CN112005003B - 用于低温燃料的燃料输送装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于低温燃料的燃料输送装置(100)，所述燃料输送装置具有箱(30)、高压输送泵(1)和流入管路(18)，经由所述流入管路(18)能够将低温燃料从所述箱(30)供应给所述高压输送泵(1)，其中，所述高压输送泵(1)具有泵壳体(2)，在所述泵壳体中构造有与所述流入管路(18)连接的抽吸室(50)，所述抽吸室(50)能够借助连接通道(26)与高压室(12)连接。在所述泵壳体(2)中布置有抽吸阀(14)，用于打开和关闭所述连接通道(26)，其中，所述抽吸阀(14)包括能够沿所述高压输送泵(1)的纵轴线(28)运动的抽吸阀元件(140)。所述抽吸阀元件(140)与第一密封座(25)共同作用，其中，与所述抽吸阀元件(140)同轴地布置有冷启动阀元件(66)，所述第一密封座(25)构造在所述冷启动阀元件上。此外，不但所述冷启动阀元件(660)而且所述抽吸阀元件(140)分别构造为能够借助电磁体(6)往复运动的磁性衔铁(66‘，140‘)。

Description

用于低温燃料的燃料输送装置
技术领域
本发明涉及一种用于低温燃料的燃料输送装置。该燃料输送装置例如应用在具有低温燃料、尤其是天然气的驱动装置的机动车的内燃机中。
背景技术
在未在先公开的文献DE 10 2017 219 784 A1中说明了一种用于低温燃料的燃料输送装置。该燃料输送装置包括前级输送泵和高压泵。此外，高压泵具有泵头，在所述泵头中构造有压缩室，所述压缩室被可往复运动的活塞限界。此外，冷启动阀集成到高压泵中，高压泵的压缩室和/或低压室能够通过所述冷启动阀与箱连接。
如果高压泵在运行停止之后又投入运行，则该高压泵通常具有周围环境温度。然而，来自箱的低温燃料具有例如-160℃的存储温度，使得该低温燃料在输送到高压泵的泵头中时立即蒸发。因此，在DE 10 2017 219 784的高压泵中集成有冷启动阀，由此，压缩室和/或低压室能够与箱连接，使得高压泵的泵头可以在开始运行之前用低温燃料冲洗，以便将该泵头为了运行而预冷却。
发明内容
根据本发明的燃料输送装置具有以下优点：将冷启动阀的功能以简单且成本低的方式集成到低压存储器中，而不损害高压输送泵的功能。
为此，用于低温燃料的燃料输送装置具有箱、高压输送泵和流入管路，经由流入管路能够将低温燃料从箱供应给高压输送泵。高压输送泵具有泵壳体，在该泵壳体中构造有与流入管路连接的抽吸室。该抽吸室能够借助连接通道与高压室连接，其中，为了打开和关闭连接通道，在泵壳体中布置有抽吸阀。抽吸阀包括沿着高压输送泵的纵轴线可运动的抽吸阀元件，该抽吸阀元件与第一密封座共同作用。此外，与抽吸阀元件同轴地布置有冷启动阀元件，在该冷启动阀元件上构造有第一密封座。此外，不但冷启动元件而且抽吸阀元件都分别构造为借助电磁体可往复运动的磁性衔铁。
因此，能够以简单的方式将冷启动阀安装空间优化地集成到高压输送泵中，用于冲洗高压输送泵，而不损害该高压输送泵的功能或所使用的构件的使用寿命。此外，改善了冷启动的功能，因为除低温燃料的液压压力外，电磁体的磁力也确保抽吸阀元件的快速打开行程。
在第一有利的扩展方案中设置，冷启动阀元件的衔铁盘与电磁体作用连接。因此，可以借助电磁体精确地控制冷启动阀元件的往复运动。
在本发明的另一构型中有利地设置，抽吸阀元件具有纵向槽，在第一密封座打开时，低温燃料可以通过所述纵向槽从抽吸室流到高压室中。因此，能够以简单且节省安装空间的方式实现低温燃料在高压输送泵中的通流。
在一个有利的扩展方案中设置，冷启动阀元件具有槽口，在该槽口中布置有弹簧，该弹簧支撑在冷启动阀元件和抽吸阀元件之间并且对抽吸阀元件加载以朝第一密封座的方向的力。有利地，连接通道构造在冷启动阀元件的槽口中并且抽吸阀被接收在冷启动阀元件的槽口中。因此，能够以简单的方式将冷启动阀元件集成到高压输送泵中，而不需要附加的安装空间。
在本发明的另一构型中有利地设置，抽吸阀元件具有衔铁盘，在该衔铁盘上构造有成型部，这些成型部能够嵌接到冷启动阀元件的衔铁盘的凹槽中。因此，通过抽吸阀元件的衔铁盘相对于电磁体的优化的空间布置，能够以简单的方式提高作用到抽吸阀元件上的磁力，使得实现更快的接通。
在一个有利的扩展方案中，在泵壳体的锥形变细的凸肩上构造有第二密封座，该第二密封座与冷启动阀元件共同作用，用于打开和关闭高压室和回引管路之间的连接并且因此构成冷启动阀。因此，以简单的方式确保低温燃料从高压输送泵朝箱的方向的回引。
在本发明的另一构型中有利地设置，冷启动阀元件借助压力弹簧被加载以朝第二密封座的方向的力。由此能够关闭高压室与回引管路之间的连接。
在一个有利的扩展方案中，第一密封座锥形地构造。因此，实现了高压输送泵中的抽吸阀的改善的功能并且从而实现了在第一密封座上的密封性的优化。
在本发明的另一构型中有利地设置，高压室能够与回引管路连接，该回引管路与箱连接。由此，在回引管路打开时关闭高压输送泵和箱之间的燃料回路。
在一个有利的扩展方案中设置，在纵向孔中布置有可纵向运动的泵活塞，该泵活塞限界高压室。有利地，泵活塞借助弹簧被加载以与抽吸室的方向相反的力。通过泵活塞的纵向运动，低温燃料在运行时可以被压缩并且通过高压输送泵被输送。
在一个有利的扩展方案中设置，在箱中布置有前级输送泵，该前级输送泵将燃料从箱经由流入管路输送到高压输送泵的抽吸室中。这能够实现高压输送泵的可变布置，使得该高压输送泵例如可以相对靠近箱容器、或然而相对靠近内燃机地布置。
附图说明
在附图中示出根据本发明的燃料输送装置的实施例。附图示出了：
图1a以纵截面示出根据本发明的燃料输送装置的一个实施例，
图1b以纵截面示出具有打开的阀的图1a的根据本发明的燃料输送装置的实施例，
图2a以纵截面示出根据本发明的燃料输送装置的另一实施例，
图2b以纵截面示出具有打开的阀的图2a的根据本发明的燃料输送装置的实施例。
具体实施方式
在图1a中以纵截面示出根据本发明的用于低温燃料，例如天然气的燃料输送装置100的实施例。燃料输送装置100具有箱30、高压输送泵1和流入管路18，该流入管路将箱30与高压输送泵1连接。
箱30用于存储被冷却到例如-110℃或更低温度的燃料。为此，箱30具有内箱301和外箱302，它们通过中间空间303隔开。中间空间303通常被抽真空，使得仅能够发生从周围环境到箱30中的非常小的热输入。内箱301以燃料的液态部分32充注至充注水平51。在充注水平51以上，燃料以其气相31存在。
箱30被前级输送泵34穿过，该前级输送泵将燃料从箱30经由流入管路18朝高压输送泵1的方向输送。在此，在流入管路18中布置有截止阀44，该截止阀在燃料输送装置100未运行时关闭，以便防止燃料的气态部分31从高压输送泵1流回到箱30中。此外，箱30包括压力限制阀45，使得在超过箱30中的最大极限压力时，气体可以被排放到周围环境中。
高压输送泵1具有泵壳体2，在该泵壳体中构造有阶梯状的纵向孔17。在纵向孔17中布置有可纵向运动的泵活塞4。泵活塞4以端部46限界高压室12，该高压室能够通过管路16借助过压阀52与高压存储器连接。此外，高压室12能够经由回引管路22与箱30连接。
此外，在纵向孔17中构造有抽吸室50，该抽吸室与流入管路18连接并且连接通道26从该抽吸室通到高压室12中。在抽吸室50中布置有可纵向运动的抽吸阀元件140，该抽吸阀元件以盘形的端部54伸入到高压室12中。抽吸阀元件140被冷启动阀元件660包围，在该冷启动阀元件上构造有第一密封座25。该第一密封座25与抽吸阀元件140一起组成抽吸阀14。
在抽吸室50中还布置有电磁体6，该电磁体包括磁芯60和电磁线圈600。在此，冷启动阀元件660构造为具有衔铁盘38的磁性衔铁66‘。冷启动阀元件660与构造在泵壳体2的锥形地变细的凸肩20上的第二密封座27一起构造成冷启动阀66。借助压力弹簧3对冷启动元件660加载以朝第二密封座27的方向的力，所述压力弹簧支撑在冷启动元件660的衔铁盘38和泵壳体2的凸肩36之间。
此外，冷启动元件660具有槽口29，在该槽口中接收有抽吸阀元件140。在此，抽吸阀元件140也构造为磁性衔铁140‘并且具有衔铁盘39，弹簧5支撑在该衔铁盘上，所述弹簧对抽吸阀元件140加载以朝第一密封座25的方向的力，使得抽吸阀14以其盘形的端部54关闭第一密封座25。在抽吸阀元件14中构造有纵向槽55，其中，抽吸阀元件140和冷启动阀元件660之间的连接通道26构造在纵向槽55和冷启动阀元件660的槽口29中。
泵活塞4以其背离抽吸室50的端部与泵壳体2一起限界控制室48，其中，控制室48中的燃料压力能够通过通道8降低。此外，在控制室48中布置有弹簧47，该弹簧朝开口58的方向对泵活塞4加载力。在此，开口58与未示出的用于驱动高压输送泵1的液压系统连接。
冷启动元件660的衔铁盘38和抽吸阀元件140的衔铁盘39在泵壳体2中与电磁体6作用连接，这在下面通过燃料输送装置100的工作方式示出。
燃料输送装置的工作方式：
在燃料输送装置100运行时，前级输送泵34将燃料从箱30经由流入管路18朝高压输送泵1的抽吸室50的方向输送，其中，电磁体6在该运行模式中不接通。通过抽吸阀元件140和泵活塞4的纵向运动将燃料输送到高压输送泵1中。在此，泵活塞4朝开口58的方向运动，由此，在高压室12中压力下降，使得抽吸阀14释放连接通道26并且低温燃料可以从高压室12流到抽吸室50中。由此，高压室12中的压力下降，使得在泵活塞4的面向高压室12的端部区域上的压力不像在泵活塞4的另一端部区域上的压力那样高。由于该原因，泵活塞4又朝开口58的方向运动并且抽吸阀14关闭连接通道26。由此，低温燃料被压缩到所提到的例如500bar的系统压力上并且通过过压阀52被压到管路16中。经压缩的燃料例如可以被供应给内燃机的喷射阀。
在燃料输送装置100的首次运行或重新开始运行时，高压输送泵1用低温燃料冲洗，以便冷却该高压输送泵并且防止低温燃料直接在进入高压输送泵1之后蒸发并且预防可能的损失。
为此，图1b以纵截面示出在抽吸阀元件140和冷启动阀元件660打开时的图1a的燃料输送装置100的根据本发明的实施例。
为了打开第二密封座27，电磁线圈600被通电并且因此产生磁场，该磁场不但在构造为磁性衔铁66‘的冷启动阀元件660上而且在构造为磁性衔铁140‘的抽吸阀元件140上施加磁力。如果该磁力大于压力弹簧3和弹簧5的弹簧力，则冷启动阀元件660朝泵活塞4的方向运动并且释放第二密封座27并且抽吸阀元件140释放第一密封座25。因此，箱30和高压输送泵1之间的燃料回路是闭合的，其中，泵活塞4在冲洗时不实施纵向运动。现在，低温燃料经由流入管路18流到抽吸室50中并且从那里起经由连接通道26流到高压室12中。通过被释放的第二密封座27，低温燃料经由回引管路22流回到箱30中。
因此，在燃料输送装置100的首次次运行或重新开始运行时，高压泵1可以通过用低温燃料冲洗而冷却到运行温度，并且在开始运行时不产生例如由于低温燃料直接在进入高压泵1之后蒸发而引起的损失。此外，通过同样能够被电磁体6操控的抽吸阀元件140可以实现快速且有效的冲洗，其中，同时可以使在抽吸阀元件140上可能出现的，例如由于抽吸阀元件140在第一密封座25上的碰撞而引起磨损最小化。
图2a以纵截面示出燃料输送装置100的另一根据本发明的实施例。相同功能的构件用相同的附图标记标明。该另一实施例在功能和结构上最大程度地相应于图1a和图1b的第一实施例。区别在于抽吸阀元件140和冷启动阀元件660的衔铁盘38、39的构型。冷启动阀元件660的衔铁盘38具有多个凹槽40，抽吸阀元件140的衔铁盘39能够以成型部37嵌接到这些凹槽40中。因此，抽吸阀元件140的衔铁盘39与电磁体6之间的空间距离可以最小化并且在电磁体6激活时提高作用到抽吸阀元件140上的磁力。
图2b以纵截面示出在抽吸阀元件140和冷启动阀元件660打开时的图2a的燃料输送装置100的另一根据本发明的实施例。

Claims (13)

1.一种用于低温燃料的燃料输送装置（100），所述燃料输送装置具有箱（30）、高压输送泵（1）和流入管路（18），经由所述流入管路（18）能够将低温燃料从所述箱（30）供应给所述高压输送泵（1），其中，所述高压输送泵（1）具有泵壳体（2），在所述泵壳体中构造有与所述流入管路（18）连接的抽吸室（50），所述抽吸室（50）能够借助连接通道（26）与高压室（12）连接，其中，在所述泵壳体（2）中布置有抽吸阀（14），用于打开和关闭所述连接通道（26），其中，所述抽吸阀（14）包括能够沿着所述高压输送泵（1）的纵轴线（28）运动的抽吸阀元件（140），所述抽吸阀元件与第一密封座（25）共同作用，其中，与所述抽吸阀元件（140）同轴地布置有冷启动阀元件（660），所述第一密封座（25）构造在所述冷启动阀元件（660）上，其中，不但所述冷启动阀元件（660）而且所述抽吸阀元件（140）分别构造为能够借助电磁体（6）往复运动的磁性衔铁。
2.根据权利要求1所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述冷启动阀元件（660）构成衔铁盘（38），所述衔铁盘与所述电磁体（6）作用连接。
3.根据权利要求1或2所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述抽吸阀元件（140）具有纵向槽（55），在第一密封座（25）打开时，低温燃料能够通过所述纵向槽（55）从所述抽吸室（50）流到所述高压室（12）中。
4.根据权利要求1或2所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述冷启动阀元件（660）具有槽口（29），在所述槽口（29）中布置有弹簧（5），所述弹簧（5）支撑在所述冷启动阀元件（660）和所述抽吸阀元件（140）之间并且对所述抽吸阀元件（140）加载以朝所述第一密封座（25）的方向的力。
5.根据权利要求4所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述连接通道（26）构造在所述冷启动阀元件（660）的槽口（29）中，并且在所述冷启动阀元件（660）的槽口（29）中接收有所述抽吸阀（14）。
6.根据权利要求2所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述抽吸阀元件（140）具有衔铁盘（39），在所述衔铁盘（39）上构造有成型部（37），所述成型部（37）能够嵌接到所述冷启动阀元件（660）的衔铁盘（38）的凹槽（40）中。
7.根据权利要求1、2、5和6中任一项所述的燃料输送装置（100），其特征在于，在所述泵壳体（2）的锥形变细的凸肩（20）上构造有第二密封座（27），所述第二密封座与所述冷启动阀元件（660）共同作用，用于打开和关闭所述高压室（12）与回引管路（22）之间的连接并且因此构成冷启动阀（66）。
8.根据权利要求7所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述冷启动阀元件（660）借助压力弹簧（3）被加载以朝所述第二密封座（27）的方向的力。
9.根据权利要求1、2、5、6和8中任一项所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述第一密封座（25）锥形地构造。
10.根据权利要求7所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述高压室（12）能够与回引管路（22）连接，所述回引管路与所述箱（30）连接。
11.根据权利要求1、2、5、6、8和10中任一项所述的燃料输送装置（100），其特征在于，在所述泵壳体（2）中构造有阶梯状的纵向孔（17），在所述纵向孔（17）中布置有能纵向运动的泵活塞（4），所述泵活塞限界所述高压室（12）。
12.根据权利要求11所述的燃料输送装置（100），其特征在于，所述泵活塞（4）借助另一弹簧（47）被加载以与所述抽吸室（50）的方向相反的力。
13.根据权利要求1、2、5、6、8、10和12中任一项所述的燃料输送装置（100），其特征在于，在所述箱（30）中布置有前级输送泵（34），所述前级输送泵将燃料从所述箱（30）经由所述流入管路（18）输送到所述高压输送泵（1）的抽吸室（50）中。
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