專利名稱:具有預(yù)噴射的柴油機燃油噴射裝置的制作方法
本發(fā)明涉及一種柴油機的燃油噴射裝置，在該裝置中每個噴油嘴經(jīng)由一根壓力油管同一個燃油泵連接，該燃油泵具有一個至少裝有一根進油管和出油管的油缸，一個泵室和一個柱塞。該柱塞至少有一個與泵室連通并具有兩條控制邊緣的環(huán)形室，泵缸有一個為了中斷泵室壓力升高的泄壓孔。
這種類型的燃油噴射裝置可用于那些在主噴射期之前有一個預(yù)噴射的柴油機上。眾所周知這樣的方法可以減輕柴油機零件的載荷，并改善內(nèi)燃機的燃燒過程。由美國書4，426，198可知有這樣一種噴射裝置，該裝置具有一個帶一條斜控制邊緣的柱塞，柱塞由凸輪軸驅(qū)動。泵殼為具有一個油室的常規(guī)型式，具有通入該室的進油孔，壓力油管由此引向噴油嘴。柱塞頂面和柱塞圓周面上環(huán)形室的邊緣形成控制邊緣，以熟知的方式同進油孔一起發(fā)揮作用。在具有斜邊緣與燃油室相通的第一環(huán)形室的下方設(shè)有第二環(huán)形室。該環(huán)形室也同樣與泵的油室(即泵室)相通。在泵殼上有一個泄壓孔，它同排油管相連。在油泵行程始點，進油管和泄壓孔均被柱塞遮閉，泵室建立起壓力。當(dāng)下環(huán)形室開啟泄壓孔時，此壓力立即下跌，噴油過程也就被中斷。中斷持續(xù)時間取決于第二環(huán)形室的尺寸和柱塞上升的速度。噴油中斷發(fā)生的瞬間柱塞已具有相當(dāng)高的速度。凸輪盤使柱塞加速，并使柱塞繼續(xù)運動，這就使柱塞損失一部分行程。為使泵室內(nèi)受擠壓的燃油能被排出，環(huán)形室和泄壓孔必須具有相當(dāng)大的尺寸，這又引起較大的漏泄。
一俟泄壓孔被柱塞的圓周面重新關(guān)閉，由于較高的柱塞速度，而馬上產(chǎn)生一個壓力脈沖，傳遞到凸輪軸上，導(dǎo)致額外的有害載荷。油泵壓力所產(chǎn)生的較大的力，例如當(dāng)噴射壓力為2000巴時，會導(dǎo)致扭振，它使噴油始點由于壓力的波動錯位好幾度曲軸轉(zhuǎn)角。在柱塞高速時，尤其是在高速發(fā)動機上，還會出現(xiàn)其它的缺點，這是由于第二環(huán)形室掠過泄壓孔的速度是如此之快，以致壓力沒有得到足夠的降低。在大型發(fā)動機上作用于凸輪軸的力是如此之大，而必須采取特殊的措施，使軸和凸輪的結(jié)構(gòu)變得十分昂貴。柱塞的作用力和運動速度限制了柱塞的行程，也限制了泵室內(nèi)產(chǎn)生的最大壓力。
本發(fā)明的任務(wù)是，創(chuàng)造出一種燃油噴射裝置，它可以用液壓加載的驅(qū)動裝置來代替機械的凸輪軸驅(qū)動裝置;在中斷噴油期間可降低柱塞速度;可加大柱塞總行程，同時也可提高噴射壓力。此外，在高速柴油機上，該裝置應(yīng)能使噴油過程準(zhǔn)確中斷，并允許根據(jù)運行條件更改預(yù)噴射期、中斷期和主噴射期。該裝置還應(yīng)具有一個機械式應(yīng)急裝置。
解決上述任務(wù)裝置的特征是柱塞同一個獨立于燃油系統(tǒng)，用液壓介質(zhì)驅(qū)動的驅(qū)動單元相接。該驅(qū)動單元包括一個軸向活塞單元、一個壓力源和一個具有主滑閥和輔助滑閥的機械和/或電控第一控制裝置;主滑閥和輔助滑閥各有一個復(fù)位活塞，后者經(jīng)由一根管道同泵室相連，并由燃油加載;在油泵的燃油管道內(nèi)裝有第二控制裝置，它具有一個溢流/吸入閥和至少一個阻斷閥，該溢流/吸入閥具有一個控制活塞單元，它的活塞室經(jīng)由第一根管道同泵缸上的泄壓孔和泵室相通，并經(jīng)由第二根管道同阻斷閥及其后面的燃油管相通。
按照本發(fā)明，液壓介質(zhì)加載的驅(qū)動單元有一個第一控制裝置，它裝有一個主滑閥和一個輔助滑閥，以控制液壓介質(zhì)向軸向活塞單元的流入和排出。此液壓系統(tǒng)同燃油系統(tǒng)是分開的，它允許使用特別適合的液壓介質(zhì)，例如高壓液壓油。燃油泵的燃油系統(tǒng)和軸向活塞單元的液壓系統(tǒng)是兩個彼此獨立的系統(tǒng)，它們只通過第一控制裝置的復(fù)位活塞相互聯(lián)系。第一控制裝置的主滑閥和輔助滑閥具有復(fù)位活塞，它們同泵室連通，并由燃油加載。從泵室到控制裝置復(fù)位活塞的連接管道可以通過燃油系統(tǒng)直接影響液壓系統(tǒng)。根據(jù)柱塞的位置，也即其上的控制邊緣，可使第一控制裝置在所希望的瞬間被高壓燃油加載并控制軸向活塞單元的液壓系統(tǒng)。裝在燃油系統(tǒng)中的第二控制裝置用來控制燃油的進入和排出，同時根據(jù)泵室的壓力影響第一控制裝置。這樣布置的優(yōu)點是噴射過程的相位直接用燃油壓力和柱塞運動來控制。泵缸內(nèi)的泄壓孔只用來傳遞壓力脈沖，因此裝置允許很高的柱塞速度和使用所有種類的燃油。另一優(yōu)點是利用第二控制裝置的阻斷閥可以改變噴射相位中斷期的長短。
本發(fā)明的一個較好實施方案的特征是油泵的油缸上部至少有一根燃油供油管引入泵室，在柱塞的運動范圍內(nèi)有一個第一泄壓孔和一個在其下方的第二泄壓孔，這些泄壓孔是泵室和復(fù)位活塞以及控制活塞單元間管道的一部分。在柱塞的圓周表面上有三個環(huán)形室，每個環(huán)形室有兩個控制邊緣，這些環(huán)形室經(jīng)一個通道與泵室相通。另外的結(jié)構(gòu)是，在輔助滑閥的復(fù)位活塞所屬的活塞室與主滑閥的復(fù)位活塞所屬的活塞室之間設(shè)有一根裝有止回閥的連接管道。輔助滑閥的復(fù)位活塞所屬的活塞室還經(jīng)另外一根管道與第二控制裝置的控制活塞所屬的活塞室相通。在柱塞上設(shè)置三個具有控制邊緣的環(huán)形室和在泵缸上設(shè)置兩個泄壓孔，能夠正確地控制第一控制裝置的主滑閥和輔助滑閥以及第二控制裝置的開關(guān)位置。噴射相位的附加中斷可以通過設(shè)置另外帶有控制邊緣的環(huán)形室來達到。泄壓孔和環(huán)形室只用來傳遞壓力脈沖，由于燃油流量很小，所以尺寸可以很小。
根據(jù)本發(fā)明具有優(yōu)點的實施方案，主滑閥具有三個由密閉座將其相互分開的環(huán)形室以及兩個互相連接的滑閥體。其輔助滑閥具有兩個由一個密閉座將其相互分開的環(huán)形室以及一個滑閥體。在主滑閥的中環(huán)形室與輔助滑閥的其一環(huán)形室間設(shè)有一條連通管;主滑閥的另外環(huán)形室分別與一根液壓管和一根回流管相連，而輔助滑閥的第二環(huán)形室經(jīng)由一根管道與軸向活塞單元相連。燃油噴射裝置的進一步改進是在主滑閥的第一開關(guān)位置，滑閥體將壓力油管遮斷，回流管與輔助滑閥環(huán)形室之一的連接管被開通;在第二開關(guān)位置，另一滑閥體將回流管遮斷，而壓力油管與通向輔助滑閥的連接管開通。根據(jù)需要在輔助滑閥的滑閥體上開有一個節(jié)流孔，該孔在密閉座關(guān)閉時將兩個環(huán)形室互相連通。
本發(fā)明的一個優(yōu)先實施方案的特征是輔助滑閥在第一開關(guān)位置時，滑閥體將密閉座放開。通往軸向活塞單元的管道直接與通往主滑閥的連通管接通。在第二開關(guān)位置，滑閥體將通往軸向活塞單元的管道遮斷。在兩個環(huán)形室之間通過節(jié)流孔而形成一個流量受限制的通道。
在第一開關(guān)位置，以整個容積流量流向軸向活塞單元，使活塞以正常速度運動，當(dāng)柱塞上的第一環(huán)形室與泵缸上的第一泄壓孔共同起作用時，輔助滑閥處于第二開關(guān)位置。低壓燃油通過復(fù)位活塞推動輔助滑閥。開在輔助滑閥閥體內(nèi)的節(jié)流孔在該位置上僅允許減小的容積流量從壓力源流往軸向活塞單元。因此柱塞的運動速度降低。降低的輻度可通過改變節(jié)流面積加以控制。因而帶來的優(yōu)點是在噴射中斷相位，沖程容積，亦即柱塞的工作行程沒有損失。
燃油噴射裝置的進一步改進是第二控制裝置有兩個阻斷閥，兩閥各有一個控制活塞，在一個阻斷閥的閥室和該阻斷閥的活塞室間有一根連通管道，在該連通管道內(nèi)裝有一個輔助閥。此外，第二阻斷閥的活塞室經(jīng)由一根管道與泵缸的下泄壓孔相連，并且彈簧在無壓狀態(tài)下將閥開啟。在優(yōu)先方案中第二阻斷閥具有一根從控制單元引出的軸。輔助閥的活塞用一根彈簧加載，在無壓狀態(tài)下閥處于開啟狀態(tài)，活塞室經(jīng)由一根管道與主滑閥及輔助滑閥之間的連通管道相連，在此管道中裝有一個控制閥，并與回流管連接。
兩個阻斷閥，也就是它們的活塞室，經(jīng)管道與燃油系統(tǒng)和泵室連通，并由壓力脈沖控制。因此該兩閥的開關(guān)方式是在正常情況下一個開啟，而另一個關(guān)閉。這樣的安排可得到很快的開關(guān)動作，因為其中一個阻斷閥在開啟運動時，而另一個已關(guān)閉?；蚍粗?。另外，即使控制元件出現(xiàn)故障，第二控制裝置和油泵還可用。除了液壓控制以外，作為一項補充措施，這些阻斷閥也可以間接地用機械或電氣方式來控制，直接液壓控制的優(yōu)點是它不需要附加的控制手段，因此而減少對控制的外來影響。用來控制輔助閥的控制閥是一個液壓閥，用常規(guī)的電氣方式來操作。電信號可通過常用的方式由曲柄機構(gòu)、脈沖發(fā)送器、或其它與功率有關(guān)的測點產(chǎn)生。凸輪控制也適于控制該液壓閥。
另一具有優(yōu)點的實施方案是在與排油管相連的孔內(nèi)安裝一個止回閥，該止回閥將通往阻斷閥的孔關(guān)閉，而在孔的方向上，該閥具有一個自由通道。這樣結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是，在與燃油系統(tǒng)連通的孔中出現(xiàn)的壓力脈沖不會對阻斷閥有影響，從而防止該閥的意外開啟。
本發(fā)明的其他結(jié)構(gòu)特點，是主滑閥的滑閥體同一推桿相連，該推桿至少有一部分構(gòu)成勵磁線圈的磁芯，該勵磁線圈同一個電脈沖發(fā)送器相連。該推桿是機械閉鎖裝置的一部分，該閉鎖裝置將推桿和主滑閥的滑閥體鎖定在一個控制位置上。
本發(fā)明的優(yōu)先實施方案的特征還在于液壓系統(tǒng)中的控制裝置同一個凸輪軸控制裝置連結(jié)，凸輪盤作用于控制裝置的推桿上。這樣的結(jié)構(gòu)可以使用一個質(zhì)量很小的凸輪軸，因為它只需要推動控制元件。這同那些用凸輪軸直接驅(qū)動柱塞的噴油裝置相反，后者需要很重和很昂貴的結(jié)構(gòu)。凸輪軸直接作用于主滑閥的推桿，并可用作主滑閥的控制機構(gòu)，或用作勵磁線圈故障時的應(yīng)急控制機構(gòu)。本發(fā)明的另外結(jié)構(gòu)是軸向活塞是雙作用式的，通往具有整個承載活塞面積的工作室的液壓管經(jīng)控制裝置連往壓力源;而通往具有活塞環(huán)形面的環(huán)形室的液壓管則直接連到壓力源。
本發(fā)明的燃油噴射裝置在運行時利用一個已知的控制裝置，根據(jù)柴油機的功率將柱塞繞其軸線轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)到某一位置，控制邊緣產(chǎn)生所希望的噴油量。噴油過程開始是由一個電脈沖作用下液壓系統(tǒng)第一控制裝置的勵磁線圈，或由一個凸輪軸來實現(xiàn)的。第一控制裝置開啟通往軸向活塞單元的液壓通道，從而推動柱塞，使泵室中的燃油升壓。當(dāng)?shù)竭_某一個壓力時，通往噴油嘴的控制閥開啟，壓力最高可達2000巴的燃油噴入柴油機內(nèi)。一俟柱塞走完從柱塞頂部控制邊緣到第一環(huán)形室的上控制邊緣間的距離后，泵室通過第一泄壓孔和連接管道同兩個控制裝置馬上連通，瞬間產(chǎn)生以聲速傳播的壓力脈沖，作用于第一控制裝置的復(fù)位活塞，并使輔助滑閥復(fù)位，從而切斷通往軸向活塞單元整個活塞承載面的液壓介質(zhì)主流道。軸向活塞和柱塞僅受流經(jīng)輔助滑閥節(jié)流孔的減少的液壓介質(zhì)流的推動。同時壓力脈沖也作用于第二控制裝置的控制活塞單元，并將溢流/吸入閥開啟，使泵室壓力經(jīng)供油管向排油管放泄，噴油過程即中斷。如果柱塞圓周面上的第一環(huán)形室傾斜布置，則可用已知的方式通過使柱塞繞軸線轉(zhuǎn)動來調(diào)節(jié)預(yù)噴射期。一俟第一環(huán)形室的下控制邊緣越過泄壓孔，柱塞馬上準(zhǔn)備繼續(xù)噴油，并減速運動。到某一希望瞬間，關(guān)閉著的阻斷閥被開啟，從而使控制活塞單元的活塞室卸載。其結(jié)果是第一控制裝置內(nèi)輔助滑閥的復(fù)位活塞也被卸載，受彈簧加載的滑閥被推回到它的第一開關(guān)位置。于是全容積流量的液壓介質(zhì)又作用于軸向活塞，從而柱塞就以全速繼續(xù)運動。溢流/吸入閥立即關(guān)閉，泵室又重新建壓。當(dāng)?shù)竭_所希望的噴射壓力時，控制閥開啟通往噴油嘴的輸入管道，主噴射期開始。在此階段內(nèi)，第二控制裝置的阻斷閥又重新關(guān)閉。
一俟第二環(huán)形室的上控制邊緣到達第一泄壓孔，溢流/吸入閥馬上按上述方式重新開啟，從而主噴射期終止。柱塞上的第三環(huán)形室同第二環(huán)形室平行布置，兩個環(huán)形室的上控制邊緣彼此具有相同的距離同第一和第二泄壓孔一樣。因此壓力脈沖通過連接管道同時作用于第一控制裝置輔助滑閥和主滑閥的兩個復(fù)位活塞上，同時也作用于第二控制裝置的控制活塞單元上。主滑閥開啟液壓系統(tǒng)的回流管，這就使燃油系統(tǒng)的溢流/吸入閥開啟，軸向活塞立即停止，并往回運行。這就保證噴油管道的立即關(guān)斷，并防止過度泵壓。柱塞和軸向活塞被推到下死點時的初始位置。柱塞在下死點時其頂面的控制邊緣位于第一泄壓孔的下方。這樣整個燃油系統(tǒng)包括復(fù)位活塞都處于相同的壓力之下。輔助滑閥回復(fù)到它的初始位置，控制裝置處于下個工作周期的整備狀態(tài)。
在本發(fā)明的裝置中，柱塞行程不受機械因素限制。因此與現(xiàn)有裝置相比，柱塞可采用較小直徑和較大行程。這樣就有較多的空間來布置控制邊緣，從而可簡化加工和調(diào)整。由于噴油量以容積計量，所以該燃油噴射裝置具有極高精度。噴油過程的開始可通過已知的和經(jīng)過考驗的方法準(zhǔn)確實現(xiàn)，并傳遞給第一控制裝置。將燃油系統(tǒng)同液壓介質(zhì)系統(tǒng)分開使采用專門的液壓油或其他的液壓介質(zhì)有了可能。這樣可以保證燃油噴射裝置達到所希望的高壽命。柱塞上的斜向邊緣控制同液壓介質(zhì)加載的驅(qū)動單元結(jié)合起來可提供非常高的運行可靠性和結(jié)構(gòu)上的獨立性。本燃油噴射裝置的另一個較大優(yōu)點在于所有的零件都可相互軸向布置，而在布置多個噴油裝置時，每個都與其他完全無關(guān)。笨重和昂貴的驅(qū)動凸輪軸可去消，這特別對于大型和高速柴油機很重要。而采用一根輕型占輪軸的凸輪軸控制裝置可使應(yīng)急控制得到保證。
下面將用一個實例結(jié)合附圖來對本發(fā)明作詳細的說明圖1是本發(fā)明燃油噴射裝置的示意圖，部分部件示出了剖面;
圖2是具有機械閉鎖裝置和凸輪軸控制裝置的第一控制裝置縱剖面圖;
圖3是具有兩個阻斷閥、一個輔助閥和一個位于兩個控制裝置之間的附加控制閥的第二控制裝置的縱剖面圖。
圖1所示的燃油噴射裝置具有一個燃油泵3，一個軸向活塞單元28，一個第一控制裝置38，一個第二控制裝置50和一個噴油嘴1。燃油泵3包括一個泵缸4，泵室6，柱塞7和燃油管道，后者包括進油管14、止回閥16、燃油通道5、流通管66、供油管13和排油管15。泵缸4的頂部裝有一根通往噴油嘴1并裝有控制閥17的高壓油管2。供油管在泵室6的上部引入，柱塞7在其園周表面上開有多個環(huán)形室18、19、20，它們通過一個通道10同泵室6相通。第一環(huán)形室18具有控制邊緣22、23，第二環(huán)形室19具有控制邊緣24、25，第三環(huán)形室20則有控制邊緣26。柱塞頂面9形成第一控制邊緣21。泵缸4上開有第一泄壓孔11和第二泄壓孔12。當(dāng)柱塞位于下死點時，第一泄壓孔11處于柱塞7頂面9的上方與泵室相通。第二泄壓孔12與第一泄壓孔11相距一段距離，其相應(yīng)于柱塞7的最大行程。此外，柱塞7可繞其軸線8轉(zhuǎn)動，為此而裝有一個常規(guī)的調(diào)節(jié)裝置125。另外，柱塞7下端同驅(qū)動單元27的軸向活塞單元28相連接。
軸向活塞單元28由一個液壓缸29和一個雙作用式的軸向活塞30所構(gòu)成，并通過液壓管35、36與一個也屬于驅(qū)動單元27的壓力源37相連。雙作用式的軸向活塞30有一個面向工作室33的活塞面31，其背面則是面向環(huán)形室34的環(huán)形面32。驅(qū)動單元27可使用任意常用的液壓介質(zhì)，并形成一個液壓系統(tǒng)。本例則采用高壓液壓油。液壓系統(tǒng)中裝有第一控制裝置38，屬于它的有液壓管42，回流管43和泄壓管44。引入軸向活塞單元28的工作室33的液壓管35也與第一控制裝置38連接。此外，在第一控制裝置上還裝有連接管45、46，它們與泵缸4上的泄壓孔11和12連接的。連接管45、46還通過另一根裝有止回閥48的連接管47相互連接。該止回閥48防止連接管46內(nèi)的燃油流經(jīng)連接管45，而流入主滑閥。電脈沖發(fā)送器39裝在第一控制裝置38附近，并與之相連。脈沖發(fā)送器39同內(nèi)燃機的其他測量和控制裝置以常規(guī)方式連接，并根據(jù)要求控制噴油過程。除壓力源37外，驅(qū)動單元27及液壓系統(tǒng)中還按常規(guī)方式裝有一個壓力調(diào)節(jié)閥40和液壓油補償油槽41。
連接管46、流通管66和供油管13與第二控制裝置50連接，后者具有一個通孔64，它一端同流通管66連接，另一端則與排油管15連接。在此孔內(nèi)裝入一個溢流/吸入閥51，它具有閥座61、閥桿58和控制活塞52。當(dāng)閥座61開通時，燃油可從進油管14經(jīng)流通管66、閥座61和供油管13流入泵室6。為加強燃油流通，在進油管14中還裝有一個未在圖中表示的油泵，它以較低的壓力供油給燃料油系統(tǒng)。溢流/吸入閥51由彈簧59加載，使閥座61緊閉。溢流室62內(nèi)有一個控制活塞52，它靠在閥桿58上。控制活塞52下面是活塞室57，經(jīng)管道49與連接管46和泄壓孔11相連?；钊?7內(nèi)裝有一個彈簧60，它將控制活塞52壓向閥桿58，并使溢流/吸入閥51，解除彈簧59的壓力，將它保持在平衡狀態(tài)?；钊?7還通過孔63、65和阻斷閥53同孔64、從而與排油管15相連。在孔63和65間接入一個平衡閥54，它使過后燃油易于流入各孔。正對阻斷閥53的止回閥55防止孔64內(nèi)的壓力脈沖沖擊阻斷閥53。這種壓力脈沖使溢流/吸入閥51在泵室6高壓作用下開啟，這在燃油從供油管13流入孔64和排油孔15時可以發(fā)生。根據(jù)泵室6壓力這種壓力脈沖瞬時可達200巴。阻斷閥53的動作受控制器56操縱，該控制器是一種常用的電控器或是與作用于第一控制裝置38的凸輪軸控制裝置相連的一種機械式控制器。
第一控制裝置38的剖面圖示于圖2中，它主要由主滑閥70、輔助滑閥71、機械閉鎖裝置69和凸輪軸控制裝置110構(gòu)成。主滑閥70具有兩個帶有控制邊緣和密閉座82、83的滑閥體77、78?；y體77與環(huán)形室79，滑閥體78則與環(huán)形室81相配。其間有第三環(huán)形室80。在滑閥體77、78的后方各有一個泄壓室和密封活塞，泄壓室同泄壓管44相通。滑閥體77、78和密封活塞以一定間隔同裝于一根軸，并彼此連接。環(huán)形室81同回流管43相通，環(huán)形室79同液壓管42和36相通，環(huán)形室80則通過一根連接管89同輔助滑閥71的環(huán)形室86相連。主滑閥70的一端裝有推桿96，它與滑閥體77、78連接。推桿96的一部分構(gòu)成勵磁線圈97的磁芯98。推桿96穿過勵磁線圈97伸入機械閉鎖裝置69中。在此機械閉鎖裝置上連接凸輪軸控制裝置110。
主滑閥70的另一端有一個復(fù)位活塞72，它通過一個凸頭76與滑閥體77、78協(xié)同動作。屬于復(fù)位活塞72的活塞室73經(jīng)連接管45同燃油系統(tǒng)連接。從圖1可見該連接管45連往泵缸4內(nèi)的泄壓孔12，后者與泵室6相通?；钊?3經(jīng)連接管47和止回閥48也同連接管46、從而同泵缸4上的泄壓孔11以及同第二控制裝置的活塞室57相通。
輔助滑閥71具有一個滑閥體84和兩個環(huán)形室85、86。在滑閥體84和環(huán)形室85、86的后面也裝有泄壓室和密封活塞，泄壓室同泄壓管44相連。在兩個環(huán)形室85、86之間有密閉座87。根據(jù)主滑閥70的位置，環(huán)形室86經(jīng)由連接管89同液壓管42或回流管43相通。液壓管35從環(huán)形室85引出，通往軸向活塞單元28的工作室33。滑閥體84上有一個節(jié)流孔88，當(dāng)密閉座87關(guān)閉時還可讓一小股液壓油從環(huán)形室86返回環(huán)形室85。輔助滑閥71的一端也與復(fù)位活塞74一起聯(lián)動。屬于復(fù)位活塞74的活塞室75通過連接管46與燃油系統(tǒng)，即泵缸4內(nèi)的泄壓孔11和第二控制裝置50的活塞室57相通。輔助滑閥71的另一端受到一個裝在泄壓室95內(nèi)彈簧84的載荷，總是將輔助滑閥71推回初始位置。
圖2除兩個滑閥70、71以外，還示出了機械閉鎖裝置69和凸輪軸控制裝置110。機械閉鎖裝置69主要由閉鎖體100、掣子104和釋放銷釘106構(gòu)成。推桿96伸入到閉鎖體100內(nèi)，并在該范圍內(nèi)有一個凸肩101。如果推桿96在勵磁線圈的作用下被推向左，則凸肩101就帶動閉鎖體100，受有彈簧力的掣子104就卡住凸臺105，將閉鎖件鎖定在它的位置上，從而切斷通往勵磁線圈97的電流，使線圈不致有過載或超溫的危險。推桿96的復(fù)位是在噴油過程終了由噴射壓力作用于復(fù)位活塞72來完成的。此時推桿96反抗彈簧102的力被壓向右，推桿96的端部將釋放銷釘106頂推向外。釋放銷釘106將掣子104抬升，從而松開閉鎖體100上的凸臺。此時彈簧103將閉鎖體100重新推回到它的初始位置。
出于安全的考慮，所示實例除控制噴油的勵磁線圈97以外還裝有凸輪軸控制裝置110。它由具有凸輪108的凸輪盤107和裝在閉鎖體100上的滾輪109組成。凸輪軸由一個圖中未示出的與曲柄機構(gòu)相連的傳動機構(gòu)驅(qū)動，在電脈沖發(fā)送器39或勵磁線圈97發(fā)生故障或斷電時，凸輪108在噴油過程開始時通過滾輪109將閉鎖件100，從而將推桿96推向左邊。閉鎖件100和推桿96的運動僅需很小的力，所以凸輪軸控制裝置110可以做得很輕，而不需消耗很大的動力。噴油過程終了時推桿96的復(fù)位如前所述。在本例中，除勵磁線圈97外，還裝有第二個勵磁線圈99。該兩個勵磁線圈97、99從導(dǎo)線93接受電脈沖發(fā)送器39發(fā)出的電脈沖。用一個電脈沖將勵磁線圈99激勵后，可將推桿96推向右，從而提前中止噴油過程。這就能使噴油裝置緊急停車，因為通過主滑閥70的這種移動，軸向活塞單元28的軸向活塞30的加載被中斷，活塞30被推回。
圖3所示的第二控制裝置50的構(gòu)造可允許較高的控制速度，并能滿足緊急運行的需要。這種改進的控制裝置如圖1所示。有一個帶有控制活塞52的溢流/吸入閥51，一個平衡閥54，和一個止回閥55。燃油從流通管66流入溢流室62，從該處它或是流經(jīng)溢流/吸入閥51和供油管13進入泵室6，或是經(jīng)由孔64流向排油管15。止回閥55有一自由通道68，通過該孔燃油可從孔64流向排油管15。在止回閥55開啟時，閥室114可以通過孔67同排油管15相通。如圖1所示，控制活塞52的活塞室57經(jīng)管49、45和46同泵缸4上的泄壓孔11和12相通。在活塞室57和排油管15間的孔63、65內(nèi)，除了阻斷閥53外，還裝入第二個阻斷閥111。在阻斷閥53旁還裝有另一輔助閥117。阻斷閥111有一個控制活塞113和活塞室118，后者通過管道119同管道45和泄壓孔12相通。如果活塞室118內(nèi)沒有壓力，則阻斷閥111被彈簧120壓到下止擋，從而開啟。阻斷閥53有一個控制活塞112和活塞室115，后者通過管道116同閥室114相通。阻斷閥53被彈簧126壓向閥座，當(dāng)活塞室115內(nèi)沒有壓力時，此閥保持關(guān)閉。活塞室115和閥室114間的管116中裝有輔助閥117，它有一個活塞121，活塞室123和彈簧122。在無壓狀態(tài)下彈簧122將活塞121壓向止擋，從而使輔助閥117開啟。活塞室123通過管道124同控制閥90相連，而后者又通過控制管道91、92同控制裝置38的輔助滑閥71相連。如圖2所示，控制管道91接到環(huán)形室86內(nèi)，而控制管道92則接到輔助滑閥71上與泄壓管相連的泄壓室95內(nèi)?？刂崎y90是一個三通-兩通閥，它由脈沖發(fā)送器39進行電控，或由一個凸輪軸控制。
圖1所示的燃油噴射裝置的運行方式是燃油從進油管14經(jīng)燃油通道5、管道66、開啟的吸入閥51和供油管13流入泵室6。此時柱塞7位于它的最低位置，與柱塞7相連的軸向活塞30也處于下死點。第一控制單元38的主滑閥70被彈簧103保持在它的初始位置上，而此時滑閥體77則關(guān)閉壓力管42和液壓管35之間的通道。噴油過程開始時，電脈沖發(fā)送器39將勵磁線圈97激勵，并在推桿96的作用下將主滑閥70推向復(fù)位活塞72的方向。因此滑閥體77就將環(huán)形室79和80間的通道開通。另一方面，滑閥體78則切斷環(huán)形室80和81間的通道。于是液壓介質(zhì)在壓力下從壓力管42經(jīng)管道89流入輔助滑閥71的環(huán)形室86、85和管35，因而流入軸向活塞單元28的工作室33。軸向活塞30向上移動，將柱塞7推向泵室6的頂端方向。這種軸向運動關(guān)閉了泵缸4上的泄壓孔11，將泵室6建壓。當(dāng)壓力達到某一數(shù)值時控制閥17開啟，燃油就經(jīng)由噴油嘴1噴入柴油機的燃燒室內(nèi)。泵室6的壓力經(jīng)開在柱塞7園周面上的通道10傳到環(huán)形室18、19和20。一俟環(huán)形室18及其上控制邊緣22到達泄壓孔11處，泵室6內(nèi)的壓力馬上以壓力脈沖的形式經(jīng)管道46和49傳播到第一和第二控制裝置38和50。如圖2所見，第一控制裝置的復(fù)位活塞74受到活塞室75內(nèi)壓力脈沖的推動。于是輔助滑閥71反抗彈簧94的彈力而移動，滑閥體84將密閉座87關(guān)閉。輔助滑閥71在此位置時，有一股受限制容積流量從液壓管42經(jīng)節(jié)流孔88流向環(huán)形室87和軸向活塞30。因此柱塞從此時開始以減緩了的速度運動。同時第二控制裝置50的活塞室57內(nèi)的控制活塞52也受到壓力脈沖?？刂苹钊?2向上移動，推動閥桿58將溢流/吸入閥51從其閥座61上開啟。泵室6內(nèi)的壓力立即泄往溢流室62、孔64和排油管15。瞬時壓降使控制閥17立即關(guān)閉，噴油過程中斷。柱塞7運動了一小段距離后泄壓孔11又被環(huán)形室18的下控制邊緣23重新關(guān)閉，溢流/吸入閥51則由于活塞室57內(nèi)的燃油容積而繼續(xù)保持在開啟狀態(tài)。此時室57內(nèi)的壓力高于室62。彈簧59、60支持著閥51的運動。由于環(huán)形室18的作用僅是傳遞壓力脈沖，則控制邊緣22、23間的距離可以選得很小。當(dāng)噴油過程應(yīng)繼續(xù)的瞬間，控制器56動作，阻斷閥53迅即開啟。因此孔65就同排油管15連通。第一控制裝置38的輔助滑閥71可被彈簧94推回到它的初始位置。同樣的泄壓過程使溢流/吸入閥51關(guān)閉。因此全容積流量重新流往液壓管35，軸向活塞30和柱塞7又以全速繼續(xù)運動。當(dāng)達到選定的噴油壓力時，控制閥17再度開啟，主噴射期開始。在此階段中阻斷閥53在控制器56的作用下重新關(guān)閉。主噴射期一直繼續(xù)到兩個環(huán)形室19和20的控制邊緣24和26到達泄壓孔11和12的位置為止。兩個控制邊緣24和26之間的距離選擇得同泄壓孔11和12之間的距離一樣。當(dāng)?shù)竭_這一位置時，泵室6的壓力以一個壓力脈沖的形式通過管道45、46和49傳遞給控制裝置38和50。從管道45到達活塞室73的壓力脈沖使復(fù)位活塞72受力，并將主滑閥70推回?；y體77關(guān)閉了環(huán)形室79和80間的通道，滑閥體78則將環(huán)形室80和81間的通道開啟，從而使軸向活塞單元28的工作室33同回流管43接通。因為壓力脈沖同樣作用于復(fù)位活塞74上，而使輔助滑閥71移動，滑閥體84將密閉座87關(guān)閉。因此壓力介質(zhì)從工作室33經(jīng)管35和節(jié)流孔88只以受限制的速度回流，因而防止活塞回“射”。同時如前所述，第二控制裝置50的溢流/吸入閥51將閥座61開啟，泵室6的壓力立即降低，控制閥17因此關(guān)閉，主噴油期結(jié)束。整個燃油系統(tǒng)，也包括柱塞7上的環(huán)形室18、19和20，以及管道45、46和49也都回復(fù)到供油泵的正常壓力，輔助滑閥71則被彈簧94推回到初始位置。此時滑閥體84開啟密閉座87，使全部回流截面開通。軸向活塞單元28的環(huán)形室34內(nèi)的液壓系統(tǒng)壓力將軸向活塞30推回，直至它在下死點的初始位置。從而使噴油裝置處于下一個噴油過程的整備狀態(tài)。
如果第二控制裝置50中裝有如圖3所示的兩個阻斷閥53和111，則此二閥門的啟閉也是借助于泄壓孔11和12從泵室6分流出的壓力脈沖。采用具有控制活塞112、113的兩個阻斷閥53、111，可在圖1中的控制器56或控制閥90及其控制器失靈時保證噴油裝置在最大的行程范圍內(nèi)運行。此時輔助閥117在活塞室123處于無壓狀態(tài)時被彈簧122開啟。如果柱塞7上的控制邊緣22達到泄壓孔11時，則從泵室6出來的壓力以脈沖形式從泄壓孔11經(jīng)管道49和連通管116作用于控制活塞112上，從而使阻斷閥53開啟。由于活塞室57內(nèi)的壓降，溢流/吸入閥51立即關(guān)閉，噴油得以繼續(xù)。隨連通管116內(nèi)壓力降低，閥53也重新關(guān)閉。柱塞7繼續(xù)向上運動，噴油期繼續(xù)。一俟控制邊緣24和26各自到達泄壓孔11和12時，由泵室6出來的壓力以壓力脈沖形式傳往管道49和119。通過管道49的壓力脈沖作用于控制活塞52，并將溢流/吸入閥51開啟。同時第二阻斷閥111由于從泵室6經(jīng)泄壓孔12、連接管119來的壓力脈沖作用于控制活塞113而關(guān)閉，因此而使溢流/吸入閥保持開啟，從而結(jié)束噴油。由于通過溢流/吸入閥51排油以及柱塞隨后緩慢的吸油行程，整個燃油系統(tǒng)，包括活塞室118內(nèi)的壓力降低，因此閥111被彈簧120推回，為下一供油行程而重新開啟。借助于阻斷閥111上的軸127可在噴油行程期間實行重迭的控制動作。通過一個圖中未示出的常用方法，使軸127動作(例如與控制閥90聯(lián)動)，可使溢流/吸入閥51的動作間隔縮短。在第一阻斷閥53的開啟過程中，第二阻斷閥111已關(guān)閉，或反之。由于輔助閥117關(guān)閉，而使開啟的阻斷閥111保持開啟?？刂崎y90應(yīng)使輔助閥117在正確的瞬間開啟，從而使阻斷閥53關(guān)閉。在本例中，控制閥90對輔助閥117的控制同柱塞7的調(diào)節(jié)機構(gòu)125一樣，一般根據(jù)功率和轉(zhuǎn)速。這兩種調(diào)節(jié)可能性的綜合，可使預(yù)噴射期、中斷噴油期和主噴射期在寬廣的范圍內(nèi)變化。當(dāng)在第二控制裝置50上使用兩個阻斷閥53和111時可在柱塞7上設(shè)置更多具有控制邊緣的環(huán)形室，從而可以在噴油周期中安排更多的中斷噴油期。由于能夠達到柱塞7的長行程，則可容易地以常用方法布置這樣的環(huán)形室。
權(quán)利要求
1.一種柴油機的燃油噴射裝置，在該裝置中每個噴油嘴經(jīng)一根高壓油管同一個燃油泵連接，該燃油泵具有一個油缸，它至少裝有一根進油管和排油管，并有一個泵室和一個柱塞，該柱塞至少有一個與泵室連通并具有兩條控制邊緣的環(huán)形室，泵缸有一個用于中斷泵室壓力升高的泄壓孔，從而具有如下特征柱塞(7)同一個獨立于燃油系統(tǒng)、由液壓介質(zhì)驅(qū)動的驅(qū)動單元(27)相連，該驅(qū)動單元(27)包括一個軸向活塞單元(28)、一個壓力源(37)、和一個可由機械及/或電控的第一控制裝置(38)，它具有主滑閥(70)和輔助滑閥(71)，主滑閥和輔助滑閥各有一個復(fù)位活塞(72、74)，它們經(jīng)管道(45、46)與泵室(6)相連，并被燃油加載；在泵(3)的燃油管(5、15)內(nèi)裝有一個第二控制裝置(50)，它有一個溢流/吸入閥(51)和至少一個阻斷閥(53)，溢流/吸入閥(51)有一個控制活塞單元(52)，后者的活塞室(57)經(jīng)第一管道(49)與泵缸(4)上的泄壓孔(11)和泵室(6)相連，它還經(jīng)第二管道(63、65)與阻斷閥(53)及其相接的燃油管(15)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，在泵(3)的油缸(4)上部至少有一根供油管(13)通向泵室(6)，在柱塞行程范圍內(nèi)有一個第一泄壓孔(11)和一個在其下方的第二泄壓孔(12)，這些泄壓孔(11、12)是泵室(6)和復(fù)位活塞(72、74)以及控制活塞單元(52)之間的管道(45、46、49)的一部分，在柱塞(7)的圓周表面上有三個環(huán)形室(18、19、20)，每個環(huán)形室有兩條控制邊緣，并經(jīng)一個通道(10)與泵室(6)相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1或2的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，在輔助滑閥(71)的復(fù)位活塞(74)所屬的活塞室(75)與主滑閥(70)的復(fù)位活塞(72)所屬的活塞室(73)之間設(shè)有一根裝有止回閥(48)的連接管(47)，輔助滑閥(71)的復(fù)位活塞(74)所屬的活塞室(75)經(jīng)另外一根管道(46、49)與第二控制裝置(50)的控制活塞(52)所屬的活塞室(57)相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1至3中一項的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，主滑閥(70)具有三個由密閉座(82、83)將其相互分開的環(huán)形室(79、80、81)和兩個彼此相連的滑閥體(77、78)，輔助滑閥(71)具有兩個由密閉座(87)將其相互分開的環(huán)形室(85、86)和一個滑閥體(84)，在主滑閥(70)的中環(huán)形室(80)與輔助滑閥(71)的環(huán)形室之一(86)間設(shè)有一根連通管(89)，主滑閥(70)的另外兩個環(huán)形室(79、81)分別與一根壓力油管(42)和一根回流管(43)相連，而輔助滑閥(71)的第二環(huán)形室(85)經(jīng)一根管道(35)與軸向活塞單元(28)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求
4的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，在主滑閥(70)的第一開關(guān)位置，一個滑閥體(77)將壓力油管(42)遮斷，并將回流管(43)與通往輔助滑閥(71)的一個環(huán)形室(86)的連通管(89)開通，而在第二開關(guān)位置時，另一個滑閥體(78)將回流管(43)遮斷，而將壓力油管(42)同通往輔助滑閥(71)的連通管(89)開通。
6.根據(jù)權(quán)利要求
4的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，輔助滑閥(71)的滑閥體(84)上有一個節(jié)流孔(88)，該孔在密閉座(87)關(guān)閉時將兩個環(huán)形室(85、86)互相連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求
4至6中的一項柴油機的燃油噴射裝置，其特征是，在輔助滑閥(71)的第一開關(guān)位置，滑閥體(84)將密閉座(87)放開，通往軸向活塞單元(28)的管道(35)直接與通往主滑閥(70)的連通管(89)接通，而在第二開關(guān)位置時，滑閥體(84)將通往軸向活塞單元(28)的管道(35)遮斷，并在兩個環(huán)形室(85、86)之間通過節(jié)流孔(88)形成一個流量受限制的通道。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1至7中的一項柴油機的燃油噴射裝置，其特征是，第二控制單元(50)有兩個阻斷閥(53、111)，兩閥各有一個控制活塞(112、113)，在其中一個阻斷閥(53)的閥室(114)和該阻斷閥(53)的活塞室(115)間有一根連通管道(116)，在該連通管道(116)內(nèi)裝有一個輔助閥(117)。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，第二個阻斷閥(111)的活塞室(118)經(jīng)一根管道(119、45)與泵缸(4)的下泄壓孔(12)相連，彈簧(120)在無壓狀態(tài)下將閥(111)開啟。
10.根據(jù)權(quán)利要求
8的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，第二阻斷閥(111)具有一根從控制裝置(50)引出的軸(127)。
11.根據(jù)權(quán)利要求
8或9中的一項柴油機的燃油噴射裝置，其特征是，其輔助閥(117)的活塞(121)用彈簧(122)加載，在無壓狀態(tài)下閥(117)開啟，活塞室(123)經(jīng)一根管道(124、91)與主滑閥及輔助滑閥(70、71)間的連通管道(89)相連，在此管道(124、91)中裝有一個控制閥(90)，它具有一根通往回流管(44)的連接管(92)。
12.根據(jù)權(quán)利要求
1至11中一項的柴油機燃油噴射裝置，其特點是，與排油管(15)相連的孔(64)內(nèi)裝有一個止回閥(55)，該止回閥(55)將通往阻斷閥(53)的孔(67)關(guān)閉，但在孔(64)在方向上開有一個自由通道(68)。
13.根據(jù)權(quán)利要求
1至12中一項的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，主滑閥(70)的滑閥體(77、78)同一根推桿(96)相連，該推桿(96)至少有一部分構(gòu)成勵磁線圈(97)的磁芯(98)，該勵磁線圈(97)同一個電脈沖發(fā)送器(39)相連。
14.根據(jù)權(quán)利要求
1至13中一項的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，主滑閥(70)的滑閥體(77、78)同一根推桿(96)相連，該推桿(96)是機械閉鎖裝置(69)的一部分，該閉鎖裝置(69)將推桿(96)和主滑閥(70)的滑閥體(77、78)鎖定在一個控制位置上。
15.根據(jù)權(quán)利要求
1至14中一項的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，液壓系統(tǒng)中的控制裝置(38)同一個凸輪軸控制裝置(110)結(jié)合起來，凸輪盤(107)作用于控制裝置(38)的推桿(96)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求
1至15中一項的柴油機燃油噴射裝置，其特征是，軸向活塞(30)是雙作用式的，通往具有全部承載活塞面(31)的工作室(33)的液壓管(35)經(jīng)控制裝置(38)連到壓力源(37);而通往具有活塞(30)環(huán)形面(32)的環(huán)形室(34)的液壓管(36)則直接連到壓力源(37)。
專利摘要
燃油泵由有軸向活塞單元的驅(qū)動單元驅(qū)動。包括主滑閥和輔助滑閥的第一控制裝置與驅(qū)動單元相連。驅(qū)動單元中的液壓介質(zhì)與燃油系統(tǒng)無直接連系，第一控制裝置的控制活塞與燃油泵的油缸上的泄壓孔相連，也與第二控制裝置相連，燃油泵柱塞的圓周面上布置了多個與泵室相通且具有控制邊緣的環(huán)形室，與泄壓孔一起作用。至少其中一個環(huán)形室的作用是中斷燃油從噴油嘴噴出。在第二控制裝置中的閥門調(diào)節(jié)泵室中的壓力，并控制燃油的流入和排出。
文檔編號F02M59/20GK87106778SQ87106778
公開日1988年6月8日 申請日期1987年9月8日
發(fā)明者富克斯·彼得 申請人:諾瓦工廠股份公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan