CN100430594C

CN100430594C - 用于高压管道的泄漏报警装置

Info

Publication number: CN100430594C
Application number: CNB2004800304482A
Authority: CN
Inventors: J·伦科宁
Original assignee: Wartsila Finland Oy
Current assignee: Wartsila Finland Oy
Priority date: 2003-10-17
Filing date: 2004-10-04
Publication date: 2008-11-05
Anticipated expiration: 2024-10-04
Also published as: ATE464471T1; FI20031522A0; WO2005038232A1; KR20060095758A; FI20031522A; EP1680592A1; KR101130388B1; DE602004026614D1; FI119702B; CN1867762A; EP1680592B1

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机中的高压***，尤其涉及泄漏报警装置。其构思是将高压管道的泄漏流动空间通过阀与扩展空间连通并可以测量该泄漏流动空间内的压力。该阀可为压力测量提供对流动空间的体积在操作上的必要的限制，并同时可作为可能的过高压力及泄漏燃油的排出通道。在发动机外部的直接通道可作为扩展空间。另一种选择是采用与燃油回收***相连的持续泄漏通道作为扩展空间。

Description

用于高压管道的泄漏报警装置

发明领域

本发明涉及用于内燃机的高压管道***，本发明尤其涉及泄漏报警装置。

发明背景

许多内燃机，尤其是大型内燃机，均设有可供高压燃油流动的燃油管道，这些管道通常叫做高压管道。例如在柴油机中，通常会将燃油管道设置于另一管状套筒中，以便在外套筒中接收可能泄漏的燃油。当***中发生泄漏的时候，泄漏的燃油会从柴油机中流出并流入外层的管状套筒中。例如欧洲专利第A 0002385号及第A 0786593号揭示了上述解决方式。

为了探测相应装置中的泄漏，举例来说，业界使用了各种塞子，通过松开这些塞子来探测是否存在泄漏。另一种常用的方法是使用可分离式软管，通过拆开这些软管也可以探测是否存在泄漏。然而，上述公知的方法是比较基本的，使用上述探测方法找出泄漏的位置会花费很多时间而且工作量也很大，因为需要将软管和塞子轮流松开直至找到泄漏位置。

英国公开专利第A 2060800号揭示了一种可用于发动机的双层管壁的燃油管道中的装置。通过这种装置，泄漏的燃油可以从由外壁形成的流动通道排出。根据该公开专利的记载，这种装置需要和喷油泵支管配合使用并将装置出口与公共排出管路相连。按照该文献说明书，该装置还具有活塞件，当泄漏发生时活塞会移位以便泄漏的燃油可通过该装置导入到排出管路中，同时该活塞件的塞体会伸出来指示泄漏。然而，将这种装置尤其在应用于配备了共轨储油喷射***的大型发动机时会有困难，该***的燃油管道***是非常庞大的，而且具有很多分支管道。如果采用这种公开的解决方案，那么会导致该***变得非常分散，因此使用和维护都变得很困难。

图1中示出了一种更为先进的燃油供给***。该图中示意示出了可应用于内燃机尤其是大型内燃机的燃油供给***的一部分。大型内燃机指例如可应用于船舶或者发电厂的用于产生热和/或电的主、副内燃机。通常，这种大型内燃机为柴油机。更为准确地说，图1所示为一种称为共轨式柴油机的示例。

为清楚起见，该内燃机非常示意地示出并且这种内燃机可以是一种已知类型。比较详细地示出的主要是气缸13和气缸盖12。在其中的两只气缸13中示出了位于上部的活塞23，燃油从燃油箱2中由输油泵1通过燃油管道3送至每个高压泵4，燃油在高压泵4中被升压至喷油器11所需的足够的喷射压力。高压泵4与蓄压装置6连通，燃油由高压泵4输送至蓄压装置6，然后从蓄压装置通过燃油岐管7输送至喷油器11。

从位于气缸盖12处的喷嘴11中有一些燃油在持续泄漏，其会经过泄漏管道14送至与燃油回收***相连的持续泄漏通道15。在高压泵4处也有一些正常泄漏的燃油，其会通过泄漏管道24送至泄漏管道15。

因此，图1的示例中优选包括将燃油经高压泵4送至蓄压装置6及燃油从蓄压装置再经喷油器11送至发动机气缸13的装置总成。每一蓄压装置6与至少两个喷油器11相连并配备有自己的高压泵4。高压泵4通过燃油供给管道5与蓄压装置6相连，蓄压装置6通过燃油岐管7与喷油器11相连，蓄压装置6之间通过燃油连接管道8而相连。因此，至少上述燃油供给管道5、燃油岐管7及燃油连接管道8是由双层壁的管形成的，其外层流动空间10(用于泄漏燃油)是互相连通的。因此，如果***中某处发生了燃油泄漏，泄漏的燃油会流经外层流动空间10及出口流动通道20流入泄漏燃油箱21中及与该泄漏燃油箱21相连的泄漏指示器22中，该泄漏指示器22可以是液位传感器或光学传感器用来指示泄漏燃油箱是否已满及探测泄漏。泄漏的燃油会通过节流管道27排出发动机的泄漏燃油箱21，实际具有较高压力的燃油在内层流动空间110内流动。

为定位燃油泄漏位置，上述燃油连接管道8设有至少一个燃油泄漏探测装置18，该探测装置18可以通过连接管路17与管道***的外层流动空间10相连通。燃油泄漏探测装置18包括若干泄漏识别元件，通过这些泄漏识别元件上述各外层流动空间10可相互流动连通或彼此隔绝。上述探测装置还通过连接管路19与出口流动通道20相连通。

如图1中还示出的那样，将蓄压装置6在燃油供给***中相连的燃油连接管道8还设有分隔壁9或类似结构。通过该分隔壁9，供给***中的外层流动空间10及供给***本身被分隔成几个独立的部分，图中示出了其中的两个部分。第一部分包括蓄压装置中的一个、与蓄压装置相连的喷油器及输油泵。相应地，第二部分包括另一蓄压装置、与该蓄压装置相连的喷油器及输油泵。两个部分的外层流动空间10均与燃油泄漏深测装置18相连。在这种情况下，设置在燃油连接管路中的燃油泄漏探测装置18并不总是必须的，但是在某些燃油供给***中及发动机中，燃油泄漏的定位只能够主要通过与蓄压装置6相连的燃油泄漏探测装置来测出。

图1中用虚线框出的区域25描述了被称作发动机热箱的部分。因此该图示出了安置于热箱内的装置。

图2是热箱的剖视图。热箱是由盖28和发动机机体以及其它部件29限定的区域，盖区域利用了发动机产生的热能。既然盖28可以被打开，装置的状态就可以很容易地被检查。为了简化的原因，燃油泄漏探测装置18及必要的连接管路17、19在图2中仅以管道210表示。此外，图2是一个原理示意图，因此并未将所有可能安置于热箱内的装置都图示出。图3是内燃机31的外部视图。上述热箱通常位于发动机的上边缘处，其盖28可在此处被打开。

图4示出了燃油泄漏探测装置的另一种应用。图4以示例的方式详细展示了高压管道5、7及8中即在高压管道的接头处(例如在气缸盖或蓄压装置)的燃油泄漏的定位。在该实施例中采用了与蓄压装置6的外层流动空间10相配合的销41、与销41匹配的壳体42及弹簧加载的球43。弹簧加载的球43或类似物通过与设于销41中的并且与球43或类似物配合的凹槽或类似结构(未图示)来维持销41在正常位置处。当燃油泄漏发生在管道8处(或其他高压管道，该高压管道的外层流动空间10通过图4所示的单独通道与管道8连通)，上述销壳体的压力空间44内的压力开始升高。通过对上述弹簧加载的球43或类似物及凹槽或类似结构的合理设计，可以确定压力空间44内的压力，该压力使得销41开始在销壳体42中向外移动直至图4所示位置处。此时，泄漏的燃油会通过通道45向前排出，直到流入泄漏指示装置22中。因此，此处销41是作为设置成与蓄压装置6的壁体配合的动作元件。在泄漏燃油压力的影响下，销相对于蓄压装置的位置可发生变化，并且基于该销相对于蓄压装置的位置，泄漏的燃油可导入燃油管道的外层流动空间中来探测泄漏。根据该实施例的解决方案，泄漏的燃油即使在定位阶段也不会流出***外。然而该泄漏是通过销探出壳体外来指示的。从图4中可以看出，销的使用使得***的设置变得复杂且成本高昂。

与已知的解决方案相关联的问题之一还在于开始泄漏与报警间的延迟时间过长。燃油泄漏的数量小于泄漏通道的体积，因此从开始泄漏至报警装置(例如泄漏指示元件及泄漏燃油箱)作出反应需要花费相当长的一段时间。此外，在某些发动机类型中，高压管道的泄漏通道是设置于上述热箱外的，如此每次报警后都需要清理管道，因为泄漏的燃油堵塞了这些管道。相当普遍的问题还存在于对于高压管道的泄漏，节流通道与泄漏箱的调整通常不正确。

发明简述

本发明的目的在于消除上述提及的现有技术中的问题。该目的如权利要求中所述的那样来实现。本发明的构思是：将高压管道的泄漏流动空间通过阀与扩展空间连通并可以测量该泄漏流动空间内的压力。该阀例如是止回阀可为压力测量提供对流动空间的体积在操作上的必要的限制，并同时可作为可能的过高压力及泄漏燃油的排出口。

发动机外部的直接通道(如槽式构造或管道)可作为扩展空间，可能泄漏的燃油(还有同时产生的过压)可通过该通道排入外界。在实际应用中，还需要配合使用与上述通道的出口相连的泄漏燃油收集器。另一优选方式为将与燃油回收***相连的持续泄漏通道作为扩展空间。采用该持续泄漏通道的好处在于：该持续泄漏通道会预先安装于内燃机中，因此很容易就可将带有阀的泄漏管道设置于高压管道与正常泄漏管道之间。泄漏管道与泄漏流动空间的组合体积共同形成可被阀限制的体积，在该体积中压力传感器可测量压力。

因此，本发明是关于在内燃机中用于高压管道中的泄漏的装置，该装置包括至少一个阀及至少一个压力传感器，在该装置中泄漏管道通过上述阀与扩展空间连通，在该装置中压力传感器与由泄漏管道及外层流动空间的共同流动空间连通。

附图说明

以下参照附图说明本发明，附图中，

图1为现有技术的用于高压管道泄漏装置的一个示例的示意图。

图2为图1所示装置的一个示例的剖视图。

图3为内燃机的一个示例的外部视图。

图4为使用燃油泄漏指示销的一个示例的示意图。

图5为本发明的装置的一个示例的示意图。

图6为图5所示装置的一个示例的剖视图。

发明描述

图5示出了按照本发明的装置的一个示例。该装置是基于在图1所示的装置，但是做了改进以与本发明相符合。在该示例中，与蓄压装置6相连的高压管道8的外层流动空间10通过泄漏管道53与内燃机的持续泄漏通道15相连。在该泄漏管道53上设置有阀51，优选采用止回阀。该阀51可限制外层流动空间10的总体积及与外层流动空间10相连的泄漏管道的体积。值得注意的是，仅位于阀51和高压管道8之间的泄漏管道体积的那个部分是包括在上述受限总体积内的。

该受限总体积内的压力由压力传感器52测得。该压力传感器52优选设有输出端以将测得的压力数据传输至例如控制中心。当在上述高压管道中发生泄漏时，受到阀51限制的上述体积的压力值会快速升高，此时压力传感器52会作出反应。因此，泄漏与报警之间的延迟被最大限度的缩短了。

泄漏入外层流动空间10内的燃油，也就是泄漏燃油，会通过由于压力升高而打开的阀51而排入持续泄漏通道15中。因此，上述阀51不仅可以提供受限体积(即由泄漏管道及外层流动空间10所形成的公共流动空间)，还可以为泄漏的燃油提供流出发动机外的排出口。该装置还装设有压力传感器。

如图5所示，高压管道8被分隔元件9(分隔壁)分成两个独立的体积。第一体积中的压力由与泄漏管道53相连的压力传感器52测量；第二体积中的压力由与高压管道8直接相连的压力传感器52测量。因此压力传感器的位置取决于与暴露给测量使用的体积相连接的***的构造。同样的，泄漏管道53也可以按照适合于应用的方式来实现。例如泄漏管道可以是钻或铣出的通道。

阀51的位置也依赖于***的构造。如果泄漏管道的长度很短，则阀51的位置就没有太多可选择的空间；如果泄漏管道的长度比较长，则阀51的位置就可相对自由的设置。图5和图6显示上述正常的泄漏管道优选是位于热箱内部的。

泄漏管道还可以与一个(如果优选为一个的话)通道连通，其形成迅速、尽可能直接地通向发动机外部的通路。因此，上述与发动机的燃油回收***相连的用于将泄漏燃油从高压管道中排出发动机外的持续泄漏通道就不必要了。甚至，泄漏管道自身也可以形成有与发动机外部直接连通的通道。选择上述何种结构构思取决于***其余部分的构造。然而，在大部分的发动机中都安装有持续泄漏通道，因此总是想到通过该持续泄漏通道来将燃油排出发动机外。另一方面，为防止环境污染，将泄漏燃油直接导出发动机外的通道最好与位于发动机外的收集泄漏燃油的收集器配合使用。因此，大部分发动机的常规做法是利用现有的持续泄漏通道。

在本发明的实施例中，由于采用了位于热箱内部的正常泄漏通道，当报警后无须对通道进行单独清洗。热箱的热量可以使通道中的泄漏燃油流动通畅，因此不会凝固。当发生泄漏后，泄漏通道仍处于良好状态可为下一次可能发生的泄漏作好准备。因此，有利的是操作元件、压力传感器和阀等均可设置于热箱内部。

由于测量是由压力传感器来完成的，因此与其连接的泄漏燃油箱21及节流管道27都是不必要的。

高压管道的内层流动空间的压力一般最大约为1600巴(在CR式发动机中)，因此当管道发生破裂时，该压力会释放入外层流动空间10中并最终进入泄漏管道53，由此该压力也降低。由于压力的升高，阀也会打开让压力释放入外部空间。在本文中上述外部空间被称做扩展空间。如可以从所述实施例中得出的结论，从发动机出来的直接通道或者是与发动机燃油回收***连接的持续泄漏通道可以作为扩展空间。其它结构构思也可以设想用于要求的扩展空间。在实现本发明的设置之前还需要考虑泄漏燃油排放通道道中的压力的影响，否则发动机很容易被损坏。

由于高压管道内的压力可以足够快的速度释放到足够大的体积内，泄漏管道及其他所用通道的尺寸不会产生任何问题。压力传感器可在例如0.1巴的压力差异下时工作，阀51可在0.2巴的压力差异下时工作。因此，在允许上述压力和泄漏燃油排入扩展空间之前，压力传感器52的更可靠的操作已被启动。当然，压力传感器与阀还可以有其他操作参数。

由于本发明的发动机构造中不再需要单独的通道***或驱动器，因此可节约成本。将图5与图1比较可以看出，在本发明的结构构思中不必具有带有必需的连接管路17、19的泄漏燃油探测装置18、带有要求的装置的出口流动通道和泄漏箱21。压力传感器及阀的成本低于降低的成本。

还可以为发动机的每一气缸单独设置控制元件，因此上述压力传感器与阀的组合可连接至每一气缸的喷油器管道，也就是为气缸输送燃油的高压管道。压力传感器和/或阀还可以与位于高压泵与蓄压装置之间的高压管道相连或与位于蓄压装置之间的高压管道相连。

因此，本发明实现了燃油泄漏与报警之间的更短的延迟和低成本的结构构思。此外，由于可能的泄漏后无须对泄漏通道***进行清洗，因此本发明还降低了维护的需要并增加了可靠性。

以上所述的燃油泄漏探测装置的实施例是相互独立的，但是也可以在同一发动机中选择根据不同实施例操作的几种基本构思。在本发明的范围内还可以组合不同实施例的操作原理。上述发动机可以是标准发动机、共轨式发动机或其他类型发动机。发动机可以是任何类型的内燃机，优选为柴油机。

因此很清楚的是上述技术方案的示出只是示例性的，因此本发明不限于上述实施例，而是在所附权利要求的范围内可以设想出其它的一些改变。

Claims

1.一种在内燃机中用于高压管道泄漏的装置，在该装置中，所述高压管道是双层管壁的燃油管道，该燃油管道包括用于燃油的内层流动空间及用于可能的泄漏燃油的外层流动空间，该装置包括至少一个与所述外层流动空间连通并将可能的泄漏燃油导出的泄漏管道，其特征在于：该装置包括至少一个压力传感器及至少一个阀，所述阀和所述压力传感器是彼此独立的部件，在该装置中，所述泄漏管道通过所述阀与扩展空间连接，并且在该装置中，所述压力传感器与泄漏管道及外层流动空间的共同流动空间相连接；在这种情况下，由于可能的泄漏燃油，在所述压力传感器中检测到所述共同流动空间中升高的和/或正在升高的压力而发出报警并且执行阀的开启，将泄漏的燃油导入所述扩展空间。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述扩展空间由发动机的持续泄漏通道形成，该持续泄漏通道与发动机的燃油回收***相连通。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述扩展空间由内燃机外部的通道形成。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述泄漏管道、阀及压力传感器均位于热箱内。

5.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述泄漏管道、阀及压力传感器均位于热箱内。

6.如权利要求2所述的装置，其特征在于：所述泄漏管道、阀、压力传感器及持续泄漏通道均位于热箱内。

7.如权利要求2或6所述的装置，其特征在于：所述持续泄漏通道通过管道与所述燃油回收***连通。

8.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：所述压力传感器设有从所述压力传感器传输测量数据的输出端。

9.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：所述压力传感器和/或阀与为气缸供应燃油的高压管道相连。

10.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：所述压力传感器和/或阀与位于高压泵和蓄压装置之间的高压管道相连。

11.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：所述压力传感器和/或阀与位于蓄压装置之间的高压管道相连。

12.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：所述阀为止回阀。

13.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：所述内燃机为共轨式发动机。

14.如权利要求1至6中任一项所述的装置，其特征在于：所述内燃机为柴油机。