CN102792002A - 用于向多个发动机部件选择性地提供燃料的燃料递送系统 - Google Patents

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CN102792002A CN2011800133313A CN201180013331A CN102792002A CN 102792002 A CN102792002 A CN 102792002A CN 2011800133313 A CN2011800133313 A CN 2011800133313A CN 201180013331 A CN201180013331 A CN 201180013331A CN 102792002 A CN102792002 A CN 102792002A
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Abstract

一种用于向与发动机相关的发动机燃料递送系统(35)和废气后处理系统(40)提供燃料的系统。该系统包括：燃料源(50)；泵，其能够操作在第一状态以将燃料从燃料源(50)泵送到所述发动机燃料递送系统(35)，并且所述泵(116)能够操作在第二状态以将燃料从所述燃料源(50)泵送到所述废气后处理系统(40)，其中，所述第一状态与所述泵(116)的第一转动方向对应，所述第二状态与所述泵(116)的第二转动方向对应。

Description

用于向多个发动机部件选择性地提供燃料的燃料递送系统
技术领域
本发明涉及一种燃料系统，更具体地涉及包括用于向与发动机相关的多个远程部件选择性地提供燃料的泵送机构的燃料系统。
背景技术
包括柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机以及本领域已知的其他发动机的发动机可排放空气污染物的复杂混合物。这些空气污染物可包含气体和例如颗粒物的固体物质。颗粒物可包括粉尘和称为煤烟的未燃碳粒子。
由于对环境关注的增加，废气排放标准变得更加严格。从发动机排放的颗粒和气体污染物的量可根据发动机的类型、尺寸和/或等级调节。为了满足这些排放标准，发动机制造商在多种不同的发动机技术中进行了改进，例如燃料喷射、发动机管理和空气引入等是其中的几种。另外，发动机制造商已经开发了用于在发动机废气离开发动机后对其进行处理的装置。
发动机制造商已经采用称为颗粒捕集器的废气后处理装置来从发动机的废气流去除颗粒物。颗粒捕集器可包括被设计成捕集颗粒物的过滤器。然而，长时间使用颗粒捕集器会使颗粒物积累在过滤器上，由此造成过滤器的功能和/或发动机性能下降。
一种恢复颗粒捕集器的性能的方法可包括再生。颗粒捕集过滤器系统的再生可通过将过滤器和捕集的颗粒物的温度增加到颗粒物的燃烧温度以上，由此将收集的颗粒物燃料掉并使过滤器系统再生来完成。这种温度增加可通过多种方式来实现。例如，一些系统采用加热元件(例如，电加热元件)直接加热颗粒捕集器的一个或多个部分(例如，过滤材料或者外部壳体)。替代地，一些系统可通过利用提供给该系统的燃料使过滤器系统再生。例如，可通过向柴油氧化催化剂或者类似物提供燃料来形成放热反应。另一些系统可利用在通向颗粒捕集器的排气导管内形成火焰的燃烧燃料的燃烧器加热颗粒捕集器上游的废气。以此方式，废气的温度升高到促进柴油颗粒过滤器再生的程度。
另外，在很多发动机应用中，希望在发动机起动以进行完全燃烧之前进行燃料灌注。灌注泵可在燃料源和燃料输送泵之间设置在发动机系统中。典型地，灌注泵用于从燃料系统去除空气。另外，灌注泵也可在燃料过滤器更换事件中使用。灌注泵通常可手动操作并包括设置在筒状物内的柱塞并将燃料从一个止回阀选择性地泵送到另一个止回阀。在使用时，操作者必须手动地往复运动柱塞几百次以合适地灌注发动机/新的燃料过滤器。
具有出于灌注目的向发动机选择性地提供燃料以及向可能需要使用燃料的后处理系统(例如用来再生柴油颗粒过滤器的燃烧燃料的燃烧器)选择性地提供燃料的单个系统是有利的。本发明涉及一种或多种上述技术。
发明内容
一方面，一种用于将流体从公共源递送到多个位置的系统。该系统包括流体源。还包括与所述流体源相关的泵，该泵能够操作在第一状态以将流体从所述流体源泵送到第一位置，并且该泵能够操作在第二状态以将流体从所述流体源泵送到第二位置。泵的第一状态与泵的第一转动方向对应，泵的第二状态与泵的第二转动方向对应。
又一方面，一种将燃料选择性地提供到发动机燃料递送系统和废气后处理系统的方法。该方法包括提供与所述发动机燃料递送系统和废气后处理系统相关的可逆泵的步骤。该方法包括的另一步骤是提供流体连接到所述可逆泵的燃料源。还包括将燃料从所述燃料源抽吸到可逆泵的步骤。所述方法还包括在可逆泵以第一方向操作时将燃料从可逆泵选择性地引导到发动机燃料递送系统并在所述可逆泵以第二方向操作时将燃料从可逆泵选择性地引导到废气后处理系统的步骤。
在又一方面，一种包括能够产生动力输出的发动机的机器。所述机器还包括与所述发动机相关的废气后处理系统。还包括能够向所述发动机和所述废气后处理系统选择性地提供燃料的燃料递送系统，该燃料递送系统还包括燃料源。燃料递送系统还包括与燃料源相关的泵，泵能够操作在第一状态以将燃料从所述燃料源泵送到发动机，并且泵能够操作在第二状态以将燃料从所述燃料源泵送到再生系统，其中，第一状态与泵的第一转动方向对应，第二状态与泵的第二转动方向对应。
附图说明
图1是一种示例性公开的动力系统的示意说明；和
图2是一种示例性电可逆泵系统的示意和图示说明。
具体实施方式
图1示出动力系统10的一种示例性实施方式。动力系统10可包括内燃发动机20、发动机燃料递送系统35和废气后处理系统40。内燃发动机20可包括一个或多个缸22。出于公开目的，内燃发动机20被描述和描绘为具有4个缸22。然而，本领域技术人员将认识到，内燃发动机20可包括任何合适数量的缸22，并且可以是任何类型的燃烧发动机，例如汽油发动机、柴油发动机或者气体燃料供能的发动机。
内燃机20还可包括可滑动地设置在每个缸22内的活塞24。每个缸22与每个活塞24一起至少部分地限定燃烧室26。本领域技术人员容易认识到，燃烧室26可设置成“直列”构型、“V”构型或者任何其它传统构型。每个活塞24可与曲轴(没显示)连接以在燃烧室26内往复运动。
废气后处理系统40可包括与内燃发动机20连接的废气通道42。可以想到，废气后处理系统40可包括与缸22流体连通的排气歧管(没显示)以接收内燃发动机20产生并从燃烧室26排放的废气。排气歧管可通过废气通道42将废气引导到废气后处理系统40的多个装置。
废气后处理系统40可包括任何数量的后处理或者废气后处理装置44。每个废气后处理装置44可被构造成处理来自内燃发动机20的废气。例如，一个这样的废气后处理装置44可以是能够从废气去除柴油颗粒物的柴油颗粒过滤器。燃料喷射装置46可与柴油颗粒过滤器相关并被构造成喷射和/或燃烧燃料以促进柴油颗粒过滤器的再生。燃料可以在再生事件过程中喷射到废气后处理装置44上游的废气流中。废气后处理装置44可替代地体现为催化剂基底，其被构造成从燃料存在的废气减少例如NOx和/或SOx的废气成分。在一些实施方式中，如果希望，燃料喷射装置46也可与废气后处理装置44成一体。
发动机燃料递送系统35通过至少一个燃料供应线55流体连接到燃料源50。发动机燃料递送系统35还包括一个或多个燃料喷射器65、燃料返回线69和至少一个泵。燃料源50可被构造成存储一定量的燃料。燃料供应线55可设置在燃料源50和燃料喷射器65之间并被构造成将燃料从燃料源50引导到燃料喷射器65。燃料供应线55可通过各个燃料线66将燃料引导到燃料喷射器65。每个燃料喷射器65可以至少部分地设置在每个缸22内并且可以是被构造成加压燃料并将加压过的燃料喷射到内燃发动机20的每个相关燃烧室26内的单元式燃料喷射器。燃料返回线69可将燃料喷射器65流体连接到燃料源50，并可被构造成将多余的燃料从燃料喷射器65引导到燃料源50。可以想到，燃料返回线69可包括例如冷却器、止回阀、压力调节器等的各种部件。
发动机燃料递送系统35还可包括可逆泵系统70、输送泵72和高压泵73，均可设置成与燃料供应线55连通。在灌注事件过程中，可逆泵系统70可被构造成经过过滤器78从燃料源50朝着输送泵72选择性地引导燃料。
反之，在废气后处理事件过程中，可逆泵系统70还可通过燃料线83将燃料从燃料源50选择性地引导至废气处理装置44。需要燃料的废气后处理事件的例子包括柴油颗粒过滤器(DPF)再生、配量系统和选择性催化还原系统。输送泵72可以被构造成在内燃发动机20的正常操作过程中(即，已经完成起动事件后的操作过程中)将燃料从燃料源50输送到高压泵73、共轨77和燃料喷射器65。发动机燃料递送系统35还可包括被构造成清洁燃料的过滤器76和78。过滤器76和78可以是本领域已知的任何类型的合适的过滤器，并且可设置在燃料供应线55内的任何合适位置，例如输送泵72的下游。可以想到，如果希望，发动机燃料递送系统35可在燃料供应线55内包括本领域已知的其他部件，例如压力调节器和止回阀。
图2示出了可逆泵系统70的详细图示。如前所述，可逆泵系统70可用于在灌注事件过程中向过滤器78和输送泵72选择性地提供燃料，以及在例如DPF再生的废气后处理事件过程中朝着废气后处理装置44提供燃料。可逆泵系统70包括：为燃料提供方向控制的可逆泵116；提供过滤的过滤器120；多个止回阀122、124、126；多个燃料供应线55、130、132、136、138、140和83，如下面详细描述的。止回阀122、124、126可以是单向止回阀，使得流经该止回阀的流体只能在一个方向上经过而防止流体以相反方向上流动。可具有压力调节器127以管理燃料压力。本领域技术人员可认识到，压力调节器127可以是单向压力释放阀或者其他类似的压力调节器。此外，本领域技术人员将认识到，压力调节器127不是本发明的关键部分。
在一种示例性实施方式中，可逆泵116是包括可以在第一转动方向和相反的第二转动方向上操作的直流(DC)马达的电泵。第一转动方向对应于图2中标为“方向A”的箭头，第二转动方向对应于图2中标为“方向B”的箭头。马达的每个转动操作方向对应于燃料流经可逆泵116的方向，如下描述。尽管一直描述的是包括DC马达，但可逆泵也可包括提供用于操作可逆泵116的相反转动方向的任何其他机构。
当可逆泵116以方向A操作时，可逆泵系统70内的燃料总的沿虚线燃料路径144并如图2中所示从右至左流经可逆泵116。在发动机灌注事件过程中，使可逆泵116中的马达沿方向A转动。可逆泵116中的马达以方向A的转动以以下方式从燃料源50朝着可逆泵116并且朝着发动机燃料递送系统35离开可逆泵系统70抽吸燃料。燃料经燃料供应线55离开燃料源50并被引导经过过滤器120。接着，燃料经燃料供应线138引导到止回阀124。可逆泵116的转动经止回阀124顺着燃料供应线140抽吸燃料，在此处燃料进入可逆泵116。可逆泵116接着将燃料泵送到燃料供应线136，其中，燃料离开可逆泵系统70。通过止回阀122和通过位于关闭位置的压力调节器127(如果有的话)防止离开可逆泵系统70的燃料经燃料供应线132引导回燃料源。
当可逆泵116以方向B操作时，来自燃料源50的燃料被递送到可逆泵系统70，总的遵循虚线燃料路径146并如图2所示从左到右方向流经可逆泵116。可逆泵116中的马达以方向B的转动从燃料源50朝着可逆泵116抽吸燃料并使其离开可逆泵系统70，其中燃料被递送到例如DPF和燃烧燃料的燃烧器的废气后处理系统。当可逆泵116以方向B操作时，燃料以以下方式流动。燃料经燃料供应线55离开燃料源50并被引导经过过滤器120。燃料接着被引导至并经过止回阀122，其中其继续朝着可逆泵116经过燃料供应线132和136。然后，燃料进入并离开可逆泵116，其中其经过燃料供应线40递送至并经过止回阀126。在经过止回阀126后，燃料接着经过燃料线83递送出可逆泵系统70。此时，燃料被递送至例如图1所示的废气后处理系统。可逆泵116的燃料递送可能比废气后处理系统40所需的燃料多。如果出现这种情况，递送到可逆泵116的入口的过多燃料可经压力调节器127引导离开可逆泵116。当可逆泵以方向B操作时，止回阀126和124防止燃料返回燃料源50。
本领域技术人员认识到，尽管显示了可逆泵系统70将燃料选择性地递送到发动机燃料递送系统和废气后处理系统，但可逆泵系统70也可以被构造成出于很多目的将任何流体从公共源选择性地递送至任何两个分离的系统或者位置，而不超出本发明的范围和精神。工业实用性
本发明的燃料递送系统在包括例如柴油发动机、汽油发动机和气体燃料供能发动机的各种类型发动机中具有广泛应用。本发明的燃料递送系统分离地将燃料经输送泵递送到发动机以进行燃烧以及经可逆电泵系统以进行灌注和废气后处理。以此方式，出于燃烧目的的到发动机的燃料递送基本不会受到到废气后处理装置的燃料递送的影响，反过来也是如此。因此，本发明的燃料递送系统可以高效和成本有效的方式向多个系统提供燃料。
在操作中，与发动机相关的电子控制模块(ECM)或者其他控制器向可逆泵116提供控制信号。当发动机燃料递送系统35需要燃料时，ECM向可逆泵116提供控制信号，使得可逆泵116的马达以方向A操作。当废气后处理系统40需要燃料时，ECM向可逆泵116提供控制信号，使得可逆泵的马达以方向B操作。采用此发动机的机器的操作者可借助机器上设置的开关为ECM指示希望的燃料路径。替代地，发动机ECM可独立地确定何时启动和/或颠倒可逆泵116的马达的操作方向。
本领域技术人员将明白，可以对公开的燃料系统进行多种修改和变型而不脱离本发明的范围。通过考虑说明书和本文公开的系统的实践，本领域技术人员将清楚燃料系统的其他实施方式。说明书和例子意在被认为仅是示例性的，本发明的真正范围通过权利要求书及其等同范围指明。

Claims (19)

1.一种用于将流体从公共源递送到多个位置的系统，包括：
流体源(50)；
与所述流体源(50)相联的泵(116)，所述泵能够操作在第一状态以将流体从所述流体源(50)泵送到第一位置，并且所述泵能够操作在第二状态以将流体从所述流体源(50)泵送到第二位置，其中，所述第一状态与所述泵(116)的第一转动方向对应，所述第二状态与所述泵(116)的第二转动方向对应。
2.如权利要求1所述的系统，其中，所述泵(116)是具有直流马达的可逆电泵。
3.如权利要求1所述的系统，还包括：
过滤器(120)；
第一止回阀(122)；
第二止回阀(124)；和
第三止回阀(126)。
4.如权利要求3所述的系统，其中，所述流体源(50)、所述过滤器(120)、所述第一止回阀(122)、所述泵(116)和所述第一位置串联顺序布置。
5.如权利要求4所述的系统，其中，所述流体源(50)、所述过滤器(120)、所述第二止回阀(124)、所述泵(116)、所述第三止回阀(126)和所述第二位置串联顺序布置。
6.如权利要求5所述的系统，其中，所述第一止回阀(122)、所述第二止回阀(124)和所述第三止回阀(126)布置成使得在所述泵(116)操作在所述第一状态时，流体从所述流体源(50)递送到所述第一位置并与所述第二位置阻断，并且在所述泵(116)操作在所述第二状态时，流体从所述流体源(50)递送到所述第二位置并与所述第一位置阻断。
7.如权利要求6所述的系统，其中，所述流体是燃料。
8.如权利要求7所述的系统，其中，所述第一位置是发动机燃料递送系统(35)，所述第二位置是废气后处理系统(40)。
9.一种将燃料选择性地提供到发动机燃料递送系统(35)和废气后处理系统(40)的方法，所述方法包括以下步骤：
提供与所述发动机燃料递送系统(35)和废气后处理系统(40)相联的可逆泵(116)；
提供流体连接到所述可逆泵(116)的燃料源(50)；
将燃料从所述燃料源(50)抽吸到所述可逆泵(116)；和
在所述可逆泵(116)以第一方向操作时将所述燃料从所述可逆泵(116)选择性地引导到所述发动机燃料递送系统(35)并在所述可逆泵(116)以第二方向操作时将所述燃料从所述可逆泵(116)选择性地引导到所述废气后处理系统(40)。
10.如权利要求9所述的方法，其中，所述抽吸步骤包括对所述燃料进行过滤。
11.如权利要求10所述的方法，其中，在所述可逆泵(116)以第一方向操作时，所述选择性地引导的步骤还包括以下顺序步骤：过滤所述燃料、将所述燃料引导经过第一止回阀(122)、将所述燃料引导经过所述可逆泵(116)以及将所述燃料引导到所述发动机燃料递送系统(35)。
12.如权利要求11所述的方法，其中，在所述可逆泵(116)以第二方向操作时，所述选择性地引导的步骤还包括以下顺序步骤：过滤所述燃料、将所述燃料引导经过第二止回阀(124)、将所述燃料引导经过所述可逆泵(116)、将所述燃料引导经过第三止回阀(126)以及将所述燃料引导到所述废气后处理系统(40)。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述第一止回阀(122)、所述第二止回阀(124)和第三止回阀(126)布置成使得在所述可逆泵以所述第一方向操作时，燃料被引导到所述发动机燃料递送系统(35)并与所述废气后处理系统(40)阻断，并且在所述可逆泵以所述第二方向操作时，燃料被引导到所述废气后处理系统(40)并与所述发动机燃料递送系统(35)阻断。
14.一种机器，包括：
发动机，其能够产生动力输出；
与所述发动机相联的废气后处理系统(40)；和
燃料递送系统，其能够向所述发动机和所述废气后处理系统(40)选择性地提供燃料，所述燃料系统包括：
燃料源(50)；和
泵(116)，其与所述燃料源(50)相联，所述泵(116)能够操作在第一状态以将燃料从所述燃料源(50)泵送到所述发动机，并且所述泵(116)能够操作在第二状态以将燃料从所述燃料源(50)泵送到所述再生系统，其中，所述第一状态与所述泵(116)的第一转动方向对应，所述第二状态与所述泵(116)的第二转动方向对应。
15.如权利要求14所述的机器，其中，所述泵(116)是具有直流马达的可逆电泵。
16.如权利要求15所述的机器，还包括：
过滤器(120)；
第一止回阀(122)；
第二止回阀(124)；和
第三止回阀(126)。
17.如权利要求16所述的机器，其中，所述流体源(50)、所述过滤器(120)、所述第一止回阀(122)、所述泵(116)和所述第一位置串联顺序布置。
18.如权利要求17所述的机器，其中，所述流体源(50)、所述过滤器(120)、所述第二止回阀(124)、所述泵(116)、所述第三止回阀(126)和所述第二位置串联顺序布置。
19.如权利要求18所述的机器，其中，所述第一止回阀(122)、所述第二止回阀(124)和所述第三止回阀(126)布置成使得在所述泵(116)操作在所述第一状态时，燃料从所述燃料源(50)递送到所述发动机并与所述废气后处理系统(40)阻断，并且在所述泵(116)操作在所述第二状态时，燃料从所述燃料源(50)递送到所述废气后处理系统(40)并与所述发动机阻断。
CN2011800133313A 2010-03-11 2011-03-10 用于向多个发动机部件选择性地提供燃料的燃料递送系统 Pending CN102792002A (zh)

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PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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