喷射系统的压力减轻装置以及喷射系统的压力减轻方法

本发明涉及一种内燃机的喷射系统的压力减轻装置、一种内燃机的具有本发明的压力减轻装置的喷射系统以及一种内燃机的喷射系统的压力减轻方法。

内燃机的喷射系统通常具有内燃机的多个喷射器，该内燃机带有来自燃料罐的燃料。例如将借助柴油机的共轨喷射系统来阐述喷射系统的构造。但也可以使用其它喷射系统以及其它燃料。

在共轨喷射系统中，借助于燃料输送泵从燃料罐抽吸燃料。燃料输送泵把燃料压力提高至大约2至5巴，并与高压泵连接。燃料通过燃料分配器板条（共轨）由高压泵引向多个喷射器。在高压泵与多个喷射器之间的燃料压力为1500巴以上，且通常称为喷射系统的高压区域。多余的燃料由多个喷射器经由回馈管路又输送给燃料罐。

位于高压区域中的组件，例如燃料管路和燃料分配器板条，被设计用于以规定的燃料压力运行。若超过了该规定的燃料压力，则高压区域中的组件就会出现部分地或者完全地损坏或受损。为了防止这种部分地或完全地损坏或受损，给高压区域配备有压力减轻装置。高压区域中的压力减轻装置允许在超过压力极限值时把喷射系统中的规定的燃料压力降到规定的燃料压力。

由EP 0 678 668 B1已知一种用于内燃机的具有压力减轻装置的燃料喷射机构。该压力减轻装置由压力限制阀构成，压力限制阀附加地具有回馈管路，在回馈管路上装有保险片。在超过最大的压力时，保险片开通回馈管路中的增大的流出截面。由此保护压力限制阀免受过高的压力载荷。

在运行中，如果通过对高压泵的调节未能实现压力降低，就对压力限制阀进行控制。通过这种控制，燃料经由压力限制阀从喷射系统流入到回馈管路中。如果压力已经再次下降，就关闭压力限制阀。如果在打开压力限制阀时压力超过了压力极限值，保险片就会损坏，且开通了回馈管路中的增大的流出截面。以此方式将压力又降低到规定的燃料压力。然而一旦保险片已损坏，在每次控制压力限制阀时都应用回馈管路的增大的流出截面。

本发明的一个缺点是，在保险片损坏之后，会进一步超过喷射系统中的规定的压力。结果，这可能导致组件受损和喷射系统受影响。

另一个缺点是，由于流出截面增大致使在燃料喷射系统中出现快速的压力变化，这需要对压力限制阀进行精确控制。

因此本发明的目的是，相比于现有技术简化并优化喷射系统的压力减轻装置。

采用一种根据权利要求1的压力减轻装置、一种根据权利要求3的具有本发明的压力减轻装置的喷射系统以及一种根据权利要求9的内燃机喷射系统的压力减轻方法，即可实现所述目的。其它有利的设计可由说明书、附图以及从属权利要求得到。

利用本发明的内燃机喷射系统的压力减轻装置，在超过高于喷射系统的规定的燃料压力的压力极限值时，可把规定的燃料压力减小到规定的燃料剩余压力，该燃料剩余压力允许内燃机紧急运行。

在超过压力极限值时减小喷射系统中的燃料压力。该压力极限值高于规定的燃料压力。规定的燃料压力例如相应于在内燃机正常运行中所出现的最大的燃料压力。在超过之后，把规定的燃料压力减小到规定的燃料剩余压力。燃料剩余压力允许内燃机紧急运行。紧急运行例如意味着汽车驾驶员仍能行进至下一个维修站或者驶出危险区域。

本发明的一个优点是，喷射系统中的燃料压力持久地下降到燃料剩余压力。由此防止再次超过压力极限值。因而喷射系统的组件不会重复地受到过高的压力。据此可避免组件受损和损坏。

本发明的另一个优点是，燃料剩余压力得到保持，其允许内燃机紧急运行。基于该燃料剩余压力可以保证内燃机继续运行。因而内燃机不会由于超过压力极限值而出现彻底失效。尽管如此，使用者例如配备有压力减轻装置的汽车的驾驶员仍能确定出所述超过，因为利用内燃机尚仅能实现紧急运行。

根据一种优选的实施方式，压力减轻装置具有节流阀以及置于该节流阀之后的保险片。借助于保险片来规定压力极限值。在超过该压力极限值时，保险片部分地或完全地损坏。为了防止燃料任意流出，把节流阀置于保险片之前。借助于该节流阀可以保持规定的燃料剩余压力，该燃料剩余压力允许内燃机的紧急运行。

替代于应用带有后置的保险片的节流阀，可以与压力传感器组合地使用受控的阀，它们与控制单元连接。在控制单元中存储着压力极限值。如果控制单元通过压力传感器检测到燃料压力高于所存储的压力极限值，就控制并打开该阀。如果由压力传感器检测到的燃料压力等于存储在控制器中的燃料剩余压力，就控制并一直关闭该阀，从而保持燃料剩余压力。此点例如可以基于在规定的燃料剩余压力与所检测的燃料压力之间重复进行的比较在控制器中进行。

本发明的内燃机喷射系统包括：泵，借此可在喷射系统中产生规定的燃料压力；燃料分配器板条，在其上连接着多个喷射器，且其与泵连接；以及设置在泵与多个喷射器之间的压力减轻装置，借此在超过高于规定的燃料压力的压力极限值时可把规定的燃料压力减小至规定的燃料剩余压力，该燃料剩余压力允许内燃机紧急运行。

本发明的压力减轻装置设置在泵与内燃机的多个喷射器之间。利用泵能在喷射系统中产生规定的燃料压力。该泵例如是共轨喷射系统的高压泵。但它也可以是汽油直接喷射系统的泵。可由泵产生的最大的规定的燃料压力例如在内燃机正常运行中相应于所存储的最大燃料压力。在燃料分配器板条上连接着多个喷射器。燃料分配器板条与泵连接。

有利地把压力减轻装置设置在喷射系统的如下位置，即在该位置，在以后把喷射系统布置在汽车中的情况下易于够到和维护该压力减轻装置。所述位置例如可以是泵的高压出口或者是燃料分配器板条。对于在燃料分配器板条上的布置而言，特别有利的是，压力减轻装置设置在燃料分配器板条上，远离设置在燃料分配器板条上的压力传感器。

根据一种优选的实施方式，喷射系统是柴油机的共轨喷射系统。就柴油机而言，在喷射系统的高压区域中出现不超过2200巴的压力。出于这个原因，特别重要的是，提供一种压力减轻装置，其防止重复地超过规定的燃料压力到燃料压力极限值以上。由此可避免喷射系统的组件受损。

此外有利的是，泵是共轨喷射系统的高压泵。原则上，本发明的压力减轻装置可以设置在喷射系统的任一位置。但压力减轻装置的特性在高压区域中是特别有利的，如上所述。

根据另一种优选的实施方式，利用压力减轻装置可实现的压力极限值比规定的燃料压力高200巴。以此方式可容忍围绕规定的燃料压力的不超过200巴的压力波动。这可实现喷射系统并不会在燃料压力波动还比较小时就允许内燃机紧急运行。

此外有利的是，利用压力减轻装置可实现500巴的规定的燃料剩余压力。该燃料剩余压力允许内燃机紧急运行。由此可以确保内燃机继续运行。

另外有利的是，压力减轻装置具有带后置的保险片的节流阀，如上所述。代替保险片与节流阀的组合，可以使用受控的阀以及压力传感器，它们与控制单元连接。该实施方式的优点同样已在上面阐述过。

内燃机喷射系统的本发明的压力减轻方法具有如下步骤：在泵与多个喷射器之间设置压力减轻装置、在超过高于规定的燃料压力的压力极限值时把喷射系统的规定的燃料压力减小到允许内燃机紧急运行的规定的燃料剩余压力。

在运行中，本发明的压力减轻方法在超过压力极限值时减小喷射系统的燃料压力。该压力极限值高于规定的燃料压力。既可以基于调节又可以基于唯一机械的装置来实现降低。例如保险片就是这种唯一机械的装置。根据调节需要有受控的阀以及压力传感器，它们与控制单元连接。如果控制单元基于由压力传感器检测到的燃料压力确定出超过了规定的燃料压力，就控制并打开该阀。如果已达到规定的燃料剩余压力，就再次控制该阀。在继续运行中，规定的燃料剩余压力基于对阀的相应控制得到保持。

实现下降到燃料剩余压力，其仅允许内燃机紧急运行。在使用保险片时，这可通过前置的节流阀来实现。在调节时，需要检查由压力传感器检测到的燃料压力以及对该燃料压力与规定的燃料剩余压力进行比较。这例如可以在控制单元中进行。

压力极限值有利地比规定的燃料压力高200巴。以此方式能容忍围绕规定的燃料压力的200巴的波动，如上所述。

此外有利的是，燃料剩余压力为500巴。以此方式保证内燃机的紧急运行。

下面对照附图，借助优选的实施方式来阐述本发明。该实施方式包括内燃机的喷射系统，在该喷射系统中安装有压力减轻装置。

附图示出：

图1为根据现有技术的喷射系统的示意图；

图2为安装在喷射系统中的本发明的压力减轻装置的示意图；和

图3为本发明的压力减轻方法的流程图。

在图1中示出根据现有技术的用于喷射系统1的压力减轻装置。该喷射系统1是柴油机的共轨喷射系统1。但本发明的压力减轻装置以及本发明的压力减轻方法也可以在其它喷射系统中例如在直接喷射的汽油机的喷射系统中应用。此外可以使用其它燃料作为柴油燃料。

参照图1，喷射系统1具有燃料罐2。燃料罐2通过输送管路4与燃料过滤器8和燃料输送泵12连接。燃料的流向用箭头6表示。燃料输送泵12经由输送管路4把来自燃料罐2的燃料抽吸经过燃料过滤器8。无论燃料输送泵12还是在喷射系统中存在的高压泵20，都通过驱动轴10来驱动。

燃料以相比于先前状态有所提高的大约2.5巴至大约5巴的燃料压力经由低压管路14离开燃料输送泵12。在低压管路14上装有压力控制阀16，该压力控制阀使得低压管路14与输送管路4连接。

燃料经由低压管路14通过电子调节阀18由燃料输送泵12引至高压泵20。电子调节阀调节供给高压泵20的供给量。高压泵20把喷射系统中的压力提高到1500巴以上，特别是提高到2000巴以上。燃料输送泵12与高压泵20之间的区域通常称为低压区域。

高压管路22把处于如此低压下的燃料引至燃料分配器板条24。燃料分配器板条24具有高压传感器26。此外借助于高压管路22使得多个喷射器28与燃料分配器板条24连接。有利地使得四个喷射器28与燃料分配器板条24连接。刚刚介绍过的在高压泵20与喷射器28之间的该区域通常称为高压区域。

这些喷射器28与回馈管路30连接，该回馈管路把多余的燃料引回到燃料罐2中。在回馈管路30上，在喷射器28与燃料罐2之间设置有阀32以及温度传感器34。

喷射系统的在燃料输送泵12与高压泵20之间的低压区域具有安全机构，该安全机构实现压力减轻和向燃料罐2回馈燃料。该安全机构具有节流阀40以及弹簧加载的阀42。弹簧加载的阀42置于节流阀40之后。回馈管路44使得弹簧阀42通过高压泵20和另一回馈管路46与喷射器28的回馈管路30连接，由此与燃料罐2连接。

喷射系统的在高压泵20与多个喷射器28之间的高压区域通过弹簧加载的压力限制阀50来实现压力减轻。该压力限制阀通过压力限制阀50的回馈管路52与喷射器28的回馈管路30连接，进而与燃料罐2连接。由于在高压区域中产生的压力，这里需要不同于低压区域的安全机构。

下面介绍弹簧加载的压力限制阀50的工作方式。在喷射系统中，燃料压力上升到规定的燃料压力以上，例如1600巴以上。如果燃料压力超过了压力限制阀50的压力极限值例如1800巴，则压力限制阀50打开。由此燃料可以经由管路52流出。如果燃料压力下降到上面规定的1600巴的燃料压力，则阀再次关闭。

按照这种工作方式可以实现多次达到压力极限值。这可能会导致位于高压区域中的组件受损或者损坏。高压区域的有缺陷的组件对内燃机的喷射特性产生不利影响。

在图2中示出具有本发明的压力减轻装置的喷射系统。相同的组件标有相同的附图标记。代替弹簧加载的压力限制阀50，根据一种有利的实施方式，作为压力减轻装置，使用一种具有后置的保险片（Berstscheibe）62的节流阀60。有利地，该压力减轻装置设置在喷射系统的易于够到的位置，例如与高压泵20的高压出口相邻地设置，或者设置在燃料分配器板条24上。由此可实现保险片的简单替换。参照图3，步骤A相应于在泵20与多个喷射器28之间设置压力减轻装置。

本发明的压力减轻装置的工作方式将在下面予以阐述，且在图3中通过步骤B和C示出。如果喷射系统1中的规定的燃料压力上升超过压力极限值，则保险片62就会部分地或完全地损坏。图3中的步骤B表示超过了压力极限值。由此开通回馈管路52。为了防止由此使得喷射系统1中的燃料压力下降到大气压，把节流阀60置于保险片62之前。借助于节流阀60可保持燃料喷射系统1中的剩余压力。在图3通过步骤C示出，在步骤B之后接着把规定的燃料压力减小到规定的燃料剩余压力。所述剩余压力有利地为500巴。该燃料剩余压力允许内燃机的紧急运行。

这种压力减轻装置的一个优点是，高压区域并不会受到多次不允许的高的燃料压力。由此可避免高压区域中的组件受损或损坏。如果本发明的喷射系统在汽车中应用，则驾驶员可根据内燃机的紧急运行识别出存在过高的燃料压力。此外通过这种方式，具有本发明的压力减轻装置的车辆可以行进至下一个维修站（Werkstatt），或者驶出危险区域。

代替具有后置的保险片62的节流阀60，可以使用与控制器（未示出）连接的受控的阀（未示出）和高压传感器26。在运行中，利用控制单元，通过与由高压传感器检测到的燃料压力的比较来确定出超过了压力极限值。然后控制并打开阀，直至通过高压传感器检测到的燃料压力与存储在控制器中的燃料剩余压力相等。该燃料剩余压力基于在所存储的燃料剩余压力与所检测到的燃料压力之间重复进行的比较得以保持。