CN110578637A - 用于压缩燃料-水乳化液的燃料泵和运行该燃料泵的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的燃料系统(10)的燃料泵(28),所述燃料泵具有用于将燃料输送到所述燃料泵(28)的燃料接头(20)并且具有用于将水输送到所述燃料泵(28)的水接头(70)并且具有出口(90),其中,所述燃料泵(28)具有泵壳体(40),在所述泵壳体(40)上设置有附接接管(80),其中,在所述附接接管(80)上构造有所述燃料接头(20)和所述水接头(70)。

Description

用于压缩燃料-水乳化液的燃料泵和运行该燃料泵的方法
技术领域
本发明涉及一种用于压缩燃料-水乳化液的燃料泵以及用于运行该燃料泵的方法。
背景技术
基本上已知一种用于将水喷射到内燃机的燃烧室中的系统和与该系统相关的作用:降低爆震倾向和废气温度并且因此能够实现燃烧效率的提高。关于这一点,例如由EP 3029 301 A1也已知这样的燃料泵。
发明内容
根据本发明提出一种用于内燃机的燃料系统的燃料泵,所述燃料泵具有用于将燃料供应到燃料泵的燃料接头并且具有用于将水供应到燃料泵的水接头并且具有出口。根据本发明设置,所述燃料泵具有泵壳体,在该泵壳体上固定有附接接管,其中,在附接接管上构造有所述燃料接头和所述水接头。
与水接头独立于燃料接头固定在泵壳体上的解决方案相比,能够以根据本发明的方式简化泵的结构。尤其仅需要通过切削加工设置唯一的流入口。此外,在泵中所需的过滤器数量可以由两个减少到一个。无效时间(该无效时间相当于水在燃料系统内为到达燃烧室所需的时间)可以通过共同的附接接管来缩短。
燃料泵例如可以是汽油高压泵,例如用于将燃料压缩到200bar或甚至350bar。
内燃机例如可以是外源点火式内燃机。
燃料例如可以是如汽油那样的燃料,该燃料尤其不能溶解在水中和/或具有比水低的密度。
水可以是蒸馏水和/或软化水。替代地,也可以是含有水的液体,例如水-乙醇混合物和/或水-甲醇混合物。
液体(例如燃料和/或水)到燃料泵的供应方式例如可以是流体连通的方式,通过所述流体连通,液体通过附接接管到达燃料泵的低压室中,该低压室又经由入口阀与燃料泵的输送室连接。
燃料接头和水接头尤其可以分别通过布置在上游的止回阀或者布置在上游的泵而配有相关介质的通向泵的流动方向。
根据本发明的燃料泵具有泵壳体,在该泵壳体上设置有附接接管。该附接接管尤其是设有凸肩的管道,该管道尤其遮盖位于泵壳体内部的流动通道口并且因此以流体方式继续延伸该流动通道。
附接接管可以与泵壳体一件式地构造或者固定在泵壳体上。所述固定在此可以是可拆卸的固定,例如旋紧。另一方面,附接接管在此也可以不可拆卸地固定在泵壳体上,例如通过焊接。
根据本发明设置,在附接接管上不仅构造有燃料接头而且构造有水接头。就此而言可以设置,附接接管朝背离泵壳体的方向上、即朝上游方向以分支的方式实施,其中,一个支路是水接头并且另一个支路是燃料接头。所述水接头和燃料接头尤其分别是用于输送管路接头、例如软管接头的接口。所述接口例如分别可以是标准接口。
所述分支例如可以是直角的支路或者构造为T形或Y形。
本发明的一个扩展方式设置,在水接头中紧邻分支点的上游处的内径比在水接头中更上游的内径实施得更小。减小的内径例如可以实施为文丘里孔(Venturibohrung)。
通过该措施可以实现,在燃料接头中的燃料流动速度越大,则供应的水量越大。
本发明的扩展方式或者替代方案由用于内燃机的燃料系统的燃料泵给出,该燃料泵具有用于将燃料供应到燃料泵的燃料接头并且具有泵壳体,在所述泵壳体上固定有附接接管,其中设置,燃料泵具有布置在泵壳体中并且被可移动的泵活塞限界的输送室;设置,燃料泵具有朝输送室打开的入口阀;设置,燃料泵具有背离输送室朝出口的方向打开的出口阀;设置,泵壳体具有泵体和装配在泵体上的泵盖,在泵体和泵盖之间形成低压室,附接接管装配在泵体上、例如径向地装配在泵体上,低压室经由在泵体中沿轴向方向延伸的第一连接孔与附接接管连接,低压室经由在泵体中沿轴向方向延伸的第二连接孔与入口阀连接并且在泵体中,与泵盖沿轴向方向对置地形成凹腔,在所述凹腔中,第一连接孔和第二连接孔通到低压室中。
通过凹腔的设置得到以下优点:经由附接接管和第一连接孔到达用燃料充注的低压室中的燃料-水乳化液在短的路径上通过凹腔进入到第二连接孔中、到达入口阀并且从那里经由输送室到达出口,而不与位于低压室中的燃料过量地混合。以这种方式进一步减少无效时间,该无效时间是直至水实际供应给内燃机中的燃烧所经过的时间。
凹腔的设置一般性地确保,即在不供应水的情况下也确保,燃料泵的连接孔无节流并且通过增大的体积而减小在低压室中的压力脉动。
凹腔可以在轴向视图中尤其构造为肾形的,使得形成限定的流动路径。在此优选地,凹腔在轴向方向上具有不小于第一和/或第二连接孔的一半(或者甚至整个)孔半径的深度。所述措施又用于限定流动路径。
优选地,第一连接孔和第二连接孔彼此靠近地并排排列,和/或优选地,凹腔沿着泵体的周边看仅围成尽可能小的角度。该措施确保,燃料-水乳化液尽可能无延迟地并且在没有与位于低压室中的燃料不希望地混合的情况下从第一连接孔流到第二连接孔中。
在此背景下,此外尤其设置,入口阀是可电操纵的流量控制阀、具有用于操纵流量控制阀的电驱动单元,其中,所述驱动单元径向地装配在泵体上,其中,在附接接管和电驱动单元之间,从轴向方向看,沿着泵体的周边围成不超过180°、尤其不超过120°的角度;和/或第一连接孔和第二连接孔偏心地布置在泵体中,并且从轴向方向看,沿着泵体的周边被所述连接孔围成不超过135°的角度、尤其不超过90°的角度。
实际的角度虽然应尽可能小,但该角度的下极值受限于通过结构空间、孔交叉和遵循泵壳体中的最小壁厚而给定的边界条件。所述下极值对于两个所提及的角度例如可以为30°或60°。
此外,尤其设置,在第一连接孔中设置有过滤器,该过滤器防止颗粒能够通过水接头和/或通过燃料接头到达低压室中或到达泵的输送室中。通过根据本发明的具有燃料接头和水接头的附接接管的巧妙构造可以取消第二过滤器的设置。
通过泵活塞并且通过泵活塞的移动限定轴向方向。径向的定向理解为基于垂直于所述轴向方向的平面。
根据本发明设置,在低压室中布置有压力减振器。
本发明还提出一种用于运行上述燃料泵的方法,其中,经由水接头供应水并且经由燃料接头供应燃料,燃料的密度低于水的密度并且不能溶解在水中。
为了加速引导燃料-水乳化液通过凹腔,优选地,燃料泵以泵体向下并且以泵盖向上的方式装配在内燃机的燃料系统中,使得经由附接接管和第一连接孔到达用燃料充注的低压室中的燃料-水乳化液优选通过凹腔进入到第二连接孔中到达入口阀并且从那里经由输送室到达出口。彼此相反的方向“上”和“下”在这里这样地确定,使得在根据规定执行所述方法的地点处的当地重力向下指向或具有至少一个向下指向的分量。
附图说明
下面参照附图阐述本发明的示例性的实施方式。在附图中示出:
图1具有水直接喷射装置的、用于内燃机的燃料系统的示意图;
图2在全视图中的根据本发明的燃料泵;
图3在图2中在从左后方到右前方的纵截面中的图2的泵;
图4在图2中在从右后方到左前方的纵截面中、即垂直于图3的图2的泵;
图5在俯视图中、即垂直于图3并且垂直于图4的在没有泵盖情况下的图2的泵的泵体;
图6附接接管的三个不同的变型。
具体实施方式
图1以简化的示意图示出用于内燃机的燃料系统10。燃料从燃料箱12经由抽吸管路14借助预输送泵16经由低压管路18、经由燃料接头20被供应给燃料高压泵28。
此外,水从水箱60经由水泵62和计量阀64被供应给燃料高压泵28。
在燃料高压泵28中,燃料、例如如汽油那样的燃料与水混合成乳化液,该乳化液被压缩到高压并且经由高压轨32和高压喷射器34被供应给内燃机的燃烧室36,在燃烧室中,乳化液与经由进气管38供应的空气混合并且随后例如被借助火花塞产生的火花点燃。
燃料高压泵28实施为活塞泵,其中,活塞30借助凸轮盘31在附图中可以竖直地运动。
在燃料高压泵28上固定有附接接管80,其中,该附接接管80以分支的方式实施并且燃料接头20和水接头70在分支点81的上游彼此独立地构造。
在图2至5中以不同的视图详细地示出在图1中仅示意性示出的燃料高压泵28。
示例性示出的燃料高压泵28具有泵壳体40,该泵壳体由泵体41和例如不可拆卸地装配在该泵体上的泵盖42构成。
侧向地在泵体41上例如不可拆卸地固定有附接接管80、出口90和流量控制阀46’。
附接接管80分支成燃料接头20和与该燃料接头成直角的水接头70。在紧邻分支点81的上游处,水接头70的内径72实施为变细的,例如实施为文丘里孔74。
通过在泵体41中沿轴向方向延伸的第一连接孔51建立在布置在泵盖42内的低压室43和附接接管80之间的流体连通。此外,在第一连接孔51中布置有过滤器92,该过滤器防止颗粒进入到下游区域中。
在低压室43中固定有呈隔膜盒形式的压力减振器94。
第二连接孔52将低压室43与入口阀46的入口侧连接,所述第二连接孔在泵体41中也沿轴向方向延伸。入口阀46构造为流量控制阀46’并且能够借助侧向地布置在泵体41上的驱动单元461被电操纵。
相应于液压压力比并且相应于通过驱动单元461进行的操控,入口阀46朝输送室44打开或入口阀46朝相反的方向关闭。
通过活塞30的向上运动,位于输送室44中的介质被压缩并且经由背离输送室44打开的出口阀48和出口90例如被输送至高压轨32。与出口阀48反向平行地连接有压力限制阀49,以便在燃料系统10的高压区域中预防不允许的高压。
阶梯室孔53将低压室43与布置在泵体41下方的补偿室连接,该补偿室在其下侧被固定在泵体41上的密封件载体25限界。
在本例中甚至设置有两个在流体上和几何上相互平行的第二连接孔52,并且设置有两个在流体上和几何上相互平行的溢流通道53。
设置,在泵体41的上侧、与泵盖42对置地构造有肾形凹腔55,在所述凹腔中,第一连接孔51和第二连接孔52通到低压室43中。所述凹腔55在本例中具有相应于第一连接孔51的孔半径54的深度。在本例中从轴向方向看,凹腔55沿着壳体41的周边延伸超过90°。
凹腔55的肾形状尤其描述该凹腔的作为在轴向视图中弯曲地呈现出的、构造为盲孔的长形孔构造形式。
如果经由水接头70供应水并且经由燃料接头20供应燃料,所述燃料的密度低于水的密度并且该燃料不能溶解在水中,例如如汽油那样的燃料,则燃料-水乳化液经由第一连接孔51到达凹腔55中。在凹腔55内,燃料-水乳化液(优先于已经位于低压室43中的燃料)直接到达第二连接孔52并且从那里经由入口阀46、经由输送室44、经由出口90并且经由高压轨32到达高压喷射器34,所述高压喷射器将乳化液直接喷射到内燃机的燃烧室36中。
通过所喷射介质中的水含量可以提高燃烧室中的燃烧效率并且避免形成不希望的废气成分。
图6示出具有分支点81的附接接管80的不同变型。在此,水接头70和燃料接头20例如可以布置为T形的(图6a)、直角的(图6b)或Y形的(图6c)。

Claims (13)

1.一种用于内燃机的燃料系统(10)的燃料泵(28),所述燃料泵具有用于将燃料供应到所述燃料泵(28)的燃料接头(20)并且具有用于将水供应到所述燃料泵(28)的水接头(70)并且具有出口(90),其特征在于,所述燃料泵(28)具有泵壳体(40),在所述泵壳体上设置有附接接管(80),其中,在所述附接接管(80)上构造有所述燃料接头(20)和所述水接头(70)。
2.根据权利要求1所述的燃料泵(28),其特征在于,所述附接接管(80)朝背离所述泵壳体(40)的方向上分支为所述水接头(70)和所述燃料接头(20)。
3.根据权利要求2所述的燃料泵(28),其特征在于,在所述水接头(70)中在紧邻所述分支点(81)的上游处的内径(72)比在所述水接头(70)中更上游的内径实施得更小。
4.根据权利要求2或3所述的燃料泵(28),其特征在于,在紧邻所述分支点(81)的上游处,所述水接头(70)的内轮廓实施为文丘里孔(74)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料泵(28),其特征在于,所述燃料泵(28)具有布置在所述泵壳体(40)中并且被能移动的泵活塞(30)限界的输送室(44),所述燃料泵(28)具有入口阀(46),所述入口阀朝所述输送室(44)打开,所述燃料泵(28)具有出口阀(48),所述出口阀背离所述输送室(44)朝出口(90)的方向打开,所述泵壳体(40)具有泵体(41)和装配在所述泵体(41)上的泵盖(42),在所述泵体(41)和所述泵盖(42)之间形成低压室(43),所述附接接管(80)径向地装配在所述泵体(41)上,所述低压室(43)经由在所述泵体(41)中沿轴向方向延伸的第一连接孔(51)与所述附接接管(80)连接,所述低压室(43)经由在所述泵体(41)中沿轴向方向延伸的第二连接孔(52)与所述入口阀(46)连接,在所述泵体(41)中,与所述泵盖(42)沿轴向方向对置地形成凹腔(55),在所述凹腔中,所述第一连接孔(51)和所述第二连接孔(52)通到所述低压室(43)中。
6.根据权利要求5所述的燃料泵(28),其特征在于,所述凹腔(55)在轴向视图中构造为肾形的。
7.根据权利要求5或6所述的燃料泵(28),其特征在于,所述凹腔(55)在轴向方向上具有不小于所述第一连接孔(51)和/或所述第二连接孔(52)的一半孔半径(54)的深度(56)。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的燃料泵(28),其特征在于,所述入口阀(46)是能够电操纵的流量控制阀(46’),具有用于操纵所述流量控制阀(46’)的电驱动单元(461),所述电驱动单元径向地装配在所述泵体(41)上,其中,在所述附接接管(80)和所述电驱动单元(461)之间,从轴向方向看,沿着所述泵体(41)的周边围成不超过120°的角度(α)。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的燃料泵(28),其特征在于,所述第一连接孔(51)和所述第二连接孔(52)偏心地布置在所述泵体(41)中,并且,从轴向方向看,所述第一连接孔和所述第二连接孔沿着所述泵体(41)的周边围成不大于90°的角度(β)。
10.根据权利要求5至9中任一项所述的燃料泵(28),其特征在于,在所述第一连接孔(51)中布置有过滤器(92)。
11.根据权利要求5至10中任一项所述的燃料泵(28),其特征在于,在所述低压室(43)中布置有压力减振器(94)。
12.一种用于运行根据前述权利要求中任一项所述的燃料泵(28)的方法,其特征在于,经由所述水接头(70)供应水并且经由所述燃料接头(20)供应燃料,燃料的密度低于水的密度并且燃料不能溶解在水中。
13.根据前一权利要求所述的方法,用于运行根据权利要求5至11中任一项所述的燃料泵(28),其特征在于,所述燃料泵(28)以所述泵体(41)向下并且以所述泵盖(42)向上的方式装配,使得经由所述附接接管(80)和所述第一连接孔(51)到达用燃料充注的低压室(43)中的燃料-水乳化液通过所述凹腔(55)进入到所述第二连接孔(52)中、到达所述入口阀(46)并且从那里经由所述输送室(44)到达所述出口(90)。
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