用于内燃机的蓄压式喷射系统的制作方法

专利名称：用于内燃机的蓄压式喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分的用于将高压燃料间 歇地喷射入内燃机的燃烧室内的蓄压式喷射系统。
技术背景这种类型的蓄压式喷射系统由DE 102 10 282A1是已知的。输送 机组由一个燃料储存器输送燃料，用于给至少一个通向内燃机的气缸 的高压管路供给。经由所述至少一个高压管路给若干数量的燃料喷射 器供给燃料，所述燃料喷射器分别包含给内燃机的燃烧室供给燃料的 喷嘴。所述至少一个高压管路包含各管路部段，利用所述管路部段将 各单个燃料喷射器相互连接。这些燃料喷射器的喷射体包括一个整合的储存室。该储存室用来替换一个共同轨道并且每个储存室具有这样 的容积，其对应于燃料喷射器的每个喷射过程的最大喷射量的50倍至80倍。每个储存室通过一个入流节流阀被供给处于高压下的燃料。入 流节流阀如此布置，使得多个依次相继的喷射过程是可能的，而在各 管路部段中不出现压力波动。其它的燃料喷射器的影响被避免了。在DE 32 27 742中公开的蓄压式喷射装置中使用配备一个储存室 的喷射岡。在喷射过程中在储存室内处于高压下的燃料在储存室内同 时压力下降时部分释放压力。通过喷射规律，即喷射过程的时间分布， 具有从始至终下降的特征曲线，这对于内燃机的燃烧过程产生不利的 影响。每个储存室经由变窄的开口或节流通道与高压燃料输送管路处 于连通。由于较小的流动横截面，节流通道在每个喷射过程中阻止在 燃料输送管路中形成可观的压力波。这样的压力波从冲程至冲程地不阀过程的稳定性。在EP0 228 578 A中建议一种与在DE 32 27 742中类似的燃料喷射阀。在喷射阀的一个实施方案中，在一个围绕喷射阀段的导向元件 的环形孔和喷射阀的储存室之间存在一个弹性受载的止回阀。环形孔 与喷射阀的燃料供给孔连接并且一个孔将储存室与止回阀的背面连 接，即在流动方向上在止回阀座的低侧。因此储存室内的压力持续地 比燃料供给孔内的压力低，特别是在每个喷射过程开始时。由此在根据EP 0 228 578 A的喷射阀内，喷射阀段即使在较小的喷射量时也被 可靠地关闭。由DE 32 27 742以及由EP0 228 578 A已知的喷射阀的储存室位 于喷射阀段的引导活塞和液压的控制腔的下方。引导活塞和液压的控 制腔属于一个用于控制喷射阀段的运动的液压的控制装置并且在喷射 阀的大多数工作状态下是必要的，在喷射期间或者甚至业已在喷射开 始时引导活塞下方的压力小于燃料供给孔内的压力，以便确保喷射阀段的足够快速的关闭。在许多情况下具有这样的后果，即喷射阀段非 常长并且制造费用高。此外这种布置显著限制了储存室的结构安装的 自由度。在EP0 264 640 A中示出，如何通过将每个单个的喷射储存器的 容积置入管路系统内来优化总系统容积并且可以克月良由DE 32 27 742 和EP0 228 578 A已知的燃料喷射系统的缺点，同时保持喷射过程的 稳定性。在实践中根据EP0 264 640 A铺设一个管路段，其安置在所 有的喷射器前面，具有比剩余的管路的横截面大的内橫截面，从而这 个部段具有比剩余的管路较高的储存作用。这个管路段称为共轨并且 接下来这个喷射系统称为"共轨喷射系统"。为此例如可以参阅由1997 年10月的MTZ Nr. 58的发动机技术的期刊已知的专业文献"Das Common Rail-Einspritzsystem - ein neues Kapitel der Dieseleinspritztechnik，，。在DE 31 19 050中示出另一个具有同样整合在壳体内的储存室的 喷射阀。储存室未节流地与储存压力管路连接，其与燃料泵处于连接。 这种系统适合于非常大的柴油机，其中每个喷射阀与压力管路和泵作为一个单元示出。根据DE 102 10 282 Al和DE 32 27 742的喷射系统具有下降的喷 射特征曲线的主要缺点。为了减緩这些缺点， 一个相当大的储存室整 合在喷射岡内，这然而具有缺点，即喷射阀是庞大的。不仅根据DE 32 27 742而且根据EP0228578A的喷射阀具有一 个长的喷射段的缺点并且强烈限制储存室的空间设置。根据EPO 264 640 A的系统的实际实施方式包含具有较大的横截 面的管路部段。例如在功率级大于约350kW并且直至20000kW或更 大的发动机中，这个管路部段同样非常庞大和贵重。此外在无数的应 用中出于安全原因，共轨和压力管路双壁地构成，以防止裂缝的情况。 这进一步提高了共轨的费用和耗费。当共轨固定在发动机缸体上时， 此外会出现的这样的问题，即发动机和共轨之间的不同的热膨胀导致 机械应力。因此管路部段部分划分成多个较短的部段，其设有一个通 向每个喷射阀的短管路，甚至相当于单个储存器的构造。单个储存器 不是安置在喷射阀的壳体内，因为在发动机气缸头的空间状况大多仅 仅允许安装一个非常小的喷射储存器。有关这样的系统的商业构造例 如由在2000年10月的发动机4支术的期刊MTZ Nr. 61 />开的专业文 献 "Das Akkumulator-Common-Rail-Einspritzsystem ftir die MTU國Baureihe 8000 mit 1800 bar Systemdruck，，已知。根据DE31 19 050的构造仅仅允许具有整合的储存室的喷射阀与 一个泵和所属的连接管路一起构成的单元，因为在经由相对薄的压力 管路将具有较小尺寸的储存室的多个喷射阀连接至一个多气缸泵时， 出现过大的且与喷射过程不处于同相位中的动态的压力波动，其不许 可地影响喷射过程的精度。发明内容本发明的目的在于，这样改进开头所述类型的蓄压式喷射系统， 使得利用较小的储存室也可以实现最佳的喷射过程。上述目的通过具有权利要求1的特征的蓄压式喷射系统实现。作为共轨已知的具有较大横截面的管路段是不存在的。从而可以 使用具有非常小的容积的分离的储存室，使得它们在需要时可以整合 到喷射阀壳体内的安装空间内。蓄压式喷射系统的每个喷射阀配备一 个这样的分离的储存室。这种分离的储存室的空间设置可以最佳地选择较大的构造自由度，因为储存室，不是如同在DE32 27 742和EP0228 578A中所公开的，必须位于喷射阀的引导活塞下方。此外这种分离的储存室仅仅与相对较小横截面的压力管路相连接并且与一个对于所有的喷射阀共同的高压输送装置连接。这些管路的横截面是这样的，使得它们总体上构成一个具有非常小的储存作用的容积，以便可以单独地构成喷射阀的所需要的可重复相同的喷射过程。这些管路横截面可以是相同的或不同的。通过根据权利要求1的节流装置配备给每个喷射单元，从而尽管由于较小的分离的储存室，仍然一方面精确地且无干扰的压力降地控制内燃机的所有喷射阀的喷射过程期间的压力分布，为此目的利用动态的压力波的作用。另外一方面也实现，如此衰减从一个喷射阀的喷射过程向接下来的喷射阀的喷射过程的压力波，或使得压力波对于每个喷射阀是相同的，从而所有的喷射过程在几乎相同的条件下开始。因此液压的管路装置(压力管路)的精确设置在喷射系统中不再起主要作用并且这个设置可以构造成具有较大的空间自由度和费用优化。本发明的蓄压式喷射系统特别是适用于优选中等功率的、直至较 大功率的柴油发动机。然而也可以在较小的柴油发动机中使用，如其例如应用在汽车制造中。


本发明借助于优选的实施例详细阐述，其在附图中示出并且接下 来描述。单纯示意示出图1根据本发明的适用于六气缸发动机的蓄压式喷射系统的示 意图，具有六个喷射单元，其分别具有一个喷射阀、 一个储存室和一 个节流装置，其中液压的管路装置如燃料供给管路和燃料管路以及喷射单元以纵向剖视图示出；图2相对于图1以放大的尺寸示出在图1中示出的六个喷射阀其 中之一的纵向剖视图，具有所配备的分离的储存室和一个构成为具有 并联设置的旁路节流阀的单向止回阀的节流装置，其中配备给喷射阀 的储存室被燃料通流(-通流储存室)；图3具有平行设置的旁路节流阀的止回阀的相对于图2还要放大 的部分剖视图；图4具有并联设置的旁路节流阀的止回阀的一个不同的实施方式 的剖视图，其中旁路节流阀构成在止回阀的体内；图5与图2相同的视图示出喷射单元的第二实施方式，设有在储 存室和喷射阀之间位于高压入流上方的具有旁路节流阀的止回阀，其 中高压输入线在侧向设置，并且储存室(盲管-储存室22〃)不被燃料 通流；图6以如图2和图5相同的视图示出喷射单元的第三实施方式， 设有在储存室和喷射阀之间位于高压入流下方的具有旁路节流阀的止 回阀，其中喷射阀的储存室的是一个盲管-储存室(不被燃料通流)；图7以如图l相同的视图示出蓄压式喷射系统的一个方案，其中 管路装置具有一个分配台；图8相对于图7放大示出的分配台的替换构造，具有双重作用的 过载-通流限定阀；图9以如图8相同的视图示出分配台的替换的第二构造，具有单 作用的过载-通流限定阀；图10以如图1和图7相同的视图示出本发明的蓄压式喷射系统的一个实施方式，每喷射单元具有一个高压输送泵；图ll在储存室内并且因此在一个根据图1的具有八个喷射单元 的蓄压式喷射系统的喷射阀的入口处与时间相关的压力分布的图表；图12以如图ll相同的比例以图11为基础示出在喷射系统的喷 射阀的入口处的与时间相关的压力分布，其中喷射阀然而不配备具有节流装置的分离的储存室，而是燃料供给管路构成为具有相应的储存容积的共轨；图13图12的在储存室内并且因此在喷射阀的喷射过程期间在喷 射阀的入口处的压力分布的部分视图；图14以如图13相同的视图示出从图12的图表取出的相应的分段；图15在根据图11和图13的喷射过程中，通过喷射阀的喷嘴的 燃料流动和进入相关的储存室内的燃料流动随时间的分布的图表；图16 以如图15相同的视图示出在根据图12和图14的喷射过 程中，通过喷射阀的喷嘴的燃料流动和在喷射阀的入口处的燃料流动 随时间的分布的图表。
具体实施方式
图1示出一个蓄压式喷射系统10，其中高压输送装置12示意示 出。通常高压输送装置12是一个高压泵12',其被内燃机机械地并且 以固定的转速比驱动。在高压泵12'内可以存在一个高压补偿容积和附 加地一个压力传感器用于测定和调节系统高压，这在图1中未示出。 在通常利用一个高压螺旋件固定的高压泵12'或高压输送装置12的排 出侧上邻接一个高压管路系统。由高压的管路装置13构成的管路系统 包括一个在纵向方向上延伸的燃料供给管路14 (其通常由多个在纵向 方向上组合的管路件14〃构成)和每个喷射阀18的各一个燃料管路16, 其中总体上存在六个燃料管路16。所示出的蓄压式喷射系统10因此 适合于一个六釭发动机。也可以应用不同于六釭发动机的发动机中， 其应用在所有可能的通常的气缸数目中。六个燃料管路16与燃料供给 管路14在分叉位置26处流动连接。尽管图1中的燃料供给管路14 和燃料管路16以相同的横截面示出，但是这些横截面可以是不同大小 的(燃料管路16的横截面可以例如是燃料供给管路14的横截面的一 半)。燃料供给管路14和燃料管路16的总体容积然而总体上仅仅具有 较小的储存作用，以便单独地实现所需要的喷射阀18的可重复相同的喷射过程。每一个燃料管路16在每个喷射阀18内沿着相关的喷射阀的纵向 轴线20通入一个配备给喷射阀18的储存室22内(也参见图2 )。燃 料管路16也可以侧向通入储存室22内。在每个燃料管路16和每个储 存室22之间在储存室022附近设置一个单向止回阀24a,其具有一个 并联设置的旁路节流阀24b。这个布置简单地称为具有旁路节流阀24b 的止回阀并且它构成节流装置25。具有旁路节流阀24b的止回阀也可 以在燃料管路16内的任何地方在所属的储存室22和分支位置26之间 设置，或者也可以整合到分支位置26内，其可以构成具有连接螺旋件 的液压T形件。在此具有旁路节流阀24b的止回阀的流动方向起重要 作用，并且主要是这样的事实，即每个喷射阀18不仅配备一个具有旁 路节流阀的止回阀24，而且配备一个储存室22。每个喷射阀18与所 配备的储存室22和所配备的具有旁路节流阀的止回阀24构成一个喷 射单元27。在图2至图10中示出的实施方式的描述中，对于相应的部分使用 相同的附图标记，如与在图1中示出的储存喷射系统10的描述相关联。 此外下面仅仅描述与在图1中示出的储存喷射系统10或之前业已描述 的实施例的区别。在图2的喷射阀18的纵向剖视图中， 一个在喷射阀壳体30内的 孔28将储存室22与喷射阀18的喷嘴34内的其它的孔32连通，在该 喷射阀壳体中也构成储存室22。孔28和所述其它的孔32构成一个连 接通道33。此外喷射阀18包括一个具有一个控制活塞35的喷射阀段 36，该控制活塞的底侧利用35a表示； 一个用于喷射阀段36的引导套 筒37; —个喷射阀段弹簧38; —个控制腔39; —个液压的控制装置 40; —个喷嘴前腔41，连接通道33通入其中；以及一个电磁阀-促动 装置42 (它也可以是压电促动器)。喷射阀18的工作方式总结如下如果促动装置42被通电，那么 液压的控制装置40响应。这导致喷射阀段36远离喷嘴34的喷嘴座44的运动，因此燃料在高压力下从储存室22经由孔28和其它的孔32 流向喷嘴34的喷嘴喷射孔46,并且喷射过程开始。如果促动装置42 停止通电，那么经由液压的控制装置40将喷射阀段36朝向喷嘴座44 运动，直至喷射过程被中断。为了精确地描述这个构造和工作方式， 参考现有技术，例如瑞士专利申请00676/05和相应的国际申请 PCT/CH2006/000191，其精确地描述了喷射阀18的这个部分。相对于 纵向轴线20平行错位地示出的促动装置42也可以设置在纵向轴线20 上。喷射阀段36的控制活塞35的底侧35a、引导套筒37和控制腔39 位于储存室22之下。喷射阀18的储存室22经由孔28和其它的孔32 几乎无液压阻力地与喷嘴前腔41连接。未详细示出的、用于从喷嘴前 腔41朝向喷嘴座44之前的区域43的燃料流动的通道(为了细节也参 见瑞士专利文献00676/05和国际申请PCT/CH2006/000191 )也如此设 计，使得在喷射过程期间在喷嘴前腔41和区域43之间形成一个尽可 能较小的压力降。纯示意地参考储存室22的体积容量，其在根据图1和图2的喷射 单元27中，布置用于满负荷喷射量为2500mm3的发动机，每次喷射 可以在50至100cmS之间。为了比较，在一个如在专业文献"Das Akkumulator-Common-Rail-Einspritzwystem ftir die MTU-Baureihe 8000 mit 1800 vor Systemdruck，，中描述的喷射系统中，在每次喷射的 满负荷喷射量为3300mm3时使用一个400cm3的单个储存器，即一个 3倍或6倍大的储存器。清楚的是，显著更加简单的是，将储存器如 用于喷射阀18的储存器整合入喷射阀壳体30内。在喷射阀18每次喷射时，高压燃料从燃料管路16流过储存室22, 以便经由孔28和其它的孔32到达喷嘴前腔41和接下来到达喷嘴34。 储存室22被燃料穿流，储存室22是一个穿流储存室22'。纯示意地， 燃料管路14和16的直径(图1)也可以布置用于每次喷射的满负荷 喷射量2500mm3,在3至9mm之间，例如6mm。根据图3，具有旁路节流阀的止回阀24具有止回阀24a，其包含 球50、止回阀座52和止回阀弹簧54; —个旁路节流阀56;以及燃料 管路16的入口和一个进入储存室22的出口 58。在图3中示出的位置， 球50在止回阀座52上贴靠；不发生通过止回阀24a的穿流。利用48 示出高压燃料的流动方向，当喷射阀18的喷射阀段36是开启的并且 喷射过程开始时。已知的是，穿过节流阀的流动的动量尽可能丢失并且转换成热量， 这在节流阀56时是这种情况。节流阀56具有一个有效流动横截面， 其优选稍小于喷嘴喷射孔46的整体有效流动横截面(根据喷射系统 10的特殊构造和喷射阀18的数量，设计范围在0.3倍和3倍之间)。 止回阀弹簧54优选不是非常强烈的并且允许止回阀24a的开启，这意 味着球50沿着流动方向48远离止回阀座52的运动，在压力差例如为 20bar (根据弹簧54的预紧，设计范围大约在2bar至50bar之间)。在图1的蓄压式喷射系统10的替换的结构方案中，通向喷射单元 27的燃料管路16省略了并且燃料管路件14'如此设置，使得它们将喷 射单元18串联连接。这可以如此实现， 一个具有整合的具有旁路节流 阀的止回阀24的T形件将一个通向高压泵12'—侧的第一管路件14' 与一个通向下一个喷射阀18的第二管路件14'连接，并且第三T形连 接件经由具有旁路节流阀的止回阀24通向喷射阀18的储存室22。在 这个链的最后的喷射阀18中，自由的管路连接件或者是盲的，或者导 回高压泵12'或者通向串联的第一喷射阀18。在这个最后的情况下形 成管路件14'的一个环绕的类似圆形的设置。管路件14'可以是直线的 或弯曲的，以及相同长度的或不同长度的，其中这个设置大多是有利 的，其中这些管路件14'的长度是相同的或仅仅稍微不同的。图1的燃料蓄压式喷射系统10与根据图2的喷射阀18、根据图3 的具有旁路节流阀的止回阀24和储存室22的工作方式如下在喷射 过程开始时，在止回阀24a最初关闭时，燃料从储存室22出发穿过孔 28和其它的孔32,并且通过喷嘴喷射孔46喷射入内燃机的燃烧室内(燃烧室和内燃机未示出)。由此燃料以轻微的压力降在储存室22内 释放压力。旁路节流阀56不能连续输送足够的燃料，这导致球50沿 着流动方向48从止回阀座52上抬起，因此燃料开始从燃料管路16 补入被燃料穿流的储存室22内。这个过程导致燃料管路16内的动态 的压力降，其以音速传播到燃料管路系统内。在喷射过程继续时，储 存室22内的压力进一步降低。这个压力降由于储存室22减小的尺寸， 可以在初始压力为例如1600bar时为直至几百bar (例如100至 400bar )，并且它重新动态地传播到燃料管路16和燃料管路系统内。 通过燃料管路16经由开启的止回阀24a与储存室22连通，那么储存 室22内的压力降然而比在相同的储存室容积时仅仅旁路节流阀56在 之间被接通时，小于例如在根据DE3227742的喷射系统中。通过储 存室22在喷射阀44的附近设置在喷射阀44之前，但是借助于孔28 和其它的孔32在喷射阀段36的控制活塞35的上方，那么此外燃料管 路16内的动态压力降的幅度小于在EP 0 264 640 A公开的喷射系统 中，在该喷射系统中不具有配备给每个喷射阀18的储存室22。在一个对应于所属的内燃机的满负荷喷射的喷射过程中，储存室 22内压力降的阶段持续直至整个喷射持续时间的一半。这个设定纯粹 是指示性的并且可以根据应用向上或向下变化。燃料管路16内的动态 的压力降现在也覆盖燃料供给管路14、其它的特别是相邻的燃料喷射 阀18的燃料管路16并且经由旁路节流阀56也覆盖相应的储存室22。 所有这些具有高压燃料的元件具有储存作用。从相邻的和可能时其它 的燃料喷射岡18的储存室22的流动方向然而与发生喷射处喷射阀18 的流动方向48相反。为此相邻的和可能时其它的燃料喷射阀18的止 回阀52关闭，并且由所配备的储存室22的燃料补给仅仅通过旁路节 流阀56发生，这在相邻的且可能时其它的储存室22中仅仅引起较小 的压力降，与正在工作的喷射阀18的储存室22中相比。因为然而多个储存室22可以经由其旁路节流阀56补给高压燃料， 所以总体上在蓄压式喷射系统10内发生的燃料补给在燃料管路16中并且在正喷射的喷射阀18的储存室22内导致在喷射过程的第二部分 中喷射压力的有利的恢复，其延续至满负荷喷射持续时间的终结。在 这个阶段中的喷射压力在喷嘴喷射孔46处升高并且直至喷射过程的 终结达到期望的高值；为此也参见附图13与相应的说明。如果喷射过程快速结束，那么在孔28和其它的孔32中由于喷嘴 座44上的液柱突然的制动发生动态的压力升高。该压力升高传播至所 配备的储存室22并且被储存室容积衰减。此外，残留的压力升高从储 存室22出发，同样仅仅被衰减地，经由旁路节流阀56和逆着流动方 向48在蓄压式喷射系统10的剩余部分内传播，因为止回阀52不允许 逆着流动方向48的穿流。旁路节流阀56消除了被穿过旁路节流阀56 的流动所带出的能量的大部分，并且在蓄压式喷射系统10内不会出现 难以控制的压力幅度。图1的蓄压式喷射系统10的具有旁路节流阀的止回阀24和设置 图2的具有储存室22的喷射阀18的设置具有下面的优点该设置衰 减了在任意的喷射阀18的喷射期间未喷射的燃料喷射阀18的储存室 22内的压力波动；该设置在喷射终结时衰减正喷射的喷射阀18和蓄 压式喷射系统10的剩余部分之间的压力波动；并且该设置在任意的喷 射阀18的满负荷喷射过程的第二半部分中导致有利的喷射压力上升 特征曲线。在任意的喷射过程结束后，在蓄压式喷射系统10内压力差残留在 储存室22内并且残余波动残留在燃料供给管路14和燃料管路16内。 通过合适设计一个特定的喷射系统10的储存室22的容积、具有旁路 节流阀的止回阀24的特性(如上所述)以及燃料供给管路14和燃料 管路16，在喷射系统内产生一个对于所有的喷射阀18而言总是重复 的、几乎相同的波型，从而喷射系统10的所有喷射阀18 (从压力分 布观察)得到相同的喷射条件(见图11)。这允许根据图1的简单布 置在蓄压式喷射系统IO设置若干喷射阀18，通常直至八个喷射阀18 并且在有些情况下更多。麻烦的且费钱的共轨通过简单的液压的管路装置13 -燃料供给管路14和燃料管路16 -替换。它们可以具有所有 基本上相同的通流横截面。图4示出了具有旁路节流阀的止回阀24的另外的结构方案，其配 备给每个喷射阀18。在这个结构方案中， 一个针形的封闭段60与止 回阀座52共同作用。封闭段60在端侧并且沿着纵向轴线20的方向具 有旁路节流阀56，其通入孔62内并且紧接着通入封闭段60内的凹口 64内。凹口 64容纳止回阀弹簧54。针形的封闭段60在径向外部具有 一个引导部66，其工作可靠地引导封闭段60，并且此外在封闭段60 的圆周上具有至少一个通道68 (也可以是两个通道或三个通道68)。 通道68的总体横截面是足够大的，以便仅仅带来非常小的流动阻力。 这个节流装置25的工作方式与根据图3的节流装置的工作方式相同。 在所有的实施例中可以构成根据图4的具有旁路节流阀的止回阀。在图5中配备给喷射阀78的具有旁路节流阀的止回阀24位于储 存室22和喷嘴34之间，其中通向喷射阀78的高压入流70在喷射阀 壳体30内在侧向设置在具有旁路节流阀的止回阀24下方。与燃料管 路16连通的高压入流70向下分盆到孔28内并且向上分盆到短孔72 内，该短孔通向具有旁路节流阀的止回阀24。具有旁路节流阀的止回 阀24因此设置在连接通道33内，该连接通道穿过孔28、 32和72将 储存室22与喷射阀78连接。高压入流70也可以垂直、平行于纵向轴 线20延伸，或与之成一个角度延伸。在这个实施例中重要的是，具有 旁路节流阀的止回阀24位于高压入流70和储存室22之间。由此在喷 射过程中喷射阀78的储存室22不被燃料穿流并且它部分清空到孔72 内。作为盲管-储存室22〃的储存室22位于喷射阀段36的控制活塞35 上方并且在此也在这些元件之前。这个设置导致在整个蓄压式喷射系统10中喷射阀78相对于根据 图2的喷射单元27不同的特性，并且具体如下在喷射过程开始时多数的燃料由燃料管路16穿过孔70、 28和32 流向喷嘴喷射孔46。利用旁路节流阀56的横截面和弹簧54的力的设计可以确定，多少比例的燃料在喷射开始时从储存室22流向喷嘴喷射 孔46以及止回阀52何时开启。直至大约满负荷喷射过程的一半时， 这个比例还类似于根据图1和图2的设置的比例。如果现在喷射阀78内的动态的压力降经由燃料供给管路14和燃 料管路16到达一个相邻的喷射阀78的具有旁路节流阀的止回阀24, 那么其止回阀24a也可以开启并且附加于所配备的旁路节流阀56将燃 料由储存室22动态地补充至正喷射的喷射单元27。如果动态的压力 恢复波到达喷射的喷射阀78，那么这个正喷射的喷射阀78的止回阀 24a，在压力恢复波到达止回阀24a的关闭侧上时，阻止通向这个正喷 射的喷射阀78的储存室22的压力恢复波并且几乎整个压力波幅度因 此几乎无衰减地作为压力升高到达喷嘴喷射孔46 (减小了这样的部 分，其经由旁路节流阀24b可以进入这个正喷射的喷射阀78的储存室 22内)。止回阀24a在喷射过程的第二半程中与图2的设置相比不同的开 关特性构成一个第一主要区别。这个动态的过程可以在喷射过程的第 二半程中导致更加强烈的压力恢复，与根据图1和图2的设置相比。即《吏在两个喷射阀78与两个配备的储存室22、两个配备的具有 旁路节流阀的止回阀24和所属的燃料供给管路14和燃料管路16的情 况下，这样的设置也是非常有效的。在具有多于两个喷射阀78的燃料 喷射系统10中相对于图l和图2的设置可以附加减小被储存的高压燃 料的总体积。图5的喷射阀78的这个具有旁路节流阀的止回阀24的 布置因此在喷射过程的第二部分中在动态的压力恢复波方面与根据图 1和图2的布置相比提供更多的优点。与图2的布置的第二主要区别在于，不被燃料穿流的储存室22， 其也用作盲管-储存室22"。如果喷射过程快速结束，那么在孔28和 32内由于液柱在喷嘴座44上的突然制动也发生动态的压力升高。与 图1和图2的布置相比，这个压力升高更加强烈传播入管路系统，因 为它仅仅可以经由旁路节流阀56到达喷射阀78的储存室22，喷射阀78刚好终结喷射过程，并且紧接着储存室容积不被这个动态的压力升 高穿流并且压力升高被较小地衰减。在根据本发明的喷射阀的一个未示出的实施方案中，喷射阀具有 一个盲管-储存室22"，并且具有旁路节流阀的止回阀24位于喷射阀 的侧向的高压入流70的入口处。这个实施方案与图2的喷射阀18特 征几乎相同。在图5中利用虛线表示的第一骑缝线74涉及一个第一替换实施方 式，其中具有自身的储存室壳体的储存室22应当理解成与喷射阀78 分离的单元。储存室壳体80而后或者利用短的管路或者借助于螺旋件 与喷射阀壳体30连接，然而总是保持配备给喷射阀78。具有旁路节 流阀的止回阀24此外设置在喷射阀壳体30的连接通道33的部段内。 一个第二骑缝线76示出了一个第二替换实施方式，其中具有旁路节流 阀的止回阀24整合在储存室壳体80内。在这个第二替换方式中，与 喷射阀壳体30的连接或者利用短的管路或者借助于螺旋件实现并且 保持配备给喷射阀78。这个替换实施方式允许更大的构造空间，并也 可以在喷射阀18 (图1)和在下面描述的喷射阀88 (图6 )应用，并 且同样在各管路件14'串连布置的方案中与喷射阀18、 78和88—起 使用。在喷射阀18、 78、 88的另外的未示出的替代实施方式中，储存室 22在侧向设置，或者与纵向轴线20错位平行或者与纵向轴线20成一 个角度(例如90。)。在此储存室22的壳体也可以与喷射阀壳体30(例 如这个构造单元构成为锻件) 一体构成，或者构成为彼此拧接的元件。在图6中喷射阀88的具有旁路节流阀的止回阀24在储存室22 和喷嘴34之间的连接通道33内位于侧向的高压入流70下方。此外根 据图6的喷射单元27与根据图5的喷射单元相同构成。高压燃料可以 在此经由燃料供给管路14和燃料管路16无阻碍地循环到蓄压式喷射 系统10的所有储存室22内，其中利用具有旁路节流阀的止回阀24 控制来自喷嘴34和离开喷嘴34的流动。在满负荷喷射过程的第一和第二部分中喷射分布为混合形式，这在蓄压式喷射系统10中使用喷射 阀18或78时是这种情况。这种布置的优点在于特别短的路径，其具 有在喷嘴喷射孔46和具有旁路节流阀的止回阀之间的较小容积。由此 在喷射过程快速终结时形成的过压波动被非常快地衰减，所述过压波 动具有高的振荡频率。然而在具有根据图6的喷射单元27构造的蓄压式喷射系统10中， 必须对动态的压力波动的波动性给予特别的重视，其具有较低的振荡 频率，因为这个在蓄压式喷射系统10的储存室22之间的压力波动仅 仅被轻微地衰减并且可能导致喷射器88的非常不均匀的喷射过程。在 多于四个无衰减地彼此连接的喷射器88时，设置喷射阀88的具有旁 路节流阀的止回阀24可能产生问题。这个问题的解决方案与根据图7 和图8和9的蓄压式喷射系统10相关联进行描述。在根据本发明的蓄压式喷射系统90的在图7中示出的实施方式 中，高压输送装置12和喷射阀单元27与图l和图2的公开相关联地 构成。液压的管路装置13然而具有一个分配台96，燃料供给管路92 和所有的燃料管路94a至94f通向所述分配台，并且例如利用高压螺 旋件与分配台连接(未详细示出)。分配台96设有孔98,其将燃料供 给管路92和所有的燃料管路94a至94f彼此液压连接。在图7的具有 六个喷射岡18的布置中，燃料管路94a和94f、 94b和94e以及94c 和94d成对地相同长度地构成。替换地，可以相同长度地构成所有的 燃料管路94a至94f，以便从每个喷射阀18至分配台96的波传播时 间为同等大小。可以考虑不同的管路长度，其不是成对地相同的。设 置分配台96的优点在于其中心位置，其将所有的高压螺旋件联合在分 配台96内。在此，管路装置13具有非常小的存储作用，以便可以单 独地实现喷射阀的所需要的可重复相同的喷射过程。出于完整性的缘由，需指出，喷射单元可以如在图5和图6中所 示应用在蓄压式喷射系统90中，这也适合于蓄压式喷射系统10。在一个构造方案中，分配台96配备一个储存室97,如在图7中利用虛线所示。这个储存室97优选具有与每个储存室22相同的容积。 这个容积然而也可以较大，例如2倍至6倍。在此涉及一个唯一的附 加的储存室97。如果储存室97利用 一个节流阀93或一个具有旁路节 流阀的止回阀24与分配台96连接，从而这个储存室97可以一方面有 利影响各单个的喷射过程，并且第二方面有利地衰减具有较低的振荡频率的动态的压力波动的波动性，这主要在使用根据图6的喷射单元 88时是有利的。缺点在于储存室97的附加的制造费用。图8示出一个分配台99的构造，其配备双重作用的过载-通流限 定阀104。通流限定阀104例如在公开文献SAE-Paper 910 184( 1991 ) 中公开。其目的是在这种情况下保护内燃机，即喷射阀的喷射阀段意 外地过长时间地保持开启。高压燃料经由燃料供给管路100进入一个沿着轴线101对称的分 配台99并且经由燃料管路102a、 102b、 102c和102d到达四个喷射单 元27。利用虚线102'表示在利用虚线116示出的分配台99的扩展部 处其它可能的燃料管路。每个通流限定阀104的阀体106双重作用地 构成。在每个喷射过程中阀体106朝向燃料管路102运动，该燃料管 路通向具有正喷射的喷射阀的喷射单元27。在蓄压式喷射系统卯的 正常功能下，岡体106不是如此远地运动，使得锥形的端部110直至 到达阻隔座112。在喷射过程之间的停止阶段，阀体106通过弹簧108 的力置入其中间的静止位置。当意外地在过长持续的喷射过程中需要 过多的材料时，则锥形的端部110到达阻隔座112并且结束进一步的 燃料流动。利用114表示轻微节流的、在阀体106和分配台99的体之 间的环形的通道面。它们位于穿过燃料供给管路100的燃料入口和通 向燃料管路102的前腔116之间。此外阀体106在中心处具有一个缩 小的区域118，以便确保来自燃料管路100且穿过一个孔120到达所 有的通流限定阀104的无阻碍的燃料流动。这个方案的优点在于， 一个双重作用的通流限定阀104操作至少 两个喷射阀18并且由此用于规定的发动机的通流限定阀104的数量相对于现有技术至少减半。在这些结构方案中在朝向分配台99的燃料流动中，如虛线所示， i殳置一个节流阀121a。代替这个节流阀121a， 一个节流阀121b可以 在燃料入流部段中位于两个容纳各一个双重作用的通流限定阀104的 腔室124之间。然而也可以考虑的是，安装两个节流阀121a和121b。 此外分配台99，类似于分配台96，可以配备一个储存室97。这个元 件的目的与分配台96的结构方案相联系描述的目的相同。在这种情况 下提高了制造费用。图9示出也沿着轴线101对称的分配台128的其它的替换结构， 其具有两个单作用的过栽-通流限定阀122。仅仅描述分配台128的下 部分，其对称于上部分构造成相同的。如上述的根据图8的示例，腔 室124内的燃料经由环形的穿流面114流向前室116并且从此进入通 道132，其具有三个出口用于三个燃料管路130d、 130e和130f，它们 分别通向一个喷射单元27。两个阀体126在此单作用。在非常长的喷 射持续时间时，相关的岡体126的圆锥形的端部110也到达阻隔座112 内，并且现在在三个喷射单元27中中断燃料穿流。发动机而后在减小 的负荷时总是还被驱动，但是三个缸体失效，而不是如在根据图8的 构造中仅仅一个缸体失效。为此通流限定阀的数量较小。图10示出了本发明的蓄压式喷射系统153的另外的实施方式，其 与根据图1的蓄压式喷射系统类似。唯一的区别在于，每个喷射单元 27的高压输送装置12具有一个高压泵12'，其分别经由一个燃料泵管 路14"与燃料供给管路14或管路件14'连接。示出根据图l和图2的 喷射单元27。然而也可以使用所有其它描述的实施方式。在图10中示出的实施方式中，高压泵12'配备短输送的凸台，这 在每个喷射阀18具有一个高压输送泵12'的喷射系统中是常见的。然 而也可能的是，将凸台154构成为和谐的偏心体。如果如在图10中所 示，为每个喷射单元27使用一个短输送的凸台，那么每个喷射单元 27的储存室22的容积可以选择成特别小的； 一个体积，其大约为满负荷喷射过程的喷射量的10倍，可以是足够的，因为配备给正在喷射 的喷射阀18的且在喷射过程同时或之前不久开始的燃料输送波将待 喷射的量的大部分直接输入相关的储存室22内。每个高压输送泵12' 的泵送过程至少部分、优选完全与所配备的喷射单元27的喷射过程重 叠。这样的蓄压式喷射系统特别适合于后续安装在现有的内燃机上， 其中原始的常用的喷射系统的高压输送泵12'被保持并且因此仅仅必 须后续配备新的喷射单元27和新的液压的管路装置13。在所有示出的实施例中，储存室22和具有旁路节流阀的止回阀 24-节流装置25-以及孔32的通入口安装在喷射阀段36的控制活塞 35的底侧35a上方，这使得喷嘴34中的功能元件的特别紧凑的构造 成为可能。储存室22和/或具有旁路节流阀的止回阀24也可以如此安 装，使得它们可以安装在控制活塞35的底侧35a的下方，这类似于已 知的喷射阀构造并且可能允许较长的喷射阀段。这个构造也可以是， 仅仅孔32在喷射阀段36的控制活塞35的底侧35a下方通入。在所有的实施例中，蓄压式喷射系统不具有共轨形式的对于所有 喷射系统共同的储存室。因此这反映在，根据本发明的蓄压式喷射系 统的液压的连接装置具有非常小的储存作用，以便单独形成造喷射阀 的所需要的可重复相同的喷射过程。连接装置可以优选全部具有至少 近乎相同的横截面。任何较小的室或腔，如其例如对于通流限定阀是 必要的，或者任何的节流阀应当被包括。然而重要的是，在每次满负 荷喷射过程中也由不同于配备给正在喷射的喷射阀的储存室的其它储 存室和由高压输送装置供给燃料。节流装置25可以例如也如"Hydraulic circular diode"构成。 优选本发明的蓄压式喷射系统具有至少三个喷射单元27。 用于具有每缸体250KW数量级的功率的柴油发动机中，建议燃 料管路系统中的流动横截面相应于大约6mm的直径。对于大约50至 100KW的功率，建议2-4mm的直径。借助于计算机模拟分析本发明的如在图1中所示的蓄压式喷射系统10，其用于8缸柴油发动机，每缸具有功率250KW。在满负荷下 每个喷射过程的喷射量设定在2000mmS并且燃料供给管路14和燃料 管路16的直径大约为6mm。系统高压在1500bar左右，并且每个储 存室22具有100cmS的储存容积。图11、 13和15的图表示出了模拟 的结果。为了比较，也模拟一个具有共轨的蓄压式喷射系统。在此考虑完 全相同的规定。唯一的区别在于，燃料借助于燃料管路16直接输送给 喷射阀18并且一个与八个储存室22相对应的体积800cii^-在共轨的 形式中-被置入管路件14'内，其横截面也认为被相应扩大。喷射阀 18因此不配备任何单独的储存室22和任何的节流装置25。这个模拟 的结果在图12、 14和16的图表中示出。在所有的图表中横坐标是时间轴，其中时间以秒计算。在纵坐标 上，在图11至14中示出单位为1000bar的压力并且在图15至16中 燃料的流量的单位为每升每分钟。图11示出所有八个喷射单元27中的压力分布，同时孔28通入储 存室22内(见图2)。利用Te表示其中一个喷射阀18的喷射过程的 恰好5毫秒长的持续时间。在这个间隔中向下降至大约1400bar且重 新向上返回的虛线示出正在喷射的喷射阀18中的压力，而其余的七个 喷射阀18的压力分布在这个时间间隔内重叠成在大约1500bar处的粗 线。紧接着这个时间间隔Te，在正好终结喷射过程的喷射阀18入口 处的压力根据在粗线上方延伸的虛线延伸。在相对应的方法和方式， 示出八个喷射阀18的八个接连的喷射过程。由图ll看到，对于所有的喷射过程存在近乎相同的压力状况，并 且在一个喷射过程的第一部分中，在Te的大约一半时间内，压力下降 大约100bar并且在喷射过程的第二部分中重新提高到原始的压力 1500bar。图12以相同的比例示出八个喷射阀18的每个在相同位置-在孔28的入口 -的压力分布，然而在具有共轨且没有配备给喷射阀18的 储存室22和节流装置25的喷射系统中。由此可以容易地发现，在喷 射阀18的入口上的压力波动比在本发明的蓄压式喷射系统10中大得 多且也频繁得多。可以容易看出，本发明的蓄压式喷射系统可靠地确 保改善的喷射条件。图13示出正在喷射的喷射阀18在图11中利用Te表示的时间段 内、在喷射过程开始之前1毫秒内、在正好持续5毫秒的喷射过程内 和在喷射过程终结之后四毫秒内的压力分布。如上述与根据图l和图 2的蓄压式喷射系统10的功能描述相联系业已描述的是，在满负荷喷 射过程的第一部分期间，其大约是整个喷射过程的一半长度，在正在 工作的喷射阀18的入口处压力下降，在此下降约100bar，并且而后 在喷射过程的紧接的第二部分中重新上升。压力上升通过由其它的特 别是相邻的储存室22和高压输送装置12后续流入的燃料引起。利用 虛线的直线156示出在没有后续燃料流的情况下的压力分布。在本发 明的蓄压式喷射系统10时，直至喷射过程终结时的压力增益因此正好 为250bar。跟随时间间隔Te的、具有波动的压力升高的压力分布通 过在关闭喷射阀18时的运动的燃料柱的突然停止引起。这个压力非常 快地重新接近系统高压1500bar。图14示出如图13的相同的喷射阀18上的压力分布，然而在具有 共轨的喷射系统中。这个喷射过程的持续时间也利用Te强调。在喷射 过程开始时强烈的且快速的压力降通过在喷射阀18中储存室22的缺 失引起。共轨的后续补给而后导致强烈的压力上升，直至大约 1700bar。如由图14可以看到，这个波动在喷射间隔Te内,皮轻孩t衰减 地再次重复。在喷射过程终结后仍然较大的压力波动通过返回的几乎 无衰减的压力波引起。图15利用实线示出穿过正在喷射的喷射阀18的喷嘴34的燃料的 流动，并且虛线示出在本发明的蓄压式喷射系统10的储存室22入口 处(在图2中为58)处向相关储存室内的燃料后续流入。由这个附图看出，在喷射过程的第一部分中直至利用x示出的时间点，在整个喷射间隔Te上获得非常规则的燃料喷射，这是由于相关的储存室22和 紧接着由于从特别是相邻的喷射单元27的其它储存室22并且从高压 输送装置12给储存室22后续补充燃料。特别是直至时间点X,喷射 量的一部分来自正在工作的喷射阀18的储存室22，并且同时储存室 22内的压力下降(图13)。在时间点X在燃料取出和由相邻的储存室 22以及从高压输送装置12的后续补给之间存在平衡。这个压力分布 在这个时间点是水平的，见图13。在时间点X之后后续补给大于燃料 取出，正在工作的喷射阀18的储存室22内的压力重新上升。如果在 喷射终结时在这个储存室22内的压力重新等于喷射开始时的初始压 力，那么总体上后续流入的量等于喷射的量。与之相比，如在图16中所示，在具有共轨的喷射系统中穿过喷射 阀18的喷嘴的通流率(实线)是不规则的，并且在喷射阀18的入口 处的燃料的后续补给也是不稳定的。在喷嘴上交替地出现供给不足和 过度供给，总体上的喷射过程是非常动态的并且比本发明的蓄压式喷 射系统更加动态和不受控制。
权利要求
1.用于将高压燃料间歇地喷射入内燃机的燃烧室内的蓄压式喷射系统，该蓄压式喷射系统包括一个高压输送装置(12)，该高压输送装置给若干喷射单元(27)供给高压燃料，所述喷射单元分别具有一个喷射阀(18、78、88)、一个配备给喷射阀的分离的储存室(22)和一个节流装置(25)，其中喷射单元(27)借助于液压的管路装置(13)彼此连接并且与高压输送装置(12)连接，并且每个喷射阀(18、78、88)具有一个借助于促动装置(42)和一个液压的控制装置(40)操作的喷射阀段(35)，用于控制通过喷射阀(18、78、88)的喷嘴(34)的喷嘴喷射孔(46)的高压燃料喷射过程，其特征在于，液压的管路装置(13)具有非常小的储存作用，以便确保喷射阀(18、78、88)所需要的可重复相同的喷射过程，并且节流装置(25)至少近乎无阻碍地允许高压燃料朝向喷射阀(18、78、88)的流动并且在相反的方向上节流，使得在每个喷射阀(18、78、88)的喷射过程中高压燃料不仅从所配备的储存室(22)，而且从其它的喷射单元(27)的储存室(22)并且从高压输送装置(12)流向该喷射阀。
2. 如权利要求l所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，每个节流 装置(25)具有一个止回阀(24a)和一个优选并联设置的旁路节流阀(24b )。
3. 如权利要求l所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，节流装置 (25)设置在管路装置(13)和储存室(22)之间并且储存室(22)经由一个连接通道(33)与喷射阀(18)连接。
4. 如权利要求3所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，节流装置 (25)具有一个具有旁路节流阀(24b)的止回阀(24a)，其中止回阀朝储存室(22)的方向开启。
5. 如权利要求1所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，储存室(22) 和喷射阀(88)经由一个连接通道(33)彼此连接，节流装置(25)接入连接通道(33)内并且管路装置(13)在节流装置(25)和储存 室(22)之间通入连接通道(33)内。
6.如权利要求1所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，储存室(22 ) 和喷射阀(78)经由一个连接通道(33)彼此连接，节流装置(25) 接入连接通道(33)内，并且管路装置(13)在节流装置(25)和喷 射阀(78)之间通入连接通道(33)内。
7，如权利要求5或6所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，节流 装置(25)具有一个具有旁路节流阀(24b)的止回阀(24a)，其中止 回阀(24a)朝喷射阀(78)的方向开启。
8. 如上述权利要求l、 4或7之一项所述的蓄压式喷射系统，其 特征在于，止回阀(24a)具有一个通过弹簧(54)在关闭方向上受载 的针形的关闭段(60)用于关闭和开启止回阀，并且旁路节流阀(56) 构成在封闭段(60)中。
9. 如上述权利要求1至8之一项所述的蓄压式喷射系统，其特征 在于，管路装置(13)具有一个从高压输送装置(12)引出的燃料供 给管路(14)和每个喷射阀(18、 78、 88)的燃料管路(16)，其中燃 料管路(16 )通入燃料供给管路(14 )内。
10. 如上述权利要求1至8之一项所述的蓄压式喷射系统，其特 征在于，管路装置(13)具有一个从高压输送装置(12)引出的燃料 供给管路(14 )、至少一个分配台(96、 99、 128 )以及每个喷射阀(18、 78、 88)的燃料管路(94a、 94b、 94c、 94d、 94e、 94f、 102a、 102b、 102c、 102d、 102，、 130a、 130b、 130c、 130d、 130e、 130f)，其中燃 料管路和燃料供给管路(92、 100)通入分配台(96、 99、 128)内并 且在分配台内彼此流动连接。
11. 如权利要求10所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，在分配 台(99)中安装至少一个双重作用的流量限定阀(104),当相关的喷 射阀(18、 78、 88)的喷射阀段(36)意外地过长时间地保留在开启 位置时，所述流量限定阀中断朝向两个燃料管路(102a、 102b、 102c、102d、 102')其中一个的入流。
12. 如权利要求10所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，在分配 台(128)内安装至少一个单作用的流量限定岡(122)，当所述相关的 至少两个喷射阀(18、 78、 88)中至少一个的喷射阀段(36)意外地 过长时间地保持在开启位置时，所述流量限定阀中断朝至少两个燃料 管路(130a、 130b)的流动。
13. 如上述权利要求10至12之一项所述的蓄压式喷射系统，其 特征在于，分配台(96、 99、 128)配备一个附加的储存室(97)，其 储存容积优选至少近似对应于一个喷射单元(27)的储存室(22)的 储存容积。
14. 如上述权利要求1至8之一项所述的蓄压式喷射系统，其特 征在于，高压输送装置(12)具有多个高压输送泵(12')，优选每个 喷射单元设有一个高压输送泵(12')，管路装置(13)具有从每个高 压输送泵(12')引出的燃料泵管路(14〃 )、燃料供给管路(14 )和每 个喷射阀(18、 78、 88)的燃料管路(16)，燃料泵管路(14")和燃 料管路(16)通入燃料供给管路(14)中。
15. 如权利要求14所述的蓄压式喷射系统，其特征在于，高压输 送泵(12')具有短输送的凸台(154)。
16. 如权利要求14或15所述的蓄压式喷射系统，其特征在于， 每个高压输送泵(12')的泵送过程至少部分与所配备的喷射单元(27 ) 的喷射过程相重叠。
全文摘要
用于内燃机优选柴油机的高压-蓄压式喷射系统(10)具有若干喷射阀(18)，其经由燃料管路(16、14)与高压输送装置(12)连接。每个喷射阀(18)配备一个储存室(22)和一个具有并联设置的旁路节流阀(24)的止回阀。由于配备给每个喷射阀(18)的具有并联设置的旁路节流阀(24)的止回阀，利用该蓄压式喷射系统(10)也可以实现仍然稳定的且可复制的喷射过程，其在每次喷射过程中具有有利的压力分布，当分离的储存室(22)具有非常小的容积时。储存室(22)可以整合在喷射阀(18)的壳体内。省略了麻烦的共轨管。
文档编号F02M63/02GK101223352SQ200680026200
公开日2008年7月16日 申请日期2006年7月10日 优先权日2005年7月18日
发明者M·甘瑟 申请人:甘瑟-许德罗玛格股份公司