专利名称：用于内燃机的燃料喷射装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据权利要求1的类型的用于内燃机的燃料喷射装置。
背景技术：
这种燃料喷射装置已由文献、例如“柴油发动机管理(Dieselmotor-Management)”(Vieweg出版社，1998年第二版)第280至284页公开。该燃料喷射装置具有一个高压泵，燃料通过该泵输送到一个储存器中。设置在内燃机气缸上的喷射器与该储存器相连接。在高压泵前设有一个燃料滤清器，通过该滤清器将留住燃料中的污物，由此不会由污物导致高压泵的损坏。此外通过该燃料滤清器可分离出包含在燃料中的游离的和/或乳化的、即与燃料混合的水。这里该燃料滤清器具有一个用于分离出的水的收集室，它必需在一定的时间间隔后被排空。在燃料中含水高的情况下，在几百公里行驶路程后就必需排空收集的水。此外分离出的水必需符合环保地排放，因为该水有可能混合有燃料。
发明内容
相比之下，根据本发明的具有权利要求1的特征的燃料喷射装置具有其优点，即通过燃料滤清器分离出的水不需要费事地排放，而是在内燃机燃烧时被使用。此外通过水供入来燃烧可得到在功率增高、排放下降及内燃机热负荷减小方面的优点。
在从属权利要求中给出了根据本发明的燃料喷射装置的有利构型及进一步的结构。根据权利要求2的结构使得供入的水可以分布到吸入的燃烧用空气中。根据权利要求3的结构使得供入水可以细地雾化。通过根据权利要求4的结构可避免输入的水沉积在进气区域中。在根据权利要求5的结构中可使水处于由输送泵产生的压力下及由此可无需附加的泵来输送。通过根据权利要求9的结构可保证在惯性运行时不会出现内燃机的不希望的转矩升高。通过根据权利要求10的结构可保证不会出现进气区域的结冰。通过根据权利要求12的结构可保证当水供入时不会出现内燃机转矩的升高。
在附图中表示出本发明的多个实施例及在以下的说明中对它们进行详细的描述。
图1以示意性视图示出一个用于内燃机的燃料喷射装置，图2以放大视图示出燃料喷射装置的一个燃料滤清器，及图3以放大视图示出根据一个变换实施形式的气缸的进气区域。
具体实施例方式
图1示出一个用于一个机动车的内燃机的燃料喷射装置。该内燃机优选为一个压燃式内燃机及具有至少一个或多个气缸6，在图1中仅表示出这些气缸中的一个。该燃料喷射装置具有一个输送泵10，燃料通过它由一个贮存容器12被输送到一个高压泵14。通过该高压泵14使处于高压下的燃料输送到一个储存器16。设置在内燃机气缸上的喷射器18通过液压管路与该储存器相连接。在每个喷射器18上各设有一个控制阀20，借助该控制阀可使喷射器打开从而喷射燃料或可使喷射器关闭从而结束燃料喷射。喷射器18的控制阀20与一个电子的控制装置22相连接及根据内燃机的运行参数通过该控制装置来控制。变换地，该燃料喷射装置也可具有一个高压泵，该高压泵直接与这些喷射器18相连接，在喷射器上也可取消控制阀20。还可变换地，对于内燃机的每个气缸设置一个单独的高压泵，它仅与该气缸的喷射器18相连接及可与它构成一个结构单元。
在贮存容器12与高压泵14之间设有一个燃料滤清器26。通过该滤清器将燃料中的污物留住，以使得这些污物不会到达高压泵14及在那里导致损坏。此外通过燃料滤清器26使包含在燃料中的游离的和/或乳化的、即与燃料混合的水分离出来。水分离通过在过滤介质上的聚结来实现，其中小水滴积聚在滴体(Tropfkrper)上、例如一个金属栅格结构上。小的水滴结合成大的水滴、向上升及构成一个膜，即它们聚结起来。该膜可从液体混合物中去除、吸出，由此可分离燃料-水混合物。在图2中放大示出的燃料滤清器26具有一个壳体28，在其中设有一个例如由纸制成的滤清器芯30。来自贮存容器12的燃料通过一个入口32到达燃料滤清器26中、流过滤清器芯30及通过一个出口34从燃料滤清器26排出。在滤清器壳体28的底部区域中构成一个收集室36，在其中收集分离出的水。
在内燃机的气缸6中如图1所示地设有一个在其中进行冲程运动的活塞38，该活塞在气缸6中构成一个燃烧室40的边界。该燃烧室40可通过至少一个进气门42与进气区域44相连接及可通过至少一个排气门46与一个排气区域相连接。在活塞38的进气冲程时，所述至少一个进气门42被打开，以使得空气从进气区域44吸入，该空气是用于燃烧通过喷射器18喷射到燃烧室40中的燃料所需要的。进气区域44例如被构造成进气管。
根据本发明，通过燃料滤清器26分离出的游离的和/或乳化的水被输送给气缸6的燃烧室40。为此例如燃料滤清器26的收集室36通过管路48与气缸的进气区域44相连接，以使得水输入到由气缸6吸入的燃烧用空气中。优选该水通过一个喷嘴50或一个喷射阀雾化地输入到进气区域44中，以便达到与燃烧用空气均匀的混合。优选水直接地或在进气门42前面小的距离上输入进气区域44。在管路48中设有一个截止阀52，该阀由控制装置22来控制。截止阀52的控制优选根据内燃机的运行参数和/或根据在燃料滤清器26的收集室36中具有的水量来进行。在一个多缸的内燃机中，可变换地仅对一个气缸的进气区域或对所有气缸的进气区域进行水供入。在此情况下可对内燃机的所有气缸设置一个用于总管路48的总截止阀52，该总管路48在截止阀52的后面才分支到气缸的各分开的进气区域或也可对每个气缸的进气区域44设置一个单独的截止阀52。也可考虑，仅对内燃机的一个气缸的进气区域输入由燃料滤清器26分离出的水。
在收集室36中存在的水量例如可借助一个导电传感器54来检测，该传感器与控制装置22相连接。仅当由传感器54的信号求得在收集室36中存在水时，才通过控制装置22使截止阀52打开。为了检测内燃机的运行参数，设有其它传感器56，例如用于检测负载状态、曲轴转角、温度及可能的其它参数。优选仅当内燃机不是处在惯性运行中、即零负载时及当进气门42打开时，才通过控制装置22使截止阀52打开及由此使水供入到进气区域44中。由此可保证在惯性运行时不会喷射与水混合的燃料及由此不会导致内燃机转矩的不希望的升高及输入的水直接被吸入到燃烧室40中及不会凝结在进气区域44中。
由于输入燃烧室40的游离的和/或乳化的水，可导致内燃机转矩的增高。这样的转矩增高会导致尤其在内燃机怠速运行时内燃机转速的增高，这可通过怠速调节来补偿，其方式是通过控制装置22来减小借助喷射器18喷入的燃料量，以使转矩及由此使转速至少近似保持恒定。当内燃机在部分负载或全负载范围内运行时，由供入的水引起的内燃机的转矩增大在绝大多数情况下是如此地小，以致不需要补偿。但在需要时也可在内燃机的部分负载和/或全负载范围内由控制装置22通过减少由喷射器18喷入的燃料量来补偿由水输入引起的转矩增大。对于补偿由水输入引起的转矩增大所需的燃料量的减小可通过模型建立来近似及存储在控制装置22中的一个发动机综合特性曲线中。当在内燃机的每个燃烧周期中输入的水-尤其是乳化水-的量可保持很少时，则不需要减小由喷射器18喷入的燃料量。此外仅当温度超过冰点时才进行由控制装置22控制的、到进气区域44中的水供入，以避免在进气区域44中的结冰。
当在燃料滤清器26的收集室36中不再具有水时，必需通过控制装置22来关闭截止阀52，由此不会有燃料从燃料滤清器26导出及输送到进气区域44。在此情况下可设置另一导电传感器，当收集室36几乎被排空时，通过它可检测出来，在此，则可通过控制装置22使截止阀52关闭。变换地可考虑，通过控制装置22检测内燃机转矩的增大，由此可识别出除通过喷射器18喷入的燃料量外的到进气区域44中的燃料供入。当转矩的增大超过一个预定值时，则通过控制装置22使截止阀52关闭。直到到进气区域44的水供入结束时才可出现，管路48被注入来自燃料滤清器26的燃料。在内燃机继续工作时，在燃料滤清器26中又分离出游离的和/或乳化的水，由于水及燃料的不同密度，此水使管路48中存在的燃料至少部分地压回到燃料滤清器26中，以致当水输入进气区域44的下一周期时仅有少许的燃料量由管路48到达进气区域44。燃料由管路48到燃料滤清器26中的压回可通过管路48的适当导向来促进，其方式是支持燃料由管路48上升到燃料滤清器26中。
输入气缸6的燃烧室40中的水除导致转矩的升高外还导致内燃机有害物质排放的减小，因为通过水使燃烧的温度下降，由此减小了氧化氮的形成。此外通过燃烧温度的下降尤其可达到内燃机部件热负荷的减小。
燃料滤清器26可如图1中实线所示地被设置在输送泵10与高压泵14之间。这里该输送泵10可以是电驱动的泵及被设置在贮存容器12中。在此，燃料滤清器26被燃料流过，该燃料处于由输送泵10产生的输送压力下，该压力值例如可在2与10巴之间。被收集在收集室36中的水也处于由输送泵10产生的输送压力下及通过该压力被输送到进气区域44及在喷嘴50或在喷射阀中被雾化。变换地，燃料滤清器26也可如图1中虚线所示地被设置在输送泵10与贮存容器12之间。在此，燃料滤清器26由通过输送泵10抽吸的燃料流过，以致在该燃料滤清器中具有比环境压力小的压力。在进气区域44中，如图3中所示地，设有一个横截面收缩部、例如为一个文丘里喷嘴58的形式，来自燃料滤清器26的管路48通入到该横截面收缩部中。在横截面收缩部58中具有吸入的燃烧用空气的高流动速度及由此具有一个小的静压力，以致通过该空气流可将水从燃料滤清器26吸出。在此情况下可考虑，仅当水被供入进气区域44时，才存在横截面收缩部58。因此进气区域44的横截面不是持续变窄，这样，不会对内燃机的工作带来不良影响。在此，在进气区域44中可设置一个环形容积(Volumen)，它可被弹性地膨胀，例如通过空气或气体的注入而膨胀，以便形成横截面收缩部58。变换地，也可在进气区域44中移入及移出一个隔板，以便形成横截面收缩部58或取消该收缩部。隔板的移入及移出例如可通过电执行机构来进行。变换地，为了将水从燃料滤清器26输送到进气区域44，也可在管路48中设置一个泵60。这里该泵60优选具有一个电驱动装置及通过控制装置22来控制，以致仅当需要将水从燃料滤清器26出时，泵60才工作。
权利要求
1.用于内燃机的燃料喷射装置，具有一个高压泵(14)，燃料通过该高压泵至少间接地输送到内燃机的至少一个气缸(6)上的至少一个喷射点(18)上；具有一个设在高压泵(14)前的燃料滤清器(26)，通过该滤清器可留住燃料中的污物及通过该滤清器可分离出包含在燃料中的游离的和/或乳化的水，其特征在于通过燃料滤清器(26)分离出的游离的和/或乳化的水至少可间接地被供入到内燃机的所述至少一个气缸(6)的燃烧室(40)。
2.根据权利要求1的燃料喷射装置，其特征在于游离的和/或乳化的水被供入到所述至少一个气缸(6)的进气区域(44)，燃烧用空气被从该进气区域吸入气缸(6)的燃烧室(40)中。
3.根据权利要求2的燃料喷射装置，其特征在于游离的和/或乳化的水借助一个喷嘴(50)或一个喷射阀(50)喷射到进气区域(44)中。
4.根据权利要求2或3的燃料喷射装置，其特征在于游离的和/或乳化的水到进气区域(44)中的供入至少基本上仅在所述至少一个气缸(6)的进气阶段期间进行。
5.根据以上权利要求中一项的燃料喷射装置，其特征在于燃料滤清器(26)被设置在输送泵(10)后面的下游，燃料通过该输送泵被输送给高压泵(14)；游离的和/或乳化的水通过由输送泵(10)产生的输送压力被从燃料滤清器(26)输送出来。
6.根据权利要求2至5中一项的燃料喷射装置，其特征在于在燃料滤清器(26)与进气区域(44)的连接(48)中设有一个截止阀(52)。
7.根据权利要求2至6中一项的燃料喷射装置，其特征在于进气区域(44)具有一个横截面收缩部(58)；游离的和/或乳化的水到进气区域(44)的供入在该横截面收缩部(58)中进行。
8.根据权利要求2至7中一项的燃料喷射装置，其特征在于游离的和/或乳化的水到进气区域(44)的供入通过一个电子控制装置(22)根据内燃机的运行参数来控制。
9.根据权利要求8的燃料喷射装置，其特征在于在内燃机的惯性运行中不进行游离的和/或乳化的水的供入。
10.根据权利要求8或9的燃料喷射装置，其特征在于仅当温度在冰点以上时才进行游离的和/或乳化的水的供入。
11.根据权利要求8的燃料喷射装置，其特征在于至少基本上仅在所述至少一个气缸(6)的相应进气阶段期间才进行游离的和/或乳化的水的供入，在该进气阶段期间燃烧用空气被从进气区域(44)吸入到气缸(6)的燃烧室(40)中。
12.根据权利要求8的燃料喷射装置，其特征在于通过电子控制装置(20)根据输送到进气区域(44)的游离的和/或乳化的水量来减小在所述至少一个喷射点(18)上喷射的燃料量。
全文摘要
本发明涉及燃料喷射装置，它具有一个高压泵(14)，燃料通过该高压泵至少间接地输送到内燃机的至少一个气缸(6)上的至少一个喷射点(18)上，在高压泵(14)的上游设有一个燃料滤清器(26)，通过该滤清器可留住燃料中的污物及通过该滤清器可分离出包含在燃料中的游离的和/或乳化的水。通过燃料滤清器(26)分离出的游离的和/或乳化的水至少可间接地被供入到内燃机的所述至少一个气缸(6)的燃烧室(40)。
文档编号F02M37/22GK1930391SQ200580007461
公开日2007年3月14日 申请日期2005年1月13日 优先权日2004年3月9日
发明者乌多·舒尔茨 申请人:罗伯特·博世有限公司