專利名稱：集成有壓力存儲器的壓力放大器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種集成有壓力存儲器的壓力放大器。
背景技術：
EP 0 711 914 Al涉及一種壓力控制的燃料噴射系統，在該燃料噴射系統中借助高壓泵將燃料壓縮到大約1200巴的第一燃料高壓并且存儲在第一壓力存儲器中。此外處于高壓下的燃料也被輸送到第二壓力存儲器中，在該存儲器中，通過借助二位二通換向閥調節其燃料輸入保持約400巴的第二燃料高壓。通過閥控制單元將較低或者較高的燃料壓力輸入到噴射器的噴嘴腔中。在那里，被彈簧加載的閥體通過壓力從其閥座上抬起，使得燃料能夠從噴嘴口注入到燃燒室中。
該公開的燃料噴射系統的缺點是，必須首先將所有燃料壓縮到較高的壓力水平，以便然后將部分燃料又泄壓到較低的壓力水平。此外高壓泵由于被發動機凸輪軸驅動而持久地處于運行狀態，即使各個壓力存儲器中的所希望的壓力已經建立。長久的高壓產生和隨后的泄壓到低壓水平與更好的效率相沖突。
在自燃式內燃機領域中使用的高壓燃料噴射泵目前能夠建立最大約2200巴的壓力。高于此的壓力能夠在燃料噴射器的外部或者內部通過兩級高壓泵或者通過附加的壓力放大器實現。兩級高壓泵需要明顯較大的結構空間并且由此不與當前的系統兼容。此外從泵設計方面看機械負載是不利的。內部的和外部的壓力放大器當前只作為局部壓力放大器用于各個噴射器，即每個噴射器使用一個壓力放大器。從費用角度這首先意味著大量的附加部件，此外從功能角度意味著在壓力放大地噴射少量燃料時效率差，因為每個壓力放大過程都需要壓力放大器中的控制燃料量的最小轉換量。例如由EP 1 125 046 Bl公幵了一種這樣的中央壓力放大器
發明內容
根據本發明，提出一種壓力放大器，該壓力放大器是一個單個的、獨 立的組件，大致相當于通常使用的壓力存儲器的大小并且承擔該壓力存儲
器的功能。在此常規的高壓泵代表當前常用的大約2000巴數量級的壓力水 平，該壓力水平在下面被稱作中壓。本發明提出的壓力放大器優選具有至 少兩個活塞用于實現壓力放大，這兩個活塞交替運^S從而能夠實現在高 壓下即在大于2500巴的壓力水平下連續地輸送。由此，被輸送的燃料量即 使在沒有大的壓力存儲器的情況下也能夠供各個燃料噴射器用，因為由噴 射器取用造成的壓力降能夠在很大程度上通過立即補充輸送而得到補償。 由此省去對每個單個設置在燃料噴射系統中的燃料噴射器的費事的、 單獨的壓力放大，使得在功能上實現明顯的優點，艮P，在噴射壓力低于高 壓泵最大壓力時不需要激活壓力放大器就能夠將需要的燃料量輸送到各個 燃料噴射器中。恰恰對于要噴射到自燃式內燃機的燃燒室中的噴射量較小 的情況，這意味著液壓效率明顯提高，因為省去了迄今需要的壓力放大器 控制燃料量。
也可以替換地想到具有僅一個轉換閥和一個壓力放大器活塞的壓力放 大器簡化結構，如果壓力放大器活塞的復位時間對于要求的發動機轉速、 從而對于壓力放大器激活頻率來說足夠短。在這種情況下可能需要壓力放 大器的另一種傳遞比。
下面根據附圖詳細描述本發明。 附圖示出
圖1本發明提出的具有壓力放大器單元的高壓噴射系統的第一實施方
式，
圖2本發明提出的具有壓力放大器單元的高壓噴射系統的第二實施方 式，在該壓力放大器單元中集成有中間壓力存儲器和高壓存儲器， 圖3具有兩個壓力放大器的壓力放大器單元的原理圖， 圖4本發明提出的壓力放大器單元的另一實施方式(沒有高壓存儲
器)，
圖5壓力放大器單元(具有集成的高壓存儲器)， 圖6壓力放大器活塞在同步噴射情況下的交替運行，圖7在壓力放大器活塞同步運行情況下的同步噴射，
圖8壓力放大器活塞在異步噴射情況下的交替運行， 圖9.1至9.5本發明提出的高壓存儲噴射系統的系統圖，具有管路方案 的變型。
具體實施例方式
從根據圖1的描述得知高壓噴射系統的第一實施方式。根據圖1中的 描述，高壓噴射系統10除燃料箱12外還包括高壓泵14。該高壓泵對壓力 放大器單元16加載，根據第一實施方式，該壓力放大器單元包括中間蓄壓 軌18以及一個能夠選擇性激活的壓力放大器24。該壓力放大器單元16本 身對外部安置的高壓存儲器20加載，該高壓存儲器20本身具有一定數量 的高壓接口 26。通過高壓接口 26對圖1中未示出的內燃機供給，這些高壓 接口設置在高壓存儲器20上，數量與要供給燃料的燃料噴射器22的數量 相當。控制量或者泄漏量經過從燃料噴射器22或者從壓力放大器16引出 的虛線輸送回高壓存儲噴射系統10的燃料箱12。
圖2示出本發明提出的高壓噴射系統的第二實施方式，在該高壓噴射 系統中，與圖1的描述不同，壓力放大器單元16包括中間蓄壓軌18、能夠 選擇性激活的壓力放大器24以及高壓存儲器20作為集成的構件。在這種 情況下高壓接口 26設置在壓力放大器單元16上，其數量與要供給燃料的 燃料噴射器22的數量相當。如從圖2的描述中看到，泄漏量或者控制量經 過虛線表示的線路不僅從壓力放大器16而且從至少一個燃料噴射器22輸 送回高壓存儲噴射系統10的燃料箱12。
圖3示出壓力放大器的示意性構造，在圖1和圖2示出的壓力放大器 單元中各裝有兩個這樣的壓力放大器。
如從圖3的描述中看出，壓力放大器24包括基體30，在一個壓力放大 器單元16中裝有至少一個這樣的壓力放大器。壓力放大器活塞32， 33位 于基體30中。在圖1和圖2中示出的壓力放大器單元16各包括兩個壓力 放大器24。
壓力放大器活塞32安置在基體30中，該壓力放大器活塞具有直徑較 大的第一活塞部分34以及直徑較小的第二活塞部分36。在第一活塞部分 34上有環形構造的臺階38，復位彈簧40支撐在該臺階38上。該復位彈簧40此外還支撐在活塞導向體42的環形面上。
在圖3中示出的壓力放大器24的基體30中有高壓閥44以及充注閥46。 這兩個閥44， 46優選構造成止回閥。高壓閥44位于存儲器輸入管路54中， 該存儲器輸入管路與高壓腔60連接。該高壓腔60 —方面被活塞導向體42、 另一方面被高壓面64限界。
充注閥46位于一液壓管路中，該液壓管路根據圖3中的描述經轉換閥 50連接控制腔62并且經一旁路與存儲容積58連接。此外轉換閥50集成于 圖3中示出的壓力放大器24的基體30中，該轉換閥例如可以構造成電磁 閥操作的轉換閥，構造成二位三通換向閥。
一方面從圖3中示出的壓力放大器24的基體30延伸出壓力放大器回 流口56，該壓力放大器回流口在下游位于轉換閥50后面，還延伸出集成有 高壓閥44的存儲器輸入管路54，該存儲器輸入管路根據圖1和2中的系統 概要圖延伸到高壓存儲器20，以及延伸出壓力放大器入口52，該壓力放大 器入口通過在圖1和2中示出的高壓泵14加載。此外從圖3的示圖中得知， 也被稱作中壓存儲器的存儲容積58通過旁路68與控制腔62連接。
當噴射壓力低于高壓泵14的最大輸送壓力時，這里所稱的中壓從高壓 泵14經壓力放大器入口 52輸送到一件式或者多件式構成的存儲容積58中 并且繼續經充注閥46和高壓閥44直接輸送到存儲器輸入管路54。該中壓 從那里或者到達外部的高壓存儲器20中一如圖1中所示，或者通過內部的 高壓存儲器到達燃料噴射器22——如圖2中所示。
在這種情況下壓力放大器24根據圖3中的示意圖以旁路運行方式運 行，在旁路運行中不需要壓力放大并且因此也不出現值得一提的效率損失。 在旁路運行中同時通過壓力放大器單元16的所有可供使用的壓力放大器24 輸送，如圖1和2中所示。
在需要壓力放大時，壓力放大器單元16的壓力放大器24可以交替地 或者同時被使用。在其中每種情況下，相應的轉換閥50被轉換，該轉換閥 優選是二位三通換向閥。壓力放大器活塞32的控制腔62基于轉換閥50的 激活而與壓力放大器回流口 56連接并且因此減壓。基于此，壓力放大器24 的高壓腔60中的壓力升高，直至調整到一方面高壓活塞32的高壓面上的 高壓和通過復位彈簧40產生的力與另一方面壓力放大器活塞32， 33的中 壓面66上的中壓之間力平衡。通過兩個壓力面64及66確定的傳遞比i優選相當于存儲器輸入管路 54上需要的最大希望壓力與高壓泵輸送壓力的商。由此，當在高壓接口上、 即在存儲器輸入管路54中壓力由于取用燃料量而下降時，高壓燃料量通過 高壓閥44補充輸送。通過充注閥46，通到存儲容積58的連接被關閉。
當轉換閥50不被激活時，高壓活塞32的控制腔62與存儲容積58連 接，由此控制腔62中的壓力提高并且壓力放大器活塞32， 33在液壓力平 衡的情況下通過復位彈簧34的彈簧力定位在壓力放大器活塞的限位止擋48 上。
各配置給一個壓力放大器24的轉換閥50的激活優選與噴射同步，使 得要以燃料供給的內燃機的每個汽缸以及在四沖程內燃機情況下每720° 曲軸角進行壓力放大器24的一個輸送行程。相應地確保，所述至少一個壓 力放大器24的每個壓力放大器活塞32或者33的復位時間足夠短，以便在 壓力放大器單元16設置有兩個壓力放大器24的情況下在每個第二次噴射 時能夠輸送。
根據圖1和2所示的壓力放大器單元16除中間存儲器(中間蓄壓管) 外優選還包括兩個壓力放大器24并且在必要時還包括一個集成在壓力放大 器單元16中的高壓存儲器20 (高壓蓄壓管)，如在根據圖2的實施方式中 所示。
在圖4和圖5中又給出在圖1和2中只示意性示出的壓力放大器單元 的不同實施方式。中間存儲器18 (中間蓄壓管)并非必須是一個單獨的構 件，而是分配到裝在壓力放大器單元16中的優選兩個壓力放大器24中的 存儲容積38 (參見根據圖3的示圖)上。
如例如從根據圖4的示圖中看出，壓力放大器單元16可包括U形構造 的中心體94，該中心體具有存儲器罐92，壓力放大單元16的各個壓力放 大器24放入存儲器罐中。各一個第一轉換單元84以及一個第二轉換單元 86位于中心體94的一個端偵ij，它們分別構造成二位三通換向閥50。在壓 力放大器單元16的U形構造的中心體94的側面構造有接口 82，這些接口 是圖3中示出的接口 82，即壓力放大器入口 52、存儲器輸入管路54以及 壓力放大器回流口 56。在壓力放大器入口 52處，也參見參考標號98，例 如接上圖1中示出的高壓泵14，參見圖1中的位置98。此外根據圖4中的 示圖，壓力放大器單元16的U形構造的中心體94上的接口 82包括高壓接200880016343.X
口 100，這些高壓接口例如通向圖1中示出的高壓存儲器20。
從根據圖4的示圖還看出，兩個壓力放大器24相互平行地安置，其中 壓力放大器24具有壓力放大器活塞32并且壓力放大器24具有壓力放大器 活塞33。具有壓力放大器活塞32的壓力放大器24是不激活的，具有壓力 放大器活塞33的另一壓力放大器24是激活的。在壓力放大器單元16的中 心體94上有一壓力調節閥102以及一壓力傳感器104。此外從圖4可得知， 兩個壓力放大器24中的激活的壓力放大器相應于壓力放大比i將壓縮的燃 料通過存儲器輸入管路54或者100輸入給圖1中示出的高壓存儲器20。在 根據圖4的實施方式中示出的壓力放大器24的構造基本上與根據圖3的壓 力放大器24的示圖相當。
圖5中示出的實施方式中的壓力放大器單元16同樣具有接口 82，這些 接口分別代表壓力放大器入口 52以及存儲器輸入管路54。壓力放大器回流 口沒有示出。
在圖4和5中分別示出壓力放大器單元16，這些壓力放大器單元具有 減小的結構長度，該減小的結構長度基于U形構造的、 一體式的中心體94 實現。此外在根據圖4和5的實施方式中，用于壓力傳感器104或者在那 里示意性示出的壓力調節閥102的連接可能性設置在一體式構成的中心體 的端側上。
圖4中示出根據圖1的第一實施方式的實施方案，而圖5示出根據圖2 的具有集成的高壓存儲器20的第二實施方式的實施方案。
從根據圖5的示圖例如得知，壓力放大器單元16具有非常緊湊的結構 方式，這通過一體式構成的中心體94實現。即使在根據圖1的示意性描述 的壓力放大器單元16的該實施方式中，也設置有兩個位置并列的壓力存儲 器罐92。第一轉換單元84及第二轉換單元86與這兩個壓力存儲器罐92相 對置地位于一體式的中心體94上，第一轉換單元和第二轉換單元例如可構 造為電磁閥，參見圖3中的位置50。
從根據圖5的示圖中看出根據圖2的、集成有高壓存儲器的壓力放大 器單元16的實施方式。
從圖5的示圖同樣看出一個壓力放大器單元16，該壓力放大器單元具 有在這里同樣類似于圖4一體式構成的中心體94。根據該實施方式，兩個 壓力存儲器罐92以及第一轉換單元84和第二轉換單元86相互并列地位于實施方式中的參考標記52類似地標記泵接口，由此表示壓力放大器單元入 口。相反，參考標記100與根據圖3的實施方式中的參考標記54類似地表 示高壓接口，在那里連接燃料噴射器或者說延伸到燃料噴射器的高壓管路。
圖5所示的壓力放大器單元16實施方式涉及一個這樣的壓力放大器單 元借助它例如可對4缸內燃機供給處于系統壓力下的燃料。接口82位于 一體式的中心體94的側面。例如4個燃料噴射器或者說通向4個燃料噴射 器的4個高壓管路可以與在側面安置于一體式中心體94上的高壓接口 82 或者100 —起連接到在圖5中示出的壓力放大器單元16上。
圖6示出兩個壓力放大器活塞在同步噴射情況下的交替運行。
從圖6看出，第一壓力放大器活塞32和虛線表示的第二壓力放大器活 塞33的活塞行程h被關于時間來描繪。每個燃料噴射器22的激活用參考 標記22示出，其中，當燃料被帶入到內燃機的各個對應汽缸時，燃料噴射 器22分別具有例如斜坡形延伸的噴射特性曲線。除了斜坡形延伸的噴射特 性曲線外還可以進行多次噴射，或者可以執行任意的其它噴射策略。如從 根據圖6的示圖看出，在壓力放大器活塞32， 33交替運行110的情況下各 個行程位移112和114會相互略微重疊。第一壓力放大器活塞32的第一行 程位移112和第二行程位移114以實線示出，而第二壓力放大器活塞33的 第一行程位移112以及第二行程位移114以虛線表示。在圖6中用參考標 記IIO表示的壓力放大器單元16交替運行的前提是，在圖1和2中示意性 示出的壓力放大器單元16根據圖3中的示圖包括兩個壓力放大器24。
從根據圖7的示圖可看出具有兩個壓力放大器24的壓力放大器單元16 的同步運行。從在圖7中示出的第一行程112和第二行程114的行程變化 曲線看出，在此情況下第一高壓活塞32以及虛線表示的第二高壓活塞33 同步地運行。在這種情況下第一行程位移112以及第二行程位移114分別 重合。通過兩個壓力放大器活塞32和33的相互重疊的輸送行程112或114 可以提高輸送量并且進一步減小根據圖1和2中的示意性概要圖的高壓噴 射系統10的高壓存儲器20中的壓力降。各個噴射過程優選與輸送同步地 進行，如在根據圖7的示圖中表示，以便以這種方式保持小的壓力降。圖8 示出在異步噴射情況下壓力放大器活塞的交替運行，與該圖相關地示出， 在需要時也可以在第一放大器活塞32和第二放大器活塞33的各個壓力放大器行程112和114之間進行噴射。為此可以在各個噴射過程之間的間歇 中設置補充輸送，如在根據圖IO的示圖中表示。與根據圖7的示圖不同， 第一壓力放大器活塞32或者第二壓力放大器活塞33在這里舉例選取的燃 料噴射器22的噴射間歇中實施第一行程112。另一行程114可以部分地、 完全地或者完全不與噴射重合。在這方面有標志性的是，第一行程112不 與噴射重合，而是在噴射間歇中發生。
從附圖9.1至9.5的附圖系列中看出，根據圖1和2中的示意性視圖的 壓力放大器單元16能夠以不同的方式與燃料噴射器液壓連接。
圖9.1示出，高壓泵14在大約2000巴的壓力水平下對壓力放大器單元 16加載以處于高壓下的燃料。壓力放大器單元16又對外部安置的高壓存儲 器20加載以壓力，該壓力相應于兩個壓力放大器24的傳遞比i而提高，其 中，根據圖9.1涉及外部安置的高壓存儲器20。各個高壓管路140分別從 該高壓存儲器延伸到燃料噴射器22。這些燃料噴射器在根據圖9.1的管路 方案中對六缸內燃機供給。
從根據圖9.2的示圖看出就根據圖9.1的方案而言稍微更改的管路方 案。在根據圖9.2的實施方式中，高壓泵14對壓力放大器單元16加載，該 壓力放大器單元本身對外部的高壓存儲器20加載。通過一些單個連接段144 表示的環形管路142在根據圖9.2的各個燃料噴射器22之間延伸。由此可 以避免如在圖9.1中使用的分別配屬給各個燃料噴射器22的單個高壓管路 140。用于連接燃料噴射器22的環形管路142在液壓方面具有顯著的優點， 因為燃料噴射器22中的存儲容積在空間間距小的情況下減小壓力降以及由 此產生的壓力波動。如果放棄在圖9.1和9.2中相對于壓力放大器單元16 在外部安置的蓄壓管，即高壓存儲器20,則此外能夠通過環形管路142與 根據圖9.3的實施方案相比減少壓力放大器單元16上的必要接口的數量， 例如參見根據圖9.4和9.5的實施方式。
在圖9.3中示出的管路簡圖實施方式中，在該圖中示意性表示的壓力放 大器單元16上要連接六個單個高壓管路140，它們通往各個燃料噴射器22， 而在與根據圖9.3的實施方式相對照的、根據圖9.4或9.5的實施方式中， 在這些圖中示出的壓力放大器單元16上分別只需連接兩個單個高壓管路 140，因為這些燃料噴射器22本身通過環形管路142內部的連接段144相 互連接。在圖9.5中示出的管路方案中，高壓存儲器20相對于壓力放大器單元16在外部設置并且直接對燃料噴射器22之間的環形管路142的連接 段144加載。
權利要求
1、高壓噴射系統(10)，特別是用于自燃式內燃機，具有至少一個高壓泵(14)和一個高壓存儲器(20)，通過所述高壓存儲器對至少一個燃料噴射器(22)供給以處于壓力下的燃料，該高壓噴射系統(10)包括至少一個壓力放大器單元(16)，其特征在于，該壓力放大器單元(16)具有至少兩個壓力放大器(24)，這些壓力放大器(24)各具有一個高壓活塞(32，33)，這些壓力放大器能夠相互獨立地運行。
2、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，所述壓力放 大器單元(16)包括作為集成構件的中間存儲器(18)。
3、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，所述壓力放 大器單元(16)包括一中間存儲器(18)和一高壓存儲器(20)。
4、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，所述壓力放 大器單元(16)以伸展的結構方式(80)構成，至少一個轉換單元(84) 被接受在端側。
5、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，所述壓力放 大器單元(16)具有用于至少一個轉換單元(84， 86)的側面安裝位置(90), 在壓力放大器單元(16)上在端側各設置有一個壓力存儲器頭(92)。
6、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，所述壓力放 大器單元(16)包括一體式的中心體(94)，在該中心體上設置有接口 (82)， 所述接口包括泵接口 (52， 58)、用于壓力存儲器(20)的高壓接口 (54) 以及用于連接燃料噴射器(22)的高壓接口 (100)。
7、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，在噴射壓力 低于高壓泵(14)的最大壓力時，所需要的燃料量在不激活壓力放大器單 元(16)的情況下輸送給燃料噴射器(22)。
8、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，壓力放大器 單元(16)包括至少一個轉換閥(50)，所述轉換閥配置給所述至少一個壓 力放大器(24)，在該壓力放大器單元中所述至少一個轉換閥(50)與噴射 過程同步，使得每個汽缸和每720°曲軸角進行所述至少一個壓力放大器(24)的一個輸送行程(112， 114)。
9、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，壓力放大器 單元(16)對外部安置的高壓存儲器(20)加載，該高壓存儲器本身對燃 料噴射器(22)加載以處于高壓下的燃料，這些燃料噴射器通過環形管路(142， 144)相互連接，或者，高壓存儲器(20)對將燃料噴射器(22) 相互連接的環形管路(142)加載。
10、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，壓力放大器 單元(16)被高壓泵(14)加載并且對燃料噴射器(22)加載，這些燃料 噴射器通過環形管路(142, 144)相互處于液壓連接中。
11、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，通過壓力放 大器活塞(32， 33)的輸送行程位移(112， 144)的至少部分重疊，壓力 放大器單元(16)的輸送量提高并且在高壓存儲器(20)中的壓力降減小。
12、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，噴射(122) 與壓力放大器單元(16)的運行同步(120)地進行。
13、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，噴射(122) 與壓力放大器單元(16)的運行異步(130)地進行。
14、 根據權利要求1的高壓噴射系統(10)，其特征在于，壓力放大器 單元(16)在噴射(122)期間的高轉換成高壓的補充輸送使高壓存儲器(20) 中由于取用燃料量引起的壓力損失減小。
全文摘要
高壓噴射系統(10)，特別是用于自燃式內燃機，具有至少一個高壓泵(14)和一個高壓存儲器(20)，通過所述高壓存儲器對至少一個燃料噴射器(22)供給以處于壓力下的燃料，該高壓噴射系統(10)包括至少一個壓力放大器單元(16)，其特征在于，該壓力放大器單元(16)具有至少兩個壓力放大器(24)，這些壓力放大器(24)各具有一個高壓活塞(32，33)，這些壓力放大器能夠相互獨立地運行。
文檔編號F02M59/36GK101680411SQ200880016343
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月5日 優先權日2007年5月15日
發明者D·庫恩克, D·瓦勒 申請人:羅伯特·博世有限公司