[发明专利]具有减震器体积的燃料喷射器以及用于控制压力过调的方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及用于减少发动机用的燃料喷射器内的压力振荡的系统和方法。更具体地是，喷嘴室内的燃料体积以及导入喷嘴室内的高压燃料管的至少一部分被用作减少压力过调、压力振荡和被称为“水锤”现象的效果的减震器。

背景技术

在许多燃料喷射器中，单个弹簧偏置的针式止回阀被用来打开和闭合喷嘴出口。针通常包括至少一个被燃料压力作用的液压表面。压缩弹簧被定位成将针朝向其闭合位置偏置。当燃料压力升高到足以克服弹簧的压力以上时，针提升以打开喷嘴出口从而开始喷射事件。各个喷射事件在燃料压力下降到抵抗弹簧的偏置作用保持针打开所必需的压力以下时结束。当此发生时，弹簧将针向下推向其闭合位置以结束喷射事件。

对简单的弹簧偏置的针的公知的改进是截留体积喷嘴。在典型的使用截留体积喷嘴的燃料喷射器中，压缩偏置弹簧和针的一端被定位在封闭的体积空间内。在喷射事件期间，高压燃料将针的外引导表面向上移向截留体积内。针向截留体积内的位移压缩截留体积内的燃料。这两个动作将截留体积内的压力提高到相对高的压力，有时候超过20MPa。截留体积的目的是为了增加针在喷射事件结束时运动到其闭合位置的速度。本领域技术人员充分地意识到，在大多数情况下希望尽可能快地结束喷射事件，以便减少不希望的噪声并改善发动机的排放。截留体积喷嘴通过在喷射事件结束时不仅由偏置弹簧的力而且由作用在针的一端上的截留体积内的流体压力所引起的液压力将针推向其闭合位置而达到此目的。

船用发动机通常使用重质燃料油(HFO)，重质燃料油具有非常高的体积模量(在真空下为1200MPa；在200MPa下为3145MPa)。HFO的高体积模量可导致压力过调和压力振荡问题。具体地，在高压燃料喷射系统中，当通过喷嘴的喷射停止时，高压管件回路中的压力可以上升明显超过额定压力水平。压力增加是由于返回的HFO的冲量的突然变化而引起。由于其高体积模量，HFO的冲量的变化造成压力振荡。压力振荡通常称为“水锤”。水锤是不希望的，因为其在燃料喷射喷射器中引起的高压水平会缩短喷射器的运行寿命并促生喷射器故障。这种振荡也给控制多次喷射中输送的燃料的数量和正时造成困难。除了HFO外，诸如柴油和汽油的其他燃料产生水锤效应。

发明内容

在一个方面，公开了一种喷射预定体积的燃料的燃料喷射器。所述喷射器包括限定燃料入口和燃料通道的喷射器主体。喷射器主体可被连接到包括孔的喷嘴末端。针被至少部分地置于喷嘴末端内。针可在针堵塞孔的闭合位置和针至少部分地开启孔的打开位置之间移动。至少所述喷嘴末端和针限定喷嘴室。喷嘴室与燃料通道和孔连通。燃料通道和喷嘴室具有大于预定体积的组合体积。燃料通道和喷嘴室的组合体积起液体弹簧或减震器作用，以减少压力过调、压力振荡和水锤的影响。

在另一个方面，公开了一种配置成喷射预定体积的重质燃料油(HFO)的燃料喷射器。该燃料喷射器包括限定燃料入口和燃料通道的喷射器主体。该喷射器主体可被连接到包括孔的喷嘴末端。针至少部分地置于喷嘴末端内。针可在针堵塞孔的闭合位置和针至少部分地开启孔的打开位置之间移动。至少所述喷嘴末端和针限定喷嘴室。喷嘴室与燃料通道和孔连通。燃料通道和喷嘴室具有比预定喷射体积大大约15倍到大约30倍范围的组合体积。

还公开了用于减少燃料喷射系统中的压力过调的方法。该方法包括提供限定喷嘴室和燃料通道的喷射器主体。该喷射器主体可被连接到包括孔的喷嘴末端。该方法进一步包括提供至少部分地置于喷嘴主体内的针。针可在针堵塞孔的闭合位置和针至少部分地开启孔的打开位置之间移动。该方法进一步包括提供至少由喷嘴末端和针限定的喷嘴室。喷嘴室与燃料通道和孔连通。燃料通道和喷嘴室具有比预定喷射体积大大约10倍到大约30倍范围的组合体积。设置燃料通道和喷嘴室的组合体积具有液体弹簧或减震器效果，从而减少燃料喷射器的操作所引起的压力过调、压力振荡和水锤的影响。