CN102472217B - 利用来自低压区域的燃料冷却的高压喷射系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高压喷射系统，具有燃料箱、所述燃料箱和用于压缩燃料的高压泵之间的连接管路，其中，所述高压泵经由相应的连接管路连接至少一个燃料喷射阀。根据本发明，在所述高压泵中被压缩的、通过所述燃料喷射阀中的泄漏的燃料的至少一部分量从所述燃料喷射阀经由与所述燃料箱连接的回流管路返回到所述燃料箱中。本发明的必要特征在于，所述冷却管路将所述燃料箱或所述低压区域或所述高压泵的所述回流部经由混合点与所述回流管路连接。因此，能够冷却所述燃料喷射阀和燃料箱之间的回流管路中的燃料。

Description

利用来自低压区域的燃料冷却的高压喷射系统

技术领域

本发明涉及一种高压喷射系统，尤其用在内燃机的高压-存储器-喷射系统上，具有燃料箱，所述燃料从所述燃料箱经过燃料输送泵和管道系统引导到高压泵。在所述高压泵中利用燃料的压缩提高燃料的温度。所述被压缩的燃料由所述高压泵通过另一管道引导到高压存储器中，所述高压存储器本身至少连接一个燃料喷射阀。在内燃机运行时，压缩的燃料从所述燃料喷射阀喷入燃烧室中。输送到燃料喷射阀的燃料的一部分通过燃料喷射阀中的泄漏或作为控制量从所述燃料喷射阀到达所述回流管路中，其中，该泄漏量通过在流过所述燃料喷射阀时降低压力而附加地升温。

背景技术

本发明是从如下认识出发的，即在不利的条件(快速漏空的燃料箱、被频繁地泵入回路中的小容积燃料)和相应的负荷情况的运行状态时可能发生，所述燃料还被加热到容许的极限温度以上，使得所述燃料分解(时效)，这导致降低了所述燃料的润滑性能并因此提高系统内的机械磨损。此外，因为温度升高，在必要时更贵的材料用于制造回流管路。

在例如从DE 10 2004 037 557 A1可知的喷射系统中，所述燃料未经冷却地返回到燃料箱中，这导致回流中的高温。这使使用相应的高级的、昂贵的材料对回流管路而言是必需的，并导致所述燃料可能分解和高压喷射系统中的升高的磨损。

从KR-717316 B1可知一种在燃料回流部中具有单独的冷却设备的高压喷射系统，然而，这造成高的结构耗用和相应的附加成本，并因它的结构而需要相对大量的结构空间，这导致这种解决方案不能实现在发动机空间中的任意位置上或者导致发动机空间耗费很大的设计结构改变。

发明内容

利用本发明实现简单的、成本适宜的装置，减少未经冷却的燃料回流部的缺点。对此，在燃料箱和高压泵之间设置混合来自低压区域的较冷区域的燃料的冷却管路，利用所述冷却管路，较冷的燃料能够混合燃料回流。由此降低所述回流中的燃料温度，从而不再出现前述负面效果，或者至少只在明显降低的程度下出现。

所述燃料喷射系统的第一实施例的特征在于，所述冷却管路接纳在燃料输送泵和高压泵之间冷却燃料所必需的体积流，并且将该用于冷却的体积流通过混合点供给来自燃料喷射阀的泄漏流，该燃料喷射阀例如能够实现为共轨喷射器。通过所述燃料输送泵不断产生在足够的压力下用于冷却目的的体积流，从而该实施能够不需要另外的调节机构控制。该实施的优点还在于由于所述燃料输送泵，在高压泵上能够取消前级输送泵。

所述燃料喷射系统的另一实施例的特征在于，所述冷却管路接纳冷却燃料所必需的来自在高压泵上布置的前级输送泵的体积流，并且将所述体积流通过混合点供给来自燃料喷射阀的泄漏流。由于直通在所述高压泵上的所述前级输送泵，能够取消燃料输送泵，所述高压泵能够实施为例如吸取来自燃料箱的体积流的齿轮泵。这个实施的优点在于，所述冷却管路能够相应地缩短并因此成本适宜。

所述燃料喷射系统的另一实施例的特征在于，所述冷却管路从所述燃料箱直接通到具有来自燃料喷射阀的泄漏流的混合点上，其中，在从混合点返回到燃料箱的回流管路中布置例如吸入泵，从而，在所述回流管路中始终存在比所述冷却管路中更低的压力。该实施的优点在于，设计者在所述冷却管路的布置上被给予了最大的自由度。

所述燃料喷射系统的另一实施例的特征在于，所述冷却管路接纳冷却燃料所必需的来自高压泵的回流的体积流，并且将所述体积流通过混合点输送给来自燃料喷射阀的泄漏流。该实施的优点在于，所述来自高压泵的回流量提供比较大的体积流。在结构上，出自所述高压泵的现有的回流管路适当布置，使得它连接具有混合点的回流，从而，不需要额外的结构元件。

所述燃料喷射系统的优选实施例的特征在于，所述混合点稠密地尽可能布置在燃料喷射阀上，来自燃料喷射阀的泄漏和冷却管路在所述混合点上相遇。该实施的优点在于，由于燃料喷射阀和混合点之间短的路径长度，在管道系统中的滞留时间和体积保持尽可能小，并因此相应地减小相关联的危险，其中，在所述管道系统中，所述燃料受到临界温度。

所述燃料喷射系统的另一实施例的特征在于，所述冷却管路接纳冷却燃料所必需的来自高压泵的回流管路的体积流，并且这个体积流能够通过节流阀或阀划分成，所述体积流的一部分量用于冷却通过冷却管路被引导到混合点上，另一部分量直接通过所述高压泵的回流管路与所述流向燃料箱的燃料回流联合。该实施的优点在于，所述用于冷却的、通过所述冷却管路的体积流能够相应地调节。

所述燃料喷射系统的另一实施例的特征在于，在混合点上布置用于测量温度的传感器或用于测量流量的传感器，从而通过所述冷却管路的所述体积流能够利用可调整的节流阀或阀进行调节，使得用于冷却的足够的体积流通过所述冷却管路输始终送到所述混合点上。该实施的优点在于，恰在较低的系统温度时不需要通过所述冷却管路输送更大的体积流，并因此不多余地减小所述系统的总效率。

附图说明

在附图中显示本发明的下面详细描述的实施例。在附图中：

图1显示根据现有技术的燃料喷射系统的示意图；

图2显示根据本发明的燃料喷射系统的第一实施例；

图3至9以示意图的形式显示根据本发明的燃料喷射系统的其他实施例。

具体实施方式

图1显示从现有技术已知的高压喷射阀的示意图。燃料从燃料箱1，借助于燃料输送泵2经由连接管路道3进给到前级输送泵4，并且进给到高压泵10。燃料箱1，燃料输送泵2，连接管路3以及前级输送泵4受到低压作用，并且因此归入低压区域。

在高压泵10上布置燃料回流部11，燃料回流部11经由回流管路12和另一回流管路22连接燃料箱1。此外，高压管13从高压泵10通到高压存储器14，高压存储器14也称为共轨，高压存储器14经由另外的高压管15连接燃料喷射阀20。在这里，现有的高压存储器14不是必然需要的。

为了运行内燃机(未显示)，由高压泵10压缩的燃料通过打开燃料喷射阀20而喷入燃烧室中。一部分输送给燃料喷射阀20的燃料在燃料喷射阀20中降低压力，并且作为控制量或作为泄漏量到达回流管路21中，燃料喷射阀20必要时经由另外的回流管路22连接段1中所述的低压区域，尤其连接燃料箱1。在示意图中，燃料的流动方向分别用相应管道附近的箭头表示。

在高压存储器14上布置限压阀16，限压阀16经由回流管路17连接混合点24，在混合点24上，从限压阀16流出后又从回流管路17流出的体积流和流出燃料喷射阀20后从回流管路21流出的体积流相遇，并且该体积流从混合点24经由另一回流管路22到达燃料箱1。高压存储器14中的压力升高超过最大预先给定值，然后限压阀16打开，并且高压存储器14中的剩余压力通过燃料重置到回流管路17中而减小。

根据本发明，借助于冷却管路，从低压区域流出的较冷的燃料混合从燃料喷射阀出来的泄漏量，以降低回流管路21和22中的温度。

在图2中显示根据本发明的高压喷射系统的第一实施例，其相对于图1的图示包括附加的冷却管路5，冷却管路5从喷射系统的低压区域通到混合点23，在混合点23上，来自冷却管路5的较冷的燃料与来自燃料喷射阀20的泄漏的燃料混合，并且因此相应地降低回流管路21和22中的温度。在这里，燃料输送泵适当供给，使得足够量的较冷的燃料通过冷却管路5输送到混合点23。进一步地，燃料输送泵2适当配置，使得连接管路3和冷却管路5中的压力始终高于混合点23上的压力，从而根据图2的图示调整流动方向。由于采用燃料输送泵2而能够取消前级输送泵4。

在图3中显示根据本发明的高压喷射系统的另一实施例，其中，附加冷却管路5布置在前级输送泵4和混合点23之间，通过附加冷却管路5，来自低压区域的较冷的燃料泵送到混合点23上，其中，所述前级输送泵必须适当配置，使得前级输送泵产生比回流管路21中的压力更高的压力，以保证流动方向从混合点23经过回流管路21和22到燃料箱1。前级输送泵4具有足够的抽吸量，以吸入来自燃料箱1的燃料，燃料输送泵2能够取消。

在图4中显示另一实施例，其中，冷却管路5布置在高压泵10的回流部11和来自燃料喷射阀20的泄漏的体积流的混合点23之间，其中，高压泵10的回流部11必须适当配置，使得在回流部11中存在比回流管路21中的压力更高的压力，以保证流动方向从混合点23经过回流管路21和22到燃料箱1。在这个实施方式中，取消高压泵10的回流管路12。在这个实施方式中，能够取消燃料输送泵2或者前级输送泵4。

在图5中显示另一实施例，其中，冷却管路5布置在燃料箱1和混合点23之间。附加地，在回流管路22中布置低压泵25，其中，低压泵25必须适当配置，使得在回流21和22中存在比冷却管路5中的压力和混合点23上的压力更低的压力，以保证流动方向从混合点23经过回流管路21和22到燃料箱1。在这种实施方式中，能够取消燃料输送泵2或前级输送泵4。

在图6中显示另一实施例，与图2中的图示不同，回流管路17布置在限压阀16和混合点23之间，其中，回流管路17能够实施为比其他实施例更短。

在图7中显示另一实施例，其中，在图4中，冷却管路5不直接从高压泵10的回流部11供给，与图4不同，而是冷却管路5中的体积流通过在高压泵10的回流管路12中布置的阀7调节。

在图8中显示另一实施例，其中，与图7通过高压泵10的回流管路12调节体积流不同，体积流通过限流阀限制，并因此保证足够的体积流经过冷却管路5到达混合点23上。

在图9中显示另一实施例，其中，除了图7的图示外，流量测量仪26布置在燃料喷射阀20和混合点23之间，以及在混合点23上布置温度传感器27，利用流量测量仪26和温度传感器27，所述通过冷却管路5的流量经由阀7调节。在这里，所述调节不仅经由两个参量(流量和温度)，而且经由这两个参量中的每一个参量调节。在这里，用于任意其他被测量的测量元件则能够取消。替代可调节的阀7，类似于图8，也能够使用可调节的节流阀6代替阀7。

Claims (9)

1.高压喷射系统，具有燃料箱（1）、在燃料箱（1）和用于压缩燃料的高压泵（10）之间的第一连接管路（2,3,4），其中，所述高压泵（10）经由相应的第二连接管路（13,14,15）连接至少一个燃料喷射阀（20），在所述高压泵（10）中被压缩的、通过所述燃料喷射阀（20）中的泄漏的燃料的至少一部分量从所述燃料喷射阀经由与所述燃料箱（1）连接的第一回流管路（21，22）再次返回到所述燃料箱（1）中，其特征在于，

所述高压喷射系统设有冷却管路（5），所述冷却管路（5）将所述燃料箱（1）或所述第一连接管路（2,3,4）或所述高压泵（10）的回流部（11）经由混合点（23）与所述第一回流管路（21,22）连接，其中，所述冷却管路（5）和来自所述燃料喷射阀（20）的泄漏流在其上相遇的所述混合点（23）设置得离所述燃料喷射阀（20）尽可能近，以使燃料在其中超过临界温度的路径长度保持尽可能小。

2.根据权利要求1所述的高压喷射系统，其特征在于，

第一连接管路（2,3,4）包括燃料输送泵（2），其中，所述冷却管路（5）在一端连接在箱侧的燃料输送泵（2）和高压泵（10）之间的该第一连接管路（2,3,4），且在另一端连接所述混合点（23）。

3.根据权利要求1所述的高压喷射系统，其特征在于，

冷却管路（5）由前级输送泵（4）通到混合点（23），其中，所述前级输送泵（4）是所述第一连接管路（2,3,4）的一个元件并且在给所述燃料加压。

4.根据权利要求1所述的高压喷射系统，其特征在于，

所述第二连接管路（13,14,15）至少具有下列部件：

-高压存储器（14）；

-限压阀（16），用于降低所述高压存储器（14）上的压力，

其中，从所述限压阀（16）起存在第二回流管路（17），其中，这个第二回流管路（17）在一端连接在所述高压存储器（14）上的所述限压阀（16），且在另一端直接连接所述混合点（23）或经由另一混合点（24）连接所述第一回流管路（21,22）。

5.根据权利要求1所述的高压喷射系统，其特征在于，

在高压泵（10）和第一回流管路（21,22）之间的第三回流管路（12）中布置至少一个下述结构元件

-节流装置（6）

-阀（7），

其中，所述结构元件（6,7）适用于将来自所述高压泵（10）的所述回流部（11）的或者来自所述高压泵（10）的所述第三回流管路（12）的体积流的至少一部分量引导到在该结构元件（6,7）和所述混合点（23）之间的冷却管路（5）中。

6.根据权利要求1所述的高压喷射系统，其特征在于，

在混合点（23）和燃料箱（1）之间的第一回流管路（21,22）中布置低压泵（25），所述低压泵（25）用于在所述第一回流管路（21,22）中产生低压。

7.根据权利要求5所述的高压喷射系统，其特征在于，

在燃料喷射阀（20）和混合点（23）之间布置流量测量仪（26）或在所述混合点（23）上布置温度传感器（27），借助该流量测量仪或温度传感器所述阀（7）或节流装置（6）被控制来调节通过所述冷却管路（5）的流量。

8.运行高压喷射系统的方法，所述高压喷射系统具有燃料箱（1），在燃料箱（1）和用于压缩所述燃料的高压泵（10）之间的第一连接管路（2,3,4）以及冷却管路（5），其中，所述高压泵（10）经由相应的第二连接管路（13,14,15）连接至少一个燃料喷射阀（20），在所述高压泵（10）中被压缩的、通过所述燃料喷射阀（20）的泄露的燃料的至少一部分量从所述燃料喷射阀经由与所述燃料箱（1）连接的回流管路（21,22）再次返回到所述燃料箱（1）中，所述冷却管路（5）将所述燃料箱（1）或第一连接管路（2,3,4）或所述高压泵（10）的回流部（11）与所述回流管路（21,22）的混合点（23）连接，其特征在于，

所述冷却管路（5）和来自所述燃料喷射阀（20）的泄漏流在其上相遇的所述混合点（23）设置得离所述燃料喷射阀（20）尽可能近，以使燃料在其中超过临界温度的路径长度保持尽可能小，在所述冷却管路（5）中总是保持比所述回流管路（21,22）中的压力更高的压力，并且，所述冷却管路（5）中的温度低于来自所述燃料喷射阀（20）的泄漏量的温度，使得通过在所述混合点（23）混合来自所述冷却管路（5）的较冷的燃料而降低所述回流管路（21,22）中的温度。

9.运行根据权利要求8所述的高压喷射系统的方法，其特征在于，

所述经由冷却管路（5）供给所述混合点的体积流足够大，以在所述回流管路（21,22）中获得对来自所述燃料喷射阀（20）的泄漏的冷却效果。