CN109253006A - 用于内燃发动机的燃料喷射系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种燃料喷射系统（10），其具有在高压燃料泵（18）和高压区域（25）之间的阀布置结构（22），该阀布置结构（22）在接纳孔（40）内具有被装纳在共同的阀壳体（36）内的出口阀（24）和限压阀（38），所述接纳孔（40）彼此分开布置且经由孔交叉部（64）被流体连接到阀壳体（36）内的流动孔（62）。

Description

用于内燃发动机的燃料喷射系统

技术领域

本发明涉及用于内燃发动机的燃料喷射系统。

背景技术

在所谓的共轨（common-rail）燃料喷射系统中，待在内燃发动机中燃烧的燃料中产生压力以及将燃料喷射到内燃发动机的燃烧腔室中是彼此解耦的。在此，高压燃料泵压缩从低压区域（例如从箱）馈送到其的燃料。在高压燃料泵的出口侧处，压缩的燃料的体积流之后流动到高压区域，例如流动到高压存储管线，即所谓的共轨，由此压缩的燃料之后被喷射到内燃发动机的燃烧腔室内。

在此，当燃料是汽油时，高压燃料泵例如产生在从150bar至400bar的范围内的压力，并且当燃料是柴油时，高压燃料泵例如产生在从1500bar至3000bar范围内的压力。处于这样产生的高压的相应燃料存在于高压区域中并且例如从高压存储管线经由喷射阀被馈送到内燃发动机的燃烧腔室。

为了确保燃料喷射系统正确地起作用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，具体地首先是出口阀且其次是限压阀。如果高压燃料泵被设计成活塞泵，则在泵活塞向上运动期间，用作高压阀的出口阀打开，并且燃料能够被输送到高压区域中。在泵活塞向下运动期间，出口阀闭合，以致阻止了压缩的燃料的回流从高压区域回到压力腔室内。

限压阀具有防止高压区域内（尤其在高压存储管线内）的过度压力升高的功能。如果高压区域内的压力超过特定值，则特定体积流量的燃料经由限压阀被排放到压力腔室内或者低压区域内。

在已知应用中，上述阀（出口阀和限压阀）中的每个均被安装，例如分别安装在高压燃料泵的壳体内。因此，需要非常大的安装空间，因此高压燃料泵的效率水平下降，并且难以在相对高的系统压力下连接到高压燃料泵并且甚至不再可能实现该连接。

替代性地，例如还已知提供彼此串联的限压阀和出口阀，但是这导致由于多次方向的改变而造成的作为流体的燃料的不恒定引导，并且也能够由于空化和侵蚀而导致压力的不期望下降和疲劳强度的降低。此外，尤其关于将会需要的阀座，这会导致复杂的且因此非常不经济且昂贵的部件。

发明内容

因此，本发明的目标是提出一种具有对应的阀布置结构的改进的燃料喷射系统。

所述目标借助于具有权利要求1的特征的组合的燃料喷射系统来实现。

本发明的有利改进方案是从属权利要求的主题。

用于内燃发动机的燃料喷射系统具有高压燃料泵和高压区域，该高压燃料泵具有压力腔室，在操作期间，为了高度加压（highly pressurizing）燃料的目的，泵活塞在压力腔室内运动，该高压区域被布置在高压燃料泵的下游并且高压燃料泵将高度加压的燃料馈送到该高压区域中。此外，燃料喷射系统包括用于将压力腔室连接到高压区域的阀布置结构，其中阀布置结构具有出口阀和限压阀，该出口阀具有出口阀闭合元件，抵抗由压力腔室施加的压力抵靠出口阀座预加载该出口阀闭合元件，该限压阀具有限压阀闭合元件，抵抗由高压区域施加的压力抵靠限压阀座预加载该限压阀闭合元件。出口阀和限压阀各自被装纳在共同阀壳体中的单独的接纳孔（receptacle bore）中，该接纳孔基本沿着阀壳体的纵向轴线从被布置在阀壳体的第一纵向端处的结合表面延伸到阀壳体内。阀壳体具有在与第一纵向端相对布置的第二纵向端处的中心流动孔。接纳孔各自借助于孔交叉部被流体连接到流动孔（flow bore）。

孔交叉部在此应该被理解为是底切部，用于阀的各单独的接纳孔通过该底切部被连接到流动孔。因此，接纳孔不被布置成与流动孔齐平，而是相对于阀壳体的纵向轴线相对于流动孔偏移，以致它们仅在其端部处部分突入到流动孔内。因此流动孔切入相应接纳孔的部分区域内。

由于流动孔和接纳孔的这种具体布置结构，可以将阀布置结构的两个阀布置成在阀壳体内基本平行且挨着彼此，并且无论如何针对整个阀布置结构实现安装空间的节省。

因此，整个组件仅能够被构造成尽可能小，并且几何串联连接会导致的液压缺点能够被避免。

流动孔总是优选地引导高压，也就是说其相对于出口阀被布置在流出侧上并且通向被布置在高压燃料泵下游的高压区域。相比之下，结合表面有利地被布置成使得当高压燃料泵处于泵送行程中时，也存在高压，不过如果高压燃料泵处于吸入行程中，则也能够在结合表面处存在低压。

接纳孔优选地被实施为盲孔并且尤其平行于彼此且平行于阀壳体的纵向轴线延伸。

借助于其中所有孔均在阀壳体内基本彼此平行地延伸的这种布置结构，能够最大程度地节省安装空间。

接纳孔有利地具有带第一孔直径的第一孔区域和带第二孔直径的第二孔区域，其中第二孔直径小于第一孔直径，其中在每种情况下，第二孔区域均形成盲孔端。

这意味着接纳孔基本从结合表面以相对大的孔直径延伸到阀壳体内，以便渐缩到盲孔的一端。这使得可以在接纳孔中形成肩部，例如，相应阀的元件被支撑在所述肩部上，这些元件例如是复位弹簧或者闭合元件。

渐缩具有如下结果，即接纳孔与流动孔的孔交叉部各自能够保持成相对小，以致阀壳体总体维持特定的基本稳定性。

在一种有利改进方案中，接纳孔被实施成几何等同的形式。这对于制造过程是有利的，因为以此方式，仅需要在阀壳体内容易地产生等同的孔。

术语“等同”将被理解为意味着关于接纳孔，在这样的等同的实施例中，它们沿着纵向阀轴线具有相同的长度并且也具有相同的孔直径。此外，它们旨在具有相同的形状，具体地、尤其，相同形状的盲孔。当存在两个接纳孔的等同的实施例时，这两个接纳孔优选地开始于相同表面，具体地开始于结合表面，该结合表面相对于阀壳体的纵向轴线垂直延伸。这两个接纳孔也有利地结束在相对于阀壳体的纵向轴线垂直的相同高度处。

流动孔优选地被实施为关于阀壳体的纵向轴线对称。在这种情况下，接纳孔特别有利地设置成关于阀壳体的纵向轴线对称。对称的布置结构或者在阀壳体内的对应孔的布置结构一方面确保了阀壳体的增加的稳定性并且另一方面确保了非常良好地利用阀壳体内的可用安装空间。

根据一种优选改进方案，借助于用于将高压存储管线连接到高压燃料泵的壳体的高压端口形成阀壳体。将高度加压的燃料从高压燃料泵传递到被布置在高压燃料泵下游的元件的高压端口通常在任何情况下均被设置在高压燃料泵的壳体上。因此，特别有利的是利用在任何情况下均被使用的这个安装空间在此提供阀布置结构。

高压端口优选地具有用于将高压端口以高压密封方式附接到高压燃料泵的壳体的第一附接区域和用于将高压存储管线连接到高压端口的第二附接区域，其中第一附接区域被形成在阀壳体的第一纵向端处，并且第二附接区域被形成在阀壳体的第二纵向端处。

高压存储管线有利地通过被称为共轨的形式形成，通常多个喷射器从其延伸，所述喷射器将高度加压的燃料喷射到内燃发动机的燃烧腔室内。

因此，通过其将高压端口连接到高压燃料泵的壳体的第一附接区域形成阀壳体的结合表面，接纳孔从该结合表面延伸到阀壳体内。连接有高压存储管线的第二附接区域因此形成其中布置有流动孔的阀壳体的区域。

第二附接区域因此优选地具有外螺纹，高压存储管线能够经由该外螺纹借助于螺纹连接被附接到高压端口。

高压端口能够例如借助于焊接连接被附接到高压燃料泵的壳体。不过，也可以想到的是，将高压端口经由螺纹连接附接到高压燃料泵的壳体上的对应抗扭防护部。

这两个阀的单独的部件（例如形成阀座的套筒、与阀座一起闭合阀的闭合元件、抵靠阀座给闭合元件施加预加应力的复位弹簧以及其上能够支撑复位弹簧的套筒）优选地被提供为单独的部件，所述单独的部件被单独地引入到相应接纳孔内且被附接在其内。这能够例如通过按压配合和/或压接配合（crimp-fit）组件来实现。

因此，高压端口能够配备为具有两个阀的单独的部件的阀壳体并且因此整体可以形成被称为料筒结构的形式，其能够在高压燃料泵的壳体外侧被检查并且之后被附接到高压燃料泵作为复合部件。

高压端口优选地沿着阀壳体的纵向轴线具有带有第一连接直径的第一高压连接区域和带有第二连接直径的第二高压连接区域，其中第二连接直径小于第一连接直径。接纳孔在此仅被布置在第一高压连接区域内。因此，高压端口优选地是具有相对大的连接直径的台阶状设计，其中设置接纳孔。因此，在第一高压连接区域内能够相应地产生安装空间来容纳这两个阀。

流动孔优选地被布置在第二高压连接区域内并且从第二高压连接区域延伸到第一高压连接区域内。

因此，高压端口的相对大的连接直径仅设置在定位有接纳孔的位置处。由接纳孔不再需要安装空间这点出发，高压端口渐缩，具体地在流动孔的区域中渐缩，在此高压端口连接到高压存储管线。因此，可以获得用于连接高压存储管线的安装空间。相应地，与两个接纳孔交叉的流动孔延伸到第一高压连接区域内，以便因而允许在其中可获得最大可能的安装空间的区域内（具体地在第一高压连接区域内）在接纳孔和流动孔之间的流体连接。

附图说明

在下文中基于附图更详细地解释本发明的实施例。附图中：

图1示出了燃料喷射系统的示意性概览图，具有高压燃料泵和高压存储管线，阀布置结构被布置在高压燃料泵和高压存储管线之间；

图2示出了来自图1的阀布置结构的纵向截面图；以及

图3示出了从上方观察的图2中的阀布置结构的平面视图。

具体实施方式

图1示出了燃料喷射系统10的示意性概览图，其中燃料12由预输送泵14从箱16输送到高压燃料泵18。燃料12在高压燃料泵18内被高度加压，其中能够通过入口阀20的对应主动致动来设定在高压燃料泵18内被加压的燃料12的量。经由包括出口阀24的阀布置结构22，被加压的燃料12之后被馈送到高压区域25，尤其是高压存储管线26，喷射器28被布置在该高压存储管线26上，被加压且被存储的燃料12能够经由该喷射器28被喷射到内燃发动机的燃烧腔室内。

高压燃料泵18有利地被实施为活塞泵并且因此具有泵活塞，在操作期间，该泵活塞在压力腔室30内以平移方式上下运动，并且借助于该运动来压缩且因此加压位于压力腔室30内的燃料12。被加压的燃料12之后从压力腔室30经由出口阀24流动到高压存储管线26中。

为了将高压存储管线26连接到优选地被布置在高压燃料泵18的壳体中的压力腔室30，优选地设置高压端口34。

为了能够在位于高压存储管线26内的燃料12中提供期望的压力，设置阀布置结构22，并且在当前实施例中，所述阀布置结构22有利地被布置在高压端口34内。高压端口34在此实现阀布置结构22的阀壳体36的功能。

在图2中以纵向截面图更详细地示出了作为阀壳体36被提供的高压端口34。

阀布置结构22具有出口阀24。该出口阀24确保仅期望的压力下的燃料12在高压存储管线26的方向上离开压力腔室30。此外，当由于高压燃料泵18的泵活塞的向下运动导致那里存在负压时，所述出口阀24阻止被压缩的燃料12的回流回到压力腔室30内。

阀布置结构22进一步包括限压阀38。所述限压阀38防止高压存储管线26内的过度压力升高，因为如果高压存储管线26内的压力超过一具体值，则特定体积流量的燃料12经由限压阀38被排放回到压力腔室30中。

高压端口34形成用于出口阀24和限压阀38的共同阀壳体。为此目的，在每种情况下均设置接纳孔40，其中在每种情况下两个阀24、38中的一个被设置在两个接纳孔40中的一个上。在当前实施例中，两个阀24、38被形成为被动阀并且相对于彼此反向并联（anti-parallel）连接。因此，出口阀24具有出口阀闭合元件42，通过复位弹簧44抵抗由压力腔室30施加的压力抵靠出口阀座46预加载该出口阀闭合元件42。如果来自压力腔室30的压力克服复位弹簧44的弹簧力，则所述出口阀24因此打开，以致燃料12能够流动通过接纳孔40并流出高压端口34。

在限压阀38中的是限压阀闭合元件48，通过复位弹簧44抵抗由高压区域25施加的压力抵靠限压阀座50预加载该限压阀闭合元件48。因此，限压阀38不打开直到来自高压区域25的压力变得大于复位弹簧44的弹簧力。

接纳孔40被布置成彼此平行且平行于阀壳体36的阀壳体的纵向轴线52。接纳孔40从在阀壳体36的第一纵向端56处的结合表面54延伸到阀壳体36内。两个接纳孔46在此均被构造成盲孔58。

居中地且尤其关于阀壳体的纵向轴线52对称地形成的流动孔62从阀壳体36的与第一纵向端56相对布置的第二纵向端60延伸到阀壳体36内。这两个接纳孔40经由孔交叉部64流体连接到该流动孔62。

出口阀24和限压阀38通常被构造成使得两者均需要类似的安装空间并且因此能够在高压端口34内彼此平行地布置，以便减少高压燃料泵18的壳体的加工和大小。两个阀24、38经由底切部（即经由孔交叉部64）经由在高压端口34内的流动孔62彼此连接并连接到高压区域25。这两个阀24、38因此彼此平行布置，但是相对于彼此反向并联连接。

因此，能够在它们通常所布置的高压燃料泵18的壳体内省去被动阀24、38的安装空间。此外，以此方式，外部组件18被制造成所谓的料筒，其被构造成平行于高压燃料泵18并且也能够在高压燃料泵18外侧被测试。

高压端口34沿着阀壳体的纵向轴线52具有第一高压连接区域66和第二高压连接区域68。第一高压连接区域66具有第一连接直径70，并且第二高压连接区域68具有第二连接直径72。第一连接直径70被构造成大于第二连接直径72。这是因为用于两个阀24、38的接纳孔40被布置在具有相对大的连接直径70的第一高压连接区域66内。仅流动孔62被布置在第二高压连接区域68内。因此第一高压连接区域66可以使得存在足够的安装空间来容纳阀布置结构22，同时高压连接部34渐缩到第二高压连接区域68。在所述位置处，高压端口34有利地具有外螺纹74，高压存储管线26能够被拧到该外螺纹74上，以便形成高压区域25。

孔交叉部64（流动孔62经由其流体连接到两个接纳孔40）位于具有相对大的外部直径70的区域内，具体地在第一高压连接区域66内。因此流动孔62从第二高压连接区域68延伸到第一高压连接区域66中。相比之下，两个接纳孔40仅被布置在第一高压连接区域66内。

两个接纳孔40被实施为台阶状盲孔58并且因此两者均具有带第一孔直径78的第一孔区域76和带第二孔直径82的第二孔区域80。第二孔直径82小于第一孔直径78，以致在每个接纳孔40内产生台阶84。

因为在所述实施例中，阀布置结构22被整体实施为料筒，所以两个阀24、38的部件被设置为单独地附接在接纳孔40内的单独的部件。因此，两个接纳孔40内的台阶84能够用于支撑这些单独的部件的元件。例如，图2中的出口阀24的复位弹簧44通过其后端被支撑在该台阶84上。用于限压阀38的接纳孔40内的台阶84用于接收阀座套筒86，限压阀座50被形成在该阀座套筒86上。

第二孔区域80形成盲孔端88，带有流动孔62的孔交叉部64被布置在该盲孔端88上。

为了能够有效地利用高压端口34内的安装空间，接纳孔40被布置成关于阀壳体的纵向轴线52对称，并且流动孔62被形成为关于阀壳体的纵向轴线52对称。

在操作期间，高压端口34在结合表面54的区域内被附接到高压燃料泵18的壳体。在所述位置处，高压端口34因此具有第一附接区域90。在其中高压端口34具有外螺纹74的区域内，高压端口34形成第二附接区域92，高压存储管线26能够被拧到该第二附接区域92。

根据出口阀24和限压阀38的实施例，接纳孔40能够被不同地构造，尤其关于其直径被不同地构造。

图3示出了在结合表面54的区域内的图2中的高压端口34的平面视图，其中能够看出，限压阀38具有比其中布置有出口阀24的接纳孔40更大的第一孔直径78。

不过，还可能的是，这两个阀24、38被构造成使得接纳孔40完全等同，也就是说不仅关于其长度和形状完全等同，而且关于其整体直径也完全等同。

Claims (8)

1.一种用于内燃发动机的燃料喷射系统（10），具有：

–具有压力腔室（30）的高压燃料泵（18），泵活塞在操作期间在所述压力腔室（30）内运动，以用于高度加压燃料（12）；

–高压区域（25），所述高压区域（25）被设置在所述高压燃料泵（18）的下游，并且所述高压燃料泵（18）将高度加压的燃料（12）馈送到所述高压区域（25）中；

–用于将所述压力腔室（30）连接到所述高压区域（25）的阀布置结构（22），其中，所述阀布置结构（22）具有出口阀（24）和限压阀（38），所述出口阀（24）具有出口阀闭合元件（42），抵抗由所述压力腔室（30）施加的压力并抵靠出口阀座（46）预加载所述出口阀闭合元件（42），所述限压阀（38）具有限压阀闭合元件（48），抵抗由所述高压区域（25）施加的压力并抵靠限压阀座（50）预加载所述限压阀闭合元件（48）；

其中，所述出口阀（24）和所述限压阀（38）各自被装纳在共同的阀壳体（36）中的单独的接纳孔（40）中，所述接纳孔（40）基本沿着所述阀壳体的纵向轴线（52）从结合表面（54）延伸到所述阀壳体（36）内，所述结合表面（54）被布置在所述阀壳体（36）的第一纵向端（56）处，

其中，所述阀壳体（36）在与所述第一纵向端（56）相对布置的第二纵向端（60）处具有中心流动孔（62），

其中，所述接纳孔（40）借助于孔交叉部（64）各自被流体连接到所述流动孔（62）。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射系统（10），

其特征在于：所述接纳孔（40）被实施为盲孔（58），并且尤其平行于彼此且平行于所述阀壳体的所述纵向轴线（52）延伸。

3.根据权利要求2所述的燃料喷射系统（10），

其特征在于：所述接纳孔（40）具有带第一孔直径（78）的第一孔区域（76）和带第二孔直径（82）的第二孔区域（80），其中，所述第二孔直径（82）小于所述第一孔直径（78），其中，在每种情况下，所述第二孔区域（80）均形成盲孔端（88），其中，所述接纳孔（40）尤其被实施成几何等同的形式。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的燃料喷射系统（10），

其特征在于：所述流动孔（62）被实施为关于所述阀壳体（36）的所述纵向轴线（52）对称，其中，所述接纳孔（40）尤其被布置成关于所述阀壳体的所述纵向轴线（52）对称。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的燃料喷射系统（10），

其特征在于：借助于用于将高压存储管线（26）连接到所述高压燃料泵（18）的壳体的高压端口（34）形成所述阀壳体（36）。

6.根据权利要求5所述的燃料喷射系统（10），

其特征在于：所述高压端口（34）具有用于将所述高压端口（34）以高压密封方式附接到所述高压燃料泵（18）的所述壳体的第一附接区域（90）和用于将所述高压存储管线（26）连接到所述高压端口（34）的第二附接区域（92），其中，所述第一附接区域（90）被形成在所述阀壳体（36）的所述第一纵向端（56）处，并且所述第二附接区域（92）被形成在所述阀壳体（36）的所述第二纵向端（60）处。

7.根据权利要求5和6中任一项所述的燃料喷射系统（10），

其特征在于：所述高压端口（34）沿着所述阀壳体的所述纵向轴线（52）具有带第一连接直径（70）的第一高压连接区域（66）和带第二连接直径（72）的第二高压连接区域（68），其中，所述第二连接直径（72）小于所述第一连接直径（70），其中，所述接纳孔（40）仅被布置在所述第一高压连接区域（66）内。

8.根据权利要求7所述的燃料喷射系统（10），

其特征在于：所述流动孔（62）被布置在所述第二高压连接区域（68）内，并且从所述第二高压连接区域（68）延伸到所述第一高压连接区域（66）内。