CN101784788A - 用于内燃机的喷射设备 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的喷射设备，具有：前置输送泵(12)，其用于从燃料罐(10)输送燃料；在前置输送泵(12)下游设置的高压泵(14)，其用于将燃料输入到至少两个喷射器(18)中；在高压泵(14)下游设置的燃料分配器(16)，其被构造用于将燃料分配到喷射器(18)上；在高压泵(14)下游设置的压力控制或压力限制阀(22)，利用它可调节或限制有待在燃料分配器(16)中产生的压力；压力传感器(24)，其用于确定在高压泵(14)下游且在压力控制或压力限制阀(22)上游的压力，其中压力传感器(24)、压力控制或压力限制阀(22)和燃料分配器(16)构造在高压模块(26)中，该高压模块(26)是带有高压泵(14)的结构单元。

Description

用于内燃机的喷射设备
本发明涉及一种用于内燃机的喷射设备。
为了将燃料喷射到内燃机特别是柴油内燃机的燃烧室中，使用喷射设备，这种喷射设备在近几年总是被称为所谓的“共轨”设备。就共轨设备而言，设置在燃烧室中的喷射器从共同的燃料蓄存器共轨机构中供应以燃料。在这里，要喷射的燃料在燃料蓄存器中处于至多2000bar的压力下。
内燃机喷射设备通常具有不同的泵，使用这些泵来输送燃料，以便将燃料装入到内燃机的燃烧室中。这种内燃机喷射设备对为了将燃料喷射到内燃机的燃烧室中所需要的喷射压力的精度提出了比较高的要求。
此点特别重要，因为已经通过了越来越严格的有关设置在汽车中的内燃机的允许的有害物排放的法律规定。这些法律规定要求采取各种措施，来减少有害物排放。因此，例如烟灰的生成与空气/燃料混合物在内燃机的相应缸中的广泛使用密切相关。
喷射设备可以利用合适的控制和调节机组来使得喷入到内燃机燃烧室中的燃料的喷射压力达到较高的精度。
由EP 1 296 060 B1已知一种用于内燃机的喷射设备，其具有前置输送泵，利用该前置输送泵能将燃料从燃料罐输送至高压泵的抽吸侧。液压地在前置输送泵之后设置的高压泵然后将燃料输入到燃料蓄存器中，随后可以借助与燃料蓄存器液压地耦联的喷射器从所述燃料蓄存器分配燃料。
本发明的目的在于，提出一种开头部分所述类型的喷射设备，其能实现喷射设备结构简单，以及实现喷射设备成本低廉。
该目的通过独立权利要求的特征得以实现。本发明的有利的改进在从属权利要求中说明。
本发明以一种用于内燃机的喷射设备见长，该喷射设备具有：前置输送泵，其用于从燃料罐输送燃料；在前置输送泵下游设置的高压泵，其用于将燃料输入到至少两个喷射器中；在高压泵下游设置的燃料分配器，其被构造用于将燃料分配到喷射器上；在高压泵下游设置的压力控制或压力限制阀，利用它可调节或限制有待在燃料分配器中产生的压力；压力传感器，其用于确定在高压泵下游且在压力控制或压力限制阀上游的压力，其中压力传感器、压力控制或压力限制阀和燃料分配器构造在高压模块中，该高压模块是带有高压泵的结构单元。该高压模块是具有压力传感器、压力控制或压力限制阀和燃料分配器的结构单元。
此点是有利的，因为可以省去共轨机构。可以在高压泵之外实现高压引导，从而可以实现喷射设备中的高压。泵壳体因而可以构造成不耐高压的泵壳体。因此，可以为泵壳体使用成本低廉的重量较轻的材料(铝或塑料)。另外，具有压力传感器、压力控制或压力限制阀和燃料分配器的整个高压模块可以更换，而无需对高压泵进行改变。将高压模块构造成具有高压泵的结构单元的优点在于，设置在高压模块中的压力传感器由于靠近高压泵而可以采用简单的方式被用于诊断高压泵的功能。此外，可以实现由高压泵和高压模块构成的机械稳定的机构单元。
根据一种有利的实施方式，在高压模块中构造有温度传感器，用于确定在高压泵下游且在压力控制或压力限制阀上游的燃料的温度。其优点在于，可以实现使得高压模块具有另一功能：测量燃料的温度。
根据本发明的另一种优选的实施方式，在燃料分配器下游，且在喷射器上游，在高压模块中设置有第一液压的阻力部件。由此可以实现以简单的方式将液压的阻力部件集成到高压模块中，所述阻力部件能用于抑制液压的压力振动。
根据另一种优选的实施方式，在压力控制或压力限制阀的下游，设置有在高压模块中构造的燃料汇集机构，该燃料汇集机构液压地与喷射器的泄漏排放管路耦联。其优点在于，来自喷射器的燃料和流经压力控制或压力限制阀的燃料能够汇集在设置在高压模块中的燃料汇集机构内，并能进一步经由可引自高压模块的共同的管路回馈至燃料罐。
根据另一种优选的实施方式，液压地在泄漏排放管路和燃料汇集机构之间，在高压模块中设置有另一液压的阻力部件。由此可以实现以简单的方式将其它液压的阻力部件集成到高压模块中，所述其它液压的阻力部件能用于调节各个喷射器的喷射器泄漏背压。此外，喷射器泄漏背压可以通过其它液压的阻力部件得到非常精确的调节。由此可以使得喷射器的制造容差增大。
根据另一种优选的实施方式，高压模块被构造成具有前置输送泵的结构单元。其优点在于，高压模块可以用作限制件，或者用作前置输送泵的顶盖。由于高压传感器靠近前置输送泵，所以高压传感器的测量信号能以简单的方式用于诊断前置输送泵的功能。
下面对照附图详细说明本发明的实施例。
图中示出：
图1为用于内燃机的喷射设备的方框图；
图2a为喷射设备的第一实施方式的方框图；和
图2b为喷射设备的第二实施方式的方框图。
相同结构或功能的部件在这些附图中统一标有相同的附图标记。
在这些附图中示出了一种用于内燃机的喷射设备，其具有燃料罐10，使用前置输送泵12从该燃料罐中输送燃料。前置输送泵12可以被驱动轴13机械地驱动，其中驱动轴13与内燃机的电机轴牢固地耦联。替代地，前置输送泵12也可以用电来驱动，由此可以独立于其它泵的输送功率控制前置输送泵12的输送功率。
前置输送泵12在出口侧与前置压力调节阀28液压地耦联，当在前置输送泵12的出口侧超过预先给定的燃料压力时，该前置压力调节阀使得前置输送泵12所输送的一部分燃料回馈到前置输送泵12的出口侧，进而使得燃料压力在前置输送泵12的出口侧在很大程度上保持恒定。
在前置输送泵12的下游设有高压泵14，该高压泵带有优选两个泵缸15。高压泵14优选也可以具有一个单独的泵缸15。高压泵14优选可以是带有多个泵缸15的径向柱塞泵或曲轴式柱塞泵，其例如已知在内燃机的喷射设备中使用。
高压泵14经由连接管路42和喷射器输入管路44将燃料输入到在高压泵14下游设置的燃料分配器16中，且输入到在高压泵14和/或燃料分配器16下游设置的喷射器18中。
每个喷射器18都配属于内燃气的燃烧室，每个喷射器18因此可以经过适当控制，使得燃料被喷入到燃烧室内。喷射器18的泄漏可以通过泄漏排放管路46回馈至燃料罐10。
为了调节喷射压力，喷射设备在高压泵14的下游具有压力控制或压力限制阀22，该压力控制或压力限制阀与压力传感器24电地或机械地耦联。压力传感器24液压地在高压泵14和压力控制或压力限制阀22之间优选靠近燃料分配器16设置。通过压力传感器24测量在高压泵14下游的燃料压力。压力控制或压力限制阀22根据所测得的燃料压力来调节。当超过预先给定的燃料压力时，压力控制或压力限制阀22打开，高压泵14所输送的一部分燃料流可以经由燃料汇集机构40、在燃料汇集机构40下游设置的燃料回馈管路48，回馈到燃料罐10中。
在前置输送泵12和高压泵14之间还设有体积流量控制阀20，该体积流量控制阀可以实现在低压侧控制要输送给高压泵14的燃料流。体积流量控制阀20为此可以根据通过压力传感器24测得的燃料压力以及根据其它输入参数来控制。
在燃料分配器16的下游，且在喷射器18的上游，分别设置有第一液压的阻力部件(Widerstandselement)17a。这些第一液压的阻力部件17a优选是节流件(Drossel)。
液压地在泄漏排放管路46和燃料汇集机构40之间，在高压模块26中设有另一液压的阻力部件17b。对泄漏排放管路46上的泄漏背压的控制可以通过所述另一液压的阻力部件17b非常精确地调节，由此可以使得喷射器18的制造容差增大。
在高压泵14的下游，且在压力控制或压力限制阀22的上游，设有温度传感器25，该温度传感器用于确定在燃料进入到喷射器18中之前燃料的温度。这可以实现在燃料进入到喷射器18中之前不久特别精确地确定燃料的温度。
根据另一优选的实施方式，温度传感器也可以液压地在喷射器18和所述另一液压的阻力部件17b之间，或者在所述另一液压的阻力部件17b的下游，设置在高压模块26中。
在此处所示的喷射设备实施方式中，燃料分配器16、液压的阻力部件17a、17b、压力控制或压力限制阀22、压力传感器24、温度传感器25和燃料汇集机构40形成高压模块26。高压模块26形成一个结构单元，该结构单元具有至少一个燃料分配器16、压力传感器24和压力控制或压力限制阀22。高压模块26优选由耐高压的钢制成的块(Block)构成，在该块中开设有孔，这些孔用于燃料分配器16、液压的阻力部件17a、17b、压力控制或压力限制阀22、压力传感器24、温度传感器25和燃料汇集机构40。由此可以实现非常简单地制得高压模块26。
由于将燃料分配器16、压力控制或压力限制阀22和压力传感器24设置在高压模块26中，进一步优化了对压力的测量和控制或调节。压力通过压力传感器24，直接在要通过压力控制或压力限制阀22控制压力的部位，由压力传感器24测得。
在喷射设备的其它实施方式中，液压的阻力部件17a、17b、温度传感器25和燃料汇集机构40可以分别单独地或者任意相互组合地设置在高压模块26中。
在前置输送泵12和前置压力调节阀28之间，分支出冲洗管路30，该冲洗管路在出口侧通入到高压泵14的壳体中。因而可以在高压泵14运行期间对高压泵14的壳体进行冲洗(Spülen)，由此实现高压泵14的冷却和润滑。
在冲洗管路30上设有冲洗管路阀32和与该冲洗管路阀液压地串联的冲洗管路节流件34。冲洗管路节流件34用于限制为了冲洗目的而分流到冲洗管路30中的燃料流。冲洗管路阀32经过适当设计，使得在超过前置输送泵12的出口侧的预先给定的燃料压力时，该冲洗管路阀才将流经冲洗管路30的燃料流释放。在这里，冲洗管路阀32上的打开压力必须大于高压泵14的(未示出的)入口阀的打开压力和位于它们之间的管路的打开压力。只有这样才能确保，在达到高压泵14的工作压力时，才对高压泵14进行冲洗。由此确保在高压泵14的抽吸侧的压力建立不会延迟。
为冲洗目的而使用的燃料可以经由冲洗回馈管路35离开高压泵14，并经由燃料汇集机构40和燃料回馈管路48回馈到燃料罐10中。
优选地，为了免于受到在燃料流中带入的颗粒，或者为了分离出水，在前置输送泵12和体积流量控制阀20之前，设有一个或多个过滤器36、38。因此，为了保护前置输送泵12，液压地在燃料罐10和前置输送泵12之间，设有第一过滤器36。此外，为了保护体积流量控制阀20和高压泵14，在体积流量控制阀20之前设有第二过滤器38。
在压力控制或压力限制阀22下游的管路与冲洗回馈管路35和至少一个喷射器18的泄漏排放管路46液压地耦联。冲洗回馈管路35、在压力控制或压力限制阀22下游的管路和喷射器18的泄漏排放管路46在燃料汇集机构40中聚集，并液压地经由燃料回馈管路48优选引回至燃料罐10。
优选高压模块26直接与高压泵14一起在一个结构单元中设计。由此可以大大地减少液压的和电的接口的数量，进而还能大大地减少喷射设备的安装成本。将燃料分配器16、压力控制或压力限制阀22、压力传感器24和高压泵14在一个结构单元中设计，还能附加地实现材料节省。总之，由此能大大地节省成本。
特别优选的是，高压模块26直接与前置输送泵12一起在一个结构单元中构造。在这种情况下，高压模块26可以用作限制件，或者用作前置输送泵12的顶盖。由于压力传感器24靠近前置输送泵12，所以高压传感器24的测量信号可以用于诊断前置输送泵12的功能。
在图2a中示出了内燃机的喷射系统的一部分，其具有四个喷射器18和四个喷射器输入管路44。这些喷射器18中的两个分别通过所述喷射器输入管路44之一液压地与高压泵14的泵缸15之一耦联。其它两个喷射器18分别通过所述喷射器输入管路44之一液压地与高压模块26中的燃料分配器16耦联。燃料分配器16又液压地通过两个连接管路42与高压泵14的两个泵缸15耦联。高压泵14、前置输送泵12和高压模块26形成一个结构单元。
在图2b中示出喷射设备的第二实施方式。与根据图2a的喷射设备的第一实施方式不同，在这里，说明一种具有三个喷射器18的喷射设备。该实施方式与第一实施方式的区别在于，在这里，在这些喷射器18中，只有一个喷射器经由喷射器输入管路44之一液压地与高压模块26中的燃料分配器16液压地耦联。
下面简短地说明喷射设备的工作方式。
前置输送泵12从燃料罐10输送燃料，其中中间连接的第一过滤器36能够清除掉燃料中的颗粒污物和游离的水分，以避免在喷射设备中出现磨损和腐蚀。通过前置压力调节阀28来限制输送给高压泵14的燃料的压力。前置输送泵12经由第二过滤器38将燃料输送给体积流量控制阀20。借助该体积流量控制阀可以调节用于高压泵14的抽吸侧的燃料体积流量。
高压泵14经由喷射器管路44和燃料分配器16提供喷射器18所需要的燃料量。在这里，燃料分配器16所需要的压力可以借助由燃料分配器16、压力控制或压力限制阀22和压力传感器24构成的高压模块26预先给定。在这里，压力控制或压力限制阀22总是打开一定程度，使得预先给定的压力能借助压力传感器24得以保持。通过压力控制或压力限制阀22已释放的且流入到燃料汇集机构40中的燃料流经燃料回馈管路48，并与从冲洗回馈管路35流出的燃料和经由泄漏排放管路46从喷射器18流出的燃料一起，回流到燃料罐10中。
在高压模块26中构造有被设置用于控制和调节的执行器和传感器，就能实现燃料在高压泵14之外高压地引导。高压泵14的壳体由此构造成不耐高压的形式，因为这样就可以仅将泵缸15构造成加有高压的部件。因此，可以为高压泵14的壳体使用一种软的成本低廉的材料(优选铝或塑料)。另外，可以省去共轨机构，因为高压模块26的燃料分配器16已经承担了燃料分配的功能。由于高压模块26结构简单，喷射设备能够以很高的压力运行。此外，可以实现完全更换高压模块26，而无需对高压泵14进行改变。

Claims (6)

1.一种用于内燃机的喷射设备，具有：
-前置输送泵(12)，其用于从燃料罐(10)输送燃料；
-在前置输送泵(12)的下游设置的高压泵(14)，其用于将燃料输入到至少两个喷射器(18)中；
-在高压泵(14)的下游设置的燃料分配器(16)，其被构造用于将燃料分配到喷射器(18)上；
-在高压泵(14)的下游设置的压力控制或压力限制阀(22)，利用它可调节或限制有待在燃料分配器(16)中产生的压力；
-压力传感器(24)，其用于确定在高压泵(14)的下游且在压力控制或压力限制阀(22)的上游的压力，
其中压力传感器(24)、压力控制或压力限制阀(22)和燃料分配器(16)构造在高压模块(26)中，该高压模块(26)是带有高压泵(14)的结构单元。
2.如权利要求1所述的喷射设备，其中在高压模块(26)中构造有温度传感器(25)，该温度传感器用于确定在高压泵(14)的下游且在压力控制或压力限制阀(22)的上游的燃料的温度。。
3.如权利要求1或2所述的喷射设备，其中在燃料分配器(16)的下游，且在喷射器(18)的上游，在高压模块(26)中设置有第一液压的阻力部件(17a)。
4.如前述权利要求中任一项所述的喷射设备，其中在压力控制或压力限制阀(22)的下游，设置有在高压模块(26)中构造的燃料汇集机构(40)，该燃料汇集机构液压地与喷射器(18)的泄漏排放管路(46)耦联。
5.如权利要求4所述的喷射设备，其中液压地在泄漏排放管路(46)和燃料汇集机构(40)之间，在高压模块(26)中设置有另一液压的阻力部件(17b)。
6.如前述权利要求中任一项所述的喷射设备，其中高压模块(26)被构造成具有前置输送泵(12)的结构单元。
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