[发明专利]一种活塞式发动机的燃料喷射装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种根据本发明权利要求1的前序部分的、活塞式发动机的燃料喷射装置，其包括至少一个燃料喷射器，燃料能够借助于所述燃料喷射器被喷射入所述发动机的燃烧室，所述燃料喷射器包括至少一个燃料喷射阀，所述燃料喷射阀被布置用于将燃料定量地提供给所述燃烧室，所述燃料喷射装置还包括增强活塞装置，所述增强活塞装置包括活塞空间和在所述活塞空间中的活塞单元，其中，所述活塞单元具有第一面积区域，所述第一面积区域被设置为受工作流体影响，并且所述第一面积区域至少部分地限定所述增强活塞装置的第一工作空间；并且，所述活塞单元具有第二面积区域，所述第二面积区域至少部分地限定所述增强活塞装置的第二工作空间，所述第二工作空间被布置成与所述燃料喷射器的所述至少一个喷射阀流体连通。

背景技术

在活塞发动机中，尤其是在柴油发动机中，燃料通过燃料喷嘴进入到发动机的燃烧室中。传统的燃料喷嘴包含一个针阀，而针阀的位置控制着喷射的状态。针阀的顶端阻止或者允许燃料从燃料通道流向喷嘴的喷射开孔。喷嘴的主体部分包含一个由燃料管道、通常是一个孔(drilling)延伸到其内的燃料通道。运转的基本原理是弹簧加载的针阀被燃料通道里的燃料压力所打开。当针阀抵抗弹簧力升起时，燃料便从燃料通道通过喷射孔进入到发动机的燃烧室中。针阀还由喷嘴主体引导。一般情况下，喷嘴主体是和喷嘴保持体相连的，喷嘴通过该喷嘴保持体安装到发动机上。

喷射动作本身能对活塞发动机中的燃料燃烧产生很大影响，特别是使用压缩点燃柴油循环时。例如，喷射定时开始时，喷射的持续时间对燃烧过程将产生显著的影响。尤其是喷射压力主要影响燃料喷雾的形成和因此也对燃烧过程产生主要影响。已公开的US 4405082揭示了一种燃料喷嘴，其中增强活塞用来增强喷射器里的燃料压力。提升压力的能力在很大程度上受到喷射器物理尺寸的限制，而喷射器的物理尺寸也受到喷射器安装到其上的汽缸盖的可用空间的限制。

老一代的柴油发动机中，通过喷射泵产生燃料喷射，在该喷射泵中燃料被压缩和被分别运送到每个喷嘴用于各自喷射。即使该系统在操作上是可靠的，在每个独立的喷嘴上也需要相当长的高压管道。另外，考虑到目前的排放要求，可用的压力并不能达到所需要的喷射压力要求。

因此，共同的目标就是在非常高压(如1000bar及以上的压力)的状态下执行喷射。普遍用在柴油发动机上的做法是一种所谓的共轨燃料喷射系统。已公开的EP 0959245B1阐述了一种共轨燃料喷射系统，该系统中压力的提供和燃料的喷射在功能上是彼此独立的。燃料是通过高压泵而共同供给压力，从高压泵出发通过单独的管道被引导到每个气缸的喷射器中。同样，这种解决方法也需要高压管道。

共轨燃料喷射系统中由于该系统中普遍存在的连续不断的压力而产生的另一个问题是在喷嘴故障时可能出现从喷射器到气缸的泄漏。已公开的EP 1270931B1阐释了一种燃料系统的可关闭阀门，该阀门通过一次仅允许一定量的燃料进入，从而阻止泄漏燃料流到燃烧室中。

本发明的目的就是提供一种能显著提高喷射效果的燃料喷嘴。

发明内容

本发明的目的主要通过活塞发动机的燃料喷射装置来实现，所述燃料喷射装置包括至少一个燃料喷射器，燃料能够借助于所述燃料喷射器被喷射入所述发动机的燃烧室，所述燃料喷射器包括至少一个燃料喷射阀，所述燃料喷射阀被布置用于将燃料定量地提供给所述燃烧室，所述燃料喷射装置还包括增强活塞装置，所述增强活塞装置包括活塞空间和在所述活塞空间中的活塞单元，其中，所述活塞单元具有第一面积区域，所述第一面积区域被设置为受工作流体影响，并且所述第一面积区域至少部分地限定所述增强活塞装置的第一工作空间；并且，所述活塞单元具有第二面积区域，所述第二面积区域至少部分地限定所述增强活塞装置的第二工作空间，所述第二工作空间被布置成与所述燃料喷射器的所述至少一个喷射阀流体连通。本发明的特征在于，所述增强活塞装置包括对立单元，并且所述活塞单元具有沿纵向延伸的腔室，所述腔室设有空腔，所述对立单元被布置成至少部分地延伸到所述腔室的所述空腔中，并且所述第二面积区域至少部分地由所述活塞单元(52)和所述对立单元(60)限定。

通过这种方式，增强活塞装置占据相对小的空间，并且使得在燃料供给系统中能够更加自由地定位增强活塞装置。由于增强活塞装置的尺寸较小，所以根据本发明的一个优选实施例，所述增强活塞装置布置在燃料喷射器中。

依据本发明的第一实施例，第二工作空间是由对立单元和活塞单元里的腔室来限定的，并且该工作空间被安置在活塞单元内部。