用于dme燃料的共軌系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于DME燃料的共軌系統(tǒng)。提供了一種用于二甲醚（DME）燃料的共軌系統(tǒng)，其中中壓燃料系統(tǒng)設置在低壓燃料系統(tǒng)和高壓燃料系統(tǒng)之間以提高共軌系統(tǒng)的耐久性和可靠性。所述低壓燃料系統(tǒng)以氣態(tài)儲存DME燃料。所述中壓燃料系統(tǒng)以液態(tài)保持從所述低壓燃料系統(tǒng)供應到高壓燃料系統(tǒng)或從所述高壓燃料系統(tǒng)回流到所述低壓燃料系統(tǒng)的DME燃料。所述高壓燃料系統(tǒng)接收來自所述中壓燃料系統(tǒng)保持在液態(tài)的所述DME燃料，并且將所述DME燃料供應到噴射器。
【專利說明】用于DME燃料的共軌系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于二甲醚(DME)燃料的共軌系統(tǒng)，更具體而言，涉及這樣一種用于DME燃料的共軌系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，在低壓燃料管線和高壓燃料管線之間設置有中壓燃料管線，以便提高共軌系統(tǒng)的耐久性和可靠性。
【背景技術】
[0002]近來已開發(fā)了使用二甲醚(DME)作為替代燃料的共軌發(fā)動機。然而，由于DME燃料的屬性，在DME燃料中經(jīng)常產(chǎn)生氣化。因此，難以配置系統(tǒng)。當DME燃料的屬性不能夠被保持在液態(tài)時，部件的耐久性(也即，燃料噴射裝置(FIE)，比如，噴射器)可能會降低。
[0003]在根據(jù)相關技術的用于DME燃料的共軌系統(tǒng)中，當?shù)蛪罕猛ㄟ^對燃料加壓而使得燃料處于液態(tài)時，由于每小時400公升或更多的DME燃料被從高壓泵泵送并供應到共軌件和噴射器而不顧及消耗燃料的量，因此產(chǎn)生了高壓泵的泵送損失。
[0004]特別地，由于從共軌件和噴射器回流的DME燃料的回流壓力為大約10巴(bar)，因此當DME燃料的溫度上升到40°C或更高時，DME燃料的物相從液相改變?yōu)闅庀啵瑥亩构曹壪到y(tǒng)的潤滑性和耐久性可能受到不利的影響。
[0005]因此，需要一種用于保持DME燃料的屬性為液態(tài)的系統(tǒng)。
[0006]公開于該【背景技術】部分的信息僅僅旨在加深對本發(fā)明的總體【背景技術】的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現(xiàn)有技術。

【發(fā)明內容】

[0007]本發(fā)明的各個方面提供了一種用于二甲醚(DME)燃料的共軌系統(tǒng)，其中，在低壓燃料系統(tǒng)和高壓燃料線系統(tǒng)之間設置有中壓燃料系統(tǒng)，以便保持DME燃料在液態(tài)并且提高共軌系統(tǒng)的可靠性。
[0008]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，用于二甲醚(DME)燃料的共軌系統(tǒng)包括低壓燃料系統(tǒng)、中壓燃料系統(tǒng)以及高壓燃料系統(tǒng)，低壓燃料系統(tǒng)以氣態(tài)存儲DME燃料，中壓燃料系統(tǒng)使從低壓燃料系統(tǒng)供應到高壓燃料系統(tǒng)和/或從高壓燃料系統(tǒng)回流到低壓燃料系統(tǒng)的DME燃料保持在液態(tài)，高壓燃料系統(tǒng)從中壓燃料系統(tǒng)接收保持在液態(tài)中的DME燃料并將DME燃料供應到噴射器。
[0009]低壓燃料系統(tǒng)可以包括燃料箱、第一最終回流管線和第二最終回流管線、調節(jié)器和止回閥，以及清除閥和止回閥，所述燃料箱存儲氣態(tài)的DME燃料，所述第一最終回流管線和所述第二最終回流管線連接到燃料箱的回流端口，所述調節(jié)器和所述止回閥安裝在所述第一最終回流管線上，所述清除閥和所述止回閥安裝在所述第二最終回流管線上。
[0010]高壓燃料系統(tǒng)可以包括高壓泵、共軌件以及噴射器，所述高壓泵以高壓泵送來自所述中壓燃料系統(tǒng)的DME燃料，所述共軌件容納通過所述高壓泵泵送的DME燃料并且將DME燃料供應到所述噴射器，所述噴射器將來自共軌件的DME燃料噴射到燃燒室中，以便進行發(fā)動機燃燒。[0011]所述中壓燃料系統(tǒng)可以包括低壓泵、儲液器、燃料供應輔助管線，以及壓力調節(jié)裝置，所述低壓泵以使所述DME燃料保持在液態(tài)的壓力將在所述燃料箱中的所述DME燃料供應到所述高壓泵；所述儲液器儲存從所述低壓泵供應到所述高壓泵的所述DME燃料的部分和從所述高壓燃料系統(tǒng)回流的所述DME燃料；所述燃料供應輔助管線從燃料供應管線分叉并且流體連接到所述儲液器，其中所述燃料供應管線設置在所述低壓泵和所述高壓泵之間；所述壓力調節(jié)裝置設置在所述儲液器和所述第一最終回流管線之間并且以預定壓力保持所述儲液器的壓力，回流的燃料在所述預定壓力下保持液態(tài)。
[0012]所述第一最終回流管線和第二最終回流管線可以設置在所述儲液器和所述燃料箱之間，用于使DME燃料回流到燃料箱，在所述第一最終回流管線上安裝有所述調節(jié)器和所述止回閥，在所述第二最終回流管線上安裝有所述清除閥和所述止回閥。
[0013]所述低壓泵的行駛每分鐘轉速(RPM)可以調整為通過反饋由所述噴射器噴射的燃料量和從所述高壓泵供應到所述共軌件的燃料量而供應所需要的燃料量。
[0014]所述共軌系統(tǒng)可以進一步包括冷卻模塊，在從所述共軌件回流的燃料、從所述噴射器回流的剩余燃料，以及從所述高壓泵回流的剩余燃料流入所述儲液器之前，所述冷卻模塊對這些燃料進行冷卻。
[0015]所述壓力調節(jié)裝置可以包括背壓調節(jié)器或壓力控制閥(PCV)。
[0016]本發(fā)明的方法和裝置具有其他的特性和優(yōu)點，這些特性和優(yōu)點從并入本文中的附圖和隨后的本發(fā)明的【具體實施方式】中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的本發(fā)明的【具體實施方式】中進行詳細陳述，這些附圖和【具體實施方式】共同用于解釋本發(fā)明的特定原理。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為顯示溫度相對二甲醚(DME)燃料的蒸汽壓力(vapor pressure)的曲線圖；以及
[0018]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的各個方面的用于DME燃料的示例性共軌系統(tǒng)；
[0019]其中，①:啟動的早期階段、燃料切斷條件?級:通常運行條件。
【具體實施方式】
[0020]下面將詳細說明本發(fā)明的各個實施方案，在附圖中和以下的描述中示出了這些實施方案的實例。雖然本發(fā)明將與示例性實施方案相組合進行描述，但是應當了解，本說明書并非旨在將本發(fā)明限制為那些示例性實施方案。相反，本發(fā)明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍之內的各種替換、修改、等效形式以及其它實施方案。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的各個方面，可以保持在液態(tài)保持條件下的二甲醚(DME)燃料的回流壓力，以便確保部件(比如共軌系統(tǒng)的高壓泵和燃料噴射裝置(FIE))的潤滑性和耐久性。由于DME燃料的屬性，DME燃料在儲存時具有氣體屬性；DME燃料的回流壓力較低并且DME燃料的物相從液相改變到氣相。因此，共軌系統(tǒng)的耐久性降低。
[0022]也即，如圖1中所示，在DME燃料的回流壓力為大約10巴并且DME燃料的溫度升高到40°C或更高時，為了防止DME燃料的氣化，將DME燃料的回流溫度調整到90°C，并且同時將燃料的供應和回流壓力調整到30巴，以使DME燃料可以保持在液態(tài)保持條件下。
[0023]為此，根據(jù)本發(fā)明的各個實施方案的用于DME燃料的共軌系統(tǒng)包括低壓燃料系統(tǒng)100、中壓燃料系統(tǒng)200以及高壓燃料系統(tǒng)300，低壓燃料系統(tǒng)100儲存氣態(tài)的DME燃料，中壓燃料系統(tǒng)200使從低壓燃料系統(tǒng)100供應到高壓燃料系統(tǒng)300的DME燃料和從高壓燃料系統(tǒng)300回流到低壓燃料系統(tǒng)100的DME燃料保持在液態(tài)，高壓燃料系統(tǒng)300從中壓燃料系統(tǒng)200接收保持在液態(tài)中的DME燃料并最終將DME燃料供應到噴射器303。
[0024]低壓燃料系統(tǒng)100包括燃料箱101、第一和第二最終回流管線102和103、調節(jié)器104和止回閥105，以及清除閥106和止回閥107，燃料箱101儲存氣態(tài)的DME燃料，第一和第二最終回流管線102和103連接到燃料箱101的回流端口，調節(jié)器104和止回閥105安裝在第一最終回流管線102上，清除閥106和止回閥107安裝在第二最終回流管線103上。在該情況下，燃料箱101可以是用于液態(tài)丙烷噴射(LPI)系統(tǒng)的氣體儲存箱。
[0025]高壓燃料系統(tǒng)300具有與應用在用于柴油發(fā)動機的共軌系統(tǒng)中的結構類似或基本上相同的結構。高壓燃料系統(tǒng)300包括高壓泵301、共軌件302以及噴射器303，高壓泵301以高壓泵送來自中壓燃料系統(tǒng)200的DME燃料，共軌件302容納通過高壓泵301泵送的DME燃料并且將DME燃料供應到噴射器303，噴射器303將來自共軌件302的DME燃料噴射到燃燒室中，以便進行發(fā)動機燃燒。
[0026]特別地，中壓燃料系統(tǒng)200配置為具有液態(tài)保持條件(例如，燃料溫度90°C，燃料供應和回流壓力30巴)不使供應到高壓燃料系統(tǒng)300的DME燃料和回流到低壓燃料系統(tǒng)100的DME燃料氣化。
[0027]作為中壓燃料系統(tǒng)200的一個構造，低壓泵202安裝在燃料供應管線201上，燃料供應管線201從燃料箱101的供應端口延伸并且連接到高壓泵301。
[0028]低壓泵202對DME燃料(DME燃料可能既以氣態(tài)存在又以液態(tài)存在)加壓到大約20到30巴的壓力，以使DME燃料保持在液態(tài)中，DME燃料以大約6到10巴的壓力從燃料箱101排出。
[0029]在該情況下，調整或控制低壓泵202的行駛每分鐘轉速(RPM)以便通過反饋由噴射器303噴射的燃料量和從高壓泵301供應到共軌件302的燃料量而僅供應所需要的流量，從而能夠防止由不必要的流量的供應所造成的泵送損失。
[0030]此外，冷卻風扇203進一步設置在低壓泵202和高壓泵301之間，以便冷卻在低壓力(大約30巴)加壓的DME燃料，使其不上升到參考溫度。
[0031]當在共軌件302中的壓力超過參考值時燃料回流，通過第一、第二和第三回流管線304、305和306來排出來自噴射器303的剩余燃料和來自高壓泵301的剩余燃料。因此，冷卻模塊204安裝在第一、第二和第三回流管線304、305和306的端部。
[0032]在該情況下，因為從共軌件302和噴射器303回流的燃料被通過高壓加熱，所以冷卻模塊204使從共軌件302和噴射器303回流的燃料冷卻到預定的溫度。
[0033]作為中壓燃料系統(tǒng)200的另一個構造，儲液器(accumulator)205安裝在冷卻模塊204的排出端口上。
[0034]第一和第二最終回流管線102和103連接到儲液器205以使DME燃料回流到燃料箱101，而調節(jié)器104和止回閥105安裝在連接至燃料箱101的第一最終回流管線102上，如上所述，清除閥106和止回閥107順序地安裝在第二最終回流管線103上。[0035]同樣，連接到燃料供應管線201的燃料供應輔助管線206連接到儲液器205，燃料供應管線201從低壓泵202連接到高壓泵301。
[0036]在該情況下，儲液器205儲存從冷卻模塊204回流的燃料并且儲存可以從低壓泵202供應到高壓泵301的剩余燃料。
[0037]作為中壓燃料系統(tǒng)200的另一個構造，壓力調節(jié)裝置207 (比如背壓調節(jié)器(backpressure regulator)或壓力控制閥(PCV))設置在儲液器205和第一最終回流管線102的調節(jié)器104之間并且將回流的燃料調整在預定壓力以便保持回流的燃料處于液態(tài)。
[0038]此處，具有上述結構的用于DME燃料的共軌系統(tǒng)的運行的流程將被描述如下。
[0039]首先，如果用于發(fā)動機運行的發(fā)動機啟動(IG On)，則低壓泵202通過發(fā)動機控制單元(ECU)的控制在最大流量條件下運行，以使中壓燃料系統(tǒng)200在中等壓力下得以配置。
[0040]也即，低壓泵202對DME燃料(DME燃料可以既以氣態(tài)存在又以液態(tài)存在)加壓到大約30巴的壓力，以使DME燃料保持在液態(tài)中，DME燃料以大約6到10巴的壓力從燃料箱101排出。
[0041]可以調整或控制低壓泵202的行駛RPM以便通過反饋由噴射器303噴射的燃料量和從高壓泵301供應到共軌件302的燃料量而僅供應所需要的流量或燃料量，從而能夠防止由不必要的流量的供應所造成的泵送損失。
[0042]將燃料以30巴從低壓泵202到高壓泵301加壓的原因在于，在FIE(高壓泵、共軌件、噴射器等)中的燃料得以保持在液態(tài)，以便能夠改善FIE的平滑的潤滑性和耐久性。
[0043]在該情況下，如圖2的①所示，在啟動的早期階段或燃料切斷條件下，除了供應到高壓泵301，從低壓泵202供應的DME燃料還沿著燃料供應輔助管線206供應到儲液器205，以便能夠將從低壓泵202供應到高壓泵301的DME燃料的供應壓力調整到預定壓力(20到30 巴)。
[0044]更具體而言，在可能發(fā)生快速燃料壓力變化的運行條件下，類似于由于汽車快速停車或空載駕駛(燃料切斷行駛)使得消耗的燃料量快速減少的情況，或由于快速加速使得消耗的燃料量增加的情況，將從低壓泵202供應的DME燃料供應到儲液器205。因此，儲液器205使燃料供應壓力調整到預定壓力(20到30巴)。因此，能夠改善FIE的部件的耐用性和穩(wěn)定性。
[0045]通過該方式，當?shù)蛪罕?02以20到30巴的壓力對DME燃料加壓并且將DME燃料供應到高壓泵301時，高壓泵301以大約800巴的高壓對DME燃料加壓并且將DME燃料供應到共軌件302。在共軌件302中的DME燃料通過噴射器303噴射到發(fā)動機燃燒室中。
[0046]在該情況下，從低壓泵202供應到高壓泵301的全部燃料中沒有進入共軌件302的剩余燃料通過第三回流管線306回流到冷卻模塊204，并且當共軌件302中的壓力超過預定值時從共軌件302清除的燃料通過第二回流管線305回流到冷卻模塊204。來自噴射器303的剩余燃料以氣態(tài)回流到冷卻模塊204。
[0047]除了高壓泵301，從共軌件302和噴射器303回流的剩余DME燃料通過冷卻模塊204聚集到儲液器205。在該情況下，通過壓力調節(jié)裝置207 (比如背壓調節(jié)器或壓力控制閥(PCV))均勻地調整儲液器205的壓力。而且，在儲液器205中聚集的燃料不直接回流到燃料箱101而作為用于將燃料再次供應到高壓泵301的容器。
[0048]因此，如圖2的②所示，除了從低壓泵202供應到高壓泵301的燃料之外，儲存在儲液器205中的燃料也供應到高壓泵301。因此，低壓泵202僅供應全部燃料供應量的除了從儲液器205供應的燃料之外的燃料量，以便能夠降低低壓泵202的泵送損失。
[0049]如果儲存在儲液器205的燃料量超過參考值，則超過參考值的燃料通過第二最終回流管線103得以排出，然后經(jīng)過清除閥106和止回閥107并且回流到燃料箱101。
[0050]同時，從壓力調節(jié)裝置207排出以便均勻調整儲液器205的壓力的燃料量經(jīng)過安裝在第一最終回流管線102上的調節(jié)器104和止回閥105，然后回流到燃料箱101。
[0051]如上所述，本發(fā)明的各個方面提供了許多優(yōu)點。例如，中壓燃料系統(tǒng)配置為使得DME燃料能夠保持液態(tài)，該中壓燃料系統(tǒng)設置在高壓燃料系統(tǒng)(高壓泵、共軌件，以及噴射器)和低壓燃料系統(tǒng)(燃料箱)之間并且將燃料的供應和回流壓力保持在大約20到30巴。由于DME燃料保持在液態(tài)，因此能夠改善高壓燃料系統(tǒng)的潤滑性和耐久性。
[0052]用于儲存供應和回流燃料的儲液器設置在中壓燃料系統(tǒng)中，并且通過使用壓力調節(jié)裝置(比如背壓調節(jié)器或壓力控制閥(PCV))對包括儲液器的中壓燃料系統(tǒng)的管線壓力均勻地進行調整，從而使燃料能夠保持在液態(tài)。
[0053]在快速運行條件-變化(快速加速、燃料切斷)條件下，儲液器儲存部分供應燃料，從而作為保護高壓燃料系統(tǒng)的部件的阻尼器(damper)。
[0054]在回流的燃料得以冷卻并且儲存在儲液器中之后，燃料再次供應至高壓泵，并且僅將全部供應燃料量中除了從儲液器供應的燃料之外的燃料量從低壓泵供應到高壓泵，從而能夠降低低壓泵的泵送損失。
[0055]前面對本發(fā)明具體示例性實施方案所呈現(xiàn)的描述是出于說明和描述的目的。前表面的描述并不想要成為毫無遺漏的，也不是想要把本發(fā)明限制為所公開的精確形式，顯然，根據(jù)上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案并進行描述是為了解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現(xiàn)并利用本發(fā)明的各種示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發(fā)明的范圍意在由所附權利要求書及其等價形式所限定。
【權利要求】
1.一種用于二甲醚燃料的共軌系統(tǒng)，包括: 低壓燃料系統(tǒng)，所述低壓燃料系統(tǒng)以氣態(tài)儲存二甲醚燃料； 中壓燃料系統(tǒng)，所述中壓燃料系統(tǒng)以液態(tài)保持從所述低壓燃料系統(tǒng)供應到高壓燃料系統(tǒng)或從所述高壓燃料系統(tǒng)回流到所述低壓燃料系統(tǒng)的二甲醚燃料；以及 所述高壓燃料系統(tǒng)，所述高壓燃料系統(tǒng)接收來自所述中壓燃料系統(tǒng)保持在液態(tài)的二甲醚燃料，并且將二甲醚燃料供應到噴射器。
2.根據(jù)權利要求1所述的用于二甲醚燃料的共軌系統(tǒng)，其中所述低壓燃料系統(tǒng)包括: 燃料箱，所述燃料箱以氣態(tài)儲存二甲醚燃料； 第一最終回流管線和第二最終回流管線，所述第一最終回流管線和所述第二最終回流管線連接到所述燃料箱的回流端口； 調節(jié)器和止回閥，所述調節(jié)器和所述止回閥安裝在所述第一最終回流管線上；以及 清除閥和止回閥，所述清除閥和所述止回閥安裝在所述第二最終回流管線上。
3.根據(jù)權利要求1所述的用于二甲醚燃料的共軌系統(tǒng)，其中所述高壓燃料系統(tǒng)包括: 高壓泵，所述高壓泵以高壓泵送來自所述中壓燃料系統(tǒng)的二甲醚燃料； 共軌件，所述共軌件容納通過所述高壓泵泵送的二甲醚燃料，并且將二甲醚燃料供應到噴射器；以及 所述噴射器，所述噴射器將來自所述共軌件的二甲醚燃料噴射到燃燒室中以便進行發(fā)動機燃燒。
4.根據(jù)權利要求1所述的用于二甲醚燃料的共軌系統(tǒng)，其中所述中壓燃料系統(tǒng)包括: 低壓泵，所述低壓泵以使二甲醚燃料保持在液態(tài)的壓力將在所述燃料箱中的二甲醚燃料供應到所述高壓泵； 儲液器，所述儲液器儲存從所述低壓泵供應到所述高壓泵的二甲醚燃料的部分和從所述高壓燃料系統(tǒng)回流的二甲醚燃料； 燃料供應輔助管線，所述燃料供應輔助管線從燃料供應管線分叉并且流體連接到所述儲液器，其中所述燃料供應管線設置在所述低壓泵和所述高壓泵之間；以及 壓力調節(jié)裝置，所述壓力調節(jié)裝置設置在所述儲液器和所述第一最終回流管線之間并且以預定壓力保持所述儲液器的壓力，回流的燃料在所述預定壓力下保持液態(tài)。
5.根據(jù)權利要求4所述的用于二甲醚燃料的共軌系統(tǒng)，其中所述第一最終回流管線和所述第二最終回流管線設置在所述儲液器和所述燃料箱之間，用于使二甲醚燃料回流到所述燃料箱。
6.根據(jù)權利要求4所述的用于二甲醚燃料的共軌系統(tǒng)，其中所述低壓泵的行駛每分鐘轉速調整為通過反饋由所述噴射器噴射的燃料量和從所述高壓泵供應到所述共軌件的燃料量而供應所需要的燃料量。
7.根據(jù)權利要求4所述的用于二甲醚燃料的共軌系統(tǒng)，進一步包括冷卻模塊，在從所述共軌件回流的燃料、從所述噴射器回流的剩余燃料，以及從所述高壓泵回流的剩余燃料流入所述儲液器之前，所述冷卻模塊對這些燃料進行冷卻。
8.根據(jù)權利要求4所述的用于二甲醚燃料的共軌系統(tǒng)，其中所述壓力調節(jié)裝置包括背壓調節(jié)器或壓力控制閥。
【文檔編號】F02M21/02GK103912407SQ201310193781
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年5月22日 優(yōu)先權日:2012年12月28日
【發(fā)明者】李柱光 申請人:現(xiàn)代自動車株式會社