專利名稱：用于可變壓力噴射的多源燃料系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種燃料系統(tǒng)，更具體地涉及一種具有多個(gè)用于提供可變 壓力噴射動(dòng)作(injection event)的加壓燃料源的燃料系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
共軌燃料系統(tǒng)提供了一種向發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室引入燃料的方式。典型的 共軌燃料系統(tǒng)包括噴射器，該噴射器具有在通電時(shí)打開燃料噴嘴的致動(dòng)螺 線管。然后，燃料作為螺線管保持通電的時(shí)間段和在該時(shí)間段內(nèi)供給到燃 料噴射器噴嘴的燃料壓力的函數(shù)被噴入燃燒室。
為了優(yōu)化發(fā)動(dòng)機(jī)性能和排氣排放，發(fā)動(dòng)機(jī)制造商可改變供給到燃料噴 射器噴嘴的燃料壓力。在2004年9月2日公開的Shinogle的美國專利申 請(qǐng)公開文件No. 2004/0168673( '673公開文件)中記載了這樣的一個(gè)示例。 '673公開文件描述了這樣一種燃料系統(tǒng)，該燃料系統(tǒng)具有可流體地連接 到保持燃料供給的第一共軌和保持致動(dòng)流體(例如油)供給的第二共軌的燃料噴射器。'673專利的各個(gè)燃料噴射器配備有可在致動(dòng)流體的作用下 移動(dòng)以增大燃料壓力的增壓器活塞(intensifierpiston)。通過將燃料噴射 器流體地連接到第一共軌，燃料能以第一壓力進(jìn)行噴射。通過將燃料噴射 器流體地連接到第 一和第二共軌，燃料能以高于所述第 一壓力的第二壓力 進(jìn)行噴射。
盡管'673公開文件的燃料噴射系統(tǒng)能以不同的壓力向發(fā)動(dòng)機(jī)充分地 供給燃料，但它可能具有限制和問題。具體地，由于'673公開文件的燃 料噴射系統(tǒng)僅能以兩種不同的壓力噴射燃料，所以其在某些應(yīng)用場(chǎng)合可能 受限。此外，由于該系統(tǒng)采用兩種不同的流體，即燃料和油，所以必須注 意不使這兩種流體相互污染。如果產(chǎn)生污染，則發(fā)動(dòng)機(jī)將無法按期望地工 作并且可能受損。另外，由于各個(gè)燃料噴射器包括其自身專有的增壓器來 改變從該噴射器噴出的燃料壓力，所以系統(tǒng)將包括大量部件。該大量部件 會(huì)增加燃料噴射系統(tǒng)的成本和精確控制燃料系統(tǒng)的難度。此外，由于所噴 射的燃料壓力是通過控制噴射器上游很遠(yuǎn)距離處的泵輸出來調(diào)節(jié)的，所以 實(shí)際的噴射壓力可能滯后于期望的噴射壓力。這種壓力滯后會(huì)導(dǎo)致噴射型 式(injection profile )偏離預(yù)期的噴射型式。
本發(fā)明的燃料系統(tǒng)解決了上述一個(gè)或多個(gè)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)。該燃料系統(tǒng)包括 構(gòu)造成將燃料加壓至第 一壓力的第 一 源和構(gòu)造成將燃料加壓至第二壓力的
料噴^器。'i燃料系統(tǒng)還包括設(shè)置在所i燃料噴^器與所述第 一和第二源J 之間的單個(gè)閥，所述單個(gè)閥與所述第一和第二源及所述燃料噴射器流體連 通，并且能夠向所述燃料噴射器輸送可變壓力的燃料。
本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一種噴射燃料的方法。該方法包括將第一燃 料流加壓至第一壓力，以及將第二燃料流加壓至第二壓力。該方法還包括 在單個(gè)位置接收所述第一和第二燃料流，響應(yīng)性地產(chǎn)生第三壓力的第三燃料流，將所述第三燃料流引導(dǎo)到噴射器并選擇性地噴射所述第三燃料流。


圖l是示例性公開的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖2是用于圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性公開的燃料系統(tǒng)的示意性剖視圖； 圖3是用于圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)示例性公開的燃料系統(tǒng)的示意性剖 視圖4是用于圖1的發(fā)動(dòng)機(jī)的又一個(gè)示例性公開的燃料系統(tǒng)的示意性剖 視圖5是另一個(gè)示例性公開的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖6是用于圖5的發(fā)動(dòng)機(jī)的示例性公開的燃料系統(tǒng)的示意性剖視以及
圖7是用于圖5的發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)示例性公開的燃料系統(tǒng)的示意性剖 視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1示出具有發(fā)動(dòng)機(jī)10和燃料系統(tǒng)12的示例性實(shí)施例的機(jī)械(機(jī)器) 5。機(jī)械5可以是執(zhí)行與工業(yè)如采礦、建筑、農(nóng)作、發(fā)電、運(yùn)輸或本領(lǐng)域已 知的任意其它行業(yè)相關(guān)的某種操作的固定不動(dòng)的或機(jī)動(dòng)的機(jī)械。例如，機(jī) 械5可具體表現(xiàn)為運(yùn)土機(jī)械、發(fā)電機(jī)組、泵或執(zhí)行任意其它適當(dāng)操作的機(jī) 械0
為了敘述^/>開的內(nèi)容，將發(fā)動(dòng)機(jī)10示出和描述為四沖程柴油機(jī)。但 是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，發(fā)動(dòng)機(jī)10可具體表現(xiàn)為任意其它類型的內(nèi) 燃機(jī)，例如汽油機(jī)或氣體燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括發(fā)動(dòng)機(jī)組14， 該發(fā)動(dòng)機(jī)組限定多個(gè)氣缸16、可滑動(dòng)地設(shè)置在各個(gè)氣缸16內(nèi)的活塞18和 與各個(gè)氣缸16相連的氣缸蓋20。
氣缸16、活塞18和氣缸蓋20可形成燃燒室22。在所示實(shí)施例中，發(fā) 動(dòng)機(jī)10包括六個(gè)燃燒室22。但是，可設(shè)想發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括數(shù)量更多或更少的燃燒室22，并且燃燒室22可設(shè)置成"直列"構(gòu)型、"V"構(gòu)型或任意 其它適當(dāng)?shù)臉?gòu)型。
仍如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)10可包括可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)組14內(nèi)的曲 軸24。連桿26可將各個(gè)活塞18連接到曲軸24，從而活塞18在各個(gè)相應(yīng) 氣缸16內(nèi)的滑動(dòng)引起曲軸24的旋轉(zhuǎn)。類似地，曲軸24的旋轉(zhuǎn)可引起活塞 18的滑動(dòng)。當(dāng)曲軸24旋轉(zhuǎn)時(shí)，燃燒室22能以特定順序點(diǎn)火。當(dāng)從圖l的 左邊起對(duì)燃燒室22進(jìn)行編號(hào)時(shí)，點(diǎn)火順序可以例如為l， 5， 3， 6， 2， 4。 也就是說，第一或最左邊的燃燒室可以首先點(diǎn)火(例如，在曲軸24的360 度的單圏旋轉(zhuǎn)內(nèi)在其余氣缸之前燃燒燃料和空氣的混合物)。在最左邊的 燃燒室22點(diǎn)火后，從左邊起的第五個(gè)燃燒室可點(diǎn)火，等等。這樣，沒有相 鄰的燃燒室22可相繼地點(diǎn)火。
燃料系統(tǒng)12可包括協(xié)作以將加壓燃料噴入各個(gè)燃燒室22的部件。具 體地，燃料系統(tǒng)12可包括構(gòu)造成保持燃料供給的燃料箱28和構(gòu)造成對(duì)燃 料加壓并將一股或多股加壓燃料流引導(dǎo)至多個(gè)燃料噴射器32的燃料泵送 設(shè)備30。 一燃料傳輸泵36可在燃料箱28和燃料泵送設(shè)備30之間設(shè)置在 燃料管路40中以向燃料泵送設(shè)備30提供低壓進(jìn)給。
燃料泵送設(shè)備30可具體表現(xiàn)為具有第 一泵送機(jī)構(gòu)30a和第二泵送機(jī)構(gòu) 30b的機(jī)械驅(qū)動(dòng)的、電子控制的泵。第一和第二泵送機(jī)構(gòu)30a、 30b均可通 過可旋轉(zhuǎn)凸輪(未示出)可操作地連接到泵驅(qū)動(dòng)軸46。所述凸輪適于驅(qū)動(dòng) 第一和第二泵送機(jī)構(gòu)30a、 30b的活塞元件(未示出)而經(jīng)壓縮沖程對(duì)燃料 加壓。與第一和第二泵送機(jī)構(gòu)30a、 30b相關(guān)聯(lián)的柱塞(未示出)可在可變 的正時(shí)關(guān)閉，以改變壓縮沖程的長度并由此改變第一和第二泵送機(jī)構(gòu)30a、 30b的流量?；蛘?，第一和第二泵送機(jī)構(gòu)30a、 30b可包括可旋轉(zhuǎn)的斜盤 (swashplate)或本領(lǐng)域已知的任意其它裝置，以改變加壓燃料的流量。 可設(shè)想，如果需要，燃料泵送設(shè)備30也可具體表現(xiàn)為具有固定的輸出容量 且設(shè)置成并行或串聯(lián)關(guān)系的兩個(gè)分離的泵送元件。
第一和第二泵送機(jī)構(gòu)30a、 30b適于產(chǎn)生分離的加壓燃料流。例如，第 一泵送機(jī)構(gòu)30a可產(chǎn)生通過第一燃料供給管路42導(dǎo)入第一公共歧管、common manifold) 34的第一加壓燃料流。第二泵送機(jī)構(gòu)30b可產(chǎn)生通 過第二燃料供給管路43導(dǎo)入第二公共歧管37的第二加壓燃料流。在一個(gè) 示例中，第一加壓燃料流可具有約100MPa的壓力，而第二加壓燃料流可 具有約200 MPa的壓力。在第一燃料供給管路42中可設(shè)置第一止回閥44 以提供從第一泵送機(jī)構(gòu)30a向第一公共歧管34的單向燃料流。在第二燃料 供給管路43中可設(shè)置第二止回閥45以提供從第二泵送機(jī)構(gòu)30b向第二公 共歧管37的單向燃料流。
燃料泵送設(shè)備30能可操作地連接至發(fā)動(dòng)機(jī)10并由曲軸24驅(qū)動(dòng)。例如， 燃料泵送設(shè)備30的泵驅(qū)動(dòng)軸46在圖1中示出為通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)48連接至曲 軸24。但是，可設(shè)想，第一和第二泵送機(jī)構(gòu)30a、 30b中的一者或兩者能 可選地凈皮電驅(qū)動(dòng)、液壓驅(qū)動(dòng)、氣動(dòng)驅(qū)動(dòng)或以任意其它適當(dāng)?shù)姆绞椒淦を?qū)動(dòng)。
燃料噴射器32可設(shè)置在氣缸蓋20中并通過多條燃料管路50連接至第 一和第二公共歧管34、 37。各個(gè)燃料噴射器32可操作以將一定量的加壓 燃料以預(yù)定的正時(shí)、燃料壓力和燃料流量噴入相連的燃燒室22。燃料噴入 燃燒室22的正時(shí)可與活塞18的運(yùn)動(dòng)同步。例如，燃料可在活塞18接近壓 縮沖程中的上死點(diǎn)(TDC)位置時(shí)噴射以準(zhǔn)備進(jìn)行所噴射燃料的壓縮點(diǎn)火 燃燒?；蛘?，燃料可在活塞18朝上死點(diǎn)位置行進(jìn)而開始?jí)嚎s沖程時(shí)噴射以 用于均勻充氣壓縮點(diǎn)火操作。燃料還可在活塞18在膨脹沖程期間從上死點(diǎn) 位置向下死點(diǎn)位置移動(dòng)時(shí)噴射以進(jìn)行延遲后噴射，從而產(chǎn)生用于后處理再 生的還原氣氛。
如閨2所示，各個(gè)燃料噴射器32可具體表現(xiàn)為閉式噴嘴組合式燃料噴 射器。具體地，每個(gè)燃料噴射器32可包括容納引導(dǎo)件54、噴嘴部件56、 針岡元件58的噴射器體52、第一電磁致動(dòng)器60和第二電磁致動(dòng)器62。
噴射器體52可以是構(gòu)造成裝配在氣缸蓋20內(nèi)的大致為圓筒形的部件。 噴射器體52可具有用于接納引導(dǎo)件54和噴嘴部件56的中心腔64,和供 噴嘴部件56的尖端68穿出的開口 66。在引導(dǎo)件54和噴嘴部件56之間可 設(shè)置密封件如O形圏(未示出)以限制燃料從燃料噴射器32泄漏。
引導(dǎo)件54也可以是具有構(gòu)造成接納針閥元件58的中心腔70和控制室72的大致為圓筒形的部件。中心腔70可用作壓力室，用于保持通過燃料 供給通路74持續(xù)供給的加壓燃料。在噴射期間，來自燃料管路50的加壓 燃料可流動(dòng)通過燃料供給通路74和中心腔70到達(dá)噴嘴部件56的尖端68。
控制室72可選擇性地排出或被供給以加壓燃料以控制針閥元件58的 運(yùn)動(dòng)。具體地， 一控制通路76可使與控制室72相連的端口 78與第一電磁 致動(dòng)器60流體連接。端口 78可設(shè)置在控制室72的相對(duì)于針閥元件58的 軸向運(yùn)動(dòng)在徑向上定向的側(cè)壁內(nèi)，或者設(shè)置在控制室72的軸向端部內(nèi)。控 制室72可經(jīng)由與燃料供給通路74連通的受限供給通路80被持續(xù)供給以加 壓燃料。供給通路80所產(chǎn)生的限制可使得在控制通路76排出加壓燃料時(shí) 在控制室72內(nèi)形成壓降。
噴嘴部件56可同樣具體表現(xiàn)為具有構(gòu)造成接納針閥元件58的中心腔 82的大致為圓筒形的部件。噴嘴部件56還可包括一個(gè)或多個(gè)開孔84以允 許加壓燃料從中心腔82噴入發(fā)動(dòng)機(jī)10的燃燒室22。
針閥元件58可以是滑動(dòng)地設(shè)置在殼體引導(dǎo)件54和噴嘴部件56內(nèi)的大 致為長圓柱形的部件。針閥元件58可在第一位置和第二位置之間沿軸向移 動(dòng)，在所述第一位置針閥元件58的尖端86阻擋燃料流過開孔84,在所述 第二位置開孔84打開以允許加壓燃料流入燃燒室22。
針閥元件58在正常情況下可朝向第一位置偏置。特別地，每個(gè)燃料噴 射器32可包拾沒置在引導(dǎo)件54的止動(dòng)部卯和針閥元件58的支承面92 之間的彈簧88以沿軸向朝開孔阻擋位置偏壓尖端86。在彈簧88和止動(dòng)部 卯之間可設(shè)置第一間隔件94，在彈簧88和支承面92之間可設(shè)置第二間隔 件96,以減小燃料噴射器32內(nèi)的部件磨損。
針閥元件58可具有多個(gè)驅(qū)動(dòng)液壓表面。特別地，針閥元件58可包括 在受到加壓燃料作用時(shí)趨于朝第一位置或開孔阻擋位置驅(qū)動(dòng)針閥元件58 的液壓表面98，以及趨于抵抗彈簧88的偏壓并沿相反方向朝第二位置或 開孔打開位置驅(qū)動(dòng)針閥元件58的液壓表面100。
第 一 電磁致動(dòng)器60可相對(duì)著針閥元件58的尖端86設(shè)置以控制針閥元 件58的打開運(yùn)動(dòng)。特別地，第一電磁致動(dòng)器60可包括設(shè)置在控制室72和燃料箱28之間的雙位閥元件。該閥元件可朝阻止流體從控制室72流向 燃料箱28的關(guān)閉位置被彈性偏壓(spring-biased)，并且被螺線管朝允許 燃料從控制室72流向燃料箱28的打開位置致動(dòng)。所述閥元件可響應(yīng)于加 在與第一電磁致動(dòng)器60相連的線圏上的電流而在關(guān)閉位置和打開位置之 間運(yùn)動(dòng)?？稍O(shè)想，所述閥元件能可替換地為液壓操作的、機(jī)械操作的、氣 動(dòng)操作的，或以任意其它適當(dāng)?shù)姆绞奖徊僮?。還可設(shè)想，所述閥元件能可 替換地具體表現(xiàn)為可運(yùn)動(dòng)到關(guān)置和打開位置之間的任意位置的比例型 閥元件。
第二電磁致動(dòng)器62可包括設(shè)置在第一電磁致動(dòng)器60和燃料箱28之間 的雙位閥元件以控制針閥元件58的關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。該閥元件可朝允許燃料流向 燃料箱28的打開位置被彈性偏壓，并且被螺線管朝阻止流體流向燃料箱 28的關(guān)閉位置致動(dòng)。所述閥元件可響應(yīng)于加在與第二電磁致動(dòng)器62相連 的線圏上的電流而在打開位置和關(guān)閉位置之間運(yùn)動(dòng)。可設(shè)想，所述閥元件 能可替換地為液壓操作的、機(jī)械操作的、氣動(dòng)操作的，或以任意其它適當(dāng) 的方式被操作。還可設(shè)想，所述閥元件能可替換地具體表現(xiàn)為三位類型的 閥元件，其中有利于加壓燃料的雙向流動(dòng)。
仍如圖2所示，壓力控制閥102可與各個(gè)燃料噴射器32相連。具體地， 壓力控制閥102可包括第一閥元件106、第二閥元件108、連接成移動(dòng)閥元 件108的致動(dòng)器104、第三閥元件110和旁通回路112。響應(yīng)于第一和第二 公共歧管34、 37內(nèi)的燃料壓力和輸入到致動(dòng)器104的電流，壓力控制閥 102可調(diào)節(jié)經(jīng)燃料供給通路74引導(dǎo)到燃料噴射器32的燃料的壓力。可設(shè) 想，壓力控制閥102可以是燃料噴射器32的一部分，或者是與一個(gè)或多個(gè) 燃料噴射器32相聯(lián)的分離的獨(dú)立部件。
閥元件106可具體表現(xiàn)為可由作用在其端部上的流體壓力移動(dòng)的先導(dǎo) 式(液控式，pilot-operated)比例閥元件或其它適當(dāng)?shù)难b置，以選擇性地 使加壓燃料的一部分從第二公共歧管37流到噴嘴部件56的中心腔82。具 體地，閥元件106可從使最大量的第一加壓燃料流被引導(dǎo)至中心腔82的第 一位置抵抗復(fù)位彈簧114的偏壓朝沒有加壓燃料從第二公共歧管37流到中
12心腔82的第二位置移動(dòng)。閥元件106也可移動(dòng)到第一和第二位置之間的任 意位置，以將最大量(燃料)的一部分引導(dǎo)到燃料箱28并將最大量的其余 部分引導(dǎo)到中心腔82。由閥元件106引導(dǎo)至中心腔82和燃料箱28的燃料 的量和比率可取決于作用在閥元件106端部上的流體壓力并且可影響供給 至中心腔82的燃料的壓力。例如，隨著經(jīng)閥元件106排到燃料箱28的燃 料量增大(例如，閥元件106朝第二位置移動(dòng)但不完全移動(dòng)到第二位置)， 導(dǎo)向中心腔82的燃料的壓力可降低。反之，隨著經(jīng)閥元件106排到燃料箱 28的第一燃料流的量增大(例如，閥元件106朝第一位置移動(dòng))，導(dǎo)向中 心腔82的燃料的壓力可升高。這樣，可實(shí)現(xiàn)經(jīng)過開孔84的可變的噴射壓 力和在燃燒室22中的可變的貫入深度(penetration depth )。
閥元件108也可具體表現(xiàn)為比例閥元件或其它適當(dāng)裝置并且可移動(dòng)以 影響閥元件106在第一和第二位置之間的位置。具體地，閥元件108可在 使來自公共歧管34的加壓導(dǎo)引燃料與閥元件106的端部連通的第一位置和 使閥元件106端部的加壓導(dǎo)引燃料排向燃料箱28的第二位置之間移動(dòng)。導(dǎo) 引燃料被排放或與閥元件106端部連通的速度可影響燃料噴射器32內(nèi)的燃 料壓力改變的速率。來自閥元件108上游的燃料可與相聯(lián)的復(fù)位彈簧的偏 壓協(xié)作以保持閥元件108與致動(dòng)器40接觸。
致動(dòng)器104可具體表現(xiàn)為具有一個(gè)或多個(gè)壓電晶體柱的壓電機(jī)構(gòu)。壓 電晶體是具有隨機(jī)電疇取向(random domain orientation )的結(jié)構(gòu)。這些 隨機(jī)取向是呈現(xiàn)出永久偶極特性的正負(fù)離子的不對(duì)稱排列。當(dāng)電場(chǎng)例如通 過施加電流而作用于所述晶體時(shí)，隨著電疇極性對(duì)齊，壓電晶體沿電場(chǎng)的 軸線擴(kuò)展。致動(dòng)器104可被機(jī)械地連接以響應(yīng)于所施加的電流使閥元件108 在第一和第二位置之間移動(dòng)。
閥元件110可具體表現(xiàn)為壓力調(diào)節(jié)閥元件，其構(gòu)造成影響經(jīng)閥元件106 流到燃料噴射器32的燃料的壓力。特別地，閥元件110可設(shè)置在閥元件 106和燃料箱28之間，使得隨著閥元件106移離第一位置， 一些燃料流過 閥元件106到達(dá)閥元件110。閥元件110的第一端部可與來自第一公共歧 管34的燃料連通，并且與復(fù)位彈簧的偏壓一起朝流動(dòng)阻止位置推動(dòng)閥元件110。當(dāng)處在流動(dòng)阻止位置時(shí)，基本上沒有燃料可經(jīng)閥元件110流到燃料箱 28。閥元件110的第二端部可與流過閥元件106的燃料連通并且可朝流動(dòng) 通過位置推動(dòng)閥元件110。當(dāng)處在流動(dòng)通過位置時(shí)，允許排向燃料箱28的 燃料的量可取決于流過閥元件106的燃料量、所通過燃料的壓力和從第一 公共歧管34供給到閥元件110的相對(duì)端部的燃料的壓力。這樣，第一公共 歧管34內(nèi)的燃料壓力可影響從第二公共歧管37流到燃料噴射器32的燃料 壓力。
旁通回路112可確保始終有最小壓力的燃料流向燃料噴射器32。特別 地，當(dāng)閥元件106處于第二位置時(shí)，噴射器32的僅有的燃料源可以是通過 旁通回路112連接的第一公共歧管34。旁通回路112可包括止回閥116， 止回閥116確保燃料經(jīng)旁通回路112的單向流動(dòng)，使得只有在噴射器32 內(nèi)的燃料壓力下降到第一公共歧管34內(nèi)的燃料壓力以下時(shí)燃料才流過旁 通回路112。
圖3示出圖2的燃料系統(tǒng)12的替換實(shí)施例。類似于圖2的燃料系統(tǒng) 12,圖3的燃料系統(tǒng)12可包括經(jīng)燃料管路50接納來自第一和第二共軌34 和37的加壓燃料流的燃料噴射器32。但是，與圖2所示的壓力控制裝置 102相比，圖3的實(shí)施例可包括不同的壓力控制裝置302。壓力控制裝置 302可包括可操作地連接到閥元件306并與控制系統(tǒng)316連通的致動(dòng)器 304。閥元件306可與燃料噴射器32相聯(lián)，并且可由致動(dòng)器304移動(dòng)以選 擇性地將第一和第二加壓燃料流組合和/或引導(dǎo)到燃料噴射器32。可設(shè)想， 致動(dòng)器304和閥元件306可與燃料噴射器32成一體或作為單獨(dú)部件分開。
致動(dòng)器304可與致動(dòng)器104基本相同并且具體表現(xiàn)為具有一個(gè)或多個(gè) 壓電晶體柱的壓電裝置。當(dāng)例如通過施加電流而在致動(dòng)器304的晶體上施 加電場(chǎng)時(shí)，壓電晶體沿其軸線擴(kuò)展以影響閥元件306的運(yùn)動(dòng)。
致動(dòng)器304可被連接成通過導(dǎo)引流體來移動(dòng)閥元件306。特別地，連 接到致動(dòng)器304的導(dǎo)引元件320可在使來自共軌34的導(dǎo)引流體與閥元件 306的端部連通的第一位置和允許來自閥元件306端部的導(dǎo)引流體排向燃 料箱28的第二位置之間移動(dòng)。當(dāng)電流施加到致動(dòng)器304的壓電晶體上時(shí)，致動(dòng)器304可擴(kuò)展以使導(dǎo)引元件320從第一位置朝第二位置移動(dòng)。反之， 當(dāng)電流從致動(dòng)器304的壓電晶體上移除時(shí)，致動(dòng)器304可收縮以使導(dǎo)引元 件320朝第一位置返回?？稍O(shè)想，如果需要，可省略致動(dòng)器304的壓電晶 體，并且以其它適當(dāng)方式來控制導(dǎo)引元件320的運(yùn)動(dòng)。還可設(shè)想，如果需 要，致動(dòng)器304能可選地直接和機(jī)械地被連接以移動(dòng)閥元件306而不使用 導(dǎo)引元件320。
閥元件306可具體表現(xiàn)為可響應(yīng)于上述導(dǎo)引流體而移動(dòng)的比例閥元件 或其它適當(dāng)裝置。具體地，當(dāng)從共軌34有充足的導(dǎo)引流體與閥元件306 的端部接觸時(shí)，閥元件306可處于只有第二加壓燃料流被導(dǎo)向中心腔82 的第一位置或被推向第一位置。隨著導(dǎo)引流體被排離閥元件306的端部， 彈簧322可朝只有第一加壓燃料流被導(dǎo)向中心腔82的第二位置偏壓閥元件 306。閥元件306可通過導(dǎo)引流體移動(dòng)到第一和第二位置之間的任意位置， 以將第一和第二加壓燃料流的一部分引導(dǎo)到中心腔82。由閥元件306引導(dǎo) 到中心腔82的第 一或第二流的量和比率可取決于施加在致動(dòng)器304的壓電 晶體上的電流并且可影響由此供給到中心腔82的燃料的壓力。此外，流體 流過導(dǎo)引元件320的速度可影響閥元件320的致動(dòng)速度及由此中心腔82 內(nèi)的噴射壓力改變的速率。這種對(duì)加壓燃料的調(diào)節(jié)/組合可實(shí)現(xiàn)中心腔82 內(nèi)的可變?nèi)剂蠅毫?，從而?dǎo)致經(jīng)過開孔84的可變的燃料噴射速率和在燃燒 室22中的可變的貫入深度。
控制系統(tǒng)316可包括協(xié)作以響應(yīng)于一個(gè)或多個(gè)輸入來調(diào)節(jié)壓力控制裝 置302和/或燃料噴射器32的操作的部件。特別地，控制系統(tǒng)316可包括 與來自壓力控制裝置302的組合燃料流可操作地關(guān)聯(lián)的傳感器317，和控 制器318?？刂破?18可響應(yīng)于來自傳感器317的信號(hào)調(diào)節(jié)施加到致動(dòng)器 304上的電流。
傳感器317可具體表現(xiàn)為壓力傳感器，其構(gòu)造成感測(cè)從壓力控制裝置 302離開的組合燃料流的壓力并產(chǎn)生表示該壓力的信號(hào)?？稍O(shè)想，傳感器 317也能可選地感測(cè)與組合燃料流相關(guān)聯(lián)的燃料的不同或附加的參數(shù)，例 如溫度、粘度、流量或本領(lǐng)域已知的任意其它參數(shù)。控制器318可具體表現(xiàn)為包括用于控制燃料系統(tǒng)12操作的裝置的單個(gè)微處理器或多個(gè)微處理器。多種商售的微處理器可構(gòu)造成執(zhí)行控制器318的功能。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，控制器318可容易地具體表現(xiàn)為能夠控制多種發(fā)動(dòng)機(jī)功能的通用發(fā)動(dòng)機(jī)」微處理器?？刂破?18可包括存儲(chǔ)器、輔助存儲(chǔ)裝置、處理器和用于運(yùn)行應(yīng)用程序的其它部件?？刂破?18也可聯(lián)接各種其它電路，例如供電電路、信號(hào)調(diào)制電路、螺線管驅(qū)動(dòng)器電路和其它類型的電路。
在控制器318的存儲(chǔ)器中可存儲(chǔ)與噴射正時(shí)和期望噴射壓力相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)脈鐠圖。這些脈鐠圖中的各個(gè)可以是表格、圖線和/或方程的形式。在一個(gè)示例中，噴射正時(shí)和期望噴射壓力可形成用于控制致動(dòng)器304的二維表格的坐標(biāo)軸。與致動(dòng)器304的壓電晶體的擴(kuò)展和收縮相關(guān)聯(lián)的期望壓力、導(dǎo)引元件位置和/或指令電流可在一分開的二維脈語圖中相關(guān)。也可設(shè)想，如果需要，噴射正時(shí)可在單個(gè)二維脈鐠圖中與導(dǎo)引元件位置和/或指令電流直接相關(guān)。
控制器318可構(gòu)造成接收由傳感器317產(chǎn)生的信號(hào)并響應(yīng)于該信號(hào)操作致動(dòng)器304。特別地，控制器318可與傳感器317通信以從傳感器317接收信號(hào)?？刂破?18可參考存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)器中的脈譜圖，將來自傳感器317的信號(hào)與在脈語圖中查到的期望壓力值進(jìn)行比較，并響應(yīng)于該比較來調(diào)節(jié)導(dǎo)至致動(dòng)器304的壓電晶體的電流。例如，在參考了關(guān)系脈語圖并確定了期望噴射壓力、將測(cè)得的壓力與期望噴射壓力進(jìn)行了比較并判定測(cè)得的壓力顯著低于期望壓力(例如，比期望壓力小預(yù)定量)后，控制器318可減小供給到致動(dòng)器304的電流，由此使來自共軌34的低壓燃料與閥元件306連通并使閥元件306朝第二位置移動(dòng)。這種朝第二位置的運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致被引導(dǎo)通過閥元件306的燃料壓力的增大。反之，如果所述比較表明測(cè)得的壓力顯著高于期望壓力(例如，比期望壓力大預(yù)定量)，則控制器318可增大供給到致動(dòng)器304的電流，由此4吏閥元件306與燃料箱28連通并使閥元件306朝第一位置移動(dòng)，這種朝第一位置的運(yùn)動(dòng)可導(dǎo)致被引導(dǎo)通過閥元件306的燃料壓力的減小。
圖4示出圖3的燃料系統(tǒng)12的替換實(shí)施例。與圖3的燃料系統(tǒng)12類似，圖4的燃料系統(tǒng)12可包括經(jīng)燃料管路50和致動(dòng)器304從第一和第二共軌34和37接收加壓燃料流的燃料噴射器32。但是，與圖3所示的與致動(dòng)器304相聯(lián)的單個(gè)閥元件306相比，圖4的致動(dòng)器304可包括兩個(gè)分離的閥元件408和410。
在第一和第二加壓燃料流被引導(dǎo)通過閥元件306時(shí)的噴射動(dòng)作期間(參見圖3)，來自第一共軌37的較高壓力的燃料可能沿反向流入第二共軌34。這種反向流動(dòng)會(huì)降低燃料系統(tǒng)12的效率。為了提高燃料系統(tǒng)12的效率，圖4的致動(dòng)器304可實(shí)現(xiàn)分離的閥元件408和410。
與閥元件306類似，閥元件408可具體表現(xiàn)為可由致動(dòng)器304移動(dòng)的比例閥元件或其它適當(dāng)裝置。盡管在該實(shí)施例中致動(dòng)器304被示出為直接和才幾械地聯(lián)接到閥元件408，但可設(shè)想致動(dòng)器304也能可選地通過與圖3的導(dǎo)引元件320類似的導(dǎo)引元件(未示出)間接地連接到閥元件408。閥元件408可在阻擋來自第一共軌34的加壓燃料流到燃料噴射器32的第一位置和使最大量的燃料從第一共軌34引導(dǎo)到燃料噴射器32的第二位置之間移動(dòng)。閥元件408也可移動(dòng)到第一和第二位置之間的任意位置，以將第一加壓燃料流的一部分引導(dǎo)到燃料噴射器32。由閥元件408從第一共軌34引導(dǎo)到燃料噴射器32的第一加壓燃料流的量可對(duì)應(yīng)于施加到致動(dòng)器304的壓電晶體上的電流。
與閥元件408相比，閥元件410可具體表現(xiàn)為雙位的電/P茲致動(dòng)閥元件。閥元件410可從基本上沒有加壓燃料從第二共軌37引導(dǎo)到中心腔82的第一位置移動(dòng)到有最大量的燃料從第二共軌37引導(dǎo)到燃料噴射器32的第二位置。閥元件408和410可分開地或同時(shí)地,皮操作以獨(dú)立地引導(dǎo)來自第一共軌34、笫二共軌37或第一和第二共軌34、 37兩者的加壓燃料。這種來自第一和第二共軌34、 37的加壓燃料的組合可實(shí)現(xiàn)中心腔82內(nèi)的可變的燃料壓力，從而導(dǎo)致經(jīng)過開孔84的可變的燃料噴射速率和在燃燒室22中
的可變的貫入深度。
圖5示出燃料系統(tǒng)12的替換實(shí)施例。與圖3的燃料系統(tǒng)12類似，圖5的燃料系統(tǒng)12可包括經(jīng)燃料管路50從第一和第二共軌34和37接收加壓燃料流的燃料噴射器32。但是，與圖3所示的與各單個(gè)噴射器相聯(lián)的壓力控制裝置302相比， 一個(gè)壓力控制裝置502可與多個(gè)燃料噴射器32相聯(lián)。具體地，第一壓力控制裝置502可與第一組燃料噴射器32相聯(lián)，而第二壓力控制裝置502可與第二組燃料噴射器32相聯(lián)。第一和第二組燃料噴射器32中的每一組可僅與非相繼點(diǎn)火的燃燒室22相聯(lián)。例如，那些與編號(hào)為1、2和3的燃燒室22相聯(lián)的燃料噴射器32可處在第一組燃料噴射器32中，而那些與編號(hào)為4、 5和6的燃燒室22相聯(lián)的燃料噴射器32可處在第二組中。這樣，單個(gè)組內(nèi)的燃料噴射器32絕不會(huì)相繼地噴射燃料。
通過限制從一組被共同調(diào)節(jié)壓力的燃料噴射器32中相繼地噴射燃料，可為壓力控制裝置502提供充足的時(shí)間來響應(yīng)噴射動(dòng)作之間的不同壓力需求。也就是說，通過在各組燃料噴射器32之間交替地進(jìn)行噴射動(dòng)作，與從同一組燃料噴射器32內(nèi)相繼地進(jìn)行噴射相比，可為壓力控制裝置502提供兩倍的時(shí)間來響應(yīng)所需的噴射壓力。這樣，各個(gè)壓力控制裝置502僅需足夠快地響應(yīng)以調(diào)節(jié)每另 一次噴射動(dòng)作的壓力即可。
如圖6所示，各個(gè)壓力控制裝置502可包括可操作地連接到閥元件606的致動(dòng)器604。閥元件606可由致動(dòng)器604移動(dòng)以選擇性地將第一和第二加壓燃料流組合并將組合流引導(dǎo)到相應(yīng)的第一或第二組燃料噴射器32。
致動(dòng)器604可與致動(dòng)器304基^目同并且具體表現(xiàn)為具有一個(gè)或多個(gè)壓電晶體柱的壓電裝置。當(dāng)例如通過施加電流而在致動(dòng)器604的晶體上施加電場(chǎng)時(shí)，壓電晶體沿軸線擴(kuò)展以影響閥元件606的運(yùn)動(dòng)。
致動(dòng)器604可被連接成通過導(dǎo)引流體來移動(dòng)閥元件606。特別地，連接到致動(dòng)器604的導(dǎo)引元件620可在使來自第二共軌37的導(dǎo)引流體與閥元件606的端部連通的第一位置和允許來自閥元件606端部的導(dǎo)引流體排向燃料箱28的第二位置之間移動(dòng)。當(dāng)電流施加到致動(dòng)器604的壓電晶體上時(shí)，致動(dòng)器604可擴(kuò)展以使導(dǎo)引元件620從第一位置朝第二位置移動(dòng)。反之，當(dāng)電流從致動(dòng)器604的壓電晶體上移除時(shí)，致動(dòng)器604可收縮以使導(dǎo)引元件620朝第一位置返回?？稍O(shè)想，如果需要，可省略致動(dòng)器604的壓電晶體，并且以其它適當(dāng)方式來控制導(dǎo)引元件620的運(yùn)動(dòng)。還可設(shè)想，如果需要，致動(dòng)器604能可選地直接和機(jī)械地被連接以移動(dòng)閥元件606而不使用 導(dǎo)引元件620。
閥元件606可具體表現(xiàn)為可響應(yīng)于上述導(dǎo)引流體而移動(dòng)的比例閥元件 或其它適當(dāng)裝置。具體地，當(dāng)從共軌34有充足的導(dǎo)引流體與閥元件606 的端部接觸時(shí)，閥元件606可處于只有第二加壓燃料流被導(dǎo)向相應(yīng)組的燃 料噴射器32的第一位置或被推向第一位置。隨著導(dǎo)引流體被排離閥元件 606的端部，彈簧622可朝只有第一加壓燃料流被導(dǎo)向相應(yīng)的燃料噴射器 組的第二位置偏壓閥元件606。閥元件606可通過導(dǎo)引流體移動(dòng)到第一和 第二位置之間的任意位置，以將第一和第二加壓燃料流的一部分引導(dǎo)到燃 料噴射器組。由閥元件606引導(dǎo)的第一或第二流的量和比率可取決于施加 在致動(dòng)器604的壓電晶體上的電流并且可影響由此供給的燃料的壓力。此 外，流體流過導(dǎo)引元件620的速度可影響閥元件620的致動(dòng)速度及由此噴 射壓力改變的速率。這種對(duì)加壓燃料的調(diào)節(jié)/組合可實(shí)現(xiàn)中心腔82內(nèi)的可 變?nèi)剂蠅毫Γ瑥亩鴮?dǎo)致經(jīng)過開孔84的可變的燃料噴射速率和在燃燒室22 中的可變的貫入深度。
圖7示出圖6的燃料系統(tǒng)12的替換實(shí)施例。與圖6的燃料系統(tǒng)12類 似，圖7的燃料系統(tǒng)12可包括經(jīng)燃料管路50和兩個(gè)壓力控制裝置502從 第一和第二共軌34和37接收加壓燃料流的兩組燃料噴射器32。但是，與 圖6所示的與各致動(dòng)器604相聯(lián)的單個(gè)閥元件606相比，圖7的各致動(dòng)器 604可包括兩個(gè)分離的閥元件708和710。
在第一和第二加壓燃料流被引導(dǎo)通過閥元件606時(shí)的噴射動(dòng)作期間 (參見圖6),來自第一共軌37的較高壓力的燃料可能沿反向流入第二共 軌34。這種反向流動(dòng)會(huì)降低燃料系統(tǒng)12的效率。為了提高燃料系統(tǒng)12的 效率，圖7的致動(dòng)器604可實(shí)現(xiàn)分離的閥元件708和710。
與閥元件606類似，閥元件708可具體表現(xiàn)為可由致動(dòng)器604移動(dòng)的 比例閥元件或其它適當(dāng)裝置。盡管在該實(shí)施例中致動(dòng)器604被示出為直接 和機(jī)械地聯(lián)接到閥元件708，但可設(shè)想致動(dòng)器604也能可選地通過與圖6 的導(dǎo)引元件620類似的導(dǎo)引元件(未示出)間接地連接到閥元件708。閥元件708可在阻擋來自第一共軌34的加壓燃料流到相應(yīng)組的燃料噴射器 32的第一位置和使最大量的燃料從第一共軌34引導(dǎo)到所述組的燃料噴射 器32的第二位置之間移動(dòng)。閥元件708也可移動(dòng)到第一和第二位置之間的 任意位置，以將第一加壓燃料流的一部分引導(dǎo)到燃料噴射器組。由閥元件 708從第一共軌34引導(dǎo)到成組燃料噴射器32的第一加壓燃料流的量可對(duì) 應(yīng)于施加到致動(dòng)器604的壓電晶體上的電流。
與閥元件708相比，閥元件710可具體表現(xiàn)為雙位的電/P茲致動(dòng)閥元件。 閥元件710可從基本上沒有加壓燃料從第二共軌37引導(dǎo)到相應(yīng)的燃料噴射 器組的第一位置移動(dòng)到有最大量的燃料從第二共軌37引導(dǎo)到成組燃料噴 射器32的第二位置。閥元件708和710可分開地或同時(shí)地^皮操作以獨(dú)立地 引導(dǎo)來自第一共軌34、第二共軌37或第一和第二共軌34、 37兩者的加壓 燃料。這種來自第一和第二共軌34、 37的加壓燃料的組合可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的燃 料噴射器組的中心腔82內(nèi)的可變的燃料壓力，從而導(dǎo)致經(jīng)過開孔84的可 變的燃料噴射速率和在燃燒室22中的可變的貫入深度。
工業(yè)適用性
本發(fā)明的燃料系統(tǒng)可廣泛用于多種發(fā)動(dòng)機(jī)類型，例如包括柴油機(jī)、汽 油機(jī)和氣體燃料動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)。所公開的燃料系統(tǒng)可在采用加壓燃料系統(tǒng)的 任意發(fā)動(dòng)機(jī)中實(shí)施，其中它在提供可變壓力的燃料供給方面是有利的?，F(xiàn) 在對(duì)燃料系統(tǒng)12的工作進(jìn)行說明。
針閥元件58可因由燃料壓力產(chǎn)生的力的不平衡而移動(dòng)。例如，當(dāng)針閥 元件58處于第一位置或開孔阻擋位置時(shí)，來自燃料供給通路74的加壓燃 料可流入控制室72以作用在液壓表面98上。同時(shí)，來自燃料進(jìn)給通路74 的加壓燃料可流入中心腔70和82以待噴射。彈簧88的力結(jié)合在液壓表面 98上產(chǎn)生的液壓力可大于在液壓表面100上產(chǎn)生的反向力，從而使針閥元 件58保持在第一位置而限制燃料流過開孔84。為了打開開孔84并將加壓 燃料從中心腔82噴入燃燒室22，第一電磁致動(dòng)器60可移動(dòng)其相關(guān)聯(lián)的閥 元件，以選擇性地將加壓燃料從控制室72和液壓表面98排出。作用在液壓表面98上的壓力的這種減小可允許作用在液壓表面100上的反向力克服 彈簧88的偏壓力，從而使針岡元件58朝開孔打開位置移動(dòng)。
為了關(guān)閉開孔84并終止燃料向燃燒室22的噴射，可使第二電磁致動(dòng) 器62通電。特別地，隨著與第二電磁致動(dòng)器62相關(guān)聯(lián)的閥元件被推向流 動(dòng)阻止位置，來自控制室72的流體可被阻止向燃料箱28排出。由于加壓 流體經(jīng)受限的供給通路80持續(xù)地供給到控制室72,因而當(dāng)經(jīng)控制通路76 的排出被阻止時(shí)在控制室72中壓力快速上升?？刂剖?2中升高了的壓力 結(jié)合彈簧88的偏壓力可克服作用在液壓表面IOO上的反向力，以迫使針閥 元件58朝關(guān)閉位置移動(dòng)?？稍O(shè)想，在必要時(shí)可省去第二電磁致動(dòng)器62, 并均使用第一電磁致動(dòng)器60來起動(dòng)針閥元件58的打開和關(guān)閉運(yùn)動(dòng)。
在圖2的示例性實(shí)施例中，壓力控制閥102可影響供給到中心腔70 和82及隨后噴入燃燒室22中的燃料的壓力。具體地，響應(yīng)于施加在致動(dòng) 器104的壓電晶體上的電流，致動(dòng)器104可移動(dòng)閥元件108以從閥元件106 的端部排放加壓燃料，從而允許閥元件106朝其第一位置移動(dòng)并減小從第 二公共歧管37排到燃料箱28的加壓燃料的量。排向燃料箱28的燃料量的 減小可導(dǎo)致燃料噴射器32內(nèi)的壓力升高。反之，當(dāng)電流從致動(dòng)器104上移 除時(shí)，閥元件108可移動(dòng)以使來自第一公共歧管34的加壓燃料與閥元件 106的端部連通，由此將閥元件106推向其第二位置而增大從第二公共歧 管37排向燃料箱28的加壓燃料的量。排向燃料箱28的燃料量的增大可起 作用以降低供給到燃料噴射器32的燃料壓力。
當(dāng)排放的燃料到達(dá)閥元件110時(shí)，其可響應(yīng)于閥元件110上的壓差而 繼續(xù)流向排放處(drain) 28或被阻擋。具體地，如果由排放通過閥元件 106的燃料壓力在閥元件110上產(chǎn)生的力大于由第一公共歧管34內(nèi)的燃料 壓力和相聯(lián)的復(fù)位彈簧的偏壓產(chǎn)生的力，則閥元件110可打開以使排方文的 燃料流到燃料箱28。但是，如果由排放通過閥元件106的燃料產(chǎn)生的力小 于由第 一公共歧管34內(nèi)的燃料壓力和復(fù)位彈簧的偏壓產(chǎn)生的力，則排放的 燃料可被阻止到達(dá)燃料箱28。這樣，第一公共歧管34內(nèi)的燃料壓力可影 響被導(dǎo)向燃料噴射器32的燃料壓力。不管壓力控制閥102是否工作，燃料可始終供給到噴射器32。特別地， 旁通回路112可確保無論何時(shí)燃料噴射器32內(nèi)的燃料壓力降到第一公共歧 管34內(nèi)的燃料壓力以下，第一公共歧管34內(nèi)的燃料都可流到噴射器32。
燃料系統(tǒng)12可提供無限范圍的噴射壓力。特別地，由于所噴射燃料的 壓力可響應(yīng)于閥元件106的位置而改變，并且由于閥元件106可移動(dòng)到其 第一和第二位置之間的任意位置，所以噴射可獲得許多不同的壓力。此夕卜， 由于燃料系統(tǒng)12可僅利用燃料來影響這些壓力變化，所以不同流體之間的 污染不再是問題。
如在圖3和4中所示的燃料系統(tǒng)12的替換實(shí)施例所述，壓力控制裝置 302可影響供給到中心腔70和82及此后噴入燃燒室22的燃料的壓力。具 體地，響應(yīng)于加在致動(dòng)器304的壓電晶體上的電流，致動(dòng)器304可影響閥 元件306 (參見圖3)和408 (參見圖4)的運(yùn)動(dòng)，以增加或減少從第一共 軌34流入燃料噴射器32的加壓燃料的量。對(duì)于圖3的實(shí)施例，致動(dòng)器304 的運(yùn)動(dòng)也可同時(shí)控制從第二共軌37流入燃料噴射器32的加壓燃料的量。 與之相對(duì)，對(duì)于圖4的實(shí)施例，閥元件410可被獨(dú)立地控制，以允許或阻 止燃料從第二共軌37流入燃料噴射器32。
控制器318能夠精確控制燃料噴射動(dòng)作的壓力。特別地，在噴射的不 同階段(預(yù)噴射、主噴射、后噴射等)內(nèi)，希望改變所噴射燃料的壓力。 為了實(shí)現(xiàn)這種壓力變化，控制器318可參考存儲(chǔ)在其存儲(chǔ)器中的關(guān)系脈鐠 圖并確定與燃料噴射器32的當(dāng)前正時(shí)階段對(duì)應(yīng)的期望壓力。然后控制器 318可將該期望壓力與來自傳感器317的信號(hào)進(jìn)行比較以確定誤差值。如 果誤差值超過預(yù)定值，則控制器318可調(diào)節(jié)供給到致動(dòng)器304的電流，由 此改變被引導(dǎo)通過閥元件306 (參見圖3的實(shí)施例)或通過閥元件408和 410 (參見圖4的實(shí)施例)的低壓燃料與高壓燃料的比率。
這種來自第一和第二共軌34、 37的燃料的流量變化可直接和立即影響 中心腔70和82內(nèi)的燃料壓力。例如，加在致動(dòng)器304上的電流增大會(huì)導(dǎo) 致來自第一共軌34的加壓燃料的流量減小，并在中心腔70和82內(nèi)產(chǎn)生更 高的燃料壓力。相反，加在致動(dòng)器304上的電流減小會(huì)導(dǎo)致來自第一共軌34的加壓燃料的流量增大，并在中心腔70和82內(nèi)產(chǎn)生更高的燃料壓力。 對(duì)于圖3，來自第二共軌37的加壓燃料的流量變化可同時(shí)對(duì)應(yīng)于來自第一 共軌34的加壓燃料的流量的反向變化。對(duì)于圖4，來自第二共軌37的加 壓燃料的流量可通過電磁致動(dòng)的閥元件410被獨(dú)立地控制。
由于燃料系統(tǒng)12可通過將兩種不同的加壓燃料流組合和/或引導(dǎo)到單 個(gè)噴射器而改變所噴射燃料的壓力，因而可用于噴射的不同燃料壓力水平 的數(shù)量可以是無限的。特別地，燃料系統(tǒng)12不限于特定的預(yù)定壓力水平。 所噴射燃料的壓力的這種靈活性可將燃料系統(tǒng)12的使用擴(kuò)展到不同的應(yīng) 用，以及擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)10的工作范圍和效率。此外，這種靈活性可在更寬范 圍的工作狀況下符合排;^文標(biāo)準(zhǔn)。
此外，由于燃料系統(tǒng)12可通過最少數(shù)量的附加部件改變所噴射燃料的 壓力，所以燃料系統(tǒng)12的復(fù)雜度和成本低。具體地，添加壓力控制裝置 302只會(huì)向燃料系統(tǒng)12增加很小的復(fù)雜度或成本。
另外，由于燃料系統(tǒng)12的構(gòu)型，燃料系統(tǒng)12的響應(yīng)度高。特別地， 由于被引導(dǎo)通過閥元件306或通過閥元件408和410的燃料的壓力可基于 在所述閥元件緊下游測(cè)得的壓力來調(diào)節(jié)，所以在期望燃料壓力和實(shí)際噴射 燃料壓力之間可存在非常小的滯后。這種增大的響應(yīng)度可導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)10 的更高的燃料效率、更低的排氣排放和機(jī)械5的提高的響應(yīng)度。
在圖6和7所示的燃料系統(tǒng)12的替換實(shí)施例中，各壓力控制裝置502 可僅響應(yīng)于相應(yīng)組的燃料噴射器32內(nèi)被致動(dòng)的一個(gè)燃料噴射器32所需的 壓力來影響供給到所述燃料噴射器組的燃料壓力。具體地，響應(yīng)于加在致 動(dòng)器604的壓電晶體上的電流，致動(dòng)器604可影響閥元件606 (參見圖6) 和708 (參見圖7)的運(yùn)動(dòng)，以增加或減少從第一共軌34流入所述組的燃 料噴射器32的供被致動(dòng)的燃料噴射器32使用的加壓燃料的量。對(duì)于圖6 的實(shí)施例，致動(dòng)器604的運(yùn)動(dòng)也可同時(shí)控制從第二共軌37流入相應(yīng)組的燃 料噴射器32的加壓燃料的量。與之相對(duì)，對(duì)于圖7的實(shí)施例，閥元件710 可被獨(dú)立地控制，以允許或阻止燃料從第二共軌37流到所述組的燃料噴射 器32。這種來自第一和第二共軌34、 37的燃料的流量變化可直接和立即影響 中心腔70和82內(nèi)的燃料壓力。例如，加在致動(dòng)器604上的電流增大會(huì)導(dǎo) 致來自第二共軌37的加壓燃料的流量減小，并由此導(dǎo)致被導(dǎo)向共同組的燃 料噴射器32的燃料壓力更低。相反，加在致動(dòng)器604上的電流減小會(huì)導(dǎo)致 來自第二共軌37的加壓燃料的流量增大，并由此導(dǎo)致被導(dǎo)向共同組的燃料 噴射器32的燃料壓力更高。對(duì)于圖6，來自第二共軌37的加壓燃料的流 量變化可同時(shí)對(duì)應(yīng)于來自第一共軌34的加壓燃料的流量的反向變化。對(duì)于 圖7，來自第二共軌37的加壓燃料的流量可通過電》茲致動(dòng)的閥元件710被 獨(dú)立地控制。
由于燃料系統(tǒng)12可利用公共的壓力控制裝置502，所以燃料系統(tǒng)12 的復(fù)雜度和成本低。具體地，由于可利用一個(gè)壓力控制裝置502來控制多 個(gè)燃料噴射器32的噴射壓力，所以燃料系統(tǒng)12的部件數(shù)量少，從而導(dǎo)致 簡(jiǎn)單、廉價(jià)的系統(tǒng)。此外，由于各個(gè)壓力控制裝置僅與非相繼點(diǎn)火的燃燒 室相聯(lián)，所以壓力控制裝置502的響應(yīng)度對(duì)于多種應(yīng)用都是足夠的。
本領(lǐng)域技術(shù)人員顯然清楚，可對(duì)本發(fā)明的燃料系統(tǒng)作出各種修改和變 型而不會(huì)脫離本發(fā)明的范圍。鑒于本說明書和對(duì)本文中所公開的燃料系統(tǒng) 的實(shí)踐，其它實(shí)施方式對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言也是顯而易見的。本說明 書和示例應(yīng)被認(rèn)為僅僅是示例性的，本發(fā)明的真正范圍由所附權(quán)利要求及 其等同物來限定。
權(quán)利要求
1、一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)，包括構(gòu)造成將燃料加壓至第一壓力的第一源；構(gòu)造成將燃料加壓至第二壓力的第二源；構(gòu)造成接收燃料和將燃料噴入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器；和設(shè)置在所述燃料噴射器與所述第一和第二源之間的單個(gè)閥，所述單個(gè)閥與所述第一和第二源及所述燃料噴射器流體連通，并且能夠向所述燃料噴射器輸送可變壓力的燃料。
2、 根據(jù)權(quán)利要求i所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于， 所述燃料噴射器構(gòu)造成以所述第一壓力和所述第二壓力接收燃料；并且所述單個(gè)閥構(gòu)造成基于來自所述第二源的燃料的壓力來調(diào)節(jié)來自所述 第一源的燃料的壓力。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述單個(gè)閥還構(gòu)造 成選擇性地使僅來自所述第一源的燃料流到所述燃料噴射器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述單個(gè)閥通過選擇性地使來自所述第一源的燃料的一部分流到排放處來調(diào)節(jié)來自所述第一 源的燃料的壓力。
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，來自所述第一源的燃料的流到所述排放處的部分取決于來自所述第二源的燃料的壓力。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于， 來自所述第一源的燃料比來自所述第二源的燃料處于更高的壓力；并且調(diào)節(jié)包括僅降低來自所述第一源的燃料的壓力。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴射器是多個(gè)第一燃料噴射器中的一個(gè)；并且所述單個(gè)閥是與所述多個(gè)第 一燃料噴射器相關(guān)聯(lián)的第 一閥，所述笫一閥構(gòu)造成選擇性地將來自所述第一源的燃料和來自所述第二源的燃料僅引導(dǎo)到所述多個(gè)第一燃料噴射器；并且所述燃料系統(tǒng)還包括 多個(gè)第二燃料噴射器；和與所述多個(gè)第二燃料噴射器相關(guān)聯(lián)的第二閥，所述第二閥構(gòu)造成選擇 性地將來自所述第一源的燃料和來自所述第二源的燃料僅引導(dǎo)到所述多個(gè) 第二燃料噴射器。
8、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二閥 構(gòu)造成選擇性地組合來自所述第一源的燃料和來自所述第二源的燃料以產(chǎn) 生第三壓力的燃料流。
9、 根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于， 所述多個(gè)第一燃料噴射器僅與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的非相繼點(diǎn)火的燃燒室相聯(lián)；并且所述多個(gè)第二燃料噴射器僅與所述發(fā)動(dòng)機(jī)的非相繼點(diǎn)火的燃燒室相聯(lián)。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述燃料噴射器構(gòu)造成接收來自所述第一和第二源的燃料，并且還包括控制器，所述控制 器與所述單個(gè)閥連通并且構(gòu)造成基于期望噴射壓力來影響所述單個(gè)閥的操作和所引起的燃料壓力。
11、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，還包括壓力傳感 器，所述壓力傳感器設(shè)置在所述單個(gè)閥和所述燃料噴射器的尖端之間并且 構(gòu)造成提供表示被噴射燃料的壓力的信號(hào)，其中所述控制器還構(gòu)造成進(jìn)一 步響應(yīng)于所述信號(hào)來影響所述單個(gè)閥的操作和所引起的燃料壓力。
12、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述單個(gè)閥包括 可在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)的主閥元件，在所述第一位置僅來自所 述第一源的燃料與所迷燃料噴射器連通，在所述第二位置僅來自所述第二 源的燃料與所述燃料噴射器連通。
13、 根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料系統(tǒng)，其特征在于，所述單個(gè)閥還構(gòu) 造成選擇性地組合處于所述第 一壓力的燃料與處于所述第二壓力的燃料以便以所述期望噴射壓力供給到所述燃料噴射器。
14、 一種發(fā)動(dòng)機(jī)，包括 多個(gè)燃燒室；處于第一壓力的燃料的第一源； 處于第二壓力的燃料的第二源；構(gòu)造成接收燃料并將燃料噴入所述發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器；和 設(shè)置在所述燃料噴射器與所述第一和第二源之間的單個(gè)閥，所述單個(gè)閥與所述第一和第二源及所述燃料噴射器流體連通，并且能夠向所述燃料噴射器輸送可變壓力的燃料。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述燃料噴射器構(gòu)造成以所述第一壓力和所述第二壓力接收燃料；并且所述單個(gè)閥構(gòu)造成基于來自所述第二源的燃料的壓力來調(diào)節(jié)來自所述 第一源的燃料的壓力。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于， 所述燃料噴射器是多個(gè)第一燃料噴射器中的一個(gè)；并且 所述單個(gè)閥是與所述多個(gè)第 一燃料噴射器相關(guān)聯(lián)的第 一閥，所述第一閥構(gòu)造成選擇性地將來自所述第一源的燃料和來自所述第二源的燃料僅引 導(dǎo)到所述多個(gè)第一燃料噴射器；并且所述發(fā)動(dòng)機(jī)還包括 多個(gè)第二燃料噴射器；和與所述多個(gè)第二燃料噴射器相關(guān)聯(lián)的第二閥，所述第二閥構(gòu)造成選擇 性地將來自所述第一源的燃料和來自所述第二源的燃料僅引導(dǎo)到所述多個(gè) 第二燃料噴射器。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述燃料噴射器構(gòu) 造成接收來自所述第一和第二源的燃料，并且還包括控制器，所述控制器 與所述單個(gè)閥連通并且構(gòu)造成基于期望噴射壓力來影響所述單個(gè)閥的操作 和所引起的燃料壓力。
18、 一種噴射燃料的方法，該方法包括將第一燃料流加壓至第一壓力； 將第二燃料流加壓至第二壓力；在單個(gè)位置接收所述第 一和第二燃料流，并且響應(yīng)性地產(chǎn)生第三壓力 的第三燃料流；將所述第三燃料流引導(dǎo)到噴射器；和 選擇性地噴射所述第三燃料流。
19、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，響應(yīng)性地產(chǎn)生包括組 合處于所述第一壓力的燃料和處于所述第二壓力的燃料以產(chǎn)生第三壓力的 燃料流。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于， 所述第三燃料流僅包括來自所述第一燃料流的燃料；并且 所述第三燃料流的壓力基于所述第二燃料流的壓力從所述第一燃料流被調(diào)節(jié)。
全文摘要
公開了一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料系統(tǒng)。該燃料系統(tǒng)具有構(gòu)造成將燃料加壓至第一壓力的第一源和構(gòu)造成將燃料加壓至第二壓力的第二源。該燃料系統(tǒng)還具有構(gòu)造成接收燃料并將燃料噴入發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器(32)，和設(shè)置在所述燃料噴射器與所述第一和第二源之間的單個(gè)閥(102)。所述單個(gè)閥與所述第一和第二源及所述燃料噴射器流體連通，并且能夠向所述燃料噴射器輸送可變壓力的燃料。
文檔編號(hào)F02M47/02GK101490404SQ200780026460
公開日2009年7月22日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月24日
發(fā)明者D·H·吉布森 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司