CN1676919A - 燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

增压单元(70)设在燃料喷射系统(10)的喷射器(13)中。增压单元(70)包括容纳在压力室(100)中的增压活塞(101)，和能够排放背压室(102)中的燃料的排放阀(111)。针阀驱动单元(60)包括压力接收活塞(82)和开/关阀(87)。回流通道(90)与开/关阀(87)的排放侧相连。与排放阀(111)相连通的燃料排放通道(120)在汇合部分(121)与回流通道(90)相结合。止回阀(130)设在回流通道(90)的汇合部分(121)与开/关阀(87)之间。止回阀(130)允许从加压室(85)排放到回流通道(90)的燃料被引导到汇合部分(121)，并且防止从背压室(102)排放到燃料排放通道(120)的燃料被引导到开/关阀(87)。

Description

燃料喷射系统
技术领域
本发明涉及一种在内燃机如柴油发动机中使用的具有增压单元的燃料喷射系统。
背景技术
在柴油机中使用增压式共轨系统的燃料喷射系统是众所周知的。在这种类型的燃料喷射系统中，高流速和高压力的燃料被用作液压流体来移动增压活塞。增压活塞安装在喷射器内压力室和背压室之间。当背压室中的燃料排放时，增压活塞由产生于压力室和背压室之间的差动压力而被驱动。由增压活塞增压的燃料在喷射器的喷嘴部分位置传输到针阀机构。
例如，在专利文件(PCT国家出版号2002-539372)中描述了一种燃料喷射系统。这种燃料喷射系统包括针阀驱动单元，该针阀驱动单元打开和关闭针阀机构的针阀。针阀驱动单元包括加压室，该加压室导入由共用油轨供给的燃料；开/关阀能够排放加压室中的燃料；和容纳在加压室中的压力接收活塞。针阀驱动单元与在加压室中储存的燃料的排放协力打开针阀。
在该专利文件所描述的燃料喷射系统中，增压活塞由增压单元的背压室中燃料的排放而被驱动。喷射操作(燃料喷射)依据针阀驱动单元的加压室中燃料的排放而执行。从增压单元的背压室中排放的燃料通过为增压单元提供的燃料排放通道返回燃料箱。从针阀驱动单元的加压室中排放的燃料通过与燃料排放通道独立的回流通道返回燃料箱。
因此，传统的系统需要用于增压单元的燃料排放通道和用于针阀驱动单元的回流通道。这些通道各自延伸到燃料箱。因此，两套管道系统是必须的，从而构成了复杂的管道系统结构。
为了简化管道结构，尝试将增压单元的燃料排放通道和针阀驱动单元的回流通道在接近喷射器的位置结合在一起。然而，从增压单元的背压室排放的燃料的流速大于从针阀驱动单元的加压室排放的燃料的流速。因此，如果增压单元的燃料排放通道和针阀驱动单元的回流通道结合在一起，则来自增压单元的排放阀的排放油流和来自针阀驱动单元的开/关阀的排放油流之间发生相互干扰，由此不能实施正常的排放。已经发现，这种情况恶化了喷射器的喷射特性。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种燃料喷射系统，该燃料喷射系统能够简化管道系统结构而不引起喷射器喷射特性的恶化。
本发明的燃料喷射系统包括：共用油轨，用于储存加压的燃料；喷射器，具有增压单元，增压单元增压由共用油轨供给的燃料从而传输燃料到针阀机构；和针阀驱动单元用于打开或关闭针阀机构的针阀。其中增压单元具有压力室，用于导入从共用油轨中传输的燃料；安装在压力室中的增压活塞；背压室，通过增压活塞从压力室中分离出来并将共用油轨传输的燃料导入其中；排放阀，能够排放背压室中的燃料；以及增压室，当背压室中的燃料排放时，该增压室使用与增压活塞整体移动的部分从而增压燃料并接着将燃料传输到针阀机构。针阀驱动单元具有加压室，加压室用于导入从共用油轨传输的燃料；还具有能够排放加压室中的燃料的开/关阀；并且具有压力接收活塞，压力接收活塞被容纳在加压室中并且在加压室中的燃料排放时在打开针阀的方向上移动。该燃料喷射装置还包括：回流通道，它在针阀驱动单元的开/关阀的排放侧和燃料箱之间提供连通；燃料排放通道，它的一端与排放阀的排放侧相连，另一端跟与回流通道结合的汇合部分相连接，并且该燃料排放通道能够将背压室中的燃料返回到燃料箱；和止回阀，安装在回流通道的汇合部分与开/关阀之间。止回阀允许从加压室排放到回流通道的燃料被引导到汇合部分，并且防止从背压室排放到燃料排放通道的燃料被引导到开/关阀。
依据本发明，与增压单元的背压室相连的燃料排放通道和与针阀驱动单元的加压室相连的回流通道在靠近喷射器的部分结合在一起，从而能够简化管道系统结构。此外，能够防止从背压室的排放油流和加压室的排放油流之间的相互干扰。因此，燃料的正常排放得以执行，以致能够展示不引起喷射器喷射特性的恶化的效果。
依据本发明的优选方式，燃料排放通道包括安装在汇合部分和排出阀之间的节流孔，该节流孔对从背压室被引导到汇合部分的燃料的流动给予阻力。在本发明中，回流通道可与燃料泵的进口侧连接，该燃料泵在汇合部分的下游侧为共用油轨提供燃料。
本发明另外的目的和优势将在下面的描述中阐明。其中部分在描述中是显而易见的，或者可以通过本发明的实践获悉。本发明的目的和优势可以通过下文中特别所指出的手段和组合来了解和获得。
附图说明
附图被包含在说明书中并构成说明书的一部分，阐明了本发明的实施例，并与上面给出的概要描述和下面给出的实施例的详细描述一起用于解释本发明的原理。
图1是横截面图，展示依据本发明的第一个实施例的燃料喷射系统。
图2给出图表，阐明图1中所示的燃料喷射系统的驱动信号以及针阀升程量和返回燃料之间的关系；并且
图3是横截面图，展示依据本发明的第二个实施例的燃料喷射系统。
具体实施方式
参照图1和图2，本发明的第一个实施例将在下文中描述。
图1示出了用在柴油发动机中的燃料喷射系统10，其中柴油机是作为发动机的一个例子。燃料喷射系统10具有至少如共用油轨12、喷射器13和燃料泵14的构件。共用油轨12储存加压的燃料。喷射器13安装在发动机的每一气缸。燃料泵14使燃料加压并将加压燃料供给到共用油轨12。共用油轨12和燃料泵14通过燃料供给泵15相互连接。燃料泵14由控制器16控制排放量，使得共用油轨12中的燃料压力成为期望的燃料压力值。
多个排放口40形成在共用油轨12中。排放口40各自地为气缸的喷射器13供给燃料。只有一个喷射器13在图1中给出。然而，实际上，气缸的喷射器13通过燃料供给通道41与共用油轨12的排放口40分别相连接，其中燃料被供给到各自的喷射器13。
各自的喷射器13包括，例如，具有喷嘴部分50的主体51，针阀机构54，针阀驱动单元60，和增压单元70。针阀机构54包括安装于靠近喷嘴部分50的部分的针阀52，和燃料室53。针阀驱动单元60在打开/关闭针阀52的方向上驱动针阀52。增压单元70增压由共用油轨12供给的燃料，从而将被增压的燃料供给到针阀机构54。
具有止回阀71的燃料循环部分72形成在喷射器13中。燃料循环部分72通过燃料供给通道41与共用油轨12相连接。由共用油轨12供给的燃料通过燃料循环部分72、止回阀71和燃料循环部分73向前供给到燃料室53。燃料循环部分73与喷嘴部分50相连。燃料喷射孔74在喷嘴部分50的末端形成。
针阀驱动单元60包括，例如，燃料通道80，压力接收活塞82，弹簧83，加压室85，开/关阀87，燃料返回出口88，和节流孔89。燃料通道80形成在主体51中。压力接收活塞82具有驱动轴81，该轴与针阀52一起整体地沿轴向移动。弹簧83在关闭的方向上推动针阀52。加压室85通过节流孔84与燃料通道80相连通。开/关阀87由电磁线圈86驱动。燃料返回出口88与开/关阀87的排放侧相连通。
燃料返回出口88通过回流通道90与燃料箱91相连通。回流通道90与针阀驱动单元60的开/关阀87的排放侧及燃料箱91相连通。燃料箱91通过燃料供给管道92与燃料泵14的入口14a相连通。
增压单元70包括压力室100，增压活塞101，和背压室102。压力室100与燃料供给通道41相连通。增压活塞101被容纳在压力室100中，背压室102由增压活塞101从压力室100中分离出来。背压室102通过节流孔103与燃料循环部分72相连通。通过燃料供给通道41由共用油轨12供给的高压燃料导入压力室100和背压室102。
增压单元70还具有一个排放阀111，柱塞部分112，和增压室113。当储存在背压室102中的燃料排放时，排放阀111通过电磁线圈110被打开。当背压室102中的燃料排放时，柱塞部分112与增压活塞101一起整体地移动。随着柱塞部分112的运行，增压室113给燃料加压。
增压室113与燃料循环部分73相连接。燃料排放通道120的一端与排放阀111的出口侧相连接。燃料排放通道120的另一端与汇合部分121的回流通道90相结合。背压室102中的燃料通过回流通道90返回到燃料箱91。
止回阀130安装在回流通道90的汇合部分121与开/关阀87之间。止回阀130允许加压室85中的燃料通过开/关阀87流向汇合部分121。另一方面，止回阀130防止排放到燃料排放通道120中的燃料从背压室102中流出通过排放阀111流到开/关阀87。
节流孔131设在燃料排放通道120内。节流孔131插入汇合部分121和排放阀111之间。节流孔131对从背压室102通过排放阀111流向汇合部分121的燃料的流动给予阻力。
开/关阀87的电磁线圈86和排放阀111的电磁线圈110独立地由控制器16控制它们的开/关操作。例如，使用车辆内的计算机如ECU(电子控制单元)形成控制器16，ECU安装在车辆内。当喷射器13需要增压时，控制器16控制增压单元70的电磁线圈110开启(ON)。与上述操作同时或者在上述操作之后轻微的延迟后，控制器16控制针阀驱动单元60的电磁线圈86开启。
当前实施例的燃料喷射系统10的操作将在下文中参考图1和图2进行描述。
当发动机旋转(运转)并燃料泵14被驱动时，燃料从燃料箱91被抽入燃料泵14并因此加压。加压的燃料接着供给共用油轨12。由燃料泵14排放的燃料的压力相应于发动机的操作模式由控制器16来调节。由燃料泵14加压到预定压力的燃料被储存在共用油轨12中。
燃料从相应的喷射器13的燃料喷射孔74喷射进发动机的各自气缸的燃烧室中。相应于发动机的控制模式，喷射器13由燃料增压模式(增压单元70操作的模式)和燃料非增压模式(非增压单元70操作的模式)中的任一种驱动。例如，当发动机在高负载下运转时，增压器13以燃料增压模式运行。另一方面，当发动机在低负载下运转时，例如，在发动机怠速期间，增压器13以不需燃料增压的模式运行。
根据图2中的(B)，在燃料增压模式，增压单元70的电磁线圈110在T1时刻通过增压活塞控制信号开启。当电磁线圈110开启时，排放阀111打开。因此，增压活塞101相应于增压活塞和柱塞部分112之间的压力接收面积比移向增压室113。通过这一操作，背压室102中的燃料被引导穿过排放阀111而被排放到燃料排放通道120。因此，增压室113中的燃料被增压并传输到燃料循环部分73。从背压室102中排放到燃料排放通道120的高压燃料从回流通道90通过节流孔131和汇合部分121返回到燃料箱91。
此外，根据图2(A)，针阀驱动单元60的电磁线圈86在T2时刻通过喷射器驱动信号开启。当电磁线圈86开启，开/关阀87打开。因此加压室85中的燃料通过开/关阀87从燃料返回出口88排放到回流通道90。通过这一操作，压力接收活塞82移向针阀52相反的方向，针阀52因此被打开，如图2中(C)所示。因此，燃料室53中的燃料从燃料喷射孔74喷射进发动机的燃烧室。从加压室85排放到燃料返回出口88的燃料导致止回阀130打开，穿过汇合部分121，从回流通道90返回到燃料箱91。图2中的(D)给出了返回燃料的压力值。
依赖于发动机的操作模式，图2中给出的T1时刻和T2时刻能够尽可能基本上互相同步。在这种情况下，当增压单元70的电磁线圈110开启时，针阀驱动单元60的电磁线圈86基本上同时开启，由此开始燃料喷射。燃料喷射速率因此比燃料增压模式中的燃料喷射速率低。
在不需要增压器13增压的操作模式中，增压单元70的电磁线圈110保持关断(OFF)。在这种模式中，针阀驱动单元60的电磁线圈86开启，开/关阀87打开。因此，加压室85中的燃料从开/关阀87排放进回流通道90，与上文中描述的情况相似。同时，压力接收活塞82移向针阀52，针阀52打开。针阀52刚一打开，燃料从燃料喷射孔74喷射出来。在这种情况下，燃料只在由共用油轨12施加的压力下被喷射，这样喷射压力相对较低。
根据上述的燃料喷射系统10，燃料排放通道120和回流通道90能够在接近喷射器13的汇合部分121结合在一起。燃料排放通道120与增压单元70的排放阀111相连通。回流通道90与针阀驱动单元60的开/关阀87相连通。燃料排放通道120和回流通道90在接近喷射器13的汇合部分121结合在一起。因此，通道90和120的管道系统结构得到简化。
如果增压活塞101操作，高压和高流速的燃料排放到燃料排放通道120。止回阀130设在回流通道90中。当排放阀111打开时，高压燃料立刻从背压室102中排放出来。止回阀130防止了从背压室102中排放的高压燃料逆流回加压室85。这从而防止了背压升高到抑制喷射器13的喷射运行的程度。此外，上述内容可以防止从开/关阀87的排放油流与从排放阀111的排放油流之间的相互干扰。因此，开/关阀87和排放阀111的正常的燃料排放得以执施，喷射器13的喷射特征不被恶化。
因为节流孔131设在燃料排放通道120中，可以阻止例如在靠近回流通道90和汇合部分121的部分，发生震动。这使得开/关阀87和排放阀111能够进行更正常的燃料排放。
图3示出了根据本发明的第二个实施例的燃料喷射系统10。在燃料喷射系统10的回流通道90中，在汇合部分121的下游侧的管道系统90a通过分配部分140与燃料泵14的进口侧14b相连接。在当前的实施例中，从加压室85和背压室102中排放的至少部分燃料能够返回燃料泵14的进口侧14b。因此燃料泵14的部分功能增加。在这种情况下，从加压室85和背压室102中排放的所有燃料可以通过管道系统90a返回燃料泵14的进口侧14b。关于上文中所述的其他的部分和操作，第二个实施例的燃料喷射系统10与第一个实施例的相同，这样在两个实施例中都有的部分以共同的附图标记给出，在此不再重复描述。
当然，不偏离本发明的精神的情况下，本发明可以通过适当地修改结构元件，如喷射器，燃料排放通道，回流通道，汇合部分和燃料箱，以与上述的实施例不同的方式实践和实施。
额外的优点和修改将很容易的由本领域的技术人员想到。因此，本发明在其更广阔的方面不局限于这里给出和描述的具体细节和典型的实施例。因此，在不偏离由所附的权利要求及其等价物所确定的本发明总概念的精神或范围的情况下，可以进行各种各样的修改。

Claims (4)

1.一种燃料喷射系统(10)包括：
共用油轨(12)，储存加压的燃料；
具有增压单元(70)的喷射器(13)，该增压单元(70)增压由共用油轨(12)供应的燃料，由此将燃料传输到针阀机构(54)；并且
针阀驱动单元(60)，打开或关闭针阀机构(54)的针阀(52)，
其特征在于，所述增压单元(70)包括：
压力室(100)，它导入从共用油轨(12)传输来的燃料；
增压活塞(101)，设置在压力室(100)中；
背压室(102)，通过增压活塞(101)从压力室(100)中分隔开并将从共用油轨(12)传输的燃料导入其中；
排放阀(111)，它能够排放背压室(102)中的燃料；和
增压室(113)，当背压室(102)中的燃料排放时，该增压室(113)使用与增压活塞(101)整体移动的部分，从而增压燃料并接着将燃料传输到针阀机构(54)；并且
所述针阀驱动单元(60)具有：
加压室(85)，导入从共用油轨(12)传输来的燃料。
开/关阀(87)，能够排放在加压室(85)中的燃料；和
压力接收活塞(82)，它被容纳在加压室(85)中并且在加压室(85)中的燃料排放时在打开针阀(52)的方向上移动；并且
所述燃料喷射系统(10)还包括：
回流通道(90)，它在针阀驱动单元(60)的开/关阀(87)的排放侧和燃料箱(91)之间提供连通；
燃料排放通道(120)，其一端与排放阀(111)的排放侧相连，另一端跟与回流通道(90)结合的汇合部分(121)相连接，该燃料排放通道能够将背压室(102)中的燃料返回到燃料箱(91)；并且
止回阀(130)，设在回流通道(90)的汇合部分(121)与开/关阀(87)之间，其中，止回阀(130)允许从加压室(85)排放到回流通道(90)的燃料被引导到汇合部分(121)，并且防止从背压室(102)排放到燃料排放通道(120)的燃料被引导到开/关阀(87)。
2.如权利要求1所述的燃料喷射装置(10)，其特征在于燃料排放通道(120)包括节流孔(131)，该节流孔设在汇合部分(121)和排出阀(111)之间，并且对由背压室(102)引导到汇合部分(121)的燃料的流动给予阻力。
3.如权利要求1所述的燃料喷射装置(10)，其特征在于回流通道(90)与燃料泵(14)的进口侧连接，该燃料泵在汇合部分(121)的下游侧为共用油轨(12)提供燃料。
4.如权利要求2所述的燃料喷射装置(10)，其特征在于回流通道(90)与燃料泵(14)的进口侧连接，该燃料泵在汇合部分(121)的下游侧为共用油轨(12)提供燃料。
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