CN105074195B - 用于燃料喷射***的限压阀和燃料喷射*** - Google Patents

用于燃料喷射***的限压阀和燃料喷射*** Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于燃料喷射***(200)的限压阀，其包括：壳体(101)，其具有流体入口(102)和流体出口(103)；密封座(104)和密封体(105)，用于在密封体(105)处于与密封座(104)接触的关闭位置阻碍流体从流体入口(102)流动至流体出口(103)，并用于在附加位置允许所述流体流动；和保持装置(106)，用于在密封体(105)移动离开密封座(104)至少特定距离(107)时将密封体(105)保持在所述附加位置之一。

Description

用于燃料喷射***的限压阀和燃料喷射***
本发明涉及用于燃料喷射***的限压阀，特别是用于机动交通工具的内燃发动机的燃料喷射***的限压阀。本发明进一步涉及包括这种限压阀的燃料喷射***。
用于燃料喷射***的高压泵通常具有限压阀(也被称为压力控制阀或泄压阀)。其通常联接至高压泵，使得它被液压地锁定。“液压地锁定”意味着限压阀排放到高压泵的泵室中。因此，在泵的输送冲程期间，限压阀被液压地锁定，并且不能打开。就效率而言，为了避免损失，限压阀的打开压力被调节成使得它在内燃发动机的正常操作期间不打开。当存在导致满流泵输送的故障时，可能发生明显处于指定高压范围外的***压力。作为结果，例如，喷射阀不再能够打开。机动交通工具的操作不再可行，或者可能导致损坏例如催化转化器。
希望提供一种限压阀，其即使在高压泵中存在故障的情况下，也至少可靠地允许机动交通工具的最低操作。此外，希望提供一种燃料喷射***，其即使在高压泵中存在故障的情况下，也至少可靠地允许机动交通工具的最低操作。
根据本发明的一个实施例，用于燃料喷射***的限压阀包括壳体、流体入口和流体出口。限压阀具有密封座和密封体，用于在关闭位置阻碍流体从流体入口流动至流体出口，并且用于在附加位置允许所述流体流动。所述限压阀具有保持装置，用于在密封体移动离开密封座至少特定距离时将密封体保持在所述附加位置之一。
借助于保持装置，能够保持限压阀永久地打开，并允许流体永久地从流体入口流动至流体出口。借助于保持装置，不管当前的压力如何，都能够保持限压阀打开。借助于保持装置，能够避免关闭限压阀。保持装置特别设计成使得它在高压泵中存在故障时在发生百分之百满流输送的情况下将密封体保持在附加位置。这发生在例如高压泵的数字式入口阀上存在弹簧损坏时或者数字式入口阀具有电气故障时。在这些情况下，高压泵仍然根据旋转速度作为恒流泵进行操作。由于非常高的体积流量，密封体在该情况下被显著地偏离。具体而言，密封体在该情况下至少偏离特定距离。在正常操作中，密封体特别被偏离小于特定距离的程度。如果密封体被偏离的程度小于特定距离，则密封体不被保持装置保持。在正常操作中，密封体不被保持装置保持。
在存在导致百分之百泵输送率的故障的情况下，保持装置将密封体保持在完全偏离位置。这导致永久泄漏。限压阀在高压泵的抽吸冲程期间也不再关闭。因此，能够借助于限压阀将燃料喷射***中的压力降低，特别是至由预供给泵提供的压力。因此，即使在存在故障的情况下，***压力是已知的。具体而言，该已知的***压力为5到7巴，并且对应于由预供给泵提供的压力。因此，至少一次燃料喷射在5到7巴的供给压力时成为可能。作为结果，能够喷射足够的燃料量，以便能够取得发动机的大约20-30%的满载功率。因此，至少能以可靠的方式实现内燃发动机的应急操作。喷射阀能够以可靠的方式打开。
借助于保持装置，提供了简单且有成本效益的选项，以在发生导致高压泵的百分之百满流输送的故障时，允许内燃发动机的低压应急操作。作为结果，在发生故障的情况下，防止了必须紧接在故障发生之后关闭内燃发动机。此外，喷射器和用于启动喷射器的控制单元可以为简单的设计和构造。不必设计用于高压例如高于350巴的喷射器。
根据再一些实施例，保持装置将密封体不可逆地保持在附加位置。密封体不再离开附加位置。然而，当高压泵在任何情况下遭受了导致发生故障的损坏时，在任何情况下都必须更换泵。然而，密封体的不可逆保持允许压力以可靠的方式得到降低，并且避免进一步的压力积累。
根据再一些实施例，保持装置可逆地保持密封体。在保持体已经被保持装置保持在附加位置之后，它再次离开附加位置，并且被例如弹簧强制移动到关闭位置。因此，即使在存在故障的情况下，也能够再次将燃料喷射***中的压力增加到高于预供给泵的低压。一旦压力再次高到足以使阀体移动到超过特定距离的附加位置，密封体进而被保持装置保持特定的时间间隔，以便压力以可靠的方式得到降低。
根据再一些实施例，保持体设计成将密封体磁性地保持在附加位置。再次根据再一些实施例，保持装置设计成将密封体以机械方式保持在附加位置。再次根据再一些实施例，保持装置以不同的方式将密封体保持在附加位置。另外，能够组合不同的作用力来保持密封体，例如磁性作用力和摩擦作用力的组合。
根据再一些实施例，特定距离是根据用于燃料喷射***的最大许容压力来预定的。用于燃料喷射***的最大许容压力越大，则被预定的特定距离越大。例如，特定距离被预定成使得保持装置在燃料收集管线中超过300巴的压力时将密封体保持在附加位置。
根据本发明的再一特征，燃料喷射***包括根据所公开的实施例中的至少一个实施例所述的限压阀。燃料喷射***具有高压泵，所述高压泵具有泵室，所述泵室液压地配置在高压区域与低压区域之间。限压阀通过流体入口液压地连接至高压区域。根据一些实施例，限压阀的流体出口液压地连接至泵室。因此，限压阀在正常操作中被液压地锁定。然而，一旦保持装置将密封体保持在附加位置，液压锁定被保持装置阻止，并且能够以快速且可靠的方式降低压力。
根据再一些实施例，限压阀的流体出口连接至低压区域。因此，即使在高压泵的输送冲程期间，限压阀的开口也是可能的。
根据再一些实施例的燃料喷射***包括燃料收集管线(也被称为共轨)，其液压地联接至高压泵的高压区域。特定距离是根据燃料收集管线预定的。根据再一些实施例，特定距离是根据燃料喷射***的再一些元件预定的。
再一些优点、特征和改进从参考附图描述的以下示例中公开。相同、相似和相似作用的元件在这里可以被赋予相同的附图标记。
附图中：
图1示出了根据一些实施例的燃料喷射***的示意图，
图2示出了根据一些实施例的处于关闭位置的限压阀的示意图，并且
图3示出了根据一些实施例的处于附加位置的限压阀的示意图。
图1示出了燃料喷射***200。燃料喷射***200特别为用于机动交通工具的内燃发动机的燃料喷射***。燃料喷射***200具有高压泵201，用于输送流体，特别是用于输送汽油或柴油。燃料喷射***200具有流体箱206和燃料收集管线205。高压泵201设计成在受到压力时将流体从流体箱206输送至燃料收集管线205。高压泵201在低压区域204处联接至流体箱206。高压泵201通过高压区域203联接至燃料收集管线205。燃料收集管线205联接至喷射阀。喷射阀用于将来自燃料收集管线205的流体喷射到相应地分配给它的内燃发动机的燃烧室中。
高压泵201具有泵室202。泵室202配置在低压区域204与高压区域203之间。例如，高压泵201是活塞泵，其中活塞以往复运动方式在泵室202中移动，以便抽吸来自流体箱206的流体，并将所述流体输送至燃料收集管线205。入口阀207配置在流体箱206与泵室202之间。出口阀208配置在泵室202与燃料收集管线205之间。
根据一些实施例，限压阀100配置成与出口阀208液压地并联。根据再一些实施例，限压阀不像图1中所示那样在输出侧液压地联接至泵室202，而是直接联接至低压区域204。限压阀保护高压区域特别是燃料收集管线205免受不允许的高压。不允许的高压例如发生在高压泵201中存在故障的情况下。例如，有故障的入口阀207可能在高压区域203中导致不允许的高压。
入口阀207特别为所谓的数字式入口阀，其也可以在高压泵201的输送冲程期间保持打开。因此，能够以小于100%的输送率实施高压泵201的部分输送。例如，如果在入口阀207处发生弹簧损坏或者入口阀207具有电气故障，则不再能够在高压泵201的输送冲程期间保持打开入口阀207。因此，高压泵201的满流输送只在百分之百的输送率时成为可能。
图2示出了根据一些实施例的限压阀100的示意图。限压阀100具有壳体101。例如，壳体101是高压泵201的泵壳体。限压阀100具有流体入口102。流体入口102特别连接至高压区域203。限压阀100具有流体出口103。根据一些实施例，流体出口103液压地连接至泵室202。根据再一些实施例，流体出口103液压地连接至低压区域204。限压阀100具有密封座104。密封座104与限压阀100的密封体105协同操作。例如，密封体105被弹簧209沿密封座104的方向施压。如果密封体105与密封座104接触，则限压阀100处于其关闭位置。流体被防止从流体入口102流动至流体出口103。密封体105能够克服弹簧209的弹簧力移动离开密封座104。如果密封体105配置在与密封座104相距一定距离处，流体被允许从流体入口102流动至流体出口103。如果流体流动被允许，则流体从高压区域203排出，特别是从燃料收集管线205排出，从而使高压区域203中的压力得到降低。限压阀100具有保持装置106。保持装置106设计成将密封体105固定在这样一个位置，其不同于关闭位置，与密封座104间隔开，而不管当时的压力如何。
在流体出口103液压地连接至泵室202的实施例中，限压阀100被液压地锁定。限压阀100在输送冲程期间被液压地锁定。限压阀100的打开压力被设计成使得它在内燃发动机的正常操作期间不打开。因此，高压泵201能够非常有效。在高压泵201的抽吸阶段中，可能的是，流体被允许从流体入口102流动至流体出口103，从而使高压区域203中的压力得到降低。在正常操作中(例如在所谓的加热和/或所谓的热浸期间)，密封体105偏离密封座104仅数微米，以便降低过压。
在泵中存在故障的情况下，特别是发生百分之百的满流输送时，存在非常高的体积流量。该体积流量导致密封体105比在正常操作中偏离密封座104更多。
图3示出了高压泵201中存在百分之百满流输送的故障时的限压阀100。由于高体积流量，密封体105移动离开密封座104达一特定距离107。因此，密封体105输入限压阀100的保持装置106的有效区域。保持装置106设计成保持密封体105，并防止密封体105沿密封座的方向移动返回。如果密封体105被保持装置106保持，则避开了限压阀100的关闭位置。因此，从流体入口102向流体出口103的流体流动总是得到允许，特别是即使在高压泵201的输送冲程期间。保持装置201例如以机械方式保持密封体，如图3中所示。为此，保持装置106例如具有可弹性地挠曲的杆，其接合在密封体105的沟槽中，以便保持所述密封体。根据再一些实施例，保持装置106具有磁性保持元件，以便借助于磁性作用力保持密封体105与密封座104间隔开。根据再一些实施例，保持装置106具有其它元件，以便借助于不同的作用力保持密封体105与密封座104间隔开。不同保持作用力的组合也是可能的。
在泵中存在百分之百泵输送率的故障时，借助于保持装置106，密封体105得以固定在完全偏离位置。由于密封体被固定，从而导致流体的永久流动。限压阀100在高压泵201的输送冲程期间也不再能够被关闭。作为结果，高压区域203中的压力下降非常迅速，特别是至由预供给泵提供的压力，所述预供给泵例如配置在流体箱206中。因此，即使在泵中存在百分之百满流输送的故障时，也存在限定状态，通过其可以操作燃料喷射***200和内燃发动机。被喷射的燃料量是已知的。作为结果，例如，可以防止催化转化器被破坏。喷射器的可靠打开成为可能。此外，可以省略掉高压传感器，其即使在超过300巴的压力时也能够检测可靠的测量值。通过以大约5-7巴的预供给泵的***压力进行操作，使内燃发动机在满载功率的大约20-30%的区域中的操作成为可能。因此，例如，即使在泵中存在故障的情况下，也能够驾驶至车库。因此，机动交通工具的可用性得到增加。
在没有保持装置的常规限压阀中，当泵中存在百分之百满流输送的故障时，由于燃料收集管线中的压力非常高，因此不可能降低压力并将之永久地维持在大约5-7巴的预供给泵的***压力处。因此，在存在故障的情况下，必须以惯用的方式关掉机动交通工具。应急操作是不可能的。
特定距离107是根据燃料喷射***200的部件来固定的。偏离位置(由此密封体105被保持装置106固定)是预定的，特别是根据高压区域203中和/或燃料收集管线205中的最大许容压力。例如，特定距离107被预定成使得在燃料收集管线205中的压力为300巴或更大时，密封体105被偏离足够远，使得它被保持装置106保持。
在正常操作中，例如，提供大约200巴的压力。根据再一些实施例，如果在正常操作中提供大约150巴的压力，则在燃料收集管线205中为其它压力时，例如在燃料收集管线205中为250巴的压力时，通过保持装置106保持密封体105。
由于保持装置106在较长时间段内保持密封体105，特别是即使在高压泵201的输送冲程期间，所以限压阀100的特别是密封体105的缓慢响应时间，就降低高压侧203的压力而言，不再适用。在没有保持装置106的常规阀中，即使在输送冲程期间存在故障的情况下，该缓慢响应时间总是至少导致少量的流体被输送，因为限压阀100通常比入口阀反应慢。作为结果，在抽吸阶段中，少量的流体被抽吸穿过入口阀，同时限压阀100被关闭。在输送冲程期间，通常，限压阀100被液压地锁定，使得压力不能下降。
限压阀100包括保持装置106。如果发生百分之百的泵输送率的故障，则所述装置总是将限压阀100保持在打开位置。因此，即使在故障的情况下，也能够操作内燃发动机。由于避免了高于限压阀100的预定打开压力的压力，所以可以省略昂贵的高压部件。能够以简单且有成本效益的方式制造限压阀100。避免了不可获得当前压力信息的操作。作为结果，避免了不正确的和/或过高的喷射量。
根据再一些实施例，特定距离107被预定成使得即使在高压泵201中存在其它故障的情况下，保持装置也保持密封体105。例如，在高压泵201的99%泵输送率时，保持装置106已经保持密封体105。

Claims (10)

1.一种用于燃料喷射***(200)的限压阀，包括：
- 壳体(101)，其具有流体入口(102)和流体出口(103)，
- 密封座(104)和密封体(105)，用于在密封体(105)与密封座(104)处于接触的关闭位置阻碍流体从流体入口(102)流动至流体出口(103)，并且用于在附加位置允许所述流体流动，
- 保持装置(106)，用于在密封体(105)移动离开密封座(104)至少特定距离(107)时将密封体(105)保持在所述附加位置之一，所述保持装置以可靠的方式将密封体保持在所述附加位置之一，而不管当前的压力如何，所述保持装置(106)具有可弹性地挠曲的杆。
2.如权利要求1所述的限压阀，其中，所述保持装置(106)将所述密封体(105)不可逆地保持在附加位置。
3.如权利要求1所述的限压阀，其中，所述保持装置(106)将所述密封体(105)可逆地保持在附加位置。
4.如权利要求1-3中任一项所述的限压阀，其中，所述保持装置(106)设计成将所述密封体(105)磁性地保持在附加位置。
5.如权利要求1-3中任一项所述的限压阀，其中，所述保持装置(106)设计成将所述密封体(105)以机械方式保持在附加位置。
6.如权利要求1-3中任一项所述的限压阀，其中，所述特定距离(107)是根据燃料喷射***(200)的最大许容压力来预定的。
7.一种燃料喷射***，包括：
- 如权利要求1-6中任一项所述的限压阀(100)，
- 高压泵(201)，其具有泵室(202)，所述泵室(202)液压地配置在高压区域(203)与低压区域(204)之间，其中所述限压阀(100)通过所述流体入口(102)液压地连接至高压区域(203)。
8.如权利要求7所述的燃料喷射***，其中，所述限压阀(100)的流体出口(103)液压地连接至所述泵室(202)。
9.如权利要求7所述的燃料喷射***，其中，所述限压阀(100)的流体出口(103)液压地连接至所述低压区域(204)。
10.如权利要求7-9中任一项所述的燃料喷射***，包括燃料收集管线(205)，其液压地联接至高压泵(201)的高压区域(203)，其中特定距离(107)是根据燃料收集管线(205)预定的。
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