燃料喷射器的制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种具有储存容积(20)的燃料喷射器，其中，储存容积(20)在运行中可通过控制信号改变。
【专利说明】
燃料喷射器
技术领域
[0001] 本发明设及一种具有权利要求1的前序部分的特征的燃料喷射器、具有该种燃料 喷射器的内燃机、W及用于运行该内燃机的方法.
【背景技术】
[0002] 现代内燃机的燃料喷射器W高燃料压力工作.为了避免由燃料喷射的快速地相继 进行的切换过程产生的压力脉冲被传输到燃料供给，在燃料喷射器本身中设有储存容积， 从该容积可获取用于喷射的燃料，燃料通过节流阀（隔膜)从燃料供应管路随后流进其中. 由此实现喷射器与燃料供应的振动脱截.具有运种储存容积的燃料喷射器例如由 DE102006051583A1 已知.
[0003] 为了有效地缓冲压力波动，所述的储存容积与在切换过程中所获取的、也就是由 燃料喷射器喷入燃烧室的燃料量必须处于确定的比.在储存容积过小时，在喷入时储存容 积中的压力会过大，而大的容积由于空间原因难W实现.当由储存容积与节流阀相互作用 确定减震作用后，通流横截面也就是节流阀的液压减震作用与储存容积大小相配合。
[0004] 已知可改变喷射量的燃料喷射器。值得期望的是，燃料喷射量能在较大范围内可 变地被设计.换一种说法，燃料喷射器应具有高的调低节比.燃料喷射器的调节比指的是燃 料喷射器可控制地喷射的最大和最小燃料量的比.若燃料喷射器具有0.5 %至100 %的燃料 量，则该燃料喷射器所具有的调节比为200 .运对于双燃料发动机至关重要，发动机应在 100%柴油的运行模式直至少量柴油引燃喷射的气体运行模式下运行.特别有意义的是，调 节比在燃料喷射器的整个寿命中按照可控W及可复现的方式具有所述值.
[0005] 由于在现有技术状况下，还不能实现在单个燃料嘴的整个工作寿命中保持值为 200的可重复的调节比，于是为双燃料发动机提供了一种解决方式，即分别设立两个燃料喷 射器，其中有较大燃料量的用于柴油工作模式，第二个有较小燃料量的用于柴油引燃喷射.
【发明内容】
[0006] 由此，发明的任务为，给出一种燃料喷射器，其能够在喷射量的宽的范围内应用， 而不具有现有技术的缺点.也应给出内燃机W及用于运行该内燃机的方法.
[0007] 该任务通过具有权利要求1的特征的燃料喷射器、根据权利要求10的内燃机，或者 根据权利要求12的用于运行内燃机的方法得W解决。有利的实施方式在从属权利要求中给 出.
[000引由此，在运行中可通过控制信号改变储存容积，因此存储容积的大小可与相应的 喷射量配合.
[0009] 因为如开头所述，喷射量可依赖于内燃机的运行状态而不同.该可改变性在运行 中带来重大的优点.
[0010] 由于储存容积的可改变性，例如可放弃燃料喷射器的双重的实施方式，在该实施 方式中，为不同的运行状态设置自身的燃料喷射器.运行状态例如是柴油运行，在该柴油运 行中，所有的燃料作为柴油被供给;运行状态例如是双燃料运行，在该双燃料运行中，柴油 仅为了用于点火(也就是所谓的引燃喷射)少量地被供给.
[0011] 储存容积在运行中的可改变性意味着，内燃机不必为了改变存储容积而被停止.
[0012] 特别优选设置为，储存容积相应于喷射量的大约30至80倍.
[0013] 优选可设置为，储存容积由至少两个子容积构成，所述子容积可通过切换元件连 接，使各子容积在燃料喷射器内作为总容积起作用，其中总容积与较大的喷射量相协调.运 意味着，储存容积不由单个的腔体构成，而是由至少两个可彼此相连接的子容积形成.由此 在大喷射量的情况下可将至少第二子容积与第一子容积流体相连，由此在喷射时可提供储 存容积的更大的容量W获取燃料。
[0014] 若只调用小的喷射量，则只有其中一个子容积运行.在运种情况下仅一个子容积 在高压燃料管路与本身的喷嘴组件之间的流体连接中.有意义的是，用于少的喷射量的子 容积比用于具有较大喷射量的运行状态的子容积小.
[0015] 还可设置为，所述至少两个子容积的布置结构在流体技术上是并联的。在该情况 下，两个或者所述至少两个子容积中的全部子容积都在高压燃料管路上跟随（hSngen )， 切换元件于是设置在一个子容积的下游并可如此被操作，使得所述切换元件闭锁一个子容 积.于是只还第二子容积与喷嘴组件相连.在喷射过程中因此只从该另外的子容积获取燃 料.
[0016] 在此，虽然描述两个子容积，但该布置结构也可包括多于两个子容积。所述子容积 于是通过另外的切换元件将封闭或开启.在实际中，运仅鉴于空间原因几乎不能实现。
[0017] 替代地可W设置为，所述至少两个子容积的布置结构在流体技术上是串联的.在 运一情况下，存在子容积与高压燃料管路的仅一个连接.切换元件于是例如在流体技术上 设置在各子容积之间。当切换元件关闭时，在喷射过程中因此仅由位于切换元件和喷嘴组 件之间的子容积获取燃料.在串联布置的情况下，切换元件如此设计，使得保证燃料后流入 位于下游的子容积.运例如可通过在关闭位置始终保留的开口得W实现，燃料可像于是像 流过节流器一样后流过该开口.
[0018] 作为对设置子容积的替代可设置为，储存容积作为容量可变的空腔实施.在运一 变形方案中，储存容积的容量与当前的需求例如喷射量的配合由此实现，使得空腔的大小 可自动改变.运可例如通过排挤体实现，储存容积的自由的、也就是可由燃料占据的容量可 通过该排挤体改变.排挤体例如可作为活塞或者气孔实施。
[0019] 燃料可W示汽油、柴油、或重油.
[0020] 具有按发明的燃料喷射器的内燃机W及用于运行内燃机的方法也要求得到保护. 通过燃料喷射器的储存容积的容量依赖于内燃机的运行状态而改变，因此，喷射特性能与 内燃机的不同的运行状态相配合.
【附图说明】
[0021] 下面基于附图对发明进行进一步的描述.其中：
[0022] 图1示出现有技术的燃料喷射器，
[0023] 图2示出现有技术的储存容积中的压力变化曲线，
[0024] 图3示出按照第一实施例的燃料喷射器，
[0025] 图4示出按照另一实施例的燃料喷射器，
[0026] 图5示出按照另一实施例的燃料喷射器，
[0027] 图6示出按照另一实施例的燃料喷射器，
[0028] 图7示出按照另一实施例的燃料喷射器，
[0029] 图8示出按照另一实施例的燃料喷射器，
[0030] 图9示出对比的储存容积中的压力变化曲线.
【具体实施方式】
[0031] 图1示出按照现有技术的具有储存容积20的燃料喷射器1.虚线框将燃料喷射器1 的系统边界可视化.
[0032] 高压燃料管路8通过节流阀(B1 ende) 3向燃料喷射器1供应燃料.在节流阀3的下游 布置有集成到燃料喷射器1中的储存容积20.节流阀3减少压力波动并且可缓和缸与缸之间 的偏差(Abweichung).
[0033] 所示的燃料喷射器1在储存容积20上设有压力传感器9。
[0034] 管路从储存容积20出发引导至喷嘴组件10.喷嘴组件10可通过控制阀6操作.在控 制阀6和喷嘴组件10之间设置有流入和流出节流阀2.喷嘴组件具有可液压促动的针阀，燃 料通过该针阀被释放.针阀由控制阀6与流入和流出节流阀2共同控制.通常在通向喷嘴组 件10的输送管路中设置有作为保险机构的限流器14,但并不强制必需。
[0035] 图2示出在喷射过程中储存容积20中的压力变化曲线，如由现有技术已知的那样.
[0036] 为了检测压力变化，在储存容积20上为此设有一个压力传感器9,利用该压力传感 器可W在喷射过程中检测压力变化.图中给出的是关于W度为单位的曲柄角度的在储存容 积20中的W己为单位的压力.所示事件的时间上的排列由W度为单位的曲柄角度来表示. 储存容积20中的压力在喷射开始之前与在高压燃料管路8(高压轨）中的压力相应.
[0037] 在SOC(电流开始)时刻，燃料喷射器1被通电，由此在静止时间Tt之后开始喷射.
[0038] 在喷射开始之后在时刻SOI(喷射开始)储存容积20中的压力降至喷射结束(喷射 结束，E0I)时达到的值。
[0039] 喷射持续时间（英文，injection duration)W附图标记ID表示.
[0040] 储存容积20中观察到的压力降在图中W A P表示.
[0041] 由压力变化曲线通过知识可计算高压管路8中的高压、喷射持续时间、储存容积与 高压燃料管路8之间的节流阀3有效的通流横截面、燃料的流动特性、喷射的燃料量或者喷 射的燃料质量等.换句话说，喷入的燃料量为所述参数的函数.
[0042] 容易得出的是，数据质量W及因此对于喷入的燃料质量计算的精度依赖于对于存 储容积20的压力的测量的分析（Au打Ssimg).压力信号又极大程度上依赖于节流阀3的 有效通流横截面W及储存容积20的容量。自由的节流阀横截面越大，且储存容积20也就越 大，喷射期间的压力降Ap就越小.由此对于燃料量的计算，特别是在少的喷射量时，就变得 更困难，精度也不令人满意.
[0043] 图3为按发明的按照第一实施例的燃料喷射器1.
[0044] 在此，两个子容积21，22串联布置.子容积21，22共同构成储存容积20
[0045] 在第一子容积21与高压燃料管路8之间设置有第一节流阀3.在储存容积21和22之 间设置有另一个节流阀7.通过切换元件12W旁路形式可绕开节流阀7.在示出的实施例中， 切换元件12W-个可电操纵的切换阀形式实施.可考虑切换阀12的另外的构成方式，例如 气动式或者是液压操纵的阀.
[0046] 若是只喷入小的燃料量，例如在双燃料模式下所要求的，则切换元件12关闭.运意 味着，两个子容积21，22之间的流体连接由另一个节流阀7确定.另一个节流阀7按如下方式 设计，使得流体从子容积21中仅强延迟地后流入子容积22中.也就是说，仅提供在子容积21 与22之间的小的自由节流阀横截面，从而获取特性主要由子容积22确定.
[0047] 若需要较大的喷入量，则切换元件12如此切换，使得释放较大的自由总通流横截 面.由此储存容积21与22尽可能不被节流地相互连通，使得获取特性与共同容积20、也就是 子容积21与22之和相应.
[0048] 当然，也可设想所有的中间状态，也就是说，位于子容积21和22之间的切换元件12 在最小与最大位置之间无级或有级式地改变.然而，具有切换元件12的仅两个切换位置的 二元解决方案能够更为成本有利地实现并且因此是优选的.最大位置意味着，切换元件12 完全打开，并且因此在子容积21与22之间不存在液压阻尼。
[0049] 实际上子容积21与22的布置如此构成，使得子容积22具有与双燃料模式配合的容 量.也就是说，如开头所述，子容积22的容量大约相应于双燃料模式下的喷入量的30至80 倍.
[0050] 反之，子容积21的尺寸如此设计，使得当与子容积22连接时，形成子容积21与22的 总容积20,其相应于在柴油运行的喷入量的30至80倍.
[0051] 为此给出一个数值方面的实施例:柴油运行的喷入量为100%，每个工作循环的喷 入容积为lOOOmfflS.
[0化2]由此对于子容积21和22的总容积的容量得出在30000至80000mm3(S万至八万）范 围中的可接受的总容积.
[0053] 当调节比为200(100)时，用于双燃料模式的子容积22的大小形成为子容积21与22 的总容积的1/200(1/100)，也就是在150至400(300至800)mm 3的范围内.括号内的值设及调 节比为100.在储存容积22上可设有压力传感器9.通过按发明的子容积的布置，分别投入使 用的容积与喷入量处于适配的比，运使得在喷入期间实现精确地测量压力变化曲线.并又 允许喷入量的更精确的计算.
[0054] 进一步示出，但并未详述的是相应于现有技术的喷嘴组件10.在该实施例中，其包 括借助控制阀6可液压操作的喷射针，所述喷射针通过控制装置11获得切换脉冲.自然，喷 射针也可作为压电喷射器实现.在该情况下自然放弃喷嘴组件10的液压操作所需要的部 件?
[0055] 通常，在通向喷嘴组件10的管路中设置有限流器14,作为保险机构，但并不是强制 必需的.
[0056] 图4示出子容积21与22具有并联布置的实施例.因此，存储容积20的子容积21、22 在流体技术上并联布置.
[0057] 子容积21通过节流阀3由燃料高压管路8被馈给.储存容积21通过可电操作的切换 元件12接入和断开.
[0058] 若只喷入少的燃料量，如在双燃料模式下要求的，则切换元件12关闭.当切换12关 闭时，子容积21与喷嘴组件之间的流体连接中断.在运种情况下喷入特征由-较小实施的-子容积22确定.子容积22通过另一个节流阀15由燃料高压管路8馈给.
[0059] 若在柴油运行中应喷入较大的燃料量，则切换元件12开启，由此两个子容积21与 22都将用于取出.
[0060] 在虚线围出的楠圆中强调的是切换元件12的替代的实现方式，标记为12'.切换元 件12'为直接由子容积21中的压力切换的阀。
[0061] 与图示不同的是，燃料喷射器1不必设有用于燃料高压管路8的两个入口. 一个入 口也足够，它在子容积21，22之前W合适的方式分叉开。运一变形结构在图4中用虚线带有 节流阀16地示出：在该情况下，节流阀16代替节流阀15.节流阀15处于其中的通向燃料高压 管路8的管路区段被省去.与燃料高压管路8的连接于是也由节流阀3实现.
[0062] 在储存容积22上又设有另一个压力传感器9.燃料喷射器1的剩余结构与图3相应. 优点与对图3的实施例所描述的优点一样.数值方面的例子可采用图3的值.
[0063] 图5示出具有可变子容积21，22的实施例.为此设置有一个可移动的活塞18,其将 子容积21与22彼此分开.子容积21的内部（Inhalt)与弹黃腔24通过节流器26连通.
[0064] 在图示中的位置中，（较小的）子容积22与喷嘴组件10处于流体连通，也就是说喷 射量的取出由子容积22实现，如在双燃料模式下的要求的那样.在该运行状态下，针对高压 燃料管路的节流通过节流阀4实现.
[0065] 在操作控制阀23时弹黃组件19所处的弹黃腔24为卸压的.因此在该图示中，活塞 18向下运动.
[0066] 在所示的实施例中，子容积21利用溢流管路17与通向子容积22的输入管路相连： 一旦活塞18超过预定的位置，则之前由活塞18闭锁的溢流管路17被释放.活塞18作为移动 件对溢流管路17起作用.由此，迄今分开的子容积21，22彼此连接。则由子容积21，22构成的 总容积实现取出。该操作位置为了柴油运行而被选择，其中调用更大的喷入量.
[0067] 具有可变子容积21，22的一种替代的实施例在图6中示出.在此，只要控制阀23保 持关闭，则活塞18将子容积21相对于子容积22闭锁.在该状态下，取出由（较小的）子容积22 实现，如双燃料模式所要求的那样。
[0068] 控制阀23的开启导致弹黃组件19所处的弹黃腔24卸压.由此活塞18现在通过子容 积22中的压力朝弹黃组件19(图中向上)移动.由于活塞28的作用面相对于子容积21中的液 压压力基本平衡，则该弹黃腔24的卸载导致所述的移动.
[0069] 由此活塞18的盘（图中并未示出）将子容积22相对于子容积21释放.由此迄今分开 的子容积21，22彼此连接。从由子容积21，22构成的总容积中实现所述获取，如例如在柴油 运行中是有利的.通过溢流管路17建立子容积21，22的连接.
[0070] 图7示出具有可变储存容积20的实施例.在此储存容积20没有分为两个离散的子 容积21，22,而是总的储存容积20在其与喷嘴组件10相连的容积方面可变地构成.
[0071] 为此设置有一个可移动的活塞18,通过其运动可改变与喷嘴组件10相连通的储存 容积20.
[0072] 活塞18通过弹黃组件19相对容积20被夹紧.弹黃组件19在此例如实施为锥形弹 黃.图中示出具有最小储存容积20的在其终端位置中的活塞18.运相应于双燃料模式中的 位置.有利地，在该位置中，储存容积20具有与(较小的）子容积22的容积相应的容积。弹黃 组件19在此卸载。
[0073] 在弹黃腔24通过控制阀23切换至减压的状态时，活塞18向弹黃组件19(图中向上） 运动，因为在储存容积20上施加高压燃料管路中的压力.
[0074] 由此用于获取燃料的可用储存容积20变大，且同时溢流管路17被释放.该布置如 此设计，使得当活塞18回到第二止点时(也就是弹黃组件19张紧时），形成的储存容积20为 柴油运行而确定大小.
[0075] 图8示出具有可变储存容积20的另一种实施例.为实现双燃料工作模式和柴油运 行模式之间的切换，作为被动阀构成的阀25的弹黃力如此被确定大小，使得在柴油运行中 常见的高压燃料管路8中的较高压力（相对于双燃料模式)下，活塞18向更大的储存容积20 的方向挤压并同时溢流管路17被释放.图中其相应于向上的运动。关于优点W及尺寸设计 适用关于图7所述的.
[0076] 图9示出储存容积中的压力变化曲线，示出的是在双燃料运行中的喷射过程中对 于获取少的燃料量情况关于W度为单位的曲柄角度的变化曲线.
[0077] 在按现有技术的燃料喷射器1的情况下(如图1中所示，在此储存容积20,运是由于 在现有技术下只存在不可变的容积)存有几乎不能测量的压力变化的干扰化inbruch)。
[0078] 实线（最上部的线）显示了储存容积20中的该压力变化，其也在图2中W另一标度 示出.虚线示出按发明的燃料喷射器1的子容积22处的压力变化.形成清晰并且易测量的压 力变化曲线.
[0079] 轨压力（高压燃料管路8中的压力)根据运行模式典型地处于1000己至2500己的范 围内.按照现有技术的在喷射过程中观察到的压力扰动在双燃料运行中处于几己的数量级 中，或者在柴油运行中处于约100己的数量级中.
[0080] 按本发明的在喷射过程中观察到的压力扰动在双燃料运行中处于例如50至100己 的数量级W及在柴油运行中处于大约100己的数量级。
[0081 ]运样的大小可改善测量的分析.
[00剧附图标记列表
[0083] 1.燃料喷射器
[0084] 2.流入-流出节流阀
[0085] 3.节流阀
[0086] 4.节流阀
[0087] 6.控制阀 [008引 7.节流阀
[0089] 8.高压燃料管路
[0090] 9.压力传感器
[0091] 10.喷嘴组件
[0092] 11.控制装置
[0093] 12.12'切换元件
[0094] 13.排挤体
[00巧]14.限流器
[0096] 15.节流阀
[0097] 16.节流阀
[0098] 17.溢流管路
[0099] 18.活塞
[0100] 19.弹黃组件
[0101] 20.储存容积
[0102] 21.子容积
[0103] 23.控制阀
[0104] 24.弹黃腔
[0105] 25.被动阀
[0106] 26.活塞上节流阀
【主权项】
1. 具有储存容积(20)的燃料喷射器，其特征在于，所述储存容积（20)在运行中可通过 控制信号改变。2. 根据权利要求1所述的燃料喷射器（1)，其特征在于，储存容积（20)由至少由两个子 容积(21，22)组成，所述子容积可通过切换元件（12)连接，使得这些子容积作为总容积起作 用。3. 根据权利要求2所述的燃料喷射器(1)，其特征在于，所述至少两个子容积(21，22)的 布置结构在流体技术上是并联的。4. 根据权利要求2所述的燃料喷射器(1)，其特征在于，所述至少两个子容积(21，22)的 布置结构在流体技术上是串联的。5. 根据上述权利要求之一所述的燃料喷射器(1 )，其特征在于，在所述至少两个子容积 (21，22)之间设置有用于改变各子容积(21，22)之间的流体连接的切换元件(12)。6. 根据权利要求5所述的燃料喷射器（1)，其特征在于，切换元件（12)是可电子或者液 压操作的切换阀。7. 根据权利要求1所述的燃料喷射器（1 )，其特征在于，储存容积（20)实施为容量可变 的空腔。8. 根据权利要求7所述的燃料喷射器（1)，其特征在于，储存容积（20)的容量可通过活 塞(18)改变。9. 根据权利要求8所述的燃料喷射器（1)，其特征在于，活塞（18)可在储存容积(20)内 部运动。10. 内燃机，所述内燃机具有根据上述权利要求中的至少一项所述的燃料喷射器(1)。11. 根据权利要求10所述的内燃机，其特征在于，设置有控制单元，燃料喷射器(1)的储 存容积(20)的容量可通过所述控制单元的信号改变。12. 用于运行具有根据权利要求1至9中的至少一项所述的燃料喷射器（1)的内燃机的 方法，其特征在于，燃料喷射器(1)的储存容积(20)的容量根据内燃机的运行状态而改变。
【文档编号】F02M51/06GK105822474SQ201511036287
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年12月30日
【发明人】D·伊姆霍夫, G·廷施曼
【申请人】Ge延巴赫两合无限公司