[发明专利]燃料喷射系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将加压燃料、特别是二甲醚(DME)或其混合物供给到内燃机中的燃料喷射系统。

背景技术

诸如DME的高挥发性燃料在以周期方式且以较高的压力运行的快速作用的系统(典型的是内燃机燃料喷射系统)中，在系统元件的液压密封性方面可能存在困难。这样的燃料在已经相当低的温度和较低的压力下蒸发，从而使得难于防止泄漏，因为系统的阀必须被有效地气密密封；而且要求这些阀在高液压压力和流量下可靠、耐久的运行，高液压压力和流量通常意味着阀座中的大的作用力和接触压力。

不能确保燃料喷射系统的阀中的气密密封导致了系统中的外部泄漏和内部泄漏。外部泄漏通常发生在喷射器喷嘴处，并且还发生在燃料泵的动态密封件中，虽然已知特殊的装置以有效防止这种泄漏。只要内部泄漏相对小，通常就不着重地控制所述内部泄漏。然而，在一定的条件下，即使小的内部泄漏也可导致发动机的重要功能性的丧失。

一种这样的发动机状况是发动机在相对高的温度下运行之后的相对长的关闭状态。失效模式可表现为发动机开始点火且启动所需的相对长的发动时间的形式。发动时间长的原因是可能存在如下事实：即，高压泵和喷射器之间的中间空间(intermediate volume)部分地或完全无液体燃料，而是替代地填充有燃料蒸汽，使得高压泵需要首先将此空间重新填充有液体燃料，然后压力可升高到显著高于在给定温度下的饱和蒸汽压以上以实现燃料喷射。一般而言，所述中间空间越大，泵将其重新填充所需的时间越长，因此，由于必须将共轨的大量空间放置在高压泵和喷射器之间，所谓的共轨燃料喷射系统在此方面是特别脆弱的。因为大多数用于柴油发动机的低粘性燃料喷射系统是共轨型的，所以在后文中将所述中间空间称为共轨空间或简单地称为共轨。

共轨在上述的特定条件下缺少液体燃料的根源可能是内部燃料经由喷射器、经由通常出于安全性和其他原因而用在该系统中的高压释放阀泄露到共轨之外，或者内部燃料反向经由高压泵泄露到燃料喷射系统的低压部分中。也可能存在液压连接到共轨的其他部件，这些部件也是导致泄漏的因素。泄漏自身通过共轨和靠近发动机安装的燃料喷射系统的其他零件中的、与燃料喷射系统的低压部分中的蒸汽压相比较高的燃料蒸汽压驱动。这样的蒸汽压差是由于燃料温度的差异造成的，该温度差是因为热的发动机将靠近发动机的燃料持续加热而燃料箱维持相对冷却而自然产生的。在这种情况中，因为停止的热发动机将持续长时间将其燃料加热，所以，即使很小的泄漏率也足以将大量燃料排出到共轨之外。

在发动机启动时在共轨中的蒸汽腔的问题是已熟知的，且存在已知的方式来应对此问题。在一些设备中，采用清扫阀(purge valve)以允许在试图启动发动机之前、用处于由低压燃料供给系统产生的低压下的液体燃料重新填充共轨。这样的系统例如在US6024064中公开。此解决方案的缺点至少有两方面：首先，为了让低压系统的泵清扫该系统，必然存在从启动发动机所需的时间到发动机可实际启动的时间所允许的时间延迟；其次，清扫阀必须是可应对高压的阀，因为所述清扫阀连接到共轨，因此该阀可能具有成本、可靠性和其他方面的劣势。在其他设备中，使用具有较高压力的电驱动的燃料供给系统，以便能够推动燃料经过静止的固定高压泵进入共轨中，且在实际开始发动发动机之前使共轨中的燃料蒸汽液化。这些系统具有类似的缺点：需要一定时间来准备实际的发动机启动，并且由于需要建立更高的供给压力而更昂贵、复杂。

因此，存在对于克服了上述缺点的、改进的燃料喷射系统的需求。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种解决了前述发动机可启动性问题的、创新性的燃料喷射系统。该目的通过权利要求1的特征部分的特征来实现。

本发明涉及一种用于将加压燃料供应到内燃机中的燃料喷射系统，该加压燃料尤其是二甲醚(DME)或其混合物，所述燃料喷射系统包括：低压液压回路；高压燃料泵，该高压燃料泵具有出口阀，用于将加压燃料供应到共轨；和喷射器，该喷射器用于将用于燃烧的燃料从共轨输送到发动机。所述出口阀的打开和关闭被布置为以第一频率发生。

本发明的特征在于，所述燃料喷射系统还包括隔离阀，该隔离阀连接在燃料泵的出口阀和共轨之间，其中，所述隔离阀布置为以第二频率打开和关闭，该第二频率低于所述第一频率。