[发明专利]用于内燃机的燃料喷射系统、喷射燃料的方法以及内燃机

说明书

技术领域

本发明涉及用于将燃料喷射到往复式内燃机的汽缸中的燃料喷射系统、用于喷射燃料的方法以及内燃机，该内燃机尤其是二冲程大型柴油机。

背景技术

大型柴油机常常用作船用动力单元或者也用于定点作业，例如用于驱动大型发电机以产生电力。这里，通常发动机在相当长的一段时间内处于恒定运转，这对运转可靠性和可用性提出高要求。为此，对于操作员来说，维护之间的长间隔、低磨损度，尤其是燃料和工作材料的经济使用对于机器的运转来说是中心标准。因而，除了其它方面以外，改善发动机的运转特性，减少排放以及减少燃料消耗量始终是挑战性话题。

关于内燃机（例如大型二冲程柴油机）的运转状态，燃料仅在整个工作循环的窄的曲柄角度范围内被喷射。当然，对于其他类型的内燃机（例如对于四冲程内燃机）同样如此。燃料喷射必须被精确控制以具有恰当的喷射开始和恰当的持续时间，以便适当地控制例如动力、最大汽缸压力以及尤其是有害物质的排放。更严格的排放要求使对具有更精确控制的更灵活的燃料喷射系统的需要渐增。

当今，共轨式燃料喷射系统通常用在柴油机上。关于如图1a和图1b示例性示出的这种众所周知的燃料喷射系统1’，存在直接发动机驱动的高压燃料泵6’，从而将燃料2’输送到燃料共轨空间10’，即，所谓的共轨10’。燃料输送到轨10’通常通过基于来自共轨10’中的压力传感器的反馈使燃料进入到泵6’节流来控制。

请注意，本说明书中，带有引号的附图标记始终与现有技术中已知的示例有关，如图1a、图1b和图1c所示。引用根据本发明的实施方式的特征的附图标记，如分别由图2a和图2b示例性示出的，不带有引号。

燃料油泵6’通常与若干摆动柱塞一起工作，从而将燃料2’泵送到燃料油轨10’。泵6’具有辊子600’，该辊子跟随凸轮601’运动，从而给予柱塞摆动。当来自低压燃料系统的新燃料2’被填充到燃料泵室时，泵6’具有填充冲程（下行冲程），并且当燃料2’被压出到高压共轨10’时，泵6’具有输送冲程（上行冲程）。止回阀602’防止燃料2’在返回冲程期间（也就是说，在柱塞的填充冲程期间）从高压系统回流到低压系统。

对于不同的柱塞，输送通常不因喷射事件而被分阶段，但是高压共轨空间10’的尺寸确定成足够大以防止一定程度而不是足够程度的高压波动。因此，基于轨压反馈并且不基于当进入内燃机的不同汽缸3’的喷射事件发生时的反馈完全控制泵6’。进入汽缸本身的喷射由电子控制单元CU’控制，其中喷射控制单元CU’直接位于燃料轨10’处或喷射器4’本身中。

如从图1a或图1b分别可见的，燃料喷射器4’通常借助于高压管5’连接到共轨10’。燃料喷射的开始和结束通常由包括在喷射器4’内的螺线管控制。燃料2’在给定高压PH’下保存在轨空间10’中，其中燃料轨空间10’设计成具有相对大的燃料空间以便在喷射事件期间不具有太高的压降。将燃料2’的压力从低压PL’升高到高压PH’并且在高压PH’下将燃料2’输送到共轨10’的燃料泵6’的控制通常基于来自轨压力信号的反馈，以便将平均高压PH’保持在恰当的压力范围内。

将燃料2’喷射到汽缸3’中因此受喷射器控制单元CU’控制，其中，除由图1a呈现的以外，根据图1b的已知的喷射系统1’还包括空间喷射控制VIC’，从而允许与根据图1a的更简单的喷射系统1’相比更精确的燃料喷射定时和剂量。

然而，如由图1c可见，该图1c示出了以巴给出的共轨压力变化与以度给出的曲柄角’的相关性，如分别根据图1a或图1b的已知燃料喷射系统1’中所测的，在将燃料2’喷射到汽缸3’期间在共轨存储器10’中存在显著压降，这是因为泵6’的控制不能解决由于喷射事件造成的非常高频的压力变化。

发明内容

因此，本发明的目的在于提出一种改进的燃料喷射系统，其中与已知的现有技术系统相比，高压的变化被显著降低，并且同时，燃料喷射能被更精确地控制，从而能够实现减少的燃料消耗量并且显著减少有害物质的排放。

因此，本发明涉及用于将燃料喷射到往复式内燃机（尤其是二冲程大型柴油机）的汽缸中的燃料喷射系统。所述燃料喷射系统包括燃料喷射器，该燃料喷射器包括用于控制燃料到所述汽缸的喷射的喷射器控制装置。所述燃料喷射器借助于高压管流体地连接到压力放大器的出口，并且所述压力放大器具有用于接收在低入口压力下提供的燃料的入口并且将该低入口压力的燃料转化成在所述压力放大器的所述出口处提供的高出口压力。根据本发明，所述压力放大器被连接到在中间压力下提供的液压伺服油并且由该液压伺服油驱动，所述中间压力高于所述低入口压力并且低于所述高出口压力。