压燃料泵200。此外，高压燃料供应系统包括从高压输送管130的燃料回流管路262、以及设置在相关燃料管路处的止回阀265。当高压输送管130内的燃料压力超过预定值时，止回阀265打开。燃料供应系统154中的低压燃料泵和低压燃料供应系统的布置和工作类似于燃料供应系统150，因此，不再重复其详细的介绍。
高压燃料泵215与高压燃料泵200的不同之处在于不设置电磁溢流阀250，止回阀254布置在低压燃料路径190和高压泵室230之间。布置止回阀254，以防止从高压泵室230排出的燃料回到低压燃料路径190。另外，高压燃料泵215的构造类似于高压燃料泵200。
因此，在高压燃料泵215中，在吸入行程中从低压燃料路径190吸入到高压泵室230的燃料总量在排出行程中输送到高压燃料路径260。供应到高压输送管130的过量燃料经由止回阀265和燃料回流管路262回流到燃料箱165。
在燃料供应系统154中，使用具有在排出行程中燃料不排出流回低压燃料路径190的构造的高压燃料泵215。因此，可以防止发生低压燃料供应系统中燃料压力的变化，由此稳定从进气歧管喷射器120的燃料喷射。
高压燃料泵215的构造可以简化，因为没有设置电磁溢流阀155，该电磁溢流阀155的打开/关闭必须根据排出量来控制。然而，因为在排出行程的整个期间执行燃料的加压(压缩)操作，发动机负载变高，这不利于燃料效率。
图18是示出根据本发明的第二实施例的燃料供应设备的第五构造示例的框图。
参考图18，在根据第二实施例的第五构造示例的燃料供应设备中，缸内喷射器110和进气歧管喷射器120每个都分为多个组，以排a和排b布置。相应地，高压输送管130a和130b以及低压燃料输送管160a和160b分别设置用于排a和排b。
低压燃料输送管160a和160b在低压燃料路径190上的分歧点Nc处从低压燃料路径190分歧。公共高压燃料泵200设置用于高压燃料输送管130a和130b。此外，从低压燃料路径190到高压燃料泵200的燃料吸入管路在分歧点Na从低压燃料路径190分歧。连接管270设置在高压输送管130a和130b之间，并且设置安全阀266以形成从高压输送管130b到燃料箱165的燃料回流管路。
在图18中所示的燃料供应设备中，还设置分别对应于低压输送管160a和160b的燃料压力调节装置290a和290b，并且布置用于各个排。燃料压力调节装置290a、290b例如可以是脉动阻尼器。这可以稳定低压输送管160a、160b中的燃料压力。
注意，当类似于图12-图15中的流率调节阀280a、280b(未示出)设置在分岐点Nc和低压输送管160a、160b之间时，还可以进一步稳定低压输送管160a、160b中的燃料压力。
脉动阻尼器295还设置在高压燃料泵200的吸入侧，并且从低压燃料路径190到高压燃料泵200吸入侧的分岐点Na设置在离低压输送管160a、160b一定距离的位置。这确保高压燃料泵200的燃料排出流回点与低压输送管160a、160b之间具有足够长的管路。因此，可以进一步抑制由于从高压燃料泵200排出流回燃料引起低压燃料供应系统中燃料压力的变化。
例如，如图19中所示，燃料箱165和低压燃料泵170设置在后轮500b侧，而分岐点Na设置于燃料箱165出口附近。高压燃料泵200和后段的高压燃料供应系统(未示出)、以及低压燃料供应系统中的低压输送管160a、160b设置成对应于布置在前轮500a附近的发动机10。
至于确保高压燃料泵200和低压输送管160a、160b之间的足够长管路的构造，可以应用将燃料管布置于车辆左右两侧的构造、将燃料管仅布置于左侧或右侧的构造或以螺旋方式布置管以确保较长的管长度同时将分岐点Na设置于发动机10的附近的构造。或者，可以在高压燃料泵200的燃料排出流回点附近设置蓄液器或储液器以削弱由于排出流回的燃料引起的脉动的构造，以进一步抑制低压燃料供应系统中燃料压力的变化。
在具有这样构造的情况下，同样在图18和图19中所示的燃料供应系统中，可以抑制低压燃料供应系统中的燃料压力的变化，由此，可以稳定从进气歧管喷射器120的燃料喷射。
应当理解，这里公开的实施例在各个方面是说明性的，而不是限制性的。本发明的范围由权利要求书的条款限定，而不是由上面的说明限定，并且意欲包括与权利要求书条款等同的范围和意义内的任何修改。
工业应用性本发明可以应用于汽车的内燃机的燃料供应。
权利要求
1.一种将燃料供应到内燃机(10)的燃料供应设备，包括第一燃料泵(170)，从燃料箱(165)抽取燃料，并以第一压力排出所述燃料；第一燃料供应系统，包括用于将燃料以所述第一压力喷射到所述内燃机中的第一燃料喷射装置(120)和接收从所述第一燃料泵排出的所述燃料并将所述燃料输送到所述第一燃料喷射装置的第一燃料输送管(160)；第二燃料供应系统，包括用于将燃料以比所述第一压力高的第二压力喷射到所述内燃机中的第二燃料喷射装置(110)、由所述内燃机驱动并且抽取和进一步加压从所述第一燃料泵排出的所述燃料以及将所述燃料以所述第二压力排出的第二燃料泵(200)、以及接收从所述第二燃料泵排出的所述燃料并将所述燃料输送到所述第二燃料喷射装置的第二燃料输送管(130)；以及排出量计算装置(S100-S120)，用于根据所述内燃机的运转状况获得分别到所述第一燃料供应系统和所述第二燃料供应系统的所需供应量，并用于基于获得的所需供应量确定从所述第一燃料泵的排出量。
2.根据权利要求1所述的燃料供应设备，其中所述排出量计算装置包括第一计算装置(S100)，用于至少基于由所述第一燃料喷射装置(120)喷射的燃料喷射量(Qinjp#)和所述内燃机的转数(Neg)计算到所述第一燃料供应系统的所需供应量(Qfl)；第二计算装置(S110)，用于至少基于所述内燃机的所述转数计算到所述第二燃料供应系统的所需供应量(Qfh)；以及第三计算装置(S120)，用于根据由所述第一计算装置和所述第二计算装置计算的所需供应量的和确定从所述第一燃料泵(170)的所述排出量(Qp)。
3.根据权利要求2所述的燃料供应设备，还包括燃料喷射控制装置(300)，其用于根据所述内燃机的运转状态控制所述第一燃料喷射装置和所述第二燃料喷射装置相对于总燃料喷射量(Qinj#)之间的燃料喷射比(r)；其中所述第一计算装置通过获得反映由所述燃料喷射控制装置控制的所述燃料喷射比的所述第一燃料喷射装置的所述燃料喷射量(Qinjp#)计算到所述第一燃料供应系统的所需供应量(Qfl)。
4.根据权利要求1所述的燃料供应设备，其中设置多个所述第二燃料输送管(130a、130b)；所述第二燃料喷射装置(110)被分成多个组，并分别设置用于所述多个第二燃料输送管；多个所述第二燃料泵(200a、200b)分别设置用于所述多个第二燃料输送管；以及在每个所述第二燃料泵中，通过由所述内燃机驱动旋转的凸轮(202)驱动缸中的柱塞(220)以往复方式运动，并且在由所述缸和所述柱塞限定的加压室(230)的体积容量增大的吸入行程中，所述燃料从连接到所述第一燃料泵的排出侧的所述第二燃料泵的吸入侧被抽取到所述加压室，而在所述加压室的所述体积容量减小的排出行程中，所述燃料在计量阀(250)的阀关闭期间从所述加压室排出到排出管路，并且所述燃料在所述计量阀的阀打开期间从所述加压室反向流到所述吸入侧；所述燃料供应设备还包括连接路径(270)，连接所述多个第二燃料泵的所述吸入侧；和流率调节装置(280a、280b)，设置在所述连接路径和所述第一燃料输送管(160a、160b)之间的燃料管路上。
5.根据权利要求4所述的燃料供应设备，其中，具有通过所述连接路径彼此连接的所述吸入侧的所述第二燃料泵(130a、130b)被布置成当所述第二燃料泵中的一个在所述排出行程中工作时，所述第二燃料泵中另一个在所述吸入行程中工作。
6.根据权利要求1所述的燃料供应设备，其中在所述第二燃料泵(212)中，通过由所述内燃机驱动旋转的凸轮(202)驱动缸中的柱塞(220)以往复方式运动，并且在由所述缸和所述柱塞限定的加压室(230)的体积容量增大的吸入行程中，所述燃料从经由分歧点(194)连接到所述第一燃料泵的排出侧的所述第二燃料泵的吸入侧被抽取到所述加压室，而在所述加压室的所述体积容量减小的排出行程中，所述燃料在计量阀(250)的阀关闭期间从所述加压室排出到排出管路，并且所述燃料在所述计量阀的阀打开期间从所述加压室反向流到所述吸入侧；所述燃料供应设备还包括燃料排出流回装置(192)，所述燃料排出流回装置用于在所述排出行程中将从所述加压室反向流动到所述第二燃料泵的所述吸入侧的所述燃料引导到设置在所述第一燃料供应系统中的燃料排出流回位置(195)，其中所述分歧点布置在至少比所述燃料排出流回位置更远离所述燃料箱(165)的位置。
7.根据权利要求1所述的燃料供应设备，其中在所述第二燃料泵(215)中，通过由所述内燃机驱动旋转的凸轮(202)驱动缸中的柱塞(220)以往复方式运动，并且在由所述缸和所述柱塞限定的加压室(230)的体积容量增大的吸入行程中，所述燃料从连接到所述第一燃料泵的排出侧的所述第二燃料泵的吸入侧被抽取到所述加压室，而在所述加压室的所述体积容量减小的排出行程中，所述加压燃料从所述加压室排出到排出管路；所述燃料供应设备还包括燃料回流装置(262、265)，当所述第二燃料输送管(130)中的燃料压力超过预定值时，所述燃料回流装置被启动用于形成从所述第二燃料输送管到所述燃料箱(165)的燃料回流管路(262)。
8.根据权利要求1所述的燃料供应设备，其中设置多个所述第一燃料输送管(160a、160b)；所述第一燃料喷射装置(120)被分成多个组，并分别设置用于所述多个第一燃料输送管；以及所述第一燃料泵公共地设置用于所述多个第一燃料输送管；所述燃料供应设备还包括分别设置用于所述多个第一燃料输送管的压力调节装置(290a、290b)。
9.一种将燃料供应到内燃机(10)的燃料供应设备，包括第一燃料泵(170)，从燃料箱(165)抽取燃料，并以第一压力排出所述燃料；第一燃料供应系统，包括用于将燃料以所述第一压力喷射到所述内燃机中的第一燃料喷射机构(120)和接收从所述第一燃料泵排出的所述燃料并将所述燃料输送到所述第一燃料喷射机构的第一燃料输送管(160)；第二燃料供应系统，包括用于将燃料以比所述第一压力高的第二压力喷射到所述内燃机中的第二燃料喷射机构(110)、由所述内燃机驱动并且抽取和进一步加压从所述第一燃料泵排出的所述燃料以及将所述燃料以所述第二压力排出的第二燃料泵(200)、以及接收从所述第二燃料泵排出的所述燃料并将所述燃料输送到所述第二燃料喷射机构的第二燃料输送管(130)；以及排出量计算部分(S100-S120)，用于根据所述内燃机的运转状况获得分别到所述第一燃料供应系统和所述第二燃料供应系统的所需供应量，并用于基于获得的所需供应量确定从所述第一燃料泵的排出量。
10.根据权利要求9所述的燃料供应设备，其中所述排出量计算部分包括第一计算部分(S100)，用于至少基于由所述第一燃料喷射机构(120)喷射的燃料喷射量(Qinjp#)和所述内燃机的转数(Neg)计算到所述第一燃料供应系统的所需供应量(Qfl)；第二计算部分(S110)，用于至少基于所述内燃机的所述转数计算到所述第二燃料供应系统的所需供应量(Qfh)；以及第三计算部分(S120)，用于根据由所述第一计算部分和所述第二计算部分计算的所需供应量的和判断从所述第一燃料泵(170)的所述排出量(Qp)。
11.根据权利要求10所述的燃料供应设备，还包括燃料喷射控制单元(300)，其用于根据所述内燃机的运转状态控制所述第一燃料喷射机构和所述第二燃料喷射机构相对于总燃料喷射量(Qinj#)之间的燃料喷射比(r)；其中所述第一计算部分通过获得反映由所述燃料喷射控制单元控制的所述燃料喷射比的所述第一燃料喷射机构的所述燃料喷射量(Qinjp#)计算到所述第一燃料供应系统的所需喷射量(Qfl)。
12.根据权利要求9所述的燃料供应设备，其中设置多个所述第二燃料输送管(130a、130b)；所述第二燃料喷射机构(110)被分成多个组，并分别设置用于所述多个第二燃料输送管；多个所述第二燃料泵(200a、200b)分别设置用于所述第二燃料输送管；以及在每个所述第二燃料泵中，通过由所述内燃机驱动旋转的凸轮(202)驱动缸中的柱塞(220)以往复方式运动，并且在由所述缸和所述柱塞限定的加压室(230)的体积容量增大的吸入行程中，所述燃料从连接到所述第一燃料泵的排出侧的所述第二燃料泵的吸入侧被抽取到所述加压室，而在所述加压室的所述体积容量减小的排出行程中，所述燃料在计量阀(250)的阀关闭期间从所述加压室排出到排出管路，并且所述燃料在所述计量阀的阀打开期间从所述加压室反向流到所述吸入侧；所述燃料供应设备还包括连接路径(270)，连接所述多个第二燃料泵的所述吸入侧；和流率调节单元(280a、280b)，设置在所述连接路径和所述第一燃料输送管(160a、160b)之间的燃料管路上。
13.根据权利要求12所述的燃料供应设备，其中，具有通过所述连接路径彼此连接的所述吸入侧的所述第二燃料泵(130a、130b)被布置成当所述第二燃料泵中的一个在所述排出行程中工作时，所述第二燃料泵中的另一个在所述吸入行程中工作。
14.根据权利要求9所述的燃料供应设备，其中在所述第二燃料泵(212)中，通过由所述内燃机驱动旋转的凸轮(202)驱动缸中的柱塞(220)以往复方式运动，并且在由所述缸和所述柱塞限定的加压室(230)的体积容量增大的吸入行程中，所述燃料从经由分歧点(194)连接到所述第一燃料泵的排出侧的所述第二燃料泵的吸入侧被抽取到所述加压室，而在所述加压室的所述体积容量减小的排出行程中，所述燃料在计量阀(250)的阀关闭期间从所述加压室排出到排出管路，并且所述燃料在所述计量阀的阀打开期间从所述加压室反向流到所述吸入侧；所述燃料供应设备还包括燃料排出流回单元(192)，所述燃料排出流回单元用于在所述排出行程中将从所述加压室反向流动到所述第二燃料泵的所述吸入侧的所述燃料引导到设置在所述第一燃料供应系统中的燃料排出流回位置(195)，其中所述分歧点布置在至少比所述燃料排出流回位置更远离所述燃料箱(165)的位置。
15.根据权利要求9所述的燃料供应设备，其中在所述第二燃料泵(215)中，通过由所述内燃机驱动旋转的凸轮(202)驱动缸中的柱塞(220)以往复方式运动，并且在由所述缸和所述柱塞限定的加压室(230)的体积容量增大的吸入行程中，所述燃料从连接到所述第一燃料泵的排出侧的所述第二燃料泵的吸入侧被抽取到所述加压室，而在所述加压室的所述体积容量减小的排出行程中，所述加压燃料从所述加压室排出到排出管路；所述燃料供应设备还包括燃料回流单元(262、265)，当所述第二燃料输送管(130)中的燃料压力超过预定值时，所述燃料回流单元被启动并形成从所述第二燃料输送管到所述燃料箱(165)的燃料回流管路(262)。
16.根据权利要求9所述的燃料供应设备，其中设置多个所述第一燃料输送管(160a、160b)；所述第一燃料喷射机构(120)被分成多个组，并分别设置用于所述多个第一燃料输送管；以及所述第一燃料泵公共地设置用于所述多个第一燃料输送管；所述燃料供应设备还包括分别设置用于所述多个第一燃料输送管的压力调节装置(290a、290b)。
全文摘要
一种其流率可以设定的电驱动型低压燃料泵(170)从燃料箱(165)吸取燃料并将所述燃料以规定压力公共地排出到包括进气歧管喷射器(120)和低压输送管(160)的低压燃料供应系统以及包括缸内喷射器(110)、高压输送管(130)和高压燃料泵(200)的高压燃料供应系统。低压燃料泵(170)的排出流率基于根据发动机运转状态获得的到低压燃料供应系统和到高压燃料供应系统的所需供应量设定。可以适合地设定内燃机中的燃料泵的排出量，因此，可以防止由于过量流率设定引起的燃料效率恶化和不足燃料供应引起的工作不良，由此改善稳定性。
文档编号F02M63/00GK101061304SQ20058003951
公开日2007年10月24日 申请日期2005年11月14日 优先权日2004年11月18日
发明者古泽真也, 友田晃利, 坂井光人, 山崎大地, 土屋富久 申请人:丰田自动车株式会社