專利名稱：燃料噴射系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據獨立權利要求的前序部分的、用于內燃發動機的燃料噴射系 統以及車輛。
背景技術：
內燃發動機的燃料噴射系統，特別是用于將燃料直接噴射到壓燃式發動機的燃燒 氣缸內的系統可以具有控制閥作為特征，所述控制閥用于從噴射器的噴嘴釋放壓力，以用 于將燃料噴射到內燃發動機的燃燒室內。這樣的解決方案典型地應用在共軌噴射系統內， 用于防止燃料通過關閉的噴嘴的泄漏，否則當使用例如DME的低粘性燃料時該泄漏難于避
免ο這樣的系統的示例從圖1中示出的現有技術中已知。在此設計為與DME —起運行 的系統中存在自動隔離閥(AIV)，所述自動隔離閥用于防止當發動機停止時燃料從燃料供 給系統通過關閉的閥泄漏到發動機氣缸內。這些自動隔離閥以環境壓力為參考，且設計為 當燃料供給泵開啟且噴射器的回流管路處的壓力高于DME蒸氣壓時打開，且當供給泵關閉 時關閉，以防止DME進入到噴射器。典型的AIV的描述例如在US 6，189, 517B1中給出。AIV 的一個放置在噴射器的每個的高壓口處。噴射器的回流管路連接到一起，且共用的低壓AIV 放置在此連接的下游。通過此方式，低壓AIV的數量保持為最小，以使得燃料噴射系統更簡 單。從現有技術中也已知將高壓AIV直接定位在噴嘴上游，但此設計導致增加的控制泄漏 和在小噴射量下的更差的噴射可控性，原因是噴射之間排放的高壓回路內的相關的體積增 加。因此，圖1中示出的現有技術系統提供了在更小的控制泄漏下的改進的噴射可控性，且 由于每個發動機的AIV的總數量等于噴射器數量加上一而相對簡單。然而，在現有技術中，限制在噴嘴和AIV之間的燃料的總體積可能相對大，這取決 于噴射器的特定的設計。例如，已知使用整個噴射器間體積作為回流管路的部分，以簡化組 成部件的設計和接口界面。在此情況中，當發動機停止時可能通過噴嘴溢出到發動機的燃 燒室內的燃料的總體積可能足夠大而導致發動機的可起動性的問題，例如在第一燃燒中氣 缸過壓。這也可能增加了總燃料消耗和未燃燒的碳氫化合物的排放。自動隔離閥的使用增加了燃料噴射系統的成本和復雜性，因為這樣的閥的運行需 要第三壓力作為參考，使得必須提供且額外地密封用于此額外的壓力的合適的流動路徑。
發明內容
本發明的目的是提供一種燃料噴射系統，該燃料噴射系統保證了更好的發動機可 起動性且減少了燃料泄漏，同時將系統的成本和復雜性保持為最小。此目的通過獨立的權利要求的特征實現。其他權利要求和說明書公開了本發明的 有利的示例實施例。根據本發明的第一方面，提供了一種用于內燃發動機的燃料噴射系統，該燃料噴 射系統包括發動機管理系統(EMS) 20、連接到低壓燃料系統4的回流管路13、用于儲存和向噴射器7供給相對高壓力的燃料的共軌6、和安裝在共軌6和噴射器7之間的自動隔離閥 8。所述噴射器具有用于將燃料噴射到發動機內的噴嘴11。由EMS 20操作的閥10安裝在 共軌6和噴嘴11之間。由EMS 20操作的溢流閥12通過其入口連接到閥10的出口且通過 其出口連接到回流管路13。止回閥25設置在噴嘴11和回流管路13之間，使得所述止回閥 的入口連接到噴嘴11的入口。在另一個示例實施例中，所述止回閥25可通過其入口連接到溢流閥12的出口。閥 10可由EMS 20電操作。閥10可通過電操作的先導閥9控制。所述先導閥9的出口可連接 到所述溢流閥12的出口。閥10可由電操作的先導閥9控制；所述先導閥9的出口可連接 到所述止回閥25的出口。根據本發明的另一個方面，提供了一種用于內燃發動機的燃料噴射系統，所述燃 料噴射系統合并有發動機管理系統(EMS) 20、連接到低壓燃料系統4的回流管路13、用于 儲存和向噴射器7供給相對高壓力的燃料的共軌6、安裝在共軌6和噴射器7之間的自動隔 離閥8、和用于將燃料噴射到發動機內的噴嘴11。閥10安裝在共軌6和噴嘴11之間且由 電操作的先導閥9控制。電操作的溢流閥12通過其入口連接到閥10的出口，且通過其出 口連接到回流管路13。所述先導閥9的出口連接到所述閥10的出口。根據本發明的再另一個方面，提供了一種包括以上所述的燃料噴射系統的車輛。
如下參考附圖給出作為示例引用的本發明的實施例的更詳細的描述。附圖為圖1示出了根據現有技術的燃料噴射系統的示例實施例的示意性圖示。圖2示出了根據本發明的燃料噴射系統的第一示例實施例的示意性圖示。圖3示出了根據本發明的燃料噴射系統的第二示例實施例的示意性圖示。圖4示出了根據本發明的燃料噴射系統的第三示例實施例的示意性圖示。圖5示出了根據本發明的燃料噴射系統的第四示例實施例的示意性圖示。圖6示出了根據本發明的燃料噴射系統的第五示例實施例的示意性圖示。圖7示出了根據本發明的燃料噴射系統的第六示例實施例的示意性圖示。圖8示出了根據本發明的燃料噴射系統的第七示例實施例的示意性圖示。在附圖中，相同或類似的元件以相同的附圖標記表示。附圖僅是示意性表示，而不 意于展示本發明的具體參數。此外，附圖意圖僅描繪本發明的典型實施例，且因此不應視作 限制本發明的范圍。
具體實施例方式在圖2中示出的示例實施例中，根據本發明的燃料噴射系統包括有燃料箱1、供給 泵2、隔離閥3和形成低壓系統4的其他相關的部件(未示出)、以及將壓力下的燃料輸送 到共軌6的高壓泵5，所述共軌6將加壓的燃料供給到多缸發動機(未示出)的所有噴射器 7。自動隔離閥8安裝在共軌6和噴射器7之間，所述噴射器7合并了電操作的三通先導閥 9，該先導閥9控制了定位在共軌和噴嘴11之間的液壓操作的閥10以及定位在液壓操作閥 10的出口與回流管路13之間的電操作的雙向常開溢流閥12。噴嘴11具有通過復位彈簧15朝著關閉噴嘴的方向偏置的針狀物14。復位彈簧安裝在彈簧室16內，所述彈簧室16如 果加壓將幫助彈簧15將針狀物14朝著關閉的方向偏置。溢流閥12的出口連接到回流管 路13。噴射器的回流管路通過壓力調節器19連接到低壓系統。止回閥25安裝在液壓操作 的閥10的出口和溢流閥12之間，且通過其出口連接到溢流閥的入口。先導閥9的出口連 接到止回閥25的入口。液壓操作的閥10優選具有精確匹配的銷且形成出口室22和控制室23，且優選通 過彈性裝置24朝著其關閉位置偏置。閥10的控制室23可取決于來自EMS 20的指令通過 三通先導閥9連接到共軌6或閥10的出口。發動機管理系統(EMS)20控制了閥9和12。自動隔離閥8設計為使得一旦閥打開，當閥內的壓力在任何處略微低于系統內 的送給壓力或高于此水平時，則閥的暴露于流體壓力的面積足夠大，以將閥保持為抵抗 閥的復位彈簧的力而打開。在發動機停止且供給壓力落到預定水平之下的情況中，自動 隔離閥關閉，且閥的暴露于閥上游壓力的面積變得相對小，使得要求壓力水平以上的壓 力來再打開自動隔離閥。這樣的閥的設計在現有技術中是已知的，且例如在美國專利 No. 6，189，517B1 中公開。參考圖2，根據本發明的燃料噴射系統工作如下在非噴射狀態但以發動機運行 時，高壓泵將燃料加壓到一定的水平，且在共軌6內維持此水平。自動隔離閥8打開；噴嘴 11上游的壓力等于回流管路13內的壓力，如通過壓力調節器19所設定。此壓力典型地超 過在使用中最熱的噴射器體積所暴露處的溫度下的燃料蒸氣壓，使得不形成可能導致噴射 不規則的蒸氣腔。閥9和12不被EMS 20激活。三通先導閥9在非激活位置中將共軌6通 過打開的AIV 8連接到液壓操作的閥10的控制室23。來自共軌的壓力與彈性裝置24的力 組合，將閥10保持在其關閉位置。溢流閥12打開，從而將止回閥25的出口連接到回流管 路13，且通過壓力調節器19連接到低壓系統4。噴嘴通過針狀物復位彈簧15關閉。為開始噴射，EMS將控制電流施加到溢流閥12而將其關閉，且施加到先導閥9，所 述先導閥9將液壓操作的閥10的控制室23從共軌6端口，且將其連接到止回閥25的入口。 因為HOV 10仍關閉且閥的下游的壓力在此瞬間不高于由調節器19設定的相對低的殘余壓 力，所以控制室23內的壓力下降。這允許從出口室22作用在閥上的共軌壓力抵抗彈性裝 置24的力而將閥10打開，且使其控制室23內的壓力下降。HOV 10的初始打開使來自加壓 的共軌6的燃料進入噴嘴11，且將噴嘴11處的壓力升高到通過噴嘴復位彈簧15的力限定 的噴嘴打開壓力以上。針狀物14打開噴嘴且開始噴射燃料。噴嘴11的彈簧室16的體積 選擇為足夠大，以允許整個針狀物由于燃料可壓縮性而提升。通過噴嘴流出到發動機燃燒 室內的流動生成了越過閥10的壓力下降，且因此在出口室22內的壓力和控制室23內的壓 力之間生成了壓力下降，所述壓力下降將閥10完全打開，且只要先導閥9加電則將閥10保 持打開。為終止噴射，EMS將先導閥9停用，所述先導閥9然后將控制室23從閥10的上游 分開且將其連接回到共軌6。控制室23內的壓力升高，且與彈性裝置24—起促使閥10向 下向關閉位置。在閥10關閉階段期間且對應于其流動面積的降低，燃料繼續從打開的噴嘴 噴射，且噴嘴內的壓力下降，直至復位彈簧15將針狀物14向下移動且關閉噴嘴。然后EMS 將溢流閥12停用且打開，以通過止回閥25釋放噴嘴的相對高的殘余壓力，否則所述殘余壓 力可能經過關閉的噴嘴泄漏到發動機內。因此，噴嘴內的壓力下降到由壓力調節器19設定的水平，且系統返回到如圖2所描繪的其初始位置。在圖3中示出的本發明的替代實施例中，噴嘴11的彈簧室16連接到溢流閥12的 出口。這允許減小彈簧室的體積且因此減小噴射器的尺度。也可以使得噴射器與噴射器之 間的性能更一致，因為彈簧室壓力則將不取決于通過針狀物/噴嘴體導向件的泄漏，這改 變了導向件內的間隙和磨損。然而，在此實施例中，存在從低壓系統經過針狀物導向件到噴 嘴11的入口內的泄漏路徑，如果噴嘴在針狀物座內密封不完全，則所述泄漏路徑將允許低 粘性燃料泄漏到燃燒室內。盡管如此，泄漏不可能明顯到導致發動機可起動性的問題，因 為針狀物/針狀物導向件內的間隙非常小。在燃料為DME的情況下，即使發動機完全冷卻 且環境溫度非常低，非常小的泄漏也不會導致液體燃料集中在燃燒室內。即使在-30°C時， DME在環境壓力下也是氣體，且發動機的活塞、活塞環和襯套之間的縫隙在DME泄漏的情況 中將是非常小的，防止了壓力在燃燒室內建立到燃料可能被液化的點。通過縫隙溢出到曲 軸箱內的氣態燃料可通過特殊的通風道導出到環境，所述通風道也可裝配有能夠關閉通向 環境的連接的風扇和/或閥，以允許當發動機運行時的關閉的曲軸箱通風。為進一步降低DME泄漏到燃燒室內的風險，圖4中示出的本發明的替代實施例使 用將溢流閥12的下游與彈簧室連接的止回閥25，所述彈簧室流體連接到止回閥的入口。在 此實施例中，止回閥也阻止了低壓系統-彈簧室16-噴嘴導向件-噴嘴入口 -燃燒室的泄 漏路徑，但其代價是增大包含流體的體積且直接貢獻于因減壓和/或氣化導致的通過不良 密封的噴嘴座的泄漏。與其中先導閥9的出口連接溢流閥下游的系統相比，將先導閥9的出口連接到溢 流閥12的上游側同時如上所述降低止回閥25的要求的流動容量可降低HOV 10在噴射開 始時的打開速度。圖5中示出的本發明的替代實施例設計為將通過止回閥25的泄漏保護 與更快打開的HOV 10組合。更快的HOV打開通過將先導閥9的出口連接到溢流閥12的下 游實現。在本發明的此實施例中，止回閥25仍防止從低壓系統通過關閉的先導閥和HOV針 狀物的導向件向噴嘴11內的泄漏，但必須可通過略微更高的流量，這可能由于移動零件的 增加的尺寸和/或重量而影響止回閥25的耐久性。更快打開的HOV 10與更低流量的止回 閥25的組合通過圖6中示出的本發明的另一個替代實施例提供，其中先導閥9的出口連接 溢流閥12的下游，且也連接止回閥25的下游。在圖7中示出的再另一個實施例中，實現了 較小的隔離空間與低流量止回閥25和更快打開的HOV 10的組合，因為止回閥放置在溢流 閥12的上游而先導閥9的出口連接溢流閥的下游。在噴射器回流管路處的另外的自動隔離閥也可以使用在本發明中，例如在圖8中 示出。在此實施例中，AIV 18將防止從低壓系統經過噴嘴11的導向件和HOV 10的泄漏， 以及保證在止回閥25失效的情況中的泄漏降低。止回閥設計為具有相對小的最大流動面積，典型地為0. Imm2，從而使其可使用相 對小的且因此重量輕的移動零件，且實現緩慢的閥關閉速度，且因此實現在大量噴射器工 作循環中的可靠運行。將止回閥如上所述放置在溢流閥的上游允許將噴射器的回流管路直接連接到低 壓燃料供給系統。這降低了燃料噴射系統內所需的AIV的總數，且以此實現了將其簡化。如在現有技術中已知，閥的要求的流動面積越大，且在此具體應用中，止回閥的要 求的流動面積越大，則力越高且要求的響應時間越快，更困難的是由于配合的座的磨損而實現長期和無泄漏的閥使用壽命。在本發明中，安裝在高壓體積與噴射器的回流管路之間 的用于防止從高壓體積向噴射器的回流管路回流的止回閥可靠運行的所有先決條件通常 在于首先，閥不需要快作用成在各個和每個噴射后關閉；其次，有助于關閉閥且很大程度 上限定了座內的接觸壓力的負壓下降實際上直至閥關閉都是不存在的，且閥的上游壓力在 其下游壓力以下釋放；且第三，需要經過閥向外到回流管路的流動相對小。在現有技術中，到回流管路的流出很大程度上由液壓操作的閥打開時所排開的體 積、先導閥內的控制泄漏和當噴嘴和HOV之間的壓力釋放時所釋放的減壓體積來實現。在 這樣的系統中，典型的回流管路可低至在發動機全負荷下噴射體積的1/30。本發明可構造 為進一步降低總泄漏體積，且以此允許使用甚至更小的止回閥，因此有助于止回閥的耐久 性。本發明中總泄漏體積的降低是由于從HOV后方通過先導閥到HOV下游且進一步到燃燒 室內釋放了壓力，而非在其中先導閥的出口連接到溢流閥的出口的現有技術的情況中通過 回流管路泄漏出來。應理解的是本發明不限于以上所述的且在附圖中所示的實施例；而是本領域一般 技術人員將認識到可在所附權利要求的范圍內進行許多改變和修改。
權利要求
一種用于內燃發動機的燃料噴射系統，所述燃料噴射系統包括發動機管理系統(EMS)(20)；連接到低壓燃料系統(4)的回流管路(13)；和共軌(6)，所述共軌(6)用于儲存相對高壓燃料并將所述相對高壓燃料供向噴射器(7)，所述噴射器具有噴嘴(11)，所述噴嘴(11)用于將燃料噴射到所述發動機內；閥(10)，所述閥(10)由所述EMS(20)操作且安裝在所述共軌(6)與所述噴嘴(11)之間；溢流閥(12)，所述溢流閥(12)由所述EMS(20)操作，并且所述溢流閥(12)的入口連接到所述閥(10)的出口，所述溢流閥(12)的出口連接到所述回流管路(13)，其特征在于，在所述噴嘴(11)與所述回流管路(13)之間設置止回閥(25)，其中，所述止回閥的入口連接到所述噴嘴(11)的入口。
2.根據權利要求1所述的燃料噴射系統，其特征在于，所述止回閥(25)的入口連接到 所述溢流閥(12)的出口。
3.根據權利要求1至2中任一項所述的燃料噴射系統，其特征在于，所述閥(10)由所 述EMS (20)電操作。
4.根據權利要求1至2中任一項所述的燃料噴射系統，其特征在于，所述閥(10)由電 操作的先導閥(9)控制，所述先導閥(9)的出口連接到所述溢流閥(12)的出口。
5.根據權利要求2所述的燃料噴射系統，其特征在于，所述閥(10)由電操作的先導閥 (9)控制，所述先導閥(9)的出口連接到所述止回閥(25)的出口。
6.一種用于內燃發動機的燃料噴射系統，所述燃料噴射系統包括發動機管理系統(EMS) (20)連接到低壓燃料系統(4)的回流管路(13)；和共軌(6)，所述共軌(6)用于儲存相對高壓燃料并將所述相對高壓燃料供向噴射器 (7)，所述噴射器具有噴嘴(11)，所述噴嘴(11)用于將燃料噴射到所述發動機內；閥(10)，所述閥(10)安裝在所述共軌(6)與所述噴嘴(11)之間，且由電操作的先導閥 (9)控制；電操作的溢流閥(12)，所述溢流閥(12)的入口連接到所述閥(10)的出口，所述溢流閥 (12)的出口連接到所述回流管路(13)，其特征在于，所述先導閥(9)的出口連接到所述閥(10)的出口。
7.根據權利要求6所述的燃料噴射系統，其特征在于，在所述噴嘴(11)與所述回流管 路(13)之間安裝止回閥(25)，所述止回閥(25)的入口連接到所述噴嘴(11)的入口。
8.根據權利要求6所述的燃料噴射系統，其特征在于，在所述噴嘴(11)與所述回流管 路(13)之間安裝止回閥(25)，所述止回閥(25)的入口連接到所述溢流閥(12)的出口。
9.根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統，其特征在于，所述噴嘴(11)具有 針狀物(14)，所述針狀物(14)利用彈簧室(16)內的壓力而朝著關閉所述噴嘴(11)的方向 偏置；并且所述彈簧室(16)連接到所述溢流閥(12)的出口。
10.根據權利要求1至8中任一項所述的燃料噴射系統，其特征在于，所述噴嘴(11)具有針狀物(14)，所述針狀物(14)利用彈簧室(16)內的壓力而朝著關閉所述噴嘴(11)的方 向偏置，并且所述彈簧室(16)連接到所述回流管路(13)。
11.根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統，其特征在于，在所述回流管路 (13)與所述低壓系統(4)之間安裝自動隔離閥(18)。
12.根據權利要求1至10中任一項所述的燃料噴射系統，其特征在于，在所述回流管路 (13)與所述低壓系統(4)之間安裝壓力調節器(19)。
13.根據權利要求11所述的燃料噴射系統，其特征在于，在所述自動隔離閥(18)與所 述低壓系統(4)之間安裝壓力調節器(19)。
14.根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統，其特征在于，在所述共軌(16) 與所述噴射器(7)之間安裝隔離閥(18)。
15.一種包括根據前述權利要求中任一項所述的燃料噴射系統的車輛。
全文摘要
本發明涉及一種用于內燃發動機的燃料噴射系統，該燃料噴射系統包括發動機管理系統(EMS)(20)；回流管路(13)，該回流管路(13)連接到低壓燃料系統(4)；共軌(6)，該共軌(6)用于儲存和向噴射器(7)供給相對高壓力的燃料；和自動隔離閥(18)，該自動隔離閥(18)安裝在共軌(6)與噴射器(7)之間。噴射器具有用于將燃料噴射到發動機內的噴嘴(11)。由EMS(20)操作的閥(10)安裝在共軌(6)與噴嘴(11)之間。由EMS(20)操作的溢流閥(12)通過其入口連接到閥(10)的出口且通過其出口連接到回流管路(13)。止回閥(25)安裝在噴嘴(11)與回流管路(13)之間，使得所述止回閥的入口連接到噴嘴(11)的入口。
文檔編號F02M63/02GK101946085SQ200880127356
公開日2011年1月12日 申請日期2008年3月4日 優先權日2008年3月4日
發明者塞爾吉·尤達諾夫 申請人:沃爾沃拉斯特瓦格納公司