CN1118411A - 往复活塞式内燃机的燃料喷射装置 - Google Patents

Abstract

喷射装置(1)用一个受压力燃料驱动的计量活塞(3)工作，该活塞被制成一差动活塞，其背侧(31)连通高压至2000巴以上的高压燃料，并受其作用。一控制活塞，被一电控液压驱动装置(6，61；7)，在二端位量之间来回移动，它具有燃料导向件(41，42)，燃料经该件由燃料泵(8，81)输到计量空间(30)，或由后者输到内燃机(50)的气缸(52，53)。控制或导向件(41，42)即一些槽和孔被这样配置，在任何位置上，均不连通到高压燃油泵(8，81)及气缸(52，53)的喷嘴(51)。

Description

往复活塞式内燃机的燃料喷射装置

本发明涉及一种往复活塞式内燃机的燃料喷射装置，它具有一计量活塞和一控制活塞，一些导向件用于控制计量活塞，一压力燃料输送道通至计量活塞。在该种喷射装置中，例如在柴油机内，燃烧燃料在高压下被喷入气缸内。

该喷射过程在一个极特定的周期内产生，即在正确的时刻和以正确的量喷射。由凸轮控制的传统的燃烧喷系统从机械学观点来看是复杂的，此外，例如就燃料消耗和排放的最佳化来说，其适应性是有限的。类似的喷射系统，诸如上述的这种，对客车和载重汽车来说是已知的，然而，所有这些系统均不适于用重油工作，它们仅仅具有一种纯时控燃料量的计量，而高压燃料源对泄漏未予防止。

本发明的主要目的是要提供一种喷射过程改善的喷射装置。

按照本发明，该种喷射装置的特点在于计量活塞被制成差动活塞，其后侧经腔道恒与燃料输送道相连；控制活塞具有燃料导向件，能确保两端位置处于其孔内，其中，在第一端位置上通往计量活塞前侧的燃料输送通路是敞通的，而自计量活塞前侧到往复活塞式内燃机气缸喷咀的燃料腔道是关闭的；在第二端位置上，通往计量活塞前侧的燃料输送通路是关闭的，而自计量活塞前侧到往复活塞式内燃机气缸喷咀的燃料腔道是敞开的。

在本发明的改善的喷射装置，燃料喷射是由一控制活塞和一计量活塞来控制和捡侧的。

该控制活塞以液压操作为好，借助于一电动液压阀沿一个方向变换。如果出于双重保险希望控制活塞受机械驱动，那么也是可能的。

也可以沿另一方向组成相应的结构配置，即利用压力燃料借助于具有控制燃油或一弹簧的一种单独的液压控制系统可进行沿另一方向的操作。

该控制活塞控制燃料输入计量活塞以及燃料自计量活塞空间输出到发动气缸的喷咀。诸如槽和孔的导向件被这样配置，在控制活塞的任何位置上，燃料流入计量活塞以及流出到气缸喷咀均是不接通的。

为了开始喷射，控制活塞须自其座上提起，这样，便出现了自高压燃料源到喷咀的直接连通。计量活塞处在该连接通道内，在喷射过程中被燃料向前推动。其横截面积增大的通道实际上是被喷燃料的容积。该通道例如用一感通道传感器被纪录下来，在电控制器内被处理，并作为喷射结束的信号被送至预控阀。此时使控制活塞产生反向运动，这样，其座的密封，自高压燃料源到喷咀的连接中断了，从而喷射结束。

这样，利用计量活塞实现了一种容积喷射。例如，即使在喷咀部分阻塞或因故障而破坏的情况下，喷射容积仍能保持不变，而假如用纯粹的时控喷射，那是不可能的。连同一点燃压力测量装置一起，用本发明的喷射装置能将点燃压力调节到容许值，因此，总是保持最佳的燃料消耗。

该计量活塞实现了另一目的，在控制失灵或控制活塞阻塞的情况下，该计量活塞将喷射容积限定为在运转期间所提供的最大的容积。在此情况下，该电控制器经计量活塞的通道测量可以判定出现了太多的喷射。于是便能抑制和指示下一次和下下次的喷射。

当这种损害出现时，在喷射管路中的压力便能建立起来，因为所述控制活塞并不绝对密封高至2000巴以上的高压燃料。为了防止这点，可用一卸压控制阀使管路卸压。这就避免了非控喷射。另外，例如，利用计量活塞通道传感器也可间接确定损坏的喷咀，因在此情况下，在喷射过程中，计量活塞速度变得比通常的大。利用这一信号，控制电路能抑制喷入带有损坏喷咀的气缸的燃料量，如果需要，降低整个发动机负荷和/或用显示装置指示其缺陷。

对计量活塞通道测量元件的信号须附加一导前值，这样，可用控制活塞准时关闭燃料输送，这能获得一种均称的调正，并防止超过由调速器要求的喷射容积。在发动机起动时，这一导前值是个用程序储存的近似值。起动后，该值经适当调正继续适于瞬态。

无疑能使具有单个计量活塞的喷射装置用于多个控制活塞，其中，燃料输送到计量活塞空间应顺次沿所有控制活塞被导向。在该种结构配置中，燃料仅能流入计量活塞空间，此时通往喷咀的所有燃料管路被关闭。另一方面，当所有控制活塞开启时，喷射才能产生。

采用该新的喷射装置，便能实现一种非传统的防漏的容积式精确工作的喷射装置。

该喷射装置借助于计量活塞工作，该计量活塞被制成一差动活塞，并为压力燃料所驱动，计量活塞的后侧连通于高至2000巴以上的压力燃料，并受其作用。一控制活塞在一个能被电控的液力驱动装置二端位置之间来回移动。该控制活塞具有燃料导向件，燃料自燃料泵经该导向件被输送到计量空间，或自计量空间输送到往复活塞式内燃机的气缸。这些导向件，即槽和孔，最好这样配置，即在任何位置上，均不同时接通到高压燃料泵及气缸的喷咀。

现在参照各附图，下面叙述和说明本发明的实施例，即喷射装置的实施例及其功能，其中：

图1为简略和局部剖开的第一喷射装置；

图2为简略和局部剖开的第二喷射装置；

它不同于图1中的装置是由于其控制活塞的实施例不同。

图1和2简略和局部表示了被剖开的喷射装置1，它由高压泵8和蓄压器81供应燃料。燃料流入腔2的分支腔道21，通至构成差动活塞的计量活塞3的后侧，并分支出主腔道22，引导燃料经控制活塞4的槽41流到计量活塞空间30内的流入腔道部23。当操作具有一输送道和回流道的控制液压传动装置6的控制阀61时，由于控制油在压力作用下，控制活塞4的表面端43沿向下方向移动。该预控阀自调节器电子线路7接收确保燃料喷射过程在正确的时刻以正确的燃料量进行的控制指令。这样，信号由发动机曲轴上的角度传感器71传输到调节器电子线路。感应操作的传感器72将有关计量活塞3位量的信号传输到调节器电子线路7。从而能确定和改变每一喷射过程中燃料的喷射量。

在控制活塞向下移动的同时，在主腔道22和流入腔道区23之间的连通被阻断了。此后，输出腔道24经控制活塞4中的槽42连通到通至柴油机气缸53的喷咀51的喷射腔道25。计量活塞3由于经腔道21的燃料施加在计量活塞后端31上的压力而移动。该燃料被喷入到发动机5的气缸空间52内。

如果预控阀61是关闭的，而控制油的回路是敞开的，此时控制活塞4被燃料压力及作用在控制活塞4的表面端44上的弹簧向力上推动。对腔道25的燃料输送中断，因而完成燃料喷射过程。

例如，在图1的控制活塞上，有5个密封部位连续密封高压燃料。最重要的密封部位，尤其是跟喷油咀连接的密封部位，被制成一座阀45。这样，跟喷油咀的连接部25便不处于各喷射过程之间的压力之下。阀座45在关闭状态下是完全密封的。由于这点，能防止非控喷射。在其余的密封处46，控制活塞4采用了密配合，轻微泄漏的燃料流是可以接受的，并经回流腔道27重新流回到燃料箱。

图2表示一个仅有二密封部位46′的控制活塞4′，其中，仅产生极小量的泄漏。在该实施例中，三个密封部位连续密封高压燃料。该实施例具有一个比实施例1更高的液压效率。喷射装置由于较小的泄漏流也被加热得少。

在控制活塞于任何位置上阻塞的情况下，在腔道22和25之间的密封状况变坏。为防止不希望的压力升高和不希望的随后喷射，腔道25中的压力通过开启卸压阀80来降低。

为获得较长寿命的控制活塞4，其表面经淬火处理。为做到这点，可采用任何适当的淬火工艺。控制活塞及相配的套筒可这样制成，当它们磨损时，能容易被更换。这样，该套筒可作为一个锥体被插入壳体内，使套筒连同控制活塞作为一个完整的控制组件来更换成为可能和容易。

利用一个控制活塞，能同时驱动复往活塞式内燃机气缸的多个喷咀。尤其当采用一种快速预控阀61时，喷射过程的控制能以最佳方法适合发动机全负荷或部分负荷运转期间的要求。

此外，具有相关预控阀和喷射阀的多个控制活塞可配置一计量活塞。在以情况下，气缸的各喷咀能被临时个别驱动。

调节器电子线路的发送器72最好以感应方式工作。然而，其它以电容、光、磁或另外方式工作的测量系统都适于监控和测量计量活塞的位置。为使滞后时间，即系统的滞后对喷射装置操作精度的影响减至最小，可用适当的补偿来调节适当的喷射容积。

计量活塞的实际位置和实际速度的监控在任何时刻可跟其设定位置和设定速度作比较。

电子线路可从偏差值、即设定值和实际值之间的差异中推断出燃料是否喷射得太多或太少，或者是否燃料喷射太快或太慢。这些偏差的大小，例如，能用于获得一个发出警告信号的预设限定值，以抑制受影响气缸的喷射，并降低发动机功率。

在所示例子中，控制活塞顺关闭方向受高压燃料驱动，在一个实施例中，它另外受一弹簧驱动。然而，为驱动控制活塞，也可以有其它适当的驱动形式，例如，一个同样沿关闭方向而不是沿开启方向的单独的液压驱动装置。在这些例子中，控制装置均被描写和表示成一整体件。然而能方便地由几个部件构成，甚至能由不同的材料或由不同处理的材料构成。此时这些各别的部件能相互刚性连接，或由于在控制活塞上的压力和受力状况只是连续地相互接触。也可设想用一机械凸轮轴和一液压齿杆来操作控制活塞。然而，这仅仅是在液压装置失灵或故障的情况下作为备用。

柴油机中的喷射装置以处于400巴至2000巴以上范围内的燃料压力工作，而液压控制回路用的压力，例如，能以处于100至400巴范围内的压力来工作。

所示喷射装置能用于柴油和重油的喷射。这就容许冷机以柴油起动，而一旦达到为重油所需的较示的运转温度，便转换到用重油。

Claims (13)

1.往复活塞式内燃机(5)燃料喷射的喷射装置(1)，具有一计量活塞(3)和一控制活塞(4)，导向元件(41，42)用于控制计量活塞(3)，一输送管路(2，22，23)用于将压力燃料输送到计量活塞(3)，其特征在于，

该计量活塞(3)被制成一差动活塞，其后侧(30)经腔道(21)恒与燃料源(8，81)连通；

控制活塞(4)具有燃料导向件(41，42)，并能确保二端部位置处于其孔内，其中，在第一端位置上，燃料通至计量活塞(3)前侧的输送通道是敞通的，而自计量活塞(3)前侧到往复活塞式内燃机(5)气缸(52，53)的喷咀(51)的燃料腔道是关闭的；

在第二端位置上，燃料通至计量活塞(3)前侧的输送通道(2，22，23)是关闭的，而自计量活塞(3)的前侧到往复活塞式内燃机(5)气缸(52，53)的喷咀(51)的燃料通道(24，25)是敞通的。

2.按权利要求1所述的喷射装置(1)，其特征在于控制活塞上的导向件(41，42)及要被操作的燃料腔道(2，22，23；24，25)是这样配置的，在任何位置上，自蓄压器(81)到计量活塞空间(30)的燃料腔道(2，22，23)以及自计量活塞空间(30)到喷射阀(51)的燃料腔道(24，25)都不是同时接通的。

3.按权利要求1或2所述的喷射装置(1)，其特征在于控制活塞(4)有一电子液压控制器(7；6，61)。

4.按权利要求3所述的喷射装置，其特征在于具有一个用于监控计量活塞(3)瞬时位置的装置及一个用于计量活塞(3)的实际位置和/或实际速度跟一预设的位置和/或速度比较的装置(32，72)。

5.按权利要求1至4之一的喷射装置(1)，其特征在于具有一个或多个高压泵(8)和一个或多个蓄压器(81)。

6.具有多个按权利要求1至5之一的喷射装置(1)的多路喷射装置，其特征在于将燃料喷入内燃机(5)的多个气缸(52，53)内。

7.按权利要求6所述的多路喷射装置，其特征在于控制活塞(4)的数量多于计量活塞(3)的数量。

8.按权利要求7所述的喷射装置，其特征在于，相应于单个气缸(52，53)的多个喷咀(51)有一个计量活塞(3)。

9.按权利要求7或8的多路喷射装置，其特征在于于依次多个或全部控制活塞(4)的导向件(41，42)引导燃料顺次到一个气缸(52)的多个喷咀(51)。

10.按权利要求1至9之一所述的喷射装置，其特征在于用于将柴油或重油喷入往复活塞式内燃机(5)的气缸(52)内。

11.按权利要求4至10之一所述的喷射装置，其特征在于具有一个根据相应的实际值和设定值之间的比较，用于调节所述喷射速度和/或喷射量的适当的喷射调节装置(7，32，72)。

12.具有按权利要求1至11之一所述的喷射装置(1)的往复活塞式内燃机(3)。

13.按权利要求1至11之一所述的喷射装置(1)或按权利要求12所述的往复活塞式内燃机(5)的喷射装置(1)的控制活塞(4)，其特征在于仅具有二个或三个间隙密封区(46)和一个阀座区(45)。

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