CN1466654A - 用于内燃机的燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

该燃料喷射装置为内燃机的每个汽缸具有一个带有泵工作室(22)的燃料高压泵(10)和一个与该燃料高压泵连接的燃料喷射阀(12)。燃料喷射阀(12)具有第一喷射阀元件(28)，通过该第一喷射阀元件控制至少一个第一喷射孔(32)，该第一喷射阀元件可通过在泵工作室(22)中产生的压力克服一个闭合力向打开方向(29)运动。一个第二喷射阀元件(128)可在空心构成的第一喷射阀元件(28)内移动，通过该第二喷射阀元件控制至少一个第二喷射孔(132)，该第二喷射阀元件可通过存在于压力室(40)中的压力克服一个闭合力向打开方向(29)运动，其中，第二喷射阀元件(128)至少间接地被存在于一个充有燃料的控制室(50)中的压力加载，该压力由一个压力源(52)根据内燃机运行参数产生，由此，第二喷射阀元件(128)保持在其闭合位置中或者可以打开。

Description

用于内燃机的燃料喷射装置
现有技术
本发明涉及一种如权利要求1所述的用于内燃机的燃料喷射装置。
通过EP 0957261 A1已知一种这样的燃料喷射装置。该燃料喷射装置对于每个内燃机汽缸具有一个燃料高压泵。该燃料高压泵具有一个被内燃机在行程运动中驱动的泵活塞，该泵活塞限定一个泵工作室，该泵工作室与燃料喷射阀的压力室连接。燃料喷射阀具有一个喷射阀元件，至少一个喷射孔通过该喷射阀元件被控制，并且，该喷射阀元件可通过在压力室中作用的压力克服一个闭合力向打开方向运动。为了控制燃料喷射阀，通过一个电控的控制阀控制泵工作室与一个卸载室的连接。如果泵工作室中以及燃料喷射阀压力室中的压力达到打开压力，则喷射阀元件向打开方向运动并将该至少一个喷射孔释放。通过该喷射阀元件控制的喷射横截面始终大小不变。这使得不能在所有内燃机运行条件下达到最佳的燃料喷射。
本发明优点
与此相对，具有权利要求1特征的本发明燃料喷射装置的优点是，可以通过第二喷射阀元件根据内燃机运行参数借助至少一个第二喷射孔释放或封闭附加喷射横截面，使得喷射横截面能够最佳地与内燃机运行条件适配。在此，以简单方式通过由输送泵根据运行参数在控制室中产生的压力进行对喷射横截面的控制。
在从属权利要求中给出本发明燃料喷射装置的有利构造和扩展。在按照权利要求3的构造中，为了闭锁第二喷射阀元件，这通常发生在内燃机低负荷和/或低转数时，不要求控制室中的压力提高，而为了使第二喷射阀能够进行打开运动，这通常发生在内燃机高负荷和/或高转数时，输送泵所要求的驱动功率较少涉及重量。按照权利要求4的构成使得第一喷射阀元件的打开压力也能够根据内燃机运行参数通过控制室中的压力改变。在按照权利要求7的构成中，为了闭锁第二喷射阀元件，这通常发生在内燃机低负荷和/或低转数时，要求控制室中的压力提高，在高负荷和/或转数时，不要求控制室中的压力提高，使得在此由于输送泵产生的小的压力对燃料高压泵和输送泵的过载起到阻止作用。
附图
在附图中示出本发明的多个实施例并且在下面的说明中详细解释。图1以示意图示出一个用于内燃机的燃料喷射装置的第一实施例，图2以放大图示出燃料喷射装置在图1中用II标明的局部，图3以放大图示出燃料喷射装置在图1中用III标明的局部，图4示出燃料喷射装置第二实施例在图1中用II标明的局部和图5示出燃料喷射装置随时间的燃料喷射量变化曲线。
实施例说明
在图1至4中示出一个用于机动车内燃机的燃料喷射装置。该内燃机最好是一个自点火内燃机。该燃料喷射装置作为所谓泵-喷嘴系统或作为泵-管道-喷嘴系统构成并且为内燃机的每个缸分别具有一个燃料高压泵10和一个与该燃料高压泵连接的燃料喷射阀12。在作为泵-管道-喷嘴系统构成的情况下该燃料高压泵10安置得离开燃料喷射阀12并且通过管道与它连接。在所示的实施例中，燃料喷射装置作为泵-喷嘴系统构成，在此，燃料高压泵10与燃料喷射阀12直接相互连接并且形成一个结构单元。该燃料高压泵10具有一个在一个泵体14的缸孔16中被密封地导行的泵活塞18，该泵活塞被内燃机凸轮轴的一个凸轮20逆着一个复位弹簧19的力沿行程运动驱动。泵活塞18在缸16中限定一个泵工作室22，在该泵工作室中，在泵活塞18进行输送行程时燃料在高压下被压缩。在泵活塞1 8进行抽吸行程时，来自机动车燃料贮存箱24的燃料以未详细示出的方式被输送给该泵工作室22。
燃料喷射阀12具有一个阀体26，该阀体可以多件式构成，在该阀体中，一个第一喷射阀元件28在一个孔30中被可纵向移动地导行。如在图2中所示，阀体26在其朝向内燃机汽缸燃烧室的端部区域上具有至少一个、优选多个第一喷射孔32，这些喷射孔分布安置在阀体26的圆周上。第一喷射阀元件28在其朝向燃烧室的端部区域上具有一个例如大致呈锥形构成的密封面34，该密封面与一个在阀体26中在其朝向燃烧室的端部区域中构成的阀座36配合作用，第一喷射孔32自该阀座或在该阀座之后引出。在阀体26中，在喷射阀元件28与孔30之间朝向阀座36具有一个环形室38，该环形室在其背离阀座36的端部区域中通过孔30的一个径向扩宽部过渡到一个包围第一喷射阀元件28的压力室40中。第一喷射阀元件28在压力室40的高度上通过一个横截面收缩部具有一个压力肩42。一个预紧的第一闭合弹簧44作用在第一喷射阀元件28背离燃烧室的端部上，第一喷射阀元件28被该闭合弹簧朝向阀座36压紧。该第一闭合弹簧44安置在阀体26的一个第一弹簧室46内，该弹簧室连接在孔30上。
燃料喷射阀12的第一喷射阀元件28空心构成，在该燃料喷射阀中，一个第二喷射阀元件128在一个在喷射阀元件28中同轴心地构成的孔中可移动。通过第二喷射阀元件128控制阀体26中的至少一个第二喷射孔132。该至少一个第二喷射孔132在喷射阀元件28，128的纵轴线方向上相对于所述至少一个第一喷射孔32朝向燃烧室偏移地安置。第二喷射阀元件128在其朝向燃烧室的端部区域上具有一个例如大致呈锥形的密封面134，该密封面与一个在阀体26中在其朝向燃烧室的端部区域中构成的阀座136配合作用，第二喷射孔132自该阀座或在该阀座之后引出。第二喷射阀元件128可以两部分地构成，具有一个具有密封面134、朝向燃烧室的部分和一个离开燃烧室地连接在该第一部分上的第二部分。在第二喷射阀元件128的燃烧室侧端部附近，在该喷射阀元件上构成一个压力面142，在第一喷射阀元件打开的情况下，存在于压力室40中的压力作用在该压力面上。
如在图1和3中所示，在阀体26中构成一个离开燃烧室地连接在第一弹簧室46上的第二弹簧室146，在该第二弹簧室中安置了一个作用在第二喷射阀元件128上的第二闭合弹簧144。第二弹簧室146在直径上比第一弹簧室46略小地构成。第一喷射阀元件28的端部伸入到第一弹簧室46中并且支承在第一闭合弹簧44上。第一闭合弹簧44以其背离第一喷射阀元件28的端部支承在一个安置在第一弹簧室46与第二弹簧室146之间的轴套47上。轴套47又支承在一个在由第一弹簧室46到第二弹簧室146的过渡部上通过直径收缩部构成的环形突肩上。轴套47可以被压入第一弹簧室46中并从而被固定，或者可以在第一弹簧室46中沿第一喷射阀元件28纵轴线方向移动。第二喷射阀元件128穿过轴套47伸入到第二弹簧室146中并且通过一个弹簧座147支承在第二闭合弹簧144上。第二闭合弹簧144以其背离第二阀元件1 28的端部支承在第二弹簧室146的底上。在第一弹簧室46与第二弹簧室146之间一方面通过轴套47、另一方面通过弹簧座147限定一个控制室50。
一个通道48自泵工作室22通过泵体14和阀体26通入燃料喷射阀12的压力室40中。通过一个电控的阀23控制泵工作室22与一个卸载室的连接，可以例如至少直接将燃料贮存箱24用作卸载室，或者可以将一个其中保持了与燃料贮存箱24相比略提高的压力的区域用作卸载室。一旦不要进行燃料喷射，则通过由一个电控装置54控制的控制阀23将泵工作室22与卸载室的连接打开，使得在泵工作室22中不能建立高压。如果要进行燃料喷射，则通过控制阀23将泵工作室22与卸载室分隔开，使得在泵活塞18进行输送行程时能够在泵工作室22中建立高压。控制阀23可以作为电磁阀或作为压电阀构成。
在图1至3中按照第一实施例示出燃料喷射装置。在此，控制室50与一个例如呈输送泵52形式的压力源连接，该输送泵将燃料从燃料贮存箱24中抽吸出。由输送泵52产生的输送压力根据内燃机运行参数如特别是负载、转数、温度以及可能的其它参数控制。可以规定，输送泵52的运行，特别是其转数，通过一个控制装置54根据这些运行参数控制。也可以规定，在控制室50与输送泵52之间的连接中设置一个限压阀56，该限压阀56通过控制装置54控制并且将由输送泵52产生的输送压力限制在一个预定值上。在阀体26中构成一个通入控制室50中的通道58，控制室50通过该通道与输送泵52连接。可以规定，通道58一直延续到控制阀23并且在泵活塞18进行抽吸行程时和在控制阀23打开的情况下也由输送泵52通过该通道58将燃料输送到泵工作室22中。在此，通道58和输送泵52的压力侧也起到卸载室的作用，泵工作室22可通过控制阀23与该卸载室连接以控制燃料喷射。优选为内燃机所有缸的燃料喷射装置只设置一个输送泵52。
通过第二闭合弹簧144将第二喷射阀元件128的密封面134压向阀体26中的第二阀座136。存在于控制室50中的压力通过弹簧座147产生一个抵制闭合弹簧144的力作用在第二喷射阀元件128上的力。第二闭合弹簧144具有大的预紧力，因而，如果控制室50中压力低，即使在燃料喷射阀12的压力室40中的压力高的情况下该闭合弹簧也能够将第二喷射阀元件128保持在其闭合位置中，只有在控制室50中存在一个提高了的压力时第二喷射阀元件128才可以打开。如果轴套47固定在第一弹簧室46中，则存在于控制室50中的压力不对第一喷射阀元件28产生作用。但如果轴套47是可移动的，则随着控制室50中的压力增高，通过形成第一闭合弹簧44的支座的轴套47的移动，第一闭合弹簧44的预压力提高，从而第一喷射阀元件28的打开压力提高。
下面按照第一实施例解释燃料喷射装置的功能。在泵活塞18进行抽吸行程时，控制阀23打开，这样，燃料从燃料贮存箱24到达泵工作室22中。在泵活塞18进行输送行程时，通过控制阀23闭合使得泵工作室22与卸载室分隔开并且在泵工作室22中建立高压确定开始燃料喷射。根据内燃机运行参数调整由输送泵52产生并且存在于控制室50中的压力。如果由输送泵52在控制室50中产生一个小的压力，则第二喷射阀元件128通过第二闭合弹簧144以大的力以其密封面134压向阀座136。如果泵工作室22中以及燃料喷射阀12的压力室40中的压力这样高，使得由该压力通过压力肩42产生在第一喷射阀元件28上的压力大于第一闭合弹簧44的力，则通过第一喷射阀元件28以其密封面34从阀座36上抬起和所述至少一个第一喷射孔32释放使得燃料喷射阀12打开。由第二闭合弹簧144作用在第二喷射阀元件128上的闭合力大于由存在于压力室40中的压力通过压力面142作用在第二喷射阀元件128上的力，使得第二喷射阀元件128保持在其闭合位置中。这样，在燃料喷射阀12上借助第一喷射孔32只打开整个喷射横截面的一部分，使得相应地只喷射一个小的燃料量。
如果第二喷射阀元件128也要打开，则由输送泵52在控制室50中产生一个提高的压力，该压力通过弹簧座147作用在第二喷射阀元件128上并且向打开方向29支持由存在于压力室40中的压力通过压力面142产生在第二喷射阀元件128上的力。如果控制室50中由输送泵52产生的压力和控制室40中由泵活塞18产生的压力足够高，则除第一喷射阀元件28之外第二喷射阀元件128也附加打开并且将第二喷射孔132释放。这样，燃料喷射阀12上的整个喷射横截面被释放，喷射一个较大的燃料量。通过控制阀23的打开确定燃料喷射结束，由此，泵工作室22与卸载室连通并且在泵工作室中不再能够建立高压。
可以规定，通过第一喷射孔32和第二喷射孔132形成的喷射横截面至少近似地大小相等，这样，当只有第一喷射阀元件28打开时整个喷射横截面的一半被释放。或者也可以规定，第一喷射孔32比第二喷射孔132形成更大或更小的喷射横截面。
在图5中示出燃料喷射量Q在一个喷射周期中在时间t上的变化曲线。可以规定，在燃料喷射开始时在控制室50中调整出一个小的压力，使得在泵活塞18的输送行程还小时首先只有第一喷射阀元件28打开并且在燃料喷射阀12上只有总喷射横截面的一部分被释放。则只通过第一喷射孔32进行小燃料量的提前喷射，这在图5中用一个喷射阶段I表示。在泵活塞18的输送行程增大时，能够在控制室50中调整出一个提高的压力，使得第二喷射阀元件128也附加打开并且在燃料喷射阀12上整个喷射横截面被释放。则通过第一喷射孔32和第二喷射孔132进行大燃料量的主喷射，这在图5中用一个喷射阶段II表示。可以选择性地或附加地规定，在燃料主喷射开始时这样调整控制室50中的压力，使得只有第一喷射阀元件28打开并且所述至少一个第一喷射孔32释放，以后在燃料主喷射期间才这样调整控制室50中的压力，使得第二喷射阀元件128也打开并且所述至少一个第二喷射孔132释放。由此，如在图5中对于喷射阶段II所表示的那样达到阶梯式的燃料主喷射，在这里，开始时通过第一喷射孔32每单位时间喷射一个小的燃料量，以后在燃料主喷射期间才通过第一和第二喷射孔32，132每单位时间喷射一个大的燃料量。在此，第二喷射孔132被释放的时间点通过控制室50中的压力确定。在图5中以虚线表示出控制室50中的压力对燃料喷射量提高的可能影响。通过作用在第二喷射阀元件128上的第二闭合弹簧144也与控制室50中的压力无关地使得第二喷射阀元件128比第一喷射阀元件28略迟地才打开，如在图5中用连续线示出的喷射阶段II，但其中通过存在于控制室50中的压力可以改变第二喷射阀元件128打开的时间点。此外还可以规定，在确定的内燃机运行参数下，特别是在低负载和/或转数时，如果只喷射一个小的燃料量，在泵活塞18的整个输送行程上只有第一喷射阀元件28打开，第二喷射阀元件128保持关闭。
如果轴套47在第一弹簧室46中可移动，则随着控制室50中的压力提高，作用在第一喷射阀元件28上的闭合力也提高。如果控制室50中的压力如在前面说明的随着泵活塞18输送行程增大和随着内燃机负载和/或转数增加而提高，则第一喷射阀元件28的打开压力也提高，这是压力室40中的压力，在该压力时第一喷射阀元件28打开。这样，不需要额外的耗费就能够使得第一喷射阀元件28的打开压力根据内燃机运行参数改变。
在图4中截取局部示出燃料喷射装置的第二实施例，在此，基本结构与在第一实施例中相同。但与第一实施例不同的是在第二实施例中控制室的安置有所改变。在此，控制室由第二弹簧室246构成并且通过第二喷射阀元件128的作为活塞构成的弹簧座147限定边界。轴套47固定在第一弹簧室46中并且不被存在于控制室246中的压力加载。存在于控制室246中的压力通过弹簧座147作用在第二喷射阀元件128上并且支持第二闭合弹簧144的力。在阀体26中构成的通道58通入控制室246中，该通道与输送泵52连通。如果在控制室246中存在一个小的压力，则在第二喷射阀元件128上作用一个小的闭合力，该闭合力主要由第二闭合弹簧144的预紧力产生。如果在控制室246中存在一个增高了的压力，则在第二喷射阀元件128上作用一个增高了的闭合力。
燃料喷射装置第二实施例的功能基本上与第一实施例相同，但根据内燃机运行参数，特别是在低负载和/或转数时，如果只要打开第一喷射阀元件28而第二喷射阀元件128要保持关闭并且只要释放整个喷射横截面的一部分，则由输送泵52在控制室246中调整出一个增高的压力。相应地，根据内燃机运行参数，特别是在高负载和/或转数时，如果要第一喷射阀元件28和第二喷射阀元件128打开并且要释放整个喷射横截面，则由输送泵52在控制室246中调整出一个低的压力。

Claims (10)

1.用于内燃机的燃料喷射装置，为内燃机的每个汽缸具有一个燃料高压泵(10)和一个与该燃料高压泵连接的燃料喷射阀(12)，其中，燃料高压泵(10)具有一个由内燃机在行程运动中驱动的泵活塞(18)，该泵活塞限定一个泵工作室(22)，该泵工作室与燃料喷射阀(12)的一个压力室(40)连接，其中，燃料喷射阀(12)具有至少一个第一喷射阀元件(28)，通过该第一喷射阀元件控制至少一个第一喷射孔(32)，该第一喷射阀元件可通过存在于压力室(40)中的压力克服一个闭合力向打开方向(29)运动，并且具有一个电控的第一控制阀(23)，通过该控制阀控制泵工作室(22)与一个卸载室的连接，其特征在于，燃料喷射阀(12)具有一个在空心构成的第一喷射阀元件(28)内被可移动地导行的第二喷射阀元件(128)，通过该第二喷射阀元件控制至少一个第二喷射孔(132)，该第二喷射阀元件可通过存在于压力室(40)中的压力克服一个闭合力向打开方向(29)运动，并且，第二喷射阀元件(128)至少间接地被存在于一个充有燃料的控制室(50；246)中的压力加载，该压力由一个压力源(52)根据内燃机运行参数产生，由此，至少第二喷射阀元件(128)的打开压力是可改变的。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射装置，其特征在于，为内燃机的所有缸设置一个共同的压力源(52)。
3.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于，第二喷射阀元件(128)被存在于控制室(50)中的压力至少间接地、对闭合力起反作用地加载，使得作用在第二喷射阀元件(128)上的闭合力随着控制室(50)中的压力增高而减小。
4.根据权利要求3所述的燃料喷射装置，其特征在于，作用在第一喷射阀元件(28)上的闭合力由一个第一闭合弹簧(44)产生，并且，第一喷射阀元件(28)或者其第一闭合弹簧(44)的一个支座(47)至少间接地被控制室(50)中的压力以支持闭合弹簧(44)的方式加载，使得作用在第一喷射阀元件(28)上的闭合力随着控制室(50)中的压力增高而提高。
5.根据权利要求3或4所述的燃料喷射装置，其特征在于，作用在第二喷射阀元件(128)上的闭合力由一个第二闭合弹簧(144)产生，其中，第二喷射阀元件(128)经过一个活塞(147)支承在第二闭合弹簧(144)上，该活塞以其背离第二闭合弹簧(144)的端面限定控制室(50)的边界。
6.根据权利要求3至5之一所述的燃料喷射装置，其特征在于，在内燃机低负载和/或转数时，通过压力源(52)在控制室(50)中产生一个小的压力，使得第二喷射阀元件(128)保持在一个闭合位置中，只有第一喷射阀元件(28)打开，所述至少一个第一喷射孔(32)释放，并且，在内燃机高负载和/或转数时，通过压力源(52)在控制室(50)中产生一个高的压力，使得第二喷射阀元件(128)也附加打开，所述至少一个第二喷射孔(132)释放。
7.根据权利要求1或2所述的燃料喷射装置，其特征在于，第二喷射阀元件(128)被存在于控制室(246)中的压力至少间接地向闭合方向以支持闭合力的方式加载，使得作用在第二喷射阀元件(128)上的闭合力随着控制室(246)中的压力增高而提高。
8.根据权利要求7所述的燃料喷射装置，其特征在于，在内燃机低负载和/或转数时，通过压力源(52)在控制室(246)中产生一个高压，使得第二喷射阀元件(128)保持在其闭合位置中，只有第一喷射阀元件(28)打开，所述至少一个第一喷射孔(32)释放，并且，在内燃机高负载和/或转数时，通过压力源(52)在控制室(246)中产生一个小的压力，使得第二喷射阀元件(128)也附加打开，所述至少一个第二喷射孔(132)释放。
9.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射装置，其特征在于，在泵活塞(18)输送行程小时，为了燃料提前喷射通过压力源(52)在控制室(50；246)中产生一个这样的压力，使得第二喷射阀元件(128)保持在其闭合位置中，只有第一喷射阀元件(28)打开，所述至少一个第一喷射孔(32)释放，并且，随着泵活塞(18)的输送行程增大，为了燃料主喷射通过压力源(52)在控制室(50；246)中产生一个这样的压力，使得第二喷射阀元件(128)也附加打开，所述至少一个第二喷射孔(132)释放。
10.根据前述权利要求之一所述的燃料喷射装置，其特征在于，在燃料主喷射开始时，通过压力源(52)在控制室(50；246)中产生一个这样的压力，使得第二喷射阀元件(128)保持在其闭合位置中，只有第一喷射阀元件(28)打开，所述至少一个第一喷射孔(32)释放，并且，在燃料主喷射的进一步过程中，通过压力源(52)在控制室(50；246)中产生一个这样的压力，使得第二喷射阀元件(128)也附加打开，所述至少一个第二喷射孔(132)释放。
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