CN109072787B - 用于内燃发动机的燃料系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于内燃发动机的燃料系统,其包括用于第一燃料的第一燃料容器(2)、用于第二燃料的第二燃料容器(3)、泵(6)和第一燃料喷射器(401),所述燃料系统被布置成提供第一燃料容器(2)和泵(6)之间的连通以及泵(6)和第一燃料喷射器(401)之间的连通,其特征在于,所述燃料系统还包括具有分隔装置(701,702,801,802)的贮存器(7,8),所述分隔装置适于将贮存器(7,8)分成第一空间(703,803)和第二空间(704,804),由此所述分隔装置可以通过第一空间和第二空间(703,803,704,804)中的压力差而移动或挠曲,以改变第一空间和第二空间(703,803,704,804)的尺寸,其中,所述燃料系统被布置成提供泵(6)和第一空间(703,803)之间的连通,并且提供第二燃料容器(3)和第二空间(704,804)之间的连通以及第二空间(704,804)和第二燃料喷射器(501)之间的连通。

Description

用于内燃发动机的燃料系统
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的燃料系统、具有燃料系统的车辆、控制燃料系统的方法、计算机程序、计算机可读介质和控制单元。
本发明可应用于重型车辆,例如卡车、公共汽车和建筑设备。虽然将结合卡车来描述本发明,但本发明不限于这种特定的车辆,而是还可用于其他车辆,例如轿车。
背景技术
双燃料发动机被布置成具有两种不同类型的燃料。这种发动机可以提供灵活性和减少的环境影响。EP2143916A1和US2013087124A1中公开了多个示例。在双燃料发动机中,希望使燃料系统的复杂性和成本保持尽可能低。WO2013087263A1公开了一种具有用于液体燃料和气体燃料的高压泵的燃料系统。通过止回阀和切换阀来控制燃料进入高压泵。然而,WO2013087263A1中的系统引入了如下风险:例如,由于所述燃料共享在高压泵下游的单个管道,不同类型的燃料在到达发动机的燃烧室之前以非期望的方式混合。
在双燃料发动机中避免不同类型燃料混合的风险的一种方式是提供具有各自的喷射器、共轨和高压泵的两个完整的燃料喷射系统。然而,这样就提供了复杂且昂贵的解决方案。
JPS57168746示出了一种可在装置内移动的柱塞,并且这种移动可以经由所述装置中的空间、部分地借助于单向阀泵送来自两个容器之一的液体。而且,泵利用柱塞而与所述装置中的另一个空间连通。由此,该泵可用于输送两种液体。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种用于双燃料发动机的燃料系统,其中,不同类型的燃料相混合的风险被最小化。本发明的还一个目的是提供一种具有最小化的燃料混合风险的燃料系统,其具有低的复杂性且因此具有低成本。
上述目的通过根据本发明的燃料系统来实现。因此,本发明提供了一种用于内燃发动机的燃料系统,其包括:
-用于第一燃料的第一燃料容器、用于第二燃料的第二燃料容器、泵以及第一燃料喷射器,该燃料系统被布置成提供第一燃料容器和所述泵之间的连通以及所述泵和第一燃料喷射器之间的连通,
-其特征在于,该燃料系统还包括具有分隔装置的贮存器,该分隔装置适于将所述贮存器分成第一空间和第二空间,由此,该分隔装置可以通过第一空间和第二空间中的压力差而移动或挠曲,以改变第一空间和第二空间的尺寸,
-其中,该燃料系统被布置成提供所述泵和第一空间之间的连通,并且提供第二燃料容器和第二空间之间的连通以及第二空间和第二燃料喷射器之间的连通。
应当理解,第一燃料容器连接到所述泵。第一燃料容器可以经由第一燃料供应管道连接到所述泵。所述泵被适当地布置成对来自第一燃料容器的第一燃料进行加压。还应当理解,所述泵连接到第一燃料喷射器。所述泵可以经由第一高压管道连接到第一燃料喷射器。适当地,第一燃料喷射器适于喷射由所述泵加压的第一燃料,以在发动机内燃烧。还应当理解,该分隔装置将所述贮存器分成第一空间和第二空间。所述泵例如经由下文例示的一个或多个管道和第一阀设备连接到第一空间。而且,应当理解,第二燃料容器例如经由下文例示的第二燃料供应管道连接到第二空间。第二空间例如经由下文例示的第二高压管道连接到第二燃料喷射器。适当地,第二燃料喷射器适于喷射来自第二燃料容器的第二燃料,以在发动机内燃烧。如下文所例示的,在该发动机包括多个气缸的情况下,可以提供第一共轨和第二共轨,以分别将第一燃料和第二燃料分配到多个第一燃料喷射器和多个第二燃料喷射器。
所述泵可以是高压燃料泵。所述泵可以是任何适当的设计,例如活塞泵或旋转泵。
应当理解,通过使所述分隔装置移动或挠曲,第一空间可以增大尺寸,同时第二空间减小尺寸,反之亦然。因此,由于该燃料系统被布置成提供所述泵和第一空间之间的连通并且提供第二燃料容器和第二空间之间的连通以及第二空间和第二燃料喷射器之间的连通,第一燃料可以被泵送到第一空间并用作工作流体以使所述分隔装置移动或挠曲,从而对第二燃料加压并从第二空间移动到第二燃料喷射器。
更具体地,由所述泵或由下文例示的第一阀设备产生的第一空间中的压力变化允许所述分隔装置的往复运动,进而产生所述贮存器的泵送动作,以将第二燃料从第二燃料容器泵送到第二燃料喷射器。由此,该燃料系统可允许使用单个高压燃料泵将两种燃料输送到发动机的气缸。这是有利的,因为高压燃料泵是昂贵的。而且,所述贮存器在贮存器的上游以及下游为燃料提供分开的管道。由此,该燃料系统可以确保所述燃料保持未混合,并且例如在发动机设有不止一个气缸的情况下经由相应的共轨将所述燃料分开地输送到相应的喷射器。
总之,除了支持气缸内的燃烧过程之外,第一燃料还提供了工作流体的功能,用于通过所述贮存器泵送第二流体。这意味着只需要为两种燃料提供一个高压泵。这又降低了燃料系统的复杂性和成本。另外,通过具有分隔装置的贮存器,确保了第一燃料和第二燃料的分隔。
此外,本发明提供的优点是:由于第二燃料不与所述泵接触,第二燃料的燃料类型的选择不必局限于具有针对这种接触的有利性能的燃料。因此,第二燃料可以是润滑性能差和/或粘度不良的燃料,如果所述泵与这种燃料接触,这样的性能可能损坏所述泵。更具体地,由于在第一燃料容器和所述泵之间、在所述泵和第一空间之间以及在第二燃料容器和第二空间之间提供了连通,所述贮存器在第一燃料作为工作流体的作用下为第二燃料提供了泵送功能。由此,第二燃料在不与所述泵接触的情况下由所述贮存器泵送。
优选地,在所述泵具有入口和出口的情况下,所述泵和第一燃料喷射器之间的连通是在该出口和第一燃料喷射器之间提供的,所述泵和第一空间之间的连通能够在该出口和第一空间之间被提供。第一燃料容器和所述泵之间的连通可以在第一燃料容器和所述入口之间被提供,并且,所述泵和第一空间之间的连通也可以在所述入口和第一空间之间被提供。由此,泵入口可以从第一燃料容器以及从第一空间接收第一燃料。而且,泵出口可以朝向第一燃料喷射器以及朝向第一空间分支。这提供了实现将第一燃料用作工作流体的有利方式,用于通过所述贮存器泵送第二燃料。
优选地,在所述泵具有入口和出口的情况下,第一阀设备被布置成控制所述泵和第一空间之间的连通,以交替地实现所述出口和第一空间之间的连通以及所述入口和第一空间之间的连通。由此,第一阀设备可以提供控制所述贮存器的泵作用的有效方式。更具体地,通过在所述出口和第一空间之间的连通(由此,所述分隔装置移动或挠曲,从而第一空间尺寸增大)与所述入口和第一空间之间的连通(由此,所述分隔装置移动或挠曲,从而第一空间尺寸减小)之间进行交替,所产生的第二空间的反复尺寸变化有效提供了经由第二空间对第二燃料的泵送作用。
适当地,第二阀设备被布置成:当所述分隔装置移动或挠曲而使第二空间的尺寸增大时,允许第二燃料容器和第二空间之间的连通,并阻断第二空间和第二燃料喷射器之间的连通。第二阀设备还优选被布置成:当所述分隔装置移动或挠曲而使第二空间的尺寸减小时,阻断第二燃料容器和第二空间之间的连通,并允许第二空间和第二燃料喷射器之间的连通。由此,第二燃料从第二燃料容器到第二喷射器的贮存器泵送动作将有效地得到支持。
在一些实施例中,所述贮存器具有其中提供第一空间的第一部分和其中提供第二空间的第二部分,其中,第一部分具有第一横截面面积,并且第二部分具有与第一横截面面积不同的第二横截面面积。由此,所述分隔装置可以包括在贮存器的第一部分中的第一分隔元件和在贮存器的第二部分中的第二分隔元件。第一分隔元件可以通过流体而与第二分隔元件分隔开。
应当理解,第一横截面和第二横截面垂直于所述分隔装置的移动或挠曲方向。这种具有两个不同横截面的贮存器的布置允许在不同的压力下分别在第一喷射器和第二喷射器处输送第一燃料和第二燃料。这是有益的,因为:在许多双燃料燃烧应用中,燃料被适当地例如在由于燃料的不同性能或成分以及发动机内的燃烧过程中的不同循环(rolls)导致的不同压力下提供到发动机。
此外,通过用流体来分隔第一分隔元件和第二分隔元件,提供了泄漏缓冲,这将减少或消除第一燃料和第二燃料混合的风险。应当注意,所述分隔元件可以以任何适当的形式被提供,例如作为活塞或膜,如下文所例示的。还可以想到的是,所述贮存器中的分隔元件中的一个是一种类型的,例如是活塞,而分隔元件中的另一个是另一种类型的,例如是膜。
在优选实施例中,所述贮存器、分隔装置、第一空间和第二空间分别是主贮存器、主分隔装置、主第一空间和主第二空间,该燃料系统还包括具有副分隔装置的副贮存器,该副分隔装置适于将副贮存器分成副第一空间和副第二空间,由此,该副分隔装置可以通过副第一空间和副第二空间中的压力差而移动或挠曲,以改变副第一空间和副第二空间的尺寸,其中,该燃料系统被布置成提供所述泵和副第一空间之间的连通,并且提供第二燃料容器和副第二空间之间的连通以及副第二空间和第二燃料喷射器之间的连通。
由此,在所述泵具有入口和出口的情况下,第一阀设备可以布置成控制所述泵与主第一空间之间的连通以及所述泵与副第一空间之间的连通,以便交替地一方面实现所述出口与主第一空间之间的连通以及所述入口与副第一空间之间的同时连通,另一方面实现所述入口与主第一空间之间的连通以及所述出口与副第一空间之间的同时连通。而且,第二阀设备可以布置成:当主分隔装置移动或挠曲而使主第二空间的尺寸减小并且副分隔装置移动或挠曲而使副第二空间的尺寸增大时,阻断第二燃料容器和主第二空间之间的连通,允许主第二空间和第二燃料喷射器之间的连通,允许第二燃料容器和副第二空间之间的连通,并且阻断副第二空间和第二燃料喷射器之间的连通。第二阀设备可以布置成:当主分隔装置移动或挠曲而使主第二空间的尺寸增大并且副分隔装置移动或挠曲而使副第二空间的尺寸减小时,允许第二燃料容器和主第二空间之间的连通,阻断主第二空间和第二燃料喷射器之间的连通,阻断第二燃料容器和副第二空间之间的连通,并且允许副第二空间和第二燃料喷射器之间的连通。
通过两个贮存器的这种布置,第二燃料可以从主第二空间和副第二空间交替地泵送到第二喷射器。这提供了到第二喷射器的稳定的第二燃料流,且第二喷射器中的压力仅有小的或中等的变化。换句话说,由于这两个贮存器的交替供给,提供了连续的泵送活动。
优选地,在所述泵具有入口和出口的情况下,所述燃料系统还包括供应阀,该供应阀被布置成控制第一燃料容器和所述泵之间的连通。在所述泵和第一空间之间的连通可以在所述入口和第一空间之间被提供且泵入口可以从第一燃料容器以及从第一空间接收第一燃料的情况下,该供应阀可以被控制,以确保第一燃料从第一燃料容器的供应与第一燃料到第一喷射器的供应相同,并且在贮存器的每个循环中提供给第一空间的第一燃料的量相同。
上述目的还通过具有根据本文所述的任何实施例的燃料系统的车辆来实现。
上述目的还通过一种控制用于内燃发动机的燃料系统的方法来实现,该燃料系统包括:
-用于第一燃料的第一燃料容器、用于第二燃料的第二燃料容器、具有入口和出口的泵、第一燃料喷射器、第二燃料喷射器、以及具有分隔装置的贮存器,该分隔装置适于将所述贮存器分成第一空间和第二空间,由此,该分隔装置能够通过第一空间和第二空间中的压力差而移动或挠曲,以改变第一空间和第二空间的尺寸,
-其中,该燃料系统被布置成提供第一燃料容器和所述泵之间的连通、所述泵和第一燃料喷射器之间的连通、第二燃料容器和第二空间之间的连通、以及第二空间和第二燃料喷射器之间的连通,所述方法包括:
-对阀设备进行控制,以允许所述出口和第一空间之间的连通,并阻断所述入口和第一空间之间的连通,
-接收指示所述分隔装置的位置或偏转程度的信号,
-根据接收到的所述信号切换所述阀设备,以阻断所述出口和第一空间之间的连通,并允许所述入口和第一空间之间的连通。
通过根据接收到的指示所述分隔装置的位置或偏转程度的所述信号来切换所述阀设备,提供了一种有效且安全的方式来获得交替的阀设备状态,从而提供所述分隔装置的往复运动,进而产生所述贮存器的泵送动作,以将第二燃料从第二燃料容器泵送到第二燃料喷射器。由此,获得了上文所述的、允许使用单个泵将两种燃料输送到发动机并使燃料保持不混合的优点。
所述信号可以以任何合适的方式被接收。有利的实施例包括从电感式传感器接收所述信号,该电感式传感器被布置成检测所述分隔装置的位置或偏转程度,或者提供表示第二空间和第二喷射器之间的压力或第二喷射器中的压力的信号,如下文所例示的。
有利地,所述方法可以包括:确定供应到第一喷射器的第一燃料的量,并根据所确定的供应到第一喷射器的第一燃料的量来控制第一燃料容器和所述泵之间的连通,以便使从第一燃料容器供应到所述泵的第一燃料的量与所确定的供应到第一喷射器的第一燃料的量相同。由此,该供应阀可以确保第一燃料从第一燃料容器的供应与第一燃料到第一喷射器的供应相同,并且在贮存器的每个循环中提供到第一空间的第一燃料的量相同。
例如,接收到的所述信号可以指示所述分隔装置已到达其移动的末端,在该末端处,第一空间处于其最大尺寸。因此,当切换所述阀设备以允许所述入口和第一空间之间的连通时,可以控制供应阀以阻断第一燃料容器和泵入口之间的连通。在第一空间处于其最小尺寸之前,可以控制该供应阀以打开第一燃料容器和泵入口之间的连通。由此,该供应阀的这种打开定时是基于所确定的供应到第一喷射器的第一燃料的量。
上述目的还通过根据本发明的计算机程序、根据本发明的计算机可读介质或根据本发明的控制单元来实现。
在以下描述中,公开了本发明的进一步的优点和有利特征。
附图说明
参照附图,下面是作为示例给出的本发明的实施例的更详细描述。
在附图中:
图1示出了根据本发明的实施例的燃料系统的部件。
图2是卡车形式的车辆的侧视图。
图3示出了图2中的车辆中的燃料系统。
图4描绘了在图3中的燃料系统中执行的方法中的步骤。
图5示出了根据本发明的一个备选实施例的燃料系统。
图6示出了根据本发明的另一实施例的燃料系统。
具体实施方式
图1示出了用于呈现本发明实施例的基本原理的燃料系统的示意性布局。该燃料系统包括用于第一燃料的第一燃料容器2、用于第二燃料的第二燃料容器3、泵6和第一燃料喷射器401。第一燃料喷射器401被布置成将第一燃料喷射到发动机的气缸中。该燃料系统被布置成提供第一燃料容器2和泵6之间的连通。为此,第一燃料容器2经由第一燃料供应管道201连接到泵6。第一燃料供应管道201在泵6的入口601处连接到泵6。
该燃料系统还被布置成提供泵6和第一燃料喷射器401之间的连通。为此,泵6经由第一高压管道402连接到第一燃料喷射器401。第一高压管道402在泵6的出口602处连接到泵6。
该燃料系统还包括具有分隔装置701的贮存器7,该分隔装置701将贮存器7分成第一空间703和第二空间704。在本示例中,贮存器7具有圆柱形内部形状,并且分隔装置701被设置成活塞的形式,该活塞被布置成沿着由贮存器7的内部形状形成的缸体的轴线移动。由此,活塞701可以通过第一空间703和第二空间704中的压力差而移动,从而改变第一空间703和第二空间704的尺寸。
应当注意,在备选实施例中,分隔装置701可以由横跨贮存器7的内部延伸的柔性膜形成,由此所述内部可以具有任何适当的形状。这样的膜701可以将贮存器7分成第一空间703和第二空间704。膜701可以布置成通过第一空间703和第二空间704中的压力差而挠曲,以便改变第一空间703和第二空间704的尺寸。
该燃料系统还布置成提供泵6和第一空间703之间的连通。为此,泵6连接到第一空间703。更具体地,泵6经由输送管道715和返回管道716连接到第一空间703。输送管道715在泵6的出口602处连接到泵6,并且返回管道716在泵6的入口601处连接到泵6。
该燃料系统还包括用于第二燃料的第二燃料容器3和第二燃料喷射器501。第二燃料喷射器501被布置成将第二燃料喷射到发动机的气缸中,第一燃料喷射器401被布置成将第一燃料喷射到该气缸中。如下面所例示的,该发动机可以设有一个或多个气缸,并且可以设有用于燃料喷射的共轨。该燃料系统适用于双燃料燃烧过程,例如,其中第一燃料是柴油引燃燃料,而第二燃料是二甲醚(DME)主燃料。该燃料系统适用于双燃料燃烧过程,例如,其中第一燃料例如是高十六烷值燃料,例如柴油引燃燃料,而第二燃料例如是高辛烷值燃料,例如汽油、乙醇或甲醇主燃料。备选地,该燃料组合例如可以是甲醇和DME,或者液态甲烷和柴油。
该燃料系统被布置成提供第二燃料容器3和第二空间704之间的连通。为此,第二燃料容器3连接到第二空间704。更具体地,第二燃料容器3经由第二燃料供应管道301连接到第二空间704。该燃料系统还被布置成提供第二空间704和第二喷射器501之间的连通。为此,第二空间704连接到第二喷射器501。更具体地,第二空间704经由第二高压管道502连接到第二喷射器501。
由泵6或者由下面例示的第一阀设备产生的第一空间703中的压力的变化允许分隔装置701的往复运动,它继而产生贮存器7的泵送动作,以将第二燃料从第二燃料容器3泵送到第二燃料喷射器501。在一些实施例中,在所述泵是活塞泵且不提供如下所述的阀设备的情况下,泵活塞可以针对所述喷射器的喷射被定时。因此,该燃料系统允许使用单个泵将两种燃料输送到发动机的气缸。而且,贮存器7在贮存器7的上游和下游为所述燃料提供分开的管道。由此,该燃料系统可以确保所述燃料保持未混合,并且例如在发动机设有不止一个气缸的情况下经由相应的共轨将所述燃料分开地输送到相应的喷射器401、501。
图2示出了卡车或用于半挂车的牵引车形式的车辆。应当注意,该车辆可以是各种备选类型的,例如,它可以是轿车、公共汽车或诸如轮式装载机的工程机械。该车辆包括内燃发动机1,在本示例中,内燃发动机1是四冲程柴油发动机。
参考图3,其示出了图2中的车辆中的燃料系统的部件。该燃料系统包括主贮存器7和副贮存器8,该主贮存器7具有包括两个主分隔元件701、702的主分隔装置,该副贮存器8具有包括两个副分隔元件801、802的副分隔装置。主分隔元件701、702将主贮存器7分成主第一空间703和主第二空间704,并且副分隔装置801、802将副贮存器8分成副第一空间803和副第二空间804。
每个贮存器7、8具有第一部分711、811和第二部分712、812,在第一部分711、811中设置有相应的第一空间703、803,在第二部分712、812中设置有相应的第二空间704、804。分隔元件701、702、801、802以活塞的形式被提供,并且包括在相应的贮存器7、8的相应的第一部分711、811中的第一分隔元件701、801以及在相应的贮存器7、8的相应的第二部分712、812中的第二分隔元件702、802。在每个贮存器7、8中,第一分隔元件701、801通过流体707、807而与第二分隔元件702、802分隔开。分隔流体707、807例如可以是液体,例如第一燃料或第二燃料,或者是具有良好的高压泵送特性的一些其他合适的液体。
主分隔元件701、702可通过主第一空间703和主第二空间704中的压力差而移动,以改变主第一空间703和主第二空间704的尺寸。副分隔元件801、802可通过副第一空间803和副第二空间804中的压力差而移动,以改变副第一空间803和副第二空间804的尺寸。第一部分711、811具有第一横截面面积,且第二部分712、812具有比第一横截面面积大的第二横截面面积。应当理解,所述横截面垂直于分隔元件的移动方向。
由于第一部分711、811和第二部分712、813的横截面不同,如下所述,第一空间703、803和第二空间704、804中的压力不同,以提供被提供给发动机的两种燃料的不同压力。而且,如下所述,贮存器7、8的这种双重布置提供了两种燃料在输送到发动机时的稳定压力。
该燃料系统包括用于第一燃料的第一燃料容器2、用于第二燃料的第二燃料容器3和泵6。泵6是高压泵6。该泵例如可以是用于重型车辆柴油发动机的传统高压共轨系统类型的,适于输送高达2500巴或更高的喷射压力。该泵被适当地设计以具有高耐久性。它可以包括例如一个或多个活塞旋转泵或单活塞凸轮致动式泵元件。本示例中的发动机具有被布置成直列形式(inline formation)的五个气缸(未示出)。该燃料系统包括具有五个第一燃料喷射器401的第一共轨4和具有五个第二燃料喷射器501的第二共轨5,第一燃料喷射器401用于将第一燃料喷射到相应的气缸中,第二燃料喷射器501用于将第一燃料喷射到相应的气缸中。燃料喷射器401、501由图3中的箭头表示。因此,应当理解,在每个气缸处布置有一个第一燃料喷射器401和一个第二燃料喷射器501。
第一燃料容器2经由第一燃料供应管道201连接到高压泵6。第一供应泵202被布置成将第一燃料从第一燃料容器2推送到高压泵6。第一燃料供应管道201在高压泵6的入口601处连接到高压泵6。高压泵6经由第一高压管道402连接到第一共轨4。第一高压管道402在高压泵6的出口602处连接到高压泵6。
供应阀204沿着第一燃料供应管道201布置,以控制第一燃料容器2和高压泵6之间的连通。供应阀204可由控制单元20控制。
高压泵6以如下方式连接到主第一空间703和副第一空间803:第一燃料阀设备9、10包括第一切换阀9和第二切换阀10。第一切换阀9和第二切换阀10可由控制单元20控制。高压泵6经由公共输送管道781连接到第一切换阀9。公共输送管道781在高压泵6的出口602处连接到高压泵6。高压泵6经由公共返回管道782连接到第二切换阀10。公共返回管道782在高压泵6的入口601处连接到高压泵6。
第一切换阀9经由主输送管道715连接到主第一空间703,并且经由副输送管道815连接到副第一空间803。由此,第一切换阀9可以在控制单元20的控制下选择性地允许从高压泵出口602经由公共输送管道781和主输送管道715到主第一空间703的连通,并且阻断从高压泵出口602经由公共输送管道781和副输送管道815到副第一空间803的连通,反之亦然。
第二切换阀10经由主返回管道716连接到主第一空间703,并且经由副返回管道816连接到副第一空间803。由此,第二切换阀10可以在控制单元20的控制下选择性地允许从主第一空间703经由主返回管道716和公共返回管道782到高压泵入口601的连通,并且阻断从副第一空间803经由副返回管道816和公共返回管道782到高压泵入口601的连通,反之亦然。
第二燃料容器3经由主第二燃料供应管道3011连接到主第二空间704,并且经由副第二燃料供应管道3012连接到副第二空间804。第二供应泵302被布置成分别经由主第二燃料供应管道3011和副第二燃料供应管道3012将第二燃料从第二燃料容器3推送到主第二空间704和副第二空间804。主第二空间704经由主第二高压管道5021连接到第二共轨5,并且副第二空间804经由副第二高压管道5022连接到第二共轨5。
第二阀设备包括主第二燃料供应管道3011中的主供应单向阀705、副第二燃料供应管道3012中的副供应单向阀805、主第二高压管道5021中的主输送单向阀706、以及副第二高压管道5022中的副输送单向阀806。
通过控制单元20的控制,第一燃料阀设备9、10被布置成呈现第一状态,在该第一状态下,它允许高压泵出口602与主第一空间703之间的连通,同时阻断高压泵出口601与主第一空间703之间的连通,同时阻断高压泵出口602与副第一空间803之间的连通,并且同时允许高压泵入口601与副第一空间803之间的连通。由此,两个主分隔元件701、702移动,从而使主第一空间703尺寸增大并且主第二空间704尺寸减小。同时,副分隔元件801、802移动,从而使副第一空间803尺寸减小并且副第二空间804尺寸增大。
通过控制单元20的控制,第一切换阀9和第二切换阀10可以同时切换,以呈现如图3所示的第二状态,在该第二状态下,它阻断高压泵出口602与主第一空间703之间的连通,同时允许高压泵出口601与主第一空间703之间的连通,同时允许高压泵出口602与副第一空间803之间的连通,并且同时阻断高压泵入口601与副第一空间803之间的连通。由此,两个主分隔元件701、702移动,使得主第一空间703尺寸减小并且主第二空间704尺寸增大。同时,副分隔元件801、802移动,使得副第一空间803尺寸增大并且副第二空间804尺寸减小。
应当理解,第二阀设备705、706、805、806被布置成:当主第二空间704尺寸减小且副第二空间804尺寸增大时,阻断主第二燃料供应管道3011和副第二高压管道5022,并允许第二燃料在副第二燃料供应管道3012和主第二高压管道5021中流动。由此,第二燃料从主第二空间704被泵送到第二共轨5,并且第二燃料从第二燃料容器3被泵送到副第二空间804。
相反,当主第二空间704尺寸增大且副第二空间804尺寸减小时,第二阀设备705、706、805、806允许第二燃料在主第二燃料供应管道3011和副第二高压管道5022中流动,并阻断副第二燃料供应管道3012和主第二高压管道5021。由此,第二燃料从副第二空间804被泵送到第二共轨5,并且第二燃料从第二燃料容器3被泵送到主第二空间704中。
在每个贮存器7、8处,电感式传感器203被布置成检测相应的第一分隔元件701、801在相应的第一部分711、811中的位置。电感式传感器203还被布置成向控制单元20发送表示第一分隔元件701、801的相应位置的信号。控制单元20被布置成基于来自电感式传感器203的信号同时切换第一切换阀9和第二切换阀10,以便互换向第一空间703、803的第一燃料输送以及从第一空间703、803的第一燃料回流,如上所述。更具体地,当电感式传感器203之一指示相应的第一分隔元件701、801已经到达相应的第一分隔元件701、801的往复运动的末端之一时,实现这种切换。
因此,第一燃料阀设备9、10被布置成通过控制单元20的控制而在上述第一状态和第二状态之间交替,这又允许第二燃料从主第二空间704和副第二空间804被交替地泵送到第二共轨5。这提供了第二燃料到第二共轨5的稳定流动,且第二共轨5中的压力有小的或中等的变化。为了进一步减小影响第二燃料喷射器501的喷射的压力波动,控制单元20可以包括用于确保第一燃料阀设备9、10在第一状态和第二状态之间的切换不会与任何第二燃料喷射器的喷射同时发生的逻辑。例如,控制单元20可以布置成优先避免这种同时进行的第二燃料喷射和阀设备切换,并由此允许一个或多个阀设备切换在时间上偏离本来基于来自电感式传感器203的信号而实现的阀设备切换。
参照图4,将描述用于控制图3中的燃料系统的方法。该方法包括:控制第一切换阀9和第二切换阀9、10以呈现S1第一状态,由此,两个主分隔元件701、702移动,以使主第一空间703尺寸增大并且主第二空间704尺寸减小,并且副分隔元件801、802移动,以使副第一空间803尺寸减小并且副第二空间804尺寸增大。由此,第二燃料从主第二空间704被泵送到第二共轨5,且第二燃料从第二燃料容器3被泵送到副第二空间804。
该方法还包括:控制单元20从副贮存器8处的电感式传感器203接收S2信号,该信号指示副第一分隔元件801已到达其移动的末端,在该末端处,副第一空间803处于其最小尺寸。在从副贮存器8处的电感式传感器203接收到所述信号后,控制单元20向切换阀9、10发送信号,以便所述阀同时切换S3以呈现如图3所示的第二状态,因此,两个主分隔元件701、702移动,以使主第一空间703尺寸减小并且主第二空间704尺寸增大,并且副分隔元件801、802移动,以使副第一空间803尺寸增大并且副第二空间804尺寸减小。由此,第二燃料从副第二空间804泵送到第二共轨5,且第二燃料从第二燃料容器3被泵送到主第二空间704中。
在从副贮存器8处的电感式传感器203接收到所述信号后,控制单元20还向供应阀204发送信号,以阻断第一燃料供应管道201,从而阻断第一燃料容器2与高压泵6之间的连通。
随后,控制单元20向供应阀204发送信号,以便允许S301通过第一燃料供应管道201的连通,由此,恢复第一燃料容器2和泵6之间的连通。该控制动作的定时取决于到第一共轨4的所需流量。更具体地,控制单元20确定供应到第一共轨4的第一燃料的量。所确定的供应到第一共轨4的第一燃料的量可以例如是预定的短时间间隔内的第一燃料的平均流量。这种流量可以例如基于第一喷射器401在燃料喷射期间的打开持续时间来确定。备选地,质量流量传感器(未示出)可以布置成向控制单元20提供指示到第一共轨4的所述流量的信号。
对所述供应阀的所述控制确保了来自第一燃料容器2的第一燃料的供应(例如平均流量)与第一燃料向第一共轨4的供应(例如平均流量)相同,并且在贮存器7、8的每个循环中提供给第一空间703、803的第一燃料的量相同。
此后,控制单元20从主贮存器7处的电感式传感器203接收S4信号,该信号指示主第一分隔元件701已到达其移动的末端,在该末端处,主第一空间703处于其最小尺寸。在从主贮存器7处的电感式传感器203接收到所述信号后,控制单元20向切换阀9、10发送信号,以使所述阀同时切换S5而再次呈现第一状态。
而且,在从主贮存器7处的电感式传感器203接收到所述信号后,控制单元20再次向供应阀204发送信号,以便阻断S5第一燃料供应管道201。随后,控制单元20再次向供应阀204发送信号,以便允许S501通过第一燃料供应管道201的连通,由此恢复第一燃料容器2和泵6之间的连通。如上所述,该控制动作的定时取决于到第一共轨4的所需流量。
因此,该方法涉及:通过控制切换阀9、10以交替地呈现第一状态和第二状态,以上述方式在贮存器7、8之间交替地进行泵送动作阶段。而且,第一燃料容器2和泵入口601之间的连通被周期性地阻断,以确保在贮存器7、8的每个循环中、提供给第一空间703、803的第一燃料的量相同。
应当理解,通过上述燃料系统和方法,除了支持气缸内的燃烧过程之外,第一燃料还提供了工作流体的功能,用于通过贮存器7、8泵送第二流体。这意味着只需要为两种燃料提供一个高压泵。这又降低了燃料系统的复杂性和成本。此外,通过具有分隔元件701、702、801、802的贮存器7、8,确保了第一燃料和第二燃料的分隔。
图5示出了根据本发明的备选实施例的燃料系统。图5中的燃料系统具有与图3中的实施例相同的特征,除了以下特征:
代替切换阀9、10,提供了比例阀9。高压泵出口602经由公共输送管道781连接到比例阀9。高压泵入口601经由公共返回管道782连接到比例阀9。主输送和返回管道715将比例阀9与主第一空间703连接,并且,副输送和返回管道815将比例阀9与副第一空间803连接。
比例阀9可由控制单元20控制,并且被布置成呈现第一状态和第二状态,在第一状态下,公共输送管道781与主输送和返回管道715连通,并且公共返回管道782与副输送和返回管道815连通,而在第二状态下,公共返回管道782与主输送和返回管道715连通,并且公共输送管道781与副输送和返回管道815连通。
因此,通过交替地呈现第一状态和第二状态,比例阀9提供了分隔元件701、702、801、802的往复运动,这类似于参照图3和图4所描述的,由此,第二燃料被从主第二空间704和副第二空间804交替地泵送到第二共轨5。
代替贮存器7、8处的电感式传感器,压力传感器203被布置成检测第二空间704、804和第二喷射器501之间的压力。更具体地,该压力传感器被布置成检测第二共轨5中的压力。控制单元20被布置成接收来自压力传感器203的信号。当分隔元件701、702、801、802已到达它们各自的往复运动的任一末端时,由压力传感器203检测到的压力将稍微降低。
控制单元20被布置成确定所检测的压力何时低于阈值。当检测到所检测的压力低于阈值时,控制单元20向比例阀9发送信号,以将其状态从第一状态和第二状态中的一个改变到第一状态和第二状态中的另一个。由此,将实现从主第二空间704和副第二空间804到第二共轨5的所述交替泵送。
图6描绘了根据本发明的另一实施例的燃料系统。图6中的实施例与图5中的实施例具有相似性,但与其的不同之处如下:
提供了单个贮存器7。包括柔性膜701、702形式的两个分隔元件的分隔装置将贮存器7分成第一空间703和第二空间704。该贮存器具有其中提供第一空间703的第一部分711和其中提供第二空间704的第二部分712。分隔元件701、702包括第一部分711中的第一分隔元件701和第二部分712中的第二分隔元件702。第一分隔元件701通过流体707(例如液体)与第二分隔元件702分隔开。因此,应当理解,形成分隔元件701、702的所述膜被布置成通过第一空间703和第二空间704中的压力差而挠曲,以改变第一空间703和第二空间704的尺寸。
类似于图5的实施例,在图6的实施例中提供了比例阀9。高压泵出口602经由输送管道781连接到比例阀9,高压泵入口601经由返回管道782连接到比例阀9,并且,输送和返回管道715将比例阀9与第一空间703连接。比例阀9被布置成呈现第一状态和第二状态,在第一状态下,输送管道781与输送和返回管道715连通,并且返回管道782被从输送和返回管道715阻断,而在第二状态下,返回管道782与输送和返回管道715连通,并且输送管道781被从副输送和返回管道815阻断。
因此,通过交替地呈现第一状态和第二状态,比例阀9提供了分隔元件701、702的往复挠曲,由此,第二燃料被交替地从第二燃料容器3泵送到第二空间704,并且从第二空间704泵送到第二共轨5。应当理解,类似于图3和图5中的实施例,提供了控制单元和一个或多个合适的传感器来控制比例阀9,以在第一状态和第二状态之间交替。
应当理解,本发明不限于上文所述和附图中示出的实施例;而是,技术人员将认识到,可以在本发明的范围内进行许多修改和变型。

Claims (18)

1.一种用于内燃发动机的燃料系统,包括:
-用于第一燃料的第一燃料容器(2)、用于第二燃料的第二燃料容器(3)、泵(6)以及第一燃料喷射器(401),所述燃料系统被布置成提供所述第一燃料容器(2)和所述泵(6)之间的连通以及所述泵(6)和所述第一燃料喷射器(401)之间的连通,
-其中,所述燃料系统还包括具有分隔装置(701,702,801,802)的贮存器(7,8),所述分隔装置(701,702,801,802)适于将所述贮存器(7,8)分成第一空间(703,803)和第二空间(704,804),由此,所述分隔装置能够通过所述第一空间和第二空间(703,803,704,804)中的压力差而移动或挠曲,以改变所述第一空间和第二空间(703,803,704,804)的尺寸,
-其中,所述燃料系统被布置成提供所述泵(6)和所述第一空间(703,803)之间的连通,并且提供所述第二燃料容器(3)和所述第二空间(704,804)之间的连通以及所述第二空间(704,804)和第二燃料喷射器(501)之间的连通,由此,所述燃料系统允许使用单个燃料泵(6)将两种不同类型的燃料输送到所述发动机的气缸,
-其特征在于,所述贮存器、所述分隔装置、所述第一空间和所述第二空间分别是主贮存器(7)、主分隔装置(701,702)、主第一空间(703)和主第二空间(704),所述燃料系统还包括具有副分隔装置(801,802)的副贮存器(8),所述副分隔装置(801,802)适于将所述副贮存器(8)分为副第一空间(803)和副第二空间(804),由此,所述副分隔装置(801,802)能够通过所述副第一空间和副第二空间(803,804)中的压力差而移动或挠曲,以改变所述副第一空间和副第二空间(803,804)的尺寸,其中,所述燃料系统被布置成提供所述泵(6)和所述副第一空间(803)之间的连通,并且提供所述第二燃料容器(3)和所述副第二空间(804)之间的连通以及所述副第二空间(804)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通。
2.根据权利要求1所述的燃料系统,其特征在于,所述泵(6)具有入口(601)和出口(602),所述泵(6)和所述第一燃料喷射器(401)之间的连通是在所述出口(602)和所述第一燃料喷射器(401)之间提供的,所述泵(6)和所述第一空间(703,803)之间的连通能够在所述出口(602)和所述第一空间(703,803)之间被提供。
3.根据权利要求1或2所述的燃料系统,其特征在于,所述泵(6)具有入口(601)和出口(602),所述第一燃料容器(2)和所述泵(6)之间的连通是在所述第一燃料容器(2)和所述入口(601)之间提供的,所述泵(6)和所述第一空间(703,803)之间的连通能够在所述入口(601)和所述第一空间(703,803)之间被提供。
4.根据权利要求1或2所述的燃料系统,其特征在于,所述泵(6)具有入口(601)和出口(602),第一阀设备(9,10)被布置成控制所述泵(6)和所述第一空间(703,803)之间的连通,以便交替地实现所述出口(602)和所述第一空间(703,803)之间的连通以及所述入口(601)和所述第一空间(703,803)之间的连通。
5.根据权利要求1或2所述的燃料系统,其特征在于,第二阀设备(705,706,805,806)被布置成:当所述分隔装置(701,702,801,802)移动或挠曲而使所述第二空间(704,804)的尺寸增大时,允许所述第二燃料容器(3)和所述第二空间(704,804)之间的连通,并阻断所述第二空间(704,804)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通。
6.根据权利要求1或2所述的燃料系统,其特征在于,第二阀设备(705,706,805,806)被布置成:当所述分隔装置(701,702,801,802)移动或挠曲而使所述第二空间(704,804)的尺寸减小时,阻断所述第二燃料容器(3)和所述第二空间(704,804)之间的连通,并允许所述第二空间(704,804)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通。
7.根据权利要求1或2所述的燃料系统,其特征在于,所述泵(6)具有入口(601)和出口(602),第一阀设备(9,10)被布置成控制所述泵(6)和所述主第一空间(703)之间的连通以及所述泵(6)和所述副第一空间(803)之间的连通,以便交替地一方面实现所述出口(602)和所述主第一空间(703)之间的连通以及所述入口(601)和所述副第一空间(803)之间的同时连通,另一方面实现所述入口(601)和所述主第一空间(703)之间的连通以及所述出口(602)和所述副第一空间(803)之间的同时连通。
8.根据权利要求1或2所述的燃料系统,其特征在于,第二阀设备(705,706,805,806)被布置成:当所述主分隔装置(701,702)移动或挠曲而使所述主第二空间(704)的尺寸减小并且所述副分隔装置(801,802)移动或挠曲而使所述副第二空间(804)的尺寸增大时,阻断所述第二燃料容器(3)和所述主第二空间(704)之间的连通,允许所述主第二空间(704)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通,允许所述第二燃料容器(3)和所述副第二空间(804)之间的连通,并且阻断所述副第二空间(804)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通。
9.根据权利要求1或2所述的燃料系统,其特征在于,第二阀设备(705,706,805,806)被布置成:当所述主分隔装置(701,702)移动或挠曲而使所述主第二空间(704)的尺寸增加并且所述副分隔装置(801,802)移动或挠曲而使所述副第二空间(804)的尺寸减小时,允许所述第二燃料容器(3)和所述主第二空间(704)之间的连通,阻断所述主第二空间(704)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通,阻断所述第二燃料容器(3)和所述副第二空间(804)之间的连通,并且允许所述副第二空间(804)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通。
10.根据权利要求1或2所述的燃料系统,其特征在于,所述泵(6)具有入口(601)和出口(602),所述燃料系统还包括供应阀(204),所述供应阀(204)被布置成控制所述第一燃料容器(2)和所述泵(6)之间的连通。
11.一种用于内燃发动机的燃料系统,包括用于第一燃料的第一燃料容器(2)、用于第二燃料的第二燃料容器(3)、泵(6)以及第一燃料喷射器(401),所述燃料系统被布置成提供所述第一燃料容器(2)和所述泵(6)之间的连通以及所述泵(6)和所述第一燃料喷射器(401)之间的连通,其中,所述燃料系统还包括具有分隔装置(701,702,801,802)的贮存器(7,8),所述分隔装置(701,702,801,802)适于将所述贮存器(7,8)分成第一空间(703,803)和第二空间(704,804),由此,所述分隔装置能够通过所述第一空间和第二空间(703,803,704,804)中的压力差而移动或挠曲,以改变所述第一空间和第二空间(703,803,704,804)的尺寸,其中,所述燃料系统被布置成提供所述泵(6)和所述第一空间(703,803)之间的连通,并且提供所述第二燃料容器(3)和所述第二空间(704,804)之间的连通以及所述第二空间(704,804)和第二燃料喷射器(501)之间的连通,由此,所述燃料系统允许使用单个燃料泵(6)将两种不同类型的燃料输送到所述发动机的气缸,
其特征在于,所述贮存器(7,8)具有其中提供所述第一空间(703,803)的第一部分(711,811)和其中提供所述第二空间(704,804)的第二部分(712,812),其中,所述第一部分(711,811)具有第一横截面面积,并且所述第二部分(712,812)具有与所述第一横截面面积不同的第二横截面面积,其中所述分隔装置(701,702,801,802)包括在所述贮存器(7,8)的所述第一部分(711,811)中的第一分隔元件(701,801)和在所述贮存器(7,8)的所述第二部分(712,812)中的第二分隔元件(702,802),其中所述第一分隔元件(701,801)通过流体而与所述第二分隔元件(702,802)分隔开。
12.根据权利要求11所述的燃料系统,其特征在于,所述泵(6)具有入口(601)和出口(602),所述燃料系统还包括供应阀(204),所述供应阀(204)被布置成控制所述第一燃料容器(2)和所述泵(6)之间的连通。
13.一种车辆,其具有根据前述权利要求中的任一项所述的燃料系统。
14.一种控制用于内燃发动机的燃料系统的方法,所述燃料系统包括:
-用于第一燃料的第一燃料容器(2)、用于第二燃料的第二燃料容器(3)、具有入口(601)和出口(602)的泵(6)、第一燃料喷射器(401)、第二燃料喷射器(501)、以及具有分隔装置(701,702,801,802)的贮存器(7,8),所述分隔装置(701,702,801,802)适于将所述贮存器(7,8)分成第一空间(703,803)和第二空间(704,804),由此,所述分隔装置能够通过所述第一空间和第二空间(703,803,704,804)中的压力差而移动或挠曲,以改变所述第一空间和第二空间(703,803,704,804)的尺寸,
-其中,所述燃料系统被布置成提供所述第一燃料容器(2)和所述泵(6)之间的连通、所述泵(6)和所述第一燃料喷射器(401)之间的连通、所述第二燃料容器(3)和所述第二空间(704,804)之间的连通、以及所述第二空间(704,804)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通,由此,所述燃料系统允许使用单个燃料泵(6)将两种不同类型的燃料输送到所述发动机的气缸,
所述方法的特征在于,
-对阀设备(9,10)进行控制,以允许(S1)所述出口(602)和所述第一空间(703,803)之间的连通,并阻断所述入口(601)和所述第一空间(703,803)之间的连通,
-接收(S2)指示所述分隔装置(701,702,801,802)的位置或偏转程度的信号,
-根据接收到的所述信号切换(S3)所述阀设备(9,10),以阻断所述出口(602)和所述第一空间(703,803)之间的连通,并允许所述入口(601)和所述第一空间(703,803)之间的连通,
-其中,所述信号表示所述第二空间(704,804)和所述第二燃料喷射器(501)之间的压力或所述第二燃料喷射器(501)中的压力。
15.一种控制用于内燃发动机的燃料系统的方法,所述燃料系统包括用于第一燃料的第一燃料容器(2)、用于第二燃料的第二燃料容器(3)、具有入口(601)和出口(602)的泵(6)、第一燃料喷射器(401)、第二燃料喷射器(501)、以及具有分隔装置(701,702,801,802)的贮存器(7,8),所述分隔装置(701,702,801,802)适于将所述贮存器(7,8)分成第一空间(703,803)和第二空间(704,804),由此,所述分隔装置能够通过所述第一空间和第二空间(703,803,704,804)中的压力差而移动或挠曲,以改变所述第一空间和第二空间(703,803,704,804)的尺寸,其中,所述燃料系统被布置成提供所述第一燃料容器(2)和所述泵(6)之间的连通、所述泵(6)和所述第一燃料喷射器(401)之间的连通、所述第二燃料容器(3)和所述第二空间(704,804)之间的连通、以及所述第二空间(704,804)和所述第二燃料喷射器(501)之间的连通,由此,所述燃料系统允许使用单个燃料泵(6)将两种不同类型的燃料输送到所述发动机的气缸,
所述方法的特征在于:对阀设备(9,10)进行控制,以允许(S1)所述出口(602)和所述第一空间(703,803)之间的连通,并阻断所述入口(601)和所述第一空间(703,803)之间的连通;接收(S2)指示所述分隔装置(701,702,801,802)的位置或偏转程度的信号;根据接收到的所述信号切换(S3)所述阀设备(9,10),以阻断所述出口(602)和所述第一空间(703,803)之间的连通,并允许所述入口(601)和所述第一空间(703,803)之间的连通;所述方法还包括:确定供应到所述第一燃料喷射器(401)的第一燃料的量,并根据所确定的供应到所述第一燃料喷射器(401)的第一燃料的量来控制(S3,S301)所述第一燃料容器(2)和所述泵(6)之间的连通,以便使从所述第一燃料容器(2)供应到所述泵(6)的第一燃料的量与所确定的供应到所述第一燃料喷射器(401)的第一燃料的量相同。
16.一种计算机程序,所述计算机程序包括程序代码组件,当所述计算机程序在计算机上运行时,所述程序代码组件执行权利要求14-15中的任一项所述的方法的步骤。
17.一种载有计算机程序的计算机可读介质,所述计算机程序包括程序代码组件,当所述计算机程序在计算机上运行时,所述程序代码组件执行权利要求14-15中的任一项所述的方法的步骤。
18.一种控制单元(20),所述控制单元(20)被配置成执行根据权利要求14-15中的任一项所述的方法的步骤。
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