Топливная система для двигателя внутреннего сгорания и способ уменьшения флуктуаций давления в устройстве топливного фильтра в топливной системе
Изобретение относится к топливной системе для двигателя внутреннего сгорания и способу уменьшения флуктуаций давления в устройстве топливного фильтра в топливной системе. Техническим результатом является уменьшение флуктуаций давления в устройстве топливного фильтра в топливной системе. Предложена топливная система (4) для двигателя (2) внутреннего сгорания, содержащая: первый топливный бак (20), устройство (12) топливного фильтра, расположенное между насосом (22) низкого давления, приводимым в действие электродвигателем, и насосом (14) высокого давления, первый топливопровод (24) для подачи по нему топлива посредством насоса (22) низкого давления в устройство (12) топливного фильтра и устройство (26) управления, соединенное с электродвигателем (M1), приводящим в действие насос (22) низкого давления. Также имеется переливной трубопровод (56), соединенный с деаэрационным выходным патрубком (54), расположенным в устройстве (12) топливного фильтра и первом топливном баке (20), где устройство (26) управления выполнено с возможностью управления электродвигателем (M1) таким образом, что насос (22) низкого давления активируется, когда двигатель (2) внутреннего сгорания выключен на протяжении некоторого ограниченного периода, вследствие чего топливо может течь из устройства (12) топливного фильтра через деаэрационный выходной патрубок (54) и переливной трубопровод (56) обратно в первый топливный бак (20). 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники
Изобретение относится к топливной системе для двигателя внутреннего сгорания, двигателю внутреннего сгорания с такой топливной системой, транспортному средству с такой топливной системой и способу уменьшения флуктуаций давления в устройстве топливного фильтра в топливной системе.
Уровень техники
В настоящее время, двигатели внутреннего сгорания, такие как дизельные двигатели или двигатели, работающие по циклу Отто, применяются в приложениях и транспортных средствах разных типов, например, в транспортных средствах большой грузоподъемности, таких как грузовики или автобусы, пассажирских легковых автомобилях, моторных лодках, судах, паромах и кораблях. Двигатели внутреннего сгорания также применяются в двигателях промышленного назначения и/или промышленных роботах с приводом от двигателей, силовых установках, например, таких, как электросиловые установки, содержащие дизель-генератор, и в локомотивах.
Двигатели внутреннего сгорания могут работать на дизельном топливе, нефти или этиловом спирте либо на биотопливах других типов. Такие двигатели оснащены топливной системой для транспортировки топлива из одного или нескольких топливных баков в систему впрыска двигателя внутреннего сгорания. Топливная система содержит один или несколько топливных насосов, механический привод которых возможен посредством двигателя внутреннего сгорания, или привод которых возможен посредством электродвигателя. Топливные насосы создают поток топлива и давление для транспортировки топлива в систему впрыска двигателя внутреннего сгорания, которая подает топливо в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания.
Топливные системы также содержат топливные фильтры для фильтрации топлива перед тем, как оно достигает системы впрыска двигателя внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания и его система впрыска чувствительны к загрязняющим примесям и могут подвергнуться негативным воздействиям, если топливо слишком загрязнено. Загрязняющие примеси могут присутствовать в форме твердых частиц, газа или жидкости.
Некоторые двигатели внутреннего сгорания или гибридные двигатели можно выключать, когда транспортное средство останавливается, например, на красный свет светофора или в дорожной пробке, с целью снижения потребления топлива и выбросов. Эта функция влечет за собой частые пуски и остановы двигателя внутреннего сгорания. Когда двигатель внутреннего сгорания выключают, давление в топливной системе резко падает, поскольку подача топлива в двигатель внутреннего сгорания больше не нужна. С другой стороны, каждый запуск двигателя внутреннего сгорания требует быстрого увеличения давления в топливной системе, чтобы быстро достичь достаточной подачи топлива в двигатель внутреннего сгорания. Соответственно, частые запуски/остановы двигателя внутреннего сгорания приводят к частым флуктуациям давления в топливной системе, а значит, и в топливном фильтре. Во время запуска двигателя внутреннего сгорания и обуславливаемого этим увеличения давления в топливной системе, топливо по вышеуказанным причинам подается через топливный фильтр под высоким давлением. Высокое давление приводит к риску продавливания примесей, присутствующих в топливе, через фильтр, что может нарушить функционирование системы впрыска и двигателя внутреннего сгорания. Даже если лишь небольшое количество загрязняющих примесей достигает двигателя внутреннего сгорания, последствием этого может быть невозможность привода двигателя внутреннего сгорания посредством топлива. Помимо этого, существует риск повреждения или засорения топливного фильтра из-за флуктуаций давления и из-за высокого давления, которого зачастую приходится достигать в системе. С увеличением частоты воздействий высокого давления на топливный фильтр, растет риск того, что загрязняющие примеси смогут достичь двигателя внутреннего сгорания, как и риск причинения повреждения топливному фильтру. Поэтому желательно уменьшить флуктуации давления в топливном фильтре.
Несмотря на известные технические решения в этой области техники, сохраняется потребность в дальнейшей разработке топливной системы, которая вносит вклад в уменьшение флуктуаций давления в топливном фильтре в топливной системе для двигателя внутреннего сгорания, и которая поэтому минимизирует риск причинения повреждения топливному фильтру и двигателю внутреннего сгорания.
Сущность изобретения
Задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить топливную систему для двигателя внутреннего сгорания, которая уменьшает флуктуации давления в топливном фильтре в топливной системе.
Задача изобретения также состоит в том, чтобы обеспечить топливную систему для двигателя внутреннего сгорания, которая минимизирует риск нарушений нормальной работы в двигателе внутреннего сгорания.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить топливную систему для двигателя внутреннего сгорания, которая минимизирует риск нарушений нормальной работы в топливном фильтре в топливной системе.
Задача изобретения также состоит в том, чтобы обеспечить топливную систему для двигателя внутреннего сгорания, которая компактна и не громоздка.
Еще одна задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить способ уменьшения флуктуаций давления в топливном фильтре в топливной системе двигателя внутреннего сгорания.
Эти задачи решаются с помощью топливной системы, охарактеризованной в п.1 формулы изобретения, и способа уменьшения флуктуаций давления в топливном фильтре в топливной системе, охарактеризованного в п.10 формулы изобретения.
В соответствии с изобретением, эти задачи решаются с помощью топливной системы для двигателя внутреннего сгорания, которая содержит первый топливный бак, устройство топливного фильтра, расположенное между насосом низкого давления, приводимым в действие электродвигателем, и насосом высокого давления, первый топливопровод, выполненный с возможностью подачи по нему топлива посредством насоса низкого давления в устройство топливного фильтра, и устройство управления, выполненное соединенным с электродвигателем, приводящим в действие насос низкого давления. Помимо этого, имеется переливной трубопровод, выполненный соединенным с деаэрационным выходным патрубком, расположенным в устройстве топливного фильтра, и первом топливном баке, причем устройство управления выполнено с возможностью управления электродвигателем таким образом, что насос низкого давления активируется, когда двигатель внутреннего сгорания выключен на протяжении некоторого ограниченного периода времени. Тогда топливо может течь из устройства топливного фильтра через деаэрационный выходной патрубок и переливной трубопровод обратно в первый топливный бак.
Изобретение также относится к двигателю внутреннего сгорания и транспортному средству, содержащему вышеописанную систему.
В соответствии с еще одним аспектом, изобретение относится к способу уменьшения флуктуаций давления в устройстве топливного фильтра в топливной системе для двигателя внутреннего сгорания, которая содержит первый топливный бак, устройство топливного фильтра, расположенное между насосом низкого давления, приводимым в действие электродвигателем, и насосом высокого давления, первый топливопровод, выполненный с возможностью подачи по нему топлива посредством насоса низкого давления в устройство топливного фильтра, и устройство управления, выполненное соединенным с электродвигателем, приводящим в действие насос низкого давления. Способ включает в себя этапы, на которых:
a) идентифицируют выключение двигателя внутреннего сгорания;
b) обеспечивают активацию насоса низкого давления с помощью устройства управления; и
c) обеспечивают протекание топлива из устройства топливного фильтра обратно в первый топливный бак через деаэрационный выходной патрубок, расположенный в устройстве топливного фильтра, и переливной трубопровод, выполненный соединенным с деаэрационным выходным патрубком и первым топливным баком.
Дополнительные признаки и преимущества изобретения описываются ниже в подробном описании изобретения.
Краткое описание изобретения
Ниже приводится описание изобретения применительно к топливной системе и способу, в общих чертах описанным выше.
Когда двигатель внутреннего сгорания выключают, подача топлива в двигатель внутреннего сгорания больше не нужна, и поэтому насос низкого давления и насос высокого давления обычно деактивируют, а давление в топливной системе падает. Когда двигатель внутреннего сгорания запустят снова, требуется быстрое увеличение давления в топливной системе, чтобы сделать возможной достаточную подачу топлива в двигатель внутреннего сгорания. Тогда управление насосом низкого давления должно быть таким, чтобы достигалась высокая скорость вращения, обуславливающая способность подачи топлива через устройство топливного фильтра с достаточно высоким давлением. Такая флуктуация давления, именуемая также гидравлическим ударом или пульсацией, возникает каждый раз, когда запускают двигатель внутреннего сгорания. Такое высокое давление может приводить к продавливанию загрязняющих примесей через устройство топливного фильтра и далее в двигатель внутреннего сгорания, что может вызывать остановку двигателя внутреннего сгорания. Помимо этого, высокое давление, с которым топливо подается через устройство топливного фильтра, может повредить устройство топливного фильтра. Если двигатель внутреннего сгорания часто выключают и запускают, устройство топливного фильтра чаще подвергается воздействию высокого давления, и эти частые флуктуации давления в устройстве топливного фильтра по вышеупомянутым причинам увеличивают риск причинения повреждения устройству топливного фильтра и риск того, что загрязняющие примеси смогут вызывать нарушения нормальной работы.
За счет того, что в компоновке топливной системы предусмотрен насос низкого давления, приводимый в действие электродвигателем, обеспечивается более широкий интервал управления, чем в случае механического насоса, который обычно приводится в действие и управляется двигателем внутреннего сгорания, а в частности - посредством скорости двигателя, присущей двигателю внутреннего сгорания. Управление насосом низкого давления, приводимым в действие электродвигателем, возможно и по другим параметрам - помимо скорости вращения, например, по уровню засорения топливного фильтра и давлению внутри топливопровода. За счет того, что для управления двигателем в компоновке предусмотрено устройство управления, насос низкого давления активируется, когда двигатель внутреннего сгорания выключают, а подача топлива в устройство топливного фильтра продолжится через первый топливопровод, и поэтому определенное давление сохранится в устройстве топливного фильтра даже тогда, когда двигатель внутреннего сгорания выключен. Таким образом, флуктуация давления, возникающая в устройстве топливного фильтра, когда впоследствии двигатель внутреннего сгорания запустят снова, уменьшается.
Следовательно, минимизируется риск того, что окажется возможным продавливание загрязняющих примесей через устройство топливного фильтра, что вызовет нарушения нормальной работы. Помимо этого, минимизируется риск того, что окажется возможным повреждение или коллапс устройства топливного фильтра из-за больших и частых флуктуаций давления.
Соответственно, электродвигатель насоса низкого давления выполнен соединенным с устройством управления посредством шины СAN. Прием и посылка сигналов возможны посредством соединения, состоящего из одного или нескольких кабелей, которые могут иметь конфигурацию шины локальной сети контроллеров (CAN), шины передачи данных мультимедийных систем (MOST), или конфигурацию шины некоторого другого типа, либо посредством беспроводного соединения. Устройство управления может быть отдельным устройством управления для электродвигателя насоса низкого давления, или - в качестве альтернативы - это устройство управления может входить в состав логики в некотором устройстве управления, предназначенном для двигателя внутреннего сгорания. В свою очередь, с шиной CAN могут быть соединены другие устройства управления транспортного средства. Устройство управления предпочтительно идентифицирует, что двигатель внутреннего сгорания выключен, после чего оно управляет насосом низкого давления таким образом, что тот активируется. Устройство управления может идентифицировать тот факт, что двигатель внутреннего сгорания выключен, например, за счет того, что количество топлива, запрашиваемого из насоса высокого давления и/или системы впрыска, становится равным нулю.
В соответствии с одним аспектом данного изобретения, устройство управления выполнено с возможностью снижения скорости вращения насоса низкого давления, когда двигатель внутреннего сгорания выключен. Насос низкого давления предпочтительно имеет низкую скорость вращения, когда двигатель внутреннего сгорания выключен в течение длительного периода времени, чтобы генерировать давление в топливном фильтре. Когда двигатель внутреннего сгорания выключен, скорость вращения насоса низкого давления соответствует малому току и энергопотреблению в электродвигателе. За счет снижения скорости электродвигателя насоса низкого давления, когда двигатель внутреннего сгорания выключен, большинство топлива проходит через деаэрационный выходной патрубок, а не течет дальше в насос высокого давления. В корпусе фильтра нагнетается низкое давление, максимум которого составляет, например, около 0,1 МПа (одного бара), и поэтому фильтр работает подобно аккумулятору. Нагнетание давления и рециркуляция определенного обходного потока влечет за собой ускоренное увеличение количества топлива и меньшую амплитуду скачка давления при повторном запуске двигателя. Деаэрационный выходной патрубок гарантирует, что давление внутри корпуса фильтра поддерживается на оптимальном уровне и не становится слишком высоким.
Соответственно, насос низкого давления активируют на протяжении ограниченного периода, в течение которого двигатель внутреннего сгорания выключен. Поэтому устройство управления предпочтительно выполнено с возможностью деактивации насоса низкого давления, когда двигатель внутреннего сгорания выключен на протяжении заранее определенного периода. Этот заранее определенный период может находиться, например, в диапазоне между 1 и 10 минутами, предпочтительно - между 5 и 8 минутами. Насос низкого давления можно деактивировать посредством управления таким образом, что оно приведет к выключению электродвигателя по истечении заранее определенного периода времени. Это гарантирует, что насос низкого давления активируется лишь тогда, когда двигатель внутреннего сгорания выключают на короткие периоды времени, например, когда происходят остановки у светофоров или в дорожных пробках.
Устройство топливного фильтра предпочтительно содержит корпус фильтра, в котором расположен фильтрующий элемент. В корпусе фильтра надлежащим образом расположен деаэрационный выходной патрубок. Когда двигатель внутреннего сгорания работает, топливо подается в корпус фильтра через первый топливопровод под определенным давлением из насоса низкого давления, после чего топливо проходит через фильтрующий элемент, а загрязняющие примеси отфильтровываются. После этого, топливо подается дальше в насос высокого давления и систему впрыска двигателя внутреннего сгорания. По существу, пренебрежимо малая часть топлива также пройдет через деаэрационный выходной патрубок для деаэрации. За счет управления насосом низкого давления таким образом, что он активируется, когда двигатель внутреннего сгорания выключен, подача топлива в корпус фильтра продолжится, но большинство топлива вместо этого потечет через деаэрационный выходной патрубок в переливной трубопровод и обратно в первый топливный бак. Таким образом, в устройстве топливного фильтра поддерживается определенное давление, а флуктуации давления, которые обычно возникают при запуске и останове двигателя внутреннего сгорания, уменьшаются. Поэтому механическое напряжение на фильтрующем элементе минимизируется.
В соответствии с одним аспектом данного изобретения, деаэрационный выходной патрубок расположен в устройстве топливного фильтра таким образом, что топливо не проходит через фильтрующий элемент перед прохождением через деаэрационный выходной патрубок. Таким образом, механическое напряжение в фильтрующем элементе минимизируется, а засорение фильтрующего элемента ограничивается. В альтернативном варианте, деаэрационный выходной патрубок расположен так, что топливо проходит через фильтрующий элемент пред прохождением через деаэрационный выходной патрубок. Таким образом, топливо фильтруется и возвращается обратно в первый топливный бак по переливному трубопроводу и поэтому фильтрация топлива повторяется.
В деаэрационном выходном патрубке в устройстве топливного фильтра предпочтительно расположено клапанное устройство. Соответственно, клапанное устройство состоит из дроссельной заслонки, посредством которой достигаются ограничение потока и падение давления на дросселе. Поскольку поток через деаэрационный выходной патрубок ограничен, давление внутри корпуса фильтра будет увеличиваться, и поэтому корпус фильтра будет работать как аккумулятор под давлением. Когда двигатель внутреннего сгорания запустят снова, топливо под давлением уже будет в корпусе фильтра, и поэтому топливо может быстро достичь двигателя внутреннего сгорания, так что обеспечивается быстрый и эффективный запуск двигателя внутреннего сгорания. Помимо этого, наличие дроссельной заслонки и давления в корпусе фильтра приводит к тому, что разность давлений, возникающая при запуске двигателя внутреннего сгорания, минимизируется, что минимизирует риск причинения повреждения устройству топливного фильтра и продавливания загрязняющих примесей через фильтрующий элемент из-за резкого увеличения давления.
В соответствии с одним аспектом данного изобретения, топливная система содержит второй топливный бак. Первый топливный бак надлежащим образом адаптирован к хранению меньшего объема топлива, чем второй топливный бак. Эта конструкция обеспечивает менее громоздкий первый топливный бак, который легче расположить внутри шасси с ограниченным пространством. Таким образом, обеспечивается негромоздкая топливная система.
Предпочтительно имеется перекачивающий насос, выполненный с возможностью подачи топлива в первый топливный бак. Соответственно, перекачивающий насос подает топливо из второго топливного бака через второй топливопровод далее в первый топливный бак. Ниже по течению от перекачивающего насоса и выше по течению от основного насоса низкого давления предпочтительно расположен фильтр предварительной очистки. Таким образом, топливо, достигающее насоса низкого давления, приводимого в действие электродвигателем, подвергается предварительной очистке, в результате которой насос низкого давления выгодно защищен от загрязняющих примесей, что уменьшает риск нарушений нормальной работы в насосе низкого давления. Перекачивающий насос в предпочтительном варианте приводится в действие электродвигателем. Таким образом, достигается более эффективное и легче приспосабливаемое к новым ситуациям регулирование подачи топлива в первый топливный бак.
Насос низкого давления должным образом расположен в первом топливном баке. Таким образом, насос низкого давления защищен от окружающей среды, и получается естественное охлаждение топлива в первом топливном баке. В альтернативном варианте, перекачивающий насос и фильтр предварительной очистки тоже расположены внутри первого топливного бака.
С первым топливным баком и системой высокого давления топливной системы должным образом соединен трубопровод возврата топлива. Таким образом, вместо транспортировки в камеру сгорания двигателя внутреннего сгорания, возможен возврат теплого топлива под давлением обратно в первый топливный бак. Поэтому теплое топливо может нагревать холодное топливо в топливном баке и тем самым уменьшать риск парафинизации во время работы.
Другие преимущества изобретения приводятся ниже в подробном описании возможных вариантов осуществления изобретения.
Краткое описание чертежей
Ниже, в качестве примера, приводится описание предпочтительных вариантов осуществления изобретения со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематический вид сбоку транспортного средства, которое содержит топливную систему для двигателя внутреннего сгорания в соответствии с данным изобретением;
фиг.2 - схема соединений для топливной системы в соответствии с данным изобретением;
фиг.3 - блок-схема последовательности операций способа уменьшения флуктуаций давления в устройстве топливного фильтра в топливной системе в соответствии с данным изобретением.
Подробное описание вариантов осуществления изобретения
На фиг.1 показан схематический вид сбоку транспортного средства 1, которое содержит топливную систему 4 для двигателя 2 внутреннего сгорания в соответствии с данным изобретением. Двигатель 2 внутреннего сгорания соединен с коробкой 6 передач, которая соединена также с ведущими колесами 8 транспортного средства 1 с помощью трансмиссии. Транспортное средство также содержит шасси 10.
На фиг.2 показана схема соединений для топливной системы 4 в двигателе 2 внутреннего сгорания в соответствии с данным изобретением. Топливная система 4 содержит несколько компонентов, среди которых в двигателе 2 внутреннего сгорания (двигатель 2 внутреннего сгорания изображен на фиг.1 схематически) расположены устройство 12 топливного фильтра, насос 14 высокого давления, аккумулятор в виде так называемой общей топливораспределительной магистрали 16 и система 18 впрыска, схематически изображенная в виде инжектора топлива. В альтернативном варианте, общая топливораспределительная магистраль 16 может быть заменена другой формой системы 18 впрыска, например, пьезосистемой впрыска или системой впрыска насос-форсунка. Насос 14 высокого давления, общая топливораспределительная магистраль 16 и система 18 впрыска являются компонентами, входящими в состав системы 19 высокого давления топливной системы 4. Топливная система 4 также содержит первый топливный бак 20, насос 22 низкого давления, первый топливопровод 24, выполненный с возможностью подачи по нему топлива посредством насоса 22 низкого давления в устройство 12 топливного фильтра, и устройство 26 управления, соединенное с электродвигателем M1, приводимым в действие насосом 22 низкого давления. Устройство 26 управления выполнено соединенным с электродвигателем M1 посредством шины 28 локальной сети контроллеров (CAN). Когда двигатель 2 внутреннего сгорания работает, насос 22 низкого давления перекачивает топливо из топливного бака 20 через устройство 12 топливного фильтра, расположенное ниже по течению, и далее в насос 14 высокого давления, который затем перекачивает топливо дальше в двигатель 2 внутреннего сгорания. Устройство 26 управления выполнено с возможностью управления насосом 22 низкого давления таким образом, что тот активируется, когда двигатель 2 внутреннего сгорания выключен в течение ограниченного периода времени. Таким образом, определенное давление сохранится в устройстве 12 топливного фильтра даже тогда, когда двигатель 2 внутреннего сгорания выключен, так что флуктуации давления в устройстве 12 топливного фильтра уменьшаются.
Топливная система 4 также может содержать второй топливный бак 30, третий топливный бак 32, перекачивающий насос 34 и фильтр 36 предварительной очистки. Второй и третий топливные баки 30, 32 в их соответствующих верхних частях соединены с вентиляционным каналом 38, сообщающимся с окружающей средой через воздушный фильтр 40. Вентиляционный канал 38 гарантирует, что давление в соответствующих баках 30, 32 является и остается неизменным и равным давлению окружающего воздуха, независимо от того, сколько топлива в соответствующих баках. Воздушный фильтр 40 предотвращает проникновение загрязняющих примесей, присутствующих в окружающем воздухе, в вентиляционный канал 38 в связи с вентиляцией баков. Первый топливный бак 20 адаптирован к хранению меньшего объема топлива, чем второй топливный бак 30 и третий топливный бак 32. Второй топливный бак 30 и третий топливный бак 32 соответствуют основным топливным бакам и хранят, по существу, одинаковый объем топлива, а саморегулируемый поток между ними проходит по соединительному трубопроводу 42, расположенному между нижней частью второго топливного бака 30 и третьим топливным баком 32.
В соответствии с фиг.2, перекачивающий насос 34 расположен между первым топливным баком 20 и вторым топливным баком 30. Насос 22 низкого давления может быть расположен внутри первого топливного бака 20 и тем самым защищен от окружающей среды и охлаждается топливом. Перекачивающий насос 34 приводится в действие вторым электродвигателем M2, а его основной задачей является подача топлива из второго топливного бака 30 в первый топливный бак 20 через второй топливопровод 44. Второй электродвигатель M2 выполнен соединенным с устройством 26 управления посредством шины 28 CAN. Таким образом, устройство 26 управления управляет вторым электродвигателем M2, а вследствие этого - и перекачивающим насосом 34.
Между первым топливным баком 20 и вторым топливным баком 30 расположен переливной трубопровод 46, так что топливо можно транспортировать из первого топливного бака 20 во второй топливный бак 30, если первый топливный бак 20 оказывается переполненным.
Ниже по течению от перекачивающего насоса 34 расположен фильтр 36 предварительной очистки, предпочтительно представляющий собой мелкоячеистый фильтр-водоотделитель. Во втором топливном баке 30 - выше по течению от перекачивающего насоса 34 - расположено крупноячеистое сито 48, через которое перекачивающий насос 28 засасывает топливо. Крупноячеистое сито 48 отфильтровывает любые частицы крупностью больше определенного размера. Затем перекачивающий насос 34 увеличивает давление топлива и подает его через фильтр 36 предварительной очистки дальше в первый топливный бак 20 через второй топливопровод 44. Таким образом, топливо, находящееся в первом топливном баке 20, оказывается пропущенным и через крупноячеистое сито 48, и через мелкоячеистый фильтр 36 предварительной очистки, вследствие чего насос 22 низкого давления, который расположен в первом топливном баке 20, защищен от загрязняющих примесей.
Устройство 12 топливного фильтра содержит корпус 50 фильтра, в котором расположен фильтрующий элемент 52, через который фильтруется топливо из первого топливного бака 20. Корпус 50 фильтра имеет деаэрационный выходной патрубок 54, с которым соединен переливной трубопровод 56. Переливной трубопровод 56 также соединен с первым топливным баком 20. Таким образом, топливо может течь из корпуса 50 фильтра через деаэрационный выходной патрубок 54 и далее по переливному трубопроводу 56 и обратно в первый топливный бак 20, когда двигатель 2 внутреннего сгорания выключен, а насос 22 низкого давления активирован. Когда двигатель 2 внутреннего сгорания работает, корпус 50 фильтра деаэрируется посредством деаэрационного выходного патрубка 54.
В деаэрационном выходном патрубке 54, а значит - и в соединении с переливным трубопроводом 56, расположено клапанное устройство 58 в виде дроссельной заслонки. Вследствие наличия дроссельной заслонки, большинство топлива, подаваемого насосом 22 низкого давления в устройство 12 топливного фильтра, когда двигатель 2 внутреннего сгорания выключен, течет через деаэрационный выходной патрубок 54, дроссельную заслонку 58 и переливной трубопровод 56 обратно в первый топливный бак 20. Дроссельная заслонка 58 также вызывает ограничение потока и падение давления на дросселе, последствием чего, в свою очередь, являются увеличения давления в корпусе 50 фильтра. Таким образом, корпус 50 фильтра работает подобно аккумулятору под давлением, и это значит, что пока насос 22 низкого давления активирован, топливо под давлением в корпусе 50 фильтра присутствует всегда, даже если двигатель 2 внутреннего сгорания выключен. Таким образом, оказывается возможным достижение быстрого и эффективного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания.
Кроме того, топливная система 4 содержит трубопровод 60 возврата топлива, по которому теплое топливо под давлением возвращается из системы 19 высокого давления топливной системы 4 обратно в первый топливный бак 20.
В первом топливном баке 20 расположен первый датчик 62 уровня, чтобы идентифицировать уровень топлива в первом топливном баке 20. Когда уровень топлива в первом топливном баке 20, определяемый с помощью первого датчика 62 уровня, падает ниже заранее определенного порогового значения уровня, управление перекачивающим насосом 34 обеспечивает подачу топлива из второго топливного бака 30 в первый топливный бак 20. Во втором топливном баке 30 расположен второй датчик 64 уровня, чтобы идентифицировать уровень топлива во втором топливном баке 30. Первый датчик 62 уровня и второй датчик 64 уровня соединены с шиной 28 CAN и устройством 26 управления, которое управляет перекачивающим насосом 34 и насосом 22 низкого давления.
Ниже по течению от устройства 12 топливного фильтра расположен датчик 66 давления. Датчик давления соединен с устройством 26 управления посредством шины 28 CAN. Датчик давления может управлять первым электродвигателем M1, который приводит в действие насос 22 низкого давления, обеспечивая значение уставки безотносительно условий в системе, например, в случае падения давления в системе, безотносительно уровня засорения топливного фильтра или безотносительно оптимальных требований по потреблению топлива, выдвигаемых двигателем 2 внутреннего сгорания, системой 18 впрыска или системой управления.
На фиг.3 показана блок-схема последовательности операций способа уменьшения флуктуаций давления в устройстве 12 топливного фильтра в топливной системе 4 в соответствии с данным изобретением. Топливная система 4 может быть адаптирована так, как описано в связи с фиг.2. Способ в соответствии с изобретением включает в себя этап a), на котором идентифицируют выключение двигателя 2 внутреннего сгорания, этап b), на котором обеспечивают активацию насоса 22 низкого давления с помощью устройства 26 управления, и этап c), на котором обеспечивают протекание топлива из устройства 12 топливного фильтра обратно в первый топливный бак 20 через деаэрационный выходной патрубок 54, расположенный в устройстве 12 топливного фильтра, и переливной трубопровод 56, выполненный соединенным с деаэрационным выходным патрубком 54, и в первый топливный бак 20. Поддерживая насос 22 низкого давления активированным, когда двигатель 2 внутреннего сгорания выключен, фиксируют определенное давление в устройстве 12 топливного фильтра. Таким образом, разность давлений между состоянием, когда двигатель 2 внутреннего сгорания выключен, и состоянием, когда двигатель 2 внутреннего сгорания запущен, уменьшается. Следовательно, флуктуации давления в устройстве 12 топливного фильтра уменьшаются.
Устройство 26 управления надлежащим образом идентифицирует, что двигатель 2 внутреннего сгорания выключен, и - вместо деактивации насоса 22 низкого давления - устройство 26 управления управляет электродвигателем M1 насоса 22 низкого давления таким образом, что электродвигатель 22 активируется. Соответственно, устройство 26 управления идентифицирует, что двигатель 2 внутреннего сгорания выключен. Устройство 26 должным образом гарантирует, что скорость вращения насоса 22 низкого давления снижается, предпочтительно - до скорости вращения, соответствующей низкому энергопотреблению и потреблению тока. Устройство 26 управления может управлять электродвигателем M1 таким образом, что насос 22 низкого давления получает низкую скорость электродвигателя.
В деаэрационном выходном патрубке 54 в устройстве 12 топливного фильтра предусмотрено клапанное устройство 58. Соответственно, клапанное устройство 58 состоит из дроссельного клапана, вследствие чего в деаэрационном выходном патрубке 54 достигаются ограничение потока и падение давления.
Обеспечение дроссельной заслонки 58 и снижение скорости вращения насоса 22 низкого давления, а значит, и снижение давления в первом топливопроводе 24 и устройстве 12 топливного фильтра, обеспечивают, что большинство топлива, подаваемого насосом 22 низкого давления в устройство 12 топливного фильтра, проходит через деаэрационный выходной патрубок 54 и течет обратно в первый топливный бак 20. Помимо этого, наличие дроссельной заслонки 58 вызывает увеличение давления внутри корпуса 50 фильтра, вследствие чего корпус 50 фильтра работает как аккумулятор под давлением. Если двигатель 2 внутреннего сгорания запустят снова по истечении некоторого периода времени, топливо под давлением уже есть в устройстве 12 топливного фильтра, и можно достичь быстрого и эффективного запуска двигателя 2 внутреннего сгорания.
Способ резонно включает в себя также этап d), на котором деактивируют насос 22 низкого давления, выключая электродвигатель M1 по истечении некоторого заранее определенного периода. Соответственно, насос 22 низкого давления поддерживают активированным на протяжении заранее определенного периода, в течение которого двигатель 2 внутреннего сгорания выключен. Устройство 26 управления предпочтительно деактивирует насос 22 низкого давления, когда двигатель 2 внутреннего сгорания выключен в течение заранее определенного периода. Заранее определенный период может находиться, например, в диапазоне между 3 и 10 минутами, предпочтительно - между 5 и 8 минутами. Это гарантирует, что насос 22 низкого давления активирован лишь тогда, когда двигатель 2 внутреннего сгорания выключен в течение коротких периодов, например, при остановках на красный свет светофоров или в дорожных пробках.
В рамках основных принципов изобретения, вышеуказанные компоненты и признаки можно комбинировать между описанными разными вариантами осуществления.
1. Топливная система (4) для двигателя (2) внутреннего сгорания, содержащая первый топливный бак (20), устройство (12) топливного фильтра, расположенное между насосом (22) низкого давления, приводимым в действие электродвигателем, и насосом (14) высокого давления, первый топливопровод (24), выполненный с возможностью подачи по нему топлива посредством насоса (22) низкого давления в устройство (12) топливного фильтра, и устройство (26) управления, выполненное соединенным с электродвигателем (M1), приводящим в действие насос (22) низкого давления, отличающаяся тем, что имеется переливной трубопровод (56), соединенный с деаэрационным выходным патрубком (54), соединенным с устройством (12) топливного фильтра и первым топливным баком (20), причем устройство (26) управления выполнено с возможностью управления электродвигателем (M1) таким образом, что насос (22) низкого давления активируется, когда двигатель (2) внутреннего сгорания выключен на протяжении ограниченного периода, так что топливо может течь из устройства (12) топливного фильтра через деаэрационный выходной патрубок (54) и переливной трубопровод (56) обратно в первый топливный бак (20).
2. Топливная система по п.1, отличающаяся тем, что устройство (26) управления выполнено с возможностью деактивации насоса (22) низкого давления, когда двигатель (2) внутреннего сгорания выключен на протяжении заранее определенного периода.
3. Топливная система по п.1 или 2, отличающаяся тем, что устройство (12) топливного фильтра содержит корпус (50) фильтра, в котором расположен фильтрующий элемент (52).
4. Топливная система по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что в деаэрационном выходном патрубке (54) устройства (12) топливного фильтра расположено вентиляционное устройство (58).
5. Топливная система по п.4, отличающаяся тем, что вентиляционное устройство (58) состоит из дроссельной заслонки.
6. Топливная система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что деаэрационный выходной патрубок (54) расположен в устройстве (12) топливного фильтра таким образом, что топливо направляется мимо фильтрующего элемента (52) перед прохождением через деаэрационный выходной патрубок (54).
7. Топливная система по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что деаэрационный выходной патрубок (54) расположен в устройстве (12) топливного фильтра таким образом, что топливо проходит через фильтрующий элемент (52) перед прохождением через деаэрационный выходной патрубок (54).
8. Двигатель (2) внутреннего сгорания, отличающийся тем, что он содержит топливную систему (4) по любому из пп.1-7.
9. Транспортное средство (1), отличающееся тем, что оно сдержит топливную систему (4) по любому из пп.1-7.
10. Способ уменьшения флуктуаций давления в устройстве (12) топливного фильтра в топливной системе (4) для двигателя (2) внутреннего сгорания, которая содержит первый топливный бак (20), устройство (12) топливного фильтра, расположенное между насосом (22) низкого давления, приводимым в действие электродвигателем, и насосом (14) высокого давления, первый топливопровод (24), выполненный с возможностью подачи по нему топлива посредством насоса (22) низкого давления в устройство (12) топливного фильтра, и устройство (26) управления, выполненное соединенным с электродвигателем (M1), приводящим в действие насос (22) низкого давления, отличающийся тем, что:
a) идентифицируют выключение двигателя (2) внутреннего сгорания;
b) обеспечивают активацию насоса (22) низкого давления с помощью устройства (26) управления; и
c) обеспечивают протекание топлива из устройства (12) топливного фильтра обратно в первый топливный бак (20) через деаэрационный выходной патрубок (54), расположенный в устройстве (12) топливного фильтра, и переливной трубопровод (56), соединенный с деаэрационным выходным патрубком (54) и первым топливным баком (20).
11. Способ по п.10, отличающийся тем, что на этапе c) в деаэрационном выходном патрубке (54) устройства (12) топливного фильтра обеспечивают вентиляционное устройство (58).
12. Способ по п.10 или 11, отличающийся тем, что дополнительно:
d) деактивируют насос (22) низкого давления посредством выключения электродвигателя (M1) по истечении заранее определенного периода времени.
