燃料喷射系统的制作方法

专利名称：燃料喷射系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于内燃发动机的燃料喷射系统，所述燃料喷射系统 用于提供通过单个喷嘴的包括第一阶段和第二阶段的喷射过程，所述 单个喷嘴通过其入口端口连接至可变燃料压力源，所述喷嘴包括用于 执行喷射第一阶段的针阀和用于执行喷射第二阶段的提升阀。
背景技术：
本发明涉及内燃发动机的燃料喷射系统，特别地，涉及用于直接 地喷射燃料至压燃发动机的燃烧缸内的系统。根据大多数预测，对于运输、建筑及其他机械，在可预见的将来， 压燃发动机或柴油发动机将仍然是主要的机械动力源。然而，原油的 减少的储备和上升的价格，促使人们致力于寻找适合于柴油发动机的 替代燃料，目前，事实上，石油仍然是用于柴油发动机的仅有的燃料 源。同时考虑环境特性和对柴油机高效运行的适应性， 一种特别有前景的燃料是二甲醚，或DME。尽管DME的化学和热力学特性明显不 同于传统的柴油的化学和热力学特性，但是，其同样要求使燃料喷射 系统最佳化，以确保燃料喷射系统以及整个发动机的高效运行。在DME和传统的柴油之间，最重要的差异是前者显著的低卡值和 低密度以及后者更大的粉尘倾向。DME的低卡值和低密度组合在一起， 使得与柴油相比需要喷射几乎两倍的燃料体积量以获得相同的发动机 功率。由于其较差的润滑性、较低的粘度以及更大的可压縮性导致的 生成高DME喷射压力的困难使得必须利用具有极大流通区域的喷嘴来 实现高的流速和喷射量。这对于传统的柴油机喷嘴结构来说带来一定 的困难，该传统的柴油机喷嘴结构特征在于针阀控制到喷孔的流量，
所述困难源于需要太大的孔口数量以及直径。另一方面，DME的较低 粉尘的倾向具有优点，其能够利用其他类型的喷嘴，在其他类型的喷 嘴中易于获得大流量，但是由于那种情况下的不可接受的高粉尘排放， 其他类型的喷嘴不能用于当前的柴油燃料发动机中。一个这样类型的喷嘴是提升阀喷嘴，其提升头克服复位弹簧的作 用力和发动机的燃烧室内的背压向外开启。很久以前就已经停止在柴 油发动机工业中使用此类喷嘴，尽管后来进行过许多尝试以获得通过 相对简单的结构或者其适于两阶段运行的适应性实现的概念，迄今为止此类喷嘴还尚未达到商业应用的程度。US专利6513487B1中公开了 最近开发出的一个实例。在其结构中，提升阀喷嘴的并不十分适合于 柴油机的燃烧性质一一大流通区域的极快速开启同时燃料以空心锥体 方式喷射一一试图通过圆筒形的提升阀引导装置的使用而被消除，所 述引导装置自始至终向下延伸至提升头的主锥形座，以致喷嘴本体引 导表面的底缘提供用于喷孔的类似巻筒的区域控制，所述喷孔在提升 阀座附近形成在提升阀引导装置内。这种解决方案允许采用轴向细长 形的喷孔和/或数排具有不同尺寸/方向的孔，用于对初始燃烧速率等的 控制，如在所述文献中所公开。由于燃料的低粉尘品质，在DME上的 运行可以接受此结构的问题燃料喷溅以及在外喷嘴表面上形成燃料 膜，但是，必须相对紧密地匹配以用于有效喷孔边缘控制的引导装置 暴露于发动机燃烧气体的热的和污染的环境能够严重破坏功能的可靠 性。因此，具有邻近于提升阀座的收缩杆部分的提升阀的更加传统的 结构在可靠性方面具有更好的前景。如研究和经验所表明，根据NOx-粉尘-BSFC的平衡，DME柴油 燃烧过程可以受益于在燃料喷射开始时喷射速率的精密控制。在某些 条件下即使引燃喷射也可能是有益的。然而，由于上述原因，喷嘴的 最大流通区域必须很大，由于这个事实，实现上面的要求可能是复杂 的，并且在提升阀喷嘴的情况下肯定是困难的，当喷射开始时该提升 阀喷嘴通常倾向于迅速开启大面积。本发明通过提供精确控制提升阀型喷嘴中的引燃喷射以及初始喷射速率的简单且有效的装置解决此困 难。EP0980475B1中描述了现有技术中的类似的喷射器系统。该系统 被设计用于同时利用两种燃料运行，其中一种燃料是用于点燃另一种 燃料的引燃燃料，主燃料比如天然气。因此，喷射器是具有多个输入/ 输出端口的复杂的装置，并且由于用于降低致动流体的压力的单独的 阀，所以喷射器额外地复杂，所述致动流体用于开启喷嘴等。发明内容本发明的一个目的是提供一种燃料喷射系统，其具有较大的最大 喷嘴流通区域，比如，用于喷射相对低密度和低比热的燃料，例如DME 所需要的燃料喷射系统，其能够在喷射开始时产生引燃喷射并实现速 率控制，该喷射具有良好的精度和燃料雾化品质。本发明的一个特定 的目的是，提供一种具有针阀和提升阀的两级喷嘴，在燃料喷射第一 阶段，该针阀能够开启具有较小流通区域的喷孔，用于以缓慢地、精 确控制的速率输送燃料，在燃料喷射的第二阶段，当提升阀向外朝向 发动机燃烧室移动时，提升阀能够开启较大的流通区域且实现较高的 喷射速率。通过根据权利要求1的特征部分的燃料喷射系统实现这些目的。本发明的另一个目的是提供一种燃料压力控制的两级喷嘴，其中， 可以通过控制喷嘴入口处的压力，选择喷射的第一阶段和第二阶段的 动作，并且，其中还可以通过提升阀的运动控制针阀的动作，用于实 现更佳的喷射特性。根据本发明的燃料喷射系统包含可变燃料压力源，喷嘴的入口端 口连接至该可变燃料压力源。喷嘴包括提升阀，所述提升阀具有提升 头，并且通过提升阀复位弹簧偏压朝向其封闭位置，其中，提升头紧
靠形成在喷嘴上的提升阀座且关闭位于它们之间的流通区域，通过所 述流通区域，加压燃料可以从喷嘴中喷射出来，进入发动机的燃烧室。 提升阀的包含在提升阀座的直径范围内的区域暴露于入口端口的压力 下，所述入口端口的压力在上升至预定值时(所述预定值通过座直径、 提升阀复位弹簧的预加载荷以及喷嘴外的背压限定)能够通过克服提 升阀复位弹簧的作用力和燃烧室内的压力的作用力使提升阀朝向发动 机的燃烧室移动来开启喷嘴。提升阀中设置有孔，其自阀的顶部轴向地延伸，且终止于提升阀 底部内的至少一个喷射孔口，该喷射孔口通向发动机的燃烧室。针阀 安装在此孔内，同时其上部的圆筒形引导装置与孔形成精度匹配的滑 动配合。针阀还具有形成在其底部的座，所述座能够与孔的底部接合， 以关闭位于孔和喷射孔口之间的流体流通。限制在针阀座和针引导装 置之间的孔的空间总是连接至喷嘴的入口端口。弹簧罩安装在提升阀 的顶端，针阀的引导装置和孔形成针弹簧室，针复位弹簧安装在该针 弹簧室内，所述针复位弹簧偏压针以关闭喷射孔口。在使用时，弹簧 罩不允许在针弹簧室和提升阀弹簧室之间的流体流通。提升阀和喷嘴本体形成精密配合的提升阀引导装置，其中提升阀 可以上下滑动以关闭和开启喷嘴。回流通道设置在喷嘴本体内，该回 流通道向上通向提升阀引导装置，或者直接地与其相通，或者是通过 环形回流槽与其相通。用于将针弹簧室连接至回流通道的出口控制孔 口设置在提升阀内，以致针阀和提升阀的位置可以控制此出口控制孔 口的流通区域。同样地，在喷嘴本体中存在供应通道，其连接至入口 端口，另一方面，其向上通向提升阀引导装置，或者直接地与其相通， 或者通过环形供应槽与其相通。用于将针弹簧室连接至供应通道的入 口控制孔口设置在提升阀内，以致提升闽的位置可以控制此入口控制 孔口的流通区域。提升阀引导装置内的间隙足够小以使加压燃料沿着 引导装置的泄漏最小化，并且确保当控制孔口与喷嘴本体内的通道或 环形槽的边缘相重叠时的控制孔口内所需的流量减小。
在喷嘴的封闭位置，针弹簧室通过出口控制孔口连接至回流通道， 并且因为入口控制孔口和供应通道之间的未对准而从入口控制孔口断 开，以致针弹簧室内的压力等于回流端口压力。通过针复位弹簧的预 加载荷和针差动面积(由针引导装置直径和针座直径限定)的适当组 合，将针阀的开启压力设置成低于提升阀的开启压力。当对于喷射过 程将开始的第一阶段入口端口内的压力升高时，针阀开启，允许燃料 通过提升头内较小的喷射孔口喷射。当要求高速喷射时，入口端口内的压力进一步增加并且高于提升 阀的开启压力，提升阀随后向下移动，并且开启位于提升头及其座之 间的大流通区域，允许燃料从提升头压力室进入燃烧室，因此开始喷 射的第二阶段。在提升阀的此向下运动期间，出口控制孔口变得与回 流通道或槽的边缘重叠，关闭从针弹簧室至回流端口的流动通道。提 升阀的进一步开启使入口控制孔口与供应通道对准，以致加压燃料流 入针弹簧室，且辅助针复位弹簧关闭针阀。因此，当开启提升阀时， 针阀可以快速关闭。为了结束喷射，入口端口内的压力降低至低于可以克服提升阀复 位弹簧的作用力和燃烧室内的背压的作用而保持提升阀开启的水平。 提升阀随后向上移动并且关闭，同时，针阀由于针复位弹簧的作用力 保持关闭。通过此装置，提供了具有两级喷嘴的燃料喷射系统，其允许发动 机的怠速和低负载运行所需的小量燃料供给的精确控制，能实现喷射 的高效速率控制和实现大量燃料喷射的高速率，同时，确保低泄漏和 相对简单的结构。此外，系统实现喷射的快速终止。一方面，喷射孔口的数量、方向和总流通区域可以独立地优化， 另一方面，提升阀喷嘴的设置也可以独立地优化，以确保不同的发动
机运行条件下的最佳燃料分布和喷射速率，典型的运行条件是与高负 载工况相反的低负载、低速工况。通过控制喷嘴的入口端口内的燃料 压力，选择开启的针阀或提升阀，以及它们的开启持续时间，这可以 通过多种方式来实现，该多种方式在现有技术中是公知的，并且，在 说明书的后续部分将对其进行更详细的描述。


下面将参照附图以非限制性的方式对本发明进行进一步的描述， 附图中-图1和2是根据本发明的燃料喷射系统的优选实施例的示意图， 其示出了不同的运行阶段，以及图3和4是本发明的两个可选实施例的示意图。
具体实施方式
在优选实施例中，根据本发明的燃料喷射系统包括燃料箱1、进给泵2及附件(未示出)、传统的隔离阀3、包括高压泵5的可变压力 源4、多个喷射器与其连接的共轨6，和发动机管理系统(EMS) 7。 液压操作阀8连接在共轨6和喷嘴10的入口 9之间，液压操作阀8的 入口连接至共轨6。优选地，液压操作阀具有精密配合的芯柱，并且形 成出口室11和控制室12，并且，优选地，其通过弹性装置13偏压朝 向其封闭位置。阀8的控制室12可以通过三通控制阀14连接至共轨6 或回流管15，这取决于来自EMS7的命令。液压操作阀8的出口通过 差压阀16连接至喷嘴10的入口 9。喷嘴10的回流通道17通过另一个 差压阀18连接至回流管15。优选地，发动机的其他喷射器的喷嘴回流 通道通过如图所示的相同的阀18连接至回流管。通过EMS7控制的溢 流阀19连接在液压操作阀8的出口和回流管15之间。差压阀16、 18结构设置成这样，g卩，当阀内的压力在某种程度上 稍低于系统内的进给压力或位于所述压力之上时， 一旦其开启，阀的 暴露于燃料压力下的区域是足够大以克服阀的复位弹簧的作用力而保 持阀开启。当发动机停止并且进给压力低于预定值时，差压阀关闭， 且阀的暴露于阀的上游压力下的面积变得较小，以致需要一个高于进 给压力的压力来再次开启阀16。这样结构的阀已公知于现有技术中，并且例如公开于美国专利US 6,189，517Bl中。喷嘴10具有本体20，该本体具有压力室21，该压力室21连接至 入口端口9，提升阀22安装在本体内。提升阀具有提升头23，并且通 过提升阀复位弹簧24偏置朝向其封闭位置，其中，提升头紧靠形成在 喷嘴10上的提升阀座25，且关闭位于它们之间的流通区域，通过所述 流通区域，加压燃料可以从喷嘴10从压力室21中喷射出来，且进入 发动机的燃烧室(未示出)。提升阀复位弹簧24作用在弹簧罩26上， 所述弹簧罩26安装在提升阀上，并且，提升阀复位弹簧24安装在提 升阀复位弹簧室27内，所述提升阀复位弹簧室27通过开口 27a连接至 入口端口 9。燃料系统被设计成这样，S卩，提升阀的包含在提升阀座 25的直径范围内的区域暴露于入口端口 9内的压力下，所述压力当上 升至通过阀座直径、提升阀复位弹簧的预加载荷以及发动机燃烧室的 背压限定的预定值时，通过克服提升阀复位弹簧和燃烧室内的压力的 作用力朝向发动机的燃烧室移动提升阀而开启喷嘴。提升阀22中设置有孔28，其通过通道28a连通至压力室21，所 述孔28自阀的顶部轴向地延伸，且终止于提升阀底部内的至少一个喷 射孔口 29，喷射孔口向外通向发动机的燃烧室。针阀30安装在此孔内， 利用位于其上部的圆筒形引导装置31，该针阀与孔28形成精度匹配的 滑动配合。针阀30还具有形成在其底部上的座32，所述座32能够与 孔的底部接合，以关闭位于位于孔28和喷射孔口 29之间的流体流通。 限制在针阀座32和针引导装置31之间的孔的空间总是连接至喷嘴的 压力室21。安装在提升阀的顶部处的弹簧罩26、针阀的引导装置31 和孔28形成针弹簧室33，针复位弹簧34安装在该针弹簧室内，所述 针复位弹簧偏压针30以关闭位于孔28和喷射孔口 29之间的流体连通。 针复位弹簧34和提升阀复位弹簧24的加载能够以公知的方式通过选 择安装在例如提升头和弹簧罩26之间的相应的垫环或垫片(未示出)的适当的厚度进行调节。在使用时，弹簧罩26不允许在针弹簧室33 和提升阀弹簧室27之间的流体连通。提升阔22和喷嘴本体20形成精密配合的提升阀引导装置35，其 中提升阀可以上下滑动以关闭和开启喷嘴。回流通道17，直接地或经 由环形回流槽36通向提升阀引导装置。用于将针弹簧室33连接至回 流通道17的出口控制孔口 37设置在提升阀22内，以致针阀和提升阀 的位置可以控制此出口控制孔口的流通区域。同样地，在喷嘴本体中 存在供应通道38，其连接至入口端口 9，且另一方面，其或者直接地 或者经由环形供应槽39通向提升阀引导装置。用于将针弹簧室33连 接至供应通道38的入口控制孔口 40设置在提升阀内，以致提升阀的 位置可以控制此入口控制孔口的流通区域。提升阀引导装置35内的间 隙足够小以使沿着引导装置的加压燃料的泄漏最小化，并且当控制孔 口 37、 40与喷嘴本体内的通道17、 38或环形槽36、 39的边缘重叠时 确保控制孔口 37、 40内的流量的必要的减小。为了将需要喷射的燃料从入口端口 9和压力室21向下输送至提升 头23，可以单独或同时地采用若干现有技术中公知的方式。图1中示 意性地示出的一个实例使用提升头22的下部的收敛部分。实际上，例 如，接近于提升头的引导部分可以要求具有纵向沟槽，所述纵向沟槽 形成在其外围用于燃料的流通，但是，为简单起见，在本发明的说明 书省去了对其的描述。参照图1，根据本发明的燃料喷射系统如下运行在发动机运转 但没有喷射的状态中，隔离阀3开启，在进给泵2的下游和回流管15 内存在进给压力；高压泵将燃料压力增加至特定值，并且在共轨6内 维持所述特定值。阀14和19没有在EMS7的作用下运行。三通控制 阀14，在其关闭位置，将共轨6连接至液压操作阀8的控制室12。来 自共轨的压力，与弹性装置13的作用力结合，将阀8保持在其封闭位
置。溢流阀19开启，将液压操作阀8的出口连接至回流管15。差压阀16、 18开启，并且喷嘴10内的压力等于回流管15内的压力。通过针 复位弹簧34以及提升阀复位弹簧24和作用于提升头23上的背压的组 合作用力，喷嘴10被关闭。在针弹簧室33和回流通道17之间，存在 通过出口控制孔口 37的流体连接。在如图1所示的提升头22的封闭 位置，入口控制孔口 40偏离供应通道38—定距离"L",以致在针弹簧 室33和喷嘴的入口端口 9之间不存在直接的流体连通。为了开始喷射，EMS施加控制电流至控制阀14，所述控制阀14 将液压操作阀8的控制室12与共轨6断开，并且将控制室12连接至 回流管15。控制室12内的压力下降，并且允许从出口室11作用于阀 8上的共轨压力克服弹性装置13的作用力开启阀8。大约同时，EMS 关闭溢流阀19，从而当液压操作阀8开启时，燃料不能进入回流管15。 连接阀8的出口室11和喷嘴入口 9的管路内的燃料压力升高，并且在 达到针阀开启压力时向上移动针阀30，开启从压力室21到喷射孔口 29的流动通道，因此开始喷射。在向上运动期间，针30将燃料自针弹 簧室33通过出口孔口 37向外排出至回流通道17。针引导装置31的顶 部边缘41和出口控制孔口 37之间的相对位置可以被设置成这样，艮卩， 随着针30被升高，边缘41关闭针弹簧室33和出口控制孔口 37之间 的连接。当入口端口 9内的压力进一步增加并且超过提升阀开启压力时， 提升阀22开始向下移动，开启提升头23和座25之间的流动通道，当 提升头和其座之间的开启区域快速增加时开始以较高的速率将燃料喷 射进入燃烧室。当提升阔22向下移动时，提升阀22关闭出口控制孔 口 37和回流通道17之间的流体连通，并且开启从入口端口 9经供应 通道38和入口控制孔口 40到针弹簧室33的连接。优选地，完全关闭 出口控制孔口 37和回流通道17之间的流通区域所需要的提升阀的升 程等于或小于距离"L"，所述距离"L"在图1中示出且表示开启供应 通道38和孔口 40之间的流通区域所需的升程。通过此方法，提升阀22的开启增加针弹簧室33的压力，其又辅助针复位弹簧34快速地关 闭针阀30。针阀30关闭时，只要入口端口 9内的压力高至足以保持提 升阀开启，那么就可经过提升头23开启的区域形成主喷射。图2示出 了燃料喷射系统的此运行状态。为了终止喷射，EMS使控制阀14停止，该控制阀14随后断开控 制室12与回流管15的连接，并将控制室12再次连接回至共轨。控制 室12内的压力升高，并且，与弹性装置13 —起促使阀8向下朝向封 闭位置移动。在阀8的关闭时间以及其流通区域相应减少的期间，燃 料持续地从开启的喷嘴喷射，并且喷嘴内的压力下降。当提升阀仍然 处于其如图2所示的全开位置时，针弹簧室33内的压力实际上等于压 力室21内的压力，并且针阀通过弹簧34被保持关闭。喷嘴压力的进 一步下降时，提升阀开始向上移动以关闭喷嘴，同时利用其低的压力， 将针弹簧室33从入口端口 9切换至回流通道17。当喷嘴10内的压力 下降缓慢时，这可能导致针阔30的二次开启。为防止针阀这样的二次 开启，EMS可以不运行，并且在液压操作阀8关闭后迅速地开启溢流 阀19。这样快速地减小喷嘴中的压力，且系统回到其如图1所示的初 始位置。当要求具有快速的初始逐步增加的喷射速率和较高的平均喷射速 率的喷射时，例如，通过将共轨压力设置成较高并通过单个连续的控 制脉冲致动液压操作阀，入口端口 9内的压力可以被控制成快速增加。 为了在喷射开始时实现更快速的压力增加，溢流阀19可以在控制阀14 运行开始后延迟一定时间再关闭，因此，喷射将以液压操作阀8的更 高行程开始。当在发生高速率喷射之前需要具有低速率的较长时间的燃料喷射 时，EMS可以在其开始运行以起动喷射之后立即简单地使控制阀14停 止运行。然后，液压操作阀8可以变成仅仅部分的初次开启然后再次 关闭一个短的时期，延迟喷嘴内的压力增加，以致只有针阀30保持开
启，确保了低喷射速率。在其它情况下，当根本不需要高速率喷射时， 比如处于怠速状态或极低负载状态时，可以通过将共轨6内的压力设 置成不超过提升阀22的开启压力的较低水平来选择仅仅针阀的运行。 由于通过针阀开启较小的流通区域，因此可以在较高的压力下且高精 度地喷射足够小的喷射量。因此，与现有技术的系统相比，本发明提 供了更佳的调节比和显著提高的速率控制能力。当发动机停止时，例如通过致动控制阀14同时保持溢流阀19开 启，可以将共轨内的压力降低至油箱压力，然后隔离阀3可以关闭。 如果在隔离阀下游存在从系统的任何燃料泄漏，则这将导致差压阀16、 18内的压力下降，所述差压阀16、 18随后自动关闭，且因此限制了可 以通过关闭的喷嘴泄漏进入发动机的燃料量。这是因为在此情况下， 阀16、 18将较大容积的共轨和可能包含任何残余压力的附件与喷嘴隔 离开来。在图3中，示出了本发明的一个可选的实施例，除了提升阀的下 部结构以外，其在总体上与先前描述的实施例相同。在此可选的实施 例中，来自压缩室21的燃料经由喷孔42被输送至从孔28内侧的提升 阀座区域。提升头在其下部中具有圆筒形的底部引导部分43，所述底 部引导部分与喷嘴本体紧密配合且在提升阀开启期间仅仅允许可以忽 略不计的量的燃料沿着引导装置的间隙通过。与引导部分43中的间隙 相比，底部引导部分的紧邻于提升头的部分44具有增加的间隙，并且， 喷孔42在此间隙部分44上至少部分地开启。喷孔42被如此定向，使 得当提升阀向下移动足够远的距离时，至少通过喷孔的高度，从中喷 射出的燃料射流可以在不与喷嘴本体和提升头碰撞的情况下传播进入 发动机燃烧室。在本发明的此实施例中，因为提升阀22的较大行程受 到喷孔42的流通区域的限制，所以提升阀22的较大行程可以被设置 而不会过度增加提升阀喷嘴的总流通区域。提升阀喷嘴内过大的流通 区域可能导致喷嘴的上游的液压节流装置中不希望的高压损失，因此， 过低的喷射燃料压力将导致发动机的燃烧室中不良的燃料分布。提升
阀22的大行程可能是一个优点，这是因为通过这些控制孔口的相对位 置上的较宽的公差范围，利用它们相应的控制边缘，该提升阀22的大行程允许更易于控制入口和出口控制孔口 37和38的流通区域。以由 喷孔42形成的独特的射流而不是以通常的提升阀喷嘴所特有的连续、 锥形的液流来喷射燃料对于某些类型的燃烧系统来说是有利的。间隙 部分44的设置有助于减轻可能的提升阀引导装置的污染问题。图4示出了本发明另一个可选的实施例，其中喷嘴IO的回流通道 17连接至输送空间45，而不是连接至回流管15。根据此实施例的燃料 喷射系统的运行方式与先前描述的其他实施例相同，但是，在针阀开 启期间，来自针阀弹簧室33的燃料排出至此输送空间45，使得其内的 压力升高，随后，提升阀22的开启锁定此压力升高，直到提升阀再次 关闭喷嘴。在提升阀关闭之前以及在提升阀关闭期间，喷嘴内的压力 以及因此针弹簧室33内的压力降低，如前所述，直到提升阀达到关闭 针弹簧室和供应通道38之间的连接的位置。提升阀朝向其封闭位置的 进一步移动开启回流通道17和出口控制孔口 37之间的连接，所述出 口控制孔口 37连通至针弹簧室。这使得存储在输送空间45内的压力 被泄放至针弹簧室33内，这有助于在提升阀关闭的最后阶段中保持针 阀关闭。在连续的喷射之间的较长的时间段期间，喷射结束后残存在 输送空间和针弹簧室内的任何残余压力通过引导装置31、 35内的间隙 释放。因此，如先前描述的实施例中一样，输送空间45的设置以及将 回流通道17连接至此输送空间而不是将其连接至回流管15可以抑制 通过针阀30的不希望的二次喷射，并且，此外，通过省去喷嘴至回流 管15之间的额外连接以及省去那种情况下需要的差压阀18，简化了燃 料喷射系统的设计。本发明并不限制于上述实施例，而且，若干修改可能处于所附权 利要求的范围之内。例如，回流通道17的容积可以被设计得足够大以 充当输送空间，以致不再需要单独的输送空间45。可选地，针弹簧室 33本身可以制造得足够大，以在针30开启期间吸收由针30排出的燃
料量，以致在此室内的压力升高不会阻止针30开启，省去了对出口控制孔口37的需求。复位弹簧24、 34可以由其他适当的弹性装置代替。 阀8、 14、 19、 16、 18可以并入喷射器(一个或多个)内，或者置于 它处并通过管路与喷射器相连。
权利要求
1. 一种用于内燃发动机的燃料喷射系统，用于通过单个喷嘴(10)提供包括第一阶段和第二阶段的喷射过程，所述单个喷嘴(10)通过其入口端口(9)连接至可变燃料压力源(4)，所述喷嘴包括用于执行喷射的所述第一阶段的针阀(30)和用于执行喷射的所述第二阶段的提升阀(22)，所述燃料喷射系统特征在于能够通过控制所述入口端口(9)内的燃料压力来选择喷射的所述第一阶段和喷射的所述第二阶段，所述入口端口(9)由所述针阀(30)和所述提升阀(22)共用。
2. 根据权利要求l所述的燃料喷射系统，其特征在于所述提升 阀具有提升头(23)和提升头复位弹性装置(24)，所述提升头复位弹 性装置(24)通过使所述提升头(23)紧靠形成在所述喷嘴(10)上 的提升阀座(25)来偏压所述提升阀以关闭所述喷嘴，其中，所述提升阀(22)的包含在所述提升阀座(25)的直径范围内的区域暴露于所述入口 端口 (9)内的压力下，以致所述入口端口内的较高压力能够克服所述 提升头复位弹性装置(24)的作用力以及所述喷嘴外部的压力的作用 力，并开启所述提升阀以将燃料喷射进入所述发动机。
3. 根据权利要求2所述的燃料喷射系统，其特征在于所述提升 阀(22)具有孔(28)，所述孔(28)连接至所述入口端口 (9)，并在 邻近所述提升头(23)的端部处终止于至少一个喷射孔口 (29)，所述 至少一个喷射孔口 (29)将所述孔(28)连接至所述发动机燃烧室； 并且，所述针阀(30)安装在所述孔(28)内，并且通过精密配合的 针引导装置(31)可滑动地与所述孔接合，所述针阀(30)形成座(32)， 其直径小于所述引导装置(31)的直径，所述针阀(30)能够与所述 孔(28)接合以关闭位于所述孔和所述喷射孔口 (29)之间的流体连 通，所述针引导装置(31)形成针弹簧室(33)，在所述针弹簧室(33) 内安装有针复位弹性装置(34)，以作用在所述提升阀(22)和所述针 阀(30)上，从而偏压所述针阀以关闭位于所述孔(28)和所述喷射孔口 (29)之间的流体连通，其中，选择所述针复位弹性装置(34) 的作用力和由所述针引导装置(31)的直径与所述针座(32)的直径 所包围的面积，使得所述入口端口 (9)内的较高压力能够克服所述针 复位弹性装置(34)的作用力并开启所述针阀(30)，以通过所述喷射 孔口 (29)将燃料从所述孔(28)喷射进入所述发动机。
4. 根据权利要求3所述的燃料喷射系统，其特征在于选择所述 提升头复位弹性装置(24)和所述针复位弹性装置(34)的作用力以 及所述针引导装置(31)、所述针阀座(32)和所述提升阔座(25)的直 径，使得在所述喷嘴外的媒介的给定压力下，所述入口端口 (9)内的 开启所述提升阀所需的燃料压力高于所述入口端口内的开启所述针阀 所需的压力。
5. 根据权利要求3或4所述的燃料喷射系统，其特征在于所述 喷嘴(10)包括回流通道(17)，其中，所述针弹簧室(33)通过出口 控制孔口 (37)连接至所述回流通道(17)。
6. 根据权利要求5所述的燃料喷射系统，其特征在于；所述喷嘴 (10)和所述提升阀(22)被设计成通过精密配合的提升阀引导装置 (35)滑动地接合，并且所述回流通道(17)被设置成通向所述提升阀引导装置(35)，其中，所述提升阀(22)能够取决于其轴向位置来 关闭所述出口控制孔口 (37)和所述回流通道(17)之间的流体连通。
7. 根据权利要求5或6所述的燃料喷射系统，其特征在于所述 针阀(30)的边缘(41)能够取决于所述针闽(30)的轴向位置来关 闭所述针弹簧室(33)和所述出口控制孔口 (37)之间的流体连通。
8. 根据权利要求3 — 7中任一项所述的燃料喷射系统，其特征在 于取决于所述提升阀(22)的轴向位置，所述针弹簧室(33)和所 述入口端口 (9)之间的连通开启或关闭。
9. 根据权利要求8所述的燃料喷射系统，其特征在于在所述提升阀(22)处于关闭位置期间，当其提升头(23)紧靠所述提升阀座(25) 时，所述针弹簧室(33)通过所述出口控制孔口 (37)连接至所述回 流通道(17)，并且与所述入口端口 (9)断开。
10. 根据权利要求9所述的燃料喷射系统，其特征在于将所述 针弹簧室(33)液压地连接至所述入口端口 (9)所需的所述提升阀(22) 的开启行程至少与液压地断开所述出口控制孔口 (37)和所述回流通 道(17)所需的所述提升阀的开启行程一样长。
11. 根据权利要求3—10中任一项所述的燃料喷射系统，其特征 在于沿着所述引导部分(43)的整个外围，存在底部引导部分(43)， 其在所述提升阀(22)和所述喷嘴本体(20)之间具有精密配合的间隙， 其中，通过至少一个喷孔(42)，将通过所述提升头(23)和所述提升 阀座(25)之间的区域喷射出的燃料从所述孔(28)输送出来。
12. 根据权利要求ll所述的燃料喷射系统，其特征在于存在间 隙部分(44)，所述间隙部分(44)邻近所述提升头(23)并且与所述 喷嘴本体(20)的间隙大于所述底部引导部分(43)内的间隙，其中，通 过向外通向间隙部分(44)的至少一个喷孔(42)，将通过所述提升头(23)和所述提升阀座(25)之间的区域喷射的燃料从所述孔(28)输送 出来。
13. 根据权利要求5—12中任一项所述的燃料喷射系统，其特征 在于所述回流通道(17)连接至输送空间(45)。
14. 根据权利要求5—12中任一项所述的燃料喷射系统，其特征在 于存在回流管(15)，并且所述回流通道(17)连接至所述回流管(15)。
15. 根据权利要求14所述的燃料喷射系统，其特征在于液压差动阀(18)安装在所述回流通道(17)和所述回流管(15)之间，所述阀 (18)被设计成使得当所述阀(18)内的压力低于表征运转发动机的 进给压力时所述阀(18)关闭，并且，当所述阀(18)内的压力处于 或大于表征运转发动机的进给压力时所述阀(18)开启。
16. 根据权利要求15所述的燃料喷射系统，其特征在于多个喷 射器通过它们的回流通道(17)连接至单个液压差动阀(18)。
全文摘要
本发明涉及用于内燃发动机的燃料喷射系统，用于通过单个喷嘴(10)提供包括第一阶段和第二阶段的喷射过程。喷嘴通过其入口端口(9)连接至可变燃料压力源(4)，并且，喷嘴包括用于执行喷射的第一阶段的针阀(30)和用于执行喷射的第二阶段的提升阀(22)。喷射的第一阶段和第二阶段可以通过控制入口端口(9)内的燃料压力来选择，所述入口端口(9)由针阀(30)和提升阀(22)共用。
文档编号F02M45/08GK101400885SQ200680053795
公开日2009年4月1日 申请日期2006年3月10日 优先权日2006年3月10日
发明者塞尔吉·尤达诺夫 申请人:沃尔沃拉斯特瓦格纳公司