CN1241244A - 内燃机喷油装置 - Google Patents

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Abstract

内燃机喷油装置,其中,喷油阀(1)的打开和关闭运动通过对压力凸肩(16)产生作用的压力腔(9)内的压力来控制。由控制阀元件(23)来控制到压力腔(9)的压力输入。工作腔(31)的压力由一个先导阀(55)控制,它具有一个关闭体(56),该关闭体在压电传动装置(73)的作用下从第二个阀座(64)移动到第一阀座(60),这时,工作腔(31)的一个减压通道(50)短时间打开,结果是为了喷油控制阀元件(23)打开和燃油高压进入压力腔(9),这时产生很小的预喷油量。为了进行主喷油量,关闭体(56)定位在两个阀座(64,60)之间的中间位置,从而使燃油高压流入到压力腔(9)的连接时间更长。

Description

内燃机喷油装置
技术水平
本发明涉及到按照权利要求1种类的内燃机喷油装置。
在从EP0657642中公知的这种喷油装置中，燃油高压源由一个高压油泵组成，高压油泵把燃油从低压腔输送到高压收集腔里，高压收集腔通过压力管同各个伸入到要供油的内燃机燃烧室里的喷油阀相连接，在这里，整个蓄压***(共轨)通过一个压力控制装置保持在一定的压力水平。为了控制喷油时间和喷油量，在喷油阀上分别设置了一个电控的控制阀，该阀用其打开和关闭来控制高压喷油。在这里，在大家所熟悉的喷油装置中，控制阀是作为3/2(三位两通)—换向阀构成的，该阀把通到各喷油阀喷油孔的压力通道与从高压源中分出来的喷油管相连接或者同通向低压腔的减压通道相连接。
因为在大家所熟悉的喷油装置中3/2—换向阀直接由电磁铁的执行元件操作，所以，这种所熟悉的喷油装置的缺点是，3/2—控制阀的阀元件行程受到限制，从而也限制了阀的控制作用。由于采用了电磁铁，使用这种所熟悉的喷油装置很难使控制阀达到高换向速度，特别是，如果要采用这种装置通过喷油阀喷射较小的预喷油量和紧接着喷射大的主喷油量的话，为了这个过程控制阀必须两次打开和关闭。
本发明的优点
与此相反，按照本发明的、具有权利要求1特征的内燃机喷油装置的优点是，借助于控制阀可以实现大的通流截面，它使喷油阀元件的快速打开和关闭成为可能，并为此使用了结构小的电控先导阀，它可以启动提供大通过截面的控制阀。此外，采用了一个压电传动装置来操作先导阀的阀元件，通过此可以提高换向速度。此外，为了实现预喷油量，从下面这个措施中可以提高换向速度，即，先导阀有两个阀座，它们配置在工作腔减压通道的经过之处，在只操作先导阀元件时交替打开和关闭。因此，没有由于电磁铁的磁场形成或者磁场减弱而造成的时间损耗和没有高的能量消耗，借助压电传动装置的单独励磁取得了工作腔的中间减压，否则的话可能会需要高能量消耗，这只由先导阀元件必须走过的行程和压电传动装置的调整速度来决定。与可通过控制阀控制的很大横截面相结合，可以实现很快速地换向控制阀和相应地控制短的喷油量。通过压电传动装置的特性可以使执行元件占据另一个位于阀座之间的位置，可以以高精确的方式控制主喷油量。
附图
在图中示出了本发明的一个实施例并且在下面的说明中详细地进行了介绍。
图1示出了本发明的整体视图，
图2示出了图1的局部放大视图。
实施例说明
在图1中示出的喷油阀1具有一个喷油阀元件2，它借助一个导向件3在喷油阀壳体5的一个孔4内被导向。在喷油阀元件的一端部，具有一个密封面6，该密封面可靠置接触到壳体上的阀座7上，并且在此将喷油孔8与压力腔9分隔开，该压力腔以环形腔10的形式围绕着喷油阀元件2的端部一直延伸至阀座7。压力腔9可通过一个压力通道12和通过一个控制阀15同高压燃油源13连接。在燃油高压源中，处于喷油压力下的燃油不断供使用。
在压力腔9范围内，喷油阀元件具有一个压力凸肩16，通过它，阀元件2可以在压力腔9中加压时逆着在喷油阀元件2背面作用的关闭弹簧17为了喷油被抬离阀座7。容纳关闭弹簧7的后边的腔18通过减压通道19减压。
另一方面，腔18由一个与喷油阀元件同轴线配置的控制阀元件23的终端活塞21围成。该阀元件23是作为3/2—换向阀构成的控制阀24的一部分。在这里，控制阀元件23在一个阶梯孔中被导行，阶梯孔的直径比较小的部分26也容纳腔18并且使终端活塞21密封导行，阶梯孔的直径比较大的部分27导向控制阀元件23的活塞部分28。活塞部分28用其端面29在喷油阀壳体中围成了一个工作腔31，在活塞部分28的背向端面29的一侧上配有一个锥形伸展的第一密封面32，它逐渐收缩到一个直径减小部分34。然后，这个直径减小部分34在形成了一个控制边46下锥形扩大过渡到终端活塞21的背向压力腔18的一端。第一密封面32同在直径大的阶梯孔部分27到直径小的阶梯孔部分26的过渡处构造的第一阀座36配合工作。控制阀元件23在另一个方向上的移动，通过其端面29靠置到在相对一侧上封闭工作腔31的壁75上受到限制。
在端面29和第一密封面32之间的范围内，活塞部分28具有一个环形收缩部分38并在那里围成一个环形腔39，这个环形腔同大直径的阶梯孔部分27的一个内开口一起与第一阀座36相连地被构成，而且通过一个压力通道40始终同燃油高压源13连接。在活塞部分28中，设置了一个与控制阀元件23纵向轴线倾斜伸展的通道41，该通道使收缩部分38与工作腔31连接，而且该通道在工作腔31侧具有一个直径限制部分42，它对由来自高压燃油源的燃油形成的压力介质流入工作腔31起节流作用或者限制其流入比率。
在小直径的阶梯孔部分26中，在阶梯孔壁和在控制阀元件23上的直径减小部分34之间，构成了一个环形腔45，压力通道12通到该环形腔内。此外，在阶梯孔部分26的壁中，进一步设置了一个内槽44，它具有朝向阀座36的限制边49，它同终端活塞21的控制边46一起构成了一个滑阀。此外，在终端活塞上设置了一个削平47，它同小直径的阶梯孔部分26的壁一起构成了一个通流截面，它对腔18始终是敞开的。向环形腔45，该削平被水平边48限制，这个边的位置是这样的，在图2示出的控制阀元件23位置中，由于第一密封面32紧靠到第一阀座36上，在腔18通过削平47到内槽44和从而继续通过压力通道12到压力腔之间产生了连接。压力腔9在阀元件23这个位置减压。只有在控制阀元件23轴向移动使第一密封面32升离第一阀座时，这个连接才结束，在这里，这个行程通过端面29靠置到封闭的壁上来限制。在这个运动过程中，控制边46压向限制边49并且以滑阀的功能关闭内槽44和环形腔45之间的连接。直到这个位置，削平的边48一直处于控制边46下面，这样，在腔18和环形腔45之间就没有连接，而且在这个位置中从燃油高压源流到压力腔9的燃油没有向腔18减压。
工作腔31通过一个减压通道50减压，减压通道轴向从工作腔31分出，并且具有限制流出比率的直径限制部分51。减压通道通到先导阀55的一个阀腔53里。先导阀55阀元件54的关闭体56在阀腔53里可移动，这个关闭体56位于一个挺杆57的端部，挺杆在喷油阀壳体5的一个导向孔58内被导行。先导阀的第一阀座60位于减压通道50通向阀腔53的入口处，在关闭体56上的第一密封面61在封闭体56的第一个移动位置同阀座靠置并且关闭通过减压通道50的流出。在封闭体56的与第一密封面61相反的一侧上，该封闭体具有第二个密封面62，它向挺杆57侧过渡到一个环形槽63，它在通过第二个阀座64通到阀腔53的导向孔58里围成了一个环形腔65，该环形腔始终与减压通道50的继续导通部分66相连接。在封闭体56的第二个位置中，它用其靠向第二个阀座64的第二个密封面62来中断减压通道50从阀腔53到减压通道继续导通部分66的连接。
在调节力以压力弹簧68的形式向关闭方向作用下，封闭体56被加载使其第二个密封面62靠向第二个阀座64。为此，压力弹簧68固定在喷油阀壳体和挺杆57上的弹簧座69之间。另一个活塞70对挺杆67作用，这个活塞70用其另一端限制一个液压腔71，该腔另一方面由一个伺服活塞72限制，它是压电传动装置73的一部分，在这里没有详细示出。要注意，液压腔61总是装有油。它这样用来调节行程变比，使伺服活塞72的调节面在横断面上大于另一个活塞70的调节面，因此，伺服活塞72的较小移动行程产生了另一个活塞70的较大移动行程并且可相应达到关闭体56的较大开启行程。特别是因此可以保证，关闭体56可以从第二个阀座64向第一阀座60运动，并在两个位置中密封关闭减压通道。此外，通过压电传动装置可以使关闭体56也能保持在中间位置，在这个位置使在两个阀座60和64上的通流保持开着，这样可通过减压通道50调节工作腔31的持久减压。
所说明的喷油阀的工作步骤如下：
在所示出的封闭体56位置中减压通道50已被关闭。在这种情况下，处于喷油压力下的燃油可以从高压燃油源13通过环形腔39、通道41和直径减小部分42到达工作腔31并且在那里同样形成相当于高压燃油源内压力的压力。这使得，控制阀元件23保持在所示出的位置，在这里，第一密封面32紧靠到第一阀座36上和从而中断了环形腔39和环形腔45之间的连接。因此，也没有高压燃油会从压力管40通过压力通道12到达压力腔9和使喷油阀元件2处于开启状态(开启位置)。在这种情况下，不进行喷油，喷油阀元件2由压力弹簧17向关闭方向的复位力作用下被保持在关闭位置。为了开始喷油，现在压电传动装置73励磁和使封闭体56运动离开第二个阀座64，这样工作腔31减压。这使得，控制阀元件23在例如可以是封闭元件上的一个被燃油压力加压的压力凸肩或者是一个没有另外示出的弹簧的复位力作用下这样移动，使其第一密封面32抬离第一阀座36并且在环形腔39通过直径减小部分34到环形腔45之间制造连接，这样，来自高压燃油源的燃油可以通过压力通道12到达压力腔9内。因此，使喷油阀元件2升离其阀座7，进行喷油。为了中断这次喷油或者结束喷油，必须使封闭体56重又靠到阀座60或者64上。在这一刻，由于通过通道41流入高压燃油在工作腔31里又形成原来的高压，这样控制阀元件23退回到第一阀座36上，因此阻止了燃油高压的进入，这导致了喷油的结束。在控制阀元件23的这个位置中，环形腔45通过削平47与腔18连接，这样可使压力腔9中的压力快速减压。这可以帮助快速关闭喷油阀元件。
关闭体56可以通过压电传动装置以各种不同的方式方法运动。在第一种方法中，压电传动装置73可以被励磁，关闭体56进行移动离开第一阀座64，随着减压通道50、66打开，工作腔31紧接着减压，然后，关闭体56用其第二个密封面61又靠到第二个阀座62上和重新关闭减压通道。在这个过程中，确切地说，工作腔31短时减压和紧接着使工作腔31内的压力又升到原来的值。这个结果是，当同样短时间地在压力管40和压力通道12之间制造连接时，控制阀元件23进行短时间运动，这可以进行短时间喷油。
紧接着喷油阀元件2立即重新关闭，因为由于重新关闭控制阀元件23阻止了压力管40和压力通道12之间的连接。一个这样短时间的喷油特别有利于达到柴燃机的预喷油。为了进行随后的主喷油，封闭体56到达两个阀座64和60之间的中间位置，这样工作腔31较长时间地保持减压和根据所属的主喷油量相应使喷油阀元件2也较长时间地升离其阀座。因此，为了先进行预喷油和随后进行主喷油，压电传动装置73被这样励磁，它首先使关闭体56离开第二个阀座64向第一阀座60移动，其结果是预喷油。紧接着，封闭体56退回到一个中间位置和为了结束主喷油最后又重新移到第二个阀座64上。因此，为了进行预喷油和主喷油，封闭体只进行唯一的往复运动，而且在高换向速率时传动装置所需的励磁能量比较低。由于这个结构，无惯性运动换向能量，借助于一个小控制阀来控制很短的喷油。

Claims (6)

1.具有燃油高压源(18)的内燃机喷油装置，通过一条压力管(40)使喷油阀(1)的压力腔(9)同燃油高压源相连接，喷油阀具有一个喷油阀元件(2)，在输入到压力腔(9)的高压燃油的影响下，该喷油阀元件(2)打开用于喷油的喷油孔(8)，高压燃油对喷油阀元件的压力凸肩(16)逆着复位力(17)产生作用，该阀元件(2)在压力腔(9)向减压通道(19)减压时被关闭，而且压力管(40)到压力腔(9)的连接和压力腔(9)同减压通道(19)的连接由一个电控的、作为3/2换向阀构成的、具有控制阀元件(23)的控制阀(24)来控制，其特征是，
控制阀元件(23)具有一个活塞部分(28)，它在一个导向孔(27)里可移动并且在那里用其端面(29)形成了一个通过一定流入截面(42)与具有高压力水平的压力源相连接的工作腔(31)的边界，该工作腔为了降低其压力和为了操纵控制阀元件(23)通过一个电控先导阀(55)经过一个减压通道(50)减压，并且由一个压电传动装置(73)来驱动先导阀的弹簧加载的阀元件(54)，而且该阀元件具有一个关闭体(56)，在关闭体的在移动方向上相互背着的侧面上各有一个密封面(61，62)，这两个密封面同两个阀座(60，64)配合作用，在这里，一个阀座(60)形成了通向容纳关闭体(56)的阀腔(53)的减压通道(50)进口的边界，另一个阀座(64)形成了一个又从阀腔(53)出来的减压通道(50)出口的边界，阀座(60，64)相互之间的间距这样大，在一定时间内通过在关闭体(56)从一个阀座(60，64)升离到关闭体(56)坐落到另一个阀座(60，64)上的整个行程上先导阀阀元件(54)可达到的移动速度来确定这个间距，出现工作腔(31)减压，这导致通过操作喷油阀元件(2)进行在这段时间内确定的喷油过程，在这里，为了控制大的主喷油量，关闭体(56)可以被带到两个阀座(60，64)之间的中间位置，通过持续保持这个中间位置来喷射主喷油量。
2.按照权利要求1所述的喷油装置，其特征是，
密封面(61，62)被构造为锥形。
3.按照权利要求2所述的喷油装置，其特征是，
关闭体(56)被安置在一个挺杆(57)的端部，挺杆另一端通过一个液压腔(71)同压电传动装置(73)相联。
4.按照权利要求3所述的喷油装置，其特征是，
挺杆(57)与一个密封面(62)相连的部分直径减小，并且在那里同导向挺杆(57)的、从阀座(64)出发的导向孔(58)一起限制成一个环形腔(65)，它是减压通道(50)的一部分，并且从包围环形腔(65)的导向孔(58)的壁起又继续接出减压通道(50)通向减压腔的一个继续导通部分(66)。
5.按照权利要求4所述的喷油装置，其特征是，
在减压通道(50)中最好在阀腔(53)上游构造一个直径限制部分(51)。
6.按照权利要求5所述的喷油装置，其特征是，
通向工作腔(31)的流入截面作为直径限制部分(42)在穿过活塞部分(28)、通到活塞端面(29)的通道(41)里构成，该通道(41)从包围控制阀元件(23)的、与具有高压力水平的压力源(13)相连接的环形腔(39)出发。
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