CN100458137C - 燃料喷射设备中的装置 - Google Patents

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Abstract

一种燃料喷射系统中的用于控制燃料喷射的装置。该装置(4)包括一个其中有一空间(6)的本体部件(5)，在操作期间待喷射的燃料通过该空间而流动，该空间中还有一入口孔(7)和一出口孔(8)。装置(4)还包括可动地安置在该空间中的活塞机构(9)和一个用于在燃料入口孔(7)和燃料出口孔(8)之间形成流动连接的流道。该流道包括至少一个开口通入该本体部件的空间中的节流部分(35，40，91，92)，该节流部分的流动截面积由活塞机构(9)和本体部件(5)的相对位置限定。

Description

燃料喷射设备中的装置
本发明涉及一种如权利要求1的前序中描述的燃料喷射设备中的装置。
使用蓄压器的共干线(common rail)喷射系统通常与活塞发动机连接使用。在这样的系统中，以喷射压力方式贮存在所谓蓄压器中的燃料通过控制喷射阀而喷入发动机的燃烧室中。
在一典型的共干线系统中，当喷射器喷嘴的针打开时，喷射压力几何同时达到一高压值。结果，在燃料喷入燃烧室期间，在喷射刚开始时燃料质量流就很大。在这样的情况下，燃烧室中的压力可能增加太快而不能达到最佳性能。
本发明的目的是在燃料喷射设备中产生一种尽量减少先有技术有关问题的装置。本发明的特定目的是产生一种对燃料喷射过程具有有效然而简单的效果的装置。
本发明的目的可以通过主要公开在权利要求1中而更密切地公开在从属的权利要求中的方法而达到的。
按照本发明，该燃料喷射系统中的用于控制燃料喷射的装置包括一个其中有一空间的本体部件，在操作期间待喷射的燃料通过该空间而流动。该装置还包括一个可动地安置在该空间中的活塞机构或其类似物，而且该装置有一条用于在燃料入口孔和燃料出口孔之间产生流动连接的流道。该流道包括至少一个通入本体部件空间内的节流部分，燃料能够通过该节流部分而流动，节流部分的流动截面积由活塞机构和本体部件的相互位置决定。该节流部分被设置成当活塞机构在喷射开始时相对于本体部件而移动时是逐渐增大的。
该节流部分包括多个沿活塞机构的纵轴在其不同位置中设置的孔和一个控制边缘，这些孔和控制边缘的相互位置限定燃料流道的流动总截面积。该控制边缘由一有限面积形成，在该有限面积中，该本体部件的内表面和活塞机构的外表面从相互接触或从节制流量的其它影响因素中脱开。
按照一个实施例，该节流部分包括至少一个设置在该活塞机构中的孔，该孔沿其纵向是细长的。
按照另一实施例，该活塞机构包括一个与燃料压力无关地操作的驱动器，由此，燃料压力的增大可以随发动机的操作状态而有效地控制。一个缓冲空间和一个通道与活塞机构的另一端相连通地设置，该通道将设置在本体部件中的空间连接到该缓冲空间。活塞机构的弹簧最好设置在该缓冲空间中，因此不需要弹簧用的独立空间。该活塞机构最好用一管状件制成，其壁厚小于该管状件的内径。
按照本发明的装置能够限制在喷射开始时喷射的燃料的质量流，同时在实际喷射期间允许有足够的喷射压力。
下面作为例子参照附图描述本发明，图中：
图1表示按照本发明的用于发动机的燃料喷射系统的装置；
图2表示按照本发明的处于初始状态的装置；
图3表示处于第二级端状态的图2的装置；
图4表示按照本发明的另一装置；
图5表示按照本发明的又一装置；
图中所用标号互相对应，以尽可能清楚表示。而且，如果部件的描述对理解本发明并非关键，那么就不一定全部描述该系统在实施中使用的全部部件。
图1示意地表示本发明的装置4与内燃机的共干线燃料喷射系统的连接。该燃料喷射系统仅按照操作本发明所需的程度来描述。以共干线为基础的燃料喷射系统包括作为其主要部件的共干线，也即蓄压器1，其中燃料处于待喷入发动机的燃烧室中的高压状态，而喷射阀2与其流通连接。燃料通道系统3、3’、3”配置成从共干线1到喷射阀2，以计量通到每个汽缸的燃料(未示出)。在操作期间，共干线中维持足够的压力，以获得对喷射阀2的足够的喷射压力。每个喷射阀2包括用于独立控制燃料喷射的控制机构1.1。此处，利用通道3”将燃料喷射系统的蓄压器连接到控制系统1.1，从其燃料进一步通过通道系统3、3’输送到喷射阀2。此处控制机构操作，使得蓄压器的压力即对蓄压器的流动连接能够连接到将燃料喷入发动机的喷射阀，也连接到关闭喷射阀的装置上，以便关闭该阀。一个装置4通过燃料入口孔7和出口孔8连接到燃料通道系统3、3’上。下面参照图2～5描述装置4的操作。
图2表示按照本发明的一种燃料喷射设备中的用于控制燃料喷射的装置4的有利的实施例。该装置包括本体部件5，其中有空间6。当发动机运转时，燃料流过该空间6。活塞机构9也设置在空间6内，被设置成可以对抗弹簧10产生的力而移动。燃料入口孔7和出口孔8也与空间6流动连通。该活塞机构也将空间6分为两部分，即入口孔7的一侧和出口孔8的一侧。利用通道和空间的组合效果，在入口孔7和出口孔8之间形成一条燃料流动通路。活塞机构9为圆筒形部件，一端设有壁9.1，另一端设有外台肩9.2。也可理解，活塞机构有一纵向孔。壁9.1包括一个略小的孔35.1，该孔尤其允许调平燃料压力和在喷射程序后使活塞机构9返回其初始位置。为了完成在喷射程序后的返回，该装置包括一个弹簧10。通道35.2也与活塞机构的第二端部及其台肩9.2连接，该通道将空间6连接到为活塞机构的弹簧10形成的缓冲空间6.1。
活塞机构9中设置多个孔35，这些孔也形成流动路径的一部分。这些孔从活塞机构的内部延伸到其外表面。此处显示沿活塞机构的纵向设置的多个孔35，但其形状和数目随每种用途而选定。燃料可通过孔35而从入口孔7通到出口孔8，取决于活塞机构的位置。
图2中示出喷射前的状况。活塞机构9处在其邻近燃料入口孔7的端部处的初始位置中。因此，活塞机构9的孔35处在本体部件5的控制边缘的上游侧并对着本体部件，后者基本上盖住设置在活塞机构外壳壁中的所有孔35。当喷射阀2打开时，邻近出口孔8的端部中的燃料压力小于邻近入口孔7的端部中的压力，因而活塞机构9开始移动。当活塞机构移动时，燃料经其部件上的通道35.2而从缓冲空间6.1的倒空减慢了活塞的移动，同时减慢喷射压力增加到其最大值。图3表示按照图2的装置处在这样一种状况，其中燃料喷射已经开始。此处，已在本体部件5中形成控制边缘40。当活塞机构9的孔35通过该控制边缘时，邻近出口孔8的端部中的压力开始按照下面的情况而增加得更快，即当这些孔移动经过控制边缘40并开通到空间6的邻近出口孔8的部分中时节流部分的流动区是如何增大的。活塞机构移动得越靠近出口孔8，这些孔就越能允许燃料流过，由此喷射压力增大。图3表示一个沿活塞机构的纵向延伸的长孔35.2作为一种替代形式。
在喷射程序开始时，这些孔的总截面积非常小，由此燃料质量流显著地受到因而产生的节流效应的限制。当活塞机构移动时，孔35的面积的更大部分开通而流动路径的节流部分的面积增大，由此喷射压力即出口侧上的燃料压力也增大。孔35的面积这样选择，使得该面积至少在喷射结束时不会显著限制燃料流，换句话说，压力损失很小。通过适当地选择孔35沿纵轴的位置及其截面积，燃料压力的速度可增大，而其相位的调整可以按需要进行。
图4表示对应于图2的另一实施例，但此处活塞机构9的移动和位置是由一个独立的驱动器80而非燃料压力决定的，该驱动器控制活塞机构9。驱动器80最好利用一个电磁线圈操作的双向阀82连接到发动机的伺服油系统81上。因此，活塞机构9的移动可以与燃料压力无关地受到控制。该连接到驱动器80上的伺服油系统经过一个独立的节流机构83而连接到返回通道84上。节流部分83也可调整。节流机构83对驱动器80中的伺服油压力的影响控制活塞机构9的移动速度，由此可以例如以不同的发动机运行状态不同地调置活塞机构的操作。
图5表示本发明装置的另一实施例。此处，本体部件5也设置一个用于活塞机构9的圆柱形空间6。一个其直径小于活塞机构主要部分的部分9.3设置在活塞机构9的两端之间的部分上，该部分包括一个锥形的控制边缘40。因此，该控制边缘由一个其中活塞机构的直径沿活塞纵轴方向变化的部分组成。这可以是步进的或适当地连续的，或者是线性地，或者是非线性的。所述有一较小直径的部分9.3在空间6中形成一容积93，待输入发动机的燃料经过该容积而配置成流动。燃料输入孔7与由活塞机构的另一端和本体部件5所形成的空间连接。这使得由燃料压力产生的力的影响能够作用在活塞机构9上。这导致活塞机构移动。形成的通道91从燃料输入孔7通入容积93，又从容积93通到由通向燃料出口孔8的流道形成的通道92。锥形的控制边缘40控制燃料流，取决于该活塞机构相对于通道91和92的位置。弹簧装置10安置在活塞机构9的与燃料入口孔7相反的端部中，该弹簧装置是由两个独立的弹簧系统形成的，由此该弹簧系统在两相位中操作。该弹簧系统的第一活塞件94对着第一弹簧95加载。当活塞机构9向下移动也即离开燃料入口孔时(如图中所示状况)，仅仅第一弹簧产生一个对抗活塞机构9的移动的力，换句话说，该活塞的移动是相当快的。该移动使控制边缘40移动而通道91和92开口到空间93中，从而增大燃料流。当活塞机构9和活塞件94对一定的距离移动到一起时，活塞件94会合该弹簧系统的另一活塞件96，此处该弹簧系统的弹簧95开始作用在活塞机构9的移动上。随后，活塞机构的速度减慢。
本发明不限于此处描述的实施例，但在所附权利要求书的范围内可以考虑其各种修改。例如，可以考虑活塞机构的不同几何形状。

Claims (8)

1.一种在共干线燃料喷射设备中用于控制燃料喷射的装置，该装置(4)包括：一个其中设有一空间(6)的本体部件(5)，在运转中待喷射的燃料流过该空间(6)；一燃料入口孔(7)和一燃料出口孔(8)，它们通入在可移动地设置的活塞机构(9)与由入口孔(7)和出口孔(8)之间的流道形成的流动连接通道之间的所述空间(6)中；其特征在于，该流道包括通入该本体部件中的该空间内的至少一个节流部分(35，40，91，92)，该节流部分的流动截面积被设置成在喷射开始而活塞(9)相对于本体部件(5)移动时该流动截面积正在增大。
2.一种按照权利要求1的装置，其特征在于，该节流部分包括沿该节流部分的纵轴的各个位置设置于该节流部分上的一些孔(35)，这些孔从活塞机构内部延伸到其外表面上。
3.一种按照权利要求1的装置，其特征在于，该节流部分包括被设置在该活塞机构上的沿该活塞机构纵轴线方向延伸的至少一个孔(35.2)。
4.一种按照权利要求1的装置，其特征在于，该活塞机构包括一个与燃料压力无关地操作的驱动器(80)。
5.一种按照权利要求1的装置，其特征在于，该节流部分包括一个由一边界区形成的控制边缘，其中，本体部件(5)的内表面和活塞机构(9)的外表面避免相互接触或不受节制气流的其它影响因素的影响。
6.一种按照权利要求2或3的装置，其特征在于，一个缓冲空间(6.1)和一个用于将空间(6)与该缓冲空间连接的通道(35.2)被设置成与活塞机构(9)的另一端连通。
7.一种按照权利要求6的装置，其特征在于，该活塞机构的弹簧(10)被设置在缓冲空间(6.1)的内部。
8.一种按照权利要求1的装置，其特征在于，活塞机构(9)是用管件制成的，其壁厚小于该管件的内径。
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