專利名稱：用于噴射流體的噴射裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種噴射裝置，其具有一個控制閥；一個用于操縱該控制閥的調(diào)節(jié)元件；和一個噴嘴，該噴嘴可以由該控制閥通過一控制室中壓力的升和降來進行調(diào)節(jié)，依此，該控制閥有至少兩個開關(guān)工作位置，在該控制閥的一個第一開關(guān)工作位置上，在控制室中調(diào)節(jié)出一個第一壓力，在此壓力下該噴嘴是關(guān)閉的，而在該控制閥的一個第二開關(guān)工作位置上，在控制室中調(diào)節(jié)出一個第二壓力，在此壓力下該噴嘴是打開的。本發(fā)明還涉及一種用于流體的噴射方法，在該方法中，一個調(diào)節(jié)元件是電控的，該調(diào)節(jié)元件操縱一個控制閥，通過對該控制閥的操縱，可以實現(xiàn)控制室中壓力的升和降，而該噴嘴則取決于控制室中的壓力而打開或關(guān)閉。
背景技術(shù)：
已知有一種屬于此類的裝置和一種屬于此類的方法，它們優(yōu)選用于存儲式噴射系統(tǒng)(公用給油管)。在這種存儲式噴射條件下，壓力產(chǎn)生和噴射是不相聯(lián)的。該噴射壓力是不依賴于發(fā)動機轉(zhuǎn)速和噴射量而產(chǎn)生的，而是在“給油管”(燃料存儲器)中為噴射做好準備。噴油始點和噴射量是在一個電控裝置中計算的，并由每個發(fā)動機汽缸上的噴射裝置通過一個受控的調(diào)節(jié)元件加以變換。一般使用電磁閥和壓電反應(yīng)器作為調(diào)節(jié)元件。因此，實際上可以連續(xù)不斷地從公用給油管向該噴射裝置提供例如1000至2000巴的壓力。于是流體的這一高壓一方面可以用來執(zhí)行具有高噴射壓力的噴射，其中，一個高的壓力對于有害物質(zhì)排放和燃料消耗都是有正面影響的。另一方面，該流體也可以用于該系統(tǒng)的受行程控制的運行。
從原理上說，不可避免的是在受行程控制的噴射系統(tǒng)上，該流體的某一部分必須被排到一個泄漏系統(tǒng)中。該泄漏系統(tǒng)通常都與一個燃料箱相連，從而可以將從噴射裝置排出來的泄漏量回收到該燃料箱中。一般地說，都希望降低所發(fā)生的泄漏量，因為這種泄漏量會降低噴射系統(tǒng)的效率并帶來其它缺點，例如涉及高壓泵的功率要求。
在這類噴射裝置中，會在系統(tǒng)的多個位置和在系統(tǒng)的多個功能狀態(tài)下出現(xiàn)泄漏量。例如，噴嘴的壓力室還須經(jīng)過噴嘴的壓桿的導引件與最好是直接毗鄰于該壓桿的噴射裝置的控制室相連。這時如果要降低控制室中的壓力以使壓桿卸載，并使噴嘴能夠打開，就會在該為了卸載而與一泄漏系統(tǒng)相連的控制室和噴嘴的、其中存在有公用給油管的壓力的壓力室之間出現(xiàn)一個大的壓差。也就是說，會出現(xiàn)一個從噴嘴的壓力室到控制室并最后到泄漏系統(tǒng)的燃料溢流。壓桿的導引件起輸入節(jié)流閥(Z-節(jié)流閥)的作用，這在控制室的卸壓狀態(tài)下是一個所不希望的副作用。特別對于快速操作過程來說，節(jié)流閥(無論是輸入節(jié)流閥還是排出節(jié)流閥)總歸都是需要的。為此，特別符合希望的是，在控制閥的打開狀態(tài)下減少泄漏量。

發(fā)明內(nèi)容
按本發(fā)明的根據(jù)權(quán)利要求1的噴射裝置在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上的結(jié)構(gòu)特點在于該控制閥有至少一個第三開關(guān)工作位置，在此位置上在控制室中調(diào)定出一個第三壓力，該壓力介于該第一壓力和該第二壓力之間，并在此壓力下該噴嘴是打開的。這樣就克服了現(xiàn)有技術(shù)的那些缺點。如果控制室通過對控制閥的操作來實現(xiàn)減壓，那么在控制室和噴嘴的壓力室之間就存在一個高的壓差。這種壓差一方面是符合希望的，由此可快速打開噴嘴，但另一方面也帶來這樣一個缺點，就是有大的燃料量從壓力室經(jīng)過噴嘴的壓桿的導引件而溢流到控制室中并最終溢流到泄漏系統(tǒng)中。利用本發(fā)明就能夠達到以下目的一方面照顧到噴嘴的快速打開，即控制室按常規(guī)方法快速減壓，但同時又照顧到了控制室中有一定的壓力調(diào)升。控制室中的這種壓力調(diào)升一方面可減小控制室和噴嘴的壓力室之間的壓差，從而減小流體溢流到控制室中和泄漏系統(tǒng)中；另一方面還可以如此選擇壓力，從而使噴嘴保持處于其打開的狀態(tài)。另一個優(yōu)點在于，就在關(guān)閉噴嘴之前已在控制室中發(fā)生了一定的壓力調(diào)升，從而使后繼的導致噴嘴關(guān)閉的壓力調(diào)升只須克服一個較小的壓差，這一點由于減小了操作延遲而導致噴嘴的更快速關(guān)閉。
有利的是，該調(diào)節(jié)元件是一個壓電反應(yīng)器，該壓電反應(yīng)器通過電控而經(jīng)歷一種長度變化。壓電反應(yīng)器在其用于噴射裝置上時已證明是有效的，特別是因其構(gòu)造小巧和工作可靠而顯示其優(yōu)點。在目前情況下，采用壓電反應(yīng)器是特別有益的，因為其長度變化是可以通過電控參數(shù)(例如電壓、脈沖寬度)簡單地進行調(diào)節(jié)。
該控制閥最好有一個第四開關(guān)工作位置，在此位置上在控制室中調(diào)定出一個壓力，在此壓力下該噴嘴是關(guān)閉的。這一點可以簡化控制閥的周期性的工作方式，特別是就一種噴射過程的形成和一種提前噴射而言。
關(guān)于這種噴射裝置，本發(fā)明還有一些特殊的優(yōu)點，即控制室部分地由噴嘴的壓桿的一個端面所限定。也就是說，該控制室直接鄰接壓桿，這就有利于流體在現(xiàn)有壓差條件下從壓力室轉(zhuǎn)入到控制室中。在這種系統(tǒng)中，壓差的減小就具有一種特別強的作用。
該壓桿最好由彈性機構(gòu)來施加力。這些彈性機構(gòu)，最好是一種螺旋彈簧，它們將噴嘴可靠地保持在一種限定的狀態(tài)中。
本發(fā)明的一項特別有利的改進在于該控制閥在該第一開關(guān)工作位置上時處在一個第一閥座上，從而使該控制室同一泄漏系統(tǒng)相分開；該控制閥在該第二開關(guān)工作位置上時不處在一個閥座上，從而使該控制室通過一個第一流通橫斷面與一泄漏系統(tǒng)相連通；該控制閥在該第三開關(guān)工作位置上時不處在一個閥座上，從而使該控制室通過一個第二流通橫斷面與一泄漏系統(tǒng)相連通，其中，該第一流通橫斷面大于該第二流通橫斷面。通過對該控制閥的流通橫斷面的適當選擇，便可特別簡單地選擇控制室中的壓力調(diào)升。例如該第一流通橫斷面可以是控制閥的最大可能的流通橫斷面，這就是說，該控制閥是完全打開的。該第二流通橫斷面于是可以連續(xù)地在該控制閥的關(guān)閉狀態(tài)(流通橫斷面為0)和具有最大流通橫斷面的完全打開的狀態(tài)之間進行調(diào)節(jié)。在該控制閥的第二開關(guān)工作位置上的正確壓力調(diào)升也可經(jīng)過控制閥的特性來求得。
下述做法可能是有利的該控制閥在一個第四開關(guān)工作位置上時處在一個第二閥座上，從而使該控制室與一個泄漏系統(tǒng)相分開。在該控制室中用于關(guān)閉噴嘴的壓力調(diào)升即使按這一變化形式也是通過控制閥的關(guān)閉，即通過一個第二閥座來實現(xiàn)的。在適當安置該第二閥座的情況下，噴嘴的打開和隨后的關(guān)閉也可通過該調(diào)節(jié)元件的一種獨有的延伸來實現(xiàn)。一個隨后的(部分)周期于是通過一種獨有的長度縮短來實現(xiàn)。
該噴射壓力最好由一個公用給油管來產(chǎn)生。正是在這一系統(tǒng)中，本發(fā)明在此實際上在噴嘴的壓力室中連續(xù)地存在高壓是有益的。噴嘴壓力室中的這種高壓引起壓力室和控制室之間的高的壓差。通過改變控制室中的壓力以減小上述壓差的辦法，至少可以部分地消除由于出現(xiàn)過大泄漏量而造成的缺點。
按本發(fā)明的根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其要點在于通過對該調(diào)節(jié)元件的調(diào)控，首先將該控制閥從至少三個開關(guān)工作位置中的一個第一開關(guān)工作位置調(diào)到一個第二開關(guān)工作位置，借此將該控制室中的壓力加以調(diào)升，并將噴嘴打開；通過對該調(diào)節(jié)元件的進一步控制，將該控制閥調(diào)到至少三個開關(guān)工作位置中的一個第三開關(guān)工作位置，借此在該控制室中調(diào)升壓力并使噴嘴保持打開的狀態(tài)；通過對該調(diào)節(jié)元件的進一步控制，將該控制閥調(diào)到另一個開關(guān)工作位置，在此位置上在控制室中繼續(xù)調(diào)升壓力，借此使噴嘴關(guān)閉。這樣，在通過控制室的卸壓而實現(xiàn)噴嘴的打開之后，該控制室中的壓力再次部分地得以調(diào)升，而噴嘴并不關(guān)閉。也就是說，一方面可以實現(xiàn)快速的壓力調(diào)升，從而能快速打開噴嘴；另一方面能減小噴嘴的壓力室和控制室之間的壓差，從而也就可減少泄漏量。
可優(yōu)選考慮的是，在該第一開關(guān)工作位置上的控制閥處在一個第一閥座上；另一個開關(guān)工作位置與該第一開關(guān)工作位置相應(yīng)。也就是說，為了結(jié)束噴射過程，該控制閥返回到其處于該第一閥座上的初始位置。
最好是在另一開關(guān)工作位置上的控制閥處在另一個閥座上。這樣，通過該控制閥在第一閥座和第二閥座之間的來回運動，以及通過控制閥在一個部分打開的位置上的一種相應(yīng)的間隔時間的定位，便可實現(xiàn)按本發(fā)明的優(yōu)點。
有利之處在于在控制閥的該第一開關(guān)工作位置上和在控制閥的另一開關(guān)工作位置上時，控制室與一泄漏系統(tǒng)相分離；在控制閥的該第二開關(guān)工作位置上和在控制閥的該第三開關(guān)工作位置上時，控制室與泄漏系統(tǒng)相連通。這就是說，控制室的減壓是通過控制室與一泄漏系統(tǒng)相連通來實現(xiàn)的，而升壓則是通過控制室與泄漏系統(tǒng)脫離連接來實現(xiàn)的。
在這方面特別有利的是，通過處于控制閥的該第二開關(guān)工作位置上的控制閥的流通橫斷面大于處于控制閥的該第三開關(guān)工作位置上的流通橫斷面。也就是說，控制室中可變的壓力調(diào)定是通過控制閥的流通橫斷面來調(diào)整的。
本發(fā)明的令人驚奇的認識是，一個噴射系統(tǒng)的泄漏量可以通過在打開噴嘴時改變控制室中的壓力來減小。也已認識到，控制室中的壓力在相當大程度上可以適配于噴嘴的壓力室中的公用給油管壓力，從而盡管一方面噴嘴的關(guān)閉尚未執(zhí)行，但另一方面流體從壓力室進入控制室的流動卻大大減小。


下面將根據(jù)附圖并參照一個特定的結(jié)構(gòu)形式舉例對本發(fā)明進行說明。
圖1表示按本發(fā)明的一種噴射裝置的一個局部截面示意圖。
圖2表示用于解釋按本發(fā)明的方法的三個曲線圖。
圖3表示用于解釋本發(fā)明的一個曲線圖。
具體實施例方式
圖1是按本發(fā)明的一種噴射裝置的局部示意圖?？刂崎y2是可以由一個在圖中未示出的調(diào)節(jié)元件操作的，該調(diào)節(jié)元件安置在控制閥2的上方?？刂崎y2有一個第一閥座4和一個第二閥座6。控制閥2與一控制室8相連通，該控制室部分地被一個噴嘴的壓桿10限制。壓桿10則由一個彈簧12施加力，以便給該噴嘴限定一個確定的關(guān)閉位置。在所示的位置上，控制閥2處在其第一閥座4上，從而使得控制室8與一個示意地由一導管表示的泄漏系統(tǒng)14相分離。由于控制室8與同樣以一條導管示意地表示的公用給油管16相連通，所以能在所示的控制閥2的位置上在控制室8中形成公用給油管壓力。因此，壓桿10及與之相關(guān)的噴嘴被向下壓，而將噴嘴保持在關(guān)閉的位置上。一旦控制閥2通過調(diào)節(jié)元件所執(zhí)行的操作而離開其第一閥座4，則控制室8即被減壓。于是，噴嘴的壓桿10可向上運動。因此，噴嘴打開。
在圖中未示出的噴嘴的壓力室中實際上經(jīng)常存在著公用給油管壓力，即使在噴射過程中亦是如此。但是由于在噴射過程中控制室8是減壓的，所以這一階段中在壓力室和控制室8之間存在一個特別高的壓差。因此，流體可以經(jīng)過壓桿10的導引件而進入控制室8中，并附帶地對泄漏系統(tǒng)14加載。本發(fā)明解決了這一效應(yīng)。當控制室8被減壓，從而壓桿10已向上移動時，則控制閥2被部分地關(guān)閉，從而在控制室8中壓力再次被提高，但這一壓力保持在噴嘴的關(guān)閉壓力之下。由于這一緣故，因壓差所促進的泄漏量得以減小。
關(guān)于按本發(fā)明的噴射系統(tǒng)上的行程-壓力情況，將參照圖2做更詳細的說明。在上面的曲線圖(a)中繪出了控制閥的行程HSTV關(guān)于時間t的關(guān)系。在中間的曲線圖(b)中繪出了噴嘴行程HD同樣關(guān)于時間t的關(guān)系。在下面的曲線圖(c)中繪出了控制室中的壓力PSTR關(guān)于時間t的關(guān)系。三個曲線圖(a)、(b)和(c)是如此上下放置的，使得它們的時間軸t相對應(yīng)。
在時間點t1前，控制閥在其閥座上。控制閥的行程為零。由此，在控制室中形成高壓，從而導致噴嘴行程同樣為零。在時間點t1上，控制閥起動，使得其行程從零點變化。與此相應(yīng)，控制室被減壓。經(jīng)過一定的延時之后，噴嘴同樣打開。到時間點t2，噴嘴處于其完全打開的位置，與此同時出現(xiàn)控制室的進一步減壓。
在圖2的上曲線圖(a)中，以曲線(i)表示控制閥的行程是怎樣按技術(shù)現(xiàn)狀進行的?？刂崎y精確地保持在其最大行程條件下，這就導致如下結(jié)果，即圖2中的下曲線圖(c)上的曲線(i)所示的壓力也保持于圖中示出的低值。因此，按技術(shù)現(xiàn)況，在噴嘴的壓力室和控制室之間存在著一個大的壓差。
依本發(fā)明，控制閥的行程曲線在圖2a中以曲線(ii)表示。在時間點t2之后，控制閥的行程變小，從而使控制室中的壓力按圖2c和其上所繪曲線(ii)升高。然而這一壓力升高只進行到一個壓力Pc-ΔP，其中的Pc是噴嘴的關(guān)閉壓力。因此，由于控制室中的壓力升高，故噴嘴行程不改變，這一情況可從圖2b看出。隨后，控制閥的行程再次回到零，控制室中的壓力便超過噴嘴的關(guān)閉壓力Pc，噴嘴行程于是也再次走到零值。
對圖2中所示內(nèi)容需要注意一點在圖2a中事實上控制閥的相對行程是關(guān)于其各閥座繪出的。例如，若使用一個配有兩個閥座的控制閥，那么，曲線(ii)的第一個下降也可能是由于控制閥進一步朝原始方向運動或者也可能是由于一種運動反向所引起的。
還將就圖3關(guān)于上述那些相互關(guān)系做更詳細的說明，圖中流通橫斷面Q是對應(yīng)絕對行程H’STV繪制的。因此，參數(shù)H’STV是控制閥從其第一閥座(閥座1)出發(fā)的實際行程，而不是如圖2a所示的與任一閥座相關(guān)的相對行程。在圖3中可以看出流通橫斷面Q可以借助在零值和一最大值之間適當選擇行程H’STV來進行調(diào)定。通過適當調(diào)控調(diào)節(jié)元件和相應(yīng)的長度改變，也可以調(diào)定出合適的行程H’STV，從而也可調(diào)定出合適的流通橫斷面Q。一個減小的流通橫斷面例如Q1的調(diào)定可導致符合本發(fā)明的控制室中有利的壓力升高，如圖2c所示。
關(guān)于本發(fā)明的一些實施例的上述介紹，其目的僅在于解釋，而不在于對本發(fā)明的限制。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可進行不同的改變和改進，而不脫離本發(fā)明的范疇及本發(fā)明的等同替換。
權(quán)利要求
1.噴射裝置，其具有一個控制閥(2)，一個用于操縱控制閥(2)的調(diào)節(jié)元件；一個噴嘴，該噴嘴可以由控制閥(2)通過一控制室(8)中壓力的升或降來進行控制，其中，控制閥(2)有至少兩個開關(guān)工作位置，而且可在控制閥(2)的一個第一開關(guān)工作位置上調(diào)定出該控制室(8)中的一個第一壓力，在此壓力條件下該噴嘴是關(guān)閉的；在控制閥(2)的一個第二開關(guān)工作位置上調(diào)定出控制室(8)中的一個第二壓力，在此壓力條件下該噴嘴是打開的，其特征在于控制閥(2)有至少一個第三開關(guān)工作位置，在此位置上調(diào)定出控制室(8)中的一個第三壓力，該壓力介于該第一壓力和該第二壓力之間，并在此壓力條件下該噴嘴是打開的。
2.按權(quán)利要求1所述的噴射裝置，其特征在于該調(diào)節(jié)元件是一種壓電反應(yīng)器，它是通過電控來實現(xiàn)一種長度變化的。
3.按權(quán)利要求1或2所述的噴射裝置，其特征在于控制閥(2)有一個第四開關(guān)工作位置，在該位置上在控制室(8)中調(diào)定出一個壓力，在此壓力條件下噴嘴是關(guān)閉的。
4.按上述權(quán)利要求中的任一項所述的噴射裝置，其特征在于控制室(8)部分地被噴嘴的壓桿(10)的端面限制。
5.按權(quán)利要求4所述的噴射裝置，其特征在于該噴嘴的壓桿(10)是由彈性機構(gòu)來施加力的。
6.按上述權(quán)利要求中的任一項所述的噴射裝置，其特征在于控制閥(2)在第一開關(guān)工作位置上時處在一個第一閥座(4)上，從而使控制室(8)同一泄漏系統(tǒng)(14)相分離；控制閥(2)在第二開關(guān)工作位置上時不處在一個閥座(4，6)上，從而使該控制室通過一個第一流通橫斷面同一泄漏系統(tǒng)(14)相連通；控制閥(2)在第三開關(guān)工作位置上時不處在一個閥座(4，6)上，從而使控制室(8)通過一個第二流通橫斷面同一泄漏系統(tǒng)(14)相連通，依此，該第一流通橫斷面大于第二流通橫斷面。
7.按上述權(quán)利要求中任一項所述的噴射裝置，其特征在于控制閥(2)在一個第四開關(guān)工作位置上時處在一個第二閥座(6)上，從而使控制室(8)與一泄漏系統(tǒng)(14)相分離。
8.按上述權(quán)利要求中的任一項所述的噴射裝置，其特征在于該噴射壓力是由一個公用給油管(16)產(chǎn)生的。
9.用于噴射流體的方法，在該方法中，一個調(diào)節(jié)元件是電控的，該調(diào)節(jié)元件操縱一個控制閥(2)，通過對控制閥(2)的操作，控制室(8)中的壓力得以實現(xiàn)升或降，該噴嘴依賴于控制室(8)中的壓力而打開或關(guān)閉，其特征在于通過對該調(diào)節(jié)元件的調(diào)控，控制閥(2)首先從至少三個開關(guān)工作位置中的一個第一開關(guān)工作位置調(diào)定到一個第二開關(guān)工作位置，這樣，控制室(8)中的壓力被下調(diào)，該噴嘴被打開；通過對該調(diào)節(jié)元件的繼續(xù)調(diào)控，控制閥(2)被調(diào)到至少三個開關(guān)工作位置中的一個第三開關(guān)工作位置，這樣，控制室(8)中的壓力被上調(diào)，噴嘴保持在打開的狀態(tài)中；通過對該調(diào)節(jié)元件的繼續(xù)調(diào)控，控制閥(2)被調(diào)到另一個開關(guān)工作位置，在此位置上控制室(8)中的壓力被進一步上調(diào)，從而使該噴嘴關(guān)閉。
10.按權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于控制閥(2)在第一開關(guān)工作位置上時處在一個第一閥座(4)上；另一開關(guān)工作位置與該第一開關(guān)工作位置相應(yīng)。
11.按權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于控制閥(2)在另一個開關(guān)工作位置上時處在一個第二閥座(6)上。
12.按權(quán)利要求9至11中的任一項所述的方法，其特征在于在控制閥(2)的第一開關(guān)工作位置上和在控制閥(2)的另一開關(guān)工作位置上，控制室(8)與一泄漏系統(tǒng)(14)相分離；在控制閥(2)的第二開關(guān)工作位置上和在控制閥(2)的第三開關(guān)工作位置上，控制室(8)與泄漏系統(tǒng)(14)相連通。
13.按權(quán)利要求9至12中的任一項所述的方法，其特征在于通過處于控制閥(2)的第二開關(guān)工作位置上的控制閥(2)的流通橫斷面大于通過處于控制閥(2)的第三開關(guān)工作位置上的控制閥的流通橫斷面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種噴射裝置，其具有一個控制閥(2)；一個用于操縱控制閥(2)的調(diào)節(jié)元件；一個噴嘴，該噴嘴可以由控制閥(2)通過控制室(8)中壓力的升和降來進行控制，其中，控制閥(2)有至少兩個開關(guān)工作位置，在控制閥(2)的一個第一開關(guān)工作位置上，在控制室(8)中調(diào)定出一個第一壓力，在此壓力條件下該噴嘴是關(guān)閉的；在控制閥(2)的一個第二開關(guān)工作位置上，在控制室(8)中調(diào)定出一個第二壓力，在此壓力條件下該噴嘴是打開的，其中，控制閥(2)有至少一個第三開關(guān)工作位置，在此位置上在控制室(8)中調(diào)定出一個第三壓力，此壓力介于該第一壓力和該第二壓力之間，在此壓力條件下該噴嘴是打開的。本發(fā)明還涉及流體的一種噴射方法，按本發(fā)明的噴射裝置可應(yīng)用于該方法。
文檔編號F02M47/02GK1404550SQ01805192
公開日2003年3月19日 申請日期2001年2月16日 優(yōu)先權(quán)日2000年2月18日
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