[發明專利]燃料噴射系統

有效

• 申請號: 200680053795.6
• 申請日: 2006-03-10
• 公開（公告）號: CN101400885A
• 公開（公告）日: 2009-04-01
• 發明（設計）人: 塞爾吉·尤達諾夫
• 申請（專利權）人: 沃爾沃拉斯特瓦格納公司
• 主分類號: F02M45/08
• 分類號: F02M45/08;F02M47/06;F02M61/10
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 安 翔;林月俊

技術領域

本發明涉及用于內燃發動機的燃料噴射系統，所述燃料噴射系統 用于提供通過單個噴嘴的包括第一階段和第二階段的噴射過程，所述 單個噴嘴通過其入口端口連接至可變燃料壓力源，所述噴嘴包括用于 執行噴射第一階段的針閥和用于執行噴射第二階段的提升閥。

背景技術

本發明涉及內燃發動機的燃料噴射系統，特別地，涉及用于直接 地噴射燃料至壓燃發動機的燃燒缸內的系統。

根據大多數預測，對于運輸、建筑及其他機械，在可預見的將來， 壓燃發動機或柴油發動機將仍然是主要的機械動力源。然而，原油的 減少的儲備和上升的價格，促使人們致力于尋找適合于柴油發動機的 替代燃料，目前，事實上，石油仍然是用于柴油發動機的僅有的燃料 源。同時考慮環境特性和對柴油機高效運行的適應性，一種特別有前 景的燃料是二甲醚，或DME。盡管DME的化學和熱力學特性明顯不 同于傳統的柴油的化學和熱力學特性，但是，其同樣要求使燃料噴射 系統最佳化，以確保燃料噴射系統以及整個發動機的高效運行。

在DME和傳統的柴油之間，最重要的差異是前者顯著的低卡值和 低密度以及后者更大的粉塵傾向。DME的低卡值和低密度組合在一起， 使得與柴油相比需要噴射幾乎兩倍的燃料體積量以獲得相同的發動機 功率。由于其較差的潤滑性、較低的粘度以及更大的可壓縮性導致的 生成高DME噴射壓力的困難使得必須利用具有極大流通區域的噴嘴來 實現高的流速和噴射量。這對于傳統的柴油機噴嘴結構來說帶來一定 的困難，該傳統的柴油機噴嘴結構特征在于針閥控制到噴孔的流量， 所述困難源于需要太大的孔口數量以及直徑。另一方面，DME的較低 粉塵的傾向具有優點，其能夠利用其他類型的噴嘴，在其他類型的噴 嘴中易于獲得大流量，但是由于那種情況下的不可接受的高粉塵排放， 其他類型的噴嘴不能用于當前的柴油燃料發動機中。

一個這樣類型的噴嘴是提升閥噴嘴，其提升頭克服復位彈簧的作 用力和發動機的燃燒室內的背壓向外開啟。很久以前就已經停止在柴 油發動機工業中使用此類噴嘴，盡管后來進行過許多嘗試以獲得通過 相對簡單的結構或者其適于兩階段運行的適應性實現的概念，迄今為 止此類噴嘴還尚未達到商業應用的程度。US專利6513487B1中公開了 最近開發出的一個實例。在其結構中，提升閥噴嘴的并不十分適合于 柴油機的燃燒性質——大流通區域的極快速開啟同時燃料以空心錐體 方式噴射——試圖通過圓筒形的提升閥引導裝置的使用而被消除，所 述引導裝置自始至終向下延伸至提升頭的主錐形座，以致噴嘴本體引 導表面的底緣提供用于噴孔的類似卷筒的區域控制，所述噴孔在提升 閥座附近形成在提升閥引導裝置內。這種解決方案允許采用軸向細長 形的噴孔和/或數排具有不同尺寸/方向的孔，用于對初始燃燒速率等的 控制，如在所述文獻中所公開。由于燃料的低粉塵品質，在DME上的 運行可以接受此結構的問題：燃料噴濺以及在外噴嘴表面上形成燃料 膜，但是，必須相對緊密地匹配以用于有效噴孔邊緣控制的引導裝置 暴露于發動機燃燒氣體的熱的和污染的環境能夠嚴重破壞功能的可靠 性。因此，具有鄰近于提升閥座的收縮桿部分的提升閥的更加傳統的 結構在可靠性方面具有更好的前景。

如研究和經驗所表明，根據NOx-粉塵-BSFC的平衡，DME柴油 燃燒過程可以受益于在燃料噴射開始時噴射速率的精密控制。在某些 條件下即使引燃噴射也可能是有益的。然而，由于上述原因，噴嘴的 最大流通區域必須很大，由于這個事實，實現上面的要求可能是復雜 的，并且在提升閥噴嘴的情況下肯定是困難的，當噴射開始時該提升 閥噴嘴通常傾向于迅速開啟大面積。本發明通過提供精確控制提升閥 型噴嘴中的引燃噴射以及初始噴射速率的簡單且有效的裝置解決此困 難。

EP0980475B1中描述了現有技術中的類似的噴射器系統。該系統 被設計用于同時利用兩種燃料運行，其中一種燃料是用于點燃另一種 燃料的引燃燃料，主燃料比如天然氣。因此，噴射器是具有多個輸入/ 輸出端口的復雜的裝置，并且由于用于降低致動流體的壓力的單獨的 閥，所以噴射器額外地復雜，所述致動流體用于開啟噴嘴等。

發明內容