CN110578622B - 燃料存储器组件以及具有这种组件的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种燃料存储器组件，其包括具有第一存储容积的第一燃料存储器(91)和具有第二存储容积的第二燃料存储器(92)，其中，第一燃料存储器(91)和第二燃料存储器(92)液压连接，其中，第二燃料存储器(92)的第二存储容积小于第一燃料存储器(91)的第一存储容积。该燃料存储组件还包括布置在第二燃料存储器(92)上的供应接头(11)和至少一个布置在第二燃料存储器(92)上的排出接头(12)。本发明还涉及一种具有这种燃料存储器组件的内燃机。

Description

燃料存储器组件以及具有这种组件的内燃机
技术领域
本发明涉及一种燃料存储器组件以及一种具有喷水系统和燃料喷射系统的内燃机，该燃料喷射系统具有这种燃料存储器组件。
背景技术
由现有技术在不同构型中已知具有喷水系统的内燃机。通过喷水可以降低废气温度，并且在运行中降低爆震倾向。在此，已知通常能够实现喷水的单独喷水系统，例如由DE10 2015 208 476 A1已知。此外，由DE 10 2014 205 179 A1已知具有喷水系统的内燃机，在所述喷水系统中，具有槽的附加本体布置在燃料分配条中，其中，所述槽将通向燃料喷射器的两个燃料出口相互连接。
发明内容
与此相对，本发明的燃料存储器组件具有以下优点：能够特别简单并且成本低地实现喷水。在此，在需要时将水与燃料一起以燃料-水乳化液的形式经由内燃机的已存在的燃料喷射器喷射。在此，根据本发明能够在决定应附加地将水喷射到燃烧室中与实施附加的水喷射之间实现特别短的反应时间。用于燃料存储器组件和喷水系统的安装费用仍可以是最小的并且由此是非常低成本的。
这根据本发明由此实现：所述燃料存储器组件具有第一燃料存储器和第二燃料存储器，所述第一燃料存储器具有第一存储容积，所述第二燃料存储器具有第二存储容积。在此，两个燃料存储器经由至少一个连接管路彼此液压连接。此外，第二存储容积小于第一存储容积。此外，在第二燃料存储器上布置有供应接头，并且在第二燃料存储器上也布置有排出接头。在此，排出接头与能够将燃料直接喷射到燃烧室中或内燃机进气区域中的燃料喷射器连接。如果在内燃机运行时除了燃料以外还应喷水，那么经由供应接头一方面可以仅供应燃料，而另一方面还可以供应燃料-水乳化液。
优选实施方式示出本发明的优选扩展方案。
优选，第一存储容积比第二存储容积大5至15倍、优选10倍。因此，第一存储容积明显大于第二存储容积，其中，较大的存储容积负责燃料系统中的阻尼。
因为供应接头和排出接头都布置在较小的第二存储容积上，所以新鲜供应的燃料和在输入水时的燃料-水乳化液被供应到较小的第二存储容积中并且在最短的时间内又经由排出接头从第二存储容积排出。因此，在具有喷水的较长时间运行中，也能够避免在较大的第一存储容积中聚集大的水含量。因此，燃料存储器上的供应和排出与燃料存储器的真正阻尼功能分离。在附加的喷水结束之后，来自小的第二存储容积的燃料-水混合物被燃料迅速冲走。
优选，供应接头径向地布置在第二燃料存储器上。在此，供应接头特别优选居中地布置在第二燃料存储器上，所述第二燃料存储器优选具有长形的管状构型。
进一步优选，至少一个排出接头也径向地布置在第二燃料存储器上。在此优选，为内燃机的每个气缸设置一个排出接头，以便确保燃料供应。在多个排出接头的情况下，这些排出接头优选对称地并且相对彼此以相同的间距相邻地布置。
根据本发明的另一优选构型，第一燃料存储器和第二燃料存储器是长形构件、尤其是管状的长形构件，所述构件平行地并且相对彼此相邻地布置。由此能够实现紧凑和低成本的结构。
第一燃料存储器与第二燃料存储器之间的连接优选经由第一连接管路和第二连接管路实现。优选，两个连接管路尽可能远离彼此地布置在燃料存储器上，这对燃料系统内的阻尼特性产生积极影响。特别优选，第一连接管路布置在第一燃料存储器和第二燃料存储器的第一端部上，第二连接管路布置在第一燃料存储器和第二燃料存储器的第二端部上。
根据本发明的一个替代构型，第一燃料存储器和第二燃料存储器布置在共同的壳体中。所述共同的壳体优选是铸造构件，并且第一燃料存储器和第二燃料存储器在该铸造构件中优选为柱形凹槽。由此，能够作为批量构件特别低成本地制造本发明的燃料存储器组件。例如能够通过切削加工或激光或类似方法制造第一燃料存储器和第二燃料存储器。
根据本发明的另一优选构型，在第一燃料存储器与第二燃料存储器之间的液压连接中布置有节流装置。在此，所述节流装置能够实现尽可能好的液压分离，以便防止燃料-水乳化液以过大的量进入到第一存储容积中，此外，通过该节流装置还能够使振动在到达第一存储容积之前衰减。
进一步优选，燃料存储器组件包括至少一个布置在排出接头上的喷射器。在此优选，所述喷射器直接布置在排出接头上并且进一步优选设置为用于将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室中。
此外，本发明还涉及一种具有喷水系统和燃料喷射系统的内燃机，所述燃料喷射系统包括本发明的燃料存储器组件。在此，所述喷水系统与燃料喷射系统这样连接，使得在需要时能够将水供应到燃料喷射系统中并且然后能够经由已存在的燃料喷射器喷射燃料-水乳化液。因此，燃料喷射器一方面能够仅喷射燃料而另一方面也能够喷射燃料-水乳化液。优选，在需要喷射到燃料喷射系统中时，在位于燃料存储器组件外部的一个位置上供应水。由此，能够将已良好混合的燃料-水乳化液供应给燃料存储器组件，使得避免了喷射错误的燃料-水比例的危险，尤其避免了仅喷水或喷射过高水含量的危险。
进一步优选，燃料喷射系统包括燃料泵、尤其高压燃料泵，并且喷水系统在燃料泵上与燃料喷射系统连接。在此优选，在喷水设备中在通向燃料泵的水管路中布置有截止阀。在此，在截止阀已打开的情况下，燃料泵除了燃料之外也能够抽吸水并且因此能够将水带到相应压力水平上用于喷射。同时，进行水与燃料之间的非常好的混合，以便实现尽可能均匀的燃料-水乳化液。当截止阀闭合时，燃料泵不抽吸水，使得仅将燃料供应至燃料存储器组件，并且与此相应地也仅将燃料喷射到内燃机中。
优选借助控制单元操纵所述截止阀，其中，控制单元被设立为用于在需要时、例如在出现爆震危险时或者在希望降低废气温度时将水供应到燃料喷射系统中。
因此，通过本发明的构思一方面能够仅喷射燃料或者在需要时将水添加到燃料中并且在最短的时间内相应地喷射燃料-水乳化液或再次结束喷射。
附图说明
下面参考附图详细说明本发明的优选实施例。在此，用相同的附图标记标注相同或功能相同的零件。在附图中：
图1根据本发明第一实施例的具有燃料存储器组件的内燃机的示意性视图，
图2图1的燃料存储器组件的示意性视图，和
图3根据本发明第二实施例的燃料存储器组件的示意性视图。
具体实施方式
下面参考图1和2详细说明根据本发明第一实施例的具有本发明燃料存储器组件9的内燃机1。
所述实施例的内燃机1是具有喷水系统2和燃料喷射系统3的汽油内燃机。在此，燃料喷射系统3可以是直喷式系统，也就是说，将燃料直接喷射到内燃机的燃烧室10中，或者替代地，燃料喷射系统3可以是进气-喷射系统，在该进气-喷射系统中，将燃料喷射到内燃机的进气区域中。
所述燃料喷射系统3包括燃料箱30、高压燃料泵31、低压燃料泵35和将燃料箱30与燃料存储器组件9连接的燃料管路33。
如由图1可见，燃料存储器组件9包括第一燃料存储器91和第二燃料存储器92。图2详细示出了燃料存储器组件9。在此，第一燃料存储器91具有第一存储容积，所述第一存储容积是第二燃料存储器92的第二存储容积的十倍。如由图2可见，第一燃料存储器91与第二燃料存储器92之间的液压连接经由第一液压连接管路93和第二液压连接管路94实现。在此，两个连接管路93、94布置在管状的第一燃料存储器91和第二燃料存储器92的两个端部上。应注意的是，也可以省去第一连接管路93，使得没有燃料-水乳化液到达第一燃料存储器91中。进一步优选，第一燃料存储器91也能够在燃料存储器92上布置在侧面。
在此，例如能够借助钎焊或熔焊或类似方法实施燃料存储器组件9的构件的连接。如进一步由图2可见，第一燃料存储器91和第二燃料存储器92彼此平行地布置。在此，第一连接管路93和第二连接管路94尽可能短地构型，使得第一燃料存储器91和第二燃料存储器92能够彼此直接相邻地布置。由此能够将安装空间保持得很小。
此外，在第二燃料存储器92上还布置有一个用于供应燃料的供应接头11和四个用于将燃料排出至燃料喷射器32的排出接头12。排出接头12的数量相应于内燃机的气缸数量。然而应注意的是，每个排出接头也能够给多个气缸供应燃料。
进一步地，附图标记13标注压力传感器，用于确定燃料存储器组件9中的压力，并且必要时使高压燃料泵31运行，以便设定希望的压力水平。
如由图1可见，高压燃料泵31能够通过凸轮轴6被操纵并且将燃料带入到高压燃料泵31与燃料存储器组件9之间的燃料管路的管路区段33a中。然而必要时也能够与凸轮轴无关地操纵高压燃料泵31。
此外，内燃机1还包括具有水箱20和水泵21的喷水系统2。水管路23将水箱20与高压燃料泵31连接。此外，在水管路23中还布置有计量阀4。计量阀4能够借助控制单元5来操纵。
如由图1可见，计量阀4是两位二通阀并且具有两个位态，即打开位态和闭合位态。在此，在图1中示出闭合位态。
所述实施例的内燃机1是直喷式内燃机，其中，燃料喷射器32直接布置在燃烧室10上。在图1中示意性示出内燃机的进气区域8和进气阀7。
当前，具有本发明燃料存储器组件9的内燃机1可以在不同的运行模式中运行。在正常的运行模式中仅喷射燃料，而不会附加地将水喷射到燃烧室中。在图1中示出所述运行模式。燃料喷射器32将纯燃料喷射到燃烧室10中。
如由图2中明确可见，所供应的燃料经由燃料管路33和33a被供应至第二燃料存储器92上的供应接头11。在此，燃料在具有小存储容积的第二燃料存储器92中被分配并且经由排出接头12被供应至燃料喷射器32用于喷射。
对于除了喷射燃料以外还应将水喷射到燃烧室10中的运行模式，控制装置5将计量阀4打开，使得高压燃料泵31除了抽吸燃料以外还附加地从水管路23抽吸水。因此，以乳化液的形式将燃料-水混合物供应给燃料管路的管路区段33a。然后，将所述燃料-水乳化液供应到具有小存储容积的第二燃料存储器92中。然后，所述燃料-水乳化液从第二燃料存储器92经由燃料喷射器32被喷射到燃烧室10中。
因为第二燃料存储器92的存储容积非常小，并且在内燃机运行时持续地喷射燃料-水乳化液，所以新供应的混合物总是被直接喷射到燃烧室中。由此避免燃料-水混合物到达第一燃料存储器91中。理论上在此存在燃料-水混合物能够经由第一连接管路93和第二连接管路94到达第一燃料存储器91中的可能性，然而由此供应到第一燃料存储器91中的水量非常小。
如果在第一连接管路93和第二连接管路94中优选附加地还布置有节流装置，用于将第一燃料存储器91与第二燃料存储器92解耦，那么进一步减小将水输入到第一燃料存储器91中的危险。
因此能够确保，在运行中尽可能小的水量存在于第一燃料存储器91中，使得在内燃机停机时并且在温度低于水的冰点时减小了水在第一燃料存储器91中结冰的风险。
此外，在内燃机停机时，还排空喷水系统2中的水，其方式是，例如通过水泵21的输送方向的反转将水从水管路23泵送回到水箱20中。
应注意的是，为了在内燃机需要水时尽可能快地作出反应，将燃料管路的管路区段33a的容积选择得尽可能小。因为第二燃料存储器92的容积非常小，所以由此能够快速地实现对除了燃料喷射外附加喷水的希望。
图3示出根据本发明第二实施例的燃料存储器组件9。如由图3可见，燃料存储器组件9具有呈铸造壳体形式的共同的壳体90。在此，第一燃料存储器91和第二燃料存储器92作为单独的存储容积布置在共同的壳体90中。第一燃料存储器91和第二燃料存储器92经由未示出的第一连接管路和第二连接管路彼此连接。第一燃料存储器91和第二燃料存储器92的存储容积经由未示出的第一连接管路和第二连接管路相互连接。壳体90具有椭圆形横截面。在此，第一燃料存储器91和第二燃料存储器92彼此平行并且以尽可能小的间隔相叠地布置。在此，通过铸造可以特别低成本地制造具有两个燃料存储器91、92的燃料存储器组件9。例如可以借助切削加工法、尤其钻孔或借助激光分别以盲孔式钻孔的形式制造这两个燃料存储器91、92。例如可以借助盖件焊接燃料存储器91、92的敞开侧。通过钻孔或激光加工也可以制造分别与第二燃料存储器92处于连接中的排出接头12以及供应接头11。
因此，根据本发明可以提供具有喷水装置的内燃机，在所述内燃机中能够针对喷水实现非常短的响应时间并且在燃料存储器组件9中仍存在足够大的存储容积，以便衰减振动等。因此，可以实现非常短的持续时间，在所述持续时间中喷水装置是可激活的并且能够将水和燃料以燃料-水乳化液的形式喷射到燃烧室10中。在实施例中说明的燃料存储器组件9尤其能够在直喷式内燃机中使用。

Claims (13)

1.一种燃料存储器组件(9)，包括：
-第一燃料存储器(91)，其具有第一燃料存储容积；
-第二燃料存储器(92)，其具有第二燃料存储容积；
-其中，所述第一燃料存储器(91)与所述第二燃料存储器(92)液压连接，
-其中，所述第二燃料存储器(92)的所述第二燃料存储容积小于所述第一燃料存储器(91)的所述第一燃料存储容积；
-供应接头(11)，其仅仅布置在所述第二燃料存储器(92)上；和
-至少一个排出接头(12)，其仅仅布置在所述第二燃料存储器(92)上，
其中，所述第一燃料存储器(91)与所述第二燃料存储器(92)之间的连接包括第一连接管路(93)和第二连接管路(94)，所述第一连接管路(93)和所述第二连接管路(94)相对彼此尽可能远地布置。
2.根据权利要求1所述的燃料存储器组件(9)，其中，所述第一燃料存储器(91)的所述第一燃料存储容积比所述第二燃料存储器(92)的所述第二燃料存储容积大5至15倍。
3.根据权利要求1或2所述的燃料存储器组件(9)，其中，所述供应接头(11)径向地布置在所述第二燃料存储器(92)上。
4.根据权利要求1或2所述的燃料存储器组件(9)，其中，所述排出接头(12)径向地布置在所述第二燃料存储器(92)上。
5.根据权利要求1或2所述的燃料存储器组件(9)，其中，所述第一燃料存储器(91)与所述第二燃料存储器(92)是长形构件并且彼此平行地布置。
6.根据权利要求1或2所述的燃料存储器组件(9)，其中，所述第一燃料存储器(91)和所述第二燃料存储器(92)布置在共同的壳体(90)中。
7.根据权利要求1或2所述的燃料存储器组件(9)，还包括直接布置在所述第二燃料存储器(92)上的至少一个燃料喷射器(32)。
8.根据权利要求2所述的燃料存储器组件(9)，其中，所述第一燃料存储容积比所述第二燃料存储容积大10倍。
9.根据权利要求6所述的燃料存储器组件(9)，其中，所述壳体(90)是铸造壳体。
10.一种内燃机，包括喷水系统(2)和燃料喷射系统(3)，其中，所述喷水系统(2)与所述燃料喷射系统(3)连接，其中，所述料喷射系统(3)包括根据前述权利要求1至9中任一项所述的燃料存储器组件(9)。
11.根据权利要求10所述的内燃机，其中，所述喷水系统(2)与所述燃料喷射系统(3)在位于所述燃料存储器组件(9)外部的位置上连接。
12.根据权利要求11所述的内燃机，其中，所述喷水系统(2)与所述燃料喷射系统(3)的燃料泵(31)连接。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的内燃机，其中，所述喷水系统(2)包括水管路(23)中的计量阀(4)，其中，所述计量阀(4)被设立为用于建立通向所述燃料喷射系统(3)的连接或者用于中断通向所述燃料喷射系统(3)的连接。
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