燃料泵及其控制方法
燃料泵及其控制方法
【专利说明】燃料泵及其控制方法
[0001 ]关联申请的相互参照
[0002]本申请基于2013年8月30日在先提出申请的日本申请号2013 —179249号，本申请引用在先申请的记载内容。
技术领域
[0003]本申请涉及将车辆的燃料箱的燃料供给至内燃机的燃料栗及其控制方法。
【背景技术】
[0004]近年来，车辆在高温且低气压的环境下使用，而且燃料使用例如酒精混合燃料等蒸气压高的燃料，由此往往成为在从燃料箱向内燃机供给的燃料中容易产生蒸汽的状态。在此情况下，蒸汽相当于气泡。
[0005]在专利文献1中，记载了如下技术，S卩，当在将燃料栗和内燃机连接的燃料配管中流动的燃料中产生了蒸汽的情况下，通过将燃料栗喷出的燃料的目标燃料压力设定得较高，防止在燃料配管内发生汽封(vapor lock)的技术。
[0006]但是，近年来，为了降低车辆的耗电，有时采用如下可变燃料压力系统作为燃料供给系统的控制系统，该可变燃料压力系统从燃料栗向内燃机压送与内燃机所需要的燃料压力及流量对应的燃料。该系统使用的燃料栗要求进行低流量的稳定的喷出。
[0007]然而，在燃料栗喷出低流量时，在燃料栗内，对燃料进行增压的栗室的燃料中产生蒸汽时，该蒸汽难以与燃料一起从栗室排出。
[0008]在此情况下，即使使用专利文献1所记载的技术将燃料栗喷出的燃料的目标燃料压力设定得较高，也难以通过追随于此而驱动控制的涡轮(impeller)的旋转将蒸汽从栗室排出。
[0009]假定在燃料栗的栗室中大量蓄积了蒸汽的情况下，燃料栗会汽封，可能不喷出燃料。
[0010]在先技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开2005 — 76568号公报
【发明内容】
[0013]本申请是鉴于上述事项而做出的，目的在于，提供能够防止对燃料进行增压的栗室的汽封的燃料栗。
[0014]在本申请的第一形态中，在通过涡轮的旋转对栗室的燃料进行增压的燃料栗中，当在栗室中产生蒸汽时，通过使涡轮的转速在规定时间内比通常控制的转速高，由此向蒸汽排出孔排出栗室的蒸汽。
[0015]由此，当在栗室中产生蒸汽时，燃料栗的控制从基于通常控制的控制切换为向蒸汽排出孔排出蒸汽的控制。为此，栗室的蒸汽可靠地从蒸汽排出孔向燃料栗的外侧排出。因此，燃料栗不会汽封，能够喷出被要求的流量。
[0016]在本申请的第二形态中，在对燃料栗的驱动进行控制的控制方法中，在检测到蒸汽的产生时，使涡轮的转速在规定时间内比与通常时的目标燃料压力相对应的转速高，并将栗室及燃料流路的蒸汽向蒸汽排出孔排出。
[0017]由此，燃料栗能够防止汽封。
【附图说明】
[0018]有关本申请的上述目的以及其他的目的、特征及优点，通过参照附图的下述的详细的记述，而变得更明确。附图中，
[0019]图1是使用本申请的第1实施方式的燃料栗的燃料供给系统的构成图，
[0020]图2是第1实施方式的燃料栗的剖视图，
[0021]图3是通过图2的III一 III线仅表示下壳体的图，
[0022]图4是图3的IV— IV线的部分的剖视图，
[0023]图5是图4的V部分的放大图，
[0024]图6是蒸汽排出孔的第1流路的形状与蒸汽排出量比的特性图，
[0025]图7是表示比较例的蒸汽排出孔的燃料流动的图，
[0026]图8是表示第1实施方式的蒸汽排出孔的燃料流动的解析图，
[0027]图9是第1实施方式的燃料栗的控制的流程图，
[0028]图10是第1实施方式的燃料栗的评价试验的构成图，
[0029]图11是表示图10的评价试验的试验数据的图，
[0030]图12是表示图10的评价试验中进行了图9的控制时的试验数据的图，
[0031]图13是表示将蒸汽产生时的涡轮转速的上升率改变了之时的试验数据的图，
[0032]图14是蒸汽产生时的涡轮转速的上升率与流量降低率的特性图，
[0033]图15是第1实施方式的燃料栗及以往的燃料栗中的负压界限与流量的特性图，
[0034]图16是第2实施方式的燃料栗的蒸汽排出孔的放大图，
[0035]图17是第3实施方式的燃料栗的蒸汽排出孔的放大图。
【具体实施方式】
[0036]以下，基于附图对本申请的实施方式进行说明。
[0037](第丨实施方式)
[0038]将本申请的第1实施方式示于图1至图15。本实施方式的燃料栗1是被使用于基于可变燃料压力系统的燃料供给系统，并通过燃料配管3将燃料箱2的燃料压送至内燃机(ICE)4的燃料栗。
[0039]如图1所示，在该控制系统中，车辆的电子控制装置(ECU)5检测与内燃机4需要的燃料压力及流量对应的涡轮的转速，将该指令值传送至燃料栗1的控制器(FP06JPC6将与ECU5的指令值对应的三相交流供给至燃料栗1的电机。
[0040]从燃料栗1向燃料配管3喷出的燃料的压力通过压力传感器(P)7来检测，该信号被传送至ECU5。在此情况下，燃料的压力也叫做燃料压力。E⑶5经由FPC6对燃料栗1进行反馈控制，以使得压力传感器7检测到的燃料压力与目标燃料压力一致。
[0041]而且，在从压力传感器7的信号检测到燃料栗1的栗室中产生了蒸汽的情况时，本实施方式的ECU5通过规定的前馈控制，进行将蒸汽向蒸汽排出孔排出的控制。在此情况下，蒸汽相当于气泡。
[0042]首先，对燃料栗1的整体构成进行说明。
[0043]如图2所示，燃料栗1由栗部10、电机部30、外壳39及电机盖40等构成。燃料栗1通过栗部10具备的涡轮11的旋转，从图2的下方所示的吸入口 12吸入燃料，并对该燃料进行增压后从图2的上方所示的燃料喷出管41将其喷出。
[0044]栗部10具备涡轮11、上壳体13及下壳体14等。在本实施方式中，上壳体13和下壳体14相当于壳体。
[0045]涡轮11形成为圆盘状，具有在周向上排列的多个叶片槽15。涡轮11被固定于电机部30的轴31，并与轴31—起旋转。
[0046]在上壳体13与下壳体14之间，形成将涡轮11以能够旋转的方式收容的栗室16。
[0047]下壳体14具有从燃料栗1的外侧向栗室16导入燃料的吸入口12。换言之，下壳体14具有从下壳体14的外侧向栗室16导入燃料的吸入口 12。
[0048]上壳体13具有从栗室16向电机部30喷出燃料的喷出口17。换言之，上壳体13具有从栗室16向上壳体13的外侧喷出燃料的喷出口 17。
[0049]如图3所示，下壳体14具有从吸入口12—直到喷出口 17、与涡轮11的叶片槽15对应地形成为环状的下燃料流路18。该下燃料流路18形成为大致C状。而且，下壳体14具有能够将燃料中包含的蒸汽与燃料一起从栗室16及下燃料流路18向燃料栗1的外侧排出的蒸汽排出孔20。
[0050]如图2所示，上壳体13也与下壳体14同样地，具有从吸入口 12—直到喷出口 17、与涡轮11的叶片槽15对应地形成为环状的上燃料流路19。上壳体13的上燃料流路19及下壳体14的下燃料流路18与栗室16连通。
[0051 ]涡轮11与电机部30的轴31 —起旋转时，从吸入口 12向栗室16及下燃料流路18、上燃料流路19吸入燃料。该燃料通过涡轮11的旋转，成为螺旋状的旋回流在叶片槽15与下燃料流路18、上燃料流路19之间流动，随着从吸入口 12向喷出口 17而被增压，并从喷出口 17喷出。
[0052]电机部30是无刷电机，具备定子32、转子36、轴31等。
[0053]定子32呈现圆筒状，具有定子铁心33、绝缘体34及线圈35。定子铁心33由铁等磁性材料形成。绝缘体34对定子铁心33进行树脂塑形(resin mold)。线圈35卷绕于绝缘体34，构成三相线圈。卷绕有线圈35的绝缘体34进一步通过电机盖40而一体地树脂塑形。因此，定子32与电机盖40形成为一体。
[0054]转子36以能够旋转的方式收容于定子32的内侧。转子36的磁铁38固定于铁心37的周围。磁铁38的N极及S极沿周向交替配置。
[0055]轴31被压入固定于转子36的中心，与转子36—起旋转。轴31的第1端以能够旋转的方式支承于在电机盖40上设置的第1轴承42，第2端以能够旋转的方式支承于在上壳体13上设置的第2轴承43。
[0056]在从设置于电机盖40的U相、V相、W相的端子44向定子32的各相的线圈35供给三相电力时，在定子32中产生旋转磁场， 转子36和轴31旋转。
[0057]外壳39形成为筒状，轴向的第1端部被向径内方向铆接，将电机盖40和电机部30固定。而且，外壳39的轴向的第2端部被向径内方向被铆接，将下壳体14和上壳体13固定。
[0058]电机盖40具有向图1的上方突出的燃料喷出管41。通过栗部10被增压后的燃料在电机部30的定子32与转子36的间隙通过，并从燃料喷出管41喷出。
[0059]接着，对在下壳体14的下燃料流路18设置的蒸汽排出孔20进行说明。
[0060]如图3所示，蒸汽排出孔20为，将吸入口12的位置设为0°时的角度0a被设为约110°到130°的范围。从吸入口 12被吸入栗室16的燃料有时由于吸入负压而产生蒸汽。蒸汽排出孔20将在吸入口 12附近产生的蒸汽向燃料栗1的外侧排出。
[0061]由于负压而从吸入口12被导入到下燃料流路18及栗室16的燃料逐渐增压，在蒸汽排出孔20的附近达到数十kPa。为此，下燃料流路18的燃料从蒸汽排出孔20向燃料栗1的外侧排出。
[0062]如图4所示，下燃料流路18从径向外侧向径向内侧具有外曲面部181、平面部182及内曲面部183。外曲面部181是从径向外侧向径向内侧深度逐渐变深的下燃料流路18的面部的一部分。平面部182是深度一定的下燃料流路18的面部的一部分。内曲面部183是从平面部182向径向内侧深度逐渐变浅的下燃料流路18的面部的一部分。蒸汽排出孔20与下燃料流路18的内曲面部183连接。
[0063]由涡轮11的旋转产生的离心力作用于在下燃料流路18中流动的燃料，所以在下燃料流路18的径向外侧流动的燃料的压力较高。燃料中包含的蒸汽与燃料相比质量较小，所以在下燃料流路18的径向内侧流动。因此，通过将蒸汽排出孔20与下燃料流路18的内曲面部183连接，能够将在下燃料流路18流动的蒸汽可靠地导入蒸汽排出孔20。
[0064]蒸汽排出孔20具有第1流路21、第2流路22、第3流路23及锥部24。它们都形成为同轴。
[0065]第1流路21与下燃料流路18的内曲面部183连接，并与下燃料流路18连通。在燃料从下燃料流路18向蒸汽排出孔20流入时，第1流路21防止燃料从蒸汽排出孔20的内壁离开。
[0066]第2流路22形成为内径比第1流路21小，并与第1流路21的与燃料流路相反一侧连通。通过第2流路22的内径和长度的设定，调整流过蒸汽排出孔20的燃料的流量。
[0067]锥部24设置于第1流路21与第2流路22的连接部位，防止在第1流路21与第2流路22的台阶上游动的燃料中产生涡流。锥部24环状地设置于在第1流路21与第2流路22之间设置的台阶的径向外侧。
[0068]如图5所示，锥部24的内角0b形成为120°以下。这是因为，假定内角比120°大时，在那里流动的燃料中容易产生涡流。
[0069]如图4所示，第3流路23形成为内径比第2流路22大，与第2流路22的与第1流路相反一侧连通。第3流路23是对第2流路22的长度进行调整的流路。第3流路23的内壁与第2流路22的内壁大致平行。其中，第3流路23的第2流路侧的内径dl比与第2流路相反一侧的内径d2稍小。即，第3流路23的内壁具有用于在形成下壳体14时将形成第3流路23的模具从构成下壳体14的材料拔出的拔模角度程度的锥形。由此，能够提高第3流路23的加工性。而且，在形成蒸汽排出孔20之时，能够容易地去除在第2流路22与第3流路23的连接部位等产生的毛边(burr)ο
[0070]如图5所示，将从下燃料流路18与第1流路21的连接位置到第1流路21与第2流路22的连接位置的距离设为L，将第1流路21的内径设为d。此时，上述距离也称作第1流路21的长度。第1流路21的长度L与其内径d的关系优选为2 <d/L<5o
[0071]在图6中，示出了将涡轮11的转速即涡轮转速设为作为燃料栗1的通常的3000rpm到1 OOOOrpm时的d/L与蒸汽排出量比的关系。
[0072]此时，在1 < d/L <6的范围中，蒸汽排出量比为96.5%以上。而且，在2 < d/L <5的范围中，蒸汽排出量比为99%以上。这样，通过调整第1流路21的长度L与其内径d的关系，能够使蒸汽排出孔20的形状与从第1流路21向第2流路22流入的燃料的角度相符。由此，能够增加从下燃料流路18向蒸汽排出孔20与燃料一起排出的蒸汽。
[0073]接着，对比较例的蒸汽排出孔200的燃料流动和第1实施方式的蒸汽排出孔20的燃料流动进行比较来说明。
[0074]如图7所示，比较例的蒸汽排出孔200为，第2流路220与下燃料流路18直接连接，不具有第1流路21及锥部24。而且，比较例的第3流路230的锥角形成为比第1实施方式的第3流路23的锥角大。在此情况下，从下燃料流路18向蒸汽排出孔流入的燃料如箭头A所示，从蒸汽排出孔200的上游侧的内壁离开并流动。为此，在蒸汽排出孔200的上游侧的内壁的附近，如虚线B所示，涡流产生，燃料压力降低。为此，从该涡流产生蒸汽时，从下燃料流路18排出的蒸汽排出量降低该蒸汽的容积量。
[0075]而且，比较例的蒸汽排出孔200如箭头C所示，燃料仅在第3流路230的一部分流动。在第3流路230的其他的部分，如箭头D所示，产生从第3流路230的外侧引入燃料的流动。由此，比较例的蒸汽排出孔200成为从下燃料流路18排出的蒸汽排出量少的孔。
[0076]与此相对，如图8的箭头E所示，在第1实施方式中，从下燃料流路18向蒸汽排出孔20流入的燃料不会从第1流路21、锥部24及第2流路22的上游侧的内壁离开，而沿其内壁流动。为此，在蒸汽排出孔20的上游侧的内壁的附近不会产生涡流，所以与比较例的蒸汽排出孔200相比，从下燃料流路18排出的蒸汽排出量增加。
[0077]而且，如箭头F所示，第1实施方式的蒸汽排出孔20的第3流路23不会从第3流路23的外侧引入燃料，而能够将来自第2流路22的燃料流动向燃料栗1的外侧排出。因此，第1实施方式的蒸汽排出孔20与比较例的蒸汽排出孔200相比，能够增加从下燃料流路18排出的蒸汽排出量。
[0078]接着，参照图9的流程图，对本实施方式的燃料栗1的控制进行说明。
[0079]燃料栗1的控制与引擎的启动一起开始。在该控制开始后，ECU5确定与内燃机4需要的目标燃料压力对应的电机部30的转速，并经由FPC6对燃料栗1的电机部30供给电力。另夕卜，本实施方式的燃料栗1中，电机部30的转速与涡轮转速一致。
[0080]在S1中，ECU5通过压力传感器7的信号，检测从燃料栗1喷出的燃料的压力即燃料压力。
[0081 ]接着，在S2中，ECU5通过比例积分控制(PI控制)，对燃料栗1的电机部30的转速进行反馈控制，以使目标燃料压力与由压力传感器7检测到的燃料压力一致。
[0082]接着，在S3中，E⑶5基于由压力传感器7检测到的燃料压力，检测燃料栗1的栗室16的燃料中是否产生了蒸汽。
[0083]通常，在吸入口12的附近由于吸入负压而产生蒸汽，该蒸汽妨碍燃料的增压。为此，基于燃料栗1的喷出的燃料压力的降低，能够检测蒸汽的产生。
[0084]ECU5在燃料压力比规定的阈值低的情况下，判断为在栗室16的燃料中产生了蒸汽。规定的阈值被设定为例如1 OkPa。
[0085]E⑶5在S3中判断为未产生蒸汽时，返回到S1，继续反馈控制。
[0086]另一方面，E⑶5在S3中判断为产生了蒸汽时，转移到S4，将燃料栗1的控制切换为前馈控制，以将栗室16的蒸汽向蒸汽排出孔20排出。
[0087]在S4中，ECT5使电机部30的转速的上升率增加，并经由FPC6对电机部30供给电力。然后，在S5中，检测是否经过了规定时间，在经过规定时间之前，维持S4中执行的转速的上升率。
[0088]在S5中，在经过规定时间后，E⑶5再次返回到S1，进行反馈控制。
[0089]在上述的S2中，本实施方式的ECU5和FPC6对燃料栗1进行反馈控制时，它们作为通常控制部发挥作用。
[0090]在上述的S3中，本实施方式的压力传感器7和ECU5作为检测部发挥作用。
[0091]在上述的S4及S5中，本实施方式的ECU5和FPC6对燃料栗1进行规定的前馈控制时，它们作为蒸汽控制部发挥作用。
[0092]图10表示与上述的燃料栗1的控制有关的评价试验中所用的构成。
[0093]从燃料栗1喷出的燃料在调压器(P/R)50通过，通过流量计51计测其流量后，通过热交换器52中的热交换配管53该燃料被提高到规定温度，并返回到燃料箱2。燃料箱2的气压通过负压吸引器(NPSM)54被设定为规定的气 压。由此，设置于车辆的燃料栗1被创造出与在高温且低气压的环境下使用的状态相同的状态。
[0094]图11是表示使用图10的构成对燃料栗1进行了驱动时的试验数据的图。ECU5驱动燃料栗1，以将从燃料栗1喷出的燃料的压力维持在规定压力Ρχ。
[0095]在图11中，各实线G、H、I是通过以往控制驱动燃料栗1时的试验数据。以往控制是指，ECU5仅进行上述的反馈控制(S1)而不进行上述的规定的前馈控制(S4、S5)的控制。实线G表示燃料压力，实线Η表示涡轮转速，实线I表示流量。
[0096]另一方面，各虚线J、K、L如图9的流程图说明的本实施方式的控制那样，是ECU5进行了反馈控制(S1)和规定的前馈控制(S4、S5)这两者时的目标值。虚线J表示燃料压力，虚线K表示祸轮转速，虚线L表示流量。
[0097]在通过以往控制驱动燃料栗1的情况下，在时刻tl以后，尽管ECU5进行反馈控制
(S1)，实线G所示的燃料压力也降低。由此，可以说，在时刻tl，在燃料栗1的栗室16的燃料中产生了蒸汽。
[0098]在时刻tl以后，通过ECU5的反馈控制，实线Η所示的转速上升。但是，实线G所示的燃料压力和实线I所示的流量都降低，在时刻t2，流量为0，燃料栗1成为汽封的状态。
[0099]与此相对，图12中所示的试验数据是通过本实施方式的控制、如图9的流程图中说明那样、ECU5进行了反馈控制(S1)和规定的前馈控制(S4、S5)这两者的情况下得到的。
实线Μ表示燃料压力，虚线N表示祸轮转速，单点划线0表示流量。
[0101]ECU5在时刻tx检测到蒸汽的产生时，将燃料栗1的控制从反馈控制(S1)切换为规定的前馈控制(S4、S5)。即，如虚线沖斤示，ECU5仅在时刻tx到时刻ty之间，通过增大转速的上升率，使转速急速地增加。
[0102]由此，如实线Μ所示，燃料压力虽然是脉动的，但是维持接近目标燃料压力的值。而且，如单点划线0所示，从燃料栗1喷出的流量得以维持。
[0103]接着，在图13中，示出了在栗室16中产生了蒸汽的情况下改变了涡轮转速的上升率时的试验数据。
[0104]图13(A)中示出了燃料压力的变化，图13(B)中示出了涡轮转速的上升率的变化。
[0105]虚线P、Q是ECU5进行了以往控制的情况下的试验数据。在虚线Ρ中，ECU5在反馈控制中，在从燃料栗1喷出的燃料压力降低了蒸汽产生检测的阈值即例如lOkPa时，将涡轮转速的上升率设为lOOOrpm/s。在此情况下，如虚线Q所示，燃料压力继续下降。
[0106]接着，实线R、S、双点划线T、U、单点划线V、W都是如图9的流程图说明那样、ECU5进行了反馈控制(S1)和前馈控制(S4，S5)的情况下的试验数据。
[0107]在实线R中，在栗室16中产生了蒸汽的情况下，ECU5仅在时刻tx到ty这0.1秒间将涡轮转速的上升率设为30000rpm/S。在此情况下，如实线S所示，燃料压力虽然是脉动的，但维持接近于目标燃料压力的值。
[0108]另外，对涡轮转速的上升率予以维持的时间(时刻tx到ty)能够通过实验等任意设定。在本实施方式中，将时刻tx到ty设为0.1秒，但该时间也可以相应于例如燃料栗1的规格等，比0.1秒短或比0.1秒长。
[0109]在双点划线T中，在栗室16中产生了蒸汽的情况下，ECU5将涡轮转速的上升率设为20000rpm/s。在此情况下，如双点划线U所示，燃料压力缓慢上升。
[0110]在单点划线V中，在栗室16中产生了蒸汽的情况下，ECU5将涡轮转速的上升率设为lOOOOrpm/s。在此情况下，如单点划线W所示，燃料压力下降。
[0111]图14是将图13所示的试验数据归纳而成的。
[0112]在栗室16中产生了蒸汽的情况下，在涡轮转速的上升率为20000rpm/s以上时，燃料栗1喷出的流量的降低率减少。并且，在涡轮转速的上升率为30000rpm/s时，燃料栗1喷出的流量的降低率为0。
[0113]另外，涡轮转速的上升率20000rpm/s是基于反馈控制的涡轮转速的上升率1000rpm/S的20倍。因此，在栗室16中产生了蒸汽的情况下，在使涡轮转速的上升率为基于反馈控制的涡轮转速的上升率的20倍以上时，燃料栗1喷出的流量的降低率减少。
[0114]图15的实线X是表示ECU5通过本实施方式的控制驱动了燃料栗1时的负压界限与流量的关系的数据。
[0115]图15的实线Y是表示ECU5通过以往控制驱动了燃料栗1时的负压界限与流量的关系的数据。
[0116]实线X中的流量Lc的负压界限Pe表示比实线Y中的流量Lc的负压界限Pb低4kPa以上的值。因此，实线X所示的基于本实施方式的控制的燃料栗1相对于实线Y所示的基于以往控制的燃料栗1，能够针对规定流量Lc将负压界限降低4kPa以上。即，基于本实施方式的控制的燃料栗1能够在低气压条件实现低流量化。
[0117]本实施方式的燃料栗1起到如下的作用效果。
[0118](1)在本实施方式中，在栗室16中产生了蒸汽时，通过使涡轮转速在规定时间内比通常控制的转速高，将栗室16的蒸汽向蒸汽排出孔20排出。
[0119]S卩，在栗室16中产生了蒸汽时，燃料栗1的控制从基于通常的反馈控制的控制切换为向蒸汽排出20孔排出蒸汽的前馈控制。为此，栗室16的蒸汽可靠地从蒸汽排出孔20向燃料栗1的外侧排出。因此，燃料栗1不会汽封，能够喷出被要求的流量。
[0120](2)在本实施方式中，在检测到蒸汽的产生时，将涡轮转速的上升率设为20000rpm/s 以上。
[0121]由此，能够可靠地防止燃料栗1的汽封。
[0122](3)在本实施方式中，在通过燃料压力降低而检测到蒸汽的产生时，将基于前馈控制的涡轮转速的上升率设为与上述燃料压力降低相对应的基于反馈控制的涡轮转速的上升率的20倍以上。
[0123]由此，能够可靠地防止燃料栗1的汽封。
[0124](4)在本实施方式中，在检测到蒸汽的产生时，对涡轮转速进行前馈控制仅进行蒸汽排出所需要的时间。
[0125]这样，通过短时间的前馈控制，燃料栗1仅喷出蒸汽的排出所需要的流量，抑制喷出比这更多的流量。
[0126](5)在本实施方式中，在检测到蒸汽的产生时，将电机部30的反馈控制切换为规定的前馈控制。
[0127]由此，能够可靠地排出栗室16的蒸汽。
[0128](6)在本实施方式中，在进行了仅规定时间的前馈控制后，切换为反馈控制。
[0129]由此，通过仅进行极短时间的前馈控制，燃料栗1仅喷出蒸汽的排出所需的流量，抑制喷出比这更多的流量。
[0130](7)在本实施方式中，在从喷出口 17喷出的燃料的压力从目标压力降低了规定压力以上时，检测出产生了蒸汽。
[0131]通常时，燃料栗1的电机部30被反馈控制为与目标压力相应的转速，所以通常时燃料栗1喷出的燃料压力维持目标压力。为此，在燃料栗1喷出的燃料压力从目标压力降低了规定压力以上时，能够推断为栗室16中产生了蒸汽。
[0132](8)在本实施方式中，蒸汽排出孔20在第2流路22的下燃料流路18侧具有形成得内径比第2流路22大的第1流路21。并且，在第1流路21与第2流路22的连接部位具有锥部24。
[0133]由此，在下燃料流路18流动的燃料不会从蒸汽排出孔20的上游侧的内壁离开，而沿着第1流路21、锥部24及第2流路22的内壁快速地流动。为此，在第1流路21的内壁的内侧不会形成燃料的涡流，能够在蒸汽排出孔20的流路全体中流通燃料。因此，下燃料流路18的蒸汽从蒸汽排出孔20可靠地排出，所以能够防止燃料栗1的汽封。
[0134](9)在本实施方式中，第1流路21、第2流路22及锥部24同轴设置。
[0135]由此，在下燃料流路18流动的燃料从第1流路21向锥部24及第2流路22快速地流动。
[0136](10)在本实施方式中，第1流路21的长度L与第1流路21的内径d的关系是2 < d/L <5。
[0137]由此，在将涡轮转速设为例如3000到lOOOOrpm时，能够使从下燃料流路18通过第1流路21后向第2流路22流入的燃料的角度与第1流路21的形状相符。因此，在2 < d/L < 5的范围内，能够使从下燃料流路18向蒸汽排出孔20流入的燃料最多。
[0138](11)在本实施方式中，蒸汽排出孔20在第2流路22的与第1流路相反一侧具有内径比第2流路22大的第3流路23。
[0139]由此，不会使成为燃料筛选部的第2流路22长到所需以上，能够从下燃料流路18排出 适当的流量。
[0140](12)在本实施方式中，第3流路23的内壁具有用于在形成下壳体14时将形成第3流路23的模具从构成下壳体14的材料拔出的拔模角度程度的锥形。
[0141]由此，能够提高第3流路23的加工性。而且，在形成蒸汽排出孔20时，能够容易地去除在第2流路22与第3流路23的连接部位等产生的毛边。
[0142]而且，通过减小第3流路23的锥角，防止燃料从下壳体14的外侧被引入到第3流路23。因此，能够增加蒸汽从蒸汽排出孔20的排出量。
[0143](13)在本实施方式中，蒸汽排出孔20的第1流路21与在下燃料流路18的径向内侧所设置的内曲面部183连接。
[0144]由涡轮11的旋转产生的离心力作用于在下燃料流路18流动的燃料，因此在下燃料流路18的径向外侧流动的燃料的压力较高。为此，燃料中包含的蒸汽的质量比燃料小，所以在下燃料流路18的径向内侧流动。因此，通过将蒸汽排出孔20的第1流路21与下燃料流路18的内曲面部183连接，能够将在下燃料流路18流动的蒸汽可靠地导入到蒸汽排出孔20。
[0145](第2实施方式)
[0146]将第2实施方式的燃料栗的放大图示于图16。以下，关于多个实施方式，对与上述的第1实施方式实质相同的构成标注同一符号并省略说明。
[0147]在第2实施方式中，蒸汽排出孔20同锥部25的径向内侧的内周和第2流路的燃料流路侧的内周连接。因此，在第2实施方式中，第1流路21与第2流路22的台阶不存在。
[0148]在第2实施方式中，也通过锥部25防止在从第1流路21向第2流路22流动的燃料中产生涡流。为此，能够使燃料在蒸汽排出孔20的流路整体中流动，能够将下燃料流路18的蒸汽从蒸汽排出孔20可靠地排出。
[0149](第3实施方式)
[0150]将第3实施方式的燃料栗的放大图示于图17。在第3实施方式中，蒸汽排出孔20的锥部26与下燃料流路18连接。
[0151]在第3实施方式中，第1流路21与第2流路22的台阶也不存在，防止从第1流路21或锥部26向第2流路22流动的燃料中产生涡流。为此，能够将下燃料流路18的蒸汽从蒸汽排出孔20可靠地排出。
[0152](其他的实施方式)
[0153](1)在上述的实施方式中，对可变燃料压力系统中使用的燃料栗进行了说明。与此相对，在其他的实施方式中，燃料栗也能够使用于其他的燃料供给系统。
[0154](2)在上述的实施方式中，对具备无刷电机的燃料栗进行了说明。与此相对，在其他的实施方式中，燃料栗也可以是具备带电刷的电机。
[0155](3)在上述的实施方式中，ECU基于由压力传感器检测到的燃料压力，检测是否产生了蒸汽。与此相对，在其他的实施方式中，ECU基于流量的变化、燃料压力与燃料温度的关系、燃料压力的变动率等，也可以检测是否产生了蒸汽。
[0156](4)在上述的实施方式中，设为蒸汽排出孔具有第1流路、第2流路、第3流路及锥部。与此相对，在其他的实施方式中，蒸汽排出孔也可以不具有第3流路，而是第2流路直接开口于下壳体14的外壁上。
[0157]本申请并不限定于上述实施方式，除了组合上述多个实施方式以外，还能够在不脱离申请的主旨的范围内以各种方式实施。
[0158]本申请是基于实施方式记述的，但应理解为本申请并不限定于该实施方式、构造。本申请也包含各种变形例及等同范围内的变形。并且，各种组合、方式以及包含它们中仅一个要素、一个要素以上或一个要素以下的其他的组合、方式，也纳入到本申请的范畴及思想范围中。
【主权项】
1.一种燃料栗(1)，具备: 涡轮(11)，在周向上具有多个叶片槽(15); 电机部(30)，使上述涡轮旋转； 壳体(13，14)，具有将上述涡轮以能够旋转的方式收容的栗室(16); 吸入口( 12)，从上述壳体的外侧向上述栗室导入燃料； 喷出口(17)，从上述栗室向上述壳体的外侧喷出燃料； 燃料流路(18，19)，从上述吸入口一直到上述喷出口、与上述涡轮的叶片槽对应地在上述壳体上形成为环状； 蒸汽排出孔(20)，能够从上述燃料流路向上述壳体的外侧排出蒸汽； 检测部(7，5)，检测上述栗室及上述燃料流路中产生了蒸汽这一情况； 通常控制部(5，6)，在上述检测部未检测到蒸汽的产生时，控制上述电机部并将上述涡轮的转速设为与目标燃料压力对应的转速;以及 蒸汽控制部(5，6)，在上述检测部检测到蒸汽的产生时，通过将上述涡轮的转速设为在规定时间内比由上述通常控制部确定的目标转速高，将上述栗室及上述燃料流路的蒸汽向上述蒸汽排出孔排出。2.如权利要求1所述的燃料栗， 上述蒸汽控制部将上述祸轮的转速的上升率设为20000rpm/s以上。3.如权利要求1所述的燃料栗， 上述通常控制部将上述涡轮的转速反馈控制为与目标燃料压力对应的转速， 上述蒸汽控制部将上述涡轮的转速的上升率设为由上述通常控制部相应于燃料压力降低而确定的上述涡轮的转速的上升率的20倍以上。4.如权利要求1至3中任一项所述的燃料栗， 在上述检测部检测到蒸汽的产生时，上述蒸汽控制部仅在蒸汽排出所需的时间内控制上述涡轮的转速。5.如权利要求1至4中任一项所述的燃料栗， 在上述检测部检测到蒸汽的产生时，将由上述通常控制部进行的上述电机部的反馈控制切换为由上述蒸汽控制部进行的前馈控制。6.如权利要求5所述的燃料栗， 在上述蒸汽控制部进行了规定时间的上述前馈控制后，切换为基于上述通常控制部的上述反馈控制。7.如权利要求1至6中任一项所述的燃料栗， 在从上述喷出口喷出的燃料的压力从目标压力降低了规定压力以上时，上述检测部检测到产生了蒸汽。8.如权利要求1至7中任一项所述的燃料栗， 上述蒸汽排出孔具有: 与上述燃料流路连通的第1流路(21); 第2流路(22)，形成为内径比上述第1流路小，且与上述第1流路的与燃料流路相反一侧连通；以及 锥部(24，25，26)，设置于上述第1流路与上述第2流路的连接部位。9.如权利要求8所述的燃料栗， 上述第1流路、上述第2流路、上述锥部设置为同轴。10.如权利要求8或9所述的燃料栗， 在设从上述燃料流路与上述第1流路的连接位置到上述第1流路与上述第2流路的连接位置的距离为L，并设上述第1流路的内径为d时，2 < d/L < 5。11.如权利要求8至10中任一项所述的燃料栗， 上述蒸汽排出孔还具有与上述第2流路的与第1流路相反一侧连通的第3流路(23)， 上述第3流路的内径比上述第2流路的内径大。12.如权利要求11所述的燃料栗， 上述第3流路的内壁具有用于在形成上述壳体时将形成上述第3流路的模具从构成上述壳体的材料拔出的拔模角度程度的锥形。13.如权利要求8至12中任一项所述的燃料栗， 上述燃料流路具有: 夕卜曲面部(181)，从径向外侧向径向内侦彳逐渐变深； 平面部(182)，设置于上述外曲面部的径向内侧，且该平面部(182)的深度一定;及 内曲面部(183)，设置于上述平面部的径向内侧，且从上述平面部向径向内侧逐渐变浅， 上述蒸汽排出孔的上述第1流路与上述内曲面部连接。14.一种燃料栗的控制方法，对权利要求1记载的燃料栗的驱动进行控制，所述燃料栗的控制方法包括: 检测工序(S3)，检测在上述栗室及上述燃料流路中产生了蒸汽这一情况； 通常控制工序(S2)，在上述检测部未检测到蒸汽的产生时，控制上述电机部并将上述涡轮的转速设为与目标燃料压力对应的转速;及 蒸汽控制工序(S4，S5)，在上述检测部检测到蒸汽的产生时，通过使上述涡轮的转速在规定时间内比由上述通常控制部确定的目标转速高，将上述栗室及上述燃料流路的蒸汽向上述蒸汽排出孔排出。
【专利摘要】燃料泵(1)的ECU(5)对电机部(30)的驱动进行反馈控制，将涡轮(11)的转速设为与目标燃料压力相对应的转速(S2)。ECU(5)根据由压力传感器(7)检测到的燃料压力，检测在燃料泵(1)的泵室(16)的燃料中是否产生了蒸汽(S3)。在检测到蒸汽的产生时(S3：YES)，ECU(5)通过使涡轮(11)的转速在规定时间内比由反馈控制确定的目标转速高，将泵室(16)及燃料流路(18，19)的蒸汽向蒸汽排出孔(20)排出(S4，S5)。由此，泵室(16)的蒸汽从蒸汽排出孔(20)向燃料泵(1)的外侧排出。
【IPC分类】F02M37/20, F02M37/08
【公开号】CN105492754
【申请号】CN201480047766
【发明人】日高裕二, 大竹晶也, 长田喜芳
【申请人】株式会社电装
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月21日
【公告号】DE112014003931T5, US20160208747, WO2015029390A1
【专利说明】燃料泵及其控制方法
[0001 ]关联申请的相互参照
[0002]本申请基于2013年8月30日在先提出申请的日本申请号2013 —179249号，本申请引用在先申请的记载内容。
技术领域
[0003]本申请涉及将车辆的燃料箱的燃料供给至内燃机的燃料栗及其控制方法。
【背景技术】
[0004]近年来，车辆在高温且低气压的环境下使用，而且燃料使用例如酒精混合燃料等蒸气压高的燃料，由此往往成为在从燃料箱向内燃机供给的燃料中容易产生蒸汽的状态。在此情况下，蒸汽相当于气泡。
[0005]在专利文献1中，记载了如下技术，S卩，当在将燃料栗和内燃机连接的燃料配管中流动的燃料中产生了蒸汽的情况下，通过将燃料栗喷出的燃料的目标燃料压力设定得较高，防止在燃料配管内发生汽封(vapor lock)的技术。
[0006]但是，近年来，为了降低车辆的耗电，有时采用如下可变燃料压力系统作为燃料供给系统的控制系统，该可变燃料压力系统从燃料栗向内燃机压送与内燃机所需要的燃料压力及流量对应的燃料。该系统使用的燃料栗要求进行低流量的稳定的喷出。
[0007]然而，在燃料栗喷出低流量时，在燃料栗内，对燃料进行增压的栗室的燃料中产生蒸汽时，该蒸汽难以与燃料一起从栗室排出。
[0008]在此情况下，即使使用专利文献1所记载的技术将燃料栗喷出的燃料的目标燃料压力设定得较高，也难以通过追随于此而驱动控制的涡轮(impeller)的旋转将蒸汽从栗室排出。
[0009]假定在燃料栗的栗室中大量蓄积了蒸汽的情况下，燃料栗会汽封，可能不喷出燃料。
[0010]在先技术文献
[0011]专利文献
[0012]专利文献1:日本特开2005 — 76568号公报
【发明内容】
[0013]本申请是鉴于上述事项而做出的，目的在于，提供能够防止对燃料进行增压的栗室的汽封的燃料栗。
[0014]在本申请的第一形态中，在通过涡轮的旋转对栗室的燃料进行增压的燃料栗中，当在栗室中产生蒸汽时，通过使涡轮的转速在规定时间内比通常控制的转速高，由此向蒸汽排出孔排出栗室的蒸汽。
[0015]由此，当在栗室中产生蒸汽时，燃料栗的控制从基于通常控制的控制切换为向蒸汽排出孔排出蒸汽的控制。为此，栗室的蒸汽可靠地从蒸汽排出孔向燃料栗的外侧排出。因此，燃料栗不会汽封，能够喷出被要求的流量。
[0016]在本申请的第二形态中，在对燃料栗的驱动进行控制的控制方法中，在检测到蒸汽的产生时，使涡轮的转速在规定时间内比与通常时的目标燃料压力相对应的转速高，并将栗室及燃料流路的蒸汽向蒸汽排出孔排出。
[0017]由此，燃料栗能够防止汽封。
【附图说明】
[0018]有关本申请的上述目的以及其他的目的、特征及优点，通过参照附图的下述的详细的记述，而变得更明确。附图中，
[0019]图1是使用本申请的第1实施方式的燃料栗的燃料供给系统的构成图，
[0020]图2是第1实施方式的燃料栗的剖视图，
[0021]图3是通过图2的III一 III线仅表示下壳体的图，
[0022]图4是图3的IV— IV线的部分的剖视图，
[0023]图5是图4的V部分的放大图，
[0024]图6是蒸汽排出孔的第1流路的形状与蒸汽排出量比的特性图，
[0025]图7是表示比较例的蒸汽排出孔的燃料流动的图，
[0026]图8是表示第1实施方式的蒸汽排出孔的燃料流动的解析图，
[0027]图9是第1实施方式的燃料栗的控制的流程图，
[0028]图10是第1实施方式的燃料栗的评价试验的构成图，
[0029]图11是表示图10的评价试验的试验数据的图，
[0030]图12是表示图10的评价试验中进行了图9的控制时的试验数据的图，
[0031]图13是表示将蒸汽产生时的涡轮转速的上升率改变了之时的试验数据的图，
[0032]图14是蒸汽产生时的涡轮转速的上升率与流量降低率的特性图，
[0033]图15是第1实施方式的燃料栗及以往的燃料栗中的负压界限与流量的特性图，
[0034]图16是第2实施方式的燃料栗的蒸汽排出孔的放大图，
[0035]图17是第3实施方式的燃料栗的蒸汽排出孔的放大图。
【具体实施方式】
[0036]以下，基于附图对本申请的实施方式进行说明。
[0037](第丨实施方式)
[0038]将本申请的第1实施方式示于图1至图15。本实施方式的燃料栗1是被使用于基于可变燃料压力系统的燃料供给系统，并通过燃料配管3将燃料箱2的燃料压送至内燃机(ICE)4的燃料栗。
[0039]如图1所示，在该控制系统中，车辆的电子控制装置(ECU)5检测与内燃机4需要的燃料压力及流量对应的涡轮的转速，将该指令值传送至燃料栗1的控制器(FP06JPC6将与ECU5的指令值对应的三相交流供给至燃料栗1的电机。
[0040]从燃料栗1向燃料配管3喷出的燃料的压力通过压力传感器(P)7来检测，该信号被传送至ECU5。在此情况下，燃料的压力也叫做燃料压力。E⑶5经由FPC6对燃料栗1进行反馈控制，以使得压力传感器7检测到的燃料压力与目标燃料压力一致。
[0041]而且，在从压力传感器7的信号检测到燃料栗1的栗室中产生了蒸汽的情况时，本实施方式的ECU5通过规定的前馈控制，进行将蒸汽向蒸汽排出孔排出的控制。在此情况下，蒸汽相当于气泡。
[0042]首先，对燃料栗1的整体构成进行说明。
[0043]如图2所示，燃料栗1由栗部10、电机部30、外壳39及电机盖40等构成。燃料栗1通过栗部10具备的涡轮11的旋转，从图2的下方所示的吸入口 12吸入燃料，并对该燃料进行增压后从图2的上方所示的燃料喷出管41将其喷出。
[0044]栗部10具备涡轮11、上壳体13及下壳体14等。在本实施方式中，上壳体13和下壳体14相当于壳体。
[0045]涡轮11形成为圆盘状，具有在周向上排列的多个叶片槽15。涡轮11被固定于电机部30的轴31，并与轴31—起旋转。
[0046]在上壳体13与下壳体14之间，形成将涡轮11以能够旋转的方式收容的栗室16。
[0047]下壳体14具有从燃料栗1的外侧向栗室16导入燃料的吸入口12。换言之，下壳体14具有从下壳体14的外侧向栗室16导入燃料的吸入口 12。
[0048]上壳体13具有从栗室16向电机部30喷出燃料的喷出口17。换言之，上壳体13具有从栗室16向上壳体13的外侧喷出燃料的喷出口 17。
[0049]如图3所示，下壳体14具有从吸入口12—直到喷出口 17、与涡轮11的叶片槽15对应地形成为环状的下燃料流路18。该下燃料流路18形成为大致C状。而且，下壳体14具有能够将燃料中包含的蒸汽与燃料一起从栗室16及下燃料流路18向燃料栗1的外侧排出的蒸汽排出孔20。
[0050]如图2所示，上壳体13也与下壳体14同样地，具有从吸入口 12—直到喷出口 17、与涡轮11的叶片槽15对应地形成为环状的上燃料流路19。上壳体13的上燃料流路19及下壳体14的下燃料流路18与栗室16连通。
[0051 ]涡轮11与电机部30的轴31 —起旋转时，从吸入口 12向栗室16及下燃料流路18、上燃料流路19吸入燃料。该燃料通过涡轮11的旋转，成为螺旋状的旋回流在叶片槽15与下燃料流路18、上燃料流路19之间流动，随着从吸入口 12向喷出口 17而被增压，并从喷出口 17喷出。
[0052]电机部30是无刷电机，具备定子32、转子36、轴31等。
[0053]定子32呈现圆筒状，具有定子铁心33、绝缘体34及线圈35。定子铁心33由铁等磁性材料形成。绝缘体34对定子铁心33进行树脂塑形(resin mold)。线圈35卷绕于绝缘体34，构成三相线圈。卷绕有线圈35的绝缘体34进一步通过电机盖40而一体地树脂塑形。因此，定子32与电机盖40形成为一体。
[0054]转子36以能够旋转的方式收容于定子32的内侧。转子36的磁铁38固定于铁心37的周围。磁铁38的N极及S极沿周向交替配置。
[0055]轴31被压入固定于转子36的中心，与转子36—起旋转。轴31的第1端以能够旋转的方式支承于在电机盖40上设置的第1轴承42，第2端以能够旋转的方式支承于在上壳体13上设置的第2轴承43。
[0056]在从设置于电机盖40的U相、V相、W相的端子44向定子32的各相的线圈35供给三相电力时，在定子32中产生旋转磁场， 转子36和轴31旋转。
[0057]外壳39形成为筒状，轴向的第1端部被向径内方向铆接，将电机盖40和电机部30固定。而且，外壳39的轴向的第2端部被向径内方向被铆接，将下壳体14和上壳体13固定。
[0058]电机盖40具有向图1的上方突出的燃料喷出管41。通过栗部10被增压后的燃料在电机部30的定子32与转子36的间隙通过，并从燃料喷出管41喷出。
[0059]接着，对在下壳体14的下燃料流路18设置的蒸汽排出孔20进行说明。
[0060]如图3所示，蒸汽排出孔20为，将吸入口12的位置设为0°时的角度0a被设为约110°到130°的范围。从吸入口 12被吸入栗室16的燃料有时由于吸入负压而产生蒸汽。蒸汽排出孔20将在吸入口 12附近产生的蒸汽向燃料栗1的外侧排出。
[0061]由于负压而从吸入口12被导入到下燃料流路18及栗室16的燃料逐渐增压，在蒸汽排出孔20的附近达到数十kPa。为此，下燃料流路18的燃料从蒸汽排出孔20向燃料栗1的外侧排出。
[0062]如图4所示，下燃料流路18从径向外侧向径向内侧具有外曲面部181、平面部182及内曲面部183。外曲面部181是从径向外侧向径向内侧深度逐渐变深的下燃料流路18的面部的一部分。平面部182是深度一定的下燃料流路18的面部的一部分。内曲面部183是从平面部182向径向内侧深度逐渐变浅的下燃料流路18的面部的一部分。蒸汽排出孔20与下燃料流路18的内曲面部183连接。
[0063]由涡轮11的旋转产生的离心力作用于在下燃料流路18中流动的燃料，所以在下燃料流路18的径向外侧流动的燃料的压力较高。燃料中包含的蒸汽与燃料相比质量较小，所以在下燃料流路18的径向内侧流动。因此，通过将蒸汽排出孔20与下燃料流路18的内曲面部183连接，能够将在下燃料流路18流动的蒸汽可靠地导入蒸汽排出孔20。
[0064]蒸汽排出孔20具有第1流路21、第2流路22、第3流路23及锥部24。它们都形成为同轴。
[0065]第1流路21与下燃料流路18的内曲面部183连接，并与下燃料流路18连通。在燃料从下燃料流路18向蒸汽排出孔20流入时，第1流路21防止燃料从蒸汽排出孔20的内壁离开。
[0066]第2流路22形成为内径比第1流路21小，并与第1流路21的与燃料流路相反一侧连通。通过第2流路22的内径和长度的设定，调整流过蒸汽排出孔20的燃料的流量。
[0067]锥部24设置于第1流路21与第2流路22的连接部位，防止在第1流路21与第2流路22的台阶上游动的燃料中产生涡流。锥部24环状地设置于在第1流路21与第2流路22之间设置的台阶的径向外侧。
[0068]如图5所示，锥部24的内角0b形成为120°以下。这是因为，假定内角比120°大时，在那里流动的燃料中容易产生涡流。
[0069]如图4所示，第3流路23形成为内径比第2流路22大，与第2流路22的与第1流路相反一侧连通。第3流路23是对第2流路22的长度进行调整的流路。第3流路23的内壁与第2流路22的内壁大致平行。其中，第3流路23的第2流路侧的内径dl比与第2流路相反一侧的内径d2稍小。即，第3流路23的内壁具有用于在形成下壳体14时将形成第3流路23的模具从构成下壳体14的材料拔出的拔模角度程度的锥形。由此，能够提高第3流路23的加工性。而且，在形成蒸汽排出孔20之时，能够容易地去除在第2流路22与第3流路23的连接部位等产生的毛边(burr)ο
[0070]如图5所示，将从下燃料流路18与第1流路21的连接位置到第1流路21与第2流路22的连接位置的距离设为L，将第1流路21的内径设为d。此时，上述距离也称作第1流路21的长度。第1流路21的长度L与其内径d的关系优选为2 <d/L<5o
[0071]在图6中，示出了将涡轮11的转速即涡轮转速设为作为燃料栗1的通常的3000rpm到1 OOOOrpm时的d/L与蒸汽排出量比的关系。
[0072]此时，在1 < d/L <6的范围中，蒸汽排出量比为96.5%以上。而且，在2 < d/L <5的范围中，蒸汽排出量比为99%以上。这样，通过调整第1流路21的长度L与其内径d的关系，能够使蒸汽排出孔20的形状与从第1流路21向第2流路22流入的燃料的角度相符。由此，能够增加从下燃料流路18向蒸汽排出孔20与燃料一起排出的蒸汽。
[0073]接着，对比较例的蒸汽排出孔200的燃料流动和第1实施方式的蒸汽排出孔20的燃料流动进行比较来说明。
[0074]如图7所示，比较例的蒸汽排出孔200为，第2流路220与下燃料流路18直接连接，不具有第1流路21及锥部24。而且，比较例的第3流路230的锥角形成为比第1实施方式的第3流路23的锥角大。在此情况下，从下燃料流路18向蒸汽排出孔流入的燃料如箭头A所示，从蒸汽排出孔200的上游侧的内壁离开并流动。为此，在蒸汽排出孔200的上游侧的内壁的附近，如虚线B所示，涡流产生，燃料压力降低。为此，从该涡流产生蒸汽时，从下燃料流路18排出的蒸汽排出量降低该蒸汽的容积量。
[0075]而且，比较例的蒸汽排出孔200如箭头C所示，燃料仅在第3流路230的一部分流动。在第3流路230的其他的部分，如箭头D所示，产生从第3流路230的外侧引入燃料的流动。由此，比较例的蒸汽排出孔200成为从下燃料流路18排出的蒸汽排出量少的孔。
[0076]与此相对，如图8的箭头E所示，在第1实施方式中，从下燃料流路18向蒸汽排出孔20流入的燃料不会从第1流路21、锥部24及第2流路22的上游侧的内壁离开，而沿其内壁流动。为此，在蒸汽排出孔20的上游侧的内壁的附近不会产生涡流，所以与比较例的蒸汽排出孔200相比，从下燃料流路18排出的蒸汽排出量增加。
[0077]而且，如箭头F所示，第1实施方式的蒸汽排出孔20的第3流路23不会从第3流路23的外侧引入燃料，而能够将来自第2流路22的燃料流动向燃料栗1的外侧排出。因此，第1实施方式的蒸汽排出孔20与比较例的蒸汽排出孔200相比，能够增加从下燃料流路18排出的蒸汽排出量。
[0078]接着，参照图9的流程图，对本实施方式的燃料栗1的控制进行说明。
[0079]燃料栗1的控制与引擎的启动一起开始。在该控制开始后，ECU5确定与内燃机4需要的目标燃料压力对应的电机部30的转速，并经由FPC6对燃料栗1的电机部30供给电力。另夕卜，本实施方式的燃料栗1中，电机部30的转速与涡轮转速一致。
[0080]在S1中，ECU5通过压力传感器7的信号，检测从燃料栗1喷出的燃料的压力即燃料压力。
[0081 ]接着，在S2中，ECU5通过比例积分控制(PI控制)，对燃料栗1的电机部30的转速进行反馈控制，以使目标燃料压力与由压力传感器7检测到的燃料压力一致。
[0082]接着，在S3中，E⑶5基于由压力传感器7检测到的燃料压力，检测燃料栗1的栗室16的燃料中是否产生了蒸汽。
[0083]通常，在吸入口12的附近由于吸入负压而产生蒸汽，该蒸汽妨碍燃料的增压。为此，基于燃料栗1的喷出的燃料压力的降低，能够检测蒸汽的产生。
[0084]ECU5在燃料压力比规定的阈值低的情况下，判断为在栗室16的燃料中产生了蒸汽。规定的阈值被设定为例如1 OkPa。
[0085]E⑶5在S3中判断为未产生蒸汽时，返回到S1，继续反馈控制。
[0086]另一方面，E⑶5在S3中判断为产生了蒸汽时，转移到S4，将燃料栗1的控制切换为前馈控制，以将栗室16的蒸汽向蒸汽排出孔20排出。
[0087]在S4中，ECT5使电机部30的转速的上升率增加，并经由FPC6对电机部30供给电力。然后，在S5中，检测是否经过了规定时间，在经过规定时间之前，维持S4中执行的转速的上升率。
[0088]在S5中，在经过规定时间后，E⑶5再次返回到S1，进行反馈控制。
[0089]在上述的S2中，本实施方式的ECU5和FPC6对燃料栗1进行反馈控制时，它们作为通常控制部发挥作用。
[0090]在上述的S3中，本实施方式的压力传感器7和ECU5作为检测部发挥作用。
[0091]在上述的S4及S5中，本实施方式的ECU5和FPC6对燃料栗1进行规定的前馈控制时，它们作为蒸汽控制部发挥作用。
[0092]图10表示与上述的燃料栗1的控制有关的评价试验中所用的构成。
[0093]从燃料栗1喷出的燃料在调压器(P/R)50通过，通过流量计51计测其流量后，通过热交换器52中的热交换配管53该燃料被提高到规定温度，并返回到燃料箱2。燃料箱2的气压通过负压吸引器(NPSM)54被设定为规定的气 压。由此，设置于车辆的燃料栗1被创造出与在高温且低气压的环境下使用的状态相同的状态。
[0094]图11是表示使用图10的构成对燃料栗1进行了驱动时的试验数据的图。ECU5驱动燃料栗1，以将从燃料栗1喷出的燃料的压力维持在规定压力Ρχ。
[0095]在图11中，各实线G、H、I是通过以往控制驱动燃料栗1时的试验数据。以往控制是指，ECU5仅进行上述的反馈控制(S1)而不进行上述的规定的前馈控制(S4、S5)的控制。实线G表示燃料压力，实线Η表示涡轮转速，实线I表示流量。
[0096]另一方面，各虚线J、K、L如图9的流程图说明的本实施方式的控制那样，是ECU5进行了反馈控制(S1)和规定的前馈控制(S4、S5)这两者时的目标值。虚线J表示燃料压力，虚线K表示祸轮转速，虚线L表示流量。
[0097]在通过以往控制驱动燃料栗1的情况下，在时刻tl以后，尽管ECU5进行反馈控制
(S1)，实线G所示的燃料压力也降低。由此，可以说，在时刻tl，在燃料栗1的栗室16的燃料中产生了蒸汽。
[0098]在时刻tl以后，通过ECU5的反馈控制，实线Η所示的转速上升。但是，实线G所示的燃料压力和实线I所示的流量都降低，在时刻t2，流量为0，燃料栗1成为汽封的状态。
[0099]与此相对，图12中所示的试验数据是通过本实施方式的控制、如图9的流程图中说明那样、ECU5进行了反馈控制(S1)和规定的前馈控制(S4、S5)这两者的情况下得到的。
实线Μ表示燃料压力，虚线N表示祸轮转速，单点划线0表示流量。
[0101]ECU5在时刻tx检测到蒸汽的产生时，将燃料栗1的控制从反馈控制(S1)切换为规定的前馈控制(S4、S5)。即，如虚线沖斤示，ECU5仅在时刻tx到时刻ty之间，通过增大转速的上升率，使转速急速地增加。
[0102]由此，如实线Μ所示，燃料压力虽然是脉动的，但是维持接近目标燃料压力的值。而且，如单点划线0所示，从燃料栗1喷出的流量得以维持。
[0103]接着，在图13中，示出了在栗室16中产生了蒸汽的情况下改变了涡轮转速的上升率时的试验数据。
[0104]图13(A)中示出了燃料压力的变化，图13(B)中示出了涡轮转速的上升率的变化。
[0105]虚线P、Q是ECU5进行了以往控制的情况下的试验数据。在虚线Ρ中，ECU5在反馈控制中，在从燃料栗1喷出的燃料压力降低了蒸汽产生检测的阈值即例如lOkPa时，将涡轮转速的上升率设为lOOOrpm/s。在此情况下，如虚线Q所示，燃料压力继续下降。
[0106]接着，实线R、S、双点划线T、U、单点划线V、W都是如图9的流程图说明那样、ECU5进行了反馈控制(S1)和前馈控制(S4，S5)的情况下的试验数据。
[0107]在实线R中，在栗室16中产生了蒸汽的情况下，ECU5仅在时刻tx到ty这0.1秒间将涡轮转速的上升率设为30000rpm/S。在此情况下，如实线S所示，燃料压力虽然是脉动的，但维持接近于目标燃料压力的值。
[0108]另外，对涡轮转速的上升率予以维持的时间(时刻tx到ty)能够通过实验等任意设定。在本实施方式中，将时刻tx到ty设为0.1秒，但该时间也可以相应于例如燃料栗1的规格等，比0.1秒短或比0.1秒长。
[0109]在双点划线T中，在栗室16中产生了蒸汽的情况下，ECU5将涡轮转速的上升率设为20000rpm/s。在此情况下，如双点划线U所示，燃料压力缓慢上升。
[0110]在单点划线V中，在栗室16中产生了蒸汽的情况下，ECU5将涡轮转速的上升率设为lOOOOrpm/s。在此情况下，如单点划线W所示，燃料压力下降。
[0111]图14是将图13所示的试验数据归纳而成的。
[0112]在栗室16中产生了蒸汽的情况下，在涡轮转速的上升率为20000rpm/s以上时，燃料栗1喷出的流量的降低率减少。并且，在涡轮转速的上升率为30000rpm/s时，燃料栗1喷出的流量的降低率为0。
[0113]另外，涡轮转速的上升率20000rpm/s是基于反馈控制的涡轮转速的上升率1000rpm/S的20倍。因此，在栗室16中产生了蒸汽的情况下，在使涡轮转速的上升率为基于反馈控制的涡轮转速的上升率的20倍以上时，燃料栗1喷出的流量的降低率减少。
[0114]图15的实线X是表示ECU5通过本实施方式的控制驱动了燃料栗1时的负压界限与流量的关系的数据。
[0115]图15的实线Y是表示ECU5通过以往控制驱动了燃料栗1时的负压界限与流量的关系的数据。
[0116]实线X中的流量Lc的负压界限Pe表示比实线Y中的流量Lc的负压界限Pb低4kPa以上的值。因此，实线X所示的基于本实施方式的控制的燃料栗1相对于实线Y所示的基于以往控制的燃料栗1，能够针对规定流量Lc将负压界限降低4kPa以上。即，基于本实施方式的控制的燃料栗1能够在低气压条件实现低流量化。
[0117]本实施方式的燃料栗1起到如下的作用效果。
[0118](1)在本实施方式中，在栗室16中产生了蒸汽时，通过使涡轮转速在规定时间内比通常控制的转速高，将栗室16的蒸汽向蒸汽排出孔20排出。
[0119]S卩，在栗室16中产生了蒸汽时，燃料栗1的控制从基于通常的反馈控制的控制切换为向蒸汽排出20孔排出蒸汽的前馈控制。为此，栗室16的蒸汽可靠地从蒸汽排出孔20向燃料栗1的外侧排出。因此，燃料栗1不会汽封，能够喷出被要求的流量。
[0120](2)在本实施方式中，在检测到蒸汽的产生时，将涡轮转速的上升率设为20000rpm/s 以上。
[0121]由此，能够可靠地防止燃料栗1的汽封。
[0122](3)在本实施方式中，在通过燃料压力降低而检测到蒸汽的产生时，将基于前馈控制的涡轮转速的上升率设为与上述燃料压力降低相对应的基于反馈控制的涡轮转速的上升率的20倍以上。
[0123]由此，能够可靠地防止燃料栗1的汽封。
[0124](4)在本实施方式中，在检测到蒸汽的产生时，对涡轮转速进行前馈控制仅进行蒸汽排出所需要的时间。
[0125]这样，通过短时间的前馈控制，燃料栗1仅喷出蒸汽的排出所需要的流量，抑制喷出比这更多的流量。
[0126](5)在本实施方式中，在检测到蒸汽的产生时，将电机部30的反馈控制切换为规定的前馈控制。
[0127]由此，能够可靠地排出栗室16的蒸汽。
[0128](6)在本实施方式中，在进行了仅规定时间的前馈控制后，切换为反馈控制。
[0129]由此，通过仅进行极短时间的前馈控制，燃料栗1仅喷出蒸汽的排出所需的流量，抑制喷出比这更多的流量。
[0130](7)在本实施方式中，在从喷出口 17喷出的燃料的压力从目标压力降低了规定压力以上时，检测出产生了蒸汽。
[0131]通常时，燃料栗1的电机部30被反馈控制为与目标压力相应的转速，所以通常时燃料栗1喷出的燃料压力维持目标压力。为此，在燃料栗1喷出的燃料压力从目标压力降低了规定压力以上时，能够推断为栗室16中产生了蒸汽。
[0132](8)在本实施方式中，蒸汽排出孔20在第2流路22的下燃料流路18侧具有形成得内径比第2流路22大的第1流路21。并且，在第1流路21与第2流路22的连接部位具有锥部24。
[0133]由此，在下燃料流路18流动的燃料不会从蒸汽排出孔20的上游侧的内壁离开，而沿着第1流路21、锥部24及第2流路22的内壁快速地流动。为此，在第1流路21的内壁的内侧不会形成燃料的涡流，能够在蒸汽排出孔20的流路全体中流通燃料。因此，下燃料流路18的蒸汽从蒸汽排出孔20可靠地排出，所以能够防止燃料栗1的汽封。
[0134](9)在本实施方式中，第1流路21、第2流路22及锥部24同轴设置。
[0135]由此，在下燃料流路18流动的燃料从第1流路21向锥部24及第2流路22快速地流动。
[0136](10)在本实施方式中，第1流路21的长度L与第1流路21的内径d的关系是2 < d/L <5。
[0137]由此，在将涡轮转速设为例如3000到lOOOOrpm时，能够使从下燃料流路18通过第1流路21后向第2流路22流入的燃料的角度与第1流路21的形状相符。因此，在2 < d/L < 5的范围内，能够使从下燃料流路18向蒸汽排出孔20流入的燃料最多。
[0138](11)在本实施方式中，蒸汽排出孔20在第2流路22的与第1流路相反一侧具有内径比第2流路22大的第3流路23。
[0139]由此，不会使成为燃料筛选部的第2流路22长到所需以上，能够从下燃料流路18排出 适当的流量。
[0140](12)在本实施方式中，第3流路23的内壁具有用于在形成下壳体14时将形成第3流路23的模具从构成下壳体14的材料拔出的拔模角度程度的锥形。
[0141]由此，能够提高第3流路23的加工性。而且，在形成蒸汽排出孔20时，能够容易地去除在第2流路22与第3流路23的连接部位等产生的毛边。
[0142]而且，通过减小第3流路23的锥角，防止燃料从下壳体14的外侧被引入到第3流路23。因此，能够增加蒸汽从蒸汽排出孔20的排出量。
[0143](13)在本实施方式中，蒸汽排出孔20的第1流路21与在下燃料流路18的径向内侧所设置的内曲面部183连接。
[0144]由涡轮11的旋转产生的离心力作用于在下燃料流路18流动的燃料，因此在下燃料流路18的径向外侧流动的燃料的压力较高。为此，燃料中包含的蒸汽的质量比燃料小，所以在下燃料流路18的径向内侧流动。因此，通过将蒸汽排出孔20的第1流路21与下燃料流路18的内曲面部183连接，能够将在下燃料流路18流动的蒸汽可靠地导入到蒸汽排出孔20。
[0145](第2实施方式)
[0146]将第2实施方式的燃料栗的放大图示于图16。以下，关于多个实施方式，对与上述的第1实施方式实质相同的构成标注同一符号并省略说明。
[0147]在第2实施方式中，蒸汽排出孔20同锥部25的径向内侧的内周和第2流路的燃料流路侧的内周连接。因此，在第2实施方式中，第1流路21与第2流路22的台阶不存在。
[0148]在第2实施方式中，也通过锥部25防止在从第1流路21向第2流路22流动的燃料中产生涡流。为此，能够使燃料在蒸汽排出孔20的流路整体中流动，能够将下燃料流路18的蒸汽从蒸汽排出孔20可靠地排出。
[0149](第3实施方式)
[0150]将第3实施方式的燃料栗的放大图示于图17。在第3实施方式中，蒸汽排出孔20的锥部26与下燃料流路18连接。
[0151]在第3实施方式中，第1流路21与第2流路22的台阶也不存在，防止从第1流路21或锥部26向第2流路22流动的燃料中产生涡流。为此，能够将下燃料流路18的蒸汽从蒸汽排出孔20可靠地排出。
[0152](其他的实施方式)
[0153](1)在上述的实施方式中，对可变燃料压力系统中使用的燃料栗进行了说明。与此相对，在其他的实施方式中，燃料栗也能够使用于其他的燃料供给系统。
[0154](2)在上述的实施方式中，对具备无刷电机的燃料栗进行了说明。与此相对，在其他的实施方式中，燃料栗也可以是具备带电刷的电机。
[0155](3)在上述的实施方式中，ECU基于由压力传感器检测到的燃料压力，检测是否产生了蒸汽。与此相对，在其他的实施方式中，ECU基于流量的变化、燃料压力与燃料温度的关系、燃料压力的变动率等，也可以检测是否产生了蒸汽。
[0156](4)在上述的实施方式中，设为蒸汽排出孔具有第1流路、第2流路、第3流路及锥部。与此相对，在其他的实施方式中，蒸汽排出孔也可以不具有第3流路，而是第2流路直接开口于下壳体14的外壁上。
[0157]本申请并不限定于上述实施方式，除了组合上述多个实施方式以外，还能够在不脱离申请的主旨的范围内以各种方式实施。
[0158]本申请是基于实施方式记述的，但应理解为本申请并不限定于该实施方式、构造。本申请也包含各种变形例及等同范围内的变形。并且，各种组合、方式以及包含它们中仅一个要素、一个要素以上或一个要素以下的其他的组合、方式，也纳入到本申请的范畴及思想范围中。
【主权项】
1.一种燃料栗(1)，具备: 涡轮(11)，在周向上具有多个叶片槽(15); 电机部(30)，使上述涡轮旋转； 壳体(13，14)，具有将上述涡轮以能够旋转的方式收容的栗室(16); 吸入口( 12)，从上述壳体的外侧向上述栗室导入燃料； 喷出口(17)，从上述栗室向上述壳体的外侧喷出燃料； 燃料流路(18，19)，从上述吸入口一直到上述喷出口、与上述涡轮的叶片槽对应地在上述壳体上形成为环状； 蒸汽排出孔(20)，能够从上述燃料流路向上述壳体的外侧排出蒸汽； 检测部(7，5)，检测上述栗室及上述燃料流路中产生了蒸汽这一情况； 通常控制部(5，6)，在上述检测部未检测到蒸汽的产生时，控制上述电机部并将上述涡轮的转速设为与目标燃料压力对应的转速;以及 蒸汽控制部(5，6)，在上述检测部检测到蒸汽的产生时，通过将上述涡轮的转速设为在规定时间内比由上述通常控制部确定的目标转速高，将上述栗室及上述燃料流路的蒸汽向上述蒸汽排出孔排出。2.如权利要求1所述的燃料栗， 上述蒸汽控制部将上述祸轮的转速的上升率设为20000rpm/s以上。3.如权利要求1所述的燃料栗， 上述通常控制部将上述涡轮的转速反馈控制为与目标燃料压力对应的转速， 上述蒸汽控制部将上述涡轮的转速的上升率设为由上述通常控制部相应于燃料压力降低而确定的上述涡轮的转速的上升率的20倍以上。4.如权利要求1至3中任一项所述的燃料栗， 在上述检测部检测到蒸汽的产生时，上述蒸汽控制部仅在蒸汽排出所需的时间内控制上述涡轮的转速。5.如权利要求1至4中任一项所述的燃料栗， 在上述检测部检测到蒸汽的产生时，将由上述通常控制部进行的上述电机部的反馈控制切换为由上述蒸汽控制部进行的前馈控制。6.如权利要求5所述的燃料栗， 在上述蒸汽控制部进行了规定时间的上述前馈控制后，切换为基于上述通常控制部的上述反馈控制。7.如权利要求1至6中任一项所述的燃料栗， 在从上述喷出口喷出的燃料的压力从目标压力降低了规定压力以上时，上述检测部检测到产生了蒸汽。8.如权利要求1至7中任一项所述的燃料栗， 上述蒸汽排出孔具有: 与上述燃料流路连通的第1流路(21); 第2流路(22)，形成为内径比上述第1流路小，且与上述第1流路的与燃料流路相反一侧连通；以及 锥部(24，25，26)，设置于上述第1流路与上述第2流路的连接部位。9.如权利要求8所述的燃料栗， 上述第1流路、上述第2流路、上述锥部设置为同轴。10.如权利要求8或9所述的燃料栗， 在设从上述燃料流路与上述第1流路的连接位置到上述第1流路与上述第2流路的连接位置的距离为L，并设上述第1流路的内径为d时，2 < d/L < 5。11.如权利要求8至10中任一项所述的燃料栗， 上述蒸汽排出孔还具有与上述第2流路的与第1流路相反一侧连通的第3流路(23)， 上述第3流路的内径比上述第2流路的内径大。12.如权利要求11所述的燃料栗， 上述第3流路的内壁具有用于在形成上述壳体时将形成上述第3流路的模具从构成上述壳体的材料拔出的拔模角度程度的锥形。13.如权利要求8至12中任一项所述的燃料栗， 上述燃料流路具有: 夕卜曲面部(181)，从径向外侧向径向内侦彳逐渐变深； 平面部(182)，设置于上述外曲面部的径向内侧，且该平面部(182)的深度一定;及 内曲面部(183)，设置于上述平面部的径向内侧，且从上述平面部向径向内侧逐渐变浅， 上述蒸汽排出孔的上述第1流路与上述内曲面部连接。14.一种燃料栗的控制方法，对权利要求1记载的燃料栗的驱动进行控制，所述燃料栗的控制方法包括: 检测工序(S3)，检测在上述栗室及上述燃料流路中产生了蒸汽这一情况； 通常控制工序(S2)，在上述检测部未检测到蒸汽的产生时，控制上述电机部并将上述涡轮的转速设为与目标燃料压力对应的转速;及 蒸汽控制工序(S4，S5)，在上述检测部检测到蒸汽的产生时，通过使上述涡轮的转速在规定时间内比由上述通常控制部确定的目标转速高，将上述栗室及上述燃料流路的蒸汽向上述蒸汽排出孔排出。
【专利摘要】燃料泵(1)的ECU(5)对电机部(30)的驱动进行反馈控制，将涡轮(11)的转速设为与目标燃料压力相对应的转速(S2)。ECU(5)根据由压力传感器(7)检测到的燃料压力，检测在燃料泵(1)的泵室(16)的燃料中是否产生了蒸汽(S3)。在检测到蒸汽的产生时(S3：YES)，ECU(5)通过使涡轮(11)的转速在规定时间内比由反馈控制确定的目标转速高，将泵室(16)及燃料流路(18，19)的蒸汽向蒸汽排出孔(20)排出(S4，S5)。由此，泵室(16)的蒸汽从蒸汽排出孔(20)向燃料泵(1)的外侧排出。
【IPC分类】F02M37/20, F02M37/08
【公开号】CN105492754
【申请号】CN201480047766
【发明人】日高裕二, 大竹晶也, 长田喜芳
【申请人】株式会社电装
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2014年8月21日
【公告号】DE112014003931T5, US20160208747, WO2015029390A1
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