专利名称：具有带可以磁的方式促动的抽吸阀的高压泵的燃料喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机、尤其船用柴油机(Schiffsdiesel)的燃料喷射系 统，该燃料喷射系统带有燃料容器(Kraftstoffreservoir)，用于内燃机的燃烧室的供料 (Beschickung)的高压容器(Hochdruckreservoir)，以及用于从燃料容器输送燃料到高压 容器中的泵组件(该泵组件带有至少两个高压泵)；本发明还涉及一种用于这种燃料喷射 系统的高压容器，并且，涉及一种借助于这种燃料喷射系统利用燃料来进行内燃机、尤其船 用柴油机的燃烧室的供料的方法。
背景技术：
这种类型的燃料喷射系统——在这些燃料喷射系统中，通过分离的高压泵将燃料 压縮到喷射压力并通过喷嘴将其喷射到各个燃烧室中——在船用柴油机中越来越多地被 使用。在这样的共轨(Common-Rail)系统中，通过一个或多个高压泵来操作高压容器也是 已知的。 另 一 方面，举例来说由文件EP 0244340B1、文件EP 0481964B2、文件DE 10052629A1或文件W0 00/61939可知，将共轨燃料喷射系统的高压泵的抽吸阀 (Saugventi 1)设计为电磁阀(Magnetventi 1)，从而可通过抽吸阀的适当的开启和关闭来 影响输送量。然而，高压泵的一抽吸阀的仅有的可控性(Die blosse Ansteuerbarkeit eines Saugventils)无法充分地利用以磁的方式促动的抽吸阀的潜能来优化燃料喷射系 统的性能。
发明内容
因此，本发明的目的在于，改善共轨燃料喷射系统。 为了实现该目的，通过权利要求1特征部分的特征来改进根据权利要求1的前序 部分的燃料喷射系统。 权利要求3保护用于共轨燃料喷射系统的高压泵，权利要求7保护用于这种燃料 喷射系统的运行的方法。从属权利要求涉及有利的改进方案。 根据本发明，用于内燃机(尤其船用柴油机)的燃料喷射系统包括用于储存处在 较低的压力下、尤其处在环境压力下的燃料的燃料容器，以及高压容器，举例而言，借助于 喷嘴，利用处于较高压力下的燃料，可自该高压容器而进行对内燃机燃烧室的供料。在燃料 容器和高压容器之间并行地布置有至少两个用于从燃料容器到高压容器的燃料输送的高 压泵，其中，在优选的设计方案中燃料容器和高压泵之间可布置有至少一个输送泵和/或 至少一个增压泵或升压泵。 根据本发明，泵组件中的一些或优选地所有的高压泵各具有可以磁的方式促动 的(magnetisch betaetigbares)抽吸阀(或吸入压力调节阀(Saugdrossel))，利用其 可将高压泵的泵腔——在该泵腔中，可移动的活塞对燃料施加压力并，优选通过偏压的
3(vorgespanntes)止回阀，将燃料排出至高压容器——相对燃料容器隔离(abgesperrt)。 与至今已知的带有被动的(passiven)抽吸阀的泵组件相比，通过使用多个并行
地连接的、其抽吸阀可以磁的方式促动的高压泵，可改善燃料喷射系统的特性。 例如，泵组件的可以磁的方式促动的抽吸阀可单独地(individuell)被操控，以
便减小高压容器中的压力波动(Druckschwankungen)。 在此，泵组件的两个或多个高压泵的可以磁的方式促动的抽吸阀举例来说可在时 间上错开地(zeitlich versetzt)开启和/或关闭。由此，至各个泵腔的流入和/或自各个 泵腔的排出不再同步地、而是在时间上错开地进行，从而可在时间上调整高压泵(其活塞 同步地运动)的压力峰值且由此可减小吸入或输送管路中的总压力峰值。同样可能的是， 在吸入行程期间多次地开启和关闭抽吸阀，以便由此降低压力波动。 附加地或备选地，泵组件一个高压泵的失效可通过延长泵组件的其它高压泵的可 以磁的方式促动的抽吸阀的开启时间(Oeff皿ngszeit)而被补偿。因此，一个泵失效不再 会立即导致整个燃料喷射系统的失效或导致紧急运行状态，因为，通过延长开启时间可提 高剩余的高压泵的输送体积并由此在总额上至少部分地补偿该失效。 布置在燃料容器和高压泵之间的输送泵或升压泵的失效(所谓的中断 (Blackout))同样可通过延长泵组件的高压泵中的至少一个的可以磁的方式促动的抽吸阀 的开启时间来应对。因为通过该可以磁的方式促动的抽吸阀可实现，即使抽吸管路中没有 或仅有很小的入口压力(Vorlaufdruck)，高压泵也可通过该抽吸管路将燃料输送到高压容 器中并由此维持内燃机的燃料供给。 附加地或备选地，泵组件的高压泵的该可以磁的方式促动的抽吸阀的开启时间可 在工作循环(Arbeitszyklus)期间发生变化。由此可特别迅速地改变各个高压泵的输送量 并(举例而言)表现为输送强度突变，以便尽可能快地对负荷突变作出反应。
为此，根据本发明的一个方面，高压泵的可以磁的方式促动的抽吸阀的开关时间 (Schaltzeit)，S卩，在抽吸阀的开启位置和关闭位置之间转换所用的时间，最高为高压泵最 大抽吸持续时间(即，最大的、通过活塞运动所给定的、在其中燃料从燃料容器流入到高压 泵的泵腔中的时间)的10%，优选最高5%且特别优选地最高1/30。在本发明的一种实施 形式中，抽吸阀的该开关时间可例如为至多4毫秒(ms)，优选地至多lms。
在先前所述的文件EP 0244340B1和文件EP 0481964B2中抽吸阀为常开的 (normalerweise geoeffnetes)、在磁体的激励下关闭的电磁阀，而在根据本发明的高压泵 中优选的是，该可以磁的方式促动的抽吸阀被以弹性的方式(elastisch)而液压地和/或 气动地偏压到关闭位置中且可通过衔铁(Anker)的吸引(通过电磁铁)而主动地(aktiv) 开启。由此，在该电磁铁供电故障的情形下可确保泵腔相对燃料容器的隔离。此外，电磁铁 仅须在(相对于工作行程而言)较短的抽吸持续时间期间被供电。在此，电磁铁应这样地 设计，即，使得由该电磁铁施加到电磁阀衔铁上的力能够将抽吸阀打开(即使在抽吸侧的 接头(Anschluss,有时或称油口 )中没有入口压力)，以使得，即使在小的入口压力下也可 实现中断-启动(Blackout-Start)。 为能按限定的作用力来设计和推动抽吸阀，该可以磁的方式促动的抽吸阀的衔铁 腔优选地相对抽吸接头(Sauganschluss)为不透液的(fluessigdicht)或者与该抽吸接头 相连通(komm皿iziert)。
其它的优点和特征可由从属权利要求和实施例中得出。在此，唯一的 图1部分地以图解的方式显示了根据本发明的一种实施形式的燃料喷射系统。 参考标号列表 1 高压泵 2 活塞 3 抽吸接头 4 输送接头(Foerderanschluss) 5 电磁阀 5. 1 阀盖 5. 2 阀衔铁 6 止回阀 7 电磁铁 8 偏压弹簧 9 高压容器 10 高压泵 11 高压泵 12 燃料容器 图1示出了呈船用柴油机(未示出)所用共轨系统形式的根据本发明的一种实施 例的燃料喷射系统。其包括燃料容器或燃料箱12，柴油在环境压力下存放在其中，并包括高 压容器9，燃料在高压下储存在该高压容器中，以便通过喷嘴而被喷射到船用柴油机的燃烧 室中(未示出)。 为了将燃料从燃料容器12输送到高压容器9中并带到所期望的压力上，在燃料容 器和高压容器之间并行地布置有三个高压泵1 、 10、 11 。这三个高压泵结构上大致相同，因此 后面将仅说明图1中所详细示出的高压泵1。 该高压泵在抽吸侧通过抽吸接头3与燃料容器12相连。虽然未示出，但在燃料容 器12和高压泵1之间还可布置有输送泵和/或升压泵，以便在抽吸接头3中建立一定的入 口压力。 在输送侧，高压泵l通过输送接头4和(例如)被弹簧所加载的偏压的止回阀6而 如此地与高压容器9相连，即，一旦输送接头4中的压力达到或超过高压容器9中的压力， 则高压泵将燃料推入到高压容器9中。 在抽吸接头3和高压泵1的例如通过相应的凸轮轮廓(未示出)上的往复的活塞 2而周期性地变大和变小的泵腔之间布置有作为可主动控制的抽吸阀的电磁阀5。其包括 阀盖5. l，其在图1所示的关闭位置中使泵腔相对燃料容器12截止。在该关闭位置中，阀盖 被带有这样的弹簧力的弹簧8所偏压，该弹簧力大于或至少等于抽吸接头3中的最大预压 (Druckvorlauf)与泵腔中的最大负压之和。 电磁铁7容纳在高压泵1的壳体的衔铁腔中，衔铁腔通过补偿连接与抽吸接头3 以液压的方式相连通。在衔铁腔中如此地容纳有电磁阀5的衔铁5. 2，即，在激励下，其被电磁铁7所吸引且电磁阀在克服弹簧8的偏压的情形下开启，从而，在泵腔容积由于活塞2 的相应的运动(在图1中向下)而变大的情形下燃料从燃料容器12流入到泵腔中。在电 磁铁的激励停止时，弹簧逆着抽吸接头3中的入口压力重新使电磁阀5回到关闭位置中，从 而，在压縮阶段期间，抽吸阀关闭。 在运行期间，与活塞2的冲程在时间上同步的、以磁的方式促动的抽吸阀5在 抽吸阶段(在该抽吸阶段中，活塞2使泵腔变大) 一次或多次地开启。通过(各个)开 启阶段的长度可控制吸入量。此外，通过开启位置和关闭位置的时间顺序可使压力曲线 (Druckverlauf)变稳定且尤其地可减少压力波动。举例来说，抽吸阀5可首先短暂地开启， 从而产生在泵腔方向上的压力波(Druckwelle)。与回到燃料容器12的该压力波的反射在 时间上同步地，抽吸阀(其在此期间重新闭合)可再次开启，从而引起在泵腔方向上的另一 个压力波。该压力波与相向的反射的压力波相干涉且由此导致均匀的泵腔填充。当然，抽 吸阀也可仅单次地(例如大致上在高压泵1的抽吸阶段期间)开启。 在压縮阶段期间(在该压縮阶段中，活塞2使泵腔变小且在克服偏压力和高压容
器9中的高压的情形下通过止回阀6将高压下的燃料输送到高压容器9中)抽吸阀5是关
闭的。为了在不变的活塞冲程下减少输送量，作为对抽吸阶段的闭锁的附加或备选，抽吸阀
5还可在压縮阶段期间一次或多次开启，以将燃料输送回燃料容器12中。 通过在工作循环期间电磁铁7操控的变化，尤其地通过开启和/或关闭时间点的
改变，可非常迅速地对改变的负载条件作出反应并显示出相应的输送量突变。 抽吸接头3中的燃料的非所期望的回流以及在该处出现的空穴现象同样可通过
电磁铁7的相应的操控(例如抽吸阀的提早的和/或平缓的(sanftes)关闭)来减少或者避免。 如果在燃料容器12和抽吸接头3之间所布置的输送泵或者升压泵(未示出)失 效(所谓的中断)，以使得抽吸接头3中的入口压力下降，则仍然可通过以磁的方式促动的 抽吸阀5的主动的开启来填充泵腔并由此将燃料在高压下输送到高压容器9中。
三个结构基本相同的高压泵1、10和11的活塞可同步地或时间上错开地通过相应 的凸轮轮廓而被驱动。尤其地，当这些活塞在时间上同步地进行吸入和输送时，通过各个抽 吸阀的单独的操控可减少压力波动。除了通过多次开启和关闭来减少压力波动外，为此可 使泵1、10和11的开启和/或关闭时间点在时间上相对彼此偏移，从而所有的泵不是在同 一时间点上而是一个接一个地从燃料容器12中吸入或进行返回至燃料容器12的输送。
在一个泵失效时，可通过其它泵的抽吸阀的相应的操控(尤其通过延长抽吸阶段 期间的开启时间)而至少部分地补偿输送损失。 衔铁腔通过补偿管路与抽吸接头3相连通。由此，不会有压力反作用于阀衔铁5. 2 的运动，从而，抽吸阀可以带有限定的力的方式而设计和推动。 带有所属的电磁铁7和弹簧8的电磁阀5例如可布置在阀支架中，但也可布置在 泵缸中，且在优选的实施形式中通过夹持与引导套筒(未示出)和不透液的螺旋盖而被固定。
权利要求
一种用于内燃机、尤其船用柴油机的燃料喷射系统，其带有燃料容器(12)；用于所述内燃机的燃烧室的供料的高压容器(9)；以及带有至少两个高压泵(1，10，11)以用于将燃料从所述燃料容器输送到所述高压容器中的泵组件；其特征在于，所述泵组件的高压泵具有可以磁的方式促动的抽吸阀(5)(或吸入压力调节阀)以用于泵腔相对于所述燃料容器的隔离。
2. 根据权利要求1所述的燃料喷射系统，其特征在于用于泵组件的可以磁的方式促动的抽吸阀的单独的操控的控制装置。
3. —种用于根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统的高压泵(l，lO，ll)，其带有可在输送侧与高压容器(9)相连且可在抽吸侧与燃料容器(12)相连的泵腔，可在所述泵腔中运动的活塞(2)，以及可以磁的方式促动的、用于所述泵腔相对于所述燃料容器的隔离的抽吸阀(5)，其特征在于，所述抽吸阀的开关时间最高为所述高压泵的最大抽吸持续时间的1/10，尤其地最高为所述高压泵的最大抽吸持续时间的1/20。
4. 根据权利要求3所述的高压泵，其特征在于，所述抽吸阀的开关时间最高为4ms，尤其地最高为lms。
5. 根据前述权利要求3至4中任一项所述的高压泵，其特征在于，所述可以磁的方式促动的抽吸阀被弹性地偏压到关闭位置中且可通过电磁铁7通过衔铁(5. 2)的吸引而主动地开启。
6. 根据前述权利要求3至5中任一项所述的高压泵，其特征在于，所述可以磁的方式促动的抽吸阀的衔铁腔相对于抽吸接头(3)为不透液的或者与该抽吸接头(3)相连通。
7. —种用于借助于根据前述权利要求1至2中任一项所述的燃料喷射系统利用燃料对内燃机的、尤其船用柴油机的燃烧室进行供料的方法，其特征在于，泵组件的可以磁的方式促动的抽吸阀(5)单独地被操控，以便减小高压容器(9)中的压力波动。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述泵组件的两个高压泵的可以磁的方式促动的抽吸阀(5)在时间上错开地开启和/或关闭。
9. 根据前述权利要求7至8中任一项所述的方法，其特征在于，所述泵组件的高压泵的可以磁的方式促动的抽吸阀的开启时间在工作循环期间发生变化。
10. 根据前述权利要求7至9中任一项所述的方法，其特征在于，所述泵组件的一高压泵失效时，延长所述泵组件的至少一个其它的高压泵的可以磁的方式促动的抽吸阀的开启时间。
11. 根据前述权利要求7至10中任一项所述的方法，其特征在于，布置在燃料容器和高压泵之间的输送泵或升压泵失效时，所述泵组件的至少一个高压泵的可以磁的方式促动的抽吸阀以主动的方式开启。
全文摘要
本发明涉及一种具有带可以磁的方式促动的抽吸阀的高压泵的燃料喷射系统，具体而言，涉及一种用于内燃机、尤其船用柴油机的燃料喷射系统，其带有燃料容器(12)；用于内燃机的燃烧室的供料的高压容器(9)；以及带有用于将燃料从燃料容器输送到高压容器的至少两个高压泵(1，10，11)的泵组件，这些高压泵各带有可在输送侧与高压容器(9)相连且可在吸入侧与燃料容器(12)相连的泵腔、可在泵腔中运动的活塞(2)、以及用于泵腔相对于燃料容器的隔离的可以磁的方式促动的抽吸阀(5)，其中，抽吸阀的开关时间最高为高压泵最大抽吸持续时间的1/10，尤其地最高为高压泵最大抽吸持续时间的1/20。
文档编号F02M59/36GK101713359SQ20091020520
公开日2010年5月26日 申请日期2009年9月30日 优先权日2008年10月1日
发明者R·迈耶, U·多布勒 申请人:曼柴油机欧洲股份公司