具有后端速率整形能力的流体喷射器制造技术

本发明专利技术公开一种具有后端速率整形能力的流体喷射器。具体地，一种共轨单流体喷射系统，包括在喷射事件的前端和后端都具有斜坡形喷射曲线的燃料喷射器。这通过在燃料喷射器的止回控制室内包括位置固定的止回速度控制装置来实现。该止回速度控制装置通过限制流入和流出止回控制室的燃料来控制止回的速度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术整体涉及单流体燃料喷射系统，更特别地，涉及具有速率整形能力的燃料喷射系统。
技术介绍
发动机(包括柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机、以及本领域内已知的其它发动机)排出与燃烧相关成分的复杂混合物。所述成分可为气体和固体材料，包括氮氧化物(NOx)和颗粒物质。由于对环境的日益关注，废气排放标准变更越来越严格，从发动机排放的NOx和颗粒物质的量可依赖于发动机的类型、发动机的大小和/或发动机的级别来调节。工程师已经认识到，通过使燃料喷射系统在控制喷射正时、流率、喷射量、喷射率形状、喷射结束特性以及本领域内已知的其它因素中具有最大的灵活性，可在整个发动机操作范围内降低不期望的发动机排放，例如NOx、颗粒物质和未燃碳氢化合物。管理与燃料喷射系统部件和可制造性相关的成本的需求、耐用系统的需求、减小系统中燃料喷射器之间性能差异的期望、以及本领域内已知的其它因素往往会影响对最大灵活性的期望。这些问题起初是通过在燃料喷射器内引入电致动器以便独立于发动机曲轴角度在喷射正时和量上获得某些阈值可控制性来解决。就共轨燃料喷射系统来说，该阈值控制一般通过包括电子控制进入阀或电子控制直接控制针阀来实现。在前面的情况中，燃料喷射器的喷嘴室通过由电致动器打开和关闭进入阀来打开和关闭与高压燃料轨的流体连接。在某些情形下，进入阀直接联接至电致动器，例如螺线管，在其它情形下，进入阀为液控的。在其它共轨燃料喷射系统中，喷嘴室保持总是流体地连接至高压轨，但是喷嘴通过减轻直接控制针阀的封闭液压表面上的压力而被打开和关闭。尽管这些共轨燃料喷射系统具有许多期望的方面，但是最大化喷射特性的灵活性的能力仍难以实现。在Augustin的美国专利No. 5，984，200所公开的一个共轨燃料喷射器例子中，液控进入阀据称包括允许燃料喷射器接近喷射事件开始时提供较慢喷射率的特征，以产生本领域内一般称作的斜坡形喷射事件。尽管斜坡形喷射事件证明在某些发动机操作情形下可有效降低不期望的排放是真实的，但是其它发动机操作情形常常需要不同的喷射特性，以有效降低不期望的排放。其中，这些其它期望喷射特性为多次喷射、产生方形前端喷射率形状的能力、以及突然结束喷射事件的能力。因此，已经证明制造具有扩展范围能力的共轨燃料喷射器是疑难的。所公开的具有速率整形能力的燃料喷射器针对克服上述一个或多个问题。
技术实现思路
一方面，一种燃料喷射器，包括喷射器本体，该喷射器本体限定高压入口、喷嘴供给通道、止回控制室、止回控制管路、低压排出道和至少一个喷嘴出口。所述燃料喷射器还包括止回速度控制装置，其固定地定位于所述止回控制室内，并且具有上碗、下碗和通过所述下碗的至少一个孔口。还包括控制阀组件，其具有构造成有选择地允许从所述上碗和止回控制管路到所述低压排出道的流体连通的阀构件。所述燃料喷射器还包括止回针，其在所述喷射器本体中可在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置，所述止回针阻挡所述至少一个喷嘴出口，在所述第二位置，所述止回针至少部分地打开所述至少一个喷嘴出口。所述止回针还包括暴露于所述喷嘴供给通道的流体压力的至少一个开放液压表面和暴露于第一止回控制室的流体压力的至少一个封闭液压表面。另一方面，一种在喷射事件期间控制止回针的关闭速度的方法，所述方法包括如下步骤通过将流体从止回控制室排到低压排出道来将止回针从第一位置运动到第二位置，其中在所述第一位置，所述止回针阻挡至少一个喷嘴出口，在所述第二位置，所述止回针至少部分地开启所述至少一个喷嘴出口。还包括如下步骤通过阻止所述止回控制室与所述低压排出道之间的流体连通，并使用流体填充所述止回控制室来将所述止 回针从所述第二位置运动到所述第一位置。还包括如下步骤当所述止回针从所述第二位置运动到所述第一位置时，通过使用止回速度控制装置限制流体填充所述止回控制室来限制所述止回针的速度，其中所述止回速度控制装置固定地定位于所述止回控制室内，并且具有上碗、下碗和通过所述下碗的至少一个孔口。再一方面,一种内燃机，包括发动机壳体，该发动机壳体限定多个发动机气缸，并且包括多个活塞，每个活塞都可在相应的一个发动机气缸中运动。燃料系统包括多个燃料喷射器，每个燃料喷射器都与所述多个发动机气缸中的一个相联，每个燃料喷射器都包括具有上表面和下表面的腔，并且包括具有上表面和下表面以及位于其中的孔口的止回速度控制装置。所述止回速度控制装置的上表面与所述腔的上表面之间的空间限定了第一止回控制室，并且所述止回速度控制装置的下表面与所述腔的下表面之间的空间限定第二止回控制室。所述第一和第二止回控制室通过所述孔口彼此流体地连接。所述多个燃料喷射器中的每个燃料喷射器都还包括可运动一止回行程距离以控制燃料喷射进相联发动机气缸的止回针，以及暴露于第二止回控制室的流体压力的至少一个封闭液压表面。附图说明图I为使用共轨燃料喷射器的燃料系统的示意图；图2为利用止回速度控制装置的共轨燃料喷射器的截面图；图3为图2中喷射器的插图，示出了止回速度控制装置的一个实施例的细节；图4为示例性止回速度控制装置的平面图；图5为示例性止回速度控制装置的截面图；图6为止回速度控制装置的一个替代实施例的视图；以及图7为不出各种喷射率输出曲线的曲线图。具体实施例方式参考图1，共轨燃料系统10包括至少一个燃料喷射器12。燃料源14可含有处于环境压力的燃料。所述燃料可为柴油馏分燃料。输送泵16可通过燃料供给管路18从燃料源汲取燃料，并将其输送至高压燃料泵20。高压燃料泵20然后将燃料增压至期望的压力，并将其输送至燃料轨22。燃料轨22中燃料的压力可部分地被安全阀24调节。如果燃料轨22中的燃料高于期望压力，那么安全阀24则将燃料从燃料轨22溢出至燃料返回管路26。燃料返回管路26将燃料返回燃料源14。燃料轨22还构造成将燃料输送至燃料喷射器12。燃料喷射器12构造成将燃料喷射进发动机(未示出)的燃烧室。未被燃料喷射器12喷射的燃料溢出至燃料返回管路26，最终返回燃料源14。电子控制模块(ECM) 28可提供用于燃料系统10的总控制。ECM 28可接收多个输入信号，例如从连接至燃料轨22的压力传感器30和温度传感器32，以确定操作情形。然后ECM 28向包括输送泵16、高压燃料泵20和燃料喷射器12的多个部件发送多个控制信号。现在参考图2，示出了各燃料喷射器12的内部结构和流体回路。燃料喷射器12包括喷射器本体34。喷射器本体34可限定高压燃料入口 36和高压供给通道38。高压供给通道38向喷嘴组件40供给高压燃料。喷嘴组件40可包括限定了喷嘴腔44的喷嘴本体42。喷嘴本体42还限定燃料供给通道43。喷嘴腔44通过燃料供给通道43与高压供给通道38流体连通。喷嘴组件40还包括止回针46。止回针46可布置在喷嘴腔44中。喷嘴组件40还可包括喷嘴末端48，该 喷嘴末端48包括至少一个喷射孔口 50。如即将更加详细描述的，止回针46可在第一位置与第二位置之间运动。在第一位置中，止回针46的第一端52与喷嘴末端48接触，使得其至少部分地阻挡喷嘴腔44与所述至少一个喷射孔口 50之间的流体连通。在第二位置中，止回针46的第一端52与喷嘴末端48脱离接触，使得允许喷嘴腔44与所述至少一个喷射孔口 50之间的流体连通。在喷嘴本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种燃料喷射器，包括：喷射器本体，其限定高压入口、喷嘴供给通道、止回控制室、止回控制管路、低压排出道和至少一个喷嘴出口；止回速度控制装置，其固定地定位于所述止回控制室内，并且具有上碗、下碗和通过所述下碗的至少一个孔口；控制阀组件，其具有能够有选择地允许从所述上碗和止回控制管路到所述低压排出道的流体连通的阀构件；以及止回针，其在所述喷射器本体中能在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置，所述止回针阻挡所述至少一个喷嘴出口，在所述第二位置，所述止回针至少部分地打开所述至少一个喷嘴出口，所述止回针包括暴露于所述喷嘴供给通道的流体压力的至少一个开放液压表面和暴露于第一止回控制室的流体压力的至少一个封闭液压表面。

【技术特征摘要】
2011.06.24 US 13/168,4201.一种燃料喷射器，包括 喷射器本体，其限定高压入口、喷嘴供给通道、止回控制室、止回控制管路、低压排出道和至少一个喷嘴出口； 止回速度控制装置，其固定地定位于所述止回控制室内，并且具有上碗、下碗和通过所述下碗的至少一个孔口； 控制阀组件，其具有能够有选择地允许从所述上碗和止回控制管路到所述低压排出道的流体连通的阀构件；以及 止回针，其在所述喷射器本体中能在第一位置与第二位置之间运动，在所述第一位置，所述止回针阻挡所述至少一个喷嘴出口，在所述第二位置，所述止回针至少部分地打开所述至少一个喷嘴出口， 所述止回针包括暴露于所述喷嘴供给通道的流体压力的至少一个开放液压表面和暴露于第一止回控制室的流体压力的至少一个封闭液压表面。2.如权利要求I所述的燃料喷射器，还包括能够将所述止回针朝其第一位置偏压的至少一个偏压弹簧。3.如权利要求2所述的燃料喷射器，还包括限定z孔口和a孔口的孔板，其中所述z孔口促进从所述喷嘴供给通道到所述上碗的流体连通，所述a孔口促进从所述上碗到所述止回控制管路的流体连通。4.如权利要求3所述的燃料喷射器，其中，所述止回速度控制装置在所述止回控制室内焊接就位。5.如权利要求4所述的燃料喷射器，其中，所述止回速度控制装置定位于所述止回针上方。6.如权利要求I所述的燃料喷射器，其中，所述止回速度控制装置的上碗、下碗和至少一个孔口从一个板加工而成。7.一种在喷射事件期间控制止回针的关闭速度的方法，所述方法包括下列步骤 通过将流体从止回控制室排到低压排出道来将止回针从第一位置运动到第二位置，其中在所述第一位置，所述止回针阻挡至少一个喷嘴出口，在所述第二位置，所述止回针至少部分地开启所述至少一个喷嘴出口； 通过阻止所述止回控制室与所述低压排出道之间的流体连通，并使用流体填充所述止回控制室来将所述止回针从所述第二位置运动到所述第一位置； 当所述止回针从所述第二位置运动到所述第一位置时，通过使用止回速度控制装置限制流体填充所述止回控制室来限制所述止回针的速度，其中所述止回速度控制装置固定地定位于所述止回控制室内，并且具有上碗、下碗和通过所述下碗的至少一个孔口。8.如权利要求7所述的方法，其中，所述止回针包括在所述第一位置阻挡所述喷嘴出口的第一止回针端部和至少一个封闭液压表面设于其上的第二止回针端部。9.如权利要求8所述的方法，其中，流体从所述止回控制室到所述低压排出道的排出需要流...

【专利技术属性】
技术研发人员：金会山，M·F·索玛斯，
申请(专利权)人：卡特彼勒公司，
类型：发明
国别省市：