CN104350273A - 流体动力学装置以及包括所述流体动力学装置的燃料供给系统 - Google Patents

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Abstract

一种用于燃料供给系统的流体动力学装置，所述流体动力学装置(50)包括沿着轴线(A)延伸的进口管道(51)、沿着轴线(A)延伸的出口管道(52)、进入管道(53)以及连接管道(54)，进口管道(51)、出口管道(52)和进入管道(53)会聚到所述连接管道中；连接管道(54)限定了进口管道(51)与出口管道(52)之间的收缩部，从而在使用期间，进入管道(53)中形成的燃料压力低于进口管道(51)和出口管道(52)中的燃料压力。

Description

流体动力学装置以及包括所述流体动力学装置的燃料供给系统
技术领域
本发明涉及一种流体动力学装置以及包括所述流体动力学装置的燃料供给系统。
背景技术
更详细地，燃料供给系统为用于将柴油燃料从燃料箱供给至柴油机的系统，以下说明书将对该系统的应用作出具体参照而不由此以任何方式限制该系统的总体特征。
大体上燃料供给系统包括：
-低压泵或前置泵；
-包括至少一个进入阀的高压泵；
-包括输送支路的液压回路，所述输送支路用于将前置泵连接至高压泵的进入阀；以及
-沿着输送支路定位的节流阀，其用于将给定量的燃料供应至进入阀。
此外，液压回路包括用于回收过剩燃料的排流支路，所述排流支路在节流阀上游的位置处连接至输送支路。
每当内燃机处于其并不需要燃料的状况时，节流阀就关闭，以便不供应任何流动至进入阀。
现有技术的缺陷在于，当节流阀关闭时，由于损耗，该节流阀提供了至进入阀的最小流动。因此，高压泵经由输送阀将所述最小流动供应至内燃机。于是，内燃机甚至在其并不需要燃料的情况下被供应，由此导致燃料不必要的消耗和内燃机不必要的磨损。
一种方案可以是在节流阀与进入阀之间为供给系统设置处在与输送支路连通的支路上的溢流阀。
该方案的缺陷在于进入阀在比溢流阀的打开压力低的压力下打开，于是该方案并没有完全解决以上提到的缺陷。
发明内容
本发明的目的是提供一种对现有技术的缺陷进行限制的流体动力学装置。
根据本发明，提供了一种用于燃料供给系统的流体动力学装置，该流体动力学装置包括进口管道、出口管道、进入管道以及连接至所述进口管道、出口管道和进入管道的连接管道；并且其中，连接管道的流动截面小于进口管道的流动截面和出口管道的流动截面，从而在使用期间，进入管道中的燃料压力低于进口管道和出口管道中的燃料压力。
在使用期间，沿着燃料供给系统的排流支路安装动力学装置。燃料供给系统包括输送支路，所述输送支路用于供给高压泵的进入阀，节流阀沿着所述输送支路定位。排流支路在节流阀上游的位置处连接至输送支路。流体动力学装置安装有沿着排流支路操作的进口管道和出口管道。流体动力学装置的进入管道在节流阀与进入阀之间的位置处连接至输送支路。在使用期间，当节流阀关闭并且燃料由于损耗而在节流阀下游沿着输送支路流动时，所述燃料被流体动力学装置的进入管道抽吸并且于是高压泵的进入阀不打开。实际上，由于进入管道连接至输送支路的位于节流阀与进入阀之间的那部分，所以当节流阀关闭时，沿着输送支路所述部分的压力没有达到能使进入阀打开的值。该效果是由于：进入管道在输送支路的所述部分中制造了负压。
本发明的另一目的是提供一种用于将燃料从燃料箱供给至内燃机的系统，所述系统限制了现有技术的缺陷。
根据本发明，提供了一种用于将燃料从燃料箱供给至内燃机的系统，所述系统包括：
-前置泵；
-包括至少一个进入阀的高压泵；
-包括输送支路的液压回路，所述输送支路用于将前置泵连接至高压泵的进入阀；以及
-沿着输送支路定位的节流阀，其用于将给定量的燃料供应至进入阀；
液压回路包括用于回收过剩燃料的排流支路；
供给系统包括根据权利要求1至7中任一所述的流体动力学装置，其中，进口管道和出口管道沿着排流支路连接，并且其中，进入管道在节流阀与高压泵的进入阀之间连接至输送支路，以便当节流阀关闭时从输送支路抽吸燃料。
由于本发明，供给系统能够在内燃机不需要燃料时防止燃料的供应。这引起燃料消耗的减少以及内燃机不必要工作负载的减少。该消耗水平及工作负载中的减少是由于所述流体动力学装置而实现的，所述流体动力学装置的进入管道在节流阀与进入阀之间连接至输送支路。以这种方式，当节流阀关闭时，进入管道抽吸经过节流阀的燃料，并且进入阀不打开。由于进入管道制造了负压并且输送支路的在进入阀与节流阀之间的压力没有达到进入阀的打开压力，所以进入阀被防止打开。
附图说明
参照所附附图，本发明的其它特有特征及优点将从其实施例的非限制性示例的说明中清楚地呈现，在所述附图中：
-图1是用于将燃料从燃料箱供给至内燃机的系统的示意图，为更清楚起见省去了部分；
-图2是根据图1的燃料供给系统的流体动力学装置的第一实施例的剖视图，为更清楚起见省去了部分；
-图3是根据图2的流体动力学装置的替代实施例的剖视图，为更清楚起见省去了部分。
具体实施方式
参照图1，附图标记1表示用于将燃料从燃料箱供给至内燃机的系统。
参照图1，附图标记1以其整体表示用于将燃料(讨论情况下的柴油燃料)从燃料箱2供给至已知类型(未示出的)内燃机的系统。
更详细地，所述内燃机为柴油机，所述柴油机包括用于分配燃料的歧管4(通常称作为“共轨管”)以及一系列电操作的喷射器(未示出)，所述歧管设计成用于容纳带有优选(但并非必须)大于1800巴压力的燃料；所述喷射器直接连接至共轨管4并且在操作时能够将内燃机(未示出的)各个燃烧室内的燃料雾化。
参照图1，燃料供给系统1大体上包括燃料泵单元6、液压回路7、以及控制单元8，所述液压回路7能够将燃料泵单元6既连接至燃料箱2又连接至内燃机的共轨管4。
更详细地，燃料泵单元6包括前置泵9以及带有进入阀11和输送阀12的高压泵10。前置泵9和高压泵10设置成使得到达高压泵10的进入阀11的燃料由前置泵9供应。
为了分配内燃机的燃料，液压回路7包括：用于将燃料箱2连接至前置泵9的支路13；用于将前置泵9连接至高压泵10的进入阀11的输送支路14；以及用于将高压泵10的输送阀12连接至共轨管4的支路15。
优选地，但并非必须地，液压回路7在前置泵9的上游还设有沿着连接支路13定位的燃料过滤器16。此外，液压回路7设有主燃料过滤器17，所述主燃料过滤器17沿着将前置泵9和高压泵10连接在一起的输送支路14定位。在本发明的替代实施例中，省去了燃料过滤器并且所述系统包括位于前置泵上游的主燃料过滤器。
尤其参照图1，前置泵9是如下的泵：该泵具有在特定情况下将来自燃料箱2的一定量的燃料传输至高压泵10的功能。高压泵10是高压活塞泵，尤其是容积活塞泵，所述容积活塞泵具有外壳或泵体(未示出)，所述外壳或泵体限定了所述泵体内的封闭隔室18，并且所述容积活塞泵具有用于将至少部分地设置在所述封闭隔室18内的可移动部件19移动的机构。
此外，前置泵9可以是叶片泵、内或外齿轮泵、或电动泵。
更详细地，参照图1，高压泵10具有多个活塞或泵送件20，所述活塞或泵送件20容置在相应的圆筒腔21(仅仅其中两个在附图中是可见的)内并且绕着隔室18成角度地分布。
所述移动部件为高压泵10的活塞20。
用于使移动部件19移动的机构包括旋转轴并且设有致动活塞20的凸轮22，所述旋转轴设计成由内燃机(未示出的)驱动轴旋转地驱动。
替代地，本发明能与例如具有导辊装置或具有沿多边形环移动的轴的高压泵一起使用。
输送支路14经由进口23流入高压泵10的隔室18并且经由出口24从该隔室18流出。以这种方式，由于燃料在高压泵10的隔室18内的强制流动，确保了用于使移动部件移动的机构的润滑和冷却。
液压回路7包括节流阀25，所述节流阀25沿着输送支路14设置以用于将给定量的燃料供应至进入阀11。节流阀25设置在前置泵与进入阀11之间。更详细地，节流阀25沿着输送支路14的在隔室18的出口24与进入阀11之间延伸的部分设置。换句话说，节流阀25在进入泵的隔室18下游沿着输送支路14设置。此外，节流阀25在进入阀11上游沿着输送支路14设置。
节流阀25是如下一种阀：该阀受控制单元8控制以便调节燃料沿着输送支路4朝着进入阀11的流动。
进入阀11是单向阀，该单向阀设计成：能调节燃料从液压回路7的输送支路14朝着高压泵10的圆筒腔21的流动。
输送阀12是单向阀，该单向阀设计成：能调节燃料从高压泵10的圆筒腔21至液压回路7的支路15的流动。
在使用期间，进入阀11从输送支路14移除燃料并且将燃料传输进相应的圆筒腔21内，各个活塞20升高相应的圆筒腔21内的燃料的压力并且最终输送阀12将高压燃料供应至支路15。
进入阀11和输送阀12在泵体中嵌设并且将不进一步描述，是因为它们在业内已广为所知。
关于以上所说明的，应当指出，仅以解释的方式示出和描述了高压泵10的结构，并且为了本发明的目的任何其它类型的高压泵可被高效地使用。
控制单元8配置成：能在特定情况下确定内燃机的燃料需求，并且能控制燃料供给系统1的一些组件以便将大体上与内燃机燃料需求相同量的燃料传输至共轨管4。
液压回路7包括排流支路30，所述排流支路30配置成：能回收输送支路14中的过剩燃料并且在节流阀25上游的位置处连接至输送支路14。换句话说，排流支路30连接至输送支路14的在隔室18的出口24与节流阀25之间设置的那部分。排流支路30一直延伸至燃料箱2。
系统1包括沿着排流支路30设置的溢流阀32。
溢流阀32包括进口33和两个出口34和35。进口33连接至排流支路30，以使得来自输送支路14的燃料流入溢流阀32的进口33。
液压回路7包括排流支路35，所述排流支路35将出口34在前置泵9上游的位置处连接至支路13。以这种方式，来自输送支路14的过剩燃料被传输回前置泵9的上游并且然后在系统1内重新循环。
出口35连接至排流支路30并且将溢流阀32连接至燃料箱2。
换句话说，溢流阀经由进口33和出口35沿着排流支路30设置。
此外，系统1包括在溢流阀32下游沿着排流支路30设置的流体动力学装置50。流体动力学装置50设置在燃料箱2的上游。
流体动力学装置50包括进口管道51、出口管道52和进入管道53。
进口管道51沿着轴线A延伸。进口管道51借助于排流支路30连通至溢流阀32的出口35。
出口管道52沿着轴线B延伸。在图2所示的示例中，轴线A与轴线B重合。出口管道52借助于排流支路30连通至燃料箱2。
进入管道53沿着横向于轴线A的轴线C延伸。轴线C横向于轴线B。尤其地，轴线C位于与轴线A垂直的平面中。轴线C位于与轴线B垂直的平面中。
液压回路7包括支路49，所述支路49将进入管道53在节流阀25下游且在进入阀11上游连接至输送支路14。换句话说，进入管道53借助于支路49连接至输送支路14的位于节流阀25与进入阀11之间的部分。
流体动力学装置50在流体动力学装置50自身内部包括连接管道54，所述连接管道54连接至进口管道51、出口管道52和进入管道53。连接管道54沿着轴线D延伸。在图2和图3所示的示例中，轴线D与轴线A和轴线B重合并且横向于轴线C。连接管道54限定了进口管道51与出口管道52之间的收缩部，从而在使用期间使进入管道53内的燃料压力低于进口管道51和出口管道52内的燃料压力。更详细地，连接管道54的流动截面S1小于进口管道51的流动截面S2和出口管道52的流动截面S3。连接管道54包括第一截头圆锥部分54a、第二截头圆锥部分54b和中间部分54c。第一截头圆锥部分54a具有大于25°的张角A1。第二截头圆锥部分54b具有大于25°的张角A2。
进口管道51和出口管道52具有相应的圆筒形进口和出口部分。连接管道54的中间部分54c包括连接至第一截头圆锥部分54a的第一圆筒形部分60。流动截面S1与第一圆筒形部分60有关。连接管道54的中间部分54c包括第二圆筒形部分61。更详细地，第一圆筒形部分60的流动截面S1大于第二圆筒形部分61的流动截面S4。此外，第二圆筒形部分61连通至第二截头圆锥部分54b。
更详细地，进入管道53连通至第一圆筒形部分60。
此外，在一个优选实施例中，进入管道53的流动截面小于连接管道54的流动截面S1、进口管道51的流动截面S2和出口管道52的流动截面S3。
在使用期间，流自进口管道51的燃料由于第二圆筒形部分61而承受进一步的节流，因此燃料的速度大大增加并且流体动力学装置50改善了性能特性。
根据图3中所示的本发明的一个替代实施例，流体动力学装置50包括连通至连接管道54的另外的进入管道153。
在使用期间，当节流阀25关闭并且燃料由于损耗而在节流阀25下游沿着输送支路14流动时，所述燃料被流体动力学装置50的进入管道53抽吸并且于是高压泵10的进入阀11并不打开。实际上，由于进入管道53连接至输送支路的位于节流阀25与进入阀11之间的那部分，所以当节流阀25关闭时，沿着输送支路14的所述部分的压力并没达到使得进入阀11打开的值。该效果是由于：进入管道制造了输送支路14的所述部分内的负压。
因此，在内燃机不需要燃料时供给系统1并不供应燃料。这引起了燃料消耗的减少以及内燃机的不必要工作负载的减少。
还显然的是，本发明可进行变型而不由此背离权利要求书中所限定的保护范围。

Claims (11)

1.一种用于燃料供给系统的流体动力学装置，所述流体动力学装置(50)包括进口管道(51)，出口管道(52)，进入管道(53)以及连接至所述进口管道(51)、出口管道(52)和进入管道(53)的连接管道(54)；其中，连接管道(54)的流动截面(S1、S4)小于进口管道(51)的流动截面(S2)和出口管道(52)的流动截面(53)，从而在使用中，进入管道(53)中的燃料压力低于进口管道(51)和出口管道(52)中的燃料压力。
2.根据权利要求1所述的流体动力学装置，其特征在于，连接管道(54)包括圆筒形中间部分(54c)、第一截头圆锥部分(54a)和第二截头圆锥部分(54b)；第一和第二截头圆锥部分(54a、54b)朝着圆筒形中间部分(54c)会聚。
3.根据权利要求2所述的流体动力学装置，其特征在于，第一和第二截头圆锥部分(54a、54b)具有大于25°的张角。
4.根据权利要求3所述的流体动力学装置，其特征在于，所述进口管道(51)和出口管道(52)具有相应的圆筒形部分。
5.根据前述权利要求中任一所述的流体动力学装置，其特征在于，所述连接管道(54)的所述中间部分(54c)包括与第一截头圆锥部分(54a)相邻的第一圆筒形部分(60)以及与第二截头圆锥部分(54b)相邻的第二圆筒形部分(61)；第一圆筒形部分(60)的流动截面(S1)大于第二圆筒形部分(61)的流动截面(S4)。
6.根据前述权利要求中任一所述的流体动力学装置，其特征在于，所述流体动力学装置包括连接至所述连接管道(54)的另外的进入管道(153)。
7.根据权利要求5所述的流体动力学装置，其特征在于，所述进入管道(53)连接至所述第一圆筒形部分(60)。
8.一种用于将燃料从燃料箱(2)供给至内燃机的供给系统，包括：
-前置泵(9)；
-包括至少一个进入阀(11)的高压泵(10)；
-液压回路(7)，其包括输送支路(14)，所述输送支路(14)用于将前置泵(9)连接至高压泵(10)的进入阀(11)；以及
-节流阀(25)，其沿着输送支路(14)定位以用于将给定量的燃料供应至进入阀(11)；
-所述液压回路(7)包括用于回收过剩燃料的排流支路(30)；
-所述供给系统(1)包括根据前述权利要求中任一所述的流体动力学装置(50)，其中，进口管道(51)和出口管道(52)沿着排流支路(30)连接，并且进入管道(53)在节流阀(25)与高压泵(10)的进入阀(11)之间地连接至输送支路(14)，以便当节流阀(25)关闭时从输送支路(14)抽吸燃料。
9.根据权利要求8所述的供给系统，其特征在于，所述排流支路(30)在节流阀(25)上游的位置处连接至输送支路(14)。
10.根据权利要求8或9所述的供给系统，其特征在于，所述供给系统包括在流体动力学装置(50)上游沿着排流支路(30)定位的溢流阀(32)。
11.根据权利要求8至10中任一所述的供给系统，其特征在于，所述高压泵(10)包括移动部件(20)以及容置所述移动部件(20)的内部隔室(18)；其中，输送支路(14)穿过内部隔室(18)延伸，以便迫使燃料进入内部隔室(18)以润滑和冷却。
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