CN104728001A - 燃料喷射器致动器组件及使用和制造的相关方法 - Google Patents

Abstract

本公开涉及提供有效喷射、点火和完全燃烧各种类型的燃料的集成的喷射器/点火器。这种喷射器/点火器的一个例子可以包括具有与喷嘴部分相对的基部部分的本体。基部部分将燃料接收至本体内，喷嘴部分可以邻近燃烧室定位。喷射器还包括由喷嘴部分承载的阀，阀在关闭位置与打开位置之间是可运动的，以将燃料喷射到燃烧室内。致动器联接阀并朝向基部部分纵向地延伸通过本体，驱动器由本体承载并且在第一位置与第二位置之间是可运动的。在第一位置中，驱动器不使致动器运动，并且在第二位置中，驱动器使致动器运动，以使阀运动至打开位置。

Description

燃料喷射器致动器组件及使用和制造的相关方法

本申请是申请日为2010年7月21日申请号为201080048892.2(PCT/US2010/002077)名称为“燃料喷射器致动器组件及使用和制造的相关方法”的中国申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求以下申请的优先权和受益权：2009年8月27日提交的名称为“OXYGENATED FUEL PRODUCTION”的美国临时申请No.61/237,425；2009年8月27日提交的名称为“MULTIFUELMULTIBURST”的美国临时申请No.61/237,466；2009年8月27日提交的名称为“FULL SPECTRUM ENERGY”的美国临时申请No.61/237,479；2009年10月19日提交的名称为“MULTIFUEL STORAGE,METERINGAND IGNITION SYSTEM”的美国专利申请No.12/581,825；2009年12月7日提交的名称为“INTEGRATED FUEL INJECTORS AND IGNITERSAND ASSOCIATED METHODS OF USE AND MANUFACTURE”的美国专利申请No.12/653,085；2009年12月7日提交的名称为“INTEGRATEDFUEL INJECTORS AND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OFUSE AND MANUFACTURE”的PCT申请No.PCT/US09/67044；2010年2月13日提交的名称为“FULL SPECTRUM ENERGY AND RESOURCEINDEPENDENCE”的美国临时申请No.61/304,403；以及2010年3月9日提交的名称为“SYSTEM AND METHOD FOR PROVIDING HIGHVOLTAGE RF SHIELDING,FOR EXAMPLE,FOR USE WITH A FUELINJECTOR”的美国临时申请No.61/312,100。这些申请中的每一个均以其全部内容通过引证结合在本文中。

技术领域

以下公开大致涉及集成的燃料喷射器和点火器以及用于在燃烧室中直接喷射和点燃各种燃料的相关部件。

背景技术

燃料喷射系统一般用于将燃料喷雾喷射到发动机的进气歧管或燃烧室内。自从1980年代后期，燃料喷射系统已经几乎完全替代化油器成为用于汽车发动机的主要燃料输送系统。用于这些燃料喷射系统中的燃料喷射器通常能够实现两个基本功能。第一，它们输送计量量的燃料用于发动机的每个吸入冲程，使得能够保持用于燃料燃烧的适当的空气-燃料比。第二，它们分散燃料以提高燃烧过程的效率。传统燃料喷射系统通常连接至加压燃料供给装置，可以通过改变喷射器打开的时间将燃料计量地输入燃烧室内。还可以通过迫使燃料通过喷射器中的小孔将燃料分散到燃烧室内。

附图说明

图1A是根据本公开的实施例构造的喷射器的示意性截面侧视图。

图1B是根据本公开的另一个实施例构造的喷射器的截面侧视图。

图2是根据本公开的另一个实施例构造的喷射器的局部截面侧视图。

图3A是图1B和图2的喷射器的部件的立体图。

图3B是基本沿图3A的线3B-3B截取的截面侧视图，图3C是基本沿图3A的线3C-3C截取的截面侧视图。

图4是根据本公开的又一个实施例构造的喷射器的喷嘴部分的局部截面侧视图。

图5A和图5B是根据本公开的另外的实施例构造的阀组件和喷嘴组件的示意图。

图6A和图6B分别是根据本公开的又一个实施例构造的喷射器的截面侧视图和局部分解的截面侧视图。

图6C和图6D是示出图6A和图6B的喷射器的部件的多个特征的截面侧视图。

图6E和图6F分别是图6A和图6B的喷射器的导电夹持组件的俯视平面图和侧视图。

图6G是图6A和图6B的喷射器的喷嘴部分的局部截面侧视图。

图7A是根据本公开的还一个实施例构造的喷射器的截面侧视图。

图7B是阀组件的放大的局部截面侧视图，图7C是图7A的喷射器的阀引导件的侧视图。

图7D是基本沿图7A的线7D-7D截取的截面侧视图。

图8A是根据本公开的又一个实施例构造的喷射器的截面侧视图。

图8B是图8A的喷射器的致动器张紧器的主视平面图。

图9A是根据本公开的再一个实施例构造的用于喷射器的阀致动组件的局部截面侧视图，图9B是图9A的组件的一部分的放大的详图。

具体实施方式

本申请将2008年1月7日提交的名称为“MULTIFUEL STORAGE,METERING AND IGNITION SYSTEM”的美国专利申请No.12/006,774(现在为美国专利No.7,628,137)的主题的全部内容通过引证结合在本文中。本申请通过引证结合于2010年7月21日同时提交的以下美国专利申请中的每一个的主题的全部内容，其名称为：“INTEGRATED FUEL INJECTORSAND IGNITERS AND ASSOCIATED METHODS OF USE ANDMANUFACTURE”(代理档案号No.69545-8031US)；“INTEGRATED FUELINJECTORS AND IGNITERS WITH CONDUCTIVE CABLEASSEMBLIES”(代理档案号No.69545-8033US)；“SHAPING A FUELCHARGE IN A COMBUSTION CHAMBER WITH MULTIPLE DRIVERSAND/OR IONIZATION CONTROL”(代理档案号No.69545-8034US)；“CERAMIC INSULATOR AND METHODS OF USE ANDMANUFACTURE THEREOF”(代理档案号No.69545-8036US)；“METHODAND SYSTEM OF THERMOCHEMICAL REGENERATION TO PROVIDEOXYGENATED FUEL,FOR EXAMPLE,WITH FUEL-COOLED FUELINJECTORS”(代理档案号No.69545-8037US)；以及“METHODS ANDSYSTEMS FOR REDUCING THE FORMATION OF OXIDES OFNITROGEN DURING COMBUSTION IN ENGINES”(代理档案号No.69545-8038US)。

概述

本公开描述了用于提供构造成用于多种燃料并包括集成的点火器的燃料喷射器的装置、系统和方法。本公开还描述了用于内燃机的集成的燃料喷射和点火装置，以及与其有关的相关系统、组件、部件和方法。例如，如下所述实施例中的几个大致涉及能够基于燃烧室状态优化各种燃料的喷射和燃烧的可适应的燃料喷射器/点火器。某些细节在以下说明中和图1A至图9中做出阐述以提供对本公开的各个实施例的全面理解。但是，下面对描述通常与内燃机、喷射器、点火器和/或燃烧系统的其它方面有关的众所周知的结构和系统的其它细节不做阐述，以免不必要地弱化对本公开的各个实施例的说明。因此，可以理解，以下阐述的细节中的多个提供用于说明以下实施例，以便足以使得本领域技术人员能够制造和使用所公开的实施例。但是，如下所述的细节和优势中的多个未必是实施本公开的某些实施例所必需的。

附图中示出的许多细节、尺寸、角度、形状及其它特征仅是对本公开的具体实施例的例示。因此，其它的实施例在不脱离本公开的精神或范围的情况下可以具有其它的细节、尺寸、角度和特征。另外，本领域普通技术人员将会理解，本公开的另外的实施例可以在不具有如下所述细节中的多个的情况下实施。

在整个说明书中对“一个实施例”或“实施例”的参照指的是与该实施例相关地描述的特定特征、结构或特性包括在本公开的至少一个实施例中。因此，在整个本说明书中的不同位置中出现的词语“在一个实施例中”或“在实施例中”并不一定总是指代同一实施例。此外，特定的特征、结构或特性可以在一个或更多个实施例中以任意适当的方式组合。本文中提供的标题仅为了方便，并不解释所要求保护的公开的范围或意义。

图1A是根据本公开的实施例构造的集成的喷射器/点火器110a(“喷射器110a”)的示意性截面侧视图。图1A中所示的喷射器110a构造成将不同的燃料喷射到燃烧室104a内并被控制成基于燃烧室104a中的燃烧特性和状态适应性地调整燃料喷射或爆炸的模式和/或频率。如以下详细地说明的，喷射器110a和本文中描述的其它喷射器能够优化用于快速点火和完全燃烧的喷射的燃料。除喷射燃料之外，喷射器110a包括构造成点燃喷射的燃料的一个或更多个集成的点火特征。这样，喷射器110a可被用于将传统内燃机转换成能在多种不同的燃料下操作。尽管所示喷射器110a的多个特征示意性地示出用于例示目的，但是以下参照本公开的实施例的各个特征详细地描述这些示意性地示出的特征中的多个。因此，图1A中喷射器的示意性地示出的部件的相对定位、位置、尺寸、定向等等并非旨在限制本公开。

在所示实施例中，喷射器110a包括具有中间部分116a的外壳或本体112a，中间部分116a在基部部分114a与喷嘴部分118a之间延伸。喷嘴部分118a延伸以至少部分地通过发动机头部107a中的端口，以将喷嘴部分118a的端部部分119a定位在与燃烧室104a的界面处。喷射器110a还包括燃料通路或通道123a，燃料通路或通道123a从基部部分114a通过本体112a延伸至喷嘴部分118a。通道123a构造成使得燃料流过本体112a。通道123a还构造成使得喷射器110a的例如为致动器122a、仪表部件和/或能源部件的其它部件穿过本体112a。在某些实施例中，致动器122a可以是线缆或杆，线缆或杆具有操作地联接至由喷嘴部分118a的端部部分119a承载的流量控制装置或阀120a的第一端部部分。致动器122a可以与阀120a或附连至阀120a的独立的部件是一体的。这样，流量阀120a靠近与燃烧室104a的界面定位。尽管未在图1A中示出，但是在某些实施例中，喷射器110a可以在位于燃烧室104a附近、以及在本体112a上的其它位置处包括多于一个的流量阀、以及一个或更多个止回阀。

根据所示实施例的另一个特征，致动器122a还包括操作地联接至柱塞或驱动器124a的第二端部部分。第二端部部分还可联接至控制器或处理器126a。控制器或处理器126a可以定位在喷射器110a上或者远离喷射器110a。如以下参照本公开的各个实施例详细地说明的，控制器126a和/或驱动器124a构造成快速和准确地致动致动器122a，以经由流量阀120a向燃烧室104a内喷射燃料。例如，在某些实施例中，流量阀120a可以向外运动(例如，朝向燃烧室104a)，并且在其它实施例中，流量阀120a可以向内运动(例如，远离燃烧室104a)，以计量和控制燃料的喷射。此外，在某些实施例中，驱动器124a能够张紧致动器122a以将流量阀120a保持在关闭或坐置定位，并且驱动器124a能够放松或解除致动器122a中的张力以使得流量阀120a能够喷射燃料，反之亦然。驱动器124a能够响应于控制器126a以及其它力感应部件(例如，声学、电磁和/或压电部件)，以获得喷射燃料爆炸所需频率和模式。

在某些实施例中，致动器122a可以包括一个或更多个集成的感测和/或传送部件(transmitting component)，以检测燃烧室的特性和状态。例如，致动器122a可以由光纤电缆、集成在杆或线缆内的绝缘转换器形成，或者可包括其它传感器以检测并传送燃烧室数据。尽管未在图1A中示出，但是在其它实施例中，以及如以下详细描述的，喷射器110a可包括位于喷射器110a上的各个位置处的其它传感器或监控仪器。例如，本体112a可以包括集成在本体112a的材料内的光纤。另外，流量阀120a可被构造成感测或承载传感器(carry sensor)，以便向与喷射器110a有关的一个或更多个控制器传输燃烧数据。该数据可以经由无线、有线、光或其它传输介质传输至控制器126a或其它部件。这种反馈使得能够极其快速和适应地调整，用于优化燃料喷射因素和特性，例如包括燃料输送压力、燃料喷射起始定时、用于产生多层或分层进气的燃料喷射持续时间、燃烧室压力和/或温度、一次、多次或连续等离子点火或电容性放电的定时等等。

这种通过控制器126a、驱动器124a和/或致动器126a的反馈和适应性调整还使得能够优化输出，例如动力产生、燃料经济性以及包括氮氧化物的生成污染排放物的减少或消除。美国专利申请公开No.2006/0238068描述了用于致动本文所述的喷射器110a和其它喷射器中的超声转换器的适当的驱动器，该专利申请公开的全部内容通过引证结合在本文中。

喷射器110a还可以选择性地包括由邻近发动机头部107a的端部部分119a承载的点火和流量调整装置或盖121a(在图1A中以虚线示出)。盖121a至少局部地包围或环绕流量阀120a。盖121a还可以构造成保护喷射器110a的某些部件，例如传感器或其它监控部件。盖121a还可以用作催化剂、催化剂载体和/或用于喷射燃料的点火的第一电极。此外，盖121a可被构造成影响喷射燃料的形状、模式和/或相位。流量阀120a也可以被构造成影响喷射燃料的这些特性。例如，在某些实施例中，盖121a和/或流量阀120a可被构造成使流过这些部件的燃料产生急剧气化。更具体地，盖121a和/或流量阀120a可包括具有锐边、催化剂或由快速进入的液体燃料或液体和固体燃料的混合物产生气体或蒸汽的其它特征的表面。流量阀120a致动的加速度和/或频率还可以气化喷射的燃料。操作中，这种急剧的气化使得从喷嘴部分118a发射的蒸汽或气体更加快速和完全地燃烧。此外，这种急剧的气化可用于与超高加热液体燃料和等离子体或射出的燃料爆炸的声学动量的各种组合。在其它实施例中，流量阀120a致动的频率可以引起等离子体投射，以有益地影响喷射燃料的形状和/或模式。美国专利No.4,122,816描述了用于由本文所述的喷射器110a和其它喷射器致动等离子体投射的适当的驱动器，该专利的全部内容通过引证结合在本文中。

根据所示实施例的另一个方面，以及如以下详细描述的，本体112a的至少一部分由一个或更多个介电材料117a制成，介电材料117a适于使得高能点火能够燃烧不同的燃料，包括未精炼燃料或低能量密度燃料。这些介电材料117a能够提供用于进行点火的火花或等离子的产生、隔离和/或输送的高电压的足够的电绝缘。在某些实施例中，本体112a可以由单个介电材料117a制成。但是，在其它实施例中，本体112a可以包括两个或更多个介电材料。例如，中间部分116a的至少一个节段可以由具有第一介电强度的第一介电材料制成，喷嘴部分118a的至少一个节段可以由具有比第一介电强度大的第二介电强度的介电材料制成。具有相对强大的第二介电强度，第二介电材料能够保护喷射器110a免受热以及机械震动、污染、电压跟踪等等。适当的介电材料的例子以及这些材料在本体112a上的位置将在下文中详细地说明。

除介电材料之外，喷射器110a还可以联接至功率源或高压电源，以产生点火事件从而燃烧喷射的燃料。第一电极可经由延伸通过喷射器110a的一个或更多个导体联接至功率源(例如，电压发生源，比如电容释放、感应或压电系统)。喷嘴部分118a、流量阀120a和/或盖121a的区域可以操作为第一电极，以便与发动机头部107a的对应的第二电极产生点火事件(例如，火花、等离子、压缩点火操作、高能电容放电、扩展感应源的火花和/或直流电流或高频等离子体，与超声波的应用结合以快速地感应、促进和完成燃烧)。如以下详细地说明的，第一电极可被构造成具有耐久性和长的使用寿命。在本公开的其它实施例中，喷射器110a可被构造成从燃烧室源提供能量转换，和/或从源自燃烧事件的能量经由热化学再生回收废热或能量，用于驱动喷射器110a的一个或更多个部件。

如上参照图1A所述的喷射器110a的特征可包括在如下参照图1B至图9所述的实施例中的任一个中。

集成的燃料喷射器和点火器以及相关部件的另外的实施例

图1B是根据本公开的实施例构造的包括组合的燃料喷射和点火特征的喷射器100的截面侧视图。如以下详细地说明的，喷射器100的所示实施例包括电磁致动器组件和对应的阀组件，电磁致动器组件和对应的阀组件提供耐用和多用途的但是机械性能强的组件，用于准确地计量燃料以获得所需的燃料流特性。在所示实施例中，喷射器100包括在结构和功能方面与如上参照图1A所述的喷射器110a的对应的特征大致相似的多个特征。例如，喷射器100包括与基部部分104相对的喷嘴部分102。喷嘴部分102构造成至少局部地延伸通过发动机头部中的端口，以将喷嘴部分102的端部定位在与燃烧室的界面处。如以下详细地描述的，基部部分104构造成接收来自燃料源(例如，加压燃料源)的一种或更多种燃料，喷嘴部分102构造成通过燃料排出通路103将燃料输送和/或准确地计量至燃烧室内。

在所示实施例中，喷射器100包括力发生器106，力发生器106致动柱塞或驱动器108以接着使阀组件110运动。力发生器106定位在筒管或壳体109内，例如导电金属外壳。用于力发生器筒管或壳体109的适当的材料包括例如设计成增强热传递的氧化铍和各种石墨、银和/或填充铝的聚合物。力发生器108和/或壳体109还可以联接至电压源或其它适当的能源111以及控制器。在某些实施例中，力发生器106可以是作为电磁力发生器、压电力发生器或用于使驱动器108运动的其它适当类型的力发生器的螺线管绕组。

阀组件110包括致动器112(例如，线缆、加强线缆、杆、阀延伸部等等)，致动器112具有位于喷嘴部分102处的流量阀114和位于与喷嘴部分102相对的基部部分104处的致动器止动件116。在某些实施例中，流量阀114可以与致动器112一体地形成。但是，在其它实施例中，流量阀114可以与致动器112分开并附连至致动器112。此外，在某些实施例中，止动件116可以是附连至致动器112的第二端部部分的金属丝，例如压缩性的弹簧丝。例如，止动件116可以至少部分地嵌入致动器112中的环形槽内，环形槽具有为运动止动件116的直径的至少大约50％的深度。但是，在其它实施例中，本文中公开的止动件116及其它致动器止动件可以是致动器112上的附连至致动器112或与致动器112一体地形成的任何其它类型的突起。此外，在其它实施例中，止动件116可以是吸引元件，例如磁体或永磁体。止动件116定位在致动器112上，以便当力发生器106致动驱动器108以使致动器112运动并因此打开流量阀114时止动件116接触驱动器108的接触表面113。

在关闭位置中，流量阀114靠着在喷嘴部分102中的阀座122。在某些实施例中，流量阀114的接触阀座122的表面可以是精细加工或抛光用于抵靠阀座122而密封的大致球形或锥形表面。喷嘴部分102还可以包括偏置或吸引元件124，例如磁体、永磁体等等，偏置或吸引元件124朝向喷嘴部分102吸引驱动器108以将阀114至少部分地保持在关闭位置中并抵靠阀座122。例如，吸引元件124可被联接至控制器或计算机并选择性地朝向喷嘴部分102吸引驱动器108。在其它实施例中，驱动器108的致动可以克服吸引元件124的吸引力。如以下详细地说明的，还可以利用其它偏置部件和/或喷射器100内的燃料压力将阀114保持在关闭位置中。

驱动器108定位在喷射器100中的驱动器腔118内，以使得驱动器108能够响应于来自力发生器106的激励而在喷射器100中纵向地运动。此外，致动器112定位在纵向地延伸通过驱动器108的致动器腔或开口120中。致动器开口120因此使得驱动器108能够在喷射器100中参照致动器112纵向地运动，直到驱动器108接触致动器止动件116为止。在所示实施例中，驱动器108还包括燃料腔126，燃料腔126纵向地延伸通过致动器开口120并与致动器开口120径向地间隔开。燃料腔126流体地联接至基部部分104中的燃料通路或通道128。燃料通道128还联接至燃料管道136，燃料管道136接着联接至燃料源，例如加压燃料源。在某些实施例中，燃料管道136可以包括燃料过滤器142，燃料过滤器142构造成在燃料进入喷射器100的本体之前对燃料过滤或者以其它方式使燃料适于使用。

在所示实施例中，基部部分104还包括定位在燃料通道128中的偏置构件130(例如，比如为盘管压簧的弹簧)。偏置构件130接触驱动器108的第一偏置表面132以及燃料通道128的第二偏置表面134。这样，偏置构件130朝向喷嘴部分102推动驱动器108，以将致动器112和对应的流量阀114保持在关闭位置中。

力发生器壳体109在基部部分104处联接至第一端盖137，并在喷嘴部分102处联接至第二端盖138。壳体109可以附连(例如，经由焊接、钎焊、熔焊、结构上的粘合密封等等的气密密封)至第一端盖137和第二端盖138中的每一个，用于防止燃料从喷射器100逃逸。例如为O形圈的密封件140还可被用于保持壳体109与第一端盖137和第二端盖138之间的液密连接。

根据所示实施例的另一方面，驱动器108的位于基部部分104中的端部部分144具有大致圆锥形或锥台的形状。更具体地，驱动器108的端部部分144具有呈大致圆锥形或锥台形状的外端表面146。驱动器108的外端表面146与第一端盖137的具有匹配轮廓或形状的对应的接触表面148间隔开。当流量阀114位于靠着阀座122的关闭位置中并且驱动器108处于放松或非致动状态时，外端表面146与端盖137的接触表面148间隔开第一距离D₁。另外，在该位置处，驱动器108的接触表面113与致动器112上的止动件116间隔开第二距离D₂。因此，第二距离D₂使得驱动器108在撞击致动器112的止动件116之前获得动量。例如，第一距离D₁是驱动器108经由致动器112使流量阀114运动从而打开流量阀114所前进的总距离。更具体地，第一距离D₁至少近似地等于第二距离D₂加上使得流量阀114与阀座122充分地间隔开从而将燃料喷射到燃烧室内时流量阀114运动的距离。在一个实施例中，第二距离D₂可以在第一距离D₁的大约10％至40％之间。但是，在其它实施例中，第二距离D₂可以小于第一距离D₁的10％或大于第一距离D₁的40％。在仍然的另外的实施例中，第二距离D₂可以从喷射器100消除，使得当阀处于关闭位置中时驱动器108接触致动器止动件116。

操作中，燃料管道136通过燃料过滤器142将燃料引入喷射器100的基部部分104内。当燃料流过喷射器100时，控制器能够准确地为力发生器106提供动力以致动驱动器108，驱动器108接着使致动器112运动以从阀座122提升流量阀114(即，使流量阀114向内运动)。被致动的驱动器108因此能够克服偏置构件130和/或吸引元件124的偏置力以运动远离喷嘴部分102。此外，所示实施例通过使驱动器1308能够在冲击致动器止动件116以使阀114运动之前在运动第二距离D₂的同时获得相当大的动量和相关的动能，来允许流量阀114在相对较高的压差下的操作。这样，驱动器108能够克服相当大的压力梯度以使流量阀114运动。在消除第二距离D₂的实施例中，驱动器108能够响应于力发生器106中的电流直接或瞬间地使致动器112移动。

力发生器106响应于控制器的电流中断使得燃料流和所产生的压力、偏置构件130和/或吸引元件124能够将驱动器108推动或迫动至常闭位置，接着使得流量阀114返回至常闭位置。例如，驱动器108的远端部分能够接触流量阀114或另外地使流量阀114运动至阀座122上的关闭位置。随后向力发生器106施加电流，能够使驱动器108运动以接触致动器112，并再次使阀114运动或从阀座122提升阀114以将燃料喷射到燃烧室内。

除从燃料过滤颗粒和碎屑之外，基部部分104处的过滤器142还可以作用为催化处理器，用于防止任何氢单原子或氢离子进一步通入喷射器100内，包括通入容置偏置构件130的燃料通道128内。该目的通过以下发现而得到支持，尽管暴露于氢单原子和氢离子(如同可能在焊接操作期间、在酸性环境中以及在金属电镀操作期间遇到的)使合金钢老化和脆变，但是这些合金不会由双原子氢气(H2)而变得脆化。因此，过滤器142能够防止偏置构件130由于氢脆导致的不利老化。以下反应式F1和F2概括了通过过滤器142的催化作用消除氢离子和氢原子。

2H⁺+2e^-→H₂    反应式F1

2H→H₂        反应式F2

在反应式F1的过程中，通过经由金属燃料管道136使喷射器100接地至电子源来提供电子。还可以通过将力发生器106的一端接地至导电壳体109来提供电子用于实现反应式F1的过程。能够通过包括例如氧化物(例如氧化锌、氧化锡、氧化铬(chromia)、氧化铝和氧化硅)的各种作用剂和化合物来保证从氢单原子成核为氢双原子，氧化物可以作为包括基质(例如铝和/或铝-硅合金)的表面的纤维和/或颗粒结合在过滤器142中。这些纤维、颗粒和/或由例如为铝、镁或锌的金属和/或合金制成的其它适当的形式也可以用作过滤器142中的催化剂。在各种基质上进行类似的化学气相沉积和/或溅镀沉积并随后被部分氧化的这些金属可被定位在过滤器142中，以提供由反应式F1和F2概括的催化过程。提供氧化电势的燃料，例如包含使得这些金属氧化物能够自恢复的水蒸汽的“氧化”燃料，如在2009年8月27日提交的名称为“OXYGENATED FUELPRODUCTION”的美国临时专利申请No.61/237,425中所描述的。在例如为琴用钢丝、弹簧钢、沉淀硬化(PH)钢或铬硅钢合金的高强度合金材料被选择用于偏置构件130的实施例中，还可以通过使偏置构件130镀有例如为铝的保护性金属来提供额外的保护。例如，可以利用包括例如热镀、电解、化学蒸汽和/或溅镀过程的任何适当的电镀法对偏置构件130进行电镀。

所示实施例的喷射器100还能够分送超高压燃料，包括以氢为特征的燃料，以氢为特征的燃料产生为甲烷和氢气的混合物，其中甲烷来自厌氧消化、热解或天然气资源，氢气通过选定的碳氢化合物的电解、高温分解重整而产生。例如为10,000psi的氢气、甲烷、氨或其它以氢为特征的混合物的这些加压燃料可被供给至喷射器100，并通过喷射器100准确地计量以获得所需的燃料爆炸。

根据所示实施例的另一个特征，驱动器108是喷射器100中比例相对较长的部件。更具体地，驱动器108的纵向长度和力发生器106的对应的纵向长度可比驱动器108的直径大数倍。这能够允许或另外地便于由流过喷射器100的燃料冷却这些部件。更具体地，流过喷射器100的燃料可以冷却驱动器108和/或力发生器106。例如，当燃料沿着燃料通道或通路(沿喷射器100纵向地延伸)113流动时、以及在燃料孔或腔126中流过驱动器108时、和/或在驱动器腔118中的第二燃料孔或通路(大致包围驱动器108)150内围绕驱动器108流动时，燃料能够从驱动器108吸收热。这在现代顶置气门发动机的许多应用中是有利的，由于发动机的阀盖周围和/或下面的环境的温度通常接近使力发生器106中的电磁线绝缘的聚合物的操作极限，因此现代顶置气门发动机实质上排除了将热排出至喷射器的外部环境的机会。

图2是根据本公开的另一个实施例构造的喷射器200的局部截面侧视图。喷射器200包括在结构和功能方面与图1B中示出的喷射器100以及本文中公开的其它喷射器的对应的特征大致相似的若干特征。例如，图2中示出的喷射器200包括燃料管道136、力发生器106、驱动器108和对应的致动器112以及相关的流量阀114。所示喷射器200还包括偏置或吸引元件212(例如，环形磁铁或永久性环形磁铁)，以吸引或迫使驱动器108到达常闭位置。阀114还可以包括例如为环状弹性密封件或O形圈的密封件218，用于在阀114处需要无气泡密封和当利用可以使固体颗粒沉淀或另外地获得固体颗粒的燃料时的应用。

在所示实施例中，喷射器200还包括多个另外的燃料流动路径或通道，另外的燃料流动路径或通道将燃料引导通过喷射器200的各个部件，以使燃料能够接触这些部件的表面并冷却这些部件或将来自这些部件的热传导至燃料。更具体地，对于冷却所示实施例中的力发生器106(可以包括多个螺线管绕组)，喷射器200包括联接在燃料管道136与力发生器106处的入口分配器204(例如，环形或环状分配器)之间的第一燃料冷却通路202。入口分配器204通过多个入口开孔206将燃料分散到围绕力发生器106的壳体109内。喷射器200还包括多个出口开孔208，以使得燃料能够排出力发生器106并收集在出口分配器或收集器210(例如，环形或环状分配器)处。第二燃料冷却通路212从出口分配器210延伸至燃料通道214。当阀114打开时，能够通过从燃料通道214通过到达燃料排出通路103而将燃料排出喷射器200。

根据所述实施例的另一个特征，喷射器200还包括另外的燃料通路216，燃料通路216径向地向外延伸以使得燃料能够在力发生器106与驱动器108之间通过。例如，这些燃料通路216使驱动器腔118中的燃料孔150与环绕力发生器106的壳体109流体地联接。这样，在操作期间，燃料还可以径向向外和/或径向向内地通过，以传导来自喷射器200的部件的热，例如来自力发生器106和驱动器108的热。

在某些实施例中，例如在四冲程发动机应用中，期间发生燃料喷射的时间段的范围一般为完整周期(例如720°)的每隔一个曲轴旋转的大约30°至120°。纵向燃料腔126和113(图1)因此能够设置用于驱动器108的快速冷却，特别是在曲轴旋转的大约30°至120°的范围的时间段。这样，驱动器108可以用作内部散热器，以接收从螺线管线圈或力发生器106放出的热。另外的热还可以从力发生器106排出至循环通过各个燃料分配器和通路204、206、208和216的燃料。因此，在驱动器108和阀114处于常闭位置时的曲轴旋转的690°至720°的时间段，力发生器106可以提供优良的散热能力以确保有效的快速动作和长寿命。

从喷射器100、200的部件传导的这些热可被有利地增加至输送到燃烧室的燃料，而非损失至环境中。类似地，通过传导至经过具有这种散热能力的这些喷射器实施例的燃料的这些热，便于由热电、光电、振动和压力压电发生器获得能量。这种热传导对于长寿命、摩擦的最小化和快速操作也是有益的，以便充分地冷却力发生器106和驱动器108。将热传导至流过力发生器106的部件和相关特征的燃料能够实现低成本的模数化部件组件，包括结合在绝热玻璃或聚合物内的力发生器106。

图3A是驱动器108的立体图，图3B是基本沿图3A的线3B-3B截取的截面侧视图，图3C是基本沿图3A的线3C-3C截取的截面侧视图，示出驱动器108的多个特征。共同参照图3A至图3C，驱动器108包括具有致动器开口120的本体301，致动器开口120在中心并纵向地延伸贯穿本体301。致动器开口120构造成可运动地接收图1B的致动器112。本体301还包括初始燃料通道128，初始燃料通道128流体地联接至与致动器开口120径向地间隔开的一个或更多个燃料腔126(例如，图3C中所示的第一至第六燃料腔126a至126f)。燃料腔126纵向地延伸通过驱动器108，以使得燃料在接触本体301的同时流过驱动器108。尽管在所示实施例中驱动器108包括对称地间隔开的六个燃料腔126，但在其它实施例中，驱动器可以具有以对称或不对称分布模式定位的更多或更少的燃料腔126。本体301的外表面还包括多个脊304(图3C)，以使得燃料能够在驱动器腔118(图1B)内围绕驱动器108流动。

根据所示实施例的又一个特征，驱动器108的本体301包括从燃料腔128中的一个径向向外延伸的槽或缝302。在某些实施例中，缝302可以是从致动器开口120径向向外延伸的大致直的缝或槽。但是，在其它实施例中，缝302可以具有大致弯曲或螺旋形状。缝302构造成为驱动器108的本体301的至少一部分中的材料不连续性，以防止操作期间在驱动器108中形成涡电流。还可以通过由具有高电阻的铁磁合金形成驱动器108来防止这种涡电流。

图4是根据本公开的另一个实施例构造的喷射器的喷嘴部分402的局部截面侧视图。喷嘴部分402包括在结构和功能上与如上所述的喷射器的对应的特征大致相似的多个特征。但是，如以下详细地说明的，喷嘴部分402构造成当达到燃烧室的预定或所需压力梯度时致动或者另外地将燃料喷射到燃烧室内。这种压力梯度可以被称作，例如，足以打开通常朝向关闭位置偏置的流量阀的开启压力。在所示实施例中，例如，喷嘴部分402包括当流量阀441位于关闭位置时接触阀座422的向外打开流量阀441。阀441联接至致动器412(例如，线缆、杆等等)，致动器412延伸到燃料通路426内。致动器412包括接合偏置构件430(例如，压缩弹簧)的端部部分或止动件431。在所示实施例中，止动件431是致动器412的一体部分，例如变形的端部部分。但是，在其它实施例中，止动件431可以是附连至致动器412的独立的件。偏置构件430接触止动件431并张紧致动器412，以保持阀441位于关闭位置中并接触阀座422。

操作期间，随着燃料通路426中的燃料的压力增大至预定的开启压力，施加在阀441上的压力克服了偏置构件430的力，由此打开流量阀441并将燃料喷射到燃烧室内。在喷嘴部分402喷射燃料以及燃料通路426中的压力下降之后，偏置构件430通过经由致动器412上的止动件431把流量阀441推动至关闭位置来提供足够的闭合力。在某些实施例中，可以仅通过控制喷嘴部分402中的燃料的压力来控制如上所述的流量阀441的致动。但是，在其它实施例中，喷嘴部分402可以结合一个或更多个其它驱动器或力发生器(例如，磁体、永磁体、电磁螺线管、压电发生器等等)通过燃料压力来控制流量阀441的致动。可以根据监控的燃烧室特性和燃料特性适应性地选择所需的开启压力。此外，流量阀441和/或致动器412可以容置一个或更多个光纤或其它监控部件，以监控燃烧室中的这些特性。

根据所示实施例的另一个特征，喷嘴部分402包括邻近流量阀441的电极408。这样，电极408和流量阀441构造成产生点火事件，以燃烧喷嘴部分402喷射到燃烧室内的燃料。在某些实施例中，电极408和/或流量阀441可以涂敷有用作起燃催化剂的材料或者另外地由该材料形成，以减少或消除燃烧(例如，火花或等离子能量)进入燃烧室的燃料所需的点火事件的能量。这些涂层的另一种可替代方案是控制喷射燃料的电离，如与此同时提交的名称为“SHAPING A FUEL CHARGE IN A COMBUSTIONCHAMBER WITH MULTIPLE DRIVERS AND/OR IONIZATIONCONTROL”(代理档案号No.69545-8034US)的美国专利申请中所公开的，该专利申请的全部内容通过引证结合在本文中。

图5A和图5B是根据本公开的其它实施例构造的阀组件和喷嘴组件的示意图。更具体地，图5A是示出液压地致动阀组件501的液压回路500a的示意图。在所示实施例中，阀组件501包括联接至液压致动器506和喷嘴端部部分或尖端504的阀502。致动器506因此能够液压地运动、激活或者另外地打开阀502，以使得燃料流动通过阀502并排出喷嘴尖端504进入燃烧室内。图5B是用于电气地或电磁地致动阀502的电路500b的示意图。在所示实施例中，阀组件501也包括联接至电气或电磁致动器506和喷嘴504的阀502。致动器506可以包括电磁螺线管或压电操作组件，电磁螺线管或压电操作组件因此能够电气地致动阀502，以打开或者另外地移动阀502，使得燃料流过喷嘴尖端504进入燃烧室内。根据图5B所示实施例的另一个特征，喷嘴尖端504可以由导电材料制成并且还联接至例如为高压电源的能源，从而与对应的接地点火特征508产生点火事件。这样，火花电压可被输送至喷嘴尖端504以产生点火事件。

图6A是喷射器600的截面侧视图，图6B是根据本公开的另一个实施例构造的喷射器600的部分分解截面侧视图，其可以包括图5A和图5B的示意性回路中示出的多个特征以及本文中公开的其它组合的喷射器和点火器的特征。一起参照图6A和图6B，喷射器600包括与喷嘴端部部分604相对的基部部分602。基部部分602承载驱动器组件606，驱动器组件606包括定位在致动器本体607的致动器腔609中的柱塞或驱动器610。驱动器组件606还包括围绕驱动器610的力发生器608和致动器腔609中的对应的流量阀614(图6A)。力发生器608可以是螺线管(例如，电磁式或压电式)或能够经由联接器616联接至能源的其它适当的绕组。偏置构件612朝向喷嘴部分604推动驱动器610和对应的流量阀614至常闭位置。力发生器608相应地可以引起驱动器610远离喷嘴部分604的运动，以至少部分地压缩偏置构件612并使流量阀614运动至打开位置，使得燃料流过燃料通路615。

基部部分602还包括延长部617，在延长部617中具有将燃料引入致动器腔609内的引导燃料通路619(图6A)。压力联接器603可以附接到延长部617上，以进一步调整流入喷射器600内的燃料的压力。

在所示实施例中，喷射器600包括围绕喷射器600的各个部件的第一绝缘体618和第二绝缘体620。更具体地，驱动器610至少部分地定位(例如，铸模)在第一绝缘体618中。第一绝缘体618和/或第二绝缘体620可以由任何适当的绝缘材料制成，这些材料包括，例如，玻璃、玻璃陶瓷、四氟乙烯-六氟丙烯-亚乙烯基(THV)、聚酰胺亚胺(PAI)、聚醚醚酮(PEEK)或聚醚酰亚胺(PEI)绝缘体。在仍然的另外的实施例中，这些绝缘体可以是透明绝缘体，以容纳接收和/或分析从燃烧室发出的辐射的嵌入式光学(photo-optical)仪器。此外，这些绝缘体以及本文中公开的喷射器的其它绝缘部件可以包括在与此同时提交的名称为“CERAMIC INSULATORAND METHODS OF USE AND MANUFACTURE THEREOF”(代理档案号No.69545-8036US)的美国专利申请中公开的材料，和/或由该专利申请所公开的过程形成，该专利申请的全部内容通过引证结合在本文中。

图6C是示出第一绝缘体618的多个特征的截面侧视图。参照图6C，第一绝缘体618包括与喷嘴或第二端部部分653相对的基部或第一端部部分651。第一端部部分651包括致动器腔650，致动器腔650具有构造成接收驱动器610(图6A)的大致锥形的端部部分652。第一绝缘体618还包括阀座654，阀座654构造成当阀614位于关闭位置以中断燃料流时接触阀614(图6A)。燃料通道656从致动器腔650贯穿第一绝缘体618纵向地延伸通过第二端部部分653。还如以下详细说明的，第二端部部分653构造成联接至喷射器600的导电的喷嘴尖端部分。

根据所示实施例的另一个特征，第一绝缘体618的外表面包括围绕第一端部部分651周向地延伸的多个肋状物658。此外，第二端部部分653的外表面大致是平滑或平面的并且延伸成具有大致圆锥或锥台的形状。如以下详细地描述的，第一绝缘体618的第二端部部分653构造成配合或者另外地装配在第二绝缘体620的对应的腔内。此外，例如变压器线圈等导电线圈623(图6A和图6B)可以围绕第一绝缘体618的第二端部部分653的外表面绕制，并由此在组装状态中定位在第一绝缘体618与第二绝缘体620之间。

图6D是第二绝缘体620的截面侧视图。第二绝缘体620包括与喷嘴或第二端部部分663相对的基部或第一端部部分661。第一端部部分661包括第一腔部分660，第一腔部分660具有朝向第二端部部分663变细的大致圆锥形状(例如，第一腔部分660的截面尺寸朝向第二端部部分663变得更小)。第一腔部分660构造成接收第一绝缘体618的锥形的第二端部部分653。第二绝缘体620的第二端部部分663包括与第一腔部分660相对并从第一腔部分660延伸的第二腔部分662。第二腔部分662也具有大致圆锥形状，但是，第二腔部分660朝向基部部分661变细(例如，第二腔662的截面尺寸朝向第二端部部分663变得更大，由此沿第一腔部分660的相反的方向变细)。第二腔部分662构造成至少部分地围绕喷射器600的导电的喷射尖端，如以下详细地描述的。

根据所示实施例的另一个特征，第二绝缘体620的第一端部部分661的外表面包括围绕第一端部部分661周向地延伸的多个肋状物664。这些肋状物664构造成与第一绝缘体618的肋状物658(图6C)匹配或者另外地大致对准。

再次参照图6A和图6B，喷射器600包括导电的喷射端部部分或喷嘴喷射尖端621。喷射尖端621可以是由第一绝缘体618和/或第二绝缘体620承载的金属构件，并且构造成定位在燃烧室界面处。如以下详细地说明的，喷射尖端621构造成以单独的方式或以与喷射器600的其它燃料计量部件结合的方式选择性地喷射燃料。此外，喷射尖端621联接至例如为高压电源的能源。更具体地，喷射器600包括围绕第一绝缘体618与第二绝缘体620之间的界面周向地延伸的导电带625(例如，金属带)。导电带625可以经由导体或火花引线联接至电压源，如以下参考图6E和图6F所述的。例如，图6E和图6F分别是包括联接至火花或电压引线632的导电带625的导电夹持组件630的俯视平面图和侧视图。夹持组件630还包括可释放的锁定构件634，以便于导电带625在喷射器600上的附连和去除。夹持组件630因此可以将导电带625和电压引线632可去除地联接至图6A和图6B的喷射器600。更具体地，一起参照图6A、图6B、图6E和图6F，夹持组件630可以附连至喷射器600的中间部分的第一绝缘体618与第二绝缘体620之间的界面处，以便经由导电带625将电压引线632导电地联接至螺旋绕制导体623。

这样，导电带625经由导体623联接至喷射尖端621，导体623可以是沿着第一绝缘体618的第二端部部分653延伸至喷射尖端621的铝或铜线。在所示实施例中，例如，导体623围绕第一绝缘体618的第二端部部分653螺旋地绕制并且定位在第一绝缘体618与第二绝缘体620之间。火花电压因此可以从适当的高压电源输送至喷射尖端621。

再次参照图6A和图6B，喷嘴部分604还包括联接至第二绝缘体620的燃烧室构件或密封件622。燃烧室密封件622可以是构造成使发动机头部中的端口与多个螺纹624可旋拧地接合的金属构件。密封件622还承载对应的点火电极或特征626(分别地标示为第一点火特征626a和第二点火特征626b)。尽管在所示实施例中示出仅两个点火特征626，但在其它实施例中，密封件622可以承载适于提供用于任何专门应用所需的火花电蚀寿命的多个点火特征。在某些实施例中，点火特征626可以由例如为坎瑟尔合金(Kanthal alloy)的材料制成，该材料在启动时提供用于电阻加热、催化和/或火花点火，但此后在整个操作周期中保持足够热以提供非常低或没有电能消耗的点火。通过从燃烧过程获取热来获取用于点火的热的这种形式，可以有利地用于最小化系统重量、成本和失效倾向的目的，同时还通过避免损失来提高整体运转效率，例如，可以归应于发动机周期(55至75％的损失)、交流发电机(10至30％的损失)、蓄电池(10至40％的损失)以及点火电路和线圈(10至40％的损失)的损失。

在本公开的某些实施例中，打开流量阀以选择性地向燃烧室内输送燃料所需的开启压力可以通过本文中公开的力发生器、驱动器、致动器、流量阀等等的各种配置进行控制。但是，在图6A和图6B所示的实施例中，喷射尖端621还包括多个燃料计量特征，多个燃料计量特征还可以帮助防止在不期望的时间将燃料喷射到燃烧室内。例如，图6G是喷射器600的喷嘴部分604的局部截面侧视图。如图6G所示，喷射尖端621联接至导线或导体623，导线或导体623密封在第一绝缘体618与第二绝缘体620之间(图6G中未示出)并联接至电压源。

如图6G所示，喷射尖端621包括部分纵向地在喷射尖端621中延伸的燃料腔670。燃料腔670流体地联接至第一绝缘体618的燃料通道656，以将燃料引入喷射尖端621内。但是，在所示实施例中，燃料腔670在喷射尖端621的远端部分671处没有离开喷射尖端621的出口(例如，燃料腔670可以是在喷射尖端621中部分地延伸的盲孔)。相反地，喷射尖端包括联接至燃料腔670的多个燃料出口或输送通路672。在所示实施例中，各个燃料输送通路672以相对于喷射尖端621的纵向轴线的倾斜角从燃料腔670延伸。喷射尖端621还至少部分地覆盖有套管674，例如为可变形或弹性套管674，套管674在低于例如为预定开启压力的预定压力的情况下密封燃料输送通路672中的每一个。套管674由第一绝缘体618锚定以防轴向位移，并限制于第二绝缘体620(图6A)内的直径空间。当达到预定压力时，弹性套管674可以变形或扩张，使得燃料从喷射尖端621中的燃料腔670经由燃料输送通路672排出。因此，弹性套管674提供可以由喷射器600中的燃料的压力控制的另外的燃料计量特征，由此防止燃料在预定的燃烧事件之间因疏忽而通入燃烧室内。

套管674可以由如下表1中反映的多种不同的适当的聚合物制成。例如，套管674可以由包括通用弹性体的多种适当的聚合物制成并且作为长寿命的弹性体材料是可行的，因为燃料紧密地沿着其冷却的套管674的内部通过。可以通过在氟化橡胶、氟硅氧烷、PEN、芳族聚酰胺(Aramid)和/或聚酰亚胺(Kapton)的更加弹性的薄膜管上编织PBO或聚酰亚胺纤维的中空管来制成套管674的极长寿命和坚固的耐热实施例。可以通过利用反射铝或铬的一个或更多个薄层涂覆组件来提供额外保护。

表1：选择的聚合物特性

薄膜特性	PBO	KAPTON	ARAMID	PEN
					熔化温度℃	无	无	无	272
玻璃化转变℃	无	350	280	113
					杨氏模量Kg/mm2	4900	300	1000-2000	650-1400
拉伸强度Kg/mm2	56-63	18	50	30
					拉伸延伸率％	1-2	70	60	95
长期热稳定性	>300	230	180	155
					热膨胀系数ppm/℃	-2	20	15	13
吸湿性％	0.8	2.9	1.5	0.4

PBO＝聚对苯撑苯并双噁唑

Kapton＝聚(4,4'-氧二苯撑-均苯四甲酸二酰亚胺)(Poly(4,4'-oxydiphenylene-pyromellitimide))

芳族聚酰胺＝聚-间苯二甲酰间苯二胺(MPIA)

PEN＝聚萘二甲酸乙二醇酯

图7A是根据本公开的还一个实施例构造的喷射器700的截面侧视图。图7A中所示的喷射器700包括在结构和功能方面与本文中所描述的喷射器以及在此通过引证结合的专利和专利申请的喷射器的对应的特征大致相似的多个特征。这样，如上已经描述的喷射器700的多个特征可以不再参照图7A进行描述。在所示实施例中，喷射器700包括与第二或喷嘴部分704相对的第一或基部部分702。基部部分702包括压力配件706，压力配件706构造成联接至例如为加压燃料源的燃料源，以将燃料引入初始燃烧室或通道708内。燃料从初始燃料通道708通过基部部分702行进至燃料通路710，燃料通路710在喷射器700中纵向地延伸到喷嘴部分704。向外打开的流量阀712定位在喷嘴部分704处，以计量或者另外地控制燃料从燃料通路710向喷嘴部分704外的流动。例如，流量阀712可以坐靠在阀座上，以阻塞或关闭燃料流，流量阀712可以运动远离阀座以将燃料喷射到燃烧室内。线缆组件或致动器714可操作地联接至流量阀712以使流量阀712运动。致动器714可以是加强杆或能够容纳如上详细描述的一个或更多个光学监控特征的类似装置。致动器714还可以联接至用于控制喷射器700的计算机或其它处理装置。

在所示实施例中，致动器张紧器或致动器止动件716在喷射器700的基部部分702处附连或者另外地联接至致动器714。止动件716构造成接触柱塞或驱动器718，使得驱动器718能够使致动器714运动，以便又打开或关闭流量阀712。驱动器718可以由铁磁材料制成并构造成被机械地、机电地和/或磁性地致动，以使致动器714运动。更具体地，驱动器718定位在基部部分702中的驱动器腔720内。驱动器718的第一接触表面与电磁极片726间隔开第一距离D₁，驱动器718的第二接触表面与致动器止动件716间隔开比第一距离D₁小的第二距离D₂。

例如为螺线管绕组的力发生器720围绕驱动器腔720中的驱动器718。此外，驱动器718也定位成在驱动器腔720中靠近第一偏置构件722、第二偏置构件724和电磁极片726。第一偏置构件722可以是围绕致动器714同轴地定位并且接触致动器止动件716和极片726的压缩弹簧。这样，第一偏置构件722推动致动器止动件716远离极片726(例如，朝向基部部分)，以张紧致动器714，从而将流量阀712保持在常闭位置中。第二偏置构件724定位在驱动器718与极片726之间。在所示实施例中，第二偏置构件724是盘簧，极片726可以是吸引驱动器718的电磁极。第二偏置构件724可以由例如为非磁性合金的非磁性材料制成。这样，第二偏置构件724可以用作将驱动器718推动远离极片726的压缩弹簧。第二偏置构件724还在驱动器718与极片726之间提供足够的非磁性间隙，以防止驱动器718粘贴到极片726上。在所示实施例中，基部部分702还包括比如为磁体的第三偏置构件或吸引元件730，第三偏置构件或吸引元件730朝向基部部分702吸引驱动器718。

操作中，向力发生器728分配电流或其它能量打开流量阀712。更具体地，向力发生器728分配电流，以朝向极片726迫动驱动器718。当驱动器718朝向致动器张紧器或止动件716运动第二距离D₂时，驱动器718在击打或接触致动器止动件716之前获得动量和相关的动能。使致动器止动件716朝向极片726运动第一距离D₁，释放致动器714中的张力以使流量阀712打开。当驱动器718朝向极片726运动时，驱动器718压缩第一偏置构件722和第二偏置构件724。这样，第一偏置构件722、第二偏置构件724和吸引元件730能够朝向基部部分702推动驱动器718，以使得致动器止动件716张紧致动器714并关闭流量阀712。此外，当驱动器718朝向极片726脉动时，可以在力发生器728中施加能量，以根据选择的“保持”频率产生脉冲电流，从而脉动或者另外地致动驱动器718。

图7B是图7A的喷射器700的喷嘴部分704的阀组件的放大的局部截面侧视图，图7C是阀组件742的阀引导件740的侧视图。一起参照图7B和图7C，喷嘴部分704包括绝缘体748，绝缘体748具有纵向地贯穿绝缘体748延伸的燃料通路或通道746。绝缘体748还包括阀座746，当阀712位于关闭位置中时阀座746接触阀712。在某些实施例中，流量阀712可以由任何适当的材料制成，并且包括具有精密抛光金属表面或由氟化橡胶、THV、氟硅氧烷或另一个适当的弹性体制成的衬垫的表面特性。阀组件742还包括同轴地延伸穿过喷嘴部分704的燃料通路746的管状阀支撑件744。管状阀支撑件744还同轴地对准以及联接至致动器714的端部部分。管状阀支撑件744还承载阀712，并因此将阀712联接至致动器714。管状阀支撑件744在阀引导件740中纵向地运动，以便当阀712朝向和远离阀座746快速地运动时，管状阀支撑件744在阀引导件740内自由地穿梭并支撑阀712。

在所示实施例，阀引导件740是螺旋绕制的配线，其形成对应于燃料通路746在喷嘴部分704处的内径的一个或更多个螺旋直径。例如，在所示实施例中，阀引导件740具有第一部分750、第二部分752和第三部分754，第一部分750具有对应于管状阀支撑件744的外径的第一直径D₁，第二部分752具有大于第一直径D₁的对应于燃料通路746的第一部分760的第二直径D₂，第三部分754具有大于第一直径D₁并小于第二直径D₂而且对应于燃料通路746的第二部分762的第三直径D₃。阀引导件740的具有第一直径D₁的部分可以是阀引导件740的分离的节段，或者另外地与阀引导件740的具有第二直径D₂和/或第三直径D₃的其它部分间隔开。这样，阀引导件740的具有第一直径D₁的第一部分支撑管状支撑件746，阀引导件740的具有第二直径D₂的第二部分保持阀引导件740和/或防止阀引导件740纵向地移出至喷嘴部分702外，阀引导件740的具有第三直径D₃的第三部分将阀引导件740定位在燃料通路746中。操作中，当在流量阀712的快速致动期间管状阀支撑件744运动时，阀引导件740支撑并阻尼管状阀支撑件744。

在本公开的另外的实施例中，喷射器700可以包括相似的螺旋地绕制的支撑引导件，该引导件形成用于支撑其它喷射器部件的两个或更多个不同直径。例如，相似的螺旋地绕制的支撑引导件可以支撑、对准和/或阻尼图7A的致动器714。例如，在现代柴油发动机中，并且特别是对于大型固定式发动机，致动器714的位于驱动器718与发动机头部之间的距离可以为大约12至24英寸或更大。

图7D是基本沿图7A的线7D-7D截取的致动器714的截面侧视图，示出致动器包括一个或更多个光纤的实施例中的致动器的特征，其中光纤连接至计算机或处理器以提供燃烧室数据(例如，压力、温度等等)。如图7D中示出的实施例所示，致动器714可以由光纤770的芯组成，光纤770的芯可以由一层导电的配线或纤维772包围，以将点火电压输送至流量阀712的导电部分(图7A至图7C)。光纤770可以由以下材料中的至少任何一种制成：蓝宝石、石英、氟化铝和/或ZABLAN，以传送燃烧室特性。在某些实施例中，单根纤维可以具有至少大约5μm或更小的截面尺寸(例如，直径)。此外，流过致动器714的燃料的冷却使得这些纤维能够实质上保持对环境的惰性。举例来说，蓝宝石在从远UV到中红外的范围内具有从大约150nm到6000nm的高内部透射度。尽管来源于经过的燃料的冷却防止光纤的过热，但是蓝宝石在高达大约1600到1700摄氏度时仍然保持其结构完整性，并且在大约2000摄氏度以上熔化。致动器714还可以包括另一层编织的高强度纤维(由例如为凯夫拉尔(Kevlar)的聚酰亚胺制成)或其它高强度纤维，以围绕内层。致动器714可以进一步包括减小摩擦的外护套774，减小摩擦的外护套774可以由适当的减小摩擦的材料制成，例如，THV管系的PTFE。

图8A是根据本公开的又一个实施例构造的喷射器800的截面侧视图。图8A中所示的实施例包括在结构和功能方面与如上所述的燃料喷射器的对应的特征大致相似的多个特征。例如，喷射器800包括与喷嘴部分804相对的基部部分802。在基部部分802处，喷射器800包括构造成激励或移动柱塞或驱动器818的力发生器828(例如，螺线管绕组、压电等等)。驱动器818可以是响应于流过力发生器828的电流运动的铁磁或铁电部件818。基部部分802还包括电磁极片826以及偏置构件或吸引元件830，例如朝向基部部分802将驱动器818吸引至关闭或止动位置的磁体或永磁体。极片826包括与燃料通路810对准的燃料孔或腔870，燃料通路810穿过喷射器800纵向地延伸。致动器814延伸通过燃料腔870和燃料通道810，并且在喷嘴部分804处联接至向外打开的流量阀812。

在所示实施例中，在基部部分802内，致动器814联接至致动器止动件或运动止动件816。致动器814还联接至阀张紧器或致动器张紧器880(例如，致动器814可以附连至致动器张紧器880或通过中央开口可运动地容纳在张紧器880中)。致动器张紧器880构造成接触运动止动件816以张紧致动器814，从而将流量阀812保持在关闭位置中。更具体地，致动器张紧器880定位在驱动器818与极片826之间并与它们间隔开。止动件816定位在驱动器818与致动器张紧器880之间。偏置构件822(例如，线圈或压缩弹簧)朝向基部部分802并远离喷嘴部分804推动致动器张紧器880并使致动器张紧器880抵靠运动止动件816。这样，偏置构件822接触致动器张紧器880以张紧致动器814，从而将阀812保持在关闭位置中。

当流量阀812处于常闭位置并且偏置构件822推动致动器张紧器880抵靠运动止动件816时，致动器张紧器880与驱动器818间隔开并具有间隙，致动器张紧器880还与极片826间隔开并具有间隙。这样，偏置构件822通过将致动器张紧器880压抵运动止动件816而预加载致动器814。为了在操作期间打开流量阀812，对力发生器828施加电流，以使驱动器818朝向致动器张紧器880运动。由于驱动器818最初与致动器张紧器880间隔开，因此驱动器818能够在接触致动器张紧器880之前获得动量和相关的动能。当驱动器818接触致动器张紧器880时，驱动器818使致动器张紧器880朝向喷嘴部分804运动以压缩偏置构件822。当致动器张紧器880和对应的运动止动件816朝向极片826运动并且致动器张紧器接触极片826时，致动器814中的张力释放，以在高达至少大约1500大气压下快速地打开流量阀812，并且将燃料喷射到燃烧室内。在所需的燃料喷射时间段结束时，力发生器828中的螺线管电流被停止或瞬间反向，偏置构件822将致动器张紧器880推回到与极片826和驱动器818均间隔开的常闭位置。驱动器818也运动至其常闭位置，以与磁体830邻接并与致动器张紧器880间隔开。

在某些实施例中，当驱动器818冲击致动器张紧器880时减小冲击震动是所需要的。在这些实施例中，喷射器800可以包括与致动器张紧器880邻近并且面向驱动器818的偏置构件或冲击减小器882。冲击减小器882可以是例如笼式氨基甲酯盘簧或一个或更多个Bellville垫圈或蝶形弹簧(coned-disk spring)。此外，在该例子中，可以通过设置直径阶梯式下降或直径减小的圆筒支承803来进一步减小震动，圆筒支承803容置驱动器818和致动器张紧器880。更具体地，支承803可以在致动器张紧器880行进的区域中具有第一直径，并在驱动器818行进的区域中具有更小的第二内径。因此，当致动器张紧器880被推抵直径止动件时，冲击减小器882在燃料喷射周期之间的常闭停延时间使致动器814以减小的加速度到达平衡位置。

图8B是图8A的致动器张紧器880的主视平面图。如图8B中示出的实施例所示，致动器张紧器880可以具有盘状构造，盘状构造包括可运动地接收致动器814的延伸贯穿该盘状构造的中央致动器开口884。致动器张紧器880还包括构造成使得燃料流过致动器张紧器880的多个燃料开口886。尽管所示实施例包括均匀地间隔开并从致动器开口884辐射的六个燃料开口886，但在其它实施例中，致动器张紧器880可以包括以对称或不对称模式布置的大于或小于六个的燃料开口886。

图9A是根据本公开的另一个实施例构造的喷射器的阀致动组件的局部截面侧视图，该实施例特别适于实现高级控制和对于高压燃料的适应性。图9B是图9A的组件的一部分的放大的详图。一起参照图9A和图9B，组件901包括在结构和功能方面与如上参考图8A和图8B所述的喷射器800以及本文中公开的其它喷射器的对应特征大致相似的多个特征。例如，在所示实施例中，组件901包括在喷射器的喷嘴部分904处可操作地联接至流量阀912的致动器914。致动器914还联接至致动器止动件916，致动器止动件916又接触致动器张紧器980。如图9B所示，致动器止动件916可以是附连至致动器914或与致动器914一体地形成的扩大的部分，致动器止动件916具有比致动器914的相应截面尺寸更大的截面尺寸。例如为压缩弹簧的偏置构件922推动致动器张紧器980，使致动器张紧器980抵靠运动止动件916并远离极片926，以张紧致动器916并关闭流量阀916或者另外地将流量阀916保持在关闭位置中。组件901还包括可以由力发生器(未示出)驱动的驱动器918。当驱动器918未被激励并且流量阀1612位于关闭位置中时，驱动器918与致动器张紧器980间隔开并定位成邻近例如为磁体的偏置构件930。这样，当阀912位于关闭位置中时，致动器张紧器980与驱动器918和极片926均间隔开。

根据所示实施例的其它特征，致动器张紧器980具有构造成在组件901的致动期间装配在驱动器918和极片926中的大致圆筒形形状。更具体地，驱动器918包括具有大致渐缩、圆锥或锥台形状的端部部分919，端部部分919至少部分地容纳在极片926的端部部分929中的对应的渐缩、圆锥或锥台开口内。驱动器918还在端部部分919中包括大致圆筒形腔921。圆筒形腔921设定尺寸为在致动期间接收致动器张紧器980。此外，极片926的端部部分929还包括构造成接收致动器张紧器980的大致圆筒形腔931。这样，在操作期间为了打开向外打开的流量阀912，驱动器918被致动以在撞击致动器张紧器980之前获得动量。在撞击致动器张紧器980之后，驱动器918使致动器张紧器980运动并压缩弹簧922，以使致动器张紧器980朝向极片926运动并且释放致动器914中的张力以打开阀912。在所需燃料喷射时间段结束时，力发生器中的螺线管电流被停止或瞬间反向，使得驱动器918不再对致动器张紧器980施加力。这样，偏置构件922将致动器张紧器980推回到与极片926和驱动器918均间隔开的常闭位置。驱动器918也运动至其常闭位置，以与磁体930邻接并与致动器张紧器980间隔开。

明显的是，能够在不脱离本公开的范围的情况下可以做出各种改变和变型。除非在上下文中清晰地要求，否则在整个说明书和权利要求书中，词语“包括”、“包括有”以及类似用语被解释为与排他或穷举意义相反的开放的意义；也就是说，是“包括，但不限于”的意义。利用单数或复数数字的词语也分别包括复数或单数。当权利要求关于两个或更多个项目的列举使用词语“或”时，该词语覆盖以下词语的全部解释：列举中项目的任何一个、列举中的所有项目和列举中的项目的任何组合。

如上所述的各个实施例的特征可被组合以提供另外的实施例。在本说明书中参考和/或在申请数据单中列出的所有美国专利、美国专利申请公开、美国专利申请、外国专利、外国专利申请和非专利出版物均将其全部内容通过引证结合在本文中。如有必要，本公开的各方面可被修改以采用具有各种构造的燃料喷射器和点火装置以及各个专利、申请和出版物的概念，从而提供本公开的另外的实施例。

可以根据上述详细说明对本公开做出这些及其它改变。一般地，在以下权利要求中，所使用的术语将不被解释为把本公开限制为说明书和权利要求书中公开的具体实施例，而应被解释为包括根据权利要求操作的所有系统和方法。因此，本发明不受本公开的限制，相反地，其范围由以下权利要求宽泛地确定。

Claims (22)

1.一种用于输送燃料到发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：

本体，所述本体具有用于从燃料源接收所述燃料的燃料管道和用于输送所述燃料到所述发动机燃烧室的燃料排出通路；

致动器，所述致动器具有阀和止动件，其中所述止动件构造成从第一位置向第二位置运动以使所述阀从关闭位置向打开位置运动；和

驱动器，所述驱动器靠近所述致动器定位并从第一端部向第二端部延伸，其中所述驱动器构造成在所述本体中纵向地前进以冲击所述止动件以使所述止动件从所述第一位置向所述第二位置运动，并且其中所述驱动器的前进包括所述第一端部的前进和所述第二端部的前进。

2.如权利要求1所述的燃料喷射器，进一步包括围绕所述驱动器共中心定位的力发生器，其中所述驱动器进一步定位在所述止动件和所述阀之间，其中所述力发生器构造成使得所述驱动器运动以冲击止动件使得所述止动件从所述第一位置向所述第二位置运动，其中所述第一位置包括与所述止动件间隔开的所述驱动器的所述第一端部和与所述阀接触的所述驱动器的所述第二端部，并且其中所述第二位置包括与所述止动件接触的所述驱动器的所述第一端部和与所述阀间隔开的所述驱动器的所述第二端部。

3.如权利要求1所述的燃料喷射器，其中所述驱动器包括致动器腔，其中所述致动器在所述致动器腔内定位，并且其中所述驱动器进一步构造成纵向前进以使所述阀向所述关闭位置运动。

4.如权利要求1所述的燃料喷射器，进一步包括定位在所述本体的弹簧，其中所述驱动器包括第一偏置表面，其中所述本体包括第二偏置表面，其中所述驱动器的所述前进在第一方向冲击所述止动件，并且所述弹簧定位成与所述第一表面和所述第二表面接触以在与所述第一方向相对的第二方向偏置所述驱动器。

5.如权利要求4所述的燃料喷射器，其中在所述第二方向的所述驱动器的偏置推动所述驱动器的所述第二端部抵靠所述阀并且至少部分地保持所述阀在所述关闭位置。

6.如权利要求1所述的燃料喷射器，进一步包括：

力发生器，所述力发生器定位在所述本体内并构造成使得所述驱动器运动以冲击所述止动件；和

燃料通路，所述燃料通路至少部分地围绕所述力发生器并构造成当所述燃料流过所述燃料通路时冷却所述力发生器。

7.一种用于输送燃料到发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：

本体，所述本体具有用于从燃料源接收所述燃料的燃料管道和用于输送所述燃料到所述发动机燃烧室的燃料排出通路；

致动器，所述致动器具有阀和止动件，其中所述止动件构造成从第一位置向第二位置运动以使所述阀从关闭位置向打开位置运动；

驱动器，所述驱动器靠近所述致动器定位并构造成在所述本体内纵向前进以冲击所述止动件以使所述止动件从第一位置向第二位置运动；和

定位在所述本体的磁体，其中所述驱动器的所述前进在第一方向冲击所述止动件，其中所述磁体构造成在与所述第一方向相对的第二方向上偏置所述驱动器，并且其中在所述第二方向的所述驱动器的偏置至少部分地保持所述阀在关闭位置。

8.一种用于输送燃料到发动机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：

本体，所述本体具有用于从燃料源接收所述燃料的燃料管道和用于输送所述燃料到所述发动机燃烧室的燃料排出通路；

致动器，所述致动器具有阀和止动件，其中所述止动件构造成从第一位置向第二位置运动以使所述阀从关闭位置向打开位置运动；

驱动器，所述驱动器靠近所述致动器定位并构造成在所述本体内纵向前进以冲击所述止动件以使所述止动件从所述第一位置向所述第二位置运动；和

电磁力发生器，所述电磁力发生器构造成产生磁场以使所述驱动器运动，并且其中所述驱动器包括径向延伸通过所述驱动器至少一部分的缝，所述缝构造成减小由所述力发生器引起的涡电流。

9.一种用于输送燃料到发动机燃烧室的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：

本体，所述本体具有与基部相对的喷嘴部，其中所述喷嘴部构造成延伸通过所述燃烧室的端口，并且其中所述基部构造成从燃料源接受所述燃料；

致动器，所述致动器至少部分地在所述本体内定位，所述致动器具有在所述喷嘴部的阀和在所述基部的止动件，其中所述阀构造成计量输送到所述燃烧室的燃料；和

驱动器，所述驱动器从第一端部向第二端部延伸并且环绕所述致动器的至少一部分，其中所述驱动器构造成从与所述止动件间隔开的具有所述第一端部的第一位置向与所述止动件接触的具有所述第一端部的第二位置运动，并且其中从所述第一位置向所述第二位置的所述驱动器的运动包括：

所述驱动器的所述第一端部的运动以冲击所述止动件以使所述阀向打开位置运动；和

所述驱动器的所述第二端部远离所述阀的运动。

10.如权利要求9所述的燃料喷射器，进一步包括偏置构件，所述偏置构件构造成朝向所述第一部分偏置，并且其中当所述驱动器在所述第一位置时所述第二端部至少部分地保持所述阀在关闭位置。

11.如权利要求9所述的燃料喷射器，进一步包括：

力发生器，所述力发生器定位在所述本体内并且构造成使得所述驱动器从所述第一位置向所述第二位置运动；和

燃料通路，所述燃料通路延伸通过所述本体，所述本体具有靠近所述力发生器的所述燃料通路的一部分，其中所述燃料通路构造成冷却所述力发生器。

12.如权利要求9所述的燃料喷射器，进一步包括被定位以使所述驱动器运动的压电力发生器。

13.如权利要求9所述的燃料喷射器，进一步包括：

弹簧，所述弹簧被定位以朝向所述第一位置偏置所述驱动器；和

在所述喷嘴部的阀座，其中所述驱动器当所述驱动器在所述第一位置时至少部分地保持所述阀抵靠所述阀座。

14.如权利要求9所述的燃料喷射器，进一步包括：

力发生器，所述力发生器在所述本体内定位并且构造成以使所述驱动器从所述第一位置向所述第二位置运动；和

偏置构件，所述偏置构建在所述本体内定位并且构造成以使所述驱动器朝向所述第一位置偏置。

15.一种用于喷射燃料到燃烧室的方法，所述方法包括：

输送燃料到喷射器的燃料管道；

引导所述燃料通过所述喷射器的本体；

冲击具有驱动器的止动件以使阀从关闭位置向打开位置运动以喷射燃料到燃烧室，其中冲击所述止动件包括使所述驱动器从具有与所述止动件间隔开的所述驱动器的第一端部和与所述阀接触的所述驱动器的第二端部的第一位置，向具有与所述止动件接触的所述驱动器的第一端部和与所述阀间隔开的所述驱动器的第二端部的第二位置运动。

16.如权利要求15所述的方法，其中冲击具有驱动器的所述止动件包括使所述驱动器在第一方向上运动，所述方法进一步包括在与所述第一方向相对的第二方向上偏置所述驱动器，以至少部分地保持所述阀在所述关闭位置。

17.如权利要求15所述的方法，进一步包括使具有产生磁场的力发生器的所述驱动器运动。

18.如权利要求15所述的方法，其中引导所述燃料通过所述喷射器的所述本体包括引导燃料通过邻近所述力发生器的燃料通路以冷却所述力发生器。

19.如权利要求15所述的方法，其中使所述驱动器运动包括向压电装置施加电流以使所述驱动器运动。

20.如权利要求15所述的方法，进一步包括朝向所述第一位置偏置所述驱动器以使所述阀向关闭位置运动。

21.一种用于输送燃料到发送机的燃料喷射器，所述燃料喷射器包括：

本体，所述本体具有用于从燃料源接收所述燃料的燃料管道和用于输送所述燃料到所述发动机燃烧室的燃料排出通路；

致动器，所述致动器具有阀和止动件，其中所述止动件构造成从第一位置向第二位置运动以使所述阀从关闭位置向打开位置运动；和

驱动器，所述驱动器靠近所述致动器定位并构造成在所述本体内纵向前进以冲击所述止动件以使所述止动件从所述第一位置向第二位置运动，其中所述驱动器沿着从第一端部到第二端部的轴线延伸，并且其中所述驱动的所述第一端部和所述第二端部都在所述本体内纵向前进。

22.如权利要求21所述的燃料喷射器，进一步包括力发生器，所述力发生器围绕所述驱动器共中心定位，其中所述驱动器进一步定位在所述止动件和所述阀之间，并且其中所述力发生器构造成使得所述驱动器从与所述阀接触和与所述止动件间隔开的位置向与所述止动件接触和与所述阀间隔开的位置运动。