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CN105804890A - 用于能够用天然气运行的内燃机的燃料供应系统 - Google Patents

用于能够用天然气运行的内燃机的燃料供应系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于能够用天然气运行的内燃机的燃料供应系统，包括用于储存液态天然气的燃料容器(1)以及能够电驱动的、用于以高压输送液态天然气的燃料泵(2)，其中，所述燃料泵(2)实施为径向柱塞泵，所述径向柱塞泵具有带有泵柱塞(4)的至少一个泵元件(3)，该泵柱塞限界泵工作室(5)并且通过与电动马达(6)连接的轴(7)能够被驱动而做升降运动。

Description

用于能够用天然气运行的内燃机的燃料供应系统
技术领域
本发明涉及一种用于能够用天然气运行的内燃机的燃料供应系统，包括用于储存液态天然气的燃料容器以及能够电驱动的、用于以高压输送液态天然气的燃料泵。
背景技术
从公开文件DE102011088795Al中得知一种用于内燃机的燃料系统，该内燃机能够用至少两种燃料类型运行并且包括用于所述两种燃料类型中的至少一种的、电驱动的高压燃料泵。该高压燃料泵在输出侧与被两种燃料类型共用的高压管路连接，喷射装置通过该高压管路能够被用压缩的、第一或第二类型的燃料供应。第一燃料尤其可为汽油或柴油燃料，而作为第二燃料提出的是液态燃气或具有相对来说高的蒸汽压力的其它燃料。据此，作为第二燃料提出的是即使在常温中在压力下也仍保持液态的气体，例如汽车燃气(LPG，即“LiquefiedPetroleumGas(液化石油气)”)，从而对于所述两种燃料类型使用共同的高压管路总的来说是可行的。
天然气(NG，即“NaturalGas”)在常温中本身在高压下是气态的(CNG，即“CompressedNaturalGas(压缩天然气)”)。因此，为了将压缩天然气吹入到内燃机的燃烧室中，需要与用于直接喷射汽油或柴油燃料的吹入阀不同的、专门的吹入阀。因为液态天然气(LNG，即“LiquefiedNaturalGas(液化天然气)”)具有比气态天然气显著更小的体积，所以为了移动式应用通常将天然气维持在液态形式。为此，天然气被冷却至大约-160℃的温度。
据此，用天然气运行内燃机需要专门适配于该燃料类型的燃料供应系统。
发明内容
本发明的任务在于，提供这样的用于能够用天然气运行的内燃机的燃料供应系统，该燃料供应系统还简单地构造并且能够成本有利地实施。
为了解决所述任务，提出具有权利要求1特征的燃料供应系统。本发明的有利扩展方案由从属权利要求中得知。
针对能够用天然气运行的内燃机所提出的燃料供应系统包括用于储存液态天然气的燃料容器以及能够电驱动的、用于以高压输送液态天然气的燃料泵。所述燃料泵实施为径向柱塞泵并且具有至少一个带有泵柱塞的泵元件，该泵柱塞限界泵工作室并且通过与电动马达连接的轴能够被驱动而做升降运动。
据此，在所提出的燃料供应系统中使用类似于柴油燃料喷射系统用的燃料泵地构造的燃料泵。相应地，能够使用这样的径向柱塞泵的已经存在的零部件，这使结构简化并且还起到降低成本的作用。但是与已知的径向柱塞泵不同，所提出的燃料供应系统的燃料泵通过电动马达驱动，这带来进一步的优点。
根据本发明的一种优选实施方式，所提出的燃料供应系统的燃料泵的输送功率能够通过电动马达的转速控制。据此，所述燃料泵能够在空间上远离内燃机地布置，使得该燃料泵摆脱内燃机的温度影响。
优选地，电动马达布置在燃料容器外部和/或燃料泵全部地或部分地布置在燃料容器内部。即，优选地，与电动马达连接的、用于驱动燃料泵的轴相对来说长地实施。电动马达布置在燃料容器外部的优点是，几乎没有电动马达的损失热量进入储存在燃料容器中的燃料中。
此外，燃料泵优选具有能够被液态天然气充注的驱动机构室，通过该驱动机构室，所述泵元件的泵工作室能够被用液态天然气供应。据此，储存在燃料容器中的燃料通过驱动机构室被导送到泵元件的泵工作室。由此避免燃料泵的热量通过燃料进入燃料箱中，因为燃料泵的产生损失热量的零部件优先布置在驱动机构室的区域中，例如驱动机构本身以及所述轴的轴承，该驱动机构可例如构型为凸轮驱动机构或偏心驱动机构。驱动机构室还优选构造在泵壳体中，在该泵壳体中还至少区段地容纳有所述与电动马达连接的轴。
此外提出，泵元件在吸入侧具有进入阀，通过该进入阀，泵工作室能够与驱动机构室连接。所述进入阀例如可构造为简单的止回阀，该止回阀防止燃料逆着输送方向回流，从而可在燃料泵的输送运行中建立泵工作室中的压力。
泵元件在压力侧优选具有排出阀，通过该排出阀，泵工作室能够与高压管路连接。所述排出阀同样可构造为简单的止回阀，该排出阀在泵工作室中的压力超过该排出阀的预先给定的打开压力时打开。优选地，附接在该排出阀上的高压管路通过限压阀能够与驱动机构室连接。所述限压阀防止高压管路中的压力超过预先给定的极限值，因为该限压阀在此之前打开，并且将在此之前以高压输送的燃料的一部分导引回驱动机构室中。
根据本发明的燃料供应系统还优选具有蒸发器，该蒸发器在天然气的输送方向上布置在燃料泵的下游。蒸发器的该布置在燃料容器的外部进行，其中，蒸发器通过所述高压管路与燃料泵的压力侧连接。在蒸发器中，被压缩的天然气被完全转化到气态状态。
在天然气的输送方向上在燃料泵和/或蒸发器的下游还优选布置有高压存储器。被压缩的、现在是气态的天然气被储存在高压存储器中并且被维持用于吹入装置。将被压缩的气态天然气吹入到内燃机的燃烧室中可例如借助进气管进行。如果内燃机仅用天然气运行(Mono-Fuel-System，单燃料系统)，则借助火花塞进行点火。如果内燃机能够用另一种燃料、例如柴油燃料运行(Dual-Fuel-System，双燃料系统)，则可借助柴油喷射引起点火。此外，在双燃料系统中，天然气也可被直接吹入到内燃机的燃烧室中。所述直接吹入强制性地需要使用高压燃料泵，因为直接吹入仅能够在高压下进行。
有利地，所提出的燃料供应系统的燃料泵具有至少两个、优选三个泵元件。以该方式，在低驱动力矩的同时实现以高压均匀输送天然气。此外，可减小高压存储器的设置在压力侧的存储容积。此外，全部的泵元件优选通过驱动机构室被用液态天然气供应，从而驱动机构室中的压力水平低。这具有的优点在于，在轴穿通区域中密封元件的朝向电动马达的压力负载小并且改善密封。
附图说明
下面参照附图对本发明进行详细解释。附图1示出根据本发明的燃料供应系统的一种优选实施方式的示意图。
具体实施方式
该示意性地示出的燃料供应系统包括用于储存液态天然气的燃料容器1。构造为径向柱塞泵的燃料泵2布置在该燃料容器1中。燃料泵2具有多个泵元件3，所述泵元件在径向上围绕轴7地布置。在图中，为简单起见，仅示出一个泵元件3。每个泵元件3都有泵柱塞4，所述泵柱塞的第一端部限界泵工作室5而其第二端部支撑在轴7的凸轮15上。轴7通过轴承16以能够旋转的方式支承并且与布置在燃料容器1外部的电动马达6连接。通过电动马达6能够驱动轴7作旋转运动。凸轮15将轴7的旋转运动转换为支撑在该凸轮上的泵柱塞4的升降运动。轴7为了与电动马达6连接而向外引出，其中，在穿通部的区域中布置有轴密封环17。电动马达6具有转速测量器18，因为燃料泵2的输送功率能够通过电动马达6的转速控制。
轴7被容纳在泵壳体19中，该泵壳体构造出驱动机构室8。该驱动机构室8被液态天然气充注。经由进入阀9，存在于驱动机构室8中的液态天然气被导送到泵元件3的泵工作室。在那里，液态天然气被压缩并且接下来通过排出阀10释放到高压管路11中。如果高压管路11中的压力上升超过所允许的极限值，则被压缩的天然气的一部分量通过限压阀12被导引回驱动机构室8中。
高压管路11使燃料泵2的压力侧与蒸发器13连接。在那里，被压缩的、还是液态的天然气被完全转化为气态状态。然后所述气态的天然气被导送到高压存储器14，该高压存储器用于以气态的天然气供应未具体示出的吹入装置。为了监控高压存储器14中的压力和温度，在高压存储器14上布置有压力和温度传感器20。如果所述压力超过预先给定的极限值，则能够通过同样布置在高压存储器14上的限压阀21实现卸载。此外，在高压存储器14的区域中布置有调压阀22以及截止阀23。
在当前，在燃料容器1上还布置有另一个限压阀24。
所示出的燃料供应系统使得能够使用已经以类似方式从用于柴油燃料的喷射系统中已知的零部件。这起到降低成本的作用。此外，所示出的系统的特征在于简单的结构。

Claims (9)

1.用于能够用天然气运行的内燃机的燃料供应系统，包括用于储存液态天然气的燃料容器(1)以及能够电驱动的、用于以高压输送液态天然气的燃料泵(2)，其中，所述燃料泵(2)实施为径向柱塞泵，所述径向柱塞泵具有至少一个带有泵柱塞(4)的泵元件(3)，所述泵柱塞限界泵工作室(5)并且通过与电动马达(6)连接的轴(7)能够被驱动而做升降运动。
2.根据权利要求1所述的燃料供应系统，
其特征在于，所述燃料泵(2)的输送功率能够通过所述电动马达(6)的转速控制。
3.根据权利要求1或2所述的燃料供应系统，
其特征在于，所述电动马达(6)布置在所述燃料容器(1)外部和/或所述燃料泵(2)全部地或部分地布置在所述燃料容器(1)内部。
4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供应系统，其特征在于，所述燃料泵(2)具有能够被液态天然气充注的驱动机构室(8)，通过该驱动机构室所述泵元件(3)的所述泵工作室(5)能够被用液态天然气供应。
5.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供应系统，其特征在于，所述泵元件(3)在吸入侧具有进入阀(9)，通过该进入阀所述泵工作室(5)能够与所述驱动机构室(8)连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供应系统，其特征在于，所述泵元件(3)在压力侧具有排出阀(10)，通过该排出阀所述泵工作室(5)能够与高压管路(11)连接，该高压管路优选通过限压阀(12)能够与所述驱动机构室(8)连接。
7.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供应系统，其特征在于，在天然气的输送方向上在所述燃料泵(2)的下游布置有蒸发器(13)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供应系统，其特征在于，在天然气的输送方向上在所述燃料泵(2)和/或所述蒸发器(13)的下游布置有高压存储器(14)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的燃料供应系统，其特征在于，所述燃料泵(2)具有两个或三个泵元件(3)。
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