本發(fā)明涉及包括燃料蒸汽收集器的蒸汽回流系統(tǒng)。

背景技術：

在出版物US 2013/0233287 A1中公開了一種具有燃料蒸汽收集器的蒸汽回流系統(tǒng)，其中通過截斷閥可將蒸汽排放管線推至文丘里噴嘴的吸入口處，其中該文丘里噴嘴要么被集成至增壓空氣管線中要么被布置在旁通管線中，所述文丘里噴嘴繞過了所述增壓空氣管線中的節(jié)流閥并因此在所述旁通管線中需要額外的平行的節(jié)流閥。此外，在燃料蒸汽收集器的整個排空期間，經由用于文丘里噴嘴的旁路流、通過增壓空氣管線中節(jié)流閥的橋接來減少增壓空氣的壓力。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種蒸汽回流系統(tǒng)，其能夠實現(xiàn)以經濟有效地方式通過較少的閥門裝置使來自燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽的回流至內燃機的燃燒過程中。

該目的通過獨立權利要求的主題得以實現(xiàn)。有利的擴展由從屬權利要求來呈現(xiàn)。

本發(fā)明的一種實施方式涉及具有燃料蒸汽收集器的蒸汽回流系統(tǒng)。所述燃料蒸汽收集器具有包括第一截斷閥的蒸汽排放管線。第一蒸汽回流支路布置在燃料蒸汽收集器的蒸汽排放管線和渦輪增壓器的壓縮機的增壓空氣管線之間。第二蒸汽回流支路布置在燃料蒸汽收集器的蒸汽排放管線和渦輪增壓器的壓縮機的新鮮空氣吸入管線之間。第一蒸汽回流支路經由第一止回閥連接至增壓空氣管線，并且第二蒸汽回流支路經由第二止回閥連接至文丘里噴嘴的吸入口，所述文丘里噴嘴經由第二截斷閥布置在增壓空氣管線和新鮮空氣吸入管線之間的旁通管線中。

該實施方式的優(yōu)勢在于，所述蒸汽回流系統(tǒng)分兩個階段構成并為此具有 兩個蒸汽回流支路。當?shù)谝徽羝亓髦穼⑷剂险羝苯油ㄟ^止回閥導入內燃機的增壓空氣管線中并因此大部分的在所述燃料蒸汽收集器中富集的燃料蒸汽已被傳導至內燃機中時，使用第二蒸汽回流支路通過借助于文丘里噴嘴的抽吸來實現(xiàn)燃料蒸汽收集器排空燃料蒸汽。為此，所述第二蒸汽回流支路具有第二截斷閥，從而橋接壓縮機的文丘里噴嘴的接通須被設置僅僅持續(xù)減少的時間段。文丘里噴嘴的旁路操作所必須的增壓空氣的損耗因此在時間上被有利地保持在限制內并且可另外通過文丘里噴嘴的設計來進一步減少。

在另一種實施方式中，在節(jié)流閥下游的第一蒸汽回流支路例如通過T形連接件與增壓空氣管線連接。所述在節(jié)流閥下游的布置具有以下優(yōu)勢，一方面，燃料蒸汽被直接導入進氣彎管(Lufteinlasskrümmer)，并且另一方面，由于在節(jié)流閥上游的增壓空氣積聚，因而節(jié)流閥下游的增壓壓力明顯低于節(jié)流閥上游的增壓壓力。

此外設置成，所述第一和第二截斷閥通過控制管線與發(fā)動機控制模塊(ECM,Engine Control Modul)連接。其優(yōu)勢在于，截斷閥的操縱能夠可靠地依照內燃機的操作條件來操縱。在這種情況下，發(fā)動機控制模塊控制多個對于操作內燃機所必須的程序。特別是為了突出其執(zhí)行獨立性，這樣的功能單元被稱為模塊。模塊可包括具有一個或多個處理器的硬件電路(Hardwareschaltkreise)，所述處理器包括存儲器、大規(guī)模集成電路(VLSI)、門陣列(Gatearrays)、可編程邏輯和/或離散組件。所述硬件電路可執(zhí)行邏輯功能、執(zhí)行被存儲在有形的存儲設備上的計算機可讀程序和/或運行經編程的程序。此外，模塊還可包括計算機可讀的存儲介質，該存儲介質包括被存儲在有形的存儲設備上的計算機可讀程序，并且該計算機可讀程序當其通過諸如處理器、微處理器等的硬件電路來實施時執(zhí)行功能。

為了借助所述蒸汽回流系統(tǒng)并以控制的方式通過所述發(fā)動機控制模塊來實現(xiàn)該蒸汽回流過程，在本發(fā)明的另一種實施方式中，所述蒸汽回流系統(tǒng)具有在燃料蒸汽收集器的蒸汽排放管線處的壓力傳感器以及在文丘里噴嘴的吸入口處的另一壓力傳感器和最后，在增壓空氣管線的節(jié)流閥下游的壓力傳感器。所述至少三個壓力傳感器通過相應的信號導線向發(fā)動機操作系統(tǒng)提供壓力值，而該發(fā)動機控制系統(tǒng)依據(jù)所測量的壓力值控制所述第一和第二截斷閥。

本發(fā)明的另一種實施方式涉及具有如上所述的這樣的蒸汽回流系統(tǒng)的 內燃機系統(tǒng)。

用于使來自燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽回流至燃燒過程中的方法包括以下方法步驟：a)首先，檢測所述燃料蒸汽收集器中的燃料蒸汽壓。進一步地，監(jiān)測渦輪增壓器的壓縮機出口下游的增壓空氣管線中的壓力。此外，在所述燃料蒸汽收集器的蒸汽排放管線中的第一截斷閥關閉的情況下，還監(jiān)測文丘里噴嘴的吸入口處的壓力。b)當燃料蒸汽壓超過所述增壓空氣管線中的壓力時，執(zhí)行所述第一截斷閥的打開，并且在第一止回閥打開的情況下，在第一蒸汽回流支路中實現(xiàn)來自所述燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽的第一回流。在這種情況下，第二蒸汽回流支路的第二截斷閥保持關閉。c)一旦所述燃料蒸汽壓低于所述增壓空氣管線中的壓力，就打開所述第二截斷閥，以使所述第二蒸汽回流支路通過第二止回閥和文丘里噴嘴的吸入口將燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽向新鮮空氣吸入管線中導出這樣長的時間，直至所述燃料蒸汽收集器中的壓力降至低于文丘里噴嘴的吸入口處的壓力。d)然后，關閉所述第一和第二截斷閥，由此暫時結束所述用于使來自燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽回流的方法。可重新進行使燃料蒸汽收集器裝載燃料蒸汽。

該方法具有以下優(yōu)勢，所述通過旁路并且在橋接壓縮機的情況下操作的文丘里噴嘴在其使用時間方面受到時間上的限制，從而僅從燃料蒸汽收集器中扣除剩余的氣體含量，直到所述燃料蒸汽收集器實際上完全排空燃料蒸汽。因此，這樣的階段極少，在該階段中通過旁通管線從增壓空氣管線中提取空氣并由此來減少所述增壓空氣管線中的增壓空氣壓力。這能夠通過分兩個階段來執(zhí)行用于使來自燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽回流的方法來實施，所述兩個階段通過步驟b)和c)得以實現(xiàn)。另外的優(yōu)勢在于，當燃料回流系統(tǒng)必需的管線被集成至內燃機的燃料供應中時，該方法可以由現(xiàn)有的發(fā)動機控制模塊來執(zhí)行。

此外設置成，使燃料蒸汽收集器持續(xù)裝載燃料蒸汽直至該燃料蒸汽收集器中的燃料蒸汽壓超過所述增壓空氣管線中的壓力，并且可重復所述方法步驟b)至d)直至例如停止內燃機系統(tǒng)。然而，同樣對于其它在發(fā)動機運轉期間可出現(xiàn)的程序，所述用于使燃料蒸汽回流到燃燒過程中的方法可以在任何時間中斷。

根據(jù)本發(fā)明的另一種實施方式，既為了中斷燃料回流過程又為了停止內燃機而同時關閉所述蒸汽回流系統(tǒng)的第一和第二截斷閥。

本發(fā)明還相應提供一種用于使來自燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽回流至燃燒過程中的設備，該設備用于實施以上所述的方法。該設備為可由純粹計算機軟件實現(xiàn)的功能模塊架構。

此外，還涉及一種計算機程序產品，在內燃機的計算單元(ECM)上執(zhí)行該計算機程序產品時，其按以下步驟來運行所述計算單元(ECM)。首先，在燃料蒸汽收集器的蒸汽排放管線中的第一截斷閥關閉的情況下檢測所述燃料蒸汽收集器中的壓力、渦輪增壓器的壓縮機出口下游的增壓空氣管線中的壓力以及文丘里噴嘴的吸入口處的壓力。然后，當燃料蒸汽壓超過所述增壓空氣管線中的壓力時，實現(xiàn)所述第一截斷閥的打開，而在第一蒸汽回流支路中的止回閥自動打開并且第二蒸汽回流支路中的第二截斷閥保持關閉。當燃料蒸汽壓低于所述增壓空氣管線中的壓力時，打開所述第二截斷閥，以使所述第二蒸汽回流支路這時通過第二止回閥和文丘里噴嘴的吸入口將燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽向新鮮空氣吸入管線中導出這樣長的時間，直至所述燃料蒸汽收集器中的壓力降至低于文丘里噴嘴的吸入口處的壓力。最后，實現(xiàn)所述第一和第二截斷閥的關閉?？芍匦麻_始使燃料蒸汽收集器裝載燃料蒸汽。

此外，還提供一種計算機可讀介質，在其上存儲有這樣的計算機程序產品。

附圖說明

現(xiàn)在，參照附圖對本發(fā)明的一種實施方式加以詳述。

圖1示出了具有根據(jù)一種實施方式的燃料蒸汽收集器的蒸汽回流系統(tǒng)的內燃機系統(tǒng)的示意圖；

圖2示意性地示出了用于使來自燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽回流至內燃機系統(tǒng)中的方法的流程圖。

具體實施形式

圖1示出了內燃機系統(tǒng)25的示意圖，該內燃機系統(tǒng)25具有根據(jù)一種實施方式的燃料蒸汽收集器1的蒸汽回流系統(tǒng)10。內燃機系統(tǒng)25包括發(fā)動機30、排氣系統(tǒng)29以及蒸汽回流系統(tǒng)10。內燃機系統(tǒng)25通過空氣過濾器26和渦輪增壓器6接收空氣。在操作中，空氣在穿過空氣過濾器26的通道后 進入發(fā)動機30。新鮮空氣通過空氣過濾器26到達并可被吸入渦輪增壓器6的壓縮機5中。所述空氣由壓縮機5壓縮，這可以提高發(fā)動機30的功率輸出。經壓縮的空氣被傳到發(fā)動機30的進氣彎管35中。進氣彎管35將空氣分配至發(fā)動機30的氣缸31至34中。發(fā)動機30還包括未示出的燃料噴射器和排氣彎管36。通過所述未示出的燃料噴射器將燃料從油箱24噴射至氣缸31至34中。被噴射的燃料與空氣混合，以便在氣缸31至34中形成空氣/燃料混合物。所述空氣/燃料混合物由氣缸31至34壓縮。經壓縮的空氣/燃料混合物要么被點燃并燃燒要么通過自燃燃燒。所述空氣/燃料混合物的這樣的燃燒產生了廢氣。所述廢氣離開氣缸31至34進入排氣系統(tǒng)29中。盡管示出了一定數(shù)量的氣缸31至34，但是本文所公開的實施方式適用于具有任意數(shù)量的氣缸和相關的燃料噴射器以及點火器的內燃機系統(tǒng)。

內燃機系統(tǒng)25可具有廢氣回收閥27，以使一部分廢氣返回至進氣彎管35。操作中，廢氣的剩余部分從內燃機系統(tǒng)25中流出并由排氣彎管36流至渦輪增壓器6中，以驅動渦輪機28。渦輪機28支持由空氣過濾器26接收的空氣的壓縮。廢氣從渦輪增壓器6流動穿過未示出的各種廢氣催化劑并且最后穿過未示出的消聲器罐流到外部。

內燃機系統(tǒng)25由發(fā)動機控制模塊20(ECM,Engine Control Modul)支持，其控制不同電機機組(Motoraggregate)的不同操作程序，并且與用于使來自燃料蒸汽收集器1的燃料蒸汽回流的蒸汽回流系統(tǒng)10的至少3個傳感器21至23配合，以便經由控制導線18或19來可靠控制第一截斷閥9和第二截斷閥15。壓力傳感器21至23分別通過信號導線37、38和39與發(fā)動機控制模塊20連接。

蒸汽回流系統(tǒng)10主要包括第一蒸汽回流支路3和第二蒸汽回流支路7。兩個蒸汽回流支路3和7經由共同的第一截斷閥9并經由蒸汽排放管線2與燃料蒸汽收集器1連接。

第一蒸汽回流支路3經由第一止回閥11在第一截斷閥9的輸出端和渦輪增壓器6的壓縮機5下游的節(jié)流閥17下游的增壓空氣管線4之間建立連接。由此，當燃料蒸汽收集器1中的燃料壓力P_K大于內燃機系統(tǒng)25的增壓空氣管線4中的壓力P_D時，一旦將第一截斷閥9切換到，，offen“(“開”)，第一蒸汽回流支路3就變成自動起作用(生效)。

第二蒸汽回流支路7被布置在第一截斷閥9的輸出端和空氣過濾器26 下游的新鮮空氣吸入管線8之間，并且具有第二止回閥12以及文丘里噴嘴14，所述文丘里噴嘴14具有吸入口13，并從燃料蒸汽收集器1中吸進剩余蒸汽且將其輸送至新鮮空氣吸入管線8。然而，該第二蒸汽回流支路7只有在下述情況下才變成起作用：在發(fā)動機控制模塊20通過控制導線19打開第二截斷閥15，以便于在壓縮機輸出端和新鮮空氣吸入管線8之間的旁通管線16可供應文丘里噴嘴14。因此，第二蒸汽回流支路7只有在第一止回閥11鎖住第一蒸汽回流支路3時才變成起作用。只要第一蒸汽回流支路3起作用，就通過截斷閥15使文丘里噴嘴保持關閉，以停止由旁通管線16引起的、增壓空氣管線4中的增壓空氣的損失，并由此提高具有蒸汽回流系統(tǒng)10的內燃機系統(tǒng)25的能效。

圖2示意性地示出了用于使來自燃料蒸汽收集器的燃料蒸汽回流至內燃機系統(tǒng)中的方法的流程圖。該方法可以采用步驟96作為起始步驟來開始并且首先在判定部分中檢測具有較高優(yōu)先級的程序是否被執(zhí)行。隨后的步驟由附圖標記97至115表示。同時，該流程圖涉及圖1所示的且具有數(shù)字小于50的附圖標記的單個組件。

在方法步驟96中的開始之后，此處例如在步驟97中查詢，是否將加油(Tanken)作為比蒸汽回流方法更高優(yōu)先級的程序方法來執(zhí)行。如果是這種情況，那么就必須通過關閉截斷閥來在步驟98中切斷燃料蒸汽回流方法，并且在步驟99中進行加油直至步驟100中的加油完成。

另一判定步驟101可跟隨其后，其中檢測燃料蒸汽收集器1中的壓力P_K是否大于增壓空氣管線4中的壓力P_D。如果是這種情況，那么就在方法步驟102中打開第一截斷閥9，第一蒸汽回流支路3和第二蒸汽回流支路7二者均經由燃料蒸汽收集器1的蒸汽排放管線2與燃料蒸汽收集器1連接。只要打開第一截斷閥9，布置在第一蒸汽回流支路3中的第一止回閥11在步驟103中就會自動打開。同時，在步驟104中第二截斷閥15保持關閉，以使第二蒸汽回流支路7并且由此使在該第二蒸汽回流支路7中的文丘里噴嘴14不能變成起作用。在步驟105中，首先僅通過第一蒸汽回流支路1進行燃料蒸汽的排空，其中燃料蒸汽在節(jié)流閥17下游被導入圖1所示的增壓空氣管線4。

可持續(xù)進行燃料蒸汽的排空直至燃料蒸汽收集器1中的壓力P_K降低至低于增壓空氣管線4中存在的壓力P_D，而所述方法流程返回至點A處，并 且方法步驟106跟隨其后，其中由于燃料蒸汽收集器1排空蒸汽而關閉第一止回閥11并且這時在步驟107中打開第二止回閥12，其中在另一判定菱形108中判定，燃料蒸汽收集器1中剩余的蒸汽壓力P_K是否大于這時因打開第二截斷閥15而頂在文丘里噴嘴14的吸入口13處的吸入壓P_S。如果是這種情況，那么就在步驟109中打開第二止回閥12，以能夠在步驟110中通過第二蒸汽回流支路7實現(xiàn)蒸汽的排放。在這種情況下，在步驟111中繼續(xù)排空燃料蒸汽收集器并且分別通過循環(huán)回至點C來檢測壓力的下降。只要燃料蒸汽收集器1中的燃料蒸汽壓力P_K低于吸入壓P_S，就在步驟112中自動關閉第二止回閥12。此后，在步驟113中還由發(fā)動機控制模塊20通過控制導線18再次關閉第一截斷閥7。這時，燃料蒸汽收集器1通過步驟114再次收集并容納燃料，以結束第一程序。

然而，不斷地使用判定菱形115來自動且同時檢測燃料蒸汽收集器1中的燃料蒸汽壓力P_K的上升，從而能夠使用步驟101繼續(xù)重復此處示出的蒸汽回流方法。借助于第一截斷閥9，任何時候都可以中斷如圖2所示的整個蒸汽回流方法，并且可繼續(xù)進行所述步驟，其中它可以被中斷或通?？杀恢刂玫讲襟E101中的開始或重置到起始步驟96。

盡管在上述說明中已示出了示例性的實施方式，但是可進行各種變化和修改。上述實施方式僅是示例性的實施方式，其并沒有打算以任何方式限制所公開的主題的適用范圍、適用性或結構。相反，以上說明給本領域技術人員提供了用于實施示例性的實施例的計劃，其中在不脫離所附的權利要求及其法律上的等同方式的保護范圍的情況下，可對上述示例性描述的實施方式的功能作出眾多變化。

附圖標記

1 燃料蒸汽收集器

2 蒸汽排放管線

3 第一蒸汽回流支路

4 增壓空氣管線

5 壓縮機

6 渦輪增壓器

7 第二蒸汽回流支路

8 新鮮空氣吸入管線

9 第一截斷閥

10 蒸汽回流系統(tǒng)

11 第一止回閥

12 第二止回閥

13 吸入口

14 文丘里噴嘴

15 第二截斷閥

16 旁通管線

17 節(jié)流閥

18 控制導線

19 控制導線

20 發(fā)動機控制模塊(ECM)

21 壓力傳感器(蒸汽壓力)

22 壓力傳感器(吸入口)

23 壓力傳感器(增壓管線)

24 油箱

25 內燃機系統(tǒng)

26 空氣過濾器

27 廢氣回收閥(AGR)

28 渦輪機

29 排氣系統(tǒng)

30 發(fā)動機

31 氣缸

32 氣缸

33 氣缸

34 氣缸

35 進氣彎管

36 排氣彎管

96-115 方法步驟

P_D 增壓管線的壓力

P_K 燃料蒸汽收集器中的燃料蒸汽壓

P_S 文丘里噴嘴的吸入口處的壓力。