CN101429910A - 燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于自行点火的内燃机的燃料喷射系统。它具有至少一个用于将燃料输送到至少一个燃料存储器的泵。该燃料存储器与由至少一个控制器控制的通过操纵装置操纵的喷射器连接。喷射器的控制体完全地在喷射体内运动。当内燃机运行时在喷射器和燃料存储器之间存在着连续的连接。

Description

燃料喷射装置
技术领域
本发明涉及一种特别是用于自行点火的内燃机,如柴油机的燃料喷射系统。它具有用于将燃料输送到至少一个燃料存储器的高压泵。所述燃料存储器和被控制的用于将燃料喷入燃烧室的喷射器连接。
背景技术
当今现代柴油发动机的燃料喷射系统主要是按照共轨方式工作。其中高压泵将燃料提高到高的压力水平。处于压力下的燃料充注存储器,所述存储器通过喷射器给内燃机的单个气缸供给燃料。
传统的共轨喷射器是如此构造的,即在喷射器上的压力直接存在于喷嘴上。因此当喷油阀的针阀座受损时,由于泄漏会有出现不受控制的持续喷射的危险。只有当喷射量超过额定量的11/2到2倍时,在这些系统中流量限制器才进行干预,并且关闭轨和喷射阀之间的管路。因此由于安全的原因通常在大型的柴油机中使用共轨系统,这些系统在喷射事件之间将高的供给压力和喷嘴分开。
例如DE 28 37 606公开的滑阀喷射器具有对于存在的燃料压力更为有利的构造。在此,控制体轴向地在朝着燃烧室方向封闭的套筒中运动。这个套筒在它的外壳面上具有孔。当喷射器关闭时这些孔被控制体关闭。径向的孔在控制体中延伸。这个孔在控制体阀座之下具有横向孔。只要控制体从它的阀座上抬起时,这些孔产生和燃料供给系统的连接。在使用这样的滑阀喷射器时在大型柴油发动机中通常在喷射事件之间也将供给压力和喷射器分开。
EP 0 779 949公开了一种用于具有燃料高压泵的内燃机的燃料喷射装置。这种装置通过高压管路和喷射器连接。这些喷射器具有向外敞开的控制体。这个控制体朝燃烧室方向执行可控制的打开行程,并且其中不断地由燃料供给压力朝打开方向被加载荷。这个燃料供给压力和关闭力的作用相反。控制体的一部分轴向在关闭头中的孔中被导引,并且具有两排轴向重叠的在其圆周上分布的喷射孔。通过这一措施,当喷射器打开时,在第一级时只能打开一排喷射孔,在第二级时才能打开两排喷射孔。该文献为这种喷射装置描述了一种实施例。在这些实施例中,供给压力连续地给阀门元件施加载荷。由于沿喷射器的孔的方向从燃料供给压力作用到控制体上的力,这种类型的设计出于安全的原因几乎不能实施。
发明内容
因此本发明的任务是以DE 28 37 606为依据,对燃料喷射装置的结构进行简化。
根据本发明这个任务通过权利要求1的主题得以完成。有利的改进方案是从属权利要求的主题。
根据本发明的燃料喷射系统包括至少一个用于将燃料输送到至少一个燃料存储器的泵,特别是高压泵。这个燃料存储器与由至少一个控制器控制的通过操纵装置操纵的喷射器连接。喷射器的控制体优选完全地在喷射器内运动。在这种情况中,在柴油发动机运行期间,在喷射器和燃料存储器之间存在着连续的连接。
用于燃料喷射系统的根据本发明的方案通过使用一种喷射器达到,这种喷射器是根据滑阀原理设计的。在这个方案中,当喷射器关闭时,在喷射室中没有或者没有明显的朝阀孔方向的力作用到控制体上。
在喷射器的优选的实施形式中,喷射器的控制体优选在喷射体的朝向燃烧室的端部上小公差地在喷射器套筒内延伸。这个套筒在与内部的套筒底部相距处具有一个或者多个径向笔直的或者向外倾斜延伸的孔,上述孔优选这样确定尺寸和布置,使得根据控制体的位置,在当前载荷范围中为合适的喷射体积流量打开喷射横截面,并且在全部孔时,打开最大的喷射横截面,这是优选在满负载范围中所需要的。
优选从控制体—该控制体的下端部也叫做滑阀—的轴向移动产生打开的喷射横截面。在这种情况中,喷射孔优选如此地设置在喷射器套筒上,使得只有当控制体抬起确定的行程时,这些喷射孔才被打开。此外控制体优选是如此构造的,使得同样只有当它抬起确定的距离后,才产生喷射室和燃料存储器的连接。这种方案的优点是,即使阀体的阀座受损或者不密封,它也能将喷射孔区域和燃料存储器分开,并且将这些喷射孔完全覆盖起来。因此,这些喷射器的设计原理对喷射器朝燃烧室方向的安全关闭以及对避免所不希望的持续喷射是有利的。
为此在优选的方案中,在套筒中设置了控制体的阀座,这样,这个位于阀座上的控制体关闭了燃料存储器和喷射孔之间的连接。这样,阀座和通过滑阀关闭的喷射孔组成了两个冗余闭锁机构,这样即使在阀座中或者在滑阀和喷射孔之间出现泄漏,也能阻止不受控制的喷射。因此有利地在整个运行期间喷射器都能和燃料存储器相通,并且不必如直到目前的那样出于安全的原因在喷射事件之间与燃料存储器分开。
根据本发明的燃料喷射系统优选包括高压泵,这个高压泵将燃料输送到燃料存储器中。这个燃料存储器可设计为为此目的而设置的高压容器。然而优选燃料喷射系统的燃料管路具有扩大的横截面,这样这些管路就具有合适的大容积。优选这样的大容积的燃料管路(轨)如此地设置在发动机上,使得它们在布置在单个气缸上的喷射器的附近延伸。喷射器借助供给管路优选和燃料存储器(容器或轨)直接连接。如前所述,这些喷射器优选设计为滑阀喷射器。
为了对喷射进行控制,优选在每个喷射器上设置操作元件,优选设置控制阀。这个控制阀优选和燃料低压管路连接。这个低压管路将燃料引回到燃料备用系统中。
在优选的实施形式中操作元件通过电磁体操作。这个电磁体优选由电子控制器控制,其中,这个控制器处理柴油机的许多运行参数,并且从中生成用于控制操作元件的控制指令。也可以借助优选使用的电子控制器来控制伺服马达或者压电致动器,由这些伺服马达或者压电致动器来操作喷射系统的喷射器。也可规定对控制体进行调节。
基于喷射器的所示的有利的方案,为了避免连续喷射,并不要求在内燃机的相关气缸的喷射过程之间分开喷射器和燃料存储器之间的连接。根据本发明,只有控制体在由操作元件控制的喷射器中的运动,才产生处于高压下的燃料存储器和喷射器的喷射室的连接。
喷射系统的优选的实施形式是如此构造的,即喷射器的控制体是行程或者升程受控的。也就是说,控制体从喷射器底部升起的行程优选是由操作元件控制的。在这个优选采用的喷射器方案中,通过预定的行程变化打开规定的喷射横截面。由于在喷射系统的燃料存储器中的燃料压力是恒定的,因此所喷射的体积流量是可调节的。这样就可根据控制体的调节行程优选自由选择喷射横截面。这结合阀门运动,使得变化的喷射曲线成为可能。借助这个变化的喷射曲线例如也可容易地进行预喷射。通过控制器可通过发动机的特性曲线自由地选择有关喷射横截面的喷射曲线。
通过在喷射过程之间不必中断在燃料存储器和喷射器之间的燃料压力,可在根据本发明的燃料喷射装置中,省掉在通常的燃料喷射装置中每个气缸所需要的开关元件和为此所需要的控制和供给管道。通过这一措施产生了燃料喷射装置的一种更为简单的结构,其中,通过附加地根据控制体在喷射器中的运动对喷射曲线进行控制,改进了喷射的可变性。
附图说明
从下述有关附图的说明得到本发明的其它优点、特征和使用方案。这些附图是:
图1:已知的燃料喷射系统的线路图。
图2:根据本发明设计的燃料喷射系统的线路图。
图3:控制图2的燃料喷射系统的喷射器的简图。
图4:按照图2的燃料喷射系统的改型的喷射器简图。
具体实施方式
图1示出了已知的燃料喷射系统的线路图。该系统具有高压管路1。这个管路将燃料存储器(未示出)和操作元件13连接起来。该操作元件直接连接在喷射器5上。操作元件13由电磁控制的操作元件6操作。在喷射器5上的喷射过程之间,这个操作元件6中断将燃料存储器和喷射器5连接起来的高压管路1。在图1中未示出用于喷射器5的操纵装置。
图2示出了按照本发明一种方案的燃料喷射系统的线路图。泵4将燃料输送到燃料存储器2中,在此是高压管路(高压轨),这个高压轨通过高压管路1和大型柴油发动机的多个喷射器5连接。电磁控制的操作元件3用于操作根据本发明设计的喷射器5。这个喷射器5连接地通过高压管路1和燃料存储器2连接。
图2中示出了处于静止位置的操作元件3。在它的接通位置时,这个操作元件3将喷射器5的控制室7和燃料低压管路14连接起来。在这种情况中,喷射器5的控制室7中的压力下降。这样由于在高压室10中的压力控制体9克服弹簧8的力从阀座19抬起,并且在它的升程运动过程中打开喷射横截面。
图3示出了根据本发明控制的喷射器5的示例图。它的高压室10直接和与燃料存储器2连接的高压管路1连接。喷射器5的控制室7通过节流阀和高压管路1连接。喷射器5由电磁体11操作。这个电磁体由电子控制器12控制。喷射器5的外部套筒20为一体构造,并且在背向气缸的燃烧室的一侧被封闭。在朝向气缸的燃烧室的一侧,套筒20与内部的套筒底部相距地在圆周上分布有多个孔22。这些孔是如此构造和布置的,即通过控制体9朝背向燃烧室的方向的运动使喷射横截面无级地增大。
在控制体9所示的位置中,在喷射器5的高压室10和喷射器5的喷射室31之间不存在连接。只有当控制体9从位于控制体9和套筒20之间的阀座19抬起之后,才通过连接孔24和轴向的供给孔25产生燃料存储器2到喷射室31的连接。根据控制体沿着背向燃烧室方向所走过的行程,由控制体打开的喷射孔22的喷射横截面变大,并且输送到燃烧室中的燃料体积流量变大。由于横截面积发生了变化,所以喷射的燃料束的结构也发生变化。
由于喷射器5具有通过控制体9可关闭的喷射孔22和具有位于控制体9和套筒20之间的阀座19,所以能够在运行期间在喷射器5和燃烧存储器2之间规定一种连续的连接,这样的喷射事件之间就不必将高压从喷嘴断开,其中所述的控制体9和套筒20一起形成燃料存储器2的冗余闭锁,并且因此在阀座19受损时也阻止了不受控制的泄漏喷射。
图4示出一种根据本发明的燃料喷射系统的改型的喷射器的简图。这个燃料喷射系统和参考图2、3所示的情况相相当。其中相应的元件用相同的附图标记表示,这样,在下面仅讨论和前面涉及附图2、3所讨论的方案的不同之处。
在图3中所示出的是一种标准的共轨系统,其具有多个由共同的存储器2提供燃料的喷射器,而在图40的方案中,每个喷射器都设计成存储器喷射器。这种存储器喷射器具有它自己的存储器32。这个存储器可优选集成在相应的存储器喷射器中。

Claims (8)

1.燃料喷射系统,特别是用于自行点火的内燃机,具有至少一个泵(4)用于将燃料输送到至少一个燃料存储器(2),该燃料存储器与由至少一个控制器(12)控制的通过操纵装置(3)操纵的喷射器(5)连接,该喷射器的控制体(9)在喷射器(5)内运动,其中每个喷射器(5)的套筒(20)与在内部的套筒底部相距处具有通过所述控制体可关闭的喷射孔(22),并且在控制体(9)和套筒(20)之间形成阀座(19),当所述控制体(9)抬起时,所述阀座(19)打开到喷射孔(22)的连接,其特征在于,在喷射器(5)和燃料存储器(2)之间在运行期间存在着连续的连接。
2.按照权利要求1所述的燃料喷射系统,其特征在于,当控制体(9)抬高确定的行程时,才产生喷射室(31)和燃料存储器(2)的连接。
3.按照权利要求1或2所述的燃料喷射系统,其特征在于,当控制体(9)抬高确定的行程时,才释放喷射孔(22)。
4.按照前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统,其特征在于,喷射器(5)的控制体(9)是行程或升程受控的。
5.按照前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统,其特征在于,喷射器(5)是如此构造的,使得当喷射器(5)关闭时,在喷射室(31)中基本没有朝阀孔方向的力作用到控制体(9)上。
6.按照前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统,其特征在于,喷射孔(22)是如此地确定尺寸和布置的,使得通过控制体(9)的位置来调节孔截面。
7.按照前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统,其特征在于,在每个喷射器(5)上都设有操作元件。
8.按照前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统,其特征在于,借助电磁体、伺服马达或者压电致动器来操纵操作元件(3)。
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