CN102022236A - 流体喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及流体喷射系统，包括：一个高压轨；在所述高压轨中的至少一个用于输送流体的泵；具有所述高压轨及优选一个高压燃料管路的高压区段；在所述高压轨上的至少一个用于由所述高压轨喷射流体、尤其是将燃料喷射到所述内燃机的燃烧室中的高压喷射机构、尤其是高压喷射阀；一个用于控制和/或调节所述高压区段中的压力的压力控制阀，其方式是通过该压力控制阀可由所述高压区段导出流体；其中，所述压力控制阀设有一个编码部分，该编码部分包含关于施加在所述压力控制阀上的压力与通过所述压力控制阀单位时间可导出的流体量之间的函数关系的数据，和/或该编码部分包含一个最低压力，从该最低压力起可通过所述压力控制阀导出流体。

Description

流体喷射系统
技术领域
本发明涉及根据权利要求1的前序部分的流体喷射系统，压力控制阀及根据权利要求12的前序部分的用于流体喷射系统的运行的方法。
背景技术
在用于内燃机的高压喷射系统中，尤其在柴油发动机或汽油发动机的共轨喷射系统中一个高压泵持续地用于维持共轨喷射系统的高压区段中的压力。该高压泵例如可通过内燃机的凸轮轴借助一个驱动轴来驱动。为了使燃料输送到高压泵中使用了预输送泵，例如一个齿轮泵或旋转滑阀式真空泵，该泵连接在高压泵的前面。预输送泵将燃料从燃料箱通过低压燃料管路输送到高压泵。
高压区段中的压力借助一个压力控制阀来控制和或调节。压力控制阀由高压区段导出燃料。被导出的燃料例如流回到燃料箱中。这是必要的，因为高压泵的输送功率与内燃机的转速相关及内燃机的燃料需要量不仅仅与内燃机的转速相关。高压区段中的压力波动对由喷射阀喷射到内燃机的燃烧室中的燃料量带来副面的影响。
DE 198 34 121 A1给出了一种为内燃机供给燃料的燃料供给装置，它设有一个燃料储存容器、一个第一燃料泵、一个第二燃料泵及一个压力管路，在该燃料管路上连接了至少一个燃料阀。通过燃料阀使燃料喷射到内燃机的燃烧室中。第一燃料泵将燃料由燃料储存容器输送到一个燃料连接部分及第二燃料泵将燃料由该燃料连接部分通过一个具有可变通流横截面的控制阀输送到第二燃料泵的泵室中及由该泵室输送到压力管路中。
发明内容
根据本发明的流体喷射系统，尤其用于内燃机的、尤其用于机动车的内燃机的高压喷射系统，该流体喷射系统包括：一个高压轨；在高压轨中的至少一个用于输送流体到该高压轨中的泵，尤其用于输送燃料的高压泵；具有该高压轨及优选一高压燃料管路的高压区段；优选一个用于将燃料由燃料箱输送到高压泵的预输送泵；在高压轨上的至少一个用于将流体、尤其将燃料由高压轨喷射到内燃机的燃烧室中的高压喷射机构、尤其高压喷射阀；一个用于控制和/或调节高压区段中的压力的压力控制阀，其方式是通过该压力控制阀能由高压区段导出流体；其中压力控制阀设有一个编码部分，该编码部分包含关于施加在压力控制阀上的压力与通过压力控制阀单位时间可导出的流体量之间的函数关系的数据，和/或该编码部分包含一个最低压力，从该最低压力起可由压力控制阀导出流体。
在另一构型中压力控制阀仅包括机械的装置。
在一个变型中压力控制阀不是通过电和/或电子来控制或调节的。
在另一实施形式中压力控制阀包括一个密封部件、例如一个锥体及一个弹性部件、例如一个弹簧。该密封部件由处于高压下的流体或燃料推动，因为高压区段中的燃料作用在密封部件上或与它形成接触及基于高压区段中燃料的压力由此将一个力作用在密封部件上。该力使密封部件移动及尤其从一个预定的最低压力起打开压力阀，以致通过压力阀可从高压区段导出燃料。这里弹性部件与燃料施加在密封部件上的力相反地作用，以致在高压区段中压力变小的情况下密封部件被弹性部件移动，以致由此使压力阀由高压区段导出燃料的流动横截面变小。
合乎目的地，压力控制阀单位时间由高压区段导出的流体量、尤其燃料量与高压区段中的压力相关。
在另一实施形式中，高压区段中的压力愈大，单位时间由压力控制阀从高压区段导出的流体量、尤其燃料量愈大，并反之亦反，尤其是单位时间由压力控制阀从高压区段导出的流体量、尤其燃料量基本上直接正比于高压区段中的压力。
在另一构型中，压力控制阀与高压区段形成导流的连接，以致通过压力控制阀可由高压区段导出流体、尤其燃料。
在一个附加的变型中，压力控制阀仅从高压区段中的一个预给定的压力或最低压力起可从高压区段导出流体、尤其燃料。
在一个附加的实施形式中，通过压力控制阀由高压区段导出的燃料优选通过一个低压燃料管路或一个旁路燃料管路可返回到燃料箱中或低压燃料管路中。
根据本发明的压力控制阀，尤其用于在该专利申请中所述的流体喷射系统，其中压力控制阀设有一个编码部分，该编码部分包含关于施加在压力控制阀上的压力与通过压力控制阀单位时间可导出的流体量之间的函数关系的数据和/或该编码部分包含一个最低压力，压力控制阀从该最低压力起可导出流体。
在一个附加的变型中，编码部分是一个机械的和/或一个光学的和/或一个电容的和/或一个电子的编码部分。
根据本发明的用于流体喷射系统、尤其在该专利申请中所述的流体喷射系统的运行方法，该方法尤其用于内燃机并具有以下步骤：将流体输送到一个包括高压轨的高压区段中；借助至少一个高压喷射机构喷射流体，尤其喷射到内燃机的燃烧室中，其方式是由高压轨将流体导出；借助一个压力控制阀控制或调节高压区段、尤其高压轨中的压力，其方式是通过压力控制阀由高压区段导出流体；其中从压力控制阀的编码部分读出数据，由流体喷射系统的控制单元利用或使用所读出的数据。
因此在制造压力控制阀时的制造公差可被控制单元来考虑，以致压力控制阀的制造公差对设有高压喷射系统的内燃机的工作没有或仅有很小的副面影响。具有大的制造公差的压力控制阀在制造时成本低于无制造公差或小制造公差的压力控制阀。由此具有大的制造公差的低成本或便宜的压力控制阀能以有利的方式被使用，而对设有高压喷射系统的内燃机的工作不会有更大的副面影响。例如可借助高压喷射阀的不同打开时间来考虑高压区段中的不同压力。
在一个方案中，所述数据包括施加在压力控制阀上的压力与通过压力控制阀单位时间导出的流体量、尤其燃料量之间的函数关系，例如特性曲线，和/或所述数据包括一个最低压力，压力控制阀从该最低压力起打开，以导出流体、尤其燃料。
优选地，不检测或不测量高压区段中的压力，和/或压力控制阀不通过电和/或电子来控制或调节。
在另一方案中，燃料箱的燃料通过一个低压燃料管路输送至高压泵。
在另一构型中，燃料借助高压泵输送至高压轨中。
尤其是流体喷射系统的高压区段由高压轨及优选一个高压燃料管路构成。
在另一构型中，压力控制阀是一个流量控制阀或一个换向阀。
在另一方案中，高压喷射系统包括一个高压轨或一个燃料分配管及燃料能借助高压泵被输送到高压轨中。在高压轨中由高压泵产生的压力对于柴油发动机例如在1000至3000巴的范围中及对于奥托发动机至40至200巴的范围中。
根据本发明的设有一个高压喷射系统的内燃机包括一个在该专利申请中所述的高压喷射系统，该内燃机尤其用于机动车。
根据本发明的机动车，其包括一个在该专利申请中所述的高压喷射系统和/或一个在该专利申请中所述的内燃机。
附图说明
以下将参照附图来详细地描述本发明的实施例。附图表示：
图1：一个高压喷射系统的极为概要的视图，
图2：一个压力控制阀的横截面图，
图3：一个机动车的视图，及
图4：一个特性曲线图。
具体实施形式
图1中表示一个用于机动车4的内燃机2的构成共轨喷射系统的高压喷射系统1或流体喷射系统32。该高压喷射系统1用于：将燃料、例如汽油由一个燃料箱在高压下-例如在40与200巴之间的范围中-输送给内燃机2。构成奥托发动机的内燃机2具有燃烧室3，燃料被喷射到这些燃烧室中。一个作为泵33的预输送泵8使燃料通过一个低压燃料管路7输送到一个高压泵9。在燃料21的至高压泵9的低压燃料管路7中装有一个燃料过滤器22及一个低压调节器23。该低压调节器23用于调节低压燃料管路7中的压力。这里例如构成活塞泵机的作为泵33的高压泵9由内燃机2的曲轴例如通过驱动轴及一个优选连接在其之间的传动装置间接地驱动。在此情况下用于驱动高压泵9的驱动轴也可与内燃机2的凸轮轴相连接(未示出)。因此由高压泵9输送的单位时间的燃料量与内燃机2的转速相关。
在高压泵9前面的低压燃料管路7中装有一个止回阀25，该阀用于：使燃料在低压燃料管路7中不能由高压泵9向着预输送泵8的方向流动。高压泵9将处于压力下的燃料通过一个高压燃料管路6输送给一个高压轨5。在高压燃料管路6中在高压泵9与高压轨5之间也装有一个止回阀25，以致燃料不能由高压轨5流向高压泵9。燃料将由高压轨5通过四个构造成高压喷射阀12的高压喷射机构11被喷射到内燃机2的燃烧室3中。这里高压喷射阀12由一个控制单元26来控制。在图1中未示出使高压喷射阀12与控制单元26连接的控制线路。高压燃料管路6及高压轨5构成高压喷射系统1的一个高压区段10。在高压喷射系统1的高压区段10中具有处于高压下的燃料，例如其压力在40与200巴之间的范围中。高压燃料管路6在流动方向上止回阀25的后面连接到一个旁路燃料管路28上，该旁路燃料管路使高压燃料管路6在流动方向上低压燃料管路7中的止回阀25的前面与低压燃料管路7连接。在旁路燃料管路28中设有一个作为控制高压区段10中的压力的装置30的压力控制装置或压力调节装置13及设有一个压力阻尼器24。构造成阀14的、尤其构造成压力控制阀15的机械式压力控制装置或压力调节装置13用于：使燃料由作为高压区段10的一部分的高压燃料管路6导入低压燃料管路7及由此也导入燃料箱21中。旁路燃料管路28也可直接连接在高压轨5上，以使得燃料由高压轨5导出(未示出)。此外旁路燃料管路28也可直接地导入燃料箱21，以使得旁路燃料管路28由高压区段10导出的燃料直接地导入燃料箱21中(未示出)。
压力控制阀15从高压区段10中的一个确定的最低压力起使燃料由高压区段10导入低压燃料管路7或燃料箱21中。此外高压区段10中的压力愈高，单位时间由压力控制阀15导出的燃料量愈大，并反之亦反。由高压泵9单位时间输送的燃料量与内燃机2的转速相关。内燃机2的转速愈大，由高压泵9单位时间输送的燃料量愈大，尤其是由高压泵9输送的燃料量直接正比于内燃机的转速。由高压轨5单位时间导出的、通过高压喷射阀12喷射到燃烧室3中的燃料量与各种参数相关及这里由控制单元26控制。如果由高压泵9单位时间输送的燃料量大于由高压喷射阀12单位时间喷入燃烧室3中的燃料量，则高压区段10中的压力上升，或反之亦反。高压区段10中的压力与由压力控制阀15单位时间导出的燃料量之间的函数关系例如可表示为一个特性曲线。在此情况下低压燃料管路7中的压力优选被忽略。也可与此不同地在求解该函数关系或特性曲线时考虑高压区段10与低压燃料管路7之间的压力差。图4表示作为直线的特性曲线的曲线图。在水平坐标上记录压力p及在垂直坐标上记录流量Q、即单位时间流过或单位时间通过机械式压力控制装置或压力调节装置13导出的燃料量或体积。此外给出了从其开始机械式压力控制装置或压力调节装置13打开的最低压力pmin，其中最低压力pmin为特性曲线与横坐标的交点。
这里旁路燃料管路28，旁路燃料管路28中的压力控制阀15，用于阻尼压力的压力阻尼器24及两个止回阀25被组合在高压泵9中。这在图1中这样地图示出来，即这些部分13，14，15，24，25及28由一个虚线框来包围。因此这些部分13，14，15，24，25及28优选被设置在高压泵9的一个未示出的壳体内。
图2表示压力阀15的一个横截面。在压力阀壳体27的内部设有一个构成锥体17的密封件16。这里该锥体17被这样地支承在压力阀壳体27的内部，即该锥体在根据图2的视图中可由上向下地或相反地移动。这里一个构造成弹簧19的弹性部件18在锥体上施加一个压力，以使得锥体17被压在压力阀壳体27的内部的一个孔口29上。在根据图2的视图中锥体17完全封闭了孔口29，以致燃料不能由高压燃料管路6流到低压燃料管路7中。这里密封件16及弹性部件18是机械的装置31。在此情况下高压燃料管路6中的燃料压力使锥体17抵抗弹簧19的压力打开，以致从高压燃料管路6中一个预给定的最低压力pmin起燃料可由高压燃料管路6通过压力控制阀15流到低压燃料管路7中。在高压燃料管路6中压力变小的情况下基于弹簧19的弹簧力，锥体17移动到孔口29上，以致在压力阀15的一个预给定最小压力以下不再有燃料可由高压燃料管路6流到低压燃料管路7中。
在压力阀壳体27的外侧上设有一个编码部分20。这里该编码部分20例如构造成条形码，它可通过光学的检测装置读取。此外该编码部分也可构造成应答器，它可通过电磁检测装置读取。在编码部分中给出了压力阀15的最低压力及特性曲线，该特性曲线给出了高压区段10中的压力-或压力控制阀15上高压燃料管路6与低压燃料管路7之间的压力差-与可由压力控制阀15单位时间由高压燃料管路6导入低压燃料管路7的燃料量之间的函数关系。在高压喷射系统1的制造或安装时将编码部分20的数据读入控制单元26中，以致编码部分的数据可注入到高压喷射系统1的控制部分中。在制造压力阀15时将产生制造公差，该公差将影响压力阀15的流体动力特性。这为所述最低压力pmin和/或特性曲线、即特性曲线的变化和/或斜率。因此可用简单方式来检测压力阀15的制造技术的偏差并注入到高压喷射系统1的控制部分中。由此压力阀15的制造技术的公差以有利的方式对高压喷射系统1的运行不具有副面影响，因为该制造技术的公差可被控制单元26考虑。
在压力阀15上高压燃料管路6与低压燃料管路7之间的压力差愈高或高压燃料管路6上的压力愈大，单位时间通过压力阀15可导出的燃料量愈大。在此情况下高压燃料管路6中或高压喷射系统1的高压区段10中的压力一方面与由高压泵9单位时间输送的燃料量相关及另一方面与由高压喷射阀12单位时间喷射到燃烧室3中的燃料量相关。由高压泵9单位时间输送的燃料量愈大，高压区段10中的压力愈大。此外高压区段9中的压力愈小，单位时间由高压喷射阀12从高压轨5中导出的燃料量愈大。因此单位时间由高压泵9输送的燃料量愈多，高压区段10中的压力愈大，及由高压喷射阀12从高压轨5导出的燃料量愈大，高压区段10中的压力愈小。因此基于压力阀15的特性曲线可根据由高压泵9单位时间的输送量及由高压喷射阀12单位时间喷射的燃料量来调节高压区段10中的压力。
各个实施例的要素可相互地组合，只要它们不是对立的。
总地看来，与根据本发明的高压喷射系统1及根据本发明的用于高压喷射系统1的运行的方法相关联地具有显著的优点。通过机械式压力控制阀15的编码部分20可在发动机控制系统中将机械式压力控制阀15的制造技术的公差考虑进去。

Claims (14)

1.流体喷射系统(32)，尤其是用于优选用于机动车(4)的内燃机(2)的高压喷射系统(1)，包括：
一个高压轨(5)，
在所述高压轨(5)中的至少一个用于输送流体的泵(33)，尤其用于输送燃料的高压泵(9)，
具有所述高压轨(5)及优选一个高压燃料管路(6)的高压区段(10)，
在所述高压轨(5)上的至少一个用于由所述高压轨(5)喷射流体、尤其是将燃料喷射到所述内燃机(2)的燃烧室(3)中的高压喷射机构(11)、尤其是高压喷射阀(12)，
一个用于控制和/或调节所述高压区段(10)中的压力的压力控制阀(15)，其方式是通过该压力控制阀(15)可由所述高压区段(10)导出流体，
其特征在于：所述压力控制阀(15)设有一个编码部分(20)，该编码部分(20)包含关于施加在所述压力控制阀(15)上的压力与通过所述压力控制阀(15)单位时间可导出的流体量之间的函数关系的数据，和/或该编码部分(20)包含一个最低压力，从该最低压力起可通过所述压力控制阀(15)导出流体。
2.根据权利要求1的流体喷射系统，其特征在于：所述压力控制阀(15)仅包括机械的装置(31)。
3.根据权利要求1或2的流体喷射系统，其特征在于：所述压力控制阀(15)不是可电地和/或电子地控制或调节的。
4.根据以上权利要求中任一项或多项的流体喷射系统，其特征在于：所述压力控制阀(15)包括一个密封部件(16)、例如一个锥体(17)及一个弹性部件(18)、例如一个弹簧(19)。
5.根据以上权利要求中任一项或多项的流体喷射系统，其特征在于：通过所述压力控制阀(15)单位时间可由所述高压区段(10)导出的流体量、尤其燃料量与所述高压区段(10)中的压力相关。
6.根据权利要求5的流体喷射系统，其特征在于：所述高压区段(10)中的压力愈大，通过所述压力控制阀(15)单位时间可从所述高压区段(10)导出的流体量、尤其燃料量愈大，反之，所述高压区段(10)中的压力愈小，通过所述压力控制阀(15)单位时间可从所述高压区段(10)导出的流体量、尤其燃料量愈小，尤其是通过所述压力控制阀(15)单位时间可从所述高压区段(10)导出的流体量、尤其燃料量基本上直接正比于所述高压区段(10)中的压力。
7.根据以上权利要求中任一项或多项的流体喷射系统，其特征在于：所述压力控制阀(15)与所述高压区段(10)形成导流的连接，以致通过所述压力控制阀(15)可由所述高压区段(10)导出流体、尤其燃料。
8.根据以上权利要求中任一项或多项的流体喷射系统，其特征在于：所述压力控制阀(15)仅从所述高压区段(10)中的一个预给定的压力或最低压力起可从所述高压区段(10)导出流体、尤其燃料。
9.根据以上权利要求中任一项或多项的流体喷射系统，其特征在于：通过所述压力控制阀(15)由所述高压区段(10)可导出的燃料优选通过一个低压燃料管路(7)或一个旁路燃料管路(28)可返回到所述燃料箱(21)中或所述低压燃料管路(7)中。
10.压力控制阀(15)，尤其用于根据以上权利要求中任一项或多项的流体喷射系统，其特征在于：所述压力控制阀(15)设有一个编码部分(20)，该编码部分(20)包含关于施加在所述压力控制阀(15)上的压力与通过所述压力控制阀(15)单位时间可导出的流体量之间的函数关系的数据，和/或该编码部分(20)包含一个最低压力，从该最低压力起，所述压力控制阀(15)可导出流体。
11.根据权利要求10的压力控制阀，其特征在于：所述编码部分(20)是一个机械的和/或一个光学的和/或一个电容的和/或一个电子的编码部分(20)。
12.用于运行优选用于内燃机(2)的流体喷射系统(32)、尤其是根据以上权利要求中任一项或多项的流体喷射系统(32)的方法，具有以下步骤：
将流体输送到一个包括高压轨(5)的高压区段(10)中，
借助至少一个高压喷射机构(11)喷射流体，其方式是将流体由所述高压轨(5)中导出，
借助一个压力控制阀(15)控制或调节所述高压区段(10)、尤其所述高压轨(5)中的压力，其方式是通过所述压力控制阀(15)将流体由所述高压区段(10)中导出，
其特征在于：从所述压力控制阀(15)的一编码部分(20)中读入数据，由所述流体喷射系统(1)的控制单元(26)利用或使用所读入的数据。
13.根据权利要求12的方法，其特征在于：所述数据包括施加在所述压力控制阀(15)上的压力与通过所述压力控制阀(15)单位时间导出的流体量、尤其燃料量之间的函数关系，例如特性曲线，和/或所述数据包括一个最低压力，从该最低压力起，所述压力控制阀(15)打开，以导出流体、尤其燃料。
14.根据权利要求12或13的方法，其特征在于：不检测或不测量所述高压区段(10)中的压力，和/或所述压力控制阀(15)不通过电和/或电子来控制或调节。
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