CN108204322B - 高压燃料喷射系统的减振系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于衰减燃料喷射系统(1)、优选共轨系统中的压力振动(15)的减振系统(5)，其中，所述减振系统(5)布置在供给管路系统(17)中，其中，在所述供给管路系统(17)中能输送处于高压下的燃料，其特征在于，所述减振系统(5)构造为主动减振系统并且具有第一压电促动器(11)、第二压电促动器(12)和各一个与所述压电促动器(11,12)作用连接的振动元件(8)。

Description

高压燃料喷射系统的减振系统

技术领域

本发明涉及一种减振系统，该减振系统例如被用于衰减高压燃料喷射系统中的压力振动。

背景技术

由DE 41 15 691 A1例如描述了一种用于衰减液压设备中的振动的装置。在此，在使高压泵与消耗装置连接的输入管路中置入被实施为节流阀的减振元件。减振元件与电子开关装置处于连接中，在该开关装置中输入用于最高允许的压力振动的边界值。在减振元件之前并且必要时在减振元件之后在输入管路中布置有压力传感器，该压力传感器同样与开关装置连接。由泵输出的压力振动被第一压力传感器接收并且被转送给开关装置，该开关装置处理信号并且根据信号而定地控制减振元件的流动横截面，以便衰减压力振动。第二压力传感器给出关于此的反馈并且必要时可以通过开关装置干预调节过程。

以该方式，压力脉动可以被抑制或者至少被削弱，因为这样的压力脉动也许对消耗装置有影响。如果例如在燃料喷射系统中来自箱的燃料借助高压泵被压缩并且沿消耗装置(在该情况下是燃料喷射器)的方向被运送，那么通过高压泵在高压泵和燃料喷射器之间的供给管路系统中产生体积流的脉动、即压力波动，该压力波动也许对燃料喷射器的喷射过程有影响。这导致在燃料喷射器喷射时的条件不恒定。

发明内容

与此相对，用于衰减燃料喷射系统中的压力振动的本发明减振系统具有这样的优点，即由高压泵产生的压力振动在供给管路系统内被衰减或者甚至被消除，使得这些压力振动不再对燃料喷射器的喷射过程有影响，并且因此有助于在喷射过程期间实现更大精度以及总体上有助于整个燃料喷射系统的效率。

为此，用于衰减燃料喷射系统、优选共轨系统中的压力振动的本发明减振系统布置在供给管路系统中，其中，通过该供给管路系统可输送处于高压下的燃料。根据本发明，减振系统构造为主动减振系统并且具有第一压电促动器、第二压电促动器和各一个与这些压电促动器作用连接的振动元件。

由此，供给管路系统中的压力振动可以被检测到并且通过压电促动器的主动抵抗作用被消除或至少明显被衰减。因此，压力振动例如不再影响燃料喷射系统中的消耗装置，使得能够实现有效的喷射过程，由此实现整个燃料喷射系统的高的效率和寿命。

在第一有利构型中设置，减振系统具有控制器，借助该控制器可控制所述两个压电促动器。以该方式可以确保减振系统的最优功能方式，因为控制器可以主动地作用于减振的调节过程。

在本发明的另一构型中，所述两个压电促动器有利地沿流动方向看相互间具有间距。有利地，第一压电促动器布置在第二压电促动器的上游并且构造为压力传感器。此外，第二压电促动器有利地布置在第一压电促动器的下游并且构造为用于发出振动的促动器。因此，第一压电促动器经受供给管路系统中的压力，使得在第一压电促动器上产生电压，该电压可以被用于这样影响第二压电促动器，使得第二压电促动器有相位差地发出反压力振动，这些反压力振动与干扰压力振动破坏性地叠加。

在本发明构思的另一有利构型中，供给管路系统包括供给管路和高压存储装置(轨)，其中，减振系统构造在供给管路或高压存储装置上。因此，减振系统可以安装在供给管路中，使得所述压力振动在高压存储装置前已经被衰减甚至被消除。减振系统的在高压存储装置上的布置具有这样的优点，即该减振系统可以在安装技术上非常简单并且没有大的结构改变地被集成在高压存储装置上，这又导致成本节省。

在另一构型中有利地设置，所述两个压电促动器以其面向供给管路或者高压存储装置的端部被置入供给管路的壁中的或高压存储装置中的开口中并且经由供给管路的或高压存储装置的邻接的壁伸进供给管路或者高压存储装置的内部。有利地，振动元件构造为限界振动室的膜片，两个压电促动器的面向供给管路或高压存储装置的端部在供给管路或高压存储装置内布置在振动室中并且被膜片包围。有利地，所述两个压电促动器以其面向供给管路或者高压存储装置并且被构造为凸部的端部与膜片处于接触中。由此，可以以简单的方式实现第一压电促动器的持续进行的压力测量并且可以借助第二压电促动器将反压力振动馈入供给管路或高压存储装置中，无需在燃料喷射系统上进行大的结构改变。

在本发明的另一有利构型中，设置有具有用于衰减压力振动的本发明减振系统的共轨系统，其中，共轨系统包括高压泵和至少一个消耗装置。在此，消耗装置构造为燃料喷射器。有利地，供给管路系统使至少一个消耗装置与高压泵连接。

根据本发明，还设置有用于借助本发明减振系统来衰减压力振动的方法，该方法通过以下特征来表明：

-这样布置第一压电促动器，使得该压电促动器至少间接地经受供给管路或高压存储装置中的压力，使得在第一压电促动器上产生代表压力的电压，

-这样使第一压电促动器与第二压电促动器连接，使得第二压电促动器被这样加载以电压，使得所述第二压电促动器发出相反的反压力振动，该反压力振动与在供给管路或高压存储装置中的压力振动破坏性地叠加，使得至少部分地消除所述压力振动。

该方法能够消除或至少明显衰减例如由于燃料被高压泵压缩而产生的压力振动，使得这些压力振动不会经由供给管路系统沿燃料喷射器的方向继续传播，并由此不可能对内燃机燃烧室中的喷射过程产生负面影响。

在此有利地设置，控制器连接在第一压电促动器和第二压电促动器之间，其中，控制器控制第二压电促动器上的下降的电压并且因此最优地影响借助第二压电促动器实现的反压力振动的发出，使得发生破坏性干涉。有利地，这也可以在没有控制器的情况下由此实现：第一压电促动器和第二压电促动器以相应的相位直接相互连接，使得在第一压电促动器上下降的电压作用在第二压电促动器上。

对于相反的反压力振动与压力振动的破坏性干涉，有利地设置，反压力振动与压力振动相比具有180度的相位差，并且反压力振动和压力振动至少近似地具有相同频率和振幅。

附图说明

在附图中示出本发明减振系统的实施方式。在附图中，

图1以在供给管路中的本发明减振系统的第一实施方式示出燃料喷射系统的示意图，

图2以在高压存储装置中的本发明减振系统的第一实施方式示出燃料喷射系统的示意图，

图3示出本发明减振系统的第一实施方式的示意图，

图4示出本发明减振系统的第二实施方式的示意图。

具有相同功能的元件在附图中设置有相同附图标记。

具体实施方式

图1示意性示出燃料喷射系统1。燃料喷射系统1包括箱4、高压泵2和带有供给管路3和高压存储装置7的供给管路系统17。在高压存储装置7上布置有燃料喷射器9，通过所述燃料喷射器可将燃料喷入内燃机的燃烧室20中。高压泵2经由供给管路3与高压存储装置7连接并且从而与燃料喷射器9连接。

高压泵2压缩来自燃料箱4的燃料并且将处于高压下的燃料经由供给管路系统17，也就是说经由供给管路3和高压存储装置7引导到燃料喷射器9。为了燃料燃烧，燃料借助燃料喷射器9通过匹配于该系统的喷射过程被喷入到燃烧室20中。

通过借助高压泵2来压缩燃料，在供给管路系统17中产生压力波动，所述压力波动在这里被减振系统5消除或至少明显地被衰减。

在图1中示出减振系统5的第一实施方式。在这里，减振系统5布置在供给管路3中。

替代地，图2示出图1的相同燃料喷射系统1，其中，在图2中在第一实施方式中构造的减振系统5布置在高压存储装置7中。

图3以放大示图示出图1或图2的区域，在该区域中布置有第一实施方式中的减振系统5。减振系统5包括第一压电促动器11、第二压电促动器12和控制器14。控制器14布置在第一压电促动器11和第二压电促动器12之间，其中，压电促动器11,12可通过控制器14来操控。在供给管路系统17中示例性地示出压力振动15、反压力振动150和合成压力振动1500，在下面还将继续详细阐述这些压力振动。

第一压电促动器11布置在第二压电促动器12上游，第二压电促动器12在第一压电促动器11下游相对于第一压电促动器11隔开间距a地布置在供给管路系统17中。

在此，压电促动器11,12以其面向供给管路3(图1)或高压存储装置7(图2)的端部被置入在供给管路3的壁中的或在高压存储装置7中的开口中并且经由供给管路3或高压存储装置7的邻接的壁伸入到供给管路3或高压存储装置7的内部。在此，第一压电促动器11的面向供给管路3或高压存储装置7的端部构造为第一凸部18，第二压电促动器12的面向供给管路3或高压存储装置7的端部构造为第二凸部19。

此外，减振系统5包括在两个压电促动器11,12上的各一个振动元件8，该振动元件构造为限界振动室10的膜片13。第一压电促动器11的第一凸部18和第二压电促动器12的第二凸部19分别布置在振动室10中并且被膜片13包围。在此，压电促动器11,12的凸部18,19分别与膜片13处于接触中。振动室10分别被压电促动器11,12的凸部18,19完全填满。替代地，振动室10也可以以变压器油来充注。

减振系统5的功能方式

第一压电促动器11经由第一凸部18和膜片13持续地经受供给管路3或高压存储装置7中的压力振动15，使得通过机械负荷在第一压电促动器11上产生电压。该电压被转送给控制器14。控制器14由此求取对于第二压电促动器12所需的电压。通过借助控制器14在第二压电促动器12上作用该电压，通过第二压电促动器产生反压力振动150，所述反压力振动经由第二凸部19和膜片13被发送到供给管路3或高压存储装置7中。在此，例如在使用控制器14中的延时电路情况下借助快速傅里叶分析来分析评价第一压电促动器11的高频压力测量，使得可以在考虑第一压电促动器11和第二压电促动器12之间的间距a的情况下这样确定用于第二压电促动器12的电压，使得反压力振动150与压力振动15相比具有180度的相位差并且是相反的。此外，反压力振动150具有与压力振动15相同的频率和振幅，以便实现压力振动15和反压力振动150的最大可能的破坏性干涉。之后，合成压力振动1500几乎完全被消除或者至少如此强烈地被衰减，使得所述合成压力振动不在对燃料喷射器9的喷射过程产生作用。

图4示出减振系统5的第二实施方式，其中，与图3的减振系统5的第一实施方式相比不同之处在于，压电促动器11,12直接相互连接并且不再需要控制器14。图4中的减振系统5的其余结构相应于图3的结构。通过借助来自供给管路3或高压存储装置7的压力引起的机械负荷在第一压电促动器11上所产生的电压直接通过电荷移动被传递给第二压电促动器12，使得在第二压电促动器12上作用有相同的电压。第一压电促动器11和第二压电促动器12之间的间距a这样选择，使得第二压电促动器12通过作用该电压而经由第二凸部19和膜片13将反压力振动150发送到供给管路3或高压存储装置7中，使得所述反压力振动具有180度的相位差并且与压力振动15相反并且具有与压力振动15相同的频率和振幅。这又造成压力振动15与反压力振动150的破坏性干涉。合成压力振动1500几乎被消除或者如此强烈地被衰减，使得所述合成压力振动不再影响燃料喷射器9的喷射过程。

图1和图2示出图3的第一实施方式中的减振系统5。然而这些图仅示例性地代表减振系统5，因此也可以使用图4的减振系统5的第二实施方式。

此外也可能的是，替代于实施为压力传感器和用于发出反压力振动150的促动器地，两个压电促动器11,12这样构造，使得它们吸收压力振动15，因此这些压力振动在供给管路系统17中被衰减或者甚至被消除。为此，在第一压电促动器11和第二压电促动器12之间需要另外的电元件，所述电元件可以接收并且导走从压力振动15接收到的能量。

Claims (11)

1.一种用于衰减燃料喷射系统（1）中的压力振动（15）的减振系统（5），其中，所述减振系统（5）布置在供给管路系统（17）中，其中，在所述供给管路系统（17）中能输送处于高压下的燃料，其特征在于，所述减振系统（5）构造为主动减振系统并且具有第一压电促动器（11）、第二压电促动器（12）和各一个与所述第一压电促动器（11）和所述第二压电促动器（12）作用连接的振动元件（8），其中，所述第一压电促动器（11）和所述第二压电促动器（12）沿流动方向看相互间具有间距（a），其中，所述第一压电促动器（11）布置在所述第二压电促动器（12）的上游并且构造为压力传感器，其中，所述第二压电促动器（12）布置在所述第一压电促动器（11）的下游并且构造为用于发出振动的促动器，其中，所述振动元件（8）构造为限界振动室（10）的膜片（13），其中，所述第一压电促动器（11）和所述第二压电促动器（12）以其面向供给管路（3）或者高压存储装置（7）并且被构造为凸部（18,19）的端部分别与所述膜片（13）处于接触中。

2.根据权利要求1所述的减振系统（5），其特征在于，所述减振系统（5）具有控制器（14），借助所述控制器能控制所述第一压电促动器（11）和所述第二压电促动器（12）。

3.根据权利要求1所述的减振系统（5），其特征在于，所述供给管路系统（17）包括供给管路（3）和高压存储装置（7），其中，所述减振系统（5）构造在所述供给管路（3）上或所述高压存储装置（7）上。

4.根据权利要求3所述的减振系统（5），其特征在于，第一压电促动器（11）和所述第二压电促动器（12）分别以其面向所述供给管路（3）或者所述高压存储装置（7）的端部被置入到所述供给管路（3）的壁中的或所述高压存储装置（7）中的开口中，并且经由所述供给管路（3）的或所述高压存储装置（7）的邻接的壁伸进所述供给管路（3）或者所述高压存储装置（7）的内部。

5.根据权利要求1或2所述的减振系统（5），其特征在于，所述第一压电促动器（11）和所述第二压电促动器（12）的面向所述供给管路（3）或所述高压存储装置（7）的端部在所述供给管路（3）或所述高压存储装置（7）内部分别布置在所述振动室（10）中并且被所述膜片（13）包围。

6.根据权利要求1或2所述的减振系统（5），其特征在于，燃料喷射系统（1）是共轨系统。

7.一种共轨系统，具有根据权利要求1至6中任一项所述的减振系统（5），其中，所述共轨系统包括高压泵（2）和至少一个消耗装置（9），其中，所述至少一个消耗装置（9）构造为燃料喷射器，所述供给管路系统（17）使所述至少一个消耗装置（9）与所述高压泵（2）连接。

8.一种用于借助根据权利要求1至6中任一项所述的减振系统（5）衰减压力振动（15）的方法，其特征在于，

所述第一压电促动器（11）布置成，使得该压电促动器至少间接地经受所述供给管路（3）或所述高压存储装置（7）中的压力，使得在所述第一压电促动器（11）上产生代表所述压力的电压，

将所述第一压电促动器（11）与所述第二压电促动器（12）连接，使得所述第二压电促动器（12）被加载以电压，使得所述第二压电促动器发出相反的反压力振动（150），所述反压力振动与在所述供给管路（3）或所述高压存储装置（7）中的所述压力振动（15）破坏性地叠加，使得至少部分地消除所述压力振动（15）。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，在所述第一压电促动器（11）和所述第二压电促动器（12）之间连接有控制器（14），其中，所述控制器（14）控制所述第二压电促动器（12）上的下降的电压。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第一压电促动器（11）和所述第二压电促动器（12）直接相互连接，使得在所述第一压电促动器（11）上下降的电压作用在所述第二压电促动器（12）上。

11.根据权利要求8或9或10所述的方法，其特征在于，所述反压力振动（150）与所述压力振动（15）相比具有180度的相位差，并且所述反压力振动（150）和所述压力振动（15）具有相同的频率和振幅。

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