CN103998764A - 喷射系统 - Google Patents

Abstract

介绍一种用于内燃机的喷射系统。该喷射系统具有高压泵，高压泵用于把高压燃油输送到高压区域中，其中高压泵包括入口阀和电切换的数字控制的出口阀。该出口阀被设计成在不通电时常开的出口阀。通过这种方式可以省去用于高压区域的卸压阀。

Description

喷射系统

本发明涉及一种用于内燃机的喷射系统，其带有高压泵，高压泵用于把高压燃油输送到高压区域中，高压区域对多个喷射器进行馈送，其中高压泵包括入口阀和电切换的数字控制的出口阀，出口阀具有阀座、与阀座配合作用的关闭体、电磁操纵的用于关闭体的执行器和与关闭体配合作用的弹簧。

在德国专利申请10 2010 042 350.5中提出了一种用于具有前述特征的喷射系统的高压调节机构。在这里，对带有一个或两个执行器的入口阀和出口阀进行数字切换，由此实施调节。带有数字切换的入口阀和出口阀的这种泵具有各种优点。然而，即使这种实施方式也需要一个附加的在高压路径上设置于出口阀之后的机械的超压阀（PRV，卸压阀），因为在例如因出口阀故障引起的“泵满额输送”的故障情况下，在高压侧必定存在压力减小的可行性，系统由此不会因这里出现压力升高而“爆破”。

这种机械的超压阀例如与泵出口阀平行地设置在高压泵中，并视所选方案而定要么在气缸腔内进行减载（在这种情况下液压地锁止，因为在泵的泵送阶段关闭），要么在低压侧在泵入口阀之前切断。该超压阀例如在如下情况下激活：由于机械的或电的故障而无法再控制电切换的出口阀。高压泵不再把燃油输送到高压区域中。出口阀由于在高压侧（蓄压管）产生的压力而被压迫关闭。如果车辆处于惯性行驶中（不喷油）或者减速至惯性行驶，在高压侧于泵出口阀之后被包围的体积的压力（高压汽油喷射阀没有泄漏）就根据燃油温度而上升。如果车辆例如在50巴的系统压力下减速，且在减速之后高压区域中（蓄压管内部）的燃油温度（因车辆静止状态后的发动机废热）例如从20℃上升到40℃，系统压力就会例如从50巴上升到250巴。于是如果在高压侧不存在减小压力的可能性，这就会在相应的温度升高情况下必定导致系统爆破或者妨碍跛行回家模式，这是因为喷射器从相应的最大压力起就无法再打开。

上述喷射系统采用了一种在不通电时关闭的出口阀，因而还需要机械的超压阀。

本发明的目的在于，提出一种开篇所述的喷射系统，其特点是，构造特别简单且节省成本。

根据本发明，在所述类型的喷射系统中，该目的的实现方式为，把出口阀设计成在不通电时常开的出口阀。

针对依本发明设计的喷射系统，代替在不通电时关闭的出口阀，采用在不通电时常开的出口阀。但这种情况下，为了关闭出口阀，只需较短的电流脉冲，以此便可引起关闭过程。然后又有相应的液压力起作用。

按照本发明的方案，由于出口阀在不通电时即在执行器的非激活状态下常开，所以在损坏情况下（机械故障、电故障）并不会产生出口阀关闭的危险。在损坏情况下，出口阀在“排出阶段”之后并非肯定自动地关闭，其原因例如在于如下事实：关闭体被流回的燃油带动，阀因而关闭。确切地说，阀保持打开的状态。

这在结构上的实现方式例如为，在执行器未激活且存在液压的压力平衡情况下，与关闭体配合作用的弹簧把关闭体保持在打开的位置。一旦在提供到高压区域中的提供阶段期间高压泵压缩腔中的压力大于高压区域（蓄压管）内的压力，就通过压差使出口阀打开，并把燃油输送到高压区域中。出口阀在该时间点处于压力平衡。为了将该出口阀关闭，只需克服弹簧力。这通过执行器的激活来实现。然后进行去激活。

在激活且存在液压的压力平衡情况下，执行器使得关闭体克服弹簧的力移动至关闭位置。在执行器有故障时，出口阀不关闭，从而在这种情况下在高压区域内不会产生超压。确切地说，压力通过打开的出口阀而逐渐减小。于是仍被高压泵以低压引入到高压区域中的燃油并不会导致系统“爆破”。

至于出口阀的结构设计，出口阀优选具有与关闭体和衔铁连接的执行器杆，且弹簧支撑在出口阀的衔铁与壳体区段之间。出口阀在此尤其具有壳体，在该壳体的一端设置着阀座，在其另一端设置有用于高压区域的接头，其中，执行器杆延伸穿过设有至少一个通流开口的壳体区段。该壳体例如可以为柱形设计，其中该壳体区段可以是插入到柱形壳体中的盘，该盘具有至少一个通流开口，执行器杆可移动地延伸穿过所述通流开口。在液压的压力平衡且执行器未激活情况下，所设置的支撑在衔铁与壳体区段（盘）之间的弹簧把关闭体从阀座拉开，从而打开阀。如果执行器被激活，衔铁就通过执行器杆使得与其连接的关闭体克服弹簧力移动至其关闭位置。

关闭体优选为球形设计，并与锥形设计的阀座配合作用。

如所述，按照本发明设计的喷射系统无需用于高压区域的卸压阀，因为执行器把阀关闭，且在执行器有故障时，（通过所设置的弹簧）出口阀不会发生关闭。确切地说，在执行器未激活且存在液压的压力平衡时，阀始终都打开。

下面借助一个实施例结合附图详述本发明。其中：

图1为在压力增大模式的抽吸阶段带有入口阀和出口阀的高压泵的示意图；

图2为在压力增大模式的反流阶段与图1相应的视图；

图3为在压力增大模式的压力增大阶段与图1相应的视图；

图4为在压力增大模式的提供阶段与图1相应的视图；

图5为在压力增大模式的抽吸阶段开始时与图1相应的视图；

图6为在压力增大模式的抽吸阶段与图1相应的视图；

图7为在压力减小模式的反流阶段与图1相应的视图；

图8为在压力减小模式的压力平衡阶段与图1相应的视图；

图9为在压力减小模式的压力平衡位置与图1相应的视图；

图10为在压力减小模式的压力减小阶段与图1相应的视图；

图11为在压力减小模式的压力减小阶段与图1相应的视图；和

图12为在压力减小模式的抽吸阶段与图1相应的视图。

图1示意性地示出来自低压侧的燃油供应管路2，其经由电切换的数字控制的入口阀3通到高压泵的压缩腔1中。在压缩腔1中有个活塞14，该活塞在这里的图1所示的抽吸阶段向下移动。压缩腔1与出口阀4连接，该出口阀具有柱形壳体5，该壳体在一端具有阀座7，而在另一端具有伸至高压区域（蓄压管）的接头12。在柱形壳体5中有个与阀座7配合作用的球形的关闭体6，该关闭体与具有衔铁11的执行器杆9连接，该衔铁支撑在设置于壳体外部的线圈16之内。在壳体5中还有个盘状的壳体区段13，该壳体区段具有多个通流开口15且具有一个被执行器杆9穿过的中间的孔。

支撑在壳体区段13与衔铁11之间的弹簧10经过设计，从而它在压力平衡状态下使得出口阀4保持打开。

在图1所示的抽吸阶段，入口阀3和出口阀4处于电去激活。由于入口阀3在不通电时常开，所以压缩腔1通过活塞14的向下移动而被填充燃油。出口阀4利用在高压区域（蓄压管）中增大的系统压力而保持关闭。出口阀的执行器处于去激活。

图2示出在压力增大模式下回馈到供应管路2中的回馈阶段。入口阀和出口阀3、4同样处于电去激活。压缩腔1中的燃油又被输送回到供应管路中一定时间，直到对入口阀3提出关闭要求。

在图3所示的压力增大模式的压力增大阶段，入口阀3短时间地电激活，以便引发关闭脉冲。出口阀4保持电去激活。一旦压缩腔中的压力因开始压缩而上升，入口阀3就液压地保持关闭。

图4示出在压力增大模式下提供到高压区域中的提供阶段。入口阀和出口阀3、4处于电去激活。入口阀3利用压缩腔1中的较高压力而液压地锁止。一旦压缩腔1中的压力大于高压区域（蓄压管）中的压力，就利用压差使得出口阀4打开并把燃油输送到高压区域中。图4示出出口阀4带有打开的关闭体6。利用箭头来表示燃油如何经由壳体区段13的通流开口15流至高压区域。

图5示出抽吸阶段的开始。出口阀4在该时间点压力平衡。该出口阀因而利用弹簧10的力而保持打开。为了关闭阀以开始抽吸阶段，将执行器激活，从而关闭体6朝向阀座7移动。此点克服弹簧10的力来进行。然后又把出口阀4电去激活。但该出口阀保持关闭，因为高压区域（蓄压管）中的系统压力压迫阀关闭。

图6示出在压力增大模式下的泵抽吸阶段。入口阀和出口阀3、4处于电去激活。由于入口阀3在不通电时常开，所以对压缩腔1进行填充。出口阀4利用在高压区域中产生的系统压力而保持关闭。

图7示出在压力减小模式下的泵反馈阶段。入口阀和出口阀3、4处于电去激活。为了能在下一步骤中打开出口阀4，在压缩腔1中配给一定体积，以便实现压力平衡状态，于是仅克服弹簧10的力而打开出口阀4。

图8示出在压力减小模式下的压力平衡状态阶段。入口阀3短时间地电激活，以便其关闭。然后进行压力增大，直到在压缩腔1与高压区域（蓄压管）中的压力之间达到压力平衡状态。高压区域中的压力使得出口阀4保持关闭。

在图9中，在压缩腔1与系统压力（高压区域）之间达到压力平衡状态。于是，出口阀4仅利用弹簧10的力便打开。

图10示出在压力减小模式下对要排出的体积的计量。由于出口阀4利用弹簧10的力而打开，在压缩腔1中减小了与在高压区域中一样大的压力。如果出口阀4两侧的压力状况相同，就仅仅利用弹簧10的力使得出口阀4在整个时间内都保持打开。如果活塞14在压缩腔1中向下移动，压缩腔中和高压区域中的压力就会减小相同的值。出口阀4因而保持压力平衡，并利用弹簧力保持打开。

图11示出在压力减小模式下压力减小已结束。如果达到了所要求的压力减小，就对出口阀4的执行器进行短时间的电激活，由此使得该出口阀又关闭。高压减小由此结束。

图12示出在压力减小模式下的泵抽吸阶段。入口阀和出口阀3、4处于电去激活。随着活塞14进一步向下移动，燃油流入到压缩腔1中。

由于出口阀4是在不通电时常开的出口阀，所以即使出口阀发生机械的或电的故障，该出口阀也不会自动关闭，这是因为，这种情况通过所设置的弹簧得到防止。通过这种方式来避免在高压区域中产生超压，而不必针对高压区域设置专门的卸压阀。

Claims (7)

1. 一种用于内燃机的喷射系统，带有高压泵，高压泵用于把高压燃油输送到高压区域中，高压区域对多个喷射器进行馈送，其中高压泵包括入口阀和电切换的数字控制的出口阀，其中出口阀具有阀座、与阀座配合作用的关闭体、电磁操纵的用于关闭体的执行器和与关闭体配合作用的弹簧，其特征在于，出口阀（4）被设计成在不通电时常开的出口阀。

2. 如权利要求1所述的喷射系统，其特征在于，在执行器未激活且存在液压的压力平衡情况下，弹簧（10）把关闭体（6）保持在打开的位置。

3. 如权利要求1或2所述的喷射系统，其特征在于，在激活且存在液压的压力平衡情况下，执行器使得关闭体（6）克服弹簧（10）的力移动至关闭位置。

4. 如前述权利要求中任一项所述的喷射系统，其特征在于，出口阀（4）包括与关闭体（6）和衔铁（11）连接的执行器杆（9），弹簧（10）支撑在出口阀（4）的衔铁（11）与壳体区段（13）之间。

5. 如权利要求4所述的喷射系统，其特征在于，出口阀（4）具有壳体（5），在该壳体的一端设置着阀座（7），在该壳体的另一端设置有用于高压区域的接头，执行器杆（9）延伸穿过设有至少一个通流开口（15）的壳体区段813）。

6. 如前述权利要求中任一项所述的喷射系统，其特征在于，关闭体（6）为球形设计，并与锥形设计的阀座（7）配合作用。

7. 如前述权利要求中任一项所述的喷射系统，其特征在于，它没有用于高压区域的卸压阀。