低泄漏凸輪輔助的共軌燃料系統(tǒng)、燃料噴射器及其操作方法

低泄漏凸輪輔助的共軌燃料系統(tǒng)、燃料噴射器及其操作方法來已開發(fā)了很多類型的用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)。

共軌燃料噴射系統(tǒng)是公知的并且廣泛地與多缸內(nèi)燃發(fā)動機相結(jié)合地使用。

一種典型的共軌燃料系統(tǒng)包括低壓燃料源、高壓泵和將高壓泵與多個燃料噴射器連接的共軌。

通過電子地掌握與共軌聯(lián)接的各個燃料噴射器可以相對精確地發(fā)生以軌道壓力噴射燃料。

共軌系統(tǒng)已取得普遍的勝利,這部分地是由于它們供應(yīng)了用于向多個燃料噴射器供應(yīng)燃料的相對簡潔和直接的手段,并且使得燃料能夠在相對精確的時間并以相對精確的噴射量噴射。

已證明共軌系統(tǒng)是一種相對有效和起作用的處理相對高燃料壓力的方式。

盡管已知的共軌系統(tǒng)長期以來被用作用于高壓燃料噴射實踐的工業(yè)標準,但存在改進的余地。

一方面,容納肯定量的高度加壓燃料會是相對困難的,需要諸如密封件和管件的特別硬件。

承受極高壓力的部件也可能趨于比在低壓環(huán)境中使用的部件相對更快地磨損。

其還需要大量發(fā)動機輸出能量以將相對大量的燃料維持在高壓力下。

僅依靠于共軌作為用于燃料的壓力源最終會影響發(fā)動機效率。

已提出訪用共軌以第一壓力向發(fā)動機系統(tǒng)的多個燃料噴射器供應(yīng)燃料的系統(tǒng)。

在這種系統(tǒng)中也可使用液壓致動或凸輪致動的增壓裝置來以較高壓力在選擇性的時間進行燃料噴射。

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在的系統(tǒng)中,凸輪致動的增壓裝置在其未被用于直接提高燃料噴射壓力時也被用于幫助維持共軌的壓力。

結(jié)果,的系統(tǒng)中的活塞將明顯連續(xù)以高壓泵送。

的系統(tǒng)中燃料系統(tǒng)的構(gòu)件連續(xù)承受來自活塞的高壓可能引起某些構(gòu)件之間以及某些構(gòu)件之中的過度泄漏。

如的系統(tǒng)中那樣的高壓燃料的泄漏將趨于鋪張能量,由于用來加壓所泄漏的燃料的發(fā)動機輸出能量不能被簡單地回收。

創(chuàng)造內(nèi)容在一個方面,一種操作用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料系統(tǒng)的方法包括至少部分地通過將燃料噴射器的噴嘴出口與共軌流體連接而以中壓將燃料噴射到發(fā)動機氣缸中。

該方法還包括通過將燃料噴射器的柱塞腔與共軌流體連接而使柱塞腔中的燃料壓力從低壓上升至中壓,并且通過使機械致動的增壓裝置的挺柱響應(yīng)于凸輪的旋轉(zhuǎn)而移動來使柱塞腔中的燃料壓力從中壓上升至高壓。

該方法還包括至少部分地通過將噴嘴出口與柱塞腔流體連接而將處于高壓下的燃料噴射到發(fā)動機氣缸中,并且至少部分地經(jīng)由使柱塞腔中的燃料壓力從高壓返回到低壓而使燃料系統(tǒng)在以高壓噴射燃料之后以低泄漏模式操作。

在另一個方面,一種燃料噴射器包括噴射器本體,該噴射器本體限定噴嘴供應(yīng)通路、與噴嘴供應(yīng)通路連接的噴嘴出口、掌握通路和低壓空間。

噴射器本體還限定與噴嘴供應(yīng)通路連接的至少一個燃料入口、柱塞腔和將柱塞腔與噴射器本體內(nèi)的噴嘴供應(yīng)通路連接的增壓通路。

該燃料噴射器還包括直接掌握式針閥,該直接掌握式針閥定位在噴射器本體內(nèi)并且可在將噴嘴出口與噴嘴供應(yīng)通路阻斷的封閉位置與開啟位置之間移動。

直接掌握式針閥包括暴露于噴嘴供應(yīng)通路中的流體壓力的開啟液壓面和暴露于掌握通路中的流體壓力的封閉液壓面。

該燃料噴射器還包括止回掌握閥,該止回掌握閥可在掌握通路與低壓空間阻斷的第一噴射掌握位置與掌握通路與低壓空間相通的其次噴射掌握位置之間移動。

該燃料噴射器還包括部分地定位在噴射器本體內(nèi)的機械致動的增壓裝置,該機械致動的增壓裝置包括挺柱和柱塞,該柱塞構(gòu)造成響應(yīng)于凸輪的旋轉(zhuǎn)而在柱塞腔內(nèi)在第一柱塞位置與前移后的柱塞位置之間移動。

該燃料噴射器還包括單向閥,該單向閥流體地定位在增壓通路與噴嘴供應(yīng)通路之間并且容許流體從柱塞腔流向噴嘴供應(yīng)通路。

該燃料噴射器還包括噴射壓力掌握機構(gòu),該噴射壓力掌握機構(gòu)具有第一壓力掌握構(gòu)型和其次壓力掌握構(gòu)型。

在第一壓力掌握構(gòu)型中,噴射壓力掌握機構(gòu)將柱塞腔與至少一個燃料入口阻斷并且使柱塞腔與低壓空間流體連接。

在其次壓力掌握構(gòu)型中,噴射壓力掌握機構(gòu)使柱塞腔與至少一個燃料入口流體連接并且將柱塞腔與低壓空間阻斷。

在又一個方面,一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料系統(tǒng)包括多個燃料噴射器,燃料噴射器中的每一個都包括噴射器本體,該噴射器本體限定噴嘴供應(yīng)通路、與噴嘴供應(yīng)通路連接的噴嘴出口和低壓空間。

該燃料系統(tǒng)還包括多個機械致動的增壓裝置和共軌,每一個增壓裝置都包括挺柱并且部分地定位在噴射器本體中的一個內(nèi),所述共軌與燃料噴射器中的每一個流體連接。

燃料噴射器中的每一個還包括噴射壓力掌握機構(gòu),該噴射壓力掌握機構(gòu)具有可在第一壓力掌握位置與其次壓力掌握位置之間移動的噴射壓力掌握閥。

在第一壓力掌握位置,噴射壓力掌握閥中的每一個都將對應(yīng)的增壓裝置與共軌阻斷并且使增壓裝置與低壓空間流體連接。

在其次壓力掌握位置,噴射壓力掌握閥中的每一個都使增壓裝置與共軌流體連接并且將增壓裝置與低壓空間阻斷。

圖1是依據(jù)一個實施例的內(nèi)燃發(fā)動機的側(cè)視概略圖;圖2是依據(jù)一個實施例的燃料噴射器的側(cè)視概略圖;以及圖3是示出了依據(jù)一個實施例的用于多個不同的燃料系統(tǒng)參數(shù)的信號值的圖表。

詳細實施例方式參照圖1,示出了依據(jù)一個實施例的內(nèi)燃發(fā)動機10。

內(nèi)燃發(fā)動機10可包括直接噴射壓縮點燃式柴油發(fā)動機,但是在其他實施例中,可包括火花點燃式發(fā)動機或具有不同噴射策略的發(fā)動機。

發(fā)動機10可包括發(fā)動機機體14,該發(fā)動機機體14包括配置在其中的多個氣缸20。

多個活塞16與氣缸20中的各個相關(guān),并且以傳統(tǒng)方式與曲軸18聯(lián)接。

多個燃料噴射器30與氣缸20中的各個相關(guān),并且分別部分地延長到對應(yīng)的一個氣缸20中。

在一個實施例中,燃料噴射器30中的每一個都可包括限定位于對應(yīng)的氣缸20內(nèi)的至少一個噴嘴出口50的噴射器本體46。

發(fā)動機10還可包括具有共軌44的燃料系統(tǒng)12,所述共軌44經(jīng)由高壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管42與燃料噴射器30中的每一個流體連接。

燃料系統(tǒng)12還可包括燃料箱34、低壓燃料泵36和高壓燃料泵38。

低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40可將低壓泵36連接至燃料噴射器30中的每一個。

發(fā)動機10還可包括凸輪軸22,該凸輪軸22可經(jīng)由運轉(zhuǎn)的發(fā)動機10旋轉(zhuǎn)并且具有定位在其上的多個凸輪凸部24。

凸輪凸部24中的每一個都可與相應(yīng)燃料噴射器30的挺柱32接觸地旋轉(zhuǎn),其意義在文中進一步描述。

燃料噴射器30中的每一個都還可包括定位在其中的噴射壓力掌握機構(gòu)80,該噴射壓力掌握機構(gòu)80使得能夠選擇對應(yīng)于來自共軌44的燃料壓力的燃料噴射壓力或來自經(jīng)由對應(yīng)的挺柱32致動的增壓裝置的增加壓力,并在文中進一步描述。

每個燃料噴射器30都還可包括止回出口圖1中未示出和用于操作對應(yīng)的止回出口的止回掌握閥68。

現(xiàn)在參照圖2,示出了包括更具體地示出的燃料噴射器30中的一個的燃料系統(tǒng)12的一部分。

如上所述,每個燃料噴射器30都可包括噴射器本體46。

噴射器本體46可限定噴嘴供應(yīng)通路48和與噴嘴供應(yīng)通路48連接的噴嘴出口50。

噴射器本體46還可限定掌握通路52和低壓空間54。

在所示的實施例中,低壓空間54與低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40連接或為低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40的一部分。

噴射器本體46還可限定與共軌44連接并且還與噴嘴供應(yīng)通路48連接的至少一個燃料入口56。

噴射器本體46還可限定柱塞腔58和將柱塞腔58與噴射器本體46內(nèi)的噴嘴供應(yīng)通路48連接的增壓通路60。

燃料噴射器30還可包括止回出口,該止回出口包括定位在其中并且可在將噴嘴出口50與噴嘴供應(yīng)通路48阻斷的封閉位置與開啟位置之間移動的直接掌握式針閥62。

直接掌握式針閥62還可包括暴露于噴嘴供應(yīng)通路48的流體壓力的開啟液壓面64和暴露于掌握通路52的流體壓力的封閉液壓面660燃料噴射器30還可包括止回掌握閥68,該止回掌握閥68可在將掌握通路52與低壓空間54阻斷的第一噴射掌握位置與使掌握通路52與低壓空間54相通的其次噴射掌握位置之間移動。

低壓出口或排出部55被示出為連接在止回掌握閥68與低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40低壓空間54之間。

燃料噴射器30還可包括部分地定位在噴射器本體46內(nèi)的機械地致動的增壓裝置70。

機械地致動的增壓裝置70包括挺柱32并且還包括柱塞72。

柱塞72構(gòu)造成響應(yīng)于與凸輪22在旋轉(zhuǎn)方面聯(lián)接的凸輪凸部24的旋轉(zhuǎn)而在柱塞腔58內(nèi)在第一柱塞位置與前移后的柱塞位置之間移動。

燃料噴射器30還可包括第一單向閥74,該第一單向閥74流體地定位在增壓通路60與噴嘴供應(yīng)通路48之間并且容許流體從柱塞腔58流向噴嘴供應(yīng)通路48。

其次單向閥102可流體地定位在高壓入口56與雙向通路100之間,并且容許流體從高壓入口56流向雙向通路100。

雙向通路100能以文中進一步描述的方式并由于文中進一步描述的緣由而將增壓通路60并因此將柱塞腔58與燃