CN1322278A - 内燃发动机的燃料喷射装置和燃料喷射方法 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃发动机的燃料喷射装置,它设有一个压力转换器(11),其中,燃料从低压室(7)通过输送管道(21)被输入喷射嘴(1)并通过一个控制管道(9)与喷射泵(3)的高压部分(5)按时间和数量配比。

Description

内燃发动机的燃料喷射装置和燃料喷射方法

背景技术

本发明涉及一种权利要求1所述的内燃发动机的燃料喷射装置及一种权利要求15和16所述的将燃料喷射到内燃发动机的燃烧室的方法。

废气形成的加剧导致喷射压力越来越高，以便改善混合物形成和改善燃烧。由此使燃料喷射装置的机械和热负荷越来越高，此外，传动功率负荷也超比例增加，因为随着压力的增大，燃料喷射装置内的损耗也增大。

在由德国专利DE-OS19738804公开的燃料喷射装置中，一个压力转换器设置在喷射泵和喷射嘴之间，由此仅仅在喷射嘴周围存在喷射压力。燃料供给通过一个直接来自喷射泵的高压区的旁路实现。当喷射泵内压力升高，同时旁路有燃料流过时，燃料被强烈加热，这对燃料的压缩性和它的密度有不利影响。

本发明的目的在于，提供燃料喷射装置，其中，要降低喷射泵的热负荷并改善燃料喷射装置内可能的压力升高速率。此外，应降低喷射压力并同时降低喷射泵的应力和传动功率负荷。

发明的优点

按照本发明，上述目的将通过这样一种内燃发动机的燃料喷射装置来达到，它具有喷射嘴并具有一个具有高压部分的喷射泵，该喷射泵的高压部分通过一个与压力转换器的低压侧相连的控制管道和一个与压力转换器的高压侧相连的高压路径与喷射嘴形成有效连通，在此设有一个输送管道，它将燃料输送到喷射嘴，在输送管道内设有一个止回阀，它阻止燃料从喷射嘴回流到输送管道，而同时，输送管道与低压室相连。

这种燃料喷射装置具有以下优点，即喷射压力仅仅存在于压力转换器的高压侧与喷射嘴之间。同时，作用于喷射泵的压力被降低。由此，泄漏和节流损耗也被降低，这导致传动功率负荷的减少并改善了燃料喷射装置的液压效率。此外，燃料在高压区内保持凉的，因为它直接从喷射泵的低压区被输送。由此燃料的可压缩性更小，这导致喷射装置内的压力上升速率更好，而这可通过喷射嘴输送更大的流量。此外，燃料喷射装置的热学和液压方面的改善使得喷射嘴的喷射口直径更小，这改善了所有工作点的混合物形成。

在本发明燃料喷射装置的一种实施形式中，压力转换器具有一个可在一孔内移动的转换活塞，它的端面分别构成一个压力室的边界，即它的第一个较大的端面构成第一个与控制管道相连的压力室的边界，它的第二个相对的更小的端面构成第二个与高压路径相连的压力室的边界，因此，压力室可简单制造、有好的液压效率并可适合于各种应用条件。

在本发明的另一实施形式中，输送管道与第二压力室相连，因此燃料在高压区的离喷射嘴最远的部分进入并从那里被输送到喷射嘴。这具有这样的优点，即燃料喷射装置的高压区内的燃料不断由相对凉的燃料取代。

另一实施形式是，在输送管道内设有一个第一止回阀，它阻止燃料从喷射嘴到输送管道的回流，因此，喷射泵的低压室不受喷射压力作用。

在本发明一实施形式中，第一止回阀由弹簧施载，因此，在所有工作条件下，更可靠地抑制燃料从喷射嘴到输送管道的回流。

另一变化形式是，转换活塞的截面变化和压力转换器壳体的一个台阶构成减压室的边界，因此，压力转换器可能的泄漏损耗被收集并被降低。

本发明的另一实施形式是，减压室与输送管道位于低压室和止回阀之间的部分相连，因此，压力转换器的泄漏量被导回燃料喷射装置内。

在本发明的另一实施形式中，在减压室内装有一个止回弹簧，它被支撑在一个位置固定的装置上，转换活塞在此被挤压在减压室侧的截面变化处并根据控制管道、转换活塞端面的标准压力在喷射间歇将转换活塞压向它的泵侧止挡上，因此当控制管道被减压后，转换活塞被快速并与压力无关地在输送管道内回到其初始位置。此外，止回弹簧仅需要很小的装入空间。

在本发明的另一实施形式中，在连接管道内减压室和输送管道之间设有一个第二止回阀，它从输送管道到减压室方向阻断连接，因此，输送管道不受减压室内压力波动的影响。

在本发明的另一拓展实施形式中，在控制管道和输送管道之间设有一个设置成其阻断方向从控制管道到减压室的止回阀形式的冲洗阀，因此，一旦控制管道内的压力低于输送管道内的压力时由冲洗阀实现控制管道的填充。这导致在该温度区内温度水平下降，并由此改善了喷射装置的液压性能和降低了喷射泵的腐蚀危险。

在本发明的补充形式中，冲洗阀仅仅在达到控制管道和输送管道之间可调节的压差时才开启，因此在该实施形式中，转换活塞到它的初试位置的移动也是由输送管道内的压力支持的，并确保了控制管道在喷射泵和压力转换器之间的区域内尤其在高转速情况下的困难填充，因为在高转速下输送泵内的压力也是高的。

转换活塞的较大端面中的当转换活塞紧贴在它的泵侧止挡上时控制管道压力作用在其上的那部分大于转换活塞的较小端面，在输送管道内的第一止回阀和喷射泵之间设有一个具有相同阻断方向的第三止回阀，在控制管道和第一及第三止回阀之间设有一个带有一个其阻断方向从输送管道到控制管道的第四止回阀的连接管道，因此直到喷射开始前，燃料避开压力转换器而由喷射泵的高压部分被直接送入喷射嘴内。由此，喷射开始前的压力上升速率及燃烧噪声可被改善，此外，较小的预喷射量的测量通过泵侧的措施被简化。

在本发明的另一实施形式中，第三和第四止回阀组合成一个旁路阀，因此构件数量减少，而由此降低了成本。

在本发明的另一拓展形式中，设置喷射泵的低压室部分，而因此构件组数减少并仅仅需要驱动喷射泵的高压部分和低压室。

作为本发明的补充，设有一个设置成两部分的转换活塞，因此，喷射泵的制造、安装及其液压性能被改善。

在本发明的另一实施形式中设有至少两个喷射嘴，在每个喷射嘴和喷射泵分别设有一个控制管道和一个压力转换器，所有喷射嘴通过输送管道与低压室相连。

开头所述的目的将通过借助权利要求1至13所述的带有压力转换器的燃料喷射装置将燃料喷射到内燃发动机的燃烧室内的方法来达到，其中，

-控制管道的减压在喷射间歇实现，

-燃料从低压室通过输送管道被输送到喷射嘴，

-转换活塞被移动到它的泵侧止挡上，

-燃料喷射由喷射泵的高压部分控制。

在该方法中，全部喷射压力仅仅存在于喷射嘴前面，最大喷射压力增大，但同时喷射泵负荷通过压力所产生的力和温度被减小。此外，由于泄漏损失和节流损失减小，装置的液压效率被改善并因此所需的驱动功率被进一步减小。由于燃料的低弹性模量，较低的温度使得压力急速上升并在相同的输送量情况下有更大的流量流过喷射嘴。燃料喷射装置的热力学及液压的改善允许喷射嘴的喷射口直径更小并因此在所有的工作点都形成更好的混合物。

在本发明方法的一种拓展形式中，在达到控制管道与压力转换器的高压侧之间的可调压差之前，燃料喷射避开压力转换器而由喷射泵的高压部分控制，当达到控制管道与压力转换器的高压侧之间的可调压差之上时，燃料喷射借助压力转换器并由喷射泵的高压部分控制。该方法具有以下优点，即通过喷射开始前的其它喷射速率改善其燃烧噪声，而较少的预喷射量的测量通过泵侧的措施简化。

本发明的其它优点和优先的实施形式可在下面的描述、视图及权利要求中看出。

附图

本发明的实施例在图中示出并在下面进一步说明。

图1是本发明燃料喷射装置的第一实施形式的示意图；

图2是本发明燃料喷射装置的第二实施形式的示意图；

图3是本发明燃料喷射装置的第三实施形式的示意图；

图4是本发明燃料喷射装置的第四实施形式的示意图；

图5是本发明燃料喷射装置的不同实施形式组合的示意图。

优选实施例

图1示出了燃料喷射装置，它具有一个喷射嘴1和一个喷射泵3，该喷射泵具有一个高压部分5和一个低压室7。低压室7也可设置成与喷射泵3分离的泵的形式。在下面所述的实施例中，喷射泵3的低压室7和高压部分5作为一个单元示出的。也可考虑采用这样的实施形式，即低压室7与喷射泵3分开。

高压部分5通过一个控制管道9和一个高压路径10与喷射嘴1连通。在控制管道9与高压路径10之间设有一个压力转换器11。该压力转换器11在一个壳体12内具有一个第一压力室13、一个第二压力室15、一个可在一孔18内移动的单部分或多部分的转换活塞17及一个减压室19。转换活塞17可设置成单部分或多部分。两部分的转换活塞17由一个具有压力转换器11的第一压力室13的直径的第一活塞和一个具有压力转换器11的第二压力室15的直径的第二活塞。作用在第一活塞上的液压力被直接或间接传递到第二活塞上。两部分的转换活塞17比单部分的转换活塞17在制造、安装及液压性能上具有优点。

第一压力室13和转换活塞17的伸入第一压力室13的端面构成压力转换器11的低压侧。第二压力室15和转换活塞17的伸入第二压力室15的端面构成压力转换器11的高压侧。

因为转换活塞17的与喷射泵3的高压部分5液压相连的端面大于转换活塞17的伸入第二压力室15的端面，第二压力室15内的压力根据转换活塞17的两端面的比例高于喷射泵3的高压部分5的压力。

减压室19由转换活塞17的一个变化截面20和压力转换器11的一个壳体12内的台阶围成边界。

燃料从喷射泵3的低压室7通过一个输送管道21在喷射间歇被充入第二压力室。当第二压力室15及高压路径10充满燃料时，喷射过程进行期间，喷射泵3的高压部分5开始被送入燃料，压力转换器11内压力升高，而随着压力的升高实现燃料通过喷射嘴1喷射到燃烧室内。

在此，输送管道21和喷射泵3的低压室7不受第二压力室15的压力影响，在输送管道21内设有一个第一止回阀23。该第一止回阀23可设置成如图1所示那样由弹簧施载或如图2所示那样无弹簧。

本发明燃料喷射装置的高压区限于图1中虚线所代表的转换活塞17的右侧和第一止回阀23上面的区域。

在转换活塞17与压力转换器11之间出现的泄漏燃料被收集在减压室19内并伴随每次喷射过程通过连接管道25被送回输送管道21。

转换活塞17在喷射过程之后重新移回到它的初始位置。这通过以下方式实现，即控制管道9例如通过喷射泵3的高压部分5被卸压，转换活塞17在第二压力室15和减压室19内通过输送管道21受喷射泵3的低压室7作用。由于输送管道21内的压力大于被卸压的控制管道9内的压力，图1中的转换活塞17向左移动到它的泵侧止挡上。卸压不必降低到环境压力，而可降低到高于环境压力的标准压力，在卸压期间也是如此。在减压室19内可额外再设置一个止回阀。

图2中示出了本发明燃料喷射装置的第二实施形式。对于燃料喷射装置的相同构件组或组合采用了与图1相同的代码。图2所示的实施形式在减压室19内具有一个回位弹簧27，它逆喷射方向作用在转换活塞17上。回位弹簧安装在转换活塞17的变化截面20与孔18或壳体12的一个台阶之间。回位弹簧27例如可轴向环绕转换活塞17。

在该实施形式中，在连接管道25内设有一个第二止回阀29，它阻止燃料从输送管道21进入减压室19。喷射结束后，转换活塞17通过输送管道21在第二压力室15区域内的压力和回位弹簧27的作用移回到它的泵侧止挡。由于第二止回阀29的阻断作用，在转换活塞17移动期间在减压室19内产生蒸气压力。从第一压力室13或第二压力室15到达减压室19内的泄漏燃料在喷射时由第二止回阀推开。

本实施形式的优点是，输送管道12不受由于转换活塞17的移动引起的压力波动的影响。此外，回位弹簧27借助输送管道21内的压力支持作用可设置成带有较小预应力和弹簧比率并因此节省空间，

图3中示出了本发明燃料喷射装置的另一实施形式。除图1和2所示燃料喷射装置的元件和构件组外，在该实施例中还在控制管道9和运输管道21之间设有一个喷射阀31。该喷射阀由弹簧施载，因此，当输送管道21和控制管道9之间达到喷射阀的由弹簧确定的压差，如15巴时，它才开启。当达到该压差时，燃料从输送管道21被送入控制管道9。因此改善了控制管道9的填充和喷射。相对于图1和2所示实施例具有以下优点，即在燃料喷射装置的区域内，温度水平通过导入相对较凉的燃料而被降低并因此改善其液压性能。此外降低了喷射泵3的高压部分5的腐蚀危险，因为喷射装置的该部分也可更好地喷射。此外确保了内燃机在高转数下控制管道9的燃料填充。

图4示出了本发明燃料喷射装置的另一实施形式。压力转换器11在它的第一压力室13内具有一个压差部件33。该压差部件33用来仅仅当控制管道9和转换活塞17的第二压力室15之间达到确定的压差时排除泵侧止挡。这一功能例如可通过以下方式达到，即当转换活塞17在它的出事位置时，压差部件33盖住转换活塞17的伸入第一压力室13内的端面的一部分，其中，转换活塞17的剩下面大于转换活塞17的深入第二压力室15的端面。通过选择两面的比例和回位弹簧的预施压固定其压差，直至它使受输送管道21压力作用的转换活塞17的高压侧和回位弹簧27使转换活塞17克服控制管道9的压力而保持在其初始位置。此外，图4中示出了一个第三和一个第四止回阀35和37。第三止回阀35设在输送管道21内第一止回阀23和喷射泵3之间并具有和第一止回阀23相同的阻断方向。第四止回阀37设在连接管道39内控制管道9和输送管道21之间。第四止回阀37的阻断方向这样选择，即燃料不能通过连接管道39从输送管道21被送入控制管道9。连接管道25在低压室7和第三止回阀35之间与输送管道21分叉。

压差部件33及第三和第四止回阀35和37的组合作用导致当喷射开始时控制管道9内压力上升时，在压力下存在于控制管道9内的燃料首先在压力转换器11周围通过连接管道39及输送管道21的一部分被送入第二压力室15并从那里进入喷射嘴。一旦由压差部件33的有效面和转换活塞17的深入第二压力室15内的端面及回位弹簧27预应力的差达到超过回位弹簧预应力时，转换活塞17从它的初始位置移开。因此，转换活塞17的深入第一压力室13内的端面受控制管道9的压力作用。接下来压力转换器起作用，第一止回阀23阻止燃料通过输送管道21进入第二压力室15。喷射开始时的压力转换改变了燃料在第二压力室15及喷射嘴1内的压力上升速率。由此，小预喷射量的测量通过泵侧的措施被简化并可改善燃烧噪声。

图5所示的本发明燃料喷射装置的实施形式示出了图2、3和4中示出的实施形式的组合。在此需要明确的是，该实施形式可彼此任意组合。这也适合于图1所示的实施形式。

在上述、后面的权利要求及图中示出的特征可单独，也可任意组合出现。

Claims (18)

1．一种用于内燃发动机的燃料喷射装置，它具有一个喷射嘴(1)和一个具有高压部分(5)的喷射泵(3)，其中，喷射泵(3)的高压部分(5)通过一个与压力转换器(11)的低压侧相连的控制管道(9)和一个与压力转换器(11)的高压侧相连的高压路径(10)与喷射嘴(1)形成有效连接，在此，设有一个输送管道(21)，它将燃料输送到喷射嘴(1)，其特征是：输送管道(21)与低压室(7)相连。

2．按照权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征是：压力转换器(11)具有一个可在孔(18)内移动的转换活塞(17)，它的端面分别构成一个压力室的边界，即转换活塞(7)的第一个较大端面构成第一个与控制管道(9)相连的压力室(13)的边界，而转换活塞(17)的第二个较小的对面端面构成第二个与高压路径(10)相连的压力室(15)的边界。

3．按照权利要求2所述的燃料喷射装置，其特征是：输送管道(21)与压力室(15)相连。

4．按照上述权利要求之任一项所述的燃料喷射装置，其特征是：在输送管道(21)内设有一个第一止回阀(23)，它阻止燃料从喷射嘴(1)回流到输送管道(21)。

5．按照权利要求4所述的燃料喷射装置，其特征是：第一止回阀(23)由弹簧施载。

6．按照权利要求2至5之任一项所述的燃料喷射装置，其特征是：转换活塞(17)的横截面变化和一个在压力转换器(11)的型腔(12)内的台阶构成减压室(19)的边界。

7．按照权利要求6所述的燃料喷射装置，其特征是：减压室(19)通过一个连接管道(25)与位于低压室(7)和止回阀(23)之间的输送管道(21)的部分相连。

8．按照权利要求7所述的燃料喷射装置，其特征是：一个止回弹簧(27)被安装在减压室(19)内，它被支撑在一个位置固定的装置上并对转换活塞(17)在其减压室一侧的截面变化处施载，并根据控制管道(9)内、转换活塞的端面的静压力及根据第一止回阀(23)的开启压力，在喷射过程之间将转换活塞(17)挤压到它的泵侧的止挡上。

9．按照权利要求7或8所述的燃料喷射装置，其特征是：在减压室(19)和输送管道(21)之间的连接管道(25)内设有一个第二止回阀(29)，它阻断从输送管道(21)到减压室(19)的连接。

10．按照上述权利要求之任一项所述的燃料喷射装置，其特征是：在控制管道(9)和输送管道(21)之间设有一个作为止回阀从控制管道到输送管道(21)阻断方向设置的冲洗阀(31)。

11．按照权利要求10所述的燃料喷射装置，其特征是，冲洗阀(31)仅仅当达到控制管道(9)和输送管道(21)之间的可调节压力差时才开启。

12．按照上述权利要求之任一项所述的燃料喷射装置，其特征是，转换活塞(17)的较大端面中的当转换活塞(17)紧贴在它的泵侧止挡上时形成控制管道(9)压力的那部分大于转换活塞(17)的较小端面；在输送管道(21)内的第一止回阀(23)和喷射泵(3)之间设有一个具有相同阻断方向的第三止回阀(35)；在控制管道(9)和第一及第三止回阀(23,35)之间设有一个连接管道，该连接管道设有一个其阻断方向从输送管道(21)到控制管道的第四止回阀(37)。

13．按照权利要求12所述的燃料喷射装置，其特征是，第三和第四止回阀组合成一个旁路阀。

14．按照上述权利要求之任一项所述的燃料喷射装置，其特征是，低压室(7)是喷射泵(3)的一部分。

15．按照上述权利要求之任一项所述的燃料喷射装置，其特征是，转换活塞(17)设置成两部分。

16．按照上述权利要求之任一项所述的燃料喷射装置，其特征是，设有至少两个喷射嘴(1)，在每个喷射嘴(1)和喷射泵(3)之间各设有控制管道(9)和一个压力转换器(11)，所有喷射嘴(1)通过输送管道(21)与低压室(7)相连。

17．借助按照权利要求1至16之任一项所述的燃料喷射装置将燃料喷射到内燃发动机的燃烧室内的方法，其特征是，

-在喷射间歇对的控制管道(9)进行减压，

-通过输送管道(21)将燃料从低压室(7)输送到达喷射嘴(1)，

-移动转换活塞(17)到它的泵侧止挡上，

-通过喷射泵(3)的高压部分(5)控制燃料喷射。

18．按照权利要求17所述的方法，其特征是，

-在达到控制管道(9)与压力转换器(11)的高压侧之间的可调压差之前，燃料喷射避开压力转换器(11)而由喷射泵(3)的高压部分(5)控制，

-当达到控制管道(9)与压力转换器(11)的高压侧之间的可调压差之上时，燃料喷射借助压力转换器(11)并由喷射泵(3)的高压部分(5)控制。

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