專利名稱：共軌燃料系統(tǒng)的壓力恢復(fù)系統(tǒng)、燃料噴射器及其操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明整體涉及用于內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)操作方法，并且更特別是涉及以低泄漏模式操作具有凸輪致動(dòng)增壓器的共軌燃料系統(tǒng)時(shí)所使用的壓力恢復(fù)方法。
背景技術(shù)：
多年來已經(jīng)開發(fā)了多種類型的用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)。共軌燃料噴射系統(tǒng)是公知的，并廣泛地與多缸內(nèi)燃機(jī)結(jié)合使用。典型的共軌燃料系統(tǒng)包括低壓燃料源、高壓泵和連接高壓泵與多個(gè)燃料噴射器的共軌。通過電子地控制每個(gè)與共軌聯(lián)接的燃料噴射器，可以在軌道壓力下相對(duì)準(zhǔn)確地進(jìn)行燃料噴射。共軌系統(tǒng)已經(jīng)取得了廣泛的成功，部分因?yàn)樗鼈兲峁┝讼鄬?duì)簡(jiǎn)單和直接的措施來將燃料提供給多個(gè)燃料噴射器，并且能夠以相對(duì)準(zhǔn)確的時(shí)間和噴射量進(jìn)行燃料噴射。共軌系統(tǒng)還被證明是應(yīng)對(duì)相對(duì)高的燃料壓力的相對(duì)有效和可靠的方式。雖然已知的共軌系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間用作高壓燃料噴射實(shí)踐的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，還是存在改善的空間。另一方面，容納一定容積的高度加壓的燃料會(huì)相對(duì)困難，需要例如密封件和管道的專業(yè)化硬件。受到極高壓力的部件還會(huì)具有比低壓環(huán)境中使用的部件更快損耗的趨勢(shì)。還需要相當(dāng)大的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量來將相對(duì)大量的燃料保持在高壓。只依賴共軌作為用于燃料的壓力源會(huì)最終影響發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。已經(jīng)提出了多種系統(tǒng)，其中共軌用來將第一壓力的燃料供應(yīng)到發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的多個(gè)燃料噴射器。液壓致動(dòng)或凸輪致動(dòng)增壓器也可用于這種系統(tǒng)，使得燃料在較高壓力下在選擇時(shí)刻噴射。授予Knight的美國專利申請(qǐng)公開文獻(xiàn)No. 2006/0243253提出將凸輪致動(dòng)活塞結(jié)合到共軌系統(tǒng)中，使得來自共軌的軌道壓力的燃料或者來自于增壓器的較高壓力的燃料得以噴射。在Knight的系統(tǒng)中，在凸輪致動(dòng)增壓器沒有直接用來升高燃料壓力以噴射時(shí)，凸輪致動(dòng)增壓器也可用來幫助保持共軌壓力。因此，Knight中的活塞將明顯在高壓下連續(xù)泵送。使得燃料系統(tǒng)的部件連續(xù)受到來自Knight中的活塞的高壓會(huì)造成一些部件之間和之中過多泄漏。Knight中的高壓燃料的泄漏趨于浪費(fèi)能量，因?yàn)橛糜诩訅盒孤┤剂系陌l(fā)動(dòng)機(jī)輸出能量不容易回收。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，操作內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)的方法包括至少部分通過使得燃料噴射器的噴嘴出口與共軌流體連接而在中壓下將燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的步驟。還包括通過使得柱塞空腔與共軌流體連接而將燃料噴射器的柱塞空腔內(nèi)的燃料壓力從低壓增加到中壓的步驟。該方法還包括通過運(yùn)動(dòng)增壓器的挺桿將柱塞空腔內(nèi)的燃料壓力從中壓增加到高壓的步驟。還包括至少部分通過使得噴嘴出口與柱塞空腔流體連接而將高壓的燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)的步驟。該方法還包括至少部分經(jīng)由將柱塞空腔內(nèi)的燃料壓力從高壓返回到中壓的步驟而在噴射高壓燃料之后以壓力恢復(fù)模式操作燃料系統(tǒng)的步驟。在另一方面，燃料噴射器包括噴射器主體，該噴射器主體限定噴嘴供應(yīng)通道、與噴嘴供應(yīng)通道連接的噴嘴出口、控制通道、低壓空間、與噴嘴供應(yīng)通道連接的至少一個(gè)燃料入口、柱塞空腔、使得柱塞空腔與噴射器主體內(nèi)的噴嘴供應(yīng)通道連接的增壓通道、壓力恢復(fù)導(dǎo)管和至少一個(gè)排放裝置。燃料噴射器還包括定位在噴射器主體內(nèi)并能夠在打開位置和阻斷噴嘴出口與噴嘴供應(yīng)通道的閉合位置之間運(yùn)動(dòng)的直接控制針止回閥，直接控制針止回閥具有暴露于噴嘴供應(yīng)通道內(nèi)的流體壓力的打開液壓表面和暴露于控制通道內(nèi)的流體壓力的閉合液壓表面。燃料噴射器內(nèi)還包括能夠在阻斷控制通道與低壓空間的第一噴射控制位置和控制通道通向低壓空間的第二噴射控制位置之間運(yùn)動(dòng)的止回控制閥。燃料噴射器還包括部分定位在噴射器主體內(nèi)的增壓器，增壓器包括挺桿和能夠在第一柱塞位置和柱塞空腔內(nèi)的推進(jìn)柱塞位置之間運(yùn)動(dòng)的柱塞。燃料噴射器還包括在增壓通道和噴嘴供應(yīng)通道之間流體定位并使得流體從柱塞空腔流到噴嘴供應(yīng)通道的單向閥。燃料噴射器還包括具有第一壓力控制構(gòu)型和第二壓力控制構(gòu)型的噴射壓力控制機(jī)構(gòu)，在第一壓力控制構(gòu)型，噴射壓力控制機(jī)構(gòu)阻斷柱塞空腔與至少一個(gè)燃料入口，并使得柱塞空腔與低壓空間流體連接，而在第二壓力控制構(gòu)型，噴射壓力控制機(jī)構(gòu)使得柱塞空腔與至少一個(gè)燃料入口流體連接，并阻斷柱塞空腔與低壓空間。燃料噴射器還包括具有第一壓力恢復(fù)構(gòu)型和第二壓力恢復(fù)構(gòu)型的壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)，在第一壓力恢復(fù)構(gòu)型，壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)阻斷低壓空間與壓力恢復(fù)導(dǎo)管，并使得低壓空間與排放導(dǎo)管流體連接，而在第二壓力恢復(fù)構(gòu)型，壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)使得低壓空間與壓力恢復(fù)導(dǎo)管流體連接，并阻斷低壓空間與排放導(dǎo)管。
在又一方面，用于內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)包括多個(gè)燃料噴射器，每個(gè)燃料噴射器包括噴射器主體，該噴射器主體限定噴嘴供應(yīng)通道、與噴嘴供應(yīng)通道連接的噴嘴出口、低壓空間和排放裝置。燃料系統(tǒng)還包括多個(gè)機(jī)械致動(dòng)增壓器，增壓器各自包括挺桿，并部分定位在噴射器主體之一內(nèi)。燃料系統(tǒng)還包括與每個(gè)燃料噴射器流體連接的共軌。每個(gè)燃料噴射器還包括噴射壓力控制機(jī)構(gòu)，噴射壓力控制機(jī)構(gòu)包括能夠在第一壓力控制位置和第二壓力控制位置之間運(yùn)動(dòng)的噴射壓力控制閥，并且其中在第一壓力控制位置，每個(gè)噴射壓力控制閥阻斷相應(yīng)增壓器與共軌，并且使得增壓器與低壓空間流體連接，而在第二壓力控制位置，每個(gè)噴射壓力控制閥使得增壓器與共軌流體連接，并阻斷增壓器與低壓空間。每個(gè)燃料噴射器還包括壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)，壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)包括能夠在第一壓力恢復(fù)位置和第二壓力恢復(fù)位置之間運(yùn)動(dòng)的壓力恢復(fù)閥，其中在第一壓力恢復(fù)位置，每個(gè)壓力恢復(fù)閥阻斷相應(yīng)增壓器與共軌，并使得增壓器與排放裝置流體連接，而在第二壓力恢復(fù)位置，每個(gè)壓力恢復(fù)閥使得增壓器與共軌流體連接，并阻斷增壓器與排放裝置。


圖I是根據(jù)一種實(shí)施方式的具有機(jī)械強(qiáng)化燃料噴射器的內(nèi)燃機(jī)的示意圖；以及圖2是根據(jù)一種實(shí)施方式的機(jī)械強(qiáng)化燃料噴射器的側(cè)視示意圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，表述了根據(jù)一種實(shí)施方式的內(nèi)燃機(jī)10。內(nèi)燃機(jī)10可包括直噴壓燃柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，但是在其它實(shí)施方式中，也可包括火花點(diǎn)火發(fā)動(dòng)機(jī)或具有不同噴射策略的發(fā)動(dòng)機(jī)。內(nèi)燃機(jī)10可包括發(fā)動(dòng)機(jī)殼體14,發(fā)動(dòng)機(jī)殼體14包括布置其中的多個(gè)缸20。多個(gè)活塞16分別以傳統(tǒng)方式與每個(gè)缸20相關(guān)聯(lián),并且與曲軸18聯(lián)接。多個(gè)燃料噴射器30與每個(gè)缸20相關(guān)聯(lián)，并分別部分地延伸到相應(yīng)一個(gè)缸20內(nèi)。在一種實(shí)施方式中，如圖2所示，每個(gè)燃料噴射器30可包括限定定位在相應(yīng)缸20內(nèi)的至少一個(gè)噴嘴出口 50的噴射器主體46。內(nèi)燃機(jī)10還可包括具有中壓共軌44的燃料系統(tǒng)12，共軌44經(jīng)由中壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管42與每個(gè)燃料噴射器30流體連接。燃料系統(tǒng)12還可包括燃料源34、低壓燃料泵36和高壓燃料泵38。高壓泵38加壓燃料，并經(jīng)由燃料供應(yīng)導(dǎo)管37將其輸送到中壓共軌44。燃料供應(yīng)導(dǎo)管37還可包括布置在高壓泵38和中壓共軌44之間的止回閥39。低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40可使得低壓燃料泵36連接到每一個(gè)燃料噴射器30。低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40可包含布置在低壓燃料泵36和燃料噴射器30之間的至少一個(gè)止回閥43。低壓燃料返回導(dǎo)管41可將低壓燃料從每個(gè)燃料噴射器30返回到燃料源34。
內(nèi)燃機(jī)10還可包括經(jīng)由操作內(nèi)燃機(jī)10轉(zhuǎn)動(dòng)并具有多個(gè)凸輪21的凸輪軸22，凸輪21分別具有定位其上的至少一個(gè)凸輪凸角24。每個(gè)凸輪凸角24可轉(zhuǎn)動(dòng)接觸每一個(gè)燃料噴射器30的挺桿32，其意義將在這里進(jìn)一步描述。每個(gè)燃料噴射器30還可包括定位其中的噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80，噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80可以選擇對(duì)應(yīng)于來自于中壓共軌44的燃料壓力的燃料噴射壓力，或選擇對(duì)應(yīng)于來自經(jīng)由相應(yīng)挺桿32致動(dòng)的增壓器的加強(qiáng)壓力的燃料噴射壓力，并在這里進(jìn)一步描述。每個(gè)燃料噴射器30還可包括出口止回閥(圖I未示出)和包括用于操作相應(yīng)出口止回閥的針控制閥69的止回閥控制機(jī)構(gòu)68。每個(gè)燃料噴射器30還可包括定位其中的壓力恢復(fù)控制機(jī)構(gòu)130，壓力恢復(fù)控制機(jī)構(gòu)130使得燃料噴射器30以壓力恢復(fù)模式操作?，F(xiàn)在參考圖2，表述了包括更加詳細(xì)描述的燃料噴射器30之一的燃料系統(tǒng)12的一部分。如上所述，每個(gè)燃料噴射器30可包括噴射器主體46。噴射器主體46可限定噴嘴供應(yīng)通道48和與噴嘴供應(yīng)通道48連接的噴嘴出口 50。噴射器主體46還可限定控制通道52、低壓入口 53和低壓空間54。如這里進(jìn)一步詳細(xì)描述，低壓空間54與低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40連接或是低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40的一部分。低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40還可包括允許流體從低壓泵36單向連通的至少一個(gè)止回閥43。噴射器主體46還可限定與中壓共軌44連接并且還經(jīng)由中壓供應(yīng)通道59和98選擇性地與噴嘴供應(yīng)通道48連接的至少一個(gè)中壓入口 56。噴射器主體46還可限定柱塞空腔58和使得柱塞空腔58與噴射器主體46內(nèi)的噴嘴供應(yīng)通道48連接的增壓通道60。燃料噴射器30還可包括噴嘴組件61，噴嘴組件61包括定位其中并能夠在打開位置和阻斷噴嘴出口 50與噴嘴供應(yīng)通道48的閉合位置之間運(yùn)動(dòng)的直接控制針止回閥62。直接控制針止回閥62還可包括暴露于噴嘴供應(yīng)通道48的流體壓力的打開液壓表面64和暴露于控制通道52的流體壓力的閉合液壓表面66。燃料噴射器30還可包括止回控制機(jī)構(gòu)68，止回控制機(jī)構(gòu)68包括能夠在阻斷控制通道52與排放導(dǎo)管53的第一噴射控制位置和控制通道52通向排放導(dǎo)管53的第二噴射控制位置之間運(yùn)動(dòng)的針控制閥69。低壓出口或排放裝置55表示成連接在針控制閥69和低壓燃料返回導(dǎo)管41/排放導(dǎo)管53之間。燃料噴射器30還可包括部分定位在噴射器主體46內(nèi)的機(jī)械致動(dòng)增壓器70。機(jī)械致動(dòng)增壓器70包括挺桿32，并還包括柱塞72。柱塞72被構(gòu)造成響應(yīng)于與凸輪21轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接的凸輪凸角24的轉(zhuǎn)動(dòng)而在第一柱塞位置和柱塞空腔58內(nèi)的推進(jìn)柱塞位置之間運(yùn)動(dòng)。燃料噴射器30還可包括在增壓通道60和噴嘴供應(yīng)通道48之間流體定位并使得流體從柱塞空腔58流到噴嘴供應(yīng)通道48的第一單向閥74。單向閥102可以在中壓入口 56和雙向通道100之間流體定位，并使得流體從中壓入口 56流到雙向通道100。雙向通道100可以這里進(jìn)一步描述的方式和原因使得增壓通道60以及柱塞空腔58與中壓入口 56或低壓空間54流體連接。燃料噴射器30還可包括噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80，噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80具有第一壓力控制構(gòu)型和第二壓力控制構(gòu)型。在第一壓力控制構(gòu)型，噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80阻斷柱塞空腔58與中壓入口 56，并通過雙向通道100使得柱塞空腔58與低壓空間54流體連接。在第二壓力控制構(gòu)型，噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80通過雙向通道100使得柱塞空腔58與中壓入口 56流體連接，并阻斷柱塞空腔58與低壓空間54。在一種實(shí)施方式中，噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80還包括能夠在燃料噴射器30內(nèi)運(yùn)動(dòng)的提升閥82。噴射器主體46可限定第一座84和第二座86。第一壓力控制構(gòu)型可包括提升閥82接觸第一座84的第一提升閥位置，并且第二壓力控制構(gòu)型可包括提升閥82接觸第二座86的第二提升閥位置。噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80還可包括第一電致動(dòng)器88，第一電致動(dòng)器88與提升閥82聯(lián)接，并被構(gòu)造成使得提升閥82在第 一提升閥位置和第二提升閥位置之間運(yùn)動(dòng)，交替地接觸第一座84或第二座86。在所示的實(shí)施方式中，單個(gè)提升閥82表示成噴射壓力控制機(jī)構(gòu)80的一部分。提升閥82可以通過偏動(dòng)彈簧81朝著其第一位置偏置。提升閥82可以與第一電致動(dòng)器88聯(lián)接，以有助于提升閥82從其第一位置運(yùn)動(dòng)到其第二位置。中壓供應(yīng)通道98表示成使得中壓入口 56與噴嘴供應(yīng)通道48連接，但是可以使用替代的策略，例如經(jīng)由噴射器主體46的另一部分使得噴嘴供應(yīng)通道48與中壓入口 56連接。應(yīng)該理解到可以設(shè)想到其它的實(shí)施方式，例如多個(gè)閥代替單個(gè)提升閥使用。在另外其它的實(shí)施方式中，可以使用例如滑閥的一個(gè)或多個(gè)滑動(dòng)式閥。因此應(yīng)該理解到能夠在第一座和第二座之間運(yùn)動(dòng)的單個(gè)提升閥只是一個(gè)示例性實(shí)施方式，并且本發(fā)明不由此受到限制。如上所述，燃料噴射器30中還可包括針控制閥69。針控制閥69可以通過偏動(dòng)彈簧71朝著其第一位置偏置。第二電致動(dòng)器90可以與針控制閥69聯(lián)接，并且被構(gòu)造成使得針控制閥69在第一噴射控制位置和第二噴射控制位置之間運(yùn)動(dòng)。噴射器主體46還可以限定第三座92和第四座94。如圖2所示，針控制閥69可以是能夠在燃料噴射器30內(nèi)運(yùn)動(dòng)并在第一噴射控制位置接觸第三座92和在第二噴射控制位置接觸第四座94的提升閥。燃料噴射器30還可包括壓力恢復(fù)控制機(jī)構(gòu)130。壓力恢復(fù)控制機(jī)構(gòu)可包括能夠在第一閥位置和第二閥位置之間運(yùn)動(dòng)的壓力恢復(fù)閥132。在第一位置，壓力恢復(fù)閥132通過偏動(dòng)彈簧134向上偏置到第五座133。在此第一位置，壓力恢復(fù)閥使得低壓空間54和燃料返回導(dǎo)管之間經(jīng)由排放導(dǎo)管136和排放裝置57流體連通。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到替代的實(shí)施方式可以將排放裝置55和排放裝置57組合成單個(gè)排放裝置。壓力恢復(fù)閥132包括暴露于經(jīng)由壓力恢復(fù)致動(dòng)導(dǎo)管142來自于柱塞空腔58的加壓流體的液壓表面140。在液壓打開表面接收足夠打開壓力以造成壓力恢復(fù)閥132克服偏動(dòng)彈簧134的向上力時(shí)，壓力恢復(fù)閥運(yùn)動(dòng)到其接觸第六座135的第二位置。在第二位置，壓力恢復(fù)閥132使得低壓空間54和中壓共軌44之間經(jīng)由形成在噴射器主體46內(nèi)的壓力恢復(fù)導(dǎo)管138流體連通。工業(yè)實(shí)用性結(jié)合圖2描述的示例性燃料噴射器30的以上描述應(yīng)該理解為同樣適用于內(nèi)燃機(jī)10中所使用的每個(gè)燃料噴射器30。同樣，燃料噴射器30的示例性操作的以下描述應(yīng)該理解為同樣適用于每個(gè)燃料噴射器30以及燃料系統(tǒng)12的總體操作。繼續(xù)參考圖2，燃料噴射器30表示成剛好在發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)過程中開始燃料噴射之前的狀況。凸輪凸角24轉(zhuǎn)動(dòng)，接觸挺桿32并造成柱塞72在縮回位置和推進(jìn)位置之間運(yùn)動(dòng)。在所示的特殊構(gòu)型中，柱塞72表示成大致位于縮回位置，剛剛經(jīng)由低壓燃料供應(yīng)導(dǎo)管40將低壓燃料抽吸到柱塞空腔58內(nèi)。燃料也從中壓共軌44通過中壓供應(yīng)通道98在中壓下供應(yīng)到中壓入口 56以及噴嘴供應(yīng)通道48。提升閥82表示成位于提升閥82接觸第一座84的第一壓力控制位置。如這里描述，由于提升閥82位于第一壓力控制位置，柱塞空腔58通過增壓通道60以及雙向通道100與低壓空間54連接。噴嘴供應(yīng)通道48內(nèi)的中壓燃料朝著阻斷噴嘴供應(yīng)通道48與增壓通道60的閉合位置壓迫單向閥74。單向閥102使得中壓燃料從中壓入口 56流到噴嘴供應(yīng)通道48，至少直到噴嘴供應(yīng)通道48內(nèi)的燃料壓力變得等于中壓。在圖2中，提升閥69表示成位于接觸第三座92的第一噴射控制位置。因此，阻斷控制通道52與排放裝置55，并且中壓的燃料可以在閉合液壓表面66上施加閉合液壓力。在一種實(shí)施方式中，針止回閥62可以通過作用在閉合液壓表面66和打開液壓表面64上的力來液壓平衡。偏動(dòng)彈簧67可將針止回閥62保持在阻斷噴嘴出口 50與噴嘴供應(yīng)通道48的閉合位置。在其它實(shí)施方式中，例如通過使用不同尺寸的閉合液壓表面和打開液壓表面，針止回閥62會(huì)至少部分通過閉合液壓表面66上的比作用在打開液壓表面64上的力相對(duì)大的液壓力保持閉合。在希望將燃料在中壓下噴射到相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸20中時(shí)，第二電致動(dòng)器90可被供能，從而使得提升閥69離開第三座92并朝著第四座94運(yùn)動(dòng)。在提升閥69接觸第四座94時(shí)，將阻斷控制通道52與噴嘴供應(yīng)通道48，使得控制通道52通向排放裝置55。因此，噴嘴供應(yīng)通道48內(nèi)的燃料壓力可作用在打開液壓表面64上，使得針止回閥62朝著打開位置運(yùn)動(dòng)，由此使得燃料經(jīng)由噴嘴出口 50噴射。為了結(jié)束燃料噴射，第二電致動(dòng)器90可以被去能，使得提升閥69朝著其接觸第三座92的第一噴射控制位置運(yùn)動(dòng)返回。所述燃料噴射過程可以在提升閥82保持在其接觸第一座84的第一壓力控制位置的情況下進(jìn)行。應(yīng)該理解到燃料在中壓下噴射可以與凸輪角無關(guān)地進(jìn)行，并且因此與增壓器70的位置或狀態(tài)無關(guān)。因此，中壓噴射可以在柱塞72推進(jìn)、縮回或靜止的同時(shí)進(jìn)行。單向閥74可在噴射中壓燃料的過程中以及噴嘴供應(yīng)通道48內(nèi)的燃料壓力大于增壓通道60和柱塞空腔58內(nèi)的燃料壓力的任何其它時(shí)刻阻斷柱塞空腔58與噴嘴供應(yīng)通道48。在希望噴射高壓燃料時(shí)，第一電致動(dòng)器88可以被供能，以便將提升閥82運(yùn)動(dòng)到其第二壓力控制位置，通過雙向通道100使得柱塞空腔58與中壓共軌44流體連接，并且阻斷柱塞空腔58與低壓空間54。將提升閥82運(yùn)動(dòng)到第二壓力控制位置可以(但不必須)剛好在柱塞72縮回之前或在柱塞72縮回的同時(shí)進(jìn)行。在提升閥82運(yùn)動(dòng)到其第二壓力控制位置時(shí)，中壓燃料可以通過單向閥102、雙向通道100和增壓通道60流到柱塞空腔58。將會(huì)想到柱塞72響應(yīng)于凸輪凸角24的轉(zhuǎn)動(dòng)而移動(dòng)低壓燃料來往于低壓空間54，只要提升閥82位于其第一壓力控制位置。但是使得柱塞空腔58與中壓共軌44流體連接使得柱塞空腔58內(nèi)的燃料壓力從低壓增加到中壓。從低壓增加燃料壓力可以在柱塞72靜止或縮回的同時(shí)進(jìn)行。根據(jù)凸輪凸角24的輪廓，凸輪凸角24的轉(zhuǎn)動(dòng)可以造成柱塞72在縮回方向上運(yùn)動(dòng)，或者在柱塞空腔58內(nèi)的壓力從低壓增加到中壓的過程中不造成柱塞72運(yùn)動(dòng)。在將柱塞空、腔58內(nèi)的燃料壓力從低壓增加到中壓的過程中，單向閥74可阻斷柱塞空腔58與噴嘴供應(yīng)通道48。響應(yīng)于凸輪凸角24的進(jìn)一步轉(zhuǎn)動(dòng)，挺桿32和柱塞72可在推進(jìn)方向上運(yùn)動(dòng)，并且柱塞空腔58內(nèi)的燃料壓力可以從中壓增加到高壓。換言之，凸輪凸角24將趨于在圖2的視圖中向下驅(qū)動(dòng)柱塞72，將柱塞空腔58內(nèi)的燃料壓力增加到軌道壓力以上，因?yàn)樽钄嗔酥涨?8與低壓空間54，并且在來自于雙向通道100的壓力升高到軌道壓力以上時(shí)，單向閥102將趨于朝著閉合位置運(yùn)動(dòng)。在希望將高壓燃料噴射到相關(guān)聯(lián)的發(fā)動(dòng)機(jī)缸20內(nèi)時(shí)，第二電致動(dòng)器90可被供能，使得提升閥69從接觸第三座92的第一噴射控制位置運(yùn)動(dòng)到接觸第四座94的第二噴射控制位置，其方式類似于噴射中壓燃料。由于增壓通道60內(nèi)的燃料壓力將趨于升高到噴嘴供應(yīng)通道48內(nèi)的軌道壓力以上，噴嘴出口 50將通過將單向閥74運(yùn) 動(dòng)到打開位置而變得與柱塞空腔58流體連接。對(duì)第二電致動(dòng)器90去能將使得高壓燃料噴射結(jié)束?？梢宰⒁獾皆谔嵘y69接觸第三座92時(shí)控制通道52和噴嘴供應(yīng)通道48之間存在流體連接。在實(shí)際應(yīng)用策略中，提升閥69可以是液壓平衡的。在其它實(shí)施方式中，影響提升閥69在其第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)的配管策略和/或孔口的相對(duì)尺寸、或者提升閥69上的液壓表面的尺寸可以變化，使得提升閥69朝著其第一位置或第二位置液壓偏置，或者對(duì)提升閥69的運(yùn)動(dòng)提供緩沖作用。這種變型可以根據(jù)公知的技術(shù)來實(shí)施。在噴射高壓燃料之后，燃料系統(tǒng)12可以壓力恢復(fù)模式操作。以壓力恢復(fù)模式操作燃料系統(tǒng)12可以理解為將高壓燃料返回到中壓共軌44，與使其排放回到燃料源34不同。如上所述，噴射高壓燃料可以在第一電致動(dòng)器88和第二電致動(dòng)器90被去能并且提升閥69和82返回到其閥座92和84上的相應(yīng)第一位置時(shí)結(jié)束。在出現(xiàn)這種情況時(shí)，高壓燃料可仍保持在增壓通道60內(nèi)。采用阻力最小的路徑，高壓燃料會(huì)進(jìn)入壓力恢復(fù)致動(dòng)導(dǎo)管142，并且在壓力恢復(fù)閥132的液壓表面140上施加力。施加在液壓表面140上的壓力造成壓力恢復(fù)閥132克服偏動(dòng)彈簧134的力。壓力恢復(fù)閥132因此運(yùn)動(dòng)到其接合第六座135的第二位置。在壓力恢復(fù)閥132位于其第二位置時(shí)，低壓空間54和壓力恢復(fù)導(dǎo)管138之間建立流體連通。因此，只要提升閥82位于其第一位置，增壓通道60內(nèi)的高壓流體會(huì)流過提升閥82、經(jīng)過低壓空間54并到壓力恢復(fù)導(dǎo)管138。最終，此高壓燃料可以返回到中壓共軌44的中壓。隨著增壓通道60內(nèi)的壓力消散，壓力恢復(fù)致動(dòng)導(dǎo)管142內(nèi)不再具有足夠的壓力來將壓力恢復(fù)閥132保持在其第二位置。在偏動(dòng)彈簧134的力克服作用在壓力恢復(fù)閥132的液壓表面140上的向下流體壓力時(shí)，壓力恢復(fù)閥132運(yùn)動(dòng)回到其接合第五座133的第一位置。在壓力恢復(fù)閥132位于其第一位置時(shí)，低壓空間54和排放導(dǎo)管136之間建立流體連通。增壓通道60內(nèi)的燃料(其壓力現(xiàn)在消散到低于軌道壓力的程度)現(xiàn)在可以經(jīng)由排放導(dǎo)管136和排放裝置57從燃料噴射器30排放。這種排放的燃料接著經(jīng)由低壓燃料返回導(dǎo)管41返回到燃料源34。在噴射高壓燃料和以壓力恢復(fù)模式操作燃料系統(tǒng)12之后，燃料系統(tǒng)12可以低泄漏模式操作。以低泄漏模式操作燃料系統(tǒng)12可以理解為將燃料系統(tǒng)12返回到增壓器70移動(dòng)燃料來往于低壓空間54并因此將柱塞空腔58內(nèi)的壓力返回到低壓的狀態(tài)。為了開始以低泄漏模式操作，提升閥82可以返回到接觸座84的第一壓力控制位置。低泄漏模式的操作基本上可以是連續(xù)的，除了希望高壓噴射的情況，從而對(duì)增壓器在高壓下連續(xù)泵送或者單級(jí)泵試圖實(shí)現(xiàn)和連續(xù)保持高壓的設(shè)計(jì)進(jìn)行了改善。
本發(fā)明的描述只出于示例性的目的，而不應(yīng)該認(rèn)為是以任何方式縮小了本發(fā)明的范圍。因此，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將理解到可以針對(duì)現(xiàn)在公開的實(shí)施方式進(jìn)行多種改型而不偏離本發(fā)明的完整和合理的范圍和精神。其它方面、特征和優(yōu)點(diǎn)將從閱讀附圖和權(quán)利要求而得以明白
權(quán)利要求
1.一種操作內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)的方法，所述方法包括如下步驟通過使得燃料噴射器的柱塞空腔與共軌流體連接，將柱塞空腔內(nèi)的燃料壓力從低壓增加到中壓；通過運(yùn)動(dòng)增壓器的挺桿，將所述柱塞空腔內(nèi)的燃料壓力從中壓增加到高壓；至少部分通過使得噴嘴出口與所述柱塞空腔流體連接，將高壓的燃料噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)；以及通過將所述柱塞空腔內(nèi)的高壓燃料返回到所述共軌的中壓，以壓力恢復(fù)模式操作所述燃料系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，所述增壓器的挺桿被機(jī)械致動(dòng)，并且響應(yīng)于凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其中，以壓力恢復(fù)模式操作所述燃料系統(tǒng)的步驟還包括提供具有與所述柱塞空腔流體連通的閉合液壓表面的壓力恢復(fù)閥，其中所述壓力恢復(fù)閥能夠在第一位置和第二位置之間運(yùn)動(dòng)，其中在所述第一位置，建立所述柱塞空腔和低壓排放裝置之間的流體連通，并且阻斷所述柱塞空腔和所述共軌之間經(jīng)過壓力恢復(fù)導(dǎo)管的流體連通，并且在所述第二位置，建立所述柱塞空腔和所述共軌之間經(jīng)過壓力恢復(fù)導(dǎo)管的流體連通，并且阻斷所述柱塞空腔和所述低壓排放裝置之間的流體連通；以及從所述柱塞空腔移動(dòng)一數(shù)量的高壓燃料，至少部分使其作用在壓力釋放閥的液壓表面上，并且將所述壓力釋放閥從其第一位置運(yùn)動(dòng)到其第二位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述噴射燃料的步驟還包括對(duì)與提升閥聯(lián)接的第一電致動(dòng)器供能，并且將所述提升閥從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置；以及對(duì)與用于所述燃料噴射器的直接控制止回閥的針控制閥聯(lián)接的第二電致動(dòng)器供能，其中所述針控制閥從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置，并且所述直接控制止回閥能夠從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置，由此有助于燃料噴射。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中以壓力恢復(fù)模式操作所述燃料系統(tǒng)的步驟還包括對(duì)所述第一電致動(dòng)器去能，并且將所述提升閥從所述第二位置運(yùn)動(dòng)到所述第一位置；以及對(duì)與所述針控制閥聯(lián)接的所述第二電致動(dòng)器去能，其中所述針控制閥從所述第二位置運(yùn)動(dòng)到所述第一位置，并且所述直接控制止回閥從所述第二位置運(yùn)動(dòng)到所述第一位置。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，噴射高壓燃料的步驟還包括如下步驟經(jīng)由作用在所述針止回閥的打開液壓表面上的所述噴嘴供應(yīng)通道內(nèi)的燃料壓力，使得所述直接控制針止回閥從使得噴嘴出口與噴嘴供應(yīng)通道阻斷的閉合位置運(yùn)動(dòng)到打開位置； 以及經(jīng)由作用在所述針止回閥的閉合液壓表面上的控制通道內(nèi)的燃料壓力，使得所述直接控制針止回閥從打開位置運(yùn)動(dòng)到閉合位置，所述控制通道內(nèi)的燃料壓力等于所述高壓。
7.一種燃料噴射器，包括噴射器主體，所述噴射器主體限定噴嘴供應(yīng)通道、與所述噴嘴供應(yīng)通道連接的噴嘴出口、控制通道、低壓空間、與所述噴嘴供應(yīng)通道連接的至少一個(gè)燃料入口、柱塞空腔、連接所述柱塞空腔與所述噴射器主體內(nèi)的所述噴嘴供應(yīng)通道的增壓通道、壓力恢復(fù)導(dǎo)管和至少一個(gè)排放裝置；直接控制針止回閥，所述直接控制針止回閥定位在所述噴射器主體內(nèi)并能夠在打開位置和阻斷所述噴嘴出口與所述噴嘴供應(yīng)通道的閉合位置之間運(yùn)動(dòng)，所述直接控制針止回閥具有暴露于所述噴嘴供應(yīng)通道內(nèi)的流體壓力的打開液壓表面和暴露于所述控制通道內(nèi)的流體壓力的閉合液壓表面；止回控制閥，所述止回控制閥能夠在阻斷所述控制通道與所述低壓空間的第一噴射控制位置和所述控制通道通向所述低壓空間的第二噴射控制位置之間運(yùn)動(dòng)；部分定位在所述噴射器主體內(nèi)的增壓器，所述增壓器包括挺桿和柱塞，所述柱塞能夠在第一柱塞位置和所述柱塞空腔內(nèi)的推進(jìn)柱塞位置之間運(yùn)動(dòng)；噴射壓力控制機(jī)構(gòu)，所述噴射壓力控制機(jī)構(gòu)具有第一壓力控制構(gòu)型和第二壓力控制構(gòu)型，在所述第一壓力控制構(gòu)型，所述噴射壓力控制機(jī)構(gòu)阻斷所述柱塞空腔與所述至少一個(gè)燃料入口，并且使得所述柱塞空腔與所述低壓空間流體連接，而在所述第二壓力控制構(gòu)型， 所述噴射壓力控制機(jī)構(gòu)使得所述柱塞空腔與所述至少一個(gè)燃料入口流體連接，并且阻斷所述柱塞空腔與所述低壓空間；以及壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)，所述壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)具有第一壓力恢復(fù)構(gòu)型和第二壓力恢復(fù)構(gòu)型，在所述第一壓力恢復(fù)構(gòu)型，所述壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)阻斷所述低壓空間與所述壓力恢復(fù)導(dǎo)管，并且使得所述低壓空間與排放導(dǎo)管流體連接，而在所述第二壓力恢復(fù)構(gòu)型，所述壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)使得所述低壓空間與所述壓力恢復(fù)導(dǎo)管流體連接，并且阻斷所述低壓空間與所述排放導(dǎo)管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的燃料噴射器，其中，所述噴射壓力控制機(jī)構(gòu)包括提升閥，并且所述噴射器主體限定第一座和第二座，并且其中所述第一壓力控制構(gòu)型包括所述提升閥接觸所述第一座的第一提升閥位置，并且所述第二壓力控制構(gòu)型包括所述提升閥接觸所述第二座的第二提升閥位置。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的燃料噴射器，還包括與所述提升閥聯(lián)接的第一電致動(dòng)器，以及與所述止回控制閥聯(lián)接的第二電致動(dòng)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的燃料噴射器，其中，所述噴射器主體限定第三座和第四座， 所述止回控制閥包括在第一控制閥位置接觸第三座并且在第二控制閥位置接觸所述第四座的第二提升閥。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料噴射器，其中，所述壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)包括壓力恢復(fù)閥， 并且所述噴射器主體限定第五座和第六座，其中所述壓力恢復(fù)閥還包括與所述柱塞空腔流體連通的閉合液壓表面，并且所述第一壓力恢復(fù)構(gòu)型包括位于所述第五座上的壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)，并且所述第二壓力恢復(fù)構(gòu)型包括接觸所述第六座的壓力釋放閥。
12.一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料系統(tǒng)，包括多個(gè)燃料噴射器，每個(gè)所述燃料噴射器包括噴射器主體，所述噴射器主體限定噴嘴供應(yīng)通道、與所述噴嘴供應(yīng)通道連接的噴嘴出口、低壓空間和排放裝置；多個(gè)機(jī)械致動(dòng)增壓器，每個(gè)所述機(jī)械致動(dòng)增壓器包括挺桿，并且部分定位在所述噴射器主體之一內(nèi)；共軌，所述共軌與每個(gè)所述燃料噴射器流體連接；以及每個(gè)所述燃料噴射器進(jìn)一步具有包括能夠在第一壓力控制位置和第二壓力控制位置之間運(yùn)動(dòng)的噴射壓力控制閥的噴射壓力控制機(jī)構(gòu)；其中在所述第一壓力控制位置，每個(gè)所述噴射壓力控制閥阻斷相應(yīng)的增壓器與所述共軌，并且使得所述增壓器與所述低壓空間流體連接，而在所述第二壓力控制位置，每個(gè)所述噴射壓力控制閥使得所述增壓器與所述共軌流體連接，并阻斷所述增壓器與所述低壓空間；以及每個(gè)所述燃料噴射器進(jìn)一步具有壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)，所述壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)包括能夠在第一壓力恢復(fù)位置和第二壓力恢復(fù)位置之間運(yùn)動(dòng)的壓力恢復(fù)閥； 其中在所述第一壓力恢復(fù)位置，每個(gè)壓力恢復(fù)閥阻斷相應(yīng)的增壓器與所述共軌，并使得所述增壓器與所述排放裝置流體連接，而在所述第二壓力恢復(fù)位置，每個(gè)所述壓力恢復(fù)閥使得所述增壓器與所述共軌流體連接，并阻斷所述增壓器與所述排放裝置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的燃料系統(tǒng)，其中，每個(gè)所述噴射壓力控制機(jī)構(gòu)包括電致動(dòng)器，并且每個(gè)所述噴射壓力控制閥包括與所述電致動(dòng)器聯(lián)接并能夠通過對(duì)所述電致動(dòng)器供能在第一壓力控制位置和第二壓力控制位置之間運(yùn)動(dòng)的提升閥，每個(gè)所述噴射器主體進(jìn)一步限定第一座和第二座，在所述第一壓力控制位置，所述提升閥接觸所述第一座，而在所述第二壓力控制位置，所述提升閥接觸所述第二座。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的燃料系統(tǒng)，其中每個(gè)所述燃料噴射器還包括直接控制針止回閥、第二電致動(dòng)器和止回控制閥，所述止回控制閥包括與所述第二電致動(dòng)器聯(lián)接并能夠通過對(duì)所述第二電致動(dòng)器供能在第一控制閥位置和第二控制閥位置之間運(yùn)動(dòng)的第二提升閥；以及每個(gè)噴射器主體進(jìn)一步限定第三座、第四座和控制通道，在所述第一控制閥位置，所述第二提升閥接觸所述第三座，并阻斷所述控制通道與所述低壓空間，而在所述第二閥位置， 所述第二提升閥接觸所述第四座，并使得所述控制通道與所述低壓空間流體連接。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的燃料系統(tǒng)，其中每個(gè)壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)包括朝著所述第一壓力恢復(fù)位置偏置相應(yīng)的壓力恢復(fù)閥的偏動(dòng)彈簧，并且每個(gè)壓力恢復(fù)閥進(jìn)一步包括與所述增壓器流體連通的閉合液壓表面，并且在所述第二控制閥位置，來自于每個(gè)增壓器的加壓流體作用在每個(gè)閉合液壓表面上，以使相應(yīng)的壓力恢復(fù)閥從其相應(yīng)的第一壓力恢復(fù)位置運(yùn)動(dòng)到其相應(yīng)的第二壓力恢復(fù)位置低壓空間；以及每個(gè)噴射器主體進(jìn)一步限定第五座、第六座、低壓排放裝置和壓力恢復(fù)導(dǎo)管，其中在所述第一壓力恢復(fù)位置，所述壓力恢復(fù)閥接觸所述第五座，建立所述柱塞空腔和低壓排放裝置之間的流體連通，并阻斷所述柱塞空腔和所述共軌之間經(jīng)由壓力恢復(fù)導(dǎo)管的流體連通， 并且在所述第二壓力恢復(fù)位置，所述壓力恢復(fù)閥位于所述第六座上，建立所述柱塞空腔和所述共軌之間經(jīng)由所述壓力恢復(fù)導(dǎo)管的流體連通，并且阻斷所述柱塞空腔和所述低壓排放裝置之間的流體連通。
全文摘要
本發(fā)明涉及共軌燃料系統(tǒng)的壓力恢復(fù)系統(tǒng)、燃料噴射器及其操作方法。每個(gè)燃料噴射器包括具有噴射壓力控制閥的噴射壓力控制機(jī)構(gòu)。在第一位置，每個(gè)噴射壓力控制閥阻斷相應(yīng)的增壓器與共軌，并使得增壓器與低壓空間流體連接，而在第二位置，使得增壓器與共軌流體連接，并阻斷增壓器與低壓空間。每個(gè)燃料噴射器還包括具有壓力恢復(fù)閥的壓力恢復(fù)機(jī)構(gòu)。在第一位置，每個(gè)壓力恢復(fù)閥阻斷相應(yīng)的增壓器與共軌并使得低壓空間與排放裝置流體連接，而在第二位置，使得低壓空間與共軌流體連接并阻斷低壓空間與排放裝置。經(jīng)由操作燃料系統(tǒng)噴射燃料可包括以低泄漏模式操作燃料系統(tǒng)，其中增壓器在高壓噴射之間移動(dòng)低壓燃料。
文檔編號(hào)F02M59/10GK102628416SQ20121002867
公開日2012年8月8日 申請(qǐng)日期2012年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月7日
發(fā)明者A·R·斯托克尼爾, D·R·科爾德倫 申請(qǐng)人:卡特彼勒公司