專利名稱：用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)的制作方法
用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)，尤其是以液化氣作為燃料或 者燃料成分驅(qū)動的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其包括每缸一個(gè)直接將燃料噴入燃燒室的噴射
裝置，還包括一個(gè)燃料供應(yīng)系統(tǒng)，戶;^料供應(yīng)系統(tǒng)具有至少一個(gè)燃料箱以及 一個(gè)用來輸送燃料的往復(fù)式柱塞泵元件，可通過二次介質(zhì)以液壓方式操動泵元 件，皿元件與一個(gè)受到二次介質(zhì)作用的致動腔相鄰，輸送二次介質(zhì)的液壓管 路ax^動腔之中，且^ii管路中安^一個(gè)主泵。本發(fā)明還涉及一種用于以
液化氣為燃料驅(qū)動的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的噴射裝置，包括一個(gè)在閉合方向中受到回位
彈簧作用的針閥，針閥具有適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，可通過燃料將其開啟；戶，系統(tǒng)還包 括一個(gè)具有至少一個(gè)燃料流道的外殼，其中安裝有一個(gè)在噴射方向上受到彈簧
作用后開啟的止回閥。ltW卜，本發(fā)明還涉及一種使利用液化氣，尤其是利用二
甲醚驅(qū)動的自燃式發(fā)動機(jī)工作的方法。本發(fā)明還涉及一種用來執(zhí)行該方法的內(nèi)
燃發(fā)動機(jī)。
編號為AT 001.623 Ul的實(shí)用新型說明書就公開了一種用于以液化氣為燃 料驅(qū)動的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)，所述發(fā)動機(jī)具有一個(gè)用二次介,動的，用
來輸送燃料的往復(fù)式柱塞泵元件。戶;f^泵元件與致動腔相鄰，皿動腔僅僅與
—個(gè)用來輸送二次介質(zhì)的液壓管相連。由于二次介質(zhì)，動腔內(nèi)無法循環(huán)，因 此可能會出現(xiàn)二次介質(zhì)過熱。
液化氣，尤其是DME (二甲醚)被看成是自燃和燃油直噴入燃燒室的的替 4 料，所產(chǎn)生的NOx與顆粒物排放極少。當(dāng)然也存在一些問題，由于液化 ，料的粘度較低，關(guān)m^后會^M燒室內(nèi)部出現(xiàn)泄漏。這些泄漏是一種安全 風(fēng)險(xiǎn)，并且可能^t成發(fā)動機(jī)受損。
編號為US 6.189.517 Bl的專利說明書公開了一種用于液化^jt料的噴射 裝置，具有一個(gè)向內(nèi)開啟的針閥。M安裝于燃料流道內(nèi)的止回閥來有效避免 泄漏。 一旦燃料壓力下降到設(shè)定7K平之下，也就是當(dāng)關(guān)閉發(fā)動機(jī)時(shí)，止回閥就 會阻斷燃料流道的M截面。這時(shí)將在系統(tǒng)中保持一定的剩余壓九ihM料保 持液態(tài)。缺點(diǎn)在于向內(nèi)開啟的針閥僅允許有很小的噴孔截面，且?guī)缀螛O限與弓破極限有限，因此限制了噴射壓力的提高。
編號為EP 0 246 220 Al的申i青i兌明書也公開了一種用于柴油發(fā)動機(jī)的帶 盤閥的噴射裝置。然而菌形閥結(jié)構(gòu)型式的噴射^M于柴油時(shí)也有缺點(diǎn)，會在 菌形閥所在區(qū)域內(nèi)形成導(dǎo)致泄漏的沉積物。
柴油發(fā)動機(jī)的燃，量直接取決于液體燃料的霧化質(zhì)量，也取決于燃料蒸 汽的汽化禾呈度以及與空氣中的氧氣的混合瞎況。已知使用大約2000巴的特別 高壓將柴油噴入燃,之中，可以改善霧化效果。采用這些措施雖然可以達(dá)到 非常低的煙氣排放系數(shù)，但由于噴射壓力很高，需要使用成本昂貴的專用噴射 系統(tǒng)。
此外還已知含 料(例如二甲醚DME或者其它醇類)在燃凝時(shí)所產(chǎn)生 的有害物質(zhì)少于不含化合氧的燃料燃^^ 產(chǎn)生的物質(zhì)。
編號為AT 001.018 Ul的實(shí)用新型說明書公布了一種制備自燃MM料的方 法，即將少量二甲醚摻入燃料之中。
此外，編號為AT002.958U2、 AT001.924U2、 AT408.130B、 AT408.131 B以及AT 001.623 Ul的專利公告也公布了一些用于以液化氣為燃料驅(qū)動的內(nèi) 燃發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)。
最新開發(fā)的高十六烷值液化氣燃料(例如二甲醚)在環(huán)搶鵬斜牛下的蒸 汽壓力低于30巴，可以將其作為自燃型it料使用。由于存在化合氧，因此{(lán)吏 用二甲醚作為燃料非常有利于改善燃燒效果、減少排放。
此外還已知可以Mj^Wt盾環(huán)來減少內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的NOx排放。M廢 氣再循環(huán)可以斷氐燃傲驢，從而明顯M^、 NOx排放。為了達(dá)到這種效果， 在4頓傳纟繊料工作的發(fā)動機(jī)中需要有比較高的i^幫盾環(huán)率，大約為40%至 60°/。，以便將NOx排放斷氐1 ^Wh至2 g/kWh。對于傳^t料而言，由于 會產(chǎn)，黑顆粒，因此幫盾環(huán)i^的^ffl量受到P艮制。為了將NOx排放降低1 g/kWh至2 g/kWh，在傳統(tǒng)的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)中需要有相對較高的i^再循環(huán)率， 大約在40%至60%之間。
本發(fā)明的任務(wù)在于，避免這些缺點(diǎn)，并且避，動腔內(nèi)的二次介質(zhì)發(fā)生過
熱。本發(fā)明的另一個(gè)任務(wù)在于，實(shí)現(xiàn)更高的噴射速率，同時(shí)避免關(guān)閉發(fā)動豐;it 后 燒室中出現(xiàn)泄漏。此外，進(jìn)一步斷氐自燃式發(fā)動機(jī)的排放也是本發(fā)明的 任務(wù)。
根據(jù)本發(fā)明所述，實(shí)現(xiàn)這一目的的方法如下將一根掃氣管接入致動腔之 中，在掃氣管中安裝有一個(gè)關(guān)閉機(jī)構(gòu)，可以在至少一個(gè)噴射間隔內(nèi)使用二次介 質(zhì)對致動腔進(jìn)行掃氣，且在對致動腔進(jìn)行掃氣的過程中可以將液壓管路與一個(gè) 回流管路相連。
,一個(gè)可朝向致動腔開啟的止回閥構(gòu)成關(guān)閉機(jī)構(gòu)。
在本發(fā)明的一種特別簡單的實(shí)施型式中，主泵具有至少一個(gè)與壓力腔相鄰 的泵活塞，液壓管路與壓力腔相連，且至少在泵柱塞的一個(gè)位置中可以將壓力 腔與回流管路相連；泵柱塞具有一個(gè)控油槽，該控油槽在泵柱塞的至少一個(gè)行 程位置中越過與回流管相連的控油 L，所述控油孔在容納泵柱塞的泵筒殼壁之 中。
泵元件的構(gòu)造可以是成多級^m或者具有連貫相同直徑的柱塞。
最好il31—個(gè)壓力源向掃氣管mtf共二次介質(zhì)。在噴射間隔過程中，M3i
主泵的泵柱塞打開液壓管路和回流管路之間的流體連接，而泵柱塞的控油槽則 皿泵柱塞的泵筒殼壁中與回流管相連的孔。這樣就使得二次介質(zhì)可以在掃氣
管與mn管之間皿，從而對致動腔進(jìn)行掃氣。
為了實(shí)現(xiàn)較高的噴射速率，針閥采用向外開啟的構(gòu)造，且最好具有一個(gè)閥
設(shè)計(jì)成菌形閥構(gòu)造的針閥能夠提供較大的噴射截面，從而可在較短的時(shí)間 內(nèi)噴入較多的燃料量，這樣有利于燃'皿程。
使用帶有閥盤的針閥還具有噴射橫截面不受噴嘴孔數(shù)量與大小限制的優(yōu) 點(diǎn)，因此能夠在較低的噴射壓力下實(shí)現(xiàn)較高的流動速率。傘狀噴束有利于燃 料 '，內(nèi)的分布。
由于液化氣燃料的燃燒沒有炭黑沉積物，所以在閥盤所在區(qū)域內(nèi)不形成任 何沉積物。
可將戯回送到燃燒室之中，實(shí)現(xiàn)減少排放的目的，且廢氣幫盾環(huán)率小于
40%,尤其是小于30%，最好小于20%。 it^幫盾環(huán)率被定義為氣缸內(nèi)的再 循環(huán)鵬質(zhì)量與充，量之比。令人驚奇的發(fā)現(xiàn)是當(dāng)4頓二甲醚時(shí)，只要廢 氣再循環(huán)率在10% 20%之間，氮氧化物的減少幅度就能等同于使用傳統(tǒng)柴 油燃料以及40 60%的賠幫盾環(huán)率戶鵬啲效果。之所以能有這種 贓， 可解釋為缺少直接的碳鍵以及二甲醚中的化合氧。
以下將依據(jù)附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。相關(guān)附圖如下
附

圖1本發(fā)明戶脫噴射系統(tǒng)的第一種實(shí)施型式；
附圖2本發(fā)明所述噴射系統(tǒng)的第二種實(shí)施型式；
附圖3本發(fā)明戶脫噴射體在針閥閉合后的縱剖面附圖4針閥開啟后的噴射裝置；以及
附圖5 J^幫盾環(huán)率與NOx排放量的M圖。
附圖1和2戶標(biāo)分別為內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)1，包括用于將液化^ii料 直接噴入圖中并未繪出的發(fā)動IOM燒室的噴射裝置2。 M:燃料供應(yīng)系統(tǒng)3將 液化nit料輸邀合噴射裝置2。使用附圖標(biāo)記20標(biāo)只輸送方向中開啟的止回 閥。由一個(gè)圖中并未繪出的燃料泵MM料箱抽取液化氣燃料。
噴射裝置2設(shè)計(jì)成單體泵型式，包括一個(gè)可泵筒4中移動的泵元件5，所 皿元件可以是一個(gè)差動柱塞。
通過自身具有一個(gè)液玉回路的致動裝置6使泵元件5動作，戶;f^動，
具有一個(gè)主泵7和一個(gè)液壓管路8，該mE管路mA與泵元件5相鄰的致動腔 9之中。液壓管路8從主泵7出發(fā)，從一個(gè)mE容器11 M吸入與回流管 10給主泵Jli共二次介質(zhì)。主泵7為柱塞泵構(gòu)造，具有一^I31凸輪12致動 的泵柱塞13，柱塞可以在泵筒14內(nèi)移動。在柱塞泵13的往復(fù)運(yùn)動過程中， 柱塞泵13的控油槽15皿泵筒14筒壁14a上的孔16，從而在吸入與回流 管10以及主泵7的壓力腔17之間形^^荒體連接。
ffiAl:動腔9的還有一個(gè)掃氣管18，其中安M—個(gè)止回閥19。例如， 掃氣管18可以iM:另一^與ffi容器11相連。
若孔16被泵柱塞13開啟，就可以ffl31掃氣管18對致動腔9進(jìn)行掃氣， 使致動介質(zhì)和致動腔9進(jìn)行7轉(zhuǎn)卩，從而可以防ihil熱。
在附圖1所示的實(shí)施例中，M:泵柱塞13的控油槽21對二次介質(zhì)進(jìn)行 控制。轉(zhuǎn)動泵柱塞13就可以改z娥制時(shí)刻。
在附圖2所示的實(shí)施例中有一個(gè)電 動的控審鵬22，可以通過該閥來 控制二次介質(zhì)的控制時(shí)刻。
附圖3和4所示為一種用于液化氣燃料的噴射裝置101，包括一個(gè)殼體 102，殼體內(nèi)安魏一個(gè)從接頭103出發(fā)的燃料流道104。在燃料流道104中 安裝有一個(gè)止回閥105。在噴射方向中開啟的止回閥105具有一個(gè)受到彈簧6
作用的球體107，彈簧106 M柱塞108作用于球體107。球體107被壓向 閥座109。
在殼體102中還安裝有一個(gè)向外開啟且具有一個(gè)閥盤113的針閥IIO，通 過閉合彈簧111使針閥保持在閉合位置中。燃料流道104 fflA彈簧室112之 中，并且克服回位彈簧111的作用力作用于針閥110上。噴射體101與傳 統(tǒng)柴油噴射裝置的差別在于針閥向外開啟，并且具有一個(gè)閥盤113。
在靜止?fàn)顟B(tài)下，針閥110和止回閥105均閉合。當(dāng)噴射裝置101內(nèi)的壓 力超過了M閥座109以及彈簧106所設(shè)定的值時(shí)，止回閥105就會開啟， 液化，料在壓力作用下SA彈簧室112。
止回閥105在發(fā)動機(jī)正常運(yùn)^1程中保持開啟，因?yàn)殚]合壓力比開啟壓力 低得多。 一旦發(fā)動機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，燃料壓力也會下降到止回閥105的閉合壓力 之下，使得iSA燃燒室內(nèi)的泄漏量最多就是止回閥105與針閥110的閥盤113 之間余留的液體燃料量。
在兩次噴射之間，彈簧室112內(nèi)的壓力小得不足以使針閥110開啟。而 當(dāng)燃料壓力升高到足夠大時(shí)，就會使針閥110開啟，燃料就可以;iaA燃燒室之 中。
附圖5所示為二甲醚發(fā)動機(jī)和傳統(tǒng)柴油發(fā)動機(jī)的廢氣再循環(huán)率EGR與 NOx排放量的^^、圖?？擅黠@看出對于二甲醚驅(qū)動的發(fā)動機(jī)201來說，明 顯較低的戯幫盾環(huán)率EGR導(dǎo)致比柴油發(fā)動機(jī)202低的NOx排放量。
只要使用相對較少的再循環(huán)廢氣量，就能實(shí)現(xiàn)明顯斷氏NOx排放量的目 的，不必因此而讓其它有害排放增加，例如職化赫一氧化碳排放。
這種非常小的廢氣幫盾環(huán)率能夠明顯減小it^再循環(huán)系統(tǒng)的尺寸，并且有 助于斷氐發(fā)動機(jī)損失，尤其;M31i^幫盾環(huán)與泵損^^弓i起的發(fā)動機(jī)損失。
權(quán)利要求
1.一種尤其是用于以液化氣為燃料或者燃料成分驅(qū)動的發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)(1)，包括每缸一個(gè)用于將燃料直接噴入燃燒室內(nèi)的噴射裝置(2)，還包括一個(gè)燃料供應(yīng)系統(tǒng)(3)，所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)具有至少一個(gè)燃料箱以及一個(gè)用于輸送燃料的往復(fù)式柱塞泵元件(5)，可通過二次介質(zhì)以液壓方式操動泵元件(5)，且泵元件(5)與一個(gè)受到二次介質(zhì)作用的致動腔(9)相鄰，輸送二次介質(zhì)的液壓管路(8)通入致動腔之中，且液壓管路(8)中安裝有一個(gè)主泵(7)，其特征在于，掃氣管路(18)通入致動腔(9)之中，且掃氣管路中安裝有一個(gè)關(guān)閉機(jī)構(gòu)(19)，至少可以在一個(gè)噴射間隔內(nèi)使用二次介質(zhì)對致動腔(9)進(jìn)行掃氣。
2. 根據(jù)權(quán)禾腰求，1戶脫的噴射系統(tǒng)(1)，期寺征在于，鄉(xiāng)動腔(9)的 掃氣過程中，g管路(8)可以與回流管(10)相連，且回流管就;^i泵(7) 的吸入管。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的噴射系統(tǒng)(1)，其特征在于，主泵(7)至 少有一個(gè)與壓力腔(17)相鄰的泵柱塞(13)，且液壓管(8)與壓力腔(17) 相連，在泵柱塞(13)的至少一個(gè)位置中可將壓力腔(17)與回流管(10)相 連。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3戶脫的噴射系統(tǒng)(1)，泵柱塞(13)具有一個(gè)控油槽， 該控油槽,柱塞(13)的至少一個(gè)行程位置中越過與回流管(10)相連的控 油孔(16)，戶;f^&油孑L在容納泵柱塞(13)的泵筒，(14a)之中。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)戶腿的噴射系統(tǒng)(1)，其特征在于，關(guān)閉 機(jī)構(gòu)(19)由一個(gè)朝向致動腔(9)開啟的止回閥構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)禾腰求1 5中任一項(xiàng)戶脫的噴射系統(tǒng)(1) ， ^f寺征在于泵元件 (5)為差動柱塞結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)戶腿的噴射系統(tǒng)(1)，其特征在于，可通 過一個(gè)壓力源向掃氣管(18)提供二次介質(zhì)。
8. 用于以液化氣為燃料驅(qū)動的發(fā)動機(jī)的噴射體(101)，包括一個(gè)在閉合 方向中受到回位彈簧(111)作用的針閥(110)，針閥具有適當(dāng)?shù)臉?gòu)造，可通 過燃油使其開啟；還包括一個(gè)至少具有一個(gè)^燃料流道(104)的殼體(102)， 殼體中安驗(yàn)在噴射方向上穀鵬簧作用后開啟的止回閥(105) ; ^#征在于， 針閥(110)向外開啟，且具有一個(gè)閥盤(113)。
9. 用于使利用液化氣，尤其是利用二甲醚驅(qū)動的自燃式發(fā)動w:作的方法，其特征在于，將廢氣回送到燃，之中，且]^#!盾環(huán)率小于40%，尤其是小 于30%，最好小于20%。
10. 用于執(zhí)行權(quán)禾腰求9所述方法的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，其特征在于，有一 個(gè)it^幫盾環(huán)系統(tǒng)用來回送相對較少的廢氣量，且i^^f盾環(huán)率小于40%，尤 其是小于30%，最好小于20%。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的噴射系統(tǒng)(1)，尤其是以液化氣作為燃料或者燃料成分的內(nèi)燃發(fā)動機(jī)，它包括每缸一個(gè)直接將燃料噴入燃燒室的噴射裝置(2)，還包括一個(gè)燃料供應(yīng)系統(tǒng)(3)，所述燃料供應(yīng)系統(tǒng)具有至少一個(gè)燃料箱以及一個(gè)用來輸送燃料的往復(fù)式柱塞泵元件(5)，可通過二次介質(zhì)以液壓方式操動泵元件(5)，且泵元件(5)與一個(gè)受到二次介質(zhì)作用的致動腔(9)相鄰，輸送二次介質(zhì)的液壓管路(8)通入致動腔之中，且液壓管路(8)中安裝有一個(gè)主泵(7)。為了避免二次介質(zhì)過熱，將一個(gè)掃氣管路(18)接入致動腔(9)之中，且掃氣管路(19)中安裝有一個(gè)關(guān)閉機(jī)構(gòu)(19)，可以在至少一個(gè)噴射間隔內(nèi)使用二次介質(zhì)對致動腔(9)進(jìn)行掃氣。
文檔編號F02M21/02GK101351636SQ200680043401
公開日2009年1月21日 申請日期2006年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
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