CN103987944A - 用于能够以至少两种燃料类型运行的内燃机的燃料系统 - Google Patents

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Abstract

提出一种用于内燃机(12)的燃料系统(10)，所述内燃机能够以至少两种燃料类型(16，40)运行，其中，所述燃料系统(10)包括用于所述两种燃料类型(16，40)中的至少一种的电驱动的高压燃料泵(48)，所述高压燃料泵在输出侧与对于所述两种燃料类型(16，40)来说共同的高压管道(30)连接。

Description

用于能够以至少两种燃料类型运行的内燃机的燃料系统
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的燃料系统。
背景技术
就市场而言公开了(尤其机动车的)能够替代地并且能够转换地以汽油或液化气(LPG，英文：liquefied petroleum gas)运行的内燃机。因此，机动车能够灵活地并且环保地行驶。
发明内容
作为本发明基础的问题通过根据权利要求1的燃料系统解决。有利的改进方案在从属权利要求中给出。此外，对于本发明来说重要的特征在以下的说明中并且在附图中找到，其中，所述特征不仅能够单独地而且能够以不同组合地对于本发明来说是重要的，由此不必再次明确地指出。
本发明具有这样的优点，即内燃机的燃料系统能够以两种燃料类型运行，其中，借助于液化气的直接喷射能够避免填充损耗。同样能够避免不希望的功率下降。至少能够减少例如用于汽油直接喷射的喷射阀的焦化。此外，根据本发明的燃料系统能够实现特别好的冷起动性能。内燃机的喷射系统能够特别简单并且成本低廉地制造，其中，仅一种类型的喷射阀和仅一个高压存储器(“轨”)是必需的。电驱动的高压燃料泵能够在空间上远离内燃机地布置在燃料容器(箱)中或上，由此，燃料泵的温度能够低并且预输送压力能够特别小。预输送压力能够以简单的方式借助于传统电驱动的燃料泵产生。箱中的燃料的温度同样能够保持得相对低。能够避免或防止气泡的产生和石腊的积聚并且由此，能够保持高压燃料泵的使用寿命。此外，根据本发明的燃料系统能够实现在冷或热的状态下也以液化气起动内燃机。
本发明涉及一种用于内燃机的燃料系统，该内燃机能够转换地以至少两种燃料类型运行。尤其地，所述燃料系统包括用于两种燃料类型中的至少一种的电驱动的高压燃料泵。所述高压燃料泵在输出侧与对于两种燃料类型来说共同的高压管道连接。在所述高压管道的下游连接用于供给内燃机的喷射阀的燃料高压存储器。对于两种燃料类型使用同一喷射阀，由此，同样节省成本并且降低内燃机的复杂性。
尤其地，本发明提出，第一燃料类型是汽油或柴油燃料或具有相对低的蒸发压力的其他燃料并且第二燃料类型是液化气或具有相对高的蒸发压力的其他燃料。因此，所述燃料系统能够以特别适用于内燃机的运行的燃料运行，所述燃料能够在市场上几乎全面覆盖地使用。
当所述电驱动的高压燃料泵被热隔离和/或与内燃机分开地布置时，本发明能够特别好地工作。由此，能够避免高压燃料泵由内燃机的运行热量加热。相应于从燃料容器到高压燃料泵的路径上的燃料的相对小的温度上升，能够在液压压力相对低的情况下也防止蒸发或气泡并且由此，避免燃料系统的运行中的干扰。
所述燃料系统的第一构型提出，所述燃料系统包括用于输送汽油的第一机械驱动的高压燃料泵和用于输送液化气的第二电驱动的高压燃料泵，所述第一机械驱动的高压燃料泵和所述第二电驱动的高压燃料泵在输出侧与所述共同的高压管道连接。由此，能够使用传统的燃料系统的主要元件，因此，能够简化结构。机械驱动的高压燃料泵例如包括量控制阀。
对此补充地提出，在用于相应的燃料类型的燃料容器的区域中布置电驱动的燃料泵，并且用于输送汽油的电驱动的燃料泵的压力区域与所述机械驱动的高压燃料泵的抽吸区域连接，并且用于输送液化气的电驱动的燃料泵的压力区域能够与所述电驱动的高压燃料泵的抽吸区域连接。因为根据本发明的低的预输送压力能够使用传统的电驱动的燃料泵，所述电驱动的燃料泵优选布置在相应的箱中或上。由此，节省成本。
进一步补充地提出，在所述机械驱动的高压燃料泵的压力区域中布置止回阀，其中，所述止回阀能够在输送方向上打开，并且在用于输送液化气的电驱动的燃料泵的压力区域中布置截止阀或同样布置止回阀。由此，能够防止两种燃料类型相互混合。所述止回阀也能够被实施为开关阀。
所述燃料系统的第二构型提出，所述电驱动的高压燃料泵在输入侧不仅能够与汽油而且能够与液化气连接并且在输出侧与所述高压管道连接。由此，能够精简机械驱动的高压燃料泵并且能够使成本下降。
对此补充地提出，在用于所述相应的燃料类型的燃料容器的区域中布置电驱动的燃料泵，其中，用于输送汽油的电驱动的燃料泵的压力区域能够与所述电驱动的高压燃料泵的抽吸区域连接，并且其中，用于输送液化气的电驱动的燃料泵的压力区域能够同样与所述电驱动的高压燃料泵的抽吸区域连接。因此，对于本发明的第二构型也能够使用成本低廉的传统电驱动的燃料泵用于产生相应的预输送压力。
进一步补充地提出，在用于输送汽油的电驱动的燃料泵的压力区域中布置止回阀，其中，所述止回阀能够在输送方向上打开，并且在用于输送液化气的电驱动的燃料泵的压力区域中布置截止阀或止回阀。由此，在这里也防止两种燃料类型相互混合。所述截止阀或所述止回阀也能够被实施为开关阀。
所述燃料系统的第三构型提出，在用于汽油的燃料容器的区域中布置电驱动的燃料泵，并且所述电驱动的高压燃料泵布置在用于液化气的燃料容器的区域中，并且所述电驱动的燃料泵的压力区域能够与所述电驱动的高压燃料泵的抽吸区域连接。由此，特别紧凑的燃料系统被说明，该燃料系统在很多情况下总共仅需要两个燃料泵。可能地，能够在液化气运行中为了支持电驱动的高压燃料泵借助于可选择的电驱动的燃料泵来产生预输送压力。
对此补充地提出，在用于输送汽油的电驱动的燃料泵的压力区域中布置止回阀，其中，所述止回阀能够在输送方向上打开，并且用于液化气的燃料容器通过开关阀或止回阀与所述电驱动的高压燃料泵的抽吸区域连接。由此，在这里也防止两种燃料类型相互混合。所述开关阀或所述止回阀能够布置在所述电驱动的高压燃料泵的上游或下游。
附图说明
以下参考附图解释本发明的示例性的实施方式。在附图中示出：
图1 用于内燃机的燃料系统的第一实施方式；
图2 用于内燃机的燃料系统的第二实施方式；
图3 用于内燃机的燃料系统的第三实施方式；
图4 内燃机的喷射装置的第一实施方式；和
图5 内燃机的喷射装置的第二实施方式。
在不同的实施方式中，相同的附图标记也用于所有图中功能相同的元件和尺寸。
具体实施方式
图1示出用于内燃机12的燃料系统10的第一实施方式的简图。在该图中的左上方的区域中示出用于第一燃料类型16的燃料容器14，该第一燃料类型在本例中是汽油。在燃料容器14上或中布置第一电驱动的燃料泵18，该第一电驱动的燃料泵在输出侧通过第一低压管道20与机械(例如借助于内燃机12的凸轮轴)驱动的高压燃料泵22的抽吸区域液压地连接。在第一低压管道20上布置第一压力传感器24。机械驱动的高压燃料泵22包括用于控制输送的燃料量的量控制阀(未示出)。
机械驱动的高压燃料泵22在输出侧通过第一高压管道26与止回阀28液压地连接。止回阀28能够在输送方向上打开。在止回阀28的下游布置第二高压管道30，该第二高压管道与燃料高压存储器32(“轨”)连接。在高压存储器32上布置第二压力传感器34，借助于该第二传感器能够获得高压存储器32中的当前的燃料压力。高压存储器32通过燃料管道与内燃机12的在本例中四个喷射阀36液压地连接。
在该图中的左下方的区域中示出用于第二燃料类型40的燃料容器38，该第二燃料类型在本例中是液化气。在燃料容器38上或中布置第二电驱动的燃料泵42，该第二电驱动的燃料泵在输出侧通过能够控制的截止阀44并且然后通过第二低压管道46与电驱动的高压燃料泵48的抽吸区域液压地连接。电驱动的高压燃料泵48在输出侧通过第三高压管道50与第二高压管道30液压地连接。
虚线的轮廓52包围燃料系统10的那些在具有仅仅一种燃料类型16的传统燃料系统方面补充地存在的元件。替代地，可能的是，将电驱动的高压燃料泵48相对于电驱动的燃料泵42补充地集成到燃料容器38中。
在第一运行方式中，内燃机12以汽油运行。为此，第一电驱动的燃料泵18将汽油从燃料容器14中输送到第一低压管道20中，其中，汽油的液压压力升高到第一输送压力(例如直到10bar)。该第一输送压力借助于第一压力传感器24获得。量控制阀(未示出)控制供应给机械驱动的高压燃料泵22的燃料量。机械驱动的高压燃料泵22将汽油以第二输送压力输送到第一高压管道26中，其中，跟随的止回阀28打开。第二输送压力例如为直到150bar。由此，汽油被输送到第二高压管道30中并且然后被输送到高压存储器32中。第二电驱动的燃料泵42以及电驱动的高压燃料泵48不工作并且截止阀44被截止。
在第二运行方式中，内燃机12以液化气运行。为此，第二电驱动的燃料泵42将液化气从燃料容器38中通过现在打开的截止阀44输送到第二低压管道46中，其中，液化气的液压压力升高到第一输送压力。第二燃料容器38中的燃料压力例如为直到21bar。电驱动的高压燃料泵48将液化气以第二输送压力输送到第三高压管道50中并且然后输送到高压存储器32中。第二输送压力例如为直到70bar。第一电驱动的燃料泵18以及机械驱动的高压燃料泵22不输送。止回阀28截止，从而在止回阀28的上游不进行两种燃料类型16和40的混合。
液化气的输送量相应于内燃机12的相应的需求来控制，其方式是，控制第二电驱动的燃料泵42和/或电驱动的高压燃料泵48的电功率。尤其地，第二电驱动的燃料泵42和电驱动的高压燃料泵48与内燃机12分开地布置，其中，得到与内燃机2的热隔离。与分别足够高的第一和第二输送压力共同达到不低于燃料系统10中的液化气或汽油的蒸发压力。由此，液化气在从燃料容器38直到借助于喷射阀36喷射的路径上也保持在液态状态下。
图2示出用于内燃机12的燃料系统10的第二实施方式的另一简图。在该图中的左上方的区域中又示出用于第一燃料类型16(汽油)的燃料容器14。在燃料容器14上或中布置第一电驱动的燃料泵18，该第一电驱动的燃料泵将汽油(例如以直到10bar的输送压力)输送到第一低压管道20中。在图2中，第一低压管道20与止回阀28连接，该止回阀能够在输送方向上打开。在下游，止回阀28与电驱动的高压燃料泵48的抽吸区域液压地连接，该高压燃料泵将燃料通过第二高压管道30输送到高压存储器32中。
在该图中的左下方的区域中又示出用于第二燃料类型40(液化气)的燃料容器38。在燃料容器38上或中布置第二电驱动的燃料泵42，该第二电驱动的燃料泵在输出侧同样具有截止阀44。第二电驱动的燃料泵42的输送压力例如为直到21bar。在下游，截止阀44连接到第二低压管道46上，该第二低压管道同样与电驱动的高压燃料泵48的抽吸区域液压地连接。电驱动的高压燃料泵48将汽油或液化气通过第二高压管道30输送到高压存储器32中。虚线的轮廓52又包围燃料系统10的那些元件，所述元件在传统燃料系统方面以仅仅一种燃料类型16补充地存在。
在内燃机12的第一运行方式(汽油)中，第二电驱动的燃料泵42被关断并且截止阀44被截止。第一电驱动的燃料泵18以及电驱动的高压燃料泵48输送，其中，止回阀28打开。在此，输送压力例如为直到70bar。
在内燃机12的第二运行方式(液化气)中，第一电驱动的燃料泵18被关断，其中，止回阀28截止。截止阀44被打开并且第二电驱动的燃料泵42与电驱动的高压燃料泵48输送。在此，输送压力同样例如为直到70bar。
在燃料系统10的运行中，(与在图1的燃料系统10的情况下类似)通过相应的输送压力达到不低于燃料系统10中的液化气或汽油的蒸发压力。此外，电驱动的高压燃料泵48如此实施，使得在由液化气运行转换到汽油运行期间或之后也总是发生足够的压缩，其防止可能的气泡的产生。同在根据图1的燃料系统10中一样，在图2中，电驱动的燃料泵18和42以及电驱动的高压燃料泵48与内燃机12分开地布置。由此，相应的燃料直到借助于喷射阀36的喷射保持足够冷。此外，电驱动的高压燃料泵48能够实现，高压存储器32中的足够的燃料压力在起动内燃机12之前或期间已经存在并且由此没有气泡产生。
图3示出用于内燃机12的燃料系统10的第三实施方式的另一简图。在该图中的左上区域中又示出用于第一燃料类型16(汽油)的燃料容器14。在燃料容器14上或中布置第一电驱动的燃料泵18，该第一电驱动的燃料泵将汽油(例如以直到10bar的输送压力)输送到第一低压管道20中。在图3中，第一低压管道20与止回阀28连接，该止回阀能够在输送方向上打开并且在本例中布置在第二燃料容器38上或中。第二燃料容器38中的燃料压力例如为直到21bar。
此外，在图3的第二燃料容器38上或中布置电驱动的高压燃料泵48以及开关阀58。开关阀58在输入侧与储存的液化气连接并且该开关阀在输出侧与电驱动的高压燃料泵48的抽吸区域连接。同样地，止回阀在下游与电驱动的高压燃料泵48的抽吸区域连接。电驱动的高压燃料泵48将相应的燃料通过第二高压管道30输送到高压存储器32中。在此，输送压力不仅在汽油运行中而且在液化气运行中例如为直到70bar。虚线的轮廓52又包围燃料系统10的那些元件，所述元件在传统燃料系统方面以仅仅一种燃料类型16补充地存在。
补充地，在电驱动的高压燃料泵48与燃料容器14之间布置液压连接部68(“汽油回流管道”)。在内燃机12汽油运行的情况下，能够通过液压连接部68冲走可能的气泡，从而气泡不由电驱动的高压燃料泵48输送。
在内燃机12的第一运行方式中，借助于第一电驱动的燃料泵18将汽油从第一燃料容器14中通过第一低压管道20输送到止回阀28，由此，该止回阀阀打开。电驱动的高压燃料泵48将汽油的液压压力提高到直到70bar，其中，将汽油通过高压管道30输送到高压存储器32中。开关阀58被关闭，从而不进行两种燃料类型的混合。
在内燃机12的第二运行方式中，将液化气从第二燃料容器38中通过打开的开关阀58由电驱动的高压燃料泵48输送到高压管道30中并且进一步输送到高压存储器32中。第一电驱动的燃料泵18被关断，由此，止回阀28截止。由此，不进行两种燃料的混合。
可选择地，能够在图3的燃料系统10中在燃料容器38中布置一个或所述第二电驱动的燃料泵42，该第二电驱动的燃料泵将液化气从第二燃料容器38中以第一输送压力输送到开关阀58的入口。在该图中，虚线地示出第二电驱动的燃料泵42。
图4示出内燃机12的喷射装置的第一实施方式。液化气进气管喷射与汽油直接喷射组合地示出。在本例中，内燃机12具有四个气缸60。进气阀(未示出)与进气管62连接，所述进气管能够将空气从(同样未示出的)空气系统中吸入。高压存储器32与第一喷射阀64连接，所述第一喷射阀能够将燃料直接喷射到气缸60中。此外，高压存储器32与第二喷射阀36连接，所述第二喷射阀能够将燃料喷射到进气管62中。竖直的虚线是电控制线路(没有附图标记)。
如果内燃机12以汽油运行，则借助于喷射阀64将汽油直接地喷射到气缸60中。在此，第二喷射阀36被截止。如果内燃机12以液化气运行，则借助于喷射阀36将液化气喷射到进气管62中。在此，第一喷射阀64被截止。
图5相对于图4替代地示出内燃机12的喷射装置的第二实施方式。液化气进气管喷射与汽油进气管喷射组合地示出。与图4不同地，根据图5的实施方式不具有第一喷射阀64。对于两种燃料类型来说，借助于第二喷射阀36将相应的燃料喷射到进气管62中。

Claims (11)

1.用于内燃机(12)的燃料系统(10)，所述内燃机能够以至少两种燃料类型(16，40)运行，其特征在于，所述燃料系统(10)包括用于所述两种燃料类型(16，40)中的至少一种的电驱动的高压燃料泵(48)，所述高压燃料泵在输出侧与对于所述两种燃料类型(16，40)来说共同的高压管道(30)连接。
2.根据权利要求1所述的燃料系统(10)，其特征在于，第一燃料类型(16)是汽油或柴油燃料或具有相对低的蒸发压力的其他燃料并且第二燃料类型(40)是液化气或具有相对高的蒸发压力的其他燃料。
3.根据权利要求1或2所述的燃料系统(10)，其特征在于，所述电驱动的高压燃料泵(48)被热隔离和/或与所述内燃机(12)分开地布置。
4.根据权利要求2或3所述的燃料系统(10)，其特征在于，所述燃料系统包括用于输送汽油的第一机械驱动的高压燃料泵(22)和用于输送液化气的第二电驱动的高压燃料泵(48)，所述第一机械驱动的高压燃料泵和所述第二电驱动的高压燃料泵在输出侧与所述共同的高压管道(30)连接。
5.根据权利要求4所述的燃料系统(10)，其特征在于，在用于相应的燃料类型(16，40)的燃料容器(14，38)的区域中布置电驱动的燃料泵(18，42)，并且用于输送汽油的电驱动的燃料泵(18)的压力区域与所述机械驱动的高压燃料泵(22)的抽吸区域连接，并且用于输送液化气的电驱动的燃料泵(42)的压力区域能够与所述电驱动的高压燃料泵(48)的抽吸区域连接。
6.根据权利要求5所述的燃料系统(10)，其特征在于，在所述机械驱动的高压燃料泵(22)的压力区域中布置止回阀(28)，其中，所述止回阀(28)能够在输送方向上打开，并且在用于输送液化气的电驱动的燃料泵(42)的压力区域中布置截止阀(44)或止回阀。
7.根据权利要求2或3所述的燃料系统(10)，其特征在于，所述电驱动的高压燃料泵(48)在输入侧不仅能够与汽油而且能够与液化气连接并且在输出侧与所述高压管道(30)连接。
8.根据权利要求7所述的燃料系统(10)，其特征在于，在用于所述相应的燃料类型(16，40)的燃料容器(14，38)的区域中布置电驱动的燃料泵(18，42)，其中，用于输送汽油的电驱动的燃料泵(18)的压力区域能够与所述电驱动的高压燃料泵(48)的抽吸区域连接，并且其中，用于输送液化气的电驱动的燃料泵(42)的压力区域能够同样与所述电驱动的高压燃料泵(48)的抽吸区域连接。
9.根据权利要求8所述的燃料系统(10)，其特征在于，在用于输送汽油的电驱动的燃料泵(18)的压力区域中布置止回阀(28)，其中，所述止回阀(28)能够在输送方向上打开，并且在用于输送液化气的电驱动的燃料泵(42)的压力区域中布置截止阀(44)或止回阀。
10.根据权利要求7所述的燃料系统(10)，其特征在于，在用于汽油的燃料容器(14)的区域中布置电驱动的燃料泵(18)，并且所述电驱动的高压燃料泵(48)布置在用于液化气的燃料容器(38)的区域中，并且所述电驱动的燃料泵(18)的压力区域能够与所述电驱动的高压燃料泵(48)的抽吸区域连接。
11.根据权利要求10所述的燃料系统(10)，其特征在于，在用于输送汽油的电驱动的燃料泵(18)的压力区域中布置止回阀(28)，其中，所述止回阀(28)能够在输送方向上打开，并且用于液化气的燃料容器(38)通过开关阀(58)或止回阀与所述电驱动的高压燃料泵(48)的抽吸区域连接。
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