CN101886597B - 设有向内打开的喷射器的紧凑型喷射装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及喷射装置，包括一个燃料泵(20a)及一个喷射器(20c)，其特征在于：该燃料泵(20a)及该喷射器(20c)为一个喷射组件(2)的完整的组成部分，该燃料泵具有一个活塞(23)及一个用于操作该活塞(23)的执行机构，该燃料泵(20a)还包括一个带有一个用于输入燃料的输入孔(50)的泵室(27)及一个与一燃料回流管路(6b)连接的回流孔(51)，其中，该喷射器(20c)包括一个向内打开的阀元件(40)。

Description

设有向内打开的喷射器的紧凑型喷射装置

技术领域

本发明涉及设有一个燃料泵及设有一个向内打开的喷射器的紧凑结构式的喷射装置。

背景技术

由现有技术已公知了各种构型的喷射装置。尤其出于成本及结构的原因仅具有一个或两个汽缸及小工作容积的小型内燃机需要独自的技术方案。这种小型内燃机的应用领域例如为两轮车或三轮车，或割草机等。公知的喷射装置通常在罐中包括一个具有压力调节器的燃料泵，其中燃料泵将具有一定压力的燃料输送到一个管路、诸如一个“轨”中。在管路的端部设有一个喷射器，它由一个控制装置控制，将燃料喷射到吸气管中或直接地喷射到燃烧室中。但这种喷射装置非常费事及尤其昂贵，以致它使小型内燃机也变得很昂贵。

由EP1340906B1公知了一种具有电子控制的燃料喷射装置，其中喷射器被布置在泵活塞的附近。此外这里设有一个用于在燃料回流到罐时的活塞加压冲程的起始阶段中在燃料上施加一个预压力的预压阀。在此情况下该预压阀使位于压力室中的燃料的一部分向回流管路中排气。由此尤其可降低喷射器中汽泡的形成。然而该结构相对地复杂及该装置占有大的结构空间。

发明内容

相比之下，根据本发明的具有权利要求1的特征的喷射装置具有其优点，即它具有非常紧凑的结构。此外根据本发明的喷射装置可特别简单及成本上有利地被制造。由此根据本发明的喷射装置尤其可使用在诸如两轮车或割草机中的小型内燃机中。根据本发明它将这样地实现：该喷射装置包括一个燃料泵及一个喷射器，它们为一个喷射组件的完整的组成部分。该喷射组件是一个紧凑的、小型结构的组件，在其中设有该燃料泵及该喷射器。用于调节喷射压力的压力调节器被组合在该喷射器中。燃料泵包括一个用于操作活塞的执行机构及一个泵室，该泵室带有一个用于输入燃料的输入孔及一个与燃料回流管路连接的回流孔。这里喷射器包括一个向内打开的阀元件。由此可提供一个特别简单的阀组件，因为尤其可取消用于迄今总是向外打开的阀元件的成本。压力调节器优选通过阀元件的复位部件来提供。因此可提供具有向内打开的阀元件的紧凑型喷射装置，其中为了喷射，该阀元件逆着喷射方向运动。该喷射组件还可被预组装，以致它仅需被连接到所需的接口上及直接地装入机动车中。在此情况下喷射组件的部件优选被设置在该喷射组件的一个共同的壳体中。除了喷射组件的紧凑性外还有另一大优点，即用于喷射组件的其它部件也可最小化。

从属权利要求表示出本发明的进一步构型。

喷射装置优选包括一个喷洒板，该喷洒板被设置在阀元件的下游。喷洒板确定了喷射过程期间燃料的出口。因此根据本发明，可视选择而定，个别地基于相应的内燃机设计具有不同喷孔的喷洒板。由此在该喷射装置中可包含大量数目的相同部件及仅需装入用于不同应用的个性化的喷洒板。喷洒板具有多个孔，这些孔例如可具有不同大小的直径和/或向着不同的方向。由此可提供个性化的喷雾。在此情况下特别优选的是，喷洒板中的多个孔轴线偏离喷射装置的轴向轴线。

为了提供尽可能紧凑的结构，优选设有一个输入缝隙，它使泵室与喷射器相连接。在此情况下输入缝隙被设置在喷射器的径向外部。这里输入缝隙尤其包括两个缝隙区段，它们弧形地设置在一个阀体上及具有足够的宽度，以便使燃料向着阀元件输送。

喷射器还优选地包括一个设有一个接收室，一个密封座，一个止挡及一个设在接收室中的复位部件的阀体。这里该阀元件也被设置在接收室中。复位部件在阀元件上施加一个复位力，其中，阀元件的向着喷射方向的压力侧与泵室的燃料形成接触。当现在泵室中压力升高时，阀元件上的压力也升高，其中，一旦该压力大于复位部件的复位力时，阀元件被打开。应当指出，接收室优选与罐或一个回流管路连接，以致接收室中基本上具有环境压力。

喷射器还优选地包括一个调节栓，用于调节复位部件的复位力。在此可改变调节栓与阀体之间的相对位置，以便改变复位力。

特别优选地在限制阀元件的打开行程的止挡上设有一个用于阀元件的第二密封座。由此阀元件在喷射器打开状态下密封在止挡的第二密封座上，以致避免了：在喷射器打开状态下燃料能流入接收室中。因此在喷射器打开状态下可避免泄漏。

喷射组件还优选地包括一个作为完整的组成部分的空气调节器。由此可实现更紧凑的结构，其方式是空气调节器也被组合在喷射组件中。

根据本发明的另一优选的构型，喷射组件还正好包括一个执行机构，它既操作燃料泵也操作空气调节器。这里该执行机构包括一个线圈以及一个第一衔铁及一个第二衔铁。由此尤其可取消一个分开的用于空气调节器或用于燃料泵的执行机构，以使得部件数目大大地减少。不言而喻，由此也得到成本的下降。因此该共同的执行机构首先承担泵驱动的功能及其次承担用于空气调节器的调节驱动功能。该共同的执行机构可实现燃料泵及空气调节器的同时操作，其中，执行机构包括一个线圈，一个第一衔铁及一个第二衔铁。在此情况下第一衔铁配置给燃料泵，第二衔铁配置给空气调节器，两个衔铁可借助共同的线圈来操作。为了提供尽可能紧凑的结构，优选第一衔铁是空气调节器的一部分及第二衔铁是燃料泵的一部分。尤其是第一衔铁是空气调节器的一个阀元件，第二衔铁是燃料泵的一个活塞。

此外，本发明还涉及一种内燃机，它包括正好一个汽缸或正好两个汽缸及一个根据本发明的喷射装置。该内燃机特别优选地包括一个燃料箱，该燃料箱被设置在喷射组件的上方。由此尤其是燃料泵可被设计得非常小。

附图说明

以下参照附图来详细地描述本发明的优选实施例。附图中表示：

图1：具有根据本发明的一个实施例的喷射装置的一个小型发动机的概要视图，

图2：根据该实施例的喷射装置的一个概要视图，及

图3及4：通过该喷射器的两个相互转过90°的平面中的喷射器截面图。

具体实施方式

以下参照图1至4来详细描述具有根据本发明的第一实施例的喷射装置的一个小型发动机1。

图1概要地表示构造成单缸发动机的小型发动机1的结构。该小型发动机1包括一个汽缸3，一个在其内部可往复运动的活塞4，一个控制单元5及一个罐6。罐6通过一个燃料输入管路6a与喷射组件2连接。一个燃料回流管路6b由喷射组件2返回罐6。如由图1概要表示地，罐6设置在喷射组件2的上面。由此燃料基于重力通过燃料输入管路6a流到喷射组件2。该喷射组件2被非常概要地表示及包括一个燃料泵，一个具有组合的压力调节器的喷射器及一个空气调节器，以致该喷射组件2被非常紧凑地构成。

小型电动机1还包括一个节流阀7，该节流阀被设置在一个吸气管8中。在汽缸3上还设有一个火花塞9，一个进气阀10及一个排气阀11。标号12表示一个用于空气的旁路管路，它使空气由吸气管8中在空气流动方向上节流阀7前面的一个区域分支出来及直接地导入组合在喷射组件2中的空气调节器中。旁路管路12的一个出口12z在节流阀7的后面通入吸气管8中。

小型发动机1还包括一个排气管路13，它通过排气阀11释放或关闭。此外在排气管路13上设有一个氧气传感器14，该氧气传感器与控制单元5连接，控制单元5还与一个冷却水传感器15，一个油温度传感器16及一个用于检测吸气管8中的节流位置、温度及吸气管8中压力的传感器单元17连接。在此情况下控制单元5借助得到的信号控制喷射组件2。此外设有一个放大器18，用于在执行机构启动开始时实现快速启动及由此使活塞快速地加速。这里放大器18尤其放大为喷射组件的执行机构所设置的信号。因此根据本发明的喷射装置被设置成具有一个燃料泵，一个压力调节器，一个喷射器及一个空气调节器的喷射组件2，及可被设计成特别地紧凑及结构小。此外根据本发明的喷射装置可在成本上非常有利地制造及尤其可预先预装配成完备的喷射组件，以致它作为紧凑型结构的组件仅需被安装到小型发动机1上。因此通过四个单独部分即燃料泵，压力调节器，喷射器及空气调节器的组合保证了简单且成本上有利的可制造性。燃料泵及空气调节器在此情况下由一个共同的执行机构操作。由此根据本发明的喷射装置2例如可使用在两轮车或割草机的小型发动机中。

图2表示喷射组件2的细节图。在该喷射组件2中组合了燃料泵20a，压力调节器20b，喷射器20c及空气调节器20d。为此设有一个多件式的壳体25。在此情况下压力调节器20b是喷射器20c的组成部分。这里一个共同的执行机构同时操作燃料泵20a及空气调节器20d。在此情况下该共同的执行机构包括一个线圈21，一个第一衔铁22及一个第二衔铁23a。如由图2可看到的，第一衔铁22是空气调节器20d的一部分，其中衔铁22在其一端上构造成阀元件22a，该阀元件在一个旁路管路12的阀座12a处可释放或关闭该旁路管路12。对空气调节器20d还配置了一个第一复位弹簧28。第二衔铁23a在该实施例中是燃料泵20a的一部分。这里第二衔铁23a与燃料泵20a的一个活塞23固定地连接。第二衔铁23a是一个圆柱形的部件及具有套管的形状，它除了导向功能外还具有支撑使第二衔铁23a复位的第二复位弹簧24的功能。在此情况下当线圈21中通过电流时，该线圈既操作第一衔铁22也操作第二衔铁23a。在线圈21的电流取消时，第一复位弹簧28或第二复位弹簧24使两个衔铁又返回到图2中所示的原始位置中。在此情况下图2中所示的位置是在燃料泵20a的一个抽吸冲程的终点上的一个位置，在该位置中活塞位于上止点上。这时该执行机构未被启用。

喷射组件2还包括多件式的壳体25，该壳体包括第一壳体部分25a，第二壳体部分25b，第三壳体部分25c及第四壳体部分25d。这里第四壳体部分25d被设置在燃料泵20a与空气调节器20d之间。在此情况下第四壳体部分25d具有一个基本上罐形的形状及在其内部的底部区域上附加地还具有一个止挡26。这里止挡26刚性地固定在第四壳体部分25d的内底上及用作第二衔铁23a的止挡。如由图2还可看到的，在第四壳体部分25d的外基面25e上设有第一复位弹簧28及它支撑在该外基面25e上。如图2中所示，这里第四壳体部分25d位置固定地被设置在线圈21的内部及通过一个套管34与第二壳体部分25b连接。在第二壳体部分25b中设有用于燃料输入管路6a及用于燃料回流管路6b的接口。在此情况下燃料输入管路6a通入一个抽吸区域32，燃料回流管路6b由壳体中的一个回流区域33引出。这里应指出，也可以是燃料回流管路6b不返回到罐，而是与燃料输入管路6a连接。第三壳体部分25c确定了一个泵室27，在其中借助活塞23可使燃料处于压力下。这里在第三壳体部分25中设有一个具有第一止回阀29的输入孔50及一个具有第二止回阀31的回流孔51。第一止回阀29打开或关闭抽吸区域32与泵室27之间连接。第二止回阀31打开或关闭泵室27与回流区域33之间的连接，由该回流区域引出燃料回流管路6b。

如由图2可看出的，回流孔51在喷射组件的轴向X-X上被设置得比输入孔50更靠近活塞23。因为第二止回阀31由泵室27向回流区域33打开，因此在活塞23运动到直至回流孔51处的控制边缘51a时位于泵室27中的燃料通过回流孔51排出到燃料回流管路6b中(活塞23的行程H1)。由此已也能使可能存在的气泡由泵室27排出到燃料回流管路6b中。在此情况下仅当活塞23越过控制边缘51a时才可实现泵室27中的压力上升，其中用H2表示活塞3的最大行程。

如尤其由图3及4可看到的，喷射器20c包括一个阀元件40，在该实施例中它构造成球。喷射器20c还包括一个用于使阀元件40复位的弹簧部件41及一个阀体42以及一个内部的接收室49，在该阀体上构造有密封座43。阀元件40密封地位于该密封座43上。在接收室49中设有一个止挡44，在该止挡上形成另一阀座44a。在该实施例中止挡44构造成环形及可例如借助一个压配合连接与阀体42固定地连接。此外喷射器20c包括一个调节栓45，它被设置在阀体42的与阀元件40相反的端部上。调节栓45例如可被作成螺旋杆及可通过较深地旋入阀体42来改变弹簧部件41的复位力。这里弹簧部件41构成喷射装置的压力调节器，以便确定喷射压力的大小。弹簧部件41在这里构造成锥形弹簧。

在阀体42的外侧上设有一个第一输入缝隙46及一个第二输入缝隙47。这里第一及第二输入缝隙46，47与泵室27形成连接。如由图3可看到的，在阀体42中构有连接孔42a，42b，用于使燃料由输入间隙46，47导入到阀元件40的压力侧40a。如由图4还可看到的，阀体42的接收室49通过一个回流部分48与罐或燃料回流管路6b相连接(未示出)。

喷射器20c还包括一个喷洒板60，它在流动方向上被设置在密封座43的后面。在喷洒板60中设有多个孔61，其中在图3及4中仅示范地表示出两个孔。这里这些孔可与喷射组件的轴线X-X平行地开设或孔轴线偏离轴线X-X。在此情况下这些孔61可任意地分布在喷洒板60上及具有不同的直径。喷洒板60优选由特种钢板制成，以致可成本上有利地提供喷洒板60。因为这些孔61可任意地开设在喷洒板60上，故可提供不同的喷射雾状，例如锥形或双射束喷雾。如由图3及4可看到的，喷洒板60例如借助激光焊接被固定在一个锁紧螺母62中及然后被旋拧在第三壳体部分25c的一个螺纹区域上。

这里根据本发明的喷射组件2的功能如下：由图2中所示的位置出发-在该位置中已进行了燃料由燃料输入管路6a的吸入，进行线圈21的通电。在此情况下由控制单元传送给线圈21的电压通过放大器18放大。由此可将大的磁力作用于活塞23，以致该活塞在箭头A的方向上向着泵室27的底部运动。通过线圈21的通电也使空气调节器20d的第一衔铁22同时地在向着箭头B的方向上被吸引。由此使空气调节器20d打开，以致空气可通过旁路管路12流动。这里应指出，通过对第一复位弹簧28及第二复位弹簧24的不同的弹簧常数的选择可选择操作衔铁22或活塞23的不同时刻。

因此通过线圈21的通电使活塞23加速，其中，基于仍然打开的第二止回阀31，在泵室27中还不能实现压力的升高。在活塞23运动直至驶过回流孔51的期间燃料及在泵室27中可能存在的气泡-这些气泡聚集在活塞27的端面上-通过回流孔51排出。在此情况下活塞23能几乎无反压力地加速。一旦活塞底部驶过回流孔51上的控制边缘51a，则再无介质可由泵室27排出到燃料回流管路6b中。这时在泵室27中开始压力的升高，其中压力通过第一及第二输入缝隙46，47及孔42a，42b导入阀元件40的压力侧40a。在此情况下阀元件仍密封在密封座43上，直到施加在阀元件40上的燃料压力大于弹簧部件41的复位力为止。这里图3表示喷射器20c还关闭的状态。一旦阀元件40上的压力大于弹簧部件41的复位力，阀元件在箭头C的方向向着喷射器内侧运动，并由密封座43上抬起(图4)。在此，在一个短的行程长度后阀元件40与止挡44上的阀座44a形成接触及使阀体42的接收室49相对喷洒板前面的现在处于高压力下的区域密封，在该接收室中尤其设有弹簧部件41。由此可防止：处于高压力下的燃料通过空心的阀体42流到回流部分48。在图4所示的打开位置中，处于高压力下的燃料这时可通过喷洒板60中的孔61被引导及被喷射。

当喷射应结束时，线圈21的通电结束，以致第二复位部件24使活塞23又复位到图2中所示的初始位置。在活塞23的该返回运动期间，第二止回阀31关闭及第一止回阀29打开。因此燃料可由燃料输入管路6a吸入到泵室27中。如果由此形成气泡或气泡被吸入，则这些气泡又集聚在活塞23的活塞底部，以致它们可随着活塞23的下个冲程通过那时打开的第二止回阀31再被排出。因为由此泵室27中的压力又下降，弹簧部件41使阀元件40又复位到图3中所示的密封座上的关闭位置。

在该实施例中阀体42构造成长方六面体形，以致输入缝隙46，47可在长方六面体形的阀体42的侧面构造成直的缝隙。但也可以是，该阀体42基本上构造成圆柱形，以致输入缝隙构造成部分环缝隙。此外还可考虑，泵室27通过壳体部分25c和/或阀体42中的通道与阀元件40的压力侧40a相连接。

因此根据本发明可提供一种设有向内打开的喷射器20c的喷射组件2，由此借助该喷射组件尤其可实现在燃烧室中毫无问题的直接喷射。这里喷洒板60的使用还允许在喷雾的射束成形方面的高自由度，以致根据本发明的喷射组件可应用在各种内燃机中，其中仅需要更换喷洒板。因此可达到高的相同部件数目及由此可成本上有利地制造。

应当指出，该喷射装置可非常紧凑及成本上有利地构成。在该实施例中作为执行机构总是为通过线圈通电流的电磁执行机构。但应指出，原则上也可使用其它可能的执行机构，例如压电式执行机构。此外应指出，所述的空气调节器20d的闭合件22a也可被作成执行机构22的逐渐变细的、尤其锥形的端部区域，或以其它任何方式例如被作成球形或部分球形。

Claims (11)

1.喷射装置，包括一个燃料泵（20a）及一个喷射器（20c），其中，该燃料泵（20a）及该喷射器（20c）为一个喷射组件（2）的完整的组成部分，该燃料泵具有一个活塞（23）及一个用于操作该活塞（23）的执行机构，该燃料泵（20a）还包括一个带有一个用于输入燃料的输入孔（50）的泵室（27）及一个与一燃料回流管路（6b）连接的回流孔（51），其中，该喷射器（20c）包括一个向内打开的阀元件（40），其特征在于：所述喷射器（20c）具有一个阀体（42），该阀体具有接收所述阀元件（40）和一个复位部件（41）的接收室（49）并且在该阀体中设有一个用于所述阀元件（40）的密封座（43），并且，通过一个输入缝隙（46，47）进行燃料输入，该输入缝隙使所述泵室（27）与所述阀元件（40）的压力侧（40a）相连接。 

2.根据权利要求1的喷射装置，其特征在于：所述喷射器（20c）包括一个具有多个孔（61）的喷洒板（60），通过该喷洒板实现燃料的喷射。 

3.根据以上权利要求之一的喷射装置，其特征在于：所述阀体（42）还设有一个用于所述阀元件（40）的止挡（44）及一个复位部件（41）。 

4.根据权利要求3的喷射装置，其特征在于：所述喷射器（20c）还包括一个调节栓（45），用于调节所述复位部件（41）的复位力。 

5.根据权利要求3的喷射装置，其特征在于：所述接收室（ 49）与一罐（6）相连接。 

6.根据权利要求3的喷射装置，其特征在于：所述止挡（44）具有一个用于所述阀元件（40）的第二密封座（44a）。 

7.根据权利要求2的喷射装置，其特征在于：所述喷洒板（60）中的所述孔（61）的全部或多个孔轴线偏离所述喷射装置的轴向轴线（X-X）。 

8.根据权利要求1或2的喷射装置，其特征在于：还包括一个空气调节器（20d），该空气调节器是所述喷射组件（2）的完整的组成部分。 

9.根据权利要求8的喷射装置，其特征在于：所述喷射装置正好包括一个执行机构，它既操作所述燃料泵（20a）也操作所述空气调节器（20d），其中，所述执行机构包括一个线圈（21），一个第一衔铁（22）及一个第二衔铁（23a）。 

10.根据权利要求9的喷射装置，其特征在于：所述第一衔铁（22）是所述空气调节器（20d）的一部分，所述第二衔铁（23a）是所述燃料泵（20a）的一部分。 

11.内燃机，其特征在于：该内燃机包括正好一个汽缸或正好两个汽缸及一个根据以上权利要求之一的喷射装置。