包括集成止回阀的燃料输送系统的制作方法
【专利摘要】本申请涉及包括集成止回阀的燃料输送系统。提供一种燃料输送系统，以减少压力脉冲和直接喷射系统的噪音、振动以及不舒适性。燃料输送系统包括定位于第一燃料泵和第二燃料泵之间的弹性燃料管路，和定位于高压泵入口附近的弹性燃料管路内的止回阀，该止回阀包括外壳，其具有直径大于弹性燃料管路的未拉伸内径的周向表面。
【专利说明】包括集成止回阀的燃料输送系统
【技术领域】
[0001]本公开涉及发动机内的燃料输送系统。
【背景技术】
[0002]燃料输送系统可用于车辆，以向发动机内的汽缸提供燃料。一些燃料输送系统可包括多个燃料泵，例如高压燃料泵和低压燃料泵，从而向汽缸提供高压燃料。增加燃料输送系统的压力可使燃烧效率增加，从而减少燃料消耗和/或增加功率输出。然而，燃料输送系统可在系统中的多个位置中经历压力脉冲。例如，可在燃料泵之间以及燃料轨和高压燃料泵之间经历压力脉冲。因此，由系统中压力脉冲造成的部件劣化可导致泵、燃料轨等的寿命的降低。这些压力脉冲还可负面影响被提供至燃烧室的燃料的计量，从而降低燃烧效率。此夕卜，由脉冲引起的噪音、振动和不舒适性(NVH)还降低了客户满意度。
[0003]US5，251，664公开了泵和燃料箱之间的燃料输送系统内的止回阀。该止回阀被设计用于减少在阀门操作期间所产生的滴答噪音。应当理解，US5, 251,664中所公开的止回阀被配置成连接至燃料导管的上游和下游。此外，US5，251，664中所公开的止回阀是燃料输送系统中的独立部件。因此，增加了燃料输送系统的体积。此外，US5, 251，664中所公开的阀门是L形。该类型的形状增加了燃料输送系统中的损失。
【发明内容】
[0004]发明人在此已认识到上述问题并研发了燃料输送系统。燃料输送系统包括定位于第一燃料泵和第二燃料泵之间的弹性燃料管路，和定位于弹性燃料管路内的止回阀，该止回阀包括外壳，该外壳具有直径大于弹性燃料管路的未拉伸内径的周向表面。止回阀和相应燃料管路按该方式定尺寸能够使止回阀牢固地装入燃料管路。具体地，拉伸的燃料管路将径向力施加至止回阀，从而将阀门固定于燃料管路内希望的位置内。以这种方式，如果需要，可将止回阀轻松地集成到现有燃料管路，而无需引入独立的止回阀单元。因此，可增加燃料输送系统的紧凑性。此外，止回阀减弱了燃料管路内的压力脉冲，从而减少燃料输送系统内的NVH。因此，经前述发动机系统实现的技术结果包括增加系统的紧凑性和减少燃料输送系统内的脉冲，从而增加系统的寿命和减少系统内的NVH。
[0005]在另一个实施例中，止回阀的下游端定位于距离弹性燃料管路的端部50mm和10mm之间。
[0006]在另一个实施例中，垂直于止回阀中心轴线的周向表面的横截面是圆形。
[0007]在另一个实施例中，燃料输送系统包括:定位于低压燃料泵和高压燃料泵之间的弹性多层燃料管路；定位于弹性多层燃料管路内的止回阀，该止回阀包括外壳，该外壳具有直径大于弹性多层燃料管路的未拉伸内径的周向表面，和弯曲前缘表面；以及与高压燃料泵流体连通并且直接耦合至汽缸的直接燃料喷射器。
[0008]在另一个实施例中，外壳的周向表面的直径是在燃料管路的未拉伸内径的101%和140%之间。
[0009]在另一个实施例中，止回阀包括直接连接上游和下游的渗漏通道(we印channel)，用于在非运行状况期间使系统的高压侧渗出返回至低压侧。
[0010]在另一个实施例中，止回阀上游端的外径与周向表面的直径的比率是1.2至1.4。
[0011]在另一个实施例中，外壳的周向表面的直径比弹性多层燃料管路的最大阈值拉伸少5%。
[0012]在另一个实施例中，弹性多层燃料管路的弹性大于止回阀的弹性。
[0013]在另一个实施例中，止回阀被容纳在高压泵配件或快速连接件体内。
[0014]在另一个实施例中，提供燃料输送系统的操作方法。该方法包括减弱经止回阀从高压燃料泵行进至低压燃料泵的压力脉冲，所述止回阀定位于高压燃料泵和低压燃料泵之间的弹性燃料管路内，止回阀包括外壳，该外壳具有直径大于弹性多层燃料管路的未拉伸内径的周向表面。
[0015]在另一个实施例中，止回阀被配置成在弹性燃料管路内的燃料压力超过约1kpa时能够使燃料流过其中。
[0016]本描述的上述优点和其他优点，以及特征在单独地或结合附图时，从以下【具体实施方式】中将容易理解。
[0017]应当理解，提供上述概要是为了以简化的形式引进一些概念，其将在【具体实施方式】中进一步说明。这并不意味着确定所要求的主题的关键或基本特征，所要求的范围由【具体实施方式】之后的权利要求唯一限定。此外，所要求的主题被限制于解决上述或本公开的任何部分所提及的缺点的实施方式。另外，发明人在此已认识到上述问题，并不承认上述问题是已知的。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1示出具有发动机和燃料输送系统的车辆的示意图；
[0019]图2示出定位于弹性燃料管路内的示例止回阀的图示说明；
[0020]图3示出图2所示的止回阀的另一个视图的图示说明；
[0021]图4示出定位于燃料管路内的另一个示例止回阀；
[0022]图5示出另一个示例止回阀；以及
[0023]图6示出燃料输送系统的操作的方法。
【具体实施方式】
[0024]在此描述了燃料输送系统。燃料输送系统包括定位于弹性燃料管路内的止回阀。止回阀包括外壳，该外壳具有直径大于弹性燃料管路的未拉伸内径的周向表面。如果需要，止回阀和燃料管路按该方式定尺寸能够使止回阀牢固地集成到燃料管路，而无需分开燃料管路以增加单独的止回阀组件。因此，如果需要，可通过将止回阀集成到现有燃料管路而增加燃料输送系统的紧凑性。另外，应当理解，可通过止回阀上游的燃料泵的操作生成压力脉冲。还应当理解，止回阀被配置成在燃料管路内的压力超过阈值值时，能够使燃料沿下游方向流过其中。因此，减少了燃料管路内的压力脉冲。结果，减少了燃料输送系统内的NVH，从而增加了燃料输送系统部件的寿命和客户满意度。
[0025]图1示出包括发动机12的车辆10的示意图。发动机12被配置成实现燃烧操作。例如，可实现包括进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程的四个冲程燃料循环。然而，在其他例子中可利用其他类型的燃烧循环。以这种方式，可在车辆10内生成原动力。应当理解，发动机可耦接至传动装置，用于将在发动机中所生成的旋转动力传输至车辆的车轮。
[0026]发动机12包括汽缸14。然而，已考虑具有不同数量的汽缸和配置的发动机。例如，汽缸可被布置成直列式配置，其中汽缸被定位成直线、水平对置配置、V-配置等。因此，在一个例子中，汽缸可被布置成排。汽缸14机械地耦接至曲轴(未示出)。
[0027]车辆10包括经配置向汽缸14提供空气的进气系统16。经箭头18指示出进气系统16和汽缸14之间的流体连通。进气系统16可包括多种组件，例如进气管道、过滤器、节气门、进气歧管等。
[0028]车辆10还包括经配置从汽缸14接收排气的排气系统20。经箭头22指示出汽缸14和排气系统20之间的流体连通。排气系统20可包括排气管道、排气歧管、排放控制装置(例如，微粒过滤器、催化剂)等。
[0029]车辆10还包括经配置向汽缸14提供燃料的燃料输送系统50。燃料输送系统50包括经配置以存储合适的可燃烧燃料(如汽油、柴油、酒精等)的燃料箱52。在所示出的例子中，燃料箱52包括凸缘53。凸缘53被固定至燃料箱并且为燃料输送模块提供安装件。
[0030]低压燃料泵54也被包括在燃料输送系统50内。在所示出的例子中，低压燃料泵54被封闭在燃料箱52内。然而，在其他例子中，低压燃料泵54可至少部分地定位在低压燃料泵54的外侧。低压燃料泵54经配置使燃料流动至下游部件。
[0031]包括在燃料输送系统50内的燃料过滤器56定位于低压燃料泵54的下游，并因此与低压燃料泵流体连通。燃料过滤器56被配置成从流经其中的燃料中移除不想要的微粒。限制装置58也与低压燃料泵54流体连通。限制装置58被配置成将进不去的燃料移至燃料输送模块。
[0032]阀门60被定位在燃料过滤器56的下游，并因此与燃料过滤器56和低压燃料泵54流体连通。在所示出的例子中，阀门60是双通阀。阀门60具有允许燃料流至下游部件的第一配置。阀门60具有抑制燃料流至下游部件并且允许燃料流回至燃料箱52的第二配置。经由控制器100可以电子地控制阀门60，在一个例子中，该阀门是电气电磁阀。然而，在其他例子中，可被动地控制阀门60。
[0033]止回阀62也被包括在燃料输送系统50内。止回阀62被配置成当阀门上游的燃料管路内的燃料压力超过阈值值时，允许燃料沿下游方向流过其中。在所示出的例子中，止回阀62被集成到燃料管路64。燃料管路64从阀门60延伸至高压燃料泵66。因此，燃料管路64提供阀门60和高压燃料泵66之间的流体连通。参考图2-4，本文更为详细地讨论止回阀62。高压燃料泵66与止回阀62流体连通。因此，止回阀62定位于高压燃料泵66和低压燃料泵54之间。高压燃料泵66与燃料轨68和燃料喷射器70流体连通，该燃料喷射器70将计量的燃料量提供至汽缸14。燃料喷射器70直接耦接至汽缸14，以提供本领域熟知的至汽缸的直接喷射。因此，燃料喷射器70可被称为直接燃料喷射器。另外或可替代地，还可在发动机12内提供进气道燃料喷射。
[0034]经箭头指示的燃料管路72提供阀门60和燃料过滤器56之间的流体连通。另外，回燃料管路74与阀门60流体连通，并且包括开向燃料箱52的出口。燃料管路76还提供了低压泵54和燃料过滤器56之间的流体连通。应当理解，前述燃料管路被包括在燃料输送系统50内。燃料输送系统50可还包括外部过滤器以增加燃料的过滤80。
[0035]控制器100可被包括在车辆10内。控制器100可被配置成从车辆中的传感器接收信号以及将命令信号发送至部件。车辆10内的各种部件可以由包括控制器100的控制系统以及来自车辆操作员132经由输入装置130的输入至少部分地控制。在该例子中，输入装置130包括加速器踏板和用于生成比例的踏板位置信号PP的踏板位置传感器134。控制器100在图1中被示为微型计算机，包括处理器102 (例如微处理器单元)(CPU)、输入/输出端口(I/O) 104、可执行程序和校准值的电子存储介质，其在该特定例子中被示为只读存储器(ROM) 106(例如只读存储芯片)、随机存取存储器(RAM) 108、保活存储器(KAM) 110和数据总线。存储介质只读存储器106可利用表示由处理器102可执行的指令的计算机可读数据编程，用于执行以下所述方法以及利用考虑但未具体列出的其他变量编程。如所示出的，低压燃料泵54和高压燃料泵66从控制器100接收控制信号。因此，控制器100可调节燃料泵的输出(54和66)的输出。燃料喷射器70也从控制器100接收控制信号。因此，燃料喷射器70还可被配置成调节从燃料喷射器70输送至汽缸14的燃料量和燃料正时。阀门60也接收来自控制器100的控制信号。
[0036]图2示出示例弹性燃料管路200。燃料管路200可类似于图1所示燃料管路64。因此，弹性燃料管路200可与高压燃料泵，例如图1所示的高压燃料泵66流体连通，以及与低压燃料泵，例如图1所示的低压燃料泵54流体连通。具体地，在一个例子中，弹性燃料管路200可在低压燃料泵和高压燃料泵之间延伸。如图所示，燃料管路200包括壳体202。燃料按由箭头204所指示的方向流经弹性燃料管路200。弹性燃料管路200包括多个层206。因此，在所示出的例子中，弹性燃料管路是多层燃料管路。然而，在其他例子中，弹性燃料管路可仅包括单一层。另外，弹性燃料管路200具有未拉伸内径207。应当理解，未拉伸内径包括燃料管路的状态，其中在燃料管路的内侧和外侧上施加基本上相等的压力。
[0037]止回阀210定位于燃料管路200内。止回阀210可类似于图1所示的止回阀62。燃料管路200至少部分地封闭止回阀210。止回阀210包括上游端212(例如，前端)和下游端214(例如，后端)。上游端212包括弯曲前缘表面215。另外，上游端212的外径大于下游端214的外径。该表面的弯曲能够使阀门插入至燃料管路200，而不会对燃料管路壳体造成损坏。如所示出的，下游端214与弹性燃料管路200的壳体202间隔开。也就是说，下游端214未耦接至或固定至壳体202。止回阀210被配置成在阀门上游的弹性燃料管路200内的压力超过阈值值时，允许燃料沿下游方向流过其中。在一个例子中，阈值值高于下游压力的几个kpa。应当理解，止回阀210减弱了行进通过燃料管路200的压力脉冲，从而减少燃料输送系统内的NVH。因此，降低了部件劣化的可能性，并增加了部件寿命。另外，当NVH减少时也增加了客户满意度。止回阀210还包括具有周向表面218的外部壳体216。在所示出的例子中，周向表面218是最外阀表面，并且共面接触弹性燃料管路200的壳体202。以这种方式，可基本上抑制周向表面和壳体之间的燃料流动。此外，应当理解，外壳216包括附加的周向表面，其具有小于最外周向表面的直径/半径。外壳216封闭阀门部件，例如弹簧、阀门通道等。图示说明了周向表面218的直径219。在所示出的例子中，垂直于止回阀的中心轴线250的周向表面的横截面是圆形的。然而，已考虑其他止回阀几何形状。
[0038]在一个例子中，周向表面的直径219大于弹性燃料管路的未拉伸内径207的105%。在另一个例子中，周向表面的直径219在弹性燃料管路的未拉伸内径207的101%和120%之间。在又一个例子中，周向表面的直径219比弹性燃料管路200的最大阈值拉伸少5%。以这种方式，止回阀210可经弹力被固定在希望的位置内，而无需将弹性燃料管路拉伸到希望的值之外，这将损坏管路，其中弹力经由弹性燃料管路施加在阀门上。因此，止回阀210在内部集成到燃料管路，从而增加燃料输送系统的紧凑性。另外，上游端212的外径与周向表面218的直径的比率是115%至125%。
[0039]此外，燃料管路200的弹性可达原始尺寸的130%。另外，燃料管路200的弹性大于止回阀210的弹性。此外，在一个例子中，燃料管路200的弹性可大于燃料输送系统内的上游和/或下游燃料管路的弹性。
[0040]另外，外壳210的锥形表面220从上游端212延伸至最外周向表面218。从上游端212延伸的锥形表面220的分散角222在20°和40°之间。另外，在一个例子中，止回阀210的下游端214定位于距离弹性燃料管路200的端部多于15mm处。
[0041]图2还示出快速连接件221。快速连接件221耦接至弹性燃料管路200。另外，快速连接件221可以耦接至下游部件，例如高压燃料泵或燃料管路。应当理解，快速连接件可包括倒钩件以密封燃料管路。在一个例子中，快速连接件221可间隔距离止回阀210的下游端214至少5毫米(mm)。图2中还示出了限定图3所示横截面的切割平面260。
[0042]图3示出图2所示的止回阀210的横截面视图。具体地，图3示出止回阀210的下游端214。止回阀210包括渗漏通道300，该通道被配置成在非运行状况期间允许燃料渗出。
[0043]图4示出定位于装置402内的示例止回阀400。在一个例子中，该装置402可以是快速连接装置。在此例子中，快速连接装置可定位于图1所示的高压燃料泵和低压燃料泵之间。另外，快速连接装置可包括塑料和/或钢。在另一个例子中，装置402可以是高压泵配件。
[0044]如所示，止回阀400包括围绕阀套406周向延伸的多个齿状物404，是快速连接体的一部分或可以是高压泵入口配件的一部分。通过升高区段和凹陷区段形成齿状物404。因此，齿状物也可被认为是凹入通道。如所示，齿状物具有相等的外部圆周。然而，在其他例子中，齿状物的圆周可沿其长度改变和/或在齿状物之间改变。齿状物404间隔开约I毫米，并且具有约半毫米的高度，这些齿状物404可以是平的或者具有特定结构，以允许适当保持止回阀。
[0045]图5示出另一个示例止回阀500。具体地，示出止回阀500的横截面。止回阀500包括外壳502。另外，止回阀500包括齿状物504。齿状物504被包括在壳体502内。此外，齿状物504包括周向表面506。一个或多个齿状物的周向表面可大于弹性燃料管路的未拉伸内径，其中止回阀500定位于弹性燃料管路内。因此，应当理解，止回阀500可定位于弹性燃料管路内，例如图2所示的弹性燃料管路200。
[0046]继续参见图5，其示出了止回阀500内的渗漏通道508。附加的渗漏通道也可包括在止回阀500内。具体地，附加的渗漏通道可包括在阀门的周向表面内。例如，渗漏通道可延伸通过齿状物。止回阀500内的渗漏通道508被配置成在非运行状况期间允许燃料渗出。具体地，渗漏通道508可使燃料从开口 510流经阀门，通过包括在阀门500内的阻塞元件512 (例如，球)。应当理解，基于期望的阀门渗出特性可以选择渗漏通道的尺寸。
[0047]阻塞元件512被附接至弹簧514。阻塞元件512和弹簧514可协同工作，从而基于燃料管路或阀门上游的其他部件压力，允许和抑制流经止回阀500。阻塞元件512设座于并密封在闭合配置中的止回阀500的内表面516。在开放配置中，阻塞兀件512与内表面516间隔开并且能够使燃料按下游方向流经阀门。另外，弹簧514耦接至阻塞件518。阻塞件518可约束弹簧514的运动。
[0048]图6示出燃料输送系统的操作的方法600。该方法600可经以上参考图1讨论的燃料输送系统50实现或可经另一种合适的燃料输送系统实现。
[0049]该方法包括在602处减弱经由止回阀从高压燃料泵行进至低压燃料泵的压力脉冲，所述止回阀定位于高压燃料泵和低压燃料泵之间的弹性燃料管路内，止回阀包括外壳，该外壳具有直径大于弹性多层燃料管路的未拉伸内径的周向表面。以这种方式，止回阀可经由弹性返回力被固定在燃料管路内，其中弹性返回力经由燃料管路施加到阀门上。因此，如果需要，止回阀可被集成到现有燃料管路，从而减少燃料输送系统的成本，增加系统的紧凑性。在一个例子中，止回阀被配置成在弹性燃料管路内的上游燃料压力超过下游燃料压力时，能够使燃料流经其中。因此，止回阀减少了燃料输送系统内的NVH，从而增加了部件寿命和客户满意度。下一步，在604处，该方法包括使燃料从止回阀流至高压燃料泵。
[0050]应当注意，本文所包括的示例性控制和估计程序可与各种发动机和/或车辆系统配置一起使用。在此描述的特定程序可代表一个或多个个任何数量的处理策略，例如事件驱动、中断驱动、多任务、多线程等。因此，所示的各种动作、操作和/或功能可按照所示顺序执行、并列执行，或在一些情况下被省略执行。类似地，该处理的顺序未必是实现本文所述的示例性实施例的特征和优点所必需的，但为了便于图示和描述而提供。根据所使用的具体策略，可重复执行一个或多个所示动作、操作和/或功能。此外，所述的动作、操作和/或功能可图形化地表示有待被编入发动机控制系统中的计算机可读存储介质的非暂时性存储器的代码。
[0051]应明白，本文所公开的配置和程序在本质上是示例性的，并且这些特定实施例不应被视为具有限制意义，因为很多变体是有可能的。例如，上述技术可应用于V-6、1-4、1-6、V-12、对置4缸以及其他发动机类型。本公开的主题包括本文公开的各种系统和配置，以及其他特征、功能和/或特性的所有新颖的且非显而易见的组合和子组合。
[0052]随附的权利要求具体指出了被认为是新颖的和非显而易见的某些组合以及子组合。这些权利要求可能涉及“一个”元件或“第一”元件或其等同物。此类权利要求应被理解成包括一个或多个此类元件的结合，既不要求也不排除两个或更多此类元件。本公开的特征、功能、元件和/或特性的其他组合和子组合可通过本权利要求的修改或通过在本申请或相关申请中新权利要求的提交来要求保护。无论比原始权利要求的范围更宽、更窄、相同或者不同，均被视为包括在本公开的主题内。
【权利要求】
1.一种燃料输送系统，其包括: 定位于第一燃料泵和第二燃料泵之间的弹性燃料管路；以及 定位于所述弹性燃料管路内的止回阀，所述止回阀包括外壳，所述外壳具有直径大于所述弹性燃料管路的未拉伸内径的周向表面。
2.根据权利要求1所述的燃料输送系统，其中所述燃料管路是多层燃料管路。
3.根据权利要求1所述的燃料输送系统，其中所述燃料管路是尼龙燃料管路。
4.根据权利要求1所述的燃料输送系统，其中所述弹性燃料管路耦接至所述止回阀下游的快速连接件。
5.根据权利要求4所述的燃料输送系统，其中所述快速连接件与所述止回阀的下游端间隔至少5毫米(mm)。
6.根据权利要求1所述的燃料输送系统，其中所述止回阀包括围绕所述止回阀的外表面周向延伸的多个齿状物。
7.根据权利要求1所述的燃料输送系统，其中所述止回阀包括直接连接上游和下游的渗漏通道，用于在非运行状况期间使所述系统的高压侧渗出返回至所述低压侧。
8.根据权利要求1所述的燃料输送系统，其中所述外壳的所述周向表面的所述直径大于所述燃料管路的所述未拉伸内径的105%。
9.根据权利要求1所述的燃料输送系统，其中所述外壳的所述周向表面的所述直径是在所述燃料管路的所述未拉伸内径的101%和140%之间。
10.根据权利要求1所述的燃料输送系统，其中从所述止回阀的上游端延伸的锥形表面的发散角在20°和40°之间。
【文档编号】F02M55/04GK104421074SQ201410453160
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2014年9月5日 优先权日:2013年9月6日
【发明者】J·杰森, 郁德全, D·摩根, C·A·伍德林 申请人:福特环球技术公司