CN100439782C - 栅栏样的声波阻尼器 - Google Patents

Abstract

一种用来在压力作用下传送致动流体至至少一个燃料喷嘴的致动器栅栏装置(12)，包括设置在栅栏(12)中延伸的流体通道(18)。流体入口端与流体通道(18)以流体流动方式连接到有压力的致动流体源。相应的流体出口端，与每一个相应燃料喷嘴连接，并可以流体连接方式于该处连接而将致动流体送至相应的燃料喷嘴，并且至少一个流体空腔(16)具有至少一个节流小孔(14)，小孔起到流体空腔(16)和流体通道(18)间流体连接的作用。

Description

栅栏样的声波阻尼器

参考的相关发明

本发明涉及了美国专利申请序号为10/177,195、申请日为2002年6月21日，以与本发明相同的发明人和代理人为申请的专利申请，以及美国专利申请序号为10/177,202、申请日为2002年6月21日，以与本发明相同的发明人和代理人为申请的专利申请。

技术领域

本发明涉及内燃发动机用的高压流体的栅栏式干扰，包括、但不局限于采用了这种栅栏的声波阻尼器。

背景技术

采用电子控制、液压致动(HEUI)的燃料喷射系统通过一种传动流体(这种传动流体最好是发动机润滑油，但也可以是其他流体)的栅栏式干扰形成一种激发，而将致动流体供给各个喷嘴使得在喷射过程中产生高压燃料。这种致动流体栅栏一般是具有它的致动流体供给装置，而由发动机驱动轴带动的高压致动流体泵供给。在该致动流体栅栏内的压力一般是通过一个栅栏压力控制阀(RPCV)控制，它决定了按发动机工作状况变化的该栅栏中的致动流体压力。

每个喷嘴都具有一个致动流体控制阀，它以电子控制方式控制致动流体流进喷嘴的时间和数量。是用致动流体控制阀来启动和终止该喷射程序。

V形发动机中一般具有一个分开的栅栏，用于筒状两个部分的每个当中。在每一个栅栏的致动流体的入口，可以设置一个单向阀隔离用两阀组分开的栅栏的流体连接。在v型8缸(V8)结构中，有两个栅栏带有四个喷嘴邻近每一个栅栏。在V型6缸(V6)结构中，也有两个栅栏，但有三个喷嘴邻近每一个栅栏。在内嵌(典型的直列6缸【I6】)结构中，一个栅栏不仅有六个喷嘴邻近它而且在致动流体的入口没有单向阀，在每一个单一的栅栏结构中没有栅栏隔离是必须的。

致动流体栅栏最好是圆筒形，和一个基本上成圆筒形的流体通道设置在其中。致动流体能在流体通道内自由的流动，在与栅栏连接的喷嘴的位置上有最小的流量限制。在V8和V6的结构中，两个致动流体栅栏都通过致动流体通道与高压致动流体泵连接，但通过前面提及的在相应栅栏入口的截止阀分开。这些截止阀提供了在两致动流体栅栏之间的隔离，来限制在一个致动流体栅栏内的压力动力，同时促动另一个致动流体栅栏的压力动力。

在普通发动机操作过程中，喷嘴在均匀的时间间隔内致动。当喷嘴被设置成喷射状态，喷嘴的控制阀打开一段时间然后关闭为喷射过程提供所需的致动流体。组成单一的喷射操作的喷射过程中，喷嘴控制阀开和关一次。包括先导操作的喷射过程(一小先导喷射后有一大得多的主喷射)，阀打开关闭两次或更多。当控制阀打开和关闭为单一的喷射过程或为复合的喷射过程，都会在致动流体栅栏内的致动流体中产生一定量的动力扰动。

首先，在控制阀的开口期间，相对大的致动流体量为喷射操作从致动流体栅栏进入喷嘴。这使得致动流体栅栏的压力降低。这一压力降低得到恢复通过从高压泵供给致动流体。第二，打开和关闭喷嘴的控制阀在致动流体栅栏内产生压力波。压力波在一定的频率下沿着致动流体栅栏的轴传播，频率由致动流体栅栏的长度和致动流体的体积模量决定。

因为栅栏的长度由发动机结构的大小决定，频率变量依赖于发动机的结构。在V8和V6的结构中，频率在1000至2000Hz之间，在I6的结构中，频率由于更长的栅栏而更低，例如700至1200Hz之间。因为压力波，而在致动流体栅栏内存在不平衡的轴向压力，在沿着致动流体栅栏的不同位置，因为由于时间延迟，或相位滞后，压力沿着致动流体栅栏而不同。这种不平衡的压力与在栅栏内的压力波具有相同的频率。压力波与致动流体栅栏结构相互作用。一部分压力波的能量转变成不受欢迎的空气声波能量。而且，致动流体栅栏传输一种前面提及的频率的激励通过与栅栏连接的螺钉传给发动机的其他部分。这种激励也会产生听得见的噪音，与前述的频率具有相同的范围。

听得见的噪音起源于讨厌的声波。一个目的就是希望压缩点火发动机不比典型的火花点火发动机的噪音更大。这种水平的噪音相信可以被普遍接受。然而，目前还没有这种类型。为了达到这一目的，压缩点火发动机的大部分噪音应该被吸收。如上面提及的，一个这种能源是在致动流体栅栏内声波的产生。

因此，产生在栅栏内的声波的阻尼器在工业上是需要的。

发明内容

本发明涉及一种用来在压力作用下传送致动流体至至少一个燃料喷嘴的致动栅栏装置，包括一延伸的流体通道定义在栅栏内。一流体入口端与流体通道流体连接，入口端流体的与致动流体压力源相连。相应的流体出口端，与每一个相应燃料喷嘴连接，流体的连接到那里将致动流体送入相应的燃料喷嘴；和至少一个流体空腔具有至少一个节流小孔，小孔起到将流体空腔和流体通道流体连接的作用。用于栅栏的声波阻尼器和用于栅栏的声波衰减的方法也都被介绍了。

附图说明

附图1a为根据本发明的声波阻尼器的第一方案的描述。

附图1b为根据本发明的声波阻尼器的第二方案的描述。

附图2为根据本发明的具有声波阻尼器端盖的栅栏的部分透视图。

附图3为根据本发明的附图2的声波阻尼器端盖部分放大透视图。

附图4为根据本发明的声波阻尼器端盖带有局部剖的侧视图。

附图5为根据本发明的具有声波阻尼器端盖和中心声波阻尼器的栅栏的透视图。

附图6为根据本发明的附图5的沿线6-6方向的栅栏部分剖视图。

附图7为根据本发明的附图6的中心声波阻尼器的局部放大的剖视图。

具体实施方式

本发明基本上符合前面提及的工业上的需要。为了减弱由栅栏内的压力的波动产生的声波，本发明的声波阻尼器(AWA)起到了吸音器的作用。当声系统的线尺寸小于声的波长，系统中致动流体的运动类似于具有质量，硬度，阻尼的集中机械元件的机械系统的运动。AWA可以被视为机械振荡器。这种阻尼器包括一个刚性的封闭腔，通过一小孔与栅栏式传动流体连接。当声波撞击小孔的孔，在孔中的致动流体产生振动，进而激励了在AWA封闭腔中的致动流体。在小孔中放大运动的起因在于在小孔内的致动流体塞和封闭腔内致动流体量之间的相位相消，由于小孔内和小孔周围的摩擦产生而能量的吸收。这种类型的衰减器能在某一设定的频率范围内最大程度地吸收波。

本发明适用于普通栅栏燃料系统，同样的也适用于HEUI燃料喷射系统，包括但不限于直接由阀针控制的高压普通栅栏和具有压力放大的普通栅栏。大部分普通燃料系统直接提供燃料，有代表性的，在高压时，通过栅栏进入单独的燃料喷嘴。燃料可用来控制燃料喷嘴阀针的开和关。高压燃料也可以用来驱动压力放大器，从而进一步增加在阀针内的燃料压力。当燃料喷入时，返回孔打开，它使得阀针背侧燃料压力逐渐减弱，结果使阀针打开。普通的栅栏燃料系统可能由于一个或更多的AWA的应用而得到改进，如下文所描述的，衰减燃料中的波，例如，柴油机燃料。或者是，可以将油或其他流体应用在普通栅栏中驱动燃料喷嘴。

根据附图1a和附图1b所示的，示出了本发明的声波阻尼器(AWA)。附图标记10概念上描述了AWA，它结合了一个高压致动流体栅栏12。附图1a示出了AWA10的中心。在V-8结构的发动机中，AWA10可以中心方式设置在两个流体出口端(未示)在AWA10的每一边，每一端供给一个在特定缸组上的燃料喷嘴。AWA10具有空腔16和一对小孔14，每一小孔将空腔16和栅栏12的两端12a，12b流体地连接在一起。

附图1b示出了具有两个AWA10的栅栏12，第一AWA10设置在栅栏12第一端的最近端，第二AWA10设置在栅栏12第二端的最近端。每一个AWA10具有一个空腔16，它通过小孔14以可流动方式与栅栏12内的流体通道18联通。第二次描述的栅栏12可以用于V-6结构的发动机或描述过的进油管6结构的发动机。V-6的结构中，三个端口将被设置在AWA10之间的栅栏12中，每一端口供给V-6发动机组的三个喷嘴之一。在进油管6的结构中，六个出口将被设置在AWA10之间的栅栏12中供给六个喷嘴之一。

本发明AWA10的第三种结构将结合第一附图的AWA10和第二附图的AWA10，在中心和两端都设置AWA10。

由AWA10产生的衰减原理可以通过下面的等式描述：

$f=\frac{C}{2\mathrm{\π}}\sqrt{\frac{A}{\mathrm{VL}}}$

其中：

f相当于共振频率；

C相当于在介质(致动流体)中声音的速率；

A相当于小孔14的面积；

V相当于空腔16的容积；

L相当于位于流体通道18和空腔16之间小孔14的长度。

本发明通过在栅栏12中引入AWA10，压力波的量显著的减小。因此，在致动流体栅栏12上的轴向压力也显著的减小。这种压力振动的减小帮助致动流体栅栏12中的压力波频率噪音的减小。流量限制器(小孔14)可以被设计成这样，当保持喷嘴性能时它们有效的衰减了在致动流体栅栏12上的压力振动。

为了进一步减小根据附图1b实施例所示的噪音，两个AWA被设置在流体致动栅栏12的端口，如附图2，3所示。这一设计除去了涉及通过致动流体栅栏(见附图1a的中心AWA10)的致动流体流量的限制，因为没有在栅栏12中加入流体限制器由此在栅栏12中产生综合AWA10。

关于附图2和3，栅栏12在形状上基本上成圆筒形。栅栏12具有数个耳柄20从栅栏12的外部边缘延伸出来。每一个耳柄20具有一孔22，有穿过孔的螺钉将栅栏12固定于发动机的头部。

栅栏12具有基本上为圆筒状的流体通道18在其中。复数个端口24与流体通道18相交。每一个端口24在形状上基本上成圆筒状具有基本上成圆筒状的内边缘26。一套圈28套入内边缘26并有一跨接管30在其中。跨接管30将流体通道18和相关的燃料喷嘴(未示)流体的连接。

在附图2，3的实施例中，AWA10每一个都形成栅栏12的端盖32。在附图4中描述了端盖32和它的尺寸。组成AWA10的端盖32包括六角螺钉34，在其上具有复数个平面36，使其容易拧紧在端盖32上。

六角螺钉34通过端盖32的壳体38形成完整的部分。壳体38具有定义在外边缘上的螺纹40。螺纹40设计成带螺纹的啮合栅栏螺纹42(见附图3)，其定义在栅栏12的内边缘。

空腔44设计在端盖32的内部。空腔44具有基本上成圆筒状的侧边缘46。侧边缘46的直径最好是15至25毫米，更好的是20毫米。圆形边缘边48与空腔44第一端密封。孔50设计在相对的空腔44第二端。

杯形塞子52可任意的设置在孔50内。当塞子52设置在孔50内时，塞子52定义了空腔44的第二端。

塞子52具有基本上成圆筒状的外边缘，其由一锥形边缘54和直的边缘56定义。锥形边缘54最好是具有2至5度的锥形角为了容易将塞子52塞入孔50。直的边缘56具有非常接近于空腔44直径的直径，这样塞子52可以被压入孔50或孔50。

杯形塞子52由塞子边墙58和塞子底墙60形成。塞子边墙58和塞子底墙60形成了一内圆筒状空腔62。圆筒状空腔62具有一塞子开口63，其位于塞子底墙60的相对端。圆筒状空腔62通过塞子开口63与空腔44流体连接。圆筒状空腔62最好直径为16毫米。塞子边墙58最好具有14毫米的长度，该长度为从塞子底墙60的外边缘到塞子开口63的延伸。

孔64最好是中心的设置穿过塞子底墙60。有斜面的进口66被设置在孔64的流体通道18侧。进口66的斜面最好是相对于塞子底墙60平面和相对于小孔64的锥度为45度角。小孔64最好是具有0.7毫米的直径，最好长度与塞子底墙60厚度相应的是2.5毫米。也可以设置复数个小孔64，每一个小孔64选择不同的面积可以转变成某一特定的频率。

附图5，附图6，和附图7描述了用于V-8成形发动机的栅栏12。栅栏12包括流体入口端31用来流体的连接栅栏12和高压致动流体泵。在实际应用中，一个或另一个入口端31被应用，依靠它们缸组特殊的栅栏12正常工作。尽管没有示出，类似于附图2，附图3设置在栅栏12内的入口端31。

如上所述的，栅栏12包括形成AWA10的端盖32。加之，中心AWA10被设置在流体通道18中近似于两端盖32的中间位置。为了调节AWA10，基本上呈圆筒状的孔70被设置在栅栏12的壁上。孔70的一部分包括内螺纹72。孔70由组成流体通道18一部分的基本上相对的半球形圆顶74形成。

AWA 10包括一壳体76。壳体76具有定义在外边缘上的螺纹78。螺纹40设计成带螺纹的啮合螺纹72。圆周槽80定义在壳体76内。O形密封圈82可以被设置在槽80中来定义壳体76和圆筒状的孔70之间的流体紧密密封。六角接收器83形成在壳体76内。一个艾伦形扳手可以插入六角接收器中，壳体76进入孔70。

空腔84被设置在壳体76内。空腔84在形状上基本为半球形。空腔84被设置成球形部分86和圆柱部分88。圆柱部分88为圆柱形为了容易形成空腔84。开口90被设置在壳体76的上边缘。当壳体76进入圆筒状孔70时，一个密封元件被设置在壳体70上边缘和半球形圆顶74外围之间密封91。一对相对的小孔92a，92b穿过壳体76壁设置。小孔92a，92b流体的连接流体通道18的第一部分18a和流体通道18的第二部分18b。小孔92a，92b最好是具有相同的面积。其面积的确定需要考虑在第一部分18a和第二部分18b之间提供适当的致动流体流量。

衰减空腔96被作成部分通过半球形圆顶74与设置在壳体76内的空腔84连通。衰减空腔96在形状上基本上为球形除了一部分衰减空腔96被定义成圆筒状部分88。

显然对于本领域普通技术人员来说，参照上文所述实施例还可以做出其他的实施方式。可以在不偏离本发明的精神或宗旨的情况下做出其他具体的构成变化，上文中所述的所有实施例都只是示例性的而不是限制性的。本发明的范围是通过下述权利要求限定而不是前文中描述的。所有的在权利要求本质之内的改变都属于其所要求保护的范围。

Claims (2)

1.一种用于在压力作用下将致动流体传送给至少一个燃料喷射器的栅栏装置，包括：

设置在栅栏内的延伸的流体通道；

与所述流体通道进行流体连接的流体进口，所述进口流体地连接到处于压力下的致动流体的源；

各个流体出口，分别与各个燃料喷射器相关联且流体地与之连接，以便将致动流体传送给所述各个燃料喷射器；以及

具有至少一个节流孔的至少一个流体空腔，所述孔起到将所述流体空腔和所述流体通道进行流体连接的作用，所述孔包括一小孔，所述小孔面对所述流体通道并倾斜从而将到所述孔的入口限定为随所述孔靠近所述流体通道而在尺寸上不断减小。

2.一种用于致动栅栏装置的声波阻尼器端盖，所述致动栅栏装置用于在压力作用下将致动流体传送给至少一个燃料喷嘴，所述声波阻尼器端盖包括：

端盖壳体，具有设置在其中的共振流体空腔，所述空腔具有至少一个节流孔，所述孔起到将所述流体空腔和所述流体通道进行流体连接的作用，所述小孔包括一小孔，所述小孔面对所述流体通道并倾斜从而将到所述孔的入口限定为随所述孔靠近所述流体通道而在尺寸上不断减小；以及

流体密封装置，它形成在所述端盖壳体和设置在所述栅栏中的延伸的流体通道之间。

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