CN111263852B - 用于低温燃料的燃料输送装置，用于运行用于低温燃料的燃料输送装置的方法 - Google Patents

用于低温燃料的燃料输送装置，用于运行用于低温燃料的燃料输送装置的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于低温燃料输送装置，其包括预输送泵(1)和高压泵(2)，其中，所述高压泵(2)具有可往复运动的活塞(3)，所述活塞限界压缩室(4)。根据本发明，所述压缩室(4)能经由抽吸阀(5)与低压存储容积(6)连接，所述低压存储容积能通过所述预输送泵(1)被充注以低温燃料。本发明还涉及一种用于运行用于低温燃料的燃料输送装置的方法。

Description

用于低温燃料的燃料输送装置，用于运行用于低温燃料的燃 料输送装置的方法
技术领域
本发明涉及一种用于低温燃料的燃料输送装置。本发明还涉及一种用于运行用于低温燃料的燃料输送装置的方法。
低温燃料尤其可以是天然气(“Natural Gas”＝NG)，该天然气在机动车上为了运行内燃机而以液态形式(“Liquefied Natural Gas”＝LNG：液化天然气)储存在专门为此设计的箱中。
背景技术
低温燃料，例如天然气，在被吹入内燃机的燃烧室中之前借助高压泵被压缩。该高压泵可以构造为活塞泵，尤其构造为在容积方面不平衡的单柱塞泵，使得尤其在高压泵的低压区域中会出现不希望的容积波动或者说压力波动。
为了供给高压泵以低温燃料，可以设置预输送泵，该预输送泵为了平衡高压泵的容积波动通常针对高压泵的峰值体积流来设计。也就是说，预输送泵的尺寸通常设计得过大，这对燃料输送装置的效率产生消极影响。
发明内容
因此，本发明所基于的任务在于，提供一种用于低温燃料的燃料输送装置，该燃料输送装置的效率得到改进。尤其，在燃料输送装置的高压泵的低压区域中的容积波动或者说压力波动应减小。
为解决上述任务，提出一种用于低温燃料的燃料输送装置和一种用于运行用于低温燃料的燃料输送装置的方法。由各个优选实施方式得到本发明的有利扩展方案。
所提出的用于低温燃料的燃料输送装置包括预输送泵和高压泵，其中，高压泵具有可往复运动的活塞，该活塞限界压缩室。也就是说，高压泵实施为活塞泵或者说在容积方面不平衡的泵。根据本发明，压缩室能经由抽吸阀与低压存储容积连接，该低压存储容积能通过预输送泵被充注以低温燃料。
通过将低压存储容积布置在预输送泵和高压泵之间，可以平衡高压泵的容积波动或至少使该容积波动平滑。由此实现：高压泵的低压区域不那么强烈地被容积波动或者说压力波动负载。同时，可以针对在一个泵行程中求平均值得到的高压泵最大体积流量来设计预输送泵，使得不必将预输送泵的尺寸设计得过大。更确切地，通过连接在中间的低压存储容积确保在高压泵的抽吸阀处实现很大程度恒定的压力水平。
如果根据本发明燃料输送装置的一个优选构型预输送泵经由低压管线与高压泵连接，则低压管线的负载也减小。此外，可以减小低压管线的管线直径，使得燃料输送装置的安装空间需求减小。此外，减小的管线直径在冷启动时长和冷启动热量输入方面产生有利影响。
有利地，低压存储容积集成到高压泵中，更确切地优选集成在高压泵的泵头区域中。以这种方式，该附加设置的低压存储容积不会对燃料输送装置的安装空间需求产生负面影响。此外，壳体构件的数量和/或用于使壳体绝缘的费用很大程度保持不变。
低压存储容积例如可以通过高压泵的泵头区域中的空穴形成，所述泵头的容积是不可变的。在这种情况下，存储作用可以通过低温燃料的可压缩性来实现。
在本发明的一个扩展方案中提出，低压存储容积通过可运动和/或可弹性变形的元件来限界。因此，通过该元件的运动和/或弹性变形可以改变低压存储容积。以这种方式可以实现明显改进的储存作用。该元件尤其可以是可往复运动的活塞、可弹性变形的膜片或波纹管(Wellbalg)或伸缩管 (Faltenbalg)。在这种情况下，该元件的运动和/或弹性变形可以通过作用在该元件上的压力关系来控制。如果在低压存储容积中的压力由于预输送泵的输送而升高，而没有燃料被高压泵从低压存储容积取出，则该元件以下述方式运动和/或弹性变形，使得低压存储容积为了实现压力平衡而增大。随着通过高压泵取出燃料，低压储容积中的压力下降，使得引起该元件的复位。
还提出，可运动和/或可弹性变形的该元件被弹簧的弹簧力加载。该元件的运动和/或弹性变形抵抗弹簧的弹簧力，该弹簧因此有利于该元件的快速复位。因此，例如可以实施为简单的螺旋压缩弹簧的弹簧优选布置在低压存储容积以外。
替代地或补充地提出，可运动和/或可弹性变形的元件将低压存储容积与另一容积分隔开，该另一容积能经由回流管线与用于储存低温燃料的箱连接。也就是说，如果另一容积与箱存在持久连接，则该元件抵抗箱压力运动或者说弹性变形。然而，该连接也可以与该元件的位置或形状有关，使得该连接仅暂时存在，以便引起所述另一容积的卸载。
根据本发明的一个优选实施方式，低压存储容积与该元件的位置有关地能与回流管线连接。因此，该元件可以同时被用作限压装置。因此，优选当该元件占据了低压存储容积达到预给定最大值的位置时，建立该连接。然后，经由与回流管线的连接可以将过量的燃料引回到箱中。由此确保低压存储容积中的压力不会超过预给定的极限值。
此外，提出将预输送泵实施为侧通道泵或离心泵。这些泵在容积方面是平衡的，也就是说，这些泵具有较高的均匀性，以抵消容积波动或者说压力波动。
为了解决上述任务，还提出一种用于运行用于低温燃料的燃料输送装置的方法。在所述方法中，借助预输送泵将低温燃料供应给高压泵。根据本发明，预输送泵的输送量的至少一部分在被输送至高压之前，中间存储在集成到高压泵中的低压存储容积中。
中间储存在低压存储容积中的燃料帮助平衡高压泵低压区域中的容积波动。从而，在高压泵的低压区域中的负载以及连接到其上的管线的负载减少。
此外提出，针对在一个泵行程中求平均值得到的高压泵最大体积流量来设计预输送泵。也就是说，预输送泵的尺寸不会设计得过大并且燃料输送装置的效率提高。
附图说明
下面，借助附图详细阐明本发明的优选实施方式。附图示出：
图1根据本发明燃料输送装置的第一优选实施方式的示意性纵截面图，
图2根据本发明燃料输送装置的第二优选实施方式的示意性纵截面图，和
图3根据本发明燃料输送装置的第三优选实施方式的示意性纵截面图。
具体实施方式
在图1中所示的本发明燃料输送装置包括预输送泵1和高压泵2，其中，预输送泵1当前布置在用于储存低温燃料的箱15的底部区域中。在那里存在燃料的液相16，该液相被燃料的气相17覆盖。预输送泵1在箱15中的布置具有以下优点：将预输送泵1与高压泵2连接的结构费用降低，因为仅需要将低压管线18从箱15中引出。预输送泵1尤其可以实施为侧通道泵或离心泵。
此外设置的高压泵2实施为单活塞泵。该单活塞泵具有压缩室4，该压缩室由可往复运动的活塞3限界并且能经由抽吸阀5被充注以低温燃料。在此，燃料从集成到高压泵2的泵头7中的低压存储容积6中被取出。低压存储容积6经由低压管线18被充注以低温燃料。也就是说，预输送泵1 将低温燃料输送到低压存储容积6中。
在图1中，低压存储容积6被呈活塞9形式的可运动元件8限界，该活塞朝低压存储容积6的方向被弹簧12的弹簧力加载。如果预输送泵1比高压泵2取走更多的量，则活塞9向下运动并且低压存储容积6被充注。当在高压泵2的活塞3的工作行程期间没有燃料经由抽吸阀5流入压缩室4 中时是这种情况。如果预输送泵1比高压泵2取走更少的量，则活塞9向上运动并且低压存储容积6被排空。当在高压泵2的活塞3的抽吸行程期间与预输送泵1相比更多的燃料经由抽吸阀5流入到压缩室4中时是这种情况。因此，通过可变的低压存储容积6可以平衡容积波动。
如果低压存储容积6中的压力超过预给定的极限值，则活塞9向下运动如此远，使得低压存储容积6与回流管线14的连接被建立。以这种方式，通过活塞9同时实现限压功能。
在高压泵2的压缩室4中被压缩的燃料经由高压管线19被供应给缓冲存储器(未示出)。在缓冲存储器上可以连接用于将压缩燃料吹入内燃机燃烧室中的吹入装置。
由图2局部地获知根据第二优选实施方式的本发明燃料输送装置。该示图局限于高压泵2。集成在泵头7中的低压存储容积6在此被波纹管11 限界，该波纹管因此取代了可运动的活塞9。波纹管11将低压存储容积6 与另一容积13 分隔开，该另一容积经由回流管线14连接到箱15上。波纹管11的复位可以可选地由在图2中所示的弹簧12支持，该弹簧为此布置在容积13中。
由图3获知本发明燃料输送装置的第三优选实施方式。在此，元件8 由可弹性变形的膜片10构成，该膜片不但可以由金属、例如钢制成，而且可以由塑料、例如PTFE制成。膜片10通过变形引起低压存储容积6的容积变化。但膜片10的变形是弹性的，使得该膜片自己就能复位到其初始形状。然而，复位可以由可选地布置在容积13中的类似于图2的弹簧12支持(未示出)。

Claims (11)

1.一种用于低温燃料的输送装置，包括预输送泵(1)和高压泵(2)，其中，所述高压泵(2)具有能往复运动的活塞(3)，所述活塞限界压缩室(4)，其特征在于，所述压缩室(4)能经由抽吸阀(5)与低压存储容积(6)连接，所述低压存储容积能通过所述预输送泵(1)被充注以低温燃料，其中，所述低压存储容积(6)被能运动和/或能弹性变形的元件(8)限界。
2.根据权利要求1所述的燃料输送装置，
其特征在于，所述低压存储容积(6)被集成到所述高压泵(2)中。
3.根据权利要求1或2所述的燃料输送装置，
其特征在于，能运动和/或能弹性变形的所述元件(8)被弹簧(12)的弹簧力加载。
4.根据权利要求1或2所述的燃料输送装置，其特征在于，能运动和/或能弹性变形的所述元件(8)将所述低压存储容积(6)与另一容积(13)分隔开，所述另一容积(13)经由回流管线(14)与用于储存低温燃料的箱(15)已连接或能连接。
5.根据权利要求4所述的燃料输送装置，
其特征在于，所述低压存储容积(6)与所述元件(8)的位置有关地能与所述回流管线(14)连接，使得所述元件(8)能同时被用作限压装置。
6.根据权利要求1、2和5中任一项所述的燃料输送装置，其特征在于，所述预输送泵(1)实施为侧通道泵或离心泵。
7.根据权利要求2所述的燃料输送装置，
其特征在于，所述低压存储容积(6)被集成在所述高压泵(2)的泵头(7)区域中。
8.根据权利要求1或2所述的燃料输送装置，
其特征在于，所述元件(8)是能往复运动的活塞(9)、能弹性变形的膜片(10)或者波纹管或伸缩管。
9.根据权利要求3所述的燃料输送装置，
其特征在于，所述弹簧(12)布置在所述低压存储容积(6)以外。
10.一种用于运行用于低温燃料的燃料输送装置的方法，在该方法中，借助预输送泵(1)将所述低温燃料供应给高压泵(2)，
其特征在于，所述预输送泵(1)的输送量的至少一部分在被输送到高压之前被中间存储在低压存储容积(6)中，所述低压存储容积集成到所述高压泵(2)中，其中，所述低压存储容积(6)被能运动和/或能弹性变形的元件(8)限界。
11.根据权利要求10所述的方法，
其特征在于，在设计所述预输送泵(1)时以所述高压泵(2)的在一个泵行程中取平均值求得的最大体积流量作为基础。
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