燃料噴射器的制造方法
【專利說明】燃料噴射器發(fā)明領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及適用于控制兩種不同燃料到內(nèi)燃機中的輸送的燃料噴射器，以及具有包括一個或多個此類噴射器的燃料噴射系統(tǒng)的內(nèi)燃機。具體地但不排它地，本發(fā)明涉及適用于噴射氣體燃料和液體燃料的燃料噴射器和燃料噴射系統(tǒng)。
[0002]發(fā)明背景
[0003]用于重載和工業(yè)應(yīng)用的內(nèi)燃機通常以柴油為燃料。然而，使用天然氣作為對柴油替代燃料越來越受到關(guān)注。天然氣相對充足且相對廉價，且主要是可以提供與柴油相似水平的功率，同時產(chǎn)生較低的顆粒和氮氧化物(NOx)排放。
[0004]天然氣可用于替代柴油給壓燃發(fā)動機提供燃料，其中燃料燃燒是作為氣缸中空氣-燃料混合物壓縮結(jié)果發(fā)生的。然而，因為天然氣具有比柴油更高的自動點火溫度，所以需要在引入天然氣到燃燒室之前用柴油燃料的引燃噴射來引發(fā)燃燒。
[0005]在被稱為高壓直接噴射(HPDI)發(fā)動機的一類天然氣-驅(qū)動發(fā)動機中，將天然氣和柴油都直接噴射到燃燒室中。由于發(fā)動機氣缸蓋中的空間限制，每個氣缸都使用一個燃料噴射器噴射兩種燃料是理想的。這需要燃料噴射器特別適于在噴射器內(nèi)保持兩種燃料分開，并在適當(dāng)時間獨立輸送各燃料。
[0006]一種此類“雙燃料”噴射器在國際專利申請公開第W0 00/15956號中描述。在此實例中，提供了具有同心雙噴嘴結(jié)構(gòu)的燃料噴射器。內(nèi)閥針和外閥針在其下端處與各閥門底座嚙合以控制燃料分別流經(jīng)各內(nèi)組出口和外組出口。外閥針控制天然氣的噴射通過外組出口，而內(nèi)閥針控制柴油的噴射通過內(nèi)組出口。外閥針是管狀的以容納內(nèi)閥針，而內(nèi)組出口在外閥針的尖端處形成。
[0007]內(nèi)閥針和外閥針由兩個電磁控制閥門獨立控制，其經(jīng)配置控制用于內(nèi)閥針和外閥針的各控制腔室內(nèi)的控制流體(通常為柴油燃料)的壓力。控制腔室接納相應(yīng)針的上端，因此改變每個控制腔室中控制流體的壓力可改變相應(yīng)閥針上的向下(關(guān)閉)力。氣體或柴油燃料壓力作用于各閥針朝下的推力面以發(fā)生作用于閥針的向上(打開)力。當(dāng)控制腔室中控制流體的壓力相對較高時，向下力大于向上力，且各閥針保持在閥門底座中，且當(dāng)控制流體的壓力相對較低時，向上力克服向下力，且各閥針打開以允許燃料噴射通過各組出口。
[0008]每個控制腔室在相對高的壓力下連接到控制流體源。每個控制閥門可操作連接各控制腔室到用于控制流體的低壓排放口。以此方式，每個控制閥門的打開導(dǎo)致相應(yīng)控制腔室內(nèi)控制流體壓力的減小，從而導(dǎo)致相應(yīng)閥針的打開。
[0009]噴射器安裝在發(fā)動機氣缸蓋中的鏜孔中。噴射器的主體延伸通過鏜孔，使得噴射器的尖端伸入到各燃燒室中。氣缸蓋鏜孔的最大直徑，并因此噴射器主體的直徑受限于氣缸蓋中有限的可用空間。用于致動控制閥門的電磁致動器通常太大而無法容納在噴射器的主體中。相反，致動器和控制閥門通常以并排配置安裝在燃料噴射器的頂部，使得其伸到氣缸蓋上面。
[0010]因此，這種類型的噴射器具有相對龐大的頂端，其占據(jù)氣缸蓋上部區(qū)域中的空間。此外，必須從兩個獨立的燃料供應(yīng)系統(tǒng)向噴射器供應(yīng)兩種燃料。更便利地，兩個燃料供應(yīng)系統(tǒng)安裝在氣缸蓋的頂部上。然而，由于氣缸蓋上方的空間中的一些是為發(fā)動機的氣門傳動機構(gòu)和其它發(fā)動機組件而保留的，所以燃料供應(yīng)系統(tǒng)的燃料軌道、供應(yīng)管和其它組件可用的空間受到限制。因此，希望提供其中更緊湊且/或更便利的燃料供應(yīng)布置可行的燃料噴射器和燃料噴射系統(tǒng)。
發(fā)明概要
[0011]從第一方面，本發(fā)明存在于用于內(nèi)燃機的燃料噴射器，所述燃料噴射器可安裝在發(fā)動機的氣缸蓋的氣缸蓋鏜孔中且包括:主體區(qū)域，其被布置成接納在氣缸蓋鏜孔內(nèi)；和頭部區(qū)域，其被布置成在氣缸蓋鏜孔外側(cè)延伸以在噴射器安裝在氣缸蓋鏜孔中時從氣缸蓋伸出。燃料噴射器進一步包括:第一閥針，其被布置成控制氣體燃料從第一出口的噴射；第二閥針，其被布置成控制液體燃料從第二出口的噴射；氣體燃料入口，其用于準(zhǔn)許氣體燃料進入噴射器；以及液體燃料入口，其用于準(zhǔn)許液體燃料進入噴射器。氣體燃料入口安置在噴射器的主體區(qū)域中，且液體燃料入口安置在噴射器的頭部區(qū)域中。
[0012]以此方式，可從安置在發(fā)動機的氣缸蓋內(nèi)的合適氣體燃料供應(yīng)部件向燃料噴射器供應(yīng)氣體燃料。僅液體燃料供應(yīng)部件需要定位在氣缸蓋上方的空間中，從而為其它發(fā)動機組件(諸如，發(fā)動機氣門傳動機構(gòu))留出更多空間。
[0013]液體燃料優(yōu)選為柴油。氣體燃料可為天然氣或不同的燃料氣體。
[0014]燃料噴射器可包括分別用于控制第一閥針和第二閥針的移動的第一控制閥門和第二控制閥門。優(yōu)選地，第一控制閥門和第二控制閥門容納在噴射器的主體區(qū)域中。通過將控制閥門容納在噴射器的主體區(qū)域中而非容納在噴射器的頂端處，在氣缸蓋上方的空間中為其它發(fā)動機組件創(chuàng)造了進一步的空間。
[0015]第一控制閥門和第二控制閥門可包括電磁閥。在一個特別緊湊的布置中，第一控制閥門和第二控制閥門共享共用核心構(gòu)件。優(yōu)選地，第一控制閥門和第二控制閥門為液壓平衡閥。有利地，使用液壓平衡閥使與閥相關(guān)聯(lián)的致動器和偏置彈簧的尺寸最小化，這有助于進一步減少由控制閥門在噴射器的主體區(qū)域內(nèi)占用的空間。液體燃料優(yōu)選用作第一控制閥門和第二控制閥門的控制流體。
[0016]噴射器可包括鎖緊螺母，其至少部分沿著噴射器的主體區(qū)域延伸。氣體燃料入口可包括鎖緊螺母中的一個或多個孔隙。
[0017]在一個實施方案中，燃料噴射器進一步包括用于液體燃料的累積器體積和與累積器體積流體連通的液體燃料出口。使用此構(gòu)造，不需要為液體燃料提供額外累積器體積(例如以安裝在氣缸蓋頂部上的燃料軌道的形式)。因此，通過在燃料噴射器中包括用于液體燃料的內(nèi)部累積器體積，減少了由與對噴射器的液體燃料的供應(yīng)相關(guān)聯(lián)的組件占用的氣缸蓋上方的空間。
[0018]累積器體積可至少部分安置在噴射器的頭部區(qū)域中。例如，累積器體積可從噴射器的頂端延伸到頭部區(qū)域中。優(yōu)選地，液體燃料出口安置在噴射器的頭部區(qū)域中。
[0019]在一個實施方案中，累積器體積部分由基本圓柱狀壁限定，且燃料噴射器進一步包括入口通道，所述入口通道在壁處與累積器體積連接且與液體燃料入口連通。
[0020]在第二方面中，本發(fā)明擴展到:內(nèi)燃機，其包括具有一個或多個氣缸蓋鏜孔的氣缸；以及燃料噴射系統(tǒng)，其包括根據(jù)本發(fā)明的第一方面的一個或多個燃料噴射器。所述或每個燃料噴射器可安裝在相應(yīng)氣缸蓋鏜孔中。燃料噴射系統(tǒng)優(yōu)選包括:液體燃料累積器體積，其安置在氣缸蓋外側(cè)且連接到所述或每個噴射器的液體燃料入口 ；以及氣體燃料供應(yīng)部件，其安置在氣缸蓋內(nèi)以向所述或每個噴射器的氣體燃料入口供應(yīng)氣體燃料。
[0021]在一個實例中，液體燃料累積器體積包括燃料軌道，其被布置成從高壓燃料栗接收液體燃料。燃料軌道優(yōu)選安裝在氣缸蓋的頂面上。
[0022]在第三方面中，本發(fā)明存在于:內(nèi)燃機，其包括具有多個氣缸蓋鏜孔的氣缸蓋；以及燃料噴射系統(tǒng)，其包括第一燃料噴射器和第二燃料噴射器，每個燃料噴射器是根據(jù)本發(fā)明的第一方面且可安裝在相應(yīng)氣缸蓋鏜孔中。每個噴射器具有用于液體燃料的累積器體積和與累積器體積流體連通的液體燃料出口。燃料噴射系統(tǒng)還包括氣體燃料供應(yīng)部件，其安置在氣缸蓋內(nèi)以向每個噴射器的氣體燃料入口供應(yīng)氣體燃料。第一噴射器的液體燃料入口被布置成從高壓燃料栗接收液體燃料，且第一噴射器的液體燃料出口連接到第二噴射器的液體燃料入口。
[0023]以此方式，第一燃料噴射器和第二燃料噴射器串聯(lián)連接到高壓燃料源。因為每個噴射器的內(nèi)部累積器體積連結(jié)在一起，所以其提供共用累積器體積使得不需要獨立的外部燃料。這簡化了燃料噴射系統(tǒng)、降低了成本且為其它發(fā)動機組件創(chuàng)造了更多的空間。
[0024]發(fā)動機的燃料噴射系統(tǒng)可包括相同類型的一個或多個另外的噴射器。每個另外的噴射器的液體燃料入口可串聯(lián)連接到另一噴射器的液體燃料出口。以此方式，燃料噴射系統(tǒng)可按比例調(diào)整以使發(fā)動機與不同數(shù)目的氣缸相稱而無需重新設(shè)計任何部件。
[0025]本發(fā)明的每個方面的優(yōu)選和/或任選特征還可單獨或以適當(dāng)組合用于本發(fā)明的其它方面中。
[0026]附圖簡述
[0027]現(xiàn)將借助實例參考附圖描述本發(fā)明，其中相同參考