[发明专利]包括高压燃料喷射泵的燃料喷射系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压燃料喷射泵和包括高压燃料喷射泵的燃料喷射系统。

这种高压燃料喷射泵和包括该泵的燃料喷射系统通常用于使燃料加压以及输送燃料以将其喷射到内燃机中。

背景技术

近年原油衍生燃料的涨价和其即将来临的匮乏已经导致替代燃料和使用该替代燃料的内燃机的生产进程的更进一步发展。潜在的重要替代燃料之一是可以高效地从包括生物质的各种原料中生产出的二甲醚(DME)。由于DME的无烟灰燃烧和高十六烷值，DME非常适合于柴油型内燃过程。然而，DME具有相对高的挥发性(相比于常规柴油燃料)，因此，必须被压缩到大约5bar以在室温下是液体。以液体形式供应燃料以将其喷射到柴油型内燃机中存在许多优势，因此适于DME或其它类似挥发性燃料的燃料喷射装置(FIE)应该被特别地设计以防止燃料的不必要的汽化。

可以通过选择较高压力和/或较低操作温度来防止高挥发性燃料沸腾。在具体应用中，必须实现压力和温度的适当结合以保证最小可能的系统成本和复杂性，该结合会提供一种具有可容忍水平的燃料的不必要汽化形成的燃料喷射系统操作。例如，选择燃料罐的操作压力，系统的对于已选燃料来说太低的供给压力部分使安装燃料冷却设备成为必要，并且因此会提高成本和整个系统的复杂性；另一方面，仅通过设计用于较高压力的系统来试图解决燃料蒸发问题也会导致更高成本和更繁重的设计方案。

考虑到该问题的燃料温度部分，重要的是注意到局部燃料温度的控制与燃料供应和喷射系统的平均温度同样重要。这部分地由于蒸发通常比液化更快以及蒸汽空穴一旦形成就可以通过系统行进长的距离，最后进入到最不希望其进入的点，通常是泵的吸入口。如果该泵是将高压燃料输送到内燃机的喷射器的高压燃料喷射泵，则结果是发动机功率的即时损失。

为了除去在燃料供应和喷射系统中的热点，特别是在系统的应该是以合适的压力将液体燃料输送到高压燃料喷射泵的入口的部分(即燃料供给压力子系统)，燃料的被迫再循环可以形成在燃料供给压力子系统中。这样，燃料供给压力子系统的供给泵供应过剩燃料流(其超过在内燃机的燃烧过程中即时需要的燃料量)，该过剩燃料流旁通高压燃料喷射泵并通过限制返回到燃料管和/或燃料供给压力系统的供给泵的入口。燃料流过剩越多，热点出现并由在此发生汽化的风险越小。

该方法通常工作良好，但是构造用于被迫再循环的系统以取得全面的效果的可能性可能略微被高压燃料喷射泵的设计的限制。对于入口计量型的多活塞高压燃料喷射泵这是尤其正确的，所述入口计量型的多活塞高压燃料喷射泵以单入口计量阀(IMV)控制泵的输出为特点。IMV的功能是当需要部分输出时限制向活塞的供给流量，通过该装置实现喷射压力控制。这种类型的高压燃料喷射泵被广泛应用是由于其与变量泵相比相对简单，其允许高效燃料喷射压力控制而没有浪费地旁通高压燃料，该高压燃料被容纳在具有固定活塞位移的一些系统中。

当使用入口计量高压燃料喷射泵时，对于在整个低压燃料供给压力子系统到高压燃料喷射泵的活塞入口的高效燃料再循环的限制是由将高压燃料喷射泵的单个IMV的输出分配到在泵中的多个泵活塞的需要引起的。在IMV下游的得到的抽吸容积中，压力需要比燃料供给压力子系统的其余部分低以实现高压燃料喷射泵的高压流动输出控制。更糟糕的是，所述抽吸容积通常位于以相对高的温度运行的高压燃料喷射泵中，布置在靠近内燃机附近或甚至直接通过凸缘安装到该内燃机。温热环境和燃料压力下降的结合在某种条件之下可以引起在抽吸容积中的燃料的不受控蒸发和随后的泵燃料输送中断。

这种现象在以下情形中会特别地突出，在该情形中内燃机是热的且在部分负荷状态下运行，在该部分负荷状态中需要在抽吸容积中的相对小的燃料通流。在这种情况下，在抽吸容积中的燃料交换是慢的，且与需要从高压燃料喷射泵向内燃机的喷射器的高燃料输送的情形相比，高压燃料喷射泵的活塞也会更慢地产生任何存在的蒸汽空穴。一种本领域熟知的解决该问题的方法是，减小抽吸容积。这会增加燃料交换的速率，因为抽吸容积用于给定的燃料通流并因此会有助于保持其温度在控制下，以及最后还会限制必须通过泵活塞被液化的无法控制而形成的蒸汽空穴的量。然而，这样的抽吸容积减小的可能性(i)被在全输出状态下从IMV到高压燃料喷射泵的活塞的通道的足够的流动面积的需要和(ii)被包装和技术考虑限制，例如，所述IMV有时候不会被布置得非常靠近活塞入口。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种高压燃料喷射泵和包括高压燃料喷射泵的燃料喷射系统，所述泵和系统较不易被燃料蒸汽形成影响。