内燃机燃料系统的制作方法

专利名称：内燃机燃料系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用液体燃料的内燃机的供应。
本发明尤其涉及针对这种发动机的燃料系统，该燃料系统能够用于供以挥发性液体燃料的发动机，以及用于供以诸如那些有时被称为(根据国家和地区)柴油或道路车辆用柴油的重质液体燃料的发动机。本发明还涉及生产这种系统的方法。
背景技术：
加强环境保护的要求使得世界上许多地区的国家和国际权利机构在许多领域特别是机动车辆运输领域加强了对污染物排放方面的管理限制。因此，机动车辆生产商已经开始进行旨在降低颗粒物排放(尤其是针对柴油机)及某些污染气体(NOx、CO等)排放的研究工作。这些研究项目很大程度上导致了在燃料、发动机和排出气体等等中加入特定的添加剂(如一些金属盐、尿素、氨和氨基甲酸盐等)。
对于由柴油发动机驱动的车辆，机动车辆生产商通过为这些车辆装配颗粒过滤器，已经提供了对于颗粒排放问题的解决办法，该过滤器设置于排放燃烧气体到大气中的排放系统内。为了恢复这些颗粒过滤器的过滤能力，有必要以有规律的时间间隔燃烧掉部分堵塞过滤器的颗粒物。为了能够使用于恢复再生颗粒过滤器的周期循环自动化，已经有必要找到一种方法，该方法借助发动机本身燃烧参数的适当的临时调节，来降低这些颗粒物的燃烧温度，使之与排出气体中所能达到的最高温度一致。已经认识到，使用一定数量的化学燃烧添加剂是必要的，从而使排放气体中固体颗粒的燃烧温度可以降低到与发动机内的及颗粒物完全消除的燃烧相一致的温度水平。已经设计了液体添加剂储存器，用于安装到柴油机动车辆的燃料储存器上面、里面或靠近该燃料储存器，该液体添加剂储存器的体积小于燃料储存器的体积。
因此，专利申请DE 10112361公开了一种鞍状物形式的燃料储存器，里面包括靠近泵安置的添加剂储存器，该泵是用来平衡储存器不同部分的燃料液面。这样的系统是紧凑的，但具有的缺点是，必须独立地生产添加剂储存器，然后再装到燃料储存器内。此外，这样的系统限于必须计量进入燃料储存器本身的添加剂。

发明内容
因此，本发明的目的是提供一个紧凑但通用的燃料系统，其对于用轻质、挥发性碳氢化物工作的发动机的供应系统的生产适用，对用重质碳氢化物的发动机工作的供应系统的生产同样适用，并且该燃料系统不仅能将添加剂计量加入燃料储存器本身，而且可以将其计量加入燃料系统、发动机或排出系统等的任何其他部分。
从而，本发明涉及用液体燃料工作的内燃机的燃料系统，该内燃机包括供所述燃料使用的燃料储存器，以及包括有形成于燃料储存器壁凹部的室的添加剂储存器。
在本陈述中，燃料系统是多个室组成的组件，这些室是为了装入机动车辆或固定动力装置中，并具有存储、净化、计量或传输用于供应热力发动机的燃料的主要功能。机动运载工具可以是机动车辆(例如汽车、卡车、摩托车、河船、远洋轮或飞机)或专在轨道上运行的交通工具(例如铁路机车)。固定动力装置可以包括，例如，发电设备或机床发动机的马达。
燃料被理解为指适合供应内燃机的碳氢化物。
短语“液体碳氢化物”指的是在发动机正常使用条件下在燃料系统的燃料储存器中以液态存在的碳氢化物。
短语“挥发性液体碳氢化物”指的是在293K(20℃)时饱和蒸气压大于1bar的液体碳氢化物(根据上述的定义)。通常用于供应机动车辆的热力发动机的挥发性液体碳氢化物是那些在商业上以“汽油”为名称出售的，并且是供所谓的“爆炸”火花点火的热力发动机所使用的挥发性液体碳氢化物。
短语“重质液体碳氢化物”指的是在293K(20℃)时饱和蒸气压低于1bar的液体碳氢化物。通常用于供应机动车辆的热力发动机的重质液体碳氢化物是那些在商业上以“柴油”为名称出售的，并且供以狄塞尔循环操作的压燃式热力发动机所使用的重质液体碳氢化物。
根据本发明，该添加剂储存器与燃料储存器被制成一个整体。在下面的段落里，该组件以通用术语“储存器”来表示。此储存器可以由任何与其可能容纳的每一种液体碳氢化物相匹配的材料制成。同时，此种材料必须在正常的使用压力和温度下对于挥发性液体碳氢化物和重质液体碳氢化物是化学惰性的。它可以由塑料或金属制成。在本发明的内容内，塑料可以给出很好的结果。
该储存器可以通过任何适当的方法制造。在本发明的优选实施例中，该储存器通过模制的操作被制造。在本发明的此优选实施例中，储存器的材料必须选自那些允许通过模制制造的材料。为此，热塑性材料是非常合适的。热塑性材料指的是任何热塑性聚合物，包括热塑性弹性体及它们的混合物。术语“聚合物”指的是均聚物及共聚物(特别是二元的或三元的)。这些共聚物非限定形式的例子有无规共聚物、交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物。熔点在分解温度以下的任何类型的热塑性聚合物或共聚物都是适合的。熔化范围延续超过至少10摄氏度的合成热塑性材料特别适合。作为这种材料的举例，已经存在那些具有分子量的多分散性的材料。特别是可以使用聚烯烃、乙烯多卤化物、热塑性聚酯、聚酮、聚酰胺及其共聚物。还可以使用聚合物或共聚物的混合物，以及聚合材料与无机、有机和/或天然填料(例如但不限于碳、无机盐或其他派生物、天然纤维、玻璃纤维和聚合纤维)的混合物。还可能使用由多个叠合的完整的层组成的多层结构，该整合层包括上面所描述的聚合物或共聚物中的至少一种。通常优选乙烯多卤化物和聚烯烃。经常使用的聚合物是聚乙烯。使用高密度的聚乙烯(HDPE)己经取得优异的效果。
根据本发明的系统的储存器通常连接有进料管，用于将液体燃料引入至燃料储存器。该管子可以被独立制造然后再通过任何适当的方式，例如通过焊接或粘接，被连接到储存器上。根据本发明，作为优选，把进料管与储存器模制成一个整体。
根据本发明，该储存器在其壁中包括有凹部，该凹部在其朝向储存器的外侧的面上是凹的。该凹部的形状对于界定本发明来说不重要。它可以同样好地具有曲面的形状(例如球体或卵形物的部分的形状)、圆锥或截头圆锥体的形状、或多面体的形状。优选地给予它规则的或不规则的曲面的形状。
根据本发明，在构成该添加剂储存器主要部分的凹部形成室。此室有利地设置有计量系统，该计量系统优选包括连接至喷射泵的喷射器，并出现在准备投放添加剂的地方(储存器、发动机、排出口等等)。喷射器和喷射泵可以都放置于凹部的里面或外面。计量系统优选地包括如以本申请人名义申请的FR 0320880.8中所描述的喷射泵。
当准备将添加剂加到燃料中时，添加剂储存器的室通过穿过它的开口与燃料储存器相通。这样，该室优选地包括将来自室的添加剂经过前述开口计量进入储存器的系统，所述计量系统有利地包括泵和通过前述开口的喷射器。
对于计量系统具有分配添加剂进入燃料储存器的功能的情况，它是以(例如)发动机燃料瞬时消耗量的数学函数(不一定但通常是比例函数)的量分配的。这个数量通常由单板机或专门的计算器来计算。作为替换，计量可以在刚刚装完料后，根据在进料过程中引入的燃料的数量一次进行。在这种情况下，单板机或计算器被有利地连接至用于监测燃料进料系统的开启和关闭的装置上。此装置可以包括连接至活动部件(严格地说是止动装置，或任何其他地手动或自动的关闭系统)并且在开启和关闭位置之间改变极性的电磁体。该极性状态的差别由在被告知储存器容量时将其记录下来的单板机进行监测。如果止动装置在关闭时的位置对应于单板机的静止位置，就能够计算出在系统被启动的时刻和系统再次变为稳定的时刻之间引入的燃料体积差。这个体积可以作为计算对于保持恒定添加剂浓度所必要的计量(在关闭止动装置之后执行)的基础。
更一般地，前述的室是为了作为任何添加剂、优选浆状或液体添加剂的储存器，该添加剂如前所述将被直接添加到燃料中，但也可以被引入到发动机或排出气体等中。在根据本发明的系统供柴油发动机使用的情况下，添加剂有利地包括溶解于碳氢化物溶剂的用于碳质固体颗粒(由压燃式发动机内的重质碳氢化物的不完全燃烧而产生)低温燃烧的催化剂的组合物。适合这种变体的液态添加剂的例子有碳氢化物溶液中的铁和铈盐。
添加剂储存器的室有利地由任何形状的盖子所封闭。通常地，该盖子由准备固定到凹部周边的盘构成。制成盖子的材料对于界定本发明来说并不重要。实际上，盖子应该由能够经受住内燃机燃料系统在正常使用过程中所通常承受的化学应力和机械应力的材料制成。例如，它可以由金属或合成树脂制成。在合成树脂的情况下，其有利地与燃料储存器的合成树脂相同。在一种变体中，用于计量添加剂的装置(例如喷射泵)固定在盖子上，并与以防漏方式穿过盖子的至少一个电导体相连接。此导体的目的是为该装置供电。如果是一个多路导体，还能够可选地把计量装置连接到发动机管理计算器或任何其他控制部件上。该盖子必须将室密封。这可以通过任何适当的方式来实现，并且可以是可拆卸型或不可拆卸型。可以用在根据本发明的系统中的连接方式包括焊接、粘接和卷边。作为变化，该盖子是圆形的盖子，其被旋到该凹处周界的带螺纹的环形区域上。
根据本发明的系统还优选地包括用于将添加剂引入室的进料装置。此进料装置可以包括进料管，其或者可以与燃料储存器的进料管相通或出现在燃料储存器的进料管内，或者可以独立于燃料储存器的进料管。根据本发明的有利实施例，该燃料储存器的进料管和添加剂储存器的进料管是相通的，添加剂储存器的进料管处于燃料储存器进料管内。
根据本发明的系统，除了用于引导喷射器以分配燃料的出口之外，还有利地包括用于排出添加剂储存器气体的管子，该管子还也优选终止于主燃料储存器的进料管中。常用于进料和排气管末端的止动装置有利地使这些管子，在以或多或少防漏的方式关闭，除了在该添加剂储存器处于正在进料期间。
在根据本发明的添加剂系统的这种有利形式中，用于给添加剂储存器排气的管子可以在其上部设置用于在通过进料管加满添加剂的过程结束时，为操作者视觉地指示溢流状态的装置。这些装置可以由(例如)置于排气管中的浮子组成，储存器被装满添加剂并且要通过此管溢出时，浮子就立即上升到该管子的上出口。
最后，根据本发明该变体的排气管优选设有过压和负压安全系统。此系统的目的特别是为了能够在进料过程中除去存在于添加剂储存器中的气体(过压安全)，以及在车辆运行的过程中利用空气代替逐渐消耗的添加剂的体积(负压安全)。有利地，此系统包括只有在超出给定压力阈值(如120mbar以上)才打开的阀，这为了防止添加剂的泄漏及不需要的液体、灰尘等的进入。
本发明还涉及制造如前所述的燃料系统的方法，其中-制造用于所述燃料的储存器，储存器的壁具有在其外面上凹进去的凹处；-制造盖子；-将所述盖子密封地附加至前述凹进处的周边，从而形成室；-在附加该盖子之前或之后，将添加剂引入到室内；以及-在添加剂被引入到室之前或以后，将室连接至用于计量添加剂的系统。
在此方法中，使用的术语与上面描述燃料系统所应用的术语具有相同的意义。优选地，储存器和盖子由如前所述的塑料制成，在特别优选的方式中，由热塑性材料制成，这使得它们可以通过模制而制造。可以采用任何类型适当的模制。对于储存器的制造，特别推荐吹胀挤出模制和吹胀注射模制，并且尤其是吹胀挤出模制。对于盖子，优选的是注射模制。
通过下面对附图
的描述，本发明的独特性能和细节将变得更加明显。
此图(未按比例显示)以戗面图示出了使用重质碳氢化物(如柴油)的内燃机的燃料系统。
此图中示出的燃料系统尤其是供装备压燃式(有时称为“柴油机”)内燃机的车辆使用的。该燃料系统包括由聚乙烯制成的燃料储存器，燃料储存器的壁1具有由盘3覆盖的凹部2，该盘划定了室4的界线。室4作为重质碳氢化物的液体添加剂的储存器。所述添加剂包括促进碳质颗粒或灰尘燃烧的催化剂，该颗粒或灰尘是重质碳氢化物在发动机室燃烧过程中产生的。该室4通过计量系统连接至该储存器，该计量系统包括附着在盘3上并且浸入液体添加剂中(未示出)的电喷射泵5。管子6穿过盘3，把泵5连接至喷射器7，该喷射器7通过开口(未示出)穿进储存器1的壁。通过电导体8为泵5供应电流，电导体8以防漏方式穿过盘3。出现在盘3的开口(未示出)处的管子9作为向室4装添加剂的管子。第二管子10是当添加剂储存器进料时为添加剂储存器排气的管子。当内燃机工作时，这两个管子通常都是关闭的。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明。在上述实施例中，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种用于使用液体燃料工作的内燃机的燃料系统，并且其包括供所述燃料使用的燃料储存器以及添加剂储存器，其特征在于，所述添加剂储存器包括形成于所述燃料储存器壁的凹部的室。
2.根据权利要求1所述的燃料系统，其特征在于，所述添加剂是为了被添加到所述燃料中，并且所述室通过穿过所述室的开口与所述燃料储存器相通。
3.根据权利要求2所述的燃料系统，其特征在于，所述室包括用于将来自所述室的所述添加剂通过前述开口计量进入所述储存器的系统，所述计量系统包括泵和穿过前述开口的喷射器。
4.根据权利要求2或3所述的燃料系统，其特征在于，所述添加剂在所述燃料储存器刚进料后就被加到所述燃料中，其数量由连接至能够监测所述燃料储存器的开启和关闭的装置上的单板机或计算器计算，并且所述单板机/计算器能够计算在进料过程中引入的燃料的体积，以及随后计量所述添加剂的体积。
5.根据权利要求2到4中任何一项所述的燃料系统，其特征在于-所述燃料是柴油并且所述发动机是压燃式发动机；以及-所述添加剂包括溶解于碳氢化物溶剂的、用于促进因所述发动机内的柴油不完全燃烧而产生的碳质固体颗粒低温燃烧的催化剂组分。
6.根据前述权利要求中任何一项所述的燃料系统，其特征在于，所述室由与所述燃料储存器材料相同的材料制成的盖子所封闭。
7.根据前述权利要求中任何一项所述的燃料系统，其特征在于，包括给所述添加剂储存器进料的管子，所述管子出现于给所述燃料储存器进料的管子中。
8.根据前述权利要求中任何一项所述的燃料系统，其特征在于，包括为所述添加剂储存器排气的管子，所述管子出现于给所述燃料储存器进料的管子中。
9.根据前述权利要求中任何一项所述的燃料系统的制造方法，其中-制造用于所述燃料的储存器，所述储存器的壁具有在其外面上凹入的凹部；-制造盖子；-将所述盖子密封地附加在前述凹部的周边，以便形成室；-在附加所述盖子之前或之后，将添加剂引入到所述室内；以及-在将所述添加剂引入所述室之前或之后，将所述室连接到计量所述添加剂的系统上。
10.根据前述权利要求所述的方法，其特征在于，所述储存器和盖子由热塑性材料制成，并且所述储存器通过吹胀挤出方式制造，而所述盖子通过注射法制造。
全文摘要
使用液体燃料的内燃机的燃料系统，包括供所述燃料使用的燃料储存器及添加剂储存器(4)，包括形成于燃料储存器壁的凹进去的凹部(2)的室。制造这样的燃料系统的方法。
文档编号B60K15/04GK1874908SQ200480032228
公开日2006年12月6日 申请日期2004年10月28日 优先权日2003年11月7日
发明者蒂埃里·康珀农, 奥利维耶·孔斯特曼 申请人:因勒纪汽车系统研究公司