噴射系統的壓力減輕裝置以及噴射系統的壓力減輕方法

2023-10-17 06:09:49 2

專利名稱：噴射系統的壓力減輕裝置以及噴射系統的壓力減輕方法
噴射系統的壓力減輕裝置以及噴射系統的壓力減輕方法本發明涉及一種內燃機的噴射系統的壓力減輕裝置、一種內燃機的具有本發明的壓力減輕裝置的噴射系統以及一種內燃機的噴射系統的壓力減輕方法。內燃機的噴射系統通常具有內燃機的多個噴射器，該內燃機帶有來自燃料罐的燃料。例如將藉助柴油機的共軌噴射系統來闡述噴射系統的構造。但也可以使用其它噴射系統以及其它燃料。在共軌噴射系統中，藉助於燃料輸送泵從燃料罐抽吸燃料。燃料輸送泵把燃料壓力提高至大約2至5巴，並與高壓泵連接。燃料通過燃料分配器板條(共軌)由高壓泵引向多個噴射器。在高壓泵與多個噴射器之間的燃料壓力為1500巴以上，且通常稱為噴射系統的高壓區域。多餘的燃料由多個噴射器經由回饋管路又輸送給燃料罐。位於高壓區域中的組件，例如燃料管路和燃料分配器板條，被設計用於以規定的燃料壓力運行。若超過了該規定的燃料壓力，則高壓區域中的組件就會出現部分地或者完全地損壞或受損。為了防止這種部分地或完全地損壞或受損，給高壓區域配備有壓力減輕裝置。高壓區域中的壓力減輕裝置允許在超過壓力極限值時把噴射系統中的規定的燃料壓力降到規定的燃料壓力。由EP 0 678 668 Bl已知一種用於內燃機的具有壓力減輕裝置的燃料噴射機構。 該壓力減輕裝置由壓力限制閥構成，壓力限制閥附加地具有回饋管路，在回饋管路上裝有保險片。在超過最大的壓力時，保險片開通回饋管路中的增大的流出截面。由此保護壓力限制閥免受過高的壓力載荷。在運行中，如果通過對高壓泵的調節未能實現壓力降低，就對壓力限制閥進行控制。通過這種控制，燃料經由壓力限制閥從噴射系統流入到回饋管路中。如果壓力已經再次下降，就關閉壓力限制閥。如果在打開壓力限制閥時壓力超過了壓力極限值，保險片就會損壞，且開通了回饋管路中的增大的流出截面。以此方式將壓力又降低到規定的燃料壓力。 然而一旦保險片已損壞，在每次控制壓力限制閥時都應用回饋管路的增大的流出截面。本發明的一個缺點是，在保險片損壞之後，會進一步超過噴射系統中的規定的壓力。結果，這可能導致組件受損和噴射系統受影響。另一個缺點是，由於流出截面增大致使在燃料噴射系統中出現快速的壓力變化， 這需要對壓力限制閥進行精確控制。因此本發明的目的是，相比於現有技術簡化並優化噴射系統的壓力減輕裝置。採用一種根據權利要求1的壓力減輕裝置、一種根據權利要求3的具有本發明的壓力減輕裝置的噴射系統以及一種根據權利要求9的內燃機噴射系統的壓力減輕方法，即可實現所述目的。其它有利的設計可由說明書、附圖以及從屬權利要求得到。利用本發明的內燃機噴射系統的壓力減輕裝置，在超過高於噴射系統的規定的燃料壓力的壓力極限值時，可把規定的燃料壓力減小到規定的燃料剩餘壓力，該燃料剩餘壓力允許內燃機緊急運行。在超過壓力極限值時減小噴射系統中的燃料壓力。該壓力極限值高於規定的燃料壓力。規定的燃料壓力例如相應於在內燃機正常運行中所出現的最大的燃料壓力。在超過之後，把規定的燃料壓力減小到規定的燃料剩餘壓力。燃料剩餘壓力允許內燃機緊急運行。 緊急運行例如意味著汽車駕駛員仍能行進至下一個維修站或者駛出危險區域。本發明的一個優點是，噴射系統中的燃料壓力持久地下降到燃料剩餘壓力。由此防止再次超過壓力極限值。因而噴射系統的組件不會重複地受到過高的壓力。據此可避免組件受損和損壞。本發明的另一個優點是，燃料剩餘壓力得到保持，其允許內燃機緊急運行。基於該燃料剩餘壓力可以保證內燃機繼續運行。因而內燃機不會由於超過壓力極限值而出現徹底失效。儘管如此，使用者例如配備有壓力減輕裝置的汽車的駕駛員仍能確定出所述超過，因為利用內燃機尚僅能實現緊急運行。根據一種優選的實施方式，壓力減輕裝置具有節流閥以及置於該節流閥之後的保險片。藉助於保險片來規定壓力極限值。在超過該壓力極限值時，保險片部分地或完全地損壞。為了防止燃料任意流出，把節流閥置於保險片之前。藉助於該節流閥可以保持規定的燃料剩餘壓力，該燃料剩餘壓力允許內燃機的緊急運行。替代於應用帶有後置的保險片的節流閥，可以與壓力傳感器組合地使用受控的閥，它們與控制單元連接。在控制單元中存儲著壓力極限值。如果控制單元通過壓力傳感器檢測到燃料壓力高於所存儲的壓力極限值，就控制並打開該閥。如果由壓力傳感器檢測到的燃料壓力等於存儲在控制器中的燃料剩餘壓力，就控制並一直關閉該閥，從而保持燃料剩餘壓力。此點例如可以基於在規定的燃料剩餘壓力與所檢測的燃料壓力之間重複進行的比較在控制器中進行。本發明的內燃機噴射系統包括泵，藉此可在噴射系統中產生規定的燃料壓力； 燃料分配器板條，在其上連接著多個噴射器，且其與泵連接；以及設置在泵與多個噴射器之間的壓力減輕裝置，藉此在超過高於規定的燃料壓力的壓力極限值時可把規定的燃料壓力減小至規定的燃料剩餘壓力，該燃料剩餘壓力允許內燃機緊急運行。本發明的壓力減輕裝置設置在泵與內燃機的多個噴射器之間。利用泵能在噴射系統中產生規定的燃料壓力。該泵例如是共軌噴射系統的高壓泵。但它也可以是汽油直接噴射系統的泵。可由泵產生的最大的規定的燃料壓力例如在內燃機正常運行中相應於所存儲的最大燃料壓力。在燃料分配器板條上連接著多個噴射器。燃料分配器板條與泵連接。有利地把壓力減輕裝置設置在噴射系統的如下位置，即在該位置，在以後把噴射系統布置在汽車中的情況下易於夠到和維護該壓力減輕裝置。所述位置例如可以是泵的高壓出口或者是燃料分配器板條。對於在燃料分配器板條上的布置而言，特別有利的是，壓力減輕裝置設置在燃料分配器板條上，遠離設置在燃料分配器板條上的壓力傳感器。根據一種優選的實施方式，噴射系統是柴油機的共軌噴射系統。就柴油機而言，在噴射系統的高壓區域中出現不超過2200巴的壓力。出於這個原因，特別重要的是，提供一種壓力減輕裝置，其防止重複地超過規定的燃料壓力到燃料壓力極限值以上。由此可避免噴射系統的組件受損。此外有利的是，泵是共軌噴射系統的高壓泵。原則上，本發明的壓力減輕裝置可以設置在噴射系統的任一位置。但壓力減輕裝置的特性在高壓區域中是特別有利的，如上所述。根據另一種優選的實施方式，利用壓力減輕裝置可實現的壓力極限值比規定的燃料壓力高200巴。以此方式可容忍圍繞規定的燃料壓力的不超過200巴的壓力波動。這可實現噴射系統並不會在燃料壓力波動還比較小時就允許內燃機緊急運行。此外有利的是，利用壓力減輕裝置可實現500巴的規定的燃料剩餘壓力。該燃料剩餘壓力允許內燃機緊急運行。由此可以確保內燃機繼續運行。另外有利的是，壓力減輕裝置具有帶後置的保險片的節流閥，如上所述。代替保險片與節流閥的組合，可以使用受控的閥以及壓力傳感器，它們與控制單元連接。該實施方式的優點同樣已在上面闡述過。內燃機噴射系統的本發明的壓力減輕方法具有如下步驟在泵與多個噴射器之間設置壓力減輕裝置、在超過高於規定的燃料壓力的壓力極限值時把噴射系統的規定的燃料壓力減小到允許內燃機緊急運行的規定的燃料剩餘壓力。在運行中，本發明的壓力減輕方法在超過壓力極限值時減小噴射系統的燃料壓力。該壓力極限值高於規定的燃料壓力。既可以基於調節又可以基於唯一機械的裝置來實現降低。例如保險片就是這種唯一機械的裝置。根據調節需要有受控的閥以及壓力傳感器， 它們與控制單元連接。如果控制單元基於由壓力傳感器檢測到的燃料壓力確定出超過了規定的燃料壓力，就控制並打開該閥。如果已達到規定的燃料剩餘壓力，就再次控制該閥。在繼續運行中，規定的燃料剩餘壓力基於對閥的相應控制得到保持。實現下降到燃料剩餘壓力，其僅允許內燃機緊急運行。在使用保險片時，這可通過前置的節流閥來實現。在調節時，需要檢查由壓力傳感器檢測到的燃料壓力以及對該燃料壓力與規定的燃料剩餘壓力進行比較。這例如可以在控制單元中進行。壓力極限值有利地比規定的燃料壓力高200巴。以此方式能容忍圍繞規定的燃料壓力的200巴的波動，如上所述。此外有利的是，燃料剩餘壓力為500巴。以此方式保證內燃機的緊急運行。下面對照附圖，藉助優選的實施方式來闡述本發明。該實施方式包括內燃機的噴射系統，在該噴射系統中安裝有壓力減輕裝置。附圖示出


圖1為根據現有技術的噴射系統的示意圖； 圖2為安裝在噴射系統中的本發明的壓力減輕裝置的示意圖；和圖3為本發明的壓力減輕方法的流程圖。在圖1中示出根據現有技術的用於噴射系統1的壓力減輕裝置。該噴射系統1是柴油機的共軌噴射系統1。但本發明的壓力減輕裝置以及本發明的壓力減輕方法也可以在其它噴射系統中例如在直接噴射的汽油機的噴射系統中應用。此外可以使用其它燃料作為柴油燃料。參照圖1，噴射系統1具有燃料罐2。燃料罐2通過輸送管路4與燃料過濾器8和燃料輸送泵12連接。燃料的流向用箭頭6表示。燃料輸送泵12經由輸送管路4把來自燃料罐2的燃料抽吸經過燃料過濾器8。無論燃料輸送泵12還是在噴射系統中存在的高壓泵 20，都通過驅動軸10來驅動。燃料以相比於先前狀態有所提高的大約2. 5巴至大約5巴的燃料壓力經由低壓管路14離開燃料輸送泵12。在低壓管路14上裝有壓力控制閥16，該壓力控制閥使得低壓管路14與輸送管路4連接。
燃料經由低壓管路14通過電子調節閥18由燃料輸送泵12引至高壓泵20。電子調節閥調節供給高壓泵20的供給量。高壓泵20把噴射系統中的壓力提高到1500巴以上， 特別是提高到2000巴以上。燃料輸送泵12與高壓泵20之間的區域通常稱為低壓區域。高壓管路22把處於如此低壓下的燃料引至燃料分配器板條M。燃料分配器板條 24具有高壓傳感器26。此外藉助於高壓管路22使得多個噴射器觀與燃料分配器板條M 連接。有利地使得四個噴射器觀與燃料分配器板條M連接。剛剛介紹過的在高壓泵20 與噴射器觀之間的該區域通常稱為高壓區域。這些噴射器觀與回饋管路30連接，該回饋管路把多餘的燃料引回到燃料罐2中。 在回饋管路30上，在噴射器洲與燃料罐2之間設置有閥32以及溫度傳感器34。噴射系統的在燃料輸送泵12與高壓泵20之間的低壓區域具有安全機構，該安全機構實現壓力減輕和向燃料罐2回饋燃料。該安全機構具有節流閥40以及彈簧加載的閥 42。彈簧加載的閥42置於節流閥40之後。回饋管路44使得彈簧閥42通過高壓泵20和另一回饋管路46與噴射器觀的回饋管路30連接，由此與燃料罐2連接。噴射系統的在高壓泵20與多個噴射器觀之間的高壓區域通過彈簧加載的壓力限制閥50來實現壓力減輕。該壓力限制閥通過壓力限制閥50的回饋管路52與噴射器觀的回饋管路30連接，進而與燃料罐2連接。由於在高壓區域中產生的壓力，這裡需要不同於低壓區域的安全機構。下面介紹彈簧加載的壓力限制閥50的工作方式。在噴射系統中，燃料壓力上升到規定的燃料壓力以上，例如1600巴以上。如果燃料壓力超過了壓力限制閥50的壓力極限值例如1800巴，則壓力限制閥50打開。由此燃料可以經由管路52流出。如果燃料壓力下降到上面規定的1600巴的燃料壓力，則閥再次關閉。按照這種工作方式可以實現多次達到壓力極限值。這可能會導致位於高壓區域中的組件受損或者損壞。高壓區域的有缺陷的組件對內燃機的噴射特性產生不利影響。在圖2中示出具有本發明的壓力減輕裝置的噴射系統。相同的組件標有相同的附圖標記。代替彈簧加載的壓力限制閥50，根據一種有利的實施方式，作為壓力減輕裝置，使用一種具有後置的保險片(Berstscheibe) 62的節流閥60。有利地，該壓力減輕裝置設置在噴射系統的易於夠到的位置，例如與高壓泵20的高壓出口相鄰地設置，或者設置在燃料分配器板條M上。由此可實現保險片的簡單替換。參照圖3，步驟A相應於在泵20與多個噴射器觀之間設置壓力減輕裝置。本發明的壓力減輕裝置的工作方式將在下面予以闡述，且在圖3中通過步驟B和 C示出。如果噴射系統1中的規定的燃料壓力上升超過壓力極限值，則保險片62就會部分地或完全地損壞。圖3中的步驟B表示超過了壓力極限值。由此開通回饋管路52。為了防止由此使得噴射系統1中的燃料壓力下降到大氣壓，把節流閥60置於保險片62之前。藉助於節流閥60可保持燃料噴射系統1中的剩餘壓力。在圖3通過步驟C示出，在步驟B之後接著把規定的燃料壓力減小到規定的燃料剩餘壓力。所述剩餘壓力有利地為500巴。該燃料剩餘壓力允許內燃機的緊急運行。這種壓力減輕裝置的一個優點是，高壓區域並不會受到多次不允許的高的燃料壓力。由此可避免高壓區域中的組件受損或損壞。如果本發明的噴射系統在汽車中應用，則駕駛員可根據內燃機的緊急運行識別出存在過高的燃料壓力。此外通過這種方式，具有本發明的壓力減輕裝置的車輛可以行進至下一個維修站(Werkstatt)，或者駛出危險區域。
代替具有後置的保險片62的節流閥60，可以使用與控制器(未示出)連接的受控的閥(未示出)和高壓傳感器26。在運行中，利用控制單元，通過與由高壓傳感器檢測到的燃料壓力的比較來確定出超過了壓力極限值。然後控制並打開閥，直至通過高壓傳感器檢測到的燃料壓力與存儲在控制器中的燃料剩餘壓力相等。該燃料剩餘壓力基於在所存儲的燃料剩餘壓力與所檢測到的燃料壓力之間重複進行的比較得以保持。
權利要求
1.一種內燃機的噴射系統(1)的壓力減輕裝置，利用該壓力減輕裝置，在超過高於噴射系統(1)的規定的燃料壓力的壓力極限值時，可把規定的燃料壓力減小到規定的燃料剩餘壓力，該燃料剩餘壓力允許內燃機的緊急運行。
2.如權利要求1所述的壓力減輕裝置，其具有節流閥(60)以及置於該節流閥(60)之後的保險片(62)。
3.一種內燃機的噴射系統(1)，包括a)泵，利用該泵可在噴射系統(1)中產生規定的燃料壓力；b)燃料分配器板條(24)，在該燃料分配器板條上連接著多個噴射器(28)，且該燃料分配器板條與泵連接；以及c)設置在泵與多個噴射器(28)之間的壓力減輕裝置，利用該壓力減輕裝置，在超過高於規定的燃料壓力的壓力極限值時可把規定的燃料壓力減小至規定的燃料剩餘壓力，該燃料剩餘壓力允許內燃機的緊急運行。
4.如權利要求3所述的噴射系統(1)，其特徵在於，它是柴油機的共軌的噴射系統(1)。
5.如權利要求4所述的噴射系統(1)，其特徵在於，泵是共軌的噴射系統(1)的高壓泵 (20)。
6.如權利要求3至5中任一項所述的噴射系統(1)，其中，利用壓力減輕裝置可實現的壓力極限值比規定的燃料壓力高200巴。
7.如權利要求3至6中任一項所述的噴射系統(1)，其中，利用壓力減輕裝置可實現 500巴的規定的燃料剩餘壓力。
8.如權利要求3至7中任一項所述的噴射系統(1)，其特徵在於，壓力減輕裝置具有帶後置的保險片(62)的節流閥(60)。
9.一種內燃機的噴射系統(1)的壓力減輕方法，具有如下步驟a)在泵與多個噴射器(28)之間設置(A)壓力減輕裝置；b)在超過(B)高於規定的燃料壓力的壓力極限值時，把噴射系統(1)的規定的燃料壓力減小(C)到允許內燃機緊急運行的規定的燃料剩餘壓力。
10.如權利要求9所述的壓力減輕方法，其特徵在於，壓力極限值比規定的燃料壓力高200巴。
11.如權利要求9或10所述的壓力減輕方法，其特徵在於，燃料剩餘壓力為500巴。
全文摘要
在本說明書中公開一種內燃機噴射系統的壓力減輕裝置、一種具有本發明的壓力減輕裝置的內燃機噴射系統以及一種內燃機噴射系統的壓力減輕方法。在超過高於規定的燃料壓力的壓力極限值時，可把噴射系統的規定的燃料壓力減小到規定的燃料剩餘壓力，該燃料剩餘壓力允許內燃機的緊急運行。
文檔編號F02M55/02GK102362061SQ201080012741
公開日2012年2月22日 申請日期2010年3月16日 優先權日2009年3月20日
發明者D.阿內茨貝爾格, R.巴特 申請人:歐陸汽車有限責任公司