[发明专利]共轨燃料系统的压力恢复系统、燃料喷射器及其操作方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及用于内燃机的燃料系统和燃料系统操作方法，并且更特别是涉及以低泄漏模式操作具有凸轮致动增压器的共轨燃料系统时所使用的压力恢复方法。

背景技术

多年来已经开发了多种类型的用于内燃机的燃料喷射系统。共轨燃料喷射系统是公知的，并广泛地与多缸内燃机结合使用。典型的共轨燃料系统包括低压燃料源、高压泵和连接高压泵与多个燃料喷射器的共轨。通过电子地控制每个与共轨联接的燃料喷射器，可以在轨道压力下相对准确地进行燃料喷射。共轨系统已经取得了广泛的成功，部分因为它们提供了相对简单和直接的措施来将燃料提供给多个燃料喷射器，并且能够以相对准确的时间和喷射量进行燃料喷射。共轨系统还被证明是应对相对高的燃料压力的相对有效和可靠的方式。虽然已知的共轨系统长时间用作高压燃料喷射实践的工业标准，还是存在改善的空间。

另一方面，容纳一定容积的高度加压的燃料会相对困难，需要例如密封件和管道的专业化硬件。受到极高压力的部件还会具有比低压环境中使用的部件更快损耗的趋势。还需要相当大的发动机输出能量来将相对大量的燃料保持在高压。只依赖共轨作为用于燃料的压力源会最终影响发动机的效率。

已经提出了多种系统，其中共轨用来将第一压力的燃料供应到发动机系统的多个燃料喷射器。液压致动或凸轮致动增压器也可用于这种系统，使得燃料在较高压力下在选择时刻喷射。授予Knight的美国专利申请公开文献No.2006/0243253提出将凸轮致动活塞结合到共轨系统中，使得来自共轨的轨道压力的燃料或者来自于增压器的较高压力的燃料得以喷射。在Knight的系统中，在凸轮致动增压器没有直接用来升高燃料压力以喷射时，凸轮致动增压器也可用来帮助保持共轨压力。因此，Knight中的活塞将明显在高压下连续泵送。使得燃料系统的部件连续受到来自Knight中的活塞的高压会造成一些部件之间和之中过多泄漏。Knight中的高压燃料的泄漏趋于浪费能量，因为用于加压泄漏燃料的发动机输出能量不容易回收。

发明内容

在一个方面，操作内燃机的燃料系统的方法包括至少部分通过使得燃料喷射器的喷嘴出口与共轨流体连接而在中压下将燃料喷射到发动机缸内的步骤。还包括通过使得柱塞空腔与共轨流体连接而将燃料喷射器的柱塞空腔内的燃料压力从低压增加到中压的步骤。该方法还包括通过运动增压器的挺杆将柱塞空腔内的燃料压力从中压增加到高压的步骤。还包括至少部分通过使得喷嘴出口与柱塞空腔流体连接而将高压的燃料喷射到发动机缸内的步骤。该方法还包括至少部分经由将柱塞空腔内的燃料压力从高压返回到中压的步骤而在喷射高压燃料之后以压力恢复模式操作燃料系统的步骤。

在另一方面，燃料喷射器包括喷射器主体，该喷射器主体限定喷嘴供应通道、与喷嘴供应通道连接的喷嘴出口、控制通道、低压空间、与喷嘴供应通道连接的至少一个燃料入口、柱塞空腔、使得柱塞空腔与喷射器主体内的喷嘴供应通道连接的增压通道、压力恢复导管和至少一个排放装置。燃料喷射器还包括定位在喷射器主体内并能够在打开位置和阻断喷嘴出口与喷嘴供应通道的闭合位置之间运动的直接控制针止回阀，直接控制针止回阀具有暴露于喷嘴供应通道内的流体压力的打开液压表面和暴露于控制通道内的流体压力的闭合液压表面。燃料喷射器内还包括能够在阻断控制通道与低压空间的第一喷射控制位置和控制通道通向低压空间的第二喷射控制位置之间运动的止回控制阀。燃料喷射器还包括部分定位在喷射器主体内的增压器，增压器包括挺杆和能够在第一柱塞位置和柱塞空腔内的推进柱塞位置之间运动的柱塞。燃料喷射器还包括在增压通道和喷嘴供应通道之间流体定位并使得流体从柱塞空腔流到喷嘴供应通道的单向阀。燃料喷射器还包括具有第一压力控制构型和第二压力控制构型的喷射压力控制机构，在第一压力控制构型，喷射压力控制机构阻断柱塞空腔与至少一个燃料入口，并使得柱塞空腔与低压空间流体连接，而在第二压力控制构型，喷射压力控制机构使得柱塞空腔与至少一个燃料入口流体连接，并阻断柱塞空腔与低压空间。燃料喷射器还包括具有第一压力恢复构型和第二压力恢复构型的压力恢复机构，在第一压力恢复构型，压力恢复机构阻断低压空间与压力恢复导管，并使得低压空间与排放导管流体连接，而在第二压力恢复构型，压力恢复机构使得低压空间与压力恢复导管流体连接，并阻断低压空间与排放导管。