專利名稱：受控噴嘴噴射裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型大體涉及受控噴嘴噴射方法和裝置，且尤其涉及運行以用于減小由內(nèi)燃發(fā)動機排放的污染物量的受控噴嘴噴射方法和裝置。實用新型背景內(nèi)燃發(fā)動機是公知的動カ產(chǎn)生設(shè)備，其可根據(jù)使用燃料的類型、其尺寸和其設(shè)計運行的特定環(huán)境而具有任意數(shù)量的不同構(gòu)造。雖然幾種用于內(nèi)燃交通工具的電子燃料運送系統(tǒng)公知用于提供足夠的性能特征，但是這些系統(tǒng)往往是昂貴的且不適合包括非電子燃料運送系統(tǒng)的那些機動交通工具。在為此目的使用標準機械泵的這些系統(tǒng)中，存在本實用新型尋求解決的幾種固有缺陷。如圖I可見，典型的高壓柴油發(fā)動機的已知燃料運送系統(tǒng)10使用機械泵12 (也稱為脈動泵或阻塞泵)和未闡示的凸輪軸以及柱塞的布置，以通過噴射管線向燃料噴射器16提供來自燃料供應(yīng)源14的預(yù)定量的燃料。當燃料進入發(fā)動機的高壓氣體燃燒室時，燃料噴射器16的噴嘴運行以霧化燃料。運行中，當泵12在給定燃料運送循環(huán)開始時向燃料噴射器16提供燃料時，燃料噴射器16內(nèi)的壓カ繼續(xù)增長。彈簧偏置的噴射器閥22，典型地為燃料噴射器16的針閥或類似物響應(yīng)于燃料噴射器16內(nèi)壓カ的增長而打開，據(jù)此引起要分配的燃料通過一系列通道并進入交通工具的燃燒室。圖2是顯示燃料運送循環(huán)期間燃料噴射器16的噴嘴部分處壓カ的圖表，其中雖然在燃料噴射開始后，壓カ繼續(xù)以所需的速率增長，但是可以看出在噴射過程開始時發(fā)生有輕微的壓降(在一些情形下，可以看出壓カ曲線斜度上的輕微改變，而不是真實的壓降)。從而燃料將繼續(xù)被運送到交通工具的燃燒室直到燃料噴射器內(nèi)的壓カ降到噴射器閥22的復(fù)位彈簧偏置力以下。在這些已知系統(tǒng)中，在噴射器閥22關(guān)閉后燃料噴射器16的噴嘴部分內(nèi)剩下的剰余燃料典型地通過噴嘴泄漏閥、導(dǎo)管或類似物從噴嘴部分排出。在其他系統(tǒng)中，比如本實用新型的系統(tǒng)，剰余燃料不被排出而是保持在管線內(nèi)直到下次噴射。如以上結(jié)合圖I和2所述的該系統(tǒng)中，燃料壓カ在燃料離開燃料噴射器16并進入燃燒室時如何使其霧化上，并因此在燃料如何在交通工具的燃燒室內(nèi)燃燒上具有直接的作用。在燃料噴射器16的噴嘴部分處的壓力相當?shù)偷倪@些時間期間，較大的燃料液滴被提供到交通工具的燃燒室。這些較大的液滴往往要花費較長的時間來蒸發(fā)、混合并燃燒，且從而在從燃燒室排出之前不能在燃燒室內(nèi)完全燃燒。另外，此大的、低壓和低速度的液滴不能使其到達燃燒室的遠側(cè)以與所有空氣混合。此不完全的混合和燃燒加劇了污染的憂慮，包括產(chǎn)生增加的微顆粒狀物質(zhì)、煙、臭氣、碳氫化合物、一氧化碳和類似物。[0011]因此，修改現(xiàn)有燃料運送系統(tǒng)以減小污染物的產(chǎn)生而同時增加燃料運送系統(tǒng)整體的效率將是有利的。為此，本實用新型試圖升高噴射燃料的封閉壓力，同時使燃料噴射的起動壓カ保持在高位水平。已經(jīng)確定的是，通過提高封閉壓力，當噴射管線內(nèi)的壓カ開始下降時，噴嘴內(nèi)的針閥開始更早地封閉。從而，在管線壓カ達到零之前，噴嘴往往會完全封閉，據(jù)此減小在不希望的低壓時噴射的燃料的量。在利用標準的機械或脈動泵并入此壓カ體系中存在問題，因為已知的機械泵不能達到期望的高的打開和關(guān)閉壓カ以在典型的起動速度下起動。由于前述問題和觀念上的憂慮，本實用新型試圖提供與已知機械燃料泵一起運行以減小由內(nèi)燃發(fā)動機排放的污染物量的受控噴嘴噴射方法和裝置。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供受控噴嘴噴射設(shè)備。本實用新型的另一目的是提供運行以減小由內(nèi)燃發(fā)動機排放的污染物量的受控·噴嘴噴射設(shè)備。本實用新型的另一目的是提供在燃料運送循環(huán)開始時升高壓カ的受控噴嘴噴射設(shè)備。本實用新型的另一目的是提供在燃料運送循環(huán)結(jié)束時保持較高壓力的受控噴嘴噴射設(shè)備。本實用新型的另一目的是提供允許每個噴嘴處的壓カ被獨立地、動態(tài)地且選擇性地控制的受控噴嘴噴射設(shè)備。根據(jù)本實用新型的一種實施方式，用于在內(nèi)燃發(fā)動機中使用的噴嘴噴射裝置包括用于間歇對燃料進行加壓的燃料泵和與燃料泵流體連通的噴射導(dǎo)管，噴射導(dǎo)管允許加壓燃料被傳送到燃料噴射噴嘴。還提供與燃料泵和噴嘴流體連通的高壓歧管，以累積在燃料的間歇加壓期間殘留在噴射導(dǎo)管內(nèi)的加壓燃料。根據(jù)本實用新型的另ー種實施方式，受控噴嘴噴射裝置包括用于間歇地對燃料進行加壓的燃料泵、與燃料泵流體連通的噴射導(dǎo)管，和控制閥，噴射導(dǎo)管允許加壓燃料被傳送到燃料噴射噴嘴，控制閥與噴嘴流體連通，其中控制閥動態(tài)地且選擇性地控制噴射導(dǎo)管內(nèi)所述加壓燃料的壓力。根據(jù)本實用新型的另ー種實施方式，一種受控噴嘴噴射裝置，包括燃料泵，其用于間歇地對燃料進行加壓；噴射導(dǎo)管，其與所述燃料泵流體連通，所述噴射導(dǎo)管允許所述加壓的燃料被傳送到燃料噴射噴嘴；剩余壓力通道，其與所述燃料泵和所述噴嘴流體連通；彈簧偏置的第一球閥組件，其用于控制加壓的燃料從所述燃料泵到所述噴嘴的通過，所述第一球閥組件在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間可控制，在所述第一狀態(tài)，所述第一球閥組件的球被偏置抵住相應(yīng)的底座，在所述第二狀態(tài)，所述球被提離所述底座而抵抗所述彈簧偏置的力；以及第二球閥組件，其用于控制剰余加壓的燃料從所述噴射導(dǎo)管到所述剩余壓カ通道的通過，所述第二球閥組件從第一狀態(tài)和第二位置是可控制的，在所述第一狀態(tài)，所述第二球閥組件的球被偏置抵住相應(yīng)的底座，以防止加壓的燃料從所述噴射導(dǎo)管到所述剩余壓カ通道的通過，在所述第二位置，所述球不與所述球閥底座接觸，以允許加壓的燃料從所述噴射導(dǎo)管到所述剩余壓カ通道的通過。本實用新型的這些和其他的目的以及其優(yōu)選實施方式將通過將說明書、權(quán)利要求和附圖作為整體考慮而變得清楚。

本實用新型將從閱讀以下非限制性實施方式的描述并參照附圖而更好地理解，其中以下圖I是用于內(nèi)燃發(fā)動機的已知燃料輸送系統(tǒng)的框圖。 圖2是闡示根據(jù)圖I的燃料輸送系統(tǒng)在燃料輸送循環(huán)期間燃料噴射器的噴嘴部分處的壓カ的圖表。圖3闡示根據(jù)本實用新型的一個實施方式的受控噴嘴噴射裝置。圖4是圖3噴射裝置中使用的閥組件的放大、局部剖視圖。圖5是闡示根據(jù)圖3的噴嘴噴射裝置在燃料輸送循環(huán)期間燃料噴射器的噴嘴部分處的壓カ的圖表。圖6闡示根據(jù)本實用新型的另ー實施方式的受控噴嘴噴射裝置。圖7是圖6噴射裝置中使用的雙閥組件的放大、局部剖視圖。圖8闡示根據(jù)本實用新型的另ー實施方式的受控噴嘴噴射裝置。圖9是圖8噴射裝置中使用的雙閥組件的放大、局部剖視圖。圖10是圖8 “A”區(qū)域的放大示圖，并顯示圖8噴射裝置中使用的控制閥組件。圖11是根據(jù)本實用新型的一個實施方式的受控噴嘴噴射裝置的局部剖視圖。圖12是根據(jù)本實用新型的實施方式的受控噴嘴噴射系統(tǒng)的示意圖。
具體實施方式
圖3闡示根據(jù)本實用新型的一個實施方式的受控噴嘴噴射裝置100。如圖3中所示，設(shè)置燃料噴射泵112以間歇地向噴射裝置100供應(yīng)加壓的燃料流，典型地為包括汽油、柴油燃料或類似物的碳氫化合物燃料。泵112運作以將加壓的燃料流連續(xù)地輸送通過多個燃料運送導(dǎo)管114、高壓歧管116、多個燃料噴射導(dǎo)管118，且最終送達多個燃料噴射噴嘴120，燃料噴射噴嘴120將燃料流排入未闡示的交通工具的燃燒室。如之后更詳細地描述的，還設(shè)置有用于使高壓歧管116降壓的燃料回流導(dǎo)管122。每個噴嘴120典型地包括已知構(gòu)造的針閥或類似物，當其經(jīng)受闕值壓カ時將允許加壓燃料通過而進入燃燒室。然而，噴嘴120不包括典型地設(shè)置到已知噴嘴組件以類似地從其排空剰余燃料的漏氣閥、導(dǎo)管或類似物(如之前所討論的)。如之后更詳細地描述的，本實施方式利用此無泄漏的噴嘴以將剩余的、加壓的燃料截留在針閥的彈簧室內(nèi)用于隨后的使用。另外，盡管圖3中顯示有仔細考慮的數(shù)量的導(dǎo)管和燃料噴射噴嘴，但是容易理解，本實用新型考慮加入任意數(shù)量的導(dǎo)管或噴嘴，而不偏離本實用新型更寬的方面?；氐綀D3，高壓歧管116設(shè)有多個不同的閥組125，閥組125用于控制由燃料泵112提供的燃料流的流量和壓力。圖4是根據(jù)本實用新型的用于控制燃料流的流量和壓カ的閥組125的放大、局部剖視圖。如圖4所示，止回閥組件126與柱形閥組件128和壓カ安全閥組件130 —起工作，以在每個燃料循環(huán)結(jié)束時將噴射裝置100內(nèi)剩下的剩余壓力引導(dǎo)回到噴射裝置100內(nèi)。如此，本實用新型尋求在燃料運送循環(huán)結(jié)束時保持高的燃料噴射壓力，類似于在燃料運送循環(huán)開始時呈現(xiàn)的高噴射壓力?，F(xiàn)將結(jié)合圖3和4描述噴射裝置100的操作。在最初的燃料運送循環(huán)開始時，燃料泵112對來自未闡示的燃料供應(yīng)源的預(yù)定量的燃料進行加壓。最好如圖4中所示，加壓的燃料運行通過運送導(dǎo)管114并匯合在止回閥組件126的彈簧室124內(nèi)。一旦彈簧室124內(nèi)的壓カ克服了止回彈簧132的反向偏置力，止回球閥134將被移位，從而允許加壓的燃料流穿過噴射導(dǎo)管118，在到達噴嘴120的途中，在噴嘴120處針閥或類似物打開，并將霧化的燃料流釋放進入機動交通工具的燃燒室。 由于彈簧室124內(nèi)的壓カ在最初的燃料運送循環(huán)結(jié)束時變小，止回球閥134將再呈現(xiàn)其使已測數(shù)量的剰余燃料并從而使壓カ截留在噴射導(dǎo)管118內(nèi)的阻塞位置。雖然已知系統(tǒng)消除了此剩余壓力，但本實用新型使保留的加壓燃料改道到高壓歧管116，用于以后使用?；氐綀D4，噴射導(dǎo)管118內(nèi)剰余的加壓燃料迫使柱形閥組件128轉(zhuǎn)變以抵抗容納在彈簧室124內(nèi)的復(fù)位彈簧136的偏置力。從而產(chǎn)生允許加壓燃料為以后的使用而改道到高壓歧管116的通道，柱形閥組件128隨后再呈現(xiàn)其初始位置。此時，噴嘴120的針閥也暴露于噴射導(dǎo)管118內(nèi)剰余燃料的壓力，且從而小量加壓的燃料將漏進為噴嘴120的未闡示的彈簧室內(nèi)，且因此噴嘴120的打開和關(guān)閉壓カ將稍高以用于隨后的燃料運送循環(huán)。隨著隨后的燃料運送循環(huán)的進行，如上所述，剰余的加壓燃料將繼續(xù)“引導(dǎo)”進入高壓歧管116，直到噴射導(dǎo)管118和高壓歧管116達到并穩(wěn)定在預(yù)定的高位壓力。在ー個特定設(shè)計的實施方式中，噴射管線118和高壓歧管116的壓カ設(shè)計為穩(wěn)定在大約4000psi，據(jù)此不利的較高壓力通過壓カ安全閥組件130的作用而被預(yù)防，壓カ安全閥組件130通過燃料回流管線122將過量的壓カ分流回到燃料泵112，用于以后的使用?，F(xiàn)將清楚，一旦噴射導(dǎo)管118和燃料歧管116穩(wěn)定在預(yù)定的高位壓カ的狀態(tài)實現(xiàn)，則姆個隨后的燃料運送循環(huán)將以成比例的壓カ(scaled pressure)開始并終止,該成比例的壓カ基本高于標準的壓カ并高于預(yù)定的高位壓力。圖5中顯示闡示噴射裝置100運行期間上文中的(forgoing)壓力體系的圖表。如圖5中可見，在噴射導(dǎo)管118和燃料歧管116內(nèi)的壓カ已經(jīng)穩(wěn)定之后，壓カ曲線150具有類似于如之前圖2中所示已知燃料運送系統(tǒng)壓力曲線特征的特征。然而，在本實用新型中，圖5闡示因為由于加壓燃料的引導(dǎo)而使高位壓力保持在高壓歧管116和噴射導(dǎo)管118內(nèi)，所以即便在每個燃料運送循環(huán)的后階段期間噴射的燃料的壓カ如何保持高位。特別地，當使圖2的壓カ曲線50與圖5的壓カ曲線150比較時，將清楚，在燃料噴射開始時噴嘴處的壓力，即由燃料泵提供的足以打開噴嘴針閥的動壓カ可由X表示。圖5中，由于壓カ的引導(dǎo)和無泄漏的噴嘴120的使用(如之前所述)，噴嘴120處的壓力由系統(tǒng)中的剩余壓力，圖5中為4000psi，加上由燃料泵112提供的動壓カX表示。以此方式，本實用新型確保在交通工具運行期間噴嘴120處可保持高的打開和關(guān)閉壓力，導(dǎo)致噴射燃料的更完全燃燒和從其排出的污染物質(zhì)相應(yīng)的減小。因此，本實用新型的ー個重要方面是提供到機動交通工具燃燒室的燃料流保持在高位壓力，尤其是在噴嘴120處，從而確保這些燃料流更加完全的燃燒和在排出的污染物質(zhì)上相關(guān)的減小。因此，本實用新型的另ー個方面是，圖3和4所示的噴射裝置100可整合到已有機動交通工具上而不產(chǎn)生很高的費用。為了使本實用新型適合于現(xiàn)有的燃料運送系統(tǒng)，向壓力安全閥組件130提供電驅(qū)動閥140，典型地螺線管或類似物。螺線管閥140被驅(qū)動以按照機動交通工具的初始壓カ設(shè)計參數(shù)在機動交通工具發(fā)動機的最初搖動期間排空高壓歧管116內(nèi)的壓力。如上所述，一旦交通工具起動，螺線管閥將再次被驅(qū)動以使燃料運送常規(guī)化。雖然螺線管閥140的主要功能是減小起動運行期間壓カ的建立，但是本實用新型還考慮驅(qū)動螺線管閥140以在低空載期間降低噴嘴120的打開和關(guān)閉壓カ以減小空載噪音和類似物。另外，如圖4所示，要注意，由于并入了本實用新型更加復(fù)雜的閥組件而導(dǎo)致的任何其他的費用可通過其他燃料運送系統(tǒng)構(gòu)件的減小而基本抵消。特別地，如在已知燃料運送系統(tǒng)中標準的，因為無“漏氣”功能必定直接歸因于噴嘴120，因此不需要在噴嘴120和相 應(yīng)去除的相關(guān)管道和軟管中鉆出漏氣孔。因此，相比已有系統(tǒng)，本實用新型的生產(chǎn)和安裝更加便宜并更加有效。在一些情況下，可能需要調(diào)節(jié)管道或?qū)Ч艿某叽?，以及噴?20自身的尺寸，以使噴射裝置100像在所有發(fā)動機運行速度下設(shè)計的一祥工作并滿足所有的燃料運送需求，且本實用新型考慮此修改而不偏離本實用新型更寬的方面。特別地，本實用新型可要求噴射導(dǎo)管具有比起典型地出現(xiàn)在那些使用液壓機械燃料泵的系統(tǒng)中的多達40%的較大直徑。這可以被要求以確保燃料泵處的總壓カ不變得太高。運行中，在噴射導(dǎo)管的泵端處的壓カ大約等于導(dǎo)管內(nèi)的剩余壓力加上沿導(dǎo)管向下傳送燃料波所需要的動壓力。從而，動壓力需要減小，且由于動壓カ與噴射導(dǎo)管的內(nèi)部面積大約成反比例，所以如上所述，可能需要使得噴射導(dǎo)管的內(nèi)部面積更大。因而，本實用新型的另一重要方面是通過增加噴射導(dǎo)管的內(nèi)部面積，也可以在噴射導(dǎo)管的噴嘴端容易地得到増加的性能。實際上，使加壓燃料噴入燃燒室可利用的壓カ再次為噴射導(dǎo)管內(nèi)的剩余壓力和動壓カ之和。從而當針在燃料運送循環(huán)結(jié)束時閉合噴嘴吋，噴射導(dǎo)管較大的內(nèi)部面積將允許更多的加壓燃料可用于保持噴嘴上的壓力。較大的噴射導(dǎo)管還減小了與系統(tǒng)相關(guān)的摩擦損失。圖6闡示根據(jù)本實用新型的另ー實施方式的受控液壓噴嘴噴射裝置200。如圖6中所示，設(shè)置燃料噴射泵212以間歇地向噴射裝置200供應(yīng)加壓的燃料流，典型地為包括汽油、柴油燃料或類似物的碳氫化合物燃料。泵212運作以將加壓的燃料流連續(xù)地輸送通過多個雙閥組件226、多個燃料噴射導(dǎo)管218且最終送達多個燃料噴射噴嘴220，燃料噴射噴嘴220將燃料流排入未闡示的交通工具的燃燒室。每個噴嘴220典型地包括已知構(gòu)造的針閥或類似物，當其經(jīng)受闕值壓カ時將允許加壓燃料通過而進入燃燒室。另外，盡管圖6中顯示有仔細考慮的數(shù)量的導(dǎo)管和燃料噴射噴嘴，但是容易理解，本實用新型考慮加入任意數(shù)量的導(dǎo)管或噴嘴，而不偏離本實用新型更寬的方面?；氐綀D6，高壓歧管216被設(shè)置并連接到噴嘴220的漏氣導(dǎo)管222中的每ー個，以有助于引導(dǎo)剰余的加壓燃料，如之后更詳細地描述的。高壓歧管216還通過典型地為螺線管或類似物的電驅(qū)動閥連接到燃料泵212，并用于在必要時將加壓燃料從高壓歧管216中排空而回到燃料泵212中。如圖7中更清楚地闡示的，雙閥組件226包括止回閥組件228和壓カ安全閥組件230，壓カ安全閥組件230在每個燃料循環(huán)結(jié)束時將噴射裝置200內(nèi)剩下的剩余壓力引導(dǎo)回到噴射裝置200內(nèi)。如此，本實用新型尋求在燃料運送循環(huán)結(jié)束時保持高的燃料噴射壓力，類似于在燃料運送循環(huán)開始時呈現(xiàn)的高噴射壓力?，F(xiàn)將結(jié)合圖6和7描述噴射裝置200的操作。在最初的燃料運送循環(huán)開始時，燃料泵212對來自未闡示的燃料供應(yīng)源的預(yù)定量的燃料進行加壓。最好如圖7中所示，一旦加壓的燃料克服了止回彈簧232的偏置力，止回球閥234就將被移位，從而允許加壓的燃料流穿過噴射導(dǎo)管218，在到達噴嘴220的途中，在噴嘴220處針閥或類似物打開，并將霧化的燃料流釋放進入機動交通工具的燃燒室。在最初的燃料運送循環(huán)結(jié)束時，止回球閥234將再呈現(xiàn)其使已測數(shù)量的剰余燃料并從而使壓カ截留在噴射導(dǎo)管218內(nèi)的阻塞位置。雖然已知系統(tǒng)典型地通過運送閥內(nèi)的縮回量消除了此剩余壓力，但本實用新型依靠壓カ安全閥組件230阻止了保留的加壓燃料。由于噴射導(dǎo)管218內(nèi)的此截留的剰余加壓燃料，少量的加壓燃料將通過漏氣導(dǎo)管222而被分流并進入高壓歧管216，用于以后的使用。加壓燃料泄漏進入高壓歧管216影響噴嘴220內(nèi)針閥的隨后運動，且因此噴嘴220的打開和關(guān)閉壓カ將稍高以用于隨后的燃料運送循環(huán)。隨著隨后的燃料運送循環(huán)的進行，如上所述，剰余的加壓燃料將繼續(xù)“引導(dǎo)”進入高壓歧管216，直到噴射導(dǎo)管218和高壓歧管216達到并穩(wěn)定在預(yù)定的高位壓カ。在ー個特定設(shè)計的實施方式中，噴射管線218和高壓歧管216的壓カ穩(wěn)定在大約4000psi，據(jù)此不利的較高壓力通過壓カ安全閥組件230的作用而被預(yù)防，壓カ安全閥組件230通過燃料回流路徑223將過量的壓カ分流回到燃料泵212，用于以后的使用。現(xiàn)將清楚，一旦噴射導(dǎo)管218和燃料歧管216穩(wěn)定在預(yù)定的高位壓カ(在以上示例中，大約4000psi)的狀態(tài)實現(xiàn)，則每個隨后的燃料運送循環(huán)將以成比例的壓カ開始并終止，該成比例的壓カ基本高于標準的壓カ并高于預(yù)定的高位壓力。在之前討論的圖5中可見闡示噴射裝置200運行期間上文中的壓カ體系的圖表。如圖5中可見，雖然壓カ曲線150具有類似于如之前圖I和2中所示已知燃料運送系統(tǒng)壓カ曲線50特征的特征，然而即便在每個燃料運送循環(huán)的后階段期間，噴射燃料的壓カ保持高位，這是因為由于加壓燃料的引導(dǎo)而保持在聞壓歧管216和噴射導(dǎo)管218內(nèi)的聞位壓力。類似于圖3和4的噴射裝置100的操作，噴射裝置200確保提供到機動交通工具燃燒室的燃料流保持在高位壓力，尤其是在噴嘴120處，從而確保這些燃料流更加完全的燃燒和在排出的污染物質(zhì)上相關(guān)的減小。另外，圖6和7中所示的噴射裝置200可整合到已有機動交通工具上而不產(chǎn)生很高的費用。為了使噴射裝置200適合于現(xiàn)有的燃料運送系統(tǒng)，典型地為螺線管或類似物的電驅(qū)動閥240設(shè)置在高壓歧管216和燃料泵212之間。螺線管閥240被驅(qū)動以按照機動交通工具的初始壓カ設(shè)計參數(shù)在機動交通工具發(fā)動機的最初搖動期間排空高壓歧管216內(nèi)的壓力。如上所述，一旦交通工具起動，螺線管閥240將再次驅(qū)動以使燃料運送常規(guī)化。雖然螺線管閥240的主要功能是減小起動運行期間壓カ的建立，但是本實用新型還考慮驅(qū)動螺線管閥240以在低空載期間降低噴嘴220的打開和關(guān)閉壓カ以減小空載噪音和類似物。最好如圖6中所示，噴射裝置200使用典型地出現(xiàn)在標準燃料運送系統(tǒng)中的漏氣導(dǎo)管222，以有助于引導(dǎo)加壓燃料。從而本實用新型可輕易地適于已有的系統(tǒng)，且更加有效。在一些情形下，如之前討論的，可能需要調(diào)節(jié)管道或?qū)Ч艿某叽纾约皣娮?20自身的尺寸，以使噴射裝置200像在所有發(fā)動機運行速度下設(shè)計的一祥工作并滿足所有的燃料運送需求，且本實用新型考慮此修改而不偏離本實用新型更寬的方面。從前述公開內(nèi)容和附圖的結(jié)合中可以看到，根據(jù)本實用新型的受控噴嘴噴射裝置有利地設(shè)有多個有益的運行特征，包括但不限于在燃料運送循環(huán)開始時能夠產(chǎn)生高的起動壓力，在燃料運送循環(huán)結(jié)束時保持較高的結(jié)束壓力，減小污染物質(zhì)的排放并為以后的使用回收過量的加壓燃料。所有這些特征有助于內(nèi)燃發(fā)動機的有效運行，且在需要現(xiàn)有內(nèi)燃發(fā)動機的逆安裝(retro-fitting)以滿足日益增長的迫切的環(huán)境憂慮和規(guī)則的這些情形下是特別有利的。圖8闡示根據(jù)本實用新型再ー實施方式的受控液壓噴嘴噴射裝置300。如其中所 示的，噴射裝置300在很多方面類似于圖6的裝置200。與圖6的噴射裝置一祥，設(shè)置燃料噴射泵312以間歇地向噴射裝置300供應(yīng)加壓的燃料流，典型地為包括汽油、柴油燃料或類似物的碳氫化合物燃料。泵312運作以將加壓的燃料流連續(xù)地輸送通過多個雙閥組件326、多個燃料噴射導(dǎo)管318且最終送達多個燃料噴射噴嘴320，燃料噴射噴嘴320將燃料流排入未闡示的交通工具的燃燒室。每個噴嘴320典型地包括已知構(gòu)造的針閥或類似物，當其經(jīng)受闕值壓カ時將允許加壓燃料通過而進入燃燒室。另外，與圖6的裝置200 —祥，盡管圖8中顯示有仔細考慮的數(shù)量的導(dǎo)管318和燃料噴射噴嘴320，但是容易理解，本實用新型考慮加入任意數(shù)量的導(dǎo)管或噴嘴，而不偏離本實用新型更寬的方面。歧管316被設(shè)置并連接到噴嘴320的漏氣導(dǎo)管322中的每ー個，以有助于引導(dǎo)剩余的加壓燃料。高壓歧管216還連接到燃料泵312，并用于將加壓燃料從歧管316中排空回到燃料泵312中。然而，容易理解，圖6的裝置200可不必壓力平衡，即噴嘴200和噴射導(dǎo)管218中的每ー個內(nèi)的壓カ可不必均勻。如圖8所示，為了解決可能出現(xiàn)的任何不均勻的壓力，每個噴嘴320還設(shè)有在歧管316上游的電子控制閥和壓カ傳感器323。特別地，電子控制閥和壓力傳感器223沿著漏氣導(dǎo)管322在噴嘴320和歧管316之間定位。如下面詳細描述的，電子控制閥和壓カ傳感器323的存在允許每個管線318內(nèi)的壓カ被動態(tài)地且選擇性地控制并設(shè)定成任何所需的穩(wěn)定壓カ值，包括超過或不同于4000psi的值。特別地，其允許每個噴嘴320處的壓力相對于其他噴嘴320處的壓力獨立地控制。 控制閥和壓カ傳感器組件323最好地顯示在圖10中?？刂崎y可以是任何類型的控制閥或本領(lǐng)域中已知的壓カ安全閥，比如螺線管和類似物，并用于在需要時將加壓燃料從每個噴嘴320排空到歧管316。如其中所示，每個控制閥組件323與發(fā)動機控制單元325電連通，發(fā)動機控制單元325然后與發(fā)動機電連通并從發(fā)動機接收輸入。將容易理解，發(fā)動機控制單元決定燃料的量、點火定時和保持發(fā)動機平穩(wěn)運行所需要的內(nèi)燃發(fā)動機的其他參數(shù)。其通過讀取并解析來自發(fā)動機的輸入值比如發(fā)動機速度來監(jiān)測發(fā)動機，來自發(fā)動機的輸入值通過來自傳感器設(shè)備的信號來計算。來自發(fā)動機內(nèi)傳感器設(shè)備的這些輸入值被輸入到發(fā)動機控制單元325，發(fā)動機控制單元325然后分析此信息。控制閥組件323的壓カ傳感器也以在每個噴嘴320處檢測到的壓カ的形式，向用于讀取并處理的發(fā)動機控制單元325
提供信息。運行中，發(fā)動機控制單元325將信號發(fā)送到一個或多個控制閥組件323，以根據(jù)由傳感器設(shè)備檢測到的發(fā)動機特定運行參數(shù)井根據(jù)由控制閥組件323的壓カ傳感器得到的壓カ讀數(shù)來打開或關(guān)閉控制閥。由此，控制閥組件323結(jié)合發(fā)動機控制単元225能夠動態(tài)地且選擇性地控制每個噴嘴320內(nèi)的壓力。將容易理解，控制閥組件323允許比如在啟動運行期間在每個噴嘴320內(nèi)的壓カ建立的減小，且也能夠選擇性地被驅(qū)動以在低空載期間降低每個噴嘴的打開和關(guān)閉壓力，以減小空載噪音和類似物，或者在必要的其他時期并根據(jù)來自傳感器設(shè)備的讀數(shù)降低每個噴嘴的打開和關(guān)閉壓力。另外，如果需要，通過將控制閥組件323保持在關(guān)閉狀態(tài)，控制閥組件323還允許在每個噴嘴內(nèi)壓カ的建立。 重要的是，將控制閥組件323沿著每個漏氣導(dǎo)管322増加到每個噴嘴320允許每個噴嘴320和噴射導(dǎo)管318處的壓力被更精確地控制，進ー步減少排放物。特別地，噴射裝置300確保設(shè)置到燃燒室的每個單獨的燃料流保持在精確的高位壓力，尤其是在噴嘴320處，從而確保這些燃料流更加完全的燃燒和在排出的污染物質(zhì)上相關(guān)的減小。另外，每個噴嘴320處的壓力范圍和持續(xù)時間還可通過控制閥組件/壓カ傳感器設(shè)備323的増加而控制。雖然圖8闡示用于每個漏氣導(dǎo)管322的控制閥和壓カ傳感器323，但考慮任何數(shù)量，例如小于所有數(shù)量的漏氣導(dǎo)管322可設(shè)有控制閥和壓カ傳感器，而不偏離本實用新型更寬的方面。實際上，受控液壓噴嘴噴射裝置300對于每個漏氣導(dǎo)管322包括一祥多的一個控制閥323，且此設(shè)備的精確數(shù)量可由特定發(fā)動機的起動需要來確定。在噴射裝置300的運行中，燃料泵對來自未闡示的燃料供應(yīng)源的預(yù)定量的燃料進行加壓。最好如圖9中所示，一旦加壓燃料克服了止回彈簧232的偏置力，止回球閥將被移位，從而允許加壓的燃料流穿過噴射導(dǎo)管318，在到達噴嘴320的途中，在噴嘴320處針閥或類似物打開，并將霧化的燃料流釋放進入機動交通工具的燃燒室。在最初的燃料運送循環(huán)結(jié)束時，止回球閥234將再呈現(xiàn)其使已測數(shù)量的剰余燃料并從而使壓カ截留在噴射導(dǎo)管318內(nèi)的阻塞位置。與圖6的裝置200 —祥，雖然已知系統(tǒng)消除了此剩余壓力，但本實用新型依靠壓カ安全閥組件230阻止了保留的加壓燃料。在一些實施方式中，裝置300的進ー步運行遵照如上結(jié)合圖6所述的裝置200的運行。然而，在任何情形下，用于每個燃料噴射噴嘴322和每個噴射導(dǎo)管318的壓カ控制閥323的増加允許每個導(dǎo)管318內(nèi)和每個噴嘴322處燃料的壓カ在燃料運送過程中幾何任何點處被精確地控制。特別地，根據(jù)來自相關(guān)壓カ傳感器的讀數(shù)和來自發(fā)動機的關(guān)于發(fā)動機運行參數(shù)和狀態(tài)的輸入信息，每個導(dǎo)管內(nèi)和每個噴嘴322處的壓力可被動態(tài)地且選擇性地控制，且能夠獨立于其他噴嘴322和導(dǎo)管318來控制。將容易理解，此額外的控制水平進ー步減小了不希望的排放物并提供霧化燃料更完全的燃燒。如以上討論的，圖3顯示連接到歧管的常規(guī)燃料噴射泵112的噴射管線，歧管具有用于控制由燃料泵112提供的燃料流流量和壓カ的多個閥組125。圖4是根據(jù)本實用新型的用于控制燃料流的流量和壓カ的閥組125的放大、局部剖視圖?，F(xiàn)參照圖11，顯示根據(jù)本實用新型的另ー實施方式的受控噴嘴噴射裝置400，其中如以后討論的，使用活塞和球閥以控制燃料的流量。如圖11所示，提供具有泵塞404的燃料噴射泵402以間歇地向噴射裝置400供應(yīng)加壓的燃料流。如以上討論的，燃料為包括汽油、柴油燃料或類似物的碳氫化合物燃料。泵402運作以將加壓的燃料流連續(xù)地輸送通過多個閥組件406、燃料噴射導(dǎo)管408或?qū)Ч埽易罱K送達燃料噴射噴嘴410或其多個燃料噴射噴嘴410，燃料噴射噴嘴410將燃料流排入未闡示的交通工具的燃燒室。還提供燃料回流導(dǎo)管412用于使高壓噴射導(dǎo)管406減壓。與以上討論的實施方式一祥，每個噴嘴410典型地包括已知布置的針閥或類似物，當其經(jīng)受闕值壓カ時，將允許加壓燃料通過而進入燃燒室。然而，噴嘴410不包括典型地設(shè)置到已知噴嘴組件以從其排空剰余燃料的漏氣閥、導(dǎo)管或類似物(如之前所討論的)。本實施方式利用此無泄漏的噴嘴以將剩余的、加壓的燃料截留在未闡示的針閥的彈簧室內(nèi)，用于隨后的使用。另外，盡管圖11中顯示有仔細考慮的數(shù)量的導(dǎo)管和燃料噴射噴嘴，但是容易理解，本實用新型考慮加入任意數(shù)量的導(dǎo)管或噴嘴，而不偏離本實用新型更寬的方 面。進ー步如圖11所示，閥組件406設(shè)有用于控制由燃料泵402提供的燃料流的流量和壓カ的多個不同的閥組。圖11是根據(jù)本實用新型的用于控制燃料流的流量和壓カ的閥組件的放大、局部剖視圖。如圖11所示，彈簧偏置球414與活塞416和球418—起工作以在每個燃料循環(huán)結(jié)束時引導(dǎo)噴射裝置400內(nèi)剩下的剩余壓力。如此，本實用新型在燃料運送循環(huán)結(jié)束時保持高的燃料噴射壓力，類似于在燃料運送循環(huán)開始時呈現(xiàn)的高噴射壓力?，F(xiàn)將結(jié)合圖11描述噴射裝置400的運行。通過示例的方式，如果需要3000psi的剩余壓力，則通過泵402供應(yīng)燃料且剩余壓カ控制閥401將設(shè)定為3000psi。如果噴射期間恢復(fù)運行，則噴射管線408內(nèi)的壓カ為大約12，000-15，OOOpsi，且噴嘴打開并使燃料流動。ー些燃料可能通過噴嘴410的噴嘴閥泄漏并進入噴嘴彈簧室。噴嘴410的彈簧室被密封(無泄漏的噴嘴)，因此泄漏將增加彈簧室的壓力。在噴射期間，剰余的管線壓カ為3000psi，且ー些燃料將漏出彈簧室而進入噴射管線408的噴嘴端。因此，彈簧室壓カ將等于平均的管線壓力，典型地為90%的剩余壓力加上10%的峰值管線壓力，在此示例中為3500psi。在實施方式中，對于起動，剩余壓カ控制閥401可被設(shè)定為零壓力，在此情形中，噴嘴打開壓カ將是由噴嘴閥彈簧產(chǎn)生的靜態(tài)噴嘴打開壓力。在噴射期間，彈簧偏置球414通過其彈簧422并通過管線內(nèi)的3000剩余壓カ而壓緊在其底座420上。類似地，活塞416壓緊在其最短運行擋塊424上。在下一個泵送事件起動時，將迫使活塞416向上，使球418輕輕地保持抵住其底座426并防止進入剩余壓カ回路、即回流導(dǎo)管412的任何回流。球414將被提離其底座420，抵抗彈簧偏置，且燃料將流向噴嘴410。壓カ將在噴嘴410內(nèi)建立直到其達到足夠高以提升噴嘴閥。噴嘴閥通過彈簧力并通過作用在噴嘴閥上的彈簧室壓カ而保持封閉。需要用于克服彈簧カ的壓カ是靜態(tài)噴嘴打開壓カ(在此情形下大約2500psi左右)。需要用于克服彈簧室壓カ的壓カ依賴于噴嘴的幾何形狀，然而，其典型地為彈簧室壓カ的I. 5倍(在此情形下，大約5250psi)。這使得凈噴嘴打開壓カ為7750psi，這不能単獨通過彈簧カ而輕易獲得。將容易理解，當噴嘴閥將要被封閉時，此高運行壓カ特別有利。在常規(guī)噴嘴中，需要在凈面積(A1-A2)上施加大約2500psi以產(chǎn)生足夠的カ來克服彈簧カ并開始打開閥。噴嘴只要提離其底座，燃料就流進噴嘴囊(面積A2)。由于施加在整個面積Al (相對于凈面積(A1-A2))的壓力，噴嘴閥快速打開。在封閉時，必須在凈カ(即施加在整個面積Al上的壓力)降到彈簧カ以下之前，使壓カ充分降到靜態(tài)打開壓カ以下。不斷變化地，在常規(guī)噴嘴中，在有足夠的カ不平衡以使噴嘴閥在封閉方向上加速之前，噴嘴壓カ須降得更低，可能在1500psi以下。此時，發(fā)動機汽缸壓力高且穿過噴嘴孔ロ的凈壓降小。因此，燃料可在噴射結(jié)束時滴出噴嘴，并甚至存在有可能迫使燃燒氣體通過噴嘴孔進入噴嘴的危險。然而，通過本實用新型的裝置400，彈簧室壓カ加上彈簧カ組合以使噴嘴閥封閉。噴嘴閥用作泵并迫使最后一點燃料離開噴嘴410并保持好的霧化狀態(tài)正好到噴射結(jié)束。進ー步參照圖11，為完成循環(huán)，打開泵塞溢流孔(未示出)，從而降低泵室壓力。球414通過其彈簧422并通過噴射管線408內(nèi)的壓カ而被迫使抵住其底座420。重要的是，球414像零回縮傳送閥ー樣作用，截留管線408內(nèi)的過量燃料。泵室內(nèi)的低壓還允許活塞416向下運動而與其最短運行擋塊424接觸，因此不再迫使球418抵住其底座426。據(jù)此產(chǎn)生通道，以便管線408內(nèi)的過量壓力可然后流過球418，使管線壓カ降低到剩余壓力通道428的水平。在每次噴射期間，少量的燃料進入剩余壓カ通道418，所以可使用簡易控制閥以排出過量的以保持所需的剩余通道壓カ(在此情形下，大約3000psi)。例如，如圖4所示，可使用用于控制剩余壓力的簡易彈簧加載的球和用于打開和關(guān)閉剩余壓カ控制的螺線管操作的閥。另外，可使用任意數(shù)量的機械和/或電系統(tǒng)以控制具有所需任意精確度的剩余壓力。在圖11所示實施方式中，閥414和418顯示為作用在錐形底座上的球，然而，可使用作用在錐形底座上的錐形閥而不偏離本實用新型更寬的方面，以實現(xiàn)更加可靠的運行(即，錐形閥可能更加耐用且可靠)。如上述討論，本實用新型的受控液壓噴嘴噴射系統(tǒng)400允許使用者在發(fā)動機運行時改變噴嘴的打開和關(guān)閉壓力。也如上述討論，有用于系統(tǒng)400的兩個主要部分。第一部分是控制閥，如圖12所示，其可安裝在泵和噴嘴之間的噴射管線中，或者如以上結(jié)合圖11所討論的，其可嵌入燃料噴射泵中。系統(tǒng)的第二部分是ー組無泄漏的噴嘴。在實施方式中，無泄漏的噴嘴可以是具有被密封的泄漏管線的常規(guī)噴嘴。如圖12所示，在控制閥安裝在噴射管線中的實施方式中，方框A中所示組件可移植到泵室的頂部。如其中所示，其中所示構(gòu)件在布置上大體類似于圖11所示的閥組件406。特別地，方框A中的組件包括來自泵室的噴射管線接頭450和接到噴嘴入口的噴射管線接 頭452。該組件包括剩余壓力閥454，剩余壓力閥454用于通過導(dǎo)管456和類似于球閥414的前止回閥458來控制來自控制壓カ歧管的壓力。雖然本實用新型已經(jīng)參照優(yōu)選實施方式進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以作出各種明顯的改變且對其元件可替換成等同物，而不偏離本實用新型的本質(zhì)范圍。因而，本實用新型不g在限定為公開的特定實施方式，而是本實用新型包括落入所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實施方式。
權(quán)利要求1.一種受控噴嘴噴射裝置，包括 燃料泵，其用于間歇地對燃料進行加壓； 噴射導(dǎo)管，其與所述燃料泵流體連通，所述噴射導(dǎo)管允許所述加壓的燃料被傳送到燃料噴射噴嘴；以及 控制閥，其與所述噴嘴流體連通，其中所述控制閥動態(tài)地且選擇性地控制所述噴射導(dǎo)管內(nèi)的所述加壓的燃料的壓力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的受控噴嘴噴射裝置，其特征在于 所述控制閥包括壓カ傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的受控噴嘴噴射裝置，還包括 歧管，其與所述燃料泵和所述噴嘴流體連通，其中所述歧管累積在所述燃料的所述間歇加壓期間殘留在所述噴射導(dǎo)管內(nèi)的所述加壓的燃料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的受控噴嘴噴射裝置，還包括 燃料回流導(dǎo)管，其與所述歧管流體連通，用于將來自所述歧管的所述累積的加壓的燃料排放到所述燃料泵。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的受控噴嘴噴射裝置，其特征在于 所述受控噴嘴噴射裝置是內(nèi)燃發(fā)動機的一部分；以及 所述控制閥在所述內(nèi)燃發(fā)動機的最初起動期間被驅(qū)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的受控噴嘴噴射裝置，還包括 與所述噴嘴流體連通的泄漏導(dǎo)管；且 所述歧管與所述泄漏導(dǎo)管流體連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的受控噴嘴噴射裝置，其特征在于 所述控制閥在所述噴嘴和所述歧管之間沿著所述泄漏導(dǎo)管定向。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的受控噴嘴噴射裝置，還包括 雙閥組件，其包括用于控制所述加壓的燃料從所述燃料泵到所述噴嘴的通過的第一閥和用于控制所述剩余加壓的燃料從所述噴射導(dǎo)管到所述燃料泵的通過的第二閥；且所述雙閥組件沿著所述噴射導(dǎo)管并在所述燃料泵和所述噴嘴之間定向。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的受控噴嘴噴射裝置，其特征在于 所述第一閥在第一方向上被彈簧偏置；且 所述第二閥在與所述第一方向相反的第二方向上被彈簧偏置。
10.一種受控噴嘴噴射裝置，包括 燃料泵，其用于間歇地對燃料進行加壓； 噴射導(dǎo)管，其與所述燃料泵流體連通，所述噴射導(dǎo)管允許所述加壓的燃料被傳送到燃料噴射噴嘴； 剩余壓力通道，其與所述燃料泵和所述噴嘴流體連通； 彈簧偏置的第一球閥組件，其用于控制加壓的燃料從所述燃料泵到所述噴嘴的通過，所述第一球閥組件在第一狀態(tài)和第二狀態(tài)之間可控制，在所述第一狀態(tài)，所述第一球閥組件的球被偏置抵住相應(yīng)的底座，在所述第二狀態(tài)，所述球被提離所述底座而抵抗所述彈簧偏置的力；以及 第二球閥組件，其用于控制剰余加壓的燃料從所述噴射導(dǎo)管到所述剩余壓カ通道的通過，所述第二球閥組件從第一狀態(tài)和第二位置是可控制的，在所述第一狀態(tài)，所述第二球閥組件的球被偏置抵住相應(yīng)的底座，以防止加壓的燃料從所述噴射導(dǎo)管到所述剩余壓カ通道的通過，在所述第二位置，所述球不與所述球閥底座接觸，以允許加壓的燃料從所述噴射導(dǎo)管到所述剩余壓カ通道的通過。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的受控噴嘴噴射裝置，還包括 活塞，其與所述第二球閥組件的所述球可操作地連通，在所述燃料泵對所述燃料進行加壓時，所述活塞在降低的位置和升高的位置之間可移動；且 其中當在所述升高的位置時，所述活塞迫使所述第二球閥組件的所述球抵住其相應(yīng)的底座，以防止所述加壓的燃料的回流。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的受控噴嘴噴射裝置，其特征在于 當所述燃料泵的泵室內(nèi)的壓カ降低時，所述活塞從所述升高的位置移動到所述降低的位置；且 其中當所述活塞在降低的位置時，所述第二球閥組件的所述球從其相應(yīng)的底座回縮，以允許所述噴射導(dǎo)管內(nèi)的過量壓力流過所述球以將管線壓カ降到所述剩余壓カ通道內(nèi)的壓カ水平。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的受控噴嘴噴射裝置，還包括 調(diào)節(jié)器，其與所述剩余壓カ通道流體連通，用于排出所述通道內(nèi)的過量壓カ以保持期望的剰余通道壓力。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的受控噴嘴噴射裝置，其特征在于 所述第一球閥組件和所述第二球閥組件包括作用在錐形底座上的錐形閥。
專利摘要本實用新型涉及受控噴嘴噴射裝置。用于在內(nèi)燃發(fā)動機中使用的噴嘴噴射裝置包括用于間歇地對燃料進行加壓的燃料泵、與燃料泵流體連通的噴射導(dǎo)管、控制閥，噴射導(dǎo)管允許加壓燃料被傳送到燃料噴射噴嘴，控制閥與噴嘴流體連通，其中控制閥動態(tài)地且選擇性地控制噴射導(dǎo)管內(nèi)所述加壓燃料的壓力。
文檔編號F02M55/02GK202468123SQ20112045299
公開日2012年10月3日 申請日期2011年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月15日
發(fā)明者威廉·費里, 理查德·范德普爾, 馬丁·G·里奇泰利 申請人:美國調(diào)速器公司