CN102057154B - 用于活塞发动机的燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于具有多个汽缸(12)的活塞发动机的共轨燃料喷射系统(1)。该共轨燃料喷射系统(1)包括：用于经加压的燃料的至少一个蓄压器(7、8、18)；喷射器(6)，其将经加压的燃料喷射到所述汽缸(12)中；以及泄漏通道装置(24)，其去除从所述喷射器(6)泄漏的燃料。所述泄漏通道装置(24)配置有泄漏检测器(28)，以检测燃料泄漏。

Description

用于活塞发动机的燃料喷射系统
技术领域
本发明涉及一种用于活塞发动机的燃料喷射系统。 
背景技术
为了改善活塞发动机的操作，通常使用所谓的共轨燃料喷射系统。在该共轨系统中，将压力供应和燃料喷射从功能上彼此分开。通过高压泵将燃料供给至公共压力源(pressure supply)，通过分离的管道将燃料从该公共压力源引导至各个汽缸的喷射器(injector)。 
发明内容
本发明的目的是提供一种经改进的用于活塞发动机的燃料喷射系统。 
利用根据本发明的一方面的燃料喷射系统来实现本发明的目的。根据本发明的燃料喷射系统包括：用于经加压的燃料的至少一个蓄压器(pressure accumulator)；以及连接至所述蓄压器的喷射器，所述喷射器将经加压的燃料喷射到汽缸中。该燃料喷射系统还包括泄漏通道装置，该泄漏通道装置用于去除从喷射器泄漏的燃料。该泄漏通道装置设置有泄漏检测器，用于检测燃料泄漏。 
附图说明
下面将参照附图并通过示例来描述本发明，附图中： 
图1示意性地示出根据本发明的一种燃料喷射系统。 
图2以截面图的形式示出可以用于图1的燃料喷射系统的燃料喷射器。 
图3以截面图的形式示出供应管至燃料喷射器的连接以及供应管至汽缸盖的连接。 
图4以截面图的形式示出可以用于图1的燃料喷射系统的泄漏燃料检测器。 
具体实施方式
图1示意性地示出了大型活塞发动机(例如，大型柴油发动机)的共轨燃料喷射系统1。这里，大型活塞发动机是指能够用作例如轮船或电站中用于发热和/或发电的主发动机和辅发动机的发动机。可以利用重质燃料油来操作该发动机。燃料喷射系统1包括燃料源(例如燃料箱2)，利用低压燃料泵3通过燃料管4将燃料从燃料源2供给至高压泵5，高压泵5进而将燃料的压力提升至可以在喷射器6中获得足够的喷射压力的水平。 
燃料喷射系统1包括用于高压燃料的至少一个蓄压器7、8。图1所示的系统包括两个分离的蓄压器7、8，这两个分离的蓄压器7、8被配置为经由连接管9彼此流通地连接(flow connection)。将燃料从高压泵5供给至第一蓄压器7中，将燃料从第一蓄压器7通过连接管9进一步供给至第二蓄压器8。此外，各个喷射器6可以配置有喷射器蓄压器18，将燃料从蓄压器7、8供给至喷射器蓄压器18。第二蓄压器8配置有环流阀10，燃料可以通过环流阀10在喷射系统1中循环，以在发动机启动之前进行加热。第二蓄压器8还配置有安全阀11，以将蓄压器7、8和/或喷射器蓄压器18中的压力维持为低于预定的最大值。安全阀11还可以用于在必要时使蓄压器7、8和/或喷射器蓄压器18减压。可以通过下式来限定蓄压器7、8的容积： 
Vacc＝S/(Vinj*Ninj)， 
其中， 
Vacc＝蓄压器的容积， 
Vinj＝＝在发动机满(100％)负荷情况下的一次喷射事件期间由喷射器喷射的燃料的量(体积)， 
Ninj＝连接至所述蓄压器的喷射器的数量， 
使得值S在50至100的范围中。 
燃料喷射系统1包括喷射器6，这些喷射器6用于将燃料喷射到发动机的汽缸12中。图2更详细地示出了燃料喷射器6的结构。喷射器6安装在发动机的汽缸盖13中。经由供应管14将各个喷射器6连接至蓄压器7、8。供应管14的端部被设置在汽缸盖13中的孔35中。在图1所示的实施方式中，将多个喷射器6连接至各个蓄压器7、8，但是当必要时，可以仅将一个喷射器6连接至各个蓄压器7、8。经由供 应管14将燃料从蓄压器7、8供给至喷射器6。供应管14配置有双层壁。供应管14的内部流动空间用于高压燃料，而外部流动空间充当针对可能的泄漏燃料的收集通道。供应管的外部流动空间与燃料泄漏检测系统流通地连接，其中，该燃料泄漏检测系统被设置为与蓄压器7、8连接。在欧洲专利1150006中描述了这种燃料泄漏检测系统的示例。 
喷射器6包括主体15，在该主体15中设置有阀针16以控制从燃料室17到汽缸12中的燃料喷射。根据阀针16的位置，允许或者防止从燃料室17到汽缸12中的燃料喷射。喷射器6包括喷射器蓄压器18，经由供应管14将燃料供给至喷射器蓄压器18。喷射器蓄压器18的容积是在发动机满(100％)负荷情况下的一次喷射事件期间由喷射器喷射的燃料的量(体积)的至少40倍，通常是60至100倍。经由连接通道34将燃料从喷射器蓄压器18供给至燃料室17中。将流保险(flow fuse)19设置在喷射器蓄压器18和燃料室17之间。流保险19防止在喷射器6故障的情况下(例如，当阀针16没有完全闭合时)燃料从喷射器蓄压器18流至燃料室17。 
喷射器6包括控制室20，经由供应管14将燃料供给至控制室20中。控制室20中的燃料压力施加在阀针16上。控制室20中的燃料的压力促使阀针16趋向闭合位置。可以通过控制室20中主要的燃料压力来控制阀针16的移动并由此控制到汽缸12中的燃料喷射。用于从控制室20去除燃料的回流管21连接至喷射器6。将回流管21设置在汽缸盖13的第二孔42中或将回流管21连接至汽缸盖13的第二孔42。将通过回流管21从控制室20去除的燃料用于控制从喷射器6的燃料喷射。将控制阀22设置在回流管21中，以控制来自控制室20的燃料的排出。控制阀22可以是电磁阀(solenoid valve)。控制室的入口配置有节流阀，利用该节流阀来限制流入控制室20的燃料。喷射器6还配置有弹簧23，弹簧23促使阀针16趋向闭合位置。 
为了开始燃料喷射，打开控制阀22。燃料从控制室20流入回流管21，并且控制室20中的燃料压力减小。燃料通过回流管21流入燃料箱2。回流管21中的燃料压力通常是4巴(bar)或4巴以上。当控制阀22中的压力足够低时，由燃料室17中的燃料压力引起的与弹簧23的力相反的力促使阀针16趋向打开位置。结果，阀针16被从其基座(seat)提升，并且燃料从燃料室17喷射到汽缸12中。当控制阀22闭合时，控制室20中的燃料压力增大。因此，阀针16回到其靠在基座上的闭合位置，使得停止将燃料从燃料室17喷射至汽缸12中。 
燃料喷射系统1配置有泄漏通道装置24，以从喷射器6去除所谓的脏的泄漏(dirty leakage)。脏的泄漏是来自喷射器6的不希望的燃料泄漏，例如来自喷射器部件之间的间隙和/或喷射器的燃料和密封油的混合物的泄漏。泄漏通道装置24包括连接至喷射器6或与喷射器6流通地连接的分支(branch)通道25。此外，泄漏通道装置24包括连接至分支通道25的收集通道26，使得从分支通道25流出的泄漏燃料被引导至收集通道26。喷射器主体15具有泄漏出口，通过该泄漏出口可以从喷射器6去除脏的泄漏，并且将脏的泄漏导入分支通道25。分支通道25与泄漏出口流通地连通。分支通道25被设置在汽缸盖13的孔中。其中设置有供应管14的孔35还可以用于分支通道25，使得供应管14的外表面和孔35的内表面之间的间隙38、39充当分支通道25。 
图3更详细地示出了供应管14至燃料喷射器6的连接以及供应管14至汽缸盖13的连接。供应管14包括设置在蓄压器7、8与汽缸盖13之间的第一部分14a以及设置在第一部分14a与喷射器6之间的第二部分14b。第一部分14a配置有双层壁。第二部分14b是单壁管。从而，第二部分14b包括仅用于高压燃料的流动空间。第二部分14b被设置在汽缸盖13中的孔35中。孔35包括两个室38、39。通过供应管的第一部分14a将高压燃料从蓄压器7、8送入汽缸盖13，并通过进一步位于汽缸盖13内的供应管14的第二部分14b将高压燃料送入喷射器6。第二部分14b的第一端部36a与第一部分14a紧密连接。可以配置任何适当的固定装置37(例如与管端部36a具有螺纹连接的套筒)，以确保第一部分14a与第二部分14b之间的紧密连接。第二部分14b的第二端部36b分别利用相互接触面37a和6a与喷射器6直接连接。表面6a可以是锥形，并且表面37a优选地是球形，以提供可靠的并且紧密的接合(engagement)。 
汽缸盖13配置有第一室38，其通过第二室39与泄漏出口连通。第二室39具有比第一室38小的直径。该配置包括固定装置40(例如套筒等或螺栓元件)，通过固定装置40来引导第二部分14b，并且通过螺纹41使固定装置40与汽缸盖13中的第一室38接合。第二部分14b配置有放大部分14c，对端(counter)表面37b与固定装置40上的表面40a协作。这些表面37b和40a可以是锥形。另选地，与表面37a相似，表面37b也可以是球形的，以更好地与如下讨论的第二部分14b的可能的弯曲相符合。因此，第二部分14b可以紧密地密封至固定装置40的更靠近第二部分的第 一端部36a的对端表面40a。放大部分14c不必是与第二部分14b一体的部分，而是如果有必要，也可以例如以分开的螺纹连接套筒的形式来实现放大部分14c。 
如从图3可以看到，放大部分14c与喷射器6之间的第二部分14b的一部分是较大的长度(特别是相对于其直径)。第二室39中的第二部分14b的这种布局的优点是较长的应变长度，这使得即使在使用重质燃油的40℃直至150℃的极端燃料工作温度的情况下都能够维持负荷的保持力(retention)。如果需要，第二室39允许第二部分14b的一些弯曲，使得在不同的条件下能够维持负荷的充足保持力。另一方面，第二部分14b的这部分可以配置有一些引导部(guidance)，以对这种弯曲提供限制。在该附图中，仅通过支持元件41来示意性地示出这种情况。自然地，应该将这种支持元件设计为允许泄漏通过该支持元件，使得如下所述允许泄漏通过室38和39流动。 
第一室38通过第二室39与泄漏出口连通。因而，这些室38、39充当分支通道25并且用于去除来自喷射器6的脏的泄漏。分支通道25包括导管(duct)42，通过导管42从汽缸盖13去除脏的泄漏。 
泄漏通道装置24配置有泄漏检测器28，以检测燃料泄漏。泄漏检测器28在某位置处连接至收集通道26，所有来自分支通道25的燃料被设置为流过该位置。因为在喷射器6的正常工作条件下，仅泄漏少量的燃料，所以优选地仅检测泄漏燃料的较大的流动。因此，将泄漏检测器28设置为仅检测较大的流动，即，仅检测流率超过预定值的泄漏燃料流动。泄漏检测器28不能检测流率低于所述预定值的泄漏燃料流动。 
图4以截面图的形式示出了适合在图1的燃料喷射系统中使用的泄漏检测器28。收集通道26连接至检测器28的泄漏入口30。泄漏检测器28包括控制室29，泄漏燃料通过泄漏入口30进入控制室29。控制室的底部配置有孔(orifice)31，燃料通过孔31从控制室29排出。将孔31的尺寸设置为使得在喷射器6的正常工作条件下发生的燃料泄漏完全地从控制室29排出。当更大的泄漏燃料流进入控制室29时，不能通过孔31排出所有的燃料，结果控制室29中的燃料水平上升。控制室29配置有燃料水平检测装置32(例如，漂浮(float)检测器或水平检测器)，当控制室29中的燃料水平上升至指示来自一个或多个喷射器6的较大的脏的燃料泄漏的点时，燃料水平检测装置32触发警报或其它通知。因而，泄漏检测器28被设置为仅检测流率超过预定值的泄漏燃料流动。由于来自喷射器6的较大的脏的燃料泄漏，对应的汽缸 12没有以最优的方式工作，并且汽缸12的工作参数处于正常的限制之外。可以通过监测汽缸的工作参数(例如，汽缸压力或废气温度)的发动机控制系统来对泄漏喷射器6进行定位。控制室29的上部配置有泄漏出口33，通过泄漏出口33排出过量的燃料。燃料从泄漏检测器28被引导至燃料箱2。在喷射器6的正常工作条件下，控制室29以及泄漏通道装置24的分支通道25和收集通道26是无压的(即，处于大气压力)。 

Claims (10)

1.一种用于具有多个汽缸(12)的活塞发动机的共轨燃料喷射系统(1)，该共轨燃料喷射系统(1)包括：
-用于经加压的燃料的至少一个蓄压器(7、8、18)，
-喷射器(6)，其将经加压的燃料喷射到所述汽缸(12)中，所述喷射器(6)连接至所述蓄压器(7、8)，经由供应管(14)将燃料从所述蓄压器(7、8)供给至所述喷射器(6)，所述供应管(14)配置有双层壁，其中，所述供应管(14)的内部流动空间用于高压燃料，而外部流动空间充当针对可能的泄漏燃料的收集通道，以及
-泄漏通道装置(24)，其去除从所述喷射器(6)泄漏的燃料，
该共轨燃料喷射系统(1)的特征在于，所述泄漏通道装置(24)包括分支通道(25)和收集通道(26)，所述分支通道(25)连接至所述喷射器(6)，所述收集通道(26)被设置为与所述分支通道(25)流通地连接，并且，用于检测燃料泄漏的泄漏检测器(28)连接至所述收集通道(26)。
2.根据前述任一权利要求所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，所述泄漏检测器(28)被设置为仅检测流率超过预定值的泄漏燃料流。
3.根据前述任一权利要求所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，通过所述喷射器(6)的控制室(20)中的燃料压力来控制从所述喷射器(6)的燃料喷射。
4.根据权利要求3所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，回流管(21)连接至所述喷射器(6)，通过所述回流管(21)从所述控制室(20)去除燃料。
5.根据权利要求1所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，所述喷射器(6)包括用于要喷射的燃料的喷射器蓄压器(18)。
6.根据权利要求1所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，所述喷射器(6)通过供应管(14)连接至所述蓄压器(7、8)，所述供应管(14)被设置在所述发动机的汽缸盖(13)的孔(35)中。
7.根据权利要求6所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，所述供应管(14)与所述孔(35)之间的间隙(38、39)形成所述泄漏通道装置(24)的一部分。
8.根据权利要求1所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，在所述喷射器的正常工作条件下，所述泄漏通道装置(24)的所述通道(25、26)处于大气压力。
9.根据权利要求1所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，所述泄漏检测器(28)包括：控制室(29)，所述控制室(29)用于泄漏的燃料；以及孔(31)，通过所述孔(31)从所述控制室(29)去除燃料，所述孔的尺寸被设置为使得能够从所述控制室(29)去除在所述喷射器(6)的正常工作条件下发生的燃料泄漏。
10.根据权利要求9所述的共轨燃料喷射系统，该共轨燃料喷射系统的特征在于，所述泄漏检测器的所述控制室配置有燃料水平检测装置(32)。
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