專利名稱：用于燃料噴射器和使用該燃料噴射器的燃料系統(tǒng)的冷卻特征結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總的涉及燃料噴射器，尤其是具有冷卻特征結(jié)構(gòu)的燃料噴射器。
背景技術(shù)：
共軌燃料系統(tǒng)是用于改善柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放和性能的幾種柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃料系統(tǒng)之一。共軌燃料系統(tǒng)包括共軌，所述共軌供應(yīng)燃料至多個(gè)燃料噴射器。這些燃料噴射器中的至少一部分保持在軌道壓力，而燃料噴射器中的另一部分保持在低壓力。燃料噴射器的不同部分之間的壓差可產(chǎn)生潛在的泄漏通路。泄漏通路允許燃料從高壓區(qū)域行進(jìn)到低壓區(qū)域。在這些較高燃料壓力處發(fā)生的任何燃料泄漏往往在泄漏通路附近產(chǎn)生熱量，且該熱量會(huì)傳遞至噴射器部件。除了在燃料噴射器內(nèi)增加壓力之外，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)廠商已采用在任何特定的燃燒階段期間，向燃燒室內(nèi)進(jìn)行燃料的多次噴射，以滿足日益苛刻的排放法規(guī)。在多數(shù)情況下，多次噴射是通過給致動(dòng)器(即電磁、壓電致動(dòng)器，等)通電來實(shí)現(xiàn)的，該致動(dòng)器在每個(gè)燃燒周期內(nèi)多次控制一個(gè)閥的運(yùn)動(dòng)。為了完成這些多次致動(dòng)活動(dòng)，需要更多的電能。然而，供應(yīng)給致動(dòng)器的電能的增加常常導(dǎo)致所產(chǎn)生的熱能增加。在采用電磁線圈時(shí)這一問題尤為突出， 電磁線圈往往在某些溫度下易受不確定或退化行為的影響，若燃料噴射器未充分冷卻，所述溫度可很容易達(dá)到。在早先的技術(shù)中已知外部冷卻液可用于冷卻過熱的發(fā)動(dòng)機(jī)部件。美國(guó)專利第 4，553，059號(hào)(稱為’ 059專利)為壓電致動(dòng)器的冷卻提供了見解，所述壓電致動(dòng)器在壓電構(gòu)件的溫度變得高于居里點(diǎn)時(shí)可能會(huì)退化。在’ 059專利中，壓電構(gòu)件在噴射活動(dòng)期間，通過對(duì)壓電構(gòu)件的重復(fù)通電而經(jīng)歷了溫度的升高。’ 059專利教導(dǎo)了利用外部冷卻液，通過允許液體繞致動(dòng)器流動(dòng)來冷卻壓電致動(dòng)器。本發(fā)明的目的在于克服以上提出的一個(gè)或多個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
—方面，燃料噴射器包括噴射器主體、共軌入口、冷卻入口和燃料排放口，所述噴射器主體限定噴嘴出口。泄漏通路將共軌入口流體連接至燃料排放口。冷卻通路將冷卻入口流體連接至燃料排放口。另一方面，共軌燃料系統(tǒng)包括多個(gè)燃料噴射器。所述多個(gè)燃料噴射器的每一個(gè)包括共軌入口和冷卻入口。共軌流體連接至共軌入口。冷卻管線流體連接至冷卻入口。共軌燃料系統(tǒng)還包括燃料箱，該燃料箱用于將燃料供應(yīng)至共軌和冷卻管線。再一方面，一種操作燃料系統(tǒng)的方法包括在第一噴射活動(dòng)和第二噴射活動(dòng)期間使相對(duì)較少量的燃料通過燃料噴射器的噴嘴出口的步驟。該方法還包括在第一噴射活動(dòng)和第二噴射活動(dòng)之間使相對(duì)較大量的燃料通過燃料噴射器的排放口的步驟。該方法還包括在第一噴射活動(dòng)和第二噴射活動(dòng)之間使泄漏燃料通過燃料排放口。


圖1是本發(fā)明所述的燃料噴射器的正剖視圖。圖2是圖1所示燃料噴射器的控制閥的放大的正剖視3是燃料系統(tǒng)的示意圖，該燃料系統(tǒng)具備多個(gè)圖1所示的燃料噴射器。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明涉及一種用在燃料噴射器和燃料系統(tǒng)內(nèi)的冷卻特征結(jié)構(gòu)。共軌燃料噴射器包括保持在高壓下的部分和保持在低壓下的其它部分。高壓和低壓部分之間的壓差允許燃料從高壓區(qū)域泄漏至低壓區(qū)域。在這些較高燃料壓力處發(fā)生的燃料的任何泄漏往往產(chǎn)生熱量，且該熱量會(huì)傳遞至噴射器部件。當(dāng)燃料噴射器內(nèi)壓力持續(xù)增加超過170MPa，不久之后超過200MPa時(shí)，產(chǎn)生大量更多熱量，該熱量會(huì)反過來影響燃料噴射器及其部件的性能。本發(fā)明討論一種冷卻特征結(jié)構(gòu)，該冷卻特征結(jié)構(gòu)可用在各種產(chǎn)熱過多和/或排熱不足的燃料噴射器和燃料系統(tǒng)中。參照附圖，圖1示出燃料噴射器100，該燃料噴射器100包括噴射器主體11，共軌入口 14，冷卻入口 16和燃料排放口 18，所述噴射器主體11限定噴嘴出口 62。噴射器主體 11還包括噴嘴組件60，控制閥組件40和電磁組件20，該電磁組件20包括銜鐵組件/電樞組件21和電磁線圈25。在本發(fā)明中，噴嘴組件60包括噴嘴室66，針閥控制室72和被直接控制的噴嘴閥 64，該噴嘴閥64受噴嘴彈簧73偏壓。噴嘴閥64可在關(guān)閉噴嘴出口 62的第一位置和開啟噴嘴出口 62的第二位置之間移動(dòng)。噴嘴閥64包括開式液壓表面68，該開式液壓表面68受到噴嘴室66內(nèi)的燃料壓力。噴嘴室66可經(jīng)由軌道供應(yīng)通道35接收通過共軌入口 14進(jìn)入的高壓燃料。在本發(fā)明中，高壓燃料來自共軌，因而噴嘴室66內(nèi)的壓力保持在軌道壓力。噴嘴閥64也具有閉式液壓表面70，該閉式液壓表面70受到針閥控制室72內(nèi)的燃料壓力。此外再參考附圖2，控制閥組件40包括控制閥構(gòu)件44，該控制閥構(gòu)件44在上部閥座56和下部閥座57之間移動(dòng)。第一環(huán)形開口 58位于上部閥座56的上方，第二環(huán)形開口 59位于下部閥座57的下方。軌道供應(yīng)通道35在噴嘴室66和控制閥組件40的第一環(huán)形開口 58之間延伸。第一限流器36在軌道供應(yīng)通道35和針閥控制室72之間延伸。閥供應(yīng)通道33從上部閥座56和下部閥座57之間的區(qū)域延伸至第二限流器37，該第二限流器37 流體連接至針閥控制室72。第二限流器37的流通面積大于第一限流器36。燃料排放通道 34在排放口 18和第二環(huán)形開口 59之間延伸。在圖1和2中，由于是以剖視圖方式示出，因此，代表燃料排放通道34的虛線可能看上去是不連貫的。實(shí)際上，燃料排放通道34將第二環(huán)形開口 59流體連接至排放口 18?？刂崎y組件40包括設(shè)置在控制閥41內(nèi)的控制閥構(gòu)件44和閥導(dǎo)向件52?？刂崎y構(gòu)件44具有外表面46，閥導(dǎo)向件52具有內(nèi)表面54。在控制閥構(gòu)件44的外表面46和閥導(dǎo)向件52的內(nèi)表面54之間有導(dǎo)承間隙50(極為夸大地示出)，該導(dǎo)承間隙50允許控制閥構(gòu)件44在閥導(dǎo)向件52內(nèi)運(yùn)動(dòng)而不會(huì)過度磨損。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在導(dǎo)向件52 的內(nèi)表面54和控制閥構(gòu)件44的外表面46之間有窄的導(dǎo)承間隙50，且該導(dǎo)承間隙50沿著控制閥構(gòu)件44的長(zhǎng)度延伸。
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噴射器主體10限定空腔12，控制閥組件40設(shè)置在該空腔12內(nèi)。噴射器主體10 具有外殼11，所述外殼11具有內(nèi)表面13，該內(nèi)表面13包圍控制閥組件40。此外，控制閥41 具有外表面42，該外表面42與噴射器主體外殼11的內(nèi)表面13相鄰。冷卻間隙30將控制閥41的外表面42和噴射器主體外殼11的內(nèi)表面13分隔開。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解， 冷卻間隙30可沿著控制閥41的整個(gè)長(zhǎng)度并且貫通噴射器主體外殼11的內(nèi)表面13和控制閥41的外表面42之間的距離延伸。在沿著閥導(dǎo)向件52的某個(gè)部位，閥導(dǎo)向件52可限定漏液用環(huán)狀空間48。該漏液用環(huán)狀空間48將沿著導(dǎo)承間隙50泄漏的燃料蓄積起來。漏液用環(huán)狀空間通道49可允許燃料從漏液用環(huán)狀空間48流至冷卻間隙30。漏液用環(huán)狀空間通道49可以是在控制閥41 內(nèi)鉆的孔，或可是由普通的加工方法制成的內(nèi)部通道。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，漏液用環(huán)狀空間48的位置可能影響到燃料和銜鐵組件21內(nèi)的電磁線圈25之間的傳熱量。泄漏燃料離電磁線圈25越近，線圈25和周圍燃料之間的熱傳遞可能越多。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在閥導(dǎo)向件52上選擇一個(gè)位置，該位置離銜鐵組件21足夠遠(yuǎn)以抑制泄漏燃料進(jìn)入銜鐵組件21。此外，可以改變漏液用環(huán)狀空間通道49與冷卻間隙30的接合處的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，從導(dǎo)承間隙50泄漏出來、進(jìn)入漏液用環(huán)狀空間通道49的燃料可以將冷卻間隙 30盡可能近地接合到燃料排放口 18。從導(dǎo)承間隙50泄漏出來、進(jìn)入漏液用環(huán)狀空間通道 49的燃料被定義為泄漏燃料。在一個(gè)實(shí)施例中，泄漏燃料也包括任何通過共軌入口 14進(jìn)入燃料噴射器并且通過燃料排放口 18離開燃料噴射器的燃料。噴射器主體10也包括銜鐵組件21，該銜鐵組件21還包括設(shè)置在銜鐵腔沈內(nèi)的銜鐵22。銜鐵腔沈具有冷卻入口 27，燃料通過該冷卻入口 27進(jìn)入銜鐵組件21。冷卻入口 27 經(jīng)由冷卻供應(yīng)通道32連接至冷卻入口 16。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，冷卻入口 16可以設(shè)置在燃料噴射器100內(nèi)的不同位置。冷卻供應(yīng)通道32可以是在噴射器主體10內(nèi)鉆的孔， 并可具有一直徑，該直徑的尺寸允許燃料以不同的期望流速流入燃料噴射器100。負(fù)載螺釘38可設(shè)置在噴射器主體10內(nèi)，并可將燃料噴射器100的部件固定至噴射器主體10，同時(shí)承受噴射器主體10內(nèi)的壓力。負(fù)載螺釘38可包括至少一個(gè)穿過該負(fù)載螺釘?shù)呢?fù)載螺釘孔39，從而允許燃料在噴射器100的不同部分之間行進(jìn)，包括燃料從銜鐵腔沈行進(jìn)到冷卻間隙30。還是參考圖1和2，燃料噴射器100還包括燃料排放口 18。燃料排放口 18流體連接至燃料排放通道34，從而允許燃料從燃料噴射器100內(nèi)流至燃料排放口 18。由于燃料排放口 18和燃料排放通道34處于低壓，因此從閥導(dǎo)向件52泄漏的高壓燃料以及從冷卻入口 16進(jìn)入的燃料會(huì)向燃料排放口 18行進(jìn)。為簡(jiǎn)便起見，冷卻燃料被定義為是指任何通過冷卻入口 16進(jìn)入燃料噴射器100、并且離開燃料排放口 18的燃料，而泄漏燃料是指從導(dǎo)承間隙50泄漏出來、進(jìn)入漏液用環(huán)狀空間通道49的燃料。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，在多個(gè)工作周期內(nèi)，冷卻燃料和泄漏燃料可能在燃料噴射器100內(nèi)混合，因此，在燃料噴射器 100的實(shí)際工作期間冷卻燃料和泄漏燃料可能會(huì)無(wú)法區(qū)分。泄漏通路被定義為泄漏燃料的流動(dòng)通路，該流動(dòng)通路從泄漏燃料進(jìn)入共軌入口 14 的點(diǎn)開始，且泄漏燃料通過燃料排放口 18離開燃料噴射器100。泄漏通路包括由導(dǎo)承間隙 50限定的區(qū)域，以及由漏液用環(huán)狀空間48和漏液用環(huán)狀空間通道49限定的區(qū)域。類似地， 冷卻燃料的流動(dòng)通路定義為冷卻通路。冷卻通路是燃料從冷卻入口 16進(jìn)入并通過燃料排放口 18離開燃料噴射器100的流動(dòng)通路。冷卻通路還包括負(fù)載螺釘通道39、冷卻間隙30、 銜鐵腔26以及電磁組件20內(nèi)部的區(qū)域。在一個(gè)實(shí)施例中，泄漏燃料在離開燃料排放口 18 前與冷卻燃料合并。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明能以許多可能的方式實(shí)現(xiàn)。例如，燃料噴射器 100可具有多于一個(gè)的冷卻入口 16，而不是具有一個(gè)冷卻入口 16，所述多于一個(gè)的冷卻入口 16在噴射器主體10內(nèi)的不同位置進(jìn)入。類似地，燃料噴射器100可具有多于一個(gè)的燃料排放口 18，且所述排放口也可設(shè)置在噴射器主體10內(nèi)的不同位置。然而，本發(fā)明并非意在將發(fā)明的范圍限定在此處論述的實(shí)施例。實(shí)際上，本發(fā)明意在包括所有落在本發(fā)明的精神以內(nèi)的實(shí)施例。同樣參考圖3，示出了燃料系統(tǒng)示意圖。包括多個(gè)燃料噴射器200的燃料系統(tǒng)500 包括第一噴射器101和第二噴射器102，其中所述第一和第二燃料噴射器101和102可以是所述多個(gè)燃料噴射器200中的任一個(gè)。燃料系統(tǒng)500還包括共軌80，該共軌80流體連接至多個(gè)相同的燃料噴射器200中的每一個(gè)的共軌入口 14。冷卻管線82可流體連接至多個(gè)燃料噴射器200的每一個(gè)的冷卻入口 16。燃料返回管線72可將多個(gè)燃料噴射器200中的每一個(gè)的燃料排放口 18流體連接至燃料箱90。在本發(fā)明的一個(gè)不同形式中，冷卻管線82可連接至第一燃料噴射器101。第一燃料噴射器101的燃料排放口 18可流體連接至第二燃料噴射器102的冷卻入口 18。類似地， 在帶有多于兩個(gè)燃料噴射器100的燃料系統(tǒng)500中，前一個(gè)燃料噴射器的燃料排放口 18可以流體連接至隨后的燃料噴射器的冷卻入口 16，使得燃料噴射器可連續(xù)地排列。燃料箱90具有至少一個(gè)入口 88和至少一個(gè)出口 89。所述至少一個(gè)入口 88流體連接至多個(gè)燃料噴射器200的燃料返回管線86。然而，可以認(rèn)識(shí)到，各個(gè)燃料噴射器100可流體連接至燃料箱90的相應(yīng)的入口 88。燃料箱90的出口 89流體連接至燃料輸送泵92的入口 93，該燃料輸送泵92將燃料從燃料箱90送至冷卻管線82和共軌泵96的入口 97。共軌泵96具有出口 98，該出口 98流體連接至共軌80。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，燃料系統(tǒng)500可具有第一過濾器83和第二過濾器84， 所述第一過濾器83過濾位于燃料箱90和燃料輸送泵92之間的燃料，所述第二過濾器84 過濾從燃料輸送泵92至冷卻管線82和共軌80的燃料。在另一個(gè)實(shí)施例中，位于燃料返回管線86和燃料箱90之間的壓力調(diào)節(jié)器85可控制燃料的流動(dòng)。在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，電子控制器76可與設(shè)置在多個(gè)燃料噴射器200和燃料箱90之間的溫度傳感器77通信。 電子控制器76可執(zhí)行冷卻控制算法以控制燃料系統(tǒng)500的冷卻功能，所述冷卻控制算法具有來自溫度傳感器77的輸入信號(hào)。盡管本發(fā)明所公開的實(shí)施例討論了共軌燃料噴射器，但包括其它不限于共軌燃料噴射器或共軌燃料系統(tǒng)的實(shí)施例仍然落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。此外，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，燃料噴射器具有各種形狀和形式，而燃料噴射器的不同實(shí)施例不應(yīng)以任何方式限制本發(fā)明的范圍。所有具有多種噴嘴組件、控制組件和銜鐵組件之一的燃料噴射器，包括那些采用或不采用電磁致動(dòng)器的燃料噴射器，都落在本發(fā)明的精神內(nèi)，因而也落在本發(fā)明的預(yù)期范圍內(nèi)。工業(yè)適用性本發(fā)明發(fā)現(xiàn)了燃料噴射器和燃料系統(tǒng)在任何發(fā)動(dòng)機(jī)或機(jī)器中的潛在的應(yīng)用。本發(fā)
7明對(duì)于具有在工作期間發(fā)熱的致動(dòng)器的燃料噴射器和工作在高壓下的燃料噴射器具有普遍的適用性，本發(fā)明也對(duì)共軌燃料噴射器具有特定的適用性。本發(fā)明針對(duì)燃料噴射器和燃料系統(tǒng)，所述燃料系統(tǒng)包括多個(gè)燃料噴射器。為清晰起見，本發(fā)明就共軌燃料系統(tǒng)的電磁致動(dòng)式燃料噴射器而言描述該共軌燃料系統(tǒng)。此外，本發(fā)明并不限于共軌燃料系統(tǒng)，而是包括了其它燃料系統(tǒng)。類似地，所有類型的燃料噴射器， 包括電磁致動(dòng)式、壓電致動(dòng)式以及凸輪致動(dòng)式燃料噴射器都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。為了更好地理解本發(fā)明的冷卻特征結(jié)構(gòu)，對(duì)于在一次完整噴射活動(dòng)期間燃料噴射器的工作的一般理解進(jìn)行了描述。在噴射活動(dòng)之前，電磁線圈25處于斷電狀態(tài)。當(dāng)電磁線圈25斷電時(shí)，銜鐵組件21將控制閥組件40偏壓至第一構(gòu)型，在該第一構(gòu)型中控制閥構(gòu)件 44位于下部閥座57處。當(dāng)控制閥組件40處于第一構(gòu)型中時(shí)，第一環(huán)形開口 58經(jīng)由軌道供應(yīng)通道35和閥供應(yīng)通道33在針閥控制室72和高壓噴嘴室66之間建立流體連接。在這種構(gòu)型中，來自共軌入口 14的高壓燃料通過軌道供應(yīng)通道35進(jìn)入噴嘴室66和控制閥組件40 的第一環(huán)形開口 58。由于控制閥構(gòu)件44座落于下部閥座57處，因此建立了第一環(huán)形開口 58和閥供應(yīng)通道33之間的流體連接。由于閥供應(yīng)通道33經(jīng)由第二限流器37流體連接至針閥控制室72，因此高壓燃料也從閥供應(yīng)通道33通入針閥控制室72。此外，來自軌道供應(yīng)通道35的高壓燃料通過第一限流器36通入針閥控制室72。針閥控制室72內(nèi)的高壓燃料作用于噴嘴閥64的閉式液壓表面70。施加在閉式液壓表面70上的壓力與噴嘴彈簧73的預(yù)載相加后大于作用在開式液壓表面68上的壓力，由此將噴嘴閥64向噴嘴出口 62偏壓， 并保持噴嘴出口 62關(guān)閉。當(dāng)控制閥構(gòu)件44位于下部閥座57處時(shí)，在噴嘴室66、壓力連通通路35、第一環(huán)形開口 58、閥供應(yīng)通道33、第一和第二限流器36和37以及針閥控制室72內(nèi)存在高壓。由于在這些通道內(nèi)部具有高壓，燃料會(huì)在燃料噴射器100內(nèi)部找到其進(jìn)入低壓區(qū)域的路徑。例如，泄漏燃料可沿閥導(dǎo)向件52和控制閥構(gòu)件44之間的導(dǎo)承間隙50行進(jìn)到漏液用環(huán)狀空間 48中，并通過漏液用環(huán)狀空間通道49進(jìn)入冷卻間隙30。泄漏燃料進(jìn)入冷卻間隙的速率被定義為泄漏速率。這一速率可以通過計(jì)算燃料進(jìn)入冷卻入口的流動(dòng)速率/流速和燃料離開燃料排放口 18的流速之間的差來確定。燃料通過冷卻入口 16進(jìn)入燃料噴射器100的流速被定義為冷卻流速，大約比燃料噴射器100的泄漏速率大一個(gè)數(shù)量級(jí)。術(shù)語(yǔ)“大約”指的是 當(dāng)一個(gè)數(shù)被四舍五入成為具有有效位數(shù)的相似數(shù)時(shí)，兩個(gè)數(shù)相等。因此0. 5和1. 4是大約
相等的。術(shù)語(yǔ)“比......大一個(gè)數(shù)量級(jí)”指的是數(shù)量或單位的值有加1的指數(shù)變化。因
此，術(shù)語(yǔ)“大約比......大一個(gè)數(shù)量級(jí)”指的是數(shù)量或單位的值有加0. 5至加1. 4的指數(shù)
變化。因此，例如，假如泄漏速率是1個(gè)單位，而冷卻速率大約比泄漏速率大一個(gè)數(shù)量級(jí)，則冷卻速率可以為從3. 2至25. 1個(gè)單位的任何值。泄漏燃料從高壓區(qū)域流至低壓區(qū)域時(shí)產(chǎn)生一些熱量。隨著軌道壓力上升到更高水平且壓差增大，則產(chǎn)生更多的熱量，且這些熱量沿著泄漏通路消散。消散的熱量傳遞至噴射器部件，導(dǎo)致噴射器部件和泄漏燃料的溫度上升。不論電磁線圈25是處于斷電狀態(tài)還是通電狀態(tài)，來自燃料系統(tǒng)500的冷卻管線82 的燃料通過冷卻入口 16進(jìn)入燃料噴射器100。來自冷卻管線82的燃料同樣也是進(jìn)入共軌入口 14的燃料(盡管它可能以低壓進(jìn)入)。冷卻燃料從冷卻入口 16行進(jìn)，通過冷卻供應(yīng)通道32進(jìn)入銜鐵腔26。由于冷卻燃料的壓力大于位于燃料排放口 18的燃料的壓力，因而冷
8卻燃料會(huì)從較高壓區(qū)域行進(jìn)至較低壓區(qū)域。此外，銜鐵腔沈可流體連接至電磁組件20，從而允許冷卻燃料冷卻電磁線圈25周圍的區(qū)域。銜鐵腔沈也可以通過至少一個(gè)位于負(fù)載螺釘上的負(fù)載螺釘孔39流體連接至控制閥41的外表面42。至少一個(gè)負(fù)載螺釘孔39可以是被鉆通的或者帶有螺紋，以允許冷卻燃料進(jìn)入到與控制閥41的外表面42接觸。由于控制閥組件40設(shè)置在由噴射器主體外殼11 形成的空腔12的內(nèi)部，因此冷卻燃料進(jìn)入冷卻間隙30。冷卻燃料流過冷卻間隙30，所述冷卻間隙30流體連接至燃料排放通道34。在冷卻通路的一部分，冷卻燃料流過冷卻間隙30。 冷卻通路的這一部分包括與控制閥41的外表面42的熱交換界面。因此，在冷卻燃料和控制閥41之間有熱交換，由此降低了控制閥41的溫度。在本發(fā)明中，漏液用環(huán)狀空間48允許泄漏燃料流過漏液用環(huán)狀空間通道49進(jìn)入冷卻間隙30，在冷卻間隙30處泄漏燃料與冷卻燃料合并。然后，合并的冷卻燃料和泄漏燃料一起流入燃料排放通道，并通過燃料排放口 18流出燃料噴射器100。離開燃料排放口 18 的燃料量是供應(yīng)的冷卻燃料和泄漏燃料的組合。當(dāng)電磁線圈25通電時(shí)，銜鐵組件20不再對(duì)控制閥組件40施加力，控制閥組件40 向第二構(gòu)型運(yùn)動(dòng)。在電磁線圈25再次斷電之前，控制閥組件40保持在這一構(gòu)型。噴射活動(dòng)開始于電磁線圈25自斷電狀態(tài)通電之時(shí)，并結(jié)束于電磁線圈25自通電狀態(tài)斷電之時(shí)。 線圈25通電后，控制閥構(gòu)件44運(yùn)動(dòng)并變成座落在高壓閥座56處，阻斷了經(jīng)過第一環(huán)形開口 58的流體連接。第二環(huán)形開口 59打開，且第二環(huán)形開口 59經(jīng)由閥供應(yīng)通道33將針閥控制室72流體連接至燃料排放通道34。由于燃料排放通道34所處的壓力低于軌道壓力， 因此壓差允許處于針閥控制室72內(nèi)的高壓的燃料流過第二限流器37和閥供應(yīng)通道33并經(jīng)由第二環(huán)形開口 59進(jìn)入燃料排放通道34。第二限流器37的流速大于第一限流器36的流速。因此，與能夠經(jīng)由第一限流器36進(jìn)入針閥控制室72的燃料相比，更多的燃料能夠經(jīng)由第二限流器37離開針閥控制室72。由此，隨著更多燃料離開針閥控制室72，針閥控制室 72內(nèi)的壓力變低。隨著針閥控制室72內(nèi)的壓力下降，作用在閉式液壓表面70的壓力也下降。最終，作用在開式液壓表面68的壓力超過了作用在閉式液壓表面70的壓力與噴嘴彈簧73的預(yù)載的合力，致使被直接控制的噴嘴閥64從噴嘴出口 62移開。現(xiàn)在噴嘴出口 62 開啟，少量燃料通過噴嘴出口 62。與相對(duì)較大的通過燃料排放口 18的燃料量相比，通過噴嘴出口 62的燃料量相對(duì)較小。由于在噴射活動(dòng)期間和各噴射活動(dòng)之間冷卻燃料可以通過冷卻管線82，因此可能經(jīng)常有相對(duì)較大量的燃料離開燃料排放口 18。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)電磁線圈25斷電時(shí)，或換言之在各噴射活動(dòng)之間，冷卻燃料可受控流過冷卻入口 16。類似地，在各噴射活動(dòng)之間泄漏燃料流動(dòng)，并也可在噴射活動(dòng)期間流動(dòng)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)較少量的燃料可在第一噴射活動(dòng)和第二噴射活動(dòng)期間流過噴嘴出口 62。在第一和第二噴射活動(dòng)之間，噴嘴出口 62關(guān)閉，且燃料噴射器100 內(nèi)部存在高壓。固有地，位于控制閥構(gòu)件44周圍的一些燃料可首先漏入漏液用環(huán)狀空間 48，并沿著漏液用環(huán)狀空間通道49漏向排放口 18。因此，在第一和第二噴射活動(dòng)之間的時(shí)間內(nèi)，相對(duì)較大量的燃料以及泄漏燃料可流過燃料噴射器100的燃料排放口 18。此外，在第一和第二噴射活動(dòng)期間以及第一和第二噴射活動(dòng)之間，泄漏燃料有可能通過導(dǎo)承間隙50 直至到達(dá)漏液用環(huán)狀空間48。由于在第一和第二噴射活動(dòng)期間和之間都有泄漏燃料通過導(dǎo)承間隙50，這些泄漏燃料連同冷卻燃料——這是相對(duì)較大量的燃料——可在第一和第二噴射活動(dòng)期間和之間這兩種情況下都流過燃料排放口 18。參考圖3所示的燃料系統(tǒng)，燃料系統(tǒng)500包括燃料箱90，所述燃料箱90容納有燃料，所述燃料供應(yīng)至燃料系統(tǒng)500內(nèi)多個(gè)燃料噴射器200中的每一個(gè)的共軌入口 14和冷卻入口 16。來自燃料箱90的燃料被燃料輸送泵92泵送至冷卻管線82和共軌燃料泵96的入口 97。燃料流過燃料箱90的出口 89進(jìn)入燃料輸送泵92的入口 93，這一過程可以是被動(dòng)控制的。來自燃料輸送泵92的出口 94的燃料在進(jìn)入多個(gè)燃料噴射器200之前可經(jīng)過一系列過濾器83和84，從而除去任何可能影響燃料噴射器100的性能的顆粒物。燃料輸送泵 92的出口 94可連接至冷卻管線82和共軌壓力泵96的入口 97，該共軌壓力泵96可由電子控制器76控制。然后燃料以軌道壓力進(jìn)入共軌80并通過相應(yīng)的共軌入口 14流入各個(gè)燃料噴射器100。來自冷卻管線82的燃料通過它們相應(yīng)的冷卻入口 16流入燃料噴射器100。 在每次發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)期間，即使在噴射活動(dòng)期間冷卻管線82保持關(guān)閉，相對(duì)較少量的燃料通過噴嘴出口 62被噴射，而相對(duì)較大量的燃料離開燃料排放口 18并經(jīng)由燃料返回管線86回到燃料箱90。在各噴射活動(dòng)之間的時(shí)間內(nèi)，沒有燃料通過燃料噴射器100的噴嘴出口 62被噴射，但相對(duì)較大量的燃料繼續(xù)離開各自的燃料排放口 18并經(jīng)由燃料返回管線86回到燃料箱90。壓力調(diào)節(jié)器85可沿著燃料返回管線86設(shè)置，從而調(diào)節(jié)燃料的流動(dòng)循環(huán)/回路。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解本發(fā)明的范圍，并認(rèn)識(shí)到該范圍不限于在此描述的實(shí)施例。因此，對(duì)燃料系統(tǒng)所作的改變，以及對(duì)于控制燃料在燃料系統(tǒng)500內(nèi)流動(dòng)的部件的添加或去除，都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，可以采用構(gòu)造成執(zhí)行冷卻控制算法的發(fā)動(dòng)機(jī)控制器。溫度傳感器77可用于向冷卻控制算法提供關(guān)于燃料噴射器內(nèi)部溫度的信息。如果溫度高于預(yù)定的高溫標(biāo)記，則冷卻控制算法可向燃料輸送泵92發(fā)送信號(hào)以提高進(jìn)入燃料噴射器的冷卻流速。類似地，如果溫度低于預(yù)定的低溫標(biāo)記，則冷卻控制算法可向燃料輸送泵92發(fā)送信號(hào)以降低燃料系統(tǒng)500的冷卻流速。在另一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)速度增大時(shí)冷卻流速可以增大。電子控制器76可通過確定發(fā)動(dòng)機(jī)速度并相應(yīng)調(diào)節(jié)冷卻流速來控制冷卻流速。此外，背壓調(diào)節(jié)器85也可調(diào)節(jié)燃料的流動(dòng)。冷卻管線82可在軌道壓力下被供以燃料，或者進(jìn)入冷卻管線82的燃料可流過降壓泵以降低冷卻管線82內(nèi)的壓力。 此外，每個(gè)噴射器100的燃料排放口 18可流體連接至冷卻管線82或直接連接至燃料箱90。 在本發(fā)明的精神以內(nèi)的所有其它實(shí)施例都落在本發(fā)明的范圍內(nèi)。應(yīng)該理解，前文的描述僅用于說明的目的，并非意在以任何形式限定本發(fā)明的范圍。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明的其它形式可從對(duì)附圖、說明和所附的權(quán)利要求書的研究得出。
權(quán)利要求
1.一種燃料噴射器(100)，該燃料噴射器(100)包括限定噴嘴出口(62)的噴射器主體(10)，共軌入口(14)，冷卻入口(16)以及燃料排放口 (18)；泄漏通路，所述泄漏通路將所述共軌入口(14)流體連接至所述燃料排放口(18)；以及冷卻通路，所述冷卻通路將所述冷卻入口(16)流體連接至所述燃料排放口(18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射器(100)，其特征在于，所述噴射器主體(10)包括 噴射器主體外殼(11)；控制閥(41)，所述控制閥(41)具有被包圍在所述噴射器主體外殼(11)內(nèi)的外表面 (42)和可滑動(dòng)地設(shè)置在閥導(dǎo)向件(52)內(nèi)的閥構(gòu)件(44)；所述泄漏通路包括導(dǎo)承間隙(50)，所述導(dǎo)承間隙(50)限定在所述閥構(gòu)件(44)的外表面(46)與所述閥導(dǎo)向件(52)的內(nèi)表面(54)之間；并且所述冷卻通路包括與所述控制閥(41)的外表面(42)的熱交換界面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴射器(100)，其特征在于，所述控制閥(41)還包括 位于所述閥導(dǎo)向件(52)上的漏液用環(huán)狀空間(48)；限定在所述控制閥(41)內(nèi)的漏液用環(huán)狀空間通道(49)；并且所述泄漏通路包括熱交換界面，所述熱交換界面在所述漏液用環(huán)狀空間(48)與所述控制閥(41)之間以及所述漏液用環(huán)狀空間通道(49)與所述控制閥(41)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料噴射器(100)，其特征在于，還包括 設(shè)置在所述噴射器主體外殼(11)內(nèi)的銜鐵腔(26)；被直接控制的噴嘴閥(64)，所述被直接控制的噴嘴閥(64)能在關(guān)閉所述噴嘴出口 (62)的第一位置和開啟所述噴嘴出口(62)的第二位置之間移動(dòng)；所述被直接控制的噴嘴閥(64)包括開式液壓表面(68)和閉式液壓表面(70)，所述開式液壓表面(68)受到噴嘴室(66)內(nèi)的流體壓力，所述閉式液壓表面(70)受到針閥控制室 (72)內(nèi)的流體壓力；限定在所述外殼(11)的內(nèi)表面(13)與所述控制閥(41)的外表面(42)之間的冷卻間隙(30)；并且所述冷卻通路包括所述銜鐵腔(26)和所述冷卻間隙(30)。
5.一種共軌燃料系統(tǒng)(500)，所述共軌燃料系統(tǒng)(500)包括多個(gè)燃料噴射器(200)，所述多個(gè)燃料噴射器(200)的每一個(gè)包括共軌入口(14)和冷卻入口 (16)；共軌(80)，所述共軌(80)流體連接至所述共軌入口(14)；冷卻管線(82)，所述冷卻管線(82)流體連接至所述冷卻入口(16)；以及燃料箱(90)，所述燃料箱(90)用于向所述共軌(80)和所述冷卻管線(82)供應(yīng)燃料。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共軌燃料系統(tǒng)(500)，其特征在于，還包括燃料返回管線(86)，所述燃料返回管線(86)將所述燃料排放口(18)流體連接至所述燃料箱(90)；以及燃料輸送泵(92)，所述燃料輸送泵(92)具有入口(93)和出口(94)，所述入口(93)流體連接至所述燃料箱(90)，所述出口(94)流體連接至所述冷卻管線(82)和共軌泵(96)的入口 (97)；所述共軌泵(96)具有流體連接至共軌(80)的出口(98)；燃料輸送泵(92)，所述燃料輸送泵(9 用于使燃料從燃料箱(90)運(yùn)動(dòng)至所述冷卻管線(82)和共軌泵(96)的入口 (97)；所述共軌泵(96)用于將來自所述共軌泵(96)的入口(97)的高壓燃料供應(yīng)至所述共軌(80)；電子控制器(76)；溫度傳感器(77)，所述溫度傳感器(77)設(shè)置在所述多個(gè)燃料噴射器(200)與所述燃料箱(90)之間，并與所述電子控制器(76)通信；并且所述電子控制器(76)構(gòu)造成執(zhí)行冷卻控制算法。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的共軌燃料系統(tǒng)(500)，其特征在于， 所述冷卻管線(82)具有冷卻流速；所述燃料噴射器(100)具有泄漏速率； 所述冷卻流速大約比所述泄漏速率大一個(gè)數(shù)量級(jí)； 所述燃料噴射器(100)包括噴射器主體外殼(11)； 燃料排放口 (18)；泄漏通路，所述泄漏通路將所述共軌入口(14)流體連接至所述燃料排放口(18)； 冷卻通路，所述冷卻通路將所述冷卻入口(16)流體連接至所述燃料排放口(18)； 控制閥(41)，所述控制閥Gl)具有被包圍在所述噴射器主體外殼(11)內(nèi)的外表面 (42)；并且所述冷卻通路的一部分包括與所述控制閥Gl)的外表面0 的熱交換界面。
8.一種操作燃料系統(tǒng)(500)的方法，所述方法包括以下步驟在第一噴射活動(dòng)和第二噴射活動(dòng)期間，使相對(duì)較少量的燃料通過燃料噴射器(100)的噴嘴出口 (62)；在所述第一噴射活動(dòng)和所述第二噴射活動(dòng)之間，使相對(duì)較大量的燃料通過所述燃料噴射器(100)的燃料排放口 (18)；在所述第一噴射活動(dòng)和所述第二噴射活動(dòng)之間，使泄漏燃料通過所述燃料排放口 (18)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的操作燃料系統(tǒng)(500)的方法，其特征在于，還包括以下步驟 在所述第一噴射活動(dòng)和所述第二噴射活動(dòng)之間以及在所述第一噴射活動(dòng)和所述第二噴射活動(dòng)期間，使泄漏燃料通過導(dǎo)承間隙(50)；以及在所述第一噴射活動(dòng)和所述第二噴射活動(dòng)之間以及在所述第一噴射活動(dòng)和所述第二噴射活動(dòng)期間，使所述泄漏燃料與所述相對(duì)較大量的燃料的組合通過所述燃料排放口 (18)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的操作燃料系統(tǒng)(500)的方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟使所述泄漏燃料與所述相對(duì)較大量的燃料的組合從所述燃料排放口(18)運(yùn)動(dòng)至燃料箱(90)；使所述泄漏燃料、所述相對(duì)較少量的燃料和所述相對(duì)較大量的燃料的組合從所述燃料箱(90)通過所述共軌(80)和所述冷卻管線(8 運(yùn)動(dòng)至所述燃料排放口(18)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于燃料噴射器(100)的熱負(fù)荷控制組件，所述燃料噴射器(100)包括軌道入口(14)、冷卻入口(16)和燃料排放口(18)。泄漏通路將源自軌道入口(14)的泄漏燃料引導(dǎo)至燃料排放口(18)。冷卻通路將源自冷卻入口(16)的燃料引導(dǎo)至燃料排放口(18)。采用熱負(fù)荷控制組件的燃料系統(tǒng)(500)包括單個(gè)燃料箱(90)，所述燃料箱(90)將燃料供應(yīng)至多個(gè)燃料噴射器(200)的軌道入口(14)和冷卻入口(16)，并收集來自多個(gè)燃料噴射器(200)的燃料排放口(18)的燃料。
文檔編號(hào)F02M51/06GK102177332SQ200980139657
公開日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月7日
發(fā)明者D·常 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司