燃料喷射器的制作方法

专利名称：燃料喷射器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机燃料喷射系统的燃料喷射器。更具体地，本发 明涉及一种燃料喷射器，其中第一和第二阀针可操作地控制两种流体喷射到燃 烧空间。
背景技术：
典型地，现代内燃机或者按照火花点火原理，或者按照压縮点火原理来运 行。在这两种情况下，往复活塞经过包括在发动机各个气缸中的进气、压縮、 做功和排气冲程的燃烧循环。在做功冲程，活塞的往复运动由气缸燃烧室内的 快速膨胀的燃烧气^驱动。
在例如汽油(gasoline)或汽油(petrol)发动机的火花点火发动机中，燃料 和空气混合物，即充气，在进气冲程被引入燃烧室。充气在压縮冲程被压縮， 而后由来自火花塞的火花点火从而弓胞燃烧。燃烧室内的燃料和空气混合物基 本上是均质的，并且在从火花塞向外放出的火焰锋面处燃烧。如果火花点火发 动机中的点火正时设置得太早，例如以至于点火发生在做功冲程开始之前，充 气可能以不可控的方式同时爆燃，即敲缸或爆震。
在压缩点火发动机例如柴油机中，在进气冲程期间只将空气吸入燃烧室。 而后空气在压缩冲程压缩。在压缩冲程结束时，喷入燃料并与压缩空气相混合。 由于压缩空气的高温，空气燃料混合物发生自燃。燃烧发生在燃料和空气混合 物的锋面，并且这个燃烧锋面通过燃烧室传播。由此，充气以渐进的方规烧， 有时称为分层方式。燃料自发点燃的温度被称为自燃^J变。
一直以来人们希望降低内燃发动机的废气排放和燃料消耗。从某种意义上 讲，可通过火花点火或压縮点火燃烧模式下运行的发动机的增量优化来得到改 善。然而，近来的研究表明，废气排放和燃料消耗的改善也可以Mil禾,可选 的燃烧模式来实现。
一个有前途的领域是开发一种能够在均质充气压缩点燃(HCCI)燃烧模式 下运行的发动机，也被称为预混合充气压縮点燃(PCCI)或可控自燃(CAI)，其能够提供高的热效率和相当低的氮氧化物和微粒的排放。
在HCCI模式下，在充气燃烧开始之前，燃料与空气相混合，或者在进气 冲程将预混合的燃料和空气吸入燃烧室，或者在进气冲程，在空气被吸入的同
时直接将燃料喷射到;)t烧室。在发动机压縮冲程期间，充气被压缩的同时燃料
发生点火。因为在点火那-一刻，燃料和空气是均质的，所有充气都能同时燃烧。
由此，HCCI燃烧模式被认为是火花点 烧模式的均质充气特点与压缩点火燃
烧模式的自燃点火特点的结合。
当前，在HCCI燃烧模式下运行的发动机的控制相对傲佳。例如，因为没 有燃烧强制启动器，在燃烧循环中，燃烧倾向于在早于最佳的时亥拨生，并且 快速的燃烧带来了高的气缸压力，结构应力和不希望的噪音及振动。
由于这些和其他原因，至U目前为止，还4歡隹找至U—种能够用于在HCCI燃
烧模式下运行的发动机的整个预期负荷和速度范围的燃料。例如，在低发动机 负荷和转速，在压缩冲程，气缸能够达到的温度相对较低。因此，在这些工况 下，柴油燃料是适合的，因为其具有相对较低的自燃^^。
然而，在高发动机负荷和转速时，压缩冲程中达到的气缸温度大大高于低 负荷和转速下的气缸温度。因此，在燃烧循环里，柴油燃料在活塞到达压縮冲 程结束之前过早点燃，从而降低了效率和输出功率。另外，在这些工况下，柴 油燃料的燃烧太快，有效地转化为活塞的运动，并且带来了过高的气缸压力和 高的发动机噪音。
汽油或乙醇更适合用在高发动机负荷和转速下，因为其具有更高的自燃 显 度。相反地，在低发动机负荷和转速下，这样的燃料就不适合，因为气缸温度 不足以高到使得燃料压燃。
由于这些及其他原因，需要提供一种系统，其可为HCCI模式下运行的发 动机的气缸燃烧室供给两种不同的燃料，从而允许发动机在第一燃料、第二燃 料或二者的混合物下运行。这样的系统也许对HCCI以外的应用有益，例如， 该系统可允许在两种可选的燃烧模式之间进行切换。还需要适于喷射液体燃料 和气体燃料 料和添加剂如水或敲缸抑制剂的类似系统。
可以想到许多肯巨够将两种不同的流体供给燃烧室的系统。在一个例子中， 可设置两个分离的喷射系统，每个系统针对一种流体。然而，这样的布置用在 汽车中应该是相当昂贵的，而且，典型的汽车发动机的气缸盖内及其周围的空间限制将妨碍在*气缸安装两个喷射器。
在另一种布置中，两个喷射阀可结合在一个单独的喷射器中，这样，就如 当前多数的发动机一样，在每个发动机气缸中仅需设置一个喷射器。每个喷射 器，例如，可结合两辨阀，为了控制每种燃料的喷射，每个针阀可由各自的 致动器来操作。这些针阀可容纳在喷射器中的相邻孔中，或同轴容纳在单个孔 中。
在所有这些系统中，必须设置单独的控制和驱动系统来控制流体的选择性 喷射，其对设置这些系统的成本和复杂性有重要的影响。

发明内容
与该背景技术相反，需要提供一种单个燃料喷射器，其能选择性地向发动 机气缸的燃烧室喷射两种不同的流体，并且其减轻或克服了上述问题，或者其 至少提供一种替代的解决方案。
根据本发明，提供一种用于内燃机的燃料喷射器，包括设有喷嘴孔的喷 嘴体和至少一组一个或多个流体出口的喷嘴体；容纳在喷嘴孔中并艮与所述喷
嘴体的第一阀座区域相接合以控制来自第一供给腔的第一流体的流动的外部阀 构件，所述外部阀构件设有外部阀孔，以及容纳在所述外部阀孔中并且与所述 喷嘴体的第二阀座区域相接合以控制来自第二供给腔的第二流体的流动的内部 阀构件。所述燃料喷射器还包括所述第一流体的喷射控制腔，控制所述控制腔 内的流体压力的压力控制装置，与所述内部阀构件相关的第一表面，其受到所
述喷射控制腔内的流体压力，禾n与所游卜部阀构件相关的第二表面，其受到所
述喷射控制腔内的流体压力。当所述喷射控制腔处于中等流体压力时，所述内 部和外部阀构件与它们各自的阀座区域相接合。所述第一和第二表面被这样的 布置，即当所述喷射控制腔中的流体压力从所述中等流体压力增加到相对高的 压力时，促使所述外部阀构件或所述内部阔构件中的一个脱离其各自的阀座区 ±或，且当所述喷射控制腔中的流体压力从所述中等流体压力p射氐到相对低的压 力时，促使所述外部阀构件或所述内部阀构件中的另一个脱离其各自的阀座区 域。
这样，发动机燃烧室内燃料的供给可通过外部和内部阀构件的操作来控制， 从而得到来自相应的第一和第二供给腔的第一和第二流体流动。所述第一流体4纖为液体燃料，例如柴油。所述第二燃料也可为液体燃料，例如乙醇或汽油， 但是可替代为其他气态或液态流体，其可包含固体微粒并可起到除燃料之外的作用。
在一个实施例中，例如，喷射控制腔中流体压力的降低可使得外部阀构件 脱离第一阀座区域，且喷射控制腔中流体压力的增高可使得内部阀构件脱离第
二阀座区域。
压力控制装置可包括控制活塞，其具有与第一和第二表面一起限定喷射控 制腔的表面，并且所述控制活塞可操作地控制喷射控制腔的容积。内部阀构件 可设置有包括第一表面的套管。
在一流的布置中，压力控制装置可包括具有压电元件堆的压电致动器，并 且致动器长度的增加会带来喷射控制腔中流体压力的增加。致动器的至少一部
分，例如，所述堆(stack)可布置在用以容纳处于喷射压力下的第一流体的第 一蓄压器容积内。
燃料喷射器可包括用以使得控制腔和第一蓄压器容积之间压力相等的限流 装置。例如，限流装置可包括设置在压力控制装置里的限流通道，该通道可将 喷射控制腔流动i鹏接至第一蓄压器容积。
在本发明的一个实施例中，燃料喷射器还包括在外部阀构件被促使离开第 一阀座区域时将外部阀构件的运动耦合到内部阀构件的耦合装置。这样，可使 得内部阀构件连同外部阀构件一起运动，这样，两个阀元件可在同一时间脱离 它们各自的阀座区域。
为此，耦合装置包括与外部阀构件相关的对接面，其可接合到与内部阀构 件相关的合作面。与外部阀构件相关的对接面可以是外部阀构件的上端面，并 且可以是所述第二表面。与所述内部阀构件相关的合作面可以是所述第一表面。
第一供给腔由喷嘴体的孔和外部阀构件限定。
喷嘴体本身可以设有第一组一个或多个出口，并且所述第一组出口可以包 括一个或多个穿过所述喷嘴体从所述第一阀座区域延伸到所述喷嘴体外表面的 通道，在这种情况中，外部阔构件可以设有上部阀座型线和下部阀座型线，它 们可在所述第一组出口的任一侧的各自位置上与所述第一阀座区域接合。上部 和下部阀座型线可以分别由设置在所述外部阀针上的环形槽的上部和下部边缘 限定。所述外部阀构件的所述上部阀座型线和所述第一阀座区域之间的合作可以控制在所述第一供给腔和所述第一组出口之间的流体流动，而所述下部阀座 型线和所述第一阀座区域之间的合作可以控制在所述第二供给腔和所述第一组 出口之间的流体流动。
另外，所述喷嘴体可以设有第二组一个或多个出口，在这种情况中，所述 第二组出口可以包括一个或多个穿过所述喷嘴体从所述第二阀座区域延伸到所 述喷嘴体外表面的通道。所述内部阀构件可以设有上部阀座型线和下部阀座型 线，它们可在所述第二组出口的任一侧的各自位置上与所述第二阀座区域接合。 就所述外部阀构件而言，所述内部阀构件的所述上部和下部阀座型线可以分别 由设置在所述内部阀构件上的环形槽的上部和下部边缘限定。所述内部阀构件 的所述下部阀座型线和所述第二阀座区域之间的合作可以控制在所述第二供给 腔和所述第二组出口之间的流体流动，而所述内部阀构件的所述上部阀座型线 和所述第二阀座区域之间的合作可以控制在所述第一供给腔和所述第二组出口 之间的流体流动。
替代延伸通过所述喷嘴体的通道，所述第二组出口可采用不同的形式。例 如，所述第二组出口可以包括轴向延伸通过所述喷嘴体的尖端部的节流孔。在 这种情况中，所述第二供给腔可以包括所述内部阀构件的孔，且所述内部阀构 件可以设有上部阀座型线和下部阀座型线，它们可在一个或多个通道的任一侧 的各自位置上与所述第二阀座区域接合，所述一个或多个通道延伸通过所述内 部阀构件从而与所述第二供给腔连通。所述下部阀座型线可以与所述第二阀座 区域接合以控制通过所述通道从所述第二供给腔到包括所述第二组出口的节流 孔的所述第二流体的流动。
如果设置第一组出口 ，在所述内部阀构件与所述第二阀座区域保持接合的 同时，所述外部阀构件就可操作地控制从所述第一供给腔到所述第一组出口的 所述第一流体的流动。这样，育巨够从喷射器输送所述第一燃料，而不引起所述 第二燃料的输送。
同样，如果设置第二组出口，在所述外部阀构件与所述第一阀座区域保持 接合的同时，所述内部阀构件可操作地控制从所述第二供给腔到所述第二组出 口的所述第二流体的流动，从而允许所述第二燃料的输送，而不引起所述第一 燃料的输送。可选地，所述内部阀构件可以耦合所述外部阀构件的运动，从而 控制从所述第二供给腔穿过所述第一和第二出口的所述第二流体的流动，以允许从喷射器同时输送所述第一和第二种燃料。
所述喷嘴体设有单组一个或多个流体出口。优选地，所述单组出口包括一 个或多个延伸通过喷嘴体的通道。
如果设置单组出口 ，所述或 ^通道可以从所述第一阀座区域延伸到所述 喷嘴体的外表面，这样，在第一运行模式下，在所述内部阀构件与所述第二阀 座区域保持接合的同时，所述外部阀构件可操作地控制从所述第一供给腔通过 所述或每个出口的流体的流动，并且在第二运行模式下，所述内部阀构件耦合 所述外部阀构件的运动，从而控制从所述第二供给腔穿过所述或每个出口的所 述流体的流动。
可选地，所述喷射器还包括间隙，其部分地由所述外部阀构件且部分地由 所述内部阀构件限定，并且所述外部阀构件包括使得流体在所述第一供给腔和
所述间隙之间流动的iiil装置。这样，就得到第三运行模式，在该模式中，在 所述外部阀构件与所述第一阀座区域保持接合的同时，所述内部阀构件可操作 itt过所述空隙控制在所述第一供给腔和所述第二供给腔之间的所述第一和第 二燃料的流动，从而促使所述第一和第二燃料的混合。
在这些情况中，所述外部阀构件设有上部阀座型线和下部阀座型线，它们 可在所述出口的所述通道的任一侧的各自位置上与所述第一阀座区域接合，且 所述内部阀构件设有与所述第二阀座区域接合的单一阀座型线。所述单一阀座 型线可在两个截头圆锥表面的交叉处形成。
如果设置单组出口 ，所述或每个通道可替代地从所述第二阀座区域延伸到 所述喷嘴体的外表面，在这种情况中，在第一运行模式下，所述内部阀构件可 独立于所述外部阀构件，可操作地控制从所述第二供给腔通过所述或每个出口 的所述第二流体的流动。在第二运行模式下，所述内部阀构件可以耦合所述外 部阀构件的运动，从而控制从所述第一供给腔穿过所述或每个通道的所述流体 的流动。
可选地，这样的喷射器也可以包括间隙，其部分地由戶万述外部阀构件且部 分地由所述内部阀构件限定，并且所述内部阀构件可以包括使得流体在所述第 二供给腔和所述间隙之间流动的 装置。因此，在第三运行模式下，在所述 内部阀构件与所述第二阀座区域保持接合的同时，所述外部阀构件可操作地通 过所述空隙控制在所述第一供给腔和所述第二供给腔之间的所述第一和第二流体的流动，从而做妙万述第一和第二流体的混合。
所述内部阀构件可以设有上部阀座型线和下部阀座型线，它们可在所述出 口的任一侧的各自位置上与所述第二闽座区域接合，并且所述外部阀构件可以 设有与所述第一阀座区域接合的单一阀座型线。
在另一个实施例中，如果设有单组出口，所述或每个出口从所述第一和第 二阀座区域的中间位置延伸到所述喷嘴体的外表面。在这种情况中，在第一运 行模式下，在所述外部阀构件与所述第一阀座区域保持接合的同时，所述内部 阀构件可操作地控制从所述第二供给腔通过所述或每个出口的所述第二流体的 流动；在第二运行模式下，在所述内部阀构件与所述第二阀座区域保持接合的 同时，所述外部阀构件可操作地控制从所述第一供给腔通过所述或每个出口的 所述第一流体的流动。可选地，在第三运行模式下，所述内部阀构件耦合所述 外部阀构件的运动，从而控制从各自的所述第一和第二供给腔通过所述或每个 出口的所述第一和第二流体的流动。所述外部阀构件可以设有与所述第一阀座 区域接合的单一阀座型线，并且同样地，所述内部阀构件可以设有与所述第二 阀座区域接合的单一阀座型线。
在本发明的一个实施例中，所述燃料喷射器包括偏压装置以将所述内部阀 构件朝着所述第二阀座区域偏压。例如，所述偏压装置包括所述内部阀构件的 螺旋部分或弹簧。
在一些实施例中，所述内部阀装置包括实心针，且所述第二供给腔部分地 由所述针且部分地由所述喷嘴体限定。例如，所述第二供给腔可以由从所述针 尖端向上延伸的盲孔限定，并且替代地或是在此基础之上由所述喷嘴体内的向 下延伸的盲孔限定。所述喷嘴体可以支撑套筒以限定用以容纳在所述喷嘴体和 所述套筒之间的所述第二流体的所述第二蓄压器容积，且所述喷嘴体可以包括 通道装置，用以从所述第二蓄压器容积到所述第二供给腔的所述第二燃料的连 通。所述通道装置可以包括所述第二供给腔，例如，作为所述通道装置的交叉 孔。
在另外的实施例中，所述内部阀构件可以包括将所述第二燃料输送到所述 第二供给腔的管道，在这种情况中，所述第二供给腔可以部分地由所述内部阀 构件的孔限定。
在这样一种情况中，所述内部阀构件的上游端包括入口装置，以允许所述第二流体进入所述喷射器。在另一个例子中，所述燃料喷射器可包括盖形螺母， 其将喷嘴体保持在喷射器体的一端，并且，在所述盖形螺母上设置一个或多个 径向通道以形成允许所述第二流体进入所述喷射器的入口装置。另外，所述喷 嘴体包括用于所述第二流体从所述入口装置到所述内部阀构件的连通的M装
置。例如，所述i^I装置可以包括在所述喷嘴体的套管部内的通道，也可包括
过滤所述第二流体的过滤器装置。
如果所述入口装置包括在所述盖形螺母，或可想到的，在所述喷射器体或 其他部件中的通道，所述第二流体可供给到安装所述喷射器的所述气缸盖上的 所述孔，以借助入口装置供给所述喷射器。因此，本发明提供内燃机的气缸盖， 其包括容纳本发明的燃料喷射器的孔，以及向所述燃料喷射器供给所述第二流 体的供给装置。例如，所述供给装置可包括在所述气缸盖内的与所述孔连通的 通道。
借助本发明，两种不同流体的喷射，例如两种不同燃料如柴油和汽油， 油和乙醇，可通过单个燃料喷射器的方式实现，这样的方式占用的空间不超过 已知的燃料喷射器。
另外，在一个优选的实施例中，所述燃料喷射器包括单个的致动器，这意 味着对每个喷射器仅需要设置一个电子驱动系统。
本发明的一些实施例设置成在任何给定的时间供给第一燃料或者第二燃 料。这足以允许发动机控制技术，例如在压縮冲程早期，喷射对自燃有高耐受 性的第一燃料，如汽油或乙醇，而后m喷射少量容易自燃的第二燃料，例如 柴油，弓胞充气在燃烧冲程后期的点燃。
在本发明的一些实施例中，布置喷射器来或者斜虫供给所述第一流体，或 同时供给所述第一和第二流体的混合物。在另外的实施例中，布置喷射器来或 者单独供给所述第二流体或者同时供给所述第一和第二流体的混合物，且还有 一个实施例中，所述喷射器可以单独供给所述第一流体、所述第二流体，或同 时供给所述第一和第二流体的混合物。
如果同时供给所述第一和第二流体，它们可在喷射之后在燃烧室内混合， 或者它们可以预混合的状态供给到所述燃烧室之前，在喷射器中混合。因此， 本发明提供了 一种内燃机的燃料喷射器的方法，该内燃机具有至少一个供以作 为燃料的第一流体和第二流体的燃料喷射器，所述方法包括操作所述燃料喷射器以使得所述第一流体和所述第二流体在所述燃料喷射器内混合，以及随后 操作所述燃料喷射以使得所述混合的第一和第二流体输送到所述发动机的燃烧室。
只要这两种燃料是一起喷射，混合物中所述第一和第二燃料的比例可ilil
控制所述外部阀构件和内部阀构件从所述第一和第二阀座区域抬起的程度来控 制。这个控制允许连续控制最佳燃烧的所述充气特性。另外，如果需要，燃料 比例可根据每个J燃烧循环变化，从而得到对燃烧循环的精密控制。因此，本发 明允许充分控制充气组成，从而使得在宽范围的发动机工况下，肖^)多以所述均 质充气压缩点火的方式运行。
所述喷射器的一些实施例中，所述第一和第二流体不能同时喷射。在这些 情况中，所述第一和第二流tt整个时间内甚至在发生喷射动作时，都在喷射 器内基本上保持独立。这就允许所述第一和第二流体处于基本上不同的压力，
这能够有利于优化所述燃料喷射的喷雾模式。例如，由于柴油的粘度高得多， 所以燃料喷射的柴油的最佳压力比汽油或乙醇的最佳压力高多倍。


现在参照附图描述本发明的实施例，只是作为举例，其中 图1是根据本发明第一个实施例的燃料喷射器的剖视图，其布置在气缸盖 内并包括外部阀构件和内部阀构件；
图2a是图l的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的放大剖视图，此时 外部阀构件和内部阔构件都处于落座位置；
图2b是图1和2a的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的又一个放大 剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图3a是图1 ， 2a和2b的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的放大剖 视图，此时外部阀构件处于离座位置而内部阀构件处于落座位置；
图3b是图l-3a的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的放大剖视图，此 时外部阀构件处于离座位置而内部阀构件处于落座位置；
图4a是图l-3b的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的放大剖视图，此 时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图4b是图14a的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图5a是根据本发明第二个实施例的燃料喷射器的一部分的放大剖视图其布
置在气缸盖内并包括外部阔构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀构件 都处于落座位置；
图5b是图5a的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的又- -个放大剖视 图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图6a是图5a和5b的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的放大剖视图， 此时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图6b是图5a-6a的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的又一个放大剖 视图，此时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图7a是根据本发明第三个实施例的燃料喷射器的纵向上断开的剖视图，其 包括外部阀构件和内部阀构件；
图7b是图7a的燃料喷射器的一部分的放大咅舰图8a是根据本发明第四个实施例的燃料喷射器的一部分的放大剖视图，其 布置在气缸盖内并包括外部阀构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀构 件都处于落座位置；
图8b是图8a的燃料喷射器的一部分的又一个放大咅舰图，此时外部阀构 件和内部阀构件都处于落座位置；
图9a是图8a-8b的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的放大咅鹏图， 此时外部阀构件处于离座位置而内部阀构件处于落座位置；
图9b是图8a-9a的燃料喷射器的一部分的又-一个放大音舰图，此时外部阀 构件处于离座位置而内部阔构件处于落座位置；
图10a是图8a-9b的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的放大咅舰图， 此时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图10b是图8a-10a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部 阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图lla是根据本发明第五个实施例的燃料喷射器的一部分的放大咅鹏图， 其布置在气缸盖内并包括外部阀构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀 构件都处于落座位置；
图lib是图lla的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图12a是图lla和lib的燃料喷射器的布置在气缸盖内的一部分的放大剖视图，此时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图12b是图lla-12a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部
阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图13a是根据本发明第六个实施例的燃料喷射器的一部分的放大咅舰图，其包括外部阀构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图13b是图13a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图14a是图13a和13b的燃料喷射器的一部分的放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图14b是图13a-14a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图15a是根据本发明第七个实施例的燃料喷射器的一部分的放大咅舰图，其包括外部阀构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图15b是图15a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图16a是根据本发明第八个实施例的燃料喷射器的一部分的放大咅舰图，其包括外部阀构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图16b是图16a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图17a是根据本发明第九个实施例的燃料喷射器的一部分的放大咅舰图，其包括外部阀构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图17b是图17a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图18a是根据本发明第十个实施例的燃料喷射器的一部分的放大咅舰图，其包括外部阀构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图18b是图18a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图19a是图18a和18b的燃料喷射器的一部分的放大剖视图，此时外部阀构件处于离座位置而内部阀构件处于落座位置；
图1.9b是图18a-19a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件处于离座位置而内部阀构件处于落座位置；
图20a是图18a-19b的燃料喷射器的-一部分的放大剖视图，此时外部阔构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图20b是图18a-20a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图21a是图18a-20b的燃料喷射器的一部分的放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图21b是图18a-21a的燃料喷射器的一部分的又一放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；
图22a是根据本发明第十一个实施例的燃料喷射器的一部分的放大剖视图，其包括外部阀构件和内部阀构件，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图22b是图22a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于落座位置；
图23a是图22a和22b的燃料喷射器的一部分的放大剖视图，此时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图23b是图22a-23a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件处于落座位置而内部阀构件处于离座位置；
图24a是图22a-23b的燃料喷射器的一部分的放大剖视图，此时外部阀构件处于离座位置而内部阀构件处于落座位置；
图24b是图22a-24a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件处于离座位置而内部阀构件处于落座位置；
图25a是图22a-24b的燃料喷射器的一部分的放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置；和
图25b是图22a-25a的燃料喷射器的一部分的又一个放大剖视图，此时外部阀构件和内部阀构件都处于离座位置。
具体实施例方式
在所有附图中，相同的附图标记来表示相同的特征，并且为了清楚，省略了其他附图中描述的特征的附图标记。
在以下的描述中，术语"上"和"下"用棘示附图所示的燃料喷射器的方向。然而，可以理解的是，燃料喷射器在使用或其他方面不必受限于特定的方向。术语"上淤'和"下游'是相对通过喷射器的从喷射器入口到对应出口的燃料流动方向而言的。
图1示出了本发明的燃料喷射器30的第一个实施例，其安装在贯穿内燃机气缸盖32的孔31中。喷射器30包括纵向延伸的喷射器体34和喷射器喷嘴36。
喷射器喷嘴36 fflil盖形螺母38固定于喷射器体34。盖形螺母38承载内螺纹(图1中未示出)来与设置在喷射器体34下端部的外螺纹(未示出)相接合。喷射器喷嘴36包括由相对较大外径的套管部42和相对较小外径的纵向部分44组成的细长喷嘴体40。
喷嘴体40也包括尖端区域46，其延伸皿气缸盖32的下表面并iSA气缸的燃烧室48。燃料喷射器30被供以来自各自的第一和第二增压燃料源(未示出)的第一和第二流体，以下称为第一和第二燃料。例如，燃料源可包括第一和第二共轨，他们也被设置以向一个或多个其它喷射器供纟合燃料。
第-」燃料ffiil第一喷射器入口 50供给至喷射器30。第一入口 50位于远离喷射器喷嘴36的喷射器30的上端。第一燃料从入口50，通过都设置在喷射器体34内的，包括钻孔(未示出)的入口通道和圆柱形的第一蓄压器容积52，传送到设置在喷射器喷嘴36的针阀装置54。
第一蓄压器容积52收容压电致动器56，该压电致动器可操作地控制来自喷射器30的燃料输送。压电致动器56包括布置在蓄压器容积52内的压电元件堆，插头58延伸穿过喷射器体34的上部开口 60，以{妙万述堆与外部电源(未示出)相连。在使用过程中，第一蓄压器容积52会充满高压的第一J燃料以便向致动器56施加流体静力负荷。另外参考图2a，压电致动器56 M布置在第一蓄压器容积52下部区域的负荷传递装置62与阀装置54相耦合。改变供给压电致动器56的电压使致动器56伸长或缩短，由此，控制负荷传递装置62的轴向位置。依次地，负荷传递装置62的位置控制阔控制腔64的容积，并由此控制其内燃料的压力。这样，负荷传递装置62和压电致动器56 —起组成压力控制装置。
喷嘴体40设有轴向盲孔66，第一或外部阀构件68，以针状的形式，可滑动土也容纳在其中。图2b中更详细地示出，孔66结束在囊形容积70并在其封闭端限定出截头圆锥体形式的阀座表面72。
外部阀构件68自身设有外部阀孔或轴向通孔74，内部阀构件76可滑动地容纳其中。内部阀构件76包括在其最下端具有针状部78的管或筒，其延伸超过外部阀构件68的最下端。针状部78的上游，内部阀构件76延伸超出外部阀构件68的最上端，进入负荷传递装置62。
另外参考图2b，喷嘴体40包括第一组出口 80和第二组出口 82。出口 80，82从阀座表面72经喷嘴体40延伸，因此，出口80， 82的最外端在喷嘴体40的外表面打开。第一和第二组出口 80， 82设置在相对于喷嘴体40纵轴的不同轴向位置处。尽管仅示出了第一组出口 80中的一个和第二组出口 82中的一个，但是，可以理解的是，每组出口80， 82可包含多个出口作为单一出口的替换物，并且，术语"组"因此应解释为一个或多个出口的含义。
在图2a中非常清楚地示出，第一燃料从第一蓄压器容积52经过喷嘴入口通道84由喷嘴体40收纳，并且被供给到由喷嘴体 L 66和外部阀构件68的增大的上部区域88之间限定的环形腔86。外部阀构件68的上部区域88具有基本上等于喷嘴体孔66外径的外径，这样，在使用过程中，当外部阀构件68在孔66中滑动时，这些部件间的协作弓l导外部阀构件68的运动。当外部阀构件68落座时，如图1 ， 2a和2b的情况，外部阀构件68的上端区域88的上表面90基本上与喷嘴体40的向上延伸的凸起92齐平。
外部阀构件68的下端区域94比喷嘴体孔66更细，从而限定它们之间的间隙96。借助于间隙96，燃料可从环形腔86流到第一供给腔98。第一供给腔98位于喷嘴体孔66的封闭端附近并限定在外部阀构件68的外表面与第一和第二组出口80， 82的上游的喷嘴体孔66之间。外部阀构件68与由阔座面72限定的第一阀座区域100a相结合，以控制fflil第一组出口 80的燃料输送。
23负荷传递装置62包括位于第一蓄压器容积52内部的活塞元件102。活塞元件102布置在压电致动器56和喷嘴体40之间，并且一般是圆柱形的，具有比第一蓄压器容积52的外径小的外径，从而允许在活塞元件102和喷射器体34之间的相对移动。由此，第Ht料容许经过活塞元件102流到喷嘴入口通道84。
活塞元件102设有纵向孔104，其上端向腔106敞开。腔106的最上端容纳致动器56的一端，从而使得致动器56在使用过程中伸长和縮短时的轴向运动传输到活塞元件102。活塞元^ L 104的下端向设置在活塞元件102的最下端的凹部107敞开。凹部107容纳喷嘴体40向上延伸的凸起92。
在喷射器的这第一个实施例中，供给喷射器30的第二燃料是M将要描述的气缸盖32来完成的。
在图1的最上端示出的气缸盖孔31的第一部分31a，具有相对较大的直径并向气缸盖32的外表面敞开。该孔的第二部分31b具有比第一部分31a稍小的直径。孔31的第三最低部分31c具有比第一和第二部分31a， 31b更小的直径，并向it烧室42敞开。孔31的第二部分31b布置在第一和第三部分31a， 31c之间。
在使用中，燃料喷射器30安装在孔31的内部，这样喷射器体34的下部就被容纳在孔31的上部31a中，盖形螺母38基本上容纳在孔31的第二部分31b中，且喷嘴36被收纳在孔31的第三部分31c中，从而使得喷嘴的尖端区域46突入燃烧室48。
图2a中非常清晰地示出，喷射器体34和盖形螺母38有比孔31的各个第一和第二部分31a， 31b更小的直径，从而在气缸盖32的jt料喷射器30和孔31的壁之间限定了第二蓄压器容积108。第二蓄压器容积108 fflil布置在盖形螺母38的最底面和第二部分31b与第三部分31c接合的孔31的孑L肩之间的密封垫圈110来密封。如图1所示，第二蓄压器容积108的最上端由设置在喷射器体34中的环形槽114内的密封环112密封。
内部阀构件76延伸到活塞元件102的腔106。在腔106中，内部阀构件76形成包括双圈螺旋的螺旋部分116。布置螺旋部分116以向内部阀构件76的针状部78提供偏压力，从而使得内部阔构件76的尖端向阀座面72偏压。
内部阀构件76的上游部分118在向下和向外的方向从螺旋部分116开始形成，以便穿过活塞元件102壁面上的小孔120。内部阀构件76终止于其直线段122的上游端，该直线段与喷射器30的纵轴平行延伸。
第二蓄压器容积湖舰设置在气缸盖32中的燃料供应通道(图1中124)在压力下供给第二燃料。第二燃料从第二蓄压器容积98 i!51包括一组设置在盖形螺母38上的径向孔128的第二喷射器入口 126传送到喷射器30。在图2a中，示出了两个这样的孔128,但是可以理解的是，可设置任何合适数量的孔。
喷嘴体40设置有靠近第二喷射器入口 126且在套管部42内的环形槽130，以便孔128的最里端通向部分地由环形槽130和部分地由盖形螺母38的内壁限定的环形空间132。喷嘴体40还设置有纵向孔134，其向喷嘴体40的套管部42的顶面敞开，以容纳内部阀构件76上游部分118的末端。径向孔136与纵向的孔134和环形空间132相交，从而提供从环形空间132到内部阀构件76的第二燃料的流动通道。网式过滤器138设置在环形空间132内部，以便当第二燃料通过时，除去其中的微粒物质。
内部阀构件76为第二燃料提供了穿过其孔140的通道。这样经过环形空间132，径向孔136，纵向孔134及内部阔构件76的孔140，第二燃料从第二进口126向内部阀构件76内并靠近喷嘴尖端46的第二供给腔142传输。内部阀构件76与由阀座面72限定的第二阀座区域100b相接合，以控制经第二组出口 82
环形套管145安装在内部阀构件76上刚好低于螺旋部分116，以便内部阀构件76容纳于套管145的孔中。套管145夹紧内部阀构件76，使得在套管145和内部阀构件76之间没有相对移动。套管的 L在其顶端向外张开，从而容纳在这里弯曲成螺旋部分116的内部阀构件。
套管145可滑动地收纳在活塞元件102的孔104之中。套管145的底面与外部阀构件68的顶面相对并且它们一起部分地限定的控制腔64。
外部阀构件68的通孔74包括在其顶端直径增加的区域，从而形成在其最下端具有台肩146的弹簧腔144。偏压弹簧148设置在弹簧腔144中并环绕台肩146和套管145之间的内部阀构件78。因此，弹簧148用来将外部阀构件偏压到阀座面72上。
因此，控制腔64由与弹簧腔144、喷嘴体40和活塞元件102有关的表面、连同套管145的底面和外部阀构件68的顶面一起来限定。由于它们处于控制腔64内部燃料压力下的相对端面，控制腔64的it料压力作用在外部阀构件68和套管145，并由此在相反的轴向方向作用在内部阀构件76上。
再次特别地参照图2b，第一和第二燃料输送到如上所述的喷嘴尖端46的附近，这样，第一燃料就存在于在外部阀构件68和喷嘴体纵向孔66壁之间的第一供给腔98，而第二燃料就存在于内部阀构件76的孔140中的第二供给腔142和喷嘴囊70中。
外部和内部阀构件68， 76都设置有第一和第二阀座，它们分别在轴向上高于和低于第一和第二组出口 80， 82的阀座型线与阀座面72的第一和第二阀座面区域100a， 100b接合。外部阀构件68成形以限定凹槽或凹部区域，其依次地在凹槽区域的顶端限定了上部阀座型线150a和在凹槽区域的下端的下部阀座型线150b。当外部阀构件68落座时，上、下部阀座型线150a、 150b接合于高于和低于第一组出口 80的第一阀座区域100a。上部阀座型线150a和第一阀座区域100a之间的合作控制在第一供给腔98和第一组出口 80之间的燃料流动，而特别是当所述内部阀构件76从其落座位置抬起时，下部阀座型线路150b和第一阔座区域100a之间的合作控制在第二供给腔140和第一组出口 80之间的燃料流动。
类似地，内部阀构件76的下部区域设置有凹槽或凹部区域，其依次地在凹槽区域的上端限定上部阀座型线(upper seating line) 152a和凹槽区域的下端的下部阀座型线(lower seating line) 152b。当内部阀构件76落座时，上、下部阀座型线152a、 152b接合高于和低于第二组出口 82的第二阀座区域100b。上部阀座型线152a和第二阔座区域100a之间的合作控制第一供给腔98和第二组出口82之间的燃料流动，特别是当外部阀构件68从阀座表面72抬起时，而下部阀座型线152b和第二阀座区域100b之间的合作控制第二供给腔142和第二组出口82之间的Jt料流动。
M外部和内部阀构件68， 76—起或與虫地从阀座表面72抬起，能控制第一和第二燃料il51第一和第二组出口80， 82的输送。在本发明的第一个实施例中，如当前所述，外部和内部阀构件68， 76能独立地抬起以提供第一和第二燃料中的每一个的选择喷射。
控制腔64经限流孔154与蓄压器容积52 。因此当喷射器30使用并处于如图l， 2a和2b所示激励程度时，控制腔64内的燃料压力基本上等于第一蓄压器容积52内的燃料压力。
26为了说明的目的，在该位置的致动器56的、 程度将被称^'中等、 程 度'并且控制腔64内的燃料的压力将被称^'中等燃料压力"。同样地，致动器
56的最下端的位置相对于该激励程度的喷射器体32将被称f^'中间位置"。
当致动器56处于中等; ]程度时，作用于外部阀构件68的增大端部区域 88的顶面90的控制腔64内的燃料压力提供了促使外部阀构件68与第一阀座区 域100a接合的力，该力与弹簧148的偏压力一起，大于由推力面156提供在其 外表面而作用在外部阀构件68的反作用力。
经过小孔120，活塞元件102的腔106充满了与第一蓄压器容积52内的燃 料压力基本相等的第一燃料。腔106中的燃料作用在套管145的顶面，向内部 阀构件78提供一个向下的分力。控制腔64中作用于套管145的外露下表面143 的燃料压力，提供了促使内部阀构件78脱离第二阀座区域100b的向上分力。 由于腔106中的作用于套管145的顶面的it料压力，向下分力基本上等于相反 的向上分力。因此，由螺旋区域116提供在内部阀构件78上的附加向下偏压力 使内部阀构件78保持落座。
因此，当控制腔64内的燃料压力基本上等于蓄压器容积52内的燃料压力 时，经过第一或第二组出口80， 82中任何一个的燃料输送不会出现，并且燃料 喷射器30可描述为是处于非喷射状态。
为了引起经过第一组出口 80的第一燃料的喷射，致动器56的;M]程度从 图2a所示的中等激励程度发生改变，以便促使致动器56的收缩，如图3a所示。 在这个状态下，致动器56称为处于非激励或缩回状态，并且致动器56的下端 的位置被称为收缩位置。致动器56的收縮使得活塞元件102在第一蓄压器容积 52内向上运动，这又增加了控制腔64的容积。因为SA控制腔64的燃料的流 动受到限流 L154的限制，控制腔64内的燃料压力因而降低到相对于中等程度 低的程度。
因此，作用于外部阀构件68的，由控制腔64内燃料压力产生的向下压力 减小。由此，用来促使外部阀构件68与第一阀座区域100a接合的总的向下的 力减小到一个值，该值小于由燃料压力作用在推力面156而产生的向上的力， 从而产生了作用在外部阀构件68的向上的净力。外部阀构件68因此脱离其阀 座区域100a，从而允许第-」燃料从第一供给腔98，流经第一组出口 80并J4A 燃烧室48。图3b是喷射器30端部的更详细的视图，其中可容易地理解第一燃料的流动通道。
控制腔64内的燃料压力的降低又增加了作用在内部阀构件76上的向下的 净力，因此，当抬起外部阀构件68时，内部阀构件76保持偏压在第二阀座表 面100b上。所以，第二燃料不会ffiil第一或者第二组出口80， 82喷射，在第一 燃料输送期间，第一和第二燃料也不会有明显的混合。
ilM将致动器56返回至中等;M]程度，可终止第一燃料的输送。通过这样 的操作，控制腔64的容积恢复到其初始值，并且控制腔64内的燃料压力增加 从而使得由控制腔64中的燃料压力和偏压弹簧148而产生的作用于外部阀构件 68的顶面90的向下压力再一次皿了由作用在推力面156上的燃料压力所弓胞 的作用在外部阀构件68上的向上力。结果，向下的净力促j鈔卜部阀构件68返 回与第一阀座表面100a接合，从而终止第一燃料的输送。
当致动器56收縮时，因为第一燃料倾向于经过限流孔154流入控制腔64， 典型的，控制腔64内的压力增加到一个值，该值大于当致动器56返回到屮等 ;M]程度时的第-一蓄压器容积52内的压力。这个帮助外部阀构件68 fflil地与 阀座表面100a相接合。随后，控制腔64内的压力借助于经过限流孔154的燃 料流量返回至中等压力。
为了舰第二组出口 82促f魏二燃料输送，致动器56的、Mf呈度从如图 2a所示的中等程度，变化到如图4a所示的促使致动器56延伸的程度。在这个 状态下，致动器56被称为处于激励或延伸状态，并且致动器56的最下端的位 置被描述为延伸位置。致动器56的延伸促使活塞元件102在第一蓄压器容积52 内向下运动，这又减少了控制腔64的容积。因为从控制腔64出来的燃料流动 受到限流孔154的限制，控制腔64内的燃料压力因而增加到相对于中等程度高 的程度。
因此，由控制腔64内燃料压力产生的，作用于内部阀构件76的套管145 的下表面143上的向上的力变得大于由腔106内的燃料而产生的作用在套管145 上的向下力和螺旋区域116提供的偏压力之和，由此，产生了作用在内部阀构 件76上的向上的净力。如图4b更详细地示出，内部阀构件76因此脱离其阀座 区域100b，从而允许第二燃料从第二供给腔142，流经第二组出口 82并进入燃 烧室48。
控制腔64内增加的燃料压力增加了作用在外部阀构件68上的向下的净力，
28因此，当繊内部阀构件76时，外部阀构件68保J射扁压在第一阀座表面100a 上。而且，第一燃料不会通过第一或者第二组出口80， 82喷射。另外，因为在 内部阀构件和外部阀构件68， 76之间的间隙158很小，在第二燃料输送给期间， 第一和第二燃料也不会有明显的混合。
Mia动器56返回至中等、M程度，可终止第二燃料的输送，以便，控制 腔64的容积增至其初始值，且依次地，控制腔64中的燃料压力降回到或低于 中等压力。由控制腔64中的燃料压力而产生的并通过套管145作用到内部阀构 件76上的向上力变得低于由腔106内的燃料压力而产生的作用到内部阀构件76 上的向下力和螺旋部分116的回弹力之和。结果，向上的净力促使内部阀构件 78返回与第二阀座表面歸b接合，从而终止第二燃料的输送。
当致动器56延伸时，因为第-」燃料倾向于经过限流孔154流出控制腔64， 典型的，控制腔64内的压力减少到一个值，该值小于当致动器56返回到中等 ^ij程度时的第一蓄压器容积52内的压力。这有助于内部阀构件76fflil地与 阀座表面72相接合。随后，控制腔64内的压力借助于经过限流孔154的燃料 流动返回至中等压力。
图1至4b中的喷射器允许通过促使致动器56收缩或延伸来可选择地喷射 第一燃料或第二燃料。因为直到喷射点，第一和第二燃料都是保持隔离的，所 以，可防止第一和第二燃料以非控制的方式混合。另外，两种燃料的供给压力 可能大大不同，因为第一燃料的供给通道从来不会直接i,接到喷射器30内的 第二燃料的供给通道。
可以理解的是，如果喷射器发生故障，限流孔154提供了防护功能。在发 生故障时候，不管喷射器的状态，限流孔154允许控制腔64内的燃料压力等于 第一蓄压器容积52的燃料压力，因此保证喷射器30返回到非喷射状态。
现在将描述本发明的许多可代替的实施例。在每种情况中，实施例都与图l 至4b中的喷射器相类似，因此，为了简便起见，只详细描述那些与图1至4b 中喷射器特征不同的特征。
图5a和5b示出了根据本发明的第二个实施例的燃料喷射器30的一部分， 其中，喷嘴体40a内的第二组出口包括在喷嘴的尖端的一个单一的指向下的节 流孔或出口，下文称作第二出口82a。第二出口与喷嘴体40a轴向地对正。内部 阀构件76a设置有从内部阀构件76a的外表面延伸至内表面的通道160，并且布置在内部阀构件76a的上部和下部的阀座型线152a， 152b之间。
图5b非常清晰地示出，在中等激励状态时，内部阀构件76a落座于第二阀 座区域100b。特别地，当外部阔构件68从其阀座抬起时，内部阀构件76a的上 部阀座型线152a和第二阀座区域100b之间的合作阻止第二燃料从内部阀构件 76a的孔内的第二供给腔142a流向第一组出口80。类似地，内部阀构件76a的 下部阀座型线152b和第二阀座区域100b之间的合作阻止第二燃料从第二供给腔 142a流向第二出口82a。
如图6a和6b所示，内部阀构件76a可i!31延伸致动器56从其落座位置抬 起，如上所述。而后，第二燃料可从第二供给腔142a流出，通过内部阀构件76a 的通道160，并通过第二出口82a，从而以向下且圆锥雾化的状态完，二燃料 向燃烧室48中的输送。
以上所述实施例中，第二燃料经过气缸盖中的通道供给到喷射器。结果， 气缸盖的浸润部件必须对第二流体具有耐受性，例如，关于耐腐t虫性。为了得 到这样的耐受性，也许必须对气缸盖进行改进。例如，当第二燃料是乙醇时， 裸露的铝制气缸盖可能很容易被腐蚀。为了克服这个问题，气缸盖可进行阳极 化处理从而得到比通常存在的更厚的保护性氧化膜。那些被第二燃料浸润的喷 射器部件可以用不锈钢来制造。
图7a和7b示出了根据本发明第三个实施例所述的燃料喷射器30b，其提供 了第二燃料的可替代的通道。在这个实施例中，在盖形螺母38b或喷射器30b 的喷嘴体34上没有设置第二燃料通道，并且第二燃料不必通31气缸盖(图7a 和7b中未示出)来输送。作为替代，内部阀构件76b的螺旋部分116b包括单 一环，并且内部阀构件76b的上游部分118b从螺旋部分116b向上方向形成。 螺旋部分116b部分地容纳在活塞元件102b的腔106b内，和部分地容纳在活塞 元件102b的壁上的小孔120b中，以便内部阀构件76b上游部分118b从螺旋部 分116b向上的并靠着活塞元件102b形成，并且与喷射器30b的纵向平行。
在这个实施例中，内部阀构件76b的上游部分118b从螺旋部分116b穿过 第一蓄压器容积52，并靠致动器56向上延伸。喷射器体34b设置有纵向的孔 162，其从第一蓄压器容积52的顶端面164向喷射器体34b的最上的端面延伸， 并且收纳在那里穿过内部阀构件76b的部分上游部分118b。图7b中非常清楚地 示出，使内部阀构件76b的上游部分118b的壁变厚接近于其最上端，以形成套管166。
为了在内部阀构件76b和喷射器体34b之间形成高压密封，使喷射器体34b 按照套管166之上的内部阀构件76b的形状成型。例如，在喷射器30b制造期 间，喷射器体34b可以在孔162中插入内部阀构件76b后进行模锻，以便在孔 的最上端形成限定直径168的一部分，以及在内部阀构件76b的出口周围的喷 射器体34b的端面形成局部曲面凹座170。借助于螺旋部分116b的恢复力，内 部阀构件76b在其下游端偏压于喷嘴体40b的阀座表面72，并在其上游端偏压 于喷射器体34b。
第二燃料经过燃料供给管线沐示出)供给至喷射器30b，其连接至第二喷射 器入口 126b，包括从喷射器体34b的最上面突出的内部阀构件76b的上游端。 燃料供给管线可能il31弹力密封件172的压力固定就位。这样，内部阀构件76b 的孔140b形成了第二燃料的第二蓄压器容积(vdume)。
与本发明的第一和第二个实施例相比，本发明的第三个实施例中喷射器的 盖形螺母38b还朝着喷射器30b的最上端延伸从而在制造期间允许喷射器部件 方便地装配。盖形螺母38b的顶端外表车有螺纹以与喷射器体34b下端上的内 螺纹配合。
图7a和7b的喷射器30b的运行与结合图1至4b描述的本发明的第一个实
施例相一致。
参照图8a和8b，在本发明的第四个实施例中，设置燃料喷射器30c，其中， 第二燃料不是经过内部阀构件供给该喷嘴尖端的。作为替代，设置了第二燃料 的替代供给通道。
在这个实施例中，喷嘴体40c包括具有相对大直径的套管部分42c，相对小 直径的纵向部分44c和尖端部分46c，该尖端46c具有稍大于纵向的部分44c的 直径并逐渐减少到圆点。
喷嘴体40c设有圆柱形套筒174，其具有等于喷嘴体40c的尖端区域46c的 最大直径相等的最小内径。当套筒174的上端向外张开到凸缘176以形成对套 管42c下表面的密封，套筒174的下端延伸并形成对尖端46c的密封。套筒174 和喷嘴体40c之间的密封可由例如，焊接或铜焊来形成。这样，第二蓄压器容 积108c就限定在喷嘴体40c和套筒174之间。
如本发明的第一和第二个实施例一样，第二燃料fflil气缸盖32中的通道(未示出)供给到在气缸盖32的孔31和喷射器30c之间的容积。如上所述，设置由 盖形螺母38中的一组孔128组成的第二喷射器入口 126来允许第二燃料进入喷 射器30c。通向环形空间132c的孔128由盖形螺母38的内壁和设置在喷嘴体 40c的环形槽130c限定，并且包括网式过滤器138。
喷嘴体40c包括纵向盲孔178，其从套管部分42c的下表面或台肩向上的延 伸，以及从环形空间132c延伸以和纵向孔178相交的径向孔136c。纵向孔178 与第二蓄压器容积108c连通，由此，第二燃料可经过网式过滤器138，从第二 喷射器入口 126流动，并且经过喷嘴体40c的套管部分42c中的径向和轴向孔 136c， 178i4A第二蓄压器容积108c。
喷嘴体40c的尖端46c设置有盲孔180 ，该盲孔从喷嘴体40c的孔66c朝着 其端部向下延伸从而部分地限定第二燃料的第二供给腔142c。允许第二燃料经 过从第二蓄压器容积腦c延伸到盲孔180的倾斜的供纟織道182駄第二供给 腔142。
与上述实施例相反，本发明的这个实施例中，内部阀构件76c包括具有截 头圆锥端部186的实心针状部184。端部186具有上、下部阀座型线152a， 152b， 如第一和第二个实施例中，以与喷嘴体40c的第二组出口 82的每侧的第二阀座 表面100b相合作。端部186被向上的延伸的轴向盲孔188截断。由此，当内部 阀构件74c落座在第二阀座表面100c时，第二供给腔142c就由内部阀构件188 的孔和喷嘴体40c的尖端46c的孔180限定。
内部阀构件76c的最上端成型为具有大于针状部184直径的大致圆柱形的 头部190。头部190的下表面143c，代替本发明上述的实施例中的套管，部分 地限定了控制腔64c。头部190在其最上端设置有环形槽192，并在其顶面设置 有凹坑或凹座194。
活塞元件102c的纵向孔104c从容纳压电致动器56端部的上凹部196延伸， 直到喷嘴体40c限定的容纳向上的延伸凸起92c的下部的凹部107c。内部阀构 件76c的头部190可滑动地容纳在孔104c的内部。
第二偏压弹簧198设置在活塞元件102c的孔104c中。第二弹簧198作用 在压电致动器52的下端表面并且经过环形端盖200，作用在内部阀构件76c的 头部190。这样，第二弹簧198用于将内部阀构件76c的针状部偏压于第二阀座 表面100b。
32活塞元件102c设置有径向孔202，该孔从蓄压器容积52延伸，并在靠近内 部阀构件76c的头部190的环形槽192与活塞元件 L 104c相交。另一个径向孔 204 M;活塞元件102c从第一蓄压器容积52延伸从而相交于活塞元件102c的 上凹部196。借助于这些径向孔202， 204，第一燃料可从蓄压器容积52流入活 塞元件102c的孔104c，从而保证作用于内部阀构件76c的头部190的暴露表面 的压力等于第一蓄压器容积52中的燃料压力。因为M径向通道202， 204的 燃料流动受到它们直径的限制，所M道202， 204设置了阻尼装置以衰减内部 阀构件76c的运动。可以理解的是，可提供不同数目的这样的径向孔或其他的 通道装置来平衡活塞元^ L 104c和第一蓄压器容积52中的燃料压力。
燃料喷射器30c的运行类似于参照图1至4b中描述的第一个实施例中喷射 器的运行。当控制腔64c中和活塞元件孔104c中的作用在内部阀构件76c的头 部190的燃料压力用来控制内部阀构件76c的抬起和重新落座时，第二偏压弹 簧198代替内部阀构件的螺旋部分以提供作用在内部阀构件上的向下的偏压力。
因此，当外部阀构件68和内部阀构件76c分别地落座于第一阀座区域100a 和第二阀座区域訓b时，借助于上、下部阀座型线150a， 150b， 152a， 152b 与各自的阀座区域100a， 100b的合作，可阻止第一和第二组出口 80， 82的燃 料流动。
如图9a和9b所示，外部阀构件68可通过，如上所述，通过致动器56的 收縮从第一阀座区域100抬起。内部阀构件76c保持落座。第一燃料可从第一 供给腔98流出并通过第一组开口 80输送到燃烧室48内，但是内部阀构件76c 的上部阀座型线152a与第二阀座区域100b合作来阻止第一it料通过第二组出 口82流动。同样，内部阀构件76c的下部阀座型线152b与第二阀座区域100c 合作以阻止第二燃料通过第二组出口 82流动。
图10a和10b示出了当致动器56处于延伸状态时的喷射器30c，因此内部 阀构件76c从第二阀座区域100b抬起，而外部阀构件68落座。在这种情况下， 第二燃料能够从第二供给腔142c经过第二组出口 82流动，从而输入燃烧室4'8。 借助于外部阀构件68的下部阀座型线150b密封第一阀座区域100a阻止了第二 燃料ffiil第一组出口 80的流动，而i!51外部阀构件68上部阀座型线150a和第 一阀座区域100a的合作阻止了第一燃料通过第一组出口 80的流动。当致动器 56返回至中间状态时，阻尼阀200瞬时的抬起，增加了内部阀构件76c返回到其阀座位置的速度。
图lla和11b示出了根据本发明第五个实施例的燃料喷射器30d，除了与喷
射器尖端第二燃料有关的通道的布置之外，其类似于第四个实施例中的燃料喷射器。
在这个实施例中，第二组出口 82d包括单一的在喷嘴体40d的尖端的指向下的节流孔206。当内部阀构件76d落座时，内部阀构件76d的尖端186d不是截断的，而是容纳在喷口 206中。倾斜的供给通路182d从限定在喷嘴体40d和套筒]74之间的第二蓄压器容积108c向喷口 206延伸。供给通道182d未到达喷口 206。通道或交叉孔208与供给通道182d相交并通向喷嘴体40d的孔66d。当内部阀构件76d落座时，交叉孔208在第二阀座区域100b形成，位于内部阀构件76d的上部和下部阀座型线152a， 152b之间。交叉孔限定了第二燃料的第二供给腔142d。
这样，当内部阀构件76d落座时，下部阀座型线152b与第二阀座区域100b的合作阻止第二燃料通过节流孔206流动，而特别地，当外部阀构件68从其落座位置抬起时，上部阀座型线152b与第二阀座区域100b的合作阻止第二燃料的流动。
图12a和12b示出了当致动器56处于延伸状态时，第五个实施例中的喷射器30d，因此内部阀构件76d远离第二阀座区域100b抬起。外部阀构件68保持落座。第二燃料能够从供纟織道182d，经交叉孔208流动，并以节流孔206和端部186d产生的向下圆锥的喷雾形式从第二出口 82d流出。借助于在外部阀构件上的最低阀座型线150b与第一阀座区域100a的合作，阻止了第二燃料向第--组出口80的流动。
在制造根据本发明第五个实施例所述的喷射器期间，交叉孔208可以由激光打孔从喷嘴体40d的外侧形成通孔，随后利用激光来融化喷嘴体40d的一个区域，促使其最外端用熔融金属塞住。
在上述所有实施例中，布置喷射器，以在任何给定的时间供给第一燃料或者第二燃料。必要时，随着燃烧室内持续喷射各种燃料，发生燃料混合。然而，在一些应用中，设置能同时地喷射第一和第二燃料以及独立地喷射一种或两种燃料的燃料喷射器也许是理想的。
为了这个目的，图13a和13b出示了根据本发明第六个实施例的燃料喷射
34器30e的一部分，该燃料喷射器30e，除了当外部阀构件68e落座时，外部阀构件68e的顶面90e向上延伸超出喷嘴体40e向上延伸的凸起92e，而其它的部分似于本发明第三个实施例中的燃料喷射器。换句话说，在本发明的第六个实施例中，收容有偏压弹簧148的外部阀构件68e的上部88e比第三个实施例中的喷射器的稍长。
当外部阀构件68e和内部阀构件76e都落座时，因此在外部阀构件68e的顶面90e和内部阀构件76e上的套管142的底面之间存在小间隙(图13中标注为D)。
如本发明的第三个实施例，内部阀构件76e能从第二阀座区域100b动器56的延伸来抬起，而外部阀构件68e保持落座。同样，外部阀构件68e能M收缩致动器56从第一阀座区域100a^。然而，在这个实施例中，在外部阀构件68e抬起期间，只内部阀构件76e保持落座而间隙D依旧存在。如图14a和14b所示，在致动器56不断收缩时， 一旦外部阀构件68e充分的抬起，间隙D就会消失并且外部阀构件68e会作用在套管142上，从而使得内部阀构件76e协同外部阀构件68e从第二阀座区域100b抬起。
因此，图14b中非常清晰地示出，第一和第二燃料都流过第一和第二组出口80e， 82e，同时向燃烧室48供给两种燃料。
以下，如图14a和14b所示，当间隙D非零并内部阀构件76e保持落座时，致动器56的位置被称为"部分收敏'，当间隙D为零并内部阀构件76e已经从其阀座上抬起时，致动器56的位置称为"完全收缩'。可以理解的是，术语"部分收缩邻"完全收缩'分别地是指致动器56相对于喷射器体34e的下端位置范围，而不是指在其范围内的特殊的位置。 '
在喷射器30e内的第一和第二燃料处于大约相同的压力情况下，第一燃料倾向于主要通过第一组出口 80e流动，而第二燃料倾向于主要通过第二组出口82e流动。因此，燃料供给后，两种燃料的混合主要地在燃烧室48内进行，而不是在喷射器30e本身进行。在同时喷射期间，为了iSW烧室48中的混合，第一和第二组出口80e， 82e朝向彼此定向，以便包括出口80e， 82e的通道的轴线在燃料喷射器30e外相交。
在一些应用中，理想的是在供给到燃烧室之前对燃料进行预混合。因此，本发明的第七个实施例中，如图15a和15b所示，提供具有单组出口80f的喷射器30f来代替H实施例中的第一和第二出口 。
单组出口 80f从第一阀座区域100a延伸至喷嘴体40f的外表面，并且当其落座时，定位在处于外部阀构件68上、下部阀座型线150a， 150b之间。除了仅在内部阀构件76f上设置单一阀座型线152这点之外，该喷射器在其他方面与本发明的第六个实施例的喷射器相同。
如本发明第六个实施例所述，外部阀构件68f可从第一阀座区域100a SM致动器56的部分收縮来抬起，在该状态下，第一燃料MM单组出口80f输送到燃烧室48。因为在内部阀构件76f的阀座型线152和第二阀座区域100b之间形成的密封，第二燃料不会流入第二供给腔142。
如图15a和15b所示，致动器56进一步的收縮使得外部阀构件68f的上部88f接触，起套管142，从而使得内部阀构件76f从第二阀座区域100b抬起。在这个状态下，除了第一燃料之外，第二燃料也能通过单组出口80f流出喷射器30f。当它们穿过相对较小的通道或形成单组出口 80f的通道时，两种燃料被混
人
口 o
因此，在本发明的第七个实施例中，根据致动器56的收缩的量并以此根据施加到致动器56的电压，第一燃料独自或第一和第二燃料的混合物能通过单组出口80f输送到燃烧室48。另外，内部阀针76f的抬起量可ffi31改变致动器56的收縮量来控制，从而控制存在于输送的混合物中的第二燃料的量。
可以理解的是，如上述的实施例，致动器从其中间位置的延伸会引起内部阀构件76f的抬起，而保持外部阀构件落座。这样，因为i!31与第一阀座区域100a接合的外部阀68f的下部阀座型线150b，第二燃料到单组出口 80f的通道被阻塞，所以不会发生燃料的输送。
本发明的第八个实施例中，设置如图16a和16b所示的喷射器30g。在这种情况下，除了外部阀构件68g仅设置一个阀座型线150，内部阀构件设置两个阀座型线152a， 152b,以及设置从第二阀座区域100b向喷嘴体40g的外表面延伸的单组出口 82g之外，喷射器30g与第七个实施例中的喷射器相类似。
在这个实施例中，因ltbi(动器56从其中间位置延伸使得内部阀构件76g从第二阀座区域100b ,，而外部阀构件68保持落座。因此，第二燃料^^虫地从第二供给腔142经过单组出口 82g供给到燃烧室48。
当致动器56从其中间位置部分地收縮时，外部阀构件68g就从其阀座位置
36100a独自,。因为内部阀构件76g还与第二阀座区域100b接合，所以不会发 生燃料输送。然而当致动器56进一步收縮至皖全收缩的状态时，除了如图16a 和16b所示的外部阀构件68g之外，内部阀构件76g从第二阀座区域100b抬起。 在这种状态下，除了第二燃料之外，第^燃料能从第一供给腔98经过单组出口 82g流动。如上所述，当它们朝着并通过单组出口流动82g时，两种燃料在喷射 器30g内混合。
因此，本发明的这个实施例中，或者第二燃料可以通过致动器56的延伸单 独地供给到燃烧室48，或者ffiai致动器56适当大小的收缩来喷射两种燃料的混
图17a和17b示出了根据本发明第九个实施例的燃料喷射器30h，其与本发 明第七和第八个实施例相似。然而，在这个实施例中，单组出口80h经喷嘴体 40h从第一和第二阀座区域100a， 100b的中间位置ffi31，并且，外部和内部阔 构件68h， 76h都设置单独的阀座型线150， 152。
当外部和内部阀构件68h， 76h落座在各自的第一和第二区域100a， 100b时， 由于外部阀针68h与第一阀座区域脂a接合，阻止了Sil单组出口 80h第一燃 料的流动。對以地，由于内部阀针76h与第二阀座区域100b的接合，阻止了通 过单组出口 80h的第二'燃料的流动。
当致动器56处于延伸状态时，内部阀针76h从第二阀座区域100b抬起， 而外部阀针68h保持在阀座。在这种状态下，来自第二供给腔142的第二燃料 可M—组出口 80h供给到燃烧室48。由于外部阀针68h的阀座型线150与第 一阀座区域100a相接合，阻止了第一流体经单组出口80h的流动。因此，在这 种状态下，第二燃料是独自供给到燃烧室48 。
当致动器56从其中间状态部分地收缩时，在内部阀构件76h保持落座的 同时，外部阀构件68h从第一阀座区域100a抬起。在这种状态下，第一燃料可 以从第一供给腔98流动并通过单组出口 80h向燃烧室48供给，而通过内部阀 构件76h的阀座型线152与第二阀座区域100b的接合，阻止了第二燃料的流动。
如图17a和17b所示，当致动器56进一步收縮到完全地收缩的状态时，内 部阀构件76h也从第二阀座区域100b抬起。在这种状态下，第一和第二燃料都 能通过单组出口 80h流动，从而供给燃烧室48。当它们朝向并fflil单组出口 80h 流动时，两种燃料在喷射器30h内混合。因此，在本发明的这个实施例中，第一和第二燃料能以分别地供给，或以 混合物的形式一起供给。
第^^料可能存在于在内部和外部阀构件68h， 76h之间的间隙中，借助于 其轴向定位，单组出口80h提供向燃烧室48泄漏这种燃料的通道。为了消除或 减轻这样的燃料渗漏，在本发明的这个实施例中，内部和外部阀构件68h， 76h 之间的间隙210必须谨慎来控制。
当每种燃料处于其最高的工作压力时，例如当刚好在喷射动作之前，阀元 件68h， 76h两者都落座时，由于孔140h内的第二燃料的压力，内部阀构件76h 径向地膨胀，而在围绕其的第一燃料的压力下，夕卜部阀构件68h是径向压缩的。 内部和外部阀构件68h， 76h之间的间隙210接近零以使渗漏最小化，同时仍然 允许阀构件68h， 76h的相对移动。如图17b中非常清晰地示出的，设置外部阀 构件68h和内部阀构件76h之间的增加间隙的区域212，以便作为阀构件68h， 76h由于阀座压力变形的结果，允许间隙210的形变。
在本发明的第六、第七、第八和第九实施例中，当它们同时喷射时，第一 和第二燃料的供给压力应该近似相等，否则当内部和外部阀构件都打开时，处 于较高压下的燃料将倾向于流到包含处于较低压下的燃料的喷射器部分中。
在本发明的第十个实施例中，如图18a和18b所示，在混合物被供给到燃 烧室48之前，喷射器3Qj能使第一和第二加燃料在喷射器3Qj内预混合。
所述喷射器3Qj与本发明的第八个实施例相近似，除了内部阀构件76j设置 有径向通道214外，该径向通道从其孔140j的内表面延伸到其夕卜表面。此外， 外部阀构件68j的孔74j的最下端区域具有略为扩大的直径从而在内部和外部阀 构件76j， 68j之间，径向通道214附近产生间隙216。径向通道214允许第二燃 料流入并占据间隙216。
当致动器56处于其中等M]状态时，外部阀构件68j落座于第一阔座区域 100a。外部阀构件68j的单一阀座型线150与第一阀座区域100a接合从而阻止 第一流体穿过外部阀构件86_j流动并进入间隙216。内部阀构件76_j落座于第二 阀座区域100b。内部阀构件76j的上、下部阀座型线152a， 152b与第二阀座区 域100b的单组出口 82j的任意一边相接合，从而阻止燃料向燃烧室48的供给。 特别地，下部阀座型线152b与第二阀座区域100b合作来阻止第二流体从第二 供给腔142向出口 82j的流动，而上部阀座型线152a与第二阀座区域100b合作来阻止第二流体从间隙216向出口 82j流动。
图19a和19b出示了当致动器56处于部分收缩的位置时，图18a和18b的 喷射器30j。外部阀构件68j从第一阀座区域100a抬起，而内部阀构件76j保持 落座。在这个状态下，第一燃料能通过径向通道214流入内部阀构件76j的孔 140j内的第二供给腔142，因此，与己经存在的第二燃料相混合。由于内部阀构 件76j与第二阀座区域100b接合，出口86j仍被密封，所以燃料供给不会发生。
允许与第二燃料混合的第一燃料的量能通过改妙卜部阀构件68j从第一阀 座区域脂a抬起的距离以及其离开阀座的时间来控制或观懂。这样，就可以控 制在第二供给腔142中的混合物中第一和第二燃料的比例。至少部分地， 内部阀构件76j内的径向通道214的尺寸和数量来控制第一燃料流入第二供给腔 142的速度。
一旦容许充足的第^^燃料流入第二供给腔142，致动器56就返回到了其中 间位置。随后，如图20a和20b所示，通舰动器的延伸开始喷射，从而将内 部阀构件76j从其落座的位置抬起，而保持外部阀构件68j落座。在这种状态下， 第一和第二燃料的混合物能穿过出口 82j供给到所述燃烧室48。通过外部阀构 件68j与第一阀座区域100a的接合阻止第"Ht料从第一供给腔98的流动。
可以理解的是，如果延长喷射动作的时间，在第二供给腔142中的燃料混 合物中的第二燃料会变得更充足，直到最后仅供给第二燃料。然而，在正常运 行状态下，为了避免这个影响，喷射持续时间是十分短暂的。无论如何，在喷 射过程中，供应的燃料混合物的变化速率可容易地在校准喷射器3Qj期间进行确 定，因此，如果需要，可进行喷油正时修正。
图21a和21b说明了第十个实施例中喷射器30j的另一个运行模式，如上所 述，其中内部和外部阀构件68j， 76j通过设置致动器56到完全地收缩状态分别 地从第一和第二阀座区域100a ， 100b抬起。这样，已经在喷射器30j内经过一 定程度混合的第一和第二燃料，會嗵过出口 82j流动从而同时的供给到燃烧室 48,如果第一和第二燃料的供给压力是相等的，那么流过出口82j的混合物中第 ^it料与第二燃料的比例大约为1: 1，而与针的抬起无关，这是因为在该装置 中，在对两种燃料的流动的限制中，内部阀构件76j是起主导作用的。然而，如 果如19a和1%所示的预混合步骤在喷射过程之前，那么初始的喷射比例的组 劇每因此而不同。
39图22a和22b出示了根据本发明第十一个实施例的燃料喷射器30k，除了内 部和外部阀构件的功能相反之外，其他方面类似于本发明的第十个实施例。因 此内部阀构件76k包括具有完整壁的管状针，并且，具有与第二阀座区域100b 接合的单一阀座型线152。外部阀构件68k设置有径向通道218，该通道从其孔 74k的内表面延伸到其外表面。径向通道218在它们的最远端与在外部阀构件 68k和喷嘴体40k之间的第一供给腔98iiil，并且在它们的最里端与在内部和 外部阀构件68k， 76k之间的扩大的间隙220连通。
外部阀构件68k设置有两个与第一阀座区域100a接合的阀座型线150a， 150b，并且单组出口 80k从第一阀座区域100a延伸到喷嘴体40的外壁。当外 部阀构件68k落座时，所述出口在外部阀构件68k的上、下阀座型线150a， 150b 之间的轴向位置朝第一阀座区域100a打开。
当致动器56处于其中间位置时，外部和内部阀构件68k， 76k分别地落座 于第一和第二阀座区域100a， 100b。由于外部阀构件68k与第一阀座区域100a 的合作，阻止了第一燃料M出口80k的流动。特别地，上部阀座型线150a与 第-一阀座区域100a的接合阻止了第一流体从第-一供给腔98到出口 80k的流动， 而下部阀座型线150b与阀座区域100a的接合阻止了第一流体从间隙220到出 口 80k的流动。由于内部阀构件76k的阀座型线152与第二阀座区域100b的接 合，阻止了第二燃料流出第二供给腔142。
图23a和23b说明了喷射器30k的预混合运行。在这种情况下，致动器56 延伸以使得在外部阀构件68k保持落座的时，内部阀构件76k从第二阀座区域 150b抬起。而后，第二燃料可经过间隙220和径向通道218从第二供给腔142 流到第一供给腔98，于是，其与第一燃料相混合。第二燃料与第一燃料混合的 量能ffiil改变内部阀构件76k的抬起量和离开阀座的时间来观糧和控制。当己 经测量了适量的第二燃料，由于致动器返回到了其中间位置，内部阀构件76k 重新落座。
图24a和24b说明了一种喷射运动瞎况。致动器56部分地收縮从而使得内 部阀构件76保持落座时，外部阀构件68k脱离第一阀座区域100a。这样，第一 供给腔中的第一和第二燃料混合物能流过出口 80k来向燃烧室48供给。
当致动器56进一步收缩到完全收縮位置时，如图25a和25b所示，内部阀 构件76k从第二阀座区域100b抬起。在这种情况下，第一和第二燃料都能同时
40流过出口80k，并在喷射器30k内经过一定程度的混合。
本发明的第十和第十一个实施例的一个特殊的益处是，通过提供第一和第 二燃料精确限定量的预混合，可实 W燃烧室内充气组成的高度控制。
可以理解的是，可以对上述仅作为范例给出的实施例作出许多变化和修改。 特别地，各种实施例的许多特征可以彼此结合，即使这样的结合并没有明确地 提及。现在来描述一些其他可能的变形。
尽管内部阀构件被描述为单独的集成部件，但是作为替代内部阔构件可由 两个或多个部件组成。例如，在一个具有燃料通道中空内部阀构件的实施例中， 套管、螺旋部分禾呐部阀构件的其他部件可以是集成的或分离的部件。类似地， 当内部阀构件是实心部件时，头部区域和针状区域可以是分离的部件而不是单 个的部件。无论如何，内部阀构件的尖端可以为分离的零件，通过过盈配合或 可选的通过焊接或与焊接同时来连接到内部阀构件的保持部。
在允许第二燃料通过位于喷射器盖形螺母内的第二喷射器入口进入喷射器 的情况下，第二燃料例如，通过上述的气缸盖的通道被供给到喷射器和气缸盖 孔之间的间隙中。然而，可通过其他的方式将第二燃料供给到喷射器和孔之间
的间隙(空间)，例如，通过设置iSA喷射器旁边的孔的供给线路，^il将供 给线路集成在喷射器体的上部来供给所述间隙。
在以下的说明中，参照作为燃料的第一和第二流体。尽管本发明特别适合 于来自两个it料源的喷射，但可以理解的是，本发明不必限于对两种燃料的供 给。相反第二流体可以为可选的流体，例如用来P射氏发动机温度的水，用来降 低NOX排放的尿素或氨水等。第二流体不必在第一流体燃烧循环的同期进行喷 射。例如，如果第二流体是尿素或氨水，那么在气缸的膨胀冲程内将第二流体 供给到燃烧室是有益的。
为了允许喷射器运行，第一流体必须为高于喷射器使用时普遍的温度和压 力条件的液体。第一流体用来润滑喷射器运动部件。相反，第二流体不必为液 体。例如，第二流体可以是例如氢气、液化石油气(LPG)、压縮天然气(CNG) 或甲烷的气体燃料。第二流体可选地是附着于气体或液体的固体，例如煤尘、 来自切碎的植物体的生物尘末、尿素晶体或例如在合适的气体或液体载体上承 载的催化剂如铈。
该喷射器在以例如重油或沥青为燃料运行的重油发动机中也是有利的，重油或沥青具有高的粘性或在室温下是固态的。在这种情况下，第一流体可以是 柴油，其能够使发动tl^行，直到获得足够高的运行温度从而允许喷射重油或 者同时作为第二燃料和第一燃料或者作为替代仅作为第二燃料。如果发动机在 重油和柴油的混物物斜牛下运行，那么在发动机停止之前，理想的是切换到仅 利用柴油的情况，以冲刷重油发动机。这就避免了例如当特定的重油与柴油混 合时，可能发生的堵塞或腐蚀的问题。本发明的实施例中，通过气缸盖中的通 道来供给第二流体的方式，对于在重油进入喷射器之前，最大化地将发动机的 热传递给重油特别有益。
本发明参照压电致动器进行了描述。然而，可以理解的是，可使用例如磁 致伸縮致动器或螺线管致动器等可选的致动器。
权利要求
1. 一种用于内燃机的燃料喷射器，包括喷嘴体(40)，其设有喷嘴孔(66)和至少一组一个或多个流体出口(80，82)；外部阀构件(68)，其容纳在喷嘴孔(66)中并且与所述喷嘴体(40)的第一阀座区域(100a)相接合，以控制来自第一供给腔(98)的第一流体到至少一组出口的流动，所述外部阀构件(68)设有外部阀孔(74)；内部阀构件(76)，其容纳在所述外部阀孔(74)中并且与所述喷嘴体(40)的第二阀座区域(100b)相接合，以控制来自第二供给腔(142)的第二流体到至少一组出口的流动；喷射控制腔(64)，其用于所述第一流体；压力控制装置(56，62)，其用于控制所述控制腔(64)内的流体压力；与所述内部阀构件(76)相关的第一表面(143)，其暴露于所述喷射控制腔(64)内的流体压力；和与所述外部阀构件(68)相关的第二表面(90)，其暴露于所述喷射控制腔(64)内的流体压力；其中，当所述喷射控制腔(64)处于中等流体压力时，所述内部和外部阀构件(68，76)与它们各自的阀座区域(100a，100b)相接合；并且，其中，所述第一和第二表面(143，90)被这样地布置，即当所述喷射控制腔(64)中的流体压力从所述中等流体压力增加到相对高的压力时，促使所述外部阀构件(68)或所述内部阀构件(76)中的一个脱离其相应的阀座区域(100a，100b)，且当所述喷射控制腔(64)中的流体压力从所述中等流体压力降低到相对低的压力时，促使所述外部阀构件(68)或所述内部阀构件(76)中的另一个脱离其相应的阀座区域(100a，100b)。
2. 根据权利要求1所述的燃料喷射器，其中所述喷射控制腔(64)中的流 体压力的降低促使所述外部阀构件(68)脱离所述第一阀座区域(100a)，并且 其中所述喷射控制腔(64)中的流体压力的增加促使所述内部阀构件(76)脱 离所述第二阀座区域(100b)。
3. 根据权利要求1或2所述的燃料喷射器，其中所述压力控制装置(56，62)还包括控制活塞(102)，该活塞具有与所述第一和第二表面(143， 90) --起来限定所述喷射控制腔(64)的表面，并且，其中所述控制活塞(102)可 操作地控制所述喷射控制腔(64)的容积。
4. 根据权禾頓求1至3中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述内部阀构 件(76)设有包括所述第一表面(143)的套管(145)。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述压力控制 装置包括压电致动器(56)，该压电致动器具有压电元件堆，且其中所述致动 器(56)的长度的增加引起所述喷射控制腔(64)内流体压力的增加。
6. 根据权利要求5所述的燃料喷射器，其中，所述压电致动器(56)的至 少一部分布置在第一蓄压器容积(52)内，所述第一蓄压器容积容纳处于喷射 压力下的第一流体。
7. 根据权利要求6所述的燃料喷射器，还包括限流装置(154)，其用于使 得所述控制腔(64)和所述第一蓄压器容积(52)之间的压力相等。
8. 根据权禾腰求7所述的燃料喷射器，其中，所述限流装置包括限流通道 (154)，其设置于所述压力控制装置(56， 62)中以流动地连接所述喷射控制 腔到所述第一蓄压器容积。
9. 根据权禾腰求1至8中任一项所述的燃料喷射器，还包括耦合装置，当 所述外部阀构件(68e)被促使离开所述第一阀座区域(100a)时，所述耦合装 置耦合所述外部阀构件(68e)的运动到所述内部阀构件(76e)。
10. 根据权利要求9所述的燃料喷射器，其中，所述耦合装置包括与所述外 部阀构件(68e)相关的对接面(90e)，其接合与所述内部阀构件(76e)相关 的合作面(143)。
11. 根据权禾腰求10所述的燃料喷射器，其中，与所述外部阀构件(68e) 相关的所述对接面(90e)是所述外部阀构件(68e)的上端面。
12. 根据权利要求10或11所述的燃料喷射器，其中，与所述内部阀构件 (76e)相关的所述合作面是所述第一表面(143)。
13. 根据权利要求1至12中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述第一供 给腔(98)由所述喷嘴体(40)的所述孔(66)和所述外部阀构件(68)限定。
14. 根据权利要求1至13中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述第一流 体为液态燃料。
15. 根据权利要求1至14中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述喷嘴体(40; 40a; 40b; 40c; 40e)设有第一组一个或多个出口 (80; 80a; 80b; 80d; 80e)，其包括一个或多个穿过所述喷嘴体(40; 40a; 40b; 40c; 40e)从所述 第一阀座区域(100a)至ij所述喷嘴体(40; 40a; 40b; 40c; 40e)夕卜表面延伸的
16. 根据权利要求15所述的燃料喷射器，其中，所述外部阀构件(68; 68a; 68b; 68d; 68e)设有上部阀座型线(150a)和下部阀座型线(150b)，它们可 在所述第一组出口 (80)的任一侧的各自位置上与所述第-阀座区域(100a)接合。
17. 根据权利要求16所述的燃料喷射器，其中，所述上部和下部阀座型线 (150a， 150b)分别地由设置在所述外部阀构件(68; 68a; 68b; 68d; 68e)上 的环形槽的上部和下部边缘限定。
18. 根据权利要求16或17所述的燃料喷射器，其中，所述外部阀构件的所 述上部阀座型线(150a)和所述第一阀座区域(100a)之间的合作控制了在所 述第一供给腔(98)和所述第一组出口 (80)之间流体的流动。
19. 根据权利要求16至18中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述下部阀 座型线(100b)和所述第一阀座区域(100a)之间的合作控制了在所述第二供 给腔(142)和所述第一组出口 (80)之间流体的流动。
20. 根据权利要求15至19中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述喷嘴体 (40; 40a; 40b; 40c; 40e)设有第二组一个或多个出口 (82; 82a; 82d)，其 包括一个或多个穿过所述喷嘴体(40; 40b; 40c; 40e)从所述第二阀座区域(100b) 到所述喷嘴体(40; 40b; 40c; 40e)外表面延伸的通道。
21. 根据权利要求20所述的燃料喷射器，其中，所述内部阀构件(76; 76b; 76c; 76e)设有上部阀座型线(152a)和下部阀座型线(152b)，它们可在所述 第二组出口 (82)的任一侧的各自位置上与所述第二阀座区域(100b)接合。
22. 根据权禾腰求21所述的燃料喷射器，其中，所^i:部和下部阀座型线 (152a， 152b)分别地由设置在所述内部阀构件(76; 76b; 76c; 76e)上的环形 槽的上部和下部边缘限定。
23. 根据权利要求21或22所述的燃料喷射器，其中，所述内部阀构付f76; 76b; 76c; 76e)的所述下部阀座型线(152b)和所述第二阀座区域(100b)之间的合作控制了在所述第二供给腔(142)和所述第二组出口 (82)之间流体的流动。
24. 根据权利要求21至23中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述内部阀 构#(76; 76b; 76c; 76e)的所述上部阀座型线(152a)和所述第二阀座区域(100b) 之间的合作控制了在所述第一供给腔(98)和所述第二组出口 (82)之间流体 的流动。
25. 根据权利要求20所述的燃料喷射器，其中，所述第二组出口 (82a; 82d) 包括ffiil所述喷嘴体(40a; 40d)的尖端部轴向延伸的节流孔。
26. 根据权利要求25所述的燃料喷射器，其中，所述第二供给腔(142a) 包括所述内部阀构件(76a)的孔，且其中所述内部阀构件(76a)设有上部阀 座型线(152a)和下部阀座型线(152b)，它们可在一个或多个通道(160)任 一侧的各自位置上与所述第二阀座区域(100b)接合，所述一个或多个通道通 过所述内部阀构件(76a)延伸从而与所述第二供给腔(142a)连通。
27. 根据权禾腰求26所述的燃料喷射器，其中，所述下部阀座型线(152b) 与所述第二阀座区域(100b)接合以控制通过所M道(160)从所述第二供给 腔(142a)到所述第二组出口 (82a)的所述第二流体的流动。
28. 根据权禾腰求15至27中任一项所述的燃料喷射器，其中，当所述内部 阀构件(76)与所述第二阀座区域(100b)保持接合时，所述外部阀构件(68) 可操作地控制来自所述第一供给腔(98)的所述第一流体到所述第一组出口 (80) 的流动。
29. 根据权利要求20至27，或引用了权利要求20至27中的任一项的权利 要求28中任一项所述的燃料喷射器，其中，当所述外部阀构件(68)与所述第 一阀座区域(100a)保持接合时，所述内部阀构件(76)可操作地控制来自所 述第二供给腔(142)的所述第二流体到所述第二组出口 (82)的流动。
30. 根据权利要求20至27， g^又利要求29，或引用了权利要求20至27 中的任一项的权利要求28中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述内部阀构件 (76e)耦合所述外部阀构件(68e)的运动，从而控制来自所述第二供给腔(142) 的所述第二流体穿过所述第一和第二出口 (80e， 82e)的流动。
31. 根据权利要求1至14中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述喷嘴体 (40f; 40g; 40h; 4Qj; 40k)设有用于流体的单组一个或多个出口 (80f; 82g;80h; 82j; 80k)，所述一个或多个出口包括一个或多个延伸通过喷嘴体(40f;40g; 40h; 40j; 40k)的fflif。
32. 根据权利要求31所述的燃料喷射器，其中，所述或齡通道(80f; 80k) AA^述第一阀座区域(100a)到所述喷嘴体(40f; 40k)的外表面延伸，且其中在第一运行模式下，当所述内部阀构件(76f; 76k)与所述第二阀座区域 (100b)保持接合时，所述外部阀构件(68f; 68k)可操作地控制来自所述第一供给腔(98)的流体通过所述或^出口 (80f; 80k)的流动；禾口在第:iig行模式下，所述内部阀构件(76f; 76k)耦合所述外部阀构件(68f; 68k)的运动，从而控制来自所述第二供给腔(142)的流体穿过所述每个出口 (80f; 80k)的流动。
33. 根据权利要求32所述的燃料喷射器，还包括间隙(220)，其部分地由 所述外部阀构件(68k)和部分地由所述内部阀构件(76k)限定，其中所述外 部阀构件(76k)包括使得流体在所述第一供给腔(98)和所述间隙(220)之 间流动的舰装置(218)，且其中，在第三运行模式下，当所述外部阀构件(68k) 与所述第一阀座区域(100a)保持接合时，所述内部阀构件(76k)可操作地控 制在所述第一供给腔和所述第二供给腔(142)之间通过间隙(220)的所述第 一和第二流体的流动，从而使得所述第一和第二流体混合。
34. 根据权利要求32或33所述的燃料喷射器，其中，所述外部阀构件(68f; 68k)设有上部阀座型线(150a)和下部阀座型线(150b)，它们可在所述出口 (80f; 80k)的所M道的任一侧的各自位置上与所述第一阀座区域(100a)接 合，且其中，所述内部阀构件(76f; 76k)设有与所述第二阀座区域(100b)接 合的单一阀座型线(152)。
35. 根据权利要求31所述的燃料喷射器，其中，所述*通道(82j; 82g) 力A^述第二阀座区域(100b)至lj所述喷嘴体(4Qj; 40g)的外表面延伸，且其中在第一运行模式下，所述内部阀构件(76j; 76g)可不依赖于所述外部阀构 件(68J; 68g)地，可操作地控制来自所述第二供给腔(142)的所述第二流体 穿过所述或齡出口 (82J; 82g)的流动；禾口在第j行模式下，所述内部阀构件(76j; 76g)耦合所述外部阀构件(68j; 68g)的运动，从而控制来自所述第一供给腔(98)的所述第一流体穿过所述或 ^SI道(82J; 82g)的流动。
36. 根据权利要求35所述的燃料喷射器，还包括间隙(216)，其部分地由 所述外部阀构件(68j)和部分地由所述内部阀构件(76j)限定，其中所述内部 阀构件(76j)包括使得流体在所述第二供给腔(142)和所述间隙(216)之间 流动的m装置(214)，且其中，在第三运行模式下，当所述内部阀构件(76j) 与所述第二阀座区域(100b)保持接合时，所述外部阀构件(68j)可操作地控 制在所述第一供给腔(98)和所述第二供给腔(142)之间通过间隙(216)的 所述第一和第二流体的流动，从而使得所述第一和第二流体混合。
37. 根据权利要求35或36所述的燃料喷射器，其中，所述内部阀构件(76j; 76g)设有上部阀座型线(152a)和下部阀座型线(152b)，它们可在所述出口 (82J; 82g)的任一侧的各自位置上与所述第二阀座区域(100b)接合，且其中， 所述外部阀构件(68j)设有与所述第-一阀座区域(100a)接合的单一阀座型线 (150)。
38. 根据权利要求31所述的燃料喷射器，其中，所述或每个出口 (80h)从 所述第一和第二阀座区域(100a， 100b)的中间位置到所述喷嘴体(40h)的外 表面延伸，且其中在第一运行模式下，当所述外部阀构件(68h)与所述第一阀座区域(100a) 保持接合时，所述内部阀构件(76h)可操作地控制来自所述第二供给腔(142) 的所述第二流体穿过所述或每个出口 (80h)的流动；禾口在第:iii行模式下，当所述内部阀构件(76h)与所述第二阀座区域(100b) 保持接合时，所述外部阀构件(68h)可操作地控制来自所述第一供给腔(98) 的所述第一流体穿过所述或每个出口 (80h)的流动。
39. 根据权利要求38所述的燃料喷射器，其中，在第三运行模式下，所述 内部阀构件(76h)耦合所述外部阀构件(68h)的运动，从而控制来自各自的 所述第一和第二供给腔(98， 142)的所述第一和第二流体穿过所述或每个出口 (80h)的流动。
40. 根据权利要求39所述的燃料喷射器，其中，所述外部阀构件(68h)设 有与所述第一阀座区域(100a)接合的单一阀座型线(150)，且其中，所述内 部阀构件(76h)设有与所述第二阀座区域(100b)接合的单一阀座型线(152)。
41. 根据权利要求1至40中任一项所述的燃料喷射器，还包括偏压装置 (116; 198)以将所述内部阀构件(76; 76d)朝着所述第二阀座区域(100b)偏压。
42. 根据权利要求41所述的燃料喷射器，其中所述偏压装置包括所述内部 阀构件(76)的螺旋部分(116)。
43. 根据权利要求41所述的燃料喷射器，其中所述偏压装置为弹簧(198)。
44. 根据权利要求1至43中除了权利要求25和任何引用权利要求25的权 利要求之外的任一项所述的燃料喷射器，其中所述内部阀构件包括实心针(76c; 76d)且所述第二供给腔(142c; 142d)部分地由所述针(76c; 76d)和部分地 由所述喷嘴体(40c; 40d)限定。
45. 根据权利要求44所述的燃料喷射器，其中所述第二供给腔(142c)由 ,Ai^述针(76c)尖端向上延伸的盲孔(188)和所述喷嘴体(40c)内的向下延 伸的盲孔(180)限定。
46. 根据权利要求44或45所述的燃料喷射器，其中所述喷嘴体(40c; 40d) 支撑套筒(174)以限定用以容纳在所述喷嘴体(40c; 40d)和所述套筒(174) 之间的所述第二流体的第二蓄压器容积(108c)。
47. 根据权利要求46所述的燃料喷射器，其中所述喷嘴体(40c; 40d)包 括通道装置(182; 182c， 208)，用以从所述第二蓄压器容积(108c)到所述 第二供给腔(142c; 142d)的所述第二流体的连通。
48. 根据权利要求47所述的燃料喷射器，其中所M道装置(182c， 208) 包括所述第二供给腔(142d)。
49. 根据权利要求48所述的燃料喷射器，其中所述第二供给腔(142d)是 所M道装置的交叉 L(208)。
50. 根据权利要求1至43中任一项所述的燃料喷射器，其中，所述内部阀 构件(76)包括将所述第二流体输送到所述第二供给腔(142)的徵直，且其中， 所述第二供给腔(142)部分地由所述内部阀构件(76)的孔(140)限定。
51. 根据权利要求50所述的燃料喷射器，包括盖形螺母(38)，期每喷嘴 体(40)保持在喷射器体(34)的一端上，且其中，在所述盖形螺母(38)上设置一个或多个径向通道(128)以形成允许所述第二流体m所述喷射器的入口装置(126)。
52. 根据权利要求51所述的燃料喷射器，其中，所述喷嘴体(40)包括用 >于所述第二流体AA^述入口装置(126)到所述内部阀构件(76)的连通的ia装置(132， 134， 136)。
53. 根据权利要求52所述的燃料喷射器，其中，所述m装置包括在所述 喷嘴体(40)的套管部(42)内的通道(134， 136)。
54. 根据权利要求52或53所述的燃料喷射器，其中，所i^il装置(132， 134， 136)包括过滤所述第二流体的过滤器装置(138)。
55. 根据权利要求50所述的燃料喷射器，其中，所述内部阀构件(76b)的 上游端(118b)包括允许所述第二流体进入所述喷射器的入口装置(126b)。
56. —种用于内'燃机的气缸盖(32)，包括孔(31)，其容纳根据权利要求1到55中任一项所述的燃料喷射器；和 供给装置(124， 31)，其向所述燃料喷射器提供所述第二流体；
57. 根据权利要求56所述的气缸盖，其中，所述供纟雜置包括在所述气缸 盖(32)内的通道(124)，所述通道与所述孔(31)连通。
58. —种具有至少一个被供给作为燃料的第一流体和第二流体的燃料喷射 器的内燃机中的'燃料喷射的方法，所述方法包括.-操作所述燃料喷射器以使得所述第一流体和所述第二流体在所述燃料喷射 器内混合；和随后，操作所述燃料喷射器以使得所述混合的第一和第二流体输送到所述 发动机的燃烧室。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的燃料喷射器，包括设有喷嘴孔(66)和至少一组一个或多个流体出口的喷嘴体(40)；外部阀构件(68)容纳在喷嘴孔(66)中并且与所述喷嘴体(40)的第一阀座区域(100a)相接合，以控制来自第一供给腔(98)的第一流体的流动，所述外部阀构件(68)设有外部阀孔(74)；和内部阀构件(76)容纳在所述外部阀孔(74)中并且与所述喷嘴体(40)的第二阀座区域(100b)相接合，以控制来自第二供给腔(142)的第二流体的流动。在各种实施例中，布置所述燃料喷射器以允许所述第一和第二流体可分别地和/或一起地喷射。在一个实施例中，喷射之前，所述第一和第二燃料可在所述喷射器内混合。
文档编号F02M43/04GK101487433SQ20081019099
公开日2009年7月22日 申请日期2008年11月17日 优先权日2007年11月16日
发明者G·格里维斯, M·P·库科, N·米洛瓦诺维 申请人:德尔菲技术公司