專利名稱：用于冷卻燃料噴射器的系統(tǒng)和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及燃料噴射器。更具體地，本發(fā)明涉及用于冷卻串聯(lián)至低壓燃料供排軌的燃料噴射器的系統(tǒng)和方法。
背景技術(shù)：
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的一些低壓燃料供排軌系統(tǒng)包括串聯(lián)至低壓燃料供排軌(下文稱為“燃料軌”)的燃料噴射器。即，燃料由燃料軌輸送至第一燃料噴射器，該第一燃料噴射器將燃料輸送至下一噴射器等。當(dāng)燃料從與燃料軌連通的第一燃料噴射器到布置在下游的其它燃料噴射器時(shí)，因?yàn)槎喾N原因在每個(gè)噴射器處都向燃料軌增加熱量，所以燃料噴射器和燃 料變得越來(lái)越熱。例如，從燃料噴射器溢至周?chē)咨w中的噴射器孔的熱燃料會(huì)產(chǎn)生大量的傳遞回燃料軌的熱量。該傳遞的熱量隨著燃料沿燃料軌向下游移動(dòng)而聚積。結(jié)果，對(duì)于六缸發(fā)動(dòng)機(jī)，第五缸和第六缸的燃料噴射器經(jīng)歷比沿燃料軌的第一缸和第二缸的燃料噴射器更高的操作溫度。降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的排放的各種努力也會(huì)助長(zhǎng)燃料噴射器的高操作溫度。例如，為了降低排放，在燃料被噴入燃燒室時(shí)，會(huì)增加燃料噴射壓力，以提供燃料的更強(qiáng)霧化。然而，高壓霧化燃料的任何泄漏都有在燃料噴射器處或周?chē)a(chǎn)生熱能的趨勢(shì)。另外，用來(lái)降低柴油排放的一種方法是在單個(gè)燃燒事件期間利用燃料到燃燒室的多次噴射。但是，為實(shí)現(xiàn)多次噴射或閥運(yùn)動(dòng)，需要額外的電能。這供給至致動(dòng)器的電能的增加在燃燒噴射器處產(chǎn)生了一些額外的熱量，但是通常該熱量比溢出燃料或泄漏燃料低。因此，降低排放的努力以及串聯(lián)燃料噴射器的燃料軌的使用會(huì)在燃料噴射器導(dǎo)致高操作溫度。過(guò)多的熱量會(huì)引起是相對(duì)復(fù)雜單獨(dú)裝置的噴射器(如圖I中所示)的尺寸不穩(wěn)定。通常，高操作溫度會(huì)導(dǎo)致電致動(dòng)燃料噴射器的性能不可靠。另外。由于引起燃料的上光或上漆，所以過(guò)多的熱量或高操作溫度會(huì)不利地影響燃料，也不利地影響噴射器性能。熱量問(wèn)題的一些解決方案包括間接冷卻，例如，使冷卻水通過(guò)汽缸蓋的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域。然而，該間接方法一般無(wú)法在燃料噴射器處提供充分的冷卻。其它解決方法包括更大的燃料供給泵、更大的燃料管路和燃料冷卻機(jī)構(gòu)。但是，這些方案會(huì)顯著地提高發(fā)動(dòng)機(jī)的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本文公開(kāi)了具有串聯(lián)至共用低壓燃料供排軌的燃料噴射器的多種燃料噴射系統(tǒng)，具有用來(lái)在操作期間冷卻燃料噴射器的多種策略。術(shù)語(yǔ)“燃料軌”用于指代燃料供排軌，例如低壓燃料供排軌。所述噴射器可布置在串聯(lián)至燃料軌的汽缸蓋的鉆孔中。術(shù)語(yǔ)“第一”用于指代燃料軌上布置于序列中的第一個(gè)或上游的鉆孔或燃料噴射器。術(shù)語(yǔ)“終端”用于指代布置于燃料軌上的下游的末端鉆孔或最后一個(gè)鉆孔以及最后一個(gè)燃料噴射器。所公開(kāi)的系統(tǒng)可用在具有不同數(shù)量汽缸(例如，4、6、8、12或更多汽缸)的不同尺寸的發(fā)動(dòng)機(jī)上。因此，可改變?nèi)剂蠂娚淦鞯臄?shù)量，終端噴射器可為序列中的第4、第6、第8、第12或第X個(gè)汽缸，這依賴于發(fā)動(dòng)機(jī)的尺寸。對(duì)于串聯(lián)至燃料軌的無(wú)干預(yù)電動(dòng)燃料噴射器，由于被上游噴射器增加至燃料軌的熱量和從汽缸蓋吸收的熱量，終端或下游燃料噴射器會(huì)操作在比第一或上游燃料噴射器高的溫度。所公開(kāi)的燃料噴射系統(tǒng)通過(guò)為連接在燃料軌上的第一或上游的燃料噴射器提供較低的冷卻速率、為連接在燃料軌下游的燃料噴射器提供較高的冷卻速率來(lái)在燃料噴射器的操作溫度方面提供更大的平衡。通過(guò)操控噴嘴殼體中槽或孔的尺寸和/或操控供給至噴射器作為噴嘴殼體與螺線管組件之間的冷卻劑流的燃料流速率，可為布置在燃料軌上游的燃料噴射器提供較低的冷卻速率，并為布置在燃料軌下游的燃料噴射器提供較高的冷卻速率?？偟貋?lái)說(shuō)，所公開(kāi)的系統(tǒng)和技術(shù)通過(guò)操控各噴射器的局部熱傳遞系數(shù)或冷卻速率，平衡了離開(kāi)噴射器的熱傳遞，從而平衡了燃料噴射器的操作溫度。所公開(kāi)的實(shí)施例和方法可應(yīng)用于串聯(lián)或并聯(lián)至燃料噴射器的燃料軌。
在本公開(kāi)的一方面，每個(gè)燃料噴射器都包括噴嘴殼體，所述噴嘴殼體包括在所述燃料軌與其各自的燃料噴射器之間提供流體連通的至少一個(gè)槽或孔。所述第一燃料噴射器的噴嘴殼體的至少一個(gè)槽或孔小于所述終端燃料噴射器的噴嘴殼體的至少一個(gè)槽或孔。結(jié)果，所述終端燃料噴射器的內(nèi)部部件暴露于比所述第一燃料噴射器的內(nèi)部部件更多的燃料。因此，由于增大了暴露于流過(guò)所述燃料軌的燃料，所以所述終端燃料噴射器經(jīng)歷比所述第一噴射器高的冷卻速率。從而，在該所公開(kāi)的系統(tǒng)中，通過(guò)操控各燃料噴射器的噴嘴殼體中的槽或孔的尺寸，平衡了整個(gè)噴射器組的操作溫度。換句話說(shuō)，操控了各噴射器經(jīng)歷的冷卻速率。在本公開(kāi)的其它方面，所述噴嘴殼體內(nèi)的流率被操控。例如，每個(gè)燃料噴射器都包括噴嘴殼體和噴射器主體，內(nèi)部環(huán)形空間布置在所述噴嘴殼體與所述噴射器主體之間，夕卜部環(huán)形空間布置在所述噴嘴殼體與所述噴射器鉆孔之間。每個(gè)外部環(huán)形空間都與燃料軌連通。每個(gè)噴嘴殼體都包括在所述外部環(huán)形空間與其各自的內(nèi)部環(huán)形空間之間提供流體連通的至少一個(gè)槽或孔。一方面，各燃料噴射器的外部環(huán)形空間尺寸大致相同。第一或上游燃料噴射器具有較小的內(nèi)部環(huán)形空間，這提供了通過(guò)其內(nèi)部環(huán)形空間的較低流率和通過(guò)其外部環(huán)形空間的較高流率。因此，由于該較小內(nèi)部環(huán)形空間，所述第一或上游燃料噴射器經(jīng)歷較低的冷卻速率。相反，所述終端燃料噴射器包括較大的內(nèi)部環(huán)形空間。結(jié)果，更多的燃料流過(guò)所述終端燃料噴射器的較大內(nèi)部環(huán)形空間，以為比第一或上游噴射器經(jīng)歷的更高的冷卻速率。在另一方面，各噴射器的內(nèi)部環(huán)形空間尺寸大致相同。所述第一或上游燃料噴射器具有較大的外部環(huán)形空間，將流量從所述內(nèi)部環(huán)形空間轉(zhuǎn)向，以提供較低的流率通過(guò)其內(nèi)部環(huán)形空間。換句話說(shuō)，由于所述較大外部環(huán)形空間，所述第一或上游噴射器經(jīng)歷較低冷卻速率。相反，所述終端燃料噴射器包括較小外部環(huán)形空間。結(jié)果，更多的燃料被轉(zhuǎn)向至內(nèi)部環(huán)形空間，以為比第一或上游噴射器經(jīng)歷的更高的冷卻速率。在另一方面，各噴射器的總環(huán)形空間尺寸大致相同。所述第一或上游燃料噴射器具有較小的內(nèi)部環(huán)形空間和較大的外部環(huán)形空間，這提供了通過(guò)其內(nèi)部環(huán)形空間的較低流率和通過(guò)其外部環(huán)形空間的較高流率。相反，所述終端燃料噴射器包括較大內(nèi)部環(huán)形空間和較小外部環(huán)形空間。結(jié)果，更多的燃料流過(guò)所述終端燃料噴射器的較大內(nèi)部環(huán)形空間，以為比第一或上游噴射器經(jīng)歷的更高的冷卻速率。
還公開(kāi)了包括噴嘴殼體的改進(jìn)型燃料噴射器。在所述噴嘴殼體中策略性設(shè)置與閥和螺線管組件總體對(duì)齊的一個(gè)或多個(gè)槽。來(lái)自燃料軌的燃料會(huì)穿過(guò)策略性布置在所述噴嘴殼體中的槽，為閥和螺線管組件提供增大的流量或暴露，以提高冷卻速率。如下面詳細(xì)描述的，可組合上述策略的任意一個(gè)或多個(gè)。


圖I為所公開(kāi)的連接至凸輪凸角的機(jī)械致動(dòng)電子控制燃料噴射器、發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)和燃料軌的截面/示意圖。圖2為如圖I中所示串聯(lián)至圖I中所示燃料供排軌的多個(gè)燃料噴射器的示意圖。圖3為包括兩個(gè)所公開(kāi)的燃料噴射器的發(fā)動(dòng)機(jī)的正視局部截面/示意圖，示出了噴射器、其各自汽缸蓋及穿過(guò)汽缸蓋的燃料軌之間的空間關(guān)系。 圖4為具有串聯(lián)至燃料軌的六個(gè)燃料噴射器的所公開(kāi)燃料噴射系統(tǒng)的平面/示意圖，示出了噴射器殼體中用于給圖示在右側(cè)的下游噴射器提供較大冷卻速率并給圖示在左側(cè)的上游噴射器提供較低冷卻速率的不同槽/孔結(jié)構(gòu)。圖5示出了所公開(kāi)的燃料噴射器殼體，其具有用來(lái)增強(qiáng)從噴射器的熱傳遞的大槽，并在螺線管組件附近使用變外徑(OD)和內(nèi)徑(ID)的噴嘴殼體。圖6和7為所公開(kāi)的布置在汽缸蓋孔中的燃料噴射器的截面/示意圖，其中圖6示出了噴射器周?chē)妮^大外部環(huán)形空間，以用于通過(guò)內(nèi)部環(huán)形空間的較低流量和較低冷卻速率，圖7示出了噴射器周?chē)妮^小外部環(huán)形空間，以用于通過(guò)內(nèi)部環(huán)形空間的較高流量和較高冷卻速率。圖8和9為所公開(kāi)的布置在汽缸蓋孔中的燃料噴射器的截面/示意圖，其中圖8示出了螺線管組件周?chē)妮^大內(nèi)部環(huán)形空間，以用于較高的流量和較高的冷卻速率，圖9示出了致動(dòng)器閥和螺線管組件周?chē)^小的內(nèi)部環(huán)形空間，以用于較低的流量和較低的冷卻速率。
具體實(shí)施例方式通常，靜態(tài)流體/固體系統(tǒng)的熱通量Q可表示為熱傳遞系數(shù)h、表面積A和冷卻流體與固體表面之間溫度差的函數(shù)Q ^ hA Δ T其中Q為熱通量(W)，h為熱傳遞系數(shù)(W/(m2K))，A為熱傳遞表面積(m2) ’ AT為固體表面與周?chē)黧w區(qū)域之間的溫度差(K)。對(duì)于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，用來(lái)計(jì)算熱通量的公式是復(fù)雜的，依賴于動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的類(lèi)型。然而，動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的熱通量也依賴用于熱傳遞的表面積或冷卻流體速度或者兩者都依賴。在本公開(kāi)中，控制這些變量的一個(gè)或兩個(gè)，以改進(jìn)沿著燃料軌串聯(lián)的燃料噴射器的溫度分布。簡(jiǎn)言之，控制流通面積和燃料(冷卻劑)流率，以提高下游噴射器的冷卻速率，并降低上游噴射器的冷卻速率，從而平衡燃料噴射器的操作溫度。圖I示出了機(jī)械致動(dòng)電子控制燃料噴射器10。燃料噴射器10連接至發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM) 11或其它類(lèi)型的控制器。燃料噴射器10連接至與多個(gè)其它噴射器串聯(lián)的低壓燃料供排軌或燃料軌12，如圖2中所示。如圖I和2中所示，燃料軌12通過(guò)泵14從箱13吸取燃料，燃料在達(dá)到噴射器10之前通常經(jīng)過(guò)過(guò)濾器15、16。圖I的燃料噴射器10包括噴射器主體17，該噴射器主體包括燃料增壓室18。柱塞19可滑動(dòng)地布置在燃料增壓室18中，并通過(guò)軸或連桿22連接至止推板21。挺桿21可聯(lián)接至挺桿導(dǎo)承23。壓縮彈簧24夾在挺桿導(dǎo)承23的法蘭25與噴射器主體17的相應(yīng)固定法蘭或肩26之間。挺桿21、壓縮彈簧24和柱塞19響應(yīng)于凸輪凸角28及相關(guān)凸輪軸29的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)沿著圖I的方向上下移動(dòng)。螺線管組件31包括上銜鐵32和下銜鐵33。上銜鐵32控制溢流閥34的運(yùn)動(dòng)，下銜鐵33控制控制閥35的運(yùn)動(dòng)。用于上下銜鐵32、33的螺線管線圈圖示為36、39。銜鐵彈簧37將溢流閥34和控制閥35偏壓進(jìn)圖I中所示的放松位置或填充位置。燃料噴射器10還包括容納針閥42的噴嘴41，針閥42包括排放孔，一個(gè)排放孔示為49?？刂苹钊?3被彈簧44沿向下方向偏壓，這將針閥42向下偏壓進(jìn)圖I中所示的關(guān)閉 位置。噴嘴殼體38可容納噴嘴41以及燃料噴射器主體17包括螺線管組件31的下部。當(dāng)彈簧37、44都處于放松位置時(shí)，由于止推板21向上移動(dòng)，所以燃料噴射器10會(huì)充滿來(lái)自燃料軌12的燃料。在凸輪凸角28的進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)引起止推板21和柱塞19向下移動(dòng)以增壓室18內(nèi)的燃料之后，ECM 11將激活螺線管線圈36，以克服彈簧37的偏壓將上銜鐵32和溢流閥34向下吸，從而允許增壓燃料朝著針閥42和下室48通過(guò)高壓燃料通道46。ECM 11然后激活下螺線管線圈39，克服彈簧37的偏壓向上提升下銜鐵33和控制閥35。該動(dòng)作釋放了通過(guò)激活溢流閥34在室47中產(chǎn)生的壓力，從而允許室48中的增壓燃料克服彈簧44的偏壓，引起針閥42向上移動(dòng)，燃料通過(guò)孔49被噴出。當(dāng)完成噴射時(shí)，螺線管39在螺線管36停用或下降上銜鐵32之后停用下銜鐵33，螺線管36由ECM 11控制。參考圖2，燃料噴射系統(tǒng)20顯示為具有串聯(lián)至示意性圖示為40的汽缸蓋或發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料軌12的六個(gè)燃料噴射器IOa-IOf。沿著軌12的第一噴射器IOa通常操作于比后續(xù)或下游噴射器IOb-IOf低的操作溫度。由于燃料向下行經(jīng)第一噴射器IOa與終端噴射器IOf之間的燃料軌12時(shí)噴射器IOa-IOe的致動(dòng)以及燃燒事件產(chǎn)生的熱量，串聯(lián)中的最后一個(gè)噴射器或“終端”噴射器IOf通常操作于最高的溫度。每個(gè)噴射器IOa-IOf可都連接至ECM 11。終端噴射器IOf可與布置在終端噴射器IOf與燃料箱13之間的壓力調(diào)節(jié)器51連通。用于冷卻噴射器IOa-IOf的燃料來(lái)自燃料軌12。圖3示意性地示出了燃料軌12與汽缸蓋40中兩個(gè)噴射器10之間的相對(duì)位置。流過(guò)軌12的燃料會(huì)接合各噴射器10的噴嘴殼體38。圖4部分地示出燃料噴射系統(tǒng)20a，其操控燃料噴射器IOa-IOf的噴嘴殼體38a-38f的配置，以操控局部熱傳遞系數(shù)或噴射器IOa-IOf經(jīng)歷的冷卻速率。如圖4中所示，噴嘴殼體38a-38f在噴嘴殼體38a_38f中的槽或孔52a-52f的尺寸方面不同，所述槽或孔允許燃料從燃料軌12進(jìn)入噴嘴殼體38a_38f，用以冷卻噴射器主體17及閥和螺線管組件31的目的。圖4還教導(dǎo)改變槽或孔52a-52f的尺寸，用以從噴嘴殼體32a-38f排放變熱燃料的目的。具體地，第一或上游噴射器IOa包括具有一個(gè)小孔52a或多個(gè)小孔52a的噴嘴殼體38a。結(jié)果，順著燃料軌12流動(dòng)的有限量的燃料會(huì)進(jìn)入噴嘴殼體38a，用以冷卻噴射器10a，導(dǎo)致熱的溢流燃料通過(guò)溢流閥34 (圖I)離開(kāi)噴射器10a，回到燃料軌12。串聯(lián)的下一噴射器，即噴射器IOb可包括比第一噴射器IOa更多的洞或孔52b或更大的孔52b。串聯(lián)的第三噴射器，即噴射器IOc可包括比噴射器IOa和IOb更多的洞或孔52c或更大的孔52c。串聯(lián)的下一噴射器，即噴射器IOd可包括比噴射器10a、10b和IOc更多的洞或孔52d或更大的孔52d。另外，最后兩個(gè)噴射器，即噴射器IOe和終端噴射器IOf可分別包括逐漸更大的洞或槽52e、52f。因此，可用于燃料流過(guò)噴嘴殼體38a_38f的孔52a_52f的面積從第一噴射器IOa到終端噴射器IOf逐漸增大?？捎糜谌剂狭鬟M(jìn)和流出噴嘴殼體38a-38f的孔52a_52f的逐步擴(kuò)大為沿燃料軌12布置在下游的噴射器提供了逐步增大的冷卻速率，為沿燃料軌12布置在上游的噴射器提供了逐步減小的冷卻速率。結(jié)果，在整個(gè)噴射器IOa-IOf的陣列上平衡了噴射器IOa-IOf的冷卻速率。圖5不出了具有豎直方向槽52的噴嘴殼體38的一部分,所述豎直方向槽52就像圖4的噴射器10e、10f的圖示為52e、52f的那些。圖5還示出了噴嘴殼體38的內(nèi)徑和外徑，其可被操控成增大和減小內(nèi)部環(huán)形空間57、外部環(huán)形空間58的尺寸，如下面結(jié)合圖6-9所描述的。簡(jiǎn)要參考圖8，噴射器10布置在鉆入汽缸蓋40的鉆孔55中。噴嘴殼體38g設(shè)計(jì) 成在靠近螺線管組件31處在噴嘴殼體38g與噴射器主體17之間設(shè)置內(nèi)部環(huán)形空間57。噴嘴殼體38g也可設(shè)計(jì)成在鉆孔55與噴嘴殼體38g之間設(shè)置外部環(huán)形空間58。圖示為52的槽提供外部環(huán)形空間58與內(nèi)部環(huán)形空間57之間的連通。因此，外部環(huán)形空間58和內(nèi)部環(huán)形空間57與燃料軌12 (圖6-9中未示出)連通。圖6和7示出了操控外部環(huán)形空間58b、58c的尺寸，同時(shí)保持內(nèi)部環(huán)形空間57b、57c的尺寸大約相等的效果。如圖6中所不,在鉆孔55a與噴嘴殼體38i之間設(shè)置充分的外部環(huán)形空間58b。與在如圖7中所示布置在鉆孔55b與噴嘴殼體38j之間的較小或較緊密的外部環(huán)形空間58c相對(duì)比，圖6的外部環(huán)形空間58b較大。較緊密或較小的外部環(huán)形空間58c (圖7)通過(guò)將流動(dòng)轉(zhuǎn)向至內(nèi)部環(huán)形空間57c來(lái)提供增強(qiáng)的流量通過(guò)內(nèi)部環(huán)形空間57c。相反，較大的外部環(huán)形空間58b (圖6)將流動(dòng)轉(zhuǎn)離內(nèi)部環(huán)形空間57b。因此，圖6的較大外部環(huán)形空間58b適于上游噴射器，例如需要較低冷卻速率的噴射器IOa或10b。圖7的較緊密或較小外部環(huán)形空間58c適于需要較大冷卻速率的下游噴射器IOe或IOf。因此，當(dāng)內(nèi)部環(huán)形空間57b和57c在尺寸上大約相等時(shí)，可通過(guò)改變外部環(huán)形空間58b、58c的尺寸來(lái)操控通過(guò)內(nèi)部環(huán)形空間的流率。圖6中，流動(dòng)被大外部環(huán)形空間58b從內(nèi)部環(huán)形空間57b改向，降低了冷卻速率。圖7中，流動(dòng)被小外部環(huán)形空間58c改向至內(nèi)部環(huán)形空間57c，提高了冷卻速率。參考圖8-9，采用冷卻策略，其利用通過(guò)內(nèi)部環(huán)形空間57、57a的燃料流作為操控局部冷卻速率的手段。圖9的噴嘴殼體38h設(shè)計(jì)成在噴嘴殼體38h與噴射器主體17之間設(shè)置比圖8小的內(nèi)部環(huán)形空間57a。圖9的外部環(huán)形空間58a與圖8中所示外部環(huán)形空間58尺寸大致相同。比較圖8和9，假定鉆孔55以及外部環(huán)形空間58、58a的尺寸大致相等，那么圖8的噴嘴殼體38g具有更大的內(nèi)徑，在噴嘴殼體38g與噴射器主體17之間提供更大的內(nèi)部環(huán)形空間57。相比之下，圖9中，噴嘴殼體38h具有更小的內(nèi)徑，導(dǎo)致更小的內(nèi)部環(huán)形空間57a。圖9的更小內(nèi)部環(huán)形空間57a產(chǎn)生更小的流量通過(guò)內(nèi)部環(huán)形空間57a，以降低冷卻速率。相反，為了更高的冷卻速率，圖8的更大內(nèi)部環(huán)形空間57產(chǎn)生更高的流量通過(guò)內(nèi)部環(huán)形空間57。因此，噴嘴殼體38h(圖9)更適于上游燃料噴射器，例如需要更低冷卻速率的圖2中圖示為IOa或IOb的那些。噴嘴殼體38g(圖8)更適于下游燃料噴射器，例如需要更高冷卻速率的圖2中圖示為IOe或IOf的那些。工業(yè)實(shí)用件公開(kāi)了用于冷卻串聯(lián)至低壓共用燃料供排軌的燃料噴射器的各種策略。具體地，隨著噴射器相對(duì)于第一或上游噴射器的下游位置逐步增大噴嘴殼體中的洞或孔或槽的尺寸。通過(guò)操控噴嘴殼體中槽或孔的尺寸，可給上游或第一噴射器提供降低的冷卻速率，可給終端或末端噴射器提供增大的冷卻速率，并為中間噴射器提供逐步增大的冷卻速率?？刹倏赝獠凯h(huán)形空間的尺寸，同時(shí)保持內(nèi)部環(huán)形空間的尺寸，以將流動(dòng)從噴嘴殼體的內(nèi)部環(huán)形空間轉(zhuǎn)向或引導(dǎo)流動(dòng)從此內(nèi)部環(huán)形空間通過(guò)。通常，使用大外部環(huán)形空間和小內(nèi)部環(huán)形空間適于上游噴射器，使用較小外部環(huán)形空間和類(lèi)似的內(nèi)部環(huán)形空間適于下游噴射器。
可操控內(nèi)部環(huán)形空間的尺寸，同時(shí)保持外部環(huán)形空間的尺寸，以增大或降低通過(guò)噴嘴殼體的內(nèi)部的流量，從而增大或降低冷卻速率。較大內(nèi)部環(huán)形空間連同較小外部環(huán)形空間適于下游噴射器，較小內(nèi)部環(huán)形空間連同相同或較小外部環(huán)形空間適于上游噴射器。也可操控內(nèi)部和外部環(huán)形空間的尺寸，以增大或降低通過(guò)內(nèi)部環(huán)形空間的流量，用以控制冷卻速率的目的。改變槽或孔的尺寸、改變內(nèi)部環(huán)形空間的尺寸和改變外部環(huán)形空間的尺寸等公開(kāi)策略中的任意兩個(gè)或多個(gè)可以各種組合方式組合，這里不勝枚舉。通過(guò)改變噴嘴殼體和噴射器鉆孔的設(shè)計(jì)，可通過(guò)調(diào)節(jié)冷卻速率來(lái)平衡整個(gè)噴射器陣列的熱傳遞，從而對(duì)燃料軌下游的更熱燃料進(jìn)行補(bǔ)償。
權(quán)利要求
1.一種用于汽缸蓋(40)的燃料噴射系統(tǒng)(20)，所述汽缸蓋(40)具有燃料軌(12)和用于接收燃料噴射器(10)的包括第一鉆孔(55)和終端鉆孔(55)的多個(gè)鉆孔(55)，所述鉆孔(55)串聯(lián)至所述軌(12)，所述第一鉆孔(55)在所述軌(12)上布置在所述終端鉆孔(55)的上游，所述系統(tǒng)包括 多個(gè)燃料噴射器(10)，其包括布置在所述第一鉆孔(55)中的第一燃料噴射器(10)和布置在所述終端鉆孔(55)中的終端燃料噴射器(10)； 每個(gè)燃料噴射器(10)都包括噴嘴殼體(38)，所述噴嘴殼體(38)包括在所述軌(12)與其各自的燃料噴射器(10)之間提供流體連通的至少一個(gè)槽(52)； 其中所述第一燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)提供比所述終端燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)低的冷卻速率。
2.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中在所述第一鉆孔與終端鉆孔(55)之間布置多個(gè)鉆孔(55)，并且串聯(lián)至所述燃料軌(12)，每個(gè)鉆孔(55)都容納具有噴嘴殼體(38)的燃料噴射器(10)，所述噴嘴殼體(38)具有用于在燃料源與其相應(yīng)的燃料噴射器(10)之間提供連通的至少一個(gè)槽(52)； 其中所述燃料噴射器(10)的所述噴嘴(41)殼體的槽(52)的尺寸從所述第一燃料噴射器(10)到所述終端燃料噴射器(10)逐步增大，使得通過(guò)所述噴嘴(41)殼體的流體流從所述第一燃料噴射器(10)到所述終端燃料噴射器(10)逐步增大。
3.如權(quán)利要求I所述的系統(tǒng)，其中所述汽缸蓋(40)包括用于接收燃料噴射器(10)的至少六個(gè)鉆孔(55)，包括布置在所述第一鉆孔(55)下游的第二鉆孔(55)、布置在所述第二鉆孔(55)下游的第三鉆孔(55)、布置在所述第三鉆孔(55)下游的第四鉆孔(55)和布置在所述第四鉆孔(55)下游且在所述終端鉆孔(55)上游的第五鉆孔(55)， 所述多個(gè)燃料噴射器(10)包括六個(gè)燃料噴射器(10)，包括布置在所述第二鉆孔(55)中的第二燃料噴射器(10)、布置在所述第三鉆孔(55)中的第三燃料噴射器(10)、布置在所述第四鉆孔(55)中的第四燃料噴射器(10)和布置在所述第五鉆孔(55)中的第五燃料噴射器(10)， 所述第二燃料噴射器、第三燃料噴射器、第四燃料噴射器和第五燃料噴射器(10)每個(gè)都包括噴嘴(41)殼體，所述殼體具有分別在燃料源與所述第二燃料噴射器、第三燃料噴射器、第四燃料噴射器和第五燃料噴射器(10)之間提供連通的至少一個(gè)槽(52)， 所述終端燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)的至少一個(gè)槽(52)比其它燃料噴射器(10)的噴嘴(41)殼體的槽(52)大，所述第一燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)的至少一個(gè)槽(52)比其它燃料噴射器(10)的噴嘴(41)殼體的槽(52)小。
4.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述第四燃料噴射器和第五燃料噴射器(10)的噴嘴(41)殼體的槽(52)比所述第二燃料噴射器和第三燃料噴射器(10)的噴嘴(41)殼體的槽(52)大。
5.如權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中所述噴嘴(41)殼體的槽(52)的尺寸從所述第一燃料噴射器到終端燃料噴射器(10)逐步增大。
6.如權(quán)利要求I至5中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述終端燃料噴射器(10)包括致動(dòng)器和螺線管組件(31)，所述致動(dòng)器和螺線管組件(31)包括屏蔽螺線管線圈(36)，所述終端燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)中的至少一個(gè)槽(52)包括與所述致動(dòng)器和螺線管線圈(36)至少部分對(duì)齊的至少一個(gè)細(xì)長(zhǎng)槽(52)。
7.如權(quán)利要求I至6中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一燃料噴射器和終端燃料噴射器(10)每個(gè)都包括噴射器主體(17)， 所述第一燃料噴射器(10)的所述噴嘴殼體(38)和噴射器主體(17)限定第一內(nèi)部環(huán)形空間(57)，所述第一燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)和所述第一鉆孔(55)限定第一外部環(huán)形空間(58)， 所述終端燃料噴射器(10)的所述噴嘴殼體(38)和噴射器主體(17)限定終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)，所述終端燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)和所述終端鉆孔(55)限定終端外部環(huán)形空間(58)， 所述第一外部環(huán)形空間和終端外部環(huán)形空間(57)尺寸大致相等， 所述終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)大于所述第一內(nèi)部環(huán)形空間(57)，使得通過(guò)所述終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)的流率大于通過(guò)所述第一內(nèi)部環(huán)形空間(57)的流率。
8.如權(quán)利要求I至7中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一燃料噴射器和終端燃料噴射器(10)每個(gè)都包括噴射器主體(17)， 所述第一燃料噴射器(10)的所述噴嘴殼體(38)和噴射器主體(17)限定第一內(nèi)部環(huán)形空間(57)，所述第一燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)和所述第一鉆孔(55)限定第一外部環(huán)形空間(58)， 所述終端燃料噴射器(10)的所述噴嘴殼體(38)和噴射器主體(17)限定終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)，所述終端燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)和所述終端鉆孔(55)限定終端外部環(huán)形空間(58)， 所述第一內(nèi)部環(huán)形空間和終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)尺寸大致相等， 所述終端外部環(huán)形空間(58)小于所述第一外部環(huán)形空間(58)，從而將流動(dòng)轉(zhuǎn)向至所述終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)，使得通過(guò)所述終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)的流率大于通過(guò)所述第一內(nèi)部環(huán)形空間(57)的流率。
9.如權(quán)利要求I至8中任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中所述第一燃料噴射器和終端燃料噴射器(10)每個(gè)都包括噴射器主體(17)， 所述第一燃料噴射器(10)的所述噴嘴殼體(38)和噴射器主體(17)限定第一內(nèi)部環(huán)形空間(57)，所述第一燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)和所述第一鉆孔(55)限定第一外部環(huán)形空間(58)， 所述終端燃料噴射器(10)的所述噴嘴殼體(38)和噴射器主體(17)限定終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)，所述終端燃料噴射器(10)的噴嘴殼體(38)和所述終端鉆孔(55)限定終端外部環(huán)形空間(58)， 所述終端外部環(huán)形空間(58)小于所述第一外部環(huán)形空間(58)，所述終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)大于所述第一內(nèi)部環(huán)形空間(57)，使得通過(guò)所述終端內(nèi)部環(huán)形空間(57)的流率大于通過(guò)所述第一內(nèi)部環(huán)形空間(57)的流率。
10.一種冷卻串聯(lián)至共用燃料軌(12)的燃料噴射器(10)的方法，所述方法包括 提供用于汽缸蓋(40)的燃料噴射系統(tǒng)(20)，汽缸蓋(40)具有燃料軌(12)和用于接收燃料噴射器(10)的包括第一鉆孔(55)和終端鉆孔(55)的多個(gè)鉆孔(55)，所述鉆孔(55)串聯(lián)至所述軌(12)，所述第一鉆孔(55)在所述軌(12)上布置在所述終端鉆孔(55)的上游； 提供多個(gè)燃料噴射器(10)，包括布置在所述第一鉆孔(55)中的第一燃料噴射器(10)和布置在所述終端鉆孔(55)中的終端燃料噴射器(10)，每個(gè)燃料噴射器(10)都包括噴嘴殼體(38)，所述噴嘴殼體(38)包括在所述軌(12)與其各自的燃料噴射器(10)之間提供流體連通的至少一個(gè)槽(52)； 提供逐步變大的槽(51a_f)，使得所述第一燃料噴射器(IOa)的噴嘴殼體(38a)提供比所述終端燃料噴射器(IOf)的 噴嘴殼體(38f)低的冷卻速率。
全文摘要
公開(kāi)了為串聯(lián)至燃料供排軌的燃料噴射器提供變化的冷卻速率的多個(gè)燃料噴射系統(tǒng)和燃料噴射器。操控各噴射器的局部冷卻速率，以平衡沿所述軌布置的噴射器上的熱通量或熱傳遞。通過(guò)改變所述噴嘴殼體中的孔或槽的尺寸、通過(guò)改變布置在所述噴嘴殼體與所述噴射器主體容納致動(dòng)器和螺線管組件的部分之間的環(huán)形空間、和通過(guò)改變布置在所述噴嘴殼體與汽缸蓋之間的環(huán)形空間的尺寸，可操控所述冷卻速率。也可使用噴嘴殼體中的槽在噴射器主體容納致動(dòng)器和螺線管組件的部分引導(dǎo)更多流量的策略性布局。因此，可操控和緩和串聯(lián)至燃料軌的燃料噴射器的操作溫度，所以下游噴射器不易過(guò)熱。
文檔編號(hào)F02M61/10GK102971521SQ201180032719
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)日期2011年6月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月29日
發(fā)明者D·R·科爾德倫, E·L·羅格斯, F·M·奧謝伊, L·王, M·A·約施 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司