專利名稱：閥門片直接致動的、用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閥門片直接致動的、用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器。
本發(fā)明有利地適用于電磁噴射器領(lǐng)域，在以下描述中將具體參照電 磁噴射器，而不會因此喪失一般性。
背景技術(shù)：
通常，電磁燃料噴射器包括具有中央通道的管狀支撐體，該管狀支 撐體用于供應(yīng)燃料并且其端部設(shè)置有噴嘴，噴嘴由通過電磁致動器控制 的噴射閥來調(diào)節(jié)。噴射閥設(shè)置有通常稱作"閥針"的閥門片，閥門片牢 固地連接至電磁致動器的可移動電樞，可移動電樞能夠克服傾向于將閥 門片保持在關(guān)閉位置的彈簧的偏置力而在噴嘴的關(guān)閉位置與打開位置 之間移位。
專利US-Al-6027050提供了上述類型的電磁燃料噴射器的示例，該 專利涉及一種具有岡門片的燃料噴射器，所述閥門片的一端與噴射閥的 內(nèi)座協(xié)同作用而相反端與電磁致動器的可移動電樞一體結(jié)合；閥門片在 頂部處由電樞引導(dǎo)而在底部處由沿噴射閥的內(nèi)座形成的引導(dǎo)裝置引導(dǎo)。
因為上述類型的已知電磁噴射器兼具良好的性能和低成本所以它 們非常通用。然而，這種用電磁致動閥門片的噴射器不能在相對較高的 燃料壓力下工作，為此，有人提出了用液壓致動閥門片的噴射器，即， 在該噴射器中，閥門片克服前述彈簧的偏置力從關(guān)閉位置到打開位置的 移位不再是在克服電磁致動器的直接偏置力的情況下發(fā)生而是在由電 磁致動器控制的源于液壓的力的偏置下發(fā)生，并且電磁致動器不再用作 動力構(gòu)件而是作為控制構(gòu)件.EP-A-1036932 、 EP-A-0921302以及 WO-A-0129395提供了用液壓致動閥門片的噴射器的示例。具體地，在用液壓致動閥門片的噴射器中，進(jìn)入噴射器的燃料來自
高壓泵；然而從油箱吸入的這些燃料中的相當(dāng)一部分?jǐn)?shù)量并不參與缸體 內(nèi)的燃燒過程而是又返回到油箱本身。實際上，供應(yīng)到噴射器的全部燃 料中，第一部分經(jīng)中央供應(yīng)通道到達(dá)噴射閥，而第二部分填充布置在閥 門片上游并用作液壓缸體的腔室的控制室，液壓缸體的活塞直接連接至 閥門片。液壓缸體具有排出口，排出口通過燃料回流管連接至油箱并由 通過電磁致動器控制的密封構(gòu)件調(diào)節(jié)。當(dāng)電磁致動器的磁體勵磁時，通 過將液壓缸體的所述腔室連接至回流管，所述密封構(gòu)件移位，從而確定 液壓缸體內(nèi)的壓降并允許閥門片移至打開位置。
用液壓致動閥門片的噴射器具有出良好的動態(tài)特性并能夠在相對 較高的燃料壓力下工作，但是因為它需要形成由電磁致動器、或替代地 由壓電致動器控制的內(nèi)部液壓回路所以復(fù)雜且相對較貴。此外，用液壓 致動閥門片的噴射器總是形成燃料在環(huán)境壓力下往油箱的回流。這種回 流代表能量損耗并傾向于加熱油箱內(nèi)的燃料。最后，相對于發(fā)動機的實 際燃料消耗，這種高壓泵的尺寸也必然會過大，因為泵送的燃料的一部 分并未被噴射到缸體中，而是在環(huán)境壓力下重新進(jìn)入油箱中。也就是說， 高壓泵必須供應(yīng)發(fā)動機使用的燃料和用液壓致動閥門片的噴射器工作 所需的燃料。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是實現(xiàn)一種用液壓致動閥門片的燃料噴射器，其基本 沒有上述缺點。
根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器，該燃料噴 射器包括
燃料供應(yīng)通道，該燃料供應(yīng)通道具有軸線和噴射出口；
用于控制所述出口的噴射閥，該噴射閥包括閥門片，所述閥門片設(shè) 置在供應(yīng)通道內(nèi)以在供應(yīng)通道內(nèi)限定出第一燃料引入截面，閥門片能夠 沿供應(yīng)通道移離和移向具有第二截面的關(guān)閉位置；并且，在所述出口(4) 上游的供應(yīng)通道上設(shè)置有密封座；
彈性裝置，其用于在通常狀態(tài)下將岡門片保持在關(guān)閉位置；以及致動器裝置，其連接至閥門片以使閥門片本身從出口的關(guān)閉位置移 動到打開位置。
該噴射器的特征在于，在密封座上游沿供應(yīng)通道設(shè)置有液壓阻力裝 置以平衡閥門片。
現(xiàn)在將參照附圖描述本發(fā)明，附圖示出本發(fā)明的非限制性實施方
式，附圖中
圖l和圖2分別示出本發(fā)明的燃料噴射器的第一優(yōu)選實施方式的側(cè) 面剖視圖，其中為清晰起見去除部件；
圖3示出圖1的噴射器的細(xì)節(jié)的放大圖4是圖3中的第一細(xì)節(jié)的變型的剖視放大圖5示出圖3中的第二細(xì)節(jié)的變型的放大圖。
具體實施例方式
在圖1中，附圖標(biāo)記l整體上指示燃料噴射器，該燃料噴射器關(guān)于 其縱軸線2基本上呈柱形對稱，且在其一個端部處包括具有噴出孔4的 噴嘴3，并且受到控制從而通過噴嘴3將燃料直接噴射到缸體(未示出) 的燃燒室(未示出)中；當(dāng)燃燒室(未示出)內(nèi)的壓縮導(dǎo)致空氣達(dá)到能 夠引發(fā)燃燒過程的溫度時，燃料經(jīng)噴出孔4噴射并汽化。
噴射器1包括支撐體5，該支撐體5呈截面沿縱軸線2變化的管的 形狀，并且該支撐體5具有供應(yīng)通道6和與縱軸線2同軸的下部2，所 述供應(yīng)通道6沿支撐體5延伸，用于將來自高壓泵(未示出)的加壓燃 料供應(yīng)至噴嘴3。
支撐體5容置有用于致動噴射閥8的電磁致動器7，所述噴射閥8 用于調(diào)節(jié)流經(jīng)噴嘴3的燃料的流量。
電磁致動器7包括磁體9，該磁體9容置在支撐體5內(nèi)的固定位置處，并且，在勵磁時，該磁體9克服彈簧11的偏置力一一該偏置力傾 向于將由鐵磁性材料制成的可移動電樞10保持在噴射閥8的關(guān)閉位置 一一將可移動電樞10從噴射閥8的關(guān)閉位置沿軸線2移動到其打開位 置。磁體9還包括由噴射器1外部的電子控制單元(未示出)通過電線 13供電的線團(tuán)12，電線13容置在沿支撐體5形成的管道14內(nèi)，在支 撐體5中還容置有固定磁軛15。
可移動電樞10是移動部件的一部分，該移動部件還包括閥門片16， 閥門片16具有與可移動電樞10—體結(jié)合的上部17和與噴射閥8的內(nèi) 部密封座19協(xié)同作用的下部18,以便調(diào)節(jié)流經(jīng)噴嘴3的燃料的流量。
閥門片16的上部17支承并連接連接元件20，該連接元件20與彈 簧11的端部協(xié)同作用，彈簧11壓縮配合在連接元件20與支撐體5的 校準(zhǔn)套筒21之間，從而在通常狀態(tài)下將電樞10進(jìn)而將閥門片16保持 在噴射閥8的關(guān)閉位置下。
閥門片16的下部18容置在供應(yīng)通道6內(nèi)并且端部設(shè)置有封頭22， 封頭22的截面基本為三角形并適于接合噴射閥8的內(nèi)部密封座19，內(nèi) 部密封座19的截面同樣基本為三角形，并且該內(nèi)部密封座19的三角形 與封頭22的三角形相仿。
封頭22被彈簧11偏置成抵靠噴射閥8的內(nèi)部密封座19而達(dá)到噴射 閥8自身的關(guān)閉位置。因此，為了從該位置行至打開位置，封頭22沿 縱軸線2向上移位；換而言之，為了打開噴射閥8，閥門片16沿與燃料 的供應(yīng)方向相反的方向移位。封頭22具有直徑Dp該直徑Di與噴射閥 8的內(nèi)部密封座19的密封直徑D2相等，使得在關(guān)閉位置，封頭22通過 防止燃料釋出而完全遮蓋噴嘴3的噴出孔4。
如圖3所示，封頭22 —體連接到補償套筒23，該補償套筒23與閥 門片16—起沿供應(yīng)通道6移位并與縱軸線2同軸，并且補償套筒23設(shè) 置成其外壁24與供應(yīng)通道6的內(nèi)表面25接觸。補償套筒23具有至少 一個補償孔26，在本例中具有兩個或更多補償孔26，每個補償孔26都 引導(dǎo)至內(nèi)部密封座19以使加壓燃料能夠流動到內(nèi)部密封座19本身。然 后流經(jīng)供應(yīng)通道6的燃料被輸送到由閥門片16和補償套筒23所界定的 管道中。
在噴射閥8的打開位置下，封頭22從內(nèi)部密封座19分離從而形成用于使燃料從補償套筒23的補償孔26流出然后從噴嘴3的噴出孔4霧 化至缸體(未示出)的燃燒室(未示出)中的通道。
如圖1和圖2所示，噴射器1包括與縱軸線2同軸的滲流管27，滲 流管27起始于校準(zhǔn)套筒21并適于在環(huán)境壓力下接收由于噴射器1的不 同部件彼此沒有液壓絕緣而通過滲漏輸送到校準(zhǔn)套筒21的少量燃料。
值得強調(diào)的是，封頭22與可移動電樞10之間的距離短于存在于內(nèi) 部密封座19與固定磁軛15之間距離，并且閥門片16的行程等于這兩 個距離之差。此外，當(dāng)閥門片16設(shè)置在打開位置且可移動電樞10抵靠 固定磁軛15時為了保留可移動電樞10與固定磁軛15之間的間隙，在
的圓盤，該圓盤適于防止可移動電樞10以磁力的方式粘附到固定磁軛 15上。
使用時，當(dāng)磁體9失磁時，固定磁輒15不再吸引可移動電樞10, 并且彈簧11偏置可移動電樞10，因此閥門片16的封頭22抵靠噴射閥 8的內(nèi)部密封座19，從而防止燃料釋出。當(dāng)磁體9勵磁時，可移動電樞 10受到固定磁軛15的磁力吸引并克服彈簧11的彈力與閥門片16 —起 移位，從而使閥門片16的封頭22與噴射閥8的內(nèi)部密封座19分離， 從而允許加壓燃料流過噴射鬧8。
這種噴射系統(tǒng)在約1800巴的非常高的噴射壓力下工作，因此噴射 器1部件一一具體為閥門片16——必須制成能夠在極大的力的作用下 正確操作。
因為封頭22的直徑Di等于噴射閥8的內(nèi)部密封座19的密封直徑 D2并且燃料在滲流管27內(nèi)處于環(huán)境氣壓，所以當(dāng)噴射閥8處于關(guān)閉位 置時，沒有液壓力作用在閥門片16上。因此處于關(guān)閉位置的閥門片16 完全平衡。
相反，當(dāng)噴射閱8打開時，貫穿補償套筒23的補償孔26的通道導(dǎo) 致燃料流體出現(xiàn)壓降。在該位置下，閥門片16承受兩個對抗的液壓推 力Fl和F2，其中第一液壓推力Fl由供應(yīng)通道6內(nèi)的加壓燃料產(chǎn)生而 第二液壓推力F2由補償孔26下游的低壓燃料產(chǎn)生。
第一液壓推力等于存在于閥門片16與供應(yīng)通道6的直徑為D3的內(nèi)
10表面25之間的環(huán)形截面管道內(nèi)的燃料的壓力Pl——通常1800巴一一 乘以上述環(huán)形截面的面積Al。另一方面，第二液壓推力等于壓力P2乘 以供應(yīng)通道6的面積A2，其中由于經(jīng)過補償孔26產(chǎn)生的壓降，因此 P2<P1， AP=(P1-P2)，而且顯然A2〉A(chǔ)1。
通過影響補償孔26的孔口寬度一一其決定AP的值一一而滿足以下等 式來使兩個液壓推力相等
Fl=AlxPl = F2=A2xP2
如果滿足上述等式，那么閥門片16即使在打開位置下仍然是基本 平衡的。因此，能夠避免使用用于使閥門片16移到打開位置的液壓致 動器，并且使用電磁致動器7就足夠了，電磁致動器7的任務(wù)主要是克 服彈簧11的阻力。
根據(jù)圖4所示的變型，去除了補償套筒23并且在閥門片16的自由 端部處設(shè)置有加大部分28，加大部分28的外徑略小于噴嘴3的內(nèi)徑， 即略小于供應(yīng)通道6的直徑D3。至少一個小截面補償通道29貫穿加大 部分28形成，該通道將供應(yīng)通道6的分別i殳置在加大部分28的上游和 下游的部分相連，該通道通往封頭22并起到與補償孔26相同的作用。
根據(jù)圖5所示的變型，優(yōu)選由TEFLON (特富龍)制成的環(huán)形隔離 圓盤30相對于縱軸線2同軸設(shè)置成面對可移動電樞IO。環(huán)形隔離圓盤 30起到熱屏蔽的作用，其適于使由電磁致動器7感應(yīng)所產(chǎn)生熱流和由 燃料朝校準(zhǔn)套筒21滲流而得以維持的溫度升高所導(dǎo)致的熱流保持相互 隔離。
在組裝噴射器1的步驟期間，在通過保持螺母31完成最后的組裝 之前所有部件都預(yù)組裝在不同的組中。噴射器1的結(jié)構(gòu)包含非常小的用 于各種部件的公差；為此目的，噴射器本體具有一些外部凹槽32，這 些凹槽符合這種構(gòu)造的需要并提高噴射器1的阻抗性從而確保焊接密 封、有助于噴射器1的組裝并有利于受溫度升高導(dǎo)致的特定部件的局部 可變形性。
根據(jù)一種變型(未示出)，磁體9具有狹槽，狹槽與縱軸線2同軸 地形成在平面上并適于減少產(chǎn)生的渦電流的密度。
根據(jù)另一種變型(未示出)，封頭22的直徑Di約 于噴射閥8的內(nèi)部密封座19的密封直徑Dz。因此當(dāng)噴射閥8處于關(guān)閉的位置時，產(chǎn) 生作用在閥門片16上的相對較小的力，如果該力相應(yīng)地助長或消減由 彈簧ll施加的力，那么該力傾向于關(guān)閉或打開噴射閥8。
值得強調(diào)的是，上述噴射器l具有許多優(yōu)點.不參與燃燒過程并回 流到油箱的燃料部分非常少，幾乎沒有，從而允許縮減設(shè)置在噴射器l 上游的高壓泵的尺寸和功率。此外，通過電磁致動器7直接致動岡門片 16允許去除所有用于控制閥門片16的位置的液壓動力裝置，從而縮短 組裝時間、降低成本并因此簡化噴射器1的構(gòu)造。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器，包括燃料供應(yīng)通道(6)，所述供應(yīng)通道(6)具有軸線(2)和噴射出口(4)；用于控制所述出口(4)的噴射閥(8)，所述噴射閥(8)包括閥門片(16)，所述閥門片(16)設(shè)置在所述供應(yīng)通道(6)內(nèi)部以在所述供應(yīng)通道(6)內(nèi)限定出第一燃料引入截面(A1)，所述閥門片(16)能夠沿所述供應(yīng)通道(6)移離和移向具有第二截面(A2)的關(guān)閉位置；并且，在所述出口(4)上游的供應(yīng)通道(6)上設(shè)置有密封座(19)；彈性裝置(11)，所述彈性裝置(11)用于在通常狀態(tài)下將所述閥門片(16)保持在所述關(guān)閉位置；以及致動器裝置(7)，所述致動器裝置(7)連接至所述閥門片(16)以使所述閥門片(16)本身從所述出口(4)的關(guān)閉位置移動到打開位置，所述噴射器(1)的特征在于，在所述密封座(19)上游沿所述供應(yīng)通道(6)設(shè)置有液壓阻力裝置(23、26；28、29)以平衡所述閥門片(16)。
2. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述液壓阻力裝置(23、 26; 28、 29)構(gòu)造成沿所述供應(yīng)通道(6)且于所述密封座(19)上游確定 了壓降(AP=P1-P2),使得所述閥門片(16)在離開所述關(guān)閉位置時承受 滿足以下等式的兩個對抗力(Fl、 F2):Fl=AlxPl = F2=A2xP2其中Al=所述第一截面的面積；Pl=燃料供應(yīng)壓力；A2=所述第二截面的面積；P2=所述供應(yīng)通道內(nèi)部且在所述液壓阻力裝置下游的燃料壓力。
3. 如權(quán)利要求l所述噴射器，其中，所述液壓阻力裝置(23、 26; 28、 29)能夠與所述閥門片(16) —起沿所述供應(yīng)通道(6)移動。
4. 如權(quán)利要求l所述噴射器，其中，所述液壓阻力裝置(23、 26) 包括補償套筒(23)，所述補償套筒(23)連接至所述閥門片(16)并 與所述軸線(2)同軸，所述補償套筒(23)滑動地耦聯(lián)至所述供應(yīng)通 道(6)的內(nèi)表面(25);以及至少一個補償孔(26)，所述補償孔(26)貫穿所述補償套筒(23) 形成，用于使燃料通往所述出口 (4)。
5. 如權(quán)利要求4所述噴射器，其中，所述補償套筒(23)在其面 朝所述出口 ( 4 )的一個端部處連接至所述閥門片(16 )，所述補償孔(26 ) 在所述端部處貫穿所述補償套筒(23)形成。
6. 如權(quán)利要求5所述的噴射器，包括繞所述軸線(2)均勻分布的 多個所述補償孔(26 )。
7. 如權(quán)利要求l所述的噴射器，其中，所述液壓阻力裝置(28、 29) 包括所述閥門片(16)的加大部分(28)，所述加大部分"^殳置在所述閥 門片(16)自身的面對所述出口 (4)的端部處；以及至少一個補償通道(29 )，所述補償通道(29 )貫穿所#大部分(28 ) 形成并且所述補償通道(29 )的外徑略小于所述供應(yīng)通道(6)的直徑(D3 )， 所述補償通道(29 )將所述供應(yīng)通道(6 )的分別設(shè)置在所^大部分(28 ) 上游和下游的部分互相連接。
8. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述岡門片(16)在面對所述 出口 (4)的一端設(shè)置有封頭(22)，所述封頭(22)備^所述噴射閥(8) 的密封座(19)，當(dāng)所述閥門片(16)處于所述關(guān)閉位置時，所述封頭(22) 延伸穿過所述密封座(19)并與所述密封座(19)本身協(xié)同作用以關(guān)閉所 述出口 (4)。
9. 如權(quán)利要求8所述的噴射器，其中，所述封頭(22)的直徑(Dj 等于所述環(huán)形密封座(19)的直徑(D2)。
10. 如權(quán)利要求8所述的噴射器，其中，所述封頭(22)的直徑(DO 等于所述環(huán)形密封座(19)的直徑(D2)。
11. 如權(quán)利要求9所述的噴嘴，其中，所述封頭(22)的軸向截面大 體呈三角形，并且當(dāng)所述閥門片(16)處于所述關(guān)閉位置時所述封頭(22) #^所述供應(yīng)通道(6)的具有所述出口 (4)的端段，所述端段的軸向截 面同樣大體呈與所述封頭(22)本身的三角形互補的三角形。
12. 如權(quán)利要求l所述的噴射器，其中，所述致動器裝置(7)包括電 動致動器。
13. 如權(quán)利要求l所述的噴射器，其中，所述致動器裝置(7)包括電 磁式致動器(7)。
14.如權(quán)利要求13所述的噴射器，其中，所述電磁式致動器(7)包 括至少一個線圈(12)、至少一個固定磁輒(15)以及至少一個環(huán)形的可移 動電樞(10 )，所述可移動電樞(10 )能夠克服所述彈性裝置(11 )的偏置 力而被所述固定磁軛(15)磁力吸引，并且所述可移動電樞(10) —體連之間的距離與所述內(nèi)部密封座(19)和所述固定磁輒(15)之間存在的距 離之差所決定的行程。
15. 如權(quán)利要求14所述的噴射器，包括由非磁性材料制成的圓盤(30 ),所述圓盤(30 )設(shè)置在所述可移動電 樞(10)與所述固定磁輒(15)之間以避免消除所述可移動電樞(10)與 所述固定磁輒(15)之間的間隙。
16. 如權(quán)利要求14所述的噴射器，其中，所述線團(tuán)(12)包埋在所述 固定磁軛(14)中。
17. 如權(quán)利要求14所述的噴射器，其中，所述電磁式致動器(7)包 括具有適于降低渦電流密度的狹槽的磁體(9)。
18.如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述彈性裝置(ll)包括用 于將所述閥門片保持在所述關(guān)閉位置的彈簧(11)，所述彈簧(11)壓縮配 合在連接元件(20 )與所述支撐體(5 )的校準(zhǔn)套筒(21)之間，所述連接 元件(20)轉(zhuǎn)而連接至所述閥門片(16)的上部(17)。
19. 如權(quán)利要求18所述的噴射器，包括滲流管(27 )，所述滲流管(27) 與所述軸線(2)同軸并起始于所述校準(zhǔn)套筒(21)以在環(huán)境壓力下接收的 少量燃料。
20. 如權(quán)利要求14所述的噴射器，包括環(huán)形隔離圓盤(30),所述環(huán) 形隔離圓盤(3)設(shè)置在與所述軸線(2)同軸并面對所述可移動電樞(10) 的位置上。
21. 如權(quán)利要求20所述的噴射器，其中，所述環(huán)形隔離圓盤(30)由 特富龍制成。
22. 如權(quán)利要求l所述的噴射器，其中，通過保持螺母(31)進(jìn)行部 件的最終組裝。
23. 如權(quán)利要求1所述的噴射器，其中，所述支撐體(5 )和所述噴嘴 (3)具有有助于所述噴射器(1)的組裝的外部凹槽(32)。
全文摘要
一種用于內(nèi)燃發(fā)動機的燃料噴射器，所述噴射器設(shè)置有燃料供應(yīng)通道(6)，供應(yīng)通道(6)具有軸線(2)和噴射出口(4)；用于控制所述出口(4)的噴射閥(8)，噴射閥(8)包括閥門片(16)，閥門片(16)設(shè)置在供應(yīng)通道(6)內(nèi)部以在供應(yīng)通道(6)內(nèi)限定出第一燃料引入截面(A1)，閥門片(16)能夠沿供應(yīng)通道(6)移離和移向具有第二截面(A2)的關(guān)閉位置，并且，在所述出口(4)上游的供應(yīng)通道(6)上設(shè)置有環(huán)形密封座(19)；彈性裝置(11)，其用于在通常狀態(tài)下將閥門片(16)保持在關(guān)閉位置；致動器裝置(7)，其連接至閥門片(16)以使閥門片(16)本體從出口(4)的關(guān)閉位置移動到打開位置；以及液壓阻力裝置(23、26；28、29)，其沿供應(yīng)通道(6)設(shè)置在環(huán)形密封座(19)上游以平衡閥門片(16)。
文檔編號F02M61/18GK101560935SQ20091013532
公開日2009年10月21日 申請日期2009年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月18日
發(fā)明者安德烈亞·科比安基, 斯特凡諾·彼得雷基亞 申請人:馬涅蒂-馬瑞利公司