CN107923281B - 用于发动机喷射和废气后处理的燃料供给装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料供给装置(2)，尤其用于具有内燃机(20)的机动车中，所述燃料供给装置具有燃料输送泵(4)，所述燃料输送泵构造为用于将燃料(28)从燃料箱(6)提取出并且在提高的压力下通过出口输出；第一流体接头(7)，所述第一流体接头设置为用于附接排气系计量设备(8)；和第二流体接头(10)，所述第二流体接头设置为用于附接发动机喷射设备(12)。第一流体接头(7)直接与燃料输送泵(4)的出口连接。在燃料输送泵(4)的出口和第二流体接头(10)之间布置有节流部(16)。本发明使得能够实现，排气系计量设备(8)和发动机喷射设备(12)可靠地在共同的燃料供给装置(2)上运行。

Description

用于发动机喷射和废气后处理的燃料供给装置
技术领域
本发明涉及一种燃料供给装置，尤其以下燃料供给装置，其构造用于以燃料供给机动车的排气系计量设备和发动机喷射设备。
背景技术
由于废气立法规定，具有内燃机、尤其柴油机的机动车一般在内燃机的排气系中具有柴油颗粒过滤器(DPF)，该柴油颗粒过滤器构造用于过滤出废气中含有的颗粒，尤其碳烟颗粒。
有时，尤其当由柴油颗粒过滤器的高颗粒装载引起的高废气背压妨碍废气排放时，需要使柴油颗粒过滤器再生。该再生一般通过燃烧沉积在颗粒过滤器中的颗粒来进行。为此，燃料由在排气系上游布置在颗粒过滤器上的计量设备喷射到排气系中。燃料在排气系中的必要时由氧化催化器辅助的燃烧产生高温，该高温是必要的，以便燃烧沉积在颗粒过滤器中的颗粒。
为了使在计量设备中的压力波动对引入到排气系中的燃料量的影响保持得低，WO2014/086518 A1提出一种具有供给装置和配量单元的计量设备，其中，在供给装置和配量单元之间布置有可变化的节流部。
当排气系计量设备和发动机喷射设备由共同的燃料供给装置供给时，可以使通过设置排气系计量设备而附加需要的耗费保持得低，所述发动机喷射设备设置用于将燃料喷射到内燃机的燃烧室(“气缸”)中。
发明内容
因此值得期待的是，提供一种燃料供给装置，该燃料供给装置不但可以可靠地以燃料供给排气系计量设备而且可以可靠地以燃料供给发动机喷射设备。
根据本发明的一个实施例，燃料供给装置、尤其设置为用于在具有内燃机的机动车中使用的燃料供给装置，包括燃料输送泵，该燃料输送泵构造为用于将燃料从燃料箱提取出并且在提高的压力下通过出口输出；第一流体接头，其设置用于附接排气系计量设备；和第二流体接头，其设置用于附接发动机喷射设备。第一流体接头直接或者仅通过燃料过滤器与燃料输送泵的出口连接，使得在第一流体接头上的流体压力，除了在必要时布置在燃料输送泵的出口和第一流体接头之间的燃料过滤器上压力下降外，与在燃料输送泵的出口上的流体压力相同。在燃料输送泵的出口和第二流体接头之间布置有流体节流部，使得在第二流体接头上的流体压力小于在燃料输送泵的出口上和第一流体接头上的流体压力。
在根据本发明的用于运行具有按照本发明的一个实施例的燃料供给装置和发动机喷射设备的内燃机的方法中，这样调整燃料输送泵的输送量，使得给发动机喷射设备提供足够的燃料量，所述发动机喷射设备附接到第二流体接头上并且构造为用于将燃料喷射到内燃机的至少一个燃烧室中。为了高效地运行，尤其这样调整输送量，使得由燃料供给装置提供的燃料量不明显大于由发动机喷射设备所需的燃料量。
在根据本发明的用于借助按照本发明的一个实施例的燃料供给装置和排气系计量设备使颗粒过滤器再生的方法中，相对于正常运行这样提高燃料输送泵的输送功率，使得在排气系计量设备的入口上提供所需的燃料量，所述排气系计量设备附接在第一流体接头上并且构造为用于将由燃料供给装置提供的燃料在颗粒过滤器的上游喷射到内燃机的排气系中。通过运行排气系计量设备，将所希望的或者说所需的燃料量喷射到排气系中。
因为为无问题地运行而在排气系计量设备上所需的压力一般高于为无问题地运行而在发动机喷射设备上必须存在的压力，所以在再生过程期间通过暂时的压力提高确保柴油颗粒过滤器的可靠再生。所述压力提高通过提高燃料输送泵的输送量来实现。在此，燃料输送泵的输送量尤其可以提高到其最大可能的值。流体节流阀使得能够实现，在排气系计量设备上存在的压力提高到超过在发动机喷射设备上存在的压力。
通过在再生过程结束之后通过减小燃料输送泵的输送量使在排气系计量设备上的压力再次降低的方式，可以实现内燃机的高效运行。
在一个实施方式中，溢流阀的入口附接在第二流体接头上。溢流阀的出口通过溢流管路与燃料箱连接。因此可以通过打开溢流阀使过量的燃料导出并且尤其导回到燃料箱中。溢流阀在此起到调压阀的作用并且使得能够将在发动机喷射设备的入口上存在的压力调整到所希望的值。因此尤其可以防止，在发动机喷射设备的入口上存在的压力围绕为发动机喷射设备的无问题的功能所需的预给定值过强地波动或超过预给定的边界值。
溢流阀尤其包括弹簧活塞元件，其这样构造，使得溢流阀在预给定的运行点处具有陡的特征曲线。在溢流阀的出口上尤其设置有溢流阀节流元件。通过溢流阀具有弹簧活塞和节流元件的特别结构，可以调节和/或限制在溢流管路中的压力，所述节流元件布置在溢流阀的下游。
在一个实施方式中，溢流阀在入口侧构造有溢流阀过滤元件。通过布置在溢流阀上游的过滤元件，可以可靠地防止溢流阀被异物和/或污物堵塞。
在一个实施方式中，在燃料输送泵的出口和第一流体接头之间和/或在燃料输送泵的出口和流体节流部之间设置有燃料过滤器，以便防止排气系计量设备或发动机喷射设备被异物和/或污物堵塞或损坏。
过滤元件、溢流阀和溢流阀节流元件可以构造为燃料供给装置的组成部分或构造在发动机喷射设备内。
在一个实施方式中，燃料输送泵构造为可调节的泵，尤其构造为无级地和/或可电地调节的泵，使得输送的燃料量和从而在泵的出口上的流体压力可以简单地调整到所希望的值。
附图说明
下面根据附图详细地阐述本发明的实施例。在此示出：
图1用于将燃料喷射到内燃机的排气系中的系统的示意性的示图；
图2根据本发明的一个实施例的燃料供给装置的示意性的示图；和
图3溢流阀的特征曲线的示意性的示例，如该溢流阀根据本发明的一个实施例使用在燃料供给装置中。
具体实施方式
图1在示意性的示图中示出用于将燃料喷射到内燃机20的排气系22中的系统。
在内燃机20和布置在内燃机20下游的颗粒过滤器24之间，排气系计量设备8安装在排气系22上。通过燃料供给装置2将燃料28通过燃料管路3从燃料箱6提取出并且输送给排气系计量设备8。
排气系计量设备8构造为用于将所希望的燃料量喷射到排气系22中。在排气系22中，所喷射的燃料28与流过排气系22的废气26混合并且点燃，尤其在布置在排气系计量设备8和颗粒过滤器24之间的氧化催化器23处点燃。
通过所喷射的燃料28在排气系22中燃烧时形成的高温，将之前积聚在颗粒过滤器24中的颗粒、尤其碳烟颗粒燃烧并且使颗粒过滤器24再生。
燃料供给装置2也以燃料28供给发动机喷射设备12。燃料28由发动机喷射设备12喷射到发动机20的燃烧室(“气缸”)30中。
燃料供给装置2也包括燃料回流管路17，该燃料回流管路使得能够实现将过量的燃料28导回到燃料箱6中。
下面根据在图2中所示的放大示图详细地阐述燃料供给装置2的结构和功能。
燃料供给装置2包括燃料输送泵4，该燃料输送泵构造为用于通过燃料管路3将燃料28从燃料箱6提取出并且通过布置有燃料过滤器9的压力管路5将燃料在提高的压力下供应给第一流体接头7。该第一流体接头7设置为用于附接排气系计量设备8。
通过流体节流部16，压力管路5也与第二流体接头10连接，该第二流体接头设置用于附接发动机喷射设备12。
溢流阀14位于流体节流部16下游，即背离压力管路5的一侧，该溢流阀在出口侧与燃料回流管路17连接。通过打开溢流阀14可以将过量的燃料28导回到燃料箱6中。
溢流阀14在入口侧构造有溢流阀过滤元件13和/或在出口侧构造有溢流阀节流元件15。通过布置在溢流阀14上游的过滤元件13，可以可靠地防止溢流阀14被异物和/或污物堵塞。
溢流阀14尤其包括弹簧活塞元件14a，该弹簧活塞元件这样地构造，使得溢流阀14在预给定的运行点处具有陡的特征曲线。通过溢流阀14具有弹簧活塞元件14a和溢流阀节流元件15的结构，可以调节和/或限制在第二流体接头10上存在的压力，所述溢流阀节流元件布置在溢流阀14的下游。
过滤元件13、溢流阀14和溢流阀节流元件15在图2中示出为燃料供给装置2的组成部分。替代地，过滤元件13、溢流阀14和溢流阀节流元件15也可以构造在发动机喷射设备12内。
在内燃机20的正常运行中，当不发生颗粒过滤器24的再生时，附接在第一流体接头7上的排气系计量设备8是停用的。在正常运行中，燃料输送泵4的输送量这样调整，使得提供的燃料量足以通过溢流阀14和溢流阀节流元件15的共同作用在发动机喷射设备12的入口上调整所希望的或者说所需的燃料压力，所述发动机喷射设备附接在第二流体接头10上。
为了高效地运行内燃机20和燃料供给装置2，尤其这样调整燃料输送泵4的输送量，使得由燃料供给装置2在第二流体接头10上提供的燃料量没有显著大于由发动机喷射设备12喷射到发动机20的燃烧室30中的燃料28的量。
为了在发动机喷射设备12的入口上保持恒定的压力并且避免过量的压力波动，在第二流体接头10上提供的燃料量必须稍大于喷射到发动机20的燃烧室30中的燃料量。该燃料的一部分也需要用于冷却发动机喷射设备12。发动机喷射设备12不需要的过量燃料28通过打开的溢流阀14和燃料回流管路17导回到燃料箱6中。
为了使颗粒过滤器24再生(再生运行)，提高燃料输送泵的输送功率并且激活附接在第一流体接头7上的排气系计量设备8，以便将所希望的/所需的燃料28的量喷射到排气系22中。
流体节流部16使得能够在附接在第一流体接头7上的排气系计量设备8的入口上调整出比在附接在第二流体接头10上的发动机喷射设备12上更高的压力。排气系计量设备8可以以这种方式可靠地运行，而不需要以过高的燃料压力运行发动机喷射设备12。在第一流体接头7上存在的燃料压力例如可以达到4.4至8.9bar，而在第二流体接头上存在的燃料压力例如可以达到3.5至4.0bar之间，尤其3.8bar。
图3在示意性的示图中示出溢流阀14的特征曲线。
在此，在水平轴(x轴)上绘出在溢流阀14的入口和出口之间的压力差Δp。在竖直轴(y轴)上绘出通过溢流阀14的流量ΔQ。
溢流阀14在小的压力差Δp<Δpmin的情况下具有很平的特征曲线，使得溢流阀14在该区域中实际上关闭。在Δp>Δpmin的区域中，溢流阀14具有很陡的特征曲线，例如400l/h/bar。发动机喷射设备12的例如位于3.5至4.0bar之间、尤其位于3.8bar的运行点Δp0处于特征曲线的陡区域中。以这种方式，压力波动被溢流阀14吸收，并且，在附接在燃料供给装置2的第二流体接头10上的发动机喷射设备12的出口上，提供在围绕运行点Δp0的、尽可能恒定的压力。
溢流阀14使得能够实现，在第二流体接头10或者发动机喷射设备12上的压力近似恒定地保持围绕预给定的目标值(运行点Δp0)，该目标值允许发动机喷射设备12的无问题的功能。
流体节流部16使得能够实现在第一流体接头7上或者说在排气系计量设备8上提供在提高的压力下的燃料，而在第二流体接头10上的压力不超过预给定的目标值。
本发明因此使得能够实现排气系计量设备8和发动机喷射设备12可靠地在共同的燃料供给装置2上运行。因此可以取消用于供给排气系计量设备8的附加的燃料供给装置2。以这种方式可以明显减少制造耗费和制造成本。

Claims (11)

1.一种燃料供给装置(2)，具有：
能够调节的燃料输送泵(4)，所述能够调节的燃料输送泵构造为用于将燃料(28)从燃料箱(6)提取出并且在提高的压力下通过出口输出；
第一流体接头(7)，所述第一流体接头设置为用于附接排气系配量设备(8)，和
第二流体接头(10)，所述第二流体接头设置为用于附接发动机喷射设备(12)；
其中，所述第一流体接头(7)直接或通过燃料过滤器(9)与所述燃料输送泵(4)的出口连接；并且
其中，在所述燃料输送泵(4)的出口和所述第二流体接头(10)之间布置有流体节流部(16)，
其中，所述燃料供给装置(2)构造为用于，
在正常运行中这样调整所述能够调节的燃料输送泵(4)的输送量，使得提供的燃料量足够用于在所述第二流体接头(10)上提供由所述发动机喷射设备(12)所需的流体量，和
在再生运行中提高所述燃料输送泵(4)的输送功率并且激活附接在所述第一流体接头(7)上的排气系配量设备(8)，以便将燃料喷射到所述排气系(22)中。
2.按照权利要求1所述的燃料供给装置(2)，其中，在所述第二流体接头(10)上附接有溢流阀(14)的入口，所述溢流阀使得能够实现将过量的燃料导回到所述燃料箱(6)中。
3.按照权利要求2所述的燃料供给装置(2)，其中，所述溢流阀(14)在入口侧构造有溢流阀过滤元件(13)和/或在出口侧构造有溢流阀节流元件(15)。
4.按照前述权利要求中任一项所述的燃料供给装置(2)，其中，在所述燃料输送泵(4)的出口和所述第一流体接头(7)之间和/或在所述燃料输送泵(4)的出口和所述流体节流部(16)之间设置有燃料过滤器(9)。
5.按照权利要求1至3中任一项所述的燃料供给装置(2)，其中，所述燃料输送泵(4)构造为能够无级地和/或能够电地调节的泵。
6.按照权利要求1至3中任一项所述的燃料供给装置(2)，其中，所述燃料供给装置(2)设置为用于使用在具有内燃机(20)的机动车中。
7.一种用于使颗粒过滤器(24)再生的方法，所述颗粒过滤器布置在内燃机(20)的排气系(22)中，具有：
按照权利要求1所述的燃料供给装置(2)，和
排气系配量设备(8)，所述排气系配量设备附接在所述第一流体接头(7)上并且构造为用于将由所述燃料供给装置(2)提供的燃料(28)在所述颗粒过滤器(24)的上游喷射到所述内燃机(20)的排气系(22)中，其中，所述方法包括：
(a)提高所述燃料输送泵(4)的输送功率；和
(b)通过运行所述排气系配量设备(8)将所希望的燃料(28)量喷射到所述排气系(22)中。
8.按照权利要求7所述的方法，其中，所述方法包括，使所述燃料输送泵(4)以其最大功率运行。
9.一种用于运行内燃机(20)的方法，所述内燃机具有：
按照权利要求1所述的燃料供给装置(2)，和
发动机喷射设备(12)，所述发动机喷射设备附接在所述第二流体接头(10)上并且构造为用于将燃料(28)喷射到内燃机(20)的至少一个燃烧室(30)中，
其中，所述方法包括，这样调整所述燃料输送泵(4)的输送量，使得给所述发动机喷射设备(12)提供足够的燃料量。
10.按照权利要求9所述的方法，其中，所述方法包括，这样调整所述燃料输送泵(4)的输送量，使得给所述发动机喷射设备(12)提供燃料量，所述燃料量如此程度地大于由所述发动机喷射设备(12)所需的燃料量，使得在所述发动机喷射设备(12)的入口上保持恒定的压力。
11.按照权利要求9或10所述的方法，其中，所述方法包括，通过打开布置在所述发动机喷射设备(12)上游的溢流阀(14)将过量的燃料(28)导出。
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