用于将燃料蒸汽从用于内燃机的燃料供给系统导出的设备和方法与流程

本发明涉及一种用于将燃料蒸汽从用于内燃机的燃料供给系统导出的设备和方法。

背景技术：

在一些内燃机中，高压泵将燃料输送至喷射喷嘴(喷射器)，在高压泵中可能形成蒸汽泡。这些蒸汽泡可能损害车辆的热起动能力，即可能延迟发动机在停机之后在热状态下的起动。

因此，为了保证发动机的立即的热起动能力，在实时认识之后需要完全禁止蒸汽泡的形成。为此已知一些方法，其中，通过模型预测最大温度，所述最大温度在相应的运行状态下在高压泵中达到。如果该温度超过临界值，从该临界值起可能形成蒸汽泡，那么采取主动的冷却措施，例如降低冷却水额定温度和运行发动机电风扇。附加地，可以提高用来向高压泵输送燃料的前输送压力，以便限制形成蒸汽泡的范围。但是这些应对措施对于燃料消耗并且因此也对于co2排放是相关的。此外，至少一种应对措施损害舒适性。尤其是在发动机停机的情况下发动机电风扇继续运转被许多车辆用户感觉为不舒服的。

技术实现要素：

本发明的目的是，避免上述缺点并且改进内燃机的热起动能力。

所述目的通过一种具有权利要求1的特征的设备以及通过一种具有权利要求15的特征的方法达到。按本发明的设备和按本发明的方法的一些有利的和适宜的方案在有关的从属权利要求中说明。

按本发明的用于将燃料蒸汽从用于内燃机的燃料供给系统导出的设备包括设置在燃料供给系统中的容器，处于向上被限制的压力下的液态燃料处于所述容器中；并且包括导出管路，所述导出管路从所述容器引出。按本发明的设备还包括用于检测在容器中的蒸汽态燃料的检测器和耦合到检测器上的闭锁装置，所述导出管路可以与检测相关地通过该闭锁装置被释放或闭锁。

按本发明的设备的提及的容器——当然除了导出管路之外——不是气密地封闭，而是集成到燃料供给装置的流动路径中并且与之相应地也可以是燃料管路的确定的区段或者类似物。

本发明基于以下认识：如果成功地将产生的燃料蒸汽从燃料供给系统导出，那么可以放弃在开头说明的应对措施，通过这些应对措施应该禁止在燃料供给系统的高压泵中形成蒸汽泡。

按本发明的设备通过智能的并且自动的排风使得这一点成为可能，其中，仅仅蒸汽态的燃料被导出，而液态的燃料被阻拦并且保留在燃料供给系统中。

优选地，按本发明的设备的导出管路引导至燃料箱排风系统，蒸汽态的燃料可以在那里聚集并且在下一次起动内燃机时可以输送去燃烧。

为了保证，即使在按本发明的设备失灵时也不会有液态燃料从燃料供给系统逸出，所述闭锁装置优选地构造成，使得所述闭锁装置将导出管路原则上保持关闭并且仅仅在容器中检测到蒸汽态燃料时才释放导出管路。

按本发明的设备的检测器可以是适宜地安置的气体传感器。

在紧凑设计和易于装配方面，优选按本发明的设备的一些实施方式，其中，所述检测器与闭锁装置一起构成一个结构单元。

在一些确定的实施方式中，检测器和闭锁装置甚至可以构成为一个唯一的构件。

但是用于释放和闭锁导出管路的闭锁装置也可以包括可操控的阀，尤其是闭锁阀。

所述闭锁装置在检测器上的耦合要么是电气的，要么是机械的，这视闭锁装置是电气地还是机械地可操控而定。

按本发明设备的一种简单的方案以如下方式达到，即参考安装位置，所述导出管路在上方从容器引出。因为蒸汽态燃料比液态燃料具有较小的密度并且与之相应地在容器中上升，所以燃料的蒸汽态份额可以容易地向上导出，而液态份额保留在容器中。

按照本发明的一种优选的纯机械的实施方式，所述闭锁装置和检测器通过容器中的浮子构成，所述浮子的密度小于液态燃料的密度并且大于蒸汽态燃料的密度。在这种情况下，浮子用作为独立的控制元件。在容器完全用液态燃料填充的情况下，浮子被自动地向上挤压，相反，在形成气泡(蒸汽态燃料)和因此液面下降的情况下，浮子下降。浮子的这种特性可以用于导出管路的期望的闭锁和释放。

在按本发明的设备的一种优选的方案中，浮子的形状适配于在容器的上端部与导出管路之间的过渡区域的形状，使得在浮子压紧到过渡区域上时导出管路是密封的。于是除了浮子之外不需要其他构件用于两种功能：(i)燃料蒸汽的检测；和(ii)导出管路的释放/闭锁。

良好的密封例如通过基本上球形的浮子达到，其适配于锥形延伸的过渡区域。

尤其是，过渡区域可以基本上具有空心截锥的形状，其中，在截锥的周面与中心线之间的角度小于90°，并且优选地为大约88°，以便允许浮子由于其重力克服起关闭作用的浮力和起关闭作用的通过容器中的压力而产生的挤压作用力而下降。因为容器中的压力在正常情况下在闭锁装置关闭时大于导出管路中的压力，所以在浮子上合成的挤压作用力也是起关闭作用的。

出于安全原因，在导出管路中可以安置和设计截止阀，使得导出管路中的压力在截止阀的通流方向上在上游不能压开浮子。

本发明也实现一种用于将燃料蒸汽从用于内燃机的燃料供给系统导出的方法。按本发明的方法包括以下步骤：

持续地检测，是否在容器中也存在蒸汽态燃料，所述容器设置在燃料供给系统中，并且处于向上被限制的压力下的液态燃料处于所述容器中；

如果检测到蒸汽态燃料，那么释放导出管路，并且如果没有检测到蒸汽态燃料，那么闭锁导出管路；并且

通过释放的导出管路导出蒸汽态燃料，而阻挡液态燃料。

为了实施按本发明的方法，优选地设置前述类型的设备。

如已经提及的，蒸汽态燃料优选地导出至燃料箱排风系统，蒸汽态燃料在那里聚集并且输送至内燃机以便燃烧。

附图说明

本发明的一些其他特征和优点从后续的说明书和参考的附图得到。在附图中：

图1显示按本发明的用于将燃料蒸汽从燃料供给系统导出的设备的原理图；

图2显示按本发明的设备的一种机械的实施方式在第一运行状态下的适宜的剖视图；并且

图3显示图2的设备在第二运行状态下。

具体实施方式

在图1中显示用于将燃料蒸汽从用于机动车的内燃机的燃料供给系统导出的设备10的基础的功能结构。在燃料供给系统中的适宜的部位上，尤其是在高压泵中或者在高压泵上游，从容器12引出导出管路16，处于向上被限制的压力(在相对压力大约6巴的数量级)下的液态燃料14处于容器中。导出管路16引导至燃料箱排风系统，燃料容器、尤其是机动车的燃料箱可以通过燃料箱排风系统被进风和排风。

导出管路16可以自动地被释放或闭锁。为此设置阀装置，其具有闭锁装置18和耦合在闭锁装置上的检测器20。所述检测器20能够识别，是否在容器12中除了液态燃料14之外也有蒸汽态燃料。闭锁装置18原则上将导出管路16保持关闭。但是，一旦检测器20识别在容器12中存在燃料蒸汽，那么检测器20控制闭锁装置18，使得闭锁装置释放导出管路16。在这种情况下，燃料蒸汽经由导出管路16逸出到燃料箱排风系统。为此，导出管路16需要构造成，使得产生的燃料蒸汽优选地在导出管路16中聚集。例如，导出管路16可以设置成按测地学高于容器12。

如果检测器20不在识别到燃料蒸汽，则闭锁装置18又关闭导出管路16，使得理想地没有液态燃料14进入到导出管路16中。

经由导出管路16逸出的燃料蒸汽在燃料箱排风系统中聚集并且然后在下一次起动时输送至内燃机用以燃烧。

检测器20可以是独立的传感器，或者与闭锁装置18一起构成一个结构单元。检测器20和闭锁装置18也可以构成为一个唯一的构件，例如在后面进一步说明的实施方式中那样，该实施方式在图2和图3中显示。

闭锁装置18可以包括阀、尤其是闭锁阀。在检测器20与闭锁装置18之间的耦合尤其是可以电气地或纯机械地设计。在第一种情况下，闭锁装置18优选地是电气地可操控的闭锁阀。

结果，所述设备10能够实现，将燃料蒸汽从燃料供给系统导出至燃料箱排风系统，其中，液态燃料14被阻拦。

在图2和图3中描述用于将燃料蒸汽从燃料供给系统导出的设备10的一种特别简单的纯机械的实施方式。参考安装位置，导出管路16在上方从容器12引出。在容器12的上端部与导出管路16之间的过渡区域22基本上具有空心截锥的形状。

在容器12的内部有浮子24，其密度小于液态燃料14的密度。对于浮子24，例如可以选择密度为650kg/m³或更小的材料，因为商业上常见的燃料的密度大于该数值。

浮子24的形状适配于容器12的上端部与导出管路16之间的过渡区域22的形状，使得：如果浮子24被向上挤压，那么浮子理想地完全地将导出管路16密封。

在描述的实施例中，在截锥的周面与中轴线之间的角度为大约30°。浮子24是球，其直径选择为，使得：如果浮子24被向上挤压，那么存在与过渡区域22内侧的环绕的接触。

下面解释该实施方式的作用方式。如果在燃料供给系统中，更准确地说在容器12中，仅有液态燃料14，而没有燃料蒸汽，那么处于向上被限制的压力下的液态燃料14将浮子24向上朝锥形的过渡区域22的内壁挤压并且将过渡区域密封。这种情况在图2中描述。在该状态下，导出管路16被闭锁，使得液态燃料14不能从燃料供给系统逸出。

但是，如果在容器12中也有燃料蒸汽26，那么燃料蒸汽由于其明显更小的密度而上升，使得液面下降，如在图3中所示。于是浮子24也下降并且不再被挤压在锥形的过渡区域22的内壁上。导出管路16因此不再是密封的，并且燃料蒸汽26可以逸出到导出管路16中并且导出到燃料箱排风系统中。

随着燃料蒸汽26的逸出，容器12中的液面又上升，直至燃料蒸汽26完全导出并且液态燃料14将浮子24又向上挤压，使得导出管路16重新密封和因此闭锁。

参考图1的一般性的原理图，在显示于图2和图3的实施方式中，浮子24构成检测器20并且同时也构成闭锁装置18。浮子24在此满足双重功能。

为了防止，在导出管路(16)中的压力可以压开浮子(24)，可以在导出管路(16)中设置相应地设计的截止阀，所述截止阀在截止阀的通流方向上在上游相应地限制导出管路(16)中的压力。

为了尽可能有效地从燃料供给系统移除燃料蒸汽26，容器12，更准确地说容器的上端部，应该设置在高压泵或者燃料供给系统的高的点处，理想地在按测地学最高的点处。

附图标记列表

10导出设备

12容器

14液态燃料

16导出管路

18闭锁装置

20检测器

22过渡区域

24浮子

26燃料蒸汽