受控喷嘴喷射装置的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  8

专利名称:受控喷嘴喷射装置的制作方法
技术领域
本实用新型大体涉及受控喷嘴喷射方法和装置,且尤其涉及运行以用于减小由内燃发动机排放的污染物量的受控喷嘴喷射方法和装置。实用新型背景内燃发动机是公知的动カ产生设备,其可根据使用燃料的类型、其尺寸和其设计运行的特定环境而具有任意数量的不同构造。虽然几种用于内燃交通工具的电子燃料运送系统公知用于提供足够的性能特征,但是这些系统往往是昂贵的且不适合包括非电子燃料运送系统的那些机动交通工具。在为此目的使用标准机械泵的这些系统中,存在本实用新型寻求解决的几种固有缺陷。如图I可见,典型的高压柴油发动机的已知燃料运送系统10使用机械泵12 (也称为脉动泵或阻塞泵)和未阐示的凸轮轴以及柱塞的布置,以通过喷射管线向燃料喷射器16提供来自燃料供应源14的预定量的燃料。当燃料进入发动机的高压气体燃烧室时,燃料喷射器16的喷嘴运行以雾化燃料。运行中,当泵12在给定燃料运送循环开始时向燃料喷射器16提供燃料时,燃料喷射器16内的压カ继续增长。弹簧偏置的喷射器阀22,典型地为燃料喷射器16的针阀或类似物响应于燃料喷射器16内压カ的增长而打开,据此引起要分配的燃料通过一系列通道并进入交通工具的燃烧室。图2是显示燃料运送循环期间燃料喷射器16的喷嘴部分处压カ的图表,其中虽然在燃料喷射开始后,压カ继续以所需的速率增长,但是可以看出在喷射过程开始时发生有轻微的压降(在一些情形下,可以看出压カ曲线斜度上的轻微改变,而不是真实的压降)。从而燃料将继续被运送到交通工具的燃烧室直到燃料喷射器内的压カ降到喷射器阀22的复位弹簧偏置力以下。在这些已知系统中,在喷射器阀22关闭后燃料喷射器16的喷嘴部分内剩下的剰余燃料典型地通过喷嘴泄漏阀、导管或类似物从喷嘴部分排出。在其他系统中,比如本实用新型的系统,剰余燃料不被排出而是保持在管线内直到下次喷射。如以上结合图I和2所述的该系统中,燃料压カ在燃料离开燃料喷射器16并进入燃烧室时如何使其雾化上,并因此在燃料如何在交通工具的燃烧室内燃烧上具有直接的作用。在燃料喷射器16的喷嘴部分处的压力相当低的这些时间期间,较大的燃料液滴被提供到交通工具的燃烧室。这些较大的液滴往往要花费较长的时间来蒸发、混合并燃烧,且从而在从燃烧室排出之前不能在燃烧室内完全燃烧。另外,此大的、低压和低速度的液滴不能使其到达燃烧室的远侧以与所有空气混合。此不完全的混合和燃烧加剧了污染的忧虑,包括产生增加的微颗粒状物质、烟、臭气、碳氢化合物、一氧化碳和类似物。[0011]因此,修改现有燃料运送系统以减小污染物的产生而同时增加燃料运送系统整体的效率将是有利的。为此,本实用新型试图升高喷射燃料的封闭压力,同时使燃料喷射的起动压カ保持在高位水平。已经确定的是,通过提高封闭压力,当喷射管线内的压カ开始下降时,喷嘴内的针阀开始更早地封闭。从而,在管线压カ达到零之前,喷嘴往往会完全封闭,据此减小在不希望的低压时喷射的燃料的量。在利用标准的机械或脉动泵并入此压カ体系中存在问题,因为已知的机械泵不能达到期望的高的打开和关闭压カ以在典型的起动速度下起动。由于前述问题和观念上的忧虑,本实用新型试图提供与已知机械燃料泵一起运行以减小由内燃发动机排放的污染物量的受控喷嘴喷射方法和装置。

实用新型内容本实用新型的目的是提供受控喷嘴喷射设备。本实用新型的另一目的是提供运行以减小由内燃发动机排放的污染物量的受控·喷嘴喷射设备。本实用新型的另一目的是提供在燃料运送循环开始时升高压カ的受控喷嘴喷射设备。本实用新型的另一目的是提供在燃料运送循环结束时保持较高压力的受控喷嘴喷射设备。本实用新型的另一目的是提供允许每个喷嘴处的压カ被独立地、动态地且选择性地控制的受控喷嘴喷射设备。根据本实用新型的一种实施方式,用于在内燃发动机中使用的喷嘴喷射装置包括用于间歇对燃料进行加压的燃料泵和与燃料泵流体连通的喷射导管,喷射导管允许加压燃料被传送到燃料喷射喷嘴。还提供与燃料泵和喷嘴流体连通的高压歧管,以累积在燃料的间歇加压期间残留在喷射导管内的加压燃料。根据本实用新型的另ー种实施方式,受控喷嘴喷射装置包括用于间歇地对燃料进行加压的燃料泵、与燃料泵流体连通的喷射导管,和控制阀,喷射导管允许加压燃料被传送到燃料喷射喷嘴,控制阀与喷嘴流体连通,其中控制阀动态地且选择性地控制喷射导管内所述加压燃料的压力。根据本实用新型的另ー种实施方式,一种受控喷嘴喷射装置,包括燃料泵,其用于间歇地对燃料进行加压;喷射导管,其与所述燃料泵流体连通,所述喷射导管允许所述加压的燃料被传送到燃料喷射喷嘴;剩余压力通道,其与所述燃料泵和所述喷嘴流体连通;弹簧偏置的第一球阀组件,其用于控制加压的燃料从所述燃料泵到所述喷嘴的通过,所述第一球阀组件在第一状态和第二状态之间可控制,在所述第一状态,所述第一球阀组件的球被偏置抵住相应的底座,在所述第二状态,所述球被提离所述底座而抵抗所述弹簧偏置的力;以及第二球阀组件,其用于控制剰余加压的燃料从所述喷射导管到所述剩余压カ通道的通过,所述第二球阀组件从第一状态和第二位置是可控制的,在所述第一状态,所述第二球阀组件的球被偏置抵住相应的底座,以防止加压的燃料从所述喷射导管到所述剩余压カ通道的通过,在所述第二位置,所述球不与所述球阀底座接触,以允许加压的燃料从所述喷射导管到所述剩余压カ通道的通过。本实用新型的这些和其他的目的以及其优选实施方式将通过将说明书、权利要求和附图作为整体考虑而变得清楚。

本实用新型将从阅读以下非限制性实施方式的描述并參照附图而更好地理解,其中以下图I是用于内燃发动机的已知燃料输送系统的框图。 图2是阐示根据图I的燃料输送系统在燃料输送循环期间燃料喷射器的喷嘴部分处的压カ的图表。图3阐示根据本实用新型的一个实施方式的受控喷嘴喷射装置。图4是图3喷射装置中使用的阀组件的放大、局部剖视图。图5是阐示根据图3的喷嘴喷射装置在燃料输送循环期间燃料喷射器的喷嘴部分处的压カ的图表。图6阐示根据本实用新型的另ー实施方式的受控喷嘴喷射装置。图7是图6喷射装置中使用的双阀组件的放大、局部剖视图。图8阐示根据本实用新型的另ー实施方式的受控喷嘴喷射装置。图9是图8喷射装置中使用的双阀组件的放大、局部剖视图。图10是图8 “A”区域的放大示图,并显示图8喷射装置中使用的控制阀组件。图11是根据本实用新型的一个实施方式的受控喷嘴喷射装置的局部剖视图。图12是根据本实用新型的实施方式的受控喷嘴喷射系统的示意图。
具体实施方式
图3阐示根据本实用新型的一个实施方式的受控喷嘴喷射装置100。如图3中所示,设置燃料喷射泵112以间歇地向喷射装置100供应加压的燃料流,典型地为包括汽油、柴油燃料或类似物的碳氢化合物燃料。泵112运作以将加压的燃料流连续地输送通过多个燃料运送导管114、高压歧管116、多个燃料喷射导管118,且最终送达多个燃料喷射喷嘴120,燃料喷射喷嘴120将燃料流排入未阐示的交通工具的燃烧室。如之后更详细地描述的,还设置有用于使高压歧管116降压的燃料回流导管122。每个喷嘴120典型地包括已知构造的针阀或类似物,当其经受闕值压カ时将允许加压燃料通过而进入燃烧室。然而,喷嘴120不包括典型地设置到已知喷嘴组件以类似地从其排空剰余燃料的漏气阀、导管或类似物(如之前所讨论的)。如之后更详细地描述的,本实施方式利用此无泄漏的喷嘴以将剩余的、加压的燃料截留在针阀的弹簧室内用于随后的使用。另外,尽管图3中显示有仔细考虑的数量的导管和燃料喷射喷嘴,但是容易理解,本实用新型考虑加入任意数量的导管或喷嘴,而不偏离本实用新型更宽的方面。回到图3,高压歧管116设有多个不同的阀组125,阀组125用于控制由燃料泵112提供的燃料流的流量和压力。图4是根据本实用新型的用于控制燃料流的流量和压カ的阀组125的放大、局部剖视图。如图4所示,止回阀组件126与柱形阀组件128和压カ安全阀组件130 —起工作,以在每个燃料循环结束时将喷射装置100内剩下的剩余压力引导回到喷射装置100内。如此,本实用新型寻求在燃料运送循环结束时保持高的燃料喷射压力,类似于在燃料运送循环开始时呈现的高喷射压力。现将结合图3和4描述喷射装置100的操作。在最初的燃料运送循环开始时,燃料泵112对来自未阐示的燃料供应源的预定量的燃料进行加压。最好如图4中所示,加压的燃料运行通过运送导管114并汇合在止回阀组件126的弹簧室124内。一旦弹簧室124内的压カ克服了止回弹簧132的反向偏置力,止回球阀134将被移位,从而允许加压的燃料流穿过喷射导管118,在到达喷嘴120的途中,在喷嘴120处针阀或类似物打开,并将雾化的燃料流释放进入机动交通工具的燃烧室。 由于弹簧室124内的压カ在最初的燃料运送循环结束时变小,止回球阀134将再呈现其使已测数量的剰余燃料并从而使压カ截留在喷射导管118内的阻塞位置。虽然已知系统消除了此剩余压力,但本实用新型使保留的加压燃料改道到高压歧管116,用于以后使用。回到图4,喷射导管118内剰余的加压燃料迫使柱形阀组件128转变以抵抗容纳在弹簧室124内的复位弹簧136的偏置力。从而产生允许加压燃料为以后的使用而改道到高压歧管116的通道,柱形阀组件128随后再呈现其初始位置。此时,喷嘴120的针阀也暴露于喷射导管118内剰余燃料的压力,且从而小量加压的燃料将漏进为喷嘴120的未阐示的弹簧室内,且因此喷嘴120的打开和关闭压カ将稍高以用于随后的燃料运送循环。随着随后的燃料运送循环的进行,如上所述,剰余的加压燃料将继续“引导”进入高压歧管116,直到喷射导管118和高压歧管116达到并稳定在预定的高位压力。在ー个特定设计的实施方式中,喷射管线118和高压歧管116的压カ设计为稳定在大约4000psi,据此不利的较高压力通过压カ安全阀组件130的作用而被预防,压カ安全阀组件130通过燃料回流管线122将过量的压カ分流回到燃料泵112,用于以后的使用。现将清楚,一旦喷射导管118和燃料歧管116稳定在预定的高位压カ的状态实现,则姆个随后的燃料运送循环将以成比例的压カ(scaled pressure)开始并终止,该成比例的压カ基本高于标准的压カ并高于预定的高位压力。图5中显示阐示喷射装置100运行期间上文中的(forgoing)压力体系的图表。如图5中可见,在喷射导管118和燃料歧管116内的压カ已经稳定之后,压カ曲线150具有类似于如之前图2中所示已知燃料运送系统压力曲线特征的特征。然而,在本实用新型中,图5阐示因为由于加压燃料的引导而使高位压力保持在高压歧管116和喷射导管118内,所以即便在每个燃料运送循环的后阶段期间喷射的燃料的压カ如何保持高位。特别地,当使图2的压カ曲线50与图5的压カ曲线150比较时,将清楚,在燃料喷射开始时喷嘴处的压力,即由燃料泵提供的足以打开喷嘴针阀的动压カ可由X表示。图5中,由于压カ的引导和无泄漏的喷嘴120的使用(如之前所述),喷嘴120处的压力由系统中的剩余压力,图5中为4000psi,加上由燃料泵112提供的动压カX表示。以此方式,本实用新型确保在交通工具运行期间喷嘴120处可保持高的打开和关闭压力,导致喷射燃料的更完全燃烧和从其排出的污染物质相应的减小。因此,本实用新型的ー个重要方面是提供到机动交通工具燃烧室的燃料流保持在高位压力,尤其是在喷嘴120处,从而确保这些燃料流更加完全的燃烧和在排出的污染物质上相关的减小。因此,本实用新型的另ー个方面是,图3和4所示的喷射装置100可整合到已有机动交通工具上而不产生很高的费用。为了使本实用新型适合于现有的燃料运送系统,向压力安全阀组件130提供电驱动阀140,典型地螺线管或类似物。螺线管阀140被驱动以按照机动交通工具的初始压カ设计參数在机动交通工具发动机的最初摇动期间排空高压歧管116内的压力。如上所述,一旦交通工具起动,螺线管阀将再次被驱动以使燃料运送常规化。虽然螺线管阀140的主要功能是减小起动运行期间压カ的建立,但是本实用新型还考虑驱动螺线管阀140以在低空载期间降低喷嘴120的打开和关闭压カ以减小空载噪音和类似物。另外,如图4所示,要注意,由于并入了本实用新型更加复杂的阀组件而导致的任何其他的费用可通过其他燃料运送系统构件的减小而基本抵消。特别地,如在已知燃料运送系统中标准的,因为无“漏气”功能必定直接归因于喷嘴120,因此不需要在喷嘴120和相 应去除的相关管道和软管中钻出漏气孔。因此,相比已有系统,本实用新型的生产和安装更加便宜并更加有效。在一些情况下,可能需要调节管道或导管的尺寸,以及喷嘴120自身的尺寸,以使喷射装置100像在所有发动机运行速度下设计的一祥工作并满足所有的燃料运送需求,且本实用新型考虑此修改而不偏离本实用新型更宽的方面。特别地,本实用新型可要求喷射导管具有比起典型地出现在那些使用液压机械燃料泵的系统中的多达40%的较大直径。这可以被要求以确保燃料泵处的总压カ不变得太高。运行中,在喷射导管的泵端处的压カ大约等于导管内的剩余压力加上沿导管向下传送燃料波所需要的动压力。从而,动压力需要减小,且由于动压カ与喷射导管的内部面积大约成反比例,所以如上所述,可能需要使得喷射导管的内部面积更大。因而,本实用新型的另一重要方面是通过增加喷射导管的内部面积,也可以在喷射导管的喷嘴端容易地得到増加的性能。实际上,使加压燃料喷入燃烧室可利用的压カ再次为喷射导管内的剩余压力和动压カ之和。从而当针在燃料运送循环结束时闭合喷嘴吋,喷射导管较大的内部面积将允许更多的加压燃料可用于保持喷嘴上的压力。较大的喷射导管还减小了与系统相关的摩擦损失。图6阐示根据本实用新型的另ー实施方式的受控液压喷嘴喷射装置200。如图6中所示,设置燃料喷射泵212以间歇地向喷射装置200供应加压的燃料流,典型地为包括汽油、柴油燃料或类似物的碳氢化合物燃料。泵212运作以将加压的燃料流连续地输送通过多个双阀组件226、多个燃料喷射导管218且最终送达多个燃料喷射喷嘴220,燃料喷射喷嘴220将燃料流排入未阐示的交通工具的燃烧室。每个喷嘴220典型地包括已知构造的针阀或类似物,当其经受闕值压カ时将允许加压燃料通过而进入燃烧室。另外,尽管图6中显示有仔细考虑的数量的导管和燃料喷射喷嘴,但是容易理解,本实用新型考虑加入任意数量的导管或喷嘴,而不偏离本实用新型更宽的方面。回到图6,高压歧管216被设置并连接到喷嘴220的漏气导管222中的每ー个,以有助于引导剰余的加压燃料,如之后更详细地描述的。高压歧管216还通过典型地为螺线管或类似物的电驱动阀连接到燃料泵212,并用于在必要时将加压燃料从高压歧管216中排空而回到燃料泵212中。如图7中更清楚地阐示的,双阀组件226包括止回阀组件228和压カ安全阀组件230,压カ安全阀组件230在每个燃料循环结束时将喷射装置200内剩下的剩余压力引导回到喷射装置200内。如此,本实用新型寻求在燃料运送循环结束时保持高的燃料喷射压力,类似于在燃料运送循环开始时呈现的高喷射压力。现将结合图6和7描述喷射装置200的操作。在最初的燃料运送循环开始时,燃料泵212对来自未阐示的燃料供应源的预定量的燃料进行加压。最好如图7中所示,一旦加压的燃料克服了止回弹簧232的偏置力,止回球阀234就将被移位,从而允许加压的燃料流穿过喷射导管218,在到达喷嘴220的途中,在喷嘴220处针阀或类似物打开,并将雾化的燃料流释放进入机动交通工具的燃烧室。在最初的燃料运送循环结束时,止回球阀234将再呈现其使已测数量的剰余燃料并从而使压カ截留在喷射导管218内的阻塞位置。虽然已知系统典型地通过运送阀内的缩回量消除了此剩余压力,但本实用新型依靠压カ安全阀组件230阻止了保留的加压燃料。由于喷射导管218内的此截留的剰余加压燃料,少量的加压燃料将通过漏气导管222而被分流并进入高压歧管216,用于以后的使用。加压燃料泄漏进入高压歧管216影响喷嘴220内针阀的随后运动,且因此喷嘴220的打开和关闭压カ将稍高以用于随后的燃料运送循环。随着随后的燃料运送循环的进行,如上所述,剰余的加压燃料将继续“引导”进入高压歧管216,直到喷射导管218和高压歧管216达到并稳定在预定的高位压カ。在ー个特定设计的实施方式中,喷射管线218和高压歧管216的压カ稳定在大约4000psi,据此不利的较高压力通过压カ安全阀组件230的作用而被预防,压カ安全阀组件230通过燃料回流路径223将过量的压カ分流回到燃料泵212,用于以后的使用。现将清楚,一旦喷射导管218和燃料歧管216稳定在预定的高位压カ(在以上示例中,大约4000psi)的状态实现,则每个随后的燃料运送循环将以成比例的压カ开始并终止,该成比例的压カ基本高于标准的压カ并高于预定的高位压力。在之前讨论的图5中可见阐示喷射装置200运行期间上文中的压カ体系的图表。如图5中可见,虽然压カ曲线150具有类似于如之前图I和2中所示已知燃料运送系统压カ曲线50特征的特征,然而即便在每个燃料运送循环的后阶段期间,喷射燃料的压カ保持高位,这是因为由于加压燃料的引导而保持在闻压歧管216和喷射导管218内的闻位压力。类似于图3和4的喷射装置100的操作,喷射装置200确保提供到机动交通工具燃烧室的燃料流保持在高位压力,尤其是在喷嘴120处,从而确保这些燃料流更加完全的燃烧和在排出的污染物质上相关的减小。另外,图6和7中所示的喷射装置200可整合到已有机动交通工具上而不产生很高的费用。为了使喷射装置200适合于现有的燃料运送系统,典型地为螺线管或类似物的电驱动阀240设置在高压歧管216和燃料泵212之间。螺线管阀240被驱动以按照机动交通工具的初始压カ设计參数在机动交通工具发动机的最初摇动期间排空高压歧管216内的压力。如上所述,一旦交通工具起动,螺线管阀240将再次驱动以使燃料运送常规化。虽然螺线管阀240的主要功能是减小起动运行期间压カ的建立,但是本实用新型还考虑驱动螺线管阀240以在低空载期间降低喷嘴220的打开和关闭压カ以减小空载噪音和类似物。最好如图6中所示,喷射装置200使用典型地出现在标准燃料运送系统中的漏气导管222,以有助于引导加压燃料。从而本实用新型可轻易地适于已有的系统,且更加有效。在一些情形下,如之前讨论的,可能需要调节管道或导管的尺寸,以及喷嘴220自身的尺寸,以使喷射装置200像在所有发动机运行速度下设计的一祥工作并满足所有的燃料运送需求,且本实用新型考虑此修改而不偏离本实用新型更宽的方面。从前述公开内容和附图的结合中可以看到,根据本实用新型的受控喷嘴喷射装置有利地设有多个有益的运行特征,包括但不限于在燃料运送循环开始时能够产生高的起动压力,在燃料运送循环结束时保持较高的结束压力,减小污染物质的排放并为以后的使用回收过量的加压燃料。所有这些特征有助于内燃发动机的有效运行,且在需要现有内燃发动机的逆安装(retro-fitting)以满足日益增长的迫切的环境忧虑和规则的这些情形下是特别有利的。图8阐示根据本实用新型再ー实施方式的受控液压喷嘴喷射装置300。如其中所 示的,喷射装置300在很多方面类似于图6的装置200。与图6的喷射装置一祥,设置燃料喷射泵312以间歇地向喷射装置300供应加压的燃料流,典型地为包括汽油、柴油燃料或类似物的碳氢化合物燃料。泵312运作以将加压的燃料流连续地输送通过多个双阀组件326、多个燃料喷射导管318且最终送达多个燃料喷射喷嘴320,燃料喷射喷嘴320将燃料流排入未阐示的交通工具的燃烧室。每个喷嘴320典型地包括已知构造的针阀或类似物,当其经受闕值压カ时将允许加压燃料通过而进入燃烧室。另外,与图6的装置200 —祥,尽管图8中显示有仔细考虑的数量的导管318和燃料喷射喷嘴320,但是容易理解,本实用新型考虑加入任意数量的导管或喷嘴,而不偏离本实用新型更宽的方面。歧管316被设置并连接到喷嘴320的漏气导管322中的每ー个,以有助于引导剩余的加压燃料。高压歧管216还连接到燃料泵312,并用于将加压燃料从歧管316中排空回到燃料泵312中。然而,容易理解,图6的装置200可不必压力平衡,即喷嘴200和喷射导管218中的每ー个内的压カ可不必均匀。如图8所示,为了解决可能出现的任何不均匀的压力,每个喷嘴320还设有在歧管316上游的电子控制阀和压カ传感器323。特别地,电子控制阀和压力传感器223沿着漏气导管322在喷嘴320和歧管316之间定位。如下面详细描述的,电子控制阀和压カ传感器323的存在允许每个管线318内的压カ被动态地且选择性地控制并设定成任何所需的稳定压カ值,包括超过或不同于4000psi的值。特别地,其允许每个喷嘴320处的压力相对于其他喷嘴320处的压力独立地控制。 控制阀和压カ传感器组件323最好地显示在图10中。控制阀可以是任何类型的控制阀或本领域中已知的压カ安全阀,比如螺线管和类似物,并用于在需要时将加压燃料从每个喷嘴320排空到歧管316。如其中所示,每个控制阀组件323与发动机控制单元325电连通,发动机控制单元325然后与发动机电连通并从发动机接收输入。将容易理解,发动机控制单元决定燃料的量、点火定时和保持发动机平稳运行所需要的内燃发动机的其他參数。其通过读取并解析来自发动机的输入值比如发动机速度来监测发动机,来自发动机的输入值通过来自传感器设备的信号来计算。来自发动机内传感器设备的这些输入值被输入到发动机控制单元325,发动机控制单元325然后分析此信息。控制阀组件323的压カ传感器也以在每个喷嘴320处检测到的压カ的形式,向用于读取并处理的发动机控制单元325
提供信息。运行中,发动机控制单元325将信号发送到一个或多个控制阀组件323,以根据由传感器设备检测到的发动机特定运行參数井根据由控制阀组件323的压カ传感器得到的压カ读数来打开或关闭控制阀。由此,控制阀组件323结合发动机控制単元225能够动态地且选择性地控制每个喷嘴320内的压力。将容易理解,控制阀组件323允许比如在启动运行期间在每个喷嘴320内的压カ建立的减小,且也能够选择性地被驱动以在低空载期间降低每个喷嘴的打开和关闭压力,以减小空载噪音和类似物,或者在必要的其他时期并根据来自传感器设备的读数降低每个喷嘴的打开和关闭压力。另外,如果需要,通过将控制阀组件323保持在关闭状态,控制阀组件323还允许在每个喷嘴内压カ的建立。 重要的是,将控制阀组件323沿着每个漏气导管322増加到每个喷嘴320允许每个喷嘴320和喷射导管318处的压力被更精确地控制,进ー步减少排放物。特别地,喷射装置300确保设置到燃烧室的每个单独的燃料流保持在精确的高位压力,尤其是在喷嘴320处,从而确保这些燃料流更加完全的燃烧和在排出的污染物质上相关的减小。另外,每个喷嘴320处的压力范围和持续时间还可通过控制阀组件/压カ传感器设备323的増加而控制。虽然图8阐示用于每个漏气导管322的控制阀和压カ传感器323,但考虑任何数量,例如小于所有数量的漏气导管322可设有控制阀和压カ传感器,而不偏离本实用新型更宽的方面。实际上,受控液压喷嘴喷射装置300对于每个漏气导管322包括一祥多的一个控制阀323,且此设备的精确数量可由特定发动机的起动需要来确定。在喷射装置300的运行中,燃料泵对来自未阐示的燃料供应源的预定量的燃料进行加压。最好如图9中所示,一旦加压燃料克服了止回弹簧232的偏置力,止回球阀将被移位,从而允许加压的燃料流穿过喷射导管318,在到达喷嘴320的途中,在喷嘴320处针阀或类似物打开,并将雾化的燃料流释放进入机动交通工具的燃烧室。在最初的燃料运送循环结束时,止回球阀234将再呈现其使已测数量的剰余燃料并从而使压カ截留在喷射导管318内的阻塞位置。与图6的装置200 —祥,虽然已知系统消除了此剩余压力,但本实用新型依靠压カ安全阀组件230阻止了保留的加压燃料。在一些实施方式中,装置300的进ー步运行遵照如上结合图6所述的装置200的运行。然而,在任何情形下,用于每个燃料喷射喷嘴322和每个喷射导管318的压カ控制阀323的増加允许每个导管318内和每个喷嘴322处燃料的压カ在燃料运送过程中几何任何点处被精确地控制。特别地,根据来自相关压カ传感器的读数和来自发动机的关于发动机运行參数和状态的输入信息,每个导管内和每个喷嘴322处的压力可被动态地且选择性地控制,且能够独立于其他喷嘴322和导管318来控制。将容易理解,此额外的控制水平进ー步减小了不希望的排放物并提供雾化燃料更完全的燃烧。如以上讨论的,图3显示连接到歧管的常规燃料喷射泵112的喷射管线,歧管具有用于控制由燃料泵112提供的燃料流流量和压カ的多个阀组125。图4是根据本实用新型的用于控制燃料流的流量和压カ的阀组125的放大、局部剖视图。现參照图11,显示根据本实用新型的另ー实施方式的受控喷嘴喷射装置400,其中如以后讨论的,使用活塞和球阀以控制燃料的流量。如图11所示,提供具有泵塞404的燃料喷射泵402以间歇地向喷射装置400供应加压的燃料流。如以上讨论的,燃料为包括汽油、柴油燃料或类似物的碳氢化合物燃料。泵402运作以将加压的燃料流连续地输送通过多个阀组件406、燃料喷射导管408或导管,且最終送达燃料喷射喷嘴410或其多个燃料喷射喷嘴410,燃料喷射喷嘴410将燃料流排入未阐示的交通工具的燃烧室。还提供燃料回流导管412用于使高压喷射导管406减压。与以上讨论的实施方式一祥,每个喷嘴410典型地包括已知布置的针阀或类似物,当其经受闕值压カ时,将允许加压燃料通过而进入燃烧室。然而,喷嘴410不包括典型地设置到已知喷嘴组件以从其排空剰余燃料的漏气阀、导管或类似物(如之前所讨论的)。本实施方式利用此无泄漏的喷嘴以将剩余的、加压的燃料截留在未阐示的针阀的弹簧室内,用于随后的使用。另外,尽管图11中显示有仔细考虑的数量的导管和燃料喷射喷嘴,但是容易理解,本实用新型考虑加入任意数量的导管或喷嘴,而不偏离本实用新型更宽的方 面。进ー步如图11所示,阀组件406设有用于控制由燃料泵402提供的燃料流的流量和压カ的多个不同的阀组。图11是根据本实用新型的用于控制燃料流的流量和压カ的阀组件的放大、局部剖视图。如图11所示,弹簧偏置球414与活塞416和球418—起工作以在每个燃料循环结束时引导喷射装置400内剩下的剩余压力。如此,本实用新型在燃料运送循环结束时保持高的燃料喷射压力,类似于在燃料运送循环开始时呈现的高喷射压力。现将结合图11描述喷射装置400的运行。通过示例的方式,如果需要3000psi的剩余压力,则通过泵402供应燃料且剩余压カ控制阀401将设定为3000psi。如果喷射期间恢复运行,则喷射管线408内的压カ为大约12,000-15,OOOpsi,且喷嘴打开并使燃料流动。ー些燃料可能通过喷嘴410的喷嘴阀泄漏并进入喷嘴弹簧室。喷嘴410的弹簧室被密封(无泄漏的喷嘴),因此泄漏将增加弹簧室的压力。在喷射期间,剰余的管线压カ为3000psi,且ー些燃料将漏出弹簧室而进入喷射管线408的喷嘴端。因此,弹簧室压カ将等于平均的管线压力,典型地为90%的剩余压力加上10%的峰值管线压力,在此示例中为3500psi。在实施方式中,对于起动,剩余压カ控制阀401可被设定为零压力,在此情形中,喷嘴打开压カ将是由喷嘴阀弹簧产生的静态喷嘴打开压力。在喷射期间,弹簧偏置球414通过其弹簧422并通过管线内的3000剩余压カ而压紧在其底座420上。类似地,活塞416压紧在其最短运行挡块424上。在下一个泵送事件起动时,将迫使活塞416向上,使球418轻轻地保持抵住其底座426并防止进入剩余压カ回路、即回流导管412的任何回流。球414将被提离其底座420,抵抗弹簧偏置,且燃料将流向喷嘴410。压カ将在喷嘴410内建立直到其达到足够高以提升喷嘴阀。喷嘴阀通过弹簧力并通过作用在喷嘴阀上的弹簧室压カ而保持封闭。需要用于克服弹簧カ的压カ是静态喷嘴打开压カ(在此情形下大约2500psi左右)。需要用于克服弹簧室压カ的压カ依赖于喷嘴的几何形状,然而,其典型地为弹簧室压カ的I. 5倍(在此情形下,大约5250psi)。这使得净喷嘴打开压カ为7750psi,这不能単独通过弹簧カ而轻易获得。将容易理解,当喷嘴阀将要被封闭时,此高运行压カ特别有利。在常规喷嘴中,需要在净面积(A1-A2)上施加大约2500psi以产生足够的カ来克服弹簧カ并开始打开阀。喷嘴只要提离其底座,燃料就流进喷嘴囊(面积A2)。由于施加在整个面积Al (相对于净面积(A1-A2))的压力,喷嘴阀快速打开。在封闭时,必须在净カ(即施加在整个面积Al上的压力)降到弹簧カ以下之前,使压カ充分降到静态打开压カ以下。不断变化地,在常规喷嘴中,在有足够的カ不平衡以使喷嘴阀在封闭方向上加速之前,喷嘴压カ须降得更低,可能在1500psi以下。此时,发动机汽缸压力高且穿过喷嘴孔ロ的净压降小。因此,燃料可在喷射结束时滴出喷嘴,并甚至存在有可能迫使燃烧气体通过喷嘴孔进入喷嘴的危险。然而,通过本实用新型的装置400,弹簧室压カ加上弹簧カ组合以使喷嘴阀封闭。喷嘴阀用作泵并迫使最后一点燃料离开喷嘴410并保持好的雾化状态正好到喷射结束。进ー步參照图11,为完成循环,打开泵塞溢流孔(未示出),从而降低泵室压力。球414通过其弹簧422并通过喷射管线408内的压カ而被迫使抵住其底座420。重要的是,球414像零回缩传送阀ー样作用,截留管线408内的过量燃料。泵室内的低压还允许活塞416向下运动而与其最短运行挡块424接触,因此不再迫使球418抵住其底座426。据此产生通道,以便管线408内的过量压力可然后流过球418,使管线压カ降低到剩余压力通道428的水平。在每次喷射期间,少量的燃料进入剩余压カ通道418,所以可使用简易控制阀以排出过量的以保持所需的剩余通道压カ(在此情形下,大约3000psi)。例如,如图4所示,可使用用于控制剩余压力的简易弹簧加载的球和用于打开和关闭剩余压カ控制的螺线管操作的阀。另外,可使用任意数量的机械和/或电系统以控制具有所需任意精确度的剩余压力。在图11所示实施方式中,阀414和418显示为作用在锥形底座上的球,然而,可使用作用在锥形底座上的锥形阀而不偏离本实用新型更宽的方面,以实现更加可靠的运行(即,锥形阀可能更加耐用且可靠)。如上述讨论,本实用新型的受控液压喷嘴喷射系统400允许使用者在发动机运行时改变喷嘴的打开和关闭压力。也如上述讨论,有用于系统400的两个主要部分。第一部分是控制阀,如图12所示,其可安装在泵和喷嘴之间的喷射管线中,或者如以上结合图11所讨论的,其可嵌入燃料喷射泵中。系统的第二部分是ー组无泄漏的喷嘴。在实施方式中,无泄漏的喷嘴可以是具有被密封的泄漏管线的常规喷嘴。如图12所示,在控制阀安装在喷射管线中的实施方式中,方框A中所示组件可移植到泵室的顶部。如其中所示,其中所示构件在布置上大体类似于图11所示的阀组件406。特别地,方框A中的组件包括来自泵室的喷射管线接头450和接到喷嘴入口的喷射管线接 头452。该组件包括剩余压力阀454,剩余压力阀454用于通过导管456和类似于球阀414的前止回阀458来控制来自控制压カ歧管的压力。虽然本实用新型已经參照优选实施方式进行了描述,但是本领域技术人员将理解,可以作出各种明显的改变且对其元件可替换成等同物,而不偏离本实用新型的本质范围。因而,本实用新型不g在限定为公开的特定实施方式,而是本实用新型包括落入所附权利要求范围内的所有实施方式。
权利要求1.一种受控喷嘴喷射装置,包括 燃料泵,其用于间歇地对燃料进行加压; 喷射导管,其与所述燃料泵流体连通,所述喷射导管允许所述加压的燃料被传送到燃料喷射喷嘴;以及 控制阀,其与所述喷嘴流体连通,其中所述控制阀动态地且选择性地控制所述喷射导管内的所述加压的燃料的压力。
2.根据权利要求I所述的受控喷嘴喷射装置,其特征在于 所述控制阀包括压カ传感器。
3.根据权利要求I所述的受控喷嘴喷射装置,还包括 歧管,其与所述燃料泵和所述喷嘴流体连通,其中所述歧管累积在所述燃料的所述间歇加压期间残留在所述喷射导管内的所述加压的燃料。
4.根据权利要求3所述的受控喷嘴喷射装置,还包括 燃料回流导管,其与所述歧管流体连通,用于将来自所述歧管的所述累积的加压的燃料排放到所述燃料泵。
5.根据权利要求I所述的受控喷嘴喷射装置,其特征在于 所述受控喷嘴喷射装置是内燃发动机的一部分;以及 所述控制阀在所述内燃发动机的最初起动期间被驱动。
6.根据权利要求2所述的受控喷嘴喷射装置,还包括 与所述喷嘴流体连通的泄漏导管;且 所述歧管与所述泄漏导管流体连通。
7.根据权利要求6所述的受控喷嘴喷射装置,其特征在于 所述控制阀在所述喷嘴和所述歧管之间沿着所述泄漏导管定向。
8.根据权利要求I所述的受控喷嘴喷射装置,还包括 双阀组件,其包括用于控制所述加压的燃料从所述燃料泵到所述喷嘴的通过的第一阀和用于控制所述剩余加压的燃料从所述喷射导管到所述燃料泵的通过的第二阀;且所述双阀组件沿着所述喷射导管并在所述燃料泵和所述喷嘴之间定向。
9.根据权利要求8所述的受控喷嘴喷射装置,其特征在于 所述第一阀在第一方向上被弹簧偏置;且 所述第二阀在与所述第一方向相反的第二方向上被弹簧偏置。
10.一种受控喷嘴喷射装置,包括 燃料泵,其用于间歇地对燃料进行加压; 喷射导管,其与所述燃料泵流体连通,所述喷射导管允许所述加压的燃料被传送到燃料喷射喷嘴; 剩余压力通道,其与所述燃料泵和所述喷嘴流体连通; 弹簧偏置的第一球阀组件,其用于控制加压的燃料从所述燃料泵到所述喷嘴的通过,所述第一球阀组件在第一状态和第二状态之间可控制,在所述第一状态,所述第一球阀组件的球被偏置抵住相应的底座,在所述第二状态,所述球被提离所述底座而抵抗所述弹簧偏置的力;以及 第二球阀组件,其用于控制剰余加压的燃料从所述喷射导管到所述剩余压カ通道的通过,所述第二球阀组件从第一状态和第二位置是可控制的,在所述第一状态,所述第二球阀组件的球被偏置抵住相应的底座,以防止加压的燃料从所述喷射导管到所述剩余压カ通道的通过,在所述第二位置,所述球不与所述球阀底座接触,以允许加压的燃料从所述喷射导管到所述剩余压カ通道的通过。
11.根据权利要求10所述的受控喷嘴喷射装置,还包括 活塞,其与所述第二球阀组件的所述球可操作地连通,在所述燃料泵对所述燃料进行加压时,所述活塞在降低的位置和升高的位置之间可移动;且 其中当在所述升高的位置时,所述活塞迫使所述第二球阀组件的所述球抵住其相应的底座,以防止所述加压的燃料的回流。
12.根据权利要求11所述的受控喷嘴喷射装置,其特征在于 当所述燃料泵的泵室内的压カ降低时,所述活塞从所述升高的位置移动到所述降低的位置;且 其中当所述活塞在降低的位置时,所述第二球阀组件的所述球从其相应的底座回縮,以允许所述喷射导管内的过量压力流过所述球以将管线压カ降到所述剩余压カ通道内的压カ水平。
13.根据权利要求10所述的受控喷嘴喷射装置,还包括 调节器,其与所述剩余压カ通道流体连通,用于排出所述通道内的过量压カ以保持期望的剰余通道压力。
14.根据权利要求10所述的受控喷嘴喷射装置,其特征在于 所述第一球阀组件和所述第二球阀组件包括作用在锥形底座上的锥形阀。
专利摘要本实用新型涉及受控喷嘴喷射装置。用于在内燃发动机中使用的喷嘴喷射装置包括用于间歇地对燃料进行加压的燃料泵、与燃料泵流体连通的喷射导管、控制阀,喷射导管允许加压燃料被传送到燃料喷射喷嘴,控制阀与喷嘴流体连通,其中控制阀动态地且选择性地控制喷射导管内所述加压燃料的压力。
文档编号F02M55/02GK202468123SQ20112045299
公开日2012年10月3日 申请日期2011年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者威廉·费里, 理查德·范德普尔, 马丁·G·里奇泰利 申请人:美国调速器公司

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