[发明专利]用于内燃发动机的燃料喷射单元

说明书

本发明讨论了一种用于具有共轨燃料系统的大型内燃发动机的新颖燃料喷射单元。本发明的燃料喷射单元(10)连接到所述共轨燃料系统，所述燃料喷射单元(10)包括第一喷嘴(22)和第二喷嘴(24)，所述第一喷嘴(22)具有借助流动通道(48)与第一控制阀(16)连接的第一针控制空间(34)，所述第一喷嘴(22)和所述第二喷嘴(24)具有共同的针空腔(30)，其中与所述流动通道(48)相关地布置的流动保险装置(50)将所述第一针控制空间(34)连接到所述第一控制阀(16)。

技术领域

本发明涉及一种用于具有多个气缸并使用共轨燃料系统的内燃发动机的燃料喷射单元。本发明还涉及一种具有带气缸盖的多个气缸并利用共轨燃料系统的内燃发动机，每个气缸盖均设置有燃料喷射单元。

背景技术

在现代内燃发动机中，燃料借助燃料喷射阀或喷射器直接喷射到发动机的气缸中。因为喷射发生在压缩冲程末端的相对较晚的阶段，所以需要足够高的压力来用于进行喷射。在常规的燃料馈送系统中，每个气缸均设置有自己的喷射泵，以将燃料经由喷射器泵送到气缸的燃烧室中。然而，常规系统的使用和控制具有显著的局限性。无法轻易调整系统的设定。另外，喷射泵的压力可变化，使得向不同气缸中的喷射可分别在不同的压力下发生，并且可由此提供不同量的燃料。还有，因为现有技术的喷射喷嘴主要是水力机械的，即，在某个预定燃料压力下打开并且当压力降低到预定值以下时闭合，所以喷射时机和持续时间的控制也应该能够考虑到在使用系统期间(即当发动机运行时)系统部件的磨损。

更新的方案是所谓的“共轨喷射”或“共压力喷射”，其中提供压力和喷射燃料在功能上彼此分离。燃料借助至少一个高压燃料泵馈送到共同的压力供应装置(即，轨道)中，燃料从共同的压力供应装置经由分离的管被引导到每个气缸的喷射器中。在实践中，喷射器的操作是电子控制的(例如借助螺线管或压电控制阀)，以便获得足够短而精确的喷射。

传统燃料馈送系统的许多最明显的问题领域是通过使用共同的高压(高达约2200巴)燃料供应装置和电子控制的燃料喷射器解决的，借助电子控制的燃料喷射器，例如在同一压缩冲程期间可以多次将燃料喷射到发动机气缸中。换句话说，明显比现有技术的燃料喷射泵更好地控制喷射的时机、喷射的持续时间和喷射的燃料量，借此也已经大大减少内燃发动机的正常操作条件下的排放水平。

如今，燃料喷射器的操作通过布置成与喷嘴流动连通的电子控制阀来控制。控制阀和喷嘴起作用，使得在围绕针的空腔(即针空腔)中提供完整的燃料轨道压力，压力倾向于打开喷嘴的针。然而，针设置有弹簧，弹簧推动针，使之抵靠在其位于喷射喷嘴开口的上游的基座表面上。此外，关于针的与喷嘴开口相对的端部，所谓的针控制空间被布置成使得针控制空间的压力在与弹簧相同的方向上推动针。针控制空间和针空腔被布置成彼此经由一个或多个良好尺寸的开口或流动通道流动连通，所述开口或流动通道限制两个空腔之间的流动，即，限制速度，针控制空间中的压力能够升高。针的实际控制通过电子地打开控制阀而发生，借此针控制空间中的加压燃料能够经由控制阀逃逸到低压燃料排放件，使得全部燃料压力影响到喷射器针并将喷射器针抬离其基座表面，从而打开喷射喷嘴，并且开始喷射。在期望的时间段之后，假定要进行燃料喷射，控制阀闭合，并且针控制空间中的压力升高，借此针控制空间中的压力与弹簧一起闭合喷嘴，即，推动针以使之抵靠基座。

目前为止，鉴于它们在满载时排放，柴油发动机已被优化。然而，未来的排放法规要求排放水平在所有操作条件下必须被最小化。换句话说，必须执行所有负载的频谱调节。例如，甚至现代共轨燃料系统的使用和燃料喷射器的电子控制不会带来期望结果的情况涉及发动机在低负载下的运行，或者更一般地，基本远离其设计负载。最终目标是改进燃料的喷射，使得发动机在其整个操作条件下(即，从低负载到满载)的排放可以保持在最小水平。