燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種用于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)（1），該燃料噴射系統(tǒng)包括：用于將燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃料噴射器（2），用于將燃料供給至噴射器（2）的噴射泵（3），每個(gè)噴射泵包括至少一個(gè)用于加壓待噴射的燃料的泵元件（5）。每個(gè)噴射器（2）通過燃料管線（4）連接到單獨(dú)的泵元件（5）?；亓鞴芫€（10）連接至燃料管線（4），回流管線（10）設(shè)置有用于控制燃料管線（4）中的燃料壓力的壓力控制閥（12）。該燃料噴射系統(tǒng)（1）設(shè)置有控制單元（29），該控制單元被配置成控制壓力控制閥（12）。
【專利說明】燃料噴射系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)。
[0002]燃料噴射泵在往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中用于定期地噴射加壓燃料進(jìn)入燃料噴射器并進(jìn)一步經(jīng)由燃料噴射器進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸。燃料噴射泵包括布置有往復(fù)式柱塞的燃料室，往復(fù)式柱塞的運(yùn)動(dòng)致使燃料壓力增加。燃料噴射泵包括至少一個(gè)燃料口，燃料從位于燃料室外部的進(jìn)口室通過燃料口被弓I入燃料室。該柱塞包括兩個(gè)控制邊緣，第一控制邊緣限定燃料噴射的起始時(shí)刻，第二控制邊緣限定噴射的結(jié)束時(shí)刻。當(dāng)位于柱塞的側(cè)面的第一控制邊緣在壓力室內(nèi)朝上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)而覆蓋燃料口的開口時(shí)，壓力室內(nèi)的燃料壓力增加并且加壓燃料從壓力室流向通到燃料噴射器的燃料管線。當(dāng)位于柱塞的側(cè)面的第二控制邊緣到達(dá)燃料口的開口并開啟燃料管道時(shí)，壓力室的壓力通過燃料口釋放到進(jìn)口室，并且燃料流向燃料噴射器的流動(dòng)結(jié)束。第二控制邊緣是螺旋形的，借此可通過使柱塞繞其縱軸旋轉(zhuǎn)而改變?nèi)剂蠂娚涞慕Y(jié)束時(shí)刻。
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種具有改進(jìn)的噴射壓力控制的燃料噴射系統(tǒng)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，該目的由本發(fā)明的第一方面實(shí)現(xiàn)。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)包括用于將燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃料噴射器、用于將燃料供給至噴射器的噴射泵，每個(gè)噴射泵包括至少一個(gè)用于加壓待噴射的燃料的泵元件。每個(gè)噴射器通過燃料管線連接到單獨(dú)的泵元件?；亓鞴芫€連接至燃料管線，回流管線設(shè)置有用于控制燃料管線中的燃料壓力的壓力控制閥。該燃料噴射系統(tǒng)還設(shè)置有控制單元，該控制單元被配置成控制壓力控制閥。
[0006]根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)范圍內(nèi)提供大的靈活性來控制噴射壓力。通過快速靈活的控制噴射壓力，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的燃料噴射速率控制以及低排放水平和燃料消耗需求而對(duì)噴射系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)化和成本的影響非常小。另外，根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)可以應(yīng)用到設(shè)置有傳統(tǒng)燃料噴射系統(tǒng)的不同類型的二沖程或四沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0007]下面將參照附圖以示例方式描述本發(fā)明，該附圖示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的燃料噴射系統(tǒng)的一部分。
[0008]該圖公開了用于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)I。發(fā)動(dòng)機(jī)可以是大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，或者兩沖程發(fā)動(dòng)機(jī)或者四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)。大型往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)在本文中是指可以例如用作船上或發(fā)電廠中的主輔助發(fā)動(dòng)機(jī)用于生產(chǎn)熱能和/或電能之類的發(fā)動(dòng)機(jī)。該燃料噴射系統(tǒng)I也可以被用在小型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0009]燃料噴射系統(tǒng)I包括用于將燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中的燃料噴射器2。此外，燃料噴射系統(tǒng)I包括用于通過燃料管線4將燃料供給到噴射器2的燃料噴射泵3。每個(gè)燃料噴射泵3包括至少一個(gè)用于加壓待噴射的燃料的泵元件5。圖中所示的燃料噴射泵3包括一個(gè)泵元件5，但其也可以包括兩個(gè)或更多個(gè)泵元件。泵元件5包括布置有往復(fù)式柱塞7的燃料室6。為了清楚起見，該圖僅示出了一個(gè)燃料噴射器2和一個(gè)燃料噴射泵3，雖然燃料噴射系統(tǒng)I包括多個(gè)燃料噴射器2和燃料噴射泵3。每個(gè)燃料噴射器2通過燃料管線4連接到各自的泵元件5。在圖中以局部剖視圖示出了燃料噴射泵3。[0010]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，柱塞7在燃料室6中往復(fù)運(yùn)動(dòng)。柱塞7的往復(fù)運(yùn)動(dòng)致使燃料室6中的燃料加壓。柱塞7的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過可旋轉(zhuǎn)的凸輪軸9的凸輪8產(chǎn)生。柱塞7借助彈簧(未不出)壓靠凸輪8。
[0011]泵元件5具有一個(gè)或多個(gè)用于從燃料室6中移除加壓燃料的出口孔15。從出口孔15通向燃料噴射器2的燃料管線4設(shè)置有主流動(dòng)閥16，當(dāng)燃料室6內(nèi)的壓力超過預(yù)定極限值時(shí)主流動(dòng)閥16開啟，并且當(dāng)燃料室6內(nèi)的壓力減少至低于該極限值時(shí)主流動(dòng)閥16關(guān)閉。主流動(dòng)閥16是止回閥，也就是說，它允許從燃料室6朝向燃料噴射器2的流動(dòng)，但防止從燃料噴射器2朝向燃料室6的流動(dòng)。
[0012]主體部17繞泵元件5布置。進(jìn)口室18布置在主體部17和泵元件5之間。進(jìn)口室18是環(huán)形的。該進(jìn)口室18經(jīng)由供給管線19連接至燃料源，例如燃料箱11。供給管線19設(shè)置有泵20，以用于將燃料從燃料源供給到進(jìn)口室18中。進(jìn)口室18經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)燃料口 21連接到燃料室6。燃料回流管線22從進(jìn)口室18引回到燃料源11。該燃料回流管線22設(shè)置有調(diào)節(jié)閥30以調(diào)節(jié)燃料回流管線22中的燃料壓力。
[0013]柱塞7包括定位在柱塞7的側(cè)面的第一控制邊緣23。該第一控制邊緣23確定燃料噴射的起始時(shí)刻。第二控制邊緣24也定位于柱塞7的側(cè)面。第二控制邊緣24確定燃料噴射的結(jié)束時(shí)刻。第二控制邊緣24位于第一控制邊緣23的下方。第二控制邊緣24是螺旋形的，借此可通過使柱塞7繞其縱軸線25旋轉(zhuǎn)而改變?nèi)剂蠂娚涞慕Y(jié)束時(shí)刻。在柱塞7的側(cè)面設(shè)置有在柱塞7的縱軸線25的方向上延伸的縱向凹槽26。
[0014]噴射泵3還包括致動(dòng)器27，該致動(dòng)器27用于使柱塞7繞其縱軸線旋轉(zhuǎn)并因此調(diào)節(jié)燃料噴射的結(jié)束時(shí)刻和噴射的持續(xù)時(shí)間。該致動(dòng)器27例如包括繞柱塞桿布置的齒輪和與其協(xié)作的齒條。齒條的縱向運(yùn)動(dòng)使柱塞7繞其縱軸線25旋轉(zhuǎn)。
[0015]每個(gè)噴射器2通過燃料管線4流動(dòng)連接至單獨(dú)的泵元件5。回流管線10連接到每個(gè)燃料管線4，以用于從燃料管線4排出燃料?；亓鞴芫€10可以與燃料箱11流動(dòng)連通。每個(gè)回流管線10設(shè)置有用于控制燃料管線4中的燃料壓力的壓力控制閥12?；亓鞴芫€10還設(shè)有輸送閥13，該輸送閥安裝在壓力控制閥12的下游。輸送閥13是止回閥，輸送閥13布置成當(dāng)在壓力控制閥12和輸送閥13之間回流管線10中的壓力超過預(yù)定極限值時(shí)開啟，當(dāng)所述壓力減小至低于該極限值時(shí)關(guān)閉。燃料管線4設(shè)置有用于測(cè)量燃料管線4中的燃料壓力的壓力傳感器14。該壓力傳感器14安裝在回流管線10的分支點(diǎn)的下游處。
[0016]燃料噴射系統(tǒng)I設(shè)置有控制單元29，其被配置成控制壓力控制閥12。燃料管線4的壓力傳感器14的測(cè)量數(shù)據(jù)傳送到控制單元29。壓力控制閥12能被以脈寬調(diào)制控制(PWM)方式控制，其中壓力控制閥12的致動(dòng)器的控制信號(hào)由PWM技術(shù)生成。在PWM中，通過在開啟和關(guān)閉至致動(dòng)器的供給之間快步切換開關(guān)而控制供給到致動(dòng)器的控制電壓(或電流)的平均值。與開關(guān)關(guān)閉時(shí)期相比開關(guān)開啟時(shí)期越長，供給到致動(dòng)器的功率越高。另選地，也可以使用其它的控制技術(shù)。
[0017]所述控制可以基于閉環(huán)或開環(huán)控制。在閉環(huán)控制中，控制單元29基于壓力傳感器14的壓力測(cè)量值控制壓力控制閥12的運(yùn)轉(zhuǎn)。該控制可以基于在噴射發(fā)生期間燃料管線4中的最大壓力測(cè)量值?？刂茊卧?9將測(cè)量到的壓力值與參考值對(duì)比，并控制壓力控制閥12，使得測(cè)量到的壓力值接近參考值。
[0018]在開環(huán)控制中，控制單元29配備有燃料壓力矩陣，該矩陣限定了燃料管線4中的燃料壓力的參考值以及對(duì)應(yīng)的壓力控制閥12位置?？刂茊卧?9配置成基于燃料壓力值矩陣的參考值控制壓力控制閥12。
[0019]在閉環(huán)控制和開環(huán)控制二者中，燃料壓力的參考值都取決于發(fā)動(dòng)機(jī)控制戰(zhàn)略。該參考值可以被定義為例如某一發(fā)動(dòng)機(jī)速度和/或負(fù)載或排放水平的一個(gè)參數(shù)。
[0020]燃料噴射泵3的運(yùn)轉(zhuǎn)在下面將更詳細(xì)地描述。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，凸輪軸9和凸輪8繞凸輪軸的旋轉(zhuǎn)軸線28旋轉(zhuǎn)。燃料通過泵20從燃料箱11供給到進(jìn)口室18中。當(dāng)柱塞7處于其下止點(diǎn)時(shí)，燃料從進(jìn)口室18經(jīng)由燃料口 21流進(jìn)燃料室6。柱塞7在燃料室6內(nèi)開始向上運(yùn)動(dòng)，也就是說朝上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。第一控制邊緣23覆蓋燃料口 21的開口。此后，向上運(yùn)動(dòng)的柱塞7對(duì)燃料室6中的燃料加壓。當(dāng)燃料室6內(nèi)的燃料壓力超過主流動(dòng)閥16的開啟壓力時(shí)，燃料流過出口孔15和主流動(dòng)閥16進(jìn)入燃料管線4和燃料噴射器2?？刂茊卧?9控制壓力控制閥12使得燃料管線4中的燃料壓力能被調(diào)節(jié)。當(dāng)壓力控制閥12開啟時(shí)，部分燃料從燃料管線4流過壓力控制閥12和輸送閥13流向燃料箱11。
[0021]在閉環(huán)控制中，由壓力傳感器14測(cè)量燃料管線4中的燃料壓力?？刂茊卧?9將測(cè)量到的壓力值和參考值相比較，并且控制壓力控制閥12，使得燃料管線4中測(cè)量到的壓力值接近參考值。在開環(huán)控制中，控制單元29基于燃料壓力值矩陣的參考值控制壓力控制閥12。
[0022]燃料持續(xù)流進(jìn)燃料管線4和燃料噴射器2直到柱塞7的第二控制邊緣24到達(dá)燃料口 21的開口并開啟該開口。因此燃料室6中的燃料壓力經(jīng)由柱塞7的側(cè)面上的縱向凹槽26和燃料口 21釋放到進(jìn)口室18中。主流動(dòng)閥16和輸送閥13關(guān)閉。
[0023]柱塞7到達(dá)其上止點(diǎn)并隨后開始在燃料室6中向下運(yùn)動(dòng)。第二控制邊緣24再次覆蓋燃料口 21的開口。在下止點(diǎn)附近，第一控制邊緣23到達(dá)燃料口 21的開口并且開啟該開口，燃料經(jīng)由燃料口 21流入燃料室6。柱塞7到達(dá)其下止點(diǎn)并在該處停留片刻，燃料借此經(jīng)由燃料口 21流入燃料室6。
[0024]當(dāng)柱塞7繞其縱軸線25旋轉(zhuǎn)時(shí)，第二控制邊緣24的位置相對(duì)于燃料口 21的開口發(fā)生改變。因此，朝其上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的柱塞的第二控制邊緣更早或更晚到達(dá)燃料口 21的開口，燃料噴射時(shí)刻相應(yīng)地結(jié)束得更早或更晚。因此，燃料噴射的結(jié)束時(shí)刻可以被延遲或提前。燃料噴射的持續(xù)時(shí)間可以通過使柱塞7繞其縱軸線25旋轉(zhuǎn)而被改變。
【權(quán)利要求】
1.一種用于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)(1)，該燃料噴射系統(tǒng)包括: -燃料噴射器(2 )，所述噴射器用于將燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中， -噴射泵(3 )，所述噴射泵用于將燃料供給至所述噴射器(2 )，每個(gè)噴射泵(3 )包括至少一個(gè)用于加壓待噴射的燃料的泵元件(5)，其中，每個(gè)噴射器(2)通過燃料管線(4)連接至單獨(dú)的泵元件(5)， 其特征在于，回流管線(10)連接至所述燃料管線(4)，所述回流管線(10)設(shè)置有用于控制所述燃料管線(4)中的燃料壓力的壓力控制閥(12)，并且所述燃料噴射系統(tǒng)(I)設(shè)置有控制單元(29 )，所述控制單元被配置成控制所述壓力控制閥(12 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料管線(4)設(shè)置有壓力傳感器(14)以測(cè)量所述燃料管線(4)中的燃料壓力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(29)被配置成基于所述壓力傳感器(14)測(cè)量到的壓力來控制所述壓力控制閥(12)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(29)被布置成將測(cè)量到的壓力值與參考值相比較，并且控制所述壓力控制閥(12)，使得測(cè)量到的壓力值接近該參考值。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述控制單元(29)設(shè)置有燃料壓力值矩陣，該燃料壓力值矩陣用于限定所述燃料管線(4)中的燃料壓力的參考值，并且所述控制單元(29 )被配置成基于所述參考值控制所述壓力控制閥(12 )。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述回流管線(10)設(shè)置有安裝在所述壓力控制閥(12)下游的輸送閥(13)，所述輸送閥(13)是止回閥并布置成在所述回流管線(10)中的壓力超過預(yù)定極限時(shí)開啟。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力控制閥(12)被以脈寬調(diào)制控制方式控制。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料泵的泵元件(5 )包括燃料室(6 )和布置在所述燃料室(6 )中的往復(fù)式柱塞(7 )、布置成與所述燃料室(6 )流體連通的用于燃料的燃料口( 21)和出口孔(15 )。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述柱塞(7)包括確定燃料噴射的起始時(shí)刻的第一控制邊緣(23)和確定燃料噴射的結(jié)束時(shí)刻的第二控制邊緣(24)。
【文檔編號(hào)】F02D41/38GK103620199SQ201280030920
【公開日】2014年3月5日 申請(qǐng)日期:2012年6月15日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月23日
【發(fā)明者】G·卡普托, P·斯克羅科 申請(qǐng)人:瓦錫蘭芬蘭有限公司