机动车辆和用于机动车辆的燃料泵以及操作燃料泵的方法技术

本发明专利技术涉及机动车辆和用于机动车辆的燃料泵以及操作燃料泵的方法。提供了一种用于机动车辆的液体燃料水喷射系统的燃料泵。燃料泵包括低压泵，该低压泵将来自机动车辆的水箱的水与来自机动车辆的燃料箱的液体燃料混合成液体燃料水乳化液，并且在低压下提供液体燃料水乳化液。高压泵与低压泵流体连通并且将液体燃料水乳化液从低压压缩至高压，以用于经由机动车辆的喷射轨道将液体燃料水乳化液喷射到机动车辆的内燃发动机中。泵驱动器以独立于机动车辆的内燃发动机的发动机速度的泵频率来同步地驱动低压泵和高压泵。同步地驱动低压泵和高压泵。同步地驱动低压泵和高压泵。

【技术实现步骤摘要】
机动车辆和用于机动车辆的燃料泵以及操作燃料泵的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年5月25日提交的德国专利申请第102020206494.6号的优先权，其全部内容通过引证结合于此以用于所有目的。


[0003]本公开涉及一种用于机动车辆的液体燃料水喷射系统的燃料泵，并且更具体地，涉及一种用于机动车辆的汽油水直接喷射系统的燃料泵。

技术介绍

[0004]为了满足客户对载客车辆的需求并且满足未来的CO2排放以及废气排放法规目标，现代高效汽油燃烧发动机通常依赖于汽油直接喷射(GDI)。这项技术能够带来巨大的好处，尤其是对于具有高比功率输出和符合更新的废气法规的发动机。GDI一般可以减少组装部件的数量以及总重量。
[0005]现代GDI发动机的燃料供应架构通常由连续驱动的供应泵以约3巴至6巴的低压输送来自燃料箱的汽油。然后将汽油传递至高压泵，该高压泵被配置为将汽油加压到约50巴至500巴的压力，并且将汽油泵送到喷射轨道中并且从喷射轨道进一步泵送至燃料喷射器。车辆的发动机控制单元(ECU)经由泵来调节汽油压力。
[0006]高压泵典型地被安装并且固定到相应的内燃发动机的组件上(由于约3500N或以上的高的力，需要非常刚性的连接)，并且由发动机的凸轮轴机械地驱动。因此，高压泵的泵频率和/或泵速率耦接至内燃发动机的发动机速度。而且，典型的泵系统具有高能量需求并且需要与相应的发动机的燃料需求相匹配。由于高压泵的固定连接，泵的排出量需要与发动机的每冲程的最高喷射量相匹配。因此，典型的系统可能不会达到最高可能的效率，并且不同类型的车辆可能需要不同的泵配置，这意味着可能需要各种不同的泵来满足消费者需要。
[0007]为了稳定沿着喷射轨道的压力并且避免高的能量消耗，现代高压泵通常采用数字入口阀(DIV)，在给定时间间隔中，该数字入口阀调节从低压传输至高压的所加压的燃料的量。DIV主要利用电磁致动的阀，并且以约5kHz至10kHz的高频率发出声音。这生成被称为“滴答”的机械噪声，对于更喜欢平稳的驾驶体验的最终用户，这可能会让他们感到不舒适(例如，具体地，由于在发动机组件的顶部上的系统的安装位置)。为了减少这些声音排放，目前的解决方案通常依赖于高压泵周围的显著隔音，这可能由于燃料加热而导致额外的成本、重量和降低的性能。此外，由于泵系统通常与发动机燃料需求相匹配，因此可能的系统组合的高多样性可能增加制造商的成本。
[0008]将水喷射到内燃发动机中已知是一种用于提高最大功率和/或减少排放物的有力工具。通过喷射水，可以冷却燃烧温度，以在发动机需求高的情况下保护如涡轮增压器的车辆部件和后处理系统。所谓的汽油水直接喷射(GWDI)经常通过使用具有可变的水-燃料比率的乳化液来实现将水直接喷射到燃烧室中。由于水和燃料需要以高精度混合，具体地，在
高动态发动机条件下，并且即使在最高的功率和速度范围下确保充足的供应，常规喷射系统的尺寸和复杂性可能显著增加。此外，具体地，在发动机运的非活动周期期间，燃料水乳化液可以分解成其原始组分。这种效应可能损害乳化液的稳定性，然后，这可能不利地影响稍后时间点的发动机性能。此外，这两种分离的流体可以驻留在诸如轨道和管道的发动机零件内，这可能影响整个系统的耐久性。

技术实现思路

[0009]因此，需要找到一种用于降低成本、提高效率和耐久性以及减少噪声排放的液体燃料水喷射系统的解决方案。因此，本公开提供了一种用于机动车辆的液体燃料水喷射系统的燃料泵。
[0010]根据本公开的一方面，用于机动车辆的液体燃料水喷射系统(具体地，汽油水直接喷射系统)的燃料泵可以包括：低压泵，被配置为将来自机动车辆的水箱的水与来自机动车辆的燃料箱的液体燃料混合成液体燃料水乳化液，并且在低压下提供液体燃料水乳化液；高压泵，与低压泵流体连通并且被配置为将液体燃料水乳化液从低压压缩至高压，以用于将液体燃料水乳化液经由机动车辆的喷射轨道喷射到机动车辆的内燃发动机中；以及泵驱动器，被配置为以独立于机动车辆的内燃发动机的发动机速度的泵频率来同步地驱动低压泵和高压泵。
[0011]根据本公开的另一方面，机动车辆具有内燃发动机和被配置为经由喷射轨道将液体燃料喷射到内燃发动机中的液体燃料水喷射系统。根据本公开，液体燃料水喷射系统具有燃料泵。
[0012]根据本专利技术的又一方面，用于操作根据本公开的燃料泵的方法可以包括：将来自机动车辆的水箱的水与来自机动车辆的燃料箱的液体燃料混合成液体燃料水乳化液；在低压下用低压泵泵送液体燃料水乳化液；并且用高压泵将液体燃料水乳化液从低压压缩至高压，以用于经由机动车辆的喷射轨道将液体燃料水乳化液喷射到机动车辆的内燃发动机中。低压泵和高压泵可以由泵驱动器以独立于机动车辆的内燃发动机的发动机速度的泵频率来同步地驱动。
[0013]本公开将泵与内燃发动机解耦，并且替代地与专用泵驱动器一起驱动低压泵和高压泵，例如，电动机。因此，相同的泵配置可以用于各种不同的发动机和车辆类型，导致总成本的降低和车辆供应基础设施的简化。此外，泵系统不再需要安装在内燃发动机的顶部上，并且因此，可以减少或完全避免声音排放，具体地，DIV的声音排放。实际上，泵系统可以安装在车辆中的任何地方，例如，在与实际发动机隔开的发动机机柜内的底板下或隔离箱中。此外，可以完全消除泵系统的DIV。通过利用用于两个泵系统的一个共用驱动器，可以通过优化的运行状态来显著地降低功率消耗。
[0014]根据本公开，泵驱动器可以配置为以独立于机动车辆的内燃发动机的发动机速度的泵频率来驱动泵。由于存在专用泵驱动器，这些泵不再需要由发动机的凸轮轴机械地驱动。因此，泵频率不再需要耦接至发动机速度。因此，泵配置和性能可以针对每种车辆类型、发动机类型和具有单一类型的泵的驾驶情况以优化的方式进行调谐。因此，可以优化所产生的系统以提供最高可能的效率或其他特征，诸如，用于每种情况的启动能力和独立轨道压力，而不必由于与发动机的互连而损害。
[0015]另外，本公开可以通过引入单个低压泵来简化水和液体燃料的混合过程，该单个低压泵直接从相应的供应箱接收水和燃料两者，混合它们，并且将它们加压至低压，例如，3巴至6巴。因此，低压泵能够用作浸泡(例如，吸入)泵，该浸泡泵接收水和燃料而无需针对这些物质中的每一种的任何专用供应泵。例如，在低于1巴的压力下，可以在它们各自的箱内提供两种混合组分。因此，可以进一步降低泵系统的成本和功率消耗。可以在低压泵内直接混合乳化液组分。由于独立于发动机速度来驱动泵系统，所以根据驱动情况的当前需要，可以以最佳方式来调整混合流体的总体积流动。甚至可以提供运动发动机所需的高体积流动，例如，130l/h以上。例如，能够浸泡气体介质的侧通道泵可以采用低压泵，这将允许经由介质的内部涡旋运动直接混合。
[0016]应当理解，本公开的燃料泵也可以在仅将液体燃料从燃料箱泵送到内燃发动机中而没有任何水的混合物的模式下操作。实际上，在正常发动机运行期间，经常不需要水喷射。在动态驾驶情况下以及对于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于机动车辆的液体燃料水喷射系统的燃料泵，包括：低压泵，被配置为将来自所述机动车辆的水箱的水与来自所述机动车辆的燃料箱的液体燃料混合成液体燃料水乳化液，并且在低压下提供所述液体燃料水乳化液；高压泵，与所述低压泵流体连通并且被配置为将所述液体燃料水乳化液从所述低压压缩至高压，以用于经由所述机动车辆的喷射轨道将所述液体燃料水乳化液喷射到所述机动车辆的内燃发动机中；以及泵驱动器，被配置为以独立于所述机动车辆的所述内燃发动机的发动机速度的泵频率来同步地驱动所述低压泵和所述高压泵。2.根据权利要求1所述的燃料泵，还包括节流阀，被配置为调整有待在所述低压泵内混合成所述液体燃料水乳化液的从所述水箱提供的水或来自所述燃料箱的液体燃料的量。3.根据权利要求2所述的燃料泵，其中，所述泵驱动器被配置为电动机。4.根据权利要求3所述的燃料泵，其中，所述泵驱动器包括在所述低压泵与所述高压泵之间轴向地彼此耦接的至少两个电动子机。5.根据权利要求4所述的燃料泵，其中，每个电动子机包括螺旋冷却通道，所述螺旋冷却通道被配置为沿着绕相应的电动子机的轴线方向的螺旋路径将所述液体燃料水乳化液从低压侧冲至高压侧。6.根据权利要求5所述的燃料泵，其中，每个螺旋冷却通道被集成到相应的电动子机的外壳中。7.根据权利要求6所述的燃料泵，还包括液压调节器，所述液压调节器提供所述电动子机之间的压力调节连接，以用于在所述电动子机之间传导所述液体燃料水乳化液。8.根据权利要求7所述的燃料泵，其中，所述液压调节器包括用于压力调节从所述高压侧到所述低压侧的液体回流的溢流返回阀。9.根据权利要求8所述的燃料泵，其中，所述溢流返回阀被配置为将所述液体回流传送至用于混合所述液体燃料水乳化液的所述低压燃料泵。10.根据权利要求9所述的燃料泵，还包括乳化液分离装置，被配置为从所述液体燃料水乳化液中分离水和液体燃料，其中，所述溢流返回阀被配置为将所述液体回流传送至所述乳化液...

【专利技术属性】
技术研发人员：斯特凡，
申请(专利权)人：起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：