CN102713235B - 使用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的喷射装置的喷射器恒温的方法 - Google Patents

Abstract

用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的喷射装置的喷射器恒温的方法，在内燃机中燃料由至少一个前输送泵（3）从油箱输送到至少一个高压泵（4），并且由高压泵（4）输送的高压燃料输送到喷射器（9），在喷射器（9）内部设置高压燃料存储器（14）并且喷射器（9）具有一个喷嘴，它具有轴向在喷嘴前室里面移动的喷嘴针（16），它浸入到以高压燃料馈入的控制室（21）里面，其压力通过至少一个用于打开和关闭燃料输入通道或排出通道（22,2,4）的控制阀（26）控制，在内燃机停机期间在前输送泵（3）与高压泵（4）之间分支部分燃料量作为冲洗量，通过用于加热燃料的热传递体（10）导引并且输送到高压燃料存储器（14），由此使这个高压燃料存储器被冲洗量通流。

Description

使用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的喷射装置的喷射器恒温的方法

本发明涉及一种使用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的喷射装置的喷射器恒温的方法，在内燃机中燃料由至少一个前输送泵从油箱输送到至少一个高压泵，并且由高压泵输送的高压燃料输送到喷射器，其中在喷射器内部设置高压燃料存储器，并且喷射器具有一个喷嘴，它具有可轴向在喷嘴前室中移动的喷嘴针，它插入到以高压燃料馈入的控制室里面，其压力通过至打开或关闭少一个用于燃料的输入通道或排出通道的控制阀控制，本发明还涉及一个用于执行这个方法的装置。

上述形式的喷射器经常在蓄压管-同路喷油系统中使用。已知不同结构的用于蓄压管-同路喷油系统的用于喷射高粘度的燃料到内燃机燃烧室里面的喷射器。在重油情况下需要加热到150℃，用于达到所需的喷射粘度。

原则上，用于蓄压管-同路喷油系统的喷射器具有不同的部件，它们通常通过喷嘴夹紧螺母固定到一起。实际的喷射喷嘴含有喷嘴针，它在喷嘴的喷嘴体里面轴向移动地导引并且具有多个外露面，通过它们从喷嘴前室可以使燃料流到针尖。喷嘴针本身具有环带，在其上支承压簧，并且浸入到控制室里面，控制室压力燃料加载。在这个控制室上可以通过流入节流阀连接流入通道并且通过流出节流阀连接流出通道，其中分别在控制室里面建立的压力与压簧压力一起使喷嘴针保持在关闭位置。在控制室里面的压力可以由控制阀监控，控制阀大多由电磁铁操纵。在相应地接通时电磁阀的打开可以通过节流阀引起燃料流出，由此在浸入到控制室里面的喷嘴针端面上的液压保持力减小导致喷嘴针打开。结果是，通过这种方式使燃料通过喷射孔进入到发动机的燃烧室里面。

除了排出节流阀大多也设有输入节流阀，其中喷嘴针的打开速度通过输入节流阀与排出节流阀之间的流量差确定。如果电磁阀关闭，燃料的排出路径通过排出节流阀截止并且通过输入节流阀在控制室中建立新的压力并且引起喷嘴针关闭。

由WO2009/023887已知一种用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的方法和装置，其中用于喷射燃料到燃烧室里面的喷射器可以通过恒温的燃料预热。这一点可能是必要的，如果内燃机例如以重油运行的时候，例如在大容积柴油发动机中经常是这种情况。喷射器的这种加热是必须的，因为由于温度降低在内燃机停机时使重油粘稠地流到喷射器和管道里面，并且结果可能以变成固体的重油堵塞喷射器和管道，不能容易地使内燃机再投入运行。

因此在按照WO2009/023887的方法中在喷射系统的前输送泵与高压泵之间取出部分燃料量，通过热传递体导引并且作为冲洗量通过喷射器中的单独通道输送到控制阀，由此使冲洗量流过控制阀的衔铁室，并由此保持在一定的增加的温度。

按照WO2009/023887投入使用的喷射器按照蓄压管-同路喷油原理工作，在该原理中在一个公共的高压燃料存储器、蓄压管-同路里面燃料保持在高压下，其中喷射器通过高压管道与蓄压管-同路连接，并且在操纵控制阀以后在各喷射器中导致喷嘴针从阀座上抬起，并由此导致喷射到燃烧室里面，其中相应的喷射量由蓄压管-同路提供。在特别大的发动机中，其中各个喷射器可能以明显的距离相互安置，对于喷射器使用一个公共的同路是没意义的，因为从同路到喷射器的管道长度由于发动机尺寸需要非常长，由此在喷射期间可能产生大的压力降。但是在这些发动机中，用于打开和关闭喷嘴的喷嘴针的运动，同样通过喷嘴针阀座上的压力和通过控制阀调节的控制室里面的压力在背离喷嘴的内部喷嘴针上控制，因此在这些发动机中规定，高压燃料存储器设置在喷射器内部。这种结构方式称为模块化结构，因为每个单个的喷射器具有其自身的高压燃料存储器，因此可以作为独立的模块使用。在此，高压燃料存储器不是通常的管道，而是在高压燃料存储器中涉及一个具有输入管和排出管的耐压容器，其直径与高压管道相比明显加大，因此由高压燃料存储器可以给出一定的喷射量，不会导致立刻的压力降，如同在从常见的高压管道中取出喷射量时的情况那样。附加地对于喷射量在这种压力控制的喷射器中还产生一个控制量，它通过敞开的控制阀给到低压范围，控制阀控制控制室中在背离喷嘴的控制针上的压力。

与现有技术中一样，如果现在相应恒温的冲洗量在内燃机停机期间仅仅输送到用于加热喷射器的控制阀，在相对较大尺寸的高压燃料存储器中的燃料体积可能不保持在足够高的温度上，用以可靠地防止燃料在高压燃料存储器和喷射器的其它部件里面凝固。

由此本发明的目的是，给出一种方法和一个装置，通过它们能够防止燃料在具有模块化结构的内燃机喷射器里面凝固。为了实现这个目的，按照本发明这样改进上述形式的方法，在内燃机停机期间在前输送泵与高压泵之间部分燃料量作为冲洗量分支，通过用于加热燃料的热传递体导引并且输送到高压燃料存储器，由此使这个高压燃料存储器被冲洗量通流。在内燃机停机时高压泵静止，并且系统中的压力下降到前输送泵的前输送压力以下，由此使前输送泵的压力足够泵浦燃料到高压燃料存储器里面。为此规定的燃料按照本发明在前输送泵与高压泵之间取出，在热传递体里面加热并且直接输送到高压燃料存储器。高压燃料存储器是喷射器内部相对较大的容积，由此当高压燃料存储器保持在相应的温度上时，使整个喷射器足够地加热。

因为在大型柴油发动机中，它们以重油运行，自然引起相对较长的管道路径，本发明有利地这样改进，由前输送泵以5-10bar的过压输送燃料，由此可靠地克服由于管道长度产生的压力损失，并且保证可靠的冲洗，并由此保证所有喷射器恒温。

在加入恒温燃料到高压燃料存储器里面以后必须可以从喷射器里面流出这种燃料。在此优选这样进行，通过用于喷射的高压燃料管道的接头从喷射器排出冲洗量。如上所述，高压燃料管道在内燃机停机时不处于高压下，在具有模块化结构的内燃机中高压燃料管道必要时在中间连接收集管道的条件下与喷射系统的低压范围连接，由此通过这些管道可以排出冲洗量。

在此优选这样进行，使冲洗量回输到油箱或前输送泵，由此在这里也可以保持相应的温度水平，用以防止管道在这个部位堵塞。

内燃机的温度在停机时连续下降，因此必须加入到喷射器里面的、用于保持燃料流动性的热量随着停机时间增加。直到一定的极限温度时不再允许输入冲洗量，因为发动机本来已经足够热，来使燃料保持液体化，其中在低于这个极限温度时需要加热，并且必须持续地增加分支的冲洗量，用于补偿在喷射器中总是变得更低的内燃机温度。因此按照本发明的方法有利地这样改进，调节在前输送泵与高压泵之间分支的冲洗量。

按照本发明的优选实施例规定，使另一冲洗量直接输送到喷射器的控制阀，由此除了高压燃料存储器以外（它总是与喷嘴前室连接并且与喷嘴前室共同形成喷射器的高压端）通过控制阀和控制阀的从属的排流形成的喷射器的低压端也可通过相应恒温的冲洗量保持在增加的温度上。这尤其在特别大的喷射器中是必须的，用以使整个喷射器保持足够地热。

当内燃机在停机阶段以后再投入运行并且为此也再起动高压泵时，高压燃料存储器里面的压力明显升高，由此在冲洗量的分支管道上产生压力损失。因此有利地这样改进按照本发明的方法，使用于到高压燃料存储器的冲洗量的输入管道在内燃机运行期间由止回阀封闭。

用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的、用于执行按照本发明方法的装置，包括至少一个用于从油箱输送燃料的前输送泵、至少一个高压泵和至少一个喷射器，其中由前输送泵输送的燃料输送到高压泵，并且由高压泵输送的高压燃料输送到喷射器，在喷射器内部设置高压燃料存储器并且喷射器具有一个喷嘴，它具有轴向在喷嘴前室里面可移动的喷嘴针，它插到能以高压燃料馈入的控制室里面，其压力通过打开或关闭至少一个燃料输入通道或排出通道的控制阀控制。这种喷射装置也称为模块化共轨蓄系统，因为单个喷射器分别具有自身的高压燃料存储器，它承担蓄压管的功能，其它方面与在蓄共轨发动机中常见的喷射器一样地进行喷射。如上所述，在喷嘴前室里面经常呈现高压燃料存储器的压力，在喷嘴前室里面轴向可移动的喷嘴针封闭喷嘴，其中在背离喷嘴的喷嘴针端部上设置一个同样处于压力下的控制室，它可以通过操纵控制阀暂时取消。当控制室里面的控制压力下降时，在喷嘴针上的打开力大于关闭力，由此释放喷射孔。在这种装置中按照本发明规定，在至少一个前输送泵与至少一个高压泵之间连接一个用于冲洗量的分支管道，其中该分支管道通过热传递体导引并且通到喷射器的高压燃料存储器，由此使这个高压燃料存储器被冲洗量通流。通过这些措施能够使高压燃料存储器保持在足够高的温度上，用于防止燃料固化。

为了克服在较大的发动机中在相对较长的管道中产生压力损失，按照本发明的装置有利地这样改进，使所述前输送泵设计用于以5-10bar输送燃料。

一个从喷射器输送的冲洗量排出管的优选形状可以由此实现，在喷射器上连接T形件，它使高压管道与高压燃料存储器或第一喷射器的喷嘴前室及另一喷射器的T形件连接，由此可以通过用于在内燃机运行期间所需的高压燃料的高压管道实现冲洗量的排出管。

为了以冲洗量的余热加热前输送泵，按照本发明的装置优选这样改进，设置低压管道，用于冲洗量返回到前输送泵。

为了能够与前输送泵的泵转速无关地调节冲洗量，优选这样改进所述装置，在分支管道里面设置用于调节冲洗量的节流阀和/或调节阀。

如果喷射器特别大，有利的是，不仅高压燃料存储器以冲洗量恒温，而且也加热喷射器的低压侧。为此可以这样改进按照本发明的装置，在喷射器上设置一个直接与喷射器的控制阀连接的用于另一冲洗量的接头。

为了防止在压力在高压燃料存储器里面剧烈升高的内燃机运行期间通过分支管道的压力损失，可以有利地这样改进按照本发明的装置，在用于冲洗量的分支管道里面设置止回阀，它与冲洗量输送方向相反地关闭。

下面借助于在附图中简示的实施例详细解释本发明。附图中：

图1示出按照本发明的用于执行按照本发明方法的喷射装置的示意结构，

图2示出喷射器的细节示意图，如果它在本发明中使用。

在图1中以1表示油箱，从油箱通过前输送泵2和过滤器3输送燃料到另一前输送泵2。在发动机正常运行中燃料通过另一过滤器3输送到高压泵4，它们输送燃料到汇集器5。以6表示低压管道，它使在高压输送时产生的泄漏燃料回输到喷射装置的低压部位。通过高压管道7和T形件8使高压燃料输送到简示的喷射器9，其中以14表示喷射器9的高压燃料存储器。

如果在发动机停机时温度下降并且重油在管道和喷射器里面濒临固化，则燃料在第二前输送泵2和热传递体10后面在高压泵前面通过分支管道11分支，并且输送到单个喷射器9的高压燃料存储器14。通过高压管道7排出冲洗量，高压管道通到公共的汇集管道15，其中高压部位通过冲洗阀12与低压部位分开。备选或附加地通过管道11和T形件8冲洗量也可以输送到由控制阀和从属的排出管形成的喷射器9低压部位，结果是，相应的排流通过低压管道6通到低压部位、例如喷射系统的汇集管道15。

如果在发动机运行中前输送泵4再起动，高压燃料存储器14中的压力剧烈升高，由此通过管道11实现回流并由此可能产生压力损失。为了防止这一点，在分支管道11通到喷射器高压部位的接口部位设置简示的止回阀13，它在箭头16方向上关闭，用于防止高压燃料通过分支管道11回流。类似的阀门也可以设置在T形件8里面。

如图2所示，实际的喷射器喷嘴含有喷嘴针16，它在喷射器9的喷嘴体15里面轴向可移动地导引，并且具有多个自由面17，通过它们从喷嘴前室18燃料可以流到针尖。喷嘴针16本身载有环带19，在其上支承压簧20，并且插入到控制室21里面，它以低压燃料加载。在这个控制室21上通过输入节流阀23连接输入通道22，并且通过流出节流阀25连接流出通道24，其中分别在控制室21里面建立的压力与压簧20的力一起使喷嘴针16保持在关闭位置。控制室21里面的压力由控制阀或电磁阀26控制，它由电磁铁27操纵。打开电磁阀26引起燃料通过流出节流阀25流出燃料，由此使插入到控制室21里面的喷嘴针16端面28上的液压保持力降低导致打开喷嘴针16。通过这种方式燃料通过喷射孔29进入到发动机的燃烧室里面。

除了流出节流阀25以外也设有流入节流阀23，其中喷嘴针16的打开速度通过流入和排出节流阀之间的流量差确定。如果电磁阀26关闭，通过流出节流阀25截止燃料的流出路径，并且通过流入节流阀23重新在控制室21里面建立压力并且引起喷嘴针16的关闭。其余的附图标记已经由图1解释。

Claims (12)

1.一种使用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的喷射装置的喷射器恒温的方法，在内燃机中燃料由至少一个前输送泵从油箱输送到至少一个高压泵，并且由高压泵输送的高压燃料输送到喷射器，其中在喷射器内部设置高压燃料存储器，并且喷射器具有喷嘴，它具有轴向在喷嘴前室中能移动的喷嘴针，它伸入到能供以高压燃料的控制室里面，其压力通过打开或关闭至少一个用于燃料的输入通道或排出通道的控制阀控制，其特征在于，在内燃机停机期间在前输送泵与高压泵之间部分燃料量作为冲洗量分出，通过用于加热燃料的热传递体导引并且输送到高压燃料存储器，由此使这个高压燃料存储器被冲洗量通流，其中，用于到高压燃料存储器的冲洗量的输入管道在内燃机运行期间由止回阀封闭。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，由前输送泵以5-10bar的过压输送燃料。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过用于喷射的高压燃料管道的接头从喷射器排出冲洗量。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，使冲洗量回输到油箱或前输送泵。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，调节在前输送泵与高压泵之间分出的冲洗量。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，另一冲洗量直接输送到喷射器的控制阀。

7.用于喷射燃料到内燃机燃烧室里面的、用于执行如权利要求1至6中任一项所述方法的装置，包括至少一个用于从油箱（1）输送燃料的前输送泵（3）、至少一个高压泵（4）和至少一个喷射器（9），其中由前输送泵（3）输送的燃料输送到高压泵（4），并且由高压泵（4）输送的高压燃料输送到喷射器（9），在喷射器（9）内部设置高压燃料存储器（14）并且喷射器（9）具有喷嘴，它具有轴向在喷嘴前室里面能移动的喷嘴针（16），喷嘴针伸入到能供以高压燃料的控制室（21）里面，其压力通过打开或关闭至少一个用于燃料的输入通道或排出通道（22,24）的控制阀（26）控制，其特征在于，在所述至少一个前输送泵（3）与所述至少一个高压泵（4）之间连接用于冲洗量的分支管道（11），其中该分支管道（11）通过热传递体（10）导引并且通到喷射器（9）的高压燃料存储器（14），由此使这个高压燃料存储器被冲洗量通流，其中，在用于冲洗量的分支管道（11）里面设置止回阀（13），它与冲洗量输送方向相反地关闭。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述前输送泵（3）设计用于以5-10bar输送燃料。

9.如权利要求7或8所述的装置，其特征在于，在喷射器（9）上连接T形件（8），它使高压管道（7）与高压燃料存储器（14）或第一喷射器（9）的喷嘴前室（21）和另一喷射器（9）的T形件（8）连接。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，设置低压管道（15,6），用于冲洗量返回到前输送泵（3）。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在分支管道（11）里面设置用于调节冲洗量的节流阀和/或调节阀。

12.如权利要求7所述的装置，其特征在于，在喷射器（9）上设置直接与喷射器（9）的控制阀（26）连接的用于另一冲洗量的接头。