CN1076789C - 内燃机喷油系统 - Google Patents

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Abstract

公开一种内燃机的喷油系统。其中，借助高压泵将燃油高压输送到高压储油器(6)，再从高压储油器供油给电控喷油阀(9)，高压储油器的压力被这样保持，即第一泵单元(16)可变量向高压储油器输送燃油，第二泵单元(17)在需要时以恒定的高压燃油量向高压储油器输油，从而可获得既简单又经济的系统用于产生燃油喷射系统喷射的高压燃油。

Description

内燃机喷油系统
本发明涉及一种内燃机喷油系统。
在由EP-B1-O 243 871公开的喷油系统中，具有一台串列喷油泵，为高压储油器提供高压油。该喷油泵具有三个泵活塞及其相应的工作空间。每个泵活塞按预调量向高压储油器输油。高压输送的喷油量由一个电控装置操纵的电磁阀控制，该电磁阀安装在该泵工作空间的排油导管内，通过该阀的闭合控制高压输油状态。泵吸油行程时，通过由活塞引导的控制棱边，使其泵工作空间与供油路连通，在下死点时工作空间充满燃油。泵活塞由多部分凸轮传动，它与每个喷油阀的当时喷油点同步具有其高压输油阶段，因此，在高压储油器内可调节出大致相等的压力。使用压力传感器采集该压力值，然后相应电控装置的额定值向各电磁阀输出控制信号。
该喷油装置的缺点是，高压泵的每个泵单元控制费用高。高压储油器内的压力只在高压喷油时才发生变化，结果导致高压储油器本身的较大压力变化迟缓。为了使高压储油器发生压力变化，只能在喷油时提高压力。这导致喷油时储油器压力的不确定性，以至很难测定作为特定计量截面的压力和时间的总作用的正确的喷油量。
本发明的目的在于，提供一种内燃机喷油系统，实现高压储油器压力的简单调节。在工作条件变化的情况下，实现快速、自发的压力提高。
根据本发明，提出了一种带有高压泵的喷油系统，它将燃油从储油箱输送到高压储油器，再经导油管输送到各喷油阀，由这些阀控制燃油，并通过一电控装置调定喷油量，定时在内燃机内喷油，其中高压泵具有带活塞的多个泵单元，活塞由与内燃机转速同步运动的驱动凸轮驱动，并各在一个泵缸内限定出一个泵工作空间，泵缸在泵活塞吸油行程时被供油，在泵活塞输油行程时，从泵缸将燃油以通过各自的控制阀控制的量向高压储油器输油，至少第一泵单元由驱动凸轮和控制阀这样控制，以使高压输油与通过喷油阀执行的喷油时间同步地进行，其特征在于，第二泵单元由驱动凸轮和控制阀这样控制，以恒定的高压输油量和根据运行参数将该第二泵单元接通或断开。
按照本发明的喷油系统，其优点是，接通和断开以恒定高压输送量工作的第二个泵单元，能够达到高压储油器压力的简单调节。尤其通过接通以恒定高压输送量工作的泵单元，可快速并自发地提高高压储油器压力，从而迅速对变化的工作条件作出反应。更为突出的是，当第二个泵单元还在各喷油阀喷油过程之间的时间间隔内输油时，高压储油器的压力就能提前从第一个值变到第二个值，然后利用变量泵单元，使其压力水平在执行喷油的工作过程中保持不变，从而达到喷油时储油器压力稳定。然而，第二个泵单元进行提压操作的时间仅为喷油泵工作时间极小部分，故可将其寿命设计短些。
其它优点是，采用进一步的技术方案，可避免高压储油器的压力振动。此外，当与内燃机的传动凸轮同步采用多部分凸轮，尤其是三部分凸轮的结构时，即使泵单元很少，也能达到每转多个行程。
本发明的实施例见附图，并在下面作详细说明。
图1是喷油系统的整体示意图。
图2是具有变量泵单元和定量泵单元的高压输油泵简图。
图3是图2结构示例高压泵控制装置的改型图。
图4是喷油和高压泵高压输油时的压力变化曲线图。
图5是第二泵单元在每次喷油之间输油时的压力变化。
本发明之喷油系统具有一台高压泵1，其驱动转速与其内燃机同步。该泵从储油箱2抽取燃油，经高压燃油管3输送，并由电控阀控制，此处为电磁阀4，经沿输送方向打开的单向阀5进入高压储油器6。从储油器6引出的燃油导管8通往内燃机10上的喷油阀9。喷油阀9对内燃机的喷油量各由电控阀控制，在本发明的实施例中是电磁阀11。该电磁阀由电控装置14控制，该装置从压力传感器15获得在高压储油器内采集的压力信号。该电控装置还获取转速传感器信号、上死点发送器(OT-Geber)信号以及其他内燃机参数信号，如内燃机的转速要求和工作条件等，并借助电磁阀11根据燃油量和喷油时间控制相应的喷油阀9。本电控制装置还控制电磁阀4，该阀控制从高压泵输往高压储油器的油量，并同该控制装置一起将高压储油器内压力保持在所要求的数值上。
在图1中象征性描述的装有电磁阀4和单向阀5的高压泵在图2中作了详细描述。该图划出了拆去外壳后的两个泵单元：第一泵单元16和第二泵单元17。每个泵单元都有一个泵缸19，其内有泵活塞20，该活塞由传动凸轮22驱动并克服弹簧21的力运动。在缸19内，活塞各封闭出一个工作空间23，该工作空间通过燃油压力导管与高压储油器6连通，燃油导管上装有沿输油方向打开的压力阀5。燃油通过注油孔25注入各个泵工作空间，当泵活塞运动到下死点处时，该孔被活塞前端棱边26打开，使燃油能从储油箱2或者在需要时经预输油泵24注入泵工作空间23，直到完全充满。在紧接着的泵输油行程中，注油孔25由泵活塞关闭，并在泵工作空间23内将注入的燃油进行压缩。当泵工作空间23的泄油管27上安置的电磁阀4关闭时，这个过程导致向高压储油器6输送高压油。如上所述，该电磁阀4由电控装置14控制，借此调节高压储油器6内的燃油达到要求的压力。
按照本发明，第一个泵单元16由电磁阀这样控制，经一定的泵活塞输油行程使泵工作空间23关闭，进而通过该行程向高压储油器输送高压油。利用起始于泵端侧26、通到泵活塞周边的控制槽29的孔28，就能确定活塞的最大输油行程。该控制槽可在活塞最大输油行程时使泵工作空间与注油孔25连通，使燃油通向低压空间。更可取地是，通过关闭电磁阀，可从活塞的某一行程点起，开始高压输油，并控制高压输油量。
利用该电磁阀可变量控制输送到高压储油器6的燃油，而该输送又取决于本发明示例中为三部分凸轮结构的驱动凸轮22，它每转一转可使泵活塞20执行三个输油行程。本凸轮转速同步地被驱动，譬如同内燃机曲轴转速同步，并被这样设计，当需要通过一个喷油阀喷油时，总是第一个泵单元的活塞20执行输油行程。
图4中曲线示出了何时执行喷油E，何时执行第一泵单元输油F以及高压储油器6的压力如何随压力D变化而变化。从图可以看出，整个输油时间比各喷油时间长，而且比喷油时间开始得早，随着输油开始，首先压力上升，然后又随着喷油开始而下降。喷油结束后，通过高压燃油泵高压输送余油又使压力回升到原设定值。如果高压输油量F满足喷射量要求的话，那么总和所产生的平均压力为MD。在此状态下，虽然驱动了第二泵单元17，但由于电磁阀4是打开的，故无高压油输给高压储油器。此时，由活塞20推动燃油，经打开的电磁阀返回到储油箱2内。
由于内燃机的工作条件要求，需要调高高压储油器的喷油压力时，第二泵单元就要进入输油工作。在该情况下，第二泵单元17的电磁阀4已完全关闭，致使该泵单元的活塞20能在每个输油行程中将相同的高压油量输送到高压储油器。通过控制第一泵单元的电磁阀4，可微调高压储油器的油压。此时第二泵单元输油可与第一泵单元输油同步，这有利于不喷油时定量输油。图5示出了本发明高压输油FK位于第一泵单元输油部分F之间，因此也就是置于喷油阀的各次喷油之间。从该压力分布图可看出，采取本输油过程FK，压力水平从D1升高到D2。经过每次喷油，由于第一泵单元的输油其压力水平可保持。在图5上又给出的曲线分布，忽略了在图4的喷油中减少油量而使压力下降的部分。
根据图2中的实施例，第二泵单元的控制可以在图3所示的第二泵单元17’中改变，这里仍采用电磁阀作为控制阀4’，代替安置在单独泄油管27内，现在也安置在由预输油泵24向泵工作空间23供油或向注油孔25供油路内，可以拆除原设置的泄油管27。为了进行第二泵单元17’的附加高压输油，可打开控制阀4’使泵工作空间23能完全注满燃油。控制阀4’关闭使第二泵单元的工作结束。泵单元17’的不变行程，在其接通时，可用于高压输油。也可用单向阀30在吸油阶段连通泵工作空间23，以取代或者另加控制经控制槽29连通孔28和注油孔25。如图2所示，为定义输油行程而提供孔28，在这种情况下就成为多余。
由于这样设置可以达到快速提高高压储油器的压力水平，这是一定运行条件所要求的，如内燃机工作时的加速或加大喷油。这只需花费最少量的电气控制费用以及使用准确而快速接通的阀以简单方式实现。第二泵单元的电磁阀4可以简单地与第一泵单元的电磁阀4不同地安装，因为无需执行时间控制功能。这种解决办法的费用相当合算。通过中间输油FK，可以使高压储油器的压力水平很快按变化要求作出反应，以实现准确、快速调节。代替上述给定的泵单元数，当然也可以用多个泵单元进行输油量调节和多个泵单元执行定量输油。

Claims (10)

1.带有高压泵(1)的喷油系统，它将燃油从储油箱(2)输送到高压储油器(6)，再经导油管(8)输送到各喷油阀(9)，由这些阀控制燃油，并通过一电控装置(14)调定喷油量，定时在内燃机内喷油，其中高压泵(1)具有带活塞(20)的多个泵单元(16，17)，活塞由与内燃机转速同步运动的驱动凸轮(22)驱动，并各在一个泵缸(19)内限定出一个泵工作空间(23)，泵缸在泵活塞吸油行程时被供油，在泵活塞(20)输油行程时，从泵缸将燃油以通过各自的控制阀(4)控制的量向高压储油器(6)输油，至少第一泵单元(16)由驱动凸轮(22)和控制阀(4)这样控制，以使高压输油与通过喷油阀(9)执行的喷油时间同步地进行，其特征在于，第二泵单元(17，17’)由驱动凸轮(22)和控制阀(4，4’)这样控制，以恒定的高压输油量和根据运行参数将该第二泵单元接通或断开。
2.根据权利要求1所述的喷油系统，其特征在于，第二泵单元(17，17’)在各喷油阀(9)的喷油过程之间的时间内输油。
3.根据权利要求1或2所述的喷油系统，其特征在于，第一泵单元(16)的每个泵工作空间(23)在泵活塞(20)吸油行程时充满燃油，泵活塞(20)的输油量由位于每个泵工作空间(23)的泄油管(27)内的控制阀(4)关闭时间决定。
4.根据权利要求1或2所述的喷油系统，其特征在于，所谓泵单元的第二泵单元(17，17’)以恒定的高压输油量工作，其高压输油由控制阀(4，4’)接通或断开。
5.根据权利要求4所述的喷油系统，其特征在于，控制阀(4’)控制连通第二泵单元(17’)的工作空间(23)的注油孔(25)。
6.根据权利要求4所述的喷油系统，其特征在于，控制阀(4)控制第二泵单元(17)的泵工作空间(23)的泄油管(27)。
7.根据权利要求1所述的喷油系统，其特征在于，传动凸轮(22)是个多部分凸轮。
8.根据权利要求1所述的喷油系统，其特征在于，根据高压储油器(6)内的压力将该第二泵单元接通或断开。
9.根据权利要求7所述的喷油系统，其特征在于，传动凸轮(22)是一个三部分凸轮。
10.根据权利要求1所述的喷油系统，其特征在于，所述控制阀(4，4’)作为电控阀构成。
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