專利名稱：用于內(nèi)燃機的燃料噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及根據(jù)權(quán)利要求1的類型的用于內(nèi)燃機的燃料噴射裝置。
背景技術(shù)：
這種燃料噴射裝置已由文獻、例如“柴油發(fā)動機管理(Dieselmotor-Management)”(Vieweg出版社，1998年第二版)第280至284頁公開。該燃料噴射裝置具有一個高壓泵，燃料通過該泵輸送到一個儲存器中。設(shè)置在內(nèi)燃機氣缸上的噴射器與該儲存器相連接。在高壓泵前設(shè)有一個燃料濾清器，通過該濾清器將留住燃料中的污物，由此不會由污物導(dǎo)致高壓泵的損壞。此外通過該燃料濾清器可分離出包含在燃料中的游離的和/或乳化的、即與燃料混合的水。這里該燃料濾清器具有一個用于分離出的水的收集室，它必需在一定的時間間隔后被排空。在燃料中含水高的情況下，在幾百公里行駛路程后就必需排空收集的水。此外分離出的水必需符合環(huán)保地排放，因為該水有可能混合有燃料。

發(fā)明內(nèi)容
相比之下，根據(jù)本發(fā)明的具有權(quán)利要求1的特征的燃料噴射裝置具有其優(yōu)點，即通過燃料濾清器分離出的水不需要費事地排放，而是在內(nèi)燃機燃燒時被使用。此外通過水供入來燃燒可得到在功率增高、排放下降及內(nèi)燃機熱負荷減小方面的優(yōu)點。
在從屬權(quán)利要求中給出了根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射裝置的有利構(gòu)型及進一步的結(jié)構(gòu)。根據(jù)權(quán)利要求2的結(jié)構(gòu)使得供入的水可以分布到吸入的燃燒用空氣中。根據(jù)權(quán)利要求3的結(jié)構(gòu)使得供入水可以細地霧化。通過根據(jù)權(quán)利要求4的結(jié)構(gòu)可避免輸入的水沉積在進氣區(qū)域中。在根據(jù)權(quán)利要求5的結(jié)構(gòu)中可使水處于由輸送泵產(chǎn)生的壓力下及由此可無需附加的泵來輸送。通過根據(jù)權(quán)利要求9的結(jié)構(gòu)可保證在慣性運行時不會出現(xiàn)內(nèi)燃機的不希望的轉(zhuǎn)矩升高。通過根據(jù)權(quán)利要求10的結(jié)構(gòu)可保證不會出現(xiàn)進氣區(qū)域的結(jié)冰。通過根據(jù)權(quán)利要求12的結(jié)構(gòu)可保證當(dāng)水供入時不會出現(xiàn)內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩的升高。


在附圖中表示出本發(fā)明的多個實施例及在以下的說明中對它們進行詳細的描述。
圖1以示意性視圖示出一個用于內(nèi)燃機的燃料噴射裝置，圖2以放大視圖示出燃料噴射裝置的一個燃料濾清器，及圖3以放大視圖示出根據(jù)一個變換實施形式的氣缸的進氣區(qū)域。
具體實施例方式
圖1示出一個用于一個機動車的內(nèi)燃機的燃料噴射裝置。該內(nèi)燃機優(yōu)選為一個壓燃式內(nèi)燃機及具有至少一個或多個氣缸6，在圖1中僅表示出這些氣缸中的一個。該燃料噴射裝置具有一個輸送泵10，燃料通過它由一個貯存容器12被輸送到一個高壓泵14。通過該高壓泵14使處于高壓下的燃料輸送到一個儲存器16。設(shè)置在內(nèi)燃機氣缸上的噴射器18通過液壓管路與該儲存器相連接。在每個噴射器18上各設(shè)有一個控制閥20，借助該控制閥可使噴射器打開從而噴射燃料或可使噴射器關(guān)閉從而結(jié)束燃料噴射。噴射器18的控制閥20與一個電子的控制裝置22相連接及根據(jù)內(nèi)燃機的運行參數(shù)通過該控制裝置來控制。變換地，該燃料噴射裝置也可具有一個高壓泵，該高壓泵直接與這些噴射器18相連接，在噴射器上也可取消控制閥20。還可變換地，對于內(nèi)燃機的每個氣缸設(shè)置一個單獨的高壓泵，它僅與該氣缸的噴射器18相連接及可與它構(gòu)成一個結(jié)構(gòu)單元。
在貯存容器12與高壓泵14之間設(shè)有一個燃料濾清器26。通過該濾清器將燃料中的污物留住，以使得這些污物不會到達高壓泵14及在那里導(dǎo)致?lián)p壞。此外通過燃料濾清器26使包含在燃料中的游離的和/或乳化的、即與燃料混合的水分離出來。水分離通過在過濾介質(zhì)上的聚結(jié)來實現(xiàn)，其中小水滴積聚在滴體(Tropfkrper)上、例如一個金屬柵格結(jié)構(gòu)上。小的水滴結(jié)合成大的水滴、向上升及構(gòu)成一個膜，即它們聚結(jié)起來。該膜可從液體混合物中去除、吸出，由此可分離燃料-水混合物。在圖2中放大示出的燃料濾清器26具有一個殼體28，在其中設(shè)有一個例如由紙制成的濾清器芯30。來自貯存容器12的燃料通過一個入口32到達燃料濾清器26中、流過濾清器芯30及通過一個出口34從燃料濾清器26排出。在濾清器殼體28的底部區(qū)域中構(gòu)成一個收集室36，在其中收集分離出的水。
在內(nèi)燃機的氣缸6中如圖1所示地設(shè)有一個在其中進行沖程運動的活塞38，該活塞在氣缸6中構(gòu)成一個燃燒室40的邊界。該燃燒室40可通過至少一個進氣門42與進氣區(qū)域44相連接及可通過至少一個排氣門46與一個排氣區(qū)域相連接。在活塞38的進氣沖程時，所述至少一個進氣門42被打開，以使得空氣從進氣區(qū)域44吸入，該空氣是用于燃燒通過噴射器18噴射到燃燒室40中的燃料所需要的。進氣區(qū)域44例如被構(gòu)造成進氣管。
根據(jù)本發(fā)明，通過燃料濾清器26分離出的游離的和/或乳化的水被輸送給氣缸6的燃燒室40。為此例如燃料濾清器26的收集室36通過管路48與氣缸的進氣區(qū)域44相連接，以使得水輸入到由氣缸6吸入的燃燒用空氣中。優(yōu)選該水通過一個噴嘴50或一個噴射閥霧化地輸入到進氣區(qū)域44中，以便達到與燃燒用空氣均勻的混合。優(yōu)選水直接地或在進氣門42前面小的距離上輸入進氣區(qū)域44。在管路48中設(shè)有一個截止閥52，該閥由控制裝置22來控制。截止閥52的控制優(yōu)選根據(jù)內(nèi)燃機的運行參數(shù)和/或根據(jù)在燃料濾清器26的收集室36中具有的水量來進行。在一個多缸的內(nèi)燃機中，可變換地僅對一個氣缸的進氣區(qū)域或?qū)λ袣飧椎倪M氣區(qū)域進行水供入。在此情況下可對內(nèi)燃機的所有氣缸設(shè)置一個用于總管路48的總截止閥52，該總管路48在截止閥52的后面才分支到氣缸的各分開的進氣區(qū)域或也可對每個氣缸的進氣區(qū)域44設(shè)置一個單獨的截止閥52。也可考慮，僅對內(nèi)燃機的一個氣缸的進氣區(qū)域輸入由燃料濾清器26分離出的水。
在收集室36中存在的水量例如可借助一個導(dǎo)電傳感器54來檢測，該傳感器與控制裝置22相連接。僅當(dāng)由傳感器54的信號求得在收集室36中存在水時，才通過控制裝置22使截止閥52打開。為了檢測內(nèi)燃機的運行參數(shù)，設(shè)有其它傳感器56，例如用于檢測負載狀態(tài)、曲軸轉(zhuǎn)角、溫度及可能的其它參數(shù)。優(yōu)選僅當(dāng)內(nèi)燃機不是處在慣性運行中、即零負載時及當(dāng)進氣門42打開時，才通過控制裝置22使截止閥52打開及由此使水供入到進氣區(qū)域44中。由此可保證在慣性運行時不會噴射與水混合的燃料及由此不會導(dǎo)致內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩的不希望的升高及輸入的水直接被吸入到燃燒室40中及不會凝結(jié)在進氣區(qū)域44中。
由于輸入燃燒室40的游離的和/或乳化的水，可導(dǎo)致內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩的增高。這樣的轉(zhuǎn)矩增高會導(dǎo)致尤其在內(nèi)燃機怠速運行時內(nèi)燃機轉(zhuǎn)速的增高，這可通過怠速調(diào)節(jié)來補償，其方式是通過控制裝置22來減小借助噴射器18噴入的燃料量，以使轉(zhuǎn)矩及由此使轉(zhuǎn)速至少近似保持恒定。當(dāng)內(nèi)燃機在部分負載或全負載范圍內(nèi)運行時，由供入的水引起的內(nèi)燃機的轉(zhuǎn)矩增大在絕大多數(shù)情況下是如此地小，以致不需要補償。但在需要時也可在內(nèi)燃機的部分負載和/或全負載范圍內(nèi)由控制裝置22通過減少由噴射器18噴入的燃料量來補償由水輸入引起的轉(zhuǎn)矩增大。對于補償由水輸入引起的轉(zhuǎn)矩增大所需的燃料量的減小可通過模型建立來近似及存儲在控制裝置22中的一個發(fā)動機綜合特性曲線中。當(dāng)在內(nèi)燃機的每個燃燒周期中輸入的水-尤其是乳化水-的量可保持很少時，則不需要減小由噴射器18噴入的燃料量。此外僅當(dāng)溫度超過冰點時才進行由控制裝置22控制的、到進氣區(qū)域44中的水供入，以避免在進氣區(qū)域44中的結(jié)冰。
當(dāng)在燃料濾清器26的收集室36中不再具有水時，必需通過控制裝置22來關(guān)閉截止閥52，由此不會有燃料從燃料濾清器26導(dǎo)出及輸送到進氣區(qū)域44。在此情況下可設(shè)置另一導(dǎo)電傳感器，當(dāng)收集室36幾乎被排空時，通過它可檢測出來，在此，則可通過控制裝置22使截止閥52關(guān)閉。變換地可考慮，通過控制裝置22檢測內(nèi)燃機轉(zhuǎn)矩的增大，由此可識別出除通過噴射器18噴入的燃料量外的到進氣區(qū)域44中的燃料供入。當(dāng)轉(zhuǎn)矩的增大超過一個預(yù)定值時，則通過控制裝置22使截止閥52關(guān)閉。直到到進氣區(qū)域44的水供入結(jié)束時才可出現(xiàn)，管路48被注入來自燃料濾清器26的燃料。在內(nèi)燃機繼續(xù)工作時，在燃料濾清器26中又分離出游離的和/或乳化的水，由于水及燃料的不同密度，此水使管路48中存在的燃料至少部分地壓回到燃料濾清器26中，以致當(dāng)水輸入進氣區(qū)域44的下一周期時僅有少許的燃料量由管路48到達進氣區(qū)域44。燃料由管路48到燃料濾清器26中的壓回可通過管路48的適當(dāng)導(dǎo)向來促進，其方式是支持燃料由管路48上升到燃料濾清器26中。
輸入氣缸6的燃燒室40中的水除導(dǎo)致轉(zhuǎn)矩的升高外還導(dǎo)致內(nèi)燃機有害物質(zhì)排放的減小，因為通過水使燃燒的溫度下降，由此減小了氧化氮的形成。此外通過燃燒溫度的下降尤其可達到內(nèi)燃機部件熱負荷的減小。
燃料濾清器26可如圖1中實線所示地被設(shè)置在輸送泵10與高壓泵14之間。這里該輸送泵10可以是電驅(qū)動的泵及被設(shè)置在貯存容器12中。在此，燃料濾清器26被燃料流過，該燃料處于由輸送泵10產(chǎn)生的輸送壓力下，該壓力值例如可在2與10巴之間。被收集在收集室36中的水也處于由輸送泵10產(chǎn)生的輸送壓力下及通過該壓力被輸送到進氣區(qū)域44及在噴嘴50或在噴射閥中被霧化。變換地，燃料濾清器26也可如圖1中虛線所示地被設(shè)置在輸送泵10與貯存容器12之間。在此，燃料濾清器26由通過輸送泵10抽吸的燃料流過，以致在該燃料濾清器中具有比環(huán)境壓力小的壓力。在進氣區(qū)域44中，如圖3中所示地，設(shè)有一個橫截面收縮部、例如為一個文丘里噴嘴58的形式，來自燃料濾清器26的管路48通入到該橫截面收縮部中。在橫截面收縮部58中具有吸入的燃燒用空氣的高流動速度及由此具有一個小的靜壓力，以致通過該空氣流可將水從燃料濾清器26吸出。在此情況下可考慮，僅當(dāng)水被供入進氣區(qū)域44時，才存在橫截面收縮部58。因此進氣區(qū)域44的橫截面不是持續(xù)變窄，這樣，不會對內(nèi)燃機的工作帶來不良影響。在此，在進氣區(qū)域44中可設(shè)置一個環(huán)形容積(Volumen)，它可被彈性地膨脹，例如通過空氣或氣體的注入而膨脹，以便形成橫截面收縮部58。變換地，也可在進氣區(qū)域44中移入及移出一個隔板，以便形成橫截面收縮部58或取消該收縮部。隔板的移入及移出例如可通過電執(zhí)行機構(gòu)來進行。變換地，為了將水從燃料濾清器26輸送到進氣區(qū)域44，也可在管路48中設(shè)置一個泵60。這里該泵60優(yōu)選具有一個電驅(qū)動裝置及通過控制裝置22來控制，以致僅當(dāng)需要將水從燃料濾清器26出時，泵60才工作。
權(quán)利要求
1.用于內(nèi)燃機的燃料噴射裝置，具有一個高壓泵(14)，燃料通過該高壓泵至少間接地輸送到內(nèi)燃機的至少一個氣缸(6)上的至少一個噴射點(18)上；具有一個設(shè)在高壓泵(14)前的燃料濾清器(26)，通過該濾清器可留住燃料中的污物及通過該濾清器可分離出包含在燃料中的游離的和/或乳化的水，其特征在于通過燃料濾清器(26)分離出的游離的和/或乳化的水至少可間接地被供入到內(nèi)燃機的所述至少一個氣缸(6)的燃燒室(40)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的燃料噴射裝置，其特征在于游離的和/或乳化的水被供入到所述至少一個氣缸(6)的進氣區(qū)域(44)，燃燒用空氣被從該進氣區(qū)域吸入氣缸(6)的燃燒室(40)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的燃料噴射裝置，其特征在于游離的和/或乳化的水借助一個噴嘴(50)或一個噴射閥(50)噴射到進氣區(qū)域(44)中。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3的燃料噴射裝置，其特征在于游離的和/或乳化的水到進氣區(qū)域(44)中的供入至少基本上僅在所述至少一個氣缸(6)的進氣階段期間進行。
5.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的燃料噴射裝置，其特征在于燃料濾清器(26)被設(shè)置在輸送泵(10)后面的下游，燃料通過該輸送泵被輸送給高壓泵(14)；游離的和/或乳化的水通過由輸送泵(10)產(chǎn)生的輸送壓力被從燃料濾清器(26)輸送出來。
6.根據(jù)權(quán)利要求2至5中一項的燃料噴射裝置，其特征在于在燃料濾清器(26)與進氣區(qū)域(44)的連接(48)中設(shè)有一個截止閥(52)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2至6中一項的燃料噴射裝置，其特征在于進氣區(qū)域(44)具有一個橫截面收縮部(58)；游離的和/或乳化的水到進氣區(qū)域(44)的供入在該橫截面收縮部(58)中進行。
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中一項的燃料噴射裝置，其特征在于游離的和/或乳化的水到進氣區(qū)域(44)的供入通過一個電子控制裝置(22)根據(jù)內(nèi)燃機的運行參數(shù)來控制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的燃料噴射裝置，其特征在于在內(nèi)燃機的慣性運行中不進行游離的和/或乳化的水的供入。
10.根據(jù)權(quán)利要求8或9的燃料噴射裝置，其特征在于僅當(dāng)溫度在冰點以上時才進行游離的和/或乳化的水的供入。
11.根據(jù)權(quán)利要求8的燃料噴射裝置，其特征在于至少基本上僅在所述至少一個氣缸(6)的相應(yīng)進氣階段期間才進行游離的和/或乳化的水的供入，在該進氣階段期間燃燒用空氣被從進氣區(qū)域(44)吸入到氣缸(6)的燃燒室(40)中。
12.根據(jù)權(quán)利要求8的燃料噴射裝置，其特征在于通過電子控制裝置(20)根據(jù)輸送到進氣區(qū)域(44)的游離的和/或乳化的水量來減小在所述至少一個噴射點(18)上噴射的燃料量。
全文摘要
本發(fā)明涉及燃料噴射裝置，它具有一個高壓泵(14)，燃料通過該高壓泵至少間接地輸送到內(nèi)燃機的至少一個氣缸(6)上的至少一個噴射點(18)上，在高壓泵(14)的上游設(shè)有一個燃料濾清器(26)，通過該濾清器可留住燃料中的污物及通過該濾清器可分離出包含在燃料中的游離的和/或乳化的水。通過燃料濾清器(26)分離出的游離的和/或乳化的水至少可間接地被供入到內(nèi)燃機的所述至少一個氣缸(6)的燃燒室(40)。
文檔編號F02M37/22GK1930391SQ200580007461
公開日2007年3月14日 申請日期2005年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月9日
發(fā)明者烏多·舒爾茨 申請人:羅伯特·博世有限公司