CN101400886A - 燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃发动机的燃料喷射系统。所述燃料喷射系统包括发动机管理系统(20)、连接至低压燃料系统(4)的回流管(17)、以及用于存储和提供较高压力燃料至多个喷射器(7)的共轨(6)。各喷射器均具有用于喷射燃料至发动机内的喷嘴(11)、安装在共轨(6)和喷嘴(11)之间的阀(10)、以及溢流阀(12)，所述溢流阀(12)通过其入口连接至阀(10)的出口且通过其出口连接至回流管(17)。第一自动隔离阀(8)安装在共轨(6)和喷射器(7)之间，且第二自动隔离阀(18)安装在回流管(17)和低压燃料系统(4)之间。

Description

燃料喷射系统
技术领域
本发明涉及一种用于内燃发动机的燃料喷射系统。
背景技术
本发明涉及内燃发动机的燃料喷射系统，特别地，涉及用于将燃料直接地喷射至压燃发动机的燃汽缸内的系统。特别地，其涉及这样的燃料喷射系统，该系统的特征在于用于在喷射器的喷嘴内降压的控制阀。典型地，这种解决方案适用于共轨喷射系统，用于防止燃料通过关闭的喷嘴泄漏，当使用低粘度燃料如DME时，所述燃料泄漏是难以避免的。
图1示出了这样的现有技术系统的一个实例。在该系统内，设置有自动隔离阀，用于在发动机不运行的系统待机期间防止燃料通过关闭的喷嘴从燃料供给系统泄漏到发动机燃烧室。通过将一组喷射器的回流管路连接至公用管路，然后再将公用管路连接至隔离阀，从而使隔离阀总数较少。然而，此构思中的缺点是：喷射器内较大数量的液压连接端口。另一个缺点是较大无效体积的隔离阀，其被增加至限定在控制阀10和喷嘴11之间的高压体积。由于与在无效体积内增压和减压相关的延迟，所以所述无效体积越大，控制的泄漏越大且可控性越差。
图2示出了现有技术系统的另一个实例，喷射器中的连接端口数量从三个减少到两个，但是是以增加自动隔离阀的数量作为代价，每个喷射器有两个自动隔离阀。
液压连接端口和/或隔离阀的较多数量会降低系统的可靠性并增加其成本。本发明的意图是提高现有技术系统的可靠性、降低其成本、增强其可控性以及减少其泄漏。
现有技术系统的另一个问题是控制喷嘴开启压力(NOP)的相对困难。如图3所示，能够通过安装在这组喷射器的弹簧室和回流管之间的压力调节器进行控制，这又意味着每个喷射器有三个连接端口。如图4所示，通过提供喷嘴弹簧室的较大的体积，大体上可以省去NOP控制端口，并且具有连接在回流管路和回流管之间的压力调节器，但是在那种情况下，由于沿着不同喷射器试样的喷嘴针引导装置的泄漏情况的差异，残余压力对喷嘴关闭压力的影响，和经过关闭喷嘴的泄漏，因此NOP控制是复杂的，此外动作较慢。本发明还提供了在这样的燃料喷射系统中改善NOP控制的装置。
发明内容
本发明的目的是提供一种燃料喷射系统，其具有降低的复杂性、改善的能效和更佳的喷射速率可控性。
根据本发明的燃料喷射系统包括燃料箱、进给泵和形成低压系统的相关元件，以及输送加压燃料至共轨内的高压泵，所述共轨提供加压燃料至多缸发动机的全部喷射器。第一自动隔离阀安装在共轨和喷射器之间，其结合三通电控控制阀，该阀控制位于共轨和喷嘴之间的液压操作阀，以及位于液压操作阀的出口和回流管路之间的电控二通常开溢流阀。喷嘴具有一个针，该针通过复位弹簧偏压以关闭喷嘴。复位弹簧安装在弹簧室内，如果加压，其可以辅助弹簧偏压针以使喷嘴关闭。弹簧室、控制阀的出口和溢流阀的出口连接至喷射器回流管路。
喷射器的回流管路一起连接进入单个回流管，所述单个回流管通过第二自动隔离阀连接至低压力系统。在各喷射器的回流管路和回流管之间设置有节流装置。
取代现有技术系统中在液压操作阀的出口和喷嘴之间安装自动隔离阀，在共轨和喷射器之间安装有第一自动隔离阀允许减少喷嘴上游的无效体积，该无效体积可以在喷射间隔期间排空，并且通过此方法改善喷射系统的可控性并增加其液压效率。因为喷射器可以仅具有两个连接端口，即高压端口连接和回流连接端口，同时，自动隔离阀的总数量可以保持到等于喷射器数量加一个的最少数量，因此本发明的另一个优点是燃料喷射系统的简化的结构、改善的可靠性和降低的成本。在现有技术系统中，如果喷射器具有两个端口，那么自动隔离阀的总数量应该是喷射器数量的两倍。另外，如果普通的自动隔离阀用于现有技术系统的回流管中，那么喷射器上端口的数量必须增加至三个。
在回流管路和回流管之间安装节流装置使得燃料喷射系统适合于控制喷嘴开启压力，在现有技术系统中，其还可以对于各喷射器和喷射循环单独使用，并且不需要附加的压力调节器。
附图说明
下面将参照附图以非限定性的方式进一步描述本发明，其中：
图1—4示出了现有技术系统的各种结构；
图5、6和7是本发明的不同实施例的示意图。
具体实施方式
在图5示出的优选实施例中，根据本发明的燃料喷射系统包括燃料箱1、进给泵2、隔离阀3和形成低压系统4的其他相关元件(未示出)，以及将加压燃料输送至共轨6的高压泵5，所述共轨6提供加压燃料至多缸发动机(未示出)的所有喷射器7。第一自动隔离阀8安装在共轨6和喷射器7之间，喷射器7包括三通电控控制阀9，该阀9控制位于共轨6和喷嘴11之间的液压操作阀10，以及位于液压操作阀10的出口和回流管路13之间的电控二通常开溢流阀12。喷嘴11具有针14，该针通过复位弹簧15偏压以关闭喷嘴。复位弹簧安装在弹簧室16内，如果加压，其可以辅助弹簧15偏压针14以使喷嘴关闭。弹簧室16、控制阀9的出口和溢流阀12的出口连接至回流管路13。
喷射器的回流管路13共同连接至公用回流管17内，其通过第二自动隔离阀18连接至低压系统4。在各喷射器的回流管路13和回流管17之间设置有节流装置19。发动机管理系统(EMS)20控制阀9和12。
优选地，液压操作阀10具有精密匹配的杆，并且形成出口室22和控制室23，并且，优选地，通过弹性装置24偏压朝向其关闭位置。取决于来自EMS20的命令，阀10的控制室23可以通过三通控制阀9连接至共轨6或回流管路13。
自动隔离阀8、18被设计成这样，即，当阀内的压力处于稍低于系统进给压力水平或处于所述水平之上时，一旦阀开启，暴露在燃料压力下的阀区域就大到足以克服阀的复位弹簧的作用力而保持阀开启。如果发动机停止并且进给压力低于预定水平，则自动隔离阀关闭，并且暴露在阀的上游压力下的阀区域变得较小，以致需要一个高于进给压力水平的压力来再次开启自动隔离阀。这样的阀的结构公知于现有技术，并且其公开于美国专利US6,189,517B1中。
参照图5，根据本发明的燃料喷射系统按照以下方式运行：在发动机运转但没有喷射的状态，在低压系统4的下游以及在回流管17内存在进给压力；高压泵将燃料加压至特定水平并在共轨6内维持所述水平。阀9和12没有通过EMS20动作。三通控制阀9，在其不运行位置，连接共轨6至液压操作阀10的控制室23。来自共轨的压力结合弹性装置24的作用力，使阀10保持在其关闭位置中。溢流阀12开启，通过节流装置19将液压操作阀10的出口连接至回流管路13和回流管17。自动隔离阀8、18开启，且喷嘴11内的压力与回流管17内的压力相等。通过针复位弹簧15和作用在针14上的弹簧室16内的压力的作用力关闭喷嘴。
为了开始喷射，EMS施加控制电流至控制阀9，其断开液压操作阀10的控制室23与共轨6的连接，并将控制室23连接至溢流阀12的出口和节流装置19的入口。控制室23内的压力下降，并且允许从出口室22作用于阀上的共轨压力克服弹性装置24的作用力开启阀10。如果需要较低的喷嘴开启压力，EMS大致同时地关闭溢流阀12，以致在节流装置19的入口处的燃料压力、以及因此在回流管路13内和喷嘴11的弹簧室16内的燃料压力不会增加，同时，在喷嘴11的入口侧的燃料压力增加，并且最终通过克服弹簧室16内的低压与复位弹簧15的作用力移动针14来开启喷嘴。如果需要更高的喷嘴开启压力，经过延迟时间之后，EMS施加控制电流至溢流阀12，允许来自共轨的燃料流过开启的液压操作阀10，以在已关闭的针14的两侧上增加压力。当此压力达到所要求的水平时，通过EMS的作用溢流阀12变成关闭，并且在针14后方的压力被释放至回流管路13，从而使得喷嘴11开启，并且喷射开始。
为了终止喷射，EMS使控制阀9不运行，所述控制阀9随后断开回流管路13和控制室23的连接，并将控制室23再次连接至共轨。控制室23内的压力上升，并与弹性装置24一起，使阀10向下朝向关闭位置运动。在阀10关闭时段以及其流通面积的相应减小期间，燃料持续从开启的喷嘴喷出，并且，喷嘴内的压力下降，直到复位弹簧15向下移动针14且关闭喷嘴。然后，EMS停止运行，并且开启溢流阀12以释放喷嘴的剩余压力，所述剩余压力可能漏过关闭的喷嘴而进入发动机内。因此，系统回到其如图1所示的初始位置。
如果要求更快地结束的喷射，则在喷嘴11关闭之前且在喷嘴的上游仍然存在较高的压力时，EMS开启溢流阀12。因为节流装置19，所以这在回流管路13中和弹簧室16中提供了压力脉冲，其有助于使喷嘴更快地关闭。
当发动机停止时，例如，通过使控制阀9动作同时保持溢流阀12开启，共轨内的压力可以减少，这样基本上将燃料回流至低压系统。这导致在自动隔离阀8、18内的压力降低，所述隔离阀8、18随后关闭，从而阻止了燃料通过关闭的喷嘴泄漏至发动机内。这是因为在这种情况下，阀8、18将共轨和可能含有剩余压力的相关元件的较大的体积与喷嘴隔离开了。
在图6中，示出了本发明的可选的实施例，其中，控制阀9的出口连接至回流管17，旁通节流装置19。这样能够使得液压操作阀10的控制更少依赖于NOP控制。
在图7中，示出了本发明的另一个可选的实施例，其中，溢流阀12的出口连接至回流管17，并且，控制阀9的出口连接至回流管路13。在这样的实施例中，仅仅通过控制阀的运行直接地影响NOP。
本发明并不限于上述实施例，并且，若干修改可能处于所附权利要求的范围之内。

Claims (6)

1.一种用于内燃发动机的燃料喷射系统，包括发动机管理系统(EMS)(20)、连接至低压燃料系统(4)的回流管(17)、以及用于存储和提供较高压力燃料至多个喷射器(7)的共轨(6)，所述多个喷射器的每个均具有用于喷射燃料至所述发动机内的喷嘴(11)、安装在所述共轨(6)和所述喷嘴(11)之间的阀(10)、通过其入口连接至所述阀(10)的出口且通过其出口连接至所述回流管(17)的溢流阀(12)，所述燃料喷射系统的特征在于：第一自动隔离阀(8)安装在所述共轨(6)和所述喷射器(7)之间，且第二自动隔离阀(18)安装在所述回流管(17)和所述低压燃料系统(4)之间。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射系统，其特征在于：所述回流管(17)由多缸发动机的喷射器(7)组公用。
3.根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统，其特征在于：所述喷嘴(11)具有针(14)，通过弹簧室(16)内的压力的作用力，所述针(14)被偏压以关闭所述喷嘴(11)，并且，设置有回流管路(13)，该回流管路连接至所述溢流阀(12)的出口和节流装置(19)的入口，所述节流装置(19)的出口连接至所述回流管(17)，其中所述弹簧室(16)连接至所述回流管路(13)。
4.根据权利要求3所述的燃料喷射系统，其特征在于：设置有控制阀(9)，该控制阀可以由EMS操作以控制所述阀(10)的位置，其中所述控制阀(9)的出口连接至所述回流管路(13)。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射系统，其特征在于：所述控制阀(9)的出口连接至所述回流管(17)。
6.根据权利要求4所述的燃料喷射系统，其特征在于：所述溢流阀(12)的出口连接至所述回流管(17)。
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