CN101253324A - 具有速率整形性能的单流体喷射器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种共轨(16)单流体燃料喷射系统(12)，该系统包括具有一个电致动器(42)却能够产生坡状的、方形的和分段的喷射速率形状的燃料喷射器(14，114)。这是通过包括可操作地连接到电致动器并且可在高压座(45)与低压座(46)之间移动控制阀部件(44)来实现的。通过经由控制阀部件(44)的移动来释放控制表面(64)上的燃料压力，将吸入阀部件(60)从关闭位置移至开启位置，进而使燃料供给通路(36)与喷嘴通路接通。另外，通过释放在与针阀(70，170)相关联的关闭液压表面(74)上的压力，针阀部件(71，171)可从关闭位置移动至开启位置，这也是通过由电致动器(42)使控制阀部件(44)移动来实现的。

Description

具有速率整形性能的单流体喷射器
技术领域
本发明一般地涉及单流体燃料喷射系统(single fluid fuel injectionsystem)，更特别地涉及具有速率整形/速率(廓形)控制(rate shaping)性能的这种燃料喷射系统。
背景技术
工程师们已经意识到，可通过在控制喷射正时、流动速率、喷射量、喷射速率形状、喷射结束的特征以及现有技术中公知的其它因素方面具有最大的灵活性的燃料喷射系统，在发动机的操作范围内降低不希望的发动机排放，如NOx、颗粒和未燃烧的碳氢化合物。对最大灵活性的期望通常通过对管理与燃料喷射系统部件相关的成本和可制造性的需要、对可靠的系统的需要、对降低系统中各燃料喷射器之间的性能差异的期望以及现有技术中公知的其它因素来调整。最初通过向燃料喷射器中引入电致动器来得到与发动机曲柄转角不相关的、关于喷射正时和喷射量的某种阈值控制性能，从而处理这些问题。对于共轨燃料喷射系统的情况，这种阈值控制通常通过包括可电子控制的吸入阀或可电子控制的直接控制针阀来实现。对于前一种情况，通过经由电致动器开启和关闭吸入阀，从而使燃料喷射器的喷嘴腔接通和切断与高压燃料轨的流体连接。在某些情况下，吸入阀直接连接到电致动器，如螺线管，而在其它情况下，吸入阀是先导作用(pilotoperated)的。在其它的共轨燃料喷射系统中，喷嘴腔一直保持高压轨道流体地连接，但是通过释放直接控制针阀的关闭液压表面/用于关闭的液压表面上的压力来使喷嘴开启和关闭。尽管这些共轨燃料喷射系统具有很多所需要的方面，但使喷射特征的灵活性最大化的能力仍是难于发现的。
在由Augustin的美国专利5,984,200公开的一个示例的共轨燃料喷射器中，先导作用式吸入阀应当包括允许燃料喷射器对于喷射过程的初期提供较慢的喷射率以便产生在本领域中通常称作坡形(ramp-shaped)喷射过程的喷射过程的特征。虽然在某些发动机工作条件下，发现坡形喷射过程确实在降低不需要的排放方面是有效的，但其它的发动机工作条件经常要求不同的喷射特征以便有效地降低不需要的排放。在这些其它的需要的喷射特征中有分段喷射、产生方形前端喷射速率形状的能力、以及突然结束喷射过程的能力。因此，已发现很难生产出具有扩展的性能范围的共轨燃料喷射器。
本发明的目的在于克服前述问题中的一个或多个。
发明内容
一方面，一种燃料喷射器包括具有燃料供给通路、燃料排出通路、喷嘴通路、吸入控制腔和针阀控制腔的喷射器主体。一控制阀安装到喷射器主体上并且包括一可操作地连接到一电致动器的控制阀部件。所述控制阀部件可在第一位置与第二位置之间移动。一吸入阀部件设置在所述喷射器主体中并且可在燃料供给通路与喷嘴通路接通的第一位置与燃料供给通路与所述喷嘴通路切断的第二位置之间移动。吸入阀部件包括暴露于吸入控制腔中的流体压力下的控制表面。直接控制针阀包括具有暴露于针阀控制腔中的流体压力下的关闭液压表面的部件。
另一方面，喷射燃料的方法包括通过使吸入阀部件从第一位置移动到第二位置来使燃料供给通路与喷嘴通路接通的步骤。释放直接控制针阀的部件的关闭液压表面上的压力。所述接通和释放步骤至少部分通过使控制阀部件从第一位置移动到第二位置来实现。通过给电致动器通电来移动控制阀部件。
附图说明
图1是具有根据本发明的燃料喷射系统的发动机的示意图；
图2是图1的燃料系统的燃料喷射器的部分剖开的侧视图；
图3是根据本发明的吸入阀的示意图；
图4是根据本发明的另一方面的燃料喷射器的部分剖开的侧视图；
图5A是根据本发明的示例性方形喷射过程的控制阀部件的位置相对于时间的图；
图5B是图5A的喷射过程的吸入阀部件的位置相对于时间的图；
图5C是图5A和B的燃料喷射过程的针阀部件的位置相对于时间的图；
图5D是图5A-C的燃料喷射过程的喷射流速率相对于时间的图；
图6A是根据本发明的分段喷射过程的控制阀部件的位置相对于时间的图；
图6B是图6A的分段喷射过程的吸入阀部件的位置相对于时间的图；
图6C是图6A和B的分段喷射过程的针阀部件的位置相对于时间的图；
图6D是图6A-C的分段喷射过程的喷射流速率相对于时间的图；
图7A是根据本发明的另一方面的多次喷射过程的控制阀部件的位置相对于时间的图；
图7B是图7A的喷射过程的吸入阀部件的位置相对于时间的图；
图7C是图7A和B的喷射过程和针阀部件的位置相对于时间的图；
图7D是图7A-C的多次喷射过程的喷射流速率相对于时间的图；
图8A是对于根据本发明的另一方面的坡形喷射过程，控制阀的位置相对于时间的图；
图8B对于几个不同的间隙范围尺度，吸入阀部件的位置相对于时间的一系列的图；
图8C是对于不同的间隙范围尺度，阀部件的位置相对于时间的图；
图8D是对于图8A-C不同的径向间隙范围，喷射流速率相对于时间的一系列的图。
具体实施方式
参照图1，发动机10包括多个气缸11和一燃料喷射系统12。各气缸的单个燃料喷射器14的尖部至少部分地设置在该气缸的内部用以直接燃料喷射，如用于压燃式发动机的情况。燃料喷射系统12包括容纳有增压的燃料的共轨16，该共轨经由单独的燃料供给管路24与每个燃料喷射器14的入口26流体地连接。各燃料喷射器14还包括经由排出管路与低压燃料箱22流体地连接的排出口32。共轨16中的燃料被泵18增压，该泵以已知的方式将燃料从低压(燃料)箱22中抽出。优选地由电子控制模块20经由控制通信线路30来控制该泵18。然而，本领域的技术人员会意识到，可以用其它方式，如经由电子控制的回油阀(spill valve)，来控制共轨16中的燃料压力。每个燃料喷射器都包括单个由电子控制模块20经由单独的控制通信线路28来控制的单独的电动致动器42，(图中)仅示出其中之一。尽管单个电致动器42示出为螺线管，但本领域的技术人员会意识到，可以用其它的致动器，如压电的叠层式致动器或弯曲式致动器，来代替所述螺线管。
参照图2，示出各燃料喷射器14的内部结构和流体回路。具体地，燃料入口26与燃料供给通路36相连接，该燃料供给通路36经由一吸入控制阀59与喷嘴通路69相分开，所示的吸入控制阀处在关闭高压座62的关闭位置。燃料喷射器14的操作由包括在低压座46与高压座45之间移动的控制阀部件44的控制阀40来控制。控制阀部件44可操作地连接到电致动器42，该电致动器42在本例中包括衔铁43。控制阀部件44和衔铁43通常经由偏压弹簧41向下偏压以关闭低压座46。当控制阀部件44处在下部位置关闭低压座46时，一压力控制通路50经由一分支通路38与燃料供给通路36流体地连接。当电致动器42被供电时，衔铁43和控制阀部件44被向上提升以关闭高压座45并且打开低压座46，使得压力控制通路50经由排出通路47与排出口32流体地连接。如果需要，排出通路47可以包括流动约束部48以使通过排出通路47的流速减慢从而实现所需要的效果。
可包括流动约束部51的压力控制通路50经由一分支通路53与吸入控制腔67以及针阀控制腔52流体地连接。该分支通路53优选地包括一流动约束部44或一些其它的影响流动的特征，如被动阀(passive valve)和/或特别地成形的通路以便产生某种流动特征。如图所示，吸入阀40包括通常被偏压弹簧63向上偏压至关闭位置以关闭高压座62的吸入阀部件60。另外，在吸入控制腔67中的液压力作用在吸入阀部件60的控制表面64上，该控制表面64与总是暴露于燃料供给通路36中的高压下的打开液压表面61/用于打开的液压表面相反。尽管不是必要的，但打开液压表面61的有效面积优选为大致等于控制表面64的有效面积，使得当通过打开高压座45使吸入控制腔67与燃料供给通路36流体地连接时，弹簧63向上向关闭位置给吸入阀部件60施压。
当吸入阀部件60如图所示处于上部的第一位置时，喷嘴通路69与可包括一流动约束部76的排出通路68流体地连接。这样，在各喷射过程之间，喷嘴通路69经由与排出通路68的连接而处在低压，并且通过提升座62而与高压燃料供给通路36流体相隔断，该座62优选是现有技术中公知类型的锥形阀座。当向上提升控制阀部件44以关闭高压座45时，吸入控制腔67与低压排出通路47流体地连接，使得作用在打开液压表面61上的高压力向下移动吸入阀部件60以打开提升座62并且关闭与排出(通路)68的流体连接。这样，当使吸入阀部件60向下移动时，燃料供给通路36与喷嘴通路69流体地连接，当针阀部件71被提升到上部的开启位置时，该喷嘴通路69与喷嘴出口(未示出)接通。
在本实施例中，直接控制针阀70包括一针阀部件71、提升隔板72和针状活塞73。针阀部件71通常经由偏压弹簧75向下偏压至关闭位置以关闭喷嘴出口(未示出)。针状活塞73包括一暴露于针阀控制腔52中的流体压力下的关闭液压表面74。当控制阀部件44处于通常向下偏压的关闭位置以关闭低压座46并且打开高压座45时，针阀控制腔52被加压使得针阀部件71会保持在，或移动到，下部的关闭位置。然而，当给电致动器42通电以关闭高压座45并且打开低压座46时，在针阀控制腔52中的流体压力被释放。如果此时在喷嘴通路69中的燃料压力高于阀开启压力，则针阀部件71、提升隔板72和针状活塞73会向上提升以打开喷嘴出口从而开始从燃料喷射器14的燃料喷射。在针阀70上的开启力以通常的方式作用在针阀部件71的打开液压表面78上。
现在参照图4，除燃料喷射器114的针阀170包括本身包括关闭液压表面174的针阀部件171之外，根据另一实施例的燃料喷射器114与燃料喷射器14基本相同。已知图2的实施例将关闭液压表面74定位在针状活塞73上，该针状活塞73可以是与针阀部件71相分离的零件。对于直接控制针阀170的情况，优选地使针阀部件171液压平衡，从而使当该针阀部件171被向上提升到打开位置时，关闭液压表面174的有效面积大致等于打开液压表面178和在喷嘴出口31的附近暴露的面积相结合的有效面积。换句话说，如果针阀控制腔152中的流体压力与喷嘴腔29中的流体压力大致相同，则针阀部件171会在偏压弹簧175的作用下保持在或移动到下部的关闭位置。在其它方面，燃料喷射器114与燃料喷射器14相同。换句话说，喷嘴腔29与喷嘴通路169流体地连接，该喷嘴通路169经由吸入控制阀59对燃料供给通路36接通或切断。另外，针阀控制腔152经由压力控制通路150与控制阀40流体地连接。
现在参照图3，根据本发明的吸入阀59的示意图包括多个使部件具有特别的性能特征的设计变量A-E。尺度A称为间隙范围尺寸(值)，该尺度是存在于吸入阀部件60的外表面与其内设置有阀部件的孔的内径间的流动约束。随着A变小，当向燃料供给通路36接通和切断喷嘴通路69时，吸入阀59开始更像滑阀地工作。当A变大时，吸入阀59更像简单提升阀地运作并且流体地接通和切断燃料供给通路36与喷嘴通路69之间的连接。然而，存在着取决于特定的应用场合的间隙范围，其中在吸入阀部件60的从如图所示的第一位置至在下部的第二位置的行程距离E的一部分的范围内，燃料供给通路36与喷嘴通路69之间的流体连接会受到约束。
尺度B是指间隙范围长度，并且该尺度B通常地，但不是必须地，短于吸入阀部件60的行程距离E。换句话说，间隙范围长度B确定吸入阀部件的行程距离E的其中燃料供给通路36与喷嘴通路69之间的流体连接受到约束的一段的长度。本领域的技术人员会意识到，通过在吸入阀部件60移动时向流体连接中引入这种流动约束，可使喷嘴通路69中的燃料压力更缓和地升高以产生前端速率整形，例如坡形的前端形状。通过其它设计特征来影响当吸入阀部件60移动时喷嘴通路69中的压力，如确定当吸入阀部件60向下部的第二位置向下移动时喷嘴通路69保持与排出通路68接通的时长的排出开口段C。另外，通过在排出通路68中设置流动约束部，也可使在喷嘴通路69中的流体压力受到影响。换句话说，喷嘴通路69不与排出通路68相切断，直到滑阀表面66移动到由吸入阀部件60在其内部移动的孔限定的肩部附近。在滑阀边缘邻近该肩部之前，吸入阀部件60必须移动的距离是尺度C。然而，如果流动约束D(的尺寸)过大，则即使在较低的压力水平下，也不能在排出通路68保持接通时在喷嘴通路69中建立压力从而不会发生燃料喷射，直到完成尺度C并且排出通路68被切断为止。另一方面，如果完全地切断排出(通路)68，则在喷嘴通路69中的燃料压力会残留于各喷射过程之间。因此，存在一个流动约束部的流动区域D的范围，该流动约束部在吸入阀部件60从上部的第一位置向下部的第二位置移动时，允许在喷嘴通路69中的燃料压力达到高于足以打开直接控制针阀70，170的阀开启压力。换句话说，当吸入阀部件60向下部的第二位置移动时，喷嘴通路69中的燃料压力可处于足以打开直接控制针阀部件72的减慢的，但增长的水平从而产生前端速率整形。
本发明的另一特征涉及流动控制特征154。在图2的实施例中，该特征是简单的流动约束孔。正是这种特征有利于使吸入阀部件60从上部的第一位置至下部的第二位置的移动速率减慢。换句话说，通过约束必须从吸入控制腔67传送到分支通路53的燃料的流动速率，可使吸入阀部件60的移动速率减慢从而使各种设计特征会有时间来产生所需要的前端速率整形效果。换句话说，如果吸入阀部件60过快地从第一位置移动到下部的第二位置，则不同特征A-E会产生很少的作用。另一方面，吸入阀部件应当具有完全缩回并且在各喷射过程之间关闭高压座62的能力。因此，如果流动约束部54(尺寸)(图2)过大，则吸入阀部件60会很快地从其第一位置移动到第二位置从而产生很少地或并没有产生速率整形作用。另一方面，如果流动约束部54过小，则吸入阀59可能会不能够完全收回并在喷射过程之间重置该阀自身。因此，会需要使离开吸入控制腔67的流体流比流入吸入控制腔67的流体更有抵抗力(resistive)。这可在图3的实施例中实现，例如，通过包括在授予Jiang的共同所有的美国专利6,631,738中公开的被动阀，该被动阀包括移动以使通路沿一个方向对流体的约束大于其沿另一方向对流体的约束的球形阀部件。另外，流动控制特征154可以是特别地成形的通路，如在授予Wear等人的共同所有的美国专利6,024,296所公开的特征，该流动控制特征沿一个方向对流体的约束大于其沿相反的方向对流体的约束。正是本发明的这一方面还影响吸入阀部件60能够移动至上部的第一位置从而为下一次喷射过程重置的快速程度。
另一个有益于燃料喷射器14，114产生分段喷射的能力的设计方面将会称为滞后作用(histeresis effect)。换句话说，吸入阀部件60改变移动方向的能力，或从下部的第二位置向上部的第一位置移动得远到足以关闭高压座62的能力，应当比控制阀部件44和针阀部件71在它们的第一和第二位置之间移动的能力滞后。这会受到在各个阀部件上的不同的表面积、流动约束、质量特征、弹簧预载等的影响。
正是本发明的这个方面能够允许燃料喷射器14，114产生分段喷射以及方形的前端速率形状。换句话说，通过首先向上移动控制阀部件44从而打开低压座并且释放吸入控制腔67中的压力，使得吸入阀部件60开始向下移动以开始喷射过程，可产生方形的前端速率形状。然而，在喷嘴通路69中的压力达到阀开启压力之前，电致动器42暂时断电以再次打开高压座45。然而，由于吸入阀部件60的向下的冲力，该吸入阀部件不会逆转方向以关闭高压座62，但是直接控制针阀70的快速动作使该针阀暂时关闭，同时在喷嘴通路69中继续建立压力。当吸入阀部件60仍然向下移动时或者当该吸入阀部件已经到达第二位置时，在某需要的时刻给电致动器42通电以关闭高压座45并且再次打开低压座46以释放针阀控制腔52中的压力，使得直接控制针阀70能够向上部的开启位置提升，并且以明显高于由偏压弹簧75的预载和打开液压表面78的大小所限定的阀开启压力的压力开始燃料喷射。换句话说，喷射过程可在接近全压(full pressure)的情况下开始，其中喷嘴通路69中的燃料压力大致等于燃料供给通路36中的燃料压力。因此，通过在吸入阀部件60移动时打开和关闭控制阀40，会使各设计特征A-E对所形成的喷射过程产生极小作用或不产生作用。
工业适用性
尽管本发明可能应用于包括但不限于凸轮致动的和液压致动的燃料喷射系统的任意类型的燃料喷射系统，本发明优选地应用于共轨燃料喷射系统中。另外，本发明优选应用于在保持较低的成本的同时具有基本的燃料喷器的性能的二线制共轨燃料喷射系统(two-wire common rail fuelinjection system)中。另外，本发明优选适用于单流体—即燃料—燃料喷射系统(single fluid fuel injection system)。尽管以压燃发动机的为背景来说明本发明，但本发明也适用于其它发动机的应用，包括但不限于火花点火式发动机。尽管所说明的燃料喷射系统12对每一个燃料喷射器14，114仅包括单个电致动器42，但是该燃料喷射系统12具有产生坡形的喷射形状、方形的喷射形状、分段喷射以及较为突然/陡峭的喷射喷油结束(ending)的能力。另外，可与发动机的工作条件不相关地选择这些不同的喷射廓形。最后，与很多电子控制的燃料喷射系统相似，燃料喷射器14，114对喷射正时和喷射量的具有较精确的控制，所述控制可与发动机的转速、负荷以及曲轴转角不相关地进行选择。
参照图2-4和图5-5A-D，通过在喷射过程期间，为与控制阀40相关联/作用的电致动器42进行两次通电和断电，来产生方形喷射速率形状。如图5中所示，在喷射过程开始之前，使电致动器42断电并且控制阀部件44处于下部的关闭低压座46并且打开高压座45的位置。当处于该位置时，作用在吸入阀部件60的打开液压表面61和控制表面64上的压力较为平衡，使得偏压弹簧63向上给吸入阀部件60施压以保持座62关闭。这样，在喷射过程开始之前，燃料供给通路36与通过与排出(通路)68的连接而处于低压的喷嘴通路69相阻断。另外，直接控制针阀70由于偏压弹簧75的偏压力以及作用在针阀控制腔52中的关闭液压表面74上的高压而处于关闭位置。通过给电致动器42通电并且向上拉动衔铁43以及控制阀部件44以关闭高压座45并且打开低压座46而开始喷射过程。这由于在吸入控制腔67中的压降而释放了控制表面64上的压力，致使吸入阀部件60向下移动以打开座62。图5B示出吸入阀部件60开始抵抗偏压弹簧63的作用从保持位置向下部的停止位置(stop)移动。此时，在喷嘴通路69中开始建立压力。然而，在压力达到足以致使针阀部件71提升并且打开喷嘴出口的阀开启压力之前，使电致动器42断电以再打开高压座45并且关闭低压座46。因为燃料压力尚未达到阀开启压力，针阀部件如5C所示保持在关闭位置。然而，吸入阀部件60如图5B中的突出101处所示在向下移动中开始减慢。尽管如此，供给通路36与喷嘴通路69之间的流体连接保持接通，并且喷嘴通路69中的压力继续增加到超过阀开启压力。在吸入阀部件60逆转方向并实际上关闭座62之前的某一时刻，使电致动器42再通电以再次打开低压座46并且再次关闭高压座45。如5C所示，这释放了针阀控制腔52中的压力并且允许针阀部件71提升至上部的开启位置。此时，如图5D中所示的较方的前端速率形状，燃料喷射在压力较高的情况下开始。
在某个需要的时刻，通过再次使电致动器42断电以再打开高压座45并且关闭低压座46从而向直接控制针阀70的关闭液压表面74再次作用高压，使该针阀70在针阀控制腔52中的液压力和来自偏压弹簧75的力的作用下向下移动至关闭位置以关闭喷嘴出口31，进而使喷射过程突然结束。对于图4的燃料喷射器114，因为当喷射过程结束时针阀部件171会基本处于液压平衡，所述的向下的力实际上会是仅为来自偏压弹簧175的力。本领域的技术人员会意识到，通过改变图5A中的展宽(时间延迟)102，可由方形的、部分坡形的、并且甚至可能是开始很高、再减小然后再返回至最高水平的喷射过程产生出不同的喷射速率形状。要实现后一种喷射过程，所述展宽应当是使得吸入阀部件逆转方向并且向座62移动，但是在该吸入阀部件实际上关闭座62之前再次逆转方向。
参照图6A-D，说明示例性分段燃料喷射过程。在此示例过程中，如图5和图6C和6D中所示，首先使电致动器42通电足够长的时间，使得喷嘴通路69中的燃料压力上升到高于阀开启压力并且针阀部件71提升至开启位置以开始喷射。然而，通过使电致动器42断电以向下移动控制阀部件44从而再打开高压座45以开始分段喷射。这时，针阀控制腔52中的燃料压力迅速升高致使针阀70向下部的关闭位置移动以关闭喷嘴出口31来终止喷射。另外，吸入控制腔67中的燃料压力升高并且吸入阀部件60开始向上向座62移动。然而，如图6B中的曲线(movement)中的下降101所示，在吸入阀部件能够关闭供给通路36与喷嘴通路69之间的流体连接之前，再次使电致动器42通电。这样，吸入阀部件60的移动相比于控制阀部件44和直接控制针阀70来说较缓慢。虽然直接控制针阀70被打开和关闭，但吸入阀部件60的移动较为缓慢从而使燃料供给通路36与喷嘴通路69之间的流体连接得以保持。这样，通过使电致动器42再通电以释放针阀控制腔52中的压力并且直接控制针阀70再次提升至开启位置，从而开始喷射过程的第二部分。几乎同时，吸入阀部件60返回与下部的座相接触。本领域的技术人员会意识到，此例说明了主喷射过程具有方形速率形状的分段喷射。
本领域的技术人员会意识到，主喷射过程包括坡形的前端形状的分段喷射会要求实际上更长的展宽从而允许吸入阀部件向座62移动得更远，以使间隙范围A和D(图3)在主喷射中起作用。另外，取决于所需要的喷射形状甚至可使预喷射过程具有相对的方形形状的或坡形形状。因此，本领域的技术人员会意识到，通过以确定考虑到阀的响应和通过燃料喷射器14，114的流动面积的展宽给电致动器42通电和断电，可产生各种喷射形状和分段过程。
图6B还可用于说明：如在喷射过程发生之后的较为缓和的坡度所示，吸入阀部件60在向回移动从而为下一次喷射过程重置时可以是较缓慢的。如上所述，由流动约束部54或如上所述的其它影响流动的特征154所决定的允许流体流入吸入控制腔67的快速程度，会影响这种重置速率。在任何过程中，在所有发动机转速下，在各发动机循环之间对于特定的气缸，都需要调节这种特征从而使吸入阀部件60能够完全关闭座62。
参照图7A-D，通过给电致动器42通电和断电以在控制阀的低压座46与高压座45之间三次前后移动该控制阀，可产生紧密连接有预喷射和主喷射和后喷射的喷射过程。本领域的技术人员会意识到，通过调节吸入阀部件相对于快速作用的控制阀部件44和直接控制针阀70，170的移动的缓慢程度，可得到很多种喷射过程，并且在很多情况下，可得到比很多现有技术中公知的四线式燃料喷射系统中更多的性能。
现在参照图8A-D，说明关于如3所示的间隙范围A的不同尺寸的几个示例的坡形燃料喷射过程。图8D的速率曲线102示出，正如所期望的，通过使的间隙范围A更小使得坡形的前端速率形状更缓和。然而，本领域的技术人员会意识到，可调节其它设计指标以同样地影响前端速率形状的斜率，所述设计指标包括间隙范围距离B、排出开口距离C、总的阀行程距离E和排出通路68中的流动约束D的尺寸。另外，通过以现有技术中公知的方式升高或降低共轨16中的燃料压力，实际上可以影响燃料喷射过程前端速率形状。因此，本发明的燃料喷射系统12可以在仅是两线式的系统中形成很多种精确控制的喷射过程，反之很多公知的四线式燃料喷射系统的性能要更少。
应当理解，以上的说明仅用于示例的目的，并且不用于以任何方式来限制本发明的范围。例如，尽管所示的吸入阀部件60是通过释放吸入控制腔中的压力来被触发从而移动的，但是液压回路可以改变为：通过为致动器42通电来为控制腔增压，而不是如示例性实施例中那样释放。因此，本领域的技术人员会意识到，通过研究附图、公开文本以及所附的权利要求可得到本发明的其它方面、目的和优点。

Claims (9)

1.一种燃料喷射器(14，114)，包括：
具有燃料供给通路(36)、燃料排出通路(47)、喷嘴通路(69，169)、吸入控制腔(67)和针阀控制腔(52，152)的喷射器主体；
安装到所述喷射器主体上并且包括控制阀部件(44)的控制阀(40)，所述控制阀部件(44)可操作地连接到电致动器(42)并且可在一第一位置和一第二位置之间移动；
设置在所述喷射器主体中的吸入阀部件(60)，该吸入阀部件(60)可在所述燃料供给通路(36)与所述喷嘴通路(69，169)接通的第一位置与所述燃料供给通路(36)与所述喷嘴通路(69，169)切断的第二位置之间移动，并且包括暴露于所述吸入控制腔(67)中的流体压力下的控制表面(64)；
包括部件(73，171)的针阀(70)，所述部件具有暴露于针阀控制腔(52，152)中流体压力下的关闭液压表面(74，174)。
2.根据权利要求1所述的燃料喷射器(14，114)，其特征在于，当所述控制阀部件(44)处在所述第一位置与所述第二位置中的一个时，所述吸入控制腔(67)和所述针阀控制腔(52，152)中的每个都与所述燃料排出通路(47)和所述燃料供给通路(36)中的一个流体地连接；以及
当所述控制阀部件(44)处在所述第一位置与所述第二位置中的一个时，所述吸入控制腔(67)和所述针阀控制腔(52，152)中的每个都与所述燃料排出通路(47)和所述燃料供给通路(36)中的一个流体地阻断。
3.根据权利要求2所述的燃料喷射器(14，114)，其特征在于，当所述控制阀部件(44)处在所述第一位置时，所述吸入控制腔(67)和所述针阀控制腔(52，152)都与所述燃料供给通路(36)流体地连接；以及
当所述控制阀部件(44)处在所述第二位置时，所述吸入控制腔(67)和所述针阀控制腔(52，152)都与所述燃料排出通路(47)流体地连接。
4.根据权利要求3所述的燃料喷射器(14，114)，其特征在于，所述吸入阀部件(60)在所述第一位置与所述第二位置之间移动过行程距离(E)；
所述喷嘴通路(69，169)经由在所述行程距离(E)的预定段(B)上的被约束的流动区域(A)与所述燃料供给通路(36)流体地连接，而当所述吸入阀部件(60)处在所述第二位置时经由无约束的流动区域来流体地相连接。
5.根据权利要求4所述的燃料喷射器(14，114)，其特征在于，受约束的流动区域是在所述吸入阀部件(60)与所述喷射器主体之间的环状间隙(A)；以及
所述预定段具有间隙范围长度(B)。
6.一种燃料喷射系统(12)，包括：
容纳有被增压的燃料的共轨(16)；
与所述共轨(16)流体地连接的多个根据权利要求1的燃料喷射器(14，114)；
7.一种喷射燃料的方法，包括以下步骤：
通过使吸入阀部件(60)从第一位置移动到第二位置来使燃料供给通路(36)与喷嘴通路(69，169)接通；
释放针阀(70，170)的部件的关闭液压表面(74，174)上的压力；
所述的接通和释放步骤至少部分地通过使控制阀部件(44)从第一位置移动到第二位置来实现；
通过给电致动器(42)通电来移动所述控制阀部件(44)。
8.根据权利要求7所述的方法，包括：当吸入阀部件(60)从该部件的第一位置向该部件的第二位置移动时，通过限制在燃料供给通路(36)与喷嘴通路之间的燃料流动从而以较低的速率喷射燃料；和
所述限制步骤包括在吸入阀部件(60)的行程距离(A)的一段(B)约束在燃料供给通路(36)与喷嘴通路(69，169)之间的燃料流动的步骤。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述限制步骤包括：在吸入阀部件(60)从该部件的第一位置至该部件的第二位置移动的一部分的范围使燃料供给通路(36)与排出通路(47)相接通。
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