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)明涉及適用于控制進(jìn)入內(nèi)燃機(jī)的兩種不同燃料的輸送的燃料噴射器。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。
[0002]發(fā)明背景
[0003]用于重載和工業(yè)應(yīng)用的內(nèi)燃機(jī)通常以柴油為燃料。然而，使用天然氣作為柴油替代燃料越來越受到關(guān)注。天然氣相對(duì)充足且相對(duì)廉價(jià)，且主要是可以提供與柴油相似水平的功率，同時(shí)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(dòng)機(jī)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?yàn)樘烊粴饩哂斜炔裼透叩淖詣?dòng)點(diǎn)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(dòng)機(jī)的一類天然氣-驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)中，將天然氣和柴油都直接噴射到燃燒室中。由于發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋中的空間限制，每個(gè)氣缸都使用一個(gè)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合在噴射器內(nèi)保持兩種燃料分開，并在適當(dāng)時(shí)間獨(dú)立輸送各燃料。
[0006]—種此類“雙燃料”噴射器在國際專利申請(qǐng)公開第W0 00/15956號(hào)中描述。在此實(shí)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與各閥門底座嚙合，以控制燃料分別流經(jīng)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)閥針和外閥針通過兩個(gè)電磁控制閥獨(dú)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?？刂魄皇医邮障鄳?yīng)針的上端，因此改變每個(gè)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。氣體燃料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)的力。當(dāng)控制腔室中控制流體的壓力相對(duì)較高時(shí)，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(duì)較低時(shí)，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(gè)控制腔室在相對(duì)高的壓力下連接到控制液體源。每個(gè)控制閥可操連接各控制腔室到控制液體的低壓排放口。以此方式，每個(gè)控制閥的打開引起相應(yīng)控制腔室中控制流體壓力的減小，從而導(dǎo)致相應(yīng)閥針的打開。
[0009]閥針通常容納于噴射器的噴嘴主體中，其中燃料出口設(shè)置在噴嘴主體的尖端。噴嘴主體通過鎖緊螺母附接到噴嘴座或噴射器主體。在使用中，噴射器安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋的鏜孔中。噴射器延伸穿過該孔，使得噴嘴主體的尖端伸入到各燃燒室中。氣缸蓋鏜孔的最大直徑，并且因此鎖緊螺母的最大直徑，和噴射器的噴嘴主體與噴射器主體受限于氣缸蓋中有限的可用空間。
[0010]在雙燃料噴射器的設(shè)計(jì)中，受限的噴嘴主體的最大直徑可以是特別限制的。噴嘴主體必須容納供給通路以輸送兩種燃料到尖端區(qū)域用于噴射，并且還可容納維修通路以與控制腔室中的一個(gè)或兩個(gè)連接。相應(yīng)地，可期望盡量增大在噴嘴主體內(nèi)的可用空間量。
[0011]噴嘴主體通常限定用于外閥針的嵌坐區(qū)域和導(dǎo)針器區(qū)域兩者。為減輕由于外閥針的閉合影響對(duì)嵌坐區(qū)域造成的磨損或其他損害，噴嘴主體通常由高強(qiáng)度鋼制成，諸如工具鋼。工具鋼相對(duì)昂貴并且難加工，這是的噴嘴主體的部件成本相對(duì)高。因此可期望降低噴嘴主體的成本。
發(fā)明概要
[0012]在這種背景下，根據(jù)第一方面，本發(fā)明在于用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器，其包括。基本管狀的外閥針、可滑動(dòng)接收在外閥針中的內(nèi)閥針，和噴嘴主體總成，噴嘴主體包括尖端部分與導(dǎo)針器部分。尖端部分限定用于外閥針的嵌坐區(qū)域，并且導(dǎo)針器部分包括用于可滑動(dòng)接收外閥針的引導(dǎo)孔。
[0013]有利地，由于噴嘴主體有兩部分形成，所以可選擇不同的材料以改善可制造性、降低成本并且優(yōu)化性能。因此，優(yōu)選地，尖端部分和導(dǎo)針器部分由不同的材料制成。例如，尖端部分可由具有優(yōu)良耐磨性和非常好的機(jī)械加工性的高級(jí)鋼制成。導(dǎo)針器部分可由低級(jí)鋼制成。可選地或另外地，尖端部分和導(dǎo)針器部分可由已經(jīng)經(jīng)受不同熱處理的材料制成。
[0014]噴射器的噴嘴尖端的設(shè)計(jì)通常經(jīng)調(diào)整以適合特定應(yīng)用。具體地，可選擇在噴嘴尖端中的燃料出口孔的數(shù)目、位置、角度和形狀以優(yōu)化用于特定燃燒室設(shè)計(jì)的噴射器的性能。在本發(fā)明中，僅需要設(shè)計(jì)噴嘴主體總成的尖端部分以適合特定應(yīng)用。在多個(gè)應(yīng)用之間，噴嘴主體總成的導(dǎo)針器部分和噴射器的其余部件可具有共同的設(shè)計(jì)。因此，本發(fā)明提供可以最低成本針對(duì)不同應(yīng)用進(jìn)行容易調(diào)整的噴射器設(shè)計(jì)。導(dǎo)針器部分可具有比尖端部分更大的外徑。導(dǎo)針器部分可包括用于接收尖端部分端部的凹部。該凹部可在導(dǎo)針器部分的端面中形成。
[0015]噴射器可包括經(jīng)布置將尖端部分夾緊到導(dǎo)針器部分的鎖緊螺母。在一個(gè)實(shí)施方案中，尖端部分包括肩部，并且鎖緊螺母經(jīng)布置與肩部嚙合以將尖端部分夾緊到導(dǎo)針器部分。優(yōu)選地，肩部在嵌坐區(qū)域?qū)γ嬖O(shè)置在尖端部分的末端/這樣，導(dǎo)針器部分就無需包括用于與鎖緊螺母嚙合的肩部，使得沿著鎖緊螺母長度的鎖緊螺母直徑可盡量增大，從而在鎖緊螺母內(nèi)創(chuàng)建更多的空間用于燃料通路等。
[0016]內(nèi)閥針和外閥針可沿著共同的噴射器軸線布置。導(dǎo)針器部分可包括平行于噴射器軸線延伸的一個(gè)或多個(gè)燃料供給通路。
[0017]噴射器可包括偏置裝置，以將外閥針偏置到與尖端部分限定的嵌坐區(qū)域嚙合。優(yōu)選地，偏置裝置至少部分被容納于噴嘴主體總成中。例如，導(dǎo)針器部分可包括用于接收偏置裝置的彈簧腔?？蛇x地或另外地，偏置裝置可至少部分容納于尖端部分中。噴嘴主體總成的兩部分構(gòu)造使用于外閥針的偏置裝置在噴射器的裝配期間能夠插入噴嘴主體總成。
[0018]在一個(gè)實(shí)施方案中，偏置裝置包括圍繞外閥針設(shè)置的彈簧。外閥針可包括用于彈簧的彈簧座，例如以壓配到外閥針的襯圈的形式。
[0019]噴射器可進(jìn)一步包括密封裝置，以防止在外閥針與引導(dǎo)孔之間的燃料泄露。例如，密封裝置可包括為圍繞外閥針設(shè)置的環(huán)形密封。密封裝置優(yōu)選地設(shè)置在引導(dǎo)孔的末端或臨近引導(dǎo)孔的末端。
[0020]當(dāng)燃料噴射器還包括用于外閥針的偏置裝置時(shí)，偏置可經(jīng)布置保持密封裝置。例如，偏置裝置可抵靠導(dǎo)針器部分的表面偏置密封裝置。
[0021]燃料噴射器優(yōu)選地為雙燃料噴射器。相應(yīng)地，外閥針可經(jīng)布置控制來自燃料噴射器的第一燃料的噴射，而內(nèi)閥針可經(jīng)布置控制來自燃料噴射器的第二燃料的噴射。優(yōu)選地，第一燃料為氣體燃料，諸如天然氣，而第二燃料為液體燃料，諸如柴油。
[0022]燃料噴射器可包括與外閥針關(guān)聯(lián)的第一控制腔室，和與內(nèi)閥針關(guān)聯(lián)的第二控制腔室。外閥針和內(nèi)閥針的運(yùn)動(dòng)可通過分別改變第一控制腔室和第二控制腔室中的燃料壓力進(jìn)行控制。
[0023]附圖簡(jiǎn)述
[0024]現(xiàn)在將關(guān)于附圖僅以示例的方式描述本發(fā)明，其中相同的參考編號(hào)用于相同的特征，并且其中:
[0025]圖1 (a)和圖1 (b)為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)燃料噴射器一部分的剖視圖；
[0026]圖2(a)和圖2(b)為根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的燃料噴射器一部分的剖視圖；
[0027]圖3 (a)為圖2 (a)和圖2 (b)的燃料噴射器的噴嘴主體的側(cè)視圖；以及
[0028]圖3 (b)為圖2 (a)和圖2 (b)的燃料噴射器的噴嘴主體的透視圖。
[0029]發(fā)明實(shí)施方案的詳述
[0030]圖1 (a)和圖1 (b)示出根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方案的燃料噴射器10的噴嘴區(qū)域。噴射器10為細(xì)長的以限定噴射器軸線A。圖1 (a)為在包含噴射器軸線A的第一平面上所取的剖視圖，而圖1(b)為在也包含噴射器軸線A并且垂直于第一平面的第二平面上所取的剖視圖。
[0031]噴射器10包括噴嘴主體總成12、噴射器主體14和鎖緊螺母16。圖1 (a)和圖1 (b)僅示出了噴射器主體14和鎖緊螺母16的下端。
[0032]噴嘴主體總成12包括導(dǎo)針器部分18和尖端部分20。導(dǎo)針器部分18包括上部的相對(duì)較大直徑的圓柱形區(qū)域18a和下部的較小直徑的圓柱形區(qū)域18b。上部區(qū)域18a和下部區(qū)域18b被截頭圓錐形區(qū)域18c分離。尖端部分20基本為管狀，并且包括上端區(qū)域20a和在上端區(qū)域20a對(duì)面的尖端區(qū)域20b。與尖端部分20的其余部分相比，上端區(qū)域20a具有增加的直徑，以便在尖端部分20的上端限定肩部20c。導(dǎo)針器部分18的下部區(qū)域18a的下端面包括部分接收尖端部分20的上端區(qū)域20a的凹部18d。
[0033]鎖緊螺母1