[发明专利]具有速率整形性能的单流体喷射器

说明书

技术领域

本发明一般地涉及单流体燃料喷射系统(single fluid fuel injectionsystem)，更特别地涉及具有速率整形/速率(廓形)控制(rate shaping)性能的这种燃料喷射系统。

背景技术

工程师们已经意识到，可通过在控制喷射正时、流动速率、喷射量、喷射速率形状、喷射结束的特征以及现有技术中公知的其它因素方面具有最大的灵活性的燃料喷射系统，在发动机的操作范围内降低不希望的发动机排放，如NOx、颗粒和未燃烧的碳氢化合物。对最大灵活性的期望通常通过对管理与燃料喷射系统部件相关的成本和可制造性的需要、对可靠的系统的需要、对降低系统中各燃料喷射器之间的性能差异的期望以及现有技术中公知的其它因素来调整。最初通过向燃料喷射器中引入电致动器来得到与发动机曲柄转角不相关的、关于喷射正时和喷射量的某种阈值控制性能，从而处理这些问题。对于共轨燃料喷射系统的情况，这种阈值控制通常通过包括可电子控制的吸入阀或可电子控制的直接控制针阀来实现。对于前一种情况，通过经由电致动器开启和关闭吸入阀，从而使燃料喷射器的喷嘴腔接通和切断与高压燃料轨的流体连接。在某些情况下，吸入阀直接连接到电致动器，如螺线管，而在其它情况下，吸入阀是先导作用(pilotoperated)的。在其它的共轨燃料喷射系统中，喷嘴腔一直保持高压轨道流体地连接，但是通过释放直接控制针阀的关闭液压表面/用于关闭的液压表面上的压力来使喷嘴开启和关闭。尽管这些共轨燃料喷射系统具有很多所需要的方面，但使喷射特征的灵活性最大化的能力仍是难于发现的。

在由Augustin的美国专利5,984,200公开的一个示例的共轨燃料喷射器中，先导作用式吸入阀应当包括允许燃料喷射器对于喷射过程的初期提供较慢的喷射率以便产生在本领域中通常称作坡形(ramp-shaped)喷射过程的喷射过程的特征。虽然在某些发动机工作条件下，发现坡形喷射过程确实在降低不需要的排放方面是有效的，但其它的发动机工作条件经常要求不同的喷射特征以便有效地降低不需要的排放。在这些其它的需要的喷射特征中有分段喷射、产生方形前端喷射速率形状的能力、以及突然结束喷射过程的能力。因此，已发现很难生产出具有扩展的性能范围的共轨燃料喷射器。

本发明的目的在于克服前述问题中的一个或多个。

发明内容

一方面，一种燃料喷射器包括具有燃料供给通路、燃料排出通路、喷嘴通路、吸入控制腔和针阀控制腔的喷射器主体。一控制阀安装到喷射器主体上并且包括一可操作地连接到一电致动器的控制阀部件。所述控制阀部件可在第一位置与第二位置之间移动。一吸入阀部件设置在所述喷射器主体中并且可在燃料供给通路与喷嘴通路接通的第一位置与燃料供给通路与所述喷嘴通路切断的第二位置之间移动。吸入阀部件包括暴露于吸入控制腔中的流体压力下的控制表面。直接控制针阀包括具有暴露于针阀控制腔中的流体压力下的关闭液压表面的部件。

另一方面，喷射燃料的方法包括通过使吸入阀部件从第一位置移动到第二位置来使燃料供给通路与喷嘴通路接通的步骤。释放直接控制针阀的部件的关闭液压表面上的压力。所述接通和释放步骤至少部分通过使控制阀部件从第一位置移动到第二位置来实现。通过给电致动器通电来移动控制阀部件。

附图说明

图1是具有根据本发明的燃料喷射系统的发动机的示意图；

图2是图1的燃料系统的燃料喷射器的部分剖开的侧视图；

图3是根据本发明的吸入阀的示意图；

图4是根据本发明的另一方面的燃料喷射器的部分剖开的侧视图；

图5A是根据本发明的示例性方形喷射过程的控制阀部件的位置相对于时间的图；

图5B是图5A的喷射过程的吸入阀部件的位置相对于时间的图；

图5C是图5A和B的燃料喷射过程的针阀部件的位置相对于时间的图；

图5D是图5A-C的燃料喷射过程的喷射流速率相对于时间的图；

图6A是根据本发明的分段喷射过程的控制阀部件的位置相对于时间的图；

图6B是图6A的分段喷射过程的吸入阀部件的位置相对于时间的图；

图6C是图6A和B的分段喷射过程的针阀部件的位置相对于时间的图；

图6D是图6A-C的分段喷射过程的喷射流速率相对于时间的图；

图7A是根据本发明的另一方面的多次喷射过程的控制阀部件的位置相对于时间的图；

图7B是图7A的喷射过程的吸入阀部件的位置相对于时间的图；

图7C是图7A和B的喷射过程和针阀部件的位置相对于时间的图；

图7D是图7A-C的多次喷射过程的喷射流速率相对于时间的图；