带过滤功能的模块化低压燃料系统技术方案

本发明专利技术涉及带过滤功能的模块化低压燃料系统，特别公开了一种内燃机系统和一种操作该内燃机系统的方法。该内燃机系统包括：第一燃料泵，其在操作上耦联至第一原动机且流体耦联至燃料储存器；第一动力源，其在操作上耦联至第一原动机，该第一动力源包括第一控制器；第二燃料泵，其具有流体耦联至第一燃料泵的出口的入口；第一过滤器，其与第一燃料泵流体连通；内燃机，其流体耦联至第二燃料泵的出口且操作成将来自第二燃料泵的燃料转化成轴功率。第一控制器被配置成以大体上恒定的功率驱动第一原动机，而不依赖于内燃机对燃料的消耗速率。

【技术实现步骤摘要】

本专利公开总体涉及内燃机(combustion engine)燃料系统，更具体地涉及带燃料过滤功能的低压液态燃料输送系统。
技术介绍
内燃机可以利用高压液态燃料的直接喷射，高压液态燃料系统可以采用两个或多个串联的燃料泵送级来达到期望的喷射压力。例如，用于柴油发动机的共轨燃料系统可以包括一燃料输送泵，该燃料输送泵从燃料箱抽取燃料，并将燃料输送到高压共轨泵的入口，高压共轨泵进一步将燃料压力增加到期望的喷射压力。随着燃料喷射压力的增加，高压液态燃料系统变得对微粒污染更加敏感。另外，增加的微粒敏感性不仅适用于燃料中微粒的总体积分数，而且适用于最大的容许粒度。事实上，高压液态燃料泵或喷射器中的细粒可以降低系统性能或者通过表面磨损和划痕或热诱发的故障模式而引起系统故障。题为“Variable Flow Fuel Transfer Pump System and Method”的美国专利文献No.2012/0073545(在下文中“’545文献”)意在解决使稳定的燃料过滤效率最大化和使过滤效率中的波动效应最小化的问题。该’545文献描述了一种变化流燃料输送泵和一种控制系统，该控制系统适于基于发动机的燃料需求可变地控制该输送泵。然而，’545文献中的燃料供给系统可能非常昂贵或复杂，且其控制算法可能对发动机到发动机的变化敏感。因此，需要改进的内燃机液态燃料系统，该系统以低成本和低复杂程度提供足够的过滤性能，并具有高可靠性。
技术实现思路
一方面，本公开描述了一种内燃机系统。该内燃机系统包括：第一燃料泵，其在操作上耦联至第一原动机且流体耦联至燃料储存器；第一动力源，其在操作上耦联至第一原动机，第一动力源包括第一控制器；第二燃料泵，其具有流体耦联至第一燃料泵的出口的入口；第一过滤器，其与第一燃料泵流体连通，第一过滤器沿燃料流的方向布置在第二燃料泵上游；内燃机，其流体耦联至第二燃料泵的出口且操作成将来自第二燃料泵的燃料转化成轴功率。第一原动机与内燃机彼此分开/不同，第一控制器被配置成以大体上恒定的能量势(energy potential)驱动第一原动机，而不依赖于内燃机对燃料的消耗速率。另一方面，本公开描述了一种液态燃料泵模块。该液态燃料泵模块包括壳体、耦联至壳体的第一燃料泵、在操作上耦联至第一燃料泵的第一原动机、耦联至壳体的第二燃料泵、和布置在第一原动机上的第一动力连接器，该第一动力连接器操作成将电动力、液压动力和气动动力之一输送到第一原动机。又另一方面，本公开描述了一种操作内燃机系统的方法。该方法包括：在启动内燃机之前用第一动力源操作第一燃料泵；启动内燃机；用第二动力源操作第二燃料泵；控制第二动力源以提供大体上恒定的能量势；过滤通过内燃机系统的燃料流；将来自第二燃料泵的出口的燃料流供至第三燃料泵的入口；在内燃机中消耗第一部分燃料流；和将第二部分燃料流分流到燃料储存器。附图说明图1是根据本公开的一方面的内燃机燃料系统的示意图。图2是根据本公开的另一方面的内燃机燃料系统的示意图。图3是根据本公开的又一方面的内燃机燃料系统的示意图。图4示出根据本公开的一方面的低压燃料模块的剖视图。具体实施方式在本文所描述的全部附图中，除非另外指明，否则相似的附图标记指得是相似的元件。图1是根据本公开的一方面的内燃机燃料系统10的示意图。内燃机燃料系统10包括低压燃料模块12和高压燃料系统16，低压燃料模块12流体耦联至燃料箱或储存器14。低压燃料模块12包括燃料入口连接18，其通过低压入口管路20与燃料箱14流体连通，低压燃料模块12还包括燃料出口连接22，其通过低压出口管路24与高压燃料系统16流体连通。高压燃料系统16可以通过高压燃料供应管路28将第一部分燃料流从低压出口管路24输送到内燃机26，以及通过箱再循环管路30将第二部分燃料流从低压出口管路24输送回燃料箱14。高压燃料系统16包括高压燃料泵32，其增加了通过高压燃料供应管路28流向内燃机26的那部分燃料的压力，使其高于低压出口管路24中的压力。内燃机26可以燃烧第一部分燃料流，以将燃料的化学能转化成轴功率。低压燃料模块12通过第一动力连接36从第一动力源34接受动力。低压燃料模块12还可以通过第二动力连接40从第二动力源38接受动力。第一动力源34或第二动力源38可以例如是液压动力源、气动动力源、电动力源、它们的组合、或本领域的普通技术人员已知的任何其它动力源。同样地，第一动力连接36或第二动力连接40可以包括例如液压管路、气动管路、电导体、它们的组合、或本领域的普通技术人员已知的任何其它动力连接。第一动力源34可以包括第一控制器35，第二动力源38可以包括第二控制器39。在本公开的一方面中，第一控制器35和第二控制器39可以分别控制第一动力源34和第二动力源38的能量势。在本公开的另一方面中，第一控制器35和第二控制器39可以分别控制第一动力源34和第二动力源38的能量势，而不依赖于内燃机26的速度或燃料消耗。例如，当第一动力源34或第二动力源38是液压动力源或气动动力源时，其液压压力或气动压力分别可以大体上不依赖于内燃机26的速度而控制。同样地，当第一动力源34或第二动力源38是电动力源时，其电压可以大体上不依赖于内燃机26的速度。另外，第一动力源34或第二动力源38的能量势可以被控制成大体上恒定，而不依赖于内燃机26的速度或负载。第一动力源34或第二动力源38可以与内燃机26彼此分开，从而它们例如不合并入内燃机26缸体(block)或缸盖(head)的结构中，并且它们也不与内燃机26的轴直接耦联。一方面，第一动力源34或第二动力源38可以从除内燃机26之外的动力源接受动力，除内燃机26之外的动力源例如是可能包含有电池的动力储存单元或由流体增压的箱/罐、或不从高压燃料系统16接受燃料的另一发动机。可选择地，应当领会到，第一动力源34或第二动力源38可以从内燃机26接受动力，例如液压动力、气动动力或电动力。另外，第一动力源34或第二动力源38可以包括：流体调节装置，例如孔口或控制阀；流体能量过滤器，例如蓄能器；电调节装置，例如电压调节器；它们的组合；或本领域的普通技术人员已知的其它能量势或动力调节装置。图2是根据本公开的一方面的燃料系统60的示意图。与图1相似，图2包括低压燃料模块12和高压燃料系统16，低压燃料模块12流体耦联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内燃机系统，包括：第一燃料泵，该第一燃料泵在操作上耦联至第一原动机且流体耦联至燃料储存器；第一动力源，该第一动力源在操作上耦联至第一原动机，该第一动力源包括第一控制器；第二燃料泵，该第二燃料泵具有流体耦联至第一燃料泵的出口的入口；第一过滤器，该第一过滤器与第一燃料泵流体连通，该第一过滤器沿燃料流的方向布置在第二燃料泵的上游；和内燃机，该内燃机流体耦联至第二燃料泵的出口且操作成将来自第二燃料泵的燃料转化成轴功率，第一原动机与内燃机彼此分开，且第一控制器被配置成以大体上恒定的能量势驱动第一原动机，而不依赖于内燃机对燃料的消耗速率。

【技术特征摘要】
2013.05.08 US 13/889,5941.一种内燃机系统，包括：
第一燃料泵，该第一燃料泵在操作上耦联至第一原动机且流体耦联至
燃料储存器；
第一动力源，该第一动力源在操作上耦联至第一原动机，该第一动力
源包括第一控制器；
第二燃料泵，该第二燃料泵具有流体耦联至第一燃料泵的出口的入口；
第一过滤器，该第一过滤器与第一燃料泵流体连通，该第一过滤器沿
燃料流的方向布置在第二燃料泵的上游；和
内燃机，该内燃机流体耦联至第二燃料泵的出口且操作成将来自第二
燃料泵的燃料转化成轴功率，
第一原动机与内燃机彼此分开，且
第一控制器被配置成以大体上恒定的能量势驱动第一原动机，而不依
赖于内燃机对燃料的消耗速率。
2.根据权利要求1所述的内燃机系统，其特征在于，第一过滤器沿
燃料流的方向布置在第一燃料泵的下游。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机系统，其特征在于，还包括与
第一燃料泵流体连通的...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·艾哈迈德，S·田，S·沙弗尔，A·斯多克纳尔，D·哈克特，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：美国;US