具有可變化的噴射壓力曲線的燃料噴射裝置的製作方法
2023-05-29 09:02:16 1
專利名稱：具有可變化的噴射壓力曲線的燃料噴射裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種如在高壓噴射系統中的具有可變化的噴射壓力曲線的燃料噴射裝置，它可用於內燃機的燃料供給。
現有技術EP 0 823 549 A2涉及一種用於噴射燃料的噴射器裝置。一個銜鐵元件既操縱一個排出閥，也操縱一個調節控制腔內壓力的控制針閥。在控制腔被供給高壓燃料的情況下，控制件上被施加一個力，該力支持壓力彈簧的力。排出閥和控制針閥通過一個共用構件的電磁控制而被控制。在從現有技術公知中的這種解決方案中，控制針閥和控制針閥的上側面是控制室的部件並且這樣確定其尺寸，使得控制針閥總是基本上壓力平衡。在由EP 0 823 549 A2所選擇的裝置中得知，控制部分元件，即噴射閥上的控制件和針閥可以根據相應的流量水平被控制，其中，必需一個較低的第一流量水平用以操組第一控制元件。在此，針閥通過機械耦合被部分操作。通過一個較高的第二流量水平，針閥被完全操作。現有技術的這種解決方案的問題在於，必須精確遵循調節參數。
從現有技術中公知多種解決方案，在這些方案中，燃料體積的一部分通過一個被輕微開啟的控制閥再溢出去，通過此，形成噴射壓力曲線。這種方法以CCRS(Current Controlled Rate Shaping，液流控制率成形)的名稱被公知。
從現有技術中公知的另一種用於控制噴射壓力曲線的方案是，通過控制閥的行程控制壓力。
發明描述在本發明的解決方案中，通過有利地分別配置控制閥，可以較省事地這樣調整控制閥，使得通過操縱噴射器控制閥可以相應於預先給定的值形成噴射壓力曲線。關於預先噴射、帶有引導階段(Bootphase)的壓力形成階段、壓力極限以及溢出率(Absteuerrate)的對於噴射很重要的參數，可以可變化地根據使用目的預先給出。由於壓力形成階段期間的引導壓力可以與噴嘴的設計參數、噴射器內的泵活塞直徑以及凸輪軸設計參數無關地確定，所以該噴射器一泵裝置可使用於不同的發動機配置，因為在一個噴射器上對於各個噴射過程很重要的參數可以根據每個內燃機的應用情況按照特定的參數預先調整。
控制閥彼此相鄰地安置和高壓管路在它們之間延伸允許噴射器具有很節省結構空間的結構形式。由於執行元件操縱控制閥，預先噴射壓力和起控速率可以與內燃機轉數和負載力矩無關地變化，由此，可以在寬的範圍內預先確定每個所希望達到的噴射壓力曲線的形成。被容納在噴射器殼體內的執行活塞的製造公差可以被提高，從而可實現該構件較低成本的製造。
由本發明所建議的解決方案得到的另一個優點在於，這些控制閥可以逆著對它們施加不同力的彈簧方向被移動回到其各自的閥座中。由此可以實現密封，從而可以在很大程度上無損失地實現壓力形成階段(引導噴射)，因為控制閥座上的密封作用阻止了延緩壓力形成的洩漏損失。
為了實現分別與各種發動機配置相適應的預先噴射，第一控制閥被移動到其最終位置中。通過關閉第二控制閥實現對主噴射的控制，通過第二控制閥，也可這樣實現壓力限制，即，第二控制閥被移動到一個部分開啟的位置中。燃料的一部分可以被排出到一個蓄油箱中，從而可以保護噴射器內泵元件免受過大的負荷。此外，由此還可達到較高的凸輪速度並從而在較低轉數和較小負載力矩下達到壓力的提高。
附圖下面參照附圖對本發明進一步解釋。
圖示為
圖1帶有兩個集成在一體中的控制閥的噴射器結構示意圖；圖2控制閥組成部分的放大圖，這些控制閥通過一個耦合室與噴射器的噴射殼體內的壓力室連通；圖3控制閥、高壓管路和執行活塞的空間布置示意圖；圖4執行元件和控制閥的控制順序以及由此產生的噴射壓力曲線的描述；圖5帶有被容納在其殼體內的控制閥的噴射器。
實施方案圖1給出一個噴射器結構示意圖，該噴射器具有兩個集成在噴射器殼體內、可通過一個唯一的執行元件操縱的控制閥。
在此只示意性示出的噴射器1包括一個噴射器殼體2，在其朝向內燃機的端部中容納有一個噴嘴3。噴嘴3藉助一個從控制室6延伸出來的噴嘴針4被封閉。一個高壓管路5通到控制室6中，該高壓管路通過噴射器殼體2的內部延伸並且與由一個執行活塞12加載的壓力室13相互連通。噴嘴針4在遠離噴嘴3的端部上被一個蓄能器7加載。蓄能器7例如作為螺旋彈簧構成，其被噴射器1的殼體2包圍。
通過兩個集成在高壓管路中的控制閥8和10實現噴射壓力控制。第一控制閥8的低壓側與第二低壓區域17連通，而第二控制閥通過一個定壓閥14或一個節流元件與一個第一低壓區域16連通。通過一個彈簧元件15或者定壓閥14上的一個任意其它構造型式的調節元件可以調節第二控制閥10的低壓區域16內的開啟壓力，由此，通過第二控制閥10可以調節壓力室13被執行活塞12施加的壓力負載。這樣，燃料可以通過部分開啟的第二控制閥10排出，從而，被裝入噴射器殼體2內部的機械部件的載荷極限不會被超過。
兩個分別與控制閥8、10對應配置的彈簧元件31或32允許預先調整兩個控制閥8或10的操作壓力。兩個控制閥8、10的操作壓力最好選擇得比較低，以使控制閥8或10幾乎不受力。在此滿足控制閥10的工作容積控制閥8的工作容積。
在圖1中示意性示出的結構中，兩個控制閥8、10處於開啟狀態，就是說，燃料可以沿所示箭頭方向分別流出到第二低壓區域17中以及在超過所調定的壓力時通過定壓閥14流出到第一低壓區域16中。
兩個控制閥8及10被優選作為壓電執行元件構成的執行元件11操縱，如果兩個控制閥8及10克服壓力彈簧31，32的作用力被移到下面的位置中，則通過高壓管路5將對噴嘴針4加載的控制室6與壓力室13內處於最高壓力下的儲備燃料連通。
圖2以放大圖形式示出了噴射器內的組成部分，它們通過一個設置在噴射器殼體內的耦合室9相互連接。
控制閥8及10分別包含一個控制件，該控制件優選圓柱形構成。第一控制閥8的控制件截面、即面積A1大於第二控制閥10的控制件截面積A2。兩個控制閥8，10的兩個控制件都伸入由執行元件11加載的耦合室9內。第一控制閥8與一個低壓區域17連通，燃料可由第一控制閥8流出到該低壓區域內。多餘的燃料從第二控制閥10流出到第一低壓區域16中。兩個控制閥8，10分別包含以不同彈性常數構成的蓄能器31，32，藉助這些蓄能器產生與各種閥功能相適應的彈簧力F1，F2。
如果耦合室9、管路和耦合通道9.1通過控制閥10被相互連通，則形成一個通道系統，通過例如第二控制閥10的部分開啟可以實現該系統的卸壓。定壓閥14可以連接在控制閥10前面，藉助它調整引導階段的壓力。這樣，可以在定壓閥14上調整噴射器殼體2內的機械部件的最大允許負載壓力，該定壓閥14被安置在出流區域內通到一個貯存箱、如油箱中。基本豎直延伸的高壓孔18被容納在兩個控制閥8及10之間，高壓孔18將處於極高壓力下的燃料導送到從噴射器殼體2伸入到內燃機燃燒室中的噴嘴3上。從圖3中看出兩個控制閥8及10的空間布置以及高壓孔18的走向。
通過在示意性俯視圖中示出的執行活塞11構成耦合室9(對照圖2)，從耦合室9中分支出對耦合室9施加壓力的管路9.1，管路9.1本身可看作耦合室9的一部分。所示出的控制閥8，10兩個活塞面都進入到耦合通道9.1中，活塞面通過被壓電執行元件11加載的壓力室13被作用以高壓燃料。
高壓孔18被設置成在兩個控制閥8，10之間延伸並且允許噴射器1的噴射器殼體2結構特別緊湊。以虛線示出分別包圍控制閥8或10的控制腔，同樣示出從第二控制閥10通向第一低壓區域16的出流管路，第二控制閥10的活塞比第一控制閥8的活塞具有更小的活塞面積A2。
圖4示出執行元件的操縱順序、控制閥各自的行程運動，繪製在時間軸上，和由此得到的噴射壓力曲線，繪製在時間軸上。圖4示出五個上下安置的曲線圖，它們示出各個行程運動、壓力以及所產生的噴射壓力曲線，繪製在時間軸上。時間軸可以被分成一個預先噴射階段25、一個壓力形成階段26和一個壓力下降階段30。因此，在耦合室9，9.1中出現在位於其下面的曲線圖中給出的壓力曲線21，它同樣可被分成一個與預先噴射對應的第一壓力上升階段和一個接在此後的與主噴射相對應的另外的壓力上升階段。
在這下面的兩個分別被標以參考標號22，23的曲線圖中，給出兩個控制閥8，10的行程長度。從曲線圖22可看出，通過噴射閥8不僅控制預先噴射25，而且進行一部分主噴射。主噴射要求較長的時間間隔，以將必需的燃料量噴入內燃機燃燒室內。在最下面的曲線圖24中(上面的曲線)示出的噴嘴針行程在主噴射期間保持恆定，從而，燃燒所必需的燃料體積只能在一個較長的時間間隔上被運送到、即噴入到燃燒室中。
在曲線圖23中在時間軸上繪出第二控制閥10的控制件行程長度。第二控制閥10在預先噴射階段25期間保持完全開啟。在主噴射將近結束時第二控制閥10才閉合，這樣，其有助於在主噴射將近結束時提高噴射壓力，對照曲線圖24。通過比較描述控制閥8，10的行程長度的兩個曲線圖22，23，可以導出曲線圖24所示的噴射壓力曲線，前提是，噴嘴針行程4恆定，如圖示那樣變化並且由一個在預先噴射25開始時的開啟運動和噴嘴針4在曲線圖24所示時間間隔上的主噴射期間的噴嘴針4開啟組成。通過執行元件11操縱控制閥8，10使得可以根據內燃機配置個別地確定預先噴射和主噴射的開始和結束。壓力形成階段(引導階段)可以根據應用情況個別地預先調整。此外，噴射壓力曲線可以通過有目的地操縱第二控制閥10在主噴射將近結束時被大大提高。
如上所述，此外還存在這樣的可能性，即，為避免噴射器1壓力過載，可以藉助為第二控制閥10的出流區域對應配置的定壓閥14調整和改變多餘燃料的起控速率。
在圖5的描述中示出一個緊湊構造的噴射器，在其噴射器殼體中集成有一個定壓閥，該定壓閥與一個控制閥對應配置。
圖5所示噴射器1包括一個噴射器殼體2，在其上面的部分內裝入活塞12，活塞12伸入泵室13內。高壓管路5從噴射器殼體2內的泵室13起延伸，通向噴嘴3的控制室6，噴嘴3可藉助噴嘴針4被封閉和開通。噴嘴針4本身由一個被噴射器殼體2包圍的壓力彈簧7加載。在此只示出控制閥8，10中的一個，為它們對應配置一個定壓閥14，它通過噴射器殼體2內的孔27與第一低壓區域16連通，多餘的、為限制壓力而被排出的燃料又被導回到貯油箱內。在噴射器殼體2的相對的側面上設置有一個孔27，通過該孔，多餘的燃料可以被導送到一個第二低壓區域17，16。
在圖5所示的結構中，噴射器1的噴射器殼體2例如多級式構造，其中，通過對中元件28及29可以保證，在噴嘴針4的區域內構成噴射器殼體2的構件被確保具有一個避免洩漏損失的結構。
參考標號1噴射器 2噴射器殼體3噴嘴4噴嘴針5高壓管路6腔室7壓力彈簧8第一控制閥9耦合室 9.1耦合通道10第二控制閥 11壓電執行元件12活塞 13泵室14定壓閥 15彈簧16第一低壓區域 17第二低壓區域18高壓孔 19執行元件行程曲線20活塞12的行程曲線 21耦合室內壓力曲線22第一控制閥行程曲線 23第二控制閥行程曲線
24噴射壓力/噴嘴針行程25噴射階段26壓力形成階段(引導階段) 27殼體孔28對中元件 29對中元件30壓力下降階段 31第一蓄能器(F1)32第二蓄能器(F2)
權利要求
1.用於噴射燃料的裝置，具有一個噴射器(1)，該噴射器包含一個壓力室(13)，一個高壓管路(5)從壓力室(13)出發通過噴射器殼體(2)延伸，在該噴射器殼體內安置了一個可藉助一個噴嘴針(4)被封閉的噴嘴(3)，其中，噴嘴針(4)藉助一個蓄能器(7)被加載，其特徵是，設置了可相互獨立調整並可通過一個執行元件(11)被操縱的控制閥(8，10)，並且，它們通過一個耦合室(9)相互連接，藉助這些控制閥可以控制噴射壓力曲線(24)。
2.按照權利要求1所述用於噴射的裝置，其特徵是，控制閥(8，10)被先後切換。
3.按照權利要求1所述用於噴射的裝置，其特徵是，為控制閥(8，10)中的一個對應配置一個定壓閥(14)。
4.按照權利要求1所述用於噴射的裝置，其特徵是，設置一個壓電執行元件作為執行元件(11)。
5.按照權利要求1所述用於噴射的裝置，其特徵是，為控制閥(8，10)中的一個在出流區域中對應配置一個節流元件。
6.按照權利要求1所述用於噴射的裝置，其特徵是，控制閥(8，10)包含壓力彈簧元件(31，32)，其中，可產生的力滿足F2＞F1。
7.按照權利要求1所述用於噴射的裝置，其特徵是，第一控制閥(8)的閥面積A1比第二控制閥(10)的閥面積A2大。
8.按照權利要求1所述用於噴射的裝置，其特徵是，通過操縱第一控制閥(8)進入其最終位置，使噴嘴(3)上的壓力形成階段(26)開始。
9.按照權利要求1所述用於噴射的裝置，其特徵是，通過閉合第二控制閥(10)實現主噴射；第二控制閥(10)可以被移動到部分開啟的位置中，以限制壓力室(13)中的壓力。
10.按照權利要求9所述用於噴射的裝置，其特徵是，噴射器(1)的溢出率可通過一個定壓閥(14)調整。
11.按照權利要求9所述用於噴射的裝置，其特徵是，定壓閥(14)上的卸荷壓力是可調整的。
12.按照權利要求9所述用於噴射的裝置，其特徵是，噴射器(1)的溢出率可通過第二控制閥(10)的部分開啟調整。
全文摘要
本發明涉及一種用於噴射燃料的裝置，具有一個噴射器(1)，該噴射器包含一個壓力室(13)。一個高壓管路(5)從壓力室(13)出發通過噴射器殼體(2)延伸，在噴射器殼體內安置了一個可藉助一個噴嘴針(4)被封閉的噴嘴(3)，其中，噴嘴針(4)藉助一個蓄能器(7)被加載。設置了可被一個執行元件(11)相互獨立地調節和操縱的控制閥(8，10)，它們通過一個耦合室(9)相互連接，並且，通過它們可以控制噴射壓力曲線(24)。
文檔編號F02M51/00GK1535357SQ01800640
公開日2004年10月6日 申請日期2001年3月20日 優先權日2000年3月23日
發明者內斯託爾·羅德裡格斯-阿馬亞, 羅格·波奇因, 烏爾裡希·普羅雅恩, 內斯託爾 羅德裡格斯-阿馬亞, 希 普羅雅恩, 波奇因 申請人:羅伯特·博施有限公司, 羅伯特 博施有限公司