CN100476195C - 内燃机燃料供应装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低压燃料供应***(11)与高压燃料供应***(21)，低压燃料供应***(11)使用供给泵(14)向燃料施加压力并将燃料供应到管道燃料喷射机构(12)，高压燃料供应***(21)从低压燃料供应***(11)分支，使用根据发动机操作状态驱动的计量输送型高压泵(23)向低压燃料加压，并向缸内燃料喷射机构22供应所得到的燃料。无论缸内燃料喷射机构(22)的工作状态如何，高压泵(23)向高压燃料供应***(21)供应所有加压燃料。当安全阀(29)开启时过量燃料回流。因此可以减小由高压泵操作引起的脉动，并且可以适量供应燃料。

Description

内燃机燃料供应装置
技术领域
本发明涉及一种内燃机燃料供应装置，尤其涉及一种具有向内燃机供应燃料的第一燃料供应***与第二燃料供应***的内燃机燃料供应装置。
背景技术
用于向内燃机供应燃料的方法的示例包括直接向内燃机的气缸喷射燃料的缸内喷射、将燃料喷射到向气缸供应空气的进气管道的管道喷射、以及二者的结合(即，根据内燃机的操作状态，在缸内喷射与管道喷射之间进行缸内喷射/管道喷射的转换)，上述的内燃机可以是包含于车辆(如卡车等)中的汽油发动机和柴油发动机。
例如，日本专利公开No.07-103048公开一种根据内燃机操作状态执行缸内喷射/管道喷射的内燃机燃料喷射装置。该内燃机燃料喷射装置包括燃料供应装置、具有执行管道喷射的管道喷射器(用于喷射入发动机进气管道的燃料喷射阀)的第一燃料喷射机构、具有执行缸内喷射的缸内喷射器(用于喷射到气缸的燃料喷射阀)的第二燃料喷射机构。燃料供应装置具有第一燃料供应***和第二燃料供应***，第一燃料供应***通过低压泵向燃料箱内的燃料施加压力，并将该燃料供应到第一燃料喷射机构，第二燃料供应***通过高压泵向低压泵所加压的燃料进一步施加压力，并将所得到的燃料供应到第二燃料喷射机构。这样的内燃机燃料喷射装置根据基于燃料供应量(燃料喷射量)和加速器下压程度(加速器踏板下压量)所准备的映射图控制第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构的喷射。具体而言，映射图被分为仅使用第一燃料喷射机构的喷射区域、使用第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构的喷射区域、及仅使用第二燃料喷射机构的喷射区域。因而，控制装置根据内燃机的操作状态控制第一燃料喷射机构和第二燃料喷射机构的喷射。
在上述传统内燃机燃料喷射装置中，设置向第二燃料喷射机构供应高压燃料的高压泵。高压泵以下面的方式向燃料施加压力。凸轮根据内燃机曲轴的旋转而旋转。这引起高压泵的柱塞的往复运动，从而向已由低压泵加压的燃料进一步施加压力。即使在控制装置控制不从缸内喷射器喷射燃料的状态(即，即使不驱动第二燃料喷射机构的状态)，高压泵通过内燃机曲轴的转动而继续操作。因此，当通过高压泵从第一燃料供应***吸入燃料或过量燃料回流时，发生脉动。这样的脉动引起燃料压力(即第一燃料供应***的管内的燃料压力)的变动，并且该燃料压力的变动传播到第一燃料喷射机构。由于脉动传播到第一燃料喷射机构，虽然控制装置控制燃料从第一燃料喷射机构喷射到内燃机进气管道的喷射时间和量，但是第一燃料喷射机构已经不能喷射基于内燃机操作状态判断的喷射供应量的燃料。当燃料喷射装置不能供应应当供应到内燃机的规定燃料供应量的燃料时，空燃比会发生变动，这导致燃料效率及驱动性能的恶化。
发明内容
本发明目的在于提供一种内燃机燃料供应装置，其能够通过减少由高压泵操作引起的脉动而供应适量的燃料。
根据本发明的内燃机燃料供应装置包括：第一燃料供应***，所述第一燃料供应***使用低压泵向燃料施加压力并将所述燃料供应到第一燃料喷射机构；第二燃料供应***，所述第二燃料供应***从所述第一燃料供应***分支，并使用高压泵向已经由所述低压泵施加压力的所述燃料施加压力并将所述加压燃料供应到第二燃料喷射机构，所述高压泵为根据所述内燃机的操作状态驱动的计量输送型高压泵；控制装置，无论所述第二燃料喷射机构的驱动状态如何，所述控制装置控制所述高压泵，以供应规定量的所述加压燃料；以及安全阀，所述安全阀用于向外部释放所述第二燃料供应***中过量燃料。
在本发明的内燃机燃料供应装置中，优选的，所述高压泵包括吸入所述第一燃料供应***中的所述燃料的吸入端口、向所述吸入燃料施加压力的柱塞、将所述加压燃料释放到所述第二燃料喷射机构的释放端口、以及用于开启/关闭所述吸入端口的计量阀；以及所述控制装置控制所述计量阀的开启/关闭，使得已经通过所述吸入端口吸入的所有所述燃料都通过所述释放端口释放。
在本发明的内燃机燃料供应装置中，优选的，所述安全阀是压力调节阀，当所述第二燃料供应***中的燃料压力大于所述第二燃料喷射机构的喷射压力时，所述安全阀开启，以向外部释放所述第二燃料供应***中的过量燃料。
在本发明的内燃机燃料供应装置中，优选的，无论所述内燃机的具体操作区域的所述第二燃料喷射机构的驱动状态如何，所述控制装置控制所述高压泵，以供应规定量的所述加压燃料，并且控制所述高压泵，以供应对应于另一操作区域的所述第二燃料喷射机构的驱动状态的数量的所述加压燃料。
在本发明的内燃机燃料供应装置中，优选的，所述内燃机的具体操作区域为中等发动机速度及中等载荷操作区域。
在本发明的内燃机燃料供应装置中，优选的，所述安全阀为电磁安全阀；以及所述控制装置控制所述电磁安全阀的开启/关闭，使得所述第二燃料供应***中的所述燃料压力保持在预设水平。
在本发明的内燃机燃料供应装置中，优选的，当驱动所述第一燃料喷射机构和所述第二燃料喷射机构时，所述高压泵的所述加压燃料的供应量固定在预设值。
根据本发明的内燃机燃料供应装置，提供向第一燃料喷射机构供应低压燃料的第一燃料供应***及通使用高压泵向第二燃料喷射机构供应高压燃料的第二燃料供应***，所述高压泵为计量输送型。无论第二燃料喷射机构的工作状态如何，控制单元控制高压泵，以供应规定量的加压燃料，而过量燃料经由安全阀向外释放。由于高压泵不将加压的高压燃料回流到第一燃料供应***，抑制由高压泵操作引起的脉动向第一燃料喷射机构的传播，因此，第一喷射机构可以喷射规定量的燃料。结果，可以将适量的燃料供应到内燃机。
附图说明
图1为图示根据本发明第一实施方式的内燃机燃料供应装置的示意图。
图2为第一实施方式的内燃机的主要部件的剖面图。
图3为结合于第一实施方式的内燃机燃料供应装置中的高压泵的示意构造图。
图4为图示结合于第一实施方式的内燃机燃料供应装置中的高压泵操作的时间图。
图5A与图5B为图示高压泵操作状态的示意图。
图6为图示第一燃料供应***中的燃料压力脉动与点火顺序的示意图。
图7为图示根据本发明第二实施方式的内燃机燃料供应装置的控制区域的曲线图。
图8为第二实施方式的内燃机燃料供应装置中的燃料喷射控制的流程图。
图9为图示根据本发明第三实施方式的内燃机燃料供应装置的示意图。
图10为第三实施方式的内燃机燃料供应装置的燃料喷射控制的流程图。
具体实施方式
在下文中，将参照附图对本发明的内燃机燃料供应装置的实施方式进行详细描述。应当注意的是具体实施方式并不限制本发明。
第一实施方式
图1示意性地示出了根据本发明第一实施方式的内燃机燃料供应装置。图2示出了第一实施方式的内燃机的主要部件。图3示出了结合于第一实施方式的内燃机燃料供应装置中的高压泵的构造，图4是图示高压泵的操作的时间图。图5A与图5B示意性地示出了高压泵的操作状态。图6示意性地示出了第一燃料供应***中的燃料压力脉动及点火顺序。
根据本发明第一实施方式的内燃机为V型六缸汽油发动机。如图1所示，该发动机的燃料供应装置包括低压燃料供应***11及高压燃料供应***21，低压燃料供应***11用作传送低压燃料的第一燃料供应***，高压燃料供应***21从低压燃料供应***11分支，并用作传送高压燃料的第二燃料供应***。低压燃料供应***11具有用作向发动机的进气管道喷射燃料的第一燃料喷射机构的管道燃料喷射机构12，高压燃料供应***21具有直接向发动机气缸喷射燃料的第二燃料喷射机构的缸内燃料喷射机构22。
在低压燃料供应***11中，用于存储燃料的燃料箱13设有供给泵14。供给泵14通过低压燃料供应管15连接到平行设置的两个低压燃料输送管16a、16b。供给泵14为电动型低压泵，其向燃料箱13中的燃料施加压力到规定压力(低压)，并将所得的燃料供应到低压燃料输送管16a、16b。低压燃料输送管16a、16b分别设置有三个管道喷射器17a-17f，每一个管道喷射器17a-17f构成管道燃料喷射机构12。低压燃料回流管18布置为从低压燃料供应管15近端分支。调节器19连接于低压燃料回流管18，当低压燃料供应***11中的燃料压力高于规定压力时，调节器19使得部分燃料从供给泵14释放以回流到燃料箱13，从而将低压燃料供应***11(即，低压燃料输送管16a、16b)中的燃料压力保持在恒定水平。
在高压燃料供应***21中，设置有支管20，其具有连接到低压燃料供应***11的低压燃料供应管15的中游的近端及连接到高压泵23的远端。高压泵23经由具有止回阀24的高压燃料供应管25连接到平行设置的两个高压燃料输送管26a、26b。如下文将详细描述的，高压泵23由发动机凸轮轴的旋转驱动。高压泵23是计量型，其向低压燃料供应***11(低压燃料供应管15)中的低压燃料施加压力到规定压力(高压)，并将得到的燃料供应到高压燃料输送管26a、26b。止回阀24用于将供应到高压燃料输送管26a、26b的燃料压力保持在恒定水平。此外，高压燃料输送管26a、26b分别设置有三个缸内喷射器27a-27f，每一个缸内喷射器27a-27f构成缸内燃料喷射机构22。
高压燃料回流管28连接到高压燃料输送管26b。高压燃料回流管28延伸到燃料箱13，并且在回流管28的中游设置有用作压力调节阀的安全阀29。在设置安全阀29的情况下，供应到高压燃料输送管26a、26b的燃料压力可以保持在恒定水平，当燃料压力高于规定压力时，过量燃料可以回流到燃料箱13。在这种情况下，由于高压燃料输送管26a、26b内的燃料压力取决于安全阀29开启的压力，因此需要根据缸内喷射器27a-27f所需的燃料压力设定安全阀29的阀开启压力。
同时，如上述所述，本实施方式的发动机为V型六缸汽油发动机，其具有以规定角度形成的左、右气缸组，每一气缸组设置有三个气缸。由于六个气缸具有基本相同的构造，因此仅代表性地说明一个气缸。如图2所示，气缸盖32连接到气缸体31的顶部。活塞34以上下可移动的方式装配于形成在气缸体31中的气缸孔33中。曲轴(未图示)可旋转地支撑在气缸体31的底部。活塞34经由连杆连接到曲轴。
气缸体31、气缸盖32和活塞34形成燃烧室35。燃烧室35的顶部(气缸盖32的下表面)为具有两斜面的斜屋顶形式，两斜面在中央形成尖顶。活塞34的顶表面形成凹状的空腔36。在燃烧室35的上部，即在气缸盖32的下表面，形成有彼此面对的进气端口37与排气端口38，进气阀39与排气阀40的下端分别对应于进气端口37与排气端口38。因此，当进气阀39与排气阀40在规定时间上下移动时，进气端口37与排气端口38开启关闭，以在进气端口37与燃烧室35之间以及燃烧室35与排气端口38之间建立连接。进气管经由进气管道41连接到进气端口37，排气管经由排气管道42连接到排气端口38。
构成进气路径的进气管道41设置有管道燃料喷射机构12的管道喷射器17a，以允许将低压燃料喷射到与进气端口37连接的进气路径。此外，缸内燃料喷射机构22的缸内喷射器27a设置在燃烧室35邻近进气端口37的侧部，以允许将高压燃料直接喷射到燃烧室35。火花塞43设置在气缸盖32，以大致定位于燃烧室35上部的中心。
注意，管道燃料喷射机构12的管道喷射器17a可以设置在气缸盖32或者缓冲罐(未图示)上，而非进气管道41上，只要其能够将低压燃料喷射到进气路径。相似的，缸内燃料喷射机构22的缸内喷射器27a可以设置在燃烧室35的上部而非侧部，只要其能够将高压燃料直接喷射到燃烧室35。
如此，管道燃料喷射机构12的每一个管道喷射器17a-17f设置到对应的发动机的进气路径，并且缸内燃料喷射机构22的每一个缸内喷射器27a-27f设置到对应的燃烧室35。管道喷射器17a-17f与缸内喷射器27a-27f中的每一个均是电磁阀，并且作为控制装置的电子控制单元45控制燃料喷射时间和基于电磁阀通电时间段控制燃料喷射量。
具体而言，电子控制单元(ECU)45基于发动机的操作状态(如吸入空气量Q、节流阀开启角度θT、加速器下压的角度θA、发动机速度Ne、冷却剂温度T等)或者使用预设的映射图确定燃料喷射量、喷射时间、点火时间等，来控制管道喷射器17a-17f和缸内喷射器27a-27f。在这种情况下，例如，发动机速度和发动机载荷被用于判断低压燃料供应***11是否被用于将燃料喷射到发动机的进气路径(进气管道)、高压燃料供应***21是否用于将燃料直接喷射到燃料室35、或者两个燃料供应***11、21是否用于将燃料喷射到进气管道和燃料室35。此外，电子控制单元45根据上述发动机的操作状态控制去进行或者停止低压泵14的操作、以及控制高压泵23的计量阀的开启角度等。高压燃料供应***21的高压输送管26a、26b设有测量燃料压力PF并将测量结果输出到电子控制单元45的燃料压力传感器30。电子控制单元45由用于输入及输出各种信号的界面、用于计算燃料喷射时间与喷射量等的处理单元、及储存映射图等的储存单元构成。
在传统的内燃机燃料供应装置中，高压泵23由于凸轮轴的转动而不断地操作以吸入低压燃料供应***11中的低压燃料并施加压力。当缸内燃料喷射机构22被驱动时，其向高压燃料供应***21释入高压燃料。当缸内喷射机构22未被驱动时，其将高压燃料回流到低压燃料供应***11。当高压燃料回流时，在低压燃料供应***11中发生燃料压力脉动，这反过来又影响了低压燃料供应***11的燃料供应量。因此，在本实施方式中，无论缸内燃料喷射机构22的工作状态如何(即，即使在没必要向气缸中喷射燃料的情况)，电子控制单元45使由高压泵23加压的燃料被供应到高压燃料供应***21，并使过量燃料经过高压燃料回流管28从安全阀29回流到燃料箱13，从而抑制了由于高压燃料回流操作引起的低压燃料供应***11内的燃料压力脉动的发生。
在下文中，将详细描述设置在高压燃料供应***21内的高压泵23。在高压泵23中，如图3所示，柱塞52可移动地支撑在管状形式的外壳51内，以形成向其中的燃料施加压力的加压室53。柱塞52由弹簧(未图示)在增大加压室53的尺寸的方向上支撑及偏置。当柱塞52受到形成在凸轮轴54上的三个凸轮55推压时，加压室53的尺寸减小。在外壳51的上部，形成有连接到低压燃料供应***11的分支管20以吸入低压燃料的吸入端口56、以及向高压燃料供应***21的高压燃料供应管25释放加压燃料的释放端口57。外壳51的上部还设置有开启/关闭吸入端口56的计量阀58。计量阀58是当通电时可以关闭吸入端口56的电磁溢流阀。
因此，如图4及图5A所示，当凸轮轴54转动引起凸轮55降低柱塞52时，如果吸入端口56被计量阀58打开，低压燃料供应***11中的低压燃料被吸入到加压室53。然后，如图4及图5B所示，当凸轮轴54转动引起凸轮55升高柱塞52时，如果吸入端口56被计量阀58关闭，在加压室53内的低压燃料被施加压力直到规定的压力，然后加压燃料被从释放端口57输送到高压燃料供应***21。
在下文中，将描述根据本实施方式的内燃机燃料供应装置的燃料喷射方法。如图1所示，基于测得的发动机速度Ne与加速器下压的角度θA，电子控制单元45使用储存的映射图计算待供应到发动机的燃料量Q。电子控制单元45进一步根据发动机的操作状态判断将燃料喷射到发动机的进气管道、还是直接喷射到燃烧室35、还是喷射到上述二者。具体而言，在开始发动机的暖机过程中，气缸壁表面的温度并没有充分升高并且存在燃料没有被适当雾化而可能粘附于壁表面的可能性，因此仅执行管道燃料喷射，而未伴随着缸内燃料喷射。在发动机的暖机后，待喷射到进气管道的燃料量与待喷射到气缸的燃料量是基于发动机速度与发动机载荷来设定。通常，优选的，随着发动机的操作状态中转速变高且载荷变高，而增大喷射到进气管道的燃料量。
当电子控制单元45从发动机的操作状态判断燃料喷射区域为仅是执行管道燃料喷射的区域时，其向管道燃料喷射机构12的管道喷射器17a-17f提供指示喷射时间与喷射量(阀被开启的时间段)的输出信号，以驱动管道喷射器17a-17f执行进气管道燃料喷射，从而将满足规定的燃料供应量Q的燃料供应到发动机。具体而言，如图2所示，在每一个气缸的进气冲程的早期阶段，管道燃料喷射机构12的每一个管道喷射器17a-17f首先仅一次将燃料喷射到进气管道。喷射的燃料与进气端口37的空气混合，以形成空气-燃料混合物，当进气阀39打开时，空气-燃料混合物被引入到燃烧室35。空气-燃料混合物被引导到火花塞43的附近并被点火，从而旋转力被施加到曲轴上。
在这种情况下，电子控制单元45将高压泵23的驱动占空比设定到100％(即使是在仅使用管道燃料喷射机构12执行管道燃料喷射的情况下)，并将所有加压的高压燃料供应至高压输送管26a、26b。这使得高压燃料供应***21的高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力变得不必要地很高。然而，由于高压燃料输送管26a、26b连接到具有安全阀29的高压燃料回流管28，当安全阀29开启时，高压燃料输送管26a、26b内的过是燃料经由高压燃料回流管28回流到燃料箱13。因此，高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力可以保持在规定水平。
此外，即使在高压燃料供应***21的缸内燃料喷射机构22未被驱动的情况下，高压泵23中的所有高压燃料被输送到高压燃料供应***21，并且过量燃料经由安全阀29与高压燃料回流管28回流到燃料箱13。这避免了将高压燃料回流到低压燃料供应***11的需要，因而抑制了由于高压燃料回流操作引起在低压燃料供应***11内发生的燃料压力脉动。
更具体而言，如图6所示，高压泵23根据凸轮轴54的旋转以规定循环重复低压燃料的吸入与高压燃料的释放。传统地，当缸内燃料喷射机构22未驱动时，高压泵23将高压燃料释放并使高压燃料回流到低压燃料供应***11(低压燃料输送管16a、16b)，这导致在高压燃料的释放时在低压燃料供应***11处发生正波脉动A(如图6中双点划线所示)。同时，管道喷射器17a-17f以规定循环从#1到#6的顺序喷射燃料。因此，尤其在低压燃料输送管16b中，喷射时间可能与燃料脉动A一致，使得难以喷射所期望量的燃料。相反的，根据本实施方式，高压泵23将高压燃料释放到高压燃料供应***21(高压燃料输送管26a、26b)。这抑制了在低压燃料供应***11中脉动的产生，使得管道喷射器17a-17f可以喷射所期望量的燃料。
如果电子控制单元45基于发动机的操作状态判断燃料喷射区域是执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射的区域，则其向管道燃料喷射机构12的管道喷射器17a-17f及缸内燃料喷射机构22的缸内喷射器27a-27f提供指示喷射时间与喷射量(阀开启的时间段)的输出信号，以使它们执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射，从而向发动机供应满足规定燃料供应量Q的燃料。具体而言，如图2所示，在每一气缸的进气冲程的早期阶段，管道燃料喷射机构12的每一个管道喷射器17a-17f仅一次首先向进气体路径(进气管道)中喷射燃料。喷射的燃料与进气端口37中的空气混合形成空气-燃料混合物，当进气阀39开启时，空气-燃料混合物被引入燃料室35。随后，在每一个气缸的压缩冲程后期阶段，缸内燃料喷射机构22的每一个缸内喷射器27a-27f仅一次向燃料室35中喷射燃料。喷射的燃料沿活塞34的空腔36表面移动直到达到火花塞43，与在进气阀39开启时已被引入燃烧室35中的空气-燃料混合物混合，以形成能被火花塞43点火的空气-燃料混合物。当空气-燃料混合物被火花塞43点火后，旋转力被施加到曲轴上。
在管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22被用于执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射的情况下，电子控制单元45根据喷射到气缸内的燃料量(即基于燃料压力传感器30检测的高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力PF)来设定高压泵23的驱动占空比，从而将规定量的加压的高压燃料释放到高压燃料输送管26a、26b并将不需要的高压燃料回流到低压燃料供应***11。
此外，如果电子控制单元45基于发动机的操作状态判断燃料喷射区域为执行缸内燃料喷射的区域，则其向缸内燃料喷射机构22的缸内喷射器27a-27f提供指示喷射时间与喷射量(阀开启的时间段)的输出信号，以使它们执行缸内燃料喷射，从而向发动机供应满足规定燃料供应量Q的燃料。具体而言，首先，在每一个气缸的压缩冲程的后期阶段，缸内燃料喷射机构22的每一个缸内喷射器27a-27f仅一次将燃料喷射到燃料室35中。喷射的燃料沿活塞34的空腔36的表面移动直到达到火花塞43，在火花塞43处，其与进气阀39开启时已经提前引入燃烧室35中的空气混合，以形成能够被火花塞43点火的空气-燃料混合物。当空气-燃料混合物被火花塞43点火时，旋转力被施加到曲轴上。
当仅缸内燃料喷射机构22被用于执行缸内燃料喷射时，电子控制单元45根据供应到气缸的燃料喷射量(即，基于燃料压力传感器30检测的高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力PF)设定高压泵23的驱动占空比，从而将加压后的规定量的高压燃料释放到高压燃料输送管26a、26b以及将不需要的高压燃料回流到低压燃料供应***11。然而，在低压燃料供应***11中，管道燃料喷射机构12未被驱动。因此，燃料喷射控制不会反过来被低压燃料供应***11内的燃料压力脉动影响。
如上述所述，根据第一实施方式的内燃机燃料供应装置，除了低压燃料供应***11与高压燃料供应***21之外，也提供了用于回流高压燃料供应***21中过量燃料的安全阀29，并且即使当缸内燃料喷射机构22未被驱动时，高压泵23向高压燃料供应***21供应所有的加压燃料，其中低压燃料供应***11使用供给泵14向燃料施加压力并向管道燃料喷射机构12供应燃料，高压燃料供应***21从低压燃料供应***11分支，并使用根据发动机的操作状态驱动的计量输送型高压泵23向低压燃料施加压力，且向缸内燃料喷射机构22供应所得到的燃料。
如此，所有已被高压泵23吸入并施加压力的高压燃料均被输送到高压燃料供应***21，而不是回流到低压燃料供应***11。因此，由于这样高压燃料回流操作在低压燃料供应***11中引起的燃料压力脉动可以被减轻。此外，当安全阀29开启时，输送到高压燃料供应***21的过量燃料经过高压燃料回流管28回流到燃料箱13。这防止了高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力变得不必要地很高，并且燃料压力维持在规定的水平。结果，低压燃料供应***11的管道燃料喷射机构12可以稳定地喷射规定量的燃料，而不会反过来被燃料压力脉动或者变动影响。因此，燃料可以以合适的量供应到发动机，从而稳定空燃比，提高燃料效率与驱动特性。
此外，影响低压燃料供应***11的燃料压力的正波脉动通过电子控制单元45仅改变高压泵23的驱动控制方法得到了抑制。不需要特殊的装置，因此，可以防止了成本增加。
第二实施方式
图7为显示根据本发明第二实施方式的内燃机燃料供应装置的控制区域的曲线图，图8是第二实施方式的燃料供应装置的燃料喷射控制的流程图。具有与前述的实施方式相似功能的元件分配有相同的附图标记，并且此处不再重复描述。
第二实施方式的内燃机燃料供应装置的构造大致为第一实施方式的相同。如图1所示，其由低压燃料供应***11、高压燃料供应***21与安全阀29构成，所述低压燃料供应***11用于使用供给泵14向燃料施加压力并将燃料供应到管道燃料喷射机构12，所述高压燃料供应***21从低压燃料供应***11分支，并使用高压泵23向低压燃料施加压力，且将所得到的燃料供应到缸内燃料喷射机构22，所述安全阀29用于回流高压燃料供应***21中的过量燃料，关于这些的详细描述不再重复。
第二实施方式与第一实施方式相似之处在于：即使缸内燃料喷射机构22未被驱动，电子控制单元45仍控制向高压燃料供应***21供应由高压泵23加压的所有燃料，从而抑制低压燃料供应***11中燃料压力脉动的发生。另外，在第二实施方式中，其被构造成，在发动机的操作状态落在规定的操作区域期间，如果管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22均被驱动，则由高压泵23加压的所有燃料仍被供应到高压燃料供应***21，从而抑制低压燃料供应***11中燃料压力脉动的发生。
具体而言，当管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22均被驱动时，尤其当满足下面两个条件时，执行上述控制：
1.当高压泵23将高压燃料回流到低压燃料供应***11时产生的脉动会显著负面影响低压燃料供应***11的管道燃料喷射机构12的燃料喷射的情况时；以及
2.当高压燃料供应***21的高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力根据安全阀29的阀开启压力来设定，并且其不会负面影响缸内燃料喷射机构22的喷射量控制的情况时。
对于上述的条件1，在下面的情况时，燃料压力脉动不会负面影响管道燃料喷射机构12的燃料喷射，即，当发动机在仅执行管道喷射的喷射模式、或在执行管道喷射与缸内喷射且喷射到进气管道的燃料量等于或者大于喷射到气缸的燃料量的喷射模式时。换言之，当喷射到进气管道的燃料量小于喷射到气缸的燃料量时，低压燃料供应***11处产生的脉动仅轻微影响喷射到管道的燃料量。这些喷射模式例如对应于如图7的区域A、B所示的发动机的中等速度操作区域。
对于上述的条件2，为了将高压燃料供应***21中的缸内喷射器27a-27f的喷射量维持在合适的水平，高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力需要保持在规定值。同时，为了安全目的，高压燃料回流管28中的安全阀29的阀开启压力设定稍高于高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力。因而，在发动机低载荷操作状态期间，当缸内喷射器27a-27f将最少喷射量的燃料喷射到气缸时，如果高压燃料输送管26a、26b内的燃料压力设定稍高于安全阀29的阀开启压力(即，合适的喷射压力)，那么最少燃料喷射量将稍微增大，引起空燃比的变动。换言之，当缸内燃料喷射机构22喷射最少喷射量的燃料时，燃料喷射控制将被负面影响。例如，这对应于如图7中区域B所示的发动机低载荷操作状态。
因此，满足上述条件1、2的区域对应于图7所示的区域A。当发动机位于中等载荷、中等速度操作区域时，执行上述燃料喷射量的控制。
下文中，将参照图8的流程图描述根据本实施方式内燃机燃料供应装置的燃料喷射控制。
如图8所示，在步骤S11，判断发动机是否在操作。如果没有，控制不采取任何步骤而离开程序。如果在步骤S11判断发动机在操作，在步骤S12判断管道燃料喷射机构12是否被驱动。如果没有，在步骤S13，基于高压燃料供应***21的高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力PF设定高压泵的驱动占空比，并且在步骤S14，缸内燃料喷射机构22执行缸内燃料喷射。
如果在步骤S12中判断管道燃料喷射机构12被驱动，那么在步骤S15中判断缸内燃料喷射机构22是否被驱动。如果没有，在步骤S16中，将高压泵的驱动占空比设为100％，并且在步骤S17中，管道燃料喷射机构12执行管道燃料喷射。然后，在步骤S18中，高压燃料供应***21中的过量燃料从安全阀29通过高压燃料回流管28回流到燃料箱13。
如此，即使在仅执行管道燃料喷射的情况下，已经由高压泵23吸入并加压的所有高压燃料被输送到高压燃料供应***21，而不是回流到低压燃料供应***11。因此，抑制由这种高压燃料的回流操作引起的燃料压力脉动。此外，输送到高压燃料供应***21的过量燃料通过安全阀29回流到燃料箱13，在此示例中，过量高压燃料为高压泵23输送的所有燃料。因此，高压燃料供应***21中的燃料压力可以维持在规定水平。
如果在步骤S15中判断缸内燃料喷射机构22被驱动，则在步骤S19中，判断发动机操作状态是否位于图7所示的区域A中。如果发动机操作状态位于区域A中，即，中等载荷与中等速度操作状态，则在步骤S20中，将高压泵的驱动占空比设为100％，并且在步骤S21中，管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22分别执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射。然后，在步骤S22中，高压燃料供应***21中的过量燃料从安全阀29通过高压燃料回流管28回流到燃料箱13。
因此，即使在执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射的情况下，由高压泵23吸入并加压的所有高压燃料被输送到高压燃料输送***21，而不是回流到低压燃料供应***11。这抑制了由高压燃料回流操作在低压燃料供应***11中引起的燃料压力脉动。此外，在输送到高压燃料供应***21的高压燃料中，过量燃料经由安全阀29回流到燃料箱13，使得高压燃料供应***21中的燃料压力可以维持于规定压力。
如果在步骤S19中判断发动机操作状态不是区域A(中等载荷与中等速度操作状态)，则在步骤S23中，基于高压燃料供应***21的燃料压力PF设定高压泵的驱动占空比，并且在步骤S24中，管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22分别执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射。
如上所述，根据第二实施方式的内燃机燃料供应装置，在管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22被驱动的状态下，如果发动机操作状态位于中等载荷与中等速度区域，那么已经由高压泵23加压的所有燃料量被供应到高压燃料供应***21，并且过量燃料经由安全阀29回流到燃料箱13。
因此，在规定的发动机操作区域，已经由高压泵23加压的所有高压燃料被输送到高压燃料供应***21，并且没有高压燃料回流到低压燃料供应***11。这可以减少由这种高压燃料回流操作在低压燃料供应***11中引起的燃料压力脉动。在输送到高压燃料供应***21的高压燃料中，对于缸内喷射不需要的过量燃料经由安全阀29流回到燃料箱13。因此，高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力维持在规定水平，而不是变得不必要地很高。结果，低压燃料供应***11的管道燃料喷射机构12可以稳定地喷射规定量的燃料，而不会受到燃料压力脉动或变动的负面影响。可以适量将燃料供应到发动机，因而，稳定空燃比，提高燃料效率与驱动特性。
当与喷射到气缸的燃料量比较，喷射到进气管道的燃料量相对较小时，在发动机的高载荷与高速度区域，低压燃料供应***11中的脉动仅稍微影响喷射到进气管道的燃料喷射量。在这种情况下，缸内喷射所需数量的高压燃料被释放到高压燃料供应***21，而剩余的燃料回流到低压燃料供应***11。因此，通过消除高压泵23的非必要燃料输送以及减少高压泵23的驱动力矩，可以降低经由凸轮轴作用到发动机上的载荷。
此外，当缸内喷射器27a-27f向气缸喷射最少喷射量的燃料时，在发动机的低载荷区域，有必要以高精度地维持高压燃料供应***21的燃料压力，以保证最少喷射量。在这种情况下，缸内喷射所需数量的高压燃料输送到高压燃料供应***21，而剩余的燃料回流到低压燃料供应***11。这使得能够高精度地控制缸内燃料喷射机构22的最小燃料喷射量。
第三实施方式
图9示意性地示出了根据本发明第三实施方式的内燃机燃料供应装置，图10为图示第三实施方式的燃料供应装置的燃料喷射控制流程图。与前面实施方式中描述的具有相似功能的元件分配有相同的附图标记，这里就不再重复描述。
根据第三实施方式的内燃机燃料供应装置的构造与第一、第三实施方式的大致相同。如图9所示，其包括低压燃料供应***11和高压燃料供应***21，所述低压燃料供应***11使用供给泵14向燃料施加压力并将燃料供应到管道燃料喷射机构12，所述高压燃料供应***21从低压燃料供应***11分支，并使用高压泵23向低压燃料施加压力，且将得到的燃料供应到缸内燃料喷射机构22。然后，在本实施方式中，高压燃料回流管28上设置有电磁安全阀61，用于将高压燃料供应***21中的过量燃料回流到燃料箱13。
具体而言，在管道燃料喷射机构12被驱动而缸内燃料喷射机构22被停止的情况下、或者管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22均被驱动的情况下，电子控制单元45控制以供应已经由高压泵23加压的所有燃料，并且然后根据已经被供应高压燃料的高压燃料供应***21中的燃料压力控制以开启/关闭电磁安全阀61，以将高压燃料供应***21中的过量燃料回流到燃料箱13。
下文中，将参照图10的流程图描述本实施方式的内燃机燃料供应装置的燃料喷射控制。
如图10所示，如果在步骤S31中判断发动机在操作，并且如果在步骤S32中判断管道燃料喷射机构12未被驱动，那么在步骤S33中，基于高压燃料供应***21中的燃料压力PF设定高压泵的驱动占空比，并且在步骤S34中，缸内燃料喷射机构22执行缸内燃料喷射。
如果在步骤S32中判断管道燃料喷射机构12被驱动，并且如果在步骤S35中判断缸内燃料喷射机构22未被驱动，那么在步骤S36中，将高压泵的驱动占空比设为100％，并且在步骤S37中，管道燃料喷射机构12执行管道燃料喷射。然后，在步骤S38中，基于燃料压力传感器30检测的高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力PF执行电磁安全阀61的开启/关闭控制。具体而言，为了将高压燃料供应***11的高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力PF维持在规定水平，设定电磁安全阀61保持开启的时间段，并且由高压泵23输送到高压燃料供应***21的所有燃料作为过量燃料回流到燃油箱13。
因此，来自高压泵23的高压燃料未回流到低压燃料供应***11，并且因此，抑制由高压燃料回流操作在低压燃料供应***11内引起的燃料压力脉动。此外，已经输送到高压燃料供应***21的过量燃料经由电磁安全阀61回流到燃料箱13，从而，将高压燃料供应***21中的燃料压力保持在规定水平。
同时，如果在步骤S35中判断缸内燃料喷射机构22被驱动，则在步骤S39中，判断发动机操作状态是否位于如结合图7的上面实施方式中所述的区域A或B中。如果发动机操作状态位于区域A(中等载荷与中等速度操作状态)中或者位于区域B(低载荷与中等发动机速度操作状态)中，则在步骤S40中，将高压泵的驱动占空比设为100％，并且在步骤S41中，管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22分别执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射。然后，在步骤S42中，执行电磁安全阀61的开启/关闭控制，使得在由高压泵23输送到高压燃料供应***21的燃料中，对于缸内燃料喷射不必要的过量燃料通过高压燃料回流管28回流到燃料箱13，从而将高压燃料供应***21的高压燃料输送管26a、26b中的燃料压力PF保持在规定水平。
因此，来自高压燃料泵23的高压燃料未回流到低压燃料供应***11，由此抑制由高压燃料回流操作在低压燃料供应***11中引起的燃料压力脉动。此外，在已经输送到高压燃料供应***21中的高压燃料中，过量燃料经由电磁安全阀61回流到燃料箱13，从而将高压燃料供应***21中的燃料压力PF保持在规定水平。
此外，如果在步骤S39中判断发动机操作状态不在区域A或B中，则在步骤S43中，基于高压燃料供应***21的燃料压力PF设定高压泵的驱动占空比，并且在步骤S44中，管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22分别执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射。
如上所述，根据第三实施方式的内燃机燃料供应装置，在管道燃料喷射机构12被驱动的状态或者管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22均被驱动的状态中，如果发动机操作状态位于规定区域中，那么已经由高压泵23加压的所有燃料量被供应到高压燃料供应***21，并且基于高压燃料供应***21中的燃料压力执行电磁安全阀61的开启/关闭控制，从而使过量燃料回流到燃料箱13。
因此，在规定的发动机操作区域中，已经由高压泵23加压的所有高压燃料被输送到高压燃料供应***21，并且没有高压燃料回流到低压燃料供应***11。这可以抑制由这种高压燃料回流操作在低压燃料供应***11中引起的燃料压力脉动。此外，在已经输送到高压燃料供应***21的高压燃料中，过量燃料经由根据高压燃料供应***21中的燃料压力来控制其开启/关闭的电磁安全阀61回流到燃料箱13。因而，高压燃料供应***21中的燃料压力可以被容易地维持在规定水平。结果，低压燃料供应***11的管道燃料喷射机构12可以稳定地喷射规定量的燃料，而不会受到燃料压力脉动或变动的负面影响。可以适量将燃料供应到发动机，因而，稳定空燃比，提高燃料效率与驱动特性。
此外，由于电磁安全阀61的开启/关闭控制确保过量燃料回流到燃料箱13，高压燃料供应***21中的燃料压力可以被高精度地调整，从而缸内燃料喷射机构22的最小燃料喷射量也可以被高精度地控制。结果，控制区域可以扩展到区域A和区域B，并且因此，低压燃料供应***11中的脉动可以在较宽的发动机操作区域内被减轻。
在上述实施方式中，在仅驱动管道燃料喷射机构12以仅执行管道燃料喷射或者驱动管道燃料喷射机构12与缸内燃料喷射机构22以执行管道燃料喷射与缸内燃料喷射的情况下，高压泵的驱动占空比被固定到100％并且高压燃料供应***21中的过量燃料经由安全阀29回流到燃料箱13。在低压燃料供应***11中，取决于从高压泵23回流的高压燃料的量，发生脉动。因而，可以考虑，当为脉动设定一个不会负面影响管道燃料喷射机构12的燃料喷射量的可接受极限时，高压燃料可以从高压泵23回流到低压燃料供应***11，只要所得脉动的大小未超过可接受极限。例如，如果脉动的可接受极限对应于高压燃料的10％，则高压泵的驱动占空率可以固定到90％，并且高压燃料的90％可以释放到高压燃料供应***21，而剩余的10％可以回流到低压燃料供应***11。如此，可以减小高压泵23的驱动力矩。换言之，高压泵的驱动占空比的值可以根据低压燃料供应***11与高压燃料供应***的构造合适地设定。
此外，本发明的内燃机燃料供应装置可以适用于向用作内燃机的发动机(例如结合于客车、卡车等车辆中的汽油发动机和柴油发动机)供应燃料的任何装置。发动机结构也不限于V型六缸发动机，也可以是直列四缸发动机，并且气缸的数量不限制于实施方式中的数量。
工业适用性
如上所描述，根据本发明的内燃机燃料供应装置，无论第二燃料喷射机构的工作状态如何，通过将来自高压泵的高压燃料供应到第二燃料供应***而抑制了第一燃料供应***中的燃料压力脉动。这对具有根据内燃机的操作状态操作的高压泵的内燃机燃料供应装置是有用的。具体而言，其适于减少由高压泵引起的脉动对供应到内燃机的燃料量的影响。

Claims (7)

1.一种内燃机燃料供应装置，所述内燃机包括设置用于每个气缸的将燃料喷射到进气管道的第一燃料喷射机构和将燃料喷射到所述气缸的第二燃料喷射机构，所述燃料供应装置包括：
第一燃料供应***，所述第一燃料供应***使用低压泵向燃料施加压力并将所述燃料供应到所述第一燃料喷射机构；
第二燃料供应***，所述第二燃料供应***从所述第一燃料供应***分支，并使用高压泵向已经由所述低压泵施加压力的所述燃料施加压力并将所述加压燃料供应到所述第二燃料喷射机构，所述高压泵为根据所述内燃机的操作状态驱动的计量输送型高压泵；
控制装置，在所述内燃机的一个具体操作区域中，无论所述第二燃料喷射机构的驱动状态如何，所述控制装置控制所述高压泵，以供应规定量的所述加压燃料，在所述内燃机的另一个操作区域中，所述控制装置控制所述高压泵以供应对应于所述第二燃料喷射机构的驱动状态的数量的加压燃料；以及
安全阀，其用于向外部释放所述第二燃料供应***中过量燃料。
2.根据权利要求1所述的内燃机燃料供应装置，其中：
所述高压泵包括吸入所述第一燃料供应***中的所述燃料的吸入端口、向所述吸入燃料施加压力的柱塞、将所述加压燃料释放到所述第二燃料喷射机构的释放端口、以及用于开启/关闭所述吸入端口的计量阀；以及
在所述内燃机的所述一个具体操作区域中，所述控制装置控制所述计量阀的开启/关闭，使得已经通过所述吸入端口吸入的所有所述燃料都通过所述释放端口释放。
3.根据权利要求1所述的内燃机燃料供应装置，其中，所述安全阀是压力调节阀，当所述第二燃料供应***中的燃料压力大于所述第二燃料喷射机构的喷射压力时，所述安全阀开启，以向外部释放所述第二燃料供应***中的过量燃料。
4.根据权利要求1所述的内燃机燃料供应装置，其中：
所述高压泵包括吸入所述第一燃料供应***中的所述燃料的吸入端口、向所述吸入燃料施加压力的柱塞、将所述加压燃料释放到所述第二燃料喷射机构的释放端口、以及用于开启/关闭所述吸入端口的计量阀；以及
在所述内燃机的所述一个具体操作区域中，无论所述第二燃料喷射机构的驱动状态如何，所述控制装置固定所述计量阀的开启/关闭的定时，以供应规定量的所述加压燃料，并且，在所述内燃机的所述另一个操作区域中，所述控制装置控制所述计量阀的开启/关闭时间，以供应对应于所述另一操作区域的所述第二燃料喷射机构的驱动状态的数量的所述加压燃料。
5.根据权利要求4所述的内燃机燃料供应装置，其中，所述内燃机的具体操作区域为中等发动机速度及中等载荷操作区域。
6.根据权利要求1所述的内燃机燃料供应装置，其中：
所述安全阀为电磁安全阀；以及
所述控制装置控制所述电磁安全阀的开启/关闭，使得所述第二燃料供应***中的所述燃料压力保持在预设水平。
7.根据权利要求6所述的内燃机燃料供应装置，其中，当驱动所述第一燃料喷射机构和所述第二燃料喷射机构时，在所述内燃机的所述一个具体操作区域中，所述高压泵的所述加压燃料的供应量固定在预设值。
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