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JP4063603B2 - Fuel supply device for internal combustion engine - Google Patents

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JP4063603B2
JP4063603B2 JP2002204210A JP2002204210A JP4063603B2 JP 4063603 B2 JP4063603 B2 JP 4063603B2 JP 2002204210 A JP2002204210 A JP 2002204210A JP 2002204210 A JP2002204210 A JP 2002204210A JP 4063603 B2 JP4063603 B2 JP 4063603B2
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Toyota Motor Corp
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば液化石油ガスを燃料とする内燃機関に対して燃料の供給を行う内燃機関の燃料供給装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
周知のように、液化石油ガス(LPG)を燃料とする内燃機関(LPG機関)として、液相状態の燃料を噴射供給する燃料供給装置を備えたLPG機関が実用化されている。ここで、こうしたLPG機関の燃料供給装置は、通常、図24模式的に示すフューエルリターン式と呼ばれる燃料循環方式が採用される構成となっている。
【0003】
同図24に示されるように、フューエルリターン式の燃料循環方式が採用されている燃料供給装置240にあっては、燃料タンク241内の液相燃料を燃料ポンプ242により圧送し、燃料供給経路243を介してインジェクタ244とともに燃料噴射機構245を構成するデリバリパイプ246内に供給する。そして、このデリバリパイプ246内に供給した燃料をインジェクタ244を通じて内燃機関に噴射供給する一方で、同デリバリパイプ246内に残留している燃料を還流経路247を介して燃料タンク241に還流する。また、この燃料供給装置240では、還流経路247に設けられるプレッシャレギュレータ248を通じてデリバリパイプ246(燃料噴射機構245)内の燃料の圧力を所定の圧力に維持することで、燃料の液相状態を維持しつつ内燃機関への燃料供給を行うことができるようにしている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述ようにプレッシャレギュレータ248を通じてデリバリパイプ246内の燃料が加圧状態に維持される場合であれ、内燃機関の燃焼室等からの熱を受けることに起因する同デリバリパイプ246の温度上昇の度合いが大きいときには、噴射する燃料を液相状態に維持することが困難となる。
【0005】
即ちいま、図25に示すように、例えば燃料タンク241内に飽和状態で貯留されている燃料が(点F:温度THa/圧力Pf)、燃料ポンプ242により加圧されてプレッシャレギュレータ248の調圧設定値Paに応じた圧力に維持されているとする(点Ga:温度THa/圧力Pa)。しかし、この場合であっても、内燃機関からの熱を受けることによりデリバリパイプ246内の燃料の温度が同燃料の飽和蒸気温度THsv以上まで上昇したときには(点Gb:温度THb/圧力Pa)、気化燃料(ベーパ)が発生するようになる。そして、デリバリパイプ246内の燃料にベーパが含まれているにもかかわらず同デリバリパイプ246内の燃料が液相であるという前提のもとにインジェクタ244による燃料の噴射供給が行われるときには、次のようなことが懸念される。即ち、実際には液相の燃料よりも密度の低い燃料が噴射されるため、必要とされる燃料量が確保できなくなり、運転性の悪化をまねくようになる。
【0006】
そこで、こうした事態への対策として、デリバリパイプ内の燃料の圧力を、デリバリパイプ内の燃料の温度が通常想定される最も高い温度THmx以上となった場合においても同燃料の液相状態を維持することができる圧力Pb以上に維持するといったことが考えられる。即ち、上記燃料供給装置240にあっては、調圧設定値が上記圧力Pb以上に設定されているプレッシャレギュレータを還流経路247に備えることに相当する。しかし、この場合、燃料の気化を抑制することはできるようになるものの、燃料ポンプ242の負荷が増大するため、同燃料ポンプ242の寿命の低下や燃費の悪化等をまねくことが新たに懸念される。また、LPG機関の燃料供給装置でなくとも、燃料噴射機構(デリバリパイプ)が内燃機関からの受熱により温度上昇する燃料供給装置であれば、上記同様の問題が生じることが考えられる。
【0007】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、燃料ポンプの負荷の増大を抑制しつつ、燃料噴射機構内の燃料の液相状態を好適に維持することができる内燃機関の燃料供給装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について記載する。
(1)請求項1に記載の発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射機構に圧送供給する第1の燃料ポンプと、この燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から燃料タンクに還流するための還流経路と、この還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を所定の調圧設定値に応じた圧力に維持する調圧機構とを備える内燃機関の燃料供給装置において、前記調圧機構の背圧室に前記燃料タンク内の燃料の圧力に相当する第1の圧力とこの圧力よりも高い第2の圧力とのいずれかを選択的に導入することにより前記所定の調圧設定値を可変設定する調圧値変更手段として、前記第1の燃料ポンプに対して直列に配置される第2の燃料ポンプと、前記調圧機構の出口と前記燃料タンクとを接続する燃料経路から分岐した第1の背圧導入経路と、前記第1の燃料ポンプと前記第2の燃料ポンプとを接続する燃料経路から分岐した第2の背圧導入経路と、前記第1の背圧導入経路と前記第2の背圧導入経路との合流部と前記調圧機構の背圧室とを接続する第3の背圧導入経路と、前記第1の背圧導入経路と前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路との合流部に設けられて、前記第1の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが連通され且つ前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが遮断された第1の経路状態と、前記第1の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが遮断され且つ前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが連通された第2の経路状態とを切り替える切替手段と、この切替手段の操作を通じて前記第1の経路状態を選択することにより前記第1の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入し、前記切替手段の操作を通じて前記第2の経路状態を選択することにより前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入する制御手段とを備えることを要旨としている。
【0009】
上記構成によれば、調圧機構の背圧室に燃料タンク内の燃料の圧力に相当する第1の圧力とこの第1の圧力よりも高い第2の圧力とのいずれかが選択的に導入されることにより、調圧機構に設定されている所定の調圧設定値が可変とされる。ちなみに、燃料噴射機構内の燃料の圧力がより高い圧力に維持されるとき、即ち調圧機構に設定されている所定の調圧設定がより高い値に設定されるときには、気化燃料の発生の抑制作用が高められるようになるものの、燃料ポンプの負荷が増大する傾向にある。この点、上記構成においては、上記態様をもって所定の調圧設定値を可変とすることができるため、気化燃料の発生のおそれがあるとき(あるいは発生しているとき)にのみ第2の圧力を背圧室に導入することで所定の調圧設定値を高い値に設定し、それ以外の状況にあっては第1の圧力を背圧室に導入することで所定の調圧設定値を上記高い値に設定される調圧設定値よりも低い値に設定することができるようになる。これにより、気化燃料の発生を抑制することができるようになるとともに、気化燃料の発生のおそれがないときには燃料ポンプにかかる負荷を軽減して同燃料ポンプを駆動させることができるようになる。このように、上記構成によれば、燃料ポンプの負荷の増大を抑制しつつ燃料噴射機構内の燃料の液相状態を好適に維持することができるようになる。
また上記構成によれば、切替手段を通じて第1の背圧導入経路が能動とされることにより調圧機構の背圧室に第1の圧力が導入され、第2の背圧導入経路が能動とされることにより同調圧機構の背圧室に第2の圧力が導入される。換言すると、上記第1の背圧導入経路が能動とされる場合、調圧機構の背圧室には同調圧機構の下流側の燃料、即ち燃料タンク内の燃料の圧力とほぼ等しい圧力の燃料が導入されるようになる。一方、上記第2の背圧導入経路が能動とされる場合、調圧機構の背圧室には上記各燃料ポンプを接続する燃料経路内の燃料、即ち同各燃料ポンプの上流側の燃料ポンプにより加圧された燃料が導入されるようになる。これにより、第2の背圧導入経路が能動とされるときには、調圧機構の所定の調圧設定値が第1の背圧導入経路が能動とされるときよりも高い値となる。このように、上記各背圧導入経路のいずれかを選択的に能動とすることによっても、調圧機構に設定されている所定の調圧設定値を可変とすることができるようになる。
【0010】
(2)請求項2に記載の発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射機構に圧送供給する燃料ポンプと、この燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から燃料タンクに還流するための還流経路と、この還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を所定の調圧設定値に応じた圧力に維持する調圧機構とを備える内燃機関の燃料供給装置において、前記調圧機構の背圧室に前記燃料タンク内の燃料の圧力に相当する第1の圧力とこの圧力よりも高い第2の圧力とのいずれかを選択的に導入することにより前記所定の調圧設定値を可変設定する調圧値変更手段として、前記燃料ポンプに対して直列に配置される単一または複数の燃料ポンプと、前記調圧機構の出口と前記燃料タンクとを接続する燃料経路から分岐した第1の背圧導入経路と、前記各燃料ポンプのそれぞれの出口に接続される燃料経路のいずれかから分岐した第2の背圧導入経路と、前記第1の背圧導入経路と前記第2の背圧導入経路との合流部と前記調圧機構の背圧室とを接続する第3の背圧導入経路と、前記第1の背圧導入経路と前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路との合流部に設けられて、前記第1の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが連通され且つ前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが遮断された第1の経路状態と、前記第1の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが遮断され且つ前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが連通された第2の経路状態とを切り替える切替手段と、この切替手段の操作を通じて前記第1の経路状態を選択することにより前記第1の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入し、前記切替手段の操作を通じて前記第2の経路状態を選択することにより前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入する制御手段とを備えることを要旨としている。
【0011】
上記構成によれば、燃料ポンプの負荷の増大を抑制しつつ燃料噴射機構内の燃料の液相状態を好適に維持することができるようになる。
また、上記構成によれば、切替手段を通じて第1の背圧導入経路が能動とされることにより、調圧機構の背圧室に上記第1の圧力が導入され、第2の背圧導入経路が能動とされることにより上記第2の圧力が導入される。換言すると、上記第1の背圧導入経路が能動とされる場合、調圧機構の背圧室には同調圧機構の下流側の燃料、即ち燃料タンク内の燃料の圧力とほぼ等しい圧力の燃料が導入されるようになる。一方、上記第2の背圧導入経路のいずれかが能動とされる場合、調圧機構の背圧室には少なくとも1つの燃料ポンプにより加圧された燃料が導入されるようになる。これにより、第2の背圧導入経路のいずれかが能動とされるときには、調圧機構の所定の調圧設定値が第1の背圧導入経路が能動とされるときよりも高い値となる。このように、上記各背圧導入経路のいずれかを選択的に能動とすることによっても、調圧機構に設定されている所定の調圧設定値を可変とすることができるようになる。
【0012】
(3)請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記切替手段として、3つのポートのそれぞれに前記第1の背圧導入経路または前記第2の背圧導入経路または前記第3の背圧導入経路が接続される制御弁を備えることを要旨としている。
【0014】
(4)請求項4に記載の発明は、内燃機関に燃料を供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射機構に圧送供給する燃料ポンプと、この燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から燃料タンクに還流するための還流経路と、この還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を所定の調圧設定値に応じた圧力に維持する調圧機構とを備える内燃機関の燃料供給装置において、前記調圧機構の背圧室に前記燃料タンク内の燃料の圧力に相当する第1の圧力とこの圧力よりも高い第2の圧力とのいずれかを選択的に導入することにより前記所定の調圧設定値を可変とする調圧値変更手段として、前記調圧機構の下流側に接続されて前記調圧機構の下流側の燃料を前記調圧機構の背圧室に導入する第1の背圧導入経路と、前記燃料ポンプの燃料吸入口と燃料吐出口との中間に設けられる中間吐出口から吐出される燃料を前記調圧機構の背圧室に導入する第2の背圧導入経路と、前記第1の背圧導入経路及び前記第2の背圧導入経路のいずれかを選択的に能動とする切替手段とを備え、この切替手段を通じて前記第1の背圧導入経路を能動とすることにより前記第1の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入し、前記切替手段を通じて前記第2の背圧導入経路を能動とすることにより前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入することを要旨としている。
【0015】
上記構成によれば、燃料ポンプの負荷の増大を抑制しつつ燃料噴射機構内の燃料の液相状態を好適に維持することができるようになる。
また、上記構成によれば、切替手段を通じて第1の背圧導入経路が能動とされることにより、調圧機構の背圧室に第1の圧力が導入され、第2の背圧導入経路が能動とされることにより、同調圧機構の背圧室に第2の圧力が導入される。換言すると、上記第1の背圧導入経路が能動とされる場合、調圧機構の背圧室には同調圧機構の下流側の燃料、即ち燃料タンク内の燃料の圧力とほぼ等しい圧力の燃料が導入されるようになる。一方、上記第2の背圧導入経路が能動とされる場合、調圧機構の背圧室には上記燃料ポンプの中間吐出口から吐出される燃料、即ち燃料ポンプの燃料吸入口における燃料の圧力よりも高く、且つ同燃料ポンプの燃料吐出口における燃料の圧力よりも低い圧力の燃料が導入されるようになる。これにより、第2の背圧導入経路が能動とされるときには、調圧機構の所定の調圧設定値が、第1の背圧導入経路が能動とされるときよりも高い値となる。このように、上記各背圧導入経路のいずれかを選択的に能動とすることによっても、調圧機構に設定されている所定の調圧設定値を可変とすることができるようになる。
【0018】
(5)請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記調圧値変更手段は、前記内燃機関の始動から所定の時間が経過するまでの間、前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入することを要旨としている。
【0019】
上記構成によれば、内燃機関の始動から所定の時間が経過するまでの間、調圧機構の背圧室に第2の圧力が導入される。ちなみに、内燃機関の運転が停止されてから十分な時間が経過しておらず同機関の各部が高温である状態から再度運転が開始されるいわゆる高温再始動時にあっては、燃料噴射機構が内燃機関から受熱することに起因する気化燃料の発生が特に懸念される。そこで、上記構成においては、内燃機関の始動から所定の時間が経過するまでの間は調圧機構の背圧室に第2の圧力を導入する、即ち同調圧機構に設定されている所定の調圧設定値をより高い値に設定することで、燃料噴射機構内の燃料の圧力がより高い圧力に維持されるようにしている。これにより、内燃機関の始動時における気化燃料の発生を好適に抑制することができるようになる。
【0020】
(6)請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記調圧値変更手段は、前記内燃機関の運転中に前記燃料噴射機構内の燃料の圧力が同燃料の飽和蒸気圧力未満のとき、前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入することを要旨としている。
【0021】
上記構成によれば、内燃機関の運転中、燃料噴射機構内の燃料の圧力が同燃料の飽和蒸気圧力未満となるとき、調圧機構の背圧室に第2の圧力が導入される。これにより、気化燃料の発生のおそれがあるとき(あるいは発生しているとき)にのみ第2の圧力が背圧室に導入されて所定の調圧設定値が高い値に設定され、それ以外の状況にあっては第1の圧力が背圧室に導入されて所定の調圧設定値が上記高い値に設定される調圧設定値よりも低い値に設定されるようになる。これにより、気化燃料の発生を好適に抑制することができるようになるとともに、気化燃料の発生のおそれがないときには燃料ポンプにかかる負荷を軽減して同燃料ポンプを駆動させることができるようになる。
【0022】
(7)請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記調圧値変更手段は、前記燃料タンク内に貯留されている燃料の飽和蒸気特性及び前記燃料噴射機構内の燃料の温度から前記燃料噴射機構内の燃料の飽和蒸気圧力を推定することを要旨としている。
【0023】
上記構成によれば、燃料タンク内に貯留されている燃料の飽和蒸気特性及び燃料噴射機構内の燃料の温度から同燃料噴射機構内の燃料の飽和蒸気圧力が推定される。ちなみに、燃料の飽和蒸気圧力は、同燃料の温度が上昇するにつれ高くなる傾向を示し、この飽和蒸気圧力と温度との関係は燃料の飽和蒸気特性(飽和蒸気圧曲線)を通じて把握することができる。そこで、上記態様をもって燃料噴射機構内の燃料の飽和蒸気圧力を推定することで、同燃料の温度の変動に対応した適切な飽和蒸気圧力を把握することができるようになる。
【0024】
(8)請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記調圧値変更手段は、前記燃料タンク内に貯留されている燃料の温度及び同燃料の圧力に基づいて該燃料の組成を推定し、この推定される燃料の組成に基づいて前記燃料タンク内に貯留されている燃料の飽和蒸気特性を推定することを要旨としている。
【0025】
上記構成によれば、燃料タンク内に貯留されている燃料の温度及び同燃料の圧力に基づいて該燃料の組成が推定され、この推定される燃料の組成に基づいて燃料タンク内に貯留されている燃料の飽和蒸気特性が決定される。ちなみに、燃料の飽和蒸気特性は同燃料の組成に応じて異なる傾向を示し、燃料の組成は基本的には燃料の温度及び圧力を通じて推定することができる。そこで、上記態様をもって燃料タンク内の燃料の飽和蒸気特性を決定することで、燃料の組成に応じたより適切な飽和蒸気特性を把握することができるようになる。
【0026】
(9)請求項9に記載の発明は、請求項7または8に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記調圧値変更手段は、前記推定される飽和蒸気圧力に所定の圧力を見込んで得られる圧力を前記燃料噴射機構内の燃料の飽和蒸気圧力とすることを要旨としている。
【0027】
上記構成によれば、推定される飽和蒸気圧力に所定の圧力を見込んで得られる圧力が燃料噴射機構内の燃料の飽和蒸気圧力とされる。これにより、燃料噴射機構内の燃料の圧力が同燃料の本来の飽和蒸気圧力よりも高く設定される飽和蒸気圧力未満となるとき、調圧機構の背圧室に上記第2の圧力が導入されるようになる。即ち、推定された燃料噴射機構内の燃料の飽和蒸気圧力に対する所定の圧力の加算あるいは所定の係数の乗算等を通じて算出される同飽和蒸気圧力よりも高い値が判定値とされ、燃料噴射機構内の燃料の圧力がこの判定値未満となるとき、調圧機構の背圧室に上記第2の圧力が導入されるようになる。このように、上記構成によれば、ある程度の余裕をもって背圧室に第2の圧力が導入されて気化燃料の発生の抑制作用が高められるようになるため、より好適に気化燃料の発生を抑制することができるようになる。
【0028】
(10)請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記内燃機関が液化石油ガスを燃料とするものであることを要旨としている。
【0029】
なみに、燃料噴射機構の受熱に起因して同燃料噴射機構内にて気化燃料が発生するといった事態は、液化石油ガス内燃機関を搭載する車両において特に懸念される。従って、液化石油ガスを燃料とする内燃機関の燃料供給装置に上記請求項1〜のいずれかに記載の発明を適用することで、液化石油ガスを燃料とする内燃機関の実用性をより高いものとすることができるようになる。
【0030】
【発明の実施の形態】
(第1の実施の形態)
本発明を具体化した第1の実施の形態について、図1〜図10を参照して説明する。なお、この実施の形態にかかる液化ガス内燃機関の燃料供給装置は、液化石油ガス(LPG)を燃料とする内燃機関(LPG機関)にLPGを供給する燃料供給装置である。
【0031】
まず、図1を参照して、同実施の形態にかかる内燃機関の燃料供給装置についてその概要を説明する。なお、図1は、混合気の燃焼エネルギを出力として駆動する内燃機関1、同機関1に対する燃料の供給を行う燃料供給装置3及びこれら内燃機関1、燃料供給装置3を統括的に制御する電子制御装置(ECU)5の関係を模式的に示している。
【0032】
同図1に示されるように、内燃機関1は、シリンダブロック11、このシリンダブロック11に設けられるとともにその内部で混合気を燃焼させる複数のシリンダ12、この複数のシリンダ12の上部に配設されるシリンダヘッド13などを備えて構成される。
【0033】
ここで、シリンダ12内には、内燃機関1の出力軸であるクランクシャフト14にコネクティングロッド15を介して連結されるピストン16が往復動可能に収容されており、このピストン16とシリンダヘッド13とが対峙してなす燃焼室17で混合気の燃焼が行われる。また、燃焼室17にはエアクリーナ21、スロットルバルブ22及びサージタンク23等を備える吸気通路24及び触媒装置25を備える排気通路26が接続されており、燃料供給装置3に備えられるインジェクタINJを通じて上記吸気通路24に燃料が噴射供給される。
【0034】
次に、燃料供給装置3の構成について、図2及び図3を参照して説明する。なお、図2は、図1に示される燃料供給装置3の詳細な構成、及び同燃料供給装置3とECU5との関係を、図3は、同図2に示される燃料供給装置3の破線内の詳細な構成をそれぞれ模式的に示している。
【0035】
同図2に示されるように、燃料供給装置3にあって、燃料タンク31内に貯留されている液相燃料は、ポンプ間燃料経路Rdpを介して接続されるとともに同じ吐出能力を有する第1の燃料ポンプ32a及び第2の燃料ポンプ32bにより加圧されて燃料フィルタ33が設けられた燃料供給経路Rd1に圧送される。そして、この圧送された液相燃料は、インジェクタINJとともに燃料噴射機構34を構成するデリバリパイプ35に供給され、インジェクタINJがECU5からの信号に応じて開弁されることにより吸気通路24に噴射供給される。そして、デリバリパイプ35内に残留している燃料は、上流側還流経路Rd2U及び下流側還流経路Rd2Lからなる還流経路Rd2を介して燃料タンク31に還流されるようになる。
【0036】
また、還流経路Rd2には、燃料室36Rf及び背圧室36Rpから構成されるプレッシャレギュレータ36(調圧機構)が設けられており、デリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の圧力は同プレッシャレギュレータ36に対して設定される所定の調圧設定値(調圧設定値P)に応じた圧力に維持される。なお、プレッシャレギュレータ36の詳細な構成については後述する。また、下流側還流経路Rd2Lには、3ポート弁37(切替手段)を介して背圧導入経路Rd5に接続される第1の背圧導入経路Rd3が接続されており、同下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料を第1の背圧導入経路Rd3及び背圧導入経路Rd5を介して上記背圧室36Rpに流入させることが可能となっている。また、ポンプ間燃料経路Rdpには、同じく3ポート弁37を介して背圧導入経路Rd5に接続される第2の背圧導入経路Rd4が接続されており、同ポンプ間燃料経路Rdpを流通する燃料を第2の背圧導入経路Rd4及び背圧導入経路Rd5を介して上記背圧室36Rpに流入させることが可能となっている。そして、上記3ポート弁37の切替操作を通じて、第1の背圧導入経路Rd3及び第2の背圧導入経路Rd4のいずれか一方と背圧導入経路Rd5との連通が選択的に有効とされる。なお、調圧値変更手段(背圧変更手段)は上記3ポート弁37等を備えて構成され、また3ポート弁37はECU5からの信号に応じて制御されるものとなっている。
【0037】
また、燃料供給装置3には、燃料タンク31内の燃料の状態を検出するためのタンク温度センサ71、タンク圧力センサ72及びデリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の状態を検出するための噴射機構温度センサ73、噴射機構圧力センサ74から構成される検出系7が備えられている。ちなみに、タンク温度センサ71は燃料タンク31内の燃料の温度(燃料タンク温度THtk)を、タンク圧力センサ72は燃料タンク31内の燃料の圧力(燃料タンク圧力Ptk)をそれぞれ検出する。また、噴射機構温度センサ73はデリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の温度(噴射機構温度THdv)を、噴射機構圧力センサ74はデリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の圧力(噴射機構圧力Pdv)をそれぞれ検出する。そして、これら各センサ71〜74により検出されたデータはECU5に入力され、ECU5はこの入力される各検出データに基づいて上記3ポート弁37の切替操作を行う。
【0038】
次に、図3を参照して、上記プレッシャレギュレータ36の詳細な構成について説明する。
図3に示されるように、プレッシャレギュレータ36は金属製のハウジング36Hgからなり、その内部に設けられるダイヤフラム36Dfを通じて上記燃料室36Rf及び背圧室36Rpに分けられている。ここで、燃料室36Rfには、デリバリパイプ35内に残留している燃料を同燃料室36Rfに流入させるための上流側還流経路Rd2U、及び同燃料室36Rf内の燃料を燃料タンク31へ還流させるための下流側還流経路Rd2Lが接続されている。なお、ダイヤフラム36Dfが背圧室36Rpに設けられるスプリング36Sgを通じて燃料室36Rf側に押圧されていることにより、基本的には上流側還流経路Rd2Uから下流側還流経路Rd2Lへの燃料の流通が上記ダイヤフラム36Dfにより遮断された状態となっている。また、背圧室36Rpには、下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料及びポンプ間燃料経路Rdpを流通する燃料のいずれかを同背圧室36Rpに流入させるための背圧導入経路Rd5が接続されている。そして、燃料室36Rf内の燃料の圧力が、背圧室36Rpへ流入する燃料の圧力に対してスプリング36Sgの圧力(プレッシャレギュレータ設定圧力Psg)を加えた圧力以上となるとき、ダイヤフラム36Dfが背圧室36Rp側に押し下げられて燃料室36Rf内の燃料が下流側還流経路Rd2Lを介して燃料タンク31に還流されるようになる。なお、上記背圧室36Rpへ流入する燃料の圧力に対してプレッシャレギュレータ設定圧力Psgを加えた圧力が、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pに相当する値となる。
【0039】
次に、3ポート弁37を通じて切り替えられる各燃料経路について、図4〜図7を参照して説明する。なお、以降では、第1の背圧導入経路Rd3と背圧導入経路Rd5とが連通されているときの燃料経路を第1の燃料経路とし、第2の背圧導入経路Rd4と背圧導入経路Rd5とが連通されているときの燃料経路を第2の燃料経路とする。
【0040】
まず、第1の燃料経路が能動とされるときの燃料の循環態様について、図4及び図5を参照して説明する。なお、図4は、第1の燃料経路が能動とされているときの燃料供給装置3を、図5は、同図4の破線内における燃料の循環態様をそれぞれ模式的に示している。また、図4及び図5において破線で図示する燃料経路は、燃料の流通が遮断された状態を示している。
【0041】
図4に示されるように、第1の背圧導入経路Rd3と背圧導入経路Rd5とが連通されるとき、背圧室36Rpには、図5において破線で示される態様をもって下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料が導入されるようになる。従って、プレッシャレギュレータ36のダイヤフラム36Dfは、下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料の圧力、即ち燃料タンク31内の燃料の圧力(燃料タンク圧力Ptk)に対してプレッシャレギュレータ設定圧力Psgを加えた圧力により燃料室36Rf側へ押圧されることになる。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pは、次式
Ptk+Psg …[1]
を通じて算出される値に相当する値となる。なお、以降では、上記計算式を通じて算出される値に相当する調圧設定値Pを第1の調圧設定値Pstとする。
【0042】
そして、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第1の調圧設定値Pstが有効とされることにより、デリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の圧力は上記第1の調圧設定値Pstに応じた圧力に維持されるようになる。
【0043】
次に、第2の燃料経路が能動とされるときの燃料の循環態様について、図6及び図7を参照して説明する。なお、図6は、第2の燃料経路が能動とされているときの燃料供給装置3を、図7は、同図6の破線内における燃料の循環態様をそれぞれ模式的に示している。また、図6及び図7において破線で図示する燃料経路は、燃料の流通が遮断された状態を示している。
【0044】
図6に示されるように、第2の背圧導入経路Rd4と背圧導入経路Rd5とが連通されるとき、背圧室36Rpには、図7において破線で示される態様をもってポンプ間燃料経路Rdpを流通する燃料が導入されるようになる。従って、プレッシャレギュレータ36のダイヤフラム36Dfは、ポンプ間燃料経路Rdpを流通する燃料の圧力、即ち燃料タンク31内の燃料の圧力(燃料タンク圧力Ptk)よりも第1の燃料ポンプ32aによる加圧力(燃料ポンプ加圧力Ppm)だけ高い圧力に対してプレッシャレギュレータ設定圧力Psgを加えた圧力で燃料室36Rf側へ押圧されることになる。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pは、次式
Ptk+Ppm+Psg …[2]
を通じて算出される値に相当する値となる。なお、以降では、上記計算式を通じて算出される値に相当する調圧設定値Pを第2の調圧設定値Pndとする。
【0045】
そして、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第2の調圧設定値Pndが有効とされることにより、デリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の圧力は上記第2の調圧設定値Pndに応じた圧力に維持されるようになる。
【0046】
次に、図8を参照して、上記各調圧設定値Pst,Pndのいずれかを選択的に有効とするための3ポート弁の切替処理について説明する。ちなみに、本処理は、所定の時間を周期として繰り返し行われる。
【0047】
図8に示されるように、この処理では、まず各センサ71〜74により検出されたデータ(燃料タンク温度THtk、燃料タンク圧力Ptk、噴射機構温度THdv、噴射機構圧力Pdv)を読み込む(ステップS101)。次に、燃料タンク温度THtk及び燃料タンク圧力Ptkを所定のマップに適用して燃料タンク31内に貯留されている燃料(LPG)中のプロパン比率Rを推定する(ステップS102)。そして、この推定されたプロパン比率Rを下記飽和蒸気圧計算式
Psv=(4×10-6R+5×10-6)T3
+(0.001R+0.007)T2
+(0.102R+0.0447)T
+(3.6098R+1.2419) …[3]
に適用して、プロパン比率Rに対応したLPGの飽和蒸気圧曲線を決定する(ステップS103)。なお、上記飽和蒸気圧計算式[3]において、「Psv」はLPGの飽和蒸気圧力(kg/cm2)、「T」はLPGの温度、「R」はLPG中のプロパン比率を示している。ちなみに、飽和蒸気圧力は、任意の圧力の流体が液相あるいは気相(気相及び液相の混合状態を含む)のいずれであるかを示す流体の圧力の閾値圧力である。即ち、流体の圧力が同流体の飽和蒸気圧力以上のとき、その流体は液相状態にあり、流体の圧力が同流体の飽和蒸気圧力未満のとき、その流体は気相状態にあることになる。
【0048】
次に、上記決定された飽和蒸気圧曲線及び噴射機構温度THdvからデリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の飽和蒸気圧力Psvを算出する(ステップS104)。そして、プレッシャレギュレータ36の第1の調圧設定値Pstが上記算出された飽和蒸気圧力Psv以上であるか否かを判定する(ステップS105)。第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv以上のとき(ステップS105:Yes)、第1の背圧導入経路Rd3と背圧導入経路Rd5とが連通する方向に3ポート弁37の切替操作を行う(ステップS106)。一方、第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満のとき(ステップS105:No)、第2の背圧導入経路Rd4と背圧導入経路Rd5とが連通する方向に3ポート弁37の切替操作を行う(ステップS107)。
【0049】
このように、上記処理によれば、第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満のとき、プレッシャレギュレータ36の第2の調圧設定値Pndが有効とされ、それ以外のときは第1の調圧設定値Pstが有効とされる。
【0050】
次に、上記構成を通じて奏される作用効果について、図9を参照して説明する。なお、図9は、燃料の飽和蒸気圧曲線(飽和蒸気特性)とともに、上記各調圧設定値Pst,Pndの関係を示している。また、第1の調圧設定値Pstに対応する燃料の飽和蒸気温度を第1の飽和蒸気温度THst、第2の調圧設定値Pndに対応する燃料の飽和蒸気温度を第2の飽和蒸気温度THndとする。ちなみに、この飽和蒸気温度は、任意の温度の流体が液相あるいは気相(気相及び液相の混合状態を含む)のいずれであるかを示す流体の温度の閾値温度である。即ち、流体の温度が同流体の飽和蒸気温度以上のとき、その流体は気相状態にあり、流体の温度が同流体の飽和蒸気温度未満のとき、その流体は液相状態にある。
【0051】
従って、例えばデリバリパイプ35が第1の調圧設定値Pstに維持されている場合に(点Xa:温度THdva/圧力Pst)、同デリバリパイプ35が内燃機関1からの受熱により温度上昇したとすると(点Xb:温度THdvb/圧力Pst)、同デリバリパイプ35内にて気化燃料が発生するようになる。これに対して、デリバリパイプ35が第2の調圧設定値Pndに維持されている場合には(点Ya:温度THdva/圧力Pnd)、デリバリパイプ35が上記同様に温度上昇したとしても(点Xb:温度THdvb/圧力Pnd)、燃料の液相状態が維持されるようになる。このように、デリバリパイプ35が第2の調圧設定値Pndに維持されるときには、燃料の気化の抑制作用が高められるようになるものの、各燃料ポンプ32a,32bの負荷が増大するため、寿命の低下や燃費の悪化が懸念される。
【0052】
そこで、本実施の形態では、
〔a〕第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満のとき、即ちデリバリパイプ35内の燃料の温度(噴射機構温度THdv)が同燃料の飽和蒸気温度以上のとき、第2の調圧設定値Pndを有効とする。
〔b〕第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv以上のとき、即ちデリバリパイプ35内の燃料の温度(噴射機構温度THdv)が同燃料の飽和蒸気温度未満のとき、第1の調圧設定値Pstを有効とする。
といった態様をもって調圧設定値Pを可変とするようにしている。これにより、燃料が気化するおそれがあるときのみ燃料ポンプの負荷が増大する第2の調圧設定値Pndが有効とされて、それ以外の通常運転時にあっては第1の調圧設定値Pstが有効とされるため、燃料ポンプの負荷の増大を抑制しつつ、気化燃料の発生を好適に抑制することができるようになる。
【0053】
次に、図10を参照して、3ポート弁の切替処理(図8)による調圧設定値の変更態様の一例を説明する。
例えば、時刻t101において第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満となった旨が検出されたとすると、ECU5により3ポート弁37の切替操作が行われ、第2の背圧導入経路Rd4と背圧導入経路Rd5とが連通される(図10(c),(a))。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第2の調圧設定値Pndが有効とされるとともに、デリバリパイプ35内の燃料の圧力が同第2の調圧設定値Pndに応じた圧力に維持されるようになる(図10(b))。そして、第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv以上となった旨が時刻t102において検出されたとすると、ECU5により3ポート弁37の切替操作が行われ、第1の背圧導入経路Rd3と背圧導入経路Rd5とが連通される(図10(c),(a))。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第1の調圧設定値Pstが有効とされるとともに、デリバリパイプ35内の燃料の圧力が同第1の調圧設定値Pstに応じた圧力に維持されるようになる(図10(b))。そして、時刻t103において、再度、第1の調圧設定値Pstが第2の調圧設定値Pnd未満となった旨が検出されたとすると、上記同様の態様をもって調圧設定値Pの変更が行われ、以降も上記処理態様に準じた処理が継続される。
【0054】
以上詳述したように、この第1の実施の形態にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、以下に列記するような優れた効果が得られるようになる。
(1)本実施の形態では、プレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入する燃料を切り替えることで、同プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pを可変とするようにしている。これにより、気化燃料の発生のおそれがあるときにのみ第2の調圧設定値Pndを有効にして、それ以外の状況にあっては第1の調圧設定値Pstを有効にするといった利用形態が可能となるため、燃料ポンプの負荷の増大を抑制しつつ、燃料噴射機構内の燃料の液相状態を好適に維持することができるようになる。
【0055】
(2)本実施の形態では、第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満であるとき、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第2の調圧設定値Pndを有効とするようにしている。これにより、気化燃料の発生のおそれがあるときにのみ第2の調圧設定値Pndが有効とされて、それ以外の状況にあっては第1の調圧設定値Pstが有効とされるため、燃料ポンプの寿命の低下や燃費の悪化を好適に抑制しつつ、気化燃料の発生を抑制することができるようになる。
【0056】
(3)本実施の形態では、燃料タンク31内の燃料の飽和蒸気特曲線及びデリバリパイプ35内の燃料の温度(噴射機構温度THdv)から同デリバリパイプ35内の燃料の飽和蒸気圧力Psvを推定するようにしている。これにより、デリバリパイプ35内の燃料の温度変動に対応した適切な飽和蒸気圧力を推定することができるようになる。
【0057】
(4)本実施の形態では、燃料タンク31内の燃料の温度(燃料タンク温度THtk)及び同燃料の圧力(燃料タンク圧力Ptk)に基づいて該燃料の組成を推定し、この燃料の組成に基づいて燃料タンク31内の燃料の飽和蒸気圧曲線を決定するようにしている。これにより、燃料の組成に応じたより適切な飽和蒸気圧曲線を把握することができるようになる。
【0058】
(5)本実施の形態では、同じ性能の燃料ポンプ(第1の燃料ポンプ32a及び第2の燃料ポンプ32b)を通じて燃料の加圧を行うようにしている。これにより、部品の共通化が図られることになるため、装置全体のコスト上昇を好適に抑制することができるようになる。
【0059】
(6)本実施の形態では、2つの燃料ポンプ(第1の燃料ポンプ32a及び第2の燃料ポンプ32b)を通じて燃料の加圧を行うようにしている。これにより、それぞれの燃料ポンプにかかる負荷が1つの燃料ポンプを通じて燃料の加圧を行うときよりも軽減されるようになるため、各燃料ポンプの寿命を好適に維持することができるようになる。
【0060】
(7)また、2つの燃料ポンプを備えるようにしているため、小型の燃料ポンプを採用した場合にあっても高い吐出能力を得ることができるようになる。これにより、要求される吐出能力を満たすために大型の燃料ポンプを開発する等の必要がなく、燃料供給装置3を容易に実現することができるようになる。
【0061】
なお、上記第1の実施の形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第1の実施の形態では、第1の燃料ポンプ32a及び第2の燃料ポンプ32bとして同じ吐出能力の燃料ポンプを採用する構成としたが、吐出能力の異なる燃料ポンプを用いることもできる。
【0062】
・上記第1の実施の形態では、第1の背圧導入経路Rd3及び第2の背圧導入経路Rd4を流通する燃料をそれぞれ3ポート弁37及び背圧導入経路Rd5を介してプレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入する構成としたが、例えば次のように変更することも可能である。即ち、3ポート弁37及び背圧導入経路Rd5を燃料供給装置3から除外するとともに、第1の背圧導入経路Rd3及び第2の背圧導入経路Rd4をそれぞれ独立して背圧室36Rpに接続する。そして、これら各背圧導入経路Rd3,Rd4に同各背圧導入経路Rd3,Rd4をそれぞれ選択的に開閉する制御弁を設け、この制御弁の開閉操作を通じて調圧設定値を可変とする構成とすることもできる。
【0063】
・上記第1の実施の形態では、燃料を圧送するための2つの燃料ポンプ(第1の背圧導入経路Rd3及び第2の背圧導入経路Rd4)を備える構成としたが、例えば次のように変更することも可能である。即ち、3つ以上の燃料ポンプを備えるとともに、最も下流側の燃料ポンプを除いた燃料ポンプにより吐出された燃料を当該燃料ポンプの下流からプレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入するための背圧導入経路を設ける構成とすることもできる。そして、上記背圧導入経路を複数設ける構成としたときには、これら複数の背圧導入経路のいずれかを選択的に能動とすることが可能となるため、調圧設定値をより多段階にわたって可変とすることができるようになる。
【0064】
(第2の実施の形態)
本発明を具体化した第2の実施の形態について、図11〜図17を参照して説明する。
【0065】
本実施の形態において、装置全体の基本的な構成は前記第1の実施の形態(図1)と同様であるが、図2に示される燃料供給装置3の構成が図11に示す構成に変更されている。
【0066】
ここで、本実施の形態の燃料供給装置の説明に先立って、その概要について説明する。
本実施の形態も、前記第1の実施の形態と同様に、プレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入する燃料を切り替えることで、同プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pを可変とする機能を備えるものとなっている。そして、前記第1の実施の形態では、前記下流側還流経路Rd2L及びポンプ間燃料経路Rdpのいずれかの燃料を背圧室36Rpに導入することで上記機能を実現しているのに対して、本実施の形態では、以下に説明する態様をもって上記機能が実現されるようにしている。以下、図11を参照して本実施の形態の燃料供給装置について説明する。
【0067】
同図11に示すように、本実施の形態の燃料供給装置3は、前記第1の実施の形態の燃料供給装置3(図2)に対して、次のような変更を加えたものとなっている。即ち、破線内にて示されるように、燃料タンク31内に貯留されている燃料を圧送するための燃料ポンプを1つとし(燃料ポンプ32)、これにともなって前記ポンプ間燃料経路Rdp及び3ポート弁37を除外した構成となっている。また、下流側還流経路Rd2Lには、第1の絞り機構38aが設けられて背圧導入経路Rd8に接続される第1の背圧導入経路Rd6が接続されており、同下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料を第1の絞り機構38a及び背圧導入経路Rd8を介して背圧室36Rpに流入させることが可能となっている。一方、上流側還流経路Rd2Uには、第2の絞り機構38bが設けられて上記背圧導入経路Rd8に接続される第2の背圧導入経路Rd7が接続されており、同上流側還流経路Rd2Uを流通する燃料を第2の絞り機構38b及び背圧導入経路Rd8を介して背圧室36Rpに流入させることが可能となっている。そして、この第2の背圧導入経路Rd7は、ECU5により制御される制御弁39(切替手段)を通じて選択的に開閉される。なお、本実施の形態において、第1の絞り機構38a及び第2の絞り機構38bとして、同じ絞り径の固定絞り機構が採用されるものとする。
【0068】
次に、制御弁39を通じて切り替えられる各燃料経路について、図12〜図15を参照して説明する。なお、以降では、第2の背圧導入経路Rd7が非能動とされているときの燃料経路を第1の燃料経路とし、第2の背圧導入経路Rd7が能動とされているときの燃料経路を第2の燃料経路とする。
【0069】
まず、第1の燃料経路が能動とされるときの燃料の循環態様について、図12及び図13を参照して説明する。なお、図12は、第1の燃料経路が能動とされているときの燃料供給装置3を、図13は、同図12の破線内における燃料の循環態様をそれぞれ模式的に示している。また、図12及び図13において破線で図示する燃料経路は、燃料の流通が遮断された状態を示している。
【0070】
図12に示されるように、第2の背圧導入経路Rd7が非能動とされるとき、背圧室36Rpには、図13において破線で示される態様をもって下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料が導入されるようになる。従って、プレッシャレギュレータ36のダイヤフラム36Dfは、下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料の圧力、即ち燃料タンク31内の燃料の圧力(燃料タンク圧力Ptk)に対してプレッシャレギュレータ設定圧力Psgを加えた圧力により燃料室36Rf側へ押圧されることになる。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pは、次式
Ptk+Psg …[1]
を通じて算出される値に相当する値となる。なお、以降では、上記計算式を通じて算出される値に相当する調圧設定値Pを第1の調圧設定値Pstとする。
【0071】
そして、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第1の調圧設定値Pstが有効とされることにより、デリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の圧力は上記第1の調圧設定値Pstに応じた圧力に維持されるようになる。
【0072】
次に、第2の燃料経路が能動とされるときの燃料の循環態様について、図14及び図15を参照して説明する。なお、図14は、第2の燃料経路が能動とされているときの燃料供給装置3を、図15は、同図14の破線内における燃料の循環態様をそれぞれ模式的に示している。また、図14及び図15において破線で図示する燃料経路は、燃料の流通が遮断された状態を示している。
【0073】
図14に示されるように、第2の背圧導入経路Rd7が能動とされるとき、背圧室36Rpには、図15において破線で示される態様をもって上流側還流経路Rd2Uを流通する燃料が導入されるようになる。即ち、第2の絞り機構38bを介して流通する燃料の一部が背圧室36Rpに流入するとともに、それ以外の燃料は第1の絞り機構38aを介して燃料タンク31に還流されるようになる。従って、プレッシャレギュレータ36のダイヤフラム36Dfは、燃料タンク31内の燃料の圧力(燃料タンク圧力Ptk)よりも第1の絞り機構38aによる圧力損失分(絞り損失圧力Pls)だけ高い圧力に対してプレッシャレギュレータ設定圧力Psgを加えた圧力により燃料室36Rf側へ押圧されることになる。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pは、次式
Ptk+Pls+Psg …[4]
を通じて算出される値に相当する値となる。なお、以降では、上記計算式を通じて算出される値に相当する調圧設定値Pを第2の調圧設定値Pndとする。
【0074】
そして、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pが第2の調圧設定値Pndに設定されることにより、デリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の圧力は上記第2の調圧設定値Pndに応じた圧力に維持されるようになる。
【0075】
次に、図16を参照して、上記各調圧設定値Pst,Pndのいずれかを選択的に有効とするための制御弁の開閉処理について説明する。ちなみに、本処理は、所定の時間を周期として繰り返し行われる。
【0076】
図16に示されるように、この処理では、前記第1の実施の形態における3ポート弁の切替処理に準じた態様をもって前記ステップS105までの処理を行う。そして、第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv以上のとき(ステップS105:Yes)、制御弁39を閉弁し(ステップS106a)、第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満のとき(ステップS105:No)、制御弁39を開弁する(ステップS107a)。
【0077】
このように、上記処理によれば、第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満のとき、プレッシャレギュレータ36の第2の調圧設定値Pndが有効とされ、それ以外のときは第1の調圧設定値Pstが有効とされる。これにより、燃料ポンプの負荷の増大を抑制しつつ、気化燃料の発生を好適に抑制することができるようになる。
【0078】
次に、図17を参照して、制御弁の切替処理(図8及び図16)による調圧設定値の変更態様の一例を説明する。
例えば、時刻t171において第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満となった旨が検出されたとすると、ECU5を通じて制御弁39が開弁され、第2の背圧導入経路Rd7が能動とされる(図17(c),(a))。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第2の調圧設定値Pndが有効とされるとともに、デリバリパイプ35内の燃料の圧力が同第2の調圧設定値Pndに応じた圧力に維持されるようになる(図17(b))。そして、第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv以上となった旨が時刻t172において検出されたとすると、ECU5を通じて制御弁39が閉弁され、第2の背圧導入経路Rd7が非能動とされる(図17(c),(a))。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第1の調圧設定値Pstが有効とされるとともに、デリバリパイプ35内の燃料の圧力が同第1の調圧設定値Pstに応じた圧力に維持されるようになる(図17(b))。そして、時刻t173において、再度、第1の調圧設定値Pstが第2の調圧設定値Pnd未満となった旨が検出されたとすると、上記同様の態様をもって調圧設定値Pの変更が行われ、以降も上記処理態様に準じた処理が継続される。
【0079】
以上詳述したように、この第2の実施の形態にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、先の第1の実施の形態による前記(1)〜(4)の効果に準じた効果に加えて、さらに以下に示すような効果が得られるようになる。
【0080】
(5)本実施の形態では、第1の絞り機構38aが設けられる第1の背圧導入経路Rd6及び第2の絞り機構38bが設けられる第2の背圧導入経路Rd7を通じて調圧設定値Pの変更を行うことができるようにしている。このように、先の第1の実施の形態における構成、即ち燃料を圧送するための燃料ポンプを2つ備えるといった構成にしなくとも調圧設定値Pの変更を行うことができるようになるため、装置全体のコスト上昇がより好適に抑制されるようになる。
【0081】
なお、上記第2の実施の形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第2の実施の形態では、第2の背圧導入経路Rd7の第2の絞り機構38bよりも上流に制御弁39を設ける構成としたが、同制御弁39を第2の背圧導入経路Rd7の第2の絞り機構38bよりも下流に設ける構成とすることもできる。
【0082】
・上記第2の実施の形態では、上流側還流経路Rd2Uに第2の背圧導入経路Rd7を接続することで、同上流側還流経路Rd2Uを流通する燃料をプレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入する構成としたが、例えば次のように変更することも可能である。即ち、第2の背圧導入経路Rd7の上流側還流経路Rd2U側の端部を燃料供給経路Rd1に接続する構成とすることもできる。
【0083】
・上記第2の実施の形態では、第1の背圧導入経路Rd6及び第2の背圧導入経路Rd7にそれぞれ1つの絞り機構(第1の絞り機構38a及び第2の絞り機構38b)を設ける構成としたが、さらに別の絞り機構をそれぞれの背圧導入経路に設けることも可能である。要するに、第1の背圧導入経路Rd6及び第2の背圧導入経路Rd7の各々に少なくとも1つの絞り機構が設けられる構成であれば、上記実施の形態にて例示した構成に限られず任意の構成を採用することができる。
【0084】
・上記第2の実施の形態では、第1の絞り機構38a及び第2の絞り機構38bとして同じ絞り径の絞り機構を採用する構成としたが、絞り径の異なる絞り機構を採用することもできる。ちなみに、第1の絞り機構38aの絞り径を第2の絞り機構38bよりも大きく設定する(燃料経路の断面積を大きくする)ことで、第2の調圧設定値Pndを燃料タンク31内の燃料の圧力に近い値に設定することが可能となる。一方で、第2の絞り機構38bの絞り径を第1の絞り機構38aよりも大きく設定する(燃料経路の断面積を大きくする)ことで、第2の調圧設定値Pndをプレッシャレギュレータ36の上流側の燃料の圧力に近い値に設定することが可能となる。
【0085】
・上記第2の実施の形態では、第1の絞り機構38a及び第2の絞り機構38bとして固定絞り機構を採用する構成としたが、少なくとも一方を可変絞り機構とすることもできる。こうした構成を採用した場合には、内燃機関1の運転中において、可変絞り機構の絞り径を調整することで上述のような態様をもって第2の調圧設定値Pndを可変とすることが可能となる。
【0086】
(第3の実施の形態)
本発明を具体化した第3の実施の形態について、図18〜図23を参照して説明する。
【0087】
本実施の形態において、装置全体の基本的な構成は前記第1の実施の形態(図1)と同様であるが、図2に示される燃料供給装置3の構成が図18に示す構成に変更されている。
【0088】
ここで、本実施の形態の燃料供給装置の説明に先立って、その概要について説明する。
本実施の形態も、前記第1の実施の形態と同様に、プレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入する燃料を切り替えることで、同プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pを可変とする機能を備えるものとなっている。そして、前記第1の実施の形態では、前記下流側還流経路Rd2L及びポンプ間燃料経路Rdpのいずれかの燃料を背圧室36Rpに導入することで上記機能を実現しているのに対して、本実施の形態では、以下に説明する態様をもって上記機能が実現されるようにしている。以下、図18を参照して本実施の形態の燃料供給装置について説明する。
【0089】
同図18に示すように、本実施の形態の燃料供給装置3は、前記第1の実施の形態の燃料供給装置3(図2)に対して、次のような変更を加えたものとなっている。即ち、破線内にて示されるように、燃料タンク31内に貯留されている燃料を圧送するための燃料ポンプを1つとし(燃料ポンプ32)、前記第2の背圧導入経路Rd4を同燃料ポンプ32に接続した構成となっている。
【0090】
ここで、図19を参照して、上記燃料ポンプ32に対する第2の背圧導入経路Rd4の接続態様についての詳細な構成を説明する。なお、図19は、燃料ポンプ32の構成を模式的に示している。
【0091】
同図19に示されるように、燃料ポンプ32は、ハウジング32Hg内に設けられるロータ32Rtの回転を通じて(矢印の方向に回転)燃料タンク31内の燃料を燃料吸入口32Ipから吸入し、同燃料を加圧して燃料吐出口32Epから燃料供給経路Rd1に吐出する構成となっている。そして、本実施の形態にあっては、燃料吸入口32Ipと燃料吐出口32Epとの中間に設けられる中間吐出口32Mpに上記第2の背圧導入経路Rd4が接続されており、ロータ32Rtの回転を通じて加圧された燃料が中間吐出口32Mp及び燃料吐出口32Epを通じて対応する燃料経路に吐出されるようになる。
【0092】
次に、3ポート弁37を通じて切り替えられる各燃料経路について、図20〜図23を参照して説明する。なお、以降では、第1の背圧導入経路Rd3と背圧導入経路Rd5とが連通されているときの燃料経路を第1の燃料経路とし、第2の背圧導入経路Rd4と背圧導入経路Rd5とが連通されているときの燃料経路を第2の燃料経路とする。
【0093】
まず、第1の燃料経路が能動とされるときの燃料の循環態様について、図20及び図21を参照して説明する。なお、図20は、第1の燃料経路が能動とされているときの燃料供給装置3を、図21は、同図20の破線内における燃料の循環態様をそれぞれ模式的に示している。また、図20及び図21において破線で図示する燃料経路は、燃料の流通が遮断された状態を示している。
【0094】
図20に示されるように、第1の背圧導入経路Rd3と背圧導入経路Rd5とが連通されるとき、背圧室36Rpには、図21において破線で示される態様をもって下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料が導入されるようになる。従って、プレッシャレギュレータ36のダイヤフラム36Dfは、下流側還流経路Rd2Lを流通する燃料の圧力、即ち燃料タンク31内の燃料の圧力(燃料タンク圧力Ptk)に対してプレッシャレギュレータ設定圧力Psgを加えた圧力により燃料室36Rf側へ押圧されることになる。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pが、次式
Ptk+Psg …[1]
を通じて算出される値に相当する値となる。なお、以降では、上記計算式を通じて算出される値に相当する調圧設定値Pを第1の調圧設定値Pstとする。
【0095】
そして、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第1の調圧設定値Pstが有効とされることにより、デリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の圧力は上記第1の調圧設定値Pstに応じた圧力に維持されるようになる。
【0096】
次に、第2の燃料経路が能動とされるときの燃料の循環態様について、図22及び図23を参照して説明する。なお、図22は、第2の燃料経路が能動とされているときの燃料供給装置3を、図23は、同図22の破線内における燃料の循環態様をそれぞれ模式的に示している。また、図22及び図23において破線で図示する燃料経路は、燃料の流通が遮断された状態を示している。
【0097】
図22に示されるように、第2の背圧導入経路Rd4と背圧導入経路Rd5とが連通されるとき、背圧室36Rpには、図23において破線で示される態様をもって燃料ポンプ32の中間吐出口32Mpから吐出された燃料が導入されるようになる。従って、プレッシャレギュレータ36のダイヤフラム36Dfは、上記中間吐出口32Mpから吐出された燃料の圧力、即ち燃料タンク31内の燃料の圧力(燃料タンク圧力Ptk)よりも高く、且つ燃料ポンプ32の燃料吐出口32Epにおける燃料の圧力よりも低い圧力(燃料ポンプ中間圧力Pmd)に対してプレッシャレギュレータ設定圧力Psgを加えた圧力により燃料室36Rf側へ押圧されることになる。これにより、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pが、次式
Pmd+Psg …[5]
を通じて算出される値に相当する値となる。なお、以降では、上記計算式を通じて算出される値に相当する調圧設定値Pを第2の調圧設定値Pndとする。
【0098】
そして、プレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pとして第2の調圧設定値Pndが有効とされることにより、デリバリパイプ35(燃料噴射機構34)内の燃料の圧力は上記第2の調圧設定値Pndに応じた圧力に維持されるようになる。
【0099】
また、本実施の形態では、先の第1の実施の形態における3ポート弁の切替処理(図8)と同様の処理が、所定の時間を周期として繰り返し行われる。これにより、燃料ポンプの負荷の増大を抑制しつつ、気化燃料の発生を好適に抑制することができるようになる。
【0100】
以上詳述したように、この第3の実施の形態にかかる内燃機関の燃料供給装置によれば、先の第1の実施の形態による前記(1)〜(4)の効果に準じた効果に加えて、さらに以下に示すような効果が得られるようになる。
【0101】
(5)本実施の形態では、第1の背圧導入経路Rd3及び燃料ポンプ32の中間吐出口32Mpに接続される第2の背圧導入経路Rd4を通じて調圧設定値Pの変更を行うことができるようにしている。このように、先の第1の実施の形態における構成、即ち燃料を圧送するための燃料ポンプを2つ備えるといった構成にしなくとも調圧設定値Pの変更を行うことができるようになるため、装置全体のコスト上昇がより好適に抑制されるようになる。
【0102】
なお、上記第3の実施の形態は、これを適宜変更した、例えば次のような形態として実施することもできる。
・上記第3の実施の形態では、燃料ポンプ32の中間吐出口32Mpを図19に示される位置に設ける構成としたが、燃料吸入口32Ipと燃料吐出口32Epとの間であれば任意の位置に設けることができる。
【0103】
・上記第3の実施の形態では、燃料ポンプ32に燃料吐出口32Epとは別の燃料吐出口(中間吐出口32Mp)を1つ設ける構成としたが、例えば次のように変更することも可能である。即ち、さらに別の燃料吐出口を設けるとともに、この新たに設けられる燃料吐出口から吐出される燃料をプレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入するための燃料経路及び同燃料経路を選択的に開閉する制御弁を備えた構成とすることもできる。
【0104】
(その他の実施の形態)
その他、上記各実施の形態に共通に変更可能な要素としては、次のようなものがある。
【0105】
・上記各実施の形態では、内燃機関1の運転中、3ポート弁の切替処理(図8)あるいは制御弁の開閉処理(図8及び図16)を通じてプレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pを可変とする構成としたが、例えば次のように変更することも可能である。即ち、内燃機関1の運転開始から所定時間が経過するまでは調圧設定値Pとして第2の調圧設定値Pndを有効にし、同所定の時間が経過して以降、上記3ポート弁の切替処理(図8)あるいは制御弁の開閉処理(図8及び図16)を通じて調圧設定値Pを可変とすることもできる。こうした構成を採用した場合には、内燃機関1の始動時に確実に第2の調圧設定値Pndが有効とされるため、同内燃機関1の始動時における気化燃料の発生をより好適に抑制することができるようになる。
【0106】
・上記各実施の形態では、調圧設定値Pの変更を以下の態様、即ち
〔a〕第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満のとき、第2の調圧設定値Pndを有効にする。
〔b〕第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満のとき、第1の調圧設定値Pstを有効にする。
といった態様をもって行う構成としたが、例えば次のように変更することも可能である。即ち、
〔a〕第1の調圧設定値Pstが飽和蒸気圧力Psv未満のとき、第2の調圧設定値Pndを有効にする。
〔b〕第2の調圧設定値Pndが有効とされている場合にあっては、第1の調圧設定値Pstよりも所定の圧力だけ低く設定した圧力が飽和蒸気圧力Psv以上となるとき、第1の調圧設定値Pstを有効にする。
といった態様をもって調圧設定値Pの変更を行う構成とすることもできる。
【0107】
・上記各実施の形態では、第1の調圧設定値Pstとデリバリパイプ35内の燃料の飽和蒸気圧力Psvとの対比のもとに3ポート弁37(制御弁39)の操作を行う構成としたが(図8、図16:ステップS105〜)、例えば次のように変更することも可能である。即ち、上記各実施の形態にて例示した態様をもって算出された飽和蒸気圧力Psvに所定の圧力を見込んだ圧力、即ち同飽和蒸気圧力Psvよりも高い圧力と第1の調圧設定値Pstとの対比のもとに3ポート弁37(制御弁39)の操作を行う構成とすることもできる。
【0108】
・上記各実施の形態では、
〔a〕飽和蒸気圧曲線及びデリバリパイプ35内の燃料の温度(噴射機構温度THdv)から同燃料の飽和蒸気圧力Psvを推定する(図8:ステップS104)。
〔b〕第1の調圧設定値Pstとこの飽和蒸気圧力Psvとの対比のともとに、3ポート弁37(制御弁39)の操作を行う(図8及び図16:ステップS105〜)。
といった処理を行う構成としたが、例えば次のように変更することも可能である。即ち、上記各処理に代えて、
〔a〕飽和蒸気圧曲線及び第1の調圧設定値Pstからデリバリパイプ35内の燃料の飽和蒸気温度THsvを推定する。
〔b〕デリバリパイプ35内の燃料の温度(噴射機構温度THdv)とこの飽和蒸気温度THsvとの対比のもとに、3ポート弁37(制御弁39)の操作を行う。
といった処理を行う構成とすることもできる。
【0109】
・上記各実施の形態では、上記飽和蒸気圧計算式[1]に基づいて燃料の飽和蒸気圧曲線を決定する構成としたが、この飽和蒸気圧計算式[1]は上記各実施の形態にて例示した計算式に限られず、適宜の計算式を採用することができる。
【0110】
・上記各実施の形態では、燃料タンク31内の燃料の温度及び圧力から推定されるプロパン比率Rに基づいて燃料の飽和蒸気圧曲線を決定する構成としたが、例えば次のように変更することも可能である。即ち、燃料の飽和蒸気圧曲線を予め設定しておくとともに、プロパン比率Rの推定を行わない構成とすることもできる。
【0111】
・上記各実施の形態では、第1の背圧導入経路Rd3を下流側還流経路Rd2Lに接続する構成としたが、第1の背圧導入経路Rd3を燃料タンク31に接続する構成とすることもできる。
【0112】
・上記各実施の形態では、デリバリパイプ35内に残留している燃料を同デリバリパイプ35の下流から燃料タンク31に還流するいわゆるフューエルリターン式の燃料循環方式が採用されている燃料供給装置3に対して本発明を適用したが、次のような燃料供給装置に対して本発明を適用することもできる。即ち、燃料ポンプにより圧送された燃料をデリバリパイプ35の上流から燃料タンク31に還流するいわゆるフューエルリターンレス式の燃料循環方式が採用されている燃料供給装置に対しても本発明を適用することが可能である。
【0113】
・上記各実施の形態において、
〔a〕上記第1の実施の形態では、下流側還流経路Rd2Lの燃料と第1の燃料ポンプ32aにより加圧された燃料とのいずれかをプレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入する。
〔b〕上記第2の実施の形態では、下流側還流経路Rd2Lの燃料と上流側還流経路Rd2Uから第2の絞り機構38bを介して流通する燃料とのいずれかをプレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入する。
〔c〕上記第3の実施の形態では、下流側還流経路Rd2Lの燃料と燃料ポンプ32の中間吐出口32Mpから吐出される燃料とのいずれかをプレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに導入する。
といった態様をもってプレッシャレギュレータ36の調圧設定値Pを可変とすることができる構成としたが、同調圧設定値Pを可変とするための構成は上記各実施の形態にて例示した構成に限られず適宜変更可能である。要するに、プレッシャレギュレータ36の背圧室36Rpに、燃料タンク31内の燃料の圧力に相当する圧力の燃料と同圧力よりも高い圧力の燃料とのいずれかを選択的に導入することができる構成であれば、任意の構成を採用することができる。
【0114】
・上記各実施の形態では、液化石油ガス(LPG)を燃料とする内燃機関の燃料供給装置に対して本発明を適用したが、本発明の適用対象となる燃料供給装置は上記内燃機関の燃料供給装置に限られるものではなく、例えば、ガソリン等を燃料とする内燃機関の燃料供給装置にも適用可能である。また、内燃機関としての構成も上記各実施の形態にて例示した構成に限られず、任意の構成を採用することができる。要するに、混合気を燃焼させて出力を得る内燃機関であれば本発明の適用は可能であり、そうした場合にも上記各実施の形態の作用効果に準じた作用効果を奏することができる。
【0115】
以上の事項も含めて、最後に、この発明にかかる内燃機関の燃料供給装置は、次のような技術思想を含むものであることを付記しておく。
(1)請求項2記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記切替手段は、前記第1の背圧導入経路に設けられて同第1の背圧導入経路を選択的に開閉する第1の制御弁と、前記第2の背圧導入経路に各別に設けられて当該背圧導入経路を選択的に開閉する第2の制御弁とを備えて構成され、前記調圧値変更手段は、前記第2の制御弁のうちのいずれかを開弁するとともに前記第1の制御弁を閉弁することで前記第2の背圧導入経路を能動とすることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【0116】
(2)請求項または4記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記切替手段は、前記第1の背圧導入経路に設けられて同第1の背圧導入経路を選択的に開閉する第1の制御弁と、前記第2の背圧導入経路に設けられて同第2の背圧導入経路を選択的に開閉する第2の制御弁とを備えて構成され、前記調圧値変更手段は、前記第2の制御弁を開弁するとともに前記第1の制御弁を閉弁することで前記第2の背圧導入経路を能動とすることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【0117】
(3)請求項または4記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記切替手段は、前記第1の背圧導入経路の前記背圧室側の端部及び前記第2の背圧導入経路の前記背圧室側の端部がそれぞれ接続されるとともにこれら第1及び第2の背圧導入経路内を流通する燃料のいずれかを前記調圧機構の背圧室に導入するための三方向切替弁を備えて構成され、前記調圧値変更手段は、前記三方向切替弁の切替操作を通じて前記第2の背圧導入経路を能動とすることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【0119】
(5)内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射機構内に圧送供給する燃料ポンプと、同燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から前記燃料タンクに還流するための還流経路と、同還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を可変とする可変調圧機構と、同可変調圧機構の下流側の燃料をこの可変調圧機構の背圧室に導入するための第1の背圧導入経路と、前記燃料ポンプに対して直列に設けられる燃料ポンプと、これら各燃料ポンプを接続する燃料経路内の燃料を前記可変調圧機構の背圧室に導入するための第2の背圧導入経路と、前記第1及び第2の背圧導入経路のいずれかを選択的に能動とする背圧変更手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【0120】
(6)内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射機構に圧送供給する燃料ポンプと、同燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から前記燃料タンクに還流するための還流経路と、同還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を可変とする可変調圧機構と、同可変調圧機構の下流側の燃料をこの可変調圧機構の背圧室に導入するための第1の背圧導入経路と、前記燃料ポンプの燃料吸入口と燃料吐出口との中間に設けられる中間吐出口から吐出される燃料を前記可変調圧機構の背圧室に導入するための第2の背圧導入経路と、前記第1及び第2の背圧導入経路のいずれかを選択的に能動とする背圧変更手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【0121】
(7)内燃機関に燃料を噴射供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記可変調圧機構に圧送供給する燃料ポンプと、同燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から燃料タンクに還流するための還流経路と、同還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を可変とする可変調圧機構と、該可変調圧機構の下流側の燃料を同可変調圧機構の背圧室に導入するための第1の背圧導入経路と、該第1の背圧導入経路に設けられてこの第1の背圧導入経路内を流通する燃料の流量を規制する第1の絞り機構と、前記可変調圧機構の上流の燃料を同可変調圧機構の背圧室に導入するための第2の背圧導入経路と、該第2の背圧導入経路に設けられてこの第2の背圧導入経路内を流通する燃料の流量を規制する第2の絞り機構と、前記第2の背圧導入経路に設けられて同第2の背圧導入経路を選択的に能動とする背圧変更手段とを備えることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【0122】
(8)前記(5)または(6)記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記背圧変更手段は、前記第1の背圧導入経路に設けられて同第1の背圧導入経路を選択的に開閉する第1の制御弁と、前記第2の背圧導入経路に設けられて同第2の背圧導入経路を選択的に開閉する第2の制御弁とを備えて構成されることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【0123】
(9)前記(5)または(6)記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記背圧変更手段は、前記第1の背圧導入経路の前記背圧室側の端部及び前記第2の背圧導入経路の前記背圧室側の端部がそれぞれ接続されるとともにこれら各背圧導入経路内を流通する燃料を前記可変調圧機構の背圧室に導入するための背圧導入経路が接続される三方向切替弁を備えて構成されることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【0124】
(10)前記(7)記載の内燃機関の燃料供給装置において、前記背圧変更手段は、前記第2の背圧導入経路に設けられて同第2の背圧導入経路を選択的に開閉する制御弁を備えて構成されることを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置の第1の実施の形態についてその全体構成を模式的に示す概略図。
【図2】同実施の形態の燃料供給装置についてその全体構成を模式的に示す概略図。
【図3】同実施の形態の燃料供給装置に備えられるプレッシャレギュレータの構成を模式的に示す断面図。
【図4】同実施の形態の燃料供給装置について燃料経路の一切替状態を模式的に示す図。
【図5】同実施の形態の燃料供給装置について燃料の循環態様を模式的に示す図。
【図6】同実施の形態の燃料供給装置について燃料経路の一切替状態を模式的に示す図。
【図7】同実施の形態の燃料供給装置について燃料の循環態様を模式的に示す図。
【図8】同実施の形態にて行われる3ポート弁の切替処理を示すフローチャート。
【図9】液化石油ガスの飽和蒸気圧曲線を示すグラフ。
【図10】同実施の形態にて行われる3ポート弁の切替処理による調圧設定値の変更態様についてその一例を示すタイミングチャート。
【図11】本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置の第2の実施の形態についてその全体構成を模式的に示す概略図。
【図12】同実施の形態の燃料供給装置について燃料経路の一切替状態を模式的に示す図。
【図13】同実施の形態の燃料供給装置について燃料の循環態様を模式的に示す図。
【図14】同実施の形態の燃料供給装置について燃料経路の一切替状態を模式的に示す図。
【図15】同実施の形態の燃料供給装置について燃料の循環態様を模式的に示す図。
【図16】同実施の形態にて行われる制御弁の開閉処理の一部を示すフローチャート。
【図17】同実施の形態にて行われる制御弁の開閉処理による調圧設定値の変更態様についてその一例を示すタイミングチャート。
【図18】本発明にかかる内燃機関の燃料供給装置の第3の実施の形態についてその全体構成を模式的に示す概略図。
【図19】同実施の形態の燃料供給装置に備えられる燃料ポンプの構成を模式的に示す断面図。
【図20】同実施の形態の燃料供給装置について燃料経路の一切替状態を模式的に示す図。
【図21】同実施の形態の燃料供給装置について燃料の循環態様を模式的に示す図。
【図22】同実施の形態の燃料供給装置について燃料経路の一切替状態を模式的に示す図。
【図23】同実施の形態の燃料供給装置について燃料の循環態様を模式的に示す図。
【図24】従来の燃料供給装置の全体構成を模式的に示す概略図。
【図25】液化石油ガスの飽和蒸気圧曲線を示すグラフ。
【符号の説明】
1…内燃機関、3…燃料供給装置、5…電子制御装置(ECU)、7…検出系、INJ…インジェクタ、11…シリンダブロック、12…シリンダ、13…シリンダヘッド、14…クランクシャフト、15…コネクティングロッド、16…ピストン、17…燃焼室、21…エアクリーナ、22…スロットルバルブ、23…サージタンク、24…吸気通路、25…触媒装置、26…排気通路、31…燃料タンク、32…燃料ポンプ、32a…第1の燃料ポンプ、32b…第2の燃料ポンプ、32Hg…ハウジング、32Rt…ロータ、32Ip…燃料吸入口、32Ep…燃料吐出口、32Mp…中間吐出口、33…燃料フィルタ、34…燃料噴射機構、35…デリバリパイプ、36…プレッシャレギュレータ、36Rf…燃料室、36Rp…背圧室、36Hg…ハウジング、36Df…ダイヤフラム、36Sg…スプリング、37…3ポート弁、38a…第1の絞り機構、38b…第2の絞り機構、39…制御弁、71…燃料タンク温度センサ、72…燃料タンク圧力センサ、73…噴射機構温度センサ、74…噴射機構圧力センサ、Rdp…ポンプ間燃料経路、Rd1…燃料供給経路、Rd2…還流経路、Rd2U…上流側還流経路、Rd2L…下流側還流経路、Rd3…第1の背圧導入経路、Rd4…第2の背圧導入経路、Rd5…背圧導入経路、Rd6…第1の背圧導入経路、Rd7…第2の背圧導入経路、Rd8…背圧導入経路。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a fuel supply device for an internal combustion engine that supplies fuel to an internal combustion engine using, for example, liquefied petroleum gas as a fuel.
[0002]
[Prior art]
As is well known, as an internal combustion engine (LPG engine) using liquefied petroleum gas (LPG) as a fuel, an LPG engine equipped with a fuel supply device that injects and supplies fuel in a liquid phase has been put into practical use. Here, such a fuel supply apparatus for an LPG engine is usually configured to employ a fuel circulation system called a fuel return system schematically shown in FIG.
[0003]
As shown in FIG. 24, in the fuel supply device 240 adopting the fuel return type fuel circulation system, the liquid phase fuel in the fuel tank 241 is pumped by the fuel pump 242, and the fuel supply path 243 is supplied. Then, the fuel is supplied into the delivery pipe 246 constituting the fuel injection mechanism 245 together with the injector 244. The fuel supplied into the delivery pipe 246 is injected and supplied to the internal combustion engine through the injector 244, while the fuel remaining in the delivery pipe 246 is returned to the fuel tank 241 through the return path 247. Further, in the fuel supply device 240, the fuel pressure state in the delivery pipe 246 (fuel injection mechanism 245) is maintained at a predetermined pressure through the pressure regulator 248 provided in the reflux path 247, thereby maintaining the liquid phase state of the fuel. However, fuel can be supplied to the internal combustion engine.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, even when the fuel in the delivery pipe 246 is maintained in a pressurized state through the pressure regulator 248 as described above, the temperature rise of the delivery pipe 246 caused by receiving heat from the combustion chamber of the internal combustion engine or the like. When the degree is large, it becomes difficult to maintain the injected fuel in a liquid phase state.
[0005]
That is, as shown in FIG. 25, for example, the fuel stored in a saturated state in the fuel tank 241 (point F: temperature THa / pressure Pf) is pressurized by the fuel pump 242 and regulated by the pressure regulator 248. It is assumed that the pressure according to the set value Pa is maintained (point Ga: temperature THa / pressure Pa). However, even in this case, when the temperature of the fuel in the delivery pipe 246 rises to the saturated vapor temperature THsv or more of the fuel by receiving heat from the internal combustion engine (point Gb: temperature THb / pressure Pa), Vaporized fuel (vapor) is generated. When fuel is supplied by the injector 244 on the assumption that the fuel in the delivery pipe 246 is in a liquid phase even though the fuel in the delivery pipe 246 contains vapor, There are concerns about such things. That is, since the fuel having a density lower than that of the liquid phase fuel is actually injected, the required amount of fuel cannot be secured, resulting in a deterioration in drivability.
[0006]
Therefore, as a countermeasure against such a situation, the pressure of the fuel in the delivery pipe is maintained in the liquid phase state even when the temperature of the fuel in the delivery pipe becomes equal to or higher than the normally assumed highest temperature THmx. It is conceivable that the pressure is maintained at a pressure Pb or higher. That is, in the fuel supply device 240, this corresponds to providing the recirculation path 247 with a pressure regulator in which the pressure adjustment set value is set to the pressure Pb or higher. However, in this case, although fuel vaporization can be suppressed, the load on the fuel pump 242 increases, so there is a new concern that it may lead to a decrease in the life of the fuel pump 242 and a deterioration in fuel consumption. The Even if it is not a fuel supply device for an LPG engine, the same problem as described above may occur if the fuel injection mechanism (delivery pipe) is a fuel supply device whose temperature rises due to heat received from the internal combustion engine.
[0007]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to suitably maintain the liquid phase state of the fuel in the fuel injection mechanism while suppressing an increase in the load of the fuel pump. An object of the present invention is to provide a fuel supply device for an internal combustion engine.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  In the following, means for achieving the above object and its effects are described.
  (1) The invention described in claim 1A fuel injection mechanism for supplying fuel to the internal combustion engine, and a fuel in the fuel tank are pumped and supplied to the fuel injection mechanismFirstA fuel pump;thisA recirculation path for recirculating the fuel pumped by the fuel pump from the upstream or downstream of the fuel injection mechanism to the fuel tank;thisA fuel supply device for an internal combustion engine, comprising a pressure regulating mechanism provided in a return path and configured to maintain the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism at a pressure according to a predetermined pressure regulation set value;By selectively introducing either the first pressure corresponding to the pressure of the fuel in the fuel tank or the second pressure higher than this pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, the predetermined pressure regulation is performed. Fuel for connecting a second fuel pump arranged in series with the first fuel pump, an outlet of the pressure regulating mechanism, and the fuel tank as pressure regulation value changing means for variably setting the pressure setting value A first back pressure introduction path branched from the path, a second back pressure introduction path branched from the fuel path connecting the first fuel pump and the second fuel pump, and the first back pressure. A third back pressure introduction path for connecting a joining portion between the introduction path and the second back pressure introduction path and a back pressure chamber of the pressure regulating mechanism; the first back pressure introduction path; and the second back pressure introduction path. The first back pressure guide is provided at a junction between the back pressure introduction path and the third back pressure introduction path. A first path state in which the path and the third back pressure introduction path are communicated and the second back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are blocked; and the first back pressure Switching means for switching between a second path state in which the introduction path and the third back pressure introduction path are blocked and the second back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are communicated; By selecting the first path state through the operation of the switching means, the first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, and the second path state is selected through the operation of the switching means. And a control means for introducing the second pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism.This is the gist.
[0009]
  According to the above configuration, either the first pressure corresponding to the fuel pressure in the fuel tank or the second pressure higher than the first pressure is selectively introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism. As a result, the predetermined pressure setting value set in the pressure adjusting mechanism is variable. Incidentally, when the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism is maintained at a higher pressure, that is, when a predetermined pressure adjustment setting set in the pressure adjustment mechanism is set to a higher value, generation of vaporized fuel is suppressed. Although the operation is enhanced, the load of the fuel pump tends to increase. In this regard, in the above configuration, the predetermined pressure adjustment set value can be made variable in the above manner, so that the second pressure is applied only when vaporized fuel is likely to be generated (or generated). The predetermined pressure adjustment set value is set to a high value by introducing it into the back pressure chamber. In other situations, the predetermined pressure adjustment set value is set to the above value by introducing the first pressure into the back pressure chamber. It becomes possible to set a value lower than the pressure adjustment set value set to a high value. As a result, generation of vaporized fuel can be suppressed, and when there is no fear of vaporized fuel, the load applied to the fuel pump can be reduced and the fuel pump can be driven. Thus, according to the above configuration, the liquid phase state of the fuel in the fuel injection mechanism can be suitably maintained while suppressing an increase in the load of the fuel pump.
Further, according to the above configuration, when the first back pressure introduction path is made active through the switching means, the first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, and the second back pressure introduction path is made active. As a result, the second pressure is introduced into the back pressure chamber of the tuning pressure mechanism. In other words, when the first back pressure introduction path is activated, the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism has a fuel having a pressure substantially equal to the pressure of the fuel downstream of the tuning pressure mechanism, that is, the fuel in the fuel tank. Will be introduced. On the other hand, when the second back pressure introduction path is activated, the fuel in the fuel path connecting the fuel pumps to the back pressure chamber of the pressure adjusting mechanism, that is, the fuel pump upstream of the fuel pumps Thus, the pressurized fuel is introduced. As a result, when the second back pressure introduction path is activated, the predetermined pressure setting value of the pressure regulating mechanism is higher than when the first back pressure introduction path is activated. As described above, the predetermined pressure setting value set in the pressure adjusting mechanism can be made variable by selectively making any of the back pressure introduction paths selectively active.
[0010]
  (2) The invention according to claim 2 is a fuel injection mechanism for supplying fuel to an internal combustion engine, a fuel pump for supplying fuel in a fuel tank to the fuel injection mechanism, and fuel pumped by the fuel pump A recirculation path for recirculating fuel from the upstream or downstream of the fuel injection mechanism to the fuel tank, and maintaining the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism at a pressure corresponding to a predetermined pressure adjustment set value. In the fuel supply apparatus for an internal combustion engine, the first pressure corresponding to the pressure of the fuel in the fuel tank and the second pressure higher than the pressure are provided in the back pressure chamber of the pressure adjusting mechanism. As a pressure regulation value changing means for variably setting the predetermined pressure regulation setting value by selectively introducing any of the above, a single or a plurality of fuel pumps arranged in series with respect to the fuel pump, and Pressure regulation mechanism A first back pressure introduction path branched from a fuel path connecting the outlet and the fuel tank, and a second back pressure introduction path branched from any of the fuel paths connected to the respective outlets of the fuel pumps A third back pressure introduction path that connects a junction between the first back pressure introduction path and the second back pressure introduction path and a back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, and the first back pressure introduction path. A pressure introduction path, the second back pressure introduction path, and the third back pressure introduction path, which are provided at a junction, and the first back pressure introduction path and the third back pressure introduction path communicate with each other; And a first path state in which the second back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are blocked, and the first back pressure introduction path and the third back pressure introduction path. Switching between the second path state where the second back pressure introduction path is communicated with the third back pressure introduction path is cut off The first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism by selecting the first path state through an operation of the switching means and the switching means, and the second path through the operation of the switching means. The gist of the invention is that it comprises control means for introducing the second pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism by selecting a state.
[0011]
  According to the above configuration, the liquid phase state of the fuel in the fuel injection mechanism can be suitably maintained while suppressing an increase in the load of the fuel pump.
Also,According to the above configuration, the first back pressure introduction path is made active through the switching means, whereby the first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, and the second back pressure introduction path is activated. As a result, the second pressure is introduced. In other words, when the first back pressure introduction path is activated, the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism has a fuel having a pressure substantially equal to the pressure of the fuel downstream of the tuning pressure mechanism, that is, the fuel in the fuel tank. Will be introduced. On the other hand, when any of the second back pressure introduction paths is active, the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism isIs smallThe fuel pressurized by at least one fuel pump is introduced. As a result, when any one of the second back pressure introduction paths is activated, the predetermined pressure setting value of the pressure regulating mechanism is higher than when the first back pressure introduction path is activated. . As described above, the predetermined pressure adjustment set value set in the pressure adjustment mechanism can be made variable by selectively making any one of the above-described back pressure introduction paths active.The
[0012]
  (3) The invention according to claim 3 is the fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein the switching means includes the first back pressure introduction path or the first in each of three ports. The gist is to provide a control valve to which the second back pressure introduction path or the third back pressure introduction path is connected.
[0014]
  (4) The invention according to claim 4 is a fuel injection mechanism for supplying fuel to an internal combustion engine, a fuel pump for supplying fuel in a fuel tank to the fuel injection mechanism, and fuel pumped by the fuel pump. A recirculation path for recirculating fuel from the upstream or downstream of the fuel injection mechanism to the fuel tank, and maintaining the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism at a pressure corresponding to a predetermined pressure adjustment set value. In the fuel supply apparatus for an internal combustion engine, the first pressure corresponding to the pressure of the fuel in the fuel tank and the second pressure higher than the pressure are provided in the back pressure chamber of the pressure adjusting mechanism. As a pressure regulation value changing means for making the predetermined pressure regulation setting value variable by selectively introducing any one of the above, the fuel downstream of the pressure regulation mechanism is connected to the downstream side of the pressure regulation mechanism. In the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism A first back pressure introduction path to be introduced, and a second discharge for introducing fuel discharged from an intermediate discharge port provided between the fuel suction port and the fuel discharge port of the fuel pump into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism. Back pressure introduction path, and switching means for selectively activating either the first back pressure introduction path or the second back pressure introduction path, and through the switching means, the first back pressure introduction path is provided. The first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism by making the introduction path active, and the second pressure is made by making the second back pressure introduction path active through the switching means. The gist is to introduce the pressure regulating mechanism into the back pressure chamber.
[0015]
  According to the above configuration, the liquid phase state of the fuel in the fuel injection mechanism can be suitably maintained while suppressing an increase in the load of the fuel pump.
Also,According to the above configuration, the first back pressure introduction path is activated through the switching means, whereby the first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, and the second back pressure introduction path is activated. Thus, the second pressure is introduced into the back pressure chamber of the synchronized pressure mechanism. In other words, when the first back pressure introduction path is activated, the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism has a fuel having a pressure substantially equal to the pressure of the fuel downstream of the tuning pressure mechanism, that is, the fuel in the fuel tank. Will be introduced. On the other hand, when the second back pressure introduction path is activated, the pressure of the fuel discharged from the intermediate discharge port of the fuel pump in the back pressure chamber of the pressure adjusting mechanism, that is, the fuel pressure at the fuel suction port of the fuel pump. Higher and lower than the fuel pressure at the fuel discharge port of the fuel pump. As a result, when the second back pressure introduction path is activated, the predetermined pressure regulation setting value of the pressure regulation mechanism is higher than when the first back pressure introduction path is activated. As described above, the predetermined pressure adjustment set value set in the pressure adjustment mechanism can be made variable by selectively making any one of the above-described back pressure introduction paths active.The
[0018]
  (5) The invention according to claim 5 is the fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4, wherein the pressure regulation value changing means is a predetermined time from the start of the internal combustion engine. Until the time elapses, the gist is to introduce the second pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism.
[0019]
According to the above configuration, the second pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism until a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine. By the way, when the operation of the internal combustion engine is stopped and sufficient time has not elapsed and the operation of each part of the engine is restarted from a state where the temperature is high, the fuel injection mechanism is operated in the internal combustion engine. Of particular concern is the generation of vaporized fuel due to heat received from the engine. Therefore, in the above configuration, the second pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism until the predetermined time has elapsed from the start of the internal combustion engine, that is, the predetermined pressure set in the synchronized pressure mechanism. By setting the pressure setting value to a higher value, the fuel pressure in the fuel injection mechanism is maintained at a higher pressure. Thereby, generation | occurrence | production of the vaporized fuel at the time of start-up of an internal combustion engine can be suppressed now suitably.
[0020]
  (6) The invention according to claim 6 is the fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5, wherein the pressure regulation value changing means is configured to operate the fuel during operation of the internal combustion engine. The gist is to introduce the second pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism when the pressure of the fuel in the injection mechanism is lower than the saturated vapor pressure of the fuel.
[0021]
According to the above configuration, during operation of the internal combustion engine, when the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism becomes less than the saturated vapor pressure of the fuel, the second pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism. As a result, the second pressure is introduced into the back pressure chamber only when vaporized fuel may be generated (or is generated), and the predetermined pressure adjustment set value is set to a high value. In the situation, the first pressure is introduced into the back pressure chamber, and the predetermined pressure adjustment set value is set to a value lower than the pressure adjustment set value set to the high value. As a result, the generation of vaporized fuel can be suitably suppressed, and the load on the fuel pump can be reduced and the fuel pump can be driven when there is no fear of the generation of vaporized fuel. .
[0022]
  (7) The invention according to claim 7 is the fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to claim 6, wherein the pressure adjustment value changing means includes a saturated vapor characteristic of the fuel stored in the fuel tank, and the The gist is to estimate the saturated vapor pressure of the fuel in the fuel injection mechanism from the temperature of the fuel in the fuel injection mechanism.
[0023]
According to the above configuration, the saturated vapor pressure of the fuel in the fuel injection mechanism is estimated from the saturated vapor characteristic of the fuel stored in the fuel tank and the temperature of the fuel in the fuel injection mechanism. Incidentally, the saturated vapor pressure of the fuel tends to increase as the temperature of the fuel increases, and the relationship between the saturated vapor pressure and the temperature can be grasped through the saturated vapor characteristic (saturated vapor pressure curve) of the fuel. . Therefore, by estimating the saturated vapor pressure of the fuel in the fuel injection mechanism with the above-described aspect, it becomes possible to grasp an appropriate saturated vapor pressure corresponding to the temperature variation of the fuel.
[0024]
  (8) According to an eighth aspect of the present invention, in the fuel supply device for an internal combustion engine according to the seventh aspect, the pressure regulation value changing means is configured to control the temperature of the fuel stored in the fuel tank and the fuel. The gist is to estimate the composition of the fuel based on the pressure, and to estimate the saturated vapor characteristic of the fuel stored in the fuel tank based on the estimated composition of the fuel.
[0025]
According to the above configuration, the composition of the fuel is estimated based on the temperature of the fuel stored in the fuel tank and the pressure of the fuel, and is stored in the fuel tank based on the estimated fuel composition. The saturated vapor characteristics of the fuel that is present are determined. Incidentally, the saturated vapor characteristic of the fuel shows a different tendency depending on the composition of the fuel, and the composition of the fuel can basically be estimated through the temperature and pressure of the fuel. Therefore, by determining the saturated vapor characteristic of the fuel in the fuel tank with the above aspect, it becomes possible to grasp a more appropriate saturated vapor characteristic according to the composition of the fuel.
[0026]
  (9) The invention according to claim 9 is the fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to claim 7 or 8, wherein the pressure adjustment value changing means expects a predetermined pressure to the estimated saturated steam pressure. The gist is that the obtained pressure is the saturated vapor pressure of the fuel in the fuel injection mechanism.
[0027]
According to the above configuration, the pressure obtained by taking a predetermined pressure into the estimated saturated vapor pressure is set as the saturated vapor pressure of the fuel in the fuel injection mechanism. As a result, when the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism becomes lower than the saturated steam pressure set higher than the original saturated steam pressure of the fuel, the second pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism. Become so. That is, a value higher than the saturated vapor pressure calculated by adding a predetermined pressure to the estimated saturated vapor pressure of the fuel in the fuel injection mechanism or multiplying a predetermined coefficient is set as the determination value. When the pressure of the fuel becomes less than this judgment value, the second pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism. As described above, according to the above configuration, the second pressure is introduced into the back pressure chamber with a certain amount of margin and the action of suppressing the generation of vaporized fuel is enhanced. Will be able to.
[0028]
  (10) The invention according to claim 10 is the fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9, wherein the internal combustion engine uses liquefied petroleum gas as fuel. It is said.
[0029]
ChiIncidentally, the situation in which vaporized fuel is generated in the fuel injection mechanism due to the heat received by the fuel injection mechanism is particularly a concern in vehicles equipped with a liquefied petroleum gas internal combustion engine. Therefore, the fuel supply device for an internal combustion engine using liquefied petroleum gas as fuel is the above claims 1 to 3.9By applying the invention described in any one of the above, the practicality of an internal combustion engine using liquefied petroleum gas as fuel can be made higher.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The fuel supply device for a liquefied gas internal combustion engine according to this embodiment is a fuel supply device that supplies LPG to an internal combustion engine (LPG engine) that uses liquefied petroleum gas (LPG) as fuel.
[0031]
First, with reference to FIG. 1, the outline | summary is demonstrated about the fuel supply apparatus of the internal combustion engine concerning the embodiment. 1 shows an internal combustion engine 1 that is driven by using combustion energy of an air-fuel mixture as an output, a fuel supply device 3 that supplies fuel to the engine 1, and an electronic device that comprehensively controls the internal combustion engine 1 and the fuel supply device 3. The relationship of the control apparatus (ECU) 5 is typically shown.
[0032]
As shown in FIG. 1, an internal combustion engine 1 is provided on a cylinder block 11, a plurality of cylinders 12 that are provided in the cylinder block 11 and burns an air-fuel mixture therein, and are disposed above the plurality of cylinders 12. The cylinder head 13 is provided.
[0033]
Here, a piston 16 connected to a crankshaft 14, which is an output shaft of the internal combustion engine 1, via a connecting rod 15 is accommodated in the cylinder 12 so as to be able to reciprocate. Combustion of the air-fuel mixture is carried out in the combustion chamber 17 formed in opposition to each other. The combustion chamber 17 is connected to an intake passage 24 including an air cleaner 21, a throttle valve 22, a surge tank 23, and the like, and an exhaust passage 26 including a catalyst device 25. The intake air is supplied through the injector INJ included in the fuel supply device 3. Fuel is supplied to the passage 24 by injection.
[0034]
Next, the configuration of the fuel supply device 3 will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2 shows the detailed configuration of the fuel supply device 3 shown in FIG. 1 and the relationship between the fuel supply device 3 and the ECU 5. FIG. 3 shows the inside of the broken line of the fuel supply device 3 shown in FIG. The detailed configuration of each is schematically shown.
[0035]
As shown in FIG. 2, in the fuel supply device 3, the liquid phase fuel stored in the fuel tank 31 is connected via the inter-pump fuel path Rdp and has the same discharge capacity. The fuel pump 32a and the second fuel pump 32b are pressurized and fed to the fuel supply path Rd1 provided with the fuel filter 33. The pumped liquid-phase fuel is supplied together with the injector INJ to a delivery pipe 35 constituting the fuel injection mechanism 34, and the injector INJ is opened in response to a signal from the ECU 5 to be injected and supplied to the intake passage 24. Is done. Then, the fuel remaining in the delivery pipe 35 is returned to the fuel tank 31 via the return path Rd2 including the upstream side return path Rd2U and the downstream side return path Rd2L.
[0036]
In addition, the recirculation path Rd2 is provided with a pressure regulator 36 (pressure regulating mechanism) including a fuel chamber 36Rf and a back pressure chamber 36Rp, and the fuel pressure in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) is the same. The pressure is maintained according to a predetermined pressure adjustment set value (pressure adjustment set value P) set for the pressure regulator 36. The detailed configuration of the pressure regulator 36 will be described later. In addition, a first back pressure introduction path Rd3 connected to the back pressure introduction path Rd5 via a three-port valve 37 (switching means) is connected to the downstream recirculation path Rd2L. Can flow into the back pressure chamber 36Rp via the first back pressure introduction path Rd3 and the back pressure introduction path Rd5. The inter-pump fuel path Rdp is connected to a second back pressure introduction path Rd4 that is also connected to the back pressure introduction path Rd5 via the 3-port valve 37, and flows through the inter-pump fuel path Rdp. The fuel can be caused to flow into the back pressure chamber 36Rp through the second back pressure introduction path Rd4 and the back pressure introduction path Rd5. Then, through the switching operation of the three-port valve 37, communication between one of the first back pressure introduction path Rd3 and the second back pressure introduction path Rd4 and the back pressure introduction path Rd5 is selectively enabled. . The pressure regulation value changing means (back pressure changing means) includes the above-described 3-port valve 37 and the like, and the 3-port valve 37 is controlled in accordance with a signal from the ECU 5.
[0037]
Further, the fuel supply device 3 detects the state of the fuel in the tank temperature sensor 71, the tank pressure sensor 72 and the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) for detecting the state of the fuel in the fuel tank 31. The detection system 7 includes an injection mechanism temperature sensor 73 and an injection mechanism pressure sensor 74. Incidentally, the tank temperature sensor 71 detects the temperature of the fuel in the fuel tank 31 (fuel tank temperature THtk), and the tank pressure sensor 72 detects the pressure of the fuel in the fuel tank 31 (fuel tank pressure Ptk). The injection mechanism temperature sensor 73 is the temperature of fuel in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) (injection mechanism temperature THdv), and the injection mechanism pressure sensor 74 is the pressure of fuel in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34). (Injection mechanism pressure Pdv) is detected. Data detected by these sensors 71 to 74 is input to the ECU 5, and the ECU 5 performs the switching operation of the three-port valve 37 based on the input detection data.
[0038]
Next, a detailed configuration of the pressure regulator 36 will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 3, the pressure regulator 36 includes a metal housing 36Hg, and is divided into the fuel chamber 36Rf and the back pressure chamber 36Rp through a diaphragm 36Df provided therein. Here, in the fuel chamber 36Rf, the upstream recirculation path Rd2U for allowing the fuel remaining in the delivery pipe 35 to flow into the fuel chamber 36Rf, and the fuel in the fuel chamber 36Rf are recirculated to the fuel tank 31. The downstream reflux path Rd2L is connected. The diaphragm 36Df is pressed toward the fuel chamber 36Rf through the spring 36Sg provided in the back pressure chamber 36Rp, so that the fuel flow from the upstream recirculation path Rd2U to the downstream recirculation path Rd2L is basically the above diaphragm. It is in a state of being blocked by 36Df. The back pressure chamber 36Rp is connected to a back pressure introduction path Rd5 for flowing either the fuel flowing through the downstream recirculation path Rd2L or the fuel flowing through the inter-pump fuel path Rdp into the back pressure chamber 36Rp. ing. When the pressure of the fuel in the fuel chamber 36Rf becomes equal to or higher than the pressure of the spring 36Sg (pressure regulator set pressure Psg) with respect to the pressure of the fuel flowing into the back pressure chamber 36Rp, the diaphragm 36Df The fuel in the fuel chamber 36Rf is pushed down to the chamber 36Rp side and is returned to the fuel tank 31 via the downstream reflux path Rd2L. The pressure obtained by adding the pressure regulator set pressure Psg to the pressure of the fuel flowing into the back pressure chamber 36Rp becomes a value corresponding to the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36.
[0039]
Next, each fuel path switched through the three-port valve 37 will be described with reference to FIGS. In the following, the fuel path when the first back pressure introduction path Rd3 and the back pressure introduction path Rd5 are in communication with each other will be referred to as the first fuel path, and the second back pressure introduction path Rd4 and the back pressure introduction path will be described. The fuel path when Rd5 is in communication is defined as the second fuel path.
[0040]
First, a fuel circulation mode when the first fuel path is activated will be described with reference to FIGS. 4 and 5. 4 schematically shows the fuel supply device 3 when the first fuel path is active, and FIG. 5 schematically shows the fuel circulation mode within the broken line in FIG. 4 and 5, the fuel path indicated by a broken line indicates a state where the fuel flow is blocked.
[0041]
As shown in FIG. 4, when the first back pressure introduction path Rd3 and the back pressure introduction path Rd5 are communicated with each other, the back pressure chamber 36Rp has a downstream recirculation path Rd2L having a mode shown by a broken line in FIG. The fuel that circulates will be introduced. Accordingly, the diaphragm 36Df of the pressure regulator 36 is caused by the pressure of the fuel flowing through the downstream recirculation path Rd2L, that is, the pressure obtained by adding the pressure regulator set pressure Psg to the fuel pressure in the fuel tank 31 (fuel tank pressure Ptk). It will be pushed to the fuel chamber 36Rf side. Thereby, the pressure regulation set value P of the pressure regulator 36 is expressed by the following equation:
Ptk + Psg [1]
It becomes a value corresponding to the value calculated through. In the following, the pressure adjustment set value P corresponding to the value calculated through the above calculation formula will be referred to as a first pressure adjustment set value Pst.
[0042]
Then, when the first pressure adjustment set value Pst is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, the fuel pressure in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) is changed to the first pressure adjustment set value. The pressure corresponding to the value Pst is maintained.
[0043]
Next, the fuel circulation mode when the second fuel path is activated will be described with reference to FIGS. FIG. 6 schematically shows the fuel supply device 3 when the second fuel path is active, and FIG. 7 schematically shows the fuel circulation mode within the broken line in FIG. Moreover, the fuel path shown with a broken line in FIG.6 and FIG.7 has shown the state by which the distribution | circulation of the fuel was interrupted | blocked.
[0044]
As shown in FIG. 6, when the second back pressure introduction path Rd4 and the back pressure introduction path Rd5 are communicated with each other, the back pressure chamber 36Rp has an inter-pump fuel path Rdp having a mode shown by a broken line in FIG. The fuel that circulates will be introduced. Accordingly, the diaphragm 36Df of the pressure regulator 36 has a pressure (fuel) by the first fuel pump 32a that is higher than the pressure of the fuel flowing through the inter-pump fuel path Rdp, that is, the pressure of the fuel in the fuel tank 31 (fuel tank pressure Ptk). The pressure is set to the fuel chamber 36Rf side by a pressure obtained by adding the pressure regulator set pressure Psg to the pressure higher by the pump pressurizing pressure Ppm). Thereby, the pressure regulation set value P of the pressure regulator 36 is expressed by the following equation:
Ptk + Ppm + Psg [2]
It becomes a value corresponding to the value calculated through. In the following, the pressure adjustment set value P corresponding to the value calculated through the above calculation formula will be referred to as a second pressure adjustment set value Pnd.
[0045]
Then, when the second pressure adjustment set value Pnd is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, the fuel pressure in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) is set to the second pressure adjustment set value. The pressure corresponding to the value Pnd is maintained.
[0046]
Next, with reference to FIG. 8, a description will be given of a switching process of the three-port valve for selectively enabling any one of the pressure regulation set values Pst and Pnd. Incidentally, this process is repeatedly performed with a predetermined time as a cycle.
[0047]
As shown in FIG. 8, in this process, first, data (fuel tank temperature THtk, fuel tank pressure Ptk, injection mechanism temperature THdv, injection mechanism pressure Pdv) detected by the sensors 71 to 74 are read (step S101). . Next, the propane ratio R in the fuel (LPG) stored in the fuel tank 31 is estimated by applying the fuel tank temperature THtk and the fuel tank pressure Ptk to a predetermined map (step S102). Then, the estimated propane ratio R is expressed by the following saturated vapor pressure calculation formula
Psv = (4 × 10-6R + 5 × 10-6) TThree
+ (0.001R + 0.007) T2
+ (0.102R + 0.0447) T
+ (3.6098R + 1.2419) ... [3]
Is applied to determine the saturated vapor pressure curve of LPG corresponding to the propane ratio R (step S103). In the saturated vapor pressure calculation formula [3], “Psv” is the saturated vapor pressure of LPG (kg / cm2), “T” indicates the temperature of LPG, and “R” indicates the ratio of propane in LPG. Incidentally, the saturated vapor pressure is a threshold pressure of a fluid pressure indicating whether a fluid at an arbitrary pressure is in a liquid phase or a gas phase (including a mixed state of a gas phase and a liquid phase). That is, when the fluid pressure is equal to or higher than the saturated vapor pressure of the fluid, the fluid is in a liquid phase state, and when the fluid pressure is less than the saturated vapor pressure of the fluid, the fluid is in a gas phase state. .
[0048]
Next, the saturated vapor pressure Psv of the fuel in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) is calculated from the determined saturated vapor pressure curve and the injection mechanism temperature THdv (step S104). Then, it is determined whether or not the first pressure adjustment set value Pst of the pressure regulator 36 is equal to or higher than the calculated saturated steam pressure Psv (step S105). When the first pressure adjustment set value Pst is equal to or higher than the saturated steam pressure Psv (step S105: Yes), the switching operation of the three-port valve 37 in the direction in which the first back pressure introduction path Rd3 and the back pressure introduction path Rd5 communicate with each other. Is performed (step S106). On the other hand, when the first pressure adjustment set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv (step S105: No), the 3 port valve 37 is set in the direction in which the second back pressure introduction path Rd4 and the back pressure introduction path Rd5 communicate with each other. A switching operation is performed (step S107).
[0049]
As described above, according to the above processing, when the first pressure adjustment set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv, the second pressure adjustment set value Pnd of the pressure regulator 36 is validated, and otherwise, the first pressure adjustment set value Pst is effective. The pressure regulation setting value Pst of 1 is validated.
[0050]
Next, the operational effects achieved through the above configuration will be described with reference to FIG. FIG. 9 shows the relationship between the pressure adjustment set values Pst and Pnd together with the saturated vapor pressure curve (saturated vapor characteristic) of the fuel. Further, the saturated steam temperature of the fuel corresponding to the first pressure regulation set value Pst is the first saturated steam temperature THst, and the saturated steam temperature of the fuel corresponding to the second pressure regulation set value Pnd is the second saturated steam temperature. THnd. Incidentally, the saturated vapor temperature is a threshold temperature of the temperature of the fluid indicating whether the fluid at an arbitrary temperature is in a liquid phase or a gas phase (including a mixed state of a gas phase and a liquid phase). That is, when the temperature of the fluid is equal to or higher than the saturated vapor temperature of the fluid, the fluid is in a gas phase, and when the temperature of the fluid is lower than the saturated vapor temperature of the fluid, the fluid is in a liquid phase.
[0051]
Therefore, for example, when the delivery pipe 35 is maintained at the first pressure regulation set value Pst (point Xa: temperature THdva / pressure Pst), it is assumed that the temperature of the delivery pipe 35 has increased due to heat received from the internal combustion engine 1. (Point Xb: temperature THdvb / pressure Pst), vaporized fuel is generated in the delivery pipe 35. On the other hand, when the delivery pipe 35 is maintained at the second pressure regulation setting value Pnd (point Ya: temperature THdva / pressure Pnd), even if the delivery pipe 35 rises in temperature as described above (point Xb: temperature THdvb / pressure Pnd) and the liquid phase state of the fuel is maintained. As described above, when the delivery pipe 35 is maintained at the second pressure adjustment set value Pnd, the fuel vapor suppression effect is enhanced, but the load of each fuel pump 32a, 32b increases, so that the service life is increased. There is concern about a decrease in fuel consumption and fuel consumption.
[0052]
Therefore, in this embodiment,
[A] When the first pressure adjustment set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv, that is, when the temperature of the fuel in the delivery pipe 35 (injection mechanism temperature THdv) is equal to or higher than the saturated steam temperature of the fuel, The pressure setting value Pnd is validated.
[B] When the first pressure adjustment set value Pst is equal to or higher than the saturated steam pressure Psv, that is, when the temperature of the fuel in the delivery pipe 35 (injection mechanism temperature THdv) is lower than the saturated steam temperature of the fuel, The pressure set value Pst is made valid.
Thus, the pressure adjustment set value P is made variable. As a result, the second pressure regulation set value Pnd that increases the load of the fuel pump is made effective only when the fuel is likely to vaporize, and the first pressure regulation set value Pst is set during other normal operations. Therefore, generation of vaporized fuel can be suitably suppressed while suppressing an increase in the load of the fuel pump.
[0053]
Next, with reference to FIG. 10, an example of how the pressure adjustment set value is changed by the switching process of the three-port valve (FIG. 8) will be described.
For example, if it is detected that the first pressure adjustment set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv at time t101, the ECU 5 performs the switching operation of the three-port valve 37, and the second back pressure introduction path Rd4. And the back pressure introduction path Rd5 are communicated (FIGS. 10C and 10A). As a result, the second pressure adjustment set value Pnd is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, and the pressure of the fuel in the delivery pipe 35 is a pressure corresponding to the second pressure adjustment set value Pnd. (FIG. 10B). If it is detected at time t102 that the first pressure adjustment set value Pst has become equal to or higher than the saturated steam pressure Psv, the ECU 5 performs the switching operation of the three-port valve 37, and the first back pressure introduction path Rd3. And the back pressure introduction path Rd5 are communicated (FIGS. 10C and 10A). As a result, the first pressure adjustment set value Pst is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, and the pressure of the fuel in the delivery pipe 35 is a pressure corresponding to the first pressure adjustment set value Pst. (FIG. 10B). If it is detected again at time t103 that the first pressure adjustment set value Pst is less than the second pressure adjustment set value Pnd, the pressure adjustment set value P is changed in the same manner as described above. Thereafter, the processing according to the above processing mode is continued.
[0054]
As described above in detail, according to the fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment, the excellent effects listed below can be obtained.
(1) In the present embodiment, the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36 is made variable by switching the fuel introduced into the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36. As a result, the second pressure regulation set value Pnd is validated only when vaporized fuel may be generated, and in other situations, the first pressure regulation set value Pst is validated. Therefore, it becomes possible to suitably maintain the liquid phase state of the fuel in the fuel injection mechanism while suppressing an increase in the load of the fuel pump.
[0055]
(2) In the present embodiment, when the first pressure regulation set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv, the second pressure regulation set value Pnd is made valid as the pressure regulation set value P of the pressure regulator 36. I have to. As a result, the second pressure regulation set value Pnd is valid only when vaporized fuel may be generated, and the first pressure regulation set value Pst is valid in other situations. Thus, it is possible to suppress the generation of vaporized fuel while suitably suppressing the decrease in the life of the fuel pump and the deterioration in fuel consumption.
[0056]
(3) In this embodiment, the saturated vapor pressure Psv of the fuel in the delivery pipe 35 is estimated from the saturated vapor characteristic curve of the fuel in the fuel tank 31 and the temperature of the fuel in the delivery pipe 35 (injection mechanism temperature THdv). Like to do. As a result, it is possible to estimate an appropriate saturated vapor pressure corresponding to the temperature fluctuation of the fuel in the delivery pipe 35.
[0057]
(4) In the present embodiment, the composition of the fuel is estimated based on the temperature of the fuel in the fuel tank 31 (fuel tank temperature THtk) and the pressure of the fuel (fuel tank pressure Ptk). Based on this, the saturated vapor pressure curve of the fuel in the fuel tank 31 is determined. This makes it possible to grasp a more appropriate saturated vapor pressure curve according to the fuel composition.
[0058]
(5) In the present embodiment, the fuel is pressurized through the fuel pumps (the first fuel pump 32a and the second fuel pump 32b) having the same performance. As a result, parts can be shared, so that an increase in cost of the entire apparatus can be suitably suppressed.
[0059]
(6) In this embodiment, the fuel is pressurized through two fuel pumps (the first fuel pump 32a and the second fuel pump 32b). As a result, the load applied to each fuel pump is reduced as compared with the case where the fuel is pressurized through one fuel pump, so that the life of each fuel pump can be suitably maintained.
[0060]
(7) Since two fuel pumps are provided, a high discharge capacity can be obtained even when a small fuel pump is employed. As a result, it is not necessary to develop a large fuel pump to satisfy the required discharge capacity, and the fuel supply device 3 can be easily realized.
[0061]
Note that the first embodiment can be implemented as, for example, the following form, which is appropriately changed.
In the first embodiment, the fuel pumps having the same discharge capacity are employed as the first fuel pump 32a and the second fuel pump 32b. However, fuel pumps having different discharge capacities may be used.
[0062]
In the first embodiment, the fuel flowing through the first back pressure introduction path Rd3 and the second back pressure introduction path Rd4 is supplied to the pressure regulator 36 via the 3-port valve 37 and the back pressure introduction path Rd5, respectively. Although it was set as the structure introduce | transduced into the back pressure chamber 36Rp, it can also be changed as follows, for example. That is, the 3-port valve 37 and the back pressure introduction path Rd5 are excluded from the fuel supply device 3, and the first back pressure introduction path Rd3 and the second back pressure introduction path Rd4 are independently connected to the back pressure chamber 36Rp. To do. A control valve that selectively opens and closes each of the back pressure introduction paths Rd3 and Rd4 is provided in each of the back pressure introduction paths Rd3 and Rd4, and the pressure adjustment set value is variable through the opening and closing operation of the control valve. You can also
[0063]
In the first embodiment, the configuration includes two fuel pumps (the first back pressure introduction path Rd3 and the second back pressure introduction path Rd4) for pumping the fuel. It is also possible to change to. That is, the back pressure for introducing the fuel discharged by the fuel pump excluding the most downstream fuel pump into the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36 from the downstream of the fuel pump, including three or more fuel pumps. It can also be set as the structure which provides an introduction path | route. When a plurality of back pressure introduction paths are provided, any one of the plurality of back pressure introduction paths can be selectively activated. Will be able to.
[0064]
(Second Embodiment)
A second embodiment embodying the present invention will be described with reference to FIGS.
[0065]
In the present embodiment, the basic configuration of the entire apparatus is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), but the configuration of the fuel supply device 3 shown in FIG. 2 is changed to the configuration shown in FIG. Has been.
[0066]
Here, prior to the description of the fuel supply device of the present embodiment, an outline thereof will be described.
As in the first embodiment, the present embodiment also has a function of changing the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36 by switching the fuel introduced into the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36. It has to be prepared. In the first embodiment, the above function is realized by introducing the fuel of either the downstream reflux path Rd2L or the inter-pump fuel path Rdp into the back pressure chamber 36Rp. In the present embodiment, the above functions are realized in the following manner. Hereinafter, the fuel supply apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0067]
As shown in FIG. 11, the fuel supply device 3 of the present embodiment is obtained by adding the following changes to the fuel supply device 3 (FIG. 2) of the first embodiment. ing. That is, as shown in the broken line, one fuel pump for pumping the fuel stored in the fuel tank 31 (fuel pump 32) is provided, and accordingly, the inter-pump fuel paths Rdp and 3 The port valve 37 is excluded. In addition, a first back pressure introduction path Rd6 provided with a first throttle mechanism 38a and connected to the back pressure introduction path Rd8 is connected to the downstream recirculation path Rd2L. The circulating fuel can be caused to flow into the back pressure chamber 36Rp via the first throttle mechanism 38a and the back pressure introduction path Rd8. On the other hand, a second back pressure introduction path Rd7 connected to the back pressure introduction path Rd8 is connected to the upstream recirculation path Rd2U and connected to the back pressure introduction path Rd8. Can flow into the back pressure chamber 36Rp via the second throttle mechanism 38b and the back pressure introduction path Rd8. The second back pressure introduction path Rd7 is selectively opened and closed through a control valve 39 (switching means) controlled by the ECU 5. In the present embodiment, it is assumed that fixed diaphragm mechanisms having the same diaphragm diameter are employed as the first diaphragm mechanism 38a and the second diaphragm mechanism 38b.
[0068]
Next, each fuel path switched through the control valve 39 will be described with reference to FIGS. In the following, the fuel path when the second back pressure introduction path Rd7 is inactive is referred to as the first fuel path, and the fuel path when the second back pressure introduction path Rd7 is active. Is the second fuel path.
[0069]
First, the fuel circulation mode when the first fuel path is activated will be described with reference to FIGS. 12 and 13. 12 schematically shows the fuel supply device 3 when the first fuel path is active, and FIG. 13 schematically shows the fuel circulation mode within the broken line in FIG. Moreover, the fuel path shown with a broken line in FIG.12 and FIG.13 has shown the state by which the distribution | circulation of the fuel was interrupted | blocked.
[0070]
As shown in FIG. 12, when the second back pressure introduction path Rd7 is made inactive, the fuel flowing through the downstream return path Rd2L in the back pressure chamber 36Rp in the manner shown by the broken line in FIG. Will be introduced. Accordingly, the diaphragm 36Df of the pressure regulator 36 is caused by the pressure of the fuel flowing through the downstream recirculation path Rd2L, that is, the pressure obtained by adding the pressure regulator set pressure Psg to the fuel pressure in the fuel tank 31 (fuel tank pressure Ptk). It will be pushed to the fuel chamber 36Rf side. Thereby, the pressure regulation set value P of the pressure regulator 36 is expressed by the following equation:
Ptk + Psg [1]
It becomes a value corresponding to the value calculated through. In the following, the pressure adjustment set value P corresponding to the value calculated through the above calculation formula will be referred to as a first pressure adjustment set value Pst.
[0071]
Then, when the first pressure adjustment set value Pst is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, the fuel pressure in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) is changed to the first pressure adjustment set value. The pressure corresponding to the value Pst is maintained.
[0072]
Next, a fuel circulation mode when the second fuel path is activated will be described with reference to FIGS. 14 and 15. 14 schematically shows the fuel supply device 3 when the second fuel path is active, and FIG. 15 schematically shows the fuel circulation mode within the broken line in FIG. 14 and 15, the fuel path indicated by a broken line indicates a state where the fuel flow is blocked.
[0073]
As shown in FIG. 14, when the second back pressure introduction path Rd7 is activated, the fuel flowing through the upstream recirculation path Rd2U is introduced into the back pressure chamber 36Rp in the manner shown by the broken line in FIG. Will come to be. That is, a part of the fuel flowing through the second throttle mechanism 38b flows into the back pressure chamber 36Rp, and other fuel is returned to the fuel tank 31 via the first throttle mechanism 38a. Become. Therefore, the diaphragm 36Df of the pressure regulator 36 has a pressure regulator that is higher than the fuel pressure in the fuel tank 31 (fuel tank pressure Ptk) by a pressure loss (throttle loss pressure Pls) by the first throttle mechanism 38a. The pressure is applied to the fuel chamber 36Rf side by the pressure applied with the set pressure Psg. Thereby, the pressure regulation set value P of the pressure regulator 36 is expressed by the following equation:
Ptk + Pls + Psg [4]
It becomes a value corresponding to the value calculated through. In the following, the pressure adjustment set value P corresponding to the value calculated through the above calculation formula will be referred to as a second pressure adjustment set value Pnd.
[0074]
Then, the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36 is set to the second pressure adjustment set value Pnd, so that the fuel pressure in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) becomes the second pressure adjustment set value. The pressure according to Pnd is maintained.
[0075]
Next, with reference to FIG. 16, a control valve opening / closing process for selectively enabling any one of the pressure regulation setting values Pst and Pnd will be described. Incidentally, this process is repeatedly performed with a predetermined time as a cycle.
[0076]
As shown in FIG. 16, in this processing, the processing up to step S105 is performed in a manner according to the switching processing of the three-port valve in the first embodiment. When the first pressure adjustment set value Pst is equal to or higher than the saturated steam pressure Psv (step S105: Yes), the control valve 39 is closed (step S106a), and the first pressure adjustment set value Pst becomes the saturated steam pressure Psv. When it is less than (step S105: No), the control valve 39 is opened (step S107a).
[0077]
As described above, according to the above processing, when the first pressure adjustment set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv, the second pressure adjustment set value Pnd of the pressure regulator 36 is validated, and otherwise, the first pressure adjustment set value Pst is effective. The pressure regulation setting value Pst of 1 is validated. Thereby, generation | occurrence | production of vaporized fuel can be suppressed suitably, suppressing the increase in the load of a fuel pump.
[0078]
Next, with reference to FIG. 17, an example of how the pressure adjustment set value is changed by the control valve switching process (FIGS. 8 and 16) will be described.
For example, when it is detected that the first pressure adjustment set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv at time t171, the control valve 39 is opened through the ECU 5, and the second back pressure introduction path Rd7 is activated. (FIGS. 17C and 17A). As a result, the second pressure adjustment set value Pnd is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, and the pressure of the fuel in the delivery pipe 35 is a pressure corresponding to the second pressure adjustment set value Pnd. (FIG. 17B). If it is detected at time t172 that the first pressure adjustment set value Pst has become equal to or higher than the saturated steam pressure Psv, the control valve 39 is closed through the ECU 5, and the second back pressure introduction path Rd7 is inactive. (FIGS. 17C and 17A). As a result, the first pressure adjustment set value Pst is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, and the pressure of the fuel in the delivery pipe 35 is a pressure corresponding to the first pressure adjustment set value Pst. (FIG. 17B). If it is detected again at time t173 that the first pressure adjustment set value Pst is less than the second pressure adjustment set value Pnd, the pressure adjustment set value P is changed in the same manner as described above. Thereafter, the processing according to the above processing mode is continued.
[0079]
As described above in detail, according to the fuel supply device for an internal combustion engine according to the second embodiment, the effects according to the effects (1) to (4) according to the first embodiment are achieved. In addition, the following effects can be obtained.
[0080]
(5) In the present embodiment, the pressure regulation set value P is obtained through the first back pressure introduction path Rd6 where the first throttling mechanism 38a is provided and the second back pressure introduction path Rd7 where the second throttling mechanism 38b is provided. To be able to make changes. As described above, the pressure regulation set value P can be changed without the configuration in the first embodiment, that is, the configuration in which two fuel pumps for pumping fuel are provided. An increase in the cost of the entire apparatus is more preferably suppressed.
[0081]
In addition, the said 2nd Embodiment can also be implemented as the following forms which changed this suitably, for example.
In the second embodiment, the control valve 39 is provided upstream of the second throttle mechanism 38b in the second back pressure introduction path Rd7. However, the control valve 39 is provided with the second back pressure introduction. It can also be set as the structure provided downstream from the 2nd aperture mechanism 38b of path | route Rd7.
[0082]
In the second embodiment, by connecting the second back pressure introduction path Rd7 to the upstream recirculation path Rd2U, the fuel flowing through the upstream recirculation path Rd2U is transferred to the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36. Although it is configured to be introduced, it can be changed as follows, for example. In other words, the end of the second back pressure introduction path Rd7 on the upstream recirculation path Rd2U side may be connected to the fuel supply path Rd1.
[0083]
In the second embodiment, one throttle mechanism (the first throttle mechanism 38a and the second throttle mechanism 38b) is provided in each of the first back pressure introduction path Rd6 and the second back pressure introduction path Rd7. Although it is configured, it is also possible to provide another throttle mechanism in each back pressure introduction path. In short, as long as at least one throttle mechanism is provided in each of the first back pressure introduction path Rd6 and the second back pressure introduction path Rd7, the configuration is not limited to the configuration exemplified in the above embodiment, and any configuration is possible. Can be adopted.
[0084]
In the second embodiment, the first diaphragm mechanism 38a and the second diaphragm mechanism 38b employ the same diaphragm diameter. However, it is also possible to employ diaphragm mechanisms having different diaphragm diameters. . Incidentally, the second pressure regulation setting value Pnd is set in the fuel tank 31 by setting the throttle diameter of the first throttle mechanism 38a to be larger than that of the second throttle mechanism 38b (increasing the cross-sectional area of the fuel path). It becomes possible to set the value close to the fuel pressure. On the other hand, the second pressure regulating set value Pnd of the pressure regulator 36 is set by setting the throttle diameter of the second throttle mechanism 38b larger than that of the first throttle mechanism 38a (increasing the cross-sectional area of the fuel path). It is possible to set a value close to the upstream fuel pressure.
[0085]
In the second embodiment, the fixed diaphragm mechanism is adopted as the first diaphragm mechanism 38a and the second diaphragm mechanism 38b. However, at least one of them can be a variable diaphragm mechanism. When such a configuration is employed, the second pressure regulation set value Pnd can be made variable in the manner described above by adjusting the throttle diameter of the variable throttle mechanism during operation of the internal combustion engine 1. Become.
[0086]
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0087]
In the present embodiment, the basic configuration of the entire apparatus is the same as that of the first embodiment (FIG. 1), but the configuration of the fuel supply device 3 shown in FIG. 2 is changed to the configuration shown in FIG. Has been.
[0088]
Here, prior to the description of the fuel supply device of the present embodiment, an outline thereof will be described.
As in the first embodiment, the present embodiment also has a function of changing the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36 by switching the fuel introduced into the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36. It has to be prepared. In the first embodiment, the above function is realized by introducing the fuel of either the downstream reflux path Rd2L or the inter-pump fuel path Rdp into the back pressure chamber 36Rp. In the present embodiment, the above functions are realized in the following manner. Hereinafter, the fuel supply apparatus of the present embodiment will be described with reference to FIG.
[0089]
As shown in FIG. 18, the fuel supply device 3 of the present embodiment is obtained by adding the following changes to the fuel supply device 3 (FIG. 2) of the first embodiment. ing. That is, as shown in the broken line, one fuel pump for pumping the fuel stored in the fuel tank 31 (fuel pump 32) is used, and the second back pressure introduction path Rd4 is connected to the same fuel. The configuration is connected to the pump 32.
[0090]
Here, with reference to FIG. 19, the detailed structure about the connection aspect of 2nd back pressure introduction path | route Rd4 with respect to the said fuel pump 32 is demonstrated. FIG. 19 schematically shows the configuration of the fuel pump 32.
[0091]
As shown in FIG. 19, the fuel pump 32 sucks the fuel in the fuel tank 31 from the fuel inlet 32Ip through rotation of the rotor 32Rt provided in the housing 32Hg (rotation in the direction of the arrow), The pressure is applied and discharged from the fuel discharge port 32Ep to the fuel supply path Rd1. In the present embodiment, the second back pressure introduction path Rd4 is connected to the intermediate discharge port 32Mp provided between the fuel intake port 32Ip and the fuel discharge port 32Ep, and the rotation of the rotor 32Rt. The pressurized fuel is discharged to the corresponding fuel path through the intermediate discharge port 32Mp and the fuel discharge port 32Ep.
[0092]
Next, each fuel path switched through the three-port valve 37 will be described with reference to FIGS. In the following, the fuel path when the first back pressure introduction path Rd3 and the back pressure introduction path Rd5 are in communication with each other will be referred to as the first fuel path, and the second back pressure introduction path Rd4 and the back pressure introduction path will be described. The fuel path when Rd5 is in communication is defined as the second fuel path.
[0093]
First, the fuel circulation mode when the first fuel path is activated will be described with reference to FIGS. 20 and 21. FIG. 20 schematically shows the fuel supply device 3 when the first fuel path is active, and FIG. 21 schematically shows the fuel circulation mode within the broken line in FIG. 20 and 21, the fuel path indicated by a broken line indicates a state where the fuel flow is blocked.
[0094]
As shown in FIG. 20, when the first back pressure introduction path Rd3 and the back pressure introduction path Rd5 are communicated with each other, the back pressure chamber 36Rp has a downstream recirculation path Rd2L having a mode shown by a broken line in FIG. The fuel that circulates will be introduced. Accordingly, the diaphragm 36Df of the pressure regulator 36 is caused by the pressure of the fuel flowing through the downstream recirculation path Rd2L, that is, the pressure obtained by adding the pressure regulator set pressure Psg to the fuel pressure in the fuel tank 31 (fuel tank pressure Ptk). It will be pushed to the fuel chamber 36Rf side. As a result, the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36 is expressed by the following equation:
Ptk + Psg [1]
It becomes a value corresponding to the value calculated through. In the following, the pressure adjustment set value P corresponding to the value calculated through the above calculation formula will be referred to as a first pressure adjustment set value Pst.
[0095]
Then, when the first pressure adjustment set value Pst is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, the fuel pressure in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) is changed to the first pressure adjustment set value. The pressure corresponding to the value Pst is maintained.
[0096]
Next, the fuel circulation mode when the second fuel path is activated will be described with reference to FIGS. 22 schematically shows the fuel supply device 3 when the second fuel path is active, and FIG. 23 schematically shows the fuel circulation mode within the broken line in FIG. In addition, the fuel path indicated by the broken line in FIGS. 22 and 23 indicates a state where the fuel flow is blocked.
[0097]
As shown in FIG. 22, when the second back pressure introduction path Rd4 and the back pressure introduction path Rd5 are communicated with each other, the back pressure chamber 36Rp has a mode shown by a broken line in FIG. The fuel discharged from the discharge port 32Mp is introduced. Accordingly, the diaphragm 36Df of the pressure regulator 36 is higher than the pressure of the fuel discharged from the intermediate discharge port 32Mp, that is, the pressure of the fuel in the fuel tank 31 (fuel tank pressure Ptk), and the fuel discharge port of the fuel pump 32. The pressure is set to the fuel chamber 36Rf side by the pressure obtained by adding the pressure regulator set pressure Psg to the pressure lower than the fuel pressure at 32 Ep (fuel pump intermediate pressure Pmd). As a result, the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36 is expressed by the following equation:
Pmd + Psg [5]
It becomes a value corresponding to the value calculated through. In the following, the pressure adjustment set value P corresponding to the value calculated through the above calculation formula will be referred to as a second pressure adjustment set value Pnd.
[0098]
Then, when the second pressure adjustment set value Pnd is validated as the pressure adjustment set value P of the pressure regulator 36, the fuel pressure in the delivery pipe 35 (fuel injection mechanism 34) is set to the second pressure adjustment set value. The pressure corresponding to the value Pnd is maintained.
[0099]
In the present embodiment, the same process as the three-port valve switching process (FIG. 8) in the first embodiment is repeatedly performed with a predetermined time as a cycle. Thereby, generation | occurrence | production of vaporized fuel can be suppressed suitably, suppressing the increase in the load of a fuel pump.
[0100]
As described above in detail, according to the fuel supply device for an internal combustion engine according to the third embodiment, the effects according to the effects (1) to (4) according to the first embodiment are achieved. In addition, the following effects can be obtained.
[0101]
(5) In the present embodiment, the pressure regulation set value P can be changed through the first back pressure introduction path Rd3 and the second back pressure introduction path Rd4 connected to the intermediate discharge port 32Mp of the fuel pump 32. I can do it. As described above, the pressure adjustment set value P can be changed without the configuration in the first embodiment, that is, the configuration in which two fuel pumps for pumping fuel are provided. An increase in the cost of the entire apparatus is more preferably suppressed.
[0102]
Note that the third embodiment can be implemented as an appropriate modification of the above, for example, as follows.
In the third embodiment, the intermediate discharge port 32Mp of the fuel pump 32 is provided at the position shown in FIG. 19, but any position between the fuel suction port 32Ip and the fuel discharge port 32Ep is provided. Can be provided.
[0103]
In the third embodiment, the fuel pump 32 is provided with one fuel discharge port (intermediate discharge port 32Mp) different from the fuel discharge port 32Ep. However, for example, the following modifications can be made. It is. That is, another fuel discharge port is provided, and a fuel path for introducing fuel discharged from the newly provided fuel discharge port into the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36 and the fuel path are selectively opened and closed. It can also be set as the structure provided with the control valve which performs.
[0104]
(Other embodiments)
Other elements that can be changed in common with the above-described embodiments include the following.
[0105]
In each of the above-described embodiments, the pressure regulation set value P of the pressure regulator 36 can be varied through the three-port valve switching process (FIG. 8) or the control valve opening / closing process (FIGS. 8 and 16) while the internal combustion engine 1 is in operation. For example, the following modifications are possible. That is, the second pressure regulation setting value Pnd is made valid as the pressure regulation setting value P until a predetermined time has elapsed from the start of operation of the internal combustion engine 1, and after the predetermined time has elapsed, the switching of the three-port valve is performed. The pressure adjustment set value P can be made variable through the process (FIG. 8) or the control valve opening / closing process (FIGS. 8 and 16). In the case of adopting such a configuration, the second pressure regulation set value Pnd is surely made effective when the internal combustion engine 1 is started. Therefore, generation of vaporized fuel at the time of starting the internal combustion engine 1 is more suitably suppressed. Will be able to.
[0106]
In the above embodiments, the pressure adjustment set value P is changed in the following manner:
[A] When the first pressure regulation set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv, the second pressure regulation set value Pnd is validated.
[B] When the first pressure regulation set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv, the first pressure regulation set value Pst is validated.
However, it can be changed as follows, for example. That is,
[A] When the first pressure regulation set value Pst is less than the saturated steam pressure Psv, the second pressure regulation set value Pnd is validated.
[B] When the second pressure adjustment set value Pnd is valid, when the pressure set lower than the first pressure adjustment set value Pst by a predetermined pressure is equal to or higher than the saturated steam pressure Psv The first pressure adjustment set value Pst is made valid.
The pressure adjustment set value P can be changed in such a manner.
[0107]
In each of the above embodiments, the three-port valve 37 (control valve 39) is operated based on the comparison between the first pressure adjustment set value Pst and the saturated vapor pressure Psv of the fuel in the delivery pipe 35. However (FIG. 8, FIG. 16: Step S105), for example, it is possible to change as follows. That is, a pressure that allows a predetermined pressure to be calculated as the saturated steam pressure Psv calculated in the manner illustrated in the above embodiments, that is, a pressure higher than the saturated steam pressure Psv and the first pressure adjustment set value Pst. It is also possible to adopt a configuration in which the three-port valve 37 (control valve 39) is operated based on the comparison.
[0108]
In the above embodiments,
[A] The saturated vapor pressure Psv of the fuel is estimated from the saturated vapor pressure curve and the temperature of the fuel in the delivery pipe 35 (injection mechanism temperature THdv) (FIG. 8: Step S104).
[B] The three-port valve 37 (control valve 39) is operated based on the comparison between the first pressure adjustment set value Pst and the saturated steam pressure Psv (FIGS. 8 and 16: Step S105).
For example, the following modifications can be made. That is, instead of the above processes,
[A] The saturated vapor temperature THsv of the fuel in the delivery pipe 35 is estimated from the saturated vapor pressure curve and the first pressure adjustment set value Pst.
[B] The three-port valve 37 (control valve 39) is operated based on a comparison between the temperature of the fuel in the delivery pipe 35 (injection mechanism temperature THdv) and the saturated steam temperature THsv.
It is also possible to adopt a configuration for performing such processing.
[0109]
In each of the above embodiments, the saturated vapor pressure curve of the fuel is determined based on the saturated vapor pressure calculation formula [1]. However, the saturated vapor pressure calculation formula [1] is included in each of the above embodiments. However, the present invention is not limited to the calculation formulas exemplified above, and any appropriate calculation formula can be adopted.
[0110]
In each of the above embodiments, the saturated vapor pressure curve of the fuel is determined based on the propane ratio R estimated from the temperature and pressure of the fuel in the fuel tank 31. For example, the following modifications are made. Is also possible. In other words, it is possible to set a saturated vapor pressure curve of the fuel in advance and not to estimate the propane ratio R.
[0111]
In each of the above embodiments, the first back pressure introduction path Rd3 is connected to the downstream recirculation path Rd2L. However, the first back pressure introduction path Rd3 may be connected to the fuel tank 31. it can.
[0112]
In each of the above embodiments, the fuel supply device 3 adopts a so-called fuel return type fuel circulation system in which the fuel remaining in the delivery pipe 35 is returned to the fuel tank 31 from the downstream of the delivery pipe 35. Although the present invention is applied to the present invention, the present invention can also be applied to the following fuel supply apparatus. In other words, the present invention can also be applied to a fuel supply apparatus that employs a so-called fuel returnless fuel circulation system that recirculates fuel pumped by the fuel pump from the upstream of the delivery pipe 35 to the fuel tank 31. Is possible.
[0113]
In the above embodiments,
[A] In the first embodiment, either the fuel in the downstream recirculation path Rd2L or the fuel pressurized by the first fuel pump 32a is introduced into the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36.
[B] In the second embodiment, the back pressure chamber of the pressure regulator 36 uses either the fuel in the downstream recirculation path Rd2L or the fuel flowing from the upstream recirculation path Rd2U through the second throttle mechanism 38b. Introduced into 36Rp.
[C] In the third embodiment, either the fuel in the downstream recirculation path Rd2L or the fuel discharged from the intermediate discharge port 32Mp of the fuel pump 32 is introduced into the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36.
In this manner, the pressure regulation set value P of the pressure regulator 36 can be made variable. However, the configuration for making the tuning pressure set value P variable is not limited to the configuration exemplified in each of the above embodiments. It can be changed as appropriate. In short, either the fuel having a pressure corresponding to the pressure of the fuel in the fuel tank 31 or the fuel having a pressure higher than the pressure can be selectively introduced into the back pressure chamber 36Rp of the pressure regulator 36. Any configuration can be employed as long as it exists.
[0114]
In each of the above embodiments, the present invention is applied to the fuel supply device for an internal combustion engine that uses liquefied petroleum gas (LPG) as fuel. However, the fuel supply device to which the present invention is applied is a fuel for the internal combustion engine. The present invention is not limited to the supply device, and can be applied to, for example, a fuel supply device for an internal combustion engine that uses gasoline or the like as fuel. Further, the configuration as the internal combustion engine is not limited to the configuration exemplified in each of the above embodiments, and any configuration can be adopted. In short, the present invention can be applied to any internal combustion engine that obtains an output by combusting an air-fuel mixture, and even in such a case, it is possible to achieve operational effects in accordance with the operational effects of the above embodiments.
[0115]
Including the above matters, it is finally added that the fuel supply device for an internal combustion engine according to the present invention includes the following technical idea.
(1) In the fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to claim 2, the switching means is provided in the first back pressure introduction path and selectively opens and closes the first back pressure introduction path. A control valve, and a second control valve that is provided in each of the second back pressure introduction paths and selectively opens and closes the back pressure introduction path. A fuel supply device for an internal combustion engine, wherein one of the second control valves is opened and the second back pressure introduction path is activated by closing the first control valve. .
[0116]
  (2) Claim1Or the fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the switching means is provided in the first back pressure introduction path and selectively opens and closes the first back pressure introduction path; And a second control valve that is provided in the second back pressure introduction path and selectively opens and closes the second back pressure introduction path. A fuel supply apparatus for an internal combustion engine, wherein the second back pressure introduction path is activated by opening a control valve and closing the first control valve.
[0117]
  (3) Claim15. The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 4, wherein the switching means includes an end portion on the back pressure chamber side of the first back pressure introduction path and a back pressure chamber side end of the second back pressure introduction path. Each of the end portions is connected, and a three-way switching valve is provided for introducing any of the fuel flowing through the first and second back pressure introduction paths into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism. The fuel pressure supply device for an internal combustion engine, wherein the pressure regulation value changing means activates the second back pressure introduction path through a switching operation of the three-way switching valve.
[0119]
(5) A fuel injection mechanism for injecting and supplying fuel to the internal combustion engine, a fuel pump for supplying fuel in the fuel tank into the fuel injection mechanism, and a fuel pumped by the fuel pump upstream of the fuel injection mechanism Alternatively, a return path for returning from the downstream to the fuel tank, a variable pressure mechanism provided in the return path to vary the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism, and a downstream side of the variable pressure mechanism A first back pressure introduction path for introducing fuel into the back pressure chamber of the adjustable pressure mechanism, a fuel pump provided in series with the fuel pump, and a fuel path connecting the fuel pumps. A second back pressure introduction path for introducing fuel into the back pressure chamber of the adjustable pressure mechanism, and a back pressure changing means that selectively activates one of the first and second back pressure introduction paths. An internal combustion machine comprising: Fuel supply system.
[0120]
(6) A fuel injection mechanism for injecting and supplying fuel to the internal combustion engine, a fuel pump for supplying fuel in the fuel tank to the fuel injection mechanism, and fuel pumped by the fuel pump upstream of the fuel injection mechanism or A recirculation path for recirculation from the downstream to the fuel tank, a modulatable pressure mechanism provided in the recirculation path to vary the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism, and a fuel downstream of the modulatable pressure mechanism The fuel discharged from the first back pressure introduction path for introducing the fuel into the back pressure chamber of the variable pressure mechanism and the intermediate discharge port provided between the fuel suction port and the fuel discharge port of the fuel pump. A second back pressure introduction path for introducing into the back pressure chamber of the modulatable pressure mechanism, and a back pressure changing means for selectively making one of the first and second back pressure introduction paths active. Fuel supply for an internal combustion engine characterized by comprising Location.
[0121]
(7) A fuel injection mechanism that injects fuel into the internal combustion engine, a fuel pump that supplies fuel in a fuel tank to the variable pressure mechanism, and fuel that is pumped by the fuel pump upstream of the fuel injection mechanism. Alternatively, a return path for returning from the downstream to the fuel tank, a variable pressure mechanism provided in the return path to vary the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism, and a fuel on the downstream side of the variable pressure mechanism A first back pressure introduction path for introducing the fuel into the back pressure chamber of the variable modulation pressure mechanism, and fuel provided in the first back pressure introduction path and flowing through the first back pressure introduction path A first throttle mechanism for regulating a flow rate; a second back pressure introduction path for introducing fuel upstream of the modulatable pressure mechanism into a back pressure chamber of the modulatable pressure mechanism; and the second back pressure The flow rate of the fuel that is provided in the introduction path and circulates in the second back pressure introduction path An internal combustion engine comprising: a second throttle mechanism for controlling; and back pressure changing means that is provided in the second back pressure introduction path and selectively activates the second back pressure introduction path. Fuel supply system.
[0122]
(8) In the fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to (5) or (6), the back pressure changing means is provided in the first back pressure introduction path and selects the first back pressure introduction path. A first control valve that opens and closes automatically, and a second control valve that is provided in the second back pressure introduction path and selectively opens and closes the second back pressure introduction path. A fuel supply device for an internal combustion engine.
[0123]
(9) In the fuel supply device for an internal combustion engine according to (5) or (6), the back pressure changing means includes an end of the first back pressure introduction path on the back pressure chamber side and the second back pressure chamber. A back pressure introduction path is connected to each end of the back pressure chamber on the back pressure chamber side and introduces fuel flowing through each back pressure introduction path into the back pressure chamber of the variable pressure mechanism. A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising a three-way switching valve connected thereto.
[0124]
(10) In the fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to (7), the back pressure changing means is provided in the second back pressure introduction path and selectively opens and closes the second back pressure introduction path. A fuel supply device for an internal combustion engine, comprising a control valve.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view schematically showing the overall configuration of a fuel supply device for an internal combustion engine according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view schematically showing the overall configuration of the fuel supply apparatus of the embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a pressure regulator provided in the fuel supply device of the embodiment.
FIG. 4 is a diagram schematically showing one switching state of a fuel path in the fuel supply device according to the embodiment.
FIG. 5 is a diagram schematically showing a fuel circulation mode in the fuel supply apparatus according to the embodiment;
FIG. 6 is a diagram schematically showing one switching state of a fuel path in the fuel supply device of the embodiment.
FIG. 7 is a view schematically showing a fuel circulation mode in the fuel supply apparatus according to the embodiment;
FIG. 8 is a flowchart showing switching processing of a three-port valve performed in the same embodiment.
FIG. 9 is a graph showing a saturated vapor pressure curve of liquefied petroleum gas.
FIG. 10 is a timing chart showing an example of a change mode of the pressure adjustment set value by the switching process of the 3-port valve performed in the embodiment.
FIG. 11 is a schematic diagram schematically showing the overall configuration of a fuel supply device for an internal combustion engine according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a diagram schematically showing one switching state of a fuel path in the fuel supply device according to the embodiment.
FIG. 13 is a view schematically showing a fuel circulation mode in the fuel supply apparatus according to the embodiment;
FIG. 14 is a diagram schematically showing one switching state of the fuel path in the fuel supply device according to the embodiment;
FIG. 15 is a view schematically showing a fuel circulation mode in the fuel supply apparatus according to the embodiment;
FIG. 16 is a flowchart showing a part of a control valve opening / closing process performed in the embodiment;
FIG. 17 is a timing chart showing an example of how the pressure regulation set value is changed by the control valve opening / closing process performed in the embodiment;
FIG. 18 is a schematic view schematically showing the overall configuration of a fuel supply device for an internal combustion engine according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a cross-sectional view schematically showing a configuration of a fuel pump provided in the fuel supply device of the embodiment.
FIG. 20 is a view schematically showing one switching state of the fuel path in the fuel supply device of the embodiment.
FIG. 21 is a view schematically showing a fuel circulation mode in the fuel supply apparatus according to the embodiment;
FIG. 22 is a diagram schematically showing one switching state of the fuel path in the fuel supply device according to the embodiment;
FIG. 23 is a view schematically showing a fuel circulation mode in the fuel supply apparatus according to the embodiment;
FIG. 24 is a schematic view schematically showing the overall configuration of a conventional fuel supply apparatus.
FIG. 25 is a graph showing a saturated vapor pressure curve of liquefied petroleum gas.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Internal combustion engine, 3 ... Fuel supply apparatus, 5 ... Electronic control unit (ECU), 7 ... Detection system, INJ ... Injector, 11 ... Cylinder block, 12 ... Cylinder, 13 ... Cylinder head, 14 ... Crankshaft, 15 ... Connecting rod, 16 ... piston, 17 ... combustion chamber, 21 ... air cleaner, 22 ... throttle valve, 23 ... surge tank, 24 ... intake passage, 25 ... catalyst device, 26 ... exhaust passage, 31 ... fuel tank, 32 ... fuel pump 32a ... first fuel pump, 32b ... second fuel pump, 32Hg ... housing, 32Rt ... rotor, 32Ip ... fuel inlet, 32Ep ... fuel outlet, 32Mp ... intermediate outlet, 33 ... fuel filter, 34 ... Fuel injection mechanism, 35 ... delivery pipe, 36 ... pressure regulator, 36Rf ... fuel chamber, 36Rp ... back Chamber, 36Hg ... Housing, 36Df ... Diaphragm, 36Sg ... Spring, 37 ... Three-port valve, 38a ... First throttle mechanism, 38b ... Second throttle mechanism, 39 ... Control valve, 71 ... Fuel tank temperature sensor, 72 ... Fuel tank pressure sensor, 73 ... injection mechanism temperature sensor, 74 ... injection mechanism pressure sensor, Rdp ... fuel path between pumps, Rd1 ... fuel supply path, Rd2 ... recirculation path, Rd2U ... upstream recirculation path, Rd2L ... downstream recirculation path , Rd3 ... first back pressure introduction path, Rd4 ... second back pressure introduction path, Rd5 ... back pressure introduction path, Rd6 ... first back pressure introduction path, Rd7 ... second back pressure introduction path, Rd8 ... Back pressure introduction route.

Claims (10)

内燃機関に燃料を供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射機構に圧送供給する第1の燃料ポンプと、この燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から燃料タンクに還流するための還流経路と、この還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を所定の調圧設定値に応じた圧力に維持する調圧機構とを備える内燃機関の燃料供給装置において、
前記調圧機構の背圧室に前記燃料タンク内の燃料の圧力に相当する第1の圧力とこの圧力よりも高い第2の圧力とのいずれかを選択的に導入することにより前記所定の調圧設定値を可変設定する調圧値変更手段として、
前記第1の燃料ポンプに対して直列に配置される第2の燃料ポンプと、
前記調圧機構の出口と前記燃料タンクとを接続する燃料経路から分岐した第1の背圧導入経路と、
前記第1の燃料ポンプと前記第2の燃料ポンプとを接続する燃料経路から分岐した第2の背圧導入経路と、
前記第1の背圧導入経路と前記第2の背圧導入経路との合流部と前記調圧機構の背圧室とを接続する第3の背圧導入経路と、
前記第1の背圧導入経路と前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路との合流部に設けられて、前記第1の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが連通され且つ前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが遮断された第1の経路状態と、前記第1の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが遮断され且つ前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが連通された第2の経路状態とを切り替える切替手段と、
この切替手段の操作を通じて前記第1の経路状態を選択することにより前記第1の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入し、前記切替手段の操作を通じて前記第2の経路状態を選択することにより前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入する制御手段とを備える
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。
A fuel injection mechanism for supplying fuel to an internal combustion engine, a first fuel pump pumping supplied to the fuel injection mechanism fuel in the fuel tank, upstream or downstream of the fuel pumped by the fuel pump the fuel injection mechanism internal combustion engine having a circulation path for refluxing to the fuel tank, and this provided a reflux path pressure a predetermined regulating pressure regulating mechanism for maintaining the pressure corresponding to pressure value of the fuel in the fuel injection mechanism from In the fuel supply device of
By selectively introducing either the first pressure corresponding to the fuel pressure in the fuel tank or the second pressure higher than the pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, the predetermined pressure regulation is performed. As a pressure adjustment value changing means for variably setting the pressure setting value,
A second fuel pump arranged in series with the first fuel pump;
A first back pressure introduction path branched from a fuel path connecting the outlet of the pressure regulating mechanism and the fuel tank;
A second back pressure introduction path branched from a fuel path connecting the first fuel pump and the second fuel pump;
A third back pressure introduction path that connects a joining portion of the first back pressure introduction path and the second back pressure introduction path and a back pressure chamber of the pressure regulating mechanism;
The first back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are provided at a junction of the first back pressure introduction path, the second back pressure introduction path, and the third back pressure introduction path. A first path state in which the introduction path is communicated and the second back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are blocked; the first back pressure introduction path and the third back pressure introduction path; A switching means for switching between a second path state in which the pressure introduction path is blocked and the second back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are communicated with each other;
By selecting the first path state through the operation of the switching means, the first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, and the second path state is selected through the operation of the switching means. And a control means for introducing the second pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism .
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射機構に圧送供給する燃料ポンプと、この燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から燃料タンクに還流するための還流経路と、この還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を所定の調圧設定値に応じた圧力に維持する調圧機構とを備える内燃機関の燃料供給装置において、A fuel injection mechanism for supplying fuel to the internal combustion engine, a fuel pump for supplying fuel in the fuel tank by pressure to the fuel injection mechanism, and a fuel tank for supplying fuel pumped by the fuel pump from upstream or downstream of the fuel injection mechanism A fuel supply for an internal combustion engine comprising a recirculation path for recirculating to the fuel and a pressure regulating mechanism provided in the recirculation path for maintaining the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism at a pressure according to a predetermined pressure regulation set value In the device
前記調圧機構の背圧室に前記燃料タンク内の燃料の圧力に相当する第1の圧力とこの圧力よりも高い第2の圧力とのいずれかを選択的に導入することにより前記所定の調圧設定値を可変設定する調圧値変更手段として、  By selectively introducing either the first pressure corresponding to the pressure of the fuel in the fuel tank or the second pressure higher than this pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, the predetermined pressure regulation is performed. As a pressure adjustment value changing means for variably setting the pressure setting value,
前記燃料ポンプに対して直列に配置される単一または複数の燃料ポンプと、  Single or multiple fuel pumps arranged in series with the fuel pump;
前記調圧機構の出口と前記燃料タンクとを接続する燃料経路から分岐した第1の背圧導入経路と、  A first back pressure introduction path branched from a fuel path connecting the outlet of the pressure regulating mechanism and the fuel tank;
前記各燃料ポンプのそれぞれの出口に接続される燃料経路のいずれかから分岐した第2の背圧導入経路と、  A second back pressure introduction path branched from any of the fuel paths connected to the respective outlets of the fuel pumps;
前記第1の背圧導入経路と前記第2の背圧導入経路との合流部と前記調圧機構の背圧室とを接続する第3の背圧導入経路と、  A third back pressure introduction path that connects a joining portion of the first back pressure introduction path and the second back pressure introduction path and a back pressure chamber of the pressure regulating mechanism;
前記第1の背圧導入経路と前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路との合流部に設けられて、前記第1の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが連通され且つ前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが遮断された第1の経路状態と、前記第1の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが遮断され且つ前記第2の背圧導入経路と前記第3の背圧導入経路とが連通された第2の経路状態とを切り替える切替手段と、  The first back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are provided at a junction of the first back pressure introduction path, the second back pressure introduction path, and the third back pressure introduction path. A first path state in which the introduction path is communicated and the second back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are interrupted; the first back pressure introduction path and the third back pressure introduction path; A switching means for switching between a second path state in which the pressure introduction path is blocked and the second back pressure introduction path and the third back pressure introduction path are communicated with each other;
この切替手段の操作を通じて前記第1の経路状態を選択することにより前記第1の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入し、前記切替手段の操作を通じて前記第2の経路状態を選択することにより前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入する制御手段とを備える  By selecting the first path state through the operation of the switching means, the first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, and the second path state is selected through the operation of the switching means. And a control means for introducing the second pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism.
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  A fuel supply device for an internal combustion engine.
請求項1または2に記載の内燃機関の燃料供給装置において、The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2,
前記切替手段として、3つのポートのそれぞれに前記第1の背圧導入経路または前記第2の背圧導入経路または前記第3の背圧導入経路が接続される制御弁を備える  The switching means includes a control valve to which the first back pressure introduction path, the second back pressure introduction path, or the third back pressure introduction path is connected to each of three ports.
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  A fuel supply device for an internal combustion engine.
内燃機関に燃料を供給する燃料噴射機構と、燃料タンク内の燃料を前記燃料噴射機構に圧送供給する燃料ポンプと、この燃料ポンプにより圧送された燃料を前記燃料噴射機構の上流あるいは下流から燃料タンクに還流するための還流経路と、この還流経路に設けられて前記燃料噴射機構内の燃料の圧力を所定の調圧設定値に応じた圧力に維持する調圧機構とを備える内燃機関の燃料供給装置において、A fuel injection mechanism for supplying fuel to the internal combustion engine, a fuel pump for supplying fuel in the fuel tank by pressure to the fuel injection mechanism, and a fuel tank for supplying fuel pumped by the fuel pump from upstream or downstream of the fuel injection mechanism A fuel supply for an internal combustion engine comprising a recirculation path for recirculating to the fuel and a pressure regulating mechanism provided in the recirculation path for maintaining the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism at a pressure according to a predetermined pressure regulation set value In the device
前記調圧機構の背圧室に前記燃料タンク内の燃料の圧力に相当する第1の圧力とこの圧力よりも高い第2の圧力とのいずれかを選択的に導入することにより前記所定の調圧設定値を可変とする調圧値変更手段として、前記調圧機構の下流側に接続されて前記調圧機構の下流側の燃料を前記調圧機構の背圧室に導入する第1の背圧導入経路と、前記燃料ポンプの燃料吸入口と燃料吐出口との中間に設けられる中間吐出口から吐出される燃料を前記調圧機構の背圧室に導入する第2の背圧導入経路と、前記第1の背圧導入経路及び前記第2の背圧導入経路のいずれかを選択的に能動とする切替手段とを備え、  By selectively introducing either the first pressure corresponding to the pressure of the fuel in the fuel tank or the second pressure higher than this pressure into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, the predetermined pressure regulation is performed. As a pressure regulation value changing means for making the pressure set value variable, a first back connected to the downstream side of the pressure regulation mechanism and introduces fuel downstream of the pressure regulation mechanism into a back pressure chamber of the pressure regulation mechanism. A pressure introduction path, and a second back pressure introduction path for introducing fuel discharged from an intermediate discharge port provided between the fuel suction port and the fuel discharge port of the fuel pump into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism; Switching means for selectively activating either the first back pressure introduction path or the second back pressure introduction path,
この切替手段を通じて前記第1の背圧導入経路を能動とすることにより前記第1の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入し、前記切替手段を通じて前記第2の背圧導入経路を能動とすることにより前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入する  By activating the first back pressure introduction path through the switching means, the first pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism, and the second back pressure introduction path is activated through the switching means. Thus, the second pressure is introduced into the back pressure chamber of the pressure regulating mechanism.
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  A fuel supply device for an internal combustion engine.
請求項1〜4のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、The fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 4,
前記調圧値変更手段は、前記内燃機関の始動から所定の時間が経過するまでの間、前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入する  The pressure regulation value changing means introduces the second pressure into the back pressure chamber of the pressure regulation mechanism until a predetermined time has elapsed since the start of the internal combustion engine.
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  A fuel supply device for an internal combustion engine.
請求項1〜5のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、In the fuel supply device for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 5,
前記調圧値変更手段は、前記内燃機関の運転中に前記燃料噴射機構内の燃料の圧力が同燃料の飽和蒸気圧力未満のとき、前記第2の圧力を前記調圧機構の背圧室に導入する ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  The pressure regulation value changing means is configured to apply the second pressure to the back pressure chamber of the pressure regulation mechanism when the pressure of the fuel in the fuel injection mechanism is lower than the saturated vapor pressure of the fuel during operation of the internal combustion engine. A fuel supply apparatus for an internal combustion engine.
請求項6に記載の内燃機関の燃料供給装置において、The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 6,
前記調圧値変更手段は、前記燃料タンク内に貯留されている燃料の飽和蒸気特性及び前記燃料噴射機構内の燃料の温度から前記燃料噴射機構内の燃料の飽和蒸気圧力を推定する ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  The pressure regulation value changing means estimates the saturated vapor pressure of the fuel in the fuel injection mechanism from the saturated vapor characteristic of the fuel stored in the fuel tank and the temperature of the fuel in the fuel injection mechanism. A fuel supply device for an internal combustion engine.
請求項7に記載の内燃機関の燃料供給装置において、The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 7,
前記調圧値変更手段は、前記燃料タンク内に貯留されている燃料の温度及び同燃料の圧力に基づいて該燃料の組成を推定し、この推定される燃料の組成に基づいて前記燃料タンク内に貯留されている燃料の飽和蒸気特性を推定する  The pressure regulation value changing means estimates the composition of the fuel based on the temperature of the fuel stored in the fuel tank and the pressure of the fuel, and based on the estimated composition of the fuel The saturated vapor characteristics of fuel stored in
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  A fuel supply device for an internal combustion engine.
請求項7または8に記載の内燃機関の燃料供給装置において、The fuel supply device for an internal combustion engine according to claim 7 or 8,
前記調圧値変更手段は、前記推定される飽和蒸気圧力に所定の圧力を見込んで得られる圧力を前記燃料噴射機構内の燃料の飽和蒸気圧力とする  The pressure regulation value changing means sets a pressure obtained by taking a predetermined pressure into the estimated saturated steam pressure as a saturated steam pressure of the fuel in the fuel injection mechanism.
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  A fuel supply device for an internal combustion engine.
請求項1〜9のいずれか一項に記載の内燃機関の燃料供給装置において、The fuel supply apparatus for an internal combustion engine according to any one of claims 1 to 9,
前記内燃機関が液化石油ガスを燃料とするものである  The internal combustion engine uses liquefied petroleum gas as fuel.
ことを特徴とする内燃機関の燃料供給装置。  A fuel supply device for an internal combustion engine.
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