專利名稱：用于直接雙燃料噴射的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于向直接噴射(直噴)的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)供給燃料的裝置。本發(fā)明 還涉及一種用于這樣的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的方法、特別地涉及在兩種燃料之間轉(zhuǎn)換的方法。
背景技術(shù)：
已知燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)可以采用兩種燃料，特別地例如LPG的液化氣體燃料和例如柴油 或汽油的液體燃料。燃料從其各自的貯存罐供給至燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)。在直接燃料噴射的情況下， 燃料在高壓下借助于被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上的高壓泵被直接噴射到燃燒室中。這樣的直接噴射 裝置對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的消耗是有利的。具有與噴射器連接的高壓泵的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)通過JP 2002327658已知。高壓泵的 回流管道14-17將過量的燃料供給回各自的燃料貯存罐。這樣的系統(tǒng)中的一個(gè)問題是燃料 類型之間的轉(zhuǎn)換，特別地當(dāng)從氣體燃料向液體燃料轉(zhuǎn)換時(shí)。用于多種燃料的單獨(dú)的噴射單 元比較昂貴。當(dāng)高壓泵被用于兩種燃料的直接噴射時(shí)，會(huì)發(fā)生燃料的不希望的混合。本發(fā) 明的一個(gè)目的是提供一種裝置和方法，其中，可以使用兩種燃料，其能夠低成本生產(chǎn)，并且 能夠可靠地操作，特別地能夠?qū)崿F(xiàn)和/或改進(jìn)燃料之間的轉(zhuǎn)換。

發(fā)明內(nèi)容
這些目的中的至少一個(gè)采用按照本發(fā)明的裝置獲得，包括至少一個(gè)可與內(nèi)燃發(fā)動(dòng) 機(jī)連接以用于燃料的直接噴射的高壓泵，其中，該裝置包括用于第一 LPG燃料貯存器和第 二液體燃料貯存器的至少兩種燃料。優(yōu)選地，兩個(gè)燃料貯存器的至少兩個(gè)燃料管道通向高 壓泵的入口部分。燃料管道可以聯(lián)結(jié)地連接。燃料管道能夠?qū)⒏髯缘娜剂铣槲帘?。為?防止混合燃料，燃料管道裝配有止回閥。這些閥優(yōu)選地緊鄰燃料管道的聯(lián)結(jié)點(diǎn)安裝。閥優(yōu) 選地安裝在燃料管道的聯(lián)結(jié)點(diǎn)的上游。因此，閥位于聯(lián)結(jié)點(diǎn)和燃料貯存機(jī)構(gòu)之間。聯(lián)結(jié)點(diǎn) 進(jìn)一步布置在泵入口的上游。按照本發(fā)明，該裝置包括用于凈化與高壓泵、優(yōu)選地與泵的入 口連接，也可能與高壓泵的燃料管道連接的凈化單元。所述入口可以是泵的入口部分。由 于凈化單元的存在，在高壓泵的入口部分中，也可能在高壓泵本身中，位于與高壓泵連接的 燃料管道中的燃料可以采用所選擇的替換燃料凈化。這使得現(xiàn)有的燃料被新的燃料替換。 向替換燃料的轉(zhuǎn)換根據(jù)轉(zhuǎn)換程序執(zhí)行。凈化單元可以通過轉(zhuǎn)換程序驅(qū)動(dòng)，并可以在有限的 時(shí)間內(nèi)起作用。凈化單元執(zhí)行單個(gè)凈化操作。新選擇的燃料可以暫時(shí)地蓄積。隨后，可以 使凈化操作發(fā)生，并且現(xiàn)有的燃料被蓄積的燃料替換?？梢宰⒁獾剑呀?jīng)通過DE 20 2005 007 712已知凈化單元的使用，其中，具有高 壓泵的兩種燃料系統(tǒng)也被示出。但是，這不是LPG燃料系統(tǒng)。特別地在發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前，剩 余的生物燃料采用汽油通過高壓泵和噴射器凈化。凈化操作例如在溫度降到20攝氏度以 下時(shí)發(fā)生。所使用的燃料具有相似的密度和壓力。凈化單元可以被布置為使燃料管道中的壓力平衡。按照本發(fā)明的凈化單元優(yōu)選地 用于通過燃料管道和高壓泵的入口部分凈化LPG燃料，并用于借助于液體燃料、例如汽油
4對(duì)其進(jìn)行替換。事實(shí)上，當(dāng)該轉(zhuǎn)換程序被執(zhí)行時(shí)，會(huì)發(fā)生現(xiàn)有技術(shù)中的裝置的問題，這是因 為高壓泵的供給管道中的液化氣體的壓力高于用于汽油的燃料貯存器中的壓力。凈化單元 使得所述轉(zhuǎn)換能夠?qū)崿F(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施方式中，凈化單元包括用于在轉(zhuǎn)換為新的燃料之前減 小或平衡所述壓力的機(jī)構(gòu)。壓力減小機(jī)構(gòu)例如可以與回流閥連接。壓力減小可以例如通過 排出部、更具體地借助于回流管道獲得。該裝置可以包括與凈化單元連接的控制單元?？刂茊卧梢员徊贾脼橛糜诋?dāng)從 LPG轉(zhuǎn)換為液體燃料時(shí)驅(qū)動(dòng)凈化單元?？刂茊卧梢员徊贾脼橛糜趫?zhí)行和控制多個(gè)所需的 步驟或從LPG轉(zhuǎn)換為液體燃料?？刂茊卧梢员徊贾脼橐阅軌?qū)崿F(xiàn)和/或改進(jìn)轉(zhuǎn)換的方式 用于凈化單元的適時(shí)驅(qū)動(dòng)。凈化單元優(yōu)選地充滿汽油燃料。這使得當(dāng)在燃料之間轉(zhuǎn)換時(shí)，液化氣體能夠通過 燃料管道和高壓泵凈化。優(yōu)選地，凈化單元被裝配至燃料管道中的至少一個(gè)。凈化單元可以結(jié)合到從液化 燃料貯存器到高壓泵的燃料管道中。凈化單元布置在高壓泵的上游。然后凈化可以沿燃料 流動(dòng)的方向發(fā)生。在一個(gè)實(shí)施方式中，供給過量的燃料。過量的燃料可以泄漏或者可以返 回燃料貯存器。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式中，凈化單元包括用于增大燃料壓力的增強(qiáng)器。 該增大優(yōu)選地僅僅是暫時(shí)的。增強(qiáng)器可以為了單個(gè)行程而布置，用于增大壓力。增強(qiáng)器可 以是例如包括兩個(gè)具有不同直徑的活塞和一個(gè)具有收縮部的氣缸的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。這樣的增強(qiáng) 器或壓縮增壓器可以在單個(gè)行程中使蓄積的燃料通過收縮部。收縮部的一個(gè)出口與燃料管 道連接。壓縮的燃料可以通過燃料管道和泵凈化，并且以該方法優(yōu)選地移動(dòng)存在于燃料管 道中的液化氣體。優(yōu)選地，泵的入口或入口部分也被凈化。凈化單元優(yōu)選地是液壓增強(qiáng)器。這樣，當(dāng)執(zhí)行轉(zhuǎn)換時(shí)，壓力增強(qiáng)器可以被有效地使 用，這樣，當(dāng)在燃料之間轉(zhuǎn)換時(shí)，可以相對(duì)低的成本獲得足夠的壓力增大。在一個(gè)實(shí)施方式中，增強(qiáng)器具有排出部，其具有通向燃料貯存罐的回流管道。所述 排出部?jī)?yōu)選地與移動(dòng)機(jī)構(gòu)的入口側(cè)連接。控制閥可以位于回流管道中。因此，可以例如使 壓力增強(qiáng)器的一個(gè)實(shí)施方式的活塞返回初始啟動(dòng)位置?？捎玫娜剂媳每梢员挥糜谌剂系墓?給和隨后的排出。如果燃料管道還包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)的旁路形式的止回閥，則特別地有利。該旁路是“常 規(guī)”的燃料管道，其主要以發(fā)動(dòng)機(jī)的操作模式將燃料從貯存罐供給至高壓泵。凈化單元在轉(zhuǎn) 換模式過程中起作用。優(yōu)選地，不同燃料的燃料管道在高壓泵上游的管道聯(lián)結(jié)點(diǎn)會(huì)合。至少一個(gè)燃料管 道、優(yōu)選地液化氣體的燃料管道包括通向所述聯(lián)結(jié)點(diǎn)上游的燃料貯存罐的回流管道。采用 該方法，燃料向燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的供給可以按通常的方法獲得。特別地，采用該方法可以控制燃 料向高壓泵的供給。在發(fā)動(dòng)機(jī)低燃料消耗的情況下，燃料管道中的燃料將不會(huì)被足夠快地替換。在現(xiàn)有的汽油或柴油燃料發(fā)動(dòng)機(jī)被轉(zhuǎn)化為雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)化裝置中，系統(tǒng)中存 在的燃料控制單元(ECU)可以被用于控制初始燃料，柴油或汽油的供給。LPE可以被應(yīng)用為 用于轉(zhuǎn)換中的LPG燃料的控制單元。在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，在按照本發(fā)明的實(shí)施方式 中將滿足ECU的改進(jìn)或者對(duì)ECU的輸入的改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)表明，與通過ECU計(jì)算的汽油燃料相比，10vol. % -40vol. %，特別是15-25vol. %的增大的LPG燃料供給導(dǎo)致燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的期 望的、穩(wěn)定的操作。這樣，控制特別地容易，并且可以非常低的成本構(gòu)造。為了防止一種燃料污染另一種燃料以及液化氣體燃料的泄漏，按照本發(fā)明，提出 在回流管道的連接部和燃料管道的聯(lián)結(jié)點(diǎn)之間結(jié)合開閉器。該開閉器保證燃料的安全切 斷。在一個(gè)特別地有利的實(shí)施方式中，高壓泵包括回流管道，更具體地用于液化氣體 燃料的回流管道?；亓鞴艿揽梢耘c液體燃料貯存機(jī)構(gòu)連接。凈化單元與回流管道連接。采 用該方法，過量的氣體燃料可以被供給至高壓泵，特別地借助于按照本發(fā)明提出的簡(jiǎn)單的 控制單元，并且過量的氣體燃料可以被供給回氣體貯存罐。在一個(gè)實(shí)施方式中，燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)包括高壓軌道。高壓軌道可以與凈化單元連接。高 壓軌道可以布置在高壓泵的下游。被供給至燃燒室的壓力下的燃料可以通過連接部被供給 至凈化單元，然后它可以被收集在其中。在一個(gè)實(shí)施方式中，凈化單元的供給部分與液體燃料貯存機(jī)構(gòu)連接。在一個(gè)實(shí)施方式中，凈化單元包括壓力蓄積器。壓力蓄積器的排出側(cè)可以例如通 過控制閥與高壓泵的吸收側(cè)連接。當(dāng)轉(zhuǎn)換燃料時(shí)，蓄積的燃料從壓力蓄積器供給至高壓泵 的吸收側(cè)，并且采用該方法凈化“舊的”燃料，優(yōu)選為L(zhǎng)PG。因此，壓力可以采用簡(jiǎn)化凈化操 作的方法被平衡。在一個(gè)實(shí)施方式中，壓力蓄積器的供給部分與汽油貯存器連接的排出部分。該連 接部?jī)?yōu)選地包括泵，例如電泵。這使得汽油能夠在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)被供給至蓄積器，以便可以 被蓄積。本發(fā)明還涉及一種用于兩種類型的可噴射燃料的交替使用的方法。按照本發(fā)明的 方法通過提供第一 LPG燃料貯存器和第二液體燃料貯存器獲得本發(fā)明的這些目的中的至 少一個(gè)通過將燃料交替地供給至高壓泵而在燃料之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換、增大供給的燃料的壓力 以及將燃料隨后噴射到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中。從LPG燃料轉(zhuǎn)換至液體燃料優(yōu)選地包括凈化被供給 至高壓泵的燃料。轉(zhuǎn)換能夠通過凈化高壓泵(其是噴射燃料所需要的)的燃料供給管道實(shí) 現(xiàn)。泵的入口或入口部分可以被凈化。按照本發(fā)明的凈化操作可以包括供給的燃料的壓力平衡。平衡壓力簡(jiǎn)化了凈化操 作，從而保證從一種燃料到另一種的相對(duì)平穩(wěn)的轉(zhuǎn)換。當(dāng)從一種燃料轉(zhuǎn)換至另一種時(shí)，凈化操作優(yōu)選地包括至少另一種燃料的暫時(shí)蓄積 和蓄積的燃料的隨后的供給和噴射。這使得燃料被收集和釋放的單個(gè)行程能夠?qū)崿F(xiàn)，以便 將管道中存在的燃料從高壓泵的入口和入口部分推出。凈化包括高壓下的液體燃料的供給，高壓通過移動(dòng)機(jī)構(gòu)的行程獲得。行程作用優(yōu) 選地通過液壓機(jī)構(gòu)執(zhí)行。在一個(gè)實(shí)施方式中，燃料被用作液壓介質(zhì)。這導(dǎo)致凈化單元的裝 置的進(jìn)一步節(jié)省。此外，這樣的裝置提供更大的可靠性和安全性。此外，進(jìn)一步有利的是，按照本發(fā)明的從一種燃料轉(zhuǎn)換至另一種包括其它燃料泵 的驅(qū)動(dòng)，采用燃料泵的預(yù)先設(shè)置的壓力的產(chǎn)生，和在達(dá)到預(yù)定的壓力水平后一種燃料的移 動(dòng)。優(yōu)選地，現(xiàn)有的一種燃料向管道下游被移動(dòng)。這使得轉(zhuǎn)換至另一種燃料?？梢栽谶_(dá)到預(yù)定的壓力水平后關(guān)閉一個(gè)燃料泵。特別在凈化單元的增大相位過程 中，一個(gè)燃料泵可以在所期望的轉(zhuǎn)換時(shí)刻之后繼續(xù)暫時(shí)地抽吸。
當(dāng)從第二燃料轉(zhuǎn)換至第一燃料時(shí)，燃料的供給可以減少10-40% vol.。允許燃燒 發(fā)動(dòng)機(jī)消耗比在相似的情況下的液體燃料多20-30% vol.的液化氣體是有利的。這可能以 ECU的特別簡(jiǎn)單的改進(jìn)而應(yīng)用。在一個(gè)實(shí)施方式中，凈化包括通過高壓泵排空供給的燃料。排空保證壓力的平衡。 這使得轉(zhuǎn)換平穩(wěn)地執(zhí)行。該方法優(yōu)選地還包括液化氣體從高壓泵的返回供給，用于直接噴射回燃料貯存機(jī) 構(gòu)中。這使得過量的液化氣體返回。按照本發(fā)明的另一個(gè)方面，進(jìn)一步提供用于直接噴射的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，包括 至少一個(gè)可與用于燃料的直接噴射的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)連接的高壓泵，其中，所述裝置包括分別 用于第一燃料和第二燃料，例如液化氣體和汽油的至少兩個(gè)燃料貯存器，和兩個(gè)從貯存機(jī) 構(gòu)延伸到高壓泵的入口的燃料管道，用于將燃料供給至所述泵，所述管道設(shè)有止回閥，其 中，控制閥與汽油燃料管道中的止回閥跨接(或并聯(lián))安裝。


下面將參照附圖中示出的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。圖1示意性地示出了按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)施方式；圖2示意性地示出了按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第二實(shí)施方式；圖3示意性地示出了按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第三實(shí)施方式；以及圖4示意性地示出了按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第四實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式按照本發(fā)明的系統(tǒng)的第一實(shí)施方式在圖1中描述。該系統(tǒng)包括用于例如LPG的液 化蒸汽的貯存罐21。但是，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用任何液化蒸汽。實(shí)例包括純丙烷和丁焼。泵1被安裝在貯存罐21中。采用該方法，燃料通過抽吸從罐中去除，并處于高壓 下。然后，燃料通過安全關(guān)閉閥14被抽吸到燃料供給管道22中。相對(duì)于貯存罐的壓力增 大量處于0. 5-10巴的范圍內(nèi)，并且更具體地大約為4-6巴。壓力傳感器15與供給管道22連接。其可以與LPG(未示出)連接。壓力傳感器 15也可以與控制單元23連接?？刂茊卧?3被布置為用于控制兩種燃料之間的轉(zhuǎn)換的方 法?？刂茊卧?3可以被布置為執(zhí)行通常的LPE功能?？刂茊卧?3可以與可控制的開關(guān)連 接，該開關(guān)可以由車輛的駕駛員操作，直接噴射燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)被安裝在車輛中，從而使得駕駛 員能夠指示和控制燃料之間的轉(zhuǎn)換。一個(gè)另外的安全關(guān)閉閥8被安裝在燃料管道12中。該安全關(guān)閉閥在兩端關(guān)閉。止 回閥24進(jìn)一步位于安全關(guān)閉閥8的下游。這總是防止燃料通過止回閥24到達(dá)管道22。在一個(gè)有利的實(shí)施方式中，止回閥24是可以在兩端切斷的閥。當(dāng)它能夠防止氣體 從回流管道泄漏時(shí)，這提高了安全性。安全閥14和18在系統(tǒng)被操作、也就是說當(dāng)裝置在液化氣體被用作燃料的模式中 操作時(shí)被完全打開，并且在未被操作時(shí)被完全關(guān)閉。聯(lián)結(jié)點(diǎn)25被布置在止回閥的下游，止回閥與另一種燃料的供給管道26連接，在這種情況下是汽油燃料貯存機(jī)構(gòu)27。汽油燃料貯存機(jī)構(gòu)27與燃料泵2裝配在一起。在所示出的實(shí)施方式中，在燃料泵 2的下游朝向按照本發(fā)明的凈化單元28形成有分支。在按照?qǐng)D1的實(shí)施方式中，凈化單元28包括與增強(qiáng)器或壓力增壓器3的入口連接 的控制閥4。壓力增強(qiáng)器3包括沿柱塞與具有較小的剖面的活塞11連接的具有大剖面的活 塞12。活塞11結(jié)合在其中的通道的出口通過止回閥7與管道26和聯(lián)結(jié)點(diǎn)25連接?；钊?11和12位于氣缸中，在其中，活塞11位于收縮部分中。燃料可以通過壓力增壓器3和通過補(bǔ)償孔13充入壓力增壓器。在初始位置，活塞 12,11位于壓力增壓器的左側(cè)附近的位置。活塞12、11之間的空間間隙可以向燃料貯存機(jī) 構(gòu)27通風(fēng)。壓力增壓器的供給側(cè)進(jìn)一步通過切斷閥5與回流管道29連接?；钊?2、11之間 的空間間隙與回流管道29連接。此外，還存在壓力增壓器3的旁路30。該旁路30是在常規(guī)操作模式下燃料從貯存 機(jī)構(gòu)27的供給管道。高壓燃料軌道31位于緊鄰內(nèi)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的位置。高壓泵10被結(jié)合到 管道聯(lián)結(jié)點(diǎn)25下游的供給管道中，并使被供給的燃料達(dá)到適于通過高壓軌道31直接噴射 到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中的高壓。在這里示出4氣缸裝置50。高壓軌道31包括4個(gè)示意性地表示 的噴射器，用于噴射到4個(gè)氣缸中。本發(fā)明也可以應(yīng)用至任意數(shù)量的氣缸。用于液化氣體32的回流管道與高壓泵連接。該回流管道僅起用于液化氣體的返 回的作用。在一個(gè)實(shí)施方式中，按照本發(fā)明的雙燃料系統(tǒng)可以構(gòu)造到現(xiàn)有的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中， 或者液化氣體所需的部分可以被添加至現(xiàn)有的部分。燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)由ECU控制，其在圖1中 被表示為完整的控制單元23。ECU能夠控制燃料的供給，在這種情況燃料根據(jù)所測(cè)量的參 數(shù)從貯存機(jī)構(gòu)27供給，并且在這樣的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中是慣常的。被調(diào)節(jié)為，高壓泵10的回流 對(duì)于“常規(guī)”使用的燃料是不必需的。取決于例如通過在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下在加速踏板上施加壓力限定所期望的操 作模式，將需要通過高壓軌道31輸送一定量的液體燃料。該量通過控制單元13確定。取 決于所需要的量，控制單元23將控制從泵2的輸送。按照本發(fā)明，當(dāng)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)被轉(zhuǎn)換至來自貯存器1的燃料時(shí)，ECU將以這樣的方式 被控制單元23控制，將通過噴射器噴射燃料體積的大約20-30%還要多。體積的增大導(dǎo)致 燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定的和有效的性能。這樣的改進(jìn)在現(xiàn)有的系統(tǒng)中特別容易實(shí)施。成本被大 大地減小。例如需要通過回流管道N的回流，以通過抽吸去除燃料管道中的蒸汽氣泡。限制器(或限流器)9被結(jié)合到回流管道32中。該限制器9的有效剖面是可變的 并通過控制單元C控制。應(yīng)當(dāng)理解的是，在一個(gè)替換實(shí)施方式中，限制器9可以采用非可變 通流剖面表面。回流管道32流入罐21。回流閥20布置在回流管道32中，回流管道可以通 過控制單元23控制。當(dāng)從液化蒸汽轉(zhuǎn)換至汽油時(shí)，該回流管道被關(guān)閉。當(dāng)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)以汽油運(yùn)行時(shí)，泵2被打開，閥4、5、8、14和20被關(guān)閉，泵1被切斷。 此外，止回閥6和7活動(dòng)。壓力增壓器11處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)，優(yōu)選地行程向左，如圖1所示。沒有燃料流動(dòng)通過凈化單元。ECU或控制單元23以通常的方法采用可用的參數(shù)檢查燃料的供當(dāng)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)以液化氣體(LPG)運(yùn)行時(shí)，泵1將被打開，泵2將被關(guān)閉。閥4、5、6 和7被關(guān)閉。壓力增壓器3不活動(dòng)，由此，活塞處于上行程位置。閥8、14、20被打開。在燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的操作性汽油消耗模式中，駕駛員可以轉(zhuǎn)換到氣體燃料。為使其實(shí) 現(xiàn)，按照本發(fā)明的系統(tǒng)未被結(jié)合在其中的車輛的駕駛員可以操作該轉(zhuǎn)換。這使燃料轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)進(jìn)入操作。控制單元23使轉(zhuǎn)換操作協(xié)調(diào)。首先，LPG泵1可以被驅(qū)動(dòng)。幾乎同時(shí)，閥14 被打開。壓力傳感器15將測(cè)量燃料管道22中的壓力增大。ECU控制液化氣體的供給。ECU 被調(diào)節(jié)為比汽油高20-30%的液化氣體消耗。當(dāng)達(dá)到足夠量的壓力時(shí)，閥8可以被打開。 LPG供給管道22中的壓力高于汽油供給管道中的壓力。因此，液化氣體將代替汽油。在預(yù) 定的時(shí)間之后，該時(shí)間可能依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)即時(shí)消耗的汽油，泵2可以被切斷，從而完成轉(zhuǎn)換 循環(huán)。當(dāng)轉(zhuǎn)換從氣體向汽油發(fā)生時(shí)，駕駛員將輸入相應(yīng)的指令，控制單元將記錄該指令， 并執(zhí)行按照本發(fā)明的程序的多個(gè)步驟。第一步驟中的一個(gè)將是驅(qū)動(dòng)汽油泵2。幾乎同時(shí)，閥 4和5被打開。這導(dǎo)致汽油通過凈化單元28的一部分流動(dòng)。在數(shù)秒之后、例如2-6秒之后， 閥5和20將被關(guān)閉，從而驅(qū)動(dòng)壓力增壓器3。在左側(cè)的汽油持續(xù)增大的情況下，活塞11、12 使行程向右。采用該方法，汽油將從壓力增壓器的出口側(cè)通過通道26供給到燃料管道聯(lián)結(jié) 點(diǎn)25，這將凈化和代替下游的液化氣體。在預(yù)定的短時(shí)間內(nèi)，在增壓器開始凈化操作后，閥 8和20可以被關(guān)閉。這可能處于大約0. 1-2. 5秒之后。LPG泵1可以被切斷，閥14可以被 關(guān)閉。現(xiàn)在轉(zhuǎn)換程序完成了。該程序優(yōu)選地被應(yīng)用以便使凈化單元28、特別是增強(qiáng)器3 返回到其初始啟動(dòng)位置。這通過分別控制閥4和5而發(fā)生。閥4可以被關(guān)閉，而閥5被打 開。采用該方法，活塞11、12返回其初始啟動(dòng)位置。附加的調(diào)節(jié)彈簧P使活塞11、12回到 初始啟動(dòng)位置。凈化單元使得能夠采用活塞11、12的單個(gè)行程獲得移動(dòng)效果。結(jié)果，從現(xiàn)有的系 統(tǒng)向按照本發(fā)明的雙燃料系統(tǒng)的轉(zhuǎn)化可以以低成本執(zhí)行。圖2示出了用于將兩種燃料供給到燃燒室的系統(tǒng)的第二實(shí)施方式，其中，凈化單 元被應(yīng)用以便簡(jiǎn)化燃料之間的轉(zhuǎn)換，特別地液化燃料，例如LPG向汽油的轉(zhuǎn)換，該實(shí)施方式 具體地與直接噴射(DI)燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)合。圖2中示出的實(shí)施方式包括具有四個(gè)氣缸50的DI燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)，燃料通過高壓軌 道31被噴射到氣缸中，高壓軌道的噴射器未被示出。高壓軌道31在下游與高壓泵10的高 壓排出部連接。高壓泵10通過單獨(dú)的通道與用于液化氣體、例如LPG和汽油燃料的各自的 燃料貯存器21和27連接。止回閥40、41、42被結(jié)合到防止燃料通過供給管道流回貯存機(jī) 構(gòu)21、27的通道中。供給管道可以包括用于將燃料從貯存機(jī)構(gòu)供給到通道，最終供給到高 壓泵10的泵1、2。圖2是按照?qǐng)D1的系統(tǒng)的簡(jiǎn)化圖示。應(yīng)當(dāng)注意的是，回流管道和控制機(jī) 構(gòu)被結(jié)合到所示出的實(shí)施方式中，但是未在附圖中示出。在圖2中示出的實(shí)施方式中，凈化單元通過壓力蓄積器44形成，其被示意性地表 示為結(jié)合有膜46的球體45。膜將預(yù)定量的氣體在其中形成的氣體側(cè)47從液體側(cè)48分離。 液體側(cè)48可以通過控制閥49被清空并與用于將汽油供給到高壓泵10的供給通道52連接。
9
為了從LPG轉(zhuǎn)換至汽油，汽油按照下面詳細(xì)描述的方法被收集到壓力蓄積器44 中。當(dāng)例如所示的DI燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)被結(jié)合到其中的汽車的駕駛員希望從LPG轉(zhuǎn)換至汽油燃 料時(shí)，閥49可以被打開，并且蓄積的汽油將找到其通過通道52到達(dá)高壓泵10的路徑，在其 中，存在于止回閥41和42之間的蒸汽被汽油替換，并且燃料之間的轉(zhuǎn)換可以在沒有問題發(fā) 生的前提下執(zhí)行。汽油可以多種方式被蓄積在壓力蓄積器44中。這在圖2中通過虛線示出。第一種選擇可以是汽油通過示意性表示的泵60從貯存器27供給。其可以是與電 池連接的電泵。泵60的容量可以較小，因?yàn)樵谄滢D(zhuǎn)換過程中用于對(duì)蓄積器再裝載，也就是 向蓄積器填充燃料之后通常有足夠的時(shí)間。汽油被收集在液體側(cè)48，并且可以僅通過閥49 釋放。也通過虛線示出的另一種選擇可以是供給管道借助于被安裝在高壓軌道31上的 T型塊與壓力蓄積器44的液體側(cè)48連接。采用該方法，形成分支，在高壓軌道31中處于 高壓的現(xiàn)有的燃料可以通過該分支被供給至液體側(cè)48。本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的控制閥 和切斷閥可以被用于在每個(gè)隨后的轉(zhuǎn)換循環(huán)中連續(xù)地對(duì)壓力蓄積器再加載。例如，可以將 控制機(jī)構(gòu)布置為允許僅當(dāng)高壓軌道31中的壓力達(dá)到例如60巴的最小壓力時(shí)向壓力蓄積器 供給。這保證在壓力蓄積器中有足夠的壓力增大以在轉(zhuǎn)換循環(huán)過程中執(zhí)行所期望的凈化效 果，從而替換液化氣體。還有另一種選擇，或者可以是附加的選擇，是使用示意性地表示的溢流閥64，其被 安裝至高壓軌道31。存在該閥64，以便保護(hù)高壓軌道31不會(huì)過載。當(dāng)達(dá)到某個(gè)閾值壓力 時(shí)，閥64將打開。溢流閥可以與蓄積器連接。連接部65可以包括適當(dāng)?shù)目煽刂频那袛嚅y 和閥。在該最后一個(gè)實(shí)施方式中，LPG控制單元23可以被布置為采用高壓軌道31中的 高壓泵10產(chǎn)生高壓的暫時(shí)狀態(tài)。這將導(dǎo)致溢流閥64打開，以便汽油可以到達(dá)蓄積器并被 貯存在那里，直到轉(zhuǎn)換循環(huán)被設(shè)定。壓力的暫時(shí)增大可以是短時(shí)間的。凈化所需的汽油容 量足夠小。圖3示出適于兩種燃料的使用及其之間的轉(zhuǎn)換的裝置的另一個(gè)實(shí)施方式，在其 中，從作為燃料的LPG到汽油的轉(zhuǎn)換被特別地改進(jìn)。應(yīng)當(dāng)注意的是，回流管道和控制單元位于所示的實(shí)施方式中，但是未在附圖中示出。
兩種燃料貯存器21、27與DI燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓泵10連接。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能 夠構(gòu)造適當(dāng)?shù)耐ǖ?。在該?shí)施方式中，高壓泵10的釋放閥70與碳罐71連接。釋放閥70被示意性地 表示在高壓泵10的外部。壓力/燃料可以通過釋放閥70從高壓泵10的抽吸側(cè)72快速地 釋放。當(dāng)轉(zhuǎn)換至汽油燃料時(shí)可以應(yīng)用該功能。通過放出液化氣體，汽油可以通過汽油泵2 供給至高壓泵的抽吸側(cè)，在這之后可以發(fā)生轉(zhuǎn)換。適于該目的的控制單元(未示出)可以 與泵2和閥70連接以便執(zhí)行該轉(zhuǎn)換，從而使得轉(zhuǎn)換操作能夠被正確地定時(shí)。存在于管道中 的LPG的釋放可以被執(zhí)行，直到抽吸側(cè)72的壓力低于采用泵2使燃料回流所需的壓力。碳罐71可以與閥70連接以便防止LPG被釋放到環(huán)境中。通道73可以從碳罐71 安裝，碳罐通過適于該目的的示意性表示的控制閥75將LPG供給回發(fā)動(dòng)機(jī)。然后，碳罐可以被恢復(fù)(再生)。按照該實(shí)施方式的凈化單元包括凈化操作，在其中，現(xiàn)有的蒸汽被排空，然后被汽 油替換。優(yōu)選地，高壓泵的入口部分或供給側(cè)被凈化。圖4是另一個(gè)實(shí)施方式的示意性表示。為使其實(shí)現(xiàn)，呈控制閥102形式的旁路與 汽油供給管道101中的止回閥100跨接安裝，其被布置為防止燃料回流到貯存罐27中。在 切換程序過程中或剛好在切換開始之前，高壓泵10的抽吸側(cè)103的LPG的壓力高于可能由 汽油泵2產(chǎn)生的壓力。當(dāng)切換被執(zhí)行時(shí)，閥20被關(guān)閉，閥102被打開。打開閥102的同時(shí)切換燃料允許 存在于抽吸側(cè)103的LPG例如優(yōu)選地在汽油供給管道101的大部分中稍微膨脹。LPG將與 供給的燃料混合。令人意外的是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，LPG與汽油在汽油供給管道中的混合具有可 在汽油燃料系統(tǒng)中控制的蒸汽壓力，從而使得混合物能夠被供給到高壓泵10。優(yōu)選地剛好 在汽油開始在止回閥100前蓄積之前，閥102的打開操作可以被積極地定時(shí)。在旁路管道105 (其繞開止回閥100)中，其在開始切換和閥102被打開之后可使 氣體通過。旁路管道105可以附加地包括用于支撐循環(huán)的目的的泵104。旁路105將具體 地位于閥20上游的點(diǎn)連接至具體地位于止回閥106下游的供給系統(tǒng)中的聯(lián)結(jié)點(diǎn)。循環(huán)104 被布置為產(chǎn)生燃料的模擬回路(artificial circuit)，在其中剛好在切換至新燃料之前， 處于高壓下的LPG與新供給的燃料混合。在高壓泵104的影響下的混合防止LPG團(tuán)的形成， 否則LPG團(tuán)對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)的平穩(wěn)運(yùn)行具有不利的影響。圖4具體地涉及另一方面。應(yīng)當(dāng)注意的是，回流管道和控制單元存在于所示的實(shí) 施方式中，但是在附圖中未示出。圖4特別地涉及在其中提供一種用于直接噴射的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置的發(fā)明，該裝 置包括至少一個(gè)與用于燃料的直接噴射的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)連接的高壓泵，其中，所述裝置包括 至少兩個(gè)分別用于第一燃料和第二燃料、例如液化氣體和汽油的燃料貯存器，和兩個(gè)從貯 存器向高壓泵的入口延伸的管道，以用于向所述泵供給燃料，所述管道設(shè)有止回閥，其中， 控制閥與汽油燃料管道的止回閥跨接安裝。該可控制閥被布置為使得汽油燃料管道中的高 壓泵抽吸側(cè)的液化氣體能夠膨脹?？煽刂崎y與控制單元連接。控制單元包括用于燃料供給的轉(zhuǎn)換的可操作的開關(guān)。 控制單元被布置為當(dāng)從LPG轉(zhuǎn)換至汽油時(shí)打開控制閥。
1權(quán)利要求
1.用于將燃料供給至直接噴射的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，包括至少一個(gè)可與內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)連 接的用于燃料的直接噴射的高壓泵，其中，所述裝置包括至少兩個(gè)用于第一 LPG燃料貯存 和第二液體燃料貯存的燃料貯存器，以及從所述燃料貯存器延伸到所述高壓泵的入口以用 于向所述泵供給燃料的兩個(gè)管道，所述管道設(shè)有止回閥，其中，所述裝置具有用于凈化與所 述高壓泵連接的燃料管道的凈化單元。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述凈化單元被布置為平衡燃料管道中的 壓力。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，所述裝置包括與所述凈化單元連接的控 制單元，所述控制單元被布置為當(dāng)從LPG轉(zhuǎn)換為液體燃料時(shí)啟動(dòng)所述凈化單元。
4.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述凈化單元被結(jié)合到液化 燃料貯存器通向高壓泵的管道中。
5.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述凈化單元包括用于增大 所述燃料管道中燃料壓力的增強(qiáng)器。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述增強(qiáng)器是液壓增強(qiáng)器。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述壓力增強(qiáng)器包括兩個(gè)具有不同直徑的 活塞和一個(gè)具有收縮部的氣缸。
8.如權(quán)利要求5-7所述的裝置，其特征在于，所述壓力增強(qiáng)器包括具有通向所述燃料 貯存器的回流管道的排出部。
9.如權(quán)利要求5-8中任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述燃料管道包括呈所述增強(qiáng) 器的旁路形式的止回閥。
10.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述燃料管道具有高壓泵上 游的管道聯(lián)結(jié)點(diǎn)，其中，至少一個(gè)燃料管道包括所述聯(lián)結(jié)點(diǎn)上游的通向燃料貯存器的回流 管道。
11.如權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，在所述回流管道的連接部和管道的聯(lián)結(jié)點(diǎn) 之間結(jié)合了一開閉器。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述高壓泵還包括回流燃料 管道，其中，所述凈化單元與所述回流管道連接。
13.如權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于，所述高壓泵回流管道與所述液化燃料貯 存機(jī)構(gòu)連接。
14.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述凈化單元的入口與所述 液體燃料貯存器連接。
15.如前述權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述凈化單元包括壓力蓄積ο
16.如權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于，所述壓力蓄積器的供給管道與布置在所 述高壓泵的下游的高壓軌道連接。
17.一種用于兩種類型的燃料的交替噴射的方法，包括提供第一 LPG燃料貯存器和第 二液體燃料貯存器、通過將燃料交替地供給至高壓泵而在所述燃料之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換、增大供 給的燃料的壓力以及將燃料隨后噴射到燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)中，其中，從LPG燃料轉(zhuǎn)換至液體燃料 包括凈化被供給至所述高壓泵的燃料。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述凈化操作包括平衡所供給的燃料的 壓力。
19.如權(quán)利要求17或18所述的方法，其特征在于，所述凈化操作至少包括另一種燃料 的暫時(shí)蓄積以及對(duì)所蓄積的燃料進(jìn)行隨后的供給和噴射。
20.如權(quán)利要求17-19中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述凈化操作包括供給處 于增大的壓力下的所述液體燃料，其中，所述增大的壓力通過使用移動(dòng)機(jī)構(gòu)的液壓行程獲得。
21.如權(quán)利要求17或20所述的方法，其特征在于，從一種燃料轉(zhuǎn)換至另一種燃料包括 啟動(dòng)另一個(gè)燃料泵、采用所述燃料泵產(chǎn)生預(yù)定的壓力水平、以及在達(dá)到所述預(yù)定的壓力水 平后向下游移動(dòng)所述一種燃料。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，在達(dá)到預(yù)定的壓力后關(guān)閉所述一個(gè)燃料泵。
23.如權(quán)利要求17-22中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，從第二燃料轉(zhuǎn)換至第一燃 料包括燃料向發(fā)動(dòng)機(jī)的供給減少10-40% vol.。
24.如權(quán)利要求17-23中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述凈化操作包括通過高 壓泵排空所供給的燃料。
25.用于直接噴射的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置，包括至少一個(gè)可與用于燃料直接噴射的內(nèi)燃 發(fā)動(dòng)機(jī)連接的高壓泵，其中，所述裝置包括用于例如分別為液化蒸汽和汽油的第一燃料和 第二燃料的至少兩個(gè)燃料貯存器，以及兩個(gè)從所述貯存器延伸到所述高壓泵的入口以用于 將燃料供給至所述泵的管道，所述管道設(shè)有止回閥，其中，一控制閥與汽油燃料管道中的止 回閥跨接安裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于直接噴射的燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)的裝置和方法，特別地涉及兩種類型的燃料之間的轉(zhuǎn)換。高壓泵(10)與燃燒發(fā)動(dòng)機(jī)和用于燃料的直接噴射的高壓軌道連接。至少存在兩個(gè)包含汽油和液化氣體的燃料貯存器(21、27)。該裝置允許從一種燃料轉(zhuǎn)換至另一種。轉(zhuǎn)換通過暫時(shí)將燃料收集到凈化單元(28)中，通過高壓泵(10)和與之連接的燃料供給管道凈化發(fā)生。凈化單元(28)被布置為用于凈化高壓泵(10)，從而使現(xiàn)有的燃料出來，并采用新的燃料替換它。
文檔編號(hào)F02M55/00GK102007287SQ200980113030
公開日2011年4月6日 申請(qǐng)日期2009年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月3日
發(fā)明者P·范艾耶克, S·A·M·亞斯瑪 申請(qǐng)人:維亞勒·奧爾特納蒂韋燃料系統(tǒng)公司