CN101532442A - 带有截止阀可控制高压油泵供油量的共轨式直接喷射装置 - Google Patents

带有截止阀可控制高压油泵供油量的共轨式直接喷射装置 Download PDF

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Abstract

一种共轨式直接喷射装置，其提供有一个燃油箱(10)、一个歧管(5)、一个将燃油输送到歧管(5)的高压油泵(6)、一个提供有吸油管路(9)和通过吸油管路(9)连接到高压油泵(6)上的低压油泵(8)，以便将来自燃油箱(10)的燃油送到高压油泵(6)；以及一个通/断式的截止阀(24)，后者沿吸油管路(9)布置，用来调节输送到高压油泵(6)的燃油供油量；以及一个调压器(25)，后者沿吸油管路(9)布置在截止阀(24)的紧下游，以便使得吸油管路(9)内的燃油压力保持在预定压力值之下。

Description

带有截止阀可控制高压油泵供油量的共轨式直接喷射装置
技术领域
本发明涉及带有截止阀可控制高压油泵供油量的共轨式直接喷射装置。
背景技术
在共轨式直接喷射装置中，人们都知道是使用高压油泵，其通过低压油泵来接收来自燃油箱的燃油，并将燃油送到与多个喷嘴液压相连的共轨上。众所周知，在这种共轨式直接喷射装置中，必须通过改变高压油泵的瞬时供油量或不断将多余燃油送到共轨以及通过调节阀来将共轨本身的多余燃油排放，从而根据驱动点不断控制共轨内的燃油压力。一般来讲，优选采用改变高压油泵的瞬时供油量的解决方案，因为这种解决方案可以大大节省能量，并且不会引起燃油箱内燃油的过热。
为了改变高压油泵的瞬时燃油流量，例如，在EP-A-0481964专利中，提出了使用一个油量可变的高压油泵，其能够向共轨输送所需要数量的燃油，以保持共轨内的燃油压力与所要求的压力值相等。
具体来讲，EP-A-0481964专利提出的高压油泵装配有一个电磁驱动器，能够通过改变高压油泵的输油阀的关闭瞬时状态来瞬时改变高压油泵本身的供油量。
另一种方式是，为了改变高压油泵的瞬时供油量，提出了加装一个调整装置，包括在泵油室的上游设置持续变化的液压电阻器，该液压电阻器可以根据共轨内所要求的压力来控制。
上面所述的两种改变高压油泵的瞬时供油量的解决方案在机械上都是很复杂的，且一般不能按所要求的高精度对高压油泵的瞬时供油量进行调整。此外，在供油调整装置中，截面可变液压电阻器包括一个相对较小的引入截面，如果供油量低时，诸如为了测定局部压力降(局部负载降)，可能会影响供油阀的正常工作，后者调整输入到高压油泵泵油室的油量。
为此，例如，在EP-A-1612402专利中，提出了一种解决方案，其包括使用带有多个泵油元件的高压油泵，这些泵油元件是通过相应进油和供油行程来以往复运动形式驱动，在每个泵油元件中，提供有一个与由低压油泵供油的吸油管路相通的相对输油阀。在吸油管路上，布置有一个截止阀，用来调整送到高压油泵的燃油瞬时供油量；换句话说，截止阀是一个可以打开/关闭(通/断)形式的已知阀门，该阀通过修正打开时间和关闭时间之间的比值来带动，从而改变了输送到高压油泵的燃油瞬时供应量。采用这种方式工作时，在引入截面足够大时可以使用截止阀，从而避免一定的局部压力降(局部负载降)。
当打开/关闭(通/断)式截止阀关闭时，吸油管路中会出现称之为“水锤”的液压现象。当吸油管路内的燃油流动因关闭截止阀而中断或另一方面在特别短暂时间中断时因截止阀关闭和打开，吸油管路内就会出现“水锤”现象。“水锤”现象是因过大压力所致，而过大压力是由于移动的燃油撞击截止阀的关闭器而沿进油管传播在截止阀附近产生的，造成喷油装置所产生的噪声增加。所产生的过大压力，除了取决于吸油管路的尺寸外，即吸油管路的长度和直径，还取决于流体的速度和密度，首先，取决于打开/关闭(通/断)式截止阀的关闭时间和打开时间，该时间会大大渐少，即在每秒0.5*10-3的范围内。
发明专利内容
本发明的目的是提供一种共轨式直接喷射装置，其提供有一种可控制高压油泵供油量的截止阀，这种喷油装置没有上述缺陷，且实施方便，经济有效。
根据本发明，共轨式直接喷油装置包括：
一个燃油箱；
一个歧管；
一个高压油泵，用来将燃油送到歧管，高压油泵带有一个吸油管路；
一个低压油泵，其通过吸油管路连接到高压油泵上，以便将来自燃油箱的燃油送到高压油泵；
一个通/断式截止阀，其沿输入管布置，用来调整输送到高压油泵的燃油供油量；
该装置的特征在于，其进一步包括一个调压器，后者沿吸油管路布置在截止阀的紧上游，使吸油管路内的燃油压力保持在预定压力值以下。
附图说明
下面结合附图介绍本发明，这些附图披露了本发明的一个实施例，但本发明并不仅限于所述实施例，附图如下：
图1以部分框图形式示出了本发明的直接喷射装置的一个最佳实施例；
图2以剖面和放大比例的形式详细示出了图1所示装置；
图3以放大比例的形式示出了图2的局部详图。
具体实施方式
在图1中，数字1表示将燃油直接喷射到内燃机2的共轨式喷油装置整体，所述内燃机2带有四个汽缸3。
喷油装置1包括四个已知类型的喷嘴4，每个喷嘴都连接到一个对应的汽缸3上，喷嘴包括一个液压驱动的喷针(图中未示)，用来将燃油直接喷射到对应的汽缸3内，并可接收来自歧管5(即“共轨”)的压力燃油。
此外，喷油装置1包括高压变化输油泵6，该泵用来通过输油管7将燃油输送給歧管5，还包括一个低压泵8，后者布置在燃油箱10内，用来将燃油输送到高压油泵6的吸油管路9，吸油管路上提供有燃油滤清器(图中未示)。
此外，喷油装置1包括一个回油通道11，其伸入燃油箱10内，并用来接收来自喷嘴4和机械限压阀12的多余燃油，限压阀与歧管5液压连接。限压阀12校准成可在歧管5内的燃油压力超过安全阀时自动打开，以确保喷油装置1的密封性和安全。
在作为喷油装置1组成部分的电子控制单元13的控制下，每个喷嘴4都用来将变化量的燃油喷入的对应的汽缸3内。如前面所述，每个喷嘴4都提供有一个液压驱动的喷针(图中未示)，接收来自歧管5a的一定数量的高压燃油，这部分燃油足以驱动对应的喷针(图中未示)并以较高的压力向对应的汽缸3喷射燃油。为了进行喷油，每个喷嘴4得到燃油都多于实际喷射的燃油量，而多余的燃油通过回油通道11被送到低压油泵8上游的油箱10内。
电子控制单元13连接到一个传感器14上，用来测量歧管5内的燃油压力，反馈信息则控制高压油泵6的供油，从而保持歧管5内的燃油压力与所需要的压力值相等，该值一般会根据驱动点的情况随时变化。
高压油泵6包括多个泵油组件，在所示情况下，是一对泵油元件15，每对元件由一个带有泵油室17的汽缸16组成，其中，活塞18以往复移动方式在机械传动装置20所驱动的偏心体19的推动下滑动，机械传动装置接收来自内燃机2传动轴21的动能。每个压缩室17提供有一个对应的进油阀22，后者与吸油管路9相连通，还提供有一个对应的供油阀23，后者与供油管7相连通。两个泵油元件15以行程相反的形式被往复驱动，结果，经由吸油管路9送到高压油泵6的燃油每次仅被一个泵油元件15所吸入，而且，特别是，在这种情况下，泵油元件15在进行吸油行程(在同样情况下，另一个泵油元件15的进油阀22显然是关闭的，这另一个泵油元件15是在压缩阶段)。
沿吸油管路9上，布置有一个截止阀24，该阀具有电磁驱动功能，由电子控制单元13控制，为打开/闭合(通/断)类型；换句话说，截止阀24只可以处于全开位置或全闭位置。具体来讲，截止阀24具有足够宽的引入截面，以便向每个泵浦元件15送燃油，但同时又不会造成压力的明显下降。
高压油泵6的供油只是通过使用截止阀24来控制，截止阀24则由电子控制单元13根据歧管5内的燃油压力来进行控制。特别是，电子控制单元13根据驱动点来瞬时测定歧管5内所需燃油压力值，并调整高压油泵6所输送給歧管5的瞬时供油量，以便跟综歧管5本身内所要求的燃油压力值；为了调整高压油泵6输送給歧管5的瞬时供油量，通过改变截止阀24本身打开时间和关闭时间之间的比值，电子控制单元13经由截止阀24来调整高压油泵6所吸入的瞬时供油量。
如图2所示，截止阀24连接到调压器25上，且两个组件在支撑体26内的位置是彼此相邻。吸油管路9的一部分27也装在支撑体26内，并伸入到输油通道28内，后者也位于支撑体26内。输油通道28将截止阀24连接到调压器25上，并提供有一个中间开口29，可以通过吸油管路9的所述部分27接到低压油泵8上。截止阀24和调压器25带有两个开口，分别用数字30和31表示，用于引入燃油；两个开口30和31分别以往复垂直方式布置，并经由输油通道28彼此相连接。此外，截止阀24还带有第二燃油排放口32，垂直于开口30，用于截止阀24本身通过吸油管路9的部分33连接到高压油泵6上，其也布置在支撑本体26内。
如图3所示，调压器25呈现有一个围绕纵轴34的对称角，并轴向接收输送到进油通道28内的燃油，即与纵轴34共轴线。从调压器25流出的燃油径向—即与纵轴34相垂直—输送到排油管35上，后者部分位于支撑体26内，横向延伸到输送通道28和纵轴34处，并用来将燃油输送到燃油箱10。
调压器25包括一个带有外螺纹部分的中央本体36，使得其可与支撑体26内的螺母相联接；在中央本体36的外表面上，设有一个底座，用来置放弹性材料制成的密封环37。
中央本体36的顶部是封闭的，其沿纵轴34的截面是变化的，其上部38突出支撑本体26。
中央本体36包括一个轴向吸油管路39，其在开口31处连接到输送通道28上，且包括一个输入部分40，后者装有一个套管41并带有多个布置在输入部分40紧下游处的径向输出管42。套管41包括位于输入管39输入部分40内的圆柱形输入部分43和一个外流部分44，这两个部分都呈外斜截锥形，布置成部分面向径向输出管42。外流部分44带有一个环形端部，构成了关闭器46的安装座45，而关闭器则包括一个小平盘47，从与安装座45相接触的正常关闭位置到带有径向输出管42的进油管39的打开和连通位置，可抵住校准弹簧48轴向移动。
径向输出管42将进油管39置于与环形室49相连通，后者形成于支撑体26内，并与出油管35相通，用来接收来自调压器25的燃油，并将燃油导向出油管35。
使用时，当截止阀24以实际快速方式关闭时，输送通道28内的燃油会撞击截止阀24本身的关闭器，这样，就会产生过压力，该压力沿输送通道28向后扩散到调压器25。由于该压力波的原因，燃油穿过开口31进入到吸油管路39，撞击布置与安装座45相接触的关闭位置的关闭器46的小平盘47。如果流入燃油的压力大于弹簧48的推力，小平盘47会从其安装座45处移开，将进油管39与径向出油管42置于一起，这样，通过环形室49而进入到与出油管35和燃油箱10相连通的位置。需要强调的是，调压器25在装配阶段进行的校准是通过调整位于中央体36内套管41的传动速率来进行的。
调压器25包括四个径向出油管42(图2和图3仅示出了其中两个)，这些管子有规律地分布在纵轴34的周围。根据另一种形式(图中未示)，调压器25还可包括至少一个径向出油管42，而且，最好是，径向出油管42有规律地布置在纵轴34的周围。
根据另一种形式(图中未示)，支撑本体26直接集成在高压油泵6的支撑体(图中未示)上。
根据再一个形式(图中未示)，排出管35可以适合用来将燃油送到伸入燃油箱10的回油通道11。
需要强调的是，为了确保由调压器25和截止阀24组成的系统的正常工作，两个部件必须具有相似的反应时间，从而能够完全消除截止阀24关闭时输送通道28内产生的过压现象。为此，小平盘47可制作成具有相对较小的惯性，而校准弹簧48的匝数则可较少，以渐少关闭器46所施加的阻力。同样，套管41的外流部分44的形状应允许燃油可完全利用径向输出管42的部分。
截止阀24关闭时输送通道28内产生的过压力则进一步取决于输送燃油的连接通道的尺寸，即，其长度和直径。流过支撑本体26通道的燃油负载损耗通过将截止阀24和调压器25并排布置在支撑本体26内而可降到最低限度。
上述喷油装置1具有几个优点，因为通过优化关闭器46的重量和燃油流经的连接通道的布置，使得调压器25的反应速度与截止阀24的反应速度相等，即在每秒0.5*10-3的范围内，而且，喷油装置能够通过关闭输入管的截止阀24而完全消除输送通道28内所产生的过压力。

Claims (23)

1.一种共轨式直接喷射装置，其包括：
一个燃油箱(10)；
一个歧管(5)；
一个高压油泵(6)，用于将燃油输送到歧管(5)，带有吸油管路(9)的高压油泵(6)；
一个低压油泵(8)，其通过吸油管路(9)连接到高压油泵(6)上，以便将来自燃油箱(10)的燃油送到高压油泵(6)；
一个通/断式截止阀(24)，其沿吸油管路(9)布置，用来调节输送到高压油泵(6)的供油量；
该装置的特征在于，其进一步包括一个调压器(25)，后者沿吸油管路(9)布置在截止阀(24)的紧上游，从而使吸油管路(9)内的燃油压力保持在预定压力值以下。
2.根据权利要求1所述的喷射装置，其特征在于，截止阀(24)和调压器(25)并排相对布置。
3.根据权利要求2所述的喷射装置，且其包括，一个输送通道(28)，后者将截止阀(24)和调压器(25)彼此连接，并提供了一个通过吸油管路(9)连接到低压油泵(8)上的中间输入开口(29)。
4.根据权利要求3所述的喷射装置，其特征在于，截止阀(24)和调压器(25)提供有对应的输入开口(30，31)，通过输入通道(28)而相对连接。
5.根据权利要求4所述的喷射装置，其特征在于，输入开口(30，31)位于相对于彼此垂直的对应平面上。
6.根据权利要求2所述的喷射装置，且其包括，一个支撑本体(26)，其至少部分安装截止阀(24)和调压器(25)。
7.根据权利要求6所述的喷射装置，其特征在于，输送通道(28)位于支撑本体(26)内。
8.根据权利要求1所述的喷射装置，其特征在于，所述的调压器(25)包括：
一个带有轴向进油管(39)的中央本体(36)，其包括一个进油部分(40)和至少一个径向出油管(42)；
一个可在进油部分(40)和径向出油部分(42)之间相通的打开位置和在该相通处的关闭位置之间移动的关闭器(46)；所述关闭器(46)包括一个小平盘(47)和一个校准弹簧(46)，后者平时将小平盘(47)置于关闭位置；
一个套管(41)，其沿进油部分(40)布置，并在关闭位置用来与关闭器(46)紧配合。
9.根据权利要求8所述的喷射装置，其特征在于，所述套管(41)包括一个第一输入部分(43)，其沿进油部分(40)紧紧固定，以及一个第二外流部分(44)，其在关闭位置与小平盘(47)相配合。
10.根据权利要求9所述的喷射装置，其特征在于，在装配阶段，套管(41)布置在进油部分(40)的不同高度处，以调整调压器(25)的动态反应。
11.根据权利要求10所述的喷油装置，其特征在于，第二外流部分(44)至少部分地布置成面向径向出油管(42)。
12.根据权利要求9所述的喷射装置，其特征在于，第一输入部分(43)呈圆柱形管状。
13.根据权利要求9所述的喷射装置，其特征在于，所述第二外流部分(44)呈外部斜截锥形状，向小平盘(47)方向呈锥形。
14.根据权利要求8所述的喷射装置，其包括多个输出管(46)，径向穿过管状本体形成。
15.根据权利要求14所述的喷射装置，所述输出管(46)有规律地分布在中央本体轴线(34)的周围。
16.根据权利要求15所述的喷射装置，其特征在于，共有四个输出管(46)
17.根据权利要求8所述的喷射装置，其特征在于，小平盘(47)可做成带有较小惯性，而校准弹簧(48)的匝数相对较少，以便减小从输入部分(40)和径向输出管(42)之间相通处的打开位置和该相通处的关闭位置之间关闭器(46)所施加的阻力。
18.根据权利要求8所述的喷射装置，且其包括一个环形室(48)，与轴线(34)共轴线，用来收集从输出管(46)流出的燃油。
19.根据权利要求18所述的喷射装置，其特征在于，环形室(48)位于支撑本体(26)内。
20.根据权利要求19所述的喷射装置，且其包括一个连接到环形室(48)的出油管(35)，以拦截自所述环形室(48)流出的燃油，并将燃油送到燃油箱(10)。
21.根据权利要求20所述的喷射装置，其特征在于，出油管(35)与输送通道(28)和所述轴线(34)成横向。
22.根据权利要求20所述的喷射装置，其特征在于，出油管(35)至少部分位于支撑本体(26)内。
23.根据权利要求8所述的喷射装置，且其包括一个采用弹性材料制成的密封环(37)，布置在中央本体(36)的外表面上的安装座内。
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