CN108350834A - 用于开环或闭环控制燃料混合物的量的方法和设备 - Google Patents

用于开环或闭环控制燃料混合物的量的方法和设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于开环或闭环控制在燃料输送至燃料高压泵(9)之前混合到燃料中的水量的方法和设备，包括：将向燃料高压泵(9)的燃料供应划分到第一分支(2)和第二分支(3)中，所述第一分支包括文丘里管(4)，该文丘里管具有负压接头(5)，所述第二分支包括截止阀(6)；将水经由水输送管路(7)输送到文丘里管(4)的负压接头(5)上；开环或闭环控制通过文丘里管(4)抽吸的水量，方式为：为了提高在第一分支(2)中的水量，通过关闭截止阀(6)来减小在第二分支(3)中的燃料流，并且为了降低在第一分支(2)中的水量，通过打开截止阀(6)来提高在第二分支(3)中的燃料流；并且将在第一分支(2)中和在第二分支(3)中的燃料输送至燃料高压泵(9)的量控制阀(8)。

Description

用于开环或闭环控制燃料混合物的量的方法和设备
技术领域
本发明涉及一种用于开环或闭环控制水量的方法，水在燃料输送至内燃机的燃料高压泵之前混合到燃料中；并且本发明也包括一种适合用于实施该方法的设备。
背景技术
在内燃机中，长久以来获得明显的技术进步。其特点在于，在燃料消耗降低和有害物质排出量最小化的同时，持续提高升功率。如今，特别是汽油机认为是最经济的且最不受环境约束的热力机械之一。
在此，现代的燃料喷射装置调节燃料喷射时刻和燃料喷射量，例如借助于空气质量流量计的数据、施加的增压压力并且在附加地考虑废气温度和其他测量值的情况下实现。这种发动机控制为此电气地操纵各个气缸的阀(因气缸而异)、即喷射器，该喷射器代替经典的汽油机组的传统的喷嘴。
含水燃料的使用形成这样一种可能性：尤其是给汽油机也为了将来的挑战而进行准备(例如在加强的废气立法方面)，因为将水喷射到燃料中是一种能有助于达到功率提高或消耗降低以及更小有害物质排放的目标的方法。
通过喷水，由于与汽油相比高的蒸发涵，可以降低燃烧之前的新鲜气体的温度并且从而可以朝较早的重心位置那边推移爆震极限，并且降低满载消耗或者提高压缩比以便优化部分载荷消耗。
因为汽油燃料和水不能良好混合，所以在现有技术中有各种不同方法来建立用于机动车发动机的乳液：一方面有一种用于预先制备燃料-水乳液的方法。为此，水可以与少量燃料混合，并且混合物在运行中与主燃料量同时输送至喷嘴并且喷射到燃烧室中。作为替换，通过加入表面活性剂可以建立稳定的微乳液。另外，将甲醇混合到燃料中可以是有利的。
另一方面，乳液在需要时即在车辆中的现场时才能产生，并且本申请从这样的“现场”混合的乳液出发。这种乳液相对于预先混合的乳液具有如下优点：燃料的水含量在发动机运行期间可以符合需求地调节，并且水-燃料乳液的当前需要的量和组分于是可以输送至燃料高压泵或者共轨喷射装置。
燃料与水的混合另外也可以直接地在喷射器上进行，因为混合地点越靠近燃烧室，则在乳液产生与提供之间的时间跨度并且从而“丝时间”越小。
对于喷水，在现有技术中采用水泵，借此能够符合需求地输送需要混合到燃料中的水量。
发明内容
本发明的目的是，实现一种能够简单地实现的方法和一种简单地构造的设备，用于开环或闭环控制混合到燃料中的水量。
本发明在第一方面中通过一种用于开环或闭环控制水量的方法达到所述目的，水在燃料输送至内燃机的燃料高压泵的量控制阀之前混合到燃料中。所述方法包括：将向燃料高压泵的燃料供应划分到第一分支和第二分支中，所述第一分支包括在燃料路径中在燃料前输送泵(燃料电泵)下游的文丘里管，该文丘里管具有负压接头，所述第二分支包括截止阀。经由水输送管路实现水到文丘里管的负压接头的输送。通过文丘里管抽吸的水量的开环或闭环控制以如下方式实现：为了提高在第一分支中的水量，通过关闭(“不完全关闭”也落在“关闭”的范围内)截止阀来减小在第二分支中的燃料流；并且为了降低在第一分支中的水量，通过打开(“部分打开或更大程度地打开”也落在“打开”的范围内)截止阀来提高在第二分支中的燃料流。在第二分支中的燃料和在第一分支中的燃料-水混合物于是输送至燃料高压泵的量控制阀。
本发明的第二方面是一种用于将开环或闭环控制的水量混合到内燃机的燃料供应中的设备，该内燃机包括具有量控制阀的燃料高压泵。所述设备具有引导至量控制阀的燃料输送管路，该燃料输送管路分支成第一分支和第二分支。在第一分支中设有文丘里管，该文丘里管具有负压接头，并且在第二分支中有可调节的截止阀。另外设有水输送管路，其连接在文丘里管的负压接头上；以及设有燃料输送管路的第一和第二分支至燃料高压泵的量控制阀的连接部。
通过本发明节约了在现有技术中设置的在燃料输送线路中的水泵。该水泵被文丘里管和截止阀代替，该文丘里管没有能机械地运动的部件，对于截止阀，在现有技术中有良好地适合的并且尤其是稳健的实施方式。因此明显降低喷水***复杂性。
要求保护的方法和要求保护的装置的各实施方式提供其他优点。
与连续地调节截止阀相比，以足够高的频率脉冲调节是特别简单和稳健的。
如果在第一分支中的水-燃料混合物和在第二分支中的燃料经由分开的输送管路引导至燃料高压泵的量控制阀，那么由于小的死体积，在要求发生变化时，得到特别快速的***反应能力。
用于完全地(或部分地)闭锁具有文丘里管的第一分支的闭锁阀允许在带有喷水的运行与不带有喷水的运行之间的快速过渡。
按本发明的方法和按本发明的设备特别是在汽油燃料中采用。
附图说明
附图如下：
图1显示按本发明的设备的一种实施方式，通过该设备实施按本发明的方法。
具体实施方式
在图1中示意性地并且抽象地显示车辆内燃机优选汽油机的燃料输送***。
燃料输送管路1与在此未描述的燃料箱、优选汽油箱连接。
燃料输送管路1划分成两个分支，即第一分支2和第二分支3。在第一分支2中存在具有负压接头5的文丘里管4，并且在第二分支3中存在截止阀6。
在负压接头5上连接水输送管路7，经由水输送管路从水箱10抽吸高纯度的或蒸馏的水，并且将其在文丘里管4中与在这里流动的燃料混合。
第一和第二分支2、3可以在文丘里管4下游又合并，如虚线管路所示；或者分开地引导至高压泵9的量控制阀8。
截止阀6被处理器11控制，该处理器可以是发动机控制器的一部分。
作为可选项，在文丘里管4的上游或下游设置闭锁阀12和单向阀13，该闭锁阀可以完全或部分地、多级或无级地闭锁第一分支2，该单向阀也许防止燃料回流到水进流区域中。单向阀也可以定位在水输送管路7中。
在第一分支2中的燃料流量越高，则文丘里管4在水输送管路7中产生的负压越大，并且因此抽吸的水量也越大。这种效应被利用来开环或闭环控制输送的水量。
流入到燃料管路1中的燃料总量通过当前的内燃机燃料需求来规定并且对于后续考察可以视为恒定的。该流过的量以流动阻力的反比分配到分支2和3中。但是通过第一分支2的流量越大，则抽吸的水量也越大。相反，当较大部分的燃料流过第二分支3时，抽吸的水量减小。
截止阀6用于电子地影响流量比并且因此影响燃料中的水份额。为此，截止阀6可以连续地或脉冲地运行，在后一情况下，占空比确定第二分支3中的流量，并且因此确定第一分支2中的流量并从而确定水量。
如果燃料需求发生变化并且因此通过两个分支2和3的流量发生变化，则截止阀6的调节一般需要适配于此，以便符合需求地调节水份额。对于处理器11，这基于表格并且也许在通过来自过程的测量值补充的情况下是可能的。对于适合的测量值，有多种不同的可能性。一种可能性是通过水输送管路7的水输送的直接测量，但也可以是间接测量，例如直接在发动机上测量；或者按照标准已经存在的发动机测量参量也可以对此是优化的。
最后，来自第二分支3的燃料和来自第一分支2的燃料-水混合物引导至燃料高压泵9的量控制阀8并且从而引导至发动机的喷嘴。为此，两个分支可以首先又合并，并且作为总管路到达燃料高压泵9。或者如在图1中描述的实施方式中那样，量控制阀8具有用于两个分支2和3的两个接头，并且在这里才有通过两个分支2、3引导的液体的混合。
特别是因为发动机的功率提高，在燃料中的混合的水可能导致提高的磨损以及其他不利效果。在发动机的部分负荷范围中有害物质发展也可以是如此低的，以致通过将水混合到燃料中来达到进一步降低不是必要的。因此有利的是，混水可以完全禁止，并且仅当暂时要求特别高的发动机功率时(在轿车中例如在超车过程期间)才混水。在水箱几乎空的情况下，也应该不再进行混水。
对于这种完全禁止混水，按图1的实施方式规定闭锁阀12，该闭锁阀完全关闭第一分支2。

Claims (9)

1.一种用于开环或闭环控制水量的方法，水在燃料输送至内燃机的燃料高压泵(9)之前混合到燃料中，所述方法包括以下特征：
将向燃料高压泵(9)的燃料供应划分到第一分支(2)和第二分支(3)中，所述第一分支包括文丘里管(4)，该文丘里管具有负压接头(5)，所述第二分支包括截止阀(6)；
将水经由水输送管路(7)输送到文丘里管(4)的负压接头(5)上；
开环或闭环控制通过文丘里管(4)抽吸的水量，方式为：为了提高在第一分支(2)中的水量，通过关闭截止阀(6)来减小在第二分支(3)中的燃料流，并且为了降低在第一分支(2)中的水量，通过打开截止阀(6)来提高在第二分支(3)中的燃料流；并且
将在第一分支(2)中的燃料-水混合物和在第二分支(3)中的燃料输送至燃料高压泵(9)的量控制阀(8)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述截止阀(6)连续地减小在第二分支(3)中的燃料流量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述节流阀脉冲地减小在第二分支(3)中的燃料流量。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，将在第一分支(2)中的水-燃料混合物在截止阀(6)下游又引回到燃料管路的第二分支(3)中。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，将第一分支(2)的水-燃料混合物和第二分支(3)的燃料经由分开的输送管路引导至燃料高压泵(9)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，作为水，采用来自水箱(10)的蒸馏水。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，水量的开环或闭环控制以如下方式实现：处理器(11)基于过程数据打开或关闭截止阀(6)。
8.一种用于将开环或闭环控制的水量混合到内燃机的燃料供应中的设备，该内燃机包括燃料高压泵(9)，所述设备包括引导至燃料高压泵(9)或量控制阀(8)的燃料输送管路(1)，该燃料输送管路分支成第一分支(2)和第二分支(3)，所述设备包括在第一分支(2)中的文丘里管(4)，该文丘里管具有负压接头(5)，所述设备包括在第二分支(3)中的可调节的截止阀(6)并且包括水输送管路(7)，该水输送管路连接在文丘里管(4)的负压接头(5)上。
9.根据权利要求8所述的设备，其包括在第一分支中的在文丘里管(4)上游的闭锁阀(12)。
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