CN1688805A - 用于内燃机的燃料喷射装置 - Google Patents

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Abstract

用于内燃机的燃料喷射装置(22)包括一个壳体(30、32)。在该壳体中设有一个空腔(34)，在该空腔(34)中又设有两个彼此同轴地布置的阀元件(36、40)。每个阀元件与一个相应的阀座(38、42)配合工作。这些阀元件(36、40)各配置有相应的燃料出口(52、54)。为了使该燃料喷射装置(22)尽可能紧凑地构成，本发明提出：设有一个共用的阀装置(56)，该阀装置具有至少三个开关位置，并且该阀装置影响阀元件(36、40)的位置。

Description

用于内燃机的燃料喷射装置
现有技术
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射装置，它具有：一个壳体，一个设在该壳体中的空腔，至少两个在该空腔中彼此同轴地布置的阀元件，每个阀元件与一个相应的阀座配合工作并各配置有至少一个相应的燃料出口。
这种燃料喷射装置已由DE 40 23 223 A1公知。在该文献中给出了一种用于内燃机的燃料喷嘴。两个阀针彼此同轴地布置。两个阀针各具有一个压力面。阀针的这些压力面各限定了一个压力室，各压力室与一个流体通道相连接，燃料通过它可流入压力室。在此情况下，压力面被这样定向，即当加载压力时，各阀针从配置给它的阀座上抬起及由此释放在喷嘴端部上的相应出口。通过两个彼此独立的流体通道可使阀针彼此独立地被控制。
本发明的任务在于，对开始部分所述类型的用于内燃机的燃料喷射装置进一步改进，以使得它尽可能简单及紧凑地构成。
该任务将在开始部分所述类型的燃料喷射装置上这样地解决：设有一个共用的阀装置，该阀装置具有至少三个开关位置，并影响阀元件的位置。
本发明的优点
根据本发明的燃料喷射装置对于工作仅还需要一个共用的阀装置，借助它可至少间接地控制所有阀元件。因此它的结构相对紧凑。此外，因为还需要相对少的零件，其制造成本也便宜。因为根据本发明设置的共用的阀装置具有三个开关位置，在根据本发明的燃料喷射装置工作时可具有高的灵活性。
本发明的有利的进一步构型在从属权利要求中给出。
在根据本发明的燃料喷射装置的第一构型中提出：在共用的阀装置的第一开关位置中，两个阀元件靠置在阀座上，在第二开关位置中，两个阀元件中的一个从它的阀座上抬起，在第三开关位置中，两个阀元件均从它们的阀座上抬起。
在此情况下，由该共用的阀装置满足具有两个阀元件的一个燃料喷射装置的所有主要的开关状态。因此，该燃料喷射装置一方面可紧凑地构成，另一方面使内燃机在排放及油耗方面最佳地工作。
这里特别可取的是，该共用的阀装置包括一个三位三通换向阀，它与一个低压连接部分、一个第一阀元件的控制室、及一个可由液压操作的阀装置的控制室相连接，该阀装置又与一个阀元件的控制室及与一个高压连接部分相连接。通过使用其开关位置受共用的阀装置影响的、可由液压转换的阀装置可实现高的燃料压力，而无须共用的阀装置特别复杂和/或昂贵地构成。尽管如此，同时还实现了在燃料喷射装置内的小泄漏。
还提出，在高压连接部分与可由液压转换的阀装置的控制室之间的通流路径中设有一个节流结构。由此可影响可由液压转换的阀装置的关闭性能，进而最后可影响第二阀元件的关闭性能。
与此类似地还提出，在可由液压转换的阀装置的控制室与共用的阀装置之间的通流路径中设有一个节流结构。通过该节流结构可影响可由液压转换的阀装置的开启特性，并由此影响第二阀元件的开启特性。这首先允许内燃机的燃烧噪音的优化。
最佳的还在于，一个阀元件压力控制地工作，而另一阀元件行程控制地工作。在此情况下，压力控制的或行程控制的阀元件的相应优点组合在单一的燃料喷射装置中。由此，例如一个压力控制的阀元件尤其在内燃机部分负载工作时可具有特别合适的喷射特性。
压力控制的阀元件的控制可这样地简化：压力控制的阀元件被设置在行程控制的阀元件的径向外部。
此外，在一个进一步构型中还有利的是，压力控制的阀元件的控制室与可由液压转换的阀装置相连接。
可由液压转换的阀装置的优点在于泄漏小，同时压力高，与压力控制的阀元件的控制相结合显得特别简单。
在燃料喷射装置的另一构型中还提出：在共用的阀装置的一个端部位置中，行程控制的阀元件的控制室与可由液压转换的阀装置的控制室仅与高压连接部分相连接。在共用的阀装置的该端部位置中，两个阀元件处于其关闭位置，即与相应的阀座相靠置。
附图
以下参照附图来详细地描述本发明的特别优选的实施例。附图中表示：
图1：一个内燃机的具有多个燃料喷射装置的燃料系统的示意图；
图2：图1中的燃料喷射装置的部分截面图；及
图3：图2中的燃料喷射装置的一个局部的放大图。
实施例的说明
图1中，一个燃料系统总地带有一个标号10。该系统包括一个燃料容器12，一个电动燃料泵14将燃料从该燃料容器输送到一个低压燃料导管16。该低压燃料导管16通向一个高压燃料泵18。该高压燃料泵是一个活塞泵，它由该燃料系统所属的内燃机的一个凸轮轴(未示出)驱动。高压燃料泵18将燃料输送到燃料总管20(共轨“Rail”)中，燃料在该燃料总管中以高压存储。
在该燃料总管20上连接着多个喷射器22，它们将燃料直接地喷射到分配给它们的内燃机燃烧室24中。内燃机及燃料系统10的工作直接地由控制及调节装置26来控制及调节。尤其是这些喷射器22也由控制及调节装置26来控制。由这些喷射器22各导出一个导管28以返回到燃料容器12中。
在图2中详细地表示了这些喷射器22之一的一个局部：
该喷射器22包括具有上部件30及下部件32的两部分壳体。在壳体30、32中设有一个空腔34，在其中主要设有一个第一长形阀元件36。该阀元件的下端在图2中延伸出一个锥形尖端，并与壳体下部件32中的阀座38(参见图3)配合工作。与该第一阀元件36同轴地且在其径向外部设有第二阀元件40，它的也为锥形的尖端与壳体的下部件32中的阀座42配合工作。
第一阀元件36由一个压簧44在向着阀座38的方向上加载，该压簧的一个端部支承在壳体的上部件30中的一个台面(无标号)上。与此类似，第二阀元件40由一个压簧46在向着相应阀座42的方向上加载。在此情况下，该压簧46不是直接地支承在壳体的上部件30中的空腔34内的一个台面上，而是支承在一个中间垫圈48上。
壳体下部件32中的空腔34包括一个袋孔50，多个出口52从该袋孔通向外部。在第一阀元件36开启及第二阀元件40开启的情况下，燃料通过这些出口52喷出，如下面还要更详细地描述的。与此类似地，出口54用于当只有第二阀元件40从第二阀座42上抬起时喷出燃料。对此在下面也还要更详细地描述。
为了操作两个阀元件36及40，设置了一个共用的阀装置56，该阀装置被布置在壳体的上部件34的上部区域中。该阀装置包括一个作成半球形的阀元件58，该阀元件被设置在一个开关室60中。该阀元件58由一个仅用符号表示的压电执行机构64通过一个推杆62调节到不同的开关位置上。
在静止位置中，阀元件58由一个压簧66压到一个阀座68上。当阀元件58靠置在阀座68上时，从开关室60通过一个通道70到一个低压连接部分72(也可参见图1)的连接中断。低压连接部分72又与回流导管28相连接，后者返回到燃料容器12中。
由图2中开关室60的下端壁引出一个通向控制室76的通道74。在图2中具有一个压力面78的第一阀元件36的上端部也通入到控制室76中。在通道74中设有一个节流结构80。从开关室60的径向边界壁(无标号)引出一个流体连接通道(无标号)，该流体连接通道通过节流结构82通到一个可由液压操作的开关阀86的控制室84。
可由液压操作的开关阀86还包括一个开关室88，在该开关室中设有一个阀元件90。该阀元件90总体上为圆柱形并具有：一个开关区段92——它具有圆柱形直径，一个过渡区段94——它如一个缩颈一样被构成，及一个圆柱形的导向区段96。一个压簧98的一个端部支承在闭锁件100上。该压簧98的另一端部在向控制室84的方向上对阀元件90加载。
在开关室88的圆周壁设有一个环形槽102。该环形槽102一方面通过一个通道104与一个高压连接部分106(也参见图1)相连接。该高压连接部分又通向燃料总管20。另一方面，一个通道108从环形槽102出发通过一个节流结构110通向控制室76，通过该控制室控制第一阀元件36的运动。从开关室88的圆周壁的那个区段，即大约位于阀元件90的缩颈状的过渡区段94的区域，引出一个通道112，它通入第二阀元件40的下部区域中的一个环形室114。
在图2中环形槽102的右边，开关室88的圆周壁构成用于阀元件90的开关棱边118的阀座116。该开关棱边118被构成在开关区段92与过渡区段94之间。在阀元件90的开关区段92中，另一通道120相对阀元件90的纵轴倾斜地延伸。该通道包括一个节流结构122，且该通道连接着环形槽102与控制室84。还需提及的是一个泄漏通道124，它从壳体上部件30中的空腔34出发通向一个泄漏连接部分126。
在图1至3中所示的喷射器22如下地工作：
在第一静止开关位置中，共用的阀装置56的阀元件58靠置在图2中的上阀座68上。因此，在共用的阀装置56的开关室60中、在第一阀元件36的控制室76中以及在可由液压操作的开关阀86的控制室84中出现在高压连接部分106上所具有的高压。由此，可由液压操作的开关阀86的阀元件92由开关棱边118压在阀座116上。位于过渡区段94的高度上的、开关室88的区域与高压连接部分106分离。因此，在该区域中存在一个相对低的压力。该情况同样适用于通道112及环形室114。因此，第二阀元件40由弹簧46压在阀座42上。
通过在控制室76中以及由此在压力面78上施加一个高的燃料压力，但同时在袋孔50中具有较低压力(燃烧室压力)，阀元件36也被压在阀座38上。因此，在共用的阀装置56的、其中阀元件58靠置在阀座68上的该第一开关位置上，喷射器22被关闭，没有燃料由出口52及54喷出。
共用的阀装置56的阀元件58由执行机构64通过推杆62带动到第二开关位置上，在该位置上，阀元件58靠置到图2中开关室60的下边界壁上。现在该开关室60通过通道70与低压连接部分72相连接。因此，来自可由液压操作的开关阀86的控制室84的高压通过节流结构82泄漏。现在通过压簧98使可由液压操作的开关阀86的阀元件90在向控制室84的方向上运动，由此使开关棱边118从阀座116上抬起。
在环形槽102中处于高压下的燃料现在可通过通道112流到环形室114。在图2中阀元件40的下锥形端面处于阀座42径向外部的区域现在出现高的燃料压力，该高的燃料压力也出现在高压连接部分106上。通过该高的燃料压力使第二阀元件40抵抗压簧46的加载力向上运动，由此，该第二阀元件离开阀座42。因此，在环形室114中处于高压下的燃料通过出口54流向外部。
因为该共用的阀装置56的阀元件58在该第二开关位置上使通向控制室76的通道74关闭，在该控制室中也存在高的燃料压力，该高的燃料压力使第一阀元件36通过图2中的压力面78向下压。尽管现在阀元件36的锥形下端面处于阀座38径向外部的区域出现高的燃料压力，但基于图2中压力面78上向下的合力使第一阀元件36继续压在阀座38上。因此通过出口52也没有燃料能喷出。
为了使在共用的阀装置56的阀元件58从第一开关位置运动到第二开关位置期间，控制室76中的压力不下降到使阀元件36从阀座38上抬起的程度，通过节流结构80使燃料从控制室76的流出延迟。
共用的阀装置56的阀元件58可由执行机构64带动到一个中间的第三开关位置上。在该位置上，该阀元件既不在阀座68上也不在图2中开关室60的下端壁上靠置。因此，如在第二开关位置中那样，开关室60与低压连接部分72相连接。但现在附加地，燃料从控制室76通过通道74及节流结构80流到开关室60，然后再流到低压连接部分72。由此，在控制室76中的压力下降到这样的程度，即阀元件36由处于阀座38径向外部的锥形端面上的高压从阀座38上抬起。当共用的阀装置56的阀元件58处于中间的第三开关位置上时，喷射器22既通过出口54也通过出口52输出燃料。

Claims (9)

1.用于内燃机的燃料喷射装置(22)，它具有：一个壳体(30、32)，一个设在壳体(30、32)中的空腔(34)，至少两个在该空腔(34)中彼此同轴地布置的阀元件(36、40)，每个阀元件与一个相应的阀座(38、42)配合工作并为每个阀元件配置有至少一个相应的燃料出口(52、54)，其特征在于：设有一个共用的阀装置(56)，该阀装置具有至少三个开关位置，并且该阀装置影响这些阀元件(36、40)的位置。
2.燃料喷射装置(22)，其特征在于：在该共用的阀装置(56)的第一开关位置中，两个阀元件(36、40)靠置在阀座(52、54)上，在一个第二开关位置中，两个阀元件中的一个(40)从它的阀座(54)上抬起，在一个第三开关位置中，两个阀元件(36、40)均从它们的阀座(52、54)上抬起。
3.根据权利要求1或2的燃料喷射装置(22)，其特征在于：该共用的阀装置包括一个三位三通换向阀(56)，它与一个低压连接部分(72)、该第一阀元件(40)的一个控制室(76)、及一个可由液压操作的阀装置(86)的控制室(84)相连接，该阀装置(86)又与一个阀元件的控制室(114)及与一个高压连接部分(106)相连接。
4.根据权利要求3的燃料喷射装置(22)，其特征在于：在高压连接部分(106)与可由液压操作的阀装置(86)的控制室(84)之间的通流路径中设有一个节流结构(122)。
5.根据权利要求3或4的燃料喷射装置(22)，其特征在于：在可由液压操作的阀装置(86)的控制室(84)与该共用的阀装置(56)之间的通流路径中设有一个节流结构(82)。
6.根据以上权利要求之一的燃料喷射装置(22)，其特征在于：该一个阀元件(40)压力控制地工作，而所述的另一个阀元件(36)行程控制地工作。
7.根据权利要求6的燃料喷射装置(22)，其特征在于：压力控制的阀元件(40)被设置在行程控制的阀元件(36)的径向外部。
8.根据以上权利要求之一的燃料喷射装置(22)，其特征在于：压力控制的阀元件(40)的控制室(114)与可由液压操作的阀装置(86)相连接。
9.根据权利要求8的燃料喷射装置(22)，其特征在于：在该共用的阀装置(56)的一个端部位置中，行程控制的阀元件(36)的控制室(76)与可由液压操作的阀装置(86)的控制室(84)仅与该高压连接部分(106)相连接。
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