[发明专利]具有增压燃料存储腔的燃料喷射器及操作具有该燃料喷射器的发动机的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求申请日为2008年7月15日的美国临时专利申请61/080,955、申请日为2008年10月1日的美国临时专利申请61/101,925以及申请日为2009年1月20日的美国临时专利申请61/145,874的优先权。

技术领域

本发明涉及燃料喷射器以及燃料喷射系统领域。

背景技术

燃料喷射器性能，特别是柴油机中的燃料喷射器性能，对发动机的整体性能、尤其是排放性能具有重要影响。其中，特别重要的是停止喷射燃料的速度。具体地，如果仅通过减小喷射压力来停止喷射燃料，则会由于增压器式燃料喷射器中的燃料和驱动流体的压缩性而难以快速地停止喷射，这会使得雾化作用减弱，从而导致排气管中未燃烧的燃料的水平无法接受。因此，目前已经提出多种类型的直接控制针阀而不是通过控制喷射压力来进行喷射控制。

此外，燃料喷射器，特别是柴油喷射器一直以来总是在增强喷射压力，目前喷射压力已能达到3000巴(45,000磅/平方英寸)。柴油具有每67巴(1000磅/平方英寸)约1％的压缩性，因此在所述喷射压力下，柴油已经被显著压缩。在增压器式燃料喷射器中，喷射是作为增压的结果而直接发生的，因此在增压时喷射开始，而在增压结束时喷射停止。从而，增压的燃料量设置为等于所需的最大喷射量，当然还要加上针阀室(needle chamber)、通往该针阀室的通道等的一些经常性燃料占用量。当发动机为部分功率设置时，所需的燃料喷射量远小于最大喷射量，但是仍然会压缩足量的燃料，然后减压，这会损失掉用于压缩未喷射的燃料所需的能量，在发动机低功率设置或空转时，该损失的能量可能是用于增压的大量能量的大部分。在具有直接控制针阀的燃料喷射器中，以下操作略显困难：进行增压，进而通过直接控制针阀进行喷射，然后再次通过直接控制针阀停止喷射，并进而减压以重新填充增压腔以便进行下一次循环。虽然该循环有点困难，但是增压能量的损失是不同的。

燃料喷射器采用直接控制针阀来控制供给到该燃料喷射器的燃料以喷射压力喷射，该种燃料喷射器也是公知的。由于燃料一旦被压缩，无论发动机的功率设置如何，其迟早会全部喷射，因此这些喷射系统更富效率。这些喷射系统的优点还在于，在每次喷射动作进行时不会使得燃料压力在所述针阀室内循环，因此有助于减少但不会消除导致喷射器喷头损坏的可能性。但是，这种喷射系统具有严重的缺点。除了具有管道(rail)处于喷射压力作用下的安全性问题以及相关的检测问题之外，其对发动机也具有严重的风险，该风险在于：如果喷头断裂，会形成从高压管道到所述燃烧室的直接的连续流动路径，这会造成带来灾难后果的发动机的液压卡紧。

附图说明

图1是根据本发明的燃料喷射器的剖视图；

图2是位于所述燃料喷射器下部的高压燃料存储腔的示意图；

图3是一种可选实施方式的剖视图。

具体实施方式

在以下的描述中，术语“喷射动作”指的是一个完整的喷射动作，其可以包括辅助动作，作为一个示例，例如主喷射之前的预喷射，所述主喷射可以是单独的主喷射，或者是一系列较小的喷射。喷射动作可以在一个燃烧循环(工作冲程)结束之后的任何时刻开始，并且将在下一个燃烧循环(工作冲程)结束之前结束。因此，在二冲程或二循环模式的发动机工作中，发动机曲轴每旋转一周(曲轴每旋转360°)的过程中将发生连续的喷射动作，而在四冲程或四循环模式的发动机工作中，发动机曲轴每旋转两周(曲轴每旋转720°)的过程中将发生连续的喷射动作。

首先参照图1，图1显示根据本发明一种实施方式的喷射器的剖面。所述喷射器包括针20，该针20通过弹簧22通常保持在关闭位置，所述弹簧22作用在元件24上，而元件24推压针20的顶部。所述喷射器为具有增压器活塞26的增压器式喷射器，所述增压器活塞26由低压驱动流体驱动而作用在柱塞28顶部，在喷射动作之间通过螺旋弹簧30和经由单向阀(未显示)的燃料进口压力而使得所述增压器活塞26和柱塞28返回到其未受驱动的位置。所述喷射器的顶部为一个单独的电磁驱动的三通滑阀，该电磁驱动的三通滑阀一般标示为数字32并带有复位弹簧34，当处于第一位置时，该电磁驱动的三通滑阀使得驱动流体通过开口36与所述增压器活塞26上方的区域连通，或者可选择地，当处于第二位置时，该电磁驱动的三通滑阀使得增压器活塞26上方的区域与出口38连通。