CN103362699A - 柴油燃料供给系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种柴油燃料供给系统，包括：柴油发动机(100)；燃料冷却器(102)；燃料箱(106)；和补给阀(104)。

Description

柴油燃料供给系统
技术领域
本发明涉及用于作业车辆的柴油燃料供给系统。
背景技术
在典型的柴油燃料供给回路中，给储存器或箱供应柴油燃料，柴油燃料又被供给到柴油发动机。循环柴油燃料回路被连接在发动机和燃料箱之间，其中一条燃料管线从燃料箱延伸到柴油发动机，以向发动机供给燃料，并且另一条燃料管线从柴油发动机延伸返回到燃料箱，以将溢出燃料返回到燃料箱。
在这种闭环回路中设置至少一个泵，以加压柴油燃料和从燃料箱移动柴油燃料通过发动机和返回到燃料箱。
过量的柴油燃料通常由泵提供，使得在操作者对发动机设置大的需求时，例如，通过踏在油门踏板上，将会有足够的柴油燃料供给到发动机，以满足任何动力要求。当操作者不需要这么多动力时，操作者松开油门踏板，允许发动机放慢以空转或放慢至某个较低的动力设置，在这种较低的动力设置中发动机消耗更少的燃料。
必须允许产生过量(excess)燃料的泵将过量燃料传送到某处。出于这个原因，在燃料回路中设置旁路阀，该旁路阀允许来自泵的这种过量燃料旁路发动机，并且返回到燃料箱。
加压燃料并且传送燃料通过发动机室的过程导致柴油燃料相当大程度地升温。温度可以高达100℃或110℃。在燃料返回到燃料箱之前，必须去除这种热量。处于这个原因，通常在燃料从发动机到燃料箱的返回路径中设置燃料冷却器。
然而，在新的结构中，车辆已经设置有由诸如轻金属合金之类的导热材料制成并且被放置在产生热量的发动机室本身中或靠近发动机室本身的燃料箱。这导致燃料箱从环境中吸收大量的热量。
传递到燃料箱中的燃料的这种附加的热量产生问题。以升高的温度(例如70℃)从燃料箱开始的燃料可能损坏其他发动机部件。
本发明的目的是提供一种降低提供给发动机的燃料的温度的柴油燃料供给回路。这个优势由如根据权利要求1中描述的本发明提供。由在其他权利要求中描述的修改提供额外的改进。
发明内容
在根据本发明的一个方面，提供用于柴油发动机的燃料系统，该燃料系统包括燃料冷却器、燃料箱和补给阀。燃料冷却器具有燃料入口和燃料出口。该燃料入口连接到柴油发动机的燃料出口，以接收来自柴油发动机的燃料出口的过量燃料。
燃料冷却器具有燃料入口和燃料出口。该燃料出口连接到补给阀的燃料入口，以接收由燃料冷却器冷却的燃料。
补给阀具有两个燃料入口和燃料出口。燃料入口连接到燃料箱，以从燃料箱接收燃料。
来自燃料冷却器的再循环燃料和从燃料箱接收的补给燃料在补给阀处混合，并且被传输到发动机。
发动机是内燃机并且具有燃料入口和燃料出口。发动机被配置为接收来自燃料入口并在气缸中燃烧的燃料的一部分，并且将燃料的过量部分发送到发动机的燃料出口，并且因此(如上面所解释的)发送到燃料冷却器的燃料入口。
如果燃料箱在车辆中定位足够高，重力将燃料从燃料箱供给到补给阀。然而，在其它结构中，可能有必要在连接燃料箱的出口到补给阀的入口的燃料导管中设置泵。
在另一中可替换结构中，燃料冷却器可以具有不直接地供送补给阀的燃料出口，而是连接到具有两个燃料出口的分流阀，即连接到该阀第一燃料出口，和连接到燃料箱的第二燃料出口。在分流阀被启动时，离开燃料冷却器的燃料被传导到燃料箱，而不是到该阀。
在根据本发明的另一个方面中，一种柴油燃料供给系统包括：具有燃料入口和燃料出口的柴油发动机，该柴油发动机的燃料入口被配置为接收用于在该柴油发动机中燃烧的柴油燃料，并且该柴油发动机的燃料出口被配置成传输超过在该柴油发动机中燃烧的燃料的过量燃料远离该柴油发动机用于重新使用；具有燃料入口和燃料出口的燃料冷却器，该燃料冷却器的燃料入口被连接到柴油发动机的燃料出口，以从柴油发动机接收所述过量燃料，冷却所述过量燃料，并且传输冷却的燃料到燃料冷却器的燃料出口；具有燃料入口和燃料出口的燃料箱，所述燃料箱的燃料出口被配置成从燃料箱(供给燃料到柴油发动机；和补给阀，该补给阀具有第一燃料入口、第二燃料入口和燃料出口，其中补给阀的第一燃料入口被连接到燃料冷却器的燃料出口，以接收来自燃料冷却器的大致全部燃料，其中补给阀的第二燃料入口连接到燃料箱的燃料出口，以接收来自燃料箱的大致全部燃料，并且其中补给阀的燃料出口被连接到柴油发动机的燃料入口，以向柴油发动机提供到达该补给阀的燃料出口的大致全部燃料。
泵可以设置在燃料箱的燃料出口和补给阀的第二燃料入口之间的管线中。旁路阀可以设置在燃料冷却器的燃料入口和柴油发动机的燃料出口之间的管线中，以接收来自所述发动机的大致全部过量燃料，并且进一步地，其中该旁路阀包括被连接到燃料箱的燃料入口的燃料出口，从而引导一些过量燃料到燃料箱并且因而旁路燃料冷却器(102)。可以基于从离开柴油发动机的过量燃料传导到旁路阀的热量热操作旁路阀。温度传感器可以设置成检测在燃料箱处的燃料或离开发动机的过量燃料的温度。电子控制单元(ECU)132可以连接到温度传感器，并且被配置为基于来自温度传感器的信号控制流体进入燃料冷却器的流动。电子控制单元可以被配置成基于来自温度传感器的信号选择性地引导过量燃料从发动机流动到燃料冷却器和燃料箱中的一个。电子控制单元(ECU)可以连接到温度传感器，并且被配置为基于来自温度传感器的信号控制辅助冷却流体流动通过燃料冷却器。马达可以连接到风扇，以抽吸辅助冷却流体流动通过燃料冷却器，并且进一步，其中马达被连接到电子控制单元，以控制辅助冷却流体流动通过燃料冷却器。
附图说明
图1是根据本发明的柴油燃料供给系统的示意图。
具体实施方式
图1示出了用于作业车辆的柴油燃料供给系统。这个结构包括发动机100、发动机油冷却器102、补给阀104、燃料箱106和泵108。
发动机100具有燃料入口110和燃料出口112。通过燃料入口110将低压燃料提供给发动机。在发动机内部设置高压燃料泵，高压燃料泵将燃料加压到数千磅每平方英寸。这个加压燃料被供给到多个燃料喷射器，所述多个燃料喷射器将燃料喷射到发动机缸中。泄压阀或旁路阀设置在发动机中，以引导这种燃料中的一些围绕喷射器，并且提供燃料到燃料出口112。这种溢出或旁路燃料然后被重复使用。溢出燃料被以比加压燃料低很多的压力提供到燃料喷射器。
在加压燃料以及发送燃料围绕和通过发动机的过程期间，燃料(包括旁路燃料)被相当大程度地加热。对于燃烧的燃料，这是没有问题的。对于旁路燃料，这是一个问题。因此，离开发动机的燃料必须在它可以被再次传送回到发动机、提升到高的压力并且发送到喷射器之前被冷却下来(通常在60℃处或低于60℃)。
为了将燃料冷却下来，设置燃料冷却器102。燃料冷却器具有燃料入口114，燃料入口114连接到发动机100的燃料出口112，以接收来自燃料出口112的燃料。在所指的典型范围内，如图所示，燃料冷却器102是空气冷却器。该燃料冷却器具有冷却元件116，燃料通过冷却元件116。由风扇118推动，传输冷却空气通过冷却元件116。一旦被冷却，被冷却的燃料离开燃料冷却器102并且通过燃料出口120。
设置补给阀104以在燃料入口122处接收来自燃料冷却器102的燃料，并且还接收来自燃料箱106和燃料入口124的燃料。从燃料箱106接收的燃料是补给燃料，该补给燃料被添加到从燃料冷却器102接收到的旁路燃料。这两种燃料输入由补给阀104混合，并且被传输到补给阀104的燃料出口126。
补给阀104的燃料出口126连接到发动机100的燃料入口110。
在可替换的结构中，可以设置泵108，以加压燃料箱106的燃料足以确保在全部操作条件下都提供净的正压力燃料到发动机100的燃料入口110。
在另一种结构中，旁路阀128可以设置在将发动机100的燃料出口112连接到燃料冷却器102的燃料入口114的燃料导管中。这个旁路阀128被配置为选择性地切换燃料从发动机100的燃料出口112到箱106而不是到燃料冷却器102的燃料入口114的流动。在发动机在寒冷天气中启动时，这是特别有益的。由发动机产生的任何热量可以被传输到燃料箱106，以在车辆起动时预加热燃料箱中的燃料。
为了提供这种能力，旁路阀128被配置为选择性地引导燃料从发动机流到冷却器102或燃料箱106。在一种结构中，设置燃料温度传感器130以指示在燃料箱106中的燃料的温度。温度传感器130将温度信号发送到ECU132。ECU132被编程以接收这个温度信号，并且如果在燃料箱中的燃料的温度低于预定阈值温度，给旁路阀128发信号以停止传输燃料到冷却器102，并且代替地传输燃料到燃料箱106。
可替换地，旁路阀128可以是机械操作式恒温阀，该恒温阀对离开发动机和通过旁路阀128的燃料的温度作出响应，其中热操作式恒温阀被配置为在离开发动机100的燃料的燃料温度低于预定阈值温度(这将是如下情况：如果车辆被刚刚启动且燃料箱中的燃料是冷的，并且发动机是冷的)时，防止流体流入燃料冷却器102，并且引导流体进入燃料箱106。
可替换地，代替旁路阀128的是机械操作式恒温阀128，ECU132可以被编程以响应如由温度传感器134所指示的离开发动机的燃料的温度，并且响应地发信号给旁路阀128，以将燃料引向燃料箱106并且不引入冷却器102，直到离开发动机的燃料的温度大于预定阈值。
作为另一种替换，可以设置马达136以驱动风扇拉动空气通过燃料冷却器102。ECU132可以被配置成在燃料箱106中的如由温度传感器130所指示的燃料的温度或如由温度传感器134所指示的离开发动机100的燃料的温度低于预定阈值温度时关闭马达136，并且因而减少冷却。
在任何上述的可替换实施例中，传感器130、134、ECU132和阀128还可以被配置为在上述任何检测到的温度超过预定阈值温度时自动地改变其设置以返回流动通过燃料冷却器102(或者在最后的替换结构中，打开马达136)。

Claims (18)

1.一种柴油燃料供给系统，包括：
具有燃料入口和燃料出口的柴油发动机(100)，该柴油发动机(100)的燃料入口被配置为接收用于在该柴油发动机(100)中燃烧的柴油燃料，并且该柴油发动机(100)的燃料出口被配置成传输超过在该柴油发动机(100)中燃烧的燃料的过量燃料远离该柴油发动机(100)用于重新使用；
具有燃料入口和燃料出口的燃料冷却器(102)，该燃料冷却器(102)的燃料入口被连接到柴油发动机(100)的燃料出口，以从柴油发动机(100)接收所述过量燃料，冷却所述过量燃料，并且传输冷却的燃料到燃料冷却器(102)的燃料出口；
具有燃料入口和燃料出口的燃料箱(106)，所述燃料箱(106)的燃料出口被配置成从燃料箱(106)供给燃料到柴油发动机(100)；和
补给阀(104)，该补给阀具有第一燃料入口、第二燃料入口和燃料出口，其中补给阀(104)的第一燃料入口被连接到燃料冷却器(102)的燃料出口，以接收来自燃料冷却器(102)的大致全部燃料，其中补给阀的第二燃料入口(104)连接到燃料箱(106)的燃料出口，以接收来自燃料箱(106)的大致全部燃料，并且其中补给阀(104)的燃料出口被连接到柴油发动机(100)的燃料入口，以向柴油发动机(100)提供到达该补给阀(104)的燃料出口的大致全部燃料。
2.根据权利要求1所述的柴油燃料供给系统，其中泵设置在燃料箱(106)的燃料出口和补给阀(104)的第二燃料入口之间的管线中。
3.根据权利要求1所述的柴油燃料供给系统，其中旁路阀(128)设置在燃料冷却器(102)的燃料入口和柴油发动机(100)的燃料出口之间的管线中，以接收来自所述柴油发动机(100)的大致全部过量燃料，并且进一步地，其中该旁路阀(128)包括被连接到燃料箱(106)的燃料入口的燃料出口，从而引导一些过量燃料到燃料箱(106)并且因而旁路燃料冷却器(102)。
4.根据权利要求3所述的柴油燃料供给系统，其中基于从离开柴油发动机(100)的过量燃料传导到旁路阀(128)的热量热操作旁路阀(128)。
5.根据权利要求3所述的柴油燃料供给系统，还包括温度传感器，该温度传感器设置成检测在燃料箱(106)处的燃料或离开柴油发动机(100)的过量燃料的温度。
6.根据权利要求5所述的柴油燃料供给系统，还包括电子控制单元(ECU)(132)，该电子控制单元连接到温度传感器并且被配置为基于来自温度传感器的信号控制流体进入燃料冷却器(102)的流动。
7.根据权利要求6所述的柴油燃料供给系统，其中电子控制单元被配置成基于来自温度传感器的信号选择性地引导过量燃料从柴油发动机(100)流动到燃料冷却器(102)和燃料箱(106)中的一个。
8.根据权利要求3所述的柴油燃料供给系统，还包括电子控制单元(ECU)，该电子控制单元连接到温度传感器并且被配置为基于来自温度传感器的信号控制辅助冷却流体流动通过燃料冷却器(102)。
9.根据权利要求8所述的柴油燃料供给系统，还包括马达(136)，该马达连接到风扇(118)以抽吸辅助冷却流体流动通过燃料冷却器(102)，并且进一步，其中该马达(136)被连接到电子控制单元(132)，以控制辅助冷却流体流动通过燃料冷却器(102)。
10.一种用于柴油发动机(100)的柴油燃料供给系统，所述柴油发动机(100)具有燃料入口和燃料出口，该燃料入口被配置为接收用于在柴油发动机(100)中燃烧的柴油燃料，并且该燃料出口被配置成传输超过在柴油发动机(100)中燃烧的燃料的过量燃料远离柴油发动机(100)用于重新使用，所述柴油燃料供给系统包括：
具有燃料入口和燃料出口的燃料冷却器(102)，该燃料冷却器(102)的燃料入口被连接到柴油发动机(100)的燃料出口，以从柴油发动机(100)接收所述过量燃料，冷却所述过量燃料，并且传输冷却的燃料到燃料冷却器(102)的燃料出口；
具有燃料入口和燃料出口的燃料箱(106)，所述燃料箱(106)的燃料出口被配置成从燃料箱(106)供给燃料到柴油发动机(100)；和
补给阀(104)，该补给阀具有第一燃料入口、第二燃料入口和燃料出口，其中补给阀(104)的第一燃料入口被连接到燃料冷却器(102)的燃料出口以接收来自燃料冷却器(102)的大致全部燃料，其中补给阀的第二燃料入口(104)连接到燃料箱(106)的燃料出口以接收来自燃料箱(106)的大致全部燃料，并且其中补给阀(104)的燃料出口被连接到发动机(100)的燃料入口以向柴油发动机(100)提供到达该补给阀(104)的燃料出口的大致全部燃料。
11.根据权利要求10所述的柴油燃料供给系统，其中泵设置在燃料箱(106)的燃料出口和补给阀(104)的第二燃料入口之间的管线中。
12.根据权利要求10所述的柴油燃料供给系统，其中旁路阀(128)设置在冷却器(102)的燃料入口和柴油发动机(100)的燃料出口之间的管线中，以接收来自所述柴油发动机(100)的大致全部过量燃料，并且进一步地，其中旁路阀(128)包括被连接到燃料箱(106)的燃料入口的燃料出口，从而引导一些过量燃料到燃料箱(106)并且因而旁路燃料冷却器(102)。
13.根据权利要求12所述的柴油燃料供给系统，其中基于从离开柴油发动机(100)的过量燃料传导到旁路阀(128)的热量热操作旁路阀(128)。
14.根据权利要求12所述的柴油燃料供给系统，还包括温度传感器，温度传感器设置成检测在燃料箱(106)处的燃料或离开柴油发动机(100)的过量燃料的温度。
15.根据权利要求14所述的柴油燃料供给系统，还包括电子控制单元(ECU)(132)，该电子控制单元连接到温度传感器并且被配置为基于来自温度传感器的信号控制流体进入燃料冷却器(102)的流动。
16.根据权利要求15所述的柴油燃料供给系统，其中电子控制单元被配置成基于来自温度传感器的信号选择性地引导过量燃料从柴油发动机(100)流动到燃料冷却器(102)和燃料箱(106)中的一个。
17.根据权利要求12所述的柴油燃料进料系统，还包括电子控制单元(ECU)(132)，该电子控制单元连接到温度传感器并且被配置为基于来自温度传感器的信号控制辅助冷却流体流动通过燃料冷却器(102)。
18.根据权利要求17所述的柴油燃料供给系统，还包括马达(136)，该马达连接到风扇(118)以抽吸辅助冷却流体流动通过燃料冷却器(102)，并且进一步，其中该马达(136)被连接到电子控制单元(132)以控制辅助冷却流体流动通过燃料冷却器(102)。
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