CN103306868A

CN103306868A - 用于柴油燃料系统的双金属恒温流动阀

Info

Publication number: CN103306868A
Application number: CN2013100682877A
Authority: CN
Inventors: G.G.林克; W.L.威莱里; J.J.米尔顿; R.A.布卡弗里
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2013-09-18
Also published as: US20130233283A1

Abstract

提供了一种用于柴油发动机的燃料系统,其包括用于存储燃料的燃料供应箱模块。燃料供应箱模块包括燃料泵模块储存器,其具有箱内低压提升泵和双金属恒温流动阀。燃料系统还包括用于过滤从燃料供应箱模块泵送的燃料的燃料过滤模块、用于从燃料过滤模块泵送燃料的高压泵、用于接收来自高压泵的燃料的柴油发动机，以及用于燃料回流至双金属恒温流动阀的燃料回流管路。双金属恒温流动阀包括与回流燃料热连通的双金属元件。双金属元件响应于热连通而挠曲，从而回流燃料流至燃料泵模块储存器和箱内低压提升泵中的一个。

Description

用于柴油燃料系统的双金属恒温流动阀

技术领域

本发明涉及一种用于柴油发动机的燃料系统，更特别地，涉及用于这种系统的一种双金属恒温流动阀。

背景技术

在传统的柴油发动机中，燃料系统将过量或过剩的燃料提供至发动机。在发动机运行期间这些多余燃料被加热，继而可以回流至燃料箱。已知的是当柴油燃料低于特定低温时，石蜡晶体将固化在燃料中。当晶体开始出现，它们会聚集在燃料过滤器上。此外，如果流至发动机的燃料建立过多的热量，系统不在优化水平运行。现在的系统在流动阀内使用蜡元件来根据需要引导热或冷的回流燃料。

发明内容

提供了一种用于柴油发动机的燃料系统,其包括用于存储燃料的燃料供应箱模块。燃料供应箱模块包括具有箱内低压提升泵的燃料泵模块储存器和在燃料泵模块储存器内的双金属恒温流动阀。燃料系统还包括燃料过滤模块、高压泵、柴油发动机和燃料回流管路，所述燃料过滤模块被连接至箱内低压提升泵，用来过滤从燃料供应箱模块泵送的燃料，高压泵被连接至泵过滤模块，用于泵送来自燃料过滤模块的燃料，所述柴油发动机被连接至高压泵，用来接收来自高压泵的燃料，所述燃料回流管路从柴油发动机连接至双金属恒温流动阀，用来使燃料回流至双金属恒温流动阀。双金属恒温流动阀包括与回流燃料热连通的双金属元件。回流燃料流过双金属恒温流动阀，引起双金属元件响应于热连通而挠曲（deflect），从而燃料流至燃料泵模块储存器和箱内低压提升泵中的至少一个。从而，当回流燃料的温度低于预定的温度范围时，双金属元件挠曲，使得燃料流至箱内低压提升泵，且可以减少不期望的冷燃料的效果。另外，当回流燃料的温度高于预定的温度范围时，双金属元件挠曲，使得燃料流至燃料泵模块储存器，可以使过量的热量耗散。

在第一和第二个实施例中，双金属恒温流动阀具有阀门本体，所述阀门本体包括燃料回流口、燃料泵模块储存器口、燃料供应口和连接至燃料回流口的燃料腔体，回流燃料流过所述燃料腔体。双金属元件延伸进入燃料腔体，且与回流燃料热连通。回流燃料引起双金属元件响应于热连通而挠曲，从而回流燃料流至燃料泵模块储存器口和燃料供应口中的至少一个。双金属元件通过响应于流过燃料回流口的燃料的温度而挠曲或伸长来引导燃料。当回流燃料的温度在预定的温度范围之内时，双金属元件不完全挠曲，因此，根据挠曲量，回流燃料被引导为在燃料供应口和燃料泵模块储存器口二者之间分流。当回流燃料的温度低于预定温度范围时，双金属元件则充分地挠曲，以将回流燃料引导至燃料供应口。当回流燃料的温度高于预定温度范围时，双金属元件则充分地挠曲，以将回流燃料引导至燃料泵模块储存器口。

在另一个实施例中，双金属恒温流动阀包括大致圆柱形的阀门本体，其具有弯曲部并具有至少一个孔。大致圆柱形的阀门本体具有燃料回流口和燃料供应口，用来引导回流燃料的流动。孔具有盖住它的双金属元件。双金属元件响应于流过大致圆柱形的阀门本体的回流燃料的预定温度而远离至少一个孔挠曲。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是用于柴油发动机的燃料系统的示意图，所述燃料系统包括根据本发明的指导建立的双金属恒温流动阀。

图2是本发明的双金属恒温流动阀的第一实施例的剖面示图，其中可挠曲板形式的双金属元件在中立设计位置。

图3是显示了燃料流过双金属恒温流动阀的剖面示意图，其中可挠曲的弹簧形式的双金属元件在图2的中立设计位置。

图4是本发明的双金属恒温流动阀的第一实施例的剖面示图，其中可挠曲板形式的双金属元件在热起动设计位置。

图5是显示了燃料流过双金属恒温流动阀的剖面示意图，其中可挠曲的弹簧形式的双金属元件在图4的热起动设计位置。

图6是本发明的双金属恒温流动阀的第一实施例的剖面示图，其中可挠曲板形式的双金属元件在冷起动设计位置。

图7是显示了燃料流过双金属恒温流动阀的剖面示意图，其中可挠曲的弹簧形式的双金属元件在图6的冷起动设计位置。

图8是本发明的双金属恒温流动阀的第二实施例的剖面示图，其中可挠曲板形式的双金属元件在中立设计位置。

图9A是本发明的双金属恒温流动阀的第二实施例的剖面示图，其中可挠曲板形式的双金属元件在热起动设计位置。

图9B是第二个实施例的剖视图，其沿图9A的线9B-9B截取，以显示成形的挠曲的双金属元件。

图10是本发明的双金属恒温流动阀的第二实施例的剖面示图，其中可挠曲板形式的双金属元件在冷起动设计位置。

图11是本发明的双金属恒温流动阀的第三实施例的剖面视图，所述双金属恒温流动阀具有可挠曲板形式的双金属元件。

图12是安装在支撑材料上的可挠曲板形式的双金属元件的示意图，其适用于本发明的第三个实施例。

具体实施方式

参考附图，相同的附图标记在若干幅视图中表示相同的部件，图1示出了用于柴油发动机30的燃料系统50。柴油燃料通过燃料供应箱填充管12被供应至燃料供应箱模块10。通过位于燃料供应箱模块10内的燃料泵模块储存器38内的箱内低压提升泵20将燃料从燃料供应箱模块10泵送。燃料通过燃料泵模块入口粗滤器34（strainer）（通常是筛网材料）和箱内低压提升泵入口36进入箱内低压提升泵20。燃料通过箱内低压提升泵出口22移动进入燃料供给管路24。燃料供给管路24连接至燃料过滤模块26，所述燃料过滤模块26包括燃料过滤器、脱水器和/或加热器。当燃料低于预定温度时，燃料过滤模块26内的加热器可以加热燃料。低压供应管路连接燃料过滤模块26与高压泵28，所述高压泵28安装在柴油发动机30上。高压供应管路连接高压泵28与柴油发动机30。柴油发动机30包括具有喷射器的轨道和若干其他部件，其未示出但是已知。未在柴油发动机的运行中使用的多余的燃料通过燃料回流管路32回流至燃料供应箱模块10。多余燃料已经由柴油发动机30加热。

根据与本发明，多余燃料通过燃料回流管路32回流至双金属恒温流动阀100（位于燃料供应箱模块10内的燃料泵模块储存器38内）的燃料回流口120。如在以下描述中详细所述，以及在图2、3、4、5、6和7中所示；该多余燃料（在本说明书的描述中称为回流燃料）流过双金属恒温流动阀100，引起双金属元件130或131响应于来自燃料回流管路32的回流燃料的温度而挠曲。该双金属恒温流动阀100将回流燃料引导至燃料泵模块储存器口140（通往燃料泵模块储存器38）和燃料供应口150（通往箱内低压提升泵20）中的一个或全部两个。如图2、4、6、8、9A、9B、10、11和12中所示，双金属元件可以是可挠曲板的形式。如图3、5和7中所示，双金属元件可以是可挠曲的弹簧（deflectable spring）形式。

参考图2和3，双金属恒温流动阀100的第一个实施例包括阀门本体102，其具有连接至图1的燃料回流管路32的燃料回流口120。双金属恒温流动阀100的阀门本体102具有阀门本体内壁112，且插入构件104具有插入构件内壁106。阀门本体内壁112和插入构件内壁106形成燃料腔体110。双金属元件130、131在相应的第一端132、133处附接至插入构件内壁106。每个双金属元件130、131由温度感应材料组成，所述温度感应材料实际上感知回流燃料的温度。

再次参考图2和3，双金属元件130、131各自的第二端134、135延伸进入双金属恒温流动阀100的燃料腔体110，并处于热连通或自由地做出响应，因为流过燃料回流口120进入燃料腔体110的燃料的温度引起组成双金属元件130、131的金属伸长或挠曲。可挠曲板形式的双金属元件130成形为根据需要引导或停止回流燃料的流动。可挠曲的弹簧形式的双金属元件131包括成形为根据需要引导或停止回流燃料的流动第一弹簧头部137和第二弹簧头部139。如果需要，止动件（stop）136可以附接至双金属恒温流动阀100的阀门本体内壁112，用于双金属元件130挠曲抵靠到该止动件。进入燃料回流口120的流入燃料（Fin）的温度使得，双金属元件130、131不完全挠曲，从而允许流出燃料（Fout）根据挠曲的量通过燃料泵模块储存器口140（通往图1中所示的燃料泵模块储存器30）和通过燃料供应口150（通往图1中所示的箱内低压提升泵20）而流出。这称为双金属元件130、131的中立设计位置（neural design position），当回流燃料的温度范围是预定温度范围（例如在25和40摄氏度之间）时可发生。

参考图4和5，显示了具有阀门本体102的双金属恒温流动阀100的第一个实施例，其中的燃料温度高于预定温度范围。双金属恒温流动阀100的阀门本体102具有阀门本体内壁112，且插入构件104具有插入构件内壁106。阀门本体内壁112和插入构件内壁106形成燃料腔体110。双金属元件130、131在各自的第一端132、133处附接至插入构件内壁106。每个双金属元件130、131由温度感应材料组成，所述温度感应材料实际上感知回流燃料的温度。

再次参考图4和5，双金属元件130、131各自的第二端134、135延伸进入双金属恒温流动阀100的燃料腔体110，并处于热连通或自由地做出响应，因为流过燃料回流口120并进入燃料腔体110的燃料的温度引起组成双金属元件130、131的金属拉长或挠曲。如果需要，止动件（stop）136可以附接至双金属恒温流动阀100的阀门本体内壁112，用于绕双金属元件130挠曲抵靠该止动件。进入燃料回流口120的流入燃料（Fin）的温度使得双金属元件130、131挠曲，以阻断通道或使得第二弹簧头部139阻断通道，所述通道分别穿过燃料供应口150，因此大部分进入双金属恒温流动阀100的流入燃料（Fin）穿过燃料泵模块储存器口140离开。当流入燃料（Fin）的温度高于预定温度范围时发生这种情况。通过将大部分流出燃料（Fout）引导至燃料泵模块储存器口140，经加热的燃料回流至燃料泵模块储存器38（图1中所示），并被引导离开柴油发动机30（图1中所示），以在正常的车辆运行中使过量的热量耗散在大量燃料中。（高于预定温度范围的温度可以是例如高于25至40摄氏度的温度范围。）

参考图6和7，显示了具有阀门本体102的双金属恒温流动阀100的第一个实施例，其燃料温度低于预定温度范围。双金属恒温流动阀100的阀门本体102具有阀门本体内壁112，且插入构件104具有插入构件内壁106。阀门本体内壁112和插入构件内壁106形成燃料腔体110。双金属元件130、131在各自的第一端132、133处附接至插入构件内壁106。每个双金属元件130、131由温度感应材料组成，所述温度感应材料实际上感受回流燃料的温度。

再次参考图6和7，双金属元件130、131各自的第二端134、135延伸进入双金属恒温流动阀100的燃料腔体110，并处于热连通或自由地做出响应，因为流过燃料回流口120并进入燃料腔体110的燃料的温度引起组成双金属元件130、131的金属拉长或挠曲。如果需要，止动件（stop）136可以附接至双金属恒温流动阀100的阀门本体内壁112，用于让双金属元件130挠曲抵靠止动件。进入燃料回流口120的流入燃料（Fin）的温度使得双金属元件130、131挠曲，以阻断通道或使得第一弹簧头部137阻断通道，所述通道穿过燃料泵口140，因此大部分进入双金属恒温流动阀100的流入燃料（Fin）穿过燃料供应口150离开。当流入燃料（Fin）的温度低于预定温度范围时发生这种情况。通过将大部分流出燃料（Fout）引导至燃料供应口150，经加热的燃料回流至箱内低压提升泵20（图1中所示），并最终流至柴油发动机30（图1中所示），从而可降低较冷燃料的不希望的效果。（低于预定温度范围的温度可以是例如低于25至40摄氏度的温度范围。）

参考图8，双金属恒温流动阀200的第二个实施例包括阀门本体202，其具有连接至燃料回流管路（例如图1中所示的燃料回流管路32）的燃料回流口220。双金属恒温流动阀200的阀门本体202具有阀门本体内壁212，且插入构件204具有插入构件内壁206。阀门本体内壁212和插入构件内壁206形成燃料腔体210。双金属元件230在第一端232处附接至插入构件内壁206。双金属元件230由温度感应材料组成，所述温度感应材料实际上感应回流燃料的温度。双金属元件230的第二端234延伸进入双金属恒温流动阀200的燃料腔体210，并处于热连通或自由地做出响应，因为流过燃料回流口220并进入燃料腔体210的回流燃料的温度引起组成双金属元件130、230的金属拉长或挠曲。进入燃料回流口220的回流燃料的温度使得双金属元件230不完全挠曲，从而允许燃料根据挠曲的量而穿过燃料泵模块储存器口240和穿过燃料供应口250流出。这称为双金属元件230的中立设计位置，且当回流燃料的温度范围在预定温度（例如在25和40摄氏度之间）时可发生。

参考图9A和9B，显示了具有阀门本体202的双金属恒温流动阀200的第二个实施例，其中进入燃料回流口220的燃料温度高于预定温度范围。双金属恒温流动阀200的阀门本体202具有阀门本体内壁212，且插入构件204具有插入构件内壁206。阀门本体内壁212和插入构件内壁206形成燃料腔体210。双金属元件230在第一端232处附接至插入构件内壁206。双金属元件230的第二端234延伸进入双金属恒温流动阀200的阀门本体202的燃料腔体210，并自由地移动，因为流过燃料回流口220的回流燃料的温度引起组成双金属元件230的金属拉长或挠曲。由于回流燃料高于预定温度范围，所以双金属元件230挠曲，以至少部分地阻断穿过燃料供应口250的通道。大部分进入双金属恒温流动阀200的阀门本体202的燃料穿过燃料泵模块储存器口240流出。由于双金属元件230相对于燃料泵模块储存器口240的安装位置，双金属元件230应该被成形为允许回流燃料在双金属元件230和双金属恒温流动阀200的阀门本体202的内壁212之间传输，从而，穿过燃料泵模块储存器口240的回流燃料比穿过燃料供应口250的更多。在图9B中显示并在下文中描述的形状允许回流燃料在第一端232附近在双金属元件周围流动，并流出燃料泵储存器口240。当流入燃料的温度高于预定温度时发生这种情况。通过将大部分流出燃料引导至燃料泵模块储存器口240，经加热的燃料回流至燃料泵模块储存器38（图1中所示），并被引导离开燃料系统部件和柴油发动机30（图1中所示），以在正常的车辆运行中使过量的热量耗散在大量燃料中。参考图9B，沿线9B-9B截取的图9A的成形的挠曲双金属元件的横截面图显示了：回流燃料可在双金属元件230和阀门本体202的阀门本体内壁212之间流动，从而更多的回流燃料流过燃料泵模块储存器口240。

参考图10，显示了具有阀门本体202的双金属恒温流动阀200的第二个实施例，其中进入燃料回流口220的燃料温度低于预定温度范围。双金属恒温流动阀200的阀门本体202具有阀门本体内壁212，且插入构件204具有插入构件内壁206。阀门本体内壁212和插入构件内壁206形成燃料腔体210。双金属元件230在第一端232处附接至插入构件内壁206。双金属元件230的第二端234延伸进入双金属恒温流动阀200的本体202的燃料腔体210，并自由地移动，因为流过燃料回流口220的回流燃料的温度引起组成双金属元件230的金属拉长或挠曲。如图10中所示，进入燃料回流口220的回流燃料的温度使得双金属元件230挠曲，以至少部分地阻断穿过燃料泵模块储存器口240的通道。当回流的流入燃料的温度低于预定温度范围时发生这种情况。通过将回流的流出燃料引导至燃料供应口250，经加热的燃料回流至箱内低压提升泵20（图1中所示），并最终流至柴油发动机30（图1中所示），从而可降低较冷燃料的不希望的效果。

参考图11，示出了双金属恒温流动阀300的第三个实施例，其中标准管子或大致圆柱形的构件包括阀门壳体或大致圆柱形的阀门本体318。大致圆柱形的阀门本体318具有弯曲部314和盖住至少一个孔340的至少一个双金属元件330。如果合适或希望，另一个双金属元件360盖住另一个孔340，两个双金属元件330和360的第一端332或362分别地附接至大致圆柱形的阀门本体318的外壁316，以在较冷的回流燃料温度下盖住大致圆柱形的阀门本体318中的孔340。在第三个实施例中，孔340起到对应于本发明的第一和第二个实施例中的燃料泵模块储存器口140和240的作用。当进入燃料回流口320的燃料的温度低于预定的温度时，燃料流出燃料供应口250。当进入燃料回流口320的燃料的温度变得足够高（例如高于40摄氏度），双金属元件330和360的第二端334和364分别挠曲远离大致圆柱形本体318或附接至外壁316的止动件336。从而，被加热的回流燃料能够直接的流入燃料泵模块储存器38（图1中所示），因为，由于双金属元件330和360的挠曲，已经打开更直的流过路径，经加热的回流燃料不趋于流过大致圆柱形的阀门本体318的弯曲部314。在该实施例中，该挠曲允许回流燃料流过孔340，所述孔340在本实施例中用作燃料泵模块储存器口。如图12中所示，为了给双金属元件360提供更多的结构，双金属元件可以安装在支持材料338上，所述支持材料338例如是一块塑料、金属等，只要该支撑材料与双金属元件响应于回流燃料的温度而挠曲。

本发明中使用的双金属元件的双金属部分包括金属，所述金属组合起来在15摄氏度与80摄氏度之间的温度下或在系统要求所支配的其他温度下挠曲。注意到，双金属元件的双金属部分可以安装在附加的材料上，当存在经加热或冷却的燃料时，所述材料与双金属部分一起挠曲。进一步注意到，双金属部分不应该将可能导致低系统性能的材料引入该系统。

尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。

Claims

1.一种用于柴油发动机的燃料系统，其包括：

用于存储燃料的燃料供应箱模块，该燃料供应箱模块包括燃料泵模块储存器,所述燃料泵模块储存器具有在燃料泵储存器模块内的箱内低压提升泵和双金属恒温流动阀；

燃料过滤器模块，连接至箱内低压提升泵，用来过滤从燃料供应箱模块泵送的燃料；

高压泵，连接至燃料过滤器模块，用来从燃料过滤器模块泵送燃料；

柴油发动机，连接至高压泵，用来从高压泵接收燃料；和

燃料回流管路，从柴油发动机连接至双金属恒温流动阀，用来使燃料回流至双金属恒温流动阀；

其中，双金属恒温流动阀包括与回流燃料热连通的双金属元件；

其中，回流燃料流过双金属恒温流动阀，引起双金属元件响应于热连通而挠曲，从而燃料流至燃料泵模块储存器和箱内低压提升泵中的至少一个。

2.如权利要求1所述的燃料系统，其中双金属恒温流动阀包括燃料腔体，回流燃料流过所述燃料腔体。

3.如权利要求2所述的燃料系统，其中双金属恒温流动阀具有阀门本体和插入构件，所述阀门本体具有阀门本体内壁，所述插入构件具有插入构件内壁，它们形成燃料腔体；双金属元件具有第一端和第二端；双金属元件的第一端附接至插入构件内壁，而双金属元件的第二端延伸进入双金属恒温流动阀的燃料腔体。

4.如权利要求1所述的燃料系统，其中当回流燃料的温度高于预定温度范围时，双金属元件挠曲，从而燃料流动至燃料泵模块储存器。

5.如权利要求1所述的燃料系统，其中当回流燃料的温度低于预定温度范围时，双金属元件挠曲，从而燃料流动至箱内低压提升泵。

6.一种双金属恒温流动阀，其包括：

阀门本体，其具有：

燃料回流口、燃料泵模块储存器口、燃料供应口和燃料腔体，所述燃料腔体连接至燃料回流口，且回流燃料穿过所述燃料腔体流动；和

双金属元件，延伸进入燃料腔体，且与回流燃料热连通；其中，回流燃料引起双金属元件响应于热连通而挠曲，从而燃料流至燃料泵模块储存器口和燃料供应口中的至少一个。

7.如权利要求6所述的双金属恒温流动阀，其中，当回流燃料的温度高于预定温度范围时，双金属元件挠曲，以将回流燃料引导至燃料泵模块储存器口。

8.如权利要求6所述的双金属恒温流动阀，其中，当回流燃料的温度低于预定温度范围时，双金属元件挠曲，以将回流燃料引导至燃料供应口。

9.如权利要求6所述的双金属恒温流动阀，其中双金属恒温流动阀具有阀门本体和插入构件，所述阀门本体具有阀门本体内壁，所述插入构件具有插入构件内壁，它们形成燃料腔体；双金属元件具有第一端和第二端；双金属元件的第一端附接至插入构件内壁而双金属元件的第二端延伸进入双金属恒温流动阀的燃料腔体。

10.如权利要求6所述的双金属恒温流动阀，其中双金属元件是可挠曲的弹簧。