专利名称：用于燃料喷射装置的高压管道的制作方法
现有技术本发明涉及一种用于内燃机燃料喷射系统的高压管道。
下面借助图8解释内燃机的一种按照现有技术的燃料喷射装置102。在此使用的参考标号在说明本发明高压管道时也利用。
在图8中描述的燃料喷射装置102包括一个燃料容器104，通过一个电的或机械的燃料泵108从该燃料容器输送出燃料106。燃料106通过一个低压燃料管道110输送给一个高压燃料泵111。燃料106从高压燃料泵111经过一个高压燃料管道112到达共轨114。在共轨114上连接了多个喷射器1，它们将燃料106直接喷射到未示出的内燃机的燃烧室118中。共轨114与这些喷射器1之间的液压连接各通过一个高压管道3实现。
在燃料向一个燃烧室118内喷射开始时，属于该燃烧室118的喷射器1打开。由此，处于高压下的燃料106从喷射器1流入燃烧室118中。溢出的燃料量由于共轨114而后续流向喷射器1。
由于现代喷射器1、特别是压电控制的喷射器很快地打开和关闭，在喷射器1操作时在高压管道3中出现压力波，该压力波从喷射器1出发传入共轨114。在那里，该压力波被反射，又到达喷射器1。喷射器1打开越快，压力波的边沿越陡。压力波边沿的陡度在下面也称为梯度dp/dt。
这样，在高压管道3中和在喷射器1中，直接在喷射开始后，对共轨静压力叠加了前面说明的压力波的振幅。因此，喷射器1中的压力不是恒定的，而是承受明显的时间性波动。不仅尤其在喷射期间本身是这种情况，而且在紧接着喷射的时间段上也是如此。由于此时喷入燃烧室118中的燃料量还取决于喷射期间在喷射器1中作用着的压力，上述压力波对喷射量具有不希望的影响。一方面当喷射持续时间比压力波通过高压管道的传播时间长时是这样，但特别是当通过提前喷射触发并在共轨114上反射的压力波在随后的主喷射期间在喷射器1中起作用时是这样。由此也表明，在主喷射期间喷入的量在很大程度上取决于它与之前发生的提前喷射的间隔。
现有技术中公开了一些下面说明的用于降低燃料喷射装置102中的压力波的配置在高压管道3中装入一个节流阀(未示出)。由此，尽管压力波被衰减，但节流阀也降低了喷射器1上的可供使用的喷射压力，这是不希望的。
此外可以与节流阀(未示出)并联设置一个止回阀(未示出)，它向着喷射器1方向打开。由此，尽管避免了节流损失，但在燃料从共轨114流向喷射器1期间节流阀不起作用，这就是说，在喷射期间该配置不起作用。此外，这样的配置具有每个喷射器一个止回阀成本很高。
DE 100 60 811 A1中公开了一种配置，在这种配置中，在喷射器1中设置了一个缓冲室，它通过一个节流阀与高压管道3液压连接。
现有技术中公开的这些用于减小高压管道中的压力波动的措施的作用还需要改进，特别是因为随着喷射压力提高和越来越要求喷射器更快，上述问题更加明显。
本发明优点在本发明高压管道的第一实施方式中规定，高压管道由一个第一段和一个第二段组成，第一段和第二段并联连接。
本发明一个特别有利的方案的特点是，第一段具有一个敞开的端部，第二段具有一个封闭的端部。按照本发明，第一段的敞开端部连接在共轨上，高压管道的第一段和第二段在连接到喷射器上的区域内合并。在这种情况下可以利用以下效果当压力波在一个敞开端部(在此在高压管道的第一段上)上反射时，在高压管道通入共轨的地方不仅发生压力波的反射，而且同时发生振幅符号的转换。就是说，在反射后从压力下降变成等量的压力增高。
当压力波在一个封闭端部上反射时，只有压力波的传播方向改变，但振幅的符号不变。如果此时带有敞开端部的第一段和带有封闭端部的第二段基本一样长，则在第一段和第二段合并的那里，两个压力波彼此相遇，它们具有相同的振幅，其中，一个压力波的振幅的符号是正的，另一个是负的。由此，这些压力波相互抵消，使得在流动方向上看在第一段和第二段合并处的后面不再存在压力波。而是在喷射器中作用一个恒定的压力，从而例如对跟随在提前喷射之后的主喷射作用恒定的起始条件，确切地说不依赖于它们之间的相互间隔。
在本发明燃料高压管道的另一方案中，第一段和第二段通过一个节流阀液压连接。由此达到，在到达合并处、即第一段和第二段之间通过一个节流阀液压连接的那里之前，反射压力波的振幅的大部分就被抵消，使得在合并位置上就只还有很小的、来自两个管道段的残留压力波到达。
在本发明燃料高压管道的另一方案中，在管道的第二段中设置一个节流阀。由此，压力波的一部分被消减，尽管如此，通过高压管道的第一段可以在没有值得注意的压力损失的情况下从共轨流向喷射器一个足够的燃料量。
本发明高压管道的作用可以进一步改进，其方式是，在第二段中设置一个与节流阀串联连接的止回阀。由此达到，通过喷射触发的低压波如迄今在封闭端部上那样被反射，但在低压波可能来到时阀打开并且这些波通过节流阀向共轨中消减，使得没有或几乎没有反射发生。
或者也可以规定，高压管道具有一个第三段，不仅第一段、而且第二段都通入第三段中，该段在合并位置和喷射器之间延伸。通过该实施方式保证了本发明高压管道能够在不作结构变化的情况下连接到处于已批量生产的共轨和喷射器上。在本发明高压管道的多种实施方式和应用中有利的是，第一段的长度L1和第二段的长度L2基本相等。
同样在许多应用情况下有利的是，第一段的液压直径D1和第二段的液压直径D2基本相等。最后，也有利的是，第一段的液压直径D1和第二段的液压直径D2的平方和与第三段的液压直径D3的平方一样大。
但这些关系不是本发明高压管道的强制前提。也有多种使用领域，在其中有意义的是与这些关系不同。例如可以希望，来自第一段和第二段的反射压力波带有有目的的、时间上的偏错到达合并位置上。这可以通过不同的管道长度L1和L2达到。例如还可以完全一样地不希望，这些管道段的直径D1、D2和D3相等。
现有技术的缺点也可以通过一个一件式的高压管道来改进，其中，高压管道的一端具有一个直径扩宽。通过这种措施，共轨上的压力不是完全反射到一个位置上，而是在高压管道中的直径逐渐增大的区域中压力波已经部分地中断和反射。因此，反射压力波的边沿变得更平缓，就是说，梯度dp/dt强烈下降。由此，喷射器内的喷嘴针座的区域内的压力波动也减小，这一方面明显降低了两次喷射之间间隔对第二次喷射的影响，另一方面使得喷嘴座的磨损明显降低。
高压管道的直径扩宽可以或者呈截锥形、或者阶梯式地实施。按照本发明，从这个方案中也可以得出一些高压管道，其中，一个特别的、带有直径扩宽、特别是带有截锥形或锥形直径扩宽的连接部分固定在共轨上。代替锥形形式，直径也可以在长度上以非线性方式增加，这导致弯曲的锥形内部形状。
如已经提到过的，可以将先前说明过的本发明高压管道结构特征相互组合，以便通过对本发明高压管道的合适的选择和确定尺寸来优化特定燃料喷射系统的运行情况。
本发明的其它优点和有利方案可从后面的附图、对附图的说明以及权利要求中得出。
附图附图表示
图1按照现有技术的一个高压管道，图2-7本发明高压管道的一些实施例，和图8一个燃料喷射装置的示意图。
实施例说明图1表示一个从现有技术中已知的高压管道3，它将一个共轨114与一个喷射器1液压连接，借助图1要详细解释已经多次提到过的压力波及其在高压管道3中随时间和随位置的变化曲线。
为此，在高压管道3的左边示出一个x-p曲线图。在此，x表示高压管道3的长度坐标，其零点位于喷射器1与高压管道3之间的连接处。曲线图的用“p”标记的Y轴代表高压管道3中的压力p(x)。高压管道3具有长度L，就是说当位置坐标x＝L时，从喷射器1出发的压力波到达共轨114并且在那里反射。
在高压管道3左边示出一个x-p曲线图，它代表当压力波从喷射器1向共轨114方向运动时高压管道3中的压力变化曲线。高压管道3左边的该曲线图表示在压力波的最大值5位于喷射器1和共轨114之间的时间点的瞬时记录。压力波的传播方向通过一个箭头7表示。当观察在高压管道3左边示出的p-x曲线图时引人注意的是，该压力波具有相对于高压管道3中的静压力呈压力降低的形式。这在人们解释由于喷射器1打开、特别是冲击式打开，燃料从喷射器1喷入燃烧室118(见图8)，使得喷射器1中发生卸压时是直接显而易见的。因此产生一个具有负振幅(压力降低)的压力波，它从喷射器1出发通过高压管道3向共轨114方向传播。该压力波振幅在图1中用“A”标记。
当压力波此时到达共轨114上时，共轨114对于压力波起到如同一个带有静压力的敞开端部的作用。压力波在该敞开端部上反射，就是说，它改变传播方向并且此时从共轨114向喷射器1方向传播。但同时，振幅的符号改变，使得从压力降低变成压力增高。这通过高压管道3右边的p-x曲线图表示出来。箭头7的方向相对于在高压管道3左侧的描述相反。如同高压管道3左边和右边的p-x曲线图中的压力波的比较所说明的，也从压力降低变成压力增高。
如果此时反射压力波到达喷射器1，则喷射器1中的压力承受明显地波动。从一个绘在px曲线图中的静压力pstat出发，喷射器中的压力增高一个振幅A。
如果此时在压力波到达喷射器1上从而喷射器中的压力随时间承受强烈波动的那个时间段正好发生一次喷射，则这对喷入的燃料量产生直接影响。喷射器1的计量精度因此变差，内燃机的排放性能也因此变差。内燃机的运行情况(Laufkultur)也会受到损害。
如果相反喷射器1在反射压力波到达它的那个时间点关闭，则它对于压力波成为一个封闭端部并且使该波-这次在保持其振幅的情况下-又向共轨方向反射。此时终于在管道中构成一个仅很弱衰减的、保持不动的波，喷射器1中的压力在一次喷射后长时间过渡波动，两次喷射之间的间隔对第二次喷射产生明显影响。
在高压管道3左边的p-x曲线图中定性地表示出一个梯度dp/dt。该图不完全准确，因为在一个p-x曲线图中不能表示出压力“p”的时间变化曲线，但由于压力波在高压管道3中恒定的传播速度，在如图1的p-x曲线图中那样的压力波和如与本发明相关定义的那样的压力波的边沿陡度、即作为高压管道3中的燃料压力随时间的变化(在这里也被称为梯度dp/dt)之间存在一种直接的关系。
在图2中表示出本发明高压管道3的一个第一实施例。在此，高压管道3两件式地实现。它具有一个第一段3.1和一个第二段3.2。第一段3.1将共轨114与喷射器1连接并且具有长度L1和液压直径D1。
第二段3.2具有长度L2和液压直径D2。第一段3.1和第二段3.2相遇并且在它们连接到喷射器1上的那里彼此相通。
与第一段3.1相反，第二段3.2具有一个封闭的端部9。液压直径D1和D2可以基本相等。如果长度L1和L2基本相等，一样在许多应用情况下是有利的。但本发明不局限于这样确定尺寸。
如果此时喷射器1打开，则如已经借助图1详细解释过的那样，产生一个呈压力降低形式的压力波，它既通过高压管道3的第一段3.1传播，也通过高压管道3的第二段3.2传播。如已经借助图1解释过的那样，在第一段3.1的敞开端部上、即它通入共轨114的那里，压力波反射并改变其符号。就是说，从压力降低变成压力增高。
当压力波在第二段3.2的封闭端部9上反射时情况不同。在那里，压力波只改变其传播方向，但不改变其振幅符号。被第二段3.2的封闭端部9反射的压力波始终是压力降低。此时第一段的反射压力波是压力增高，第二段3.2的反射压力波始终是压力降低，如果此时这两个压力波在它们通入喷射器1的那里相遇，则第一段3.1和第二段3.2的反射压力波相互抵消，使得喷射器1中的压力“p”在时间上保持恒定。
这就是说，通过打开喷射器1自然产生的压力波根本不会对喷射的燃料量产生负面影响。
在图3中示出一个本发明高压管道3的另一实施例。与图2所示实施例的一个基本区别是，在喷射器1与第一段3.1以及第二段3.2之间存在高压管道的一个第三段3.3。第三段3.3具有液压直径D3和长度L3。有利的是，液压直径D1和D2的平方和D12+D22等于第三段3.3的液压直径D3的平方D32。在该实施例中，在第一段3.1中和在第二段3.2中的过程相应于先前借助图2所示实施例说明过的那些过程。
借助该第二实施例要再一次更清楚地说明带有封闭端部9的第二段3.2的作用方式。高压管道右边的和左边的用I标记的p-x曲线图表示从喷射器1到共轨114以及到封闭端部9的路径上的压力波。在高压管道3左边的用II标记的p-x曲线图中表示了在从共轨114经过第一段3.1到喷射器1的路径上的反射压力波。
如已经借助对图1的说明所解释的那样，压力波在共轨114上反射时经历符号变换，使得从压力降低变成压力增高。
如通过比较布置在第二段3.2右边的p-x曲线图I和II可看到的，当压力波在封闭的端部9上反射时不发生振幅的符号变换，就是说，压力降低在封闭端部9上仅仅反射，即它改变其传播方向但不改变其符号。如果在图3中用II标记的p-x曲线图的压力波此时在第一段3.1和第二段3.2通入第三段3.3中的那里彼此相遇，则这些压力波由于它们不同的符号而完全抵消，使得在第三段3.3中以及在喷射器1中不再存在压力波。
图4所示实施例很大程度上相应于在图3中示出的实施例，其中，仅在第二段3.2中设置了一个节流部11。连接在第三段3.3上的喷射器1在图4，5，6和7中出于位置原因没有示出。
通过节流部11，压力波在第二段3.2中被衰减，使得在第一段3.1和第二段3.2的分支处不再发生压力波的完全抵消。但这种与图3实施例相比显见的缺点在确定的应用情况下可能是有利的，首先是在考虑具有多次喷射的现代燃料喷射装置工作时并且在内燃机的很大转速范围上进行这样的多次喷射时。由于内燃机的转速范围宽，多次喷射的时间间隔也很不相同，视内燃机转速而定。通过按照本发明在第二段3.2中安置节流部11，在有些情况下可以在总体上改善整个转速范围上和所有负载状态下的内燃机运行情况，即使在一定负载点和转速时可能不会达到压力波的完全抵消。
在按照图5的实施例中，节流部11不设置在管道3的第二段中，而是相反它将第一段3.1与第二段3.2相互连接。由于从喷射器离开的压力波在管道3的第一段和第二段中具有相同的符号，节流部对该波没有影响-在节流部上不产生压差。但在共轨上或在第二段的封闭端部上反射的波具有不同的符号。如果它到达节流部11，则在第一段和第二段之间发生衰减的压力平衡并且由此反射波以强烈减弱的形式、但具有继续彼此相反的符号向合并位置行进，在那里它们完全抵消。在图6的实施例中，第二段3.2也是在第三段3.3与共轨114之间的一个液压连接，但其中在第二段3.2中具有一个节流部11和一个止回阀13。止回阀13允许燃料从第二段3.2向共轨中回流。在另一方向上止回阀13截止。该止回阀在具有负号的压力波到达时保持关闭，从而形成对该波具有不变的功能的一个封闭端部。
如果相反具有正号的压力波到达止回阀上，则该阀打开，压力波经历作为管道终端的节流部11，在该节流部上它或者根本不反射，或者只很弱地反射。
在根据图7的实施例中，高压管道3又一件式地实现并且具有一个直径扩宽的区域3.4。在图7所示实施例中，直径扩宽的区域3.4锥形构造，其中具有较大直径的端部通入共轨114中。但本发明不局限于锥形的直径扩宽，而是也可以包括例如阶梯形的或者无阶梯但非线性的直径扩宽。该直径扩宽的区域3.4的一个重要效果是，使到达的压力波不是冲击式地在管道端部上反射，而是使它通过整个直径扩宽的区域3.4部分地反射。到达共轨114的剩余压力波在那里以先前说明过的方式反射并改变其符号。通过压力波在直径扩宽的区域3.4中的部分反射，在那里直接发生压力波轮廓的“平滑化”，它表现为反射波振幅下降(见图7最左边的p-x曲线图)，特别是表现为反射压力波的更平缓得多的边沿dp/dt。这样，结果是，喷射器1内部的压力波动由于该反射波而减小并且在更长的时间段上延伸。这样，结果使得两次喷射之间的间隔对第二次喷射的影响明显减小，从而提高了喷射量的计量精度。
权利要求
1.用于内燃机的燃料喷射系统的高压管道(3)，其特征在于，该高压管道(3)由一个第一段(3.1)和一个第二段(3.2)组成，并且，第一段(3.1)和第二段(3.2)并联连接。
2.根据权利要求1所述的高压管道，其特征在于，在第二段(3.2)中设置了一个节流部(11)。
3.根据权利要求2所述的高压管道，其特征在于，在第二段(3.2)中设置了一个与节流部(11)串联连接的止回阀(13)。
4.根据权利要求3所述的高压管道，其特征在于，该止回阀(13)与节流部(11)安置在第二段(3.2)的端部上并且该止回阀允许燃料从第二段(3.2)中流出。
5.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，第一段(3.1)具有一个敞开的端部，第二段(3.2)具有一个封闭的端部(9)。
6.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，第一段(3.1)和第二段(3.2)通过一个节流部(11)液压连接。
7.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，该高压管道(3)具有一个第三段(3.3)，不仅第一段(3.1)而且第二段(3.2)都通入该第三段(3.3)中。
8.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，第一段(3.1)的长度(L1)和第二段(3.2)的长度(L2)基本相同。
9.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，第一段(3.1)的液压直径(D1)和第二段(3.2)的液压直径(D2)基本相同。
10.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，第一段(3.1)的液压直径(D1)和第二段(3.2)的液压直径(D2)的和基本等于第三段(3.3)的液压直径(D3)。
11.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，该高压管道(3)的第一段(3.1)的一端具有一个直径扩宽部(3.4)。
12.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，该直径扩宽部(3.4)按照权利要求13至15之一所述构造。
13.用于内燃机的燃料喷射系统的高压管道(3)，其特征在于，该高压管道(3)的一端具有一个直径扩宽部(3.4)。
14.根据权利要求13所述的高压管道，其特征在于，该高压管道(3)的直径在直径扩宽部(3.4)的区域内持续增大。
15.根据权利要求14所述的高压管道，其特征在于，该直径扩宽部(3.4)截锥形构造。
16.根据权利要求14所述的高压管道，其特征在于，该高压管道(3)的直径在直径扩宽部(3.4)的区域内阶梯形增大。
17.根据前述权利要求之一所述的高压管道，其特征在于，该高压管道(3，3.1，3.2)将一个共轨(114)与一个喷射器(1)连接。
18.根据权利要求17和3或4所述的高压管道，其特征在于，带有止回阀(13)和节流部(11)的段(3.2)也与共轨(114)连接。
19.用于内燃机的燃料喷射装置(102)，具有一个共轨(114)和内燃机的每个气缸各一个喷射器(1)并且具有一个将共轨(114)与喷射器(1)液压连接的高压管道(3)，其特征在于，该高压管道(3)是根据前述权利要求之一所述的一个高压管道(3)。
全文摘要
提出一种位于一个喷射器(1)与一个共轨(114)之间的高压管道，它使在操作喷射器(1)时产生的压力波完全或部分地消减。
文档编号F02M63/02GK1745243SQ03826031
公开日2006年3月8日 申请日期2003年8月21日 优先权日2003年2月25日
发明者霍尔格·拉普 申请人:罗伯特·博世有限公司