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1、(10)申请公布号 CN 103620199 A (43)申请公布日 2014.03.05 CN 103620199 A (21)申请号 201280030920.7 (22)申请日 2012.06.15 20115649 2011.06.23 FI F02D 41/38(2006.01) (71)申请人 瓦锡兰芬兰有限公司 地址 芬兰瓦萨 (72)发明人 G卡普托 P斯克罗科 (74)专利代理机构 北京三友知识产权代理有限 公司 11127 代理人 党晓林 王小东 (54) 发明名称 燃料喷射系统 (57) 摘要 一种用于往复式发动机的燃料喷射系统 （1） ， 该燃料喷射系统包括 ： 用于将。
2、燃料喷射到发动机 气缸中的燃料喷射器 （2） ， 用于将燃料供给至喷 射器 （2）的喷射泵 （3） ， 每个喷射泵包括至少一 个用于加压待喷射的燃料的泵元件 （5） 。每个喷 射器 （2） 通过燃料管线 （4） 连接到单独的泵元件 （5） 。回流管线 （10） 连接至燃料管线 （4） ， 回流管 线 （10） 设置有用于控制燃料管线 （4） 中的燃料压 力的压力控制阀 （12） 。该燃料喷射系统 （1） 设置 有控制单元 （29） ， 该控制单元被配置成控制压力 控制阀 （12） 。 (30)优先权数据 (85)PCT国际申请进入国家阶段日 2013.12.23 (86)PCT国际申请的申请数。
3、据 PCT/FI2012/050624 2012.06.15 (87)PCT国际申请的公布数据 WO2012/175800 EN 2012.12.27 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103620199 A CN 103620199 A 1/1 页 2 1. 一种用于往复式发动机的燃料喷射系统 （1） ， 该燃料喷射系统包括 ： - 燃料喷射器 （2） ， 所述喷射器用于将燃料喷射到发动机气缸中， - 喷射泵 （3） ， 所述喷射。
4、泵用于将燃料供给至所述喷射器 （2） ， 每个喷射泵 （3） 包括至少 一个用于加压待喷射的燃料的泵元件 （5） ， 其中， 每个喷射器 （2） 通过燃料管线 （4） 连接至 单独的泵元件 （5） ， 其特征在于， 回流管线 （10） 连接至所述燃料管线 （4） ， 所述回流管线 （10） 设置有用于 控制所述燃料管线 （4） 中的燃料压力的压力控制阀 （12） ， 并且所述燃料喷射系统 （1） 设置 有控制单元 （29） ， 所述控制单元被配置成控制所述压力控制阀 （12） 。 2. 根据权利要求 1 所述的燃料喷射系统， 其特征在于， 所述燃料管线 （4） 设置有压力传 感器 （14） 以。
5、测量所述燃料管线 （4） 中的燃料压力。 3. 根据权利要求 2 所述的燃料喷射系统， 其特征在于， 所述控制单元 （29） 被配置成基 于所述压力传感器 （14） 测量到的压力来控制所述压力控制阀 （12） 。 4. 根据权利要求 3 所述的燃料喷射系统， 其特征在于， 所述控制单元 （29） 被布置成将 测量到的压力值与参考值相比较， 并且控制所述压力控制阀 （12） ， 使得测量到的压力值接 近该参考值。 5. 根据权利要求 3 所述的燃料喷射系统， 其特征在于， 所述控制单元 （29） 设置有燃料 压力值矩阵， 该燃料压力值矩阵用于限定所述燃料管线 （4） 中的燃料压力的参考值， 并且。
6、所 述控制单元 （29） 被配置成基于所述参考值控制所述压力控制阀 （12） 。 6. 根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统， 其特征在于， 所述回流管线 （10） 设置有安装在所述压力控制阀 （12） 下游的输送阀 （13） ， 所述输送阀 （13） 是止回阀并布置 成在所述回流管线 （10） 中的压力超过预定极限时开启。 7. 根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统， 其特征在于， 所述压力控制阀 （12） 被以脉宽调制控制方式控制。 8. 根据上述权利要求中任一项所述的燃料喷射系统， 其特征在于， 所述燃料泵的泵元 件 （5） 包括燃料室 （6） 和布置在所述燃料室 （6） 中。
7、的往复式柱塞 （7） 、 布置成与所述燃料室 （6） 流体连通的用于燃料的燃料口 （21） 和出口孔 （15） 。 9. 根据权利要求 8 所述的燃料喷射系统， 其特征在于， 所述柱塞 （7） 包括确定燃料喷射 的起始时刻的第一控制边缘 （23） 和确定燃料喷射的结束时刻的第二控制边缘 （24） 。 权 利 要 求 书 CN 103620199 A 2 1/3 页 3 燃料喷射系统 0001 本发明涉及往复式发动机的燃料喷射系统。 0002 燃料喷射泵在往复式发动机中用于定期地喷射加压燃料进入燃料喷射器并进一 步经由燃料喷射器进入发动机气缸。燃料喷射泵包括布置有往复式柱塞的燃料室， 往复式 柱。
8、塞的运动致使燃料压力增加。燃料喷射泵包括至少一个燃料口， 燃料从位于燃料室外部 的进口室通过燃料口被引入燃料室。该柱塞包括两个控制边缘， 第一控制边缘限定燃料喷 射的起始时刻， 第二控制边缘限定喷射的结束时刻。当位于柱塞的侧面的第一控制边缘在 压力室内朝上止点运动而覆盖燃料口的开口时， 压力室内的燃料压力增加并且加压燃料从 压力室流向通到燃料喷射器的燃料管线。 当位于柱塞的侧面的第二控制边缘到达燃料口的 开口并开启燃料管道时， 压力室的压力通过燃料口释放到进口室， 并且燃料流向燃料喷射 器的流动结束。第二控制边缘是螺旋形的， 借此可通过使柱塞绕其纵轴旋转而改变燃料喷 射的结束时刻。 0003 。
9、本发明的目的是提供一种具有改进的喷射压力控制的燃料喷射系统。 0004 根据本发明， 该目的由本发明的第一方面实现。 0005 根据本发明的燃料喷射系统包括用于将燃料喷射到发动机气缸中的燃料喷射器、 用于将燃料供给至喷射器的喷射泵， 每个喷射泵包括至少一个用于加压待喷射的燃料的泵 元件。每个喷射器通过燃料管线连接到单独的泵元件。回流管线连接至燃料管线， 回流管 线设置有用于控制燃料管线中的燃料压力的压力控制阀。 该燃料喷射系统还设置有控制单 元， 该控制单元被配置成控制压力控制阀。 0006 根据本发明的燃料喷射系统在整个发动机的运转范围内提供大的灵活性来控制 喷射压力。通过快速灵活的控制喷射。
10、压力， 能够实现精确的燃料喷射速率控制以及低排放 水平和燃料消耗需求而对喷射系统的设计、 发动机自动化和成本的影响非常小。 另外， 根据 本发明的燃料喷射系统可以应用到设置有传统燃料喷射系统的不同类型的二冲程或四冲 程柴油发动机。 0007 下面将参照附图以示例方式描述本发明， 该附图示意性示出了根据本发明的一个 实施方式的燃料喷射系统的一部分。 0008 该图公开了用于往复式发动机的燃料喷射系统1。 发动机可以是大型柴油发动机， 或者两冲程发动机或者四冲程发动机。 大型往复式发动机在本文中是指可以例如用作船上 或发电厂中的主辅助发动机用于生产热能和 / 或电能之类的发动机。该燃料喷射系统 1。
11、 也 可以被用在小型柴油发动机中。 0009 燃料喷射系统1包括用于将燃料喷射到发动机气缸中的燃料喷射器2。 此外， 燃料 喷射系统 1 包括用于通过燃料管线 4 将燃料供给到喷射器 2 的燃料喷射泵 3。每个燃料喷 射泵 3 包括至少一个用于加压待喷射的燃料的泵元件 5。图中所示的燃料喷射泵 3 包括一 个泵元件5， 但其也可以包括两个或更多个泵元件。 泵元件5包括布置有往复式柱塞7的燃 料室 6。为了清楚起见， 该图仅示出了一个燃料喷射器 2 和一个燃料喷射泵 3， 虽然燃料喷 射系统 1 包括多个燃料喷射器 2 和燃料喷射泵 3。每个燃料喷射器 2 通过燃料管线 4 连接 到各自的泵元件。
12、 5。在图中以局部剖视图示出了燃料喷射泵 3。 说 明 书 CN 103620199 A 3 2/3 页 4 0010 当发动机运转时， 柱塞 7 在燃料室 6 中往复运动。柱塞 7 的往复运动致使燃料室 6 中的燃料加压。柱塞 7 的往复运动通过可旋转的凸轮轴 9 的凸轮 8 产生。柱塞 7 借助弹 簧 （未示出） 压靠凸轮 8。 0011 泵元件5具有一个或多个用于从燃料室6中移除加压燃料的出口孔15。 从出口孔 15 通向燃料喷射器 2 的燃料管线 4 设置有主流动阀 16， 当燃料室 6 内的压力超过预定极限 值时主流动阀 16 开启， 并且当燃料室 6 内的压力减少至低于该极限值时主。
13、流动阀 16 关闭。 主流动阀 16 是止回阀， 也就是说， 它允许从燃料室 6 朝向燃料喷射器 2 的流动， 但防止从燃 料喷射器 2 朝向燃料室 6 的流动。 0012 主体部 17 绕泵元件 5 布置。进口室 18 布置在主体部 17 和泵元件 5 之间。进口 室 18 是环形的。该进口室 18 经由供给管线 19 连接至燃料源， 例如燃料箱 11。供给管线 19 设置有泵 20， 以用于将燃料从燃料源供给到进口室 18 中。进口室 18 经由一个或多个燃 料口 21 连接到燃料室 6。燃料回流管线 22 从进口室 18 引回到燃料源 11。该燃料回流管 线 22 设置有调节阀 30 以。
14、调节燃料回流管线 22 中的燃料压力。 0013 柱塞 7 包括定位在柱塞 7 的侧面的第一控制边缘 23。该第一控制边缘 23 确定燃 料喷射的起始时刻。第二控制边缘 24 也定位于柱塞 7 的侧面。第二控制边缘 24 确定燃料 喷射的结束时刻。第二控制边缘 24 位于第一控制边缘 23 的下方。第二控制边缘 24 是螺 旋形的， 借此可通过使柱塞 7 绕其纵轴线 25 旋转而改变燃料喷射的结束时刻。在柱塞 7 的 侧面设置有在柱塞 7 的纵轴线 25 的方向上延伸的纵向凹槽 26。 0014 喷射泵3还包括致动器27， 该致动器27用于使柱塞7绕其纵轴线旋转并因此调节 燃料喷射的结束时刻和。
15、喷射的持续时间。该致动器 27 例如包括绕柱塞杆布置的齿轮和与 其协作的齿条。齿条的纵向运动使柱塞 7 绕其纵轴线 25 旋转。 0015 每个喷射器 2 通过燃料管线 4 流动连接至单独的泵元件 5。回流管线 10 连接到 每个燃料管线 4， 以用于从燃料管线 4 排出燃料。回流管线 10 可以与燃料箱 11 流动连通。 每个回流管线 10 设置有用于控制燃料管线 4 中的燃料压力的压力控制阀 12。回流管线 10 还设有输送阀 13， 该输送阀安装在压力控制阀 12 的下游。输送阀 13 是止回阀， 输送阀 13 布置成当在压力控制阀 12 和输送阀 13 之间回流管线 10 中的压力超过。
16、预定极限值时开启， 当所述压力减小至低于该极限值时关闭。燃料管线 4 设置有用于测量燃料管线 4 中的燃料 压力的压力传感器 14。该压力传感器 14 安装在回流管线 10 的分支点的下游处。 0016 燃料喷射系统 1 设置有控制单元 29， 其被配置成控制压力控制阀 12。燃料管线 4 的压力传感器 14 的测量数据传送到控制单元 29。压力控制阀 12 能被以脉宽调制控制 （PWM） 方式控制， 其中压力控制阀 12 的致动器的控制信号由 PWM 技术生成。在 PWM 中， 通 过在开启和关闭至致动器的供给之间快步切换开关而控制供给到致动器的控制电压 （或电 流） 的平均值。与开关关闭时。
17、期相比开关开启时期越长， 供给到致动器的功率越高。另选 地， 也可以使用其它的控制技术。 0017 所述控制可以基于闭环或开环控制。在闭环控制中， 控制单元 29 基于压力传感 器 14 的压力测量值控制压力控制阀 12 的运转。该控制可以基于在喷射发生期间燃料管线 4 中的最大压力测量值。控制单元 29 将测量到的压力值与参考值对比， 并控制压力控制阀 12， 使得测量到的压力值接近参考值。 0018 在开环控制中， 控制单元 29 配备有燃料压力矩阵， 该矩阵限定了燃料管线 4 中的 说 明 书 CN 103620199 A 4 3/3 页 5 燃料压力的参考值以及对应的压力控制阀 12 。
18、位置。控制单元 29 配置成基于燃料压力值矩 阵的参考值控制压力控制阀 12。 0019 在闭环控制和开环控制二者中， 燃料压力的参考值都取决于发动机控制战略。该 参考值可以被定义为例如某一发动机速度和 / 或负载或排放水平的一个参数。 0020 燃料喷射泵 3 的运转在下面将更详细地描述。当发动机运行时， 凸轮轴 9 和凸轮 8 绕凸轮轴的旋转轴线 28 旋转。燃料通过泵 20 从燃料箱 11 供给到进口室 18 中。当柱塞 7 处于其下止点时， 燃料从进口室 18 经由燃料口 21 流进燃料室 6。柱塞 7 在燃料室 6 内开 始向上运动， 也就是说朝上止点运动。第一控制边缘 23 覆盖燃。
19、料口 21 的开口。此后， 向上 运动的柱塞 7 对燃料室 6 中的燃料加压。当燃料室 6 内的燃料压力超过主流动阀 16 的开 启压力时， 燃料流过出口孔 15 和主流动阀 16 进入燃料管线 4 和燃料喷射器 2。控制单元 29 控制压力控制阀 12 使得燃料管线 4 中的燃料压力能被调节。当压力控制阀 12 开启时， 部分燃料从燃料管线 4 流过压力控制阀 12 和输送阀 13 流向燃料箱 11。 0021 在闭环控制中， 由压力传感器 14 测量燃料管线 4 中的燃料压力。控制单元 29 将 测量到的压力值和参考值相比较， 并且控制压力控制阀 12， 使得燃料管线 4 中测量到的压 力。
20、值接近参考值。在开环控制中， 控制单元 29 基于燃料压力值矩阵的参考值控制压力控制 阀 12。 0022 燃料持续流进燃料管线 4 和燃料喷射器 2 直到柱塞 7 的第二控制边缘 24 到达燃 料口 21 的开口并开启该开口。因此燃料室 6 中的燃料压力经由柱塞 7 的侧面上的纵向凹 槽 26 和燃料口 21 释放到进口室 18 中。主流动阀 16 和输送阀 13 关闭。 0023 柱塞 7 到达其上止点并随后开始在燃料室 6 中向下运动。第二控制边缘 24 再次 覆盖燃料口 21 的开口。在下止点附近， 第一控制边缘 23 到达燃料口 21 的开口并且开启该 开口， 燃料经由燃料口21流入燃料室6。 柱塞7到达其下止点并在该处停留片刻， 燃料借此 经由燃料口 21 流入燃料室 6。 0024 当柱塞 7 绕其纵轴线 25 旋转时， 第二控制边缘 24 的位置相对于燃料口 21 的开口 发生改变。因此， 朝其上止点运动的柱塞的第二控制边缘更早或更晚到达燃料口 21 的开 口， 燃料喷射时刻相应地结束得更早或更晚。因此， 燃料喷射的结束时刻可以被延迟或提 前。燃料喷射的持续时间可以通过使柱塞 7 绕其纵轴线 25 旋转而被改变。 说 明 书 CN 103620199 A 5 1/1 页 6 说 明 书 附 图 CN 103620199 A 6 。