燃料噴射系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種燃料噴射系統(tǒng)包括用于每個(gè)氣缸的兩個(gè)噴射閥(4,5)、切換閥(12)和控制閥(19)。切換閥(12)具有：第一位置，在該第一位置，控制閥(19)和第一燃料噴射閥(4)之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而控制閥(19)和第二燃料噴射閥(5)之間的流動(dòng)連通關(guān)閉；和第二位置，在該第二位置，控制閥(19)和第二燃料噴射閥(5)之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而控制閥(19)和第一燃料噴射閥(4)之間的流動(dòng)連通關(guān)閉。控制閥(19)具有：第一位置，在該第一位置，儲(chǔ)壓器(6)和切換閥(12)之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而排放線路(20)和切換閥(12)之間的流動(dòng)連通關(guān)閉；和第二位置，在該第二位置，排放線路(20)和切換閥(12)之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而儲(chǔ)壓器(6)和切換閥(12)之間的流動(dòng)連通關(guān)閉。
【專利說(shuō)明】燃料噴射系統(tǒng)
[0001]本發(fā)明涉及一種用于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)。
[0002]在諸如在輪船或發(fā)電廠中使用的那些大型往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)中，常見(jiàn)問(wèn)題是在低負(fù)荷下形成煙霧。發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射器必須能夠?qū)⑤斔鸵宰畲筘?fù)荷操作所需要的燃料量。由于大型內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)需要以最大功率或接近最大功率可靠且有效地運(yùn)轉(zhuǎn)，因此噴射器對(duì)于高負(fù)荷來(lái)說(shuō)通常是最優(yōu)的。這可能意味著，在低負(fù)荷時(shí)，噴射器并沒(méi)有最佳地工作，因而形成了煙霧。如果提高低負(fù)荷時(shí)噴射器的性能，則這通常將導(dǎo)致高負(fù)荷時(shí)燃料消耗較高。
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種用于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的改進(jìn)的燃料噴射系統(tǒng)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明，該目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的燃料噴射系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)包括高壓燃料泵和用于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸的燃料噴射單元。所述燃料噴射單元包括:用于將燃料噴射到所述氣缸中的第一燃料噴射閥和第二燃料噴射閥；用于從所述高壓燃料泵接收燃料的儲(chǔ)壓器；以及排放線路。所述燃料噴射單元設(shè)置有切換閥和控制閥，所述切換閥和所述控制閥彼此以流動(dòng)連通的方式布置。所述切換閥具有:第一位置，在該第一位置，所述控制閥和所述第一燃料噴射閥之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而所述控制閥和所述第二燃料噴射閥之間的流動(dòng)連通關(guān)閉；和第二位置，在該第二位置，所述控制閥和所述第二燃料噴射閥之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而所述控制閥和所述第一燃料噴射閥之間的流動(dòng)連通關(guān)閉。所述控制閥具有:第一位置，在該第一位置，所述儲(chǔ)壓器和所述切換閥之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而所述排放線路和所述切換閥之間的流動(dòng)連通關(guān)閉；和第二位置，在該第二位置，所述排放線路和所述切換閥之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而所述儲(chǔ)壓器和所述切換閥之間的流動(dòng)連通關(guān)閉。
[0005]通過(guò)根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)，可以針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的不同操作狀況來(lái)選擇合適的燃料噴射嘴。結(jié)果，能夠降低發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗，并且同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)較低的NOx、CO和碳?xì)浠衔锱欧藕洼^低的煙氣形成。另外，根據(jù)本發(fā)明的燃料噴射系統(tǒng)提供了更寬的靈活性來(lái)在發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)操作范圍內(nèi)控制噴射時(shí)刻。通過(guò)快速靈活地控制噴射時(shí)刻，能夠在對(duì)噴射系統(tǒng)設(shè)計(jì)、發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)控制和成本帶來(lái)非常低的影響的情況下實(shí)現(xiàn)精確的燃料噴射速率整形和低排放水平及低燃料消耗要求。
[0006]在下文中，將參照附圖以示例方式描述本發(fā)明，其中:
[0007]圖1示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施方式的燃料噴射系統(tǒng)；以及
[0008]圖2示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式的燃料噴射系統(tǒng)。
[0009]圖1公開(kāi)了用于具有若干氣缸2的往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)I。該往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)可以是大型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。大型往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)在這里是指在輪船或發(fā)電廠中能夠例如用作主發(fā)動(dòng)機(jī)和輔助發(fā)動(dòng)機(jī)以產(chǎn)生和/或電力的這種發(fā)動(dòng)機(jī)。發(fā)動(dòng)機(jī)可以只通過(guò)液體燃料(例如重燃料油或柴油)工作。另選地，該發(fā)動(dòng)機(jī)也可以被稱為還能夠通過(guò)氣體燃料(諸如天然氣)工作的雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)氣體工作時(shí)，利用少量液體燃料作為引燃燃料。氣體在引燃燃料之后噴射到發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸中并借助由引燃燃料噴射產(chǎn)生的火焰而被點(diǎn)燃。
[0010]該燃料噴射系統(tǒng)I包括諸如燃料箱7之類的燃料源、低壓燃料泵8和高壓燃料泵
9。燃料噴射系統(tǒng)I還包括用于每個(gè)氣缸2的分開(kāi)的燃料噴射單元3。燃料噴射單元3包括用于將燃料噴射到氣缸2中的第一燃料噴射閥4和第二燃料噴射閥5。第一燃料噴射閥4的燃料噴射能力大于第二燃料噴射閥5的燃料噴射能力。第一燃料噴射閥4因而可以用來(lái)噴射大的燃料量，而第二燃料噴射閥5可以用來(lái)噴射較小的燃料量。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷在預(yù)定負(fù)荷水平以上時(shí)，例如在最大負(fù)荷的30%以上時(shí)，可以使用第一燃料噴射閥4，而對(duì)于較低的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷，則可以使用第二燃料噴射閥5。另外，可以使用不同的燃料噴射閥4、5進(jìn)行預(yù)噴射、主噴射和后噴射。例如，第二燃料噴射閥5可以用來(lái)預(yù)噴射和/或后噴射，第二燃料噴射閥4可以用來(lái)主噴射。在雙燃料發(fā)動(dòng)機(jī)中，第一燃料噴射閥4可以用來(lái)進(jìn)行液體引燃燃料的噴射。燃料噴射單元3能夠被安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)。
[0011]燃料噴射單元3包括用于從高壓泵9接收燃料的儲(chǔ)壓器6。儲(chǔ)壓器6還存儲(chǔ)被高壓泵9加壓的燃料。另外，儲(chǔ)壓器6對(duì)燃料噴射系統(tǒng)I中的燃料壓力脈動(dòng)進(jìn)行緩沖。儲(chǔ)壓器6可以安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋內(nèi)。高壓泵9通過(guò)高壓管路11連接至燃料噴射單元3的儲(chǔ)壓器6。
[0012]燃料噴射單元3包括從儲(chǔ)壓器6向燃料噴射閥4、5延伸的燃料線路10。燃料噴射系統(tǒng)I還包括與燃料箱7流動(dòng)連通的排放線路20。排放線路20和燃料箱7中的燃料壓力低于儲(chǔ)壓器6中的燃料壓力。
[0013]第一燃料噴射閥4包括用于存儲(chǔ)噴射前的燃料的第一燃料腔室13、第一噴射嘴14和用于打開(kāi)和關(guān)閉第一燃料腔室13和第一噴射嘴14之間的流動(dòng)連通的第一噴射器針16。第一燃料噴射閥4還設(shè)置有第一饋送線路17，通過(guò)該第一饋送線路17能夠?qū)⑷剂橡佀偷降谝蝗剂锨皇?3中。第一燃料噴射閥4包括第一彈簧18，該第一彈簧18朝向關(guān)閉位置推動(dòng)第一噴射器針16。由第一燃料腔室13中的燃料壓力引起的力將第一噴射器針16朝向打開(kāi)位置推動(dòng)。
[0014]相應(yīng)地，第二燃料噴射閥5包括用于存儲(chǔ)噴射前的燃料的第二燃料腔室13’、第二噴射嘴14’和用于打開(kāi)和關(guān)閉第二燃料腔室13’和第二噴射噴嘴14’之間的流動(dòng)連通的第二噴射器針16’。第二燃料噴射閥5設(shè)置有第二饋送線路17’，通過(guò)該第二饋送線路17’能夠?qū)⑷剂橡佀偷降诙剂锨皇?3’中。第二燃料噴射閥5包括第二彈簧18’，該第二彈簧18’朝向關(guān)閉位置推動(dòng)第二噴射器針16’。由第二燃料腔室13’中的燃料壓力引起的力將第二噴射器針16’朝向打開(kāi)位置推。
[0015]為了選擇通過(guò)燃料噴射閥4、5中的哪個(gè)噴射閥將燃料噴射到氣缸2內(nèi)，燃料噴射單元3設(shè)置有切換閥12。為了調(diào)節(jié)燃料噴射時(shí)刻和/或持續(xù)時(shí)間，燃料噴射單元3設(shè)置有與切換閥12流動(dòng)連通的控制閥19。切換閥12和控制閥19被安裝成使得從儲(chǔ)壓器6排出的燃料首先流過(guò)切換閥12并且之后流過(guò)控制閥19。
[0016]切換閥12具有第一位置，在該第一位置，控制閥19和第一噴射閥4之間的流動(dòng)連通是打開(kāi)的，而控制閥19和第二噴射閥5之間的流動(dòng)連通是關(guān)閉的。另外，切換閥12具有第二位置，在該第二位置，控制閥19和第二噴射閥5之間的流動(dòng)連通是打開(kāi)的，而控制閥19和第一噴射閥4之間的流動(dòng)連通是關(guān)閉的。在圖中，切換閥12被示出為位于其第二位置。
[0017]控制閥19具有第一位置，在該第一位置，儲(chǔ)壓器6和切換閥12之間的流動(dòng)連通是打開(kāi)的，而排放線路20和切換閥12之間的流動(dòng)連通是關(guān)閉的。另外，控制閥19具有第二位置，在該第二位置，排放線路20和切換閥12之間的流動(dòng)連通是打開(kāi)的，而儲(chǔ)壓器6和切換閥12之間的流動(dòng)連通是關(guān)閉的。在圖中，控制閥12被示出為位于其第二位置。[0018]為了選擇閥位置，切換閥12和控制閥19均設(shè)置有致動(dòng)器。在該圖的實(shí)施方式中，所述致動(dòng)器是機(jī)電致動(dòng)器。然而，也可以使用其他類型的致動(dòng)器，例如機(jī)械致動(dòng)器或液壓致動(dòng)器。
[0019]切換閥12是具有三個(gè)端口和兩個(gè)位置的二位三通閥。切換閥12的第一端口與第一燃料噴射閥4流動(dòng)連通，第二端口與第二燃料噴射閥5流動(dòng)連通，第三端口與控制閥19 (控制閥19的第三端口 )流動(dòng)連通。
[0020]控制閥19也是具有三個(gè)端口和兩個(gè)位置的二位三通閥?？刂崎y19的第一端口與排放線路20流動(dòng)連通，第二端口與儲(chǔ)壓器6流動(dòng)連通，而第三端口與切換閥12(切換閥12的第三端口)流動(dòng)連通。
[0021]當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，燃料通過(guò)低壓泵8從燃料箱7泵送到高壓泵9中。高壓泵9將燃料壓力提升到可以獲得足夠噴射壓力的水平。從高壓泵9，燃料通過(guò)高壓管路11流到每個(gè)燃料噴射單元3的儲(chǔ)壓器6中。
[0022]為了啟動(dòng)燃料噴射，控制閥109移動(dòng)到第一位置，在該第一位置，控制閥I將儲(chǔ)壓器6和切換閥12之間的流動(dòng)連通打開(kāi)。根據(jù)切換閥12的位置，燃料可以通過(guò)切換閥12流動(dòng)到第一噴射閥4中或第二噴射閥5中。
[0023]在切換閥12的第一位置，允許燃料流經(jīng)由切換閥12和第一饋送線路17進(jìn)入第一燃料腔室13中。第一燃料腔室13中的燃料壓力增加，并且當(dāng)?shù)谝蝗剂锨皇?3中的壓力足夠高時(shí)，由燃料壓力造成的力克服第一彈簧18的力將第一噴射器針16朝向打開(kāi)位置推動(dòng)。第一噴射器針16被從其支座上抬起，并且燃料通過(guò)第一噴射嘴14噴射到氣缸2中。
[0024]在切換閥12的第二位置，允許燃料流經(jīng)由切換閥12和第二饋送線路17’進(jìn)入第二燃料腔室13’中。第二燃料腔室13’內(nèi)的燃料壓力增加，當(dāng)?shù)诙剂锨皇?3’中的壓力足夠高時(shí)，由燃料壓力造成的力克服第二彈簧18’的力將第二噴射器針16’朝向打開(kāi)位置推動(dòng)。第二噴射器針16’被從其支座上抬起，并且燃料通過(guò)第二噴射嘴14’噴射到氣缸2中。
[0025]為了終止來(lái)自第一噴射閥4的燃料噴射，而將控制閥19移動(dòng)到第二位置。第一噴射閥4(第一燃料腔室13)和排放線路20之間的流動(dòng)連通被打開(kāi)。因此，第一燃料腔室13中的燃料壓力降低，并且第一彈簧18的彈簧力將第一噴射器針16推向其關(guān)閉位置。相應(yīng)地，如果切換閥12位于第二位置并且控制閥19移動(dòng)到第二位置，則第二燃料腔室13’和排放線路20之間的流動(dòng)連通被打開(kāi)。因而，第二燃料腔室13’中的燃料壓力降低，并且第二彈簧18’的彈簧力將第二噴射器針16’推向其關(guān)閉位置。燃料噴射系統(tǒng)I進(jìn)一步包括控制單元21，該控制單元21被構(gòu)造成如上所述那樣操作切換閥12和控制閥19。
[0026]圖2公開(kāi)了燃料噴射系統(tǒng)1，其中切換閥12是具有三個(gè)端口和三個(gè)位置的三位三通閥。切換閥12的第一位置和第二位置對(duì)應(yīng)于圖1中所示的切換閥的第一位置和第二位置。另外，切換閥12具有第三位置，在該第三位置，控制閥19和兩個(gè)燃料噴射閥5、4之間的流動(dòng)連通是打開(kāi)的。在圖2中，切換閥12被示出為位于其第三位置。
[0027]在切換閥12的第三位置(以及控制閥19的第一位置)，允許燃料流經(jīng)由切換閥12和兩個(gè)饋送線路17和17’進(jìn)入兩個(gè)燃料腔室13和13’中。兩個(gè)燃料腔室13和13’中的燃料壓力增加，并且當(dāng)燃料腔室13和13’中的壓力足夠高時(shí)，由燃料壓力造成的力克服彈簧18和18’的力將兩個(gè)噴射器針16和16’朝向打開(kāi)位置推動(dòng)。兩個(gè)噴射器針16和16’均被從其支座抬起，并且燃料通過(guò)兩個(gè)噴射嘴14和14’噴射到氣缸2中。
[0028]為了終止來(lái)自于第一燃料噴射閥4和第二燃料噴射閥5的燃料噴射，而將控制閥19移動(dòng)到第二位置。從第一燃料噴射閥4(第一燃料腔室13)到排放線路20以及從第二燃料噴射閥5 (第二燃料腔室13’)到排放線路20的流動(dòng)流通被打開(kāi)。因而，第一燃料腔室13和第二燃料腔室13’中的燃料壓力降低，并且第一彈簧18和第二彈簧18’的彈簧力將第一噴射器針16和第二噴射器針16’推向關(guān)閉位置。在其他方面中，圖2的燃料噴射系統(tǒng)類似于圖1的燃料噴射系統(tǒng)。
[0029]第三位置可以偶爾使用，以防止噴射器針16、16’被粘住。例如，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在高負(fù)荷下長(zhǎng)時(shí)期操作時(shí)，可以將切換閥12切換到第三位置較短時(shí)間段，以允許也通過(guò)第二燃料噴射閥5進(jìn)行燃料噴射。這種沖洗可以根據(jù)預(yù)定時(shí)間表來(lái)進(jìn)行。另外，切換閥12的第三位置可以在高的發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷下使用，以允許通過(guò)兩個(gè)燃料噴射閥4、5共同進(jìn)行燃料噴射。
【權(quán)利要求】
1.一種用于往復(fù)式發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料噴射系統(tǒng)(I)，該燃料噴射系統(tǒng)(I)包括: -高壓燃料泵(9)； -用于所述發(fā)動(dòng)機(jī)的每個(gè)氣缸(2)的燃料噴射單元(3)，所述燃料噴射單元(3)包括用于將燃料噴射到所述氣缸(2)中的第一燃料噴射閥(4)和第二燃料噴射閥(5)以及用于從所述高壓燃料泵(9)接收燃料的儲(chǔ)壓器(6);以及 -排放線路(20)， 其特征在于，所述燃料噴射單元(3)設(shè)置有切換閥(12)和控制閥(19)，所述切換閥(12)和所述控制閥(19)彼此以流動(dòng)連通的方式布置， -所述切換閥(12)具有:第一位置，在該第一位置，所述控制閥(19)和所述第一燃料噴射閥(4)之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而所述控制閥(19)和所述第二燃料噴射閥(5)之間的流動(dòng)連通關(guān)閉；和第二位置，在該第二位置，所述控制閥(19)和所述第二燃料噴射閥(5)之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而所述控制閥(19)和所述第一燃料噴射閥(4)之間的流動(dòng)連通關(guān)閉；并且 -所述控制閥(19)具有:第一位置，在該第一位置，所述儲(chǔ)壓器(6)和所述切換閥(12)之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而所述排放線路(20)和所述切換閥(12)之間的流動(dòng)連通關(guān)閉；和第二位置，在該第二位置，所述排放線路(20)和所述切換閥(12)之間的流動(dòng)連通打開(kāi)，而所述儲(chǔ)壓器(6)和所述切換閥(12)之間的流動(dòng)連通關(guān)閉。
2.根據(jù)權(quán)利要求 1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述切換閥(12)具有第三位置，在該第三位置，所述控制閥(19)與所述第一燃料噴射閥(4)和所述第二燃料噴射閥(5) 二者之間的流動(dòng)連通都打開(kāi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料噴射閥(4)的燃料噴射能力大于所述第二燃料噴射閥(5)的燃料噴射能力。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料噴射閥(4)包括:用于存儲(chǔ)噴射前的燃料的第一燃料腔室(13);第一噴射嘴(14);以及用于打開(kāi)和關(guān)閉所述第一燃料腔室(13)和所述第一噴射嘴(14)之間的流動(dòng)連通的第一噴射器針(16)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述第一燃料噴射閥(4)包括第一彈簧(18)，該第一彈簧將所述第一噴射器針(16)朝向關(guān)閉位置推動(dòng)，并且由所述第一燃料腔室(13)中的燃料壓力造成的力將所述第一噴射器針(16)朝向打開(kāi)位置推動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述第二燃料噴射閥(5)包括:用于存儲(chǔ)噴射前的燃料的第二燃料腔室(13’)；第二噴射嘴(14’)；以及用于打開(kāi)和關(guān)閉所述第二燃料腔室(13’ )和所述第二噴射嘴(14’ )之間的流動(dòng)連通的第二噴射器針(16，)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述第二燃料噴射閥(5)包括第二彈簧(18’)，該第二彈簧將所述第二噴射器針(16’)朝向關(guān)閉位置推動(dòng)，并且由所述第二燃料腔室(13’ )中的燃料壓力造成的力將所述第二噴射器針(16’ )朝向打開(kāi)位置推動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述切換閥(12)是具有三個(gè)端口和兩個(gè)位置的二位三通閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述切換閥(12)是具有三個(gè)端口和三個(gè)位置的三位三通閥。
10.根據(jù)權(quán)利要求1、8或9所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥(19)是具有三個(gè)端口和兩個(gè)位置的二位三通閥。
11.根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述切換閥(12)的第一端口與所述第一燃料噴射閥(4)流動(dòng)連通，所述切換閥(12)的第二端口與所述第二燃料噴射閥(5)流動(dòng)連通，并且所述切換閥(12)的第三端口與所述控制閥(19)流動(dòng)連通。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的燃料噴射系統(tǒng)，其特征在于，所述控制閥(19)的第一端口與所述排放線路(20)流動(dòng)連通，所述控制閥(19)的第二端口與所述儲(chǔ)壓器(6)流動(dòng)連通，并且所述控 制閥(19)的第三端口與所述切換閥(12)流動(dòng)連通。
【文檔編號(hào)】F02M45/08GK104040161SQ201380004990
【公開(kāi)日】2014年9月10日 申請(qǐng)日期:2013年1月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月19日
【發(fā)明者】A·溫特史黛勒, L·祖安尼基, M·特洛伯格 申請(qǐng)人:瓦錫蘭芬蘭有限公司