[發明專利]用于燃料噴射器和使用該燃料噴射器的燃料系統的冷卻特征結構

有效

• 申請號: 200980139657.3
• 申請日: 2009-09-30
• 公開（公告）號: CN102177332A
• 公開（公告）日: 2011-09-07
• 發明（設計）人: D·常
• 申請（專利權）人: 卡特彼勒公司
• 主分類號: F02M53/04
• 分類號: F02M53/04;F02M61/16;F02M61/04;F02M51/06
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 吳鵬;馬江立

技術領域

本發明總的涉及燃料噴射器，尤其是具有冷卻特征結構的燃料噴射器。

背景技術

共軌燃料系統是用于改善柴油發動機的排放和性能的幾種柴油發動機燃料系統之一。共軌燃料系統包括共軌，所述共軌供應燃料至多個燃料噴射器。這些燃料噴射器中的至少一部分保持在軌道壓力，而燃料噴射器中的另一部分保持在低壓力。燃料噴射器的不同部分之間的壓差可產生潛在的泄漏通路。

泄漏通路允許燃料從高壓區域行進到低壓區域。在這些較高燃料壓力處發生的任何燃料泄漏往往在泄漏通路附近產生熱量，且該熱量會傳遞至噴射器部件。

除了在燃料噴射器內增加壓力之外，柴油發動機廠商已采用在任何特定的燃燒階段期間，向燃燒室內進行燃料的多次噴射，以滿足日益苛刻的排放法規。在多數情況下，多次噴射是通過給致動器(即電磁、壓電致動器，等)通電來實現的，該致動器在每個燃燒周期內多次控制一個閥的運動。為了完成這些多次致動活動，需要更多的電能。然而，供應給致動器的電能的增加常常導致所產生的熱能增加。在采用電磁線圈時這一問題尤為突出，電磁線圈往往在某些溫度下易受不確定或退化行為的影響，若燃料噴射器未充分冷卻，所述溫度可很容易達到。

在早先的技術中已知外部冷卻液可用于冷卻過熱的發動機部件。美國專利第4,553,059號(稱為’059專利)為壓電致動器的冷卻提供了見解，所述壓電致動器在壓電構件的溫度變得高于居里點時可能會退化。在’059專利中，壓電構件在噴射活動期間，通過對壓電構件的重復通電而經歷了溫度的升高。’059專利教導了利用外部冷卻液，通過允許液體繞致動器流動來冷卻壓電致動器。

本發明的目的在于克服以上提出的一個或多個問題。

發明內容

一方面，燃料噴射器包括噴射器主體、共軌入口、冷卻入口和燃料排放口，所述噴射器主體限定噴嘴出口。泄漏通路將共軌入口流體連接至燃料排放口。冷卻通路將冷卻入口流體連接至燃料排放口。

另一方面，共軌燃料系統包括多個燃料噴射器。所述多個燃料噴射器的每一個包括共軌入口和冷卻入口。共軌流體連接至共軌入口。冷卻管線流體連接至冷卻入口。共軌燃料系統還包括燃料箱，該燃料箱用于將燃料供應至共軌和冷卻管線。

再一方面，一種操作燃料系統的方法包括在第一噴射活動和第二噴射活動期間使相對較少量的燃料通過燃料噴射器的噴嘴出口的步驟。該方法還包括在第一噴射活動和第二噴射活動之間使相對較大量的燃料通過燃料噴射器的排放口的步驟。該方法還包括在第一噴射活動和第二噴射活動之間使泄漏燃料通過燃料排放口。

附圖說明

圖1是本發明所述的燃料噴射器的正剖視圖。

圖2是圖1所示燃料噴射器的控制閥的放大的正剖視圖

圖3是燃料系統的示意圖，該燃料系統具備多個圖1所示的燃料噴射器。

具體實施方式

本發明涉及一種用在燃料噴射器和燃料系統內的冷卻特征結構。共軌燃料噴射器包括保持在高壓下的部分和保持在低壓下的其它部分。高壓和低壓部分之間的壓差允許燃料從高壓區域泄漏至低壓區域。在這些較高燃料壓力處發生的燃料的任何泄漏往往產生熱量，且該熱量會傳遞至噴射器部件。當燃料噴射器內壓力持續增加超過170MPa，不久之后超過200MPa時，產生大量更多熱量，該熱量會反過來影響燃料噴射器及其部件的性能。本發明討論一種冷卻特征結構，該冷卻特征結構可用在各種產熱過多和/或排熱不足的燃料噴射器和燃料系統中。

參照附圖，圖1示出燃料噴射器100，該燃料噴射器100包括噴射器主體11，共軌入口14，冷卻入口16和燃料排放口18，所述噴射器主體11限定噴嘴出口62。噴射器主體11還包括噴嘴組件60，控制閥組件40和電磁組件20，該電磁組件20包括銜鐵組件/電樞組件21和電磁線圈25。

在本發明中，噴嘴組件60包括噴嘴室66，針閥控制室72和被直接控制的噴嘴閥64，該噴嘴閥64受噴嘴彈簧73偏壓。噴嘴閥64可在關閉噴嘴出口62的第一位置和開啟噴嘴出口62的第二位置之間移動。噴嘴閥64包括開式液壓表面68，該開式液壓表面68受到噴嘴室66內的燃料壓力。噴嘴室66可經由軌道供應通道35接收通過共軌入口14進入的高壓燃料。在本發明中，高壓燃料來自共軌，因而噴嘴室66內的壓力保持在軌道壓力。噴嘴閥64也具有閉式液壓表面70，該閉式液壓表面70受到針閥控制室72內的燃料壓力。