CN101868613B - 具有两个衔铁的紧凑型喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷射装置，包括一个燃料泵(20a)，一个压力调节器(20b)，一个喷射器(20c)及一个空气调节器(20d)，其特征在于：所述燃料泵(20a)，所述喷射器(20c)及所述空气调节器(20d)为一个喷射组件(2)的组合的组成部分，所述压力调节器(20b)为所述喷射器(20c)的组合的组成部分，所述喷射装置还正好包括一个致动器，它既操作所述燃料泵(20a)也操作所述空气调节器(20d)，其中，所述致动器具有一个线圈(21)，一个第一衔铁(22)及一个第二衔铁(23a)。

Description

具有两个衔铁的紧凑型喷射装置

技术领域

本发明涉及具有一个燃料泵，一个压力调节器，一个喷射器及一个空气调节器的紧凑结构形式的喷射装置。

背景技术

由现有技术已公知了各种构型的喷射装置。尤其出于成本及结构的原因仅具有一个或两个汽缸及小工作容积的小型内燃机需要独自的技术方案。这种小型内燃机的应用领域例如为两轮车，三轮车或割草机等。公知的喷射装置通常在油箱中包括一个具有压力调节器的燃料泵，其中燃料泵将具有一定压力的燃料输送到一个管路、诸如一个“轨”中。在管路的端部设有一个喷射器，它由一个控制装置控制。燃料被喷射到吸气管中或被直接喷射到燃烧室中。但这种喷射装置非常费事及尤其昂贵，以致它使小型内燃机也变得很昂贵。

由EP 1 340 906 B1公知了一种具有电子控制的燃料喷射装置，其中喷射器被布置在泵活塞的附近。此外这里设有一个用于在燃料回流到油箱时的活塞加压冲程的起始阶段中在燃料上施加一个预压力的预压阀。在此情况下该预压阀使位于压力室中的燃料的一部分向回流管路中排气。由此尤其可降低喷射器中汽泡的形成。然而该结构相对地复杂及该装置占有大的结构空间。

发明内容

相比之下根据本发明的具有权利要求1的特征的喷射装置具有其优点，即它具有非常紧凑的结构。此外根据本发明的喷射装置可特别简单及成本上有利地被制造。由此根据本发明的喷射装置尤其可使用在诸如两轮车或割草机中的小型内燃机中。根据本发明它将这样地实现：该喷射装置包括一个燃料泵，一个用于调节喷射压力的压力调节器，一个喷射器及一个空气调节器，它们为一个喷射组件的组合的组成部分。该喷射组件是一个紧凑的、小型结构的组件，其中设有燃料泵，压力调节器，喷射器及空气调节器。这里压力调节器为喷射器的组合的组成部分。喷射装置还正好包括一个致动器，它同时操作燃料泵及空气调节器。由此可取消一个分开的用于空气调节器或用于燃料泵的致动器，以使得部件数目大大地减少。不言而喻，由此也得到成本的下降。因此该共同的致动器首先承担泵驱动的功能及其次承担用于空气调节器的调节驱动功能。该共同的致动器可实现燃料泵及空气调节器的同时操作，其中致动器包括一个线圈，一个第一衔铁及一个第二衔铁。在此情况下第一衔铁配置给燃料泵及第二衔铁配置给空气调节器，及这两个衔铁可借助所述共同的线圈来操作。这里喷射组件可被预组装，以致它仅需连接到所需的接口上及直接地装入机动车中。在此情况下喷射组件的部件优选被设置在一个共同的壳体中。除了喷射组件的紧凑性外还有另一大优点，即用于喷射组件的其它部件也可最小化。

从属权利要求表示出本发明的进一步构型。

组合在喷射器中的压力调节器优选包括一个向外打开的阀件及一个对阀件预加载的弹簧件，以便调节喷射压力。换句话说，该喷射器被设置成向外打开的喷射器，它在被施加一个预定压力时被打开，其中将克服弹簧件的弹簧力。这里一旦施加在喷射器上的压力又低于操作压力时，便结束喷射，以致该向外打开的阀件被弹簧件又复位到原始位置中。

在第一衔铁中优选配置一个第一复位部件及在第二衔铁中配置一个第二复位部件。因此通过与线圈通电频率相关地设计第一及第二复位部件的复位力，可得到燃料泵及空气调节器的不同状态(位置)。例如尤其可完全或部分地防止空气调节器的关闭，而尽管如此仍允许燃料泵的泵运动。

为了提供特别紧凑及成本上有利的结构，第一复位部件被设置在第一衔铁与一个壳体部分之间及第二复位部件被设置在第二衔铁与一个壳体部分之间。

在此情况下特别优选的是，在第一衔铁与第二衔铁之间设置一个位置固定的部件。由此可简单地分隔被空气调节器及被燃料泵输送的介质。第一部件特别优选地被设置成用于一个或两个衔铁的止挡。

为了提供尽可能紧凑的结构，第一衔铁优选是空气调节器的一部分及第二衔铁是燃料泵的一部分。尤其是第一衔铁是空气调节器的一个阀件及第二衔铁是燃料泵的一个活塞。

根据另一优选的构型，在第一衔铁上设有一个第一工作间隙及在第二衔铁上设有一个第二工作间隙。这里在该喷射装置的未被操作状态中，第一工作间隙小于第二工作间隙。通过工作间隙尺寸的选择和/或通过复位部件的复位力的选择，能使第一或第二衔铁快些或慢些地复位，以便得到喷射装置中一定工作位置上的专门状态。工作间隙也确定了衔铁的最大运动可能性。

特别优选地设有一个环形垫圈，以便确定工作间隙的、尤其第一工作间隙的高度。

此外优选的是，在第一衔铁与第二衔铁之间设有正好一个位置固定的部件，以便构成用于第一和/或第二衔铁的止挡。在此情况下共同的壳体部分优选构造成罐形，以致一个衔铁碰撞在罐形部件向外的底侧上及另一衔铁碰撞在罐形部件内部的底侧上。

燃料泵优选包括一个泵室，还包括第一、第二及第三止回阀，它们被设置在泵室的输入管路或排出管路上。这里第一止回阀被设置在用于燃料的一个输入管路区域与泵室之间。第二止回阀被设置在泵室与喷射器之间及第三止回阀被设置在泵室与一个排出管路区域或过压尖峰的回流管路区域之间。这里泵室的使用允许得到一个特别紧凑及由此节省位置及成本上有利的结构并尤其可布置在第一及第二衔铁的共同轴线上。在此情况下泵室优选地具有一个容积，该容积相应于一个在最大喷射压力下可喷射的最大燃料量。

此外本发明还涉及一种内燃机，它包括正好一个汽缸或正好两个汽缸及一个根据本发明的喷射装置。该内燃机特别优选地包括一个燃料箱，该燃料箱被设置在喷射组件的上面。由此尤其是燃料泵可被设计得非常小。

附图说明

以下参照附图详细地描述本发明的优选实施例。附图中表示：

图1：具有根据本发明的第一实施例的喷射装置的一个小型发动机的概要视图，

图2：根据第一实施例的喷射装置的一个概要视图，

图3：表示一个空气调节器的行程与一个线圈的控制的关系的波形图，及

图4：表示当线圈的控制改变时的空气调节器的行程的波形图。

具体实施方式

以下参照图1至4来详细描述具有根据本发明的第一实施例的喷射装置的一个小型发动机1。

图1概要地表示构造成单缸发动机的小型发动机1的结构。该小型发动机1包括一个汽缸3，一个在其内部可往复运动的活塞4，一个控制单元5及一个油箱6。油箱6通过一个燃料输入管路6a与喷射组件2连接。一个燃料回流管路6b由喷射组件2返回油箱6。如由图1概要表示地，油箱6被设置在喷射组件2的上面。由此燃料基于重力通过燃料输入管路6a流到喷射组件2。该喷射组件2被非常概要地表示及包括一个燃料泵，一个具有组合的压力调节器的喷射器及一个空气调节器，以致该喷射组件2被非常紧凑地构成。

小型电动机1还包括一个节流阀7，该节流阀被设置在一个吸气管8中。在汽缸3上还设有一个火花塞9，一个进入阀10及一个排出阀11。标号12表示一个用于空气的旁路管路，它使空气由吸气管8中在空气流动方向上在节流阀7前面的一个区域分支出来及直接地导入组合在喷射组件2中的空气调节器中。旁路管路12的一个出口12z在节流阀7的后面通入吸气管8中。

小型发动机1还包括一个排气管路13，它通过排出阀11释放或关闭。此外在排气管路13上设有一个氧气传感器14，该氧气传感器与控制单元5连接，及控制单元5还与一个冷却水传感器15，一个油温度传感器16及一个用于检测吸气管8中的节流位置、温度及吸气管8中压力的传感器单元17连接。在此情况下控制单元5借助得到的信号控制喷射组件2。

因此根据本发明的喷射装置被设置成具有一个燃料泵，一个压力调节器，一个喷射器及一个空气调节器的喷射组件2，及可被设计成特别地紧凑及结构小。此外根据本发明的喷射装置可在成本上非常有利地制造及尤其可预先预装配成完整的喷射组件，以致它作为紧凑型结构的组件仅需被安装到小型发动机1上。因此通过四个单独部分即燃料泵，压力调节器，喷射器及空气调节器的组合保证了可简单且成本上有利的制造性。燃料泵及空气调节器在此情况下由一个共同的致动器操作。由此，根据本发明的喷射装置2例如可使用在两轮车或割草机的小型发动机中。

图2表示喷射组件2的细节图。在该喷射组件2中组合了燃料泵20a，压力调节器20b，喷射器20c及空气调节器20d。为此设有一个多件式的壳体25。在此情况下压力调节器20b是喷射器20c的组成部分。这里一个共同的致动器同时操作燃料泵20a及空气调节器20d。在此情况下该共同的致动器包括一个线圈21，一个第一衔铁22及一个第二衔铁23a。如由图2可看到的，第一衔铁22是空气调节器20d的一部分，其中衔铁22在其一端上构造成阀件22a，该阀件在一个旁路管路12的阀座12a上可释放或关闭该旁路管路12。对空气调节器20d还配置了一个第一复位弹簧28。致动器还包括第二衔铁23a，在该实施例中它是燃料泵20a的一部分。这里第二衔铁23a与燃料泵20a的一个活塞23固定相连接。第二衔铁23a是一个圆柱形的部件及具有套管的形状，它除了导向功能外还具有用于使第二衔铁23a复位的第二复位弹簧24的支撑功能。在此情况下当线圈21中通过电流时，该线圈既操作第一衔铁22也操作第二衔铁23a。在线圈21的电流取消时，第一复位弹簧28或第二复位弹簧24使两个衔铁又返回到图2中所示的原始位置中。在此情况下图2中所示的位置在燃料泵20a的一个抽吸冲程的终点上。

喷射组件2还包括一个多件式的壳体25，该壳体包括第一壳体部分25a，第二壳体部分25b，第三壳体部分25c及第四壳体部分25d。这里第四壳体部分25d被设置在燃料泵20a与空气调节器20d之间。在此情况下第四壳体部分25d具有一个基本上罐形的形状及在其内底区域上附加地还具有一个止挡26。这里止挡26刚性地固定在第四壳体部分25d的内底上及用作第二衔铁23a的止挡。如由图2还可看到的，在第四壳体部分25d的外基面25e上设有第一复位弹簧28及它支撑在该外基面25e上。如图2中所示，这里第四壳体部分25d位置固定地被设置在线圈21的内部及通过一个套管34与第二壳体部分25b连接。在第二壳体部分25b中设有用于燃料输入管路6a及用于燃料回流管路6b的接口。在此情况下燃料输入管路6a通入一个抽吸区域32及燃料回流管路6b由壳体中的一个回流区域33引出。这里应指出，也可以是燃料回流管路6b不返回到油箱，而是与燃料输入管路6a连接。第三壳体部分25c也基本上构造成罐状及确定了一个泵室27，在其中借助活塞23可使燃料处于压力下。这里在第三壳体部分25c中设有第一止回阀29，第二止回阀30及第三止回阀31。第一止回阀29将抽吸区域32与泵室27相连接。第二止回阀30将泵室与喷射器20c中的压力室42相连接。第三止回阀31将泵室27与回流区域33相连接，由该回流区域引出燃料回流管路6b。这里第三止回阀31用于在加压阶段开始时使可能存在的气泡由泵室27中压入到燃料回流管路6b中。在此情况下活塞23的端部构成一个控制边缘，在活塞3进一步的运动过程中该控制边缘将关闭第三止回阀31的端口，以致接着对于处于泵室27中的燃料可开始真正的压力升高阶段。第二止回阀30也被这样地设计，使得它从泵室27中的一个预定压力起被打开，以致燃料可流入到喷射器20c的压力室42。同时也包括用于调节喷射压力的压力调节功能的喷射器20c然后从压力室42中的一个预定压力起抵抗弹簧件41的力被打开，其中阀件40是一个向外打开的阀件。在此情况下喷射器20c将燃料喷射到吸管8中。这里泵室27，第一衔铁22及第二衔铁位于共同的轴线X-X上。

这里根据本发明的喷射组件2的功能如下：燃料泵20a的抽吸阶段通过第二复位件24导入，其中第二复位件24的静止位置确定了抽吸阶段的终点。在抽吸阶段期间第一止回阀29被打开及第二与第三止回阀30，31均被关闭。由此，燃料可通过打开的第一止回阀29流入泵室27。接着进行线圈21的通电，以致第二衔铁23向着箭头A的方向运动，以便使处于泵室27中的液体置于压力下。由此第一止回阀29关闭，只要泵室27中具有小的压力水准，第二止回阀30也保持关闭。在加压阶段开始时第三止回阀31被打开，以便使在泵室27中可能存在的气体排出到燃料回流管路6b中。一旦活塞23的控制边缘完全关闭了第三止回阀31的端口，在泵室27中压力开始升高。然后从一个预定的压力水准起第二止回阀30被打开，以致处于压力下的燃料可流到喷射器20c的压力室42中及由那里自一定的压力水准起自动地喷射。在线圈21通电流时随着燃料泵20a的操作，空气调节器20d的第一衔铁22也在向着箭头B的方向上被吸引。由此使空气调节器20d打开，以致空气可通过旁路管路12流动。这里基于第一复位弹簧28及第二复位弹簧24的不同的弹簧常数，空气调节器20d在燃料泵20a的压力行程快开始前打开及接着空气调节器20d及燃料泵20a至少在短时间上同时地工作。

如由图2可看到的，在此情况下限制了第一衔铁22及第二衔铁23a的可能的行程。直至第一衔铁22碰到第四壳体部分25d的向外的基面26e上为止，第一衔铁22可执行一个相应于第一工作间隙S1的最大行程。这里间隙S1的高度通过一个垫圈35的厚度来确定。在第二衔铁23a上设有第二工作间隙S2，其大于第一衔铁22的工作间隙S1。因此，对每个衔铁设置了一个自己的工作间隙。在这里这些工作间隙的每一个是线圈21的磁路的一部分。为了尽管有衔铁22，23a的该磁耦合，在第二工作间隙S2中(及需要时在第三、第四等工作间隙中)力建立期间仅有很小的时间损失，第一复位弹簧28被这样地设计，使得在小型发动机1的工作状态中-在小型发动机中当第二工作间隙S2中力建立时不能出现延时-该延时最小或完全被避免。这种工作状态例如是小型发动机1的负载状态。与该工作状态不同地，在空载工作状态中则要求：空气调节器20d不要持续地开着。因此这样地选择第一复位部件28的复位力，以致在低转速时其复位力足以在小型发动机空载工作中线圈21的各个控制之间使空气调节器又闭合。这被表示在图3的波形图上，其中在上部分波形图中表示线圈21的控制(单位A)随时间的变化，在下部分波形图中表示空气调节器20d的行程随时间(单位s)的变化。这里由下部分波形图中可看到：在每次进行控制后(电流值约为20A)空气调节器实现0至500*10^-6m的行程，即空气调节器被打开。在通电结束后，由于低转速直至下个行程，复位部件28的复位力足以使空气调节器20d又关闭。与此不同地，图4表示空气调节器20d在高转速时的行程。由于高转速则进行线圈21的快速控制，如由图4的上部分波形图可看到的。由此对于第一复位部件28的时间不再够用于使空气调节器20d重新完全关闭。如由图4的下部分波形图可看到的，空气调节器20d的关闭运动大致结束在380*10^-6m的行程高度上及在该时刻上由于线圈21的通电又完全被打开。于是得到一个锯齿形的曲线，如图4的下部分波形图所示，其中，在实践中空气调节器20d差不多总是完全打开着。在此情况下，该状态对于小型发动机1的工作没有不利或是有利的，因为通过打开的旁路管路12可将附加的空气导入进入阀10的紧前面。

根据本发明对于低转速可理解为约1000转/分钟的空载运行的转速，对于高转速可理解为例如10000转/分钟的转速。

因此在高转速时第二工作间隙S2中力建立的延时明显地更小，因为第一工作间隙S1不必完全被闭合。

因此根据本发明喷射组件2具有一个用于燃料泵20a及空气调节器20d的共同的致动器。由此在燃料泵20a及空气调节器20d中仅需要一个线圈及单个带有电缆的电末级。此外在小型发动机1所需的工作状态中，即通常在空载时，空气调节器20d可被打开及关闭，在其不强制需要的工作状态中可保证：尽管与燃料泵20a共同的致动器，燃料泵20a的操作无延时或受其它的阻碍。

应当指出，该喷射装置1可非常紧凑及成本上有利地构成及喷射组件2包括作为组合的组成部分的一个燃料泵20a，一个喷射器20c并带有组合的压力调节器20b及一个空气调节器20d。这里尤其是对于空气调节器20d及燃料泵20a设有一个包括两个衔铁22，23a的共同的致动器。这里在该实施例中作为致动器总是描述为线圈通电流的磁致动器。但应指出，原则上也可使用其它可能的致动器，例如压电式致动器。此外应指出，所述的空气调节器20d的闭合件22a也可被作成致动器22的逐渐变细的、尤其锥形的端部区域，或以其它任何方式例如被作成球形或部分球形的。

Claims (11)

1.喷射装置，包括一个燃料泵(20a)，一个压力调节器(20b)，一个喷射器(20c)及一个空气调节器(20d)，其特征在于：所述燃料泵(20a)，所述喷射器(20c)及所述空气调节器(20d)为一个喷射组件(2)的组合的组成部分，所述压力调节器(20b)为所述喷射器(20c)的组合的组成部分，所述喷射装置还正好包括一个致动器，它既操作所述燃料泵(20a)也操作所述空气调节器(20d)，其中，所述致动器包括一个线圈(21)，一个第一衔铁(22)及一个第二衔铁(23a)。

2.根据权利要求1的喷射装置，其特征在于：所述压力调节器(20b)包括一个向外打开的阀件(40)及一个对该阀件预加载的弹簧件(41)，以便调节喷射压力。

3.根据权利要求1或2的喷射装置，其特征在于：所述第一衔铁(22)与一第一复位部件(28)相连接，所述第二衔铁(23a)与一第二复位部件(24)相连接。

4.根据权利要求3的喷射装置，其特征在于：所述第一复位部件(28)设置在所述第一衔铁(22)与一个壳体构件(25d)之间，所述第二复位部件(24)设置在所述第二衔铁(23a)与一个壳体构件(25c)之间。

5.根据权利要求4的喷射装置，其特征在于：所述壳体构件(25d)是位置固定的及基本上具有一个罐形的构型。

6.根据权利要求1或2的喷射装置，其特征在于：所述第一衔铁(22)是所述空气调节器(20d)的一部分，所述第二衔铁(23a)是所述燃料泵(20a)的一部分。

7.根据权利要求1或2的喷射装置，其特征在于：在所述第一衔铁(22)上设有一个第一工作间隙(S1)，在所述第二衔铁(23a)上设有一个第二工作间隙(S2)，其中在该喷射装置的未被操作状态中，所述第一工作间隙(S1)小于所述第二工作间隙(S2)。

8.根据权利要求1或2的喷射装置，其特征在于：所述燃料泵(20a)包括一个泵室(27)，所述燃料泵(20a)还包括一第一止回阀(29)，一第二止回阀(30)及一第三止回阀(31)，其中所述第一止回阀(29)被设置在一个抽吸区域(32)与所述泵室(27)之间，所述第二止回阀(30)被设置在所述泵室(27)与所述喷射器(20c)之间，所述第三止回阀(31)被设置在所述泵室(27)与一个回流区域(33)之间。

9.根据权利要求8的喷射装置，其特征在于：所述泵室(27)具有一个容积，该容积相应于在一个最大喷射压力下最大可喷射的燃料量。

10.内燃机，其特征在于：该内燃机包括正好一个汽缸或正好两个汽缸及一个根据以上权利要求之一的喷射装置。

11.根据权利要求10的内燃机，其特征在于：还包括一个设置在所述喷射组件(2)上方的燃料箱(6)。

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