CN102597486B - 燃料喷射系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种燃料喷射系统(50)，尤其共轨喷射系统，具有至少两个喷射器(64)，所述喷射器分别包括回流接口并且在所述回流接口上通过软管(10)相互连接，所述软管具有内部的空腔(12)，在所述空腔中液态的燃料能流动并且被壁(13)包围，所述壁(13)这样弹性可变形地构造，使得所述壁通过所述空腔(12)的容积变化对液态的燃料的液压脉动进行衰减。
Description
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射系统，尤其一种共轨喷射系统，具有至少两个喷射器，所述喷射器分别包括回流接口并且在它们的回流接口上通过软管相互连接，该软管具有内部的空腔，在该空腔中流有液态的燃料并且该空腔被壁包围。此外，本发明涉及一种软管，尤其用于共轨喷射系统的软管。
背景技术
在燃料喷射系统的高压区域中，尤其在共轨喷射系统中，在燃料管路中出现压力脉动。该压力脉动例如能够由于提前喷射引起。此外，管路的弹性以及燃料的压缩性也促进产生脉动。脉动可尤其在回流接口处通过软管相互连接的各个喷射器之间传播。如果脉动出现在喷射器的回流接口处，那么燃料的压力在该喷射器处变化，这可导致变化的燃料输出。因此该燃料系统具有降低的运转平稳性，升高的燃料消耗和变差的废气量。
为了应付在燃料管路中压力脉动的问题，例如根据EP 1 398 496 A2提出一种用于内燃机的燃料喷射系统的高压管路，其中，在该高压管路中施加收缩。由此在高压管路中引起横截面变窄。横截面变窄导致压力脉动没有或者仅在高压管路中的十分受限的范围中传播。
此外，根据DE 100 49 285 A1公知一种用于内燃机的燃料喷射系统的高压管路，具有纵向带有外径和内径，其中，至少在高压管路的区段中内径在纵向上变化。由于内径的变化产生凸肩，在凸肩上进行压力波的部分反射。由于压力波的部分反射，在喷射器上的被压力波引起的时间上的压力波动降低或者由于干涉效应消除。由此以更高的精度进行燃料配量，使得配设有高压管路的内燃机的运转和消耗特性改善。
发明内容
根据本发明提出一种燃料喷射系统，尤其一种共轨喷射系统，具有至少两个喷射器，所述喷射器分别包括回流接口并且在它们的回流接口上通过软管相互连接，该软管具有内部的空腔，在该空腔中流有液态的燃料并且该空腔被壁包围，其中，该壁这样弹性可变形地构造，使得它通过空腔的容积变化来衰减液态燃料的液压的脉动。
提出一种燃料喷射系统，该燃料喷射系统在喷射器的回流接口处具有连接喷射器的软管，该软管适合基本上无脉动地输送液体尤其燃料例如汽油燃料或者柴油燃料。
脉动当前理解为压力冲击，该压力冲击可通过阀的快速打开或关闭来产生。在软管中运动的液体的动能由于液体的通常低的体积压缩模量在软管中引起压力非常迅速地升高，这导致压力冲击。
将燃料喷射系统的喷射器相互连接的软管具有内部的空腔，该空腔被弹性壁包围。
根据本发明的软管的壁如此地构造，使得它通过弹性的变形吸收液体的液压的脉动。壁的径向柔度根据本发明针对性地适应在空腔中存在的内压和在那产生的压力冲击。也就是说，在软管的空腔中内压脉冲式地升高时，通过壁的延伸进行调节空腔的容积。空腔的容积大约以液体的体积变大，该液体的体积导致脉动。通过壁延伸进一步防止脉动的传播、叠加或者共振，壁延伸适配软管空腔中的压力变化。
根据本发明的燃料喷射系统的有利的第一扩展构型如此地构造软管的壁的弹性可变形性，使得在从大约3bar到大约6bar的内压变化的情况下该空腔具有大约45％-55％的容积变化。
在该扩展构型中，对于导致从大约3bar到大约6bar的空腔中的内压变化的脉动，提出软管的最优的衰减特性。由于壁的变形或者应变实现空腔的容积变化。在壁应变时做所谓的往复运动，其中，脉动的动能的一部分转换成热能并且一部分转换成壁的变形。由于壁的弹性特性，壁在脉动结束之后又具有其原始形状。壁的变形越大并且做更多的反复往复运动，那么根据本发明的软管的衰减特性就越大。
在当前的扩展构型中，随着从大约3bar到大约6bar的压强变化，随着相对低的即大约45％-55％的容积变化发生相对低的压力升高。因此做相对少的反复往复运动并且在该压力范围内软管的衰减相对低。
根据本发明的燃料喷射系统的有利的第二扩展构型，软管的壁的弹性可变形性如此地形成，使得在从大约6bar到大约10bar的内压变化时空腔具有大约80％-100％的容积变化。
在这种改进的软管中，对于引起从大约6bar到大约10bar的内压变化的脉动，提供软管的最优的衰减特性。在根据本发明的软管的该扩展构型中，在相对低的压力变化范围中即从大约6bar到大约10bar，实现具有相对高的从大约80％到100％的容积变化的相对多的往复运动。因此根据本发明的软管的衰减特性在压力范围中相对高。
根据本发明的燃料喷射系统的第三有利的扩展构型这样地构造软管的壁的弹性可变形性，使得在从大约10bar到大约20bar的内压变化时，空腔具有从大约90％到100％的容积变化。
该有利的扩展构型，对于引起从大约10bar到大约20bar的空腔内压变化的脉动，提供软管的最优的衰减特性。当前在从大约10bar到大约20bar相对大的压力变化时，实现具有从大约90％到100％的容积变化的相对多的往复运动。因此软管的衰减特性在压力范围中相对高。
根据本发明的燃料喷射系统的第四有利的扩展构型这样地构造软管的壁的弹性可变形性，使得在从大约20bar到大约40bar的内压变化时，空腔具有从大约30％到50％的容积变化。
在扩展构型中，对于引起从大约20bar到大约40bar的空腔内压变化的脉动，提供软管的最优的衰减特性。当前软管的壁在从大约20bar到大约40bar相对大的压力变化时，实现具有从大约30％到90％的容积变化的相对少的往复运动。软管的衰减特性在压力范围中相对低。
对于根据本发明的软管重要的压力范围基本上位于大约6bar和10bar之间。软管在该压力范围内具有尤其高的衰减。
此外，根据本发明用于衰减液体脉动的软管尤其被提供用于燃料喷射系统在此尤其共轨喷射系统，其中，软管具有缠绕的线衬里，该线衬里具有15°至40°尤其25°至30°的倾角。
根据本发明的软管包括空腔，该空腔被具有线衬里的弹性壁包围。该软管这样地适配，使得它可输送在其空腔中的液体并且对所出现的液体的脉动衰减。
当前液体理解为燃料，例如汽油燃料或者柴油燃料。
脉动当前理解为压力冲击，该压力冲击可通过阀的快速打开或关闭来产生。在软管中运动的液体的动能由于液体的通常低的体积压缩模量在软管中引起压力非常迅速地升高，这导致压力冲击。
为了对所出现的液体脉动衰减，具有线衬里的壁具有延伸特性，该延伸特性实现空腔的壁延伸，壁延伸适配在脉动时存在的内压。液体的脉动通过软管的壁的弹性变形吸收。也就是说，当前调节线衬里相对于存在的内压的特殊径向的柔性。线衬里的动态的特性确定了根据本发明的软管的衰减特性。
线衬里包括大量线，这些线在软管的纵向上螺旋地走向或者缠绕地构造。这些线与软管的纵向上的轴线形成15°至40°尤其25°至30°的倾角。倾角的大小影响软管的刚度。倾角越平，需要用于将软管在纵向上延伸的线越长，线衬里的所产生的刚度越低。在倾角大约为54°时，获得线衬里的最大刚度；在倾角超过大约54°时，刚度又下降。在倾角为15°至40°尤其25°至30°时具有延伸特性，该延伸特性在脉动时这样地适配内压，使得实现根据本发明的软管的良好的衰减特性。
由于壁延伸，线的调节的倾角变大。随着倾角的变大，感应出回位力。回位力的大小是根据本发明的软管的衰减特性的量。
根据本发明的软管的第一有利扩展构型，线衬里在缠绕方向上包括4至12根线。
线的数量基本上确定线衬里的回位力。线可以在软管的纵向上在一个方向上即向左或向右或者在两个方向上即向右和向左缠绕。如果线衬里在缠绕方向上包括4至12根线，那么提供弹性或者回位力，该弹性或回位力在液体脉动时最优地适配内压，以便获得软管尽可能好的衰减特性。
根据本发明的软管的第二有利的扩展构型，线由芳香族尼龙构成。
芳香族尼龙所谓的芳香族聚酰胺具有高的强度性能，尤其高的断裂延伸率，良好的衰减特性以及良好的抗酸碱性。此外，芳香族聚酰胺在直至大约370℃的情况下是耐热和耐火的。因此由芳香族聚酰胺形成的线尤其好地适合应用在燃料喷射系统中，在该燃料喷射系统中存在高的温度并且实现衰减液压脉动。
根据本发明的软管的第三有利的扩展构型，这些线以螺旋式的线导向地构造。
借助该扩展构型提供一种软管，该软管仅具有一种线缠绕方向，即向左或向右。螺旋式的线导向在制造工艺中可尤其简单地实现。此外，线导向没有各个线的交叉部位。交叉部位在软管的壁中构成局部的加固点，这些加固点可以损害软管的衰减特性。
根据本发明的软管的第四有利的扩展构型，这些线以藤编的线导向地构造。
线衬里的这种替代的构型具有线导向，该线导向包括两种缠绕方向，即向右和向左的缠绕方向。各个线相互交叉并且构成交叉部位，交叉部位提供局部的加固点。由此在线衬里可能缺少刚度的情况下，例如通过使用少量的线或者在选择小的倾角时补偿缺少的刚度。
附图说明
根据本发明的方案的实施例在下面根据附图详细地解释。附图示出：
图1根据本发明的软管的解剖立体图，
图2图1中的线衬里的放大局部图，
图3图1中的线衬里的另一放大局部图，
图4图1中的线衬里的放大局部图以及穿过线束的横截面，
图5在制造根据本发明的软管时绕线的布置的示意图，
图6图表，该图表示出在内压变化时容积的增大，以及
图7共轨喷射系统的示意图。
具体实施方式
图1示出根据本发明的软管10的实施例。软管10在其内部包括空腔12，该空腔被壁13包围。壁当前由内层14、中间层16、线衬里18和外层20组成。软管10具有外径21并且在空腔12中具有内径22。
空腔12用于容纳并且输送液体，如燃料尤其汽油燃料和柴油燃料。内层14邻接该空腔12。内层14由弹性的材料，例如橡胶尤其氟橡胶构成。氟橡胶除了良好弹性的性能还具有高的耐温性以及良好的对矿物、合成的液压液体、燃料和有机溶剂的耐受性。内层14的肖氏硬度A为60-80Shore A，优选为65-75Shore A。
在内层14上设有中间层16，该中间层由表氯醇橡胶构成。表氯醇橡胶特点在于良好的弹性和对燃料例如汽油燃料和柴油燃料的耐受性。此外，表氯醇橡胶是耐热和耐冷的并且具有良好的冲击吸收特性。中间层16的肖氏硬度A为60-80Shore A，优选为65-75ShoreA。
在中间层16上构造有线衬里18，该线衬里用于强化软管10。线衬里18包括确定数量的线23，这些线在软管10的纵向上被缠绕并且在此螺旋环绕。内层14和中间层16被线衬里18包覆、定位和稳定。
为了防护以避免损坏，线衬里18被外层20包裹。当前外层由坚固的弹性材料组成。
图2示出线衬里18的几何关系。线衬里18具有直径D和由线23构成，线以为15°-40°尤其25°-30°的倾角α螺旋形地在中间层16和外层20之间走向。线衬里18当前具有两种缠绕方向，即向右和向左，使得交叉的线23构成具有网眼24的网。由此线23具有藤编的线导向。网眼24的大小通过存在于线衬里18中的线23的数量来确定并且限定软管10的刚度或者衰减特性。
当前软管10的在纵向上的区段称为斜坡S，在该区段上线23确切地螺旋环绕。线23的被用于螺旋环绕的纵向区段称为L。因此根据图2得出在倾角α、直径D、斜坡S和线的纵向区段L之间的下面的几何关系：tanα＝π*D/S或者sinα＝π*D/L或者cosα＝S/L。
在该实施例中，软管10具有大约8.6mm的外径21和大约2.8mm-4mm尤其3mm-3.7mm的内径22。线衬里14包括具有螺旋线导向的4-12根线23和14mm-28mm优选22mm的斜坡。各个线23由芳香族尼龙构成。针对性地调节软管10的衰减特性，软管10借助该衰减特性可吸收在燃料管路中的最大程度的脉动。液压脉动的传播和重叠被最小化。
根据图3，线衬里18总共包括12根线23，这些线中的9根线23在一方向上并且3根线23在另一方向上走向并且构成具有网眼24的网。
图4示出具有藤编的线导向的线衬里18。在该藤编的线导向的情况下，各个线23这样地组合，使得三个单个的线23分别在一方向上相邻地设置并且构成线束26。这些单个的线束26相互藤编。每个单个的线23由纤维28构成，该纤维由芳香族尼龙组成。这个单个的纤维具有线强度也就是说具有优选1100dtex的纵向质量，这相当于1100g/10000m。
在图5中示出具有绕着软管10设置的缠线管30的软管10。在缠线管30上缠有线23或者线束26。当前相互间以大约相同的间距设有在第一列32中的八个缠线管30和同样在第二列34中的八个缠线管30。在第一列32中的八个缠线管30在一方向上绕着软管10转动并且在第二列34中的其他八个缠线管30在相反的方向上转动。每根线23或者每个线束26以一定的线应力固定在软管10上。具有相应的缠线管30的第一和第二列32、34相反地绕着软管10转动并且以这种方式将线衬里编织例如在中间层16上。
图6示出具有两条轴的图表，其中在x轴上为以bar为单位的压强并且在y轴上以cm3/m为单位的软管10的容积。该图表对于具有3.2mm的统一内径14但不同斜坡S的三个不同的软管10描述了在压强变化时相关联的容积变化。具有22mm的斜坡S的软管10的相对于压强变化的容积变化是曲线36，具有20mm的斜坡S的软管10的相对于压强变化的容积变化是曲线38，具有18mm的斜坡S的软管10的相对于压强变化的容积变化是曲线40。
曲线36示出，在从大约3bar到大约6bar的压强变化时，容积变化从大约1cm3/m调节到大约1.5cm3/m，这相当于50％的容积变化。在从大约6bar到大约10bar的压强变化时，产生从大约1.5cm3/m调节到大约3cm3/m的容积变化，这相当于100％的容积变化。在从大约10bar到大约20bar的压强变化时，产生从大约3cm3/m调节到大约6cm3/m的容积变化，这相当于100％的容积变化。在从大约20bar到大约40bar的压强变化时，产生从大约6cm3/m调节到大约8cm3/m的容积变化，这相当于33％的容积变化。
曲线38示出，在从大约3bar到大约6bar的压强变化时，容积变化从大约0.8cm3/m调节到大约1.2cm3/m，这相当于50％的容积变化。在从大约6bar到大约10bar的压强变化时，产生从大约1.2cm3/m调节到大约2.4cm3/m的容积变化，这相当于100％的容积变化。在从大约10bar到大约20bar的压强变化时，产生从大约2.4cm3/m调节到大约4.8cm3/m的容积变化，这相当于100％的容积变化。在从大约20bar到大约40bar的压强变化时，产生从大约4.8cm3/m调节到大约6.5cm3/m的容积变化，这相当于35％的容积变化。
曲线40示出，在从大约3bar到大约6bar的压强变化时，容积变化从大约0.6cm3/m调节到大约0.9cm3/m，这相当于50％的容积变化。在从大约6bar到大约10bar的压强变化时，产生从大约0.9cm3/m调节到大约1.7cm3/m的容积变化，这相当于88％的容积变化。在从大约10bar到大约20bar的压强变化时，产生从大约1.7cm3/m调节到大约3cm3/m的容积变化，这相当于76％的容积变化。在从大约20bar到大约40bar的压强变化时，产生从大约3cm3/m调节到大约4.5cm3/m的容积变化，这相当于50％的容积变化。
图7示出燃料喷射系统，即共轨喷射系统50。燃料在共轨喷射系统50内的流动方向以箭头51表示。共轨喷射系统50包括具有调压阀61和马达泵62的马达单元60，具有喷射器64和止回阀65的气缸63。马达单元60借助来自箱70的燃料供给。箱70包括电燃料泵71和限压阀72。在箱70和马达单元60之间设有相对压力稳固的过滤器73和燃料冷却器74。
电燃料泵71将处于高压下的并且通过限压阀72调压的燃料通过相对压力稳固的过滤器73和燃料冷却器74输送到马达单元60中。燃料同时作用为电燃料泵71的冷却介质并且吸收马达泵62的热量。
当燃料流过相对压力稳固的过滤器73时，脏物被最大程度地净化。在净化之后，燃料流过燃料冷却器74，该燃料冷却器从燃料中夺取热量，该热量在流过电燃料泵71时被冷却器吸收。在燃料冷却器74中设置的温度传感器75连续地测定关于燃料温度变化的数据并且将这些数据发送到马达控制器76。该马达控制器76根据所接收的数据测定是否超过已确定的温度值。如果超过该温度值，那么马达控制器76控制另一控制器77，该另一控制器促使电燃料泵71将作为冷却介质的大量燃料泵出穿过燃料冷却器74。因此该马达控制器76调节燃料的温度并且保护燃料系统50免于过热。
在燃料流过燃料冷却器76之后，燃料被输送到马达单元60中。在马达单元60中，燃料首先借助调压阀61将燃料调节到预设的恒定的压力上；在此，压力波动被最大化地补偿。马达泵62将燃料输送到气缸63用于燃烧。
喷射器64被配设给气缸63，这些喷射器在回流接口上通过根据本发明的软管10相互连接。该软管10如上所述这样地适配，使得它通过壁延伸来衰减燃料的脉动。由此在软管10中最大化地防止液压脉动的传播和重叠。尤其可借助根据本发明的软管基本上防止，在各个喷射器之间的回流中传播液压脉动并且通过压强变化影响这些喷射器的功能性。
多余的并且没燃烧的燃料，所谓的没有输送到气缸63并且仅用于冷却和润滑马达泵62的漏油通过止回阀65在低压下输送回到箱70中。
Claims (5)
1.燃料喷射系统(50)，具有至少两个喷射器(64)，所述喷射器分别包括回流接口并且在所述回流接口上通过软管(10)相互连接，所述软管具有内部的空腔(12)，在所述空腔中液态的燃料能流动，并且所述空腔被壁(13)包围，其特征在于，所述壁(13)这样弹性可变形地构造，使得所述壁通过所述空腔(12)的容积变化对液态的燃料的液压脉动进行衰减并且所述软管(10)具有缠绕的线衬里(18)，所述线衬里具有25°至30°的倾角(α)，所述线衬里(18)在缠绕方向上包括4-12根线(23)，所述线(23)由芳香族尼龙构成。
2.根据权利要求1的燃料喷射系统(50)，其特征在于，所述线(23)具有1100dtex的纵向质量。
3.根据权利要求1或2的燃料喷射系统(50)，其特征在于，所述线(23)在螺旋形的线导向上构造。
4.根据权利要求1或2的燃料喷射系统(50)，其特征在于，所述线(23)在藤编的线导向上构造。
5.根据权利要求1的燃料喷射系统(50)，其特征在于，所述燃料喷射系统(50)是共轨喷射系统。
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