CN102713234A - 燃料喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种控制室(7)，所述控制室的压力确定喷嘴针(6)的行程或位置，所述控制室配置一个力或压力传感器(20)，以便探测所述控制室压力的变化。因为所述控制室压力在所述喷嘴针(6)关闭过程中显著改变，喷射器的工作阶段能够用传感器数据精确地确定并且被输送到发动机控制器。

Description

燃料喷射器
技术领域
本发明涉及一种燃料喷射器，所述燃料喷射器具有用喷嘴针或类似部件控制的喷嘴和同所述喷射器的高压侧与低压侧相连通的控制室，其中，所述控制室构造为用喷嘴针驱动联接的挤压器的工作室并且利用控制阀装置在关闭压力和打开压力之间转换，其中，在关闭压力时，所述喷嘴针由挤压器置于它的关闭位置中，在打开压力时，所述喷嘴针用挤压器移入打开位置中。
背景技术
在从DE 10 2007 060 395A1已知的燃料喷射器中，所述喷嘴针具有构造成柱塞的远离喷嘴的端部，它在控制室中构成挤压效应。所述控制室经进口节流阀与所述燃料喷射器的高压侧相连通，经所述控制阀装置可与所述燃料喷射器的低压侧相连接。在关闭的控制阀装置中，所述控制室只与所述喷射器的高压侧相连接，而所述控制室中的压力在打开控制阀装置时因所述控制室与低压侧的额外现存连接而降低。在这个已知的燃料喷射器中，所述控制室具有一个向阀体的低压侧排出的排气管，所述排气管通过套筒形的关闭体控制所述控制阀装置。这个套筒形的关闭体可移动地布置在与排出管共轴的导向杆，其中，在所述导向杆的外圆周与所述壳体形关闭体的内圆周之间的环形间隙构造为实际无泄漏的密封间隙。所述壳体形关闭体与通到与所述排出管同心的座共同作用，并且与衔铁相连接，所述衔铁一方面与同所述导向杆共轴的电磁装置共同作用。在所述电磁装置连通电流时，所述衔铁一起与所述壳体形关闭体在所述电磁装置的方向上拉伸，从而所述关闭体从它的座提起。在所述电磁装置不连通电流时，所述关闭体用一个关闭弹簧定位在它的关闭位置中，其中，所述衔铁远离所述电磁装置。
原则上希望燃料喷射器的运行阶段能够精确地测定，以便能够优化发动机控制器。通过燃料喷射器上的磨损现象，所述喷嘴针的关闭时间点的漂移结果引起燃料喷射量发生相应的变化，当时的发动机不再优化工作，当燃料喷射器和发动机不适配到改变的运行状态。此外，因为必然的部件扰动和样本扰动，在分别相同的触发时，所述喷射器还具有它们的喷射量。
发明内容
本发明提供一种燃料喷射器，其中，所述喷嘴针的关闭时间点和燃料喷射的运行阶段可进行精确地测定。
为此，根据本发明，所述控制室配置用于探测所述喷嘴针关闭或打开时压力变化特征的力或压力传感器。
本发明利用所述控制室的压力在所述燃料喷射器开始喷射阶段和结束喷射阶段的显著变化的发现。由此记录所述控制室压力，所述燃料喷射器的运行过程能够被高精度地观测。这根据本发明在压力测量下进行，尽管燃料喷射器的小的结构体积，它比较容易执行。因此节约所述喷嘴针的行程路线的结构成本过高的探测。
在结构上尤其有利的方式中，所述燃料喷射器的控制室的低压侧排出口可利用套筒形的关闭体进行控制，所述套筒形的关闭体可移动地布置在与所述排出口共轴的导向杆上，并且所述导向杆利用它的远离口的端部与压力传感器装置联接。这里，从开头所述的DE 10 2007 060 395A1已知和被证明的燃料喷射器的结构型式原则上也被接受，其中，所述导向杆被用来用力或压力传感器装置抵消所述控制室压力。
在这里有利的是，所述力或压力传感器装置能够远离控制室地布置在所述燃料喷射器的流体低压区域中，从而所述力或压力传感器装置的一般电元件的持久绝缘是容易实现的。
根据本发明还有助于充分利用所述力或压力传感器装置用于测定配属于燃料喷射器的燃料高压源(在通常情况下共轨)的压力的信号。在这里一方面有利的是，能够免除至今一般特别地探测压力源的压力。此外，利用本发明能够容易地进行多重冗余压力探测，因为具有喷射系统的发动机具有有规律的多个燃料喷射器，从而利用本发明，在燃料喷射器上设置的力或压力传感器也提供使用测定压力的多个信号源。
此外，关于本发明的优选技术特征参照权利要求书和下述附图的说明，根据特别优选的本发明的实施方式对其详细地描述。不仅要求保护给出或显示的特征组合，而且要求保护原则上在描述中列举的或在附图中显示的单个特征的任意组合。
附图说明
在附图中显示：
图1显示根据本发明的燃料喷射器的截面形式的轴向截面；以及
图2显示喷嘴针行程以及控制室压力的时间曲线的曲线图。
具体实施方式
根据图1，在喷射器体1内部布置高压室2和低压室3。这两个室通过阀块4相互隔开。
高压室2经入口通道5与未显示的燃料高压源连通，所述燃料高压源一般是所谓的共轨。低压室3经止回阀21等与燃料箱等相连接。
高压源2经未显示的喷嘴可与同样未显示的内燃机的燃烧室相连接。所述喷嘴以已知的方式利用喷嘴针控制，图1中只显示远离嘴部端，构造为柱塞6。柱塞6起挤压功能地布置在控制室7中，控制室7布置在阀块4中。这个控制室7经入口节流部8与高压室2相连通，并且经优选地节流的排出通道9与低压室3相连通，其中，排出通道9利用控制阀装置10控制。当所述排出通道利用控制阀装置10阻塞并且所述喷嘴针位于它的关闭位置时，调整成在控制室7中与在高压室2中具有相同的高压，结果，图1中的柱塞6在下游被挤压，由此连接的喷嘴针保持在所述喷嘴被阻塞的关闭位置中。排出通道9利用控制阀装置10打开，调整控制室7中的高压低于高压室2中的高压，柱塞6与喷嘴针在图1一起在逆流方向上移动，也就是说，所述喷嘴针位于它的打开位置中，从而燃料通过所述喷嘴喷射到燃烧室中。
控制阀装置10具有套筒形的关闭体11，关闭体11用关闭弹簧12抵靠在与排出通道9的出口端同心的座上，关闭弹簧12构造为螺旋压力弹簧。在图1的实例中，所述座构造为平面，坐落在具有线性环形倒角的套筒形关闭体11上。然而，原则上也可以设置另外形成的座。
套筒形的关闭体11在与喷射器体1的纵轴同轴的导向杆13上轴向可移动地被引导，其中，在关闭体11的内圆周与导向杆13的外圆周之间的环形间隙构造为实际上无泄漏的节流或密封间隙。当关闭体11位于图1中所示的关闭位置时，在关闭体11内部构成的压力室14相对于低压室3阻塞，其中，压力室14经排出通道9与控制室7相连通，然后相应地具有与控制室7相同的流体压力。在关闭体11上布置电磁装置16的星状衔铁，其设置为操纵控制阀装置10的致动器。这个电磁装置16以已知的方式具有电磁线圈17，在与导向杆13同心的电磁装置中布置有环形的外极18和环形的内极19。电磁线圈17通电，衔铁15被极18和19的磁力吸引，从而关闭体11克服关闭弹簧12的力从它的座升起，控制阀装置10打开。
在与柱塞6连接的喷嘴针的关闭阶段期间，即在关闭的喷嘴时，控制阀装置10关闭，在压力室14和控制室7中处于相同的流体压力。直接在喷嘴针的关闭时间点前，控制室7中的压力因在喷嘴针的嘴部座并因此沿着柱塞6的关闭运动下在这个时间点减小的压力而下降到入口通道5中的高压下。直接在喷嘴针关闭后，喷嘴针因现在保持静止的柱塞6而使控制室7中的压力陡峭地上升，其中，所述控制室压力上升到入口通道5中的压力。控制室7中的压力和因此压力室14中的实际相同的压力因而在喷嘴针的关闭时间点具有显著的最小值。
在图2中，例如曲线图A显示喷嘴针行程的曲线，曲线图B显示控制室压力的曲线。
因为在关闭体11关闭时，控制室7中的压力也存在于压力室14中，在关闭体11内部的导向杆13在这个阀门位置中总在正侧上加载控制室压力。根据本发明，在图1中示意性地显示的力或压力传感器20上利用导向杆13消除控制室压力，从而未显示的在输入侧上与力或压力传感器20相连接的分析处理电路能够集成到发动机控制器中，经控制室7中的压力获得持续的信息并且因而尤其得知所述喷嘴针的关闭时间点。
在这个结构中，导向杆13还具有双重功能，它一方面轴向引导套筒形关闭体11，另一方面用作在压力室14或与之连通的控制室7和力或压力传感器20之间的力传递构件。在这里进一步有利的是，在燃料喷射器的低压区域中的力或压力传感器20在附图所示的实例中布置在低压室3与相对无压力的燃料箱等连接回流管道21的口附近。力或者压力传感器20能够为此构造为压电元件，在压电元件上可量取依赖于导向杆13的压力的电压。因为力或压力传感器20能够只施加处于低压的燃料，获得所需要的电绝缘一点也不困难。由于一般绝缘材料有效抵抗处于低压的面对的燃料。另一种情况是燃料处于高压。这里已知不存在持久稳定的绝缘材料，因而能够不持久地容忍用处于高压的燃料直接压制电元件。
与所示的实施方式不同，在其中电磁装置16设置为致动器，燃料喷射器也能够设有另外的致动器。尤其可以想象压电致动器，它的长度能够依赖于相邻的电压进行改变。
压力或力传感器20能够原则上使用任意的依赖于力或压力的物理效应。例如压电元件是合适的，在其上可量取依赖于作用在元件上的外力的电压。
压阻元件也可以代替压电元件，并且有利的是，压阻元件使用所谓的压阻效应，在这点上存在许多材料，它的电阻率受到压力或拉力而改变。在压阻元件中，简化的挤压也涉及电阻，电阻的大小根据外力而改变。在这种相互关系下，在硅元件上能够证明所述压阻效应在这些材料中出现。
力或压力传感器20的测量数据的分析处理能够不仅测定所述喷嘴针的关闭时间点，所述测量值还与入口5中的燃料压力存在强的相关性。因为入口5中的压力从它那方面而言又由喷射系统的燃料高压源(一般是共轨)的压力测定，燃料高压源的各工作压力也允许从传感器20的测量数据测得。在所述喷嘴针的关闭阶段，这尤其适合，因为在这个阶段中，在各喷射器上的流动动态效应是最小的，即在喷射器的控制室7中并因而也在压力室14中存在一个压力，该压力进一步对应于燃料高压源的压力。
因为一个具有喷射系统的内燃机一般具有多个气缸或燃烧室和相应的多个喷射器，压力或力传感器20由相关的多个燃料喷射器使用，从而燃料或燃料高压源的输送压力能够多重冗余地测得。同时，所述通常的、至今尤其配属于燃料高压源的传感器免除了压力检测。
与力或压力传感器20连通的发动机控制器“知道”在相应的数据分析处理时喷嘴针的打开和关闭时间点和喷射系统的燃料高压源的各压力。
结果，由此能够特别精确地控制发动机的喷射系统。

Claims (10)

1.燃料喷射器，具有用喷嘴针或类似部件控制的喷嘴和与喷射器的高压侧及低压侧连通的控制室(7)，其中，所述控制室构造为与所述喷嘴针驱动联接的挤压器(6)的工作室并且利用控制阀装置(10)可在关闭压力和打开压力之间转换，在该关闭压力时，所述喷嘴针由所述挤压器(6)置入其关闭位置中，在该打开压力时，所述喷嘴针利用所述挤压器(6)转移到打开位置中，其特征在于，
所述控制室(7)配置一个力或压力传感器(20)，用于测定在所述喷嘴针关闭和打开时特定的压力变化。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述控制室(7)的低压侧排出孔(9)可利用套筒形的关闭体(11)控制，所述关闭体可移动地布置在同所述排出孔(9)共轴的导向杆(13)上，并且所述导向杆(13)用它的远离孔的端部联接在力或压力传感器(20)上。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述控制阀装置配置一个电磁致动器(16)。
4.根据权利要求2或3所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述致动器具有一个同所述导向杆(13)同心的电磁线圈(17)，所述电磁线圈具有环形内极和外极(18，19)。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射器，其特征在于，
在所述关闭体(11)上布置一个与所述内极和外极(18，19)共同作用的星形衔铁。
6.根据权利要求2至5中的任意一项所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述导向杆的远离孔的端部对一个压电的力或压力传感器(20)加载。
7.根据权利要求1至6中的任意一项所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述力或压力传感器(20)布置在所述低压侧上。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述力或压力传感器布置在一个相对无压力的回流管道(21)的输入端上。
9.根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其特征在于，
设置压阻传感器作为力或压力传感器(20)。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的燃料喷射器，其特征在于，
所述力或压力传感器(20)在输出侧上与信号分析处理器或发动机控制器连通，该信号分析处理器或发动机控制器对传感器信号进行分析处理，以确定所述喷嘴针的关闭时间点和/或与所述燃料喷射器连通的燃料高压源的压力。
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