內燃機液體燃料噴射裝置的製作方法
2023-08-09 11:39:21 6
專利名稱：內燃機液體燃料噴射裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於內燃機的液體燃料噴射裝置。
向內燃機、例如壓燃式內燃機噴射液體燃料的噴射裝置，通常包括一個呈噴射泵形狀的燃料壓力生成裝置，這種噴射泵可以周期性地使泵缸中由活塞限定的變容室中的燃料處於高壓之下，該活塞由一個凸輪軸推動，該凸輪軸與內燃機的主軸或曲柄進行運動連接。
被壓縮的燃料通過一個噴嘴進行噴射，該噴嘴通過噴射孔與內燃機的工作室或燃燒室相連通，這種噴嘴包括一個噴射室，該噴射室一般通過單向轉換件、例如單向閥與噴射泵的泵缸相連通。這個噴射室與工作室或燃燒室之間的連通是通過一個滑移式針閥加以斷開的，由於彈性復原件的作用，該針閥在所述噴射孔的上遊支承在所述噴嘴中的圓錐形底座上。
這個針閥包括一個圓柱形閥體，該閥體在噴嘴中的一個孔內滑動，該孔的直徑大於針閥在其底座上的圓錐形部分的直徑，以便當燃料的壓力超過一定數值即噴射器的校準壓力時，噴射器從其底座抬起以便進行噴射。當噴射泵的活塞超過一定位置時，超過這個位置，泵缸就與燃料低壓供給裝置相連通，噴嘴中的壓力下降，噴射針閥在彈性復原件的作用下回復到其底座上，關閉噴嘴。
儘管極其簡單，但是，這種傳統裝置具有很大的缺陷。首先，噴射壓力取決於發動機的工作狀態，並隨之進行變化。其次，由於復位彈簧有限的作用力，噴射在小壓力下進行，不再使燃料霧化，從而形成不完全燃燒和積碳微粒。
採用專利FR-A-1351593中提出的一種噴射裝置，可以避免某些缺陷。在這種裝置中，來自壓力生成裝置、例如一個泵或一個蓄壓器的燃料進入由一個活塞限定的一個噴射室中，該活塞克服一個強力彈簧進行移動，以便在不噴射階段使加壓燃料充滿噴射室。這個噴射室直接開啟在噴射器的室上，堵塞件、例如針閥在這個孔腔中移動，可以通過一個獨立的液壓管路或者通過一個使用燃料的管路控制針閥的升程。當針閥開啟並噴射燃料時，針閥以大行程移動，直至支承在噴射室的活塞上，該活塞隨著向噴嘴壓送噴射室燃料的前移而關閉針閥。
但是，這種裝置具有一些缺陷，不適於用於現代內燃機中使用的非常高的噴射壓力，燃料洩漏危險增大，由於一部分燃料在噴射器容積外向供給管路進行壓送，因此能量損失增大，更不用說復位彈簧留有尺寸餘量的問題。
文獻DOS1944862中也描述了一種噴射裝置，這種噴射裝置包括一個噴射室，一個差壓活塞在這個噴射室中移動，該噴射室與噴射器直接連通，在不噴射階段，控制件可以與一個蓄壓器使一個高壓泵所保持的燃料充滿噴射室。但是，這種裝置具有一些顯著的缺陷。尤其是噴射壓力僅僅是泵所提供的壓力的一部分，活塞噴射行程的完成是通過難以精確獲得的壓力降確保的，在非常高的高壓情況下尤其如此。
為了彌補這些不同實施例的缺陷，最新的發展集中在蓄壓式噴射系統、亦稱為「共軌」系統上。
在這種系統中，一個蓄壓器藉助於燃料高壓發生裝置始終充滿高壓燃料，並且始終與底座上遊噴嘴的噴射室連通，噴射針閥的閥座藉助於控制件支承在這個底座上。一個分配閥可以使所述噴射室與另一個由針閥上表面限定的室相連通，以便針閥在蓄壓器壓力的作用下支承在其閥座上。進行噴射時，分配閥擺動，使所述由針閥上表面限定的室同用於降低施加在針閥上表面上的壓力的低壓供給裝置相連通，以便針閥抬起。
為了完成噴射，使分配閥重新擺動到另一個位置，建立針閥上表面上面的蓄壓器的壓力，以便控制件使針閥處於其閥座上，而不必降低噴射壓力。因此，噴射完全在蓄壓器的高壓下進行，以免噴射完成時發生洩漏。
另外，噴射壓力與發動機的工作狀態無關。
這種裝置在燃燒性能方面以及在不完全燃燒的控制方面具有優越性，但是存在其它一些缺陷。實際上，如果針閥關閉不好，或者如果針閥閥座損壞，那麼，處於蓄壓器中高壓下的燃料將注入燃燒室，會使發動機發生過熱和損壞的危險。
此外，由多個在孔中滑移的活塞加以密封的共軌系統的恆定壓力、大量的洩漏會造成機械的損失及燃料的發熱，並影響燃料定量的精確度。
本發明旨在彌補這些缺陷，提出一種基本在整個噴射期間與發動機工作狀態無關並噴射高壓燃料的噴射裝置。
本發明還旨在提出一種可以在很短的時間內以很大的壓力極其簡單地供給確定的精確的燃料定量的裝置。
本發明還旨在提出一種可以在整個噴射期間在高壓下確保噴射的裝置。
本發明還旨在提出一種可以使用慢速高壓生成裝置來確保快速噴射的裝置。
本發明還旨在提出這樣一種裝置，這種裝置採用的傳統組件數量減少，特別是，使用一個單個定量泵向噴射器供給燃料，從而確保各個氣缸中噴射量的良好平衡。
本發明還旨在提出這樣一種裝置，這種裝置可以在噴射過程中以簡單的方式改變噴射量，尤其是根據有時稱為比率成形的技術，確保先以小噴射量進行噴射，然後繼續以較大的噴射量進行噴射。
本發明還旨在獲得洩漏程度小的共軌系統的優越性。
本發明還旨在減少噴射裝置的能量消耗。
本發明還旨在獲得不使用在某些情況下不適用的電子構件的優越性。
本發明涉及一種向具有可變容積工作室的內燃機的燃燒室斷續地和周期性地噴射高壓霧化液體燃料的噴射裝置，這種裝置包括-一個噴嘴，具有·一個噴嘴室，該室至少通過一個噴射孔與一個燃燒室相連通，·堵塞件，可以周期性地使所述噴嘴室與所述燃燒室之間中斷連通和重新進行連通，-以及供給高壓液體燃料的供給裝置，這些供給裝置可以周期性地供給定量的高壓液體燃料，-所述供給裝置通過進行周期性連通的導管與一個可變容積噴射室相連通，該噴射室由一個活動件的壁加以限定，這個活動件由彈性復位裝置向一個固定止動件復位，確定所述噴射室的所述可變容積的最小值，這個噴射室始終與所述噴嘴相連通，所述噴射室用於暫時貯存所述定量液體燃料，-所述定量液體燃料在所述噴嘴堵塞件的周期性關閉階段由所述供給裝置周期性地供給所述噴射室，其特徵在於，所述彈性復位裝置包括一個壓力流體部分，對所述活動件起作用。
所述活動件的壁限定上述噴射室，所述活動件最好由一個活塞構成，該活塞在一個氣缸中滑移，以限定所述噴射室。由於活塞各方面的壓力基本平衡，因此，基本可以消除活塞處發生洩漏的危險。
壓力流體部分所容納的進行復位作用的壓力流體最好是一個蓄壓器中保持有壓力的燃料。
活動件或活塞最好布置成當它貼靠在其止動件上時，噴射室和所述壓力液體燃料部分之間不發生任何洩漏。
壓力流體可以通過一個增壓件、尤其是一個差壓活塞對所述活動件進行作用。
噴嘴最好是一種具有三個室的傳統類型的噴嘴，這三個室是一個第一室或囊，通過噴射孔與燃燒室連通；一個第二室，與第一室連通並具有一個底座，所述第二室由一個滑移針閥的下部加以限定，針閥的端部具有一個支承面，可以貼靠在所述底座上，中斷上述連通；一個第三圓柱形室，針閥的一部分形成活塞在其中進行滑移，以便在針閥的上面形成一個與控制件相連接的第三室。
由例如這種針閥形成的堵塞件可以通過本身是公知的電磁裝置控制其開啟。
這種堵塞件對噴嘴室、例如上述第二室中液體燃料的壓力是敏感的，以便當高壓在這個室中建立時，針閥克服其復位裝置而抬起，直至止動位置。這個實施例是本發明的最佳實施例，只要使所述噴嘴室和所述噴射室之間始終進行直接連通即可獲得。
所述堵塞件就其關閉而言，對復位彈簧是敏感的。
所述堵塞件就其關閉而言，對壓力流體尤其是液體燃料也是敏感的。
但是，所述堵塞件就其關閉而言，最好對上述噴射室的活動件的直接作用是敏感的，以便活動件在返回其止動位置時，使堵塞件移向密封位置。
這個實施例特別具有優越性，因為可以確保在噴射的最後時刻，向燃燒室噴射霧化液體燃料都具有高壓。
因此，當所述堵塞件、例如針閥到達其關閉位置時，可以構成活動件的止動器。但是，也可以配置一種固定強制止動器，例如由噴射室的一個凸緣或基座所形成，在關閉上述堵塞件例如針閥後，活動件貼靠在止動器上，然後藉助於活動件和所述堵塞件之間的彈性接觸進行一個很小的行程，例如通過長形的堵塞針閥的彈性壓縮。
高壓液體燃料供給裝置完全可以是傳統的供給裝置，尤其是包括一個進行通常交替噴射的普通泵，泵的活塞與一個凸輪軸的凸輪保持恆定接觸。高壓液體燃料供給裝置完全可以是傳統的供給裝置，尤其是包括一個進行通常交替噴射的普通泵，泵的活塞與一個凸輪軸的凸輪保持恆定接觸。這個泵最好是定量的，例如像噴射泵那樣，包括一個螺旋形排出斜槽以及一個泵活塞角位置調節件。
可以將建立壓力的集中裝置用於同每個活塞相連的噴射裝置，因此，泵可以是傳統的分配泵。
在一種最佳實施例中，布置在所述高壓液體燃料供給裝置和所述可變容積噴射室之間的所述周期性導管包括一個單向導管。
另外，這些導管尤其可以包括一個閥，該閥配置在所述單向導管的上遊，布置成使所述高壓生成裝置與一個低壓排出斜槽相連通，從而引起所述單向導管關閉，以便所述定量燃料可以由所述閥的關閉時間加以確定。
所述閥可以是一種雙通閥。
如果上述噴嘴堵塞件就其關閉而言對一個具有液體燃料的室中的壓力是敏感的，那麼，可以配置一個閥，最好是上述布置在所述單向導管上遊的閥，以便使所述室與一個排出斜槽相連通，控制所述堵塞件的開啟。
在這種情況下，這個閥控制所述高壓生成裝置和所述具有液體燃料的室的排放，對所述堵塞件起作用，進行關閉操作，以便當所述閥關閉時，所述壓送件通過所述單向導管將高壓液體燃料供給所述噴射室，而所述閥的開啟引起所述供給的結束，同時使所述堵塞件開啟，並將燃料噴射到燃燒室中。
也可以在定量完成時間和噴射開始時間之間確定一個延遲時間，使泵活塞壓送壓力燃料，直至其上止點，壓力然後由凸輪的一種扁平輪廓加以保持。在這種情況下，閥的關閉時間決定噴射量的定量，因為噴射室的燃料定量取決於泵在關閉時間和到達上止點之間的有效行程。相反，閥的最後開啟決定噴射開始時間。
在另一個實施例中，對於堵塞件的開啟來說，可以利用泵活塞在其上止點後的向下行程中所產生的壓力降。因此，在泵活塞的傳動件上，最好回收利用泵活塞和堵塞件、例如針閥之間壓縮燃料的膨脹能量。
在這種情況下，雙通閥的作用可以通過泵的一個傳統的旋轉式分配閥加以確保，電動控制閥不適合。
顯然，本發明適合於將液體燃料噴射到一種多缸內燃機中，每個氣缸具有合適的噴嘴。因此，泵或高壓液體燃料供給裝置通過相同的特定管道分別與每個噴嘴相連接，供給裝置布置成連續地將燃料送到各個不同的噴嘴。供給裝置可以僅僅由一個單個傳統分配泵構成，要注意的是，最好通過一個雙通閥使所述泵與一個低壓排出斜槽相連，所述閥的簡單控制可以決定噴射循環過程的全部操作，至少可以採用上述流體動力狀態的實施例。
在這種情況下，上述活動件的彈性復位裝置最好由唯一一個集中裝置、例如一個單個蓄壓器構成，具有高壓液體燃料，對所述活動件進行作用，活動件最好布置在各自的噴嘴中，與所述噴嘴的堵塞件同軸對齊。
因此，上述單向導管最好各自布置在每個噴嘴處，以減少不噴射的壓縮燃料數量。
為了在噴射階段改變噴射燃料量，例如在噴射開始時確定小噴射量而在其它噴射時間確定大噴射量，噴射裝置最好包括可以使來自噴射室的燃料以一定限制量引向噴嘴室的構件，例如在噴射開始時，噴射量等於來自噴射室的一個確定量，減小的量相應於噴嘴室中例如由噴射器堵塞件的抬起而造成的增量。
為此，例如可以在噴射室和噴射器室之間的一個直接導管中配置一個節流閥或校準過的限流嘴，限定進入噴射器室的供給量，因此，堵塞件、例如針閥與可以控制針閥在一個確定期間抬起的控制件相連。堵塞件本身是一個節流閥，減緩控制流體從堵塞件的排出。
堵塞件可選地布置成一個可變截面式節流閥，以確保針閥按照一個確定的暫時輪廓加以抬起。
通過參照附圖和非限制性實施例的描述，本發明的其它特徵和優越性將得到較好地理解。
附圖如下
圖1至4示出本發明第一實施例中的一個噴射裝置處於四種連續狀態，即依次為泵的掃氣和燃料供給階段，定量階段，噴射開始狀態以及噴射結束狀態；圖5至8示出本發明另一個實施例的四個工作階段；圖9至12示出本發明噴射器的其它實施例；圖13示出本發明一個實施例中裝置的若干構件的同軸布置情況；圖14示出一個用於多缸發動機的集中噴射裝置。
首先看圖1至4。
所示噴射裝置與一個柴油發動機的氣缸1相連，一個活塞2在該氣缸中滑移，並在其上面限定一個燃燒工作室3，該燃燒室由一個氣缸蓋4加以封閉。一個噴射器6最好與工作活塞2在其中滑移的室進行對中同軸布置，這個噴射器可以完全以通常的方式製成。該噴射器包括一個噴嘴7，噴嘴7的下端與工作室3連通，噴嘴7具有一個內腔，該內腔形成連續三個室，即一個容積小的室或囊8，通過噴射孔與工作室3連通；一個第二室10，位於一個圓錐形基座11的上面；一個第三圓柱形室12，位於底部上，形成一個彈簧13的止動件，彈簧13沿底座11的方向推動一個傳統的封閉針閥14，針閥14在圓柱形室12中滑移，其收斂的前端具有一個支承面15，密封地貼靠在底座11上。
本發明裝置還包括一個傳統型泵16，可以建立燃料的高壓。泵16由一個泵缸17構成，一個活塞18可以在泵缸17中滑移，活塞18由一個彈簧19彈向其下止點彈到一個凸輪軸21的凸輪20上，凸輪軸21與發動機曲軸(未示出)進行運動連接。壓縮室17通過一個導管22與燃料低壓供給源24相連，在導管22中配置一個二位閥23。另一方面，壓縮室17通過一個導管25與上述第三室直接連通，導管25通到一個導管30。
本發明裝置還包括一個噴射腔或噴射室26，一個活動件27在其中滑移，該活動件由一個活塞構成，克服一個強力復位裝置28進行移動，這個復位裝置可以是一個彈簧，但最好包括一個壓力流體部分，例如一個充滿壓力液體燃料的蓄壓器，最好布置成在活塞27的整個有效行程中對該活塞施加基本恆定不變的力。噴射室26通過一個導管29始終與上述第二室10連通。最後，通過一個導管31確保噴射室26和壓縮室17之間的連通，在導管31中布置一個單向閥32。
在靜止位置，活塞或活動件27支承在噴射室26的一個前止動件33上，以便噴射室26的容積最小。
止動件33最好形成一個密封基座，以便在活塞27的這個位置，不會發生從蓄壓器28向第二室10的任何洩漏。
工作情況如下。
在圖1所示的掃氣位置，噴射針閥14由復位彈簧13壓靠在其基座11上。活動件或活塞27由強力彈簧28壓靠在其止動件33上。泵的活塞18在凸輪20的作用下開始其下行行程。二位閥23處於開啟位置，以便泵室17和第三室12處於燃料的低壓。
在第二室10中，壓力值足夠低，使針閥由彈簧13壓靠在其基座上。泵活塞18的移動對壓力改變不大。
工作周期的順序示於圖2在發動機循環中的確定時間t，快速關閉雙通閥23。噴射活塞18繼續其行程，立即提高泵室17和第三室12中燃料的壓力。同時，液體被壓向噴射室26，活塞27被其強力彈簧推動，而相同的壓力在第二室10中加以確定。泵室17、噴射室26、第二室10和第三室12中液體燃料的高壓取決於彈簧28的復原力，其復原力最好基本是恆定的。因此，液體燃料處於高壓之下，這是噴射壓力，例如1600巴。
在二位閥23關閉和噴射泵活塞18繼續其壓送行程時，噴射活塞27進行回程行程，壓縮其彈性件28，將來自泵室17的燃料儲存在噴射室26中。
在時間t+Δt，即在理想定量的燃料在噴射高壓下輸入到噴射室26中並開始進行噴射時，二位閥23被快速開啟，如圖3所示。
泵室17和第三室12立即處於低壓之下，儘管泵活塞18可能繼續進行下行行程。單向閥32立刻關閉，噴射室26與泵室17隔開。
由於第三室12處於低壓，第二室10中的高壓使噴射針閥14抬起，壓縮其復位彈簧13，直至支承在其上止動件上，通過第一室8和噴射孔9與發動機的工作室連通。因此，高壓噴射液體燃料噴射到工作室中並加以霧化。
在活塞26在其復位裝置28的作用下進行移動直至活塞支承在其止動件33上的整個期間，這種高壓噴射繼續進行，以便同預先壓送到噴射室26中的整個定量燃料相應的燃料量通過孔9進行噴射。
噴射結束時，如圖4所示，活動件27支承在一個構件上，第二室10中的壓力急劇降低，直至使針閥14的彈簧13的復原力不能發生作用，這樣，針閥14立即支承在其基座上。
燃料定量和噴射開始可以彼此獨立地由一個二位閥23單獨加以調節。
也可以例如使用一個凸輪來錯開燃料定量結束的時間和噴射開始的時間，這個凸輪具有一個呈平坦的凸起輪廓的部分，用於停止將燃料輸送到定量室26，保持第三室12中的壓力，噴射時間可以通過開啟閥23在凸輪盤上進行自由選擇。在這種情況下，從閥23關閉時起，在泵活塞18朝其上止點移動的其餘時間，燃料壓送出泵16。
這樣，無需開啟閥23即可由於活塞18朝其下止點的回程而造成第三室12中的壓力降。
另外，噴射階段完全與凸輪20的位置無關。
泵16可以是粗糙的和小流量的，因為它支配發動機循環的一大部分，以向噴射室壓送燃料。
在將要述及的若干實施例中，泵16不直接布置成輸送可調定量的燃料，燃料的定量由活塞18在閥的關閉期間Δt的行程加以確定。
也可以使用傳統型發動機燃料噴射泵，這些泵配有一個反螺旋斜槽以及一個圍繞泵活塞軸線轉動的轉動裝置，以便對開在泵缸壁上的一個排出孔進行關閉和開啟。因此，泵活塞確保二位閥23的作用。
現在來看圖5至8，在這些附圖中，與前述組件的作用相同的組件採用相同的標號。
這個實施例用於進行多次噴射，例如進行預噴射，限定洩漏和機械損失，使液體燃料的可壓縮性對裝置工作的影響降低到最低限度。
在這個實施例中，導管30取消，來自泵16的導管25通過一個單向閥32直接通到一個室34，該室34同時構成第二噴射室12和替代室26的噴射室。針閥具有一個延伸部分48，其直徑大於針閥14閥座的直徑，可以使一個空心活動活塞50滑移通過，該活塞50形成噴射室34的活動件，本身可以在一個形成室35的氣缸中滑移，一個高壓液體燃料蓄壓器28通到室35。延伸部分48在室35中具有一個凸緣49，其直徑小於室35的直徑，可以使一個復位彈簧13推動針閥。延伸部分48的上端超過凸緣，在一個可以確定針閥第三室12的氣缸中進行滑移，形成一個活塞，其直徑介於針閥閥座的直徑和延伸部分48的直徑之間。
室35和蓄壓器28通過一個首先呈徑向然後呈軸向的導管51與第三室12連通，導管51位於延伸部分48，通過一個終端節流閥通到室12。另外，它通過一個位於室12附近的閥52和一個導管53與燃料低壓源24相連接。
在圖5所示的添加燃料位置，第一和第二閥23、52關閉，泵16通過導管25將高壓燃料壓送到室34中，以便活塞50沿箭頭方向移動，將室35中的燃料向蓄壓器28進行壓送。由燃料和彈簧13對針閥14構成的一組力使針閥貼靠在其閥座11上。在泵的上止點的後面，閥32關閉，凸輪利用室17和導管25中燃料的壓縮能量。因此，噴射器6各室中的壓力取決於蓄壓器28中的壓力。第一閥23的開啟使泵中的壓力降低。因此可以開啟閥52，如圖6所示。由此而引起第三室12中的壓力立即降低，使針閥14處於開啟位置。室34此時與第一室8連通，室34中的燃料在活塞50的壓力下進行噴射和霧化，活塞50在蓄壓器28中壓力的作用下進行工作。導管51中的節流閥阻止蓄壓器排空。
然後，可以快速關閉閥52，如圖7所示，使構成預噴射的這個第一噴射階段結束，由於室12中的壓力增大以及彈簧13的作用，針閥14被推向其閥座。因此，可以通過閥52的多次連續開啟和關閉，分若干階段進行噴射。當室34中的所有可噴射燃料量已經進行噴射以及活塞50密封支承在一個構件上時，噴射結束，這樣，室34縮小到其最小容積，室34中的壓力降低，在彈簧13的作用下，在施加在延伸部分48和室12之間差動面上的壓力的作用下，針閥快速關閉。然後，閥52關閉。
因為閥52可以布置在第三室12附近，所以針閥的控制極為快速和準確。另外，在一個噴射室和噴射器的第二室之間不必進行任何轉換，以便噴射量對燃料的可壓縮性不敏感。最後，洩漏限於在噴射的短時間內室12經過其節流閥的掃氣而發生。
現在來看圖9至12，這些附圖示出若干實施例，在這些實施例中，針閥的關閉由噴射室的活動件加以確保。
圖9示出一個噴射器6，這個噴射器6類似於圖1所示的噴射器，其第三室12不包括復位彈簧。針閥14通過一個長延伸部分37繼續朝上延伸，該延伸部分37在噴射器主體中進行滑移，並通到一個噴射室26，該噴射室26通過閥32和導管30與導管25相連接。活塞27對噴射室26加以限定，該活塞27由其復位裝置即蓄壓器28以及一個僅僅在停止供給燃料時才有效的彈簧54進行作用。
當泵16朝噴射室26壓送燃料時，室12增壓，針閥14貼靠在其閥座11上。這時，活塞27抬起，室35的容積加大，活塞27遠離針閥閥杆37的端部。
工作情況類似於圖1所示裝置的工作情況。閥23開啟時，第三室12中的壓力降低，針閥立即抬起，直至支承在室12的底部上。活塞27從其上部位置進行下行行程，燃料通過導管29和室10進行噴射。蓄壓器28中的壓力使活塞27的下行行程即將結束時，活塞27與杆37的端部相遇，使針閥向下處於關閉位置。一旦針閥14貼靠在其閥座11上，杆37形成活塞27的一個止動件。彈簧54僅僅用於例如在發動機停車時當蓄壓器28中的壓力尚未確立時，確保關閉針閥14以及使活塞保持在室26的最小容積位置。
圖10所示的一個裝置類似於圖9所示的裝置，但是，其針閥14具有一個第二密封支承面62，該支承面62與配置在室12中的一個閥座相配合，避免來自蓄壓器28的通過針閥14和噴嘴主體7之間的間隙進行洩漏的現象。
圖11所示的裝置類似於圖9所示的裝置，只是在壓縮針閥14之後，活塞27支承在噴射室26中的一個構件上。在這種情況下，一個短行程彈簧13布置在室12中，使針閥14貼靠在其閥座11上，同樣，在這種情況下，蓄壓器28不增壓，活塞27不受力。在這個實施例中，杆37的長度和直徑選擇為活塞27在到達其止動件33的位置之前不久使針閥14貼靠在其閥座11上，杆37的壓縮應力作用下的變形使針閥進行其餘的下行行程。
圖12所示的實施例類似於圖5所示的實施例，區別在於，針閥14的關閉由噴射活塞50壓緊在針閥的止動件56上加以確保，如同圖9所示的那樣。
現在來看圖13。
在這個適於燃料高輸入率的實施例中，噴嘴、噴射室及其活動件、以及產生高壓的泵在噴嘴7的軸線上同軸對齊。
泵活塞18在一個圓柱形室17中進行滑移，該室17在差壓活塞式活動件65內確定成與一個蓄壓器36連通，由壓力流體35、例如空氣構成的彈性復位裝置使這個活動件65沿噴射方向進行返回。經雙通閥23的低壓流體進口與泵室17之間通過一個徑向通道進行連通，該徑向通道開在活動件34上，通過活動件65表面上的一個縱向孔與閥23連通。
噴射室26布置在活動活塞65之下。導管31可以使泵16和室26連通，這個導管31是一個軸嚮導管，在一個延伸部分43進行延伸，該延伸部分43沿噴嘴方向超過活動活塞65的工作表面，該活動活塞65限定室26，在其自由端具有一個徑向槽44。一個單向閥32在所述延伸部分43上密封滑移，通常由一個彈簧、例如貝氏墊圈使之貼靠在噴嘴7的表面上。當這個閥抬起時，導管31使泵16與室26連通。最後，圖中所示的針閥14處於最大抬起位置，針閥14的上端與一個室12相對，室12位於延伸部分43的端部之下，延伸部分43裝有導管31，當閥32處於其關閉位置時，室12也由閥32加以限定。
在掃氣階段，凸輪20處於使泵活塞18抬起並且通過處於連通位置的閥23從低壓源24泵吸燃料的位置，以便泵室17加燃料。
凸輪20轉動一定時間之後，活塞18向下移動。在這個下行行程期間的時間t，關閉雙通閥23。泵內的燃料此時處於增壓狀態，以便閥32克服其復位裝置進行抬起，泵內壓力燃料輸送到室26，這樣，活動件65抬起，室26的容積增大，高壓在室10中以及在位於針閥14上面的室12中確立起來，室26中的燃料通過室12進行流通。因此，針閥14緊緊地貼靠在其閥座上。
在時間t+Δt，開啟閥23。因此，在泵16中以及在同導管31和第三室12連通的室中，壓力立即降低。這時，由於第二室10中的壓力，針閥14抬起，直至限位在圖6所示的噴射位置，在這個位置，室12的容積最小。彈性復位裝置35、36向下推動活動件65，朝第二室10壓送噴射室26中的燃料，燃料通過噴射孔9從第二室10排出並進行霧化。
活塞65即將結束其下行行程時，通過其端頭43的下端與處於附圖所示抬起位置的針閥14相接觸。活動件65繼續進行的下行行程此時使針閥14向下移動，直至貼靠在其閥座上，這樣，當室10中的壓力還處於高壓時，可以急速關閉針閥，以便完成高質量噴射。一旦針閥14到達止動件，活動件65還要藉助於其裝有導管31的延伸部分43的彈性壓縮略微下降，然後停止，與止動件33接觸。
在這個實施例中，當配備壓縮空氣時，就具有更大的優越性，不必使用任何針閥14的復位裝置，因為活動件65延伸部分43中存在的彈性應力使針閥貼靠在其閥座上，壓力流體35和蓄壓器36的壓力使活動件65緊緊地貼靠在其基座11上。
另外，所示的裝置特別緊湊，來自泵16的燃料管路大為縮短，這樣，使燃料的可壓縮性對噴射定量的精確性的影響減小到最低限度，此外，在多缸發動機的情況下，可以配置基本相同的噴射裝置，因此向每個氣缸供給基本相同定量的燃料，在僅僅噴射很小定量燃料的工況時如此。
現在看圖14。
該圖示出用於四缸發動機的一個本發明裝置的四個噴射器6中的兩個。這些噴射器6例如與圖1所示的噴射器相同。每個噴射器的活塞27通過其另一個壁限定一個返回行程室38。所有返回行程室38直接與唯一一個高壓液體燃料蓄壓器39相連。
另外，該裝置包括一個公用分配泵40，該泵40由一個驅動軸加以驅動。
泵40是一種用於多缸發動機噴射裝置的傳統型泵，因此不必加以描述。這個泵包括一個轉子41，具有四個徑向活塞42，這些活塞在泵缸57中滑移，在轉子轉動期間，在一個固定凸輪58的作用下，活塞在泵缸中進行移動，固定凸輪58的外形取決於氣缸和噴射器6的數目。轉子的下部配有一個分配器59，該分配器59可以通過導管60朝各個不同的噴射器6連續輸送壓力液體燃料，導管60取代圖1中所示的導管25，通到各個不同噴射器的導管30。另外，泵室57始終與一個中央導管61連通，該中央導管61通過一個二位閥23的擺動以及通過具有一個單向閥64的一個導管63與一個低壓燃料源24相連。
這個泵40也可以用於通過一個與導管61連通的組件保持蓄壓器39中的高壓，這個組件包括一個單向件46和一個用於這種蓄壓器的傳統調壓閥47，該調壓閥47通過一個導管45與蓄壓器相連。
要注意的是，這些保持蓄壓器39中壓力的集中裝置對每個氣缸的噴射抽取最小數量的等量均衡燃料。
工作時，泵40與發動機一起轉動。閥23的控制可以連續向每個噴射器6供給定量燃料，燃料通過導管60和單向閥32進入噴射器的噴射室26。每個噴射器如同在圖1至4所示裝置的情況下那樣進行工作。
因此，使用一個單個雙通閥即可確保極為準確地控制每個氣缸中的噴射，採用的是一個單個定量分配泵40和一個單個彈性復位裝置39。另外，噴射的進行從一個氣缸到另一個氣缸具有恆定不變的特性，因為噴射室26位於第二室10的附近，導管60可以較容易地設計成具有相同的內容積。
顯然，上述針閥定量控制件也可以應用於氣缸的一個集中裝置的情況。
特別是，可以用旋轉式分配閥取代閥23，利用泵活塞的回程來開啟噴射器。因此，噴射提前角通過本身是公知的泵40的凸輪58的角位置加以調節。
現在看圖3。為了在先進行一部分小量初始噴射然後進行大量噴射的噴射期間確保短暫噴射量的限制，在導管29中配置一個限流嘴或節流閥65，該限流嘴或節流閥65以理想的最大噴射量限制通過這個導管的燃料量。
一個第二限流嘴66布置在堵塞針閥14的杆操縱導管30中。
噴射開始時，來自噴射室的燃料的壓力的迅速增大，使得與噴嘴室10連通，並抬起針閥14。但是，針閥14的抬起不是瞬時的，因為限流嘴66限制燃料從位於針閥上面的室12排出，以便針閥花費一定時間到達完全開啟的止動位置。針閥的升程引起室10容量增加，在針閥的整個升程期間，由於限流嘴65，因此最後噴射的燃料量等於通過導管29的已調節燃料量，減少的燃料量是室10容量的增加所必要的。一旦針閥處於止動位置，後一種燃料量無效，通過導管29的所有額定燃料量由噴嘴9排出。
也可以將限制針閥升程的限流嘴製成一個可變截面限流嘴67，當針閥14逐漸抬起時，該截面進行變化，這樣，在噴射開始時，可以獲得理想的燃料量分布情況。
當然，限流嘴65和/或66、67在作用上可以由導管29和30的適當尺寸加工(直徑、長度，從而在燃料損失上)來代替。
權利要求
1．一種向具有可變容積工作室的內燃機的燃燒室(3)斷續地和周期性地噴射高壓霧化液體燃料的噴射裝置，它包括-一個噴嘴(7)，具有·一個噴嘴室(10,34)，該室至少通過一個噴射孔(9)與燃燒室相連通，·堵塞件(14)，可以周期性地使所述噴嘴室(10,34)與所述燃燒室(3)之間中斷連通和重新進行連通，-以及供給高壓液體燃料的供給裝置(16,40)，這些供給裝置可以周期性地供給定量的高壓液體燃料，-所述供給裝置(16,40)通過進行周期性連通的導管與一個可變容積噴射室(26,34)相連通，該噴射室由一個活動件(27,50,65)的一個壁加以限定，這個活動件由彈性復位裝置(28,36,39)向一個固定止動件(33,37,56)復位，確定所述噴射室的所述可變容積的最小值，這個噴射室始終與所述噴嘴室(10,34)相連通，所述噴射室用於暫時貯存所述定量液體燃料，-所述定量液體燃料在所述噴嘴堵塞件(14)的周期性關閉階段由所述供給裝置(16,40)周期性地供給所述噴射室，其特徵在於，所述彈性復位裝置包括一個壓力流體部分，對所述活動件起作用。
2．根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述彈性復位裝置(28,36,39)包括一個壓力流體蓄壓器。
3．根據權利要求1或2所述的裝置，其特徵在於，所述活動壁由一個在氣缸中滑移的活塞(27,50,65)形成。
4．根據權利要求1至3之一所述的裝置，其特徵在於，所述噴嘴室和所述噴射室構成唯一一個室(34)。
5．根據權利要求2至4所述的裝置，其特徵在於，所述活塞(50)是一個空心活塞，可以圍繞所述堵塞件(14)的一個部分(48)進行滑移。
6．根據權利要求1至5之一所述的裝置，其特徵在於，在所述噴射室(26,34)中的定量燃料的整個噴射期間，所述活動件(27,50,65)的所述彈性復位裝置(28,36,39)以一種基本恆定不變的作用力推動該復位裝置。
7．根據權利要求1至6之一所述的裝置，其特徵在於，為了改變噴射燃料量，這種裝置包括節流件(65)，以便在噴射開始時，堵塞件(14)在其開啟期間所移動的容積減少室中的燃料量，當堵塞件(14)處於固定的止動位置時，達到額定燃料量。
8．根據權利要求7所述的裝置，其特徵在於，這種裝置包括對同堵塞件(14)的一個控制室(12)相連的一個導管(30)進行恆定或可變節流的節流件(66,67)，以控制所述堵塞件的升程速度。
9．根據權利要求7或8所述的裝置，其特徵在於，所述活動件(27,65)與一個確保密封底座作用的止動件(33)相配合，限制所述噴射室和所述起復位作用的壓力流體之間的洩漏。
10．根據權利要求2至9之一所述的裝置，其特徵在於，一個基本為恆定壓力的蓄壓器(28,36,39)中的所述高壓流體是液體燃料。
11．根據權利要求1至8之一所述的裝置，其特徵在於，噴嘴的堵塞件(14)對所述噴嘴室(10,34)和一個控制室(12)之間的壓力差是敏感的。
12．根據權利要求1至10之一所述的裝置，其特徵在於，所述堵塞件(14)由電磁裝置加以控制。
13．根據權利要求1至12之一所述的裝置，其特徵在於，所述堵塞件(14)就其關閉而言，對一個復位彈簧(13)是敏感的。
14．根據權利要求1至13之一所述的裝置，其特徵在於，所述堵塞件(14)就其關閉而言，對一種壓力流體尤其是液體燃料的作用是敏感的。
15．根據權利要求1至13之一所述的裝置，其特徵在於，所述堵塞件(14)就其關閉而言，對所述活動件(27,50)的作用敏感，以便活動件(43)在返回其止動位置時，使堵塞件(14)朝密封位置移動。
16．根據權利要求15所述的裝置，其特徵在於，活動件(27,50)的所述固定止動件(37,56)由所述處於其關閉位置的堵塞件(14)構成。
17．根據權利要求15所述的裝置，其特徵在於，活動件(27,50)在到達其止動件(33)之前使所述堵塞件(14)壓縮在其基座(11)上。
18．根據權利要求1至17之一所述的裝置，其特徵在於，所述高壓液體燃料供給裝置包括一個活塞泵(16,40)，該活塞泵由一個發動機驅動的軸加以驅動。
19．根據權利要求18所述的裝置，其特徵在於，所述泵是一個定量泵，尤其是一個螺旋形排出斜槽式和活塞角位置調節式定量泵。
20．根據權利要求1至19之一所述的裝置，其特徵在於，布置在所述高壓液體燃料供給裝置(16,40)和所述可變容積噴射室(26,34)之間的所述周期性連通件包括一個單向連通件(32)。
21．根據權利要求20所述的裝置，其特徵在於，所述周期性連通件包括一個閥(23)，該閥布置在所述單向連通件(32)的上遊，並且布置成使所述高壓生成裝置與一個低壓燃料源(24)相連通，從而引起所述單向連通件的關閉，這樣，在所述閥(23)關閉期間，所述定量燃料取決於泵活塞的行程。
22．根據權利要求21所述的裝置，其特徵在於，所述閥(23)是一個雙通閥。
23．根據權利要求14或者權利要求14與權利要求17至21之一相結合所述的裝置，其特徵在於，一個具有液體燃料的、所述堵塞件(14)就其關閉而言對它敏感的室(12)，可以通過一個閥(23,52)與一個燃料源(24)相連通，以控制所述堵塞件的開啟。
24．根據權利要求21至23所述的裝置，其特徵在於，同樣的閥(23)控制所述高壓生成裝置(16)和所述具有液體燃料的室(12)與燃料源(24)連通，就其關閉位置而言，對所述堵塞件(14)進行作用，這樣，當所述閥關閉時，所述壓送件通過所述單向連通件(32)將高壓液體燃料輸送到所述噴射室(26)，而所述閥的開啟使所述輸送工作結束，同時，使所述堵塞件開啟到其止動位置，並且將燃料噴射到燃燒室。
25．根據權利要求23所述的裝置，其特徵在於，所述室(12)與一個部分(28,35)連通，所述室(12)具有液體燃料，就其關閉位置而言，對所述堵塞件(14)進行作用，所述部分(28,35)具有壓力燃料，作為所述活動件(50)的一個彈性復位裝置進行作用。
26．根據權利要求25所述的裝置，其特徵在於，具有液體燃料的、所述堵塞件(14)就其控制而言對它敏感的所述室(12)，可以通過一個第二閥(52)與一個燃料源(24)相連接，通過一個節流閥使所述室(12)與所述具有壓力液體燃料的部分(35,28)相連通。
27．根據權利要求24所述的裝置，其特徵在於，對活塞進行作用的凸輪輪廓具有一個平坦部分，可以保持室(12)中的壓力，所述堵塞件對此敏感，這樣，所述閥的開啟時間和噴射時間可以在凸輪的平坦部分上加以選擇，錯開所述噴射室的加燃料結束時間。
28．根據權利要求10或者權利要求10與權利要求11至27之一相結合所述的裝置，其中，高壓生成裝置包括一個活塞泵，其特徵在於，所述堵塞件就其開啟而言，對由建立高壓的泵活塞的下行行程引起的壓力降敏感。
29．根據權利要求1至28之一所述的裝置，其特徵在於，所述噴射器和所述噴射室(26,34)同軸對齊。
30．根據權利要求29所述的裝置，其特徵在於，所述高壓生成裝置(16)與噴射器同軸對齊。
31．根據權利要求1至30之一所述的裝置，其特徵在於，對於一個具有工作室的發動機來說，這種裝置包括噴嘴(6)以及對高壓液體燃料的輸送和定量進行控制的集中裝置(40)，該集中裝置分別通過一個基本相同的特殊導管與每個噴嘴相連，所述高壓生成裝置布置成使高壓液體燃料連續進入所述噴嘴。
32．根據權利要求31所述的裝置，其特徵在於，所述活動件(27)的所述彈性復位裝置包括一個公共蓄壓器(39)，該蓄壓器(39)具有高壓液體燃料，對所述活動件(27)進行作用。
33．根據權利要求32所述的裝置，其特徵在於，所述對高壓液體燃料的輸送和定量進行控制的集中裝置(40)與所述蓄壓器(39)相連，以確保通過一個壓力調節器和一個單向件保持上述蓄壓器中的高壓。
34．根據權利要求32或33所述的裝置，其特徵在於，所述高壓生成裝置(40)由一個泵(40)構成，該泵與分配件(59)相連，所述泵通過一個閥(23)與一個低壓供給裝置相連，確保裝置的所有噴射器連續進行工作。
全文摘要
本發明涉及一種向具有可變容積工作室的內燃機燃燒室噴射高壓霧化液體燃料的噴射裝置,它包括供給高壓液體燃料的供給裝置(16),例如一個泵,所述供給裝置通過周期性連通的連通件與一個可變容積噴射室(26)相連通,噴射室具有一個活動件(27),由彈性復位裝置(28)向一個止動件(33)復位,所述噴射室始終與噴嘴室(10)相連通,定量液體燃料在噴嘴堵塞件(14)的周期性關閉階段被輸送到噴射室。本發明適用於柴油發動機。
文檔編號F02M59/10GK1223711SQ97195793
公開日1999年7月21日 申請日期1997年5月14日 優先權日1996年5月17日
發明者讓·弗萊德裡克·邁爾希瓦 申請人:讓·弗萊德裡克·邁爾希瓦