CN107762685A - 燃料冷却系统 - Google Patents

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Abstract

一种燃料系统包括将冷却燃料流从储罐输送至混合装置的冷却燃料供应管路。上游燃料回流管路将加热燃料流从内燃机输送到混合装置。来自上游燃料回流管路的加热燃料流与来自冷却燃料供应管路的冷却燃料流在混合装置中相混合，以形成混合燃料流。下游燃料回流管路将混合燃料流从混合装置输送至储罐。混合装置包括限流器，该限流器可操作以相对于冷却燃料回流管路中冷却燃料流的流体压力产生将冷却燃料流抽取通过冷却燃料供应管路并抽入混合装置中的低压区。

Description

燃料冷却系统
技术领域
本发明涉及一种用于具有柴油发动机的车辆的燃料冷却系统。
背景技术
现代的柴油发动机包括使用高压燃料泵向燃料喷射器供应燃料的燃料系统。未被燃料喷射器使用的燃料循环回到燃料储罐。在某些操作条件下，没有被燃料喷射器用于燃烧的并且循环回到燃料储罐的燃料在循环过程中可能变热。理想的是将循环回到燃料储罐的燃料的温度保持在预定温度之下。因此，某些车辆配备有用于对循环回到燃料储罐的燃料进行冷却的冷却系统。
发明内容
提供了一种燃料系统。该燃料系统包括储罐和混合装置。冷却燃料供应管路设置成与混合装置和储罐流体连通。冷却燃料供应管路将冷却燃料流从储罐输送到混合装置。上游燃料回流管路设置成与混合装置流体连通。上游燃料回流管路将加热燃料流输送到混合装置。来自上游燃料回流管路的加热燃料流与来自冷却燃料供应管路的冷却燃料流在混合装置中相混合，以形成混合燃料流。下游燃料回流管路设置成与混合装置和储罐流体连通。下游燃料回流管路将混合燃料流从混合装置输送到储罐。混合装置包括提升喷射器，该提升喷射器可操作以在混合装置内产生将冷却燃料流抽取通过冷却燃料供应管路并抽入混合装置中的低压区。
还提供了一种车辆。该车辆包括具有高压燃料泵的柴油发动机以及多个燃料喷射器。高压燃料管路将高压燃料泵和多个燃料喷射器相互连接。该车辆还包括用于储存燃料的燃料储罐。燃料供给管路设置成与燃料储罐和高压燃料泵流体连通。燃料供给管路将燃料从储罐供应至高压燃料泵。上游燃料回流管路设置成与高压燃料管路流体连通。上游燃料回流管路从高压燃料管路接收加热燃料。下游燃料回流管路设置成与上游燃料回流管路和储罐流体连通。下游燃料回流管路将燃料输送回储罐。混合装置将上游燃料回流管路和下游燃料回流管路相互连接。冷却燃料供应管路设置成与混合装置和储罐流体连通。冷却燃料供应管路将燃料流从储罐输送到混合装置。混合装置包括限流器，该限流器可操作以相对于冷却燃料供应管路中的流体压力在混合装置中产生低压区，从而将燃料抽取通过冷却燃料供应管路并抽入混合装置中以与来自上游燃料回流管路的加热燃料流相混合并对其进行冷却。
因此，混合装置将来自内燃机的加热燃料流与来自储罐的冷却燃料流相混合。如果加热燃料流的温度大于冷却燃料流的温度，则冷却燃料会具有冷却效果，从而在被回流到燃料储罐之前降低加热燃料的温度。限流器(例如文丘里装置)用于相对于冷却燃料供应管路中冷却流体的流体压力产生低压区。低压区用来将冷却流体流抽入混合装置中以与加热燃料流相混合。
结合附图，通过以下对实施本教导的最佳方式的详细描述，本发明的上述特征和优点以及其它特征和优点容易变得明显。
附图说明
图1是用于车辆的燃料系统的第一实施例的示意图。
图2是图1所示的燃料系统的第一实施例的放大示意图。
图3是用于车辆的燃料系统的第二实施例的示意图。
图4是图3所示的燃料系统的第二实施例的放大示意图。
具体实施方式
本领域的普通技术人员将会认识到，例如“上方”、“下方”、“向上”、“向下”、“顶部”、“底部”等术语是用于描述附图，并不代表对本发明范围的限制，本发明的范围由所附权利要求限定。此外，在本文中可以按照功能和/或逻辑模块部件和/或各种处理步骤来描述本教导。应该意识到，这种模块部件可以包括构造为执行指定功能的任何数量的硬件、软件和/或固件部件。
参考附图，在整个几个附图中，相同的附图标记表示相同的部分，车辆大体上以20示出。车辆20可以包括任何类型、样式和/或构造的车辆20，该车辆包括用于向内燃机24供应燃烧燃料的燃料系统22。例如，车辆20可以包括但不限于汽车、卡车、拖拉机、ATV、火车等。此外，尽管将燃料系统22的示例性实施例描述为结合到车辆20中，但应当理解的是，燃料系统22可以结合到具有内燃机24的一些其它固定装置中，例如但不限于发电机或动力源。因此，燃料系统22并不限于在车辆20中使用。在本文所述的示例性实施例中，将内燃机24描述为燃烧柴油燃料的柴油发动机。然而，应认识到，本文所述的燃料系统22可以与用于其它发动机类型的其它燃料一起使用。
如上所述，本文所述的示例性实施例的内燃机24是柴油发动机。柴油发动机24包括高压燃料泵26，其为多个燃料喷射器28供应高压燃料。发动机24、高压燃料泵26和燃料喷射器28的具体操作与本发明的教导无关，因此在此不再赘述。
燃料系统22还包括燃料储罐30、燃料供给管路32、高压燃料管路34、上游燃料回流管路36、混合装置38、下游燃料回流管路40和冷却燃料供应管路42。燃料储罐30储存由内燃机24使用的燃料供应。燃料储罐30的具体尺寸、形状和/或结构与本发明的教导无关，因此在此不再赘述。燃料供给管路32设置成与燃料储罐30和高压燃料泵26流体连通。燃料供给管路32将燃料从储罐30输送到高压燃料泵26。在燃料储罐30与高压燃料泵26之间流经燃料供给管路32的燃料在本文中可以称为发动机供应燃料流44。发动机供应燃料通常由与燃料供给管路32平行排列的箭头44表示。高压燃料泵26接收发动机供应燃料流44、增大发动机供应燃料流44的流体压力并将发动机供应燃料流44引向高压燃料管路34。如本领域已知的那样，高压燃料管路34将发动机供应燃料流44引向燃料喷射器28。
当燃料从燃料储罐30循环通过燃料供给管路32、高压燃料泵26和高压燃料管路34时，燃料会吸收热量并温度上升。在内燃机24操作期间，并不是所有循环到且通过高压燃料泵26的燃料都被燃料喷射器28消耗。发动机供应燃料流44没有用于燃烧的那部分可以循环回到燃料储罐30。上游燃料回流管路36设置成与高压燃料管路34流体连通，用于接收发动机供应燃料流44的未使用部分。发动机供应燃料流44的未使用部分在本文中可以称为来自高压燃料管路34的加热燃料流46。加热燃料通常由与上游燃料回流管路36平行排列的箭头46表示。因此，发动机供应燃料流44的未使用部分是流经上游燃料回流管路36的加热燃料流46。
混合装置38设置成与上游燃料回流管路36流体连通，并且从上游燃料回流管路36接收加热燃料流46。下游燃料回流管路40设置成与混合装置38和储罐30流体连通。因此，混合装置38设置成与上游燃料回流管路36和下游燃料回流管路40流体连通并将其相互连接。冷却燃料供应管路42设置成与混合装置38和储罐30流体连通。冷却燃料供应管路42将冷却燃料流48从储罐30输送到混合装置38。加热燃料通常由与冷却燃料供应管路42平行排列的箭头48表示。混合装置38将来自上游燃料回流管路36的加热燃料流46与来自冷却燃料供应管路42的冷却燃料流48相混合，以形成混合燃料流50。下游燃料回流管路40将混合燃料流50从混合装置38输送回储罐30。混合燃料通常由与下游燃料回流管路40平行排列的箭头50表示。
混合装置38包括可以被称为提升喷射器51的部分。如本文所用，术语“提升喷射器”是定义为这样一种装置：它利用限流器的文丘里效应(例如会聚段)将运动流体的压力能转换成动能，这便产生了抽取并夹带吸入流体的低压区52。如本文所用，术语“文丘里效应”是描述为当流体流经管道的收缩段时所导致的流体压力的降低。因此，混合装置38的提升喷射器51可操作以相对于冷却燃料供应管路42中的流体压力在混合装置38中产生低压区52，从而将燃料抽取通过冷却燃料供应管路42(即吸入流体)并抽入混合装置38中以与来自上游燃料回流管路36的加热燃料流46相混合并对其进行冷却。提升喷射器51可以使用来自上游回流管路的加热燃料流46作为运动流体(如图1和图2所示的燃料系统22的第一实施例所描述)，或者可以可替代地使用来自燃料供给管路32的发动机供应燃料流44作为运动流体(如图3和图4所示的燃料系统22的第二实施例所描述)。
提升喷射器51包括与设置成运动燃料流56流体连通的文丘里装置(以下称为限流器54)。运动燃料通常由箭头56表示。限流器54用于引发操作提升喷射器51所需的文丘里效应。限流器54可操作以限制运动燃料流56，从而增加运动燃料流56的速度并降低运动燃料流56的流体压力。运动流体的速度的增加以及流体压力的降低在混合装置38内产生低压区52，这在冷却燃料供应管路42中形成吸入效应，这种吸入效应将冷却燃料流从燃料储罐30中抽取通过冷却燃料供应管路42并抽入混合装置38中。
限流器54可以包括例如包括孔58的装置，该孔相对于将运动燃料流56引导到提升喷射器51的供应管路(例如，上游燃料回流管路36或燃料供给管路32)的上游直径62具有减小的直径60。例如，限流器54可以包括但不限于限定孔58的板。可替代地，限流器54可以包括会聚段64，该会聚段在通过提升喷射器51的流体流动方向上变窄，从而限定出孔58。通过提升喷射器51的流体流动方向通常由箭头66表示，并且是在从上游燃料回流管路36移向下游燃料回流管路40并移回燃料储罐30的方向上。会聚段64包括其尺寸随着在通过提升喷射器51的流体流动方向上的移动而减小的会聚直径68。
提升喷射器51还可以包括发散段70，例如如附图中所示。然而，应当理解的是，并没有要求提升喷射器51包括发散段70。发散段70在通过提升喷射器51的流体流动方向上变宽。下游燃料回流管路40设置成与提升喷射器51的发散段70流体连通。发散段70包括其尺寸随着在通过提升喷射器51的流体流动方向上的移动而增大的发散直径72。混合燃料流50进入限流器54下游的提升喷射器51。例如并且如图所示，混合燃料流50进入会聚段64与发散段70之间的提升喷射器51。
上述对燃料系统22的描述适用于图1和图2所示的燃料系统22的第一实施例和图3和图4所示的燃料系统22的第二实施例。在整个图1至图4中，以上所述的燃料系统22的第一实施例和燃料系统22的第二实施例的共同特征均通过它们各自的附图标记来标识。
参考图1和图2，更详细地描述了燃料系统22的第一实施例。如上所述，燃料系统22的第一实施例使用来自上游燃料回流管路36的加热燃料流46作为用于提升喷射器51的运动燃料流56。因此，限流器54(并且更具体地说，提升喷射器51的会聚段64)设置成与上游燃料回流管路36流体连通，用于接收通过限流器54的加热燃料流46。来自上游燃料回流管路36的加热燃料流46流经提升喷射器51，由此会聚段64限制加热燃料流46。提升喷射器51中的限流器54(例如，图2中最佳示出的提升喷射器51的会聚段64)限制了来自上游燃料回流管路36的加热燃料流46，这便在限流器54的孔58处或附近产生低压区52。低压区52包括低于冷却燃料供应管路42中的燃料的流体压力的流体压力，其用于将燃料从储罐30中抽取通过冷却燃料供应管路42并抽入混合装置38中。来自冷却燃料供应管路42的燃料与来自上游燃料回流管路36的加热燃料流46一起被抽入到提升喷射器51的发散段70中，从而在下游燃料回流管路40中形成混合燃料流50。如果储罐30中的燃料的温度小于上游燃料回流管路36中加热燃料流46的温度，则冷却燃料流48与加热燃料流46的混合将会降低加热燃料46的温度，从而使得混合燃料流50包括小于加热燃料流46但却高于冷却燃料流48的温度。
参考图3和图4，更详细地描述了燃料系统22的第二实施例。如上所述，燃料系统22的第二实施例使用来自燃料供给管路32的发动机供应燃料流44作为用于提升喷射器51的运动燃料流56。因此，限流器54(并且更具体地说，提升喷射器51的会聚段64)设置成与燃料供给管路32流体连通，用于接收发动机供应燃料流44通过限流器54的部分。燃料供给管路32可以包括用于向提升喷射器51进行供应的分支管路74。
燃料系统22可以包括控制阀76，该控制阀选择性地可操作以控制通过燃料供给管路32流向混合装置38的流体流动。控制阀76位于分支管路74中，从而不会中断流向内燃机24的流体流动。可以将控制阀76启动来调节通过提升喷射器51的流体流动。例如，控制阀76可以完全关闭通过提升喷射器51的流体流动，或者可以允许可变量的流体流过提升喷射器51，从而控制在混合装置38内产生的吸入量。控制阀76可以包括适用于燃料系统22的任何类型和/或样式的阀。控制阀76可以由车辆20的控制器控制，例如但不限于发动机控制模块或其它类似装置。
混合装置38包括设置成与上游燃料回流管路36、下游燃料回流管路40和冷却燃料供应管路42流体连通的混合室78。在被抽入下游燃料回流管路40中并通过其排出之前，加热燃料流46在混合室78内与冷却燃料流48相混合。如上所述，限流器54(并且更具体地说，提升喷射器51的会聚段64)设置成经由分支管路74与燃料供给管路32流体连通，用于接收通过限流器54的发动机供应燃料流44。来自燃料供给管路32的发动机供应燃料流44流经提升喷射器51，由此会聚段64限制加热燃料流46。提升喷射器51中的限流器54(例如，图4中最佳示出的提升喷射器51的会聚段64)限制了来自燃料供给管路32的发动机供应燃料流44，这便在限流器54的孔58处或附近产生低压区52。
低压区52包括低于冷却燃料供应管路42中的冷却燃料48的流体压力的流体压力，其将燃料从储罐30中抽取通过冷却燃料供应管路42并抽入混合室78中。冷却燃料48在混合室78中与加热燃料46相混合。来自混合室78的燃料被抽入提升喷射器51的发散段70中，从而在下游燃料回流管路40中形成混合燃料流50。如果储罐30中的燃料的温度小于上游燃料回流管路36中加热燃料流46的温度，则冷却燃料流48与加热燃料流46的混合将会降低加热燃料46的温度，从而使得混合燃料流50包括小于加热燃料流46但却高于冷却燃料流48的温度。
虽然详细描述和附图或图式是用于支持和描述本发明，但本发明的范围仅通过权利要求限定。尽管已经对用于实施所要求保护的教导的一些最佳方式和其他实施例进行了详细描述，但是仍存在有用于实践所附权利要求所限定的公开内容的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1.一种燃料系统，包括：
储罐；
混合装置；
冷却燃料供应管路，所述冷却燃料供应管路与所述混合装置和所述储罐流体连通，用于将冷却燃料流从所述储罐输送到所述混合装置；
上游燃料回流管路，所述上游燃料回流管路与所述混合装置流体连通，用于将加热燃料流输送到所述混合装置；
其中，来自所述上游燃料回流管路的所述加热燃料流与来自所述冷却燃料供应管路的所述冷却燃料流在所述混合装置中相混合，以形成混合燃料流；
下游燃料回流管路，所述下游燃料回流管路与所述混合装置和所述储罐流体连通，用于将所述混合燃料流从所述混合装置输送到所述储罐；
其中所述混合装置包括提升喷射器，所述提升喷射器可操作以在所述混合装置内产生将所述冷却燃料流抽取通过所述冷却燃料供应管路并抽入所述混合装置中的低压区。
2.根据权利要求1所述的燃料系统，其中所述提升喷射器包括与运动燃料流流体连通的限流器，其中所述限流器可操作以限制所述运动燃料流，从而增加所述运动燃料流的速度并降低压力以在所述混合装置内产生所述低压区。
3.根据权利要求2所述的燃料系统，其中所述运动燃料流为所述加热燃料流，并且其中所述限流器与所述上游燃料回流管路流体连通，用于接收通过所述限流器的所述加热燃料流。
4.根据权利要求2所述的燃料系统，其还包括燃料供给管路，所述燃料供给管路与所述储罐和所述混合装置流体连通，用于将发动机供应燃料流输送至所述混合装置。
5.根据权利要求4所述的燃料系统，其中所述运动燃料流为所述发动机供应燃料流，并且其中所述限流器与所述燃料供给管路流体连通，用于接收通过所述限流器的所述发动机供应燃料流。
6.根据权利要求2所述的燃料系统，其中所述限流器包括在通过所述提升喷射器的流体流动方向上变窄的会聚段。
7.根据权利要求6所述的燃料系统，其中所述会聚段包括其尺寸随着在通过所述提升喷射器的所述流体流动方向上的移动而减小的直径。
8.根据权利要求6所述的燃料系统，其中所述提升喷射器包括在通过所述提升喷射器的所述流体流动方向上变宽的发散段。
9.根据权利要求8所述的燃料系统，其中所述发散段包括其尺寸随着在通过所述提升喷射器的所述流体流动方向上的移动而增大的直径。
10.根据权利要求8所述的燃料系统，其中所述混合燃料流进入所述会聚段与所述发散段之间的所述提升喷射器。
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PB01 Publication
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20180306

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