燃油噴射器的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及燃油噴射器。提供了與控制燃油噴射器的燃油噴射量有關(guān)的各種實(shí)施方式。在一個(gè)實(shí)施方式中，內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射器包括燃油供應(yīng)通道、包含氣門(mén)桿的噴嘴閥和驅(qū)動(dòng)噴嘴閥的驅(qū)動(dòng)器。噴嘴閥和燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁形成第一流動(dòng)橫截面和大于第一流動(dòng)橫截面的至少一個(gè)第二流動(dòng)橫截面。
【專(zhuān)利說(shuō)明】燃油噴射器
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求2012年7月12日提交的德國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)102012212177.3的優(yōu)先權(quán)，其整體內(nèi)容在此通過(guò)引用并入，用于全部目的。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)涉及內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射器，特別用于汽油或柴油燃燒型發(fā)動(dòng)機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0004]燃油噴射器用于噴射燃油到內(nèi)燃機(jī)一特別是汽油或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一的燃燒室或進(jìn)氣管。其目的是在短的可用時(shí)間段內(nèi)在高壓下噴出精確測(cè)量的燃油量，和干凈利落地關(guān)閉噴射器或噴嘴。燃油量可以根據(jù)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速在足夠大小量的范圍內(nèi)變化，并暫時(shí)地遵循動(dòng)態(tài)負(fù)荷變化。所噴射的燃油量的計(jì)量可以在所謂的彈性(ballistic)噴射器模式中預(yù)先確定，在該彈性噴射器模式中，閥采取關(guān)閉位置和全沖程噴射器模式之間的中間位置。預(yù)先確定燃油量的另一方法是預(yù)先確定在全沖程噴射器模式中的打開(kāi)時(shí)間。因此，在低速度和負(fù)荷下，非常小的燃油量可以被計(jì)量并且也被可靠地霧化。此外，在噴射過(guò)程中燃油可被計(jì)量具有小的噪聲，以便限制發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲發(fā)出(noise emission)。通常使用所謂的阻塞環(huán)切口間隙來(lái)計(jì)量小的燃油量。另一方法包括在燃油泄漏管線(xiàn)中的緩沖器裝置，該緩沖器裝置通過(guò)減緩燃油的流出緩沖針形閥的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)低的打開(kāi)程度。
[0005]DE 3041018公開(kāi)了一種噴射器噴嘴配置，包括可以通過(guò)燃油的高壓脈沖打開(kāi)的針形閥。阻風(fēng)門(mén)安裝在噴射器噴嘴的殼體中在壓力室和彈簧室之間。這種方法具有比上述方法更小的延遲，但在此，燃油量控制的動(dòng)態(tài)和精確度可以導(dǎo)致增加的燃油消耗和功率損失。特別地，這種阻風(fēng)裝置(choke device)不能以有針對(duì)性的方式被控制，并且不能為燃燒型發(fā)動(dòng)機(jī)的所有操作負(fù)荷類(lèi)型供應(yīng)最佳的燃油量。
[0006]EP 0240693 BI公開(kāi)了一種噴射器噴嘴配置，其中針形閥的行程可以由末端擋塊(end stop)限制,并且緩沖擋塊(damping stop)可被置于中間以減少末端擋塊噪聲。可以執(zhí)行預(yù)噴射階段和主噴射階段，向二者分配閥的預(yù)沖程和主沖程，以便實(shí)現(xiàn)較低的燃燒噪聲。在預(yù)沖程階段，燃油壓力僅需要克服復(fù)位彈簧的關(guān)閉力。此外，針形閥的提升遇到來(lái)自壓在閥上的額外的輔助活塞后面的(較低)燃油壓力的額外阻力。
[0007]WO 94/03720 Al公開(kāi)了以與上述類(lèi)似的方式作用的方法，并且主要目的是通過(guò)預(yù)沖程閥階段減少燃燒噪聲。
[0008]此外，為了更精細(xì)地調(diào)節(jié)燃油壓力，首先通常高的要求可能被施加在實(shí)際的噴射泵控制上。因此，也已經(jīng)開(kāi)發(fā)了具有共用高壓蓄壓器的噴射系統(tǒng)，例如已知為共軌。這些可以配備有較簡(jiǎn)單的高壓泵，并且噴射器階段和量通過(guò)驅(qū)動(dòng)工具——通常是電動(dòng)機(jī)械的——控制，該驅(qū)動(dòng)工具被置于每個(gè)噴射噴嘴中，并通常由電子控制器控制。這樣的共軌配置通?？砂惭b有上面所述的噴射器噴嘴。
[0009]然而，本發(fā)明的發(fā)明人已經(jīng)確定了所有這些方法的一些潛在問(wèn)題。例如，在每個(gè)方法中，噴射噴嘴的動(dòng)態(tài)工作范圍(DWR)太小，并且燃油量控制——特別是在低和高燃油流量階段——的精確性可能不合適。特別地，上述方法不能足夠精確地區(qū)分小的和大的燃油量的控制階段。這樣的不精確燃油計(jì)量可能在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速下增加燃油消耗，以及降低在所有負(fù)荷情況中的工作效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]因此，在一個(gè)實(shí)例中，通過(guò)內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射器可以至少部分地解決上述一些問(wèn)題，其包括燃油供應(yīng)通道、包含氣門(mén)桿的噴嘴閥。噴嘴閥和燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁可形成第一流動(dòng)橫截面和大于第一流動(dòng)橫截面的至少一個(gè)第二流動(dòng)橫截面。燃油噴射器可進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)器以便驅(qū)動(dòng)噴嘴閥。
[0011]通過(guò)放置噴嘴閥在具有第一較小流動(dòng)橫截面的第一流動(dòng)橫截面區(qū)域中，這個(gè)兩級(jí)燃油噴射器可在低流量操作點(diǎn)過(guò)程中非常精確地計(jì)量燃油。此外，隨著燃油流量需求增加，噴嘴閥可置于具有大于第一流動(dòng)橫截面的第二較大流動(dòng)橫截面的第二流動(dòng)橫截面區(qū)域中，以達(dá)到滿(mǎn)足在發(fā)動(dòng)機(jī)操作范圍的需求的流量。以這種方式，燃油噴射器可在低流量條件下提供精確計(jì)量的燃油，同時(shí)滿(mǎn)足在高流量條件下的最高需求。換句話(huà)說(shuō)，相對(duì)于現(xiàn)有配置，可增加燃油噴射器的動(dòng)態(tài)流量控制范圍。此外，可以實(shí)現(xiàn)低燃油流量和高燃油流量之間的充分區(qū)別，并可減少對(duì)提供精確計(jì)量的燃油粘度的依賴(lài)。
[0012]應(yīng)當(dāng)理解，提供以上
【發(fā)明內(nèi)容】
是為了以簡(jiǎn)化形式介紹在【具體實(shí)施方式】中進(jìn)一步描述的概念選擇。其不是為了明確要求保護(hù)主題的關(guān)鍵或必要的特征，本主題的范圍僅由所附權(quán)利要求限定。而且，要求保護(hù)的主題不限于解決上述或在本公開(kāi)任何部分所述的任何缺點(diǎn)的執(zhí)行方式。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0013]參照附圖，通過(guò)閱讀非限制性實(shí)施方式的下列詳細(xì)描述，將更好地理解本公開(kāi)的主題，其中:
[0014]圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的第一實(shí)施方式在關(guān)閉的操作位置中的燃油噴射器的示意性橫截面視圖。
[0015]圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的取決于燃油噴射器的噴嘴閥的沖程位置的燃油通過(guò)量和液壓流動(dòng)阻力的理想化曲線(xiàn)。
[0016]圖3示出了根據(jù)本公開(kāi)的第二實(shí)施方式在關(guān)閉的操作位置中的燃油噴射器的示意性橫截面視圖。
[0017]圖4示出了在部分打開(kāi)的操作位置中的圖3的燃油噴射器的示意性橫截面視圖。
[0018]圖5示出了在完全打開(kāi)的操作位置中的圖3的燃油噴射器的示意性橫截面視圖。
[0019]圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)實(shí)施方式的用于控制燃油噴射器的燃油噴射量的方法的實(shí)施方式。
【具體實(shí)施方式】
[0020]提供了用于控制燃油噴射器的燃油噴射量的各種系統(tǒng)和方法。更具體地，本描述涉及包括兩級(jí)開(kāi)口的燃油噴射器，兩級(jí)開(kāi)口根據(jù)低流量級(jí)別和高流量級(jí)別釋放燃油，液壓地、機(jī)械地或電子地實(shí)現(xiàn)。具體地，燃油噴射器可包括具有第一流動(dòng)橫截面的第一流動(dòng)橫截面區(qū)域，以在低燃油流量條件下精確地計(jì)量燃油。此外，燃油噴射器可包括具有大于第一橫截面的第二橫截面的第二流動(dòng)橫截面區(qū)域，以在達(dá)到和包括最大燃油通過(guò)量的高燃油流量條件下精確地計(jì)量燃油。以這種方式，相對(duì)于現(xiàn)有配置可增加燃油噴射器的動(dòng)態(tài)流量控制范圍。
[0021]應(yīng)當(dāng)指出的是，在隨后的說(shuō)明中單獨(dú)列出的特征可以以任何任意的、技術(shù)上合理的方式進(jìn)行結(jié)合，并構(gòu)成本公開(kāi)的進(jìn)一步實(shí)施方式。在不同附圖中，相同部件可采用相同附圖標(biāo)記，因此，這些通常只描述一次。
[0022]圖1示出了根據(jù)本公開(kāi)的燃油噴射器I的第一實(shí)施方式的示意性側(cè)橫截面視圖。燃油噴射器I可配置為向內(nèi)打開(kāi)的噴射器，并示出在關(guān)閉操作位置中。燃油噴射器I包括殼體8。在殼體8中，可提供用于在預(yù)先確定的或可預(yù)先確定的壓力下供應(yīng)燃油的燃油供應(yīng)通道2。燃油供應(yīng)通道2開(kāi)口到噴嘴開(kāi)口 6，噴嘴開(kāi)口 6在來(lái)自復(fù)位元件的力的作用下由噴嘴閥7通過(guò)氣門(mén)桿9關(guān)閉。在所圖解的實(shí)施方式中，噴嘴閥的關(guān)閉表面是圓錐形的。這種形狀僅示出作為一個(gè)實(shí)例，且應(yīng)當(dāng)理解的是，關(guān)閉表面可采取其他形式。作為另一實(shí)例，噴嘴閥的關(guān)閉表面可采取球形的形式。
[0023]噴嘴閥7具有線(xiàn)性氣門(mén)桿9，其被導(dǎo)入在形成于殼體8的導(dǎo)向孔中，其中垂直運(yùn)動(dòng)(在繪圖平面中看)是可能的。殼體8僅高度示意性示出為一個(gè)整件的實(shí)例，并且明顯實(shí)用的設(shè)計(jì)可能需要?dú)んw的分割，以便可以實(shí)現(xiàn)組裝。
[0024]在所圖解的實(shí)施方式中，燃油供應(yīng)通道2不具有恒定的橫截面，但在第一流動(dòng)橫截面區(qū)域3中形成第一流動(dòng)橫截面和在第二流動(dòng)橫截面區(qū)域5中形成第二流動(dòng)橫截面。在燃油供應(yīng)通道2的內(nèi)壁和噴嘴閥7的氣門(mén)桿9之間形成第一和第二橫截面。第二流動(dòng)橫截面大于第一流動(dòng)橫截面，并且因此第二流動(dòng)橫截面區(qū)域3大于第一流動(dòng)橫截面區(qū)域5。在本實(shí)例中，第二流動(dòng)橫截面區(qū)域以相同的橫截面繼續(xù)預(yù)先確定的長(zhǎng)度，直至臺(tái)階(step)4。該臺(tái)階可由突出部或收縮部形成。在臺(tái)階4后，燃油供應(yīng)通道具有較小的預(yù)先確定的橫截面并延伸超過(guò)第一較小的流動(dòng)橫截面區(qū)域5，直到其再次收縮到噴嘴開(kāi)口 6內(nèi)。
[0025]通過(guò)使用可以以許多方式實(shí)施的驅(qū)動(dòng)器20，噴嘴閥7可以經(jīng)由氣門(mén)桿9抵抗復(fù)位元件(例如，復(fù)位彈簧)的力作用垂直地(在繪圖平面中看)被移動(dòng)、優(yōu)選地被提高。例如，驅(qū)動(dòng)器20可包括通過(guò)改變?nèi)加蛪毫σ簤旱仳?qū)動(dòng)燃油噴嘴閥的高壓燃油系統(tǒng)。作為另一實(shí)例，噴嘴閥可由驅(qū)動(dòng)器20機(jī)械地、電動(dòng)機(jī)械地或電子地驅(qū)動(dòng)，并且驅(qū)動(dòng)器可由從控制器22提供的電信號(hào)控制。在這樣的配置中，噴射器系統(tǒng)可具有基本上恒定的燃油壓力。
[0026]在圖1中示出為Hl和H2的兩個(gè)沖程位置中驅(qū)動(dòng)器可允許噴嘴閥7的有區(qū)別的提升(lift)。在噴嘴閥置于Hl處的縮短的沖程或部分沖程過(guò)程中，燃油遇到具有其較高液壓流動(dòng)阻力的第一較小流動(dòng)橫截面區(qū)域5，這限制了在預(yù)先確定的時(shí)間段內(nèi)噴嘴閥7僅部分打開(kāi)期間可以從噴嘴噴出的燃油量。
[0027]如果每次噴射過(guò)程需要較大燃油量，驅(qū)動(dòng)器20放置噴嘴閥7上至預(yù)先確定的最大沖程一H2處的全沖程。在H2處的全沖程期間，燃油遇到具有其相應(yīng)的較小液壓流動(dòng)阻力的第二較大流動(dòng)橫截面區(qū)域3，這因此增加了在預(yù)先確定的時(shí)間段內(nèi)噴嘴閥7的全打開(kāi)期間可以從噴嘴噴出的最大燃油量。通過(guò)在較低流量條件期間放置噴嘴閥在第一區(qū)域中，和在較高流量條件下放置噴嘴閥在第二較大區(qū)域中，燃油噴射器的動(dòng)態(tài)工作范圍相對(duì)于具有單一橫截面區(qū)域的燃油噴射器配置可顯著地更寬。結(jié)果，例如對(duì)于怠速或在低發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下，通過(guò)噴嘴閥7在Hl處縮短的沖程中的操作，可以更加精確地實(shí)施較小的燃油量，并且通過(guò)操作噴嘴閥7接近或在最大沖程H2中，例如在全負(fù)荷或全加速上更快、更有效地實(shí)施大的燃油量。
[0028]在一些實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)器20可包括額外的沖程限制裝置，以限制噴嘴閥的沖程行程到縮短的沖程或部分沖程。沖程限制裝置可如此形成，使得通過(guò)由背壓液壓地作用在閥噴嘴表面上的力，其增加提升噴嘴閥所必需的燃油壓力，以便由燃油壓力調(diào)節(jié)的噴射器泵裝置可以通過(guò)較低壓力控制與最大沖程或全沖程的位置范圍不同的部分沖程的位置范圍。例如，提供額外的沖程限制裝置，使得噴嘴閥的撞擊面和復(fù)位元件之間的輔助活塞受到來(lái)自低壓力管道的液壓力。
[0029]在一個(gè)實(shí)例中，沖程限制裝置可包括配置為接收由燃油供應(yīng)通道中的燃油的背壓液壓作用的力的噴嘴閥的表面，該表面的形狀為引起對(duì)表面的燃油壓力增加，以提升噴嘴閥。噴射泵裝置可由燃油壓力調(diào)節(jié)，以通過(guò)較低壓力與噴嘴閥的全沖程的位置范圍不同地控制噴嘴閥的部分沖程的位置范圍。
[0030]在一些實(shí)施例中，額外的沖程限制裝置可以形成為施加獨(dú)立于燃油壓力的力并且由控制器控制的機(jī)械的、電動(dòng)機(jī)械的或電子的額外驅(qū)動(dòng)裝置。這樣的裝置能夠以有針對(duì)性地方式控制與最大沖程或全沖程的位置范圍不同的縮短的沖程或部分沖程的位置范圍，由此可以處理來(lái)自共用高壓蓄壓器的基本上恒定的高燃油壓力。因此該實(shí)施方式允許在目前廣泛使用的和有利的共軌噴射系統(tǒng)中使用燃油噴射器。
[0031 ] 在一個(gè)實(shí)例中，沖程限制裝置可包括機(jī)械的、電動(dòng)機(jī)械的或電子的驅(qū)動(dòng)裝置，其施加獨(dú)立于燃油壓力的力來(lái)調(diào)整噴嘴閥?？刂破骺膳渲脕?lái)控制驅(qū)動(dòng)裝置，以控制與噴嘴閥的全沖程的位置范圍不同的噴嘴閥的部分沖程的位置范圍。
[0032]在一些實(shí)施例中，取決于在兩個(gè)階段的每一個(gè)中所使用的控制方法和所使用的驅(qū)動(dòng)器類(lèi)型，燃油噴射器I可以在縮短的沖程Hl和全沖程H2 二者中彈性地操作，或在每個(gè)沖程位置Hl和H2處具有由任選的擋塊進(jìn)行的全沖程操作。也可以在無(wú)中間擋塊的情況下在縮短的沖程位置Hl處進(jìn)行噴嘴閥7的彈性操作。以這種方式，燃油噴射器允許在可以成為顯著地更寬的動(dòng)態(tài)流量控制范圍上靈活設(shè)計(jì)操作過(guò)程。
[0033]在一個(gè)實(shí)例中，用于內(nèi)燃機(jī)——特別是用于柴油或汽油的燃燒型發(fā)動(dòng)機(jī)——的燃油噴射器I具有殼體，其帶有開(kāi)口到噴嘴開(kāi)口的燃油供應(yīng)通道、帶有與燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁形成流動(dòng)橫截面的氣門(mén)桿的噴嘴閥一其中噴嘴閥關(guān)閉或打開(kāi)噴嘴開(kāi)口、驅(qū)動(dòng)噴嘴閥的驅(qū)動(dòng)構(gòu)件和作用在噴嘴閥上的復(fù)位元件，具體是復(fù)位彈簧。此外，可以提供噴嘴閥的全沖程或最大沖程的全沖程限制和用于縮短的沖程一即噴嘴閥的部分沖程一的在其之間作用的額外的沖程限制裝置。
[0034]與具有單一橫截面的配置相比，燃油噴射器I的動(dòng)態(tài)工作范圍被特別有效地加寬。在一個(gè)實(shí)例中，噴嘴閥的氣門(mén)桿和/或燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁形成至少兩個(gè)流動(dòng)橫截面，具體通過(guò)收縮部(constriction)和/或形成為凹陷部(recess)和/或形成為突出部(protrusion)的臺(tái)階，即，形成第一較小的和第二較大的流動(dòng)橫截面。因此，在噴嘴閥的低打開(kāi)程度下，第一較小流動(dòng)橫截面區(qū)域限制燃油流量。當(dāng)噴嘴閥被進(jìn)一步打開(kāi)時(shí)，第二較大流動(dòng)橫截面區(qū)域允許較大的燃油流量。因此，至少兩個(gè)流動(dòng)橫截面區(qū)域的橫截面面積的大小和形式構(gòu)成用于按照需要調(diào)整燃油流量的動(dòng)態(tài)的簡(jiǎn)單構(gòu)造。另外，在燃油噴射器中可以提供兩個(gè)以上(例如，三個(gè)或四個(gè)或更多)的流動(dòng)橫截面。此外，在圖解的實(shí)施方式中，因?yàn)榈谝惠^小流動(dòng)橫截面在部分沖程的位置范圍內(nèi)形成和第二較大流動(dòng)橫截面在噴嘴閥的全沖程的位置范圍內(nèi)形成，所以燃油的流量實(shí)現(xiàn)了小的和大的燃油噴射量的兩個(gè)不同的動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)。
[0035]圖2示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式取決于燃油噴射器的噴嘴閥的沖程位置的燃油通過(guò)量和液壓流動(dòng)阻力的理想化曲線(xiàn)。X軸表示噴嘴閥的沖程高度和Q軸表示與燃油通過(guò)量和液壓流動(dòng)阻力成比例起作用的有效燃油通道橫截面。
[0036]以高度理想化的方式，很明顯，在縮短的沖程階段或部分沖程Hl期間，具有其低梯度的較平坦的第一曲線(xiàn)段A描繪了較小的有效燃油通道橫截面Q1。在通過(guò)沖程位置Hl后，曲線(xiàn)轉(zhuǎn)變成第二曲線(xiàn)段B并且迅速變得更陡，從而描繪了顯著擴(kuò)大的有效燃油流動(dòng)橫截面Q2。通過(guò)指定兩個(gè)橫截面的比例和絕對(duì)值，可以預(yù)先確定所需的控制動(dòng)態(tài)和寬度。與曲線(xiàn)段A和B相比，第二理想曲線(xiàn)C示出了不具有兩個(gè)不同流動(dòng)橫截面區(qū)域的常規(guī)燃油噴射器的較小動(dòng)態(tài)工作范圍。
[0037]在一些實(shí)施例中，在沖程位置Hl、H2處從橫截面Ql到Q2和氣門(mén)座的轉(zhuǎn)換——而不是在臺(tái)階4處的突然轉(zhuǎn)換——可以連續(xù)形成，例如示為圓錐形。噴嘴開(kāi)口 6的大小是明顯預(yù)先確定的，使得其允許在全沖程位置H2中的最大燃油通過(guò)量。
[0038]圖3描繪了根據(jù)本公開(kāi)的燃油噴射器I的第二實(shí)施方式的示意性側(cè)橫截面視圖。燃油噴射器I可配置成向外打開(kāi)的噴射器，并示出在關(guān)閉操作位置中。在此實(shí)施方式中，流動(dòng)橫截面(即，第一較小流動(dòng)橫截面5和第二較大流動(dòng)橫截面3)由每一個(gè)都具有較小和較大氣門(mén)座的兩個(gè)噴嘴閥實(shí)施。
[0039]在此實(shí)施方式中，兩個(gè)閥都形成為向外打開(kāi)，盡管應(yīng)該注意在不背離本公開(kāi)的范圍的情況下，向內(nèi)打開(kāi)設(shè)計(jì)也是可行的。這里的向外打開(kāi)意思是為了打開(kāi)，閥從其氣門(mén)座向外移出噴嘴閥的殼體。相比之下，圖1中描述了向內(nèi)打開(kāi)的閥，其中為了打開(kāi)，閥被拉入殼體的內(nèi)部。
[0040]第一噴嘴閥7被形成為具有氣門(mén)桿9的外閥，在殼體8的噴嘴開(kāi)口 6中向外打開(kāi)，在關(guān)閉狀態(tài)由復(fù)位元件——例如，預(yù)先張緊的彈簧——保持，緊密地密封在形成在噴嘴開(kāi)口 6中的其氣門(mén)座中。第二噴嘴閥被形成為具有氣門(mén)桿10的內(nèi)閥11，并被可移動(dòng)地布置在形成在噴嘴閥7中的腔體17中。腔體17的尺寸是這樣的，使得預(yù)先確定的距離和因此流動(dòng)橫截面形成在腔體17的內(nèi)壁和氣門(mén)桿10之間。因此，為內(nèi)閥形成額外的燃油供應(yīng)通道17，其例如通過(guò)噴嘴閥上部區(qū)域中的至少一個(gè)開(kāi)口 12被連接到主燃油供應(yīng)通道2，以便當(dāng)內(nèi)閥11打開(kāi)時(shí)燃油可以流入該中間空間并通過(guò)該中間空間。
[0041]如此在腔體中形成的燃油供應(yīng)通道17的橫截面可以對(duì)應(yīng)于具有第一橫截面的第一小的流動(dòng)橫截面區(qū)域。在一些情況下，在打開(kāi)內(nèi)閥11后，可以形成第一小的流動(dòng)橫截面作為流動(dòng)橫截面5 (如圖4中所示)。在這兩種情況下，相對(duì)狹窄地形成的燃油供應(yīng)通道17和/或打開(kāi)的內(nèi)閥11形成預(yù)先確定的第一較高流動(dòng)阻力，其中第一較高流動(dòng)阻力被設(shè)計(jì)用于在怠速或在低負(fù)荷期間以小的通過(guò)量精細(xì)計(jì)量供應(yīng)燃油。
[0042]圖4示出了在部分打開(kāi)操作位置中的圖3的燃油噴射器的第二實(shí)施方式的示意性側(cè)橫截面視圖。為了驅(qū)動(dòng)具有氣門(mén)桿10的內(nèi)閥11，這里僅提供螺線(xiàn)管驅(qū)動(dòng)器14作為一個(gè)實(shí)例，驅(qū)動(dòng)器14施加力并且電磁地作用在鐵盤(pán)(ferrous disk) 13上，當(dāng)電控電流由控制器18連接時(shí)，通過(guò)形狀配合或形成在氣門(mén)桿10的端部上被應(yīng)用。產(chǎn)生的力按壓氣門(mén)桿10抵抗復(fù)位元件的關(guān)閉力，克服該力并打開(kāi)內(nèi)閥11。內(nèi)閥可以由控制器18在彈性模式中和在全沖程模式中操作。
[0043]螺線(xiàn)管驅(qū)動(dòng)器14可以通過(guò)與燃油噴射器I的殼體8配合的力被連接，使得其施加的力可被傳輸?shù)綒忾T(mén)桿10。由于更簡(jiǎn)單描述的原因，這些固定細(xì)節(jié)未在圖3至圖5中示出。
[0044]圖5是在完全打開(kāi)的操作位置中的圖3和圖4的燃油噴射器的第二實(shí)施方式的示意性側(cè)橫截面視圖。為了在此位置中操作，電流流經(jīng)驅(qū)動(dòng)器16，例如螺線(xiàn)管，這在具有氣門(mén)桿9的噴嘴閥7的鐵盤(pán)15上產(chǎn)生了吸引力。如上所述的這個(gè)螺線(xiàn)管驅(qū)動(dòng)器16以為了簡(jiǎn)單化未示出的方式與殼體8剛性地連接。螺線(xiàn)管驅(qū)動(dòng)器16可以由控制器18控制。
[0045]在主噴嘴閥7的打開(kāi)操作位置中，第二較大流動(dòng)橫截面或橫截面區(qū)域3可以形成在噴嘴開(kāi)口 6的內(nèi)壁和燃油供應(yīng)通道2之間。如果選擇兩個(gè)閥的沖程高度相同，內(nèi)閥11因此關(guān)閉，這是僅作為一個(gè)實(shí)例的情況。然而，在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)閥打開(kāi)的操作位置。在此操作位置中，打開(kāi)的燃油供應(yīng)通道形成在燃油供應(yīng)通道2和第二較大橫截面3之間。
[0046]因?yàn)橥鈬娮扉y7的直徑由于構(gòu)造原因可大于內(nèi)閥11的直徑，也容易執(zhí)行顯著較大的流動(dòng)橫截面Q2。通過(guò)該較大的流動(dòng)橫截面Q2，顯著較大的燃油通過(guò)量是可能的，這對(duì)于全負(fù)荷操作階段，允許相對(duì)于先前燃油噴射器配置具有更精確的動(dòng)態(tài)的非常迅速的燃油供應(yīng)。
[0047]根據(jù)上述實(shí)施方式，對(duì)于較小燃油量，可以應(yīng)用更精細(xì)的控制，以及對(duì)于大到最大燃油量，可以應(yīng)用較粗糙、快速的控制。在此實(shí)施方式中，在兩個(gè)操作位置之間的轉(zhuǎn)換優(yōu)選地很大程度上獨(dú)立于其他閥發(fā)生并具有非常短的沖程高度。通過(guò)較大的動(dòng)態(tài)工作范圍，由于溫度或燃油質(zhì)量而造成的燃油的不同粘度的影響可以通過(guò)噴射控制器的控制參數(shù)補(bǔ)償。
[0048]在一些實(shí)施方式中，根據(jù)本公開(kāi)的燃油噴射器可以應(yīng)用于車(chē)輛一特別是機(jī)動(dòng)車(chē)輛-的燃燒型發(fā)動(dòng)機(jī)中，這里優(yōu)選在柴油或汽油燃燒型發(fā)動(dòng)機(jī)中。
[0049]在根據(jù)本公開(kāi)的燃油噴射器的進(jìn)一步實(shí)施方式中，噴嘴閥形成有經(jīng)過(guò)噴嘴閥的縱向軸的和其中放置額外的可移動(dòng)內(nèi)閥的腔體，其中腔體形成燃油供應(yīng)通道的額外段。關(guān)于該進(jìn)一步實(shí)例性實(shí)施方式，與先前燃油噴射器配置相比，根據(jù)本公開(kāi)的燃油噴射器的動(dòng)態(tài)響應(yīng)的期望的增加可被進(jìn)一步增加。因?yàn)閮蓚€(gè)閥的沖程高度可以被設(shè)計(jì)為很短，因此發(fā)生這一改進(jìn)，使得閥的惰性質(zhì)量移過(guò)較短的行程，這顯然可以更快速地發(fā)生。同樣地，燃油噴射器的構(gòu)造長(zhǎng)度可以被設(shè)計(jì)為較短。因?yàn)榭梢詥为?dú)地控制兩個(gè)閥，所以用于小的和大的燃油量的兩個(gè)操作模式可以與在上述實(shí)施方式中的甚至更精確地彼此不同進(jìn)行控制。
[0050]在一些實(shí)施例中，具有腔體的內(nèi)壁的內(nèi)閥形成第一較小流動(dòng)橫截面，和具有燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁的噴嘴閥形成第二較大流動(dòng)橫截面。噴嘴閥和內(nèi)閥可以形成為向外打開(kāi)的閥或向內(nèi)打開(kāi)的閥。此外，在一些實(shí)施方式中，進(jìn)一步，用于驅(qū)動(dòng)噴嘴閥的驅(qū)動(dòng)器可以任選地由燃油壓力液壓形成，或者機(jī)械地、電動(dòng)機(jī)械地和/或電子地形成。
[0051]根據(jù)進(jìn)一步的實(shí)施方式，關(guān)于第一較小流動(dòng)橫截面區(qū)域，第一動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)可以通過(guò)形成用于精細(xì)計(jì)量的非常小的燃油量的供應(yīng)被預(yù)先確定或連接，并且關(guān)于第二較大流動(dòng)橫截面區(qū)域，用于每次噴射過(guò)程的計(jì)量的較大到最大燃油量的供應(yīng)的第二動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)被預(yù)先確定或連接。因此，有可能預(yù)先確定具有兩條曲線(xiàn)的系統(tǒng)的期望動(dòng)態(tài)行為，這兩條曲線(xiàn)可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)操作要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。
[0052]在一個(gè)實(shí)例中，燃油噴射器包括具有第一流動(dòng)橫截面的第一噴嘴閥，和具有大于第一流動(dòng)橫截面的第二流動(dòng)橫截面的第二噴嘴閥。第二噴嘴閥可形成經(jīng)過(guò)第二噴嘴閥的縱向軸的腔體，和第一噴嘴閥可被置于腔體內(nèi)。燃油噴射器可進(jìn)一步包括:第一驅(qū)動(dòng)器以獨(dú)立于第二噴嘴驅(qū)動(dòng)第一噴嘴閥；和第二驅(qū)動(dòng)器以驅(qū)動(dòng)第二噴嘴閥。第一噴嘴閥和第二閥可形成為向外打開(kāi)的閥。
[0053]在一些實(shí)施方式中，通過(guò)燃油供應(yīng)通道優(yōu)選從共用高壓蓄壓器——具體地是共軌——供給燃油。
[0054]上面圖解的配置能夠?qū)崿F(xiàn)用于控制機(jī)動(dòng)車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃油噴射器的燃油噴射量的各種方法。因此，通過(guò)實(shí)例的方式，并繼續(xù)參照上述配置，現(xiàn)在描述一些這樣的方法。然而，將理解，也可以通過(guò)其他配置能夠?qū)崿F(xiàn)這些方法以及完全在本公開(kāi)的范圍內(nèi)的其他方法。
[0055]圖6示出了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方式的用于控制燃油噴射器的燃油噴射量的方法600的實(shí)施方式。例如，方法600可由圖1中所示的控制器11執(zhí)行。作為另一實(shí)例，方法600可以由圖3至圖5中所示的控制器18執(zhí)行。
[0056]在602，方法600可包括確定低流量條件。例如，低流量條件可包括這樣的發(fā)動(dòng)機(jī)工況，其中要求噴射較小量的燃油以滿(mǎn)足發(fā)動(dòng)機(jī)輸出需求。例如，低流量條件可包括發(fā)動(dòng)機(jī)怠速條件。在一個(gè)實(shí)例中，低流量條件可以根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速確定。應(yīng)當(dāng)理解的是，在不背離本公開(kāi)的情況下，適當(dāng)?shù)陌l(fā)動(dòng)機(jī)操作參數(shù)可以用來(lái)確定低流量條件。如果確定存在低流量條件，則方法600移動(dòng)到604。否則，方法600移動(dòng)到606。
[0057]在604，方法600可包括放置燃油噴射器的噴嘴閥在具有第一橫截面的第一流動(dòng)橫截面區(qū)域中，以提供第一燃油噴射量。在一個(gè)實(shí)例中，第一流動(dòng)橫截面區(qū)域可形成在燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁和噴嘴閥的氣門(mén)桿之間。另外，噴嘴閥可由部分沖程調(diào)整以將噴嘴閥放置在第一流動(dòng)橫截面區(qū)域中。在另一實(shí)例中，噴嘴閥可包括內(nèi)噴嘴閥和外噴嘴閥，并且噴嘴閥可能通過(guò)驅(qū)動(dòng)噴嘴閥的內(nèi)閥被置于第一流動(dòng)橫截面區(qū)域中。
[0058]在606,方法600可包括將噴嘴閥放置在具有大于第一橫截面的第二橫截面的第二流動(dòng)橫截面區(qū)域中，以提供大于第一燃油噴射量的第二燃油噴射量。在一個(gè)實(shí)例中，第二流動(dòng)橫截面區(qū)域可形成在燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁和噴嘴閥的氣門(mén)桿之間。另外，第一流動(dòng)橫截面和第二流動(dòng)橫截面可以由形成在噴嘴閥的氣門(mén)桿和燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁之間的臺(tái)階預(yù)先確定。例如，噴嘴閥可由全沖程調(diào)整以將噴嘴閥放置在第二流動(dòng)橫截面區(qū)域中。在另一實(shí)例中，噴嘴閥可包括內(nèi)噴嘴閥和外噴嘴閥，并且噴嘴閥可能通過(guò)驅(qū)動(dòng)噴嘴閥的至少外閥被置于第二流動(dòng)橫截面區(qū)域中。另外，在一些實(shí)施方式中，可以驅(qū)動(dòng)內(nèi)閥和外閥，以將噴嘴閥放置在第二流動(dòng)橫截面區(qū)域中。例如，內(nèi)閥和/或外閥可以由燃油壓力液壓驅(qū)動(dòng)，或者通過(guò)驅(qū)動(dòng)器機(jī)械地、電動(dòng)機(jī)械地和/或電子地驅(qū)動(dòng)。
[0059]在一個(gè)實(shí)例中，噴嘴閥可被置于第一流動(dòng)橫截面區(qū)域中，以響應(yīng)于較低燃油流量條件。另外，噴嘴閥可被置于第二橫截面區(qū)域中，以響應(yīng)于較高燃油流量條件。例如，較高燃油流量條件可以由大于閥值的流量需求限定，該閥值用來(lái)確定是否在第一或第二流動(dòng)橫截面區(qū)域中放置噴嘴閥。[0060]在一個(gè)實(shí)例中，根據(jù)任何上述實(shí)例性實(shí)施方式，即，向內(nèi)打開(kāi)或向外打開(kāi)的燃油噴射器，提供了用于控制燃油噴射器的燃油噴射量的方法。這被實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇_定每次噴射過(guò)程預(yù)先確定的燃油量考慮到至少在縮短的沖程——即部分沖程——的位置范圍內(nèi)的減小的橫截面和流動(dòng)區(qū)域以及至少在最大沖程一即全沖程一的位置范圍內(nèi)的擴(kuò)大的橫截面和流動(dòng)區(qū)域。
[0061]除更有效和動(dòng)態(tài)的燃油噴射的優(yōu)點(diǎn)之外，根據(jù)本公開(kāi)的燃油噴射器和方法也可以有利地用于減少燃燒噪聲。
[0062]將理解，本文所公開(kāi)的實(shí)例控制和估計(jì)例程可以與各種系統(tǒng)配置使用。這些例程可以表示一個(gè)或多個(gè)不同處理策略，如事件驅(qū)動(dòng)、中斷驅(qū)動(dòng)、多任務(wù)處理、多線(xiàn)程處理等等。同樣地，所公開(kāi)的處理步驟(操作、功能和/或動(dòng)作)可以表示編程入電子控制系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)的代碼。
[0063]將理解，本文在一些實(shí)施例中所描述和/或所說(shuō)明的一些處理步驟可能在不背離本公開(kāi)的范圍的情況下被省略。同樣地，可能并不總是需要所述處理步驟的指示順序來(lái)達(dá)到預(yù)期的結(jié)果，而是為便于說(shuō)明和描述而提供。取決于所使用的具體策略，可以重復(fù)地執(zhí)行所說(shuō)明的動(dòng)作、功能或操作中的一個(gè)或多個(gè)。
[0064]最后，將會(huì)理解的是，本文所公開(kāi)的物件、系統(tǒng)和方法在本質(zhì)上是示例性的，并且這些具體實(shí)施例或?qū)嵗粦?yīng)被認(rèn)為具有限制意義，因?yàn)榭紤]了許多變化。因此，本公開(kāi)包括這里所公開(kāi)的各種系統(tǒng)和方法的所有新穎和非顯而易見(jiàn)的組合和子組合，以及其任何和所有等同物。
【權(quán)利要求】
1.內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射器，包括: 燃油供應(yīng)通道； 包含氣門(mén)桿的噴嘴閥，其中所述噴嘴閥和所述燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁形成第一流動(dòng)橫截面和大于所述第一流動(dòng)橫截面的至少一個(gè)第二流動(dòng)橫截面；和 驅(qū)動(dòng)器，以驅(qū)動(dòng)所述噴嘴閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射器，其中所述第一流動(dòng)橫截面和所述至少一個(gè)第二流動(dòng)橫截面在所述氣門(mén)桿和/或所述燃油供應(yīng)通道的所述內(nèi)壁之間形成的臺(tái)階預(yù)先確定，并且所述臺(tái)階由收縮部、凹陷部和/或突出部形成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射器，其中所述第一流動(dòng)橫截面在所述噴嘴閥的部分沖程的位置范圍內(nèi)形成，并且所述至少一個(gè)第二流動(dòng)橫截面在所述噴嘴閥的全沖程的位置范圍內(nèi)形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射器，進(jìn)一步包括: 沖程限制裝置，以限制所述噴嘴閥的沖程行程到部分沖程，所述沖程限制裝置包括接受由所述燃油供應(yīng)通道中的燃油的背壓液壓作用的力的表面，所述表面的形狀為引起對(duì)所述表面的燃油壓力增加，以提升所述噴嘴閥；和 由燃油壓力調(diào)節(jié)的噴射泵裝置，其通過(guò)較低壓力，與所述噴嘴閥的全沖程的位置范圍不同地控制所述噴嘴閥的部分沖程的位置范圍。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射器，進(jìn)一步包括: 沖程限制裝置，以限制所述噴嘴閥的沖程行程到部分沖程，所述沖程限制裝置包括施加獨(dú)立于燃油壓力的力以便調(diào)整所述噴嘴閥的機(jī)械的、電動(dòng)機(jī)械的或電子的額外驅(qū)動(dòng)裝置；和 控制器，以控制所述額外驅(qū)動(dòng)裝置，以便與所述噴嘴閥的全沖程的位置范圍不同地控制所述噴嘴閥的部分沖程的位置范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射器，其中所述噴嘴閥形成經(jīng)過(guò)所述噴嘴閥的縱向軸的腔體，所述腔體形成所述燃油供應(yīng)通道的額外段；所述燃油噴射器進(jìn)一步包括置于所述腔體內(nèi)的內(nèi)閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃油噴射器，其中所述內(nèi)閥和所述腔體的內(nèi)壁形成所述第一流動(dòng)橫截面，所述噴嘴閥和所述燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁形成所述至少一個(gè)第二流動(dòng)橫截面。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃油噴射器，其中所述噴嘴閥和所述內(nèi)閥形成為向外打開(kāi)或向內(nèi)打開(kāi)的閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃油噴射器，其中所述噴嘴閥和/或所述內(nèi)閥由燃油壓力液壓驅(qū)動(dòng)，或者機(jī)械地、電動(dòng)機(jī)械地和/或電子地驅(qū)動(dòng)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃油噴射器，其中當(dāng)所述噴嘴閥置于所述第一流動(dòng)橫截面的第一區(qū)域中時(shí)，預(yù)先確定燃油通過(guò)量的第一動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)，和當(dāng)所述噴嘴閥置于所述至少一個(gè)第二流動(dòng)橫截面的第二區(qū)域中時(shí)，預(yù)先確定比所述第一動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)更陡的第二動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)。
11.用于控制燃油噴射器的燃油噴射量的方法，包括: 從置于具有第一橫截面的第一流動(dòng)橫截面區(qū)域中的所述燃油噴射器的噴嘴閥提供第一燃油噴射量；和 從置于具有大于所述第一橫截面的第二橫截面的第二流動(dòng)橫截面區(qū)域中的所述噴嘴閥提供大于所述第一燃油噴射量的第二燃油噴射量。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述第一流動(dòng)橫截面和所述第二流動(dòng)橫截面由在所述噴嘴閥的氣門(mén)桿和燃油供應(yīng)通道的內(nèi)壁之間形成的臺(tái)階預(yù)先確定。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述噴嘴閥的內(nèi)閥將所述噴嘴閥放置在所述第一流動(dòng)橫截面區(qū)域中。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述噴嘴閥的外閥將所述噴嘴閥放置在所述第二流動(dòng)橫截面區(qū)域中。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中所述內(nèi)閥和/或所述外閥由燃油壓力液壓驅(qū)動(dòng)，或者通過(guò)驅(qū)動(dòng)器機(jī)械地、電動(dòng)機(jī)械地和/或電子地驅(qū)動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中響應(yīng)于較低燃油流量條件，所述噴嘴閥置于所述第一流動(dòng)橫截面區(qū)域中，和響應(yīng)于較高燃油流量條件，所述噴嘴閥置于所述第二橫截面區(qū)域中。
17.內(nèi)燃機(jī)的燃油噴射器，包括: 具有第一流動(dòng)橫截面的第一噴嘴閥；和 具有大于所述第一流動(dòng)橫截面的第二流動(dòng)橫截面的第二噴嘴閥。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃油噴射器，其中所述第二噴嘴閥形成經(jīng)過(guò)所述第二噴嘴閥的縱向軸的腔體，其中所述第一噴嘴閥置于所述腔體內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃油噴射器，進(jìn)一步包括: 第一驅(qū)動(dòng)器，以獨(dú)立于所述第二噴嘴閥驅(qū)動(dòng)第一噴嘴閥；和 第二驅(qū)動(dòng)器，以驅(qū)動(dòng)所述第二噴嘴閥。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的燃油噴射器，其中所述第一噴嘴閥和所述第二閥形成為向外打開(kāi)的閥。
【文檔編號(hào)】F02M61/18GK103541846SQ201310290292
【公開(kāi)日】2014年1月29日 申請(qǐng)日期:2013年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月12日
【發(fā)明者】O·貝克邁爾, R·I·勞瑟 申請(qǐng)人:福特環(huán)球技術(shù)公司