[发明专利]混合型液压电控喷油器

说明书

本发明涉及液压电控喷油器(Hydraulic Electronic Unit Injector，以下简称HEUI)，更具体地说，它涉及一种既有非蓄压式HEUI装置的某些特性，又有蓄压式HEUI装置的某些特性的混合型HEUI装置。

由于液压电控喷油器(HEUI)装置与传统的凸轮驱动式或脉冲式喷油器装置相比，对燃油喷射率、喷射定时和喷油量能够提供更精确的控制，从而降低废气排放，改善燃油经济性及动力性，因此这种装置最近几乎被越来越多的人们所接受。蓄压式和非蓄压式FEUI装置是众所周知的，它们采用脉宽计量或压力计量来控制燃油喷射定时和喷油量。但是，正如下面将要描述的那样。两种装置为了喷射而储存和释放能量的方式从原理上是不同的，每种装置所具有的优点正是另一种装置所缺乏的。

通常被认为是非蓄压式FEUI装置已由美国伊利诺斯州的卡特匹勒公司商品化，这种装置由针阀组件、压力增压器组件和电磁式开关阀等组成。这个开关阀可以将压力增压器组件的低压腔交替连接到流体压力源和回油口上，这样可以对增压器组件的高压腔进行增压和卸压。此高压腔以流体形式与供油管路和针阀组件的喷嘴腔相连。每当高压腔的流体压力增加到某一设计值(该值主要由针阀回位弹簧确定)以上时，针阀升起，喷射开始；当喷嘴腔压力降到同一设计值以下时，针阀关闭。

非蓄压型HEUI装置具有显著的缺陷和缺点。

例如，喷射能量必须非常快的传递，即与喷射同时。这种快速能量传递需要响应非常快的电磁阀，同时液压液体速度非常高，从而导致相当大的附加损失。实际上，对于大约1200巴的喷射压力来说，这种喷油器装置大约需要消耗5％的发动机功率。

其次，非蓄压式HEUI装置不能用在膨胀云喷射系统(Expanding CloudInjection system，以下简称ECI系统)中。ECI系统是一种至少将每一个燃油填充的主要部分以降喷射率喷射的系统，这样依次的燃油滴具有非常不同的速度。这种方式的喷射避免了油滴烧结，并且刺激液体燃料的雾化和混合，从而降低了烟度和排放。这种ECI系统的结构和工作原理在授予贝克(Beck)的第5,392,745号美国专利中进行了详细的讨论。

另一方面，在非蓄压式HEUI装置中，燃油在大部分喷射过程中必须以升喷射率喷射。以升喷射率的喷射将使依次的燃油油滴以非常高的速度传播，并且导致油滴烧结和不期望的从液体油滴辐射出的燃料蒸发的浓燃烧。

第三，一旦增压器柱塞反向运动或溢流口开放，非蓄压式HEUI装置的喷嘴腔的流体压力将快速下降，这将导致燃烧气体回流及针阀无阻尼快速关闭，后者又导致针阀及相应表面的过早磨损失效。

非蓄压式HEUI装置的许多缺陷可以通过使用蓄压式HEUI装置而避免或缓解。蓄压式HEUI装置与非蓄压式HEUI装置的主要区别，在于蓄压式在喷射过程前已施加了喷射能量并储存在针阀阀座的上面，直到实际喷射开始，而不像非蓄压式喷油器装置那样，所需的能量是在喷射过程中施加的。这种装置的主要特征是采用了，(1)由一个路径以流体形式与增压器活塞高压腔相连接，并且由两个路径以流体形式与喷嘴腔相连接的蓄压器，和(2)一个位于针阀端面之上以流体形式与增压器高压腔相连的控制腔。高压腔燃油压力的增加，迫使燃油进入蓄压腔内，但不能立即导致喷射，因为由于蓄压腔的压力施加在针阀上的提升力与控制腔内作用在针阀上的压力相等并且方向相反。当电磁阀失电时，使增压器低压腔与回油油路接通，柱塞开始反向运动。高压腔和控制腔的压力衰减消除了作用在针阀上的力，喷嘴腔内的蓄压压力迫使针阀升起，喷射开始。当由喷射腔的流体压力所产生的提升力下降到由针阀回位弹簧和控制腔衰减后的流体压力所产生的关闭压力以下时，燃油喷射终止。这种蓄压式HEUI装置在已授予贝克等人的美国专利第33,270号专利中公开。

出于蓄压式HEUI装置可以在喷射前以相对慢的速度施加喷射能量，因此与非蓄压式HEUI装置相比，这种装置可以采用相对来讲动作慢得多的电磁阀。

另外，由于喷射仅在蓄压器内的被压缩的流体控制下进行，并且当喷射开始时，液体压力处于峰值状态，因此，几乎每个燃油填充的整个质量均以稳定的降喷射率喷射出去，这样就非常适用于膨胀云喷射过程。此外，一旦针阀关闭，喷嘴腔的压力停止衰减，由此施加在针阀上的提升力决不可能降到低于针阀关闭力以下很多，从而可以对针阀关闭起阻尼作用，使针阀寿命增加，早期失效减少。