发明领域

本发明涉及一种用于测量输送给一内燃机的燃油以及内燃机燃油消耗的 燃油输送计量系统，更具体地说，涉及一种适用于具有回油管道的发动机，如 电子燃油喷射型汽油发动机或柴油发动机的输油计量装置。

                         发明背景

汽车通常包括一燃油输送系统，该系统是在储油箱的内部或者在储油箱的 相对的外侧安装一个泵，以便泵送燃油。燃油被供给至发动机的燃油导路。燃 油导路包含若干个燃油喷射器和一减压调节器。减压调节器可将燃油喷射器维 持在预定的压力下，并且可以将所有多余的燃油送回储油箱。流速和压力参数 可以根据车辆与车辆之间的不同情况来变化。燃油泵是设计成可以提供比发动 机的最大燃油消耗量多30％至50％的燃油。如果燃油泵输送的燃油比这个量 更大，那么减压调节器就会由于某些内在的限制而不能维持正确的压力。燃油 泵是在某个预定的误差范围内相应于发动机的尺寸而选配的。燃油计量系统通 常可产生一副回路便于使流量计只测量消耗燃油量。通常，燃油计量系统包括 一个泵，该泵具有关于压力和流速方面的固定参数。由于安装在普通燃油计量 系统内的泵具有固定的压力和流速参数，所以必须为每种车辆的测量都提供一 种非常专业的泵，该泵基本上与安装在车辆内需要测试的燃油泵相匹配。这样 就使计量系统缺乏灵活性。当在一系列测试过程中车型改变时，就需要作改进 和重新校准。经常是，因为必须对车辆的样机进行测试，所以安装在一车辆内 的泵的类型以及已安装的燃油泵的相应压力和流速参数是未知的。

作为一种变化形式，为了克服安装在燃油计量系统内的参数固定型泵的缺 陷，某些燃油计量系统已包括了一高流量的泵。在计量系统内安装了一减压调 节器，以便释放某些燃油。这种调节是这样实现的，即：相应于从燃油导路释 放的压力进行反复试验，直到压力降低至被测工况所需的压力值。这种方法需 要有一个有经验的试验者来校准减压调节器以便进行正确的测量，否则会在内 燃机需求较高时发生缺油现象。

在另一种变化形式中，采用了一个直流电动机来控制安装在一燃油计量系 统内的泵的流速变化。借助一计算机对查询表的查询，就可以给出设定点。查 询表内的各参数是通过各种测试和校准工作获得的。未知的车内型泵不能与这 种类型的系统匹配。

                             发明概要

本发明采用了使泵匹配的构思来测量车内泵在通常工作条件下(即相同的 输送压力)的流速，并能控制安装在该燃油计量系统内的泵与车内泵相匹配。 于是，在较佳的实施例中，需要两个附加的流量计来测量两个泵的流速。一液 压控制的减压调节器可确保两个泵的压力相同。第一燃油泵可产生第一流速， 该流速由一第一流量计测量。第一压力调节器或减压阀可根据液压进出口(pilot port)的压力而维持一第一压力。第一压力调节器的比率是1∶1。没有通过第一 流量计的多余燃油被重新释放回储油箱。一第二循环回路包括一能产生第二流 速的第二燃油泵，第二流速可由一第二流量计测量。靠近发动机安装了一个第 二压力调节器或减压阀，以便维持第二燃油泵的第二压力。多余的燃油返回第 二燃油泵的入口。第二压力调节器处的第二压力被反馈给第一压力调节器的液 压进出口，以确保第一压力等于第二压力。第一和第二流量计的信号可以连接 至一控制回路。控制回路可以驱动第二燃油泵，以维持第二流量计的读数与第 一流量计的读数相同。控制回路不会受到任何燃油消耗的影响，第三流量计只 能测量燃油喷射器的实际燃油消耗。

本发明的泵的匹配还可以这样实现：用一个测量范围较宽的单个流量计来 测量泵的流速以及一空转发动机的消耗。可设置若干个阀以允许流量计切换到 流体回路的不同位置上。该系统还采用了如上所述的压力和流量泵的匹配。具 有单个流量计的本发明的泵的匹配系统的工作情况如下所述。通过阀的切换， 可将单个流量计设置在一第一位置上，称作“获知模式(learn-mode)”。用计算 机或其它控制回路将第二燃油泵的流速设定成一个默认值，以确保第一和第二 压力稳定。在获知模式下，流量计可测量未知的车内泵的流速。这个值可以由 人工储存，或者可以电子地储存在计算机或其它控制回路内。通过阀的切换， 可以将单个流量计设置在一第二位置上，称作“教导模式(teach-mode)”。操 作者、控制回路或计算机可控制第二燃油泵的流速，直到它与获知模式下测得 的值相匹配。由于两个泵的压力相等，所以泵是相匹配的。计算机可以将该设 定值保持在存储器内，或者可以人工储存，或者可以电子地储存在一控制回路 内。通过阀的切换，可以将单个流量计设置在一第三位置上，称作“运转模式 (running-mode)”。这样就可以测量发动机的燃油消耗。为了最精确地匹配， 发动机应该在与获知模式和教导模式相同的发动机工况下运转，例如但并不限 于在获知和教导模式的过程中，在升温、空转的工况下使发动机运转。这种泵 的匹配工作对一个新的车辆而言只需进行一次。

如果希望按照本发明的具有泵匹配功能的燃油输送计量系统是低成本和 非常紧凑的，那么，当把系统连接于待测车辆时，可以在第一位置上安装一个 带有显示器的外部流量计。这样就可以测量第一燃油泵的流速。在测量第一燃 油泵流速的过程中，将第二燃油泵设定成在一种预调的流速下运转。随后，可 以使外部流量计切换到由第二位置表示的发动机供给管线内，以使发动机在与 教导模式相同的工作条件下运转。采用能快速脱开的管接件可很方便地改变流 量计的位置设立。随后，人工或自动地调节第二燃油泵的速度控制器，以使其 与流量计在第一位置上时所获得的读数相匹配。随后就可以脱开外部流量计。 速度控制器的设定值可以人工的储存，或者是储存在一计算机或其它类型的硬 件中。假设控制器能使泵的流速基本保持不变，那么在设立计量系统时，这一 过程只需进行一次。

本发明的燃油输送计量系统是一种通用的燃油计量系统，适用于所有类型 的车辆。可采用一能满足很宽范围的压力和流速要求的标准型燃油泵。可采用 简便而便宜的流量计连续地在内部对泵的流速加以定量，或者在设立过程中在 外部定量一次。添加适于布置在流体回路内的可控阀或快速连接的配件，就可 以降低单个流量计的需求。更为复杂的系统的附加成本可以使操作者在一种类 型的计量系统的基础上进行标准化，还能使操作者减少改变现有燃油计量系统 内采用的泵以及实现必须的校准所需要的时间。以前采用的计量系统配备的是 不能正确匹配的泵，因而会发生错误，借助本发明，还能避免在长时间测试后 获得不可靠的试验数据。

通过以下结合附图对实现本发明的最佳方式所作的描述，熟悉本技术领域 的人员可以很清楚地了解本发明的其它目的、优点和应用。

                           附图简要说明

下面将结合附图来进行描述，附图中相同的标号表示相同的部件，其中：

图1是根据已有技术的燃油消耗计量装置的简化的系统框图；

图2是根据本发明第一实施例的一燃油输送计量系统的简化的系统框 图；

图3是根据本发明第二实施例的一燃油输送计量系统的简化的系统框 图；

图4是根据本发明第三实施例的一燃油输送计量系统的简化的系统框 图。

                          对较佳实施例的描述

图1是一传统的燃油输送计量装置的简化的系统框图。在一传统的燃油输 送计量装置100中，借助一泵104将燃油泵出储油箱102，燃油的预定压力由 一减压阀106设定。管道108连接于一发动机燃油导路(未示)，该导路向发动 机的燃油喷射器供给燃油。在泵104的吸入侧或排放侧上可以设置一过滤器 110。在将该传统的燃油输送装置100插入供给管道112和回流管道114中间 之前，通过回流管道114将减压阀106连接于储油箱102。在将燃油输送装置 100插入供给回路112和回流管道114中间之后，将一流量计116和一第二泵 118插入供给回路112内位于第一泵104和发动机燃油导路供给管道108之间 的位置。第一减压阀106从其正常的排放位置转向储油箱102，并连接于第二 泵118的吸入侧。第二减压阀120连接于第一泵104和流量计116之间的供给 管道112，以便使多余的燃油在通过流量计116之前返回储油箱102。这种已 有技术的计量系统需要一个与安装在待测车辆内的第一泵104专门匹配的第二 泵118，从而使系统欠灵活，当随机地测量不同的车型时，需要另外进行改造 和重新校准。与传统的情况一样，在回流管道114内可以设置一个热交换器 124。热交换器124可以是一种流体对流体的热交换器，以便借助通过第一流 体回路内的第一泵104再循环的燃油来冷却通过第二流体回路内的第二泵118 再循环的燃油。在流量计116和第二泵118的入口之间设置了一减压装置122， 以便降低燃油的压力。通常，减压装置122可将燃油压力降低到2-5磅/平方英 寸(psi)。应该认识到的是，可以用一个开放于大气压力的油箱来代替减压装置 122，这样并不会影响流量测定装置的功能。还有，通常可以设置热交换器 124，以便用来自减压阀120的燃油来冷却从减压阀106返回的燃油。

现请参见图2，这个简化的系统框图示出了根据本发明的燃油输送计量装 置10。本发明的燃油输送计量装置是用来测量输送至一燃油喷射系统的燃油， 所述系统具有一第一燃油泵12，它从储油箱14抽取燃油，将燃油在压力下排 放至一燃油导路，该导路连接于一与内燃机的至少一个燃油喷射器相连的燃油 供给管道16。在泵12的吸入侧或排放侧可以设置一个过滤器52。一多余燃 油返回系统18包括一第一燃油回流管道20，它具有一设置在第一燃油泵的压 力排放侧和储油箱14之间的用于调节压力的减压阀22。较佳的是，本发明的 燃油输送计量装置10能通过诸如快速联接器之类的连接装置可释放地连接于 一标准的传统型车辆燃油输送系统，即：通过与设置在第一燃油泵12的压力 排放管道26内的第一连接器的可分开的两半部分24a和24b的配合，以及通 过与设置在第一燃油回流管道20内的一第二连接器的可分开的两半部分28a 和28b的配合来进行连接。较佳的是，互配的连接器两半部分是作为燃油输送 计量装置10的一部分来设置的，以便允许将该流体回路连接于标准的传统型 车辆燃油输送系统，如图2所示。

燃油输送计量装置10包括一第二燃油泵30，它连接在第一燃油泵12与 发动机燃油导路的供油管道16之间。第二燃油泵30具有一与第一燃油泵12 的压力排放侧流体连通的吸入口以及一用于将压力流体排放至发动机燃油导 路的燃油供给管道16的排出口。燃油流量计量装置32可连接在第一燃油泵12 以及发动机燃油导路的燃油供给管道16之间，以便测量第一燃油泵12和燃油 导路之间的燃油流量。设置了排放压力匹配装置34，以使第一和第二燃油泵 12和30的排放压力相一致。

排放压力匹配装置34包括一第二回流管道36，它使第一燃油泵12和储 油箱14之间流体连通，以便使多余的燃油返回油箱14。一液压控制(pilot- operated)的减压阀38设置在第二回流管道36内，用以调节一第二压力。一伺 服管道(pilot conduit)40在第二燃油泵30的压力出口以及液压控制的减压阀38 之间流体连通地连接，以便对由第一减压阀22调节的第一排放压力与由液压 控制的减压阀38调节的第二排放压力之间的比值加以控制，并保持为1∶1。一 转向管道42连接于第一调压减压阀22和储油箱14之间的第一回流管道20， 以便使来自第一调压用减压阀22的全部返回燃油都转向至第二燃油泵30的吸 入口。与传统装置一样，在第一燃油泵12的排出口和第二燃油泵30的吸入口 之间设置了一个减压装置54。该减压装置通常位于一流量计48和转向管道42 的管接头之间。该减压装置54通常可以将压力降低至2-5磅/平方英寸(psi)的 范围内。

计量装置32可以包括一第一流量计44，它连接在第一燃油泵12的压力 排放侧和发动机燃油导路的燃油供给管道16之间，用以测量来自第一燃油泵 12的燃油流量。计量装置32还可以包括一第二流量计46，它连接在第二燃油 泵30的压力排放侧和发动机燃油导路的燃油供给管道16之间，用以测量来自 第二燃油泵30的燃油流量。计量装置32还可以包括一第三流量计48，它连 接在第一燃油循环回路60的燃油回流管道接头下游的第一燃油泵12的压力排 放侧与减压装置54上游的第二燃油泵30的吸入侧之间，用以测量发动机在测 试过程中的燃油消耗。第二燃油泵30与第二减压阀22构成第二燃油循环回路 62。

现请参见图3，计量装置32可以包括至少一个流量计，该流量计能通过 例如机械地连接、脱开、重新定位、重新连接之类的合适手段或一适当的阀系 统而有选择地连接在第一、第二和第三位置上。当把一个流量计连接在由虚线 框44表示的第一位置上时，该流量计在第一燃油泵12的压力排放侧和发动机 导路的燃油供给管道16之间流体连通地连接，在一种“获知模式”下测量来 自第一燃油泵12的燃油流量。当流量计位于由虚线框46表示的第二位置时， 该流量计在第二燃油泵30的压力排放侧和发动机燃油导路的燃油供给管道16 之间流体连通地连接，在一种“教导模式”下测量来自第二燃油泵的燃油流量。 当流量计位于第三位置48时，该流量计在第一燃油泵12的压力排放侧和第二 燃油泵30的吸入口之间流体连通地连接，在一种“运转测试模式”下测量发 动机的燃油消耗。在获知模式的过程中，控制装置50可获知第一燃油泵12的 流速，同时，第二燃油泵30的流速保持为一个恒定的预定值。在教导模式的 过程中，控制装置50将第二燃油泵30的流速设定为基本上等于在获知模式的 过程中所确定的第一燃油泵12的流速。在运转测试模式的过程中，单个流量 计的位置是：能直接只测量消耗的燃油流量，因为这时第一燃油泵12和第二 燃油泵30的压力和流速是相匹配的。

如果第一、第二和第三流量计分别设置在44、46和48处，控制装置50 可以如图2所示的那样连续地工作，以便借助位置44处的第一流量计监测来 自第一燃油泵12的流速，同时借助位置46处的第二流量计测量来自第二燃油 泵30的燃油流速，从而维持第一和第二燃油泵12和30的流速基本相等，同 时，液压控制的减压阀38可维持分别来自第一和第二燃油泵12和30的第一 和第二压力基本相等。控制装置50还能连续地监测位置48上的第三流量计， 以便直接测量发动机的燃油消耗。

现请参见图4，计量装置32可以包括一外部燃油流量计，它通过例如可 释放的机械连接件、可重新定位的连接件、或者是适当的阀门流体回路结构等 合适的手段而有选择地定位在所述位置44、46和48中的任何一个上。外部 燃油流量计56可以包括一连接于一流量计56的外部显示器58，在图4中， 所述流量计56连接在相应于44的位置上，以便以获知方式来测量第一燃油泵 12的流速，同时借助一计算机或其它控制器将第二燃油泵30的流速保持为一 个预定值，从而确保第一燃油泵12和第二燃油泵30的排放压力相对稳定。在 这种结构下，流量计56测量第一燃油泵12的流速。在确定了第一燃油泵12 的流速之后，操作者可以从外部显示器58上读取数值或数据，并把它们储存 或记录下来，或者这些数据可以由连接于燃油泵流速数据存储器的控制器或中 央处理单元根据在一查询数据表中查到并输入的待测车辆的标准来自动地加 以处理，所述标准限定了控制装置50的某些部分。通过对流体回路内的数值 加以合适的切换，或者是将单个流量计机械地重新定位到位置46上，操作者 就可以人工地控制第二燃油泵30，直到外部显示器58与以前的读数匹配，或 者，控制装置50可以通过中央处理单元、与之相连的存储器以及储存在查询 数据表内的燃油泵流速值来自动地进行操作，借以改变第二燃油泵30的流速， 直到它与在获知模式下测得的数值相匹配。这样的构造被称作“教导模式”。 由于借助液压控制的减压阀38将压力维持成基本相同，所以第一燃油泵12和 第二燃油泵30现在是匹配的。计算机或其它的智能硬件可以将这个值作为查 询数据表的一部分储存起来。随后，通过合适的机械地重新定位和连接或者通 过适当的阀切换，将单个的流量计56切换到由48表示的位置上，以便使单个 流量计56处于运转模式，或者可以在位置48上安装一个永久性的流量计。这 样就可以测量发动机的燃油消耗。为了使第一和第二燃油泵最精确地匹配，在 获知模式和教导模式的过程中，发动机应该在相同的发动机工作条件或参数下 运转。根据这种构造的泵的匹配工作对每个新的车辆只需做一次。

如图4所示，本发明的燃油计量系统10可以包括一位于48处的用于测量 发动机燃油消耗的单个内部流量计，还可以设置一个具有外部显示器58的单 个外部流量计56，它能有选择地位于44和46处，用于获知模式和教导模式。 当把该系统连接于车辆时，可将一带有显示器58的外部流量计56临时安装到 系统外侧的压力排放管道26内。这样就可以测量第一燃油泵12的流速。在测 量第一燃油泵的流速时，将第二燃油泵设定为在一预定的流速下运转。随后， 将外部流量计56临时切换到系统外侧由46表示的发动机供给管线处。这可以 采用在安装时很容易变动的、能快速脱开的管接件来实现。于是，操作者或控 制装置50可以调节第二燃油泵30的速度，以使其与当流量计56位于位置44 上时所获得的流速读数相匹配。随后，可以将外部流量计断接。将用于速度控 制的设定值人工地储存起来，或者是储存在计算机或其它类型的硬件中。假设 控制装置50能将泵的流速维持在一个基本恒定的值上，那么在安装计量系统 时，所述过程只需进行一次。

本发明还包含一种用于测量输送给内燃发动机的燃油流速的方法，所述发 动机具有一燃油泵12，它具有一与储油箱14流体连通的吸入侧以及一与燃油 导路的燃油供给管道16流体连通的压力排放侧，所述管道16连接于内燃机的 至少一个燃油喷射器。多余燃油的回流管道与压力排放侧以及储油箱14流体 连通地连接。一回流管道20内设有一调压减压阀22。所述方法包括如下步骤： 在第一燃油泵12和燃油导路的燃油供给管道16之间连接一第二燃油泵30。 该第二燃油泵30具有一吸入侧和一用于将压力下的燃油排放至燃油导路的排 放侧。燃油的流量是在第一燃油泵12和燃油导路的燃油供给管道16之间测量 的。

第一和第二燃油泵12和30的排放压力相互匹配。使排放压力相互匹配的 步骤还可以包括：使多余的燃油通过一在第一燃油泵12的压力排放侧和储油 箱14之间流体连通的第二回流管道36而返回油箱14，借助位于第二回流管 道36内的液压控制的减压阀38调节至一第二压力，并且在第二燃油泵30的 压力排放口和液压控制的减压阀3 8之间连接一个与它们流体连通的伺服管道 40。还包括这样的测量步骤：借助连接在第一燃油泵12的压力排放侧和发动 机燃油导路的燃油供给管道16之间的第一流量计或借助永久性地位于44处的 第一流量计来测量来自于第一燃油泵12的燃油流量。还包括这样的测量步骤： 借助一可重新定位并连接在第二燃油泵30的压力排放侧和发动机燃油导路的 燃油供给管道16之间的第一流量计或借助永久性地位于46处的第二流量计来 测量来自于第二燃油泵30的燃油流量。还包括这样的测量步骤：借助可重新 定位并连接在第一燃油泵12的压力排放侧和第二燃油泵30的吸入口之间的第 一流量计或借助永久性地位于48处的第三流量计来测量发动机在测试过程中 的燃油消耗。

还包括这样的测量步骤：有选择地将至少一个流量计连接在第一、第二或 第三位置上，当在第一位置上时，流量计在第一燃油泵12的压力排放侧和发 动机燃油导路的燃油供给管道16之间流体连通地连接，用以在一获知模式的 过程中测量来自第一燃油泵12的燃油流量。当单个流量计在第二位置上时， 该流量计在第二燃油泵30的压力排放侧和发动机燃油导路的燃油供给管道16 之间流体连通地连接，用以在一教导模式的过程中测量来自第二燃油泵30的 燃油流量。当单个燃油流量计在第三位置上时，该流量计在第一燃油泵12的 压力排放侧和第二燃油泵30的吸入口之间流体连通地连接，用以直接测量发 动机在一运转测试模式下的实际燃油消耗，或者，第一流量计可以是一个带有 显示器并且能在图4中的位置44和46之间移动的外部流量计，第二流量计可 以永久性地位于48处。

如果设置了第一、第二和第三流量计，如图2所示，可以包括这样的测量 步骤：借助在第一燃油泵12的压力排放侧与发动机燃油导路的燃油供给管道 16之间流体连通的第一流量计来测量来自于第一燃油泵12的燃油流量，借助 在在第二燃油泵30的压力排放侧和发动机燃油导路的燃油供给管道16之间流 体连通的第二流量计来测量来自于第二燃油泵30的燃油流量，并借助在第一 燃油泵12的压力排放侧和第二燃油泵30的吸入口之间流体连通的第三流量计 来测量发动机的燃油消耗。本发明的方法还包括这样的步骤：当燃油流速基本 上等于第一燃油泵12的流速时，可控地驱动第二燃油泵30。驱动步骤还可以 包括：通过一中央处理单元来控制第二燃油泵30，以便使来自第二燃油泵30 的燃油流速基本上等于来自第一燃油泵12的流速。中央处理单元可以连接于 一存储器，它在限定了待测车辆的输入标准的查询数据表的基础上储存燃油泵 的流速，于是，在测量过程中，可以相应于测得的第一燃油泵的燃油流速，产 生一个信号并传送给中央处理单元，以便识别待测的车辆。

应该理解，在以上详细描述的本发明内容的基础上，可以在不偏离本发明 精神和范围的情况下作出一定的变型。但是，仅仅是为了举例而不是为了限 制，应该理解，第一燃油泵12和第二燃油泵30可以借助所揭示的回路而使压 力和流速相互匹配，即使当流量计位于第一减压阀22和第二减压阀38的燃油 回流管线内自44和46起的位置上也行，这是因为假设在第一和第二燃油回路 60和62之间允许有返回压力和温度的差别，当两个泵匹配时，它们的返回流 速基本相等。

虽然上面已经描述了最实用和最佳的实施例，但应该理解，本发明并不限 于这些揭示的内容，相反，本发明旨在将所有的变型和等价的改动都涵盖在所 附权利要求书的精神和保护范围中。所述保护范围旨在作最宽的解释，以便使 所有的变型和等价结构都受到法律保护。