本发明涉及一种用于燃料消耗测量系统的压力调节装置，所述压力调节装置具有燃料供给管路，所述燃料供给管路能够与消耗装置连接并且通过所述燃料供给管路能够向消耗装置供给燃料；压力调节装置具有燃料回收管路，通过所述燃料回收管路能够回收燃料；压力调节装置具有旁通管路，燃料供给管路通过所述旁通管路与燃料回收管路流体连接，并且通过所述旁通管路能够将燃料从燃料供给管路在绕过消耗装置的情况下导引至燃料回收管路；压力调节装置具有压力调节器，通过所述压力调节器能够调节旁通管路中的自由的通流横截面。本发明还涉及一种燃料消耗测量系统，其具有燃料供给管路，燃料箱通过所述燃料供给管路与消耗装置流体连接，并且通过所述燃料供给管路能够将燃料从燃料箱借助于第一燃料泵输送给消耗装置；燃料消耗测量系统具有燃料供给管路中的流量计；燃料消耗测量系统具有燃料回收管路，所述燃料回收管路与燃料箱或所述流量计下游的燃料供给管路流体连接，并且通过所述燃料回收管路能够将燃料送回燃料箱或送回到流量计下游的燃料供给管路中；燃料消耗测量系统具有燃料供给管路中的位于流量计下游的输送泵。
燃料消耗测量系统通常包括实施燃料流的实际测量的模块，这可以通过流量计例如科里奥利流量计或并联的活塞/容积式流量计单元进行，这例如在专利文献de-as1798080中被描述，在具有燃料回收系统的测量系统中，燃料消耗测量系统还包括调节模块，通过该调节模块调节燃料供给管路中的恒定压力。
这类用于通过压力调节装置测量燃料消耗的系统例如布置在具有多个喷射阀的内燃机的共轨系统的高压燃料泵的前方。在此要么是闭合回路，在闭合回路中，燃料从实际测量设备下游的燃料回收管路输送回燃料供给管路，要么是设置有直接到燃料箱的回收管路的系统，在该回收管路中布置有第二流量计，从而可以由两个流量计之差算出燃料消耗。
为了精确地测量，重要的是，将具有恒定的供给压力(vorlaufdruck)的燃料输送给消耗装置，消耗装置尤其由具有共轨喷射系统的内燃机形成。因此已知，在旁通管路中布置设计为溢流阀的压力调节器，该压力调节器调节旁通管路中的压力并且因此也间接调节燃料供给管路中的压力，方式是，旁通管路中的增大的通流横截面提高了开放的通流横截面。但该调节是被动的，因此压降的与流量相关的变化未被考虑，由此在消耗测量中由于出现的压力波动产生误差。另外不能产生0bar的供给压力或真空压力，但这分别根据运行状态是需要的。
出于该原因开发了主动的压力调节装置，其中，除了旁通管路中的压力调节器之外，还在燃料供给管路中布置有另外的形式为减压器的压力调节器。在正的压力范围内的压力调节还通过溢流阀进行，而在供给压力的额定值处于负的范围内的情况下可以将减压器移动到节制或甚至关闭通流横截面的位置，该减压器在不受压力作用的情况下处于其完全打开的位置中，从而产生升高的压降，该升高的压降实现在后续的分支管路(stichleitung)中可以产生真空压力。该减压器需要的操纵压力可以通过溢流阀产生。
但这种实施方式的缺点是，需要两个调节元件以便能够实现0压力或真空压力，两个调节元件还相互影响，因此难以将供给压力精确地调节至恒定的实际值。因此，用于实现这种压力调节的投入较高。
因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种压力调节装置和一种燃料消耗测量系统，利用该装置和该系统可以在仪器使用和资金投入最小的情况下可靠地实现将供给压力尽可能精确地调节至恒定的额定值并且同时可以设置尽可能大的压力范围，该压力范围甚至也包含相对于大气压的0压力或真空压力作为供给压力。通过这种压力调节装置要能够实现通过保持相同的测量条件得到可再现的测量结果。
所述技术问题通过具有权利要求1的特征的用于燃料消耗测量系统的压力调节装置和具有权利要求12的特征的燃料消耗测量系统解决。
压力调节单元具有压力传感器，该压力传感器布置在旁通管路的分支点下游的燃料供给管路处，所述压力传感器与控制单元电气连接，根据所述压力传感器的测量值，通过所述控制单元能够调节压力调节器，其中，在位于压力传感器上游并且位于旁通管路的分支点下游的燃料供给管路中布置有不被调节的减压元件，由此可以通过压力调节器调节供给压力的精确的额定值并且同时使仪器使用最小化，因为仅需要一个调节元件。此外，通过减压元件也可以调节低于大气压的压力或大气压，而不需要额外的调节元件。主动调节和压力测量实现精确地调节测量条件，从而实现可再现的测量结果。
相应地，所述技术问题还通过一种燃料消耗测量系统解决，在该燃料消耗测量系统中使用这样的压力调节装置，该压力调节装置的旁通管路在流量计的下游从燃料供给管路分支出并且通入燃料回收管路中。这样的燃料消耗测量系统在较宽的额定压力范围内提供非常精确的测量值，同时仪器使用最少。
减压元件优选是止回阀，止回阀一方面防止回流并且另一方面产生尽可能恒定的、但与当前流速相关的压降，从而当压力调节器被调节至大大打开旁通管路中的通流横截面的状态中时，用简单的器件可以产生燃料供给管路中的负压。
在本发明的对此的替代设计方案中，减压元件是节流阀或挡板。这些构件也在其流入口和流出口之间产生压降，通过该压降也可以将可调节的压力范围调节至后续的燃料供给管路区段中的负压。
压力调节器优选是承受弹簧载荷的调节阀。在这种情况下，弹簧可以将调节阀的调节体要么加载到关闭阀的调节横截面的状态中要么加载到打开的状态中。总是仅当产生足够的反力用于克服弹簧力时，才发生打开或关闭。在使用由弹簧力关闭的阀的情况下，即使阀失效，也确保向内燃机充足地供给燃料，因为燃料会被完全输送至内燃机。
在优选的实施方式中，调节阀是可气动地操纵的阀。用于这种阀的空气压力可以或者通过单独的压力容器、通过在内燃机处现有的压力接头提供或者通过在建筑技术中现有的压力接头提供。这类阀的能耗非常低，同时可调节性非常好。此外，可气动地操纵的阀不易出现故障，因为没有燃料会侵入电气部件，燃料侵入电气部件可能导致腐蚀，并且在极端情况下如果燃料与电子设备接触可能引起爆炸。
用于操纵所述调节阀的气动压力有利地通过电气的先导控制阀调节，所述先导控制阀通过所述控制单元操控。该先导控制阀可以尤其是电磁地可操纵的，其中，根据压力传感器的实际值与额定值的比较给电磁体通电并且如此提供相应地被调节的压力用于操纵气动的压力调节器。
作为这些实施方式的替代，压力调节器也可以设计为电气的调节阀，该电气的调节阀通过控制单元被操控并且直接调节通流横截面。以此方式节省了额外的构件。
在本发明的另外的有利的设计方案中，减压元件可以通过绕行管路被旁通。如此一来，尽管静态的减压元件布置在燃料供给管路中，还是可以将由输送泵提供的全部压力用作消耗装置的供给压力。因此额外地扩大了可以进行测量的压力范围。
在对此进一步的实施方式中，在绕行管路与燃料供给管路的分叉点处布置有二通阀，通过该二通阀因此可以以简单的方式在两条管路之间来回切换。
此外，压力调节装置在压力传感器下游并且在消耗装置上游能够与输送泵流体连接，该输送泵通常设计为高压泵并且因此适合于在燃料供给管路中产生负压。
优选地，旁通管路通入所述燃料回收管路中，未消耗的燃料能够通过燃料回收管路被送回到压力调节装置中。尤其在具有直接喷射的柴油发动机的情况下，部分可观的燃料份额可以尤其从共轨系统的分配管被送回。
因此，在燃料消耗测量系统中，在尤其用于柴油机应用的优选的设计方式中，燃料回收管路在压力调节装置的下游从燃料供给管路或消耗装置的分配管分支出，并且在旁通管路通入燃料回收管路的通入口的上游通入压力调节装置中。
如此提供了一种用于燃料消耗测量系统的压力调节装置和一种具有这种压力调节装置的燃料消耗测量系统，通过该燃料消耗测量系统可以以高精度并且连续地得出时间分辨的通流过程，方式是可以测量燃料供给管路中的精确的供给压力并且根据这些测量值调节该供给压力。如此可靠地避免了在元件纯被动地调节的情况下由于不同的流速引起的误差。此外，这些测量可以在较大的压力范围上进行，该压力范围也包括低于大气压的负压。为此仅需要一个调节元件，从而可以减少仪器的使用并且因此减少构件的数量和降低成本。
具有按照本发明的压力调节装置的按照本发明的燃料消耗测量系统在附图中示出并且以下根据附图加以描述。
图1示出具有按照本发明的压力调节单元的按照本发明的燃料消耗测量系统的流程图。
图2示出按照本发明的压力调节单元的压力调节器。
图1中所示的燃料消耗测量系统包括燃料箱10，在燃料箱10中存储有燃料。借助于第一燃料泵12将燃料从燃料箱10泵送到燃料供给管路14中。燃料供给管路14通向消耗装置16，该消耗装置16在该实施例中设计为具有共轨喷射系统的内燃机18。相应地，燃料供给管路14通向设计为高压泵的输送泵20，该输送泵20是内燃机的一部分，并且燃料通过该输送泵20被输送到共轨分配管22中并且被压缩。分配管22与喷射阀24流体连接，燃料经由喷射阀24被喷入内燃机18的燃烧室中。
在这类系统中，通常输送的燃料量比实际经由喷射阀24喷射的更多，从而从分配管22分支出燃料回收管路26，燃料回收管路26引回到燃料供给管路14中。在这种情况下，回收的燃料量可能是喷射的燃料量的数倍。
为了测量燃料的消耗量，在燃料供给管路14中布置有流量计28。流量计28可以例如设计为科里奥利流量计，或者例如通过将容积式流量计与可移动的活塞并联连接形成。在这种情况下，为了进行测量，旋转的容积式流量计布置在燃料供给管路14中，该旋转的容积式流量计通过驱动马达被驱动。在活塞腔中，在相对于压出器的并联管路中布置有可无惯性地移动的活塞。燃料供给管路14中的体积流量变化首先引起活塞的偏移，该偏移通过位移传感器测量。测量值被提供给控制单元，该控制单元记录该位移传感器的值并将相应的控制信号传输给驱动马达，该驱动马达如此被操控，使得活塞总是移回其定义的起始位置，即体积流尽可能精确地总是通过旋转的压出器被排出。由于旋转的压出器的每个转数对应于在该时间间隔内输送的体积，因此可以由这些值计算燃料消耗量。
流量计测量燃料供给管路14中的燃料消耗。引回燃料供给管路14的燃料回收管路26在流量计28的下游并且在输送泵29的上游通入燃料供给管路14中，以便能够避免对回收的燃料的重复测量并且能够输送该燃料。在消耗装置16的燃料消耗较少的情况下，通过燃料泵12相应地仅需要将较少的燃料输送给测量系统，因此在流量计28的上游从燃料供给管路14分支出另外的回收管路30，并且当在燃料供给管路14中存在足够的压力时可以通过另外的回收管路30将燃料送回燃料箱10。为此，在该另外的回收管路30中布置有机械的压力调节器31，通过机械的压力调节器31调节流量计28前方的压力。也可以通过该机械的压力调节器31调节流量计28后方的压力。
仅当在高压泵20紧邻前方的燃料供给管路14中存在恒定的供给压力时，才能进行精确的燃料消耗测量。根据本发明，这通过压力控制装置32来实现，压力控制装置32具有从燃料供给管路14分支出并通入燃料回收管路26中的旁通管路34，其中，分支点布置在流量计28的下游并且在燃料回收管路26通入燃料供给管路14中的通入口和输送泵29的下游。在该旁通管路34中布置有调节阀形式的压力调节器36。该压力调节器36具有调节体38，该调节体38通过弹簧40承受使其离开其阀座42的载荷，以便打开通流横截面。在当前的情况下，该压力调节器36的关闭气动地实现，方式是将压力引入压力腔44中，压力腔44由与调节体38连接的膜片46限定边界，其中，抵抗弹簧力的压力作用在膜片46上，由此，一旦作用的压强和膜46的面积的乘积大于弹簧40的力，调节体38就下降到其包围通流横截面的阀座42上。
此外，压力调节装置32还包括不被调节的、即静态的减压元件48，减压元件48在本实施例中设计为止回阀，但也可以设计为节流阀或挡板，并且布置在旁通管路34的分支点50的下游的燃料供给管路14中。通过该减压元件48，在其流出口和其流入口之间产生仅与流速相关、但尽可能恒定的压降。
该减压元件48可通过绕行管路52被旁通。为此，在减压元件48的紧邻上游构造分叉点54，在该分叉点54中布置有3/2通阀56，3/2通阀56用于，供给的燃料可选地要么通过减压元件48继续流过燃料供给管路14，要么通过绕行管路52流动，同时减压元件48被旁通。绕行管路52在减压元件48的紧邻下游又通入燃料供给管路14中。
在减压元件48的下游并且在本实施例中也在绕行管路52通入燃料供给管路14中的通入口的下游、但在输送泵20的上游在燃料供给管路14处布置有压力传感器58，通过该压力传感器58测量燃料供给管路14中的供给压力。该压力传感器58将压力转换为相应的电信号，该电信号输送给控制单元60。控制单元60用于控制电气的先导控制阀62，通过先导控制阀62调节来自压力容器64或另外的压缩空气供应源的压力并将该压力输送给压力调节器36或压力调节器36的压力腔44。相应地，旁通管路34中的压力调节器36根据压力传感器58的实际值和传输给控制单元60的额定值之差被调节。
如果这时中央控制器规定，要在燃料供给管路14中的供给压力为1bar的情况下测量燃料消耗量，但实际的由压力传感器58测得的实际值仅为0.5bar，则将压力调节器36移动到进一步关闭的位置中，方式是先导控制阀62提高输入压力腔44中的压力。如此燃料供给管路14中的压力升高，直到该压力等于希望的额定值。如果规定较低的额定值，则这些额定值也可以低于大气压，因为在压力调节器36完全打开的情况下，减压元件48前方的本来就低的压力由于在该减压元件48处发生的压降而额外地减小，并且因此在某些情况下可能降至0bar或-0.5bar。在要求特别高的额定压力的情况下，压力调节器36可以完全关闭，并且还可以接通二通阀56，从而在减压元件48上不发生压降。减压元件48的旁通也可以在自大约1.5bar起的压力下就进行，以便使输送泵29的负荷较小。
因此，通过按照本发明的压力调节装置32可以在较大的压力范围上进行精确的燃料消耗测量。这些消耗测量既可以在输送泵的最大输送压力下进行，也可以在低的输送压力下进行，低的输送压力可以在燃料供给处被额外地调低至-0.8bar。因此，通过电子的调节回路在考虑由压力传感器得出的压力实际值的情况下在最短的时间内调节燃料压力额定值，从而实现高的调节精度和调节速度。这实现了燃料消耗测量系统的非常精确且可再现的测量结果，从而可以在精确地定义的测量条件下重复地进行测量并且比较测量结果。与已知的进行主动调节的压力调节装置相比，由于所使用的调节器的简单性并且待调节的元件的数量较少，因此需要的仪器使用和因此资金投入减少。
应当清楚的是，本发明不限于所描述的实施例，而是可以在独立权利要求的保护范围内进行各种修改。尤其可以考虑，使用液压或纯电气的压力调节器代替气动的压力调节器。如此可以例如直接将电气的调节阀的控制单元连同压力传感器的值用于调节阀的直接的电气控制。还应当清楚的是，已知不同地构建的燃料消耗测量系统，但该压力调节装置同样可以用于这些燃料消耗测量系统。因此，针对汽油机应用尤其取消燃料回收管路的位于旁通管路的通入口上游的区段，在汽油机应用中不发生带有始于分配器板条的回流的增加的燃料供给。