CN108691705B

CN108691705B - 用于内燃机的燃料喷射系统

Info

Publication number: CN108691705B
Application number: CN201810310219.XA
Authority: CN
Inventors: Y.米克海洛夫; Y.库尔特
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2017-04-07
Filing date: 2018-04-03
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2038-04-03
Also published as: JP6611850B2; KR20180113931A; DE102017205949B3; CN108691705A; US20180291855A1; KR102082562B1; US10781780B2; JP2018179003A

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射系统（10），该燃料喷射系统具有用于将燃料高压泵（18）的压力腔室（30）与高压存储器（24）连接的阀装置（38），其中所述阀装置（38）具有出口阀（22）和限压阀（40），其中出口阀座（46）和限压阀座（52）形成在共同的、一体成型的阀座元件（54）上，并相对于彼此偏心地布置。

Description

用于内燃机的燃料喷射系统

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射系统。

背景技术

在所谓的共轨式燃料喷射系统中，将应当在内燃机中燃烧的燃料中的压力生成与燃料向内燃机的燃烧室中的喷射解耦。在此，燃料高压泵压缩其从低压区域例如从罐被供给的燃料。在燃料高压泵的出口侧，经压缩的燃料的体积流量然后流至高压储存器，即所谓的轨道（Rail），经压缩的燃料从此处被喷射到内燃烧的燃烧室中。在此，燃料高压泵例如在汽油作为燃料的情况下在燃料中产生150巴至400巴范围内的压力，并且在柴油作为燃料的情况下燃料高压泵产生在1500巴至3000巴的范围中的压力。相应的燃料在这个产生的高压下存在于高压存储器中，并且从高压存储器经由喷射阀供给到内燃机的燃烧室。

为了确保燃料喷射系统的正确功能并且能够满足可能的特殊需求，燃料喷射系统通常具有至少两个阀，具体地，一方面是出口阀，另一方面是限压阀。出口阀用作高压阀，它控制在燃料高压泵的压力腔室中的压力增加。在泵活塞向上运动的过程中——如果燃料高压泵设计为活塞泵，则出口阀打开，并且燃料能够输送到高压存储器中。在泵活塞向下运动时，出口阀关闭，从而阻止经压缩的燃料从高压存储器回流到压力腔室中。

限压阀具有阻止在高压存储器中的压力过度增大的功能。如果高压存储器中的压力超过特定值，则燃料的一定体积流量通过限压阀排放到高压区域或低压区域中。

上述每个阀——出口阀和限压阀——至今都被单独安装在燃料高压泵的壳体中，其中通常情况下所述阀作为整体或其中的部件被压入的壳体中。通常，出口阀和限压阀位于非常接近地位置，并与泵活塞的活塞轴线形成90°角。这是有利的，因为两个阀必须抵靠高压向外进行密封，这通常通过高压连接器实现，在所述高压连接器之下定位两个阀，在装配、例如焊接所述高压连接器之前。为了能够将两个阀置于高压连接器之下，90°角是适宜的。

然而，两个阀的单独安装导致非常大的空间要求。此外，作为向外的密封元件所需的高压连接器通常是昂贵的。

在燃料高压泵的、其他的泵构造方式的情况下，两个阀单独安装，并且在燃料高压泵中，分别需要在壳体中的、自己的安装空间。在此，此外出口阀被高压连接器覆盖，并且借助于附加地需要的并且因此昂贵的密封元件（例如膨胀器）来封闭用于限压阀的孔。

由于不断增加的成本压力，然而希望实现的是，既节省壳体的材料（因此减小构造空间）并且降低单个部件或者组件的价格。

因此，本发明的目的是，提出一种具有出口阀并具有限压阀的、改进的燃料喷射系统。

所述目的通过具有权利要求1的特征组合的燃料喷射系统来实现。

本发明的有利的构造方案是从属权利要求的主题。

用于内燃机的燃料喷射系统具有带压力腔室的燃料高压泵，其中为了以高压加载燃料，泵活塞在运行期间运动。燃料喷射系统还包括用于储存在燃料高压泵中被加载以高压的燃料的高压储存器，以及用于将压力腔室连接至高压储存器的阀装置。该阀装置具有出口阀，该出口阀具有出口阀关闭元件和限压阀，该出口阀关闭元件抵靠出自压力腔室作用的压力预紧到出口阀座上，该限压阀具有限压阀关闭元件，该限压阀关闭元件抵靠出自高压储存器作用的压力预紧到限压阀座上。出口阀座和限压阀座形成共同的、一体成型的阀座元件。在此，出口阀座和限压阀座相对于彼此偏心地布置。

其构思在于将两个阀——出口阀和限压阀——的阀座组合成唯一的部件，具体而言，使得两个阀座相对于彼此偏心地布置，从而实现在发生故障时燃料高压泵的最佳化液压行为，特别是关于反应时间。通过阀座的偏心布置，所述单个部件、即阀座元件能够沿着阀座元件的纵轴线保持非常短，这缩短了在燃料高压泵或者燃料喷射系统中所需的结构空间。通过阀座的组合，减少了单个部件的数量，这导致了成本的节约。

阀座元件有利地构造为圆盘。出口阀关闭元件能够例如构造为球或板，然而限压阀关闭元件也能够构造为球或板。

相应的阀座有利地构造在穿过阀座元件的通孔处，其中所述通孔在相应的阀的流入侧上呈柱形，而所述通孔在相应阀的流出侧上例如形成锥形阀座。

优选的是，出口阀座具有出口阀座外周，并且限压阀座具有限压阀座外周，其中出口阀座外周至限压阀座外周的间隔小于出口阀关闭元件和/或限压阀关闭元件的直径。

由此，有利地能够使两个阀座的密封区域之间的距离保持尽可能短，其中该距离优选地小于两个阀的最大关闭元件的直径，以便由此实现燃料高压泵的最佳液压行为。因为，如果两个阀的密封区域非常靠近地布置，则在故障情况下得到燃料高压泵的最佳液压行为，也就是说燃料高压泵处于满输送情况，并且多余的燃料必须通过限压阀排出。结果是短暂的反应时间。

阀座元件沿阀座元件纵轴线的厚度优选小于出口阀座直径和/或限压阀座直径。由此，阀座元件沿其阀座元件的纵轴线相对较短，因此在燃料喷射系统中需要相对较小的结构空间。

有利的是，出口阀座具有出口阀座中心轴线，限压阀座具有限压阀座中心轴线，并且阀座元件具有阀座元件纵轴线，其中出口阀座中心轴线和/或限压阀座中心轴线相对于阀座元件纵轴线偏心地布置。特别有利的是，出口阀座中心轴线的间距和限压阀座中心轴线与阀座元件纵轴线的间距相等。由此能够有利地提供出口阀座和限压阀座在阀座元件上的对称布置，这在流动方面产生优势。

在特别有利的构造方案中，阀座元件构造为阀壳体，该阀壳体对于出口阀和/或对于限压阀既形成相应的阀座，还形成沿着相应的阀座阀座中心轴线构造的、用于引导相应的阀关闭元件的引导部段。由此，相应的阀的其他功能有利地集成到阀座元件中。所述阀座元件于是有利地用于引导出口阀关闭元件或者限压阀关闭元件，从而能够节省用于引导这个阀关闭元件的其他构件。

在构造为阀壳体的阀座元件上的引导部段优选地通过以流出孔形式的、阀座元件的伸长部构成。就相邻的阀而言，通过所述伸长部也产生了所述通孔的伸长部，在所述通孔处构造了阀座。于是所述伸长部自动形成流入孔。所述流入孔在其直径方面有利地大于所述通孔，该通孔形成了所述阀座。

例如，引导部段能够仅形成在阀座元件的一侧上，而阀座元件的另一侧是平坦地构造的。例如，如果阀关闭元件之一构造为平板或不需要另外的导向件，则这可能是有利的。

相应的导向部段优选具有至少一个流出凸出部，该流出凸出部从相应的阀座中心轴线径向向外延伸。由此，确保了用于燃料通流的、足够自由的横截面。

引导部段优选具有多个流出凸出部，这些流出凸出部径向上远离阀座中心轴线地延伸。所述多个流出凸出部能够例如围绕阀座中心轴线花形地布置。如果分别在各个流出凸出部之间形成用于所述关闭元件的导向腹板，则这是有利的。在此，导向腹板的形状由关闭元件的形状确定。如果阀关闭元件例如是球，则有利的是导向腹板由柱形孔的部分区段形成。

阀壳体优选地形成流入孔，至出口阀和/或限压阀中的至少一个，其中配属于相应的阀的流出凸出部与配属于相应的另外的阀的流入孔相交。由此也能够确保在两个阀座的密封区域之间尽可能短的距离，因为一个阀的流出凸出部与另一个阀的流入孔相交（überschneiden）。

燃料喷射系统优选具有布置在燃料高压泵的壳体中的连接孔，该连接孔位于压力腔室和高压储存器之间。

在一个实施例中，阀座元件、出口阀预紧弹簧、出口阀关闭元件、限压阀预紧弹簧和限压阀关闭元件单独地布置在所述连接孔中。在此，阀座元件直接紧固在连接孔中，例如通过将它压入其中。

然而，替代地也可能的是，为了形成阀装置，阀座元件、出口阀预紧弹簧、出口阀关闭元件、限压阀预紧弹簧和限压阀关闭元件共同地布置在一筒壳体中，其中该筒壳体被紧固在连接孔中。

在第二种情况下，阀装置因此构造为单独的模块，该模块能够在燃料喷射系统外部被设置。在此，例如能够在燃料喷射系统之外对两个阀进行检测并且对开启压力进行校准。在液压方面进行测量的调节（Einstellen）是可能的，在此没有污染净化室，并且在所述阀的故障功能的情况下产生较低的报废成本，因为所述阀装置能够独立于所述燃料高压泵的其他部件地被简单地更换。

附图说明

下面将通过附图更详细地解释本发明的有利的构造方案。在附图中：

图1示出了具有燃料高压泵并且具有高压存储器的燃料喷射系统的示意性总览图;

图2示出了图1的燃料喷射系统的局部区域的截面图，其中连接孔布置在高压储存器和燃料高压泵的压力腔室之间;

图3示出了图2的连接孔的截面图，该连接孔具有布置在其中的阀装置，该阀装置具有出口阀和限压阀;

图4示出了第一实施方式中的、图3的阀装置的阀座元件的透视图; 和

图5示出了第二实施方式中的、图3的阀装置的阀座元件的透视图。

具体实施方式

图1示出了燃料喷射系统10的示意性总览图，其中燃料12通过预输送泵14从罐16输送到燃料高压泵18。燃料12在燃料高压泵18中被加载以高压，其中，在燃料高压泵18中加压以高压的燃料12的量能够通过入口阀20的相应的主动式操控来调节。经由出口阀22，然后将加压的燃料12供给至高压储存器24，喷射器26布置在该高压储存器处，通过该喷射器26，经加压和储存的燃料12能够喷射到内燃机的燃烧室中。

在图2中，燃料高压泵18在燃料喷射系统10的部分区域的截面图中被更详细地示出。在当前的实施方式中，所述燃料高压泵构造为活塞泵，并且因此具有泵活塞28，该泵活塞在运行期间沿着运动轴线32在燃料高压泵18的压力腔室30中以平移方式上下运动。通过所述运动，位于压力腔室30中的燃料12被压缩并因此被加压。通过布置在燃料高压泵18的壳体36中的连接孔34，经加压的燃料12然后从压力腔室30流出到高压存储器24中。

为了能够在位于高压存储器24中的燃料12中提供期望的压力，在连接孔34中布置阀装置38，如图3中的截面图所示。

阀装置38包括出口阀22，该出口阀22调节在燃料高压泵18的压力腔室30中的压力增加。出口阀22确保只有具有期望压力的燃料12朝着高压存储器24的方向离开所述压力腔室30。此外，当由于泵活塞28的向下运动出现低压时，所述出口阀阻止经压缩的燃料12回流到压力腔室30中。

阀装置38还包括限压阀40。这个限压阀40阻止在高压储存器24中的压力过度增大，因为如果在高压储存器24中的压力超过特定值，则燃料12的一定体积流量通过限压阀40排回到压力腔室30中。出口阀22和限压阀40都设置为止回阀。因此，出口阀22具有出口阀关闭元件42，该出口阀关闭元件42通过出口阀预紧弹簧44预紧到出口阀座46上，也就是说抵靠由于经加压的燃料12而从压力腔30作用的压力。如果这个压力超过出口阀预紧弹簧44的弹簧力，则出口阀关闭元件42从出口阀座46抬起，并且经加压的燃料12能够从压力腔室30朝向高压存储器的方向流动24。

类似地，限压阀40具有限压阀关闭元件48和限压阀预紧弹簧50，该限压阀预紧弹簧将限压阀关闭元件48预紧到限压阀座52上，也就是说抵靠来自存储器24作用的、位于其中的燃料12的压力。如果位于高压储存器24中的燃料12中的高压超过预定值，使得在高压储存器24的区域中或者在安装到其上的喷射器26中存在损坏的风险，则限压阀关闭元件48被这个不期望的高压的压力抵靠着所述限压阀预紧弹簧50的弹簧力地打开，该弹簧力小于这个不期望的压力，以便将燃料12从高压存储器24排出，并因此降低其中充斥的高压。

如从图3中能够看到的那样，出口阀座46和限压阀座52构造在唯一的部件上，即一件式构造的阀座元件54。在这里能够看出，两个阀座46、52在阀座元件54上不是同心地，而是相对于彼此偏心地布置的。因此可能的是，阀座元件54能够沿着阀座元件纵轴线56保持非常短或者窄，并且因此能够沿着阀座元件纵轴线56节省非常大量的结构空间。

图4示出了阀座元件54的第一实施方式的透视图。在该第一实施方式中，阀座元件54仅用于提供阀座46、52，并且因此能够保持特别短或者窄。然后将两个阀22、40的其余部件——例如关闭元件42、48或预紧弹簧44、50——安装或引导在壳体36中，即在燃料高压泵18的壳体36中的连接孔34中或在其他相应的部件中。阀座元件54能够例如通过简单的挤压而直接紧固在连接孔34中。在图4中能够看到，在阀座元件54中的通孔58——所述通孔形成一个阀22、40的阀座46、52或者相应的另外的阀22、40的流入孔60——相对靠近地布置在一起。为此，出口阀座46具有出口阀座外周62并且限压阀座52具有限压阀座外周64，它们相互间具有间距A，该间距A小于关闭元件42、48中的至少一个关闭元件的直径D。通过这个短间距A能够实现燃料高压泵18的最佳液压行为。

通过将两个阀22、40构造在一个阀座元件54上，仅仍然必须设置唯一的连接孔34，以提供必需的、在压力腔室30和高压存储器24之间的两个阀22、40。由此导致壳体36的较短的加工时间，这是因为仅必须引入一个孔而不是迄今为止存在的两个孔。总而言之，这导致在燃料高压泵18的生产期间的成本节省。

阀座元件54沿着阀座元件纵轴线56的厚度D_V有利地小于出口阀座直径D或者限压阀座直径D。由此，两个阀22、24的安装空间40从阀座元件54的直径看虽然相对地大，但在厚度D_V方面或沿深度方向的长度方面看却缩短。

为了能够有利地实现图4所示的阀座元件54的对称制造，通孔58对称地布置在阀座元件54上。出口阀座46具有出口阀座中心轴线66，并且限压阀座52具有限压阀座中心轴线68。为了出口阀座46和限压阀座52在阀座元件54上的对称布置，这些中心轴线66、68具有至阀座中心纵轴线56的相等的间隔A_M。在图4中还能够看出，通孔58——该通孔在阀座元件54的可见侧构造阀座46、52——锥形地倒角，以便如此为阀关闭元件42、48提供阀座。相反，另外的、仅构造用于相应的另外的阀22、40的流入孔60的通孔58被简单地柱形地构造。如上所述，图4示出了仅执行形成阀座46、52的功能的阀座元件54。

相反，图5示出了除形成阀座46、52之外还执行其他功能的第二实施例。这是因为，如图5中的透视图所示，阀座元件54也能够如此实施，使得它同时用作出口阀22和/或限压阀40的阀壳体70。在这种情况下，相应的关闭元件42、48在该阀壳体70中被引导，因为该阀壳体具有用于引导相应的阀关闭元件42、48的引导部段72。这里，引导部段72围绕相应的阀座中心轴线66、68对称地构造，并且沿着阀座元件纵轴线56延伸。

如果关闭元件42、48在构造为根据图的阀座元件54的阀壳体70中被引导，则需要为燃料12的通流提供足够的自由横截面。然而，同时还希望在两个阀座46、52的密封区域之间提供尽可能短的间距A。因此，如图5所示，设置至少一个流出凸出部74在引导部段72上，该流出凸出部从相应的阀座中心轴线66、68径向向外延伸。现在，当相应的关闭元件42、48从相应的阀座46、52升起时，燃料12能够径向地经过关闭元件42、48流入到流出凸出部74中，并且能够从那里流出阀壳体70。

如图5所示，有利的是设置有多个流出凸出部74，所述多个流出凸出部74围绕阀座中心轴线66、68对称布置。因此，所示的通孔58不是简单的柱形，而是包括多个区段或凹处（Aussparung），即流出凸出部74，其确保用于燃料12的通流的、足够的自由横截面。在本示例中，流出凸出部74能够以花形方式布置，在其间具有导向腹板（Führungssteg）76，用于引导这里待提供的关闭元件42、48。所述导向腹板76是孔的基本的部分区段（Teilsegment），其确保良好地引导例如设计为球的关闭元件42、48。所示出的、具有四个半圆形的流出凸出部74的示例使人想起花朵设计，然而这个流出凸出部74的数量、尺寸和形状能够自由选择，例如以取决于生产成本的方式和/或所需的横截面。

从图5中还能够看出，相邻的阀22、40不仅具有通孔58——该通孔58在对置的、不可见侧形成阀座46、52，而且附加地具有流入孔60，其直径D大于通孔58本身的直径。于是燃料12通过流入孔60被引入到通孔58中。能够看出，流入孔60和至少一个流出凸出部74相交。因此在这种情况下也能够确保在两个阀座46、52的密封区域之间的距离尽可能短。

上面已经描述过，阀座元件54或者构造为阀壳体70的阀座元件54能够例如通过压入而单独地直接紧固在连接孔34中，而阀22、40的其他元件以其他方式被保持或支撑在连接孔34中。

然而替代地也可能的是，阀装置38的所有元件——即阀座元件54、两个预紧弹簧44、50和两个关闭元件42、48——共同设置在一个筒壳体中，并且因此所述阀装置38已经在壳体36外部作为单独的模块被预制。在这种情况下，两个阀22、40能够在燃料高压泵18的外部进行调节和测试或校准，并且如果需要也能够进行更换，而不是必须报废燃料高压泵18的整个壳体36。其中具有整个阀装置38的筒壳体于是能够在测试之后直接紧固在燃料高压泵18的连接孔34中。

Claims

1.用于内燃机的燃料喷射系统（10），具有

- 具有压力腔室（30）的燃料高压泵（18），为了以高压加载燃料（12），在运行中泵活塞（28）在所述压力腔室中运动;

- 高压储存器（24），用于储存在所述燃料高压泵（18）中被加载以高压的燃料（12）;

- 用于将压力腔室（30）与高压存储器（24）连接的阀装置（38），其中所述阀装置（38）具有出口阀（22），该出口阀具有出口阀关闭元件（42），该出口阀关闭元件抵靠来自压力腔室（30）作用的压力被预紧到出口阀座（46）上；以及限压阀（40），该限压阀具有限压阀关闭元件（48 ），该限压阀关闭元件抵靠来自高压存储器（24）作用的压力被预紧到限压阀座（52）上，

其中出口阀座（46）和限压阀座（52）构造在共同的、一体成型的阀座元件（54）上，

其中出口阀座（46）和限压阀座（52）相对于彼此偏心地布置，

其特征在于，所述阀座元件（54）沿着阀座元件纵轴线（56）的厚度（D_V）小于出口阀座直径（D）和/或限压阀座直径（D）。

2.如权利要求1所述的燃料喷射系统（10），

其特征在于，出口阀座（46）具有出口阀座外周（62），限压阀座（52）具有限压阀座外周（64），其中出口阀座外周（62）至限压阀座外周（64）的距离（A）小于出口阀关闭元件（42）和/或限压阀关闭元件（48）的直径（D）。

3.如权利要求1所述的燃料喷射系统（10），其特征在于，所述出口阀座（46）具有出口阀座中心轴线（66），所述限压阀座（52）具有限压阀座中心轴线（68），所述阀座元件（54）具有阀座元件纵轴线（56），其中出口阀座中心轴线（66）和/或限压阀座中心轴线（68）相对于阀座元件纵轴线（56）偏心地布置，其中所述出口阀座中心轴线（66）与所述阀座元件纵轴线（56）的间距（A_M）和所述限压阀座中心轴线（68）与所述阀座元件纵轴线（56）的间距（A_M）尤其是相等大小的。

4.如权利要求1所述的燃料喷射系统（10），其特征在于，所述阀座元件（54）构造为阀壳体（70），其对于所述出口阀（22）和/或对于所述限压阀（40）既形成相应的阀座（46、52）还形成沿相应的阀座中心轴线（66、68）构造的、用于引导相应的阀关闭元件（42、48）的引导部段（72）。

5.根据权利要求4所述的燃料喷射系统（10），其特征在于，相应的引导部段（72）具有至少一个流出凸出部（74），该流出凸出部从相应的阀座中心轴线（66、68）径向向外延伸。

6.根据权利要求5所述的燃料喷射系统（10），其特征在于，所述阀壳体（70）对于出口阀（22）和/或限压阀（40）中的至少一个形成流入孔（60），其中配属于相应的阀（22、40）的流出凸出部（74）与配属于相应的另外的阀（22、40）的流入孔（60）相交。

7.如权利要求1所述的燃料喷射系统（10），其特征在于，布置在燃料高压泵（18）的壳体（36）中的连接孔（34），该连接孔在压力腔室（30）和高压存储器（24）之间，在该连接孔中阀座元件（54）、出口阀预紧弹簧（44）、出口阀关闭元件（42）、限压阀预紧弹簧（50）和限压阀关闭元件（48）单个地布置，其中阀座元件（54）直接紧固在所述连接孔（34）中。

8.根据权利要求1所述的燃料喷射系统（10），其特征在于，为了形成阀装置（38），阀座元件（54）、出口阀预紧弹簧（44）、出口阀关闭元件（42）、限压阀预紧弹簧（50）和限压阀关闭元件（48）共同设置在筒壳体中，其中所述筒壳体紧固在连接孔（34）中，该连接孔在压力腔室（30）和高压储存器（24）之间，该连接孔布置在燃料高压泵（18）的壳体（36）中。