CN107208594A - 内燃发动机的燃料供给系统 - Google Patents

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Abstract

一种内燃发动机的燃料供给系统，尤其是以重燃料油操作的船用柴油发动机的共轨燃料供给系统，具有在闭环压力控制回路中的多个并联连接的燃料泵，尤其具有多个并联连接的高压燃料泵（2），其中，每个燃料泵包含能够在泵缸（15）中被移动导向的泵活塞（16）和支承低压侧上的吸入阀（17）和高压侧上的输送阀（18）的阀承载件（19），其中每个压力传感器（21）被接收在每个并联连接的燃料泵，尤其是每个并联连接的高压燃料泵（2）的阀承载件（19）上，借助于所述压力传感器，能够检测各自的燃料泵的至少输送脉冲。

Description

内燃发动机的燃料供给系统
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的内燃发动机的燃料供给系统。此外，本发明涉及根据权利要求5的前序部分的燃料泵，涉及用于操作内燃发动机的方法，以及涉及用于执行所述方法的发动机控制单元。
从EP 1 314 883 A2已知设计成以重燃料油操作的船用柴油发动机的共轨燃料供给系统的燃料供给系统的基础构造。因此，从该现有技术已知的燃料供给系统包含低压泵，借助于所述低压泵燃料能够被输送到燃料供给系统的低压区域中。从该现有技术已知的燃料供给系统此外包含多个高压泵，以便将燃料从燃料供给系统的低压区域输送到高压区域中。高压泵是闭环压力控制回路的燃料泵，即燃料供给系统的高压区域的燃料泵，其并联连接。通过高压泵，燃料能够被提供至永远处在高压下（也被称为共轨）的压力存储系统。永远处在高压下的压力存储系统包含多个存储单元，其中给压力存储系统的存储单元分配限压阀和冲洗阀，所述限压阀和冲洗阀通常组合成阀块（valve block）。在所述燃料供给系统的情况下，尤其给冲洗阀分配两个压力传感器，借助于所述压力传感器，能够冗余地检测高压区域中存在的压力，以便作出可能的闭环压力控制。
在从现有技术已知的燃料供给系统的情况下，借助于由分配给冲洗阀的压力传感器检测的测量值信号来建立用于燃料供给系统的高压区域的闭环压力控制是可能的，但可靠地执行将燃料输送到高压区域中的高压泵的功能检查是不可能的。尤其对于大型发动机，情况就是这样，在大型发动机的情况下，若干米的燃料管线在将燃料输送到高压区域中的高压泵与冲洗阀之间设置了线路。
因此，存在对于内燃发动机的燃料供给系统、对于用于内燃发动机的燃料供给系统的燃料泵、对于用于操作内燃发动机的方法和对于用于执行所述方法的发动机控制单元的需求，借助于其，能够以小努力低花费且尤其容易地和可靠地进行对燃料泵的功能检查。
由此出发，本发明基于如下的目标：产生新型的燃料供给系统、新型的燃料泵和方法以及用于操作内燃发动机的发动机控制单元。
该目标通过根据权利要求1的燃料供给系统解决。
根据本发明，每个压力传感器被接收在并联连接的每个燃料泵的阀承载件上，尤其在并联连接的每个高压燃料泵的阀承载件上，借助于所述每个压力传感器，能够检测各自的燃料泵的至少输送脉冲（delivery impulse）。
在根据本发明的燃料供给系统的情况下，不仅能够借助于由燃料泵的阀承载件接收的压力传感器来建立用于燃料供给系统的闭环压力控制回路的闭环压力控制，而且除此之外，通过检查各自的燃料泵的输送脉冲，对于闭环压力控制回路的燃料泵的功能检查是可能的。要是检测到燃料泵的故障操作，能够及时地启动各自的燃料泵的维护或修理。
优选地，由各自的燃料泵的阀承载件接收的压力传感器被分配给高压侧输送阀，以便检测各自的燃料泵在高压侧上的输送脉冲。在燃料泵上的压力传感器的该布置是尤其优选的，因为在一方面，各自的燃料泵的安全功能检查由此是可能的。
根据有利的另外的扩展，每个压力传感器被接收在至少两个并联连接的燃料泵的阀承载件上，借助于所述压力传感器，能够检测在各自的燃料泵上的在高压侧上的绝对压力和输送脉冲。检测到的绝对压力用于闭环压力控制。检测到的输送脉冲用于功能检查。
尤其当燃料供给系统包含多于两个并联连接的燃料泵时，每个压力传感器被接收在至少两个并联连接的燃料泵的阀承载件上，借助于所述压力传感器，能够检测在各自的燃料泵上的在高压侧上的绝对压力和输送脉冲，其中，压力传感器被接收在至少一个另外的燃料泵的阀承载件上，借助于所述压力传感器，能够检测各自的燃料泵的输送脉冲，但是不能检测在各自的燃料泵上的在高压侧上的绝对压力。
如果多于两个燃料泵并联连接，利用仅仅两个压力传感器来工作是可能的，相对于检测绝对压力，所述仅仅两个压力传感器是冗余的，所述仅仅两个压力传感器检测在高压侧上的绝对压力以及输送脉冲两者。在所述或每个其它的燃料泵上，可采用压力传感器，利用所述压力传感器能够检测各自的燃料泵上的输送脉冲，但是其不用于检测高压侧上的绝对压力水平。
根据本发明的燃料泵在权利要求5中限定。用于操作内燃发动机的方法在权利要求8中限定，并且用于执行所述方法的发动机控制单元在权利要求10中限定。
本发明优选的另外的扩展由从属权利要求和以下的描述获得。借助于附图但不限于此地更加详细地解释本发明的示例性实施例。其示出：
图1是内燃发动机的共轨燃料供给系统整个的示意图。
图1示出了船用柴油发动机的共轨燃料供给系统的基础构造。因此，图1的共轨燃料供给系统包含用于每个气缸的至少一个喷射器1。燃料可通过喷射器1被喷射到每个气缸中。共轨燃料供给系统此外包含管路装置3，该管路装置3包含至少一个低压泵5、多个高压泵2和高压泵送存储单元8，以便将燃料从共轨燃料供给系统的低压区域4输送到共轨燃料供给系统的高压区域6中，其中，在泵送装置3与喷射器1之间的高压区域6中设置永远处在高压下的压力存储系统7。
永远处在高压下（也被称为共轨）的压力存储系统7包含多个存储单元9。存储单元9经由永远处在高压下的高压管线10连接到泵送装置3，并且存储单元9彼此之间经由所述高压管线10连接。此外，压力存储系统7，即存储单元9经由高压管线11连接到喷射器1，其根据喷射周期间或地处在高压下。高压管线11根据喷射周期间或地处在高压下，并且将喷射器1连接到存储单元9，给高压管线11分配切换阀12，其根据喷射周期将燃料供给到喷射器1。给压力存储系统7的存储单元9中的一个分配限压阀13和冲洗阀14。高压区域6形成燃料供给系统的闭环压力控制回路。在该闭环压力控制回路中的高压泵2并联连接。
每个高压泵2包含在泵缸15中被导向的泵活塞16，其中，每个泵活塞16经由驱动凸轮22的控制在泵缸15中上下移动，以便将燃料从共轨燃料供给系统的低压区域中输送出来进入共轨燃料供给系统的高压区域中。为此，每个高压燃料泵2此外包含被接收在各自的高压燃料泵2的阀承载件19中的吸入阀17和输送阀18。吸入阀17连接在低压区域与各自的高压燃料泵2之间，而输送阀18连接在高压区域与各自的高压燃料泵2之间。如从图1显见的，节流阀20此外与每个高压燃料泵2相互作用，经由所述节流阀20，各自的高压燃料泵2的输送速率能够被调节。各自的节流阀20可像各自的吸入阀17和各自的输送阀18一样由各自的高压燃料泵2的阀承载件19接收。
依据本发明，每个压力传感器21被接收在每个高压燃料泵2的阀承载件19上，借助于所述压力传感器，能够检测各自的燃料泵2的输送脉冲。在这种情况下，由各自的燃料泵2的阀承载件19接收的压力传感器21被分配到高压侧上的输送阀18，以便以这样的方式检测各自的燃料泵2在高压侧上的输送脉冲。
在图1所示的示例性实施例中，燃料供给系统包含两个并联连接的高压燃料泵2，其中，给这些高压燃料泵2中的每个分配压力传感器21，即以这样的方式使得各自的压力传感器21作用在阀承载件19上，即在高压侧上的各自的输送阀18的区域中。这里，压力传感器21以这样的方式构造，使得利用这些压力传感器不仅能够检测各自的高压燃料泵2的输送脉冲，而且能够检测对应于高压区域6的压力的在各自的高压燃料泵上的在高压侧上的绝对压力。
由此，不仅能够经由检测到的输送脉冲在每个高压燃料泵2上执行对于各自的高压燃料泵2的独立、安全且可靠的功能检查，而且除此之外，由压力传感器21检测到的关于高压侧上的绝对压力的信号可被用于高压区域6的闭环压力控制。
这里，在图1的示例性实施例中，相对于检测高压侧上的绝对压力，分配给两个高压燃料泵2的压力传感器21是冗余的，使得尤其当压力传感器21中的一个要是失效的时候，仍可确保对于共轨燃料供给系统的高压区域6的闭环压力控制。
尤其当燃料供给系统包含多于两个并联连接的高压燃料泵2时，给并联连接的高压燃料泵2中的至少两个（尤其仅仅两个）各自分配这样的压力传感器21，借助于其，一方面在各自的高压燃料泵2上能够检测各自的高压燃料泵2的输送脉冲，且另一方面，能够检测高压侧上的绝对压力。
于是，给所述或每个另外的高压燃料泵2分配压力传感器，借助于所述压力传感器，能够检测各自的高压燃料泵的输送脉冲，以便能够执行对各自的高压燃料泵的功能检查，然而，借助于其，不能检测高压侧上的绝对压力。出于成本原因，这是有利的。
本发明此外涉及燃料泵，尤其是用于以重燃料油操作的船用柴油发动机的共轨燃料供给系统的高压燃料泵2。如上所解释的，这样的高压燃料泵2包含：在泵缸15中可移动地被导向的泵活塞16、和支承低压侧上的吸入阀17和高压侧上的输送阀18的阀承载件19。压力传感器21被接收在高压燃料泵2的阀承载件19上，借助于所述压力传感器，能够检测各自的高压燃料泵的至少输送脉冲。优选地，压力传感器21以这样的方式构造，使得利用所述压力传感器还能够另外检测在燃料泵上在高压侧上的绝对压力。在这种情况下，燃料泵的压力传感器21优选分配给燃料泵2在高压侧上的输送阀18，以便检测高压侧上的绝对压力和输送脉冲。
此外，本发明涉及用于利用燃料供给系统操作内燃发动机的方法，其中能够根据输送脉冲执行对于燃料泵2的功能检查，所述输送脉冲利用燃料泵2上的压力传感器21检测。为此，将经由压力传感器21在各自的燃料泵2上检测的实际输送脉冲与设定点输送脉冲比较，其中尤其当实际输送脉冲与设定点输送脉冲之间的偏差大于限制值时，推断燃料泵2故障。由压力传感器21检测的绝对压力用作闭环压力控制的设定点值。
除此之外，本发明涉及用于执行所述方法的内燃发动机的发动机控制单元。根据本发明的发动机控制单元包含用于执行所述方法的器件，这些器件是硬件器件和软件器件。
硬件器件是数据接口、处理器和存储单元。数据接口用于与执行根据本发明的方法涉及的组件，尤其与压力传感器21交换数据。数据存储单元用于存储数据，且处理器用于处理数据。类似地，软件器件用于处理和评估由压力传感器21检测的信号。
因此，利用本发明，提出了燃料供给系统，尤其是共轨燃料供给系统，其中给并联连接的燃料泵，尤其是给并联连接的高压燃料泵2直接分配了压力传感器21，即以这样的方式使得压力传感器21被接收在各自的燃料泵2的阀承载件19上。
压力传感器21布置在至少两个并联连接的燃料泵2上，借助于所述压力传感器，通过测量值一方面能够检测输送脉冲，且另一方面能够检测绝对压力。通过评估检测到的输送脉冲，能够建立对于各自的燃料泵2的功能检查。通过评估绝对压力，能够确保对于燃料供给系统，尤其对于燃料供给系统的压力存储系统的闭环压力控制。
本发明一方面允许燃料供给系统和对燃料供给系统的闭环压力控制有最少的开支，且另一方面允许对于燃料供给系统的并联连接的燃料泵的简单且可靠的功能检查。可省去根据现有技术分配给冲洗阀的压力传感器。通过燃料泵的功能检查，能够检测例如在燃料泵上的活塞滞塞（piston seizure）是否存在或即将发生。于是，可启动对燃料泵的维护。
附图标记列表
1 喷射器
2 高压泵
3 泵送装置
4 低压区域
5 低压泵
6 高压区域
7 压力存储系统
8 高压泵送存储单元
9 存储单元
10 高压管线
11 高压管线
12 切换阀
13 限压阀
14 冲洗阀
15 泵缸
16 泵活塞
17 吸入阀
18 输送阀
19 阀承载件
20 节流阀
21 压力传感器

Claims (10)

1.一种内燃发动机的燃料供给系统，尤其是以重燃料操作的船用柴油发动机的共轨燃料供给系统，具有在闭环压力控制回路中的多个并联连接的燃料泵，尤其具有多个并联连接的高压燃料泵（2），其中，每个所述燃料泵包含能够在泵缸（15）中被移动导向的泵活塞（16）和支承低压侧上的吸入阀（17）和高压侧上的输送阀（18）的阀承载件（19），其特征在于：每个压力传感器（21）被接收在每个所述并联连接的燃料泵，尤其是每个所述并联连接的高压燃料泵（2）的所述阀承载件（19）上，借助于所述压力传感器，能够检测各自的燃料泵的至少输送脉冲。
2.根据权利要求1所述的燃料供给系统，其特征在于：由所述各自的燃料泵的所述阀承载件（19）接收的所述压力传感器（21）被分配给高压侧上的所述输送阀（18），以便检测所述各自的燃料泵在高压侧上的输送脉冲。
3.根据权利要求1或2所述的燃料供给系统，其特征在于：每个压力传感器（21）被接收在至少两个并联连接的燃料泵的所述阀承载件（19）上，借助于所述压力传感器，能够检测所述各自的燃料泵的所述输送脉冲，并且此外，能够检测在所述各自的燃料泵上在高压侧上的绝对压力。
4.根据权利要求3所述的燃料供给系统，其特征在于：尤其当所述闭环压力控制回路中存在多于两个并联连接的燃料泵时，每个压力传感器（21）被接收在至少两个并联连接的燃料泵的所述阀承载件（19）上，借助于所述压力传感器，能够检测所述各自的燃料泵的所述输送脉冲，并且此外，能够检测在所述各自的燃料泵上在高压侧上的绝对压力，其中，压力传感器（21）被接收在至少一个另外的燃料泵的所述阀承载件（19）上，借助于所述压力传感器，能够检测所述各自的燃料泵的所述输送脉冲，但是不能检测在所述各自的燃料泵上在高压侧上的绝对压力。
5.一种燃料泵，尤其是船用柴油发动机的共轨燃料供给系统的高压燃料泵，具有能够在泵缸（15）中被移动导向的泵活塞（16），并且具有支承低压侧上的吸入阀（17）和高压侧上的输送阀（18）的阀承载件（19），其特征在于：压力传感器（21）被接收在所述阀承载件（19）上，借助于所述压力传感器，能够检测各自的燃料泵的至少输送脉冲。
6.根据权利要求5所述的燃料泵，其特征在于：被接收在所述阀承载件（19）上的所述压力传感器（21）被分配给高压侧上的所述输送阀（18），以便检测所述各自的燃料泵在高压侧上的输送脉冲。
7.根据权利要求5或6所述的燃料泵，其特征在于：压力传感器（21）被接收在所述阀承载件（19）上，借助于所述压力传感器，能够检测所述燃料泵的输送脉冲和在所述燃料泵上在高压侧上的绝对压力。
8.一种用于操作具有根据权利要求1至4中的任一项所述的燃料供给系统的内燃发动机的方法，其特征在于：根据利用所述燃料泵上的所述压力传感器检测到的所述输送脉冲执行所述燃料泵的功能检查。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于：将实际输送脉冲与设定点输送脉冲比较，并且尤其当所述实际输送脉冲与所述设定点输送脉冲之间的偏差大于限制值时，推断燃料泵故障。
10.一种内燃发动机的发动机控制单元，尤其是船用柴油发动机的发动机控制单元，其中，所述内燃发动机包含燃料供给系统，尤其是共轨燃料供给系统，其特征在于：所述发动机控制单元包含用于执行根据权利要求8或9所述的方法的器件。
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