CN104428527A - 燃料喷射器和用于其的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向内燃机递送燃料的燃料喷射器（1）。燃料喷射器（1）包括喷嘴，喷嘴具有至少一个喷嘴出口。阀针可以相对于阀针座在闭合位置与打开位置之间在一定移动范围移动来控制通过至少一个喷嘴出口的燃料递送。喷嘴针的移动受到控制腔室（18）中燃料压力的控制。喷射器（1）具有第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀(8,10)，其用于控制进出控制腔室（18）的燃料流动以分别将控制腔室加压和减压。第一喷嘴控制阀（10）可通过操作以选择性地使控制腔室（18）与燃料疏放装置(28)成流体连通。第一喷嘴控制阀（8）也可通过操作以选择性地使控制腔室（18）与高压供应管线(26)成流体连通。第二喷嘴控制阀（10）可通过操作以选择性地使控制腔室（18）成与燃料疏放装置(30)成流体连通。在替代布置中，可以设置填充阀（80）以选择性地使高压供应管线（24）与控制腔室（18）成流体连通。本发明还涉及操作燃料喷射器（1）的方法和燃料喷射器控制系统。

Description

燃料喷射器和用于其的控制方法

技术领域

本发明涉及用于内燃机的燃料喷射器。本发明还涉及操作燃料喷射器的方法和用于燃料喷射器的控制系统。

背景技术

为了优化柴油机燃烧，需要对由燃料喷射器所递送的燃料量进行精确控制。希望能在较宽燃料压力范围来喷射少量燃料。通常，燃料喷射器包括喷射喷嘴，喷射喷嘴具有喷嘴针，喷嘴针可以朝向和远离喷嘴针座移动以便控制到发动机内的燃料喷射。喷嘴针受到喷嘴控制阀控制，喷嘴控制阀控制在用于喷嘴针的控制腔室中的燃料压力。

公共轨喷射系统向多个燃料喷射器提供高压燃料供应。利用现有公共轨喷射系统，需要做出折中以便微调排放性能和可控制性。有时需要“平方”喷射速率来确保最大压力能量转变为喷洒能量。其它时间需要更缓慢的速率用于准确量控制或者用以确保最佳喷洒混合速率。

一种方案是在个别应用的设计和发展期间对于控制节流孔或等效限制部的速率进行调整。这种调整的主要影响是控制针打开速度。利用某些构思，这可能对针闭合速率或最小喷射压力具有不利影响。这种方案需要针对每种不同应用的单独发展程序。

替代方案使用放大器活塞，当需要时可切换放大器活塞以提供高喷射速率，此外，当不切换时，提供低喷射速率。向放大器提供动力所需的很高流率和所需的较大控制阀使得这些系统低效、较大并且昂贵。

本发明着手帮助改善或克服与现有技术系统相关联的问题中的至少某些问题。

发明内容

本发明的方面涉及一种燃料喷射器，操作燃料喷射器的方法和燃料喷射器的控制系统。

在另一方面，本发明涉及一种用于向内燃机递送燃料的燃料喷射器，燃料喷射器包括：

喷嘴，其具有阀针，阀针可以相对于阀针座在闭合位置与打开位置之间移动通过一定移动范围来控制通过至少一个喷嘴出口的燃料递送，由此喷嘴针的移动受到控制腔室中燃料压力的控制；以及

第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀，其用于控制进出控制腔室的燃料流动以将控制腔室加压和减压；

其中所述第一喷嘴控制阀可通过操作以使控制腔室选择性地与燃料疏放装置成流体连通；

所述第一喷嘴控制阀也可通过操作以使控制腔室选择性地成与高压供应管线成流体连通；以及

所述第二喷嘴控制阀可通过操作以选择性地使所述控制腔室与燃料疏放装置成流体连通。

第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀连接到针控制腔室。能有多种配置，包括满足多种喷射要求的配置。本发明提供适合多种应用的灵活性并且可以提供在减小的静态泄漏（可能静态无泄漏）与复杂性之间的平衡。至少在某些实施例中，本发明能允许针对具体喷射事件控制针打开速度，例如作为多个喷射链的部分，在应用中的关键操作点，或者允许在多种应用中不同的特征。

在某些实施例中，本发明可提供一种适合于递送“平方”喷射速率以提供高喷洒能量和改进的液压效率的高的针打开速度。在某些实施例中，本发明也可以提供适合于递送用于特定燃烧模式的缓慢混合或者当准确量控制重要时用于引燃（pilot）和后喷射的低的针打开速率。也可以使用低的打开速度来防止用于后处理控制的晚后喷射的喷洒过度渗透。

第一喷嘴控制阀与第二喷嘴控制阀可以彼此独立地被促动，这允许与现有技术布置相比有所改进的控制，特别是在针阻尼、高阻尼或低阻尼和阻尼速率的组合方面。第二喷嘴控制阀可以独立于第一喷嘴控制阀操作以选择性地使控制腔室与燃料疏放装置成流体连通。因此，至少在某些实施例中，第一喷嘴控制阀或第二喷嘴控制阀可以通过操作以使控制腔室与燃料疏放装置成流体连通。

第一喷嘴控制阀和/或第二喷嘴控制阀可选择性地操作以使控制腔室与低压燃料疏放装置成流体连通。收集在燃料疏放装置中的燃料能返回到用于车辆的燃料箱。燃料疏放装置可以包括用于向储集器供应燃料的一个或多个疏放通道。疏放通道可以彼此分离或者彼此连通。

第一喷嘴控制阀可以与控制腔室经由第一受限通路成流体连通。第二喷嘴控制阀可以与控制腔室经由第二受限通路成流体连通。第一受限通路可以包括用于控制通过第一受限通路的流率的第一限制部。第二受限通路可以包括用于控制通过第二受限通路的流率的第二限制部。第一限制部和第二限制部的截面积可相同或不同。第一限制部的截面积可小于或大于第二限制部的截面积。例如，第一限制部的截面积可以在第二限制部的面积的一半与两倍之间。提供不同的截面积允许通过选择性地操作第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀来控制阀针的速度。特别地，可以通过打开第一喷嘴控制阀、第二喷嘴控制阀、或者第一喷嘴控制阀与第二喷嘴控制阀二者来实施三种不同的操作速度。可以通过具有适当直径的内孔来形成受限通路。

第一喷嘴控制阀可以与高压供应管线经由第一受限入口通路而成流体连通。第二喷嘴控制阀可以与高压供应管线经由第二受限入口通路成流体连通。第一受限入口通路和/或第二受限入口通路可以控制对控制腔室的填充。通过对于高压燃料到所述第一喷组控制阀和/或所述第二喷嘴控制阀的供应进行控制（或节流），可以控制对控制腔室的填充而不会有损疏放功能。

第一喷嘴控制阀可以是二通阀或三通阀。第一喷嘴控制阀可以是平衡阀或者不平衡阀。第二喷嘴控制阀可以是二通阀或三通阀。第一喷嘴控制阀可以是平衡阀或不平衡阀。

第一喷嘴控制阀可以被配置成作为填充阀并且可选地也作为疏放阀而操作。第一喷嘴控制阀可以选择性地操作使控制腔室成与高压供应管线成流体连通。第二喷嘴控制阀也可以选择性地操作以使控制腔室成与高压供应管线成流体连通。替代地，第二喷嘴控件可充当不与高压供应管线连通的疏放阀。

控制腔室可以与高压供应管线例如经由第三受限通路而连续地成流体连通。第三受限通路可以具有第三限制部以用于控制从高压供应管线到控制腔室的流率。第一喷嘴控制阀和/或第二喷嘴控制阀可通过操作以使高压供应管线与燃料疏放装置成流体连通。在高压供应管线与燃料疏放装置之间的连通可以经由第三受限通路。

第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀可以各包括促动器，诸如机电螺线管或压电促动器。第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀可以包括相应第一螺线管和第二螺线管。第一螺线管和第二螺线管可以被激励以促动相应第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀。

喷射器也可以包括用于控制燃料从高压供应管线供应的填充阀。填充阀可以选择性地操作以使高压供应管线与控制腔室成流体连通。填充阀可以独立于第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀而被促动。替代地，填充阀可以响应于第一喷嘴控制阀而操作。可以设置弹簧以将填充阀偏压到闭合位置。

填充阀可以设置于第一喷嘴控制阀与第一受限通路之间。填充阀可以包括第三受限通路，其用于提供在高压供应管线与第一喷嘴控制阀之间的连续成流体连通。操作第一喷嘴控制阀可以选择性地在高压供应管线与燃料疏放装置之间建立/形成连通。

本文所描述的填充阀被认为是可独立授予专利的。在另一方面，本发明涉及一种用于向内燃机递送燃料的燃料喷射器，该燃料喷射器包括：

喷嘴，其具有阀针，阀针可以相对于阀针座在闭合位置与打开位置之间通过一定移动范围移动来控制通过至少一个喷嘴出口的燃料递送，由此喷嘴针的移动受到控制腔室内燃料压力的控制；以及

第一喷嘴控制阀，其用于控制燃料进出控制腔室的流动以分别将控制腔室加压和减压；以及

填充阀，其可响应于第一喷嘴控制阀操作以选择性地使高压燃料供应管线与所述控制腔室成流体连通。可以提供偏压器件，诸如弹簧，以用于将填充阀偏压到闭合位置，在闭合位置，防止在高压供应管线与控制腔室之间的成流体连通。

第一喷嘴控制阀可通过操作以选择性地使控制腔室成与燃料疏放装置成流体连通。第一喷嘴控制阀可以与控制腔室经由第一受限通路成流体连通。可以设置第二喷嘴控制阀以用于控制流体进出控制腔室的流量。

填充阀可以包括填充阀构件，填充阀构件具有第二受限通路。第二受限通路可以被配置成跨填充阀构件提供成流体连通。第二受限通路可以使高压供应管线与燃料疏放装置成流体连通（经由第一喷嘴控制阀）。

在本发明的又一方面，提供一种用于向内燃机递送燃料的燃料喷射器，燃料喷射器包括：

喷嘴，其具有阀针，阀针可以相对于阀针座在闭合位置与打开位置之间通过一定移动范围移动来控制通过至少一个喷嘴出口的燃料递送，由此喷嘴针的移动受到控制腔室中燃料压力的控制；以及

第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀，其用于控制燃料进出控制腔室的流动以将控制腔室加压和减压；

其中燃料喷射器还包括填充阀，填充阀可通过操作选择性地使高压供应管线与控制腔室成流体连通。

在再一方面，本发明涉及一种填充阀，其包括填充阀构件，填充阀构件具有跨填充阀构件而建立/形成流体连通的受限通路。填充阀可以响应于控制阀而操作。填充阀还可包括用于在第一方向上对填充阀构件进行偏压的弹簧。填充阀可以被配置成向燃料喷射器的控制腔室供应燃料。

在另一方面，本发明涉及一种用于向内燃机递送燃料的燃料喷射器，燃料喷射器包括：

喷嘴，其具有阀针，阀针可以相对于阀针座在闭合位置与打开位置之间穿过一定移动范围移动来控制通过至少一个喷嘴出口的燃料递送，由此喷嘴针的移动受到控制腔室中燃料压力的控制；以及

第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀，其用于控制进出所述控制腔室的燃料流动以将控制腔室加压和减压。

在另一方面，本发明涉及一种控制燃料喷射器的方法，燃料喷射器包括喷嘴，喷嘴具有阀针，阀针可以响应于控制腔室内的燃料压力而在闭合位置与打开位置之间移动；该方法包括选择性地操作第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀以控制燃料进出控制腔室的流动；

其中选择性地操作第一喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向疏放管线打开以减小在控制腔室内的燃料压力；

也选择性地操作第一喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向高压供应管线打开以增加在控制腔室内的燃料压力；以及

选择性地操作第二喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向疏放管线打开以减小在控制腔室内的燃料压力。

该方法可包括以下步骤：选择性地操作所述第一喷嘴控制阀和/或所述第二喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向疏放管线打开以减小在控制腔室内的燃料压力。在控制腔室内的压力减小可以允许阀针打开以允许喷射燃料。

第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀可以同时或依序操作以控制阀针的移动。可以执行第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀的同时或依序操作以控制阀针在第一方向上从闭合位置到打开位置的移动；和/或在第二方向上从打开位置到闭合位置的移动。

可以操作第一喷嘴控制阀和/或第二喷嘴控制阀以控制阀针行进的速度。当阀针在所述第一方向和/或所述第二方向上行进时，阀针行进速度可变，例如用以控制阻尼。为了减小阀针的速度，第一喷嘴控制阀或第二喷嘴控制阀可以通过操作以当阀针在所述闭合位置与所述打开位置之间行进（在所述第一方向或第二方向）时闭合在控制腔室与燃料疏放装置之间的连通通路。

该方法还可包括以下步骤：选择性地操作所述第一喷嘴控制阀和/或所述第二喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向高压供应管线打开以增加控制腔室内的燃料压力。

增加控制腔室内的压力可以将阀针移位到闭合位置。

在另一方面，本发明涉及一种控制燃料喷射器的方法，燃料喷射器包括喷嘴，喷嘴具有阀针，阀针可以响应于控制腔室内的燃料压力而在闭合位置与打开位置之间移动；该方法包括选择性地操作第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀以控制燃料进出控制腔室的流动。

在再一方面，本发明涉及一种用于燃料喷射器的控制系统，控制系统被配置成实施本文所描述的（多种）方法。

本文所描述的（多种）方法可能通过机器实施。本文所描述的方法可以在计算装置上实施，计算装置包括一个或多个处理器，诸如电子微处理器。（多个）处理器可以被配置成执行在存储器或存储装置中所存储的计算指令。本文所描述的装置可以包括一个或多个处理器，处理器被配置成执行计算指令。

在另一方面，本发明涉及一种计算机系统，包括：可编程的电路；以及，在至少一个计算机可读介质上被编码以对可编程的电路进行编程从而实施本文所描述方法的软件。

根据另一方面，本发明涉及一种或多种计算机可读介质，其上具有计算机可读指令，计算机可读指令当由计算机执行时，使计算机执行本文所描述的（多种）方法的所有步骤。

附图说明

现将参考附图仅以举例说明的方式描述本发明的实施例，在附图中：

图1示出了根据本发明的第一实施例的喷射器的示意图；

图2示出了根据本发明的第二实施例的喷射器的示意图；

图3示出了根据本发明的第三实施例的喷射器的示意图；

图4示出了根据本发明的第四实施例的喷射器的示意图；

图5示出了根据本发明的第五实施例的喷射器的示意图。

具体实施方式

本发明涉及用于向内燃机（未图示）供应高压柴油燃料的燃料喷射器1。将参看图1至图5来描述本发明的实施例。

在图1中示出了根据本发明的第一实施例的燃料喷射器1的示意图。燃料喷射器1适合于向发动机缸或内燃机的其它燃烧空间递送燃料。燃料喷射器包括喷射器喷嘴（仅示出了其部分）和第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10。喷射器喷嘴包括喷射器主体或喷射器外壳12。第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10被容纳于阀外壳14和垫板（shim plate）16内，垫板16间隔开该喷射器主体12与喷嘴外壳14。

喷射器喷嘴还包括阀针，其可由第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10操作以控制通过喷嘴出口开口到相关联燃烧空间（未图示）内的燃料流动。阀针的下部未图示，但终止于阀顶端，阀顶端可与阀针座接合以使控制通过出口开口到燃烧空间内的燃料输送。也可以提供弹簧用于将阀针朝向阀针座偏压。

如在图1中可以看出，远离出口开口的阀针的上端20位于控制腔室18内，控制腔室18限定于喷射器主体 12内。阀针的上端可以被称作“针活塞”20，其滑动移动在设置于喷射器主体12中的引导内孔22内受引导。针活塞20可以与阀针的下部集成一体，但替代地可以是由阀针承载的单独部分。

在使用中，高压下的燃料从第一燃料供应通道24递送到喷嘴腔室（未图示），阀针的下部位于喷嘴腔室（未图示）内。从喷嘴腔室，当阀针远离阀针座移动时，高压燃料能通过喷嘴的出口开口流动。

在图1所示的取向，控制腔室18被定位成在轴向与针活塞20串列对齐并且在针活塞20上方。控制腔室18部分地由引导内孔22和部分地由针活塞20的端表面限定于喷射器主体12内，并且由垫板16的下表面闭合。在控制腔室18内的燃料压力向针活塞20施力，针活塞20用于在向下方向上推压针活塞20，并且因此用于将阀针推靠在阀针座上以防止燃料通过出口开口喷射。高压下的燃料从第二燃料供应通道26经由第一喷嘴控制阀8递送到控制腔室18。限制部或节流部可选地放置于第二燃料供应通道26与第一喷嘴控制阀8之间以控制对控制腔室18的填充。

在使用中，由于通过供应通道24供应到喷嘴腔室的高压燃料，向上力施加到阀针的一个或多个推力表面（未图示）上，阀针的一个或多个推力表面用于远离阀针座推压阀针。如果在控制腔室18内的燃料压力充分减小，除了来自作用于阀针顶端上的燃烧腔室中的气体压力的力之外，由于喷嘴腔室内的燃料压力而作用于推力表面上的向上力，足以克服作用于针活塞20的端表面上的向下力，和由弹簧提供到阀针上的力（弹簧预加载力）。阀针因此远离阀针座提升起以通过喷嘴出口开始燃料喷射。如果增加控制腔室18内的燃料压力，则用于将阀针远离阀针座提升起的力由控制腔室18中的燃料压力所致的增加力克服并且使阀针就座/被承座。因此，通过控制在控制腔室18内的燃料压力，可以控制通过出口开口的燃料喷射的起始和终止。

利用第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10控制在控制腔室18内的燃料压力。在本实施例中，第一喷嘴控制阀8为平衡三通阀以用于选择性地控制燃料从第二供应通道26到控制腔室18的流动和燃料从控制腔室18到第一低压疏放装置28的流动。第二喷嘴控制阀10为平衡二通阀以用于选择性地控制燃料从控制腔室18到第二低压疏放装置30的流动。现在将更详细描述第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10。

第一喷嘴控制阀8包括第一阀销32，第一阀销32包括上部32a和下部32b。被称作第一引导部32a的第一阀销32的上部能在外壳14中所限定的第一引导内孔34内滑动。被称作第一阀头32b的第一阀销32的下部位于在垫板16内限定的第一腔室36内并且可以在第一腔室36内滑动，并且与第一引导部32a一致地移动。与垫板的下面相邻的喷射器主体12设有第一疏放通道38，第一疏放通道38通向第一腔室36。第一疏放通道38与第一低压疏放装置28连通。垫板16设有第一轴向贯通钻孔42和在其上面上的第一横向槽44，第一横向槽44与第一轴向钻孔42在其最上端处连通，并且由此在控制腔室18与第一腔室36之间提供通路。第一轴向钻孔42具有减小的直径以形成到控制腔室18的第一受限通路。

喷射器主体12的上面限定用于第一阀销32的头部32b的第一阀座46。当第一阀销移动到第一阀位置时，第一阀销32的头部32b与第一阀座46接合，在第一阀位置，断开在控制腔室18与第一疏放通道38之间的连通并且打开在第一腔室36与第二供应通道26之间的连通。外壳14在其下表面处限定用于第一阀销32的头部32b的第二阀座48。当第一阀销移动到第二阀位置时，第一阀销的头部32b与第二阀座48接合，在第二阀位置，断开在第二供应通道26与第一腔室36之间的连通并且打开在控制腔室18与第一疏放通道38之间的连通。

第二喷嘴控制阀10包括第二阀销50，第二阀销50包括上部50a和下部50b。被称作第二引导部50a的第二阀销50的上部能在外壳14中限定的第二引导内孔52内滑动。被称作第二阀头50b的第二阀销50的下部位于在垫板16内限定的第二腔室54内并且可以在第二腔室54内滑动，并且与第二引导部50a一致地移动。与垫板的下面相邻的喷射器主体12设有第二疏放通道56，第二疏放通道56通向第二腔室54。第二疏放通道56与第二低压疏放装置30连通。垫板16设有第二轴向贯通钻孔60和在其上面上的第二横向槽62，第二横向槽62与第二轴向钻孔60在其最上端处连通，并且由此在控制腔室18与第二腔室54之间提供通路。第二轴向钻孔60具有减小的直径以形成到控制腔室18的第二受限通路。

举例而言，第一轴向钻孔42可以具有在0.05 mm与0.3 mm之间的直径。第二轴向钻孔60的直径通常大小被设定为提供在第一轴向钻孔42的一半与二倍之间的截面积。将意识到尺寸可以根据控制腔室18的体积和/或阀销32、50的直径而不同。尺寸也将根据燃烧要求而不同。

喷射器主体12的上面限定用于第二阀销50的头部50b的第三阀座64。当第二阀销移入第一阀位置时，第二阀销50的头部50b与第三阀座64接合，在第一阀位置，断开在控制腔室18与第二疏放通道56之间的连通。外壳14在其下表面处限定用于第二阀销的第二头部50b的第四阀座66。当第二阀销50移入第二阀位置时，第二阀销的头部50b与第四阀座66接合。在第二阀位置，打开在控制腔室18与第二疏放通道56之间的连通。

在本实施例中，第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10由第一机电螺线管68和第二机电螺线管70促动。特别地，第一螺线管68和第二螺线管70包括相应第一弹簧72和第二弹簧74用于偏压第一阀销和第二阀销朝向它们的相应第一位置（即，前移位置），在第一位置，断开在控制腔室18与第一疏放通道和第二疏放通道38之间的连通。促动（即，激励）螺线管68、70将第一阀销和第二阀销朝向它们的相应第二位置（即，缩回位置）移动，在第二位置，打开在控制腔室18与相应第一疏放通道38与第二疏放通道56之间的连通。第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10受到喷射控制单元（未图示）控制并且可以彼此独立地受促动和被解除促动。

在使用中，当解除对第一喷嘴控制阀8的促动时，第一阀销32前移到第一阀位置，使得头部32b在弹簧力下与第一阀座46接合（如图1所示）。在此位置，在高压下的燃料能从第二供应通道26流过第二阀座48并且进入到第一腔室36内，燃料能从第一腔室36流到控制腔室18内。同样，当解除对第二喷嘴控制阀10的促动时，第二阀销50处于其第一阀位置使得头部50b与第三阀座64接合。在此位置，断开在控制腔室18与第二疏放通道56之间的连通，从而防止燃料从控制腔室18流到第二疏放通道56。控制腔室18由此被加压并且针活塞20被向下推压，因此阀针被向下推靠到阀针座上使得并不发生通过出口开口的喷射。

当促动第一控制阀8时，即当第一阀销32远离第一阀座46移动成与第二阀座48接合时，在第二供应通道26内的高压燃料不再能流过第二阀座48到控制腔室18。替代地，在控制腔室18内的燃料能流过第一阀座46到第一疏放通道38内到第一低压疏放装置28。同样，当促动第二控制阀10时，即当第二阀销50a、50b远离第三阀座64移动成与第四阀座66接合时，在控制腔室18内的燃料能流过第三阀座64到第二疏放通道56内到第二低压疏放装置30。因此在控制腔室18内的燃料压力减小并且控制腔室18被减压。因此，阀针被向上推压远离阀针座，这归因于作用于阀针的推力表面上的喷嘴腔室内的燃料压力。如上文所概述，第一轴向钻孔42和第二轴向钻孔60形成第一受限通路和第二受限通路。受限通路控制燃料从控制腔室18的流出的流率并且由此控制阀针从阀针座向上移位的速率。

控制第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10的促动和/或解除促动能允许当阀针在所述打开位置和闭合位置之间行进时(在一个或两个行进方向)以多种操作模式来控制阀针。举例而言，当在阀针从所述闭合位置移动到所述打开位置来控制阀针时，根据本实施例的喷射器1提供以下操作模式：

(i) 解除对第一喷嘴控制阀8的促动并且促动第二喷嘴控制阀10。在控制腔室18中的控制压力根据第一轴向钻孔42与第二轴向钻孔60的直径比例而衰减。阀针以受第二轴向钻孔过60直径控制的相对较低速度提升。

(ii) 促动第一喷嘴控制阀8并且解除对第二喷嘴控制阀10的促动。在控制腔室18中的控制压力根据第一轴向钻孔42的直径而衰减。阀针以受第一轴向钻孔42直径控制的中速度提升。

(iii) 促动第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10二者。在控制腔室18中的控制压力根据平行的第一轴向钻孔42和第二轴向钻孔60的直径而衰减。阀针以受平行的第一轴向钻孔42和第二轴向钻孔60的直径控制的相对高速度而提升。

(iv) 促动第二喷嘴控制阀10，之后促动第一喷嘴控制阀8。在控制腔室18中的控制压力根据第一轴向钻孔42和第二轴向钻孔60的直径比而衰减。阀针最初以相对较低速度提升并且然后以更高速度提升（提供“靴”形喷射）。

(v) 促动第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10，之后解除对第二喷嘴控制阀10的促动。阀针最初以相对较高速度提升并且然后以更低速度提升。这能在控制多次喷射时有助于避免过度针提升并且能限制阀针对顶部止挡件的冲击速度。

在上文所描述的所有操作模式，阀针以至少部分地由第一轴向钻孔42的直径决定的速度闭合。将意识到可以通过选择不同的阀同步来实施其它操作模式。喷射器控制单元可以利用适当指令集而被编程以控制第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10的促动和/或解除促动。这些操作模式适用于本文所描述的喷射器1的某些或全部实施例。

在图2中示出了根据本发明的燃料喷射器1的第二实施例。第二实施例是第一实施例的修改型式并且对于相似的部件，在此处使用相同的附图标记。喷射器1包括第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10，第一喷嘴控制阀8包括平衡三通阀，第二喷嘴控制阀10包括平衡三通阀。第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10可以独立于彼此操作以填充和疏放控制腔室18。第一喷嘴控制阀8的布置与第一实施例的布置相同。

第二喷嘴控制阀10被修改为提供平衡的三通阀以用于选择性地控制从第三燃料供应通道75到控制腔室18的燃料流动。这种布置允许高压下的燃料从第三燃料供应通道75经由第二喷嘴控制阀10供应到控制腔室18。具体而言，当第二阀销50移入到第一阀位置时，断开在控制腔室18与第二疏放通道45之间的连通并且打开在第二腔室54与第三供应通道75之间的连通。相反，当第二阀销50移入第二阀位置时，断开在第三供应通道75与第一腔室36之间的连通并且打开在控制腔室18与第二疏放通道56之间的连通。限制部或节流部可选地放置于第三燃料供应通道75与第二喷嘴控制阀10之间以控制该控制腔室18的填充。

设置第三供应通道75意味着两个填充路径可用于向控制腔室18供应高压燃料。在两个填充路径打开的情况下（即，第一阀销32和第二阀销50处于它们的相应第一位置，如图2所示），可以增加填充速率，可能为二倍。然而，并非提供增加的填充速率，第一轴向钻孔42和第二轴向钻孔60的直径比第一实施例中的第一轴向钻孔42更小。这减小了用于第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10中每一个所需的阀提升力，从而减小了第一螺线管68和第二螺线管70所需的提升力。然而，减小第一轴向钻孔42和第二轴向钻孔60的直径也减小了当促动喷嘴控制阀8、10中的一个并且解除对另一个的促动时发生的直通流动损失。

在图3中示出了根据本发明的燃料喷射器1的第三实施例。第三实施例是第一实施例的另一修改型式并且对于相似的部件，在此处使用相同的附图标记。第一喷嘴控制阀8的布置与第一实施例的布置相同。

第一喷嘴控制阀8包括平衡三通阀；并且第二喷嘴控制阀10包括不平衡二通阀。第二喷嘴控制阀10包括第二阀销50，第二阀销50包括上部50a和下部50b。被称作第二引导部50a的第二阀销50的上部能在外壳14中所限定的第二引导内孔52内滑动。被称作第二阀头50b的第二阀销的下部位于也在外壳14中所限定的第二腔室54内，并且与第二引导部50a一致地移动。第二疏放通道56设置于外壳14中，邻近于垫板16的上面，并且通向第二腔室54。第二疏放通道56与第二低压疏放装置30连通。垫板16设有第二轴向贯通钻孔60，并且在其下面上的第二横向槽62在它的最下端处与第二轴向钻孔60连通并且由此在控制腔室18与第二腔室54之间提供通路。第二轴向钻孔60具有减小的直径以形成第二受限通路。

垫板16的上面限定用于第二阀销的头部50b的第三阀座64。当第二阀销50移入第一阀位置时，第二阀销的头部50b与第三阀座64接合，在第一阀位置，断开在控制腔室18与第二疏放通道56之间的连通。

根据第三实施例的喷射器1的操作与包括第一平衡阀8和第二平衡阀10的第一实施例相比并无变化。然而，将不平衡阀用于第二喷嘴控制阀10减小了由于设置第二喷嘴控制阀10所致的静态泄漏。此外，在通过第一喷嘴控制阀8提供填充时可以避免第二喷嘴控制阀中二通阀的寄生填充流动。

在第三实施例中的第二喷嘴控制阀10所需的促动力高于在第一实施例和第二实施例中利用的平衡阀所需的那些促动力。然而，在第三实施例中第二轴向钻孔60的较小直径减小了所需促动力。因此，可以采用比现有技术喷射器中所用的螺线管更小的、更快的第二螺线管70。

根据第三实施例的燃料喷射器1可以被修改为在第二燃料供应通道26与第一喷嘴控制阀8之间设置/提供限制部或节流部。限制部可以控制对控制腔室18的填充。

在图4中示出了根据本发明的燃料喷射器1的第四实施例。第四实施例是第三实施例的修改型式并且对于相似部件，在此处使用相同的附图标记。喷射器1包括第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10，第一喷嘴控制阀8包括不平衡二通阀，第二喷嘴控制阀10包括不平衡的二通阀。第二喷嘴控制阀10的布置与第三实施例的布置相同。第一喷嘴控制阀8和/或第二喷嘴控制阀10可以用于疏放/排空所述控制腔室18。

第一喷嘴控制阀8包括第一阀销32，第一阀销32包括上部32a和下部32b。被称作第一引导部32a的第一阀销的上部能在外壳14中所限定的第一引导内孔34内滑动。被称作第一阀头32b的第一阀销的下部位于在外壳14中所限定的第一腔室36内并且能在第一腔室36内滑动，并且与第一引导部32a一致地移动。第一疏放通道38设置于外壳14中，邻近于垫板16的上面，并且通向第一腔室36。第一疏放通道38与共同低压疏放装置28连通。垫板16设有第一轴向贯通钻孔42，和在其下面上的第一横向槽44，第一横向槽44在它的最下端处与第一轴向钻孔42连通并且由此提供在控制腔室18与第一腔室36之间的通路。第一轴向钻孔42具有减小的直径以形成通向控制腔室18的第一受限通路。

第三轴向贯通钻孔76设置于垫板16中并且经由垫板16的上面上的第二横向槽78与第一燃料供应通道24连通。第三轴向钻孔76也与垫板16的下面上的第一横向槽44连通以形成从第一燃料供应通道24到控制腔室18的流体通路。第三轴向钻孔76具有减小的直径以形成第三受限通路。由第三轴向钻孔76决定控制腔室18的填充。

垫板16的上面限定用于第一阀销的头部32b的第一阀座46。当第一阀销移入第一阀位置时，第一阀销的头部32b与第一阀座46接合，在第一阀位置，断开在控制腔室18与第一疏放通道38之间的连通（如图4所示）。

控制腔室18经由第三轴向钻孔76保持与燃料供应通道24连通。第三轴向钻孔76由此向控制腔室16提供填充流动路径。通过第三限制部的流率决定针阀闭合速度。这种布置允许使用两个二通阀，二通阀可以被配置成是静态无泄漏的并且避免了对于沿着闭合空隙阀杆的高温泄漏的需要（即，经过第一引导部32a和第二引导部50a）。耗散填充流量以便开始喷射的任务能由平行的第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10执行。第一螺线管68和第二螺线管70因此可以被设计成提供更低促动力。在使用中，可以由螺线管68、70中的仅一个或者由两个螺线管68、70的同步来控制多个喷射以提供增加的响应性。

如同本文所描述的先前实施例，可以使用第一轴向钻孔42和第二轴向钻孔60的两个不同直径以形成第一限制部和第二限制部来提供三种针打开速度。替代地，如果第一轴向钻孔42和第二轴向钻孔42具有相同直径，则可能使第一螺线管60和第二螺线管70交替以产生受良好控制的多次喷射。这是因为在对于每个螺线管68、70而言的喷射之间的停留时间增加。对于本文所描述的燃料喷射器1的第二实施例也可以实施这种控制技术。

在图5中示出了根据本发明的燃料喷射器1的第五实施例。第五实施例是第四实施例的发展并且对于相似的部件，在此处使用相同的附图标记。喷射器1包括第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10，第一喷嘴控制阀8包括不平衡二通阀，第二喷嘴控制阀10包括不平衡二通阀。第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10的布置与第四实施例的布置相同。使用第一喷嘴控制阀8来控制对控制腔室18的填充并且使用第二喷嘴控制阀10来控制对控制腔室18的疏放。

提供填充阀80以控制高压燃料从第一燃料供应通道24的供应。填充阀80包括第三阀销82，第三阀销82包括上部82a和下部82b。被称作第一杆部82a的第三阀销82的下部能在喷射器主体12中所限定的第三内孔84内滑动。第三内孔84具有比第一杆部82a的直径更大的直径以允许燃料流过杆部82a。被称作第三阀头82b的第三阀销82的上部位于在垫板16内所限定的第三腔室86内并且能在垫板16内所限定的第三腔室86内滑动，并且与第三引导部82a一致地移动。设置于垫板16中的第一轴向贯通钻孔42在第一喷嘴控制阀8与第三腔室86之间提供连通通路。在垫板16的下面上的第一横向槽44也与第三腔室86连通并且由此在控制腔室18与第一腔室36之间提供通路。第一横向槽44可选地具有减小的截面积以形成第一受限通路。在本实施例中可选地省略通往介于控制腔室18与第三腔室86之间的连通通路的限制部。填充阀80可以用于阻挡贯通流动。

喷射器主体12的上面限定了第五阀座88以用于接合第三阀销82的头部82b的下表面。第三腔室86的上面限定第六阀座90以用于接合第三阀销82的头部82b的上表面。第三轴向钻孔92穿过第三阀销82的头部82b设置并且与设置于第一杆部82a中的横向钻孔94相连通。第三钻孔92具有减小的直径以形成第三限制部。

当第三阀销移动到第一阀位置时（如图5所示），第三阀销82的头部82b与第五阀座88相接合，在第一阀位置，断开控制腔室18与第三腔室86之间的连通。当第三阀销移入第二阀位置时，第三阀销82的头部82b与第六阀座90接合，在第二阀位置，打开在控制腔室18与第三腔室86之间的连通。设置第三弹簧96以将第三阀销82朝向第一阀位置偏压，即使当控制腔室18中的压力较高时。第三钻孔92和横向钻孔94在第三腔室86与第一燃料供应通道24之间设置一种受限连通通路。

在使用中，由第一喷嘴控制阀8控制第三阀销82。当对第一喷嘴控制阀8解除促动时，第一阀销32在弹簧力下移动到第一前移位置。第一阀销32的头部32b承座/安放于在垫板16的上面上所设置的第一阀座46上并且断开在第三腔室86与第一疏放通道38之间的连通（如图5所示）。在第三腔室86内的燃料压力增加并且匹配在第一燃料供应通道24中的燃料压力。当跨越第三阀销82的头部82b两端的压差充分减小时，第三弹簧96将                   第三阀销82朝向其第一阀位置偏压并且断开在控制腔室18与第一燃料供应通道24之间的连通（如图5所示）。当第三阀销82处于其第一位置时，并无通往控制腔室18的填充流动，但是控制腔室18保持被加压，只要第二喷嘴控制阀10保持闭合。这种布置能允许针活塞20被锁定为部分提升。随后，打开第二喷嘴控制阀10造成针活塞20进一步提升。

促动第一喷嘴控制阀8使第一阀销32移动到第二缩回位置。第一阀销32的头部32b从第一阀座46提升，在第三腔室86与第一疏放通道36之间建立/形成连通。在第三腔室86内的燃料压力减小直到第三弹簧96不再能克服跨第三阀销82的头部82b两端的压差。第三阀销82然后行进到其第二位置，提供在控制腔室18与第一燃料供应通道24之间的连通。控制腔室18由此被加压并且针活塞20被向下推压，因此，阀针被向下推靠到阀针座上使得并不发生通过出口开口的喷射。因此，打开第一喷嘴控制阀8造成针活塞20闭合。

根据第五实施例的喷射器1使用第一喷嘴控制阀8和第二喷嘴控制阀10以提供可切换的针打开特征。这种布置是静态无泄漏的并且仅当打开填充阀80时发生通过第三限制部的很低流动。此外，填充阀80仅需要在阀针20再闭合期间被打开。

喷射器1可以通过促动第二喷嘴控制阀10以打开通向第一疏放通道38的通路来提供阀针20的快速打开。维持第一喷嘴控制阀8在闭合位置防止了填充阀80打开，从而防止燃料从第一燃料供应通道24供应到控制腔室18。

为了结束源自喷嘴的喷射，促动第一喷嘴控制阀8。通过使促动第一喷嘴控制阀8的定时/正时（timing）发生同步，可能细微控制所述针阀20以便于喷射少量燃料。为了更长喷射，可以通过解除对第二喷嘴控制阀10促动并且停止疏放流动来停止打开针阀20。这种控制顺序可以被实施为以低限制针升力阻止阀针20或者减缓阀针20以减轻停止冲击。

将意识到在不偏离本发明的范围的情况下可以对本文所描述的实施例做出各种变化和修改。例如，第一喷嘴控制阀可以与高压流体供应管线经由第一受限入口通路成流体连通。第二喷嘴控制阀10可以与控制腔室经由第二受限入口通路成流体连通。由此能控制（节流）向第一喷嘴控制阀8和/或第二喷嘴控制阀10供应高压燃料。在某些实施例中，能实现对控制腔室的填充而不会有损疏放为低压疏放。

Claims (17)

1.一种用于向内燃机递送燃料的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：

喷嘴，其具有阀针，所述阀针可以相对于阀针座在闭合位置与打开位置之间通过一定移动范围而移动来控制通过至少一个喷嘴出口的燃料递送，由此喷嘴针的移动受到控制腔室内的燃料压力的控制；以及

第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀，用于控制进出所述控制腔室的燃料流动以将所述控制腔室加压和减压；

其中所述第一喷嘴控制阀可选择性地操作以使所述控制腔室与燃料疏放装置成流体连通；

所述第一喷嘴控制阀也可选择性地操作以使所述控制腔室与高压供应管线成流体连通；以及

所述第二喷嘴控制阀可选择性地操作以使所述控制腔室与燃料疏放装置成流体连通。

2.根据权利要求1所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一喷嘴控制阀与所述控制腔室经由第一受限通路成流体连通；和/或所述第二喷嘴控制阀与所述控制腔室经由第二受限通路成流体连通。

3.根据权利要求2所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一受限通路包括第一限制部并且所述第二受限通路包括第二限制部；所述第一限制部和第二限制部的截面积相同或不同。

4.根据前述权利要求中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第二喷嘴控制阀可操作以使所述控制腔室与所述高压供应管线成流体连通。

5.根据权利要求2或3所述的燃料喷射器，其特征在于，所述控制腔室与高压供应管线经由第三受限通路而连续地成流体连通。

6.根据权利要求5所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一喷嘴控制阀和/或所述第二喷嘴控制阀可操作以使所述高压供应管线与所述燃料疏放装置经由所述第二受限通路成流体连通。

7.一种用于向内燃机递送燃料的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：

喷嘴，其具有阀针，所述阀针可以相对于阀针座在闭合位置与打开位置之间通过一定移动范围而移动来控制通过至少一个喷嘴出口的燃料递送，由此喷嘴针的移动受到控制腔室内的燃料压力的控制；以及

第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀，用于控制进出所述控制腔室的燃料流动以将所述控制腔室加压和减压；

其中所述燃料喷射器还包括填充阀，所述填充阀可选择性地操作以使高压供应管线与所述控制腔室成流体连通。

8.根据权利要求7所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一喷嘴控制阀和/或所述第二喷嘴控制阀可选择性地操作以使所述控制腔室与燃料疏放装置成流体连通。

9.根据权利要求8所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一喷嘴控制阀与所述控制腔室经由第一受限通路成流体连通；和/或所述第二喷嘴控制阀与所述控制腔室经由第二受限通路成流体连通。

10.根据权利要求9所述的燃料喷射器，其特征在于，所述第一受限通路包括第一限制部并且所述第二受限通路包括第二限制部；所述第一限制部和第二限制部的截面积相同或不同。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，所述填充阀可响应于所述第一喷嘴控制阀而操作。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的燃料喷射器，其特征在于，所述填充阀包括用于在所述高压供应管线与燃料疏放装置之间提供连通的第三受限通路。

13.一种控制燃料喷射器的方法，所述燃料喷射器包括喷嘴，所述喷嘴具有阀针，所述阀针可以响应于控制腔室内的燃料压力而在闭合位置与打开位置之间移动；所述方法包括选择性地操作所述第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀以控制进出所述控制腔室的燃料流动；

其中选择性地操作所述第一喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向疏放管线打开以减小在所述控制腔室内的燃料压力；

也选择性地操作所述第一喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向高压供应管线打开以增加在所述控制腔室内的燃料压力；以及

选择性地操作所述第二喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向疏放管线打开以减小在所述控制腔室内的燃料压力。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，同时或依序操作所述第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀以控制所述阀针的移动。

15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，其还包括以下步骤：随后操作所述第一喷嘴控制阀和第二喷嘴控制阀之一以控制所述阀针的移动。

16.根据权利要求13、14或15中任一项所述的方法，其特征在于，还其包括以下步骤：选择性地操作所述第二喷嘴控制阀以使至少一个流体通路向高压供应管线打开以增加所述控制腔室内的燃料压力。

17.一种用于燃料喷射器的控制系统，所述控制系统配置成实施根据权利要求13至16中任一项所述的方法。