專利名稱：流體流動(dòng)控制閥的改進(jìn)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種流體流動(dòng)控制閥門，尤其是一種用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器。
用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器通常包括一個(gè)閥，在使用過程中，該閥可使燃料在一定壓力下噴入氣缸內(nèi)進(jìn)行燃燒。燃料噴入氣缸的噴射定時(shí)可以由機(jī)械裝置加以較為準(zhǔn)確的控制，但一般在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，所述的機(jī)械裝置無法對(duì)每一個(gè)氣缸的燃料噴射定時(shí)分別進(jìn)行調(diào)整。
目前在內(nèi)燃機(jī)中已采用電磁系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中可按預(yù)定的順序?qū)Ω鳉飧椎娜剂蠂娚溥M(jìn)行電控。這種電磁系統(tǒng)中包括感應(yīng)裝置，以便將表示發(fā)動(dòng)機(jī)定時(shí)的磁系統(tǒng)信號(hào)反饋回系統(tǒng)中，使系統(tǒng)能按照預(yù)定程序的步驟對(duì)各氣缸隨后的燃料噴射定時(shí)分別進(jìn)行調(diào)整。
同時(shí)上述磁系統(tǒng)能夠改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料消耗和廢氣排放等性能，該系統(tǒng)對(duì)內(nèi)燃機(jī)性能的改進(jìn)程度直接取決于定時(shí)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，而定時(shí)控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性則又取決于系統(tǒng)接收到的各氣缸實(shí)際的燃料噴射定時(shí)的信號(hào)的準(zhǔn)確性。
本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的流體流動(dòng)控制閥，它能夠準(zhǔn)確測量流體流動(dòng)的定時(shí)。
首先，本發(fā)明提供一種流體流動(dòng)控制閥，它包括并聯(lián)的第一和第二導(dǎo)電體，通過具有電阻的電活性元件與第一和第二導(dǎo)電體分離的固定殼體，和一個(gè)導(dǎo)電的閥操縱裝置，該操縱裝置與第二殼體形成導(dǎo)電接觸，并可在其上運(yùn)動(dòng)，操縱裝置可從與第一殼體相間的第一位置移動(dòng)到與第一殼體接觸的第二位置，此時(shí)第一和第二殼體間形成的電接觸阻抗要小于其間隔有電活性分離元件時(shí)的電阻。
另外，每個(gè)殼體包括可與外部電路連接的電接觸裝置。
此外，當(dāng)閥操縱裝置處于第一位置時(shí)閥是關(guān)閉的。
第一殼體還可具有通常將閥操縱裝置壓緊在第一位置的裝置，在該位置壓緊裝置與閥操縱裝置間的電阻要大于或等于電活性分離元件的電阻。
其次，本發(fā)明提供一種燃料噴嘴組件，它包括一個(gè)裝有一個(gè)導(dǎo)電噴嘴頭的導(dǎo)電噴嘴體，具有電阻的電活性元件將所述的噴嘴頭與所述的噴嘴體隔開，還包括一個(gè)可滑動(dòng)地設(shè)于噴嘴頭內(nèi)以便與之電接觸的導(dǎo)電的針閥，針閥在第一位置與噴嘴體相分離，在第二位置則與噴嘴體相接觸，當(dāng)針閥處于第二位置時(shí)，噴嘴體和噴嘴頭間形成的電接觸阻抗小于經(jīng)電活性分離元件時(shí)的上述噴嘴體和噴嘴頭間的阻抗。
另外，噴嘴體和噴嘴頭均包括可與外部電路連接的電接觸裝置。
此外，當(dāng)針閥處于第一位置時(shí)噴嘴頭是關(guān)閉的。
噴嘴體還可具有通常將針閥壓緊在第一位置的裝置，在該位置壓緊裝置與針閥間的電阻要大于或等于電活性分離元件的電阻。
在本發(fā)明中可采用如螺線管等機(jī)電裝置使針閥從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置。
或者，也可借助通過噴嘴組件作用在燃料通路的針閥上的燃料壓力，使針閥從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置。
噴嘴體和噴嘴頭間最好以一電路相連，該電路中包括處理裝置，動(dòng)力源和一個(gè)限流電阻。
分離元件的電阻(R1)可以這樣確定當(dāng)針閥處于第一位置時(shí)，在限流電阻(R3)兩端測出的電壓(VS)小于處理裝置的閾值電壓(VT)。
此外，分離元件的電阻R1也可以這樣確定當(dāng)針閥處于第一位置時(shí)，在限流電阻R3兩端測出的電壓VS大于或等于處理裝置的閾值電壓VT。
從以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的描述中，可以更清楚地了解本發(fā)明的上述及其它的特點(diǎn)。


圖1是本發(fā)明燃料噴嘴組件第一實(shí)施例的縱向剖視圖，在該圖中針閥處于關(guān)閉位置;
圖2是在圖1所示燃料噴嘴組件處于開啟位置狀態(tài)下的縱向剖視圖;
圖3是本發(fā)明燃料噴嘴組件第二實(shí)施例的縱向剖視圖，在該圖中針閥處于關(guān)閉位置;
圖4是在圖3所示燃料噴嘴組件處于開啟位置狀態(tài)下的縱向剖視圖;
圖5表示了適于聯(lián)接在噴嘴頭和噴嘴體之間的電路的示意圖，所述的電路可產(chǎn)生表示燃料噴射定時(shí)的輸出電壓信號(hào)VS。
圖1所示為一種特別適用于柴油機(jī)的燃料噴嘴組件10的縱向剖視圖。燃料噴嘴組件10包括一個(gè)裝有燃料噴嘴頭14的噴嘴體12。噴嘴體12和噴嘴頭14均為導(dǎo)電材料，二者之間由具有電阻的電活性材料16隔開。噴嘴頭上設(shè)有縱向長孔18，針閥20可在該孔內(nèi)滑動(dòng)。在圖1中，針閥位于第一關(guān)閉位置，在該位置針閥的下端20a緊壓在噴頭14的閥座部分14b上，將兩個(gè)與長孔18相通的噴孔22關(guān)閉。針閥20也是導(dǎo)電體，且其上部20b與噴頭14進(jìn)行滑動(dòng)的電接觸。
噴嘴體和噴嘴頭一起被壓緊于殼體15中(僅由圖1中可見)，殼體與噴嘴頭間以螺紋聯(lián)接。殼體15與噴嘴頭14的臺(tái)肩部分14c接觸，但其間有絕緣墊片17相隔。殼體15的內(nèi)徑大于噴嘴頭14的外徑，這樣可以用氣隙19來分離殼體15和噴嘴體14，同時(shí)該氣隙還可以使殼體15和噴嘴頭14之間電絕緣。
燃料噴頭14的表面可具有電絕緣層21(在圖1所示的噴頭14中僅在其中的一側(cè)示出)，這一絕緣層可以附加在氣隙19和/或墊片17上或者替換它們。實(shí)際上，該層21也可以不是電絕緣材料，但它要與分離件具有相似的電阻特性，即使層21的阻抗不大于分離件16的阻抗，也至少應(yīng)等于該阻抗。層21可以噴涂在燃料噴頭14上。
穿過分離件16伸進(jìn)噴嘴體12和噴頭14中的定位件23(仍僅見于圖1中)，可以防止噴嘴體12和噴頭14的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，在將殼體15擰到噴嘴體12上以固定壓緊噴嘴體12和噴頭14時(shí)就更是如此。定位件可由電絕緣材料制造;或者，定位件23可以具有與分離件相似的電絕緣性，但該電阻必須能夠在噴嘴體12和噴頭14間形成這樣一種電聯(lián)接，即其電阻等于或大于分離件16所具有的電阻。定位件23的電阻特性可以由制造定位件的材料來確定;或者，定位件23的表面上可涂覆適當(dāng)?shù)碾娮璨牧稀?br> 一根穿過噴嘴體12、分離件16和噴嘴頭14上部14a的燃料通道24在針閥20上部的下端與縱向孔18相通，燃料通過該通道由設(shè)置在氣缸上的燃料噴嘴組件噴入氣缸內(nèi)(圖中氣缸未示出)。針閥20下部20a的直徑小于縱向孔18的直徑，從而在針閥20和噴嘴頭14之間形成一個(gè)通道，該燃料流經(jīng)的通道截面呈環(huán)形。
當(dāng)針閥20處于圖1所示的第一位置時(shí)，它可將孔22關(guān)閉，以防止燃料流經(jīng)此處。
在圖2中針閥20處于第二位置，當(dāng)針閥在該位置時(shí)，燃料便經(jīng)由通道24順縱向孔18從孔22中噴出。在第二位置，針閥20與噴嘴體12相接觸，這樣在噴嘴體12和噴頭14間形成的電接觸阻抗便小于在其間隔有電活性分離件16時(shí)噴嘴體12和噴頭14間的電接觸阻抗。
針閥20可在電磁閥(圖中未示)的作用下從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置，在本發(fā)明的實(shí)施例中，則是由從通道24流下的燃料的高壓驅(qū)使針閥運(yùn)動(dòng)。由于燃料壓力非常高，故可使針閥20迅速從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置。
燃料可以借助受控電磁閥(圖中未示)供入燃料通道24，在燃料供給過程中，電磁閥一旦被激勵(lì)，便可將燃料供至通道24中。電磁閥被的激勵(lì)程度決定了噴射組件10噴入內(nèi)燃機(jī)氣缸中的燃料量。
圖3為本發(fā)明針閥20的第二個(gè)實(shí)施例，在該圖中針閥處于第一關(guān)閉位置。圖3所示噴嘴組件10與圖1所示的區(qū)別僅在于圖3中包括了壓緊件26，壓緊件在通常情況下使針閥20保持在第一位置。壓緊件26可僅包括柱塞28和彈簧30，彈簧30將柱塞28壓在針閥20上，從而將針閥壓向第一位置。
柱塞28可由電絕緣材料制造，或者柱塞也可以具有與分離件16相似的電阻特性，但該電阻應(yīng)當(dāng)是這樣的，即柱塞與針閥間所形成的電接觸要大于或等于分離件16的阻抗。
圖4仍舊表示本發(fā)明的第二個(gè)實(shí)施例，但在該圖中針閥處于第二開啟位置。
在噴嘴體12和燃料噴頭14之間外接一電路，該電路包括電源V1、限流電阻R3和電壓檢測裝置VS。限流電阻R3的阻值應(yīng)當(dāng)能在針閥處于第二位置時(shí)限制經(jīng)噴嘴體12和燃料噴頭14而從針閥20中流出的燃料流。因此，外接電路能提供一電壓信號(hào)VS，該信號(hào)至少能夠提供當(dāng)針閥處于與噴嘴體12接觸的第二位置時(shí)的有關(guān)定時(shí)數(shù)據(jù)。通過針閥20在噴嘴體12和燃料噴頭14之間形成的電接觸阻抗要小于所選擇的限流電阻R3和分離件的電阻R1的阻值。
噴嘴件12和噴嘴頭14之間不必完全是電絕緣的，且表示噴嘴體12和噴嘴頭14間電接觸的電壓信號(hào)VS可被用于如電控制單元(ECU)的處理裝置中。該處理裝置在電壓閾值為VT的低電位和高電位間工作，該電壓閾值略低于高電位電壓值。處理器的高低電位設(shè)定了該處理器的邏輯標(biāo)準(zhǔn)。
圖5表示了一個(gè)與用于噴嘴體12和燃料噴頭14的電路相當(dāng)?shù)碾娐穲D。在該圖中開關(guān)30示意性地表示了燃料噴嘴組件10。開關(guān)30打開表示針閥20處于第一位置，開關(guān)30閉合表示針閥20處于第二位置。在第二位置，噴嘴體12和燃料噴頭14間形成阻抗R2非常低的電接觸。R3確定了限流電阻值，R1表示了分離件16的阻抗，R2表示了在噴嘴件12和噴嘴頭14相接觸的第二位置經(jīng)由針閥20在噴嘴體12和燃料噴頭14之間形成的電接觸阻抗。
從圖5中可以看到，與用于噴嘴體12和燃料噴頭14的電路相當(dāng)?shù)碾娐肥且粋€(gè)簡單的分壓電路。由于R2的值相對(duì)較小，所以不論針閥20是處于第一位置還是處于第二位置，檢測電壓VS的值均取決于R1和R3的相對(duì)值。仔細(xì)選擇R1和R3的相對(duì)值，使被檢測的電壓VS可在高于和低于處理裝置的電壓閾值為VT間變化，以便產(chǎn)生表示針閥20抬起的輸出信號(hào)。
這樣輸出電壓信號(hào)VS產(chǎn)生一個(gè)表示噴射定時(shí)的信號(hào)，并且由于針閥開啟迅速，所以在實(shí)際使用中產(chǎn)生的信號(hào)為一個(gè)方波。該信號(hào)的上述特性使之適于直接作為數(shù)字式電控單元(ECU)的輸入信號(hào)，當(dāng)然該電控單元應(yīng)當(dāng)有適當(dāng)?shù)拈_關(guān)電壓(例如為5伏直流電)。故此該信號(hào)能準(zhǔn)確表示燃料噴射的開始和結(jié)束，且針閥20只需要幾毫秒的時(shí)間便可從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置，與噴嘴件形成電接觸。同針閥保持在允許燃料噴射的第二位置所用的時(shí)間相比，上述的時(shí)間延遲是可以忽略的，并且與電控單元的運(yùn)行時(shí)間相比，這一時(shí)間延遲也沒有明顯的實(shí)際意義。
因此，它提供了一個(gè)表示噴射過程開始的明確信號(hào)，該信號(hào)可作為噴射定時(shí)的閉環(huán)控制的反饋信號(hào)。
在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中，監(jiān)測上述信號(hào)能使電控單元分別控制各缸的噴射定時(shí)，并且一次噴射定時(shí)的反饋信號(hào)可用于對(duì)其后定時(shí)的調(diào)整。采用上述方式設(shè)有預(yù)定程序的ECU就能根據(jù)反饋信息進(jìn)行控制，保持并改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，補(bǔ)償發(fā)動(dòng)機(jī)工作期間因噴射器磨損和腐蝕/破壞而帶來的影響。
采用具有本發(fā)明特征的噴射器的優(yōu)點(diǎn)是可對(duì)噴射定時(shí)進(jìn)行閉環(huán)控制，從而可以忽略發(fā)動(dòng)機(jī)各噴射器間噴射延遲的固有差異。例如在發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為2000轉(zhuǎn)/分時(shí)，假設(shè)各氣缸具有上死點(diǎn)前相同的噴射信號(hào)，則若噴射延遲相差1毫秒，噴射定時(shí)便相差12°曲軸轉(zhuǎn)角。如果不進(jìn)行反饋控制，那么各氣缸的噴射器噴出的燃料就不得不在上死點(diǎn)前相同的位置處起燃。輸入了表示噴射定時(shí)反饋信號(hào)的電控單元可以“學(xué)習(xí)”各氣缸噴射器的延遲時(shí)間和各發(fā)動(dòng)機(jī)的固有特點(diǎn)。
這樣各氣缸的噴射信號(hào)是經(jīng)過修正的定時(shí)信號(hào)，它們能對(duì)準(zhǔn)確確定各噴射器的燃料噴射時(shí)間。ECU“學(xué)習(xí)”到的各噴射器的延遲時(shí)間可被檢測并用作參考值。將該參考值與當(dāng)前運(yùn)行值相比較，避免噴射器的超量磨損，因?yàn)橐坏┌l(fā)生這種情況，ECU可以在下一個(gè)工作循環(huán)中表示出已磨損的噴射器。每個(gè)噴射器延遲時(shí)間的變化率也可被監(jiān)控來預(yù)報(bào)工作中的任何可能的失誤。
噴射器關(guān)閉信號(hào)，即讓針閥回到其第一位置而切斷所形成的電路，將讓ECU從噴射器開啟時(shí)刻進(jìn)行計(jì)算并比較由每個(gè)噴射器噴出的燃料的量。這將能通過調(diào)整單個(gè)噴射器的線圈加時(shí)間數(shù)來使噴入每個(gè)氣缸中的燃料量相等。
與此同時(shí)，分離件20的電阻R1和電流限制電阻R3的相應(yīng)值提供了一個(gè)表示燃料噴射定時(shí)的電壓信號(hào)VS，不需要選擇所述件20和電阻R3的電阻值來使電壓信號(hào)VS按ECU的閾電壓VT而變化。事實(shí)上，R1和R3的值可以選擇成在針閥位于其兩個(gè)位置檢測到的電壓VS值在任何情況下均大于工作件的閾值VT，從而提供一個(gè)在任何情況下均帶有ECU可用數(shù)據(jù)的電壓信號(hào)VS。ECU可以進(jìn)行處理以得到一個(gè)針閥20位于其相應(yīng)的第一和第二位置時(shí)的檢測值之間的比較。在針閥20處于其第二位置并因而提供出一個(gè)表示燃料噴射定時(shí)的信號(hào)VS時(shí)，檢測到的電壓VS值將會(huì)更大。然而，當(dāng)針閥件不處于其第二位置時(shí)，幅度大于ECU臨界電壓VT的電壓信號(hào)VS仍將會(huì)被檢測到。該信號(hào)可以用在由ECU指導(dǎo)的特性測試中。例如，在其它，即發(fā)動(dòng)機(jī)傳感器裝置檢測到噴入一特殊缸體中的燃料有問題的情況下，例如出現(xiàn)溫度過高等問題時(shí)，目前可測得的電壓信號(hào)VS便指示連接燃料噴射組件的電路工作而且由其它裝置檢測到的故障必須與噴射器組件中的故障有關(guān)。例如，由此測得的電壓信號(hào)VS可允許至少完全連接每個(gè)噴射器組件的電路以便在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)檢測。
與此同時(shí)，分離件16以平剖方式顯示在圖中并位于噴嘴體12和燃料噴頭14之間，應(yīng)當(dāng)了解到噴嘴體12和噴頭14必須由某種呈適當(dāng)形狀的其間具有電阻的電活性材料16分隔開，這種材料分離開任何可能接觸的表面。分離件16可以簡單地包括一個(gè)墊片。然而，它最好是由一種電阻材料的電活性膜制成，它可以通過任何適當(dāng)?shù)难b置噴涂或涂抹在燃料噴頭14的適當(dāng)表面上。
可提供的預(yù)定值的阻抗、耐磨性、摩擦阻力、耐化學(xué)腐蝕性的涂層是公知的。其中的一種可以采用由Whitford公司集團(tuán)提供的注冊(cè)商標(biāo)為Xylan的產(chǎn)品。
還應(yīng)了解到，本發(fā)明的說明書同時(shí)還涉及一種內(nèi)燃機(jī)的燃料噴射器噴嘴組件，本發(fā)明可以提供任何流體流動(dòng)控制閥，其中可通過閥的開啟確定精確的流體流動(dòng)定時(shí)。
權(quán)利要求
1.一種流體流動(dòng)控制閥，它包括并聯(lián)的第一和第二導(dǎo)電體，通過具有電阻的電活性元件與第一和第二導(dǎo)電體分離開的固定殼體，和一個(gè)導(dǎo)電的閥操縱裝置，該操縱裝置與第二殼體導(dǎo)電接觸，并可在其上運(yùn)動(dòng)，操縱裝置可從與第一殼體相間的第一位置移動(dòng)到與第一殼體接觸的第二位置，此時(shí)第一和第二殼體間形成的電接觸阻抗要小于其間隔有電活性分離元件時(shí)的電阻。
2.如權(quán)利要求1所述的流體流動(dòng)控制閥，其中每個(gè)殼體包括可與外部電路連接的電接觸裝置。
3.如權(quán)利要求1或2所述的流體流動(dòng)控制閥，其中當(dāng)閥操縱裝置處于第一位置時(shí)閥是關(guān)閉的。
4.如權(quán)利要求3所述的流體流動(dòng)控制閥，其中第一殼體還可具有通常將閥操縱裝置壓緊在第一位置的裝置。
5.如權(quán)利要求4所述的流體流動(dòng)控制閥，其中壓緊裝置與閥操縱裝置間的電阻要大于或等于電活性分離元件的電阻。
6.一種如上述任何一權(quán)利要求所述的流體流動(dòng)控制閥，其中的流體流動(dòng)控制閥為一用于內(nèi)燃機(jī)的燃料噴嘴組件，它包括一個(gè)裝有一個(gè)導(dǎo)電噴嘴頭的導(dǎo)電噴嘴體，具有電阻的電活性元件將所述的噴嘴頭與所述的噴嘴體隔開，還包括一個(gè)可滑動(dòng)地設(shè)于噴嘴頭內(nèi)以便與之電接觸的導(dǎo)電的針閥，針閥在第一位置與噴嘴體相分離，在第二位置則與噴嘴體相接觸，當(dāng)針閥處于第二位置時(shí)，噴嘴體和噴嘴頭間形成的電接觸阻抗小于經(jīng)電活性分離元件時(shí)的上述噴嘴體和噴嘴頭間的阻抗。
7.如權(quán)利要求6所述的流體流動(dòng)控制閥，其中采用如螺線管等機(jī)電裝置使針閥從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置。
8.如權(quán)利要求6所述的流體流動(dòng)控制閥，其中借助通過噴嘴組件作用在燃料通路的針閥上的燃料壓力，使針閥從第一位置運(yùn)動(dòng)到第二位置。
9.如權(quán)利要求6至8中任一所述的流體流動(dòng)控制閥，其中噴嘴體和噴嘴頭間以一電路相連，該電路中包括處理裝置，動(dòng)力源和一個(gè)限流電阻。
10.如權(quán)利要求9所述的流體流動(dòng)控制閥，其中分離元件的電阻(R1)可以這樣確定當(dāng)針閥處于第一位置時(shí)，在限流電阻(R3)兩端測出的電壓(Vs)小于處理裝置的閾值電壓(VT)。
11.如權(quán)利要求9所述的流體流動(dòng)控制閥，其中分離元件的電阻R1也可以這樣確定當(dāng)針閥處于第一位置時(shí)，在限流電阻R3兩端測出的電壓VS大于或等于處理裝置的閾值電壓VT。
全文摘要
一種流體流動(dòng)控制閥，它包括第一和第二導(dǎo)電的殼體，其間以具有電阻的電活性元件隔開。一個(gè)導(dǎo)電的閥操縱裝置，該操縱裝置與第二殼體導(dǎo)電接觸，并可在其上滑動(dòng)，操縱裝置可從與第一殼體相間的第一位置移動(dòng)到與第一殼體接觸的第二位置，此時(shí)第一和第二殼體間形成的電接觸阻抗要小于其間隔有電活性分離元件時(shí)的電阻。在與第一殼體相間的第一位置，殼體間的電阻取決于分離元件的電阻。殼體上接有一電路，它包括一個(gè)限流電阻，與分離元件形成分壓電路，從而輸出表示閥操縱裝置與第一殼體相接觸的信號(hào)。
文檔編號(hào)F16K3/00GK1114023SQ94106938
公開日1995年12月27日 申請(qǐng)日期1994年5月5日 優(yōu)先權(quán)日1994年5月5日
發(fā)明者伊恩·F·華萊士, 約翰·斯坦福德 申請(qǐng)人:珀金斯有限公司