CN101835971A - 紧凑的喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种喷射装置，包括燃料泵(20a)、调压器(20b)、喷射器(20c)和空气调节器(20d)，其特征在于，所述燃料泵(20a)、调压器(20b)、喷射器(20c)和空气调节器(20d)是喷射模块(2)的集成的组成部分并且所述喷射装置还包括抽吸射流泵(40)，通过它输送燃料，其中该抽吸射流泵(40)与燃料箱(6)和燃料泵(20a)连接。

Description

紧凑的喷射装置

技术领域

本发明涉及一种紧凑结构的喷射装置，具有燃料泵、调压器、喷射器、空气调节器和抽吸射流泵。

背景技术

由现有技术已知不同结构的喷射装置。尤其由于成本和安装空间的原因需要小内燃机，它们具有只一个或只两个气缸和小的气缸工作容积，这种小内燃机的实际应用领域例如是两轮车、三轮摩托或割草机等。已知的喷射装置包括通常在燃料箱中的高压泵，具有调压器，其中高压泵将燃料以给定的压力输送到管路、例如轨等。在管路端部上设置喷射器，它受控地通过控制装置将燃料喷射到吸管里面或直接喷射到燃烧室里面。但是这些喷射装置是非常复杂且尤其昂贵的，因此它们使小内燃机同样是非常昂贵的。

由EP 1 340 906 B1已知一个具有电控制器的燃料喷射装置，其中，喷射器靠近泵活塞设置。此外在燃料到燃料箱的回输管里面设有预压力阀，用于施加预压力到在活塞压力行程初始状态中的燃料上。在此预压力阀抽真空一部分位于压力室的燃料到回输管里面。由此尤其可以减少在喷射器中形成气泡。但是该结构是相对复杂的并且该装置占据较大的安装空间。

备选地也能够使用抽吸射流泵，用于填充前置于燃料泵的罐。在此燃料利用抽吸射流泵从燃料箱导引到罐。该抽吸射流泵通过源自燃料泵压力侧的回流驱动。在此罐中的液面比燃料箱中的液面高，由此在从罐抽吸燃料时在吸管中存在更高的预压力。由此减少在到燃料泵的管路中形成气泡的危险。但是这个解决方案同样是非常费事且昂贵的。

因此已知的为了避免气泡的解决方案由于其加工成本，不适于在成本有利的小汽车中使用。

发明内容

而按照本发明的具有权利要求1特征的喷射装置的优点是，它具有非常紧凑的结构。此外按照本发明的喷射装置可以特别简单且成本有利地加工并且避免在燃料供给管路中形成气泡。由此，按照本发明的喷射装置尤其可以在小内燃机、例如在两轮车或割草机等中使用。这一点按照本发明这样实现，即，所述喷射装置包括燃料泵、调节喷射压力的调压器、喷射器、空气调节器和由工作喷嘴和扩压器组成的抽吸射流泵。在此所述燃料泵、调压器、喷射器和空气调节器是喷射模块的集成的组成部分。在此该喷射模块是非常紧凑且小结构的并且可以完全预装配。由此只需将抽吸射流泵连接在喷射模块的相应接头上。在此喷射模块的四个集成的组成部分优选设置在喷射模块的一公共壳体里面。在此，所述抽吸射流泵保证在喷射模块中防止产生气泡，由此可以避免损伤喷射模块和燃料量计量错误。因此按照本发明的喷射装置具有集成的喷射模块并附加地具有抽吸射流泵，因此保证输送燃料的部件的无干扰运行并且可以避免形成气泡。

从属权利要求是本发明的优选改进方案。

特别优选，所述抽吸射流泵同样是喷射模块的集成的组成部分。因此紧凑的喷射模块包括五个组成部分，即，燃料泵、调压器、喷射器、空气调节器和抽吸射流泵。由此可以使喷射模块的空间需求最小化并且整个喷射模块可以预先装配。通过使扩压器和工作喷嘴完全设置在喷射装置的壳体里面，所述抽吸射流泵可以特别简单地集成。

所述喷射装置优选包括正好一个致动器，它同时操纵燃料泵和空气调节器。由此尤其可以省去用于空气调节器及燃料泵的独立致动器，由此明显减少零部件数量。当然由此也降低成本。因此喷射装置的唯一的致动器首先承担驱动所述泵的功能，其次承担用于空气调节器的伺服驱动的功能。

所述喷射装置的唯一致动器优选是电磁致动器，具有正好一个线圈和正好一个衔铁。由此可以实现特别简单且成本有利的结构。

所述燃料箱在汽车中优选设置在比抽吸射流泵更高的位置。由此同样可以在抽吸射流泵中实现更高的压力水平。

按照本发明的另一优选扩展结构，所述喷射装置包括回输管，它将处于压力下的燃料从压力室回输到抽吸射流泵、确切地回输到工作喷嘴。在此所述压力室可以是活塞泵的泵室或者是一预压力室。

特别优选，所述燃料泵包括预压力室，它设置在抽吸射流泵后面。在预压力室里面燃料可以以给定值处于压力下。

特别优选，在抽吸射流泵与预压力室之间设置止回阀。当通过抽吸射流泵达到给定的打开压力时，止回阀才打开。该止回阀还保证燃料不会从预压力室流回到抽吸射流泵中。

按照本发明的另一优选的扩展结构，所述燃料泵包括活塞，它由阶梯式活塞构成，具有第一活塞面和第二活塞面。在此，第一活塞面大于第二活塞面。由此可以使阶梯式活塞在两个不同的室中产生不同的压力。

所述第一活塞面优选设置在预压力室里面并且第二活塞面设置在泵室里面。

按照本发明的另一优选扩展结构，在燃料泵的活塞里面设置通孔，它使预压力室与泵室连接。在通孔里面设置止回阀，它防止燃料从泵室回流到预压力室中。通过活塞的这个扩展结构，尤其可以明显减少燃料泵的部件数量，因为不需要独立的管路或附加的用于止回阀的壳体，因为一切都集成在该活塞中。

按照本发明的另一优选扩展结构，所述燃料泵包括第一活塞部件、第二活塞部件和一膜片。所述膜片在这些活塞部件的运动方向上设置在第一活塞部件与第二活塞部件之间。在此两个活塞部件设置在公共的轴线上。所述膜片还形成预压力室的一个壁区域。这使得结构简单。

为了尽可能成本有利地加工抽吸射流泵，所述抽吸射流泵优选由塑料材料制成。由此例如可以通过注塑加工抽吸射流泵，同时也通过注塑加工喷射装置的其它零部件如壳体。

按照本发明的另一优选扩展结构，在预压力室里面设置可压缩的压力缓冲装置，例如设置注有气体的气泡。通过压力缓冲装置中的压力缓冲介质可以保持在预压力室里面实现的压力增加。作为压力缓冲介质例如可以利用设置在气泡里面的可压缩介质如空气。

附图说明

下面借助于附图详细描述本发明的优选实施例。附图中：

图1简示出小发动机，具有按照本发明第一实施例的喷射装置，

图2以示意截面图示出喷射模块，具有按照第一实施例的抽吸射流泵，

图3以示意截面图示出喷射模块，具有按照本发明第二实施例的抽吸射流泵。

具体实施方式

下面借助于图1和2详细描述按照第一实施例的具有按照本发明的喷射装置的小发动机1。

图1简示出小发动机1的结构，它构成单缸发动机。该小发动机1包括气缸3、在气缸中往复运动的活塞4、控制单元5和燃料箱6。该燃料箱6通过燃料供给管路6a与喷射模块2连接。在燃料供给管路的端部上，抽吸射流泵40直接设置在喷射模块2上。回输管32从喷射模块2返回到抽吸射流泵40。如图1简示的那样，燃料箱6设置在喷射模块2上面。由此燃料通过燃料供给管路6a由于重力流到喷射模块2，由此已经在抽吸射流泵上实现了压力的略微升高。所述喷射模块2非常简化地表示并且包括燃料泵、调压器、喷射器和空气调节器，由此使喷射模块2非常紧凑地构成。

所述小发动机1还包括节流阀7，它设置在吸管8里面。在气缸3上还设置火花塞9、进气阀10和排气阀11。标记符号12表示用于空气的旁路管路，它从吸管8将空气从一个在空气流动方向上位于节流阀7前面的区域分支出并且直接送达集成在喷射模块2里面的空气调节器。在此，旁路管路12的出口直接相邻于喷射模块2的喷射器。

所述小发动机1还包括排气管13，它通过排气阀11释放或关闭。此外氧传感器14设置在排气管13上，它与控制单元5连接并且该控制单元5还与冷却水传感器15、油温传感器16和用于检测节流位置、吸管8中的温度和吸管8中的压力的传感器单元17连接。在此，控制单元5借助得到的信号控制喷射装置2。

因此如图2所示，按照本发明的喷射装置包括喷射模块2，它具有燃料泵20a、调压器20b、喷射器20c和空气调节器20d，它们设置在一个公共的壳体25里面，并且可以特别紧凑且小结构地设计。按照本发明的喷射装置还可以非常成本有利地加工并且尤其可以事先预装配为完整的喷射模块2，由此它只需作为紧凑的组件安装在小发动机1里面。因此通过集成四个零件，即燃料泵、调压器、喷射器和空气调节器，保证非常简单且成本有利的加工。在此由公共的致动器操纵燃料泵和空气调节器。附加地设有抽吸射流泵40。由此可以使按照本发明的喷射装置2例如在两轮车或割草机的小发动机中使用。

如图2所示，所述喷射模块包括线圈21以及与线圈21共同作用的衔铁22。如图2所示，该衔铁22与第一活塞部件23和第二活塞部件24固定连接。由此在22运动时两个活塞部件23，24共同地一起运动。第一活塞部件23配置给空气调节器20d并且在阀座12a上释放或关闭旁路管路12的一横截面。

由图2还可以看出，所述喷射模块2包括壳体25，它由多个零件25a、25b、25c、25d制成。为了成本有利地加工，该壳体的各零件承担不同的功能。例如阀座12a构造在壳体的零件25a上。该喷射模块还包括第一预压力室26、第二预压力室27和泵室28。第一预压力室26和泵室28与第二活塞部件24接触。第二活塞部件24在此形成燃料泵20a的一部分。如图2所示，第二活塞部件24设计成阶梯式活塞并且具有第一活塞面24a和第二活塞面24b。第一活塞面24a与第一预压力室26里面的燃料接触，第二活塞面与泵室28里面的燃料接触。第二活塞部件24通过构成在壳体零件25c和25d上的导向区域被导向。

第一预压力室26通过管路30与第二预压力室27连接，其中，在该管路中设置第一止回阀29。第二预压力室27还通过第二止回阀31与泵室28连接。以公知的方式可以从泵室28经由喷射器20c的止回阀将燃料喷射到吸管8里面。

第二预压力室27还通过管路32与抽吸射流泵40连接。在管路32里面设置调压器20b。该实施例的调压器20b包括节流阀35。变换地，代替该节流阀也可以设置止回阀。所述抽吸射流泵40设置在燃料箱6的供给管路6a里面。如图2所示，该抽吸射流泵40只包括工作喷嘴41和扩压器42。由此可以非常简单且成本有利地例如以注塑件制备抽吸射流泵40。在此，该抽吸射流泵40设置在一弯曲的管段6a’里面，由此使从工作喷嘴41流出的燃料平行于燃料箱6的燃料流动方向流出。由图2还可以看出，所述扩压器42的端部与第一预压力室26连接，其中在第一预压力室26与扩压器42之间还设置第三止回阀43。所述抽吸射流泵40在此直接设置在所述壳体上。

第二活塞部件24利用复位弹簧34复位，该复位弹簧支承在第一预压力室32的室壁33上并且顶压在第一活塞面24a上。此外，标记符号36表示被灌有空气的空腔。在此要注意，不必一定存在空腔36，但是也能够使例如用于第二活塞部件24的复位部件设置在该空腔里面，由此使复位部件不位于燃料里面。

按照本发明第一实施例的喷射装置的功能如下：当燃料要被喷射到吸管8里面时，使线圈21通电，由此使衔铁22在箭头A方向上运动。因为该衔铁22固定地与第一活塞部件23和第二活塞部件24连接，因此两个活塞部件同时随着衔铁22在箭头A方向上运动。由此打开空气调节器20d。同时在第一预压力室26里面压力升高，因为第一活塞面24a继续向第一预压力室26里面运动。由于这个压力升高，第一止回阀29打开，由此使处于压力下的燃料流到第二预压力室27里面。此外通过第二活塞面24b使位于泵室28里面的燃料处于压力下，其中，喷射器20c从给定的压力水平开始自动地打开并且将燃料喷射到吸管8里面。因为第二预压力室27还通过管路32与抽吸射流泵40连接，因此，燃料也以给定压力施加在抽吸射流泵40上。

在结束喷射后，再断开线圈21的通电并且衔铁22利用复位弹簧34复位到其初始位置，复位弹簧同样也使第二活塞部件24复位。这当然也适用于与衔铁22固定连接的第一活塞部件23，由此同样关闭空气调节器20d。第二活塞部件24的复位同时引起抽吸新燃料。一方面使来自第二预压力室27的燃料通过第二止回阀31抽吸到泵室28里面，另一方面通过打开第三止回阀43从燃料箱6抽吸燃料。为了在该抽吸过程中避免产生气泡，设有抽吸射流泵40。该抽吸射流泵40通过工作喷嘴41提供抽吸射流泵的驱动。作为驱动利用来自工作喷嘴41的驱动射流。为此对于来自燃料箱的燃料体积流还通过工作喷嘴41添加附加的体积流。该工作喷嘴41通过管路32输送来自第二预压力室27的处于压力下的燃料。来自工作喷嘴的燃料以更高的速度离开喷嘴并且由于内摩擦产生涡流，该涡流进入到扩压器42中。在扩压器里面实现持续的压力升高，由此可以避免可能在燃料里面产生气泡。在一定的压力水平时第三止回阀43打开，由此可以使燃料输送到第一预压力室26中。如图4所示，扩压器的端部直接设置在壳体25上。要注意，原则上也能够使抽吸射流泵40完全设置在喷射模块2里面。由此可以实现更紧凑的结构。此外要注意，工作喷嘴41、扩压器42以及以90°弯曲的管段6a’可以由塑料在一个步骤中例如通过注塑制成。由此可以特别成本有利地提供抽吸射流泵40。

因此，喷射阀除了用于喷射的体积流以外还必须附加地通过管路32转换用于驱动抽吸射流泵40所需的体积流。然后使传递该附加体积流的压力能量用于，使抽吸区域中的压力提高到燃料箱压力以上，由此可靠地防止在抽吸区域中形成气泡。为了进一步提高压力，附加地还使燃料箱6大致设置在喷射模块2上方，由此也在抽吸区域中得到一定的压力升高。如果被喷射的体积流与被抽吸的体积流(被转换的体积流加上被喷射的体积流)的比例相对较小，则在第一预压力室26中达到特别高的压力。即，被转换的体积流远大于被喷射的体积流。也可以使工作喷嘴41中的直径选择得较小，以便在第一预压力室中达到高压力。

下面借助于图3详细描述按照第二实施例的具有喷射模块2的喷射装置。相同的或功能相同的部件以与第一实施例中相同的标记符号表示。

与第一实施例不同，第二实施例的喷射模块还更紧凑地构成。尤其是在第二实施例中还可以省去第二预压力室以及一独立的管路。如图3所示，第二实施例的燃料泵20a包括膜片50以及一在缸中的自由的活塞51。在自由的活塞51里面设有通孔52，它使预压力室26与泵室28连接。在通孔52里面设置第一止回阀29。膜片50固定地固定在喷射模块的壳体25上并且形成预压力室26的室壁。第二实施例的燃料泵20a还包括顶杆53，它固定地与衔铁22连接。该顶杆53以及空气调节器20d的活塞部件23固定地与衔铁22连接并因此一起运动。为了使衔铁22复位，还设有复位弹簧54。

按照第二实施例的喷射模块2的功能如下：如果要喷射燃料，使线圈21通电，由此使衔铁22与顶杆53和活塞部件23一起在箭头A的方向上运动。由此使顶杆53与膜片50接触，该膜片顶压到预压力室26里面。由此使预压力室6里面的压力升高，其中通过第一止回阀29定义该压力的上限。当膜片50在箭头A方向上已经走过小的行程长度时，该膜片与自由移动的活塞51上的接触部位51a接触，由此使膜片与自由移动的活塞51一起运动。由此使活塞51克服复位弹簧34的弹簧力运动，并且使泵室28中的压力升高。一旦达到给定压力水平，喷射器20c打开，由此可以将燃料如同箭头B所示喷射到吸管8里面。与第一实施例一样，一部分体积流不喷射到吸管里面，而是通过管路23导引到抽吸射流泵40。该抽吸射流泵40与第一实施例的抽吸射流泵一样地起作用，由此通过压力回输和抽吸射流泵避免在燃料泵抽吸区域形成气泡。因此，第二实施例具有减少的部件数量并且可以非常紧凑且小结构的制成。由此特别适用于小机器。

对于所有所述的实施例要注意，一公共的致动器不仅操纵燃料泵20a同时也操纵空气调节器20d。因此尤其只需为致动器设置一个电接头，按照本发明，该致动器总是同时操纵空气调节器20d和燃料泵20a。由此总是随着燃料的喷射也同时通过旁路管路12附加地输送空气，由此在吸管8中制备混合物时也在输送的空气中实现更好地混合燃料。此外设置抽吸射流泵40能够可靠地在运行中在燃料泵的抽吸区域中避免出现气泡。

Claims (15)

1.喷射装置，包括燃料泵(20a)、调压器(20b)、喷射器(20c)和空气调节器(20d)，其特征在于，所述燃料泵(20a)、调压器(20b)、喷射器(20c)和空气调节器(20d)是喷射模块(2)的集成的组成部分，所述喷射装置还包括抽吸射流泵(40)，通过该抽吸射流泵输送燃料，其中，该抽吸射流泵(40)与燃料箱(6)和所述燃料泵(20a)连接。

2.如权利要求1所述的喷射装置，其特征在于，所述抽吸射流泵(40)是所述喷射模块(2)的集成的组成部分。

3.如上述权利要求中任一项所述的喷射装置，包括正好一个致动器(21，22)，它同时操纵所述燃料泵(20a)和所述空气调节器(20d)。

4.如上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征在于，燃料箱(6)设置在所述抽吸射流泵(40)之上。

5.如上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征在于，一回输管(32)将燃料从所述燃料泵(20a)的压力区输送到所述抽吸射流泵(40)。

6.如权利要求5所述的喷射装置，其特征在于，在所述回输管(32)中设置节流阀(35)或止回阀。

7.如上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征在于，在流动方向上在所述抽吸射流泵(40)后面设置预压力室(26)，在该预压力室中能中间存储具有一预给定的预压力的燃料。

8.如权利要求7所述的喷射装置，其特征在于，在所述抽吸射流泵(40)与所述预压力室(26)之间设置止回阀(43)。

9.如上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征在于，所述燃料泵(20a)的活塞(24)构造成具有第一活塞面(24a)和第二活塞面(24b)的阶梯式活塞，其中所述第一活塞面(24a)大于所述第二活塞面(24b)。

10.如权利要求9所述的喷射装置，其特征在于，所述第一活塞面(24a)设置在所述预压力室(26)中，所述第二活塞面(24b)设置在一泵室(28)中。

11.如权利要求7至10中任一项所述的喷射装置，其特征在于，在所述燃料泵(20a)的活塞(51)中设置通孔(52)，该通孔使所述预压力室(26)与所述泵室(28)连接，其中，在所述通孔(52)中设置止回阀(39)。

12.如权利要求7至11中任一项所述的喷射装置，其特征在于，所述燃料泵(20a)包括膜片(50)以及第一活塞(53)和第二活塞(51)，其中，所述膜片(50)设置在所述第一活塞与所述第二活塞之间并且形成所述预压力室(26)的一壁区域。

13.如上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征在于，所述抽吸射流泵(40)由塑料制成。

14.如上述权利要求中任一项所述的喷射装置，其特征在于，在所述燃料泵(20a)的所述预压力室(26)中设置可压缩的压力缓冲装置、尤其是注有气体的气泡。

15.内燃机，包括正好一个或正好两个气缸和一个如上述权利要求中任一项所述的喷射装置。

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