CN108571407B - 用于燃料喷射系统中的压力调节的溢流阀和燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于燃料喷射系统、特别是共轨喷射系统的低压回路(2)中的压力调节的溢流阀(1)，包括阀活塞(3)，所述阀活塞为了将阀入口(4)与至少一个阀出口(5)连接而可轴向移动地被接收在阀体(6)中，其中，阀活塞(3)朝向阀入口(4)的方向被弹簧(7)的弹簧力加载。根据本发明，阀活塞(3)具有形成多个环形控制棱边(8，9，10)的外轮廓，其中，所述控制棱边(8，9，10)与阀出口(5)以及与在阀体(6)中构成的至少一个另外的开口(11)协同作用，使得所述溢流阀(1)具有多级的开启特性。本发明还涉及一种具有低压回路(2)的燃料喷射系统，在该低压回路中集成有本发明的溢流阀(1)。

Description

用于燃料喷射系统中的压力调节的溢流阀和燃料喷射系统
技术领域
本发明涉及一种溢流阀。该溢流阀用于燃料喷射系统、特别是共轨喷射系统的低压回路中的压力调节。本发明还涉及一种具有这种溢流阀的燃料喷射系统，特别是共轨喷射系统。
背景技术
为了有效地运行前述类型的燃料喷射系统，需要使低压系统中的压力保持尽可能低。相应地，集成在低压回路中的前级输送泵的驱动功率也是低的，借助于该前级输送泵可以将燃料从燃料箱供应给高压泵。该前级输送泵尤其可以是电动燃料泵，因为该电动燃料泵使得能够根据需求进行燃料量调节。在此，燃料量需求取决于高压泵的负载，高压泵同时借助所供应的燃料被润滑和/或冷却。在高压泵处于低负载至中负载的情况下正常运行情况占主导，使得低压完全足以确保高压泵所需要的润滑和/或冷却。但如果特殊运行情况占主导，则由于高压泵的负载特别高而使润滑需求以及冷却需求提高。相应地必须在该时间提高低压回路中的压力。
为了燃料喷射系统的低压回路中的压力调节或压力限制，可以使用溢流阀。该溢流阀可以例如集成到高压泵的壳体中，使得通过溢流阀将高压泵的入口区域与回流管路连接。如果入口区域中的压力升高到预给定的极限值以上，则溢流阀打开并将燃料从入口区域导出到回流管路中。极限压力在此由溢流阀的打开压力预给定。
由DE 10 2013 208 707 A1公开了一种多级打开的溢流阀，其中，在第一级中，第一开口横截面被释放，在第二级中，与第一开口横截面相比增大的开口横截面被释放。以这种方式，高压泵的入口区域中的压力可以变化并且因此适应于不同的运行情况。但变化的可能性是有限的。
发明内容
从上述现有技术出发，本发明所基于的任务是，提供用于在燃料喷射系统的低压回路中实现简单且高能效地根据需求调节压力的装置。特别是要提供同时确保对附加集成到低压回路中的HC喷射器的最佳压力供应的装置。HC喷射器用于将燃料喷射到废气管中以促进布置在那里的颗粒过滤器的再生。由于HC喷射器的最佳运行需要明显提高的压力，因此通常由例如呈另一燃料泵形式的独立压力供应装置来提供该压力。但这应该被放弃。
为了解决该问题，提出了具有本发明特征的溢流阀以及燃料喷射系统。本发明的有利扩展方案可以从各个的改进技术方案中得知。
为了燃料喷射系统、特别是共轨喷射系统的低压回路中的压力调节而提出的该溢流阀包括阀活塞，该阀活塞为了将阀入口与至少一个阀出口连接而可轴向移动地被接收在阀体中。在此，阀活塞被弹簧的弹簧力朝向阀入口的方向加载。根据本发明，阀活塞具有形成多个环形控制棱边的外轮廓，其中，控制棱边与阀出口以及与在阀体中构造的至少一个另外的开口协同作用，使得溢流阀具有多级的开启特性。
通过溢流阀的多个环形控制棱边(它们与至少一个出口和/或在阀体中构成的另外的开口协同作用)，增加了变化的可能性。在此，通过设计所述至少一个出口和所述至少一个另外的开口的开口横截面以及控制棱边的相应位置，在低压回路中要实现的压力水平可以以这样的方式来预给定，即，也可以实现用于对HC喷射器进行压力供给的仅临时的压力提高。这意味着，安装在低压回路中的前级输送泵也可以用于HC喷射器的压力供应，而不持久地提高前级输送泵的驱动功率。因此，前级输送泵可以高能效地运行。
优选地，溢流阀的多级开启特性由具有上升区段和至少一个下降区段的特性曲线限定。下降区段代表一个阶段，在该阶段中，先前被释放的开口横截面通过阀活塞继续进行其行程而完全或至少部分地再次关闭。在该阶段中，通过溢流阀的流量被减少或阻塞，使得低压回路中的压力进一步提高，具体说没有值得一提的流量增加。尤其当具有增加的润滑和/或冷却需求的高压泵运行点与具有HCl喷射的运行点之间的压力需求差距很大时，这是有利的。
此外优选，在阀体中构成的所述至少一个另外的开口与阀出口隔开轴向间距a地布置，优选布置在阀入口和阀出口之间。因此，在第一级中，阀活塞仅释放所述至少一个另外的开口，而阀出口保持关闭。该另外的开口尤其可以是在阀体中构成的径向孔。还可以在一个径向平面中或在轴向上相互错开地布置多个径向孔，使得随着阀活塞的行程的增加，被释放的开口横截面发生变化，从而低压回路中的压力发生变化。
还提出，在阀体中构造的所述至少一个另外的开口被实施为节流部。该节流部限制燃料经由在阀体中构造的所述至少一个另外的开口的流出，从而保持确定的压力水平。
根据本发明的优选实施方式，阀活塞为了形成多个控制棱边而具有外周侧的环形槽，该环形槽通过在阀活塞中形成的至少一个连接通道与阀入口液压连接。该外周侧的环形槽能够简单且便宜地制造。该环形槽还构成燃料收集室，该燃料收集室在径向外部由阀体限界并与阀活塞的角度位置无关地确保在阀活塞中构成的连接通道与在阀体中构成的开口和/或与阀出口连接。该环形槽还使得能够实现，根据阀活塞的轴向位置，在阀体中构成的所述至少一个另外的开口和阀出口都是被释放的。
在本发明的扩展方案中提出，环形槽具有宽度bRN，该宽度小于阀出口与在阀体中构成的所述至少一个另外的开口之间的轴向间距a。如果在第一级中通过环形槽建立了在阀体中构成的所述至少一个另外的开口与阀入口的连接，则在随后的级中可以中断该连接，其中，阀体覆盖环形槽，使得经由环形槽也没有建立阀出口与阀入口的连接。这意味着，在溢流阀打开的两个级之间，溢流阀是关闭的，这使得能够在没有值得一提的流量增加的情况下实现低压回路中的压力提高。
替代地或补充地建议，在阀入口侧在环形槽之前安置一活塞区段，其宽度bKA大于阀出口和在阀体中构成的所述至少一个另外的开口之间的轴向间距a，使得该活塞区段可同时与阀出口和所述另外的开口产生重叠。这使得可以暂时关闭溢流阀，尽管低压回路中的压力提高，从而可以实现差距很大的压力水平。
此外提出的燃料喷射系统、特别是共轨喷射系统具有低压回路，在该低压回路中集成了用于压力调节的本发明溢流阀。该溢流阀使得能够实现多种压力变化并从而实现适应相应要求的压力调节。此外可以实现差距很大的压力水平，使得能够暂时明显提高用于对集成到低压回路中的HC喷射器进行压力供应的压力。
因此，在燃料喷射系统的扩展方案中提出，在低压回路中集成有用于将燃料喷射到废气管中的HC喷射器。在这里，本发明的优点特别明显。特别是，提高了燃料喷射系统在能量消耗方面的效率，因为HC喷射器不需要独立的压力供应，而是可以通过布置在低压回路中的燃料泵被优化地供给。为此仅需暂时地提高燃料泵的驱动功率。此外，通过将HC喷射器集成到低压回路中，可以改进布置在废气管中的颗粒过滤器的再生。
有利地，在低压回路中集成有前级输送泵，其被构造为电动燃料泵。该前级输送泵使得能够进行流量调节，使得与溢流阀的多种电路变型相结合可以实现最佳的压力调节。
附图说明
下面参考附图解释本发明的优选实施方式。这些附图显示：
图1根据第一优选实施方式的本发明溢流阀的示意性纵截面，
图2图1的溢流阀的特性曲线走向，
图3根据第二优选实施方式的本发明溢流阀的示意性纵截面，
图4图3的溢流阀的特性曲线走向，
图5具有本发明溢流阀的燃料喷射系统的示意图。
具体实施方式
在图1中示出的溢流阀1具有空心柱形的阀体6，该阀体在端侧限定阀入口4。通过可轴向移动地被接收在阀体6中的阀活塞3，阀入口4可以与阀出口5连接，该阀出口在此实施为在阀体6中形成的径向孔。在阀入口侧，液压压力作用在阀活塞3上，其中，该液压压力尤其可以是高压燃料泵的入口压力。阀活塞3被弹簧7的弹簧力朝向阀入口4的方向加载。因此，为了将阀出口5与阀入口连接，阀活塞3必须逆着弹簧7的弹簧力运动。图1示出处于打开位置的溢流阀1。
然而，在阀出口5与阀入口4建立连接之前，在阀活塞3上构成的环形控制棱边10释放在阀体6中构成的另外的开口11，控制棱边通过环形槽12留出。该开口构造成节流孔，使得经由开口11的流出是受限的。阀入口4与开口11的连接在此通过在阀活塞3中构成的连接通道13,14来建立。在此开关位置中，在阀入口侧产生第一压力水平。
在压力增加时，阀活塞3继续其打开运动，使得控制棱边9越过开口11并且开口11再被阀活塞3的活塞区段关闭。同时，控制棱边10越过阀出口5，使得通过环形槽12和连接通道13,14建立阀出口5与阀入口4的连接。如果阀活塞3继续其运动，则开口11也再次被在阀活塞3上在端侧构造的控制棱边8释放。在该开关位置中，通过溢流阀1的流出量最大。
从图2中可看出与图1所示的溢流阀1对应的特性曲线，其由多个区段A-G组成，这些区段不同程度地上升或下降。较平缓上升的区段A是由于溢流阀1的关闭位置中的泄漏。区段B和C表示开口11或阀出口5被释放的开关位置。由于开口11实施为节流部，所以区段B不具有类似于区段C的连续上升走向。区段D表示一个开关位置，在该开关位置中，阀活塞3至少暂时又关闭开口11或阀出口5，以便在溢流阀1重新打开之前能够在入口区域中实现明显的压力提高而没有值得一提的流增加量。
在图3中示出了图1的溢流阀1的变型。在此，活塞区段15实施得较长，使得它能够同时与开口11和阀出口5产生重叠。由此能够实现另外的开关变化。在图4中示出对应的特性曲线。
从图5中可看出具有低压回路2的燃料喷射系统，为了压力调节，根据本发明的溢流阀1集成在该低压回路中。低压回路2还具有前级输送泵16，借助该前级输送泵可以将燃料从燃料箱18通过馈送管路20供应给高压泵19。在馈送管路20中布置有用于流量调节的配量单元21。然而，如果前级输送泵16实施为电动燃料泵，则可以省去配量单元21。在配量单元21的上游，溢流阀1布置在馈送管路20中，其中，通过溢流阀1可以建立馈送管路20与返回管路的连接，该返回管路引回到燃料箱18中。因此，通过溢流阀1导出的燃料量又返回到燃料箱18中。在返回管路22上还连接有轴承23，这些轴承用于高压泵19的凸轮轴24的可旋转支承。通过轴承导出的燃料量确保了高压泵19的所需润滑和/或冷却。
图5中所示的高压泵19具有两个泵活塞25，这些泵活塞各限定一个高压元件室26并且可以通过凸轮轴24来驱动进行直线往复运动。高压元件室26可以分别经由入口阀27被充注以燃料。在高压泵19处于输送运行中时，存在于高压元件室26中的燃料被压缩并且随后经由出口阀28被输送给高压储存器29。
图5的燃料喷射系统还具有经由低压回路2被供应以燃料的HC喷射器17。HC喷射器17不需要例如呈另一燃料泵形式的独立压力供应装置，因为低压回路2中的压力可以借助根据本发明的溢流阀1按照需要进行调节。特别是，根据本发明的溢流阀1使得能够实现暂时明显提高的压力，该压力确保HC喷射器17的最佳运行。

Claims (12)

1.用于燃料喷射系统中的压力调节的溢流阀(1)，包括阀活塞(3)，所述阀活塞为了将阀入口(4)与至少一个阀出口(5)连接而可轴向移动地被接收在阀体(6)中，其中，所述阀活塞(3)朝向所述阀入口(4)的方向被弹簧(7)的弹簧力加载，其中，所述阀活塞(3)具有形成多个环形控制棱边(8，9，10)的外轮廓，其中，所述控制棱边(8，9，10)与所述阀出口(5)以及与在阀体(6)中构成的至少一个另外的开口(11)协同作用，使得所述溢流阀(1)具有多级开启特性，其特征在于，所述溢流阀(1)的所述多级开启特性由特性曲线限定，所述特性曲线具有上升区段(A，B，C，E，F，G)和至少一个下降区段(D)，其中，下降区段代表一个阶段，在该阶段中，先前被释放的开口横截面通过阀活塞继续进行其行程而完全或至少部分地再次关闭。
2.根据权利要求1所述的溢流阀(1)，其特征在于，在阀体(6)中构成的所述至少一个另外的开口(11)布置成与阀出口(5)隔开轴向间距(a)。
3.根据权利要求2所述的溢流阀(1)，其特征在于，所述至少一个另外的开口(11)布置在所述阀入口(4)与所述阀出口(5)之间。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的溢流阀(1)，其特征在于，在阀体(6)中构成的所述至少一个另外的开口(11)构造为节流部。
5.根据权利要求1所述的溢流阀(1)，其特征在于，为了形成所述多个控制棱边(8，9，10)，所述阀活塞(3)具有外周侧的环形槽(12)，所述环形槽通过在所述阀活塞(3)中构成的至少一个连接通道(13，14)与所述阀入口(4)液压连接。
6.根据权利要求5所述的溢流阀(1)，其特征在于，所述环形槽(12) 具有宽度(bRN)，该宽度小于所述阀出口(5)与在阀体(6)中构成的所述至少一个另外的开口(11)之间的轴向间距(a)。
7.根据权利要求5或6所述的溢流阀(1)，其特征在于，在阀入口侧在所述环形槽(12)之前安置有活塞区段(15)，所述活塞区段的宽度(bKA)大于所述阀出口(5)与在阀体(6)中构成的所述至少一个另外的开口(11)之间的轴向间距(a)，使得所述活塞区段(15)能够同时与所述阀出口(5)和所述另外的开口(11)产生重叠。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的溢流阀(1)，其特征在于，所述燃料喷射系统是共轨喷射系统。
9.燃料喷射系统，具有低压回路(2)，在该低压回路中集成有根据前述权利要求中任一项所述的用于压力调节的溢流阀(1)。
10.根据权利要求9所述的燃料喷射系统，其特征在于，在所述低压回路(2)中集成有HC喷射器(17)，用于将燃料喷射到废气管中。
11.根据权利要求9或10所述的燃料喷射系统，其特征在于，在所述低压回路(2)中集成有前级输送泵(16)，所述前级输送泵被构造为电动燃料泵。
12.根据权利要求9或10所述的燃料喷射系统，其特征在于，所述燃料喷射系统是共轨喷射系统。
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