CN1823222A - 用于内燃发动机的燃料喷射系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于内燃发动机的燃料喷射系统，该燃料喷射系统包括一个高压部分及一个低压部分。在该高压部分中燃料从燃料容器通过一个高压泵(4)及一个高压导管(32)输送给一个高压储存器(5)。喷射器(7)通过高压输入导管(6)从该高压储存器(4)供给燃料。在该低压部分中喷射器(7)通过喷射器回流导管(8)同一个低压储存器(9)相连接，其中在该低压储存器(9)中通过一个恒压调节阀(11)保持一个≤50bar的压力。当该低压储存器(9)中的压力高于该恒压调节阀(11)的打开压力时，燃料通过一个回流导管(12)被导回到燃料容器中。该低压储存器(9)通过一个溢流阀(15)及一个溢流导管(33)同所述高压部分的高压导管(32)相连接。

Description

用于内燃发动机的燃料喷射系统
技术领域
在压燃式内燃发动机上使用具有高压储存器的燃料喷射系统。当使用压电控制的喷射器时，在液压耦合器的区域中需要一个回流背压。该回流背压通过喷射器与一个低压储存器连接来达到。为了在内燃发动机起动时保证可靠的运行，首先必须注满该低压储存器。
现有技术
由压电执行机构控制的喷射器比由电磁阀或电液控制的喷射器具有短得多的开关动作时间。为了在整个转速范围上保证压电执行机构的功能，压电控制的喷射器在其液压耦合器的区域中需要一个约为10bar的回流背压。该回流背压这样来达到，即装备有压电控制的喷射器的燃料喷射系统装备有一个低压储存器。该低压储存器通过一个恒压调节阀关闭，该恒压调节阀在从喷射器到油箱的方向上作为过压阀起作用。以此方式，在内燃发动机工作中，喷射器的回流量被限制在约10bar的一个确定的回流压力上。
在从燃料储备容器向低压储存器的方向上，恒压调节阀作为具有约0.3bar的打开压力的止回阀起作用。在具有一个电动的低压前级输送泵的燃料喷射系统中，恒压调节阀的流出侧液压地与该低压前级输送泵的输送侧相连接。以此方式，低压前级输送泵的输送压力——该压力在3至5bar的范围中——在内燃发动机起动情况下也立即提供给低压储存器。由此，即使低压储存器未被完全注满燃料，喷射器的供给也得到了保证。这尤其涉及这样的情况，即低压储存器在维修中被拆卸过及尤其当燃料喷射系统在发动机机构中第一次起动时。
但经常地，也使用无低压前级输送泵的燃料喷射系统。但在这些燃料喷射系统中不存在内燃发动机起动前注满低压储存器的可能性。
本发明的概述
用于压燃式内燃发动机的燃料喷射系统的喷射器或者借助压电执行机构或电磁阀被驱动，或者被电液地驱动。在使用一些装备有压电执行机构的喷射器时，为了保证在内燃发动机的整个转速范围上的功能，需要大致10bar的回流背压。该回流背压这样来达到，即这些喷射器在回流侧与低压储存器连接。在由恒压调节阀关闭的低压储存器中的燃料压力保证压电控制的喷射器的功能。为了使这些喷射器的功能即使在内燃发动机起动时也得到保证，需要在内燃发动机起动前注满低压储存器。
在根据本发明构造的、用于压燃式内燃发动机的燃料喷射系统中，在内燃发动机起动前通过溢流阀注满低压储存器，该溢流阀被连接在燃料喷射系统的高压泵与低压储存器之间。以此方式可实现，低压储存器无需前置的低压前级输送泵也可被注入燃料。
一个设置有高压储存器的用于压燃式内燃发动机的燃料喷射系统包括一个高压部分及一个低压部分。在该高压部分中，燃料从燃料容器通过一个高压泵及一个高压导管输送给一个高压储存器。喷射器通过高压输入导管与该高压储存器相连接。喷射器通过高压输入导管从该高压储存器被供给燃料。
为了喷射器的运行，需要对用于控制阀针的液压耦合器加载一个回流背压。该回流背压这样地实现，即喷射器在所述低压部分中通过喷射器回流导管同一个低压储存器相连接。在低压储存器中通过一个恒压调节阀来保持一个≤50bar的压力，优选该压力≤20bar且尤其≤10bar。一旦低压储存器中的压力高于恒压调节阀的打开压力，燃料就通过一个回流导管被导回到燃料容器中。
为了在低压储存器中建立所需的压力，低压储存器通过一个溢流阀及一个溢流导管同所述高压部分的高压导管相连接。
为了注满低压储存器，溢流阀被这样地构型，使得当所述高压部分减压时，溢流阀被打开并由此形成了从该高压部分到低压储存器的连接。该溢流阀的闭合压力被这样地确定大小，使得当压力在3至7bar的范围中时该溢流阀闭合。因此，该溢流阀的闭合压力低于恒压调节阀的打开压力。
溢流阀的闭合压力这样来产生，即在该溢流阀中设置一个阀弹簧，后者的弹簧力相应于作用在阀活塞的压力面上的压力。该阀活塞在一个几乎无间隙的阀导向部分中被导向。通过该几乎无间隙的导向部分的燃料泄漏流被集聚在一个由阀活塞限定的低压室中并通过一个回流部分被导回到燃料储备容器中。
附图说明
下面借助附图来详细描述本发明。附图表示：
图1根据现有技术的、具有电动的低压前级输送泵的燃料喷射系统，
图2根据本发明构造的、具有溢流阀的燃料喷射系统，
图3根据本发明构造的溢流阀。
具体实施方式
图1示出了根据现有技术的、具有电动的低压前级输送泵的燃料喷射系统。
在用于给一个压燃式内燃发动机供给燃料的燃料喷射系统中，燃料从一个在此未示出的燃料储备容器通过一个燃料输入导管1输送给一个前级输送泵2。燃料在前级输送泵2中被预压缩并继续经过一个低压导管3输送给一个高压泵4，燃料在该高压泵中被压缩到高压储存器的压力上并被输送给一个高压储存器5。该高压储存器5中对于内燃发动机运行所需的压力在100至2000bar的范围中。燃料从高压储存器5通过高压输入导管6输送给喷射器7。除了图1中所示的具有6个喷射器的燃料喷射系统外——给该燃料喷射系统配置了一个具有6个缸的内燃发动机，燃料喷射系统也可包括任何其它数量的喷射器。
对于这些喷射器7的运行所需的、未被喷射到内燃发动机的燃烧室中的燃料通过喷射器回流导管8输送给一个低压储存器9。该低压储存器9中的压力被这样地保持，使得保证喷射器的可靠运行。尤其是当使用压电控制的喷射器时，为了在内燃发动机的整个转速范围上可靠地运行，在喷射器的液压耦合器上需要一个5与10bar之间的背压。
低压储存器9中的恒定的压力这样来达到，即低压储存器9通过一个恒压调节阀11来关闭。当超过恒压调节阀11的打开压力时，恒压调节阀11打开且燃料通过低压回流部分13流回到低压导管3中。一旦从低压储存器9流出这样多的燃料，使得压力低于恒压调节阀11的打开压力，则恒压调节阀11又关闭。
为了在通过高压泵4连续地输送燃料时使高压储存器5中的压力保持恒定，高压储存器5通过一个压力调节阀10关闭。一旦高压储存器5中的压力超过压力调节阀10的打开压力，则压力调节阀10打开且燃料通过一个回流导管12流回到燃料储备容器中。变换地，也公开了一些通过高压泵4可控地输送燃料的系统，在这些系统中，高压储存器5中的压力调节通过泵输送的变化来实现，并且其结果是可放弃使用压力调节阀10。
图2示出了根据本发明构造的具有溢流阀的燃料喷射系统。
与图1不同的是，在根据本发明构造的该燃料喷射系统中在燃料储备容器与高压泵4之间未连接前级输送泵2。在根据本发明构造的该燃料喷射系统中，燃料借助高压泵4直接从燃料储备容器通过燃料输入导管1及高压导管32输送到高压储存器5中。通常在这种系统中，在高压泵4中组合了一个被机械地驱动的前级输送泵2，由此，该前级输送泵2后的区域不再能由外部接近。喷射器7通过高压输入导管6从高压储存器5供给燃料。对于喷射器7的液压的运行所需的、未被喷射到内燃发动机的燃烧室中的燃料通过喷射器回流导管8输送给低压储存器9。该低压储存器9由一个恒压调节阀11关闭。一旦低压储存器9中的压力超过恒压调节阀11的打开压力时，则恒压调节阀11打开且燃料通过回流导管12流回到燃料储备容器中。
为了在内燃发动机起动前注满低压储存器，由高压泵4后的高压导管32分支出一个溢流导管33。该溢流导管33通过一个溢流阀15及一个低压连接部分34同低压储存器9相连接。溢流阀15与溢流导管33的连接例如可通过一个具有匹配的锁紧螺母19的高压接头17来实现。溢流阀15与低压连接部分34的连接通过一个低压接头25来实现。由于出现的泄漏流而积存的燃料被收集在一个低压室28中并通过一个与回流导管12相连接的泄漏导管35导回到燃料储备容器中。泄漏导管35通过一个回流接头26被固定在溢流阀15上。因为燃料喷射系统的低压侧上的导管通常被构造成具有组合的织物的塑料软管，所以回流接头26及低压接头25被构造成用于软管的管接头。
溢流阀15被这样地设计，使得只要高压区域中的压力低于该溢流阀15的闭合压力，该溢流阀就被打开。溢流阀15的闭合压力被这样地选择，使得它稍低于低压储存器9中的由恒压调节阀11限定的压力。一旦高压泵4开始输送燃料以便在高压储存器5中建立对于内燃发动机的运行所需的压力时，首先通过打开的溢流阀15也注满低压储存器9。一旦达到溢流阀15的闭合压力，则通过借助高压泵4在溢流导管33中建立的压力使溢流阀15关闭。一旦溢流阀15关闭，则高压储存器5中的压力继续建立，直至达到所需的运行压力。由于通过溢流阀15注满低压储存器9而保证了，当对这些喷射器7中的一个开始控制时已在这些喷射器7上具有足够高的回流背压，使得液压耦合器能被可靠地加注，该液压耦合器被配置给一个压电执行机构用于转换行程、即延长运动行程。在低压储存器9中继续建立压力直至达到运行压力则通过对从喷射器7回流的燃料的控制来实现。
由图3可看出溢流阀的一个详细的视图。
溢流阀15包括一个阀壳体18、一个阀活塞21及一个阀弹簧24。在阀活塞21上构造有一个压力面22及一个位于该压力面22相反的对面的配合面36。配合面36与阀壳体18构成一个阀座23。在阀活塞21的图3中所示的位置中，溢流阀15是打开的。阀活塞21的压力面22朝向一个高压连接部分16的方向。高压连接部分16包括高压接头17，该高压接头优选作为溢流导管33的终端。高压接头17借助锁紧螺母19被固定在阀壳体18上。阀活塞21通过阀弹簧24由弹簧力F加载。弹簧力F被这样地确定大小，使得当高压连接部分16中达到一个确定的压力时，溢流阀15闭合。作用在阀活塞21的压力面22上力可根据下式来计算：
p · π 4 · d 2 ,
其中：p＝回流中的压力，
      d＝压力面22的直径。
一旦压力面22上的力超过阀弹簧24的弹簧力F，溢流阀15就闭合；该情况为当
p > p schwell = F · 4 π · d 2
时。
用于打开阀的阀弹簧24在阀活塞21上靠置在弹簧支承面29上，并且在阀壳体18上靠置在弹簧室边界壁30上。为了接收阀弹簧24，在阀壳体18中设置有一个弹簧室31。此外优选与弹簧室31同心地在阀壳体18中设置有一个孔。该孔用作阀导向部分27并且在阀活塞21后构成一个低压室28。阀导向部分27的直径被这样地选择，使得阀活塞21几乎无间隙地被导向。为了注满低压储存器9，燃料通过高压连接部分16绕着带有在此构造成锥形的配合面36的阀活塞流入弹簧室31中。燃料再从这里通过低压接头25朝着低压储存器9的方向离开溢流阀15。燃料的一部分沿阀导向部分27流入低压室28中。沿阀导向部分27流动的燃料同时用于阀活塞21在阀壳体18中的润滑。因为低压室28与燃料储备容器形成直接的连接，所以该低压室中具有与燃料储备容器中大致相同的压力。由于弹簧室31与低压室28之间的压力差总是新的燃料续流到低压室28中。低压室28的燃料通过回流接头26被导回到燃料储备容器中。
除了图3中所示的用于低压接头25及回流接头26的管接头外，回流接头及低压接头25也可采用对于技术人员公知的、用于连接低压连接部分34或泄漏导管35的任何其它适合的形式。此外，溢流阀15除了所示的具有高压接头17及锁紧螺母19的螺纹连接外，还可借助对于技术人员公知的、可拆卸或不可拆卸的任何其它连接与溢流导管33相连接。在此情况下，这些连接无论如何必须对于由高压泵4产生的压力是稳定的。因此，除所示的螺纹连接外例如也可使用法兰连接或焊接连接。此外，低压接头25或回流接头26也可作为法兰连接、螺纹连接或在使用金属导管的情况下通过焊接来实现。同样地，在尤其不是由高压加载的接头的情况下也可考虑粘接连接。
除了图3中所示的构造成锥形的配合面36外，该阀座也可构造成球形座、平面座或滑阀座或对于技术人员公知的其它任何形式。任何2通换向阀均适于作为溢流阀15，该2通换向阀在预定的闭合压力时使从溢流导管13到低压储存器9的连接关闭。
参考标号清单
1  燃料输入导管                      20 压力室
2  前级输送泵                        21 阀活塞
3  低压导管                          22 压力面
4  高压泵                            23 阀座
5  高压储存器                        24 阀弹簧
6  高压输入导管                      25 低压接头
7  喷射器                            26 回流接头
8  喷射器回流导管                    27 阀导向部分(几乎无间隙)
9  低压储存器(回流轨)                28 低压室
10 压力调节阀                        29 弹簧支承面
11 恒压调节阀                        30 弹簧室边界壁
12 回流导管                          31 弹簧室
13 低压回流部分                      32 高压导管
15 溢流阀                            33 溢流导管
16 高压连接部分                      34 低压连接部分
17 高压接头                          35 泄漏导管
18 阀壳体                            36 配合面
19 锁紧螺母                          F  打开方向上的弹簧力

Claims (7)

1.用于内燃发动机的燃料喷射系统，包括一个高压部分及一个低压部分，其中，在该高压部分中燃料从燃料容器通过一个高压泵(4)及一个高压导管(32)输送给一个高压储存器(5)，喷射器(7)通过高压输入导管(6)从该高压储存器(5)供给燃料，并且在该低压部分中喷射器(7)通过喷射器回流导管(8)同一个低压储存器(9)相连接，其中在该低压储存器(9)中通过一个恒压调节阀(11)保持一个≤50bar的压力，并且当该低压储存器(9)中的压力高于该恒压调节阀(11)的打开压力时，燃料通过一个回流导管(12)被导回到燃料容器中，其特征在于：该低压储存器(9)通过一个溢流阀(15)及一个溢流导管(33)同所述高压部分的高压导管(32)相连接。
2.根据权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于：当所述高压部分减压时该溢流阀(15)被打开。
3.根据权利要求1的燃料喷射系统，其特征在于：该溢流阀(15)在达到一个低于恒压调节阀(11)的打开压力的闭合压力时通过借助高压泵(4)压缩的燃料的作用关闭。
4.根据权利要求1至3中一项或多项的燃料喷射系统，其特征在于：该溢流阀(15)包括一个阀弹簧(24)，该阀弹簧的弹簧力F相应于溢流阀(15)上的由所述闭合压力施加的力。
5.根据权利要求1至4中一项或多项的燃料喷射系统，其特征在于：该溢流阀(15)包括一个低压室(28)，该低压室通过一个泄漏导管(35)同所述回流导管(12)相连接。
6.根据权利要求1至5中一项或多项的燃料喷射系统，其特征在于：这些喷射器(7)被压电控制。
7.根据权利要求1至6中一项或多项的燃料喷射系统，其特征在于：所述低压储存器(9)中的压力≤10bar。
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